KR20090071750A - Pump circuit of semiconductor memory apparatus and pumping method using the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 반도체 메모리 장치로서, 보다 구체적으로는 전류 소모가 적은 펌프 회로 및 이를 이용한 펌핑 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a semiconductor memory device, and more particularly, to a pump circuit having a low current consumption and a pumping method using the same.
반도체 메모리 장치는 외부로부터 공급되는 외부 전압(Vdd), 접지 전압(Vss)등을 공급받아 동작한다. 외부에서 공급된 각각의 전압들은 반도체 메모리 장치의 내부의 각 영역에서 요구하는 레벨의 전압으로 변환된 후 사용된다. 반도체 메모리 장치는 내부의 각 영역의 필요에 따라 코어 전압(Vcore), 벌크 바이어스 전압(Vbb), 승압 전압(Vpp)등이 사용되며, 외부에서 공급받는 전압으로 내부 전압을 생성하기 위하여 각각의 내부 전압 생성회로가 존재한다. 반도체 메모리 장치의 내부 전압 중, 코어 전압(Vcore)은 외부 전압(Vdd)을 변압하여 생성되며, 일반적으로 정상 동작 시 상기 외부 전압(Vdd)보다 약간 낮은 값을 갖는다. 상기 코어 전압(Vcore)은 주로 비트 라인 센스 앰프 증폭 회로에 사용된다. 상기 승압 전압(Vpp)은 셀(cell) 트랜지스터의 문턱 전압(Vt)의 손실을 보상하기 위하여 사용되거나 상기 셀 트랜지스터의 게이트를 제어하기 위한 워드라인 구동 회로, 비트라인 절연 트랜지스터의 게이트를 조절하기 위하여 사용된다. 상기 벌크 바이어스 전압(Vbb)은 셀 트랜지스터의 문턱 전압(Vt)을 높여 데이터의 유지 시간을 증가시킬 목적으로 사용된다.The semiconductor memory device operates by receiving an external voltage Vdd, a ground voltage Vss, and the like supplied from the outside. Each of the voltages supplied from the outside is used after being converted into a voltage of a level required by each region inside the semiconductor memory device. In the semiconductor memory device, a core voltage Vcore, a bulk bias voltage Vbb, a boost voltage Vpp, and the like are used according to the needs of respective internal regions, and each internal circuit is used to generate an internal voltage using an externally supplied voltage. There is a voltage generating circuit. Among the internal voltages of the semiconductor memory device, the core voltage Vcore is generated by transforming the external voltage Vdd, and generally has a value slightly lower than the external voltage Vdd in normal operation. The core voltage Vcore is mainly used for a bit line sense amplifier amplification circuit. The boost voltage Vpp is used to compensate for the loss of the threshold voltage Vt of a cell transistor or to control a gate of a bit line isolation transistor or a word line driving circuit for controlling a gate of the cell transistor. Used. The bulk bias voltage Vbb is used to increase the data retention time by increasing the threshold voltage Vt of the cell transistor.
도 1은 종래의 기술에 따른 승압 전압 생성 회로의 블록도이다.1 is a block diagram of a boosted voltage generation circuit according to the prior art.
도 1을 참조하면, 상기 승압 전압 생성 회로는 디텍터(10), 오실레이터(20), 및 펌프 회로(30)으로 구성된다. 파워 업 신호가 인에이블 되면, 디텍터(10)는 상기 승압 전압(VPP)의 변화를 감지하여 승압 기준 전압(Vppref)과 비교하여 그에 상응하는 감지 신호(det)를 생성한다. 오실레이터(20)는 상기 디텍터에 의해 감지된 감지 신호(det)를 발진시켜 펄스 형태의 발진 신호를 생성하고, 상기 발진 신호를 디코딩하여 출력한다. 펌프 회로(30)는 상기 디코딩 신호(SW<1:3>, ppes<1:2>)에 응답하여 펌핑 동작을 수행하여 안정적인 승압 전압(VPP)을 생성한다.Referring to FIG. 1, the boosted voltage generation circuit includes a
도 2는 종래의 기술에 따른 펌프 회로의 회로도이다.2 is a circuit diagram of a pump circuit according to the prior art.
