KR20070084879A - Negative back bias voltage detector - Google Patents

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KR20070084879A
KR20070084879A KR1020060017225A KR20060017225A KR20070084879A KR 20070084879 A KR20070084879 A KR 20070084879A KR 1020060017225 A KR1020060017225 A KR 1020060017225A KR 20060017225 A KR20060017225 A KR 20060017225A KR 20070084879 A KR20070084879 A KR 20070084879A
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Abstract

A negative back bias voltage detector is provided to perform back bias voltage detection stably by adopting a differential amplifier less influenced by process, voltage and temperature, rather than an inverter type transistor. A reference voltage generation part generates a reference voltage according to the resistance value ratio of resistors comprised between an internal power supply voltage and a ground. A back bias voltage input part generates an input voltage according to the resistance ratio of resistors comprised between the internal power supply voltage and a back bias voltage. A single end differential amplifier detects the variation of the back bias voltage level to the reference voltage by comparing the reference voltage with the input voltage.

Description

기판 바이어스 전압 검출기 {Negative Back bias voltage detector}Substrate Bias Voltage Detector

도 1은 일반적인 기판 바이어스 전압 발생 및 검출 장치에 관한 블록도,1 is a block diagram of a general substrate bias voltage generation and detection device;

도 2는 도 1의 기판 바이어스 승압 전압 차지 펌핑 동작에 관한 타이밍도,2 is a timing diagram related to the substrate bias boosted voltage charge pumping operation of FIG. 1;

도 3은 종래의 기판 바이어스 전압 레벨 검출기에 관한 회로도,3 is a circuit diagram of a conventional substrate bias voltage level detector;

도 4는 본 발명에 적용되는 기판 바이어스 발생 장치에 관한 블록도,4 is a block diagram of a substrate bias generator according to the present invention;

도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 기판 바이어스 전압 레벨 검출기에 관한 회로도.5 is a circuit diagram of a substrate bias voltage level detector according to a preferred embodiment of the present invention.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 간단한 설명** Brief description of symbols for the main parts of the drawings *

100 : Vbb 레벨 검출부 200 : 오실레이터100: Vbb level detector 200: oscillator

300 : Vbb 차지 펌핑부 300: Vbb charge pumping part

본 발명은 반도체에 사용되는 기판 바이어스 발생장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 네가티브 기판 바이어스 전압을 검출하는 검출기에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to substrate bias generators used in semiconductors, and more particularly to detectors for detecting negative substrate bias voltages.

기판 바이어스 전압(일명 백 바이어스 전압, 이하 Vbb라 칭함)은 엔모스 트랜지스터를 둘러싸고 있는 P웰에 인가되며, Vdd 5V의 전원으로부터 -2V∼-3V 정도 의 전압을 발생시키는 내부 기판 바이어스 회로에 의해 생성된다. Vbb를 인가하는 이유는 여러 가지인데, 일반적으로 다음과 같은 이유가 있다.Substrate bias voltage (also called back bias voltage, hereinafter referred to as Vbb) is applied to the P well surrounding the NMOS transistor and is generated by an internal substrate bias circuit that generates a voltage of about -2V to -3V from a power supply of Vdd 5V. do. There are various reasons for applying Vbb. There are generally the following reasons.

1. 반도체 메모리 내의 PN 접합부가 부분적으로 순방향 바이어스 되는 것을방지하여 메모리 셀의 데이터 손실이나 래치업 등이 발생하지 않도록 한다.1. The PN junction in the semiconductor memory is prevented from being partially forward biased to prevent data loss or latchup of the memory cell.

2. 바디 이펙트에 따른 모스 트랜지스터의 임계전압의 변화를 감소시켜서 회로 동작의 안정화를 꾀한다. 반도체 메모리 장치에서는 임계전압의 변화폭이 너무 크면 워드라인 전압의 승압폭을 그만큼 크게 해야 하는데 임계전압의 변화가 작으면 워드라인 전압의 승압 폭 역시 작아지므로 그만큼 소자의 신뢰도가 향상된다.2. Stabilize the circuit operation by reducing the change of the threshold voltage of the MOS transistor according to the body effect. In the semiconductor memory device, if the change of the threshold voltage is too large, the step-up width of the word line voltage should be increased by that much. If the change of the threshold voltage is small, the step-up width of the word line voltage is also reduced, thereby improving the reliability of the device.

