KR20110097479A - 내부전압생성회로 - Google Patents

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Abstract

내부전압 생성회로는 전원전압의 레벨을 감지하여 감지신호를 생성하는 감지신호생성부와, 상기 전원전압을 전압분배하여 분배전압을 생성하는 분배전압생성부와, 상기 감지신호에 응답하여 상기 분배전압으로부터 레벨신호를 선택하는 레벨신호선택부 및 상기 레벨신호와 내부전압을 비교하여 상기 내부전압을 구동하는 내부전압구동부를 포함한다.

Description

내부전압생성회로{INTERNAL VOLTAGE GENERATION CIRCUIT}
본 발명은 반도체 메모리 장치에 관한 것으로, 더욱 구체적으로는 내부전압생성회로에 관한 것이다.
통상적으로 반도체 메모리 장치는 외부로부터 전원전압(VDD)과 접지전압(VSS)을 공급받아 내부동작에 필요한 내부전압을 생성하여 사용하고 있다. 반도체 메모리 장치의 내부동작에 필요한 전압으로는 메모리 코어영역에 공급하는 코어전압(VCORE), 워드라인을 구동하거나 오버드라이빙 시에 사용되는 고전압(VPP), 코어영역의 앤모스트랜지스터의 벌크(bulk)전압으로 공급되는 백바이어스전압(VBB) 등이 있다.
또한, 내부전압에는 메모리 셀 커패시터의 플레이트 전압으로 사용되는 셀플레이트 전압(VCP)과 비트라인을 프리차지하기 위해 사용되는 비트라인 프리차지 전압(VBLP)이 있다. 일반적으로, 셀플레이트 전압(VCP) 및 비트라인 프리차지 전압(VBLP)은 코어전압(VCORE)으로부터 생성되며, 전력 소비를 최소화하기 위해 코어전압(VCORE)의 절반 레벨로 생성된다.
일반적으로, 셀플레이트 전압(VCP) 및 비트라인 프리차지 전압(VBLP)은 동일한 내부전압 생성회로를 통해 생성된다. 종래의 내부전압생성회로에서는 셀플레이트 전압(VCP) 또는 비트라인 프리차지 전압(VBLP)의 레벨이 코어전압(VCORE)의 1/2 레벨로 변동이 없는 경우에는 내부전압(VCP/VBLP)의 구동을 중단한다. 한편, 셀플레이트 전압(VCP) 또는 비트라인 프리차지 전압(VBLP)의 레벨이 코어전압(VCORE)의 1/2 레벨보다 크거나 작은 경우 셀플레이트 전압(VCP) 또는 비트라인 프리차지 전압(VBLP)을 구동한다. 여기서, 셀플레이트 전압(VCP) 또는 비트라인 프리차지 전압(VBLP)의 레벨이 코어전압(VCORE)의 1/2 레벨로 변동이 없어 구동되지 않는 상태를 데드존(dead zone)이라 한다.
본 발명은 낮은 레벨의 코어전압(VCORE)에서 데드존이 좁아지는 것을 방지할 수 있도록 하는 내부전압생성회로를 개시한다.
이를 위해 본 발명은 전원전압의 레벨을 감지하여 감지신호를 생성하는 감지신호생성부와, 상기 전원전압을 전압분배하여 분배전압을 생성하는 분배전압생성부와, 상기 감지신호에 응답하여 상기 분배전압으로부터 레벨신호를 선택하는 레벨신호선택부 및 상기 레벨신호와 내부전압을 비교하여 상기 내부전압을 구동하는 내부전압구동부를 포함하는 내부전압 생성회로를 제공한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 내부전압생성회로의 구성을 도시한 블럭도이다.
도 2는 도 1에 도시된 내부전압생성회로에 포함된 감지신호생성부의 회로도이다.
도 3은 도 1에 도시된 내부전압생성회로에 포함된 분배전압생성부의 회로도이다.
도 4는 도 1에 도시된 내부전압생성회로에 포함된 레벨신호선택부의 회로도이다.