도 2를 참조하면, 종래의 펌프 회로(30)는 제 1 스위칭 신호(SW1)에 응답하여 외부 전압(Vdd)을 제 1 노드(N1)로의 공급 및 차단하기 위한 제 1 스위칭부(110), 제 2 스위칭 신호(SW1)에 응답하여 상기 제 1 노드(N1)의 전압을 제 2 노드(N2)로의 공급 및 차단을 하기 위한 제 2 스위칭부(120), 제 3 스위칭 신호(SW3)에 응답하여 상기 제 2 노드(N2)의 전압을 승압 전압(Vpp)으로서의 출력을 제어하기 위한 제 3 스위칭부(130), 상기 제 1 펌핑 신호(ppes1)에 응답하여 펌핑 여부를 제어하고, 상기 제 1 노드(N1)로의 전압 공급 및 차단을 하기 위한 제 1 펌프부(140), 및 상기 제 2 펌핑 신호(ppes2)에 응답하여 펌핑 여부를 제어하고, 상기 제 2 노드(N2)로의 전압 공급 및 차단을 제어하기 위한 제 2 펌프부(150)를 포함한다.Referring to FIG. 2, the
종래의 기술에 따른 펌프 회로(30)는 제 1 스위칭 신호(SW1)가 턴온되면, 제 1 노드(N1)에 외부 전압(Vdd)이 공급되고, 제 1 펌핑 신호(ppes1)에 응답하여 제 1 캐패시터의 사이즈만큼 일차 펌핑을 수행하여 상기 제 1 노드(N1)로 제공한다. 제 2 스위칭 신호(SW2)가 턴온되면, 상기 제 1 노드(N1)의 전압을 제 2 노드(N2)로 제공하고, 제 2 펌핑 신호(ppes2)에 응답하여 제 2 캐패시터(C2)의 사이즈만큼 이차 펌핑을 수행한다. 이어서, 상기 제 2 스위칭 신호(SW2)가 턴오프되고, 상기 제 3 스위칭 신호(SW3)가 턴온됨으로써, 상기 제 2 노드(N2)의 전압을 승압 전압(Vpp)으로서 출력한다. 상기 제 1 펌핑 신호(ppes1)와 제 2 펌핑 신호(ppes2)는 인버터(IV1~IV4)를 거쳐 각각 제 1 및 제 2 캐패시터의 사이즈만큼 펌핑 시키기 위한 발진 신호이다. 여기서, 상기 인버터(IV1~IV4) 및 상기 제 1 및 제 2 캐패시터는 사이즈가 크게 설계가 된다.In the
여기서, 상기 제 1 내지 3 스위칭 신호(SW<1:3>), 제 1 및 제 2 펌핑 신호(ppes2)는 펌핑을 하기 위한 승압 전압(Vpp)을 감지하여 출력된 신호를 오실레이터에서 펄스 형태의 신호를 생성하고, 생성된 오실레이터 신호를 디코딩하여 만들어진 신호이다.Here, the first to third switching signals SW <1: 3> and the first and second pumping signals pp2 detect a boost voltage Vpp for pumping and output the output signal in the form of a pulse in the oscillator. The signal is generated by generating a signal and decoding the generated oscillator signal.
상기 종래의 펌프 회로(30)는 반도체 메모리 장치의 초기에는 1 단 펌프를 사용하여 외부 전압(Vdd)을 공급받고, 추가로 한 번 펌핑하여 승압 전압(Vpp)을 생성하였다. 상기 1 단 펌프를 사용하면, 낮은 전압(Low Vdd)에서는 완전한 펌핑이 이루어지지 않는 문제점이 발생하였다. 즉, 예를 들어 상기 파워 업 신호는 보통 1.1V~1,3V에서 인에이블 되는데 1 단 펌프를 사용하면, 2.2V~2.6V의 승압 전압(Vpp)이 생성되지 않기 때문에 일반적으로 3.1V~3.3V에서 동작하는 승압 전압 생성 회로에서 완전한 동작이 이루어 지지 않는다. 따라서, 일반적으로 낮은 전압(Low Vdd)에서는 2 단으로 구성된 펌프를 사용하여 낮은 전압(Low Vdd)의 경우는 정상 동작이 이루어지도록 하였다.The
그러나, 상기 2 단으로 구성된 펌프 회로는 높은 외부 전압(High Vdd)에서는 사이즈가 큰 인버터와 캐패시터를 사용하기 때문에 펌핑 동작을 수행하는데 전류 소모가 많고, 회로의 오동작을 발생시킬 수 있는 문제점이 있다.However, the two-stage pump circuit uses a large inverter and capacitor at a high external voltage (High Vdd), which causes a large current consumption to perform a pumping operation, and may cause a malfunction of the circuit.
본 발명은 반도체 메모리 장치의 펌프 회로로서, 높은 외부 전압(Vdd)을 사용할 경우, 전류 소모를 줄일 수 있는 회로를 구현하는 데 그 목적이 있다.An object of the present invention is to implement a circuit capable of reducing current consumption when a high external voltage Vdd is used as a pump circuit of a semiconductor memory device.
본 발명은 반도체 메모리 장치의 펌프 회로로서, 펌핑 신호에 응답하여 일차 펌핑 전압을 생성하고, 스위칭 신호에 응답하여 승압 전압을 생성하기 위한 제 1 펌핑 수단, 및 상기 펌핑 신호를 지연시켜 지연 펌핑 신호를 생성하는 제 2 펌핑수단을 구비하고, 상기 제 1 펌핑 수단은 상기 지연 펌핑 신호에 응답하여 상기 승압 전압을 추가로 펌핑하는 것을 특징으로 한다.The present invention provides a pump circuit of a semiconductor memory device, comprising: first pumping means for generating a primary pumping voltage in response to a pumping signal, and generating a boosted voltage in response to a switching signal, and delaying the pumping signal to delay the pumping signal. And generating second pumping means, wherein the first pumping means further pumps the boosted voltage in response to the delayed pumping signal.
본 발명은 반도체 메모리 장치의 펌프 회로로서, 높은 외부 전압(Vdd)을 사용할 경우, 인버터와 캐패시터의 사이즈를 줄이고, 펌핑 동작을 추가함으로써, 전류 소모를 감소시키는 효과가 있다.According to the present invention, when a high external voltage Vdd is used as a pump circuit of a semiconductor memory device, the size of an inverter and a capacitor is reduced, and a pumping operation is added, thereby reducing current consumption.