도 1은 일반적인 기판 바이어스 전압 발생 및 검출 장치에 관한 블록도이다. 도 1을 참조하면, 피드백되는 Vbb의 전위를 감지하여 펌프의 활성화(EN)/비활성화 신호를 생성하는 레벨 감지기(1)와, 레벨 감지기(1)에서 출력되는 신호를 입력으로 하여 그에 상응하는 오실레이션 신호를 발생하는 오실레이터(2)와, 오실레이터(2) 신호에 따른 펌핑 동작으로 Vbb 전위를 생성하여 출력하는 차지 펌핑부(3)로 구성된다.1 is a block diagram of a general substrate bias voltage generation and detection device. Referring to FIG. 1, a level detector 1 that detects a potential of feedback Vbb and generates an activation (EN) / deactivation signal of a pump, and a signal output from the level detector 1 as an input and corresponding oscillation. It consists of an oscillator 2 for generating a conversion signal and a charge pumping unit 3 for generating and outputting a Vbb potential in a pumping operation according to the oscillator 2 signal.

도 2는 도 1의 기판 바이어스 승압 전압 차지 펌핑 동작에 관한 타이밍도이다. 도 2에 도시된 바와 같이, Vbb 전압을 디텍트하여 전위가 + 로 상승되면 전위를 - 전위로 낮추기 위한 차지펌핑이 수행된다. 차지펌핑이 충분히 수행되어 Vbb 전위가 충분히 낮아지면 오실레이터의 동작을 중지하여 Vbb 전위를 일정한 값으로 유지할 수 있다.2 is a timing diagram illustrating a substrate bias boosted voltage charge pumping operation of FIG. 1. As shown in Fig. 2, when the potential is raised to + by detecting the Vbb voltage, charge pumping is performed to lower the potential to the-potential. When charge pumping is sufficiently performed to lower the Vbb potential, the oscillator may be stopped to maintain the Vbb potential at a constant value.

종래의 Vbb 발생장치는 도 1에 도시된 바와 같이 피드백되는 Vbb의 전위를 감지하여 차지 펌프의 턴온/턴오프신호를 만드는 Vbb 레벨 검출부와, 그 Vbb 레벨 검출부에서 출력되는 신호를 입력받아 그에 상응하는 오실레이션 신호와 차지 펌프를 제어하는 신호를 출력하는 제어부, 그 제어부에서 출력되는 신호에 대응하여 펌프동작으로 Vbb 전위를 생성하여 출력하는 Vbb 전위 생성부로 구성된다.In the conventional Vbb generator, as shown in FIG. 1, a Vbb level detector for detecting a potential of the feedback Vbb and generating a turn-on / turn-off signal of a charge pump, and a signal output from the Vbb level detector is received. And a control unit for outputting an oscillation signal and a signal for controlling the charge pump, and a Vbb potential generating unit for generating and outputting a Vbb potential in response to a signal output from the control unit.

Vbb 레벨 검출부는 통상적으로 전원전위에 비례하는 vbb 전위를 감지하게 된다.The Vbb level detector typically detects a vbb potential proportional to the power supply potential.

도 3은 종래의 기판 바이어스 전압 레벨 검출기에 관한 회로도이다. 도 3을 참조하면, 종래의 기판 바이어스 전압 검출기는 바이어스 신호를 출력하는 Vbb 바이어스 출력부(11)와, Vbb 바이어스 출력부(11)의 신호를 제 1 반전시키는 제 1 반전부(12)와, 상기 제 1 반전부(12)의 신호를 다시 반전시키는 제 2반전부(13)로 구성된다.3 is a circuit diagram of a conventional substrate bias voltage level detector. Referring to FIG. 3, a conventional substrate bias voltage detector includes a Vbb bias output unit 11 for outputting a bias signal, a first inverting unit 12 for first inverting a signal of the Vbb bias output unit 11, The second inverting unit 13 inverts the signal of the first inverting unit 12 again.