도 5는 도 1에 도시된 내부전압생성회로에 포함된 내부전압구동부의 회로도이다.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하기로 한다. 이들 실시예는 단지 본 발명을 예시하기 위한 것이며, 본 발명의 권리 보호 범위가 이들 실시예에 의해 제한되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 내부전압생성회로의 구성을 도시한 블럭도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 내부전압생성회로는 감지신호생성부(1), 분배전압생성부(2), 레벨신호선택부(3) 및 내부전압구동부(4)의 회로도이다.
감지신호생성부(1)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 전압분배부(10), 비교기(COM1) 및 인버터(IV10)로 구성된다. 전압분배부(10)는 내부전압생성회로가 구동을 개시하는 경우 로직로우레벨의 인에이블신호(ENB)가 입력되는 경우 턴온되는 PMOS 트랜지스터(P10)와, 전원전압인 코어전압(VCORE)을 전압분배하는 저항소자로 동작하는 NMOS 트랜지스터들(N10, N11)로 구성된다. 비교기(COM1)는 노드(nd11)의 신호가 기준전압(VREF)보다 낮은 레벨인 경우 로직하이레벨의 감지신호(DET)를 생성한다. 인버터(IV10)는 감지신호(DET)를 반전시켜 감지신호의 반전신호(DETB)를 출력한다. 이와 같이 구성된 감지신호생성부(1)는 노드(nd11)의 신호레벨이 기설정된 기준전압(VREF)의 레벨보다 낮은 경우 로직하이레벨의 감지신호(DET) 및 로직로우레벨의 반전신호(DETB)를 생성한다.
분배전압생성부(2)는, 도 3에 도시된 바와 같이, 코어전압(VCORE)과 접지전압(VSS) 사이에 직렬 연결된 저항소자들(R20-R25)로 구성되어, 제1 및 제2 상한분배전압(VH1, VH2), 기준분배전압(V0) 및 제1 및 제2 하한분배전압(VL1, VL2)을 출력한다.
레벨신호선택부(3)는, 도 4에 도시된 바와 같이, 제1 전달부(30) 및 제2 전달부(31)로 구성된다. 제1 전달부(30)는 감지신호(DET)가 로직하이레벨인 경우 제2 상한분배전압(VH2)을 제1 레벨신호(LV1)로 전달하는 전달소자로 동작하는 NMOS 트랜지스터(N30)와, 감지신호의 반전신호(DETB)가 로직하이레벨인 경우 제1 상한분배전압(VH1)을 제1 레벨신호(LV1)로 전달하는 전달소자로 동작하는 NMOS 트랜지스터(N31)로 구성된다. 제2 전달부(31)는 감지신호(DET)가 로직하이레벨인 경우 제2 하한분배전압(VL2)을 제2 레벨신호(LV2)로 전달하는 전달소자로 동작하는 NMOS 트랜지스터(N32)와, 감지신호의 반전신호(DETB)가 로직하이레벨인 경우 제1 하한분배전압(VL1)을 제1 레벨신호(LV1)로 전달하는 전달소자로 동작하는 NMOS 트랜지스터(N33)로 구성된다. 이와 같은 구성의 레벨신호선택부(3)는 감지신호(DET)가 로직하이레벨인 경우 제2 상한분배전압(VH2)을 제1 레벨신호(LV1)로 전달하고, 제2 하한분배전압(VL2)을 제2 레벨신호(LV2)로 전달한다. 또한, 레벨신호선택부(3)는 감지신호의 반전신호(DETB)가 로직하이레벨인 경우 제1 상한분배전압(VH1)을 제1 레벨신호(LV1)로 전달하고, 제1 하한분배전압(VL1)을 제1 레벨신호(LV1)로 전달한다.