도 3은 본 발명에 따른 반도체 메모리 장치의 펌프 회로의 블록도이다.3 is a block diagram of a pump circuit of a semiconductor memory device according to the present invention.
종래의 펌프 회로는 펌핑을 하는 소자인 캐패시터의 사이즈를 크게 하여 사용함으로써, 승압 전압을 생성하는데 큰 전류가 소모 되었다. 그러나, 본 발명에서는 상기 캐패시터의 사이즈를 작게하고, 입력 되는 펌핑 신호를 사용하여 펌핑하고, 상기 펌핑 신호를 지연 시켜 추가로 펌핑함으로써, 전류 소모를 줄이고 안정적 인 승압 전압을 생성할 수 있도록 회로를 구현하였다.In a conventional pump circuit, a large current is consumed in generating a boosted voltage by using a large capacitor, a pumping element. However, the present invention implements a circuit to reduce the current consumption and generate a stable boosted voltage by reducing the size of the capacitor, pumping using an input pumping signal, and pumping the pumped signal further by delaying the pumping signal. It was.
도 3을 참조하면, 반도체 메모리 장치의 펌프 회로는 제 1 스위칭 신호(SW1) 및 제 1 펌핑 신호(ppes1)에 응답하여 일차 펌펑 전압을 생성하고, 제 2 스위칭 신호(SW2) 및 제 2 펌핑 신호(ppes2)에 응답하여 상기 일차 펌핑 전압을 펌핑하여 이차 승압 전압을 생성하며, 제 3 스위칭 신호(SW3)에 응답하여 승압 전압(VPP)을 생성하기 위한 제 1 펌핑 수단(100), 및 상기 제 2 펌핑 신호를 지연시켜 지연 펌핑 신호(DLY_PP)를 생성하는 제 2 펌핑수단(200)을 포함한다.Referring to FIG. 3, the pump circuit of the semiconductor memory device generates a primary pumping voltage in response to the first switching signal SW1 and the first pumping signal ppes1, and the second switching signal SW2 and the second pumping signal. a first pumping means 100 for pumping the primary pumping voltage in response to pp2 to generate a second boosted voltage, and generating a boosted voltage VPP in response to a third switching signal SW3, and the first pumping means 100. Second pumping means 200 for delaying the two pumping signal to generate a delayed pumping signal (DLY_PP).
상기 제 1 펌핑 수단(100)은 상기 지연 펌핑 신호(DLY_PP)에 응답하여 상기 이차 승압 전압을 추가로 펌핑하는 것을 특징한다.The first pumping means 100 further pumps the secondary boosted voltage in response to the delay pumping signal DLY_PP.
여기서, 상기 스위칭 신호(SW1,SW2,SW3), 제 1 및 제 2 펌핑 신호(ppes1,ppes2)는 상기 펌프의 전단인 오실레이터에서 출력된 신호를 디코딩하여 생성된 펄스 신호이다.Here, the switching signals SW1, SW2, and SW3, and the first and second pumping signals ppes1 and ppes2 are pulse signals generated by decoding signals output from the oscillator that is the front end of the pump.
상기 제 1 펌핑 수단(100)은 승압 전압(Vpp)을 생성하는 로딩(Loading) 시간이 길더라도 전류 소모를 줄이고자 하는 목적을 만족시키기 위하여 작은 사이즈의 캐패시터를 사용한다.The first pumping means 100 uses a capacitor of a small size in order to satisfy the purpose of reducing current consumption even if the loading time for generating the boosted voltage Vpp is long.
상기 제 1 펌핑 수단(100)은 상기 제 1 스위칭 신호(SW1)를 이용하여 제 1 노드(N1)로 외부 전압(Vdd)을 차지(Charge)시키고, 상기 제 1 펌핑 신호(ppes1)에 응답하여 일차 펌핑 동작을 수행하여 일차 승압 전압을 상기 제 1 노드(N1)로 제공한다. 상기 제 2 펌핑 신호(ppes2)에 의해 이차 펌핑 동작을 수행하여 이차 승압 전압을 제 2 노드(N2)로 제공한다. 상기 제 2 스위칭 신호(SW2)는 상기 제 1 노 드(N2)의 전압을 상기 제 2 노드(N2)로 제공하고, 상기 제 3 스위칭 신호(SW3)는 상기 제 2 노드(N2)의 전압을 승압 전압(Vpp)으로서 출력한다.The first pumping means 100 charges an external voltage Vdd to the first node N1 using the first switching signal SW1, and responds to the first pumping signal ppes1. A primary pumping operation is performed to provide a primary boosted voltage to the first node N1. The secondary pumping operation is performed by the second pumping signal pps2 to provide the secondary boosted voltage to the second node N2. The second switching signal SW2 provides the voltage of the first node N2 to the second node N2, and the third switching signal SW3 supplies the voltage of the second node N2. Output as a boosted voltage (Vpp).
상기 제 2 펌핑 수단(200)은 상기 제 2 펌핑 신호(ppes2)를 지연 시켜 상기 제 1 펌핑 수단(100)에서 생성된 전압을 추가로 펌핑하는 동작을 한 번 더 수행한다.The second pumping means 200 performs an additional pumping operation of the voltage generated by the first pumping means 100 by delaying the second pumping signal ppes2.