상기 Vbb 바이어스 출력부(11)는 내부 전원전압(Vintd)단과 접지(Vss)단 사이에 복수개의 MOS 소자(MP,MN)들이 상호 직렬로 접속되고, 상위 MOS 소자의 게이트는 공통으로 접지(Vss)에 접속되고, 하위 MOS 소자의 게이트는 공통으로 기판 바이어스 전압(Vbb)에 접속된다. Vbb 바이어스 출력부(11)의 신호는 제 1 반전부(12)에 의해 신호를 반전시킨뒤 제 2 반전부(13)에서 다시 한번 반전시켜 Vbb 바이어스 신호가 출력된다. Vbb 바이어스 신호는 도 1의 오실레이터(2)로 인가되어 차지 펌핑(3)의 구동 여부를 결정하게 된다.In the Vbb bias output unit 11, a plurality of MOS devices MP and MN are connected in series between an internal power supply voltage Vintd terminal and a ground Vss terminal, and a gate of the upper MOS device is commonly grounded (Vss). ) And the gate of the lower MOS device are commonly connected to the substrate bias voltage Vbb. The signal of the Vbb bias output unit 11 is inverted by the first inverter 12 and then inverted again by the second inverter 13 to output the Vbb bias signal. The Vbb bias signal is applied to the oscillator 2 of FIG. 1 to determine whether the charge pumping 3 is driven.

만약, Vbb 바이어스 신호가 '하이'레벨이면, 오실레이터(2)를 구동하여 오실레이터(2)의 구동에 따라 차지펌핑부(3)가 동작하여 네가티브 기판 바이어스 전압 을 일정 수준까지 펌핑하는 동작을 반복하게 된다.If the Vbb bias signal is at the 'high' level, the oscillator 2 is driven to operate the charge pump 3 according to the driving of the oscillator 2 to repeat the operation of pumping the negative substrate bias voltage to a predetermined level. do.

반면, Vbb 바이어스 신호가 '로우'레벨이면, 오실레이터(2)는 구동하지 않게 되고, 따라서 차지펌핑부(3)부도 별도의 동작을 수행하지 않으므로 도 2의 '누설'과 같은 동작과정이 이루어지게 된다.On the other hand, when the Vbb bias signal is at the 'low' level, the oscillator 2 is not driven, and thus the charge pumping unit 3 does not perform a separate operation so that an operation process such as 'leakage' of FIG. 2 is performed. do.

상기와 같은 종래의 기판 바이어스 전압 레벨 검출기는 트랜지스터로 구성되어 있는 인버터 형태의 디텍터이므로 공정(P), 전압(V), 온도(T)의 민감하므로 PVT에 따른 변화가 크므로 안정적이지 못하다.Since the conventional substrate bias voltage level detector is an inverter-type detector composed of transistors, it is not stable because the change of PVT is large because the process P, the voltage V, and the temperature T are sensitive.

본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 공정, 전압, 온도의 영향을 적게 받는 기판 바이어스 전압 레벨 검출기을 제공하는데 목적이 있다.An object of the present invention is to provide a substrate bias voltage level detector that is less affected by process, voltage, and temperature.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 기판 바이어스 전압 레벨 검출기는 내부 전원전압과 접지 사이에 구비된 저항들의 저항값 비율에 따라 기준전압을 발생하는 기준전압 발생부; 내부 전원전압과 기판 바이어스 전압 사이에 구비된 저항들의 저항값 비율에 따라 입력전압을 발생하는 기판 바이어스 전압 입력부; 및 상기 기준전압과 상기 입력전압을 비교하여 상기 기준전압에 대한 기판 바이어스 전압 레벨의 변동을 검출하는 싱글 엔드 차동 증폭기를 구비하는 것을 특징으로 한다.The substrate bias voltage level detector according to the present invention for achieving this object comprises a reference voltage generator for generating a reference voltage in accordance with the ratio of the resistance value of the resistors provided between the internal power supply voltage and ground; A substrate bias voltage input unit configured to generate an input voltage according to a ratio of resistance values of resistors provided between the internal power supply voltage and the substrate bias voltage; And a single-ended differential amplifier comparing the reference voltage with the input voltage to detect a change in the substrate bias voltage level with respect to the reference voltage.

상기 기판 바이어스 전압 입력부의 출력 전압 레벨은 상기 기판 바이어스 전압 레벨이 높아지면 상승하고, 상기 기판 바이어스 전압 레벨이 낮아지면 하강하 며, 상기 기판 바이어스 전압 입력부의 출력 전압이 상기 기준 전압 발생부의 전압보다 높으면 상기 차동증폭기는 '로우' 레벨 출력신호를 발생하며, 상기 기판 바이어스 전압 입력부의 출력 전압이 상기 기준 전압 발생부의 전압보다 낮으면 상기 차동증폭기는 '하이' 레벨 출력신호를 발생하는 것을 특징으로 한다.The output voltage level of the substrate bias voltage input unit increases when the substrate bias voltage level increases, and decreases when the substrate bias voltage level decreases, and when the output voltage of the substrate bias voltage input unit is higher than the voltage of the reference voltage generator. The differential amplifier generates a 'low' level output signal, and the differential amplifier generates a 'high' level output signal when the output voltage of the substrate bias voltage input unit is lower than that of the reference voltage generator.