내부전압구동부(4)는, 도 5에 도시된 바와 같이, 비교기들(COM40, COM41)과 구동부(40)로 구성된다. 비교기(COM40)는 제2 레벨신호(LV2)와 내부전압(VBLP)을 비교하여 풀업신호(PU)를 생성하고, 비교기(COM41)는 제1 레벨신호(LV1)와 내부전압(VBLP)을 비교하여 풀다운신호(PD)를 생성한다. 구동부(40)는 풀업신호(PU) 및 풀다운신호(PD)를 입력받아 내부전압(VBLP)을 구동한다. 이와 같이 구성된 내부전압구동부(4)는 내부전압(VBLP)의 레벨이 제2 레벨신호(LV2)보다 낮은 레벨인 경우 로직로우레벨의 풀업신호(PU)와 로직로우레벨의 풀다운신호(PD)를 생성하여 내부전압(VBLP)을 풀업구동한다. 또한, 내부전압구동부(4)는 내부전압(VBLP)의 레벨이 제1 레벨신호(LV1)보다 높은 레벨인 경우 로직하이레벨의 풀업신호(PU)와 로직하이레벨의 풀다운신호(PD)를 생성하여 내부전압(VBLP)을 풀다운구동한다. 또한, 내부전압구동부(4)는 내부전압(VBLP)의 레벨이 제2 레벨신호(LV2)보다 높고, 제1 레벨신호(LV1)보다 낮은 레벨인 경우 로직하이레벨의 풀업신호(PU)와 로직로우레벨의 풀다운신호(PD)를 생성하여 내부전압(VBLP)의 구동을 중단한다. 즉, 본 실시예의 내부전압생성회로는 데드존 상태에 진입한다.
이와 같이 구성된 내부전압생성회로의 동작을 살펴보되, 코어전압(VCORE)의 레벨이 기설정된 레벨보다 높은 경우와 낮은 경우로 나누어 살펴보면 다음과 같다.
코어전압(VCORE)의 레벨이 기설정된 레벨보다 높은 경우 감지신호생성부(1)는 로직로우레벨의 감지신호(DET)와 로직하이레벨의 반전신호(DETB)를 생성한다. 로직하이레벨의 감지신호의 반전신호(DETB)에 의해 레벨신호선택부(3)는 제1 상한분배전압(VH1)을 제1 레벨신호(LV1)로 전달하고, 제1 하한분배전압(VL1)을 제1 레벨신호(LV1)로 전달한다. 따라서, 내부전압구동부(4)는 내부전압(VBLP)의 레벨이 제1 하한분배전압(VL1)보다 높고, 제1 상한분배전압(VH1)보다 낮은 레벨인 경우 구동을 중단한다. 즉, 데드존은 내부전압(VBLP)의 레벨이 제1 하한분배전압(VL1) 및 제1 상한분배전압(VH1)의 사이 레벨로 결정된다.
한편, 코어전압(VCORE)의 레벨이 기설정된 레벨보다 낮은 경우 감지신호생성부(1)는 로직하이레벨의 감지신호(DET)와 로직로우레벨의 반전신호(DETB)를 생성한다. 로직하이레벨의 감지신호(DET)에 의해 레벨신호선택부(3)는 제2 상한분배전압(VH2)을 제1 레벨신호(LV1)로 전달하고, 제2 하한분배전압(VL2)을 제2 레벨신호(LV2)로 전달한다. 따라서, 내부전압구동부(4)는 내부전압(VBLP)의 레벨이 제2 하한분배전압(VL2)보다 높고, 제2 상한분배전압(VH2)보다 낮은 레벨인 경우 구동을 중단한다. 즉, 데드존은 내부전압(VBLP)의 레벨이 제2 하한분배전압(VL2) 및 제2 상한분배전압(VH2)의 사이 레벨로 결정된다.
이상을 정리하면 본 실시예의 내부전압생성회로는 코어전압(VCORE)의 레벨이 기설정된 레벨보다 높은 경우 내부전압(VBLP)의 레벨이 제1 하한분배전압(VL1) 및 제1 상한분배전압(VH1)의 사이 레벨일 때 내부전압(VBLP)의 구동을 중단하고, 코어전압(VCORE)의 레벨이 기설정된 레벨보다 낮은 경우에는 내부전압(VBLP)의 레벨이 제2 하한분배전압(VL2) 및 제2 상한분배전압(VH2)의 사이 레벨일 때 내부전압(VBLP)의 구동을 중단한다. 여기서, 제2 상한분배전압(VH2)은 제1 상한분배전압(VH1) 보다 높은 레벨로 형성되고, 제2 하한분배전압(VL2)은 제1 하한분배전압(VL1)보다 낮은 레벨로 형성된다. 따라서, 본 실시예의 내부전압생성회로는 코어전압(VCORE)의 레벨이 낮은 구간에서 내부전압(VBLP)의 구동을 중단하는 데드존을 확장시킨다. 이와 같이 낮은 코어전압(VCORE)의 레벨에서 데드존을 확장시키는 이유는 비교기들에 입력되는 기준전압이 코어전압(VCORE)으로부터 생성되어 낮은 코어전압(VCORE)에서 낮은 레벨로 형성되어 데드존을 축소시키기 때문이다.
1: 감지신호생성부 2: 분배전압생성부
3: 레벨신호선택부 4: 내부전압구동부