도 4는 본 발명에 따른 반도체 메모리 장치의 펌프 회로의 회로도이다.4 is a circuit diagram of a pump circuit of a semiconductor memory device according to the present invention.
도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 반도체 메모리 장치의 펌프 회로는 일차 및 이차 펌핑 동작을 하는 제 1 펌핑 수단(100), 및 상기 제 1 펌핑 수단(100)에서 제 3 차 펌핑 동작을 추가로 수행하는 제 2 펌핑 수단(200)을 구비한다.Referring to FIG. 4, the pump circuit of the semiconductor memory device may further include a first pumping means 100 performing primary and secondary pumping operations, and a third pumping operation in the first pumping means 100. A second pumping means 200 is performed.
상기 제 1 펌핑 수단(100)은 제 1 스위칭 신호(SW1)에 응답하여 외부 전압(Vdd)을 제 1 노드(N1)로의 공급 및 차단하기 위한 제 1 스위칭부(110), 제 2 스위칭 신호(SW1)에 응답하여 상기 제 1 노드(N1)의 전압을 제 2 노드(N2)로의 공급 및 차단을 하기 위한 제 2 스위칭부(120), 제 3 스위칭 신호(SW3)에 응답하여 상기 제 2 노드(N2)의 전압을 승압 전압(Vpp)으로서의 출력을 제어하기 위한 제 3 스위칭부(130), 상기 제 1 펌핑 신호(ppes1)에 응답하여 펌핑 여부를 제어하고, 상기 제 1 노드(N1)로의 전압 공급 및 차단을 하기 위한 제 1 펌프부(140), 및 상기 제 2 펌핑 신호(ppes2)에 응답하여 펌핑 여부를 제어하고, 상기 제 2 노드(N2)로의 전압 공급 및 차단을 제어하기 위한 제 2 펌프부(150)를 포함한다.The first pumping means 100 may include a
상기 제 1 스위칭부(110)는 게이트가 상기 제 1 스위칭 신호(SW1)를 입력 받고, 드레인이 전원전압(VDD)단과 연결되며, 소오스가 제 1 노드(N1)와 연결된 제 1 NMOS 트랜지스터(NM1)로 구성된다.The
상기 제 1 스위칭부(110)는 상기 제 1 스위칭 신호(SW1)가 로우 레벨로 디스에이블 되면, 상기 제 1 NMOS 트랜지스터(NM1)가 턴오프되고, 상기 전원전압(VDD)을 상기 제 1 노드(N1)로 공급하는 것을 차단한다. 상기 제 1 스위칭부(110)는 상기 제 1 스위칭 신호(SW1)가 하이 레벨로 인에이블 되면, 상기 제 1 NMOS 트랜지스터(NM1)가 턴온되고, 상기 외부 전압(Vdd)을 상기 제 1 노드(N1)로 공급한다.When the first switching signal SW1 is disabled at the low level, the
상기 제 2 스위칭부(120)는 게이트가 상기 제 2 스위칭 신호(SW2)를 입력받고, 드레인이 상기 제 1 노드(N1)와 연결되며, 소오스가 제 2 노드(N2)와 연결된 제 2 NMOS 트랜지스터(NM2)로 구성된다.The second NMOS transistor has a gate connected to the second switching signal SW2, a drain connected to the first node N1, and a source connected to the second node N2. It consists of (NM2).
상기 제 2 스위칭부(120)는 상기 제 1 스위칭 신호(SW1)가 로우 레벨로 디스에이블 되면, 상기 제 2 NMOS 트랜지스터(NM1)가 턴오프되고, 상기 제 1 노드(N1)의 전압을 상기 제 2 노드(N2)로 제공하는 것을 차단한다. 상기 제 2 스위칭부(120)는 상기 제 2 스위칭 신호(SW2)가 하이 레벨로 인에이블 되면, 상기 제 2 NMOS 트랜지스터(NM2)가 턴온되고, 상기 제 1 노드(N1)의 전압을 상기 제 2 노드(N2)로 제공한다.When the first switching signal SW1 is disabled at the low level, the
상기 제 3 스위칭부(130)는 게이트가 상기 제 3 스위칭 신호(SW3)를 입력받고, 드레인이 상기 제 2 노드(N2)와 연결되며, 소오스가 상기 승압 전압(Vpp) 출력단과 연결된 제 3 NMOS 트랜지스터(NM3)를 구비한다.The
상기 제 3 스위칭부(130)는 상기 제 3 스위칭 신호(SW3)가 로우 레벨로 디스에이블 되면, 상기 제 2 노드(N2)의 전압을 상기 승압 전압(Vpp) 출력단으로 제공 하는 것을 차단한다. 상기 제 3 스위칭부(130)는 상기 제 3 스위칭 신호(SW3)가 하이 레벨로 인에이블 되면, 상기 제 2 노드(N2)의 전압을 상기 승압 전압(Vpp)으로서 출력한다.When the third switching signal SW3 is disabled at the low level, the
상기 제 1 펌프부(140) 및 상기 제 2 펌핑부(150)는 동일한 구성을 가지며, 상기 제 1 펌프부(140)의 출력은 상기 제 1 노드(N1)로 제공되고, 상기 제 2 펌핑부(150)의 출력은 상기 제 2 노드(N2)로 제공된다. 예를 들어, 상기 제 1 펌핑부(140)만을 설명하기로 한다.The
상기 제 1 펌프부(140)는 제 1 펌핑 신호(ppes1)를 입력받아 버퍼링하기 위해 서로 직렬 연결되며 제 1 및 제 2 인버터(IV1,IV2)로 구성된 제 1 버퍼(141), 및 상기 제 2 인버터(IV2)의 출력 신호에 응답하여 펌핑 동작 여부가 제어된 제 1 캐패시터(C1)를 포함한다. 상기 제 1 버퍼(140)은 상기 제 1 및 제 2 인버터(IV1,IV2)가 서로 직렬 연결되고, 상기 제 1 캐패시터(C1)는 상기 제 2 인버터(IV2)의 출력단과 상기 제 1 노드(N1) 사이에 연결된다.The