상기 차동 증폭기는 상기 내부 전원전압과 접지 사이에 직렬 연결된 제 1 피모스 트랜지스터, 제 1 엔모스 트랜지스터를 구비하고, 상기 내부 전원전압과 기판 바이어스 전압 사이에 직렬 연결된 제 2 피모스 트랜지스터, 제 2 엔모스 트랜지스터를 구비하고, 상기 제 1 엔모스 트랜지스터와 제 2 엔모스 트랜지스터의 공통 소스에 회로 활성화신호를 출력하기 위한 제 3 엔모스 트랜지스터를 구비하며, 상기 제 1 피모스 트랜지스터와 제 2 피모스 트랜지스터의 공통 게이트는 상기 제 1 엔모스 트랜지스터의 드레인과 연결되며, 상기 제 2 엔모스 트랜지스터와 제 2 피모스 트랜지스터의 접속 노드로 출력신호를 발생하는 것을 특징으로 한다.The differential amplifier includes a first PMOS transistor and a first NMOS transistor connected in series between the internal power supply voltage and ground, and a second PMOS transistor connected in series between the internal power supply voltage and a substrate bias voltage. And a third NMOS transistor for outputting a circuit activation signal to a common source of the first NMOS transistor and the second NMOS transistor, wherein the first PMOS transistor and the second PMOS transistor are provided. The common gate of is connected to the drain of the first NMOS transistor, it characterized in that for generating an output signal to the connection node of the second NMOS transistor and the second PMOS transistor.

상기 내부 전원전압과 접지 사이에 구비된 저항의 합과 내부 전원전압과 기판 바이어스 전압 사이에 구비된 저항의 합은 동일한 값으로 셋업하되, 내부 전원전압과 접지 사이에 구비된 저항 중 내부 전원전압에 연결된 저항의 값을 내부 전원전압과 바이어스 전압 사이에 구비된 저항 중 내부 전원전압에 연결된 저항의 값보다 크게 설정함을 특징으로 한다.The sum of the resistance provided between the internal power supply voltage and the ground and the sum of the resistance provided between the internal power supply voltage and the substrate bias voltage are set to the same value, but the internal power supply voltage of the resistor provided between the internal power supply voltage and the ground is set to the same value. The value of the connected resistor is set to be greater than the value of the resistor connected to the internal power supply voltage among the resistors provided between the internal power supply voltage and the bias voltage.

상기 제 1 엔모스 트랜지스터를 구동하는 전압(Vintd-Va)보다 제 2 엔모스 트랜지스터(MN2)를 구동하는 전압(Vintd-Vb)이 높을 때, Vbb 활성화 신호가 출력되는 것을 특징으로 한다.The Vbb activation signal is output when the voltage Vintd-Vb for driving the second NMOS transistor MN2 is higher than the voltage Vintd-Va for driving the first NMOS transistor.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, it will be described in detail a preferred embodiment of the present invention.

본 발명에서는 종래의 인버터 형 기판 바이어스 전압 레벨 검출기를 공정, 전압, 온도 변화를 적게 받는 커런트 미러형 차동 증폭기 형태로 대체한 회로를 제공한다.The present invention provides a circuit in which a conventional inverter-type substrate bias voltage level detector is replaced with a current mirror type differential amplifier which receives a small change in process, voltage, and temperature.

도 4는 본 발명에 적용되는 기판 바이어스 발생 장치에 관한 블록도이다. 도 4를 참조하면, 본 발명의 기판 바이어스 전압 발생 장치는 피드백되는 Vbb의 전위를 감지하여 차지 펌프의 턴온/턴오프신호를 만드는 Vbb 레벨 검출부(100)와, 그 Vbb 레벨 검출부(100)에서 출력되는 신호에 따라 오실레이팅 동작을 수행하는 오실레이터(20)와, 상기 오실레이터(20)의 오실레이션 상태에 따라 차지펌핑 동작을 수행하는 차지 펌핑부(300)를 포함한다.4 is a block diagram of a substrate bias generator according to the present invention. Referring to FIG. 4, the substrate bias voltage generator of the present invention senses the potential of the feedback Vbb to generate a turn-on / turn-off signal of the charge pump, and outputs the Vbb level detector 100 from the Vbb level detector 100. The oscillator 20 performs an oscillating operation according to the signal, and the charge pumping unit 300 performs a charge pumping operation according to the oscillation state of the oscillator 20.