Claims (11)

  1. 전원전압의 레벨을 감지하여 감지신호를 생성하는 감지신호생성부;
    상기 전원전압을 전압분배하여 분배전압을 생성하는 분배전압생성부;
    상기 감지신호에 응답하여 상기 분배전압으로부터 레벨신호를 선택하는 레벨신호선택부;
    상기 레벨신호와 내부전압을 비교하여 상기 내부전압을 구동하는 내부전압구동부를 포함하는 내부전압 생성회로.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 감지신호생성부는 상기 전원전압의 레벨이 기설정된 레벨보다 낮은 레벨인 경우 인에이블되는 상기 감지신호를 생성하는 내부전압 생성회로.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 감지신호생성부는
    인에이블신호에 응답하여 상기 전원전압을 전압분배하는 전압분배부;
    상기 전압분배부의 출력신호와 기준전압을 비교하여 상기 감지신호를 생성하는 비교기를 포함하는 내부전압 생성회로.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 분배전압생성부는 상기 전원전압을 전압분배하여 제1 및 제2 상위분배전압과 제1 및 제2 하위분배전압을 생성하는 내부전압 생성회로.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 레벨신호선택부는
    상기 감지신호에 응답하여 상기 제1 또는 제2 상위분배전압을 상기 제1 레벨신호로 전달하는 제1 전달부; 및
    상기 감지신호에 응답하여 상기 제1 또는 제2 하위분배전압을 상기 제2 레벨신호로 전달하는 제2 전달부를 포함하는 내부전압 생성회로.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 제1 전달부는
    상기 감지신호에 응답하여 턴온되어 상기 제1 상위분배전압을 상기 제1 레벨신호로 전달하는 제1 전달소자; 및
    상기 감지신호의 반전신호에 응답하여 턴온되어 상기 제2 상위분배전압을 상기 제1 레벨신호로 전달하는 제2 전달소자를 포함하는 내부전압 생성회로.
  7. 제 5 항에 있어서, 상기 제2 전달부는
    상기 감지신호에 응답하여 턴온되어 상기 제1 하위분배전압을 상기 제2 레벨신호로 전달하는 제1 전달소자; 및
    상기 감지신호의 반전신호에 응답하여 턴온되어 상기 제2 하위분배전압을 상기 제2 레벨신호로 전달하는 제2 전달소자를 포함하는 내부전압 생성회로.
  8. 제 5 항에 있어서, 상기 내부전압구동부는 상기 내부전압이 상기 제2 레벨신호보다 낮은 레벨인 경우 상기 내부전압을 풀업구동하고, 상기 내부전압이 상기 제1 레벨신호보다 높은 레벨인 경우 상기 내부전압을 풀다운구동하는 내부전압 생성회로.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 내부전압구동부는
    상기 내부전압과 상기 제2 레벨신호를 비교하여 풀업신호를 생성하는 제1 비교기;
    상기 내부전압과 상기 제1 레벨신호를 비교하여 풀다운신호를 생성하는 제2 비교기; 및
    상기 풀업신호와 상기 풀다운신호에 응답하여 상기 내부전압을 구동하는 구동부를 포함하는 내부전압 생성회로.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 풀업신호는 상기 내부전압이 상기 제2 레벨신호보다 낮은 레벨인 경우 인에이블되는 내부전압 생성회로.
  11. 제 9 항에 있어서, 상기 풀다운신호는 상기 내부전압이 상기 제1 레벨신호보다 높은 레벨인 경우 인에이블되는 내부전압 생성회로.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20130129781A (ko) * 2012-05-21 2013-11-29 에스케이하이닉스 주식회사 내부전압생성회로

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