TWI285372B - Semiconductor memory device to supply stable high voltage during auto-refresh operation and method therefor - Google Patents

Description

1285372 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明揭示一種半導體記憶體裝置，更明確地，一種 在自動再新作業期間供應穩定高壓之半導體記憶體裝置。 【先前技術】 動態隨機存取記憶體（DRAM)大致供應高電壓VPP，其 電壓位準在資料存取作業期間或自動再新作業期間，高於 電源供給電壓VDD供給字線之位準，因爲DRAM之功率消 耗在這些作業期間升高。因此，DRAM包括高壓產生裝置 用於產生高壓VPP。 第1圖表示半導體記憶體裝置內所包括習用高壓產生 裝置之方塊圖示。 如圖示，習用高壓產生裝置包括：高壓位準檢測單元 10、高壓增壓控制信號產生單元20、高壓增壓單元30及 高壓負載單元40。 高壓位準檢測單元10以行工作信號row_act來致能 (enable)，用於檢測反饋高壓信號vpp_fd之電壓位準，高 壓位準檢測單元1〇產生電壓位準檢測信號〇sc_en__det，其 在高壓VPP低於預定電壓位準時被激勵（activate)。 高壓增壓控制信號產生單元2 0響應電壓位準檢測信 號〇 s c _ e η _ d e t來產生增壓控制信號P U m p _ c t r。 高壓增壓單元3 0響應增壓控制信號p u m p _ c 11·，以實施 電壓增壓作業來產生高壓VPP。高壓VPP反饋到高壓位準 檢測單元1 0做爲反饋高壓信號v p p _ f d。 1285372 高壓負載單元40消耗高壓增壓單元30所供給之高壓 VPP。因而，高壓負載單元40包括消耗高壓VPP之任何電 路元件。 第2圖是習用高壓產生裝置在實施自動再新作業時的 作業時間圖示。 參照第1圖及第2圖，在下文中詳細說明習用高壓產 生裝置之作業。 如果行工作信號（r 〇 w a c t i v e s i g n a 1) r 〇 w — a c t激勵時， 則自動再新信號aUt〇_ref響應行工作信號row_act而激勵 〇 然後’高壓負載單元4 0內所包括電路元件實施對應各 種指令信號之諸如字線信號WL及位元線隔離信號BISH及 BISL的作業。因此，高壓負載單元40過度地消耗高壓VPP ，如此高壓V P P之電壓位準降低。 如果高壓 VPP之電壓位準變成低於平均高壓位準 avg_leve卜則高壓位準檢測單元10激勵電壓位準檢測信號 〇SC_en_det。然後，高壓增壓控制信號產生單元20響應電 壓位準檢測信號〇 s c _ e η _ d e t來激勵增壓控制信號p u m p __ c t r o 然後，高壓增壓單元3 0以實施增壓作業來升高高壓 VPP之電壓位準，因而，高壓VPP之電壓位準變成平均高 壓位準 avg_level 。 然後，行預先充電信號r〇w_pre被激勵，如此電壓位 準檢測信號〇 s c _ e η _ d e t及增壓控制信號p U m p _ c t r響應行預 1285372 先充電信號row_pre而被激勵。 同時，上述習用高壓產生裝置之作業在半導體記憶體裝 置執行自動再新作業時實施。然而，習用高壓產生裝置在 半導體記憶體裝置執行資料存取作業時也實施相同作業。 第3圖表示高壓增壓控制信號產生單元2〇之槪略電路 圖示。 如圖示，高壓增壓控制信號產生單元20包括反及閘 (NAND閘）ND1、第一反相器Π及反相器單元22。 反及閘ND 1接收電壓位準檢測信號osc_en_det及來自 反相器單元22之輸出信號，來實施對所接收兩個信號之邏 輯反及運算。 反相器單元22包括串聯連接在反及閘ND 1之輸入端 及輸出端間的多數反相器。反及閘ND 1之輸出端也連接到 第一反相器II之輸入端。反相器單元22使用來延遲來自 反及閘ND1之輸出信號。 第一反相器II接收來自反及閘ND 1之輸出信號，而且 使得其反相來輸出增壓控制信號PiimP_ctr。 高壓增壓控制信號產生單元2 0響應電壓位準檢測信 號osC_en_det來激勵增壓控制信號pump_ctr。然後，增壓 控制信號之工作狀態（active status)對應反相器單元22具 有延遲量而保持預定延遲時間。 即，如果高壓VPP之電壓位準低於平均高壓位準 avg —leve卜則習用高壓產生裝置升高高壓VPP之電壓位準 ’使得高壓V P P能保持其電壓位準等於或高於平均高壓位 1285372 準 avg__levelo 然而，當半導體記憶體裝置實施自動再新作業時，因 爲半導體記憶體裝置內所包括記憶組（m e m 〇 r y b a n k)同時 作業，所以高壓VPP過度消耗。