상기 Vbb 레벨 검출부(100)는 차지 펌핑부(300)에서 출력되는 Vbb 신호를 입력으로 하여 Vbb 신호의 레벨 상태를 검출한 후 Vbb 전위가 소정치 이상으로 누설된 것으로 판단되면, Vbb-EN(활성화)신호를 오실레이터(200)로 출력하여 네가티브 기판 바이어스 전압을 펌핑하도록 한다.When the Vbb level detector 100 detects the level of the Vbb signal by inputting the Vbb signal output from the charge pumping unit 300 and determines that the Vbb potential has leaked above a predetermined value, the Vbb-EN (activation) is activated. ) Is output to the oscillator 200 to pump the negative substrate bias voltage.

반면, Vbb 전위가 누설된 정도가 소정치 이하인 경우 비활성화 신호를 오실레이터(200)로 출력하여 차지 펌핑부(300)에서 별도의 동작이 발생하지 않도록 한다. 이 구간에서는 Vbb 전압이 지속적으로 누설되어 일정 시간이 되면 Vbb 전위가 소정치 이상으로 누설되게 된다. 이 상태를 Vbb 레벨 검출부(100)에서 감지하면 Vbb-EN 신호를 오실레이터(200)로 출력하여 네가티브 기판 바이어스 전압을 펌핑하 게 된다.On the other hand, when the degree of leakage of the Vbb potential is less than or equal to a predetermined value, the deactivation signal is output to the oscillator 200 so that no separate operation occurs in the charge pumping unit 300. In this section, the Vbb voltage continuously leaks, and when a predetermined time is reached, the Vbb potential leaks above a predetermined value. When the state is detected by the Vbb level detector 100, the Vbb-EN signal is output to the oscillator 200 to pump the negative substrate bias voltage.

이하, 상기 커런트 미러형 차동 증폭기 형태의 Vbb 레벨 검출부(100)의 상세 회로를 살펴보기로 한다.Hereinafter, a detailed circuit of the Vbb level detector 100 of the current mirror type differential amplifier will be described.

차동증폭기는 기본적으로 두 개의 트랜지스터 이미터(emitter)를 연결하여 구성한다. 외형적으로는 두 개의 입력 단자를 가지며, 단일 출력인 경우에는 한 개의 출력 단자를 가지고 차동 출력인 경우에는 두 개의 츨력 단자를 가진다. 두 입력 단자에 공통으로 인가되는 전압은 공통 모드 전압 (common-mode voltage)이라 하고 차이나는 신호를 차동 모드(difference-mode) 또는 차동 신호 (differential signal)라 한다. 공통 모드 전압에 대해서는 차동 증폭기가 둔감하고 차동 신호에 대해서는 민감한 특성을 가진다. Differential amplifier is basically composed by connecting two transistor emitters. Externally it has two input terminals, one output terminal for a single output and two output terminals for a differential output. The voltage commonly applied to the two input terminals is called a common-mode voltage, and the difference signal is called a differential-mode or differential signal. Differential amplifiers are insensitive to common-mode voltages and sensitive to differential signals.

도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 기판 바이어스 전압 레벨 검출기에 관한 회로도이다. 도 5를 참조하면, 본 발명의 기판 바이어스 전압 레벨 검출부(100)는 커런트 미러형 증폭기를 구비하고, 커런트 미러형 증폭기의 일측 입력단자에 내부 전원전압(Vintd)과 접지(Vss) 사이에 직렬 구성된 저항 R3 및 R4를 구비하고, 타측 입력단자에 내부 전원전압(Vintd)와 기판 바이어스 전압(Vbb) 사이에 직렬 구성된 저항 R1 및 R2를 구비한다.5 is a circuit diagram of a substrate bias voltage level detector according to a preferred embodiment of the present invention. Referring to FIG. 5, the substrate bias voltage level detection unit 100 of the present invention includes a current mirror amplifier, and is configured in series between an internal power supply voltage Vintd and ground Vss at one input terminal of the current mirror amplifier. Resistor R3 and R4 are provided, and the other input terminal is provided with resistors R1 and R2 configured in series between the internal power supply voltage Vintd and the substrate bias voltage Vbb.