상기 제 1 펌프부(140)는 상기 제 1 펌핑 신호(ppes1)가 로우 레벨인 경우, 펌핑 동작을 수행하지 않고, 상기 제 1 펌핑 신호(ppes1)가 하이 레벨로 인에이블 된 경우, 상기 제 1 캐패시터(C1)의 사이즈만큼 펌핑 동작을 수행하여 상기 제 1 노드(N1)로 제공한다.The
상기 제 2 펌프부(150) 또한 마찬가지로 제 2 펌핑 신호(ppes2)가 로우 레벨인 경우, 펌핑 동작을 수행하지 않고, 상기 제 2 펌핑 신호(ppes2)가 하이 레벨인 경우 펌핑 동작을 수행하여 상기 제 2 노드(N2)로 제공한다.Similarly, when the second pumping signal pps2 is at a low level, the
상기 제 2 펌핑 수단(200)은 상기 제 2 펌핑 신호(ppes2)를 소정 시간 지연 시킨 서로 직렬 연결된 인터터 체인 형태의 짝수 개의 인버터(IV6~IV9)를 구비한다.The second pumping means 200 includes an even number of inverters IV6 to IV9 in the form of an interchain connected in series with each other by delaying the second pumping signal ppes2 for a predetermined time.
상기 제 2 펌핑 수단(200)은 상기 제 2 펌핑 신호(ppes2)의 이차 펌핑을 하고, 승압 전압(Vpp)으로 도달하는 로딩 시간(loading)이 길기 때문에 추가적으로 삼차 펌핑을 수행한다.The second pumping means 200 performs the second pumping of the second pumping signal ppes2 and additionally performs the third pumping because the loading time reaching the boosted voltage Vpp is long.
보다 구체적으로 설명하면, 펌프 회로는 상기 제 1 캐패시터(C1)와 제 2 캐패시터(C2)가 펌핑하는 전압의 양을 외부 전압(Vdd)만큼 펌핑을 한다고 가정한다. 상기 본 발명의 펌프 회로는 상기 제 1 스위칭 신호(SW1)가 하이 레벨로 인에이블 되면, 상기 외부 전압(Vdd)을 상기 제 1 노드(N1)로 차지(Charge)시킨다. 상기 제 1 노드(N1)는 외부 전압(Vdd)의 레벨로 상승한다. 상기 제 1 펌핑 신호(ppes1)가 하이 레벨로 인에이블 되면, 상기 제 1 캐패시터(C1)의 사이즈만큼 일차 펌핑 동작을 수행한다. 상기 제 1 노드(N1)는 두 배의 외부 전압(Vdd)으로 상승한다. 이어서, 상기 제 2 스위칭 신호(SW2)가 인에이블 되면, 상기 제 1 스위칭 신호(SW1)가 디스에이블 된다. 상기 제 1 노드(N1)의 전압은 상기 제 2 노드(N2)로 제공된다. 이어서, 상기 제 2 펌핑 신호(ppes2)가 하이 레벨로 인에이블 되면, 상기 제 2 스위칭 신호(SW2)는 디스에이블 되고, 상기 제 2 캐패시터(C2)의 사이즈만큼 이차 펌핑 동작을 수행한다. 이 후, 상기 지연 펌프 신호(DLY_PP)는 소정 시간 지연된 하이 레벨로 인에이블 되면, 삼차 펌핑 동작을 수행시킨다. 상기 제 2 노드(N2)는 세 배의 외부 전압(Vdd)의 레벨로 상승한다. 상기 제 3 스위칭 신호(SW3)가 인에이블 되면, 상기 상기 제 2 노드의 전압은 승압 전압(Vpp)으로서 출력한다.In more detail, it is assumed that the pump circuit pumps the amount of voltage pumped by the first capacitor C1 and the second capacitor C2 by an external voltage Vdd. The pump circuit of the present invention charges the external voltage Vdd to the first node N1 when the first switching signal SW1 is enabled at a high level. The first node N1 rises to the level of the external voltage Vdd. When the first pumping signal pps1 is enabled at a high level, the first pumping operation is performed as much as the size of the first capacitor C1. The first node N1 rises to twice the external voltage Vdd. Subsequently, when the second switching signal SW2 is enabled, the first switching signal SW1 is disabled. The voltage of the first node N1 is provided to the second node N2. Subsequently, when the second pumping signal pps2 is enabled at a high level, the second switching signal SW2 is disabled and performs a secondary pumping operation by the size of the second capacitor C2. Thereafter, when the delay pump signal DLY_PP is enabled at a high level delayed by a predetermined time, the third pumping operation is performed. The second node N2 rises to a level of three times the external voltage Vdd. When the third switching signal SW3 is enabled, the voltage of the second node is output as a boosted voltage Vpp.