커런트 미러형 증폭기는 내부 전원전압(Vintd)과 접지(vss) 사이에 직렬 연결된 제 1 피모스 트랜지스터(MP1)와 제 1 엔모스 트랜지스터(MN1)와 제 3 엔모스 트랜지스터(MN3)를 구비하고, 내부 전원전압(Vintd)과 제 1 엔모스 트랜지스터(MN1)와 제 3 엔모스 트랜지스터(MN3)의 접속노드 사이에 직렬 구성된 제 2 피모스 트랜지스터(MP2)와 제 2 엔모스 트랜지스터(MN2)를 구비한다.The current mirror amplifier includes a first PMOS transistor MP1, a first NMOS transistor MN1, and a third NMOS transistor MN3 connected in series between an internal power supply voltage Vintd and ground vss. A second PMOS transistor MP2 and a second NMOS transistor MN2 configured in series between an internal power supply voltage Vintd and a connection node of the first NMOS transistor MN1 and the third NMOS transistor MN3; do.

제 3 엔모스 트랜지스터의 게이트로 인에이블 신호(Vintd)가 수신되고, 제 1 엔모스 트랜지스터(MN1)의 게이트로 저항들(R3,R4)에 의해 분배된 전압이 인가되어 MN1이 턴온되고, 제 2 엔모스 트랜지스터(MN2)의 게이트로 저항들(R1,R2)에 의해 분배된 전압이 인가되면, 제 2 피모스 트랜지스터와 제 2 엔모스 트랜지스터의 접속노드에서 출력신호가 발생하게 된다.The enable signal Vintd is received at the gate of the third NMOS transistor, and the voltage divided by the resistors R3 and R4 is applied to the gate of the first NMOS transistor MN1 so that MN1 is turned on. When the voltage divided by the resistors R1 and R2 is applied to the gate of the second NMOS transistor MN2, an output signal is generated at the connection node of the second PMOS transistor and the second NMOS transistor.

상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 기판 바이어스 전압 레벨 검출기의 동작은 다음과 같은 전제 조건 하에 동작하도록 설계된다.The operation of the substrate bias voltage level detector according to the present invention configured as described above is designed to operate under the following preconditions.

먼저, 저항 R3+ R4는 출력 저항 R1+R2와 같고, R3>R1 이어야 한다.First, resistor R3 + R4 is equal to output resistor R1 + R2, and R3> R1.

위와 조건을 수학식 1에 대입해보자.Let's substitute the above conditions into Equation 1.

[수학식 1][Equation 1]

Figure 112006012973057-PAT00001
Figure 112006012973057-PAT00001

수학식 1에 R3 + R4 = R1 + R2 의 등식을 대입하면 수학식 2와 같은 결과가 도출된다.Substituting the equation of R3 + R4 = R1 + R2 into Equation 1 yields the same result as Equation 2.

[수학식 2][Equation 2]

Figure 112006012973057-PAT00002
Figure 112006012973057-PAT00002

여기서, 기판 바이어스 전압이 충분히 누설되어 0V에 근접한 경우를 가정해보자.Here, assume that the substrate bias voltage is sufficiently leaked to approach 0V.

즉, Vbb=0이 되어 Vss값과 동일해진 상태에서 R3가 R1보다 크므로, Va는 Vb 보다 크다.That is, since R3 is larger than R1 in the state where Vbb = 0 and equal to the Vss value, Va is larger than Vb.

따라서 제 1 엔모스 트랜지스터(MN1)를 구동하는 전압(Vintd-Va)보다 제 2 엔모스 트랜지스터(MN2)를 구동하는 전압(Vintd-Vb)이 높게 된다.Therefore, the voltage Vintd-Vb for driving the second NMOS transistor MN2 is higher than the voltage Vintd-Va for driving the first NMOS transistor MN1.

따라서 아래 수학식 3과 같은 등식이 성립된다.Therefore, the following equation is established.