상기와 같은 동작을 계속적으로 미세한 지연을 가지고 순차적으로 수행하면, 상기 제 1 노드(N1)는 상기 제 1 스위칭 신호(SW1)가 인에이블 될 때, 외부 전압(Vdd)의 레벨로 차지되고, 상기 제 1 스위칭 신호(SW1)가 디스에이블 되고, 상기 제 1 펌핑 신호(ppes1)가 인에이블 되면, 두 배의 외부 전압(Vdd)으로 차지된다.When the above operation is continuously performed with a minute delay, the first node N1 is charged with the level of the external voltage Vdd when the first switching signal SW1 is enabled, and the When the first switching signal SW1 is disabled and the first pumping signal ppes1 is enabled, the first switching signal SW1 is occupied by twice the external voltage Vdd.
상기 제 2 노드(Vdd)는 상기 제 2 스위칭 신호(SW2)가 인에이블 될 때, 두배의 외부 전압(VDD)으로 차지되고, 상기 제 2 스위칭 신호(SW2)가 디스에이블 되고, 상기 제 2 펌핑 신호(ppes2)가 인에이블 되면, 세 배의 외부 전압(Vdd)으로 차지된다.When the second switching signal SW2 is enabled, the second node Vdd is charged with a double external voltage VDD, the second switching signal SW2 is disabled, and the second pumping is performed. When signal pps2 is enabled, it is occupied by three times the external voltage Vdd.
도 5는 본 발명에 따른 펌프 회로의 타이밍도이다.5 is a timing diagram of a pump circuit according to the present invention.
도 5를 참조하면, 상기 펌프 회로는 제 1 스위칭 신호(SW1), 제 3 스위칭 신호(SW3), 및 제 2 펌핑 신호(ppes2)는 동일한 위상을 가지며, 상기 제 2 스위칭 신호(SW2), 지연 펌프 신호(DLY_PP), 및 제 1 펌핑 신호(ppes1)는 제 1 스위칭 신호(SW1), 제 3 스위칭 신호(SW3), 제 2 펌핑 신호(ppes2)와 반대의 위상을 가진다.Referring to FIG. 5, in the pump circuit, the first switching signal SW1, the third switching signal SW3, and the second pumping signal pps2 have the same phase, and the second switching signal SW2 is delayed. The pump signal DLY_PP and the first pumping signal ppes1 have a phase opposite to that of the first switching signal SW1, the third switching signal SW3, and the second pumping signal ppes2.
상기 본 발명의 펌프 회로는 상기 제 1 스위칭 신호(SW1)가 인에이블 되고, 상기 제 2 펌핑 신호(ppes2)가 하이 레벨로 인에이블 되면, 상기 제 1 노드(N1)는 외부 전압(Vdd)로 차지되고, 상기 제 2 노드(N2)는 세배의 외부 전압(Vdd)으로 차지된다. 상기 제 3 스위칭 신호(SW3)가 하이 레벨로 인에이블 되면, 상기 펌프 회로는 상기 세 배의 외부 전압(Vdd)으로 차지된 전압을 승압 전압(Vpp)으로서 출력한다. 이어서, 상기 제 2 스위칭 신호(SW2), 및 상기 제 1 펌핑 신호(ppes1)가 하 이 레벨로 인에이블 되면, 상기 제 1 스위칭 신호(SW1), 제 3 스위칭 신호(SW3), 상기 제 2 펌핑 신호(ppes2), 및 상기 지연 펌프 신호(DLY_PP)는 디스에이블 된다. 상기 제 1 펌핑 신호(ppes1)에 의해 상기 제 1 노드(N1)가 두 배의 외부 전압(Vdd)으로 차지된다. 상기 제 2 스위칭 신호(SW2)는 상기 두 배의 외부 전압(Vdd)으로 차지된 전압을 상기 제 2 노드(N2)로 제공한다. 이어서, 상기 제 1 스위칭 신호(SW1)가 하이 레벨로 인에이블 되고, 상기 제 2 펌핑 신호(ppes2)가 하이 레벨로 인에이블 된다. 상기 제 1 노드(N1)는 외부 전압(Vdd)으로 차지된다. 상기 제 2 노드(N2)는 세 배의 외부 전압(Vdd)으로 차지된다. 상기 제 3 스위칭 신호(SW3)가 하이 레벨로 인에이블 되면, 상기 제 2 노드(N2)의 전압은 상기 승압 전압(Vpp)으로서 생성된다. In the pump circuit of the present invention, when the first switching signal SW1 is enabled and the second pumping signal pps2 is enabled at a high level, the first node N1 is connected to an external voltage Vdd. The second node N2 is charged with a triple external voltage Vdd. When the third switching signal SW3 is enabled at a high level, the pump circuit outputs a voltage occupied by the triple external voltage Vdd as a boosted voltage Vpp. Subsequently, when the second switching signal SW2 and the first pumping signal ppes1 are enabled at a high level, the first switching signal SW1, the third switching signal SW3, and the second pumping are performed. The signal pps2 and the delay pump signal DLY_PP are disabled. The first node N1 is charged with a double external voltage Vdd by the first pumping signal ppes1. The second switching signal SW2 provides a voltage occupied by the double external voltage Vdd to the second node N2. Subsequently, the first switching signal SW1 is enabled at a high level, and the second pumping signal pps2 is enabled at a high level. The first node N1 is occupied by an external voltage Vdd. The second node N2 is occupied by three times the external voltage Vdd. When the third switching signal SW3 is enabled at a high level, the voltage of the second node N2 is generated as the boosted voltage Vpp.