[수학식 3][Equation 3]

Figure 112006012973057-PAT00003
Figure 112006012973057-PAT00003

제 2 엔모스 트랜지스터(MN2)의 구동 전압이 높아지면 제 2 엔모스 트랜지스터(MN2)가 턴온되어 Vbb_EN 출력단자의 노드 전위가 '로우'상태가 된다. When the driving voltage of the second NMOS transistor MN2 increases, the second NMOS transistor MN2 is turned on so that the node potential of the Vbb_EN output terminal becomes 'low'.

본 발명에서는 Vbb-EN 출력단자의 신호가 '로우'일 때 Vbb 차지 펌핑이 인에이블되도록 설정된다.In the present invention, Vbb charge pumping is enabled when the signal of the Vbb-EN output terminal is 'low'.

즉, Vbb가 Vss와 비슷한 값이 될만큼 누설되면 오실레이터(200)로 Vbb-EN활성화신호가 인가되게 된다.That is, when Vbb leaks to a value similar to Vss, the Vbb-EN activation signal is applied to the oscillator 200.

상기 Vbb-EN 출력단자 신호는 오실레이터로 전달되기 전에 소정의 인버터를 통하여 안정적으로 전달되도록 구성할 수 있다. 하나의 인버터를 통해 전달되는 경우는 Vbb-EN 출력단자의 노드 전위가 '하이'일 때 Vbb 차지 펌핑이 인에이블되도록 설정하면 된다.The Vbb-EN output terminal signal may be configured to be stably transmitted through a predetermined inverter before being transmitted to the oscillator. In case of transmission through one inverter, Vbb charge pumping is enabled when the node potential of the Vbb-EN output terminal is 'high'.

이 신호에 따라 차지 펌핑부(300)가 펌핑 동작을 시작하여 소정치 이하의 네가티브 값으로 전위를 하강시켜 안정된 기판 바이어스 전압을 제공할 수 있도록 한다.In response to this signal, the charge pumping unit 300 starts the pumping operation to lower the potential to a negative value less than or equal to a predetermined value to provide a stable substrate bias voltage.

한편, 저항 R3와 R4의 합과 출력 저항 R1과 R2의 합이 동일하지 않지만, Va와 Vb가 동일해 지는 시점에서의 상기와 같은 Vbb-EN 출력단자 신호가 출력 될 수 있다.On the other hand, although the sum of the resistors R3 and R4 and the sum of the output resistors R1 and R2 are not the same, the above-described Vbb-EN output terminal signals may be output when Va and Vb become equal.

이상 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시켜 실시할 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 앞으로의 실시예들의 변경은 본 발명의 기술을 벗어날 수 없을 것이다.Although the present invention has been described above with reference to its preferred embodiments, those skilled in the art will variously modify the present invention without departing from the spirit and scope of the invention as set forth in the claims below. And can be practiced with modification. Accordingly, modifications to future embodiments of the present invention will not depart from the technology of the present invention.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면 종래의 인버터 형태의 트랜지스터로 구성되던 기판 바이어스 전압 검출기를 공정, 전압, 온도의 영향을 적게 받는 차동 증폭기를 채용하므로써, 기판 바이어스 전압 검출을 안정적으로 수행할 수 있도록 한다.As described above, according to the present invention, the substrate bias voltage detector, which is composed of a transistor of a conventional inverter type, employs a differential amplifier that is less affected by process, voltage, and temperature, so that the substrate bias voltage detection can be stably performed. do.

Claims (5)