상기와 같은 동작을 반복하면, 상기 제 1 스위칭 신호(SW1), 제 2 펌핑 신호(ppes2), 및 상기 제 3 스위칭 신호(SW3)가 인에이블 되면, 상기 제 1 노드(N1)는 외부 전압(Vdd)으로 차지되고, 상기 제 2 노드(N2)는 세 배의 외부 전압(Vdd)으로 차지된 전압을 상기 승압 전압(Vpp)으로서 생성된다. 이어서, 상기 제 2 스위칭 신호(SW2), 및 상기 제 1 펌핑 신호(ppes1)가 인에이블 되면, 상기 제 1 노드(N1)는 두 배의 외부 전압(Vdd)으로 차지되고, 상기 제 2 노드(Vdd)는 상기 제 1 노드(N1)의 전압으로 차지된다.When the above operation is repeated, when the first switching signal SW1, the second pumping signal pps2, and the third switching signal SW3 are enabled, the first node N1 may turn on an external voltage ( Vdd), and the second node N2 generates a voltage occupied by three times the external voltage Vdd as the boosted voltage Vpp. Subsequently, when the second switching signal SW2 and the first pumping signal ppes1 are enabled, the first node N1 is charged with a double external voltage Vdd, and the second node ( Vdd) is occupied by the voltage of the first node N1.
도 6은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 반도체 메모리 장치의 펌프 회로이다.6 is a pump circuit of a semiconductor memory device according to another embodiment of the present invention.
도 6을 참조하면, 다른 실시 예의 펌프 회로는 도 3에 도시한 제 1 펌핑 수 단(100)과 제 2 펌핑 수단(200) 사이에 펌핑 작용을 하는 제 3 펌핑 수단(300)을 추가로 구비한 구성을 가지고 있다.Referring to FIG. 6, the pump circuit of another embodiment may further include a third pumping means 300 that performs a pumping action between the first pumping means 100 and the second pumping means 200 shown in FIG. 3. It has a configuration.
상기 제 3 펌핑 수단(300)는 사이즈가 작은 제 3 캐패시터(C3)를 구비한다. 상기 제 3 캐패시터(C3)는 증폭 동작을 수행하는 역할을 수행하며, 도 3에 도시한 제 2 캐패시터(C2)보다 작은 사이즈로 추가 펌핑을 수행하기 위한 수단이다.The third pumping means 300 includes a third capacitor C3 having a small size. The third capacitor C3 serves to perform an amplification operation and is a means for performing additional pumping to a size smaller than that of the second capacitor C2 shown in FIG. 3.
상기 다른 실시 예의 펌프 회로는 상기 제 1 스위칭 신호(SW1) 및 제 1 펌핑 신호(ppes1)에 응답하여 일차 펌핑 전압을 생성하고, 제 2 스위칭 신호(SW2) 및 제 2 펌핑 신호(ppes2)에 응답하여 이차 펌핑 전압을 생성하며, 상기 제 3 스스위칭 신호(SW3)에 응답하여 승압 전압을 생성하기 위한 제 1 펌핑 수단(100), 상기 제 2 펌핑 신호(ppes2)에 응답하여 상기 이차 펌핑 전압을 추가로 펌핑 동작을 수행하기 위한 지연 펌핑 신호(DLY_PP)를 출력하는 제 2 펌핑 수단(200), 및 상기 지연 펌핑 신호(DLY_PP)에 응답하여 상기 이차 펌핑 전압으로 펌핑 동작을 수행하고, 상기 이차 펌핑 전압을 추가로 펌핑 동작을 수행하기 위한 추가 펌핑 신호(add_pp)를 출력하는 제 3 펌핑 수단(300)을 포함한다.The pump circuit of another embodiment generates a primary pumping voltage in response to the first switching signal SW1 and the first pumping signal ppes1, and responds to the second switching signal SW2 and the second pumping signal ppes2. And a second pumping means 100 for generating a boosted voltage in response to the third switching signal SW3 and a second pumping signal ppes2 in response to the second pumping signal pps2. In addition, the second pumping means 200 for outputting the delay pumping signal (DLY_PP) for performing the pumping operation, and the pumping operation to the secondary pumping voltage in response to the delay pumping signal (DLY_PP), the secondary pumping Third pumping means 300 for outputting an additional pumping signal (add_pp) for performing a pumping operation to further the voltage.
구체적으로, 승압 전압(VPP)으로 펌핑 동작을 하기 위하여, 상기 제 1 및 제 2 펌핑 수단(100,200)은 도 3에 도시한 동작과 동일함으로 설명은 생략한다. 상기 제 3 펌핑 수단(300)은 상기 지연 펌핑 신호(DLY_PP)를 입력 받아 삼차 펌핑 동작을 수행하여 상기 승압 전압(VPP)으로 상승하는 추가 펌핑 신호(add_pp)를 출력한다. 상기 추가 펌핑 신호(add_pp)를 입력받는 제 2 캐패시터(C2)는 사차 펌핑 동작을 수행하여 승압 전압(VPP)으로 상승한다.Specifically, in order to perform the pumping operation with the boosted voltage VPP, the first and second pumping means 100 and 200 are the same as the operation shown in FIG. The third pumping means 300 receives the delay pumping signal DLY_PP and performs a third pumping operation to output an additional pumping signal add_pp that rises to the boosted voltage VPP. The second capacitor C2 receiving the additional pumping signal add_pp increases to a boosted voltage VPP by performing a quaternary pumping operation.
상기와 같이 도 3에 대비 추가로 펌핑을 함으로써, 상기 승압 전압(VPP)에 도달하는 시간이 짧아진다.By further pumping as compared to FIG. 3, the time for reaching the boosted voltage VPP is shortened.
도 7a 종래의 펌프 회로의 동작 원리이고, 도 7b는 본 발명에 따른 펌프 회로의 펌프 동작의 원리이다.7A is a principle of operation of a conventional pump circuit, and FIG. 7B is a principle of pump operation of a pump circuit according to the present invention.
도 7a 는 종래의 펌프 회로로서 사이즈가 큰 캐패시터를 사용함으로써, 승압 전압(Vpp)으로 빠르게 펌핑하지만 전력 소모가 많다. 도 7b는 본 발명에 따른 펌프 회로로서 사이즈가 작은 캐패시터를 사용함으로써, 승압 전압(Vpp)에 도달하는 로딩 시간이 길어지나 상기 로딩 시간의 감소를 위해 추가적으로 펌핑을 함으로써, 상기 승압 전압(Vpp)으로 펌핑하는 시간을 줄일 수 있음을 나타낸다.FIG. 7A is a conventional pump circuit, which uses a large sized capacitor to quickly pump to a boosted voltage Vpp, but consumes a lot of power. Figure 7b is a pump circuit according to the present invention by using a small size capacitor, the loading time to reach the boost voltage (Vpp) is long, but additional pumping to reduce the loading time, to the boost voltage (Vpp) Indicates that the pumping time can be reduced.
본 발명에 따른 반도체 메모리 장치의 펌프 회로는 작은 사이즈의 캐패시터(C1,C2)를 사용하여, 전력 소모를 줄이고, 상기 제 2 펌핑 신호(ppes2)를 지연 시켜 추가로 삼차 또는 사차 펌핑 동작을 수행함으로써, 승압 전압(Vpp)까지 도달하는 로딩 시간을 단축 시킬 수 있다.The pump circuit of the semiconductor memory device according to the present invention uses the small size capacitors C1 and C2 to reduce power consumption and delay the second pumping signal pps2 to perform the third or fourth pumping operation. As a result, the loading time of reaching the boosted voltage (Vpp) can be shortened.
본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시할 수 있으므로, 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.As those skilled in the art to which the present invention pertains may implement the present invention in other specific forms without changing the technical spirit or essential features, the embodiments described above should be understood as illustrative and not restrictive in all aspects. Should be. The scope of the present invention is shown by the following claims rather than the detailed description, and all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and their equivalents should be construed as being included in the scope of the present invention. do.
도 1은 종래의 기술에 따른 승압 전압 생성 회로의 블록도,1 is a block diagram of a boosted voltage generation circuit according to the prior art;
도 2는 도 1에 도시한 펌프 회로의 회로도,2 is a circuit diagram of the pump circuit shown in FIG.
도 3은 본 발명에 따른 반도체 메모리 장치의 펌프 회로의 블록도,3 is a block diagram of a pump circuit of a semiconductor memory device according to the present invention;
도 4는 본 발명에 따른 반도체 메모리 장치의 펌프 회로의 회로도,4 is a circuit diagram of a pump circuit of a semiconductor memory device according to the present invention;
도 5는 본 발명에 따른 반도체 메모리 장치의 타이밍도,5 is a timing diagram of a semiconductor memory device according to the present invention;
도 6은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 반도체 메모리 장치의 펌프 회로, 및6 is a pump circuit of a semiconductor memory device according to another embodiment of the present invention; and
도 7은 종래의 펌프 회로의 동작 원리와 본 발명의 펌프 회로의 동작 원리이다.7 is a principle of operation of the conventional pump circuit and of the pump circuit of the present invention.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>
100 : 제 1 펌핑 수단 110 : 제 1 스위칭부100: first pumping means 110: first switching unit
120 : 제 2 스위칭부 130 : 제 3 스위칭부120: second switching unit 130: third switching unit
140 : 제 1 펌프부 150 : 제 2 펌프부140: first pump unit 150: second pump unit
200 : 제 2 펌핑 수단 210 : 지연부200: second pumping means 210: delay unit
220 : 신호 조합부 300 : 제 3 펌핑 수단220: signal combination unit 300: third pumping means
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