내부 전원전압과 접지 사이에 구비된 저항들의 저항값 비율에 따라 기준전압을 발생하는 기준전압 발생부;A reference voltage generator for generating a reference voltage according to a ratio of resistance values of resistors provided between an internal power supply voltage and a ground; 내부 전원전압과 기판 바이어스 전압 사이에 구비된 저항들의 저항값 비율에 따라 입력전압을 발생하는 기판 바이어스 전압 입력부; 및A substrate bias voltage input unit configured to generate an input voltage according to a ratio of resistance values of resistors provided between the internal power supply voltage and the substrate bias voltage; And 상기 기준전압과 상기 입력전압을 비교하여 상기 기준전압에 대한 기판 바이어스 전압 레벨의 변동을 검출하는 싱글 엔드 차동 증폭기를 구비하는 것을 특징으로 하는 기판 바이어스 전압 레벨 검출기.And a single-ended differential amplifier for comparing the reference voltage with the input voltage to detect a change in the substrate bias voltage level with respect to the reference voltage. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 기판 바이어스 전압 입력부의 출력 전압 레벨은 상기 기판 바이어스 전압 레벨이 높아지면 상승하고, 상기 기판 바이어스 전압 레벨이 낮아지면 하강하며,The output voltage level of the substrate bias voltage input unit increases when the substrate bias voltage level increases, and decreases when the substrate bias voltage level decreases, 상기 기판 바이어스 전압 입력부의 출력 전압이 상기 기준 전압 발생부의 전압보다 높으면 상기 차동증폭기는 '로우' 레벨 출력신호를 발생하며,When the output voltage of the substrate bias voltage input unit is higher than the voltage of the reference voltage generator, the differential amplifier generates a 'low' level output signal. 상기 기판 바이어스 전압 입력부의 출력 전압이 상기 기준 전압 발생부의 전압보다 낮으면 상기 차동증폭기는 '하이' 레벨 출력신호를 발생하는 것을 특징으로 하는 기판 바이어스 전압 검출기.And when the output voltage of the substrate bias voltage input unit is lower than the voltage of the reference voltage generator, the differential amplifier generates a high level output signal. 제 1 항에 있어서, 상기 차동 증폭기는The method of claim 1, wherein the differential amplifier 상기 내부 전원전압과 접지 사이에 직렬 연결된 제 1 피모스 트랜지스터, 제 1 엔모스 트랜지스터를 구비하고, 상기 내부 전원전압과 기판 바이어스 전압 사이에 직렬 연결된 제 2 피모스 트랜지스터, 제 2 엔모스 트랜지스터를 구비하고, 상기 제 1 엔모스 트랜지스터와 제 2 엔모스 트랜지스터의 공통 소스에 회로 활성화신호를 출력하기 위한 제 3 엔모스 트랜지스터를 구비하며,A first PMOS transistor and a first NMOS transistor connected in series between the internal power supply voltage and a ground; and a second PMOS transistor and a second NMOS transistor connected in series between the internal power supply voltage and a substrate bias voltage. And a third NMOS transistor for outputting a circuit activation signal to a common source of the first NMOS transistor and the second NMOS transistor. 상기 제 1 피모스 트랜지스터와 제 2 피모스 트랜지스터의 공통 게이트는 상기 제 1 엔모스 트랜지스터의 드레인과 연결되며,A common gate of the first PMOS transistor and the second PMOS transistor is connected to a drain of the first NMOS transistor, 상기 제 2 엔모스 트랜지스터와 제 2 피모스 트랜지스터의 접속 노드로 출력신호를 발생하는 것을 특징으로 하는 기판 바이어스 전압 검출기.And an output signal is generated at a connection node of the second NMOS transistor and the second PMOS transistor. 제 1 항에 있어서, 상기 내부 전원전압과 접지 사이에 구비된 저항의 합과 내부 전원전압과 기판 바이어스 전압 사이에 구비된 저항의 합은 동일한 값으로 셋업하되,The method of claim 1, wherein the sum of the resistance provided between the internal power supply voltage and the ground and the sum of the resistance provided between the internal power supply voltage and the substrate bias voltage are set to the same value. 내부 전원전압과 접지 사이에 구비된 저항 중 내부 전원전압에 연결된 저항의 값을 내부 전원전압과 바이어스 전압 사이에 구비된 저항 중 내부 전원전압에 연결된 저항의 값보다 크게 설정함을 특징으로 하는 기판 바이어스 전압 검출기.Substrate bias, characterized in that the value of the resistance connected to the internal power supply voltage of the resistor provided between the internal power supply voltage and the ground is set larger than the value of the resistance connected to the internal power supply voltage of the resistor provided between the internal power supply voltage and the bias voltage Voltage detector. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 엔모스 트랜지스터를 구동하는 전압(Vintd-Va) 보다 제 2 엔모스 트랜지스터(MN2)를 구동하는 전압(Vintd-Vb)이 높을 때, Vbb 활성화 신호가 출력되는 것을 특징으로 하는 기판 바이어스 전압 검출기.The Vbb activation signal is output when the voltage Vintd-Vb for driving the second NMOS transistor MN2 is higher than the voltage Vintd-Va for driving the first NMOS transistor. A substrate bias voltage detector.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR100816230B1 (en) * 2006-11-15 2008-03-21 동부일렉트로닉스 주식회사 Voltage and current tester for semiconductor
KR100914073B1 (en) * 2008-05-19 2009-08-28 창원대학교 산학협력단 Voltage level detector reducing power consumption
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