因此，高壓VPP之電壓位 準降低比較在資料存取作業期間的降低來得更快。因此， 高壓負載單元4 0可能沒有足夠電源供給來正常地作業。 【發明內容】 因此，本發明之目的在提供一種在自動再新作業期間 來供應穩定電壓之半導體裝置。 根據本發明之架構，提供一種使用在半導體記億體裝 置內之半導體裝置，用於根據資料存取模態及自動再新模 態來增高供應電壓，其包括：電壓位準檢測裝置，用於以 檢測供給電壓之電壓位準來產生電壓位準檢測信號；自動 再新信號檢測裝置，用於響應自動再新信號來產生自動再 新檢測信號；及高壓增壓裝置，用於響應在資料存取模態 時的電壓位準檢測信號或響應在自動再新模態時的自動再 新檢測信號，來增高供給電壓。 根據本發明另一架構，提供一種增高供給電壓之方法 ’包括下列步驟··檢測供應電壓之電壓位準；如果所檢測 供給電壓之電壓位準低於預定電壓位準，則升高供給電壓 之電壓位準；及當自動再新信號激勵時，就升高供給電壓 之電壓位準，而不管所檢測高壓之電壓位準。 【實施方式】 在下文中，將參照附圖來詳細說明根據本發明之半導 1285372 體記憶體裝置。 第4圖是根據本發明之半導體記憶體裝置的方塊圖示。 如圖所示，半導體記憶體裝置包括：高壓位準檢測單 元100;高壓增壓控制信號產生單元200;高壓增壓單元 300;高壓負載單元400及自動再新信號檢測單元500。 高壓位準檢測單元1〇〇以行工作信號row_act來致能 ，用於檢測反饋高壓信號之電壓位準，因而產生電壓位準 檢測信號 〇sC_eri_det。在此，如果反饋高壓信號之電壓位 準低於預定電壓位準，即平均高壓位準avg_level，則高壓 位準檢測單元1 00激勵電壓位準檢測信號做爲邏輯高位準 〇 高壓增壓控制信號產生單元2 0 0響應電壓位準檢測信 號osc_en_det及自動再新檢測信號osc_en_auto，來產生增 壓控制信號pump_ctr。 高壓增壓單元3 0 0響應增壓控制信號pUmp_Ctr，以實 施電壓增壓作業來產生高壓VPP。高壓VPP反饋到高壓位 準檢測單元100做爲反饋高壓信號vPP_fd。 高壓負載單元400消耗高壓增壓單元3 00所供給之高 壓VPP。在此，高壓負載單元400包括消耗所作業高壓VPP 之任何元件。 自動再新信號檢測單元5 0 0接收自動再新信號auto_ref ，來產生自動再新檢測信號〇 s c _ e η _ a u t 〇。在此，如果自動 再新信號a u t 〇 _ r e f激勵，則自動再新信號檢測單元5 0 0激 勵自動再新檢測信號〇 s c _ e η _ a u t 〇做爲邏輯高電位。 1285372 在此’如果增壓控制信號p u m p _ c t r激勵做爲邏輯高位 準，則高壓增壓單元3 00實施電壓增壓作業，用於升高高 壓VPP之電壓位準，使得高壓VPp可等於或高於平均高壓 位準 avg_level。 如果電壓位準檢測信號osc —en_det及自動再新檢測信 號osc —en — auto之一激勵，則增壓控制信號pump__ctr激勵。 如果高壓VPP之電壓位準變成低於平均高壓位準avgjevel ’則電壓位準檢測信號osc_en —det激勵。另一方面，如果 自動再新信號aut〇-ref激勵，即，如果自動再新作業開始 實施，則自動再新檢測信號osc_en__auto激勵。 因爲在自動再新作業期間，半導體記憶體裝置過度消 耗高壓V P P ’所以高壓V P P之電壓位準降低。因此，如果 自動再新信號aut〇_ref激勵，則自動再新信號檢測單元500 激勵自動再新檢測信號osc_en_auto，因而，高壓增壓單元 3〇〇實施電壓增壓作業。結果，高壓VPP之電壓位準在自 動再新作業期間沒有快速地降低。 第5圖是自動再新信號檢測單元5 00之槪略電路圖示 〇 如圖所示，自動再新信號檢測單元5 0 0包括第一反相 器12、第一反及閘ND2及第一延遲單元5 02。 第一反相器12作用來使得自動再新信號aiit〇_ref反相 。第一延遲單元5 02包括多數串連之反相器，使得來自自 動再新信號auto_ref之輸出信號來延遲。 第一反及閘ND2接收來自第一反相器12及第一延遲單 10 1285372 元5 Ο 2之輸出信號，對所接收兩個信號來實施邏輯反及運 算，因而，自動再新檢測信號〇 s c _ e η _ a u t 〇自第一反及閘 ND2以脈衝形狀來輸出。 自動再新信號檢測單元5 00響應自動再新信號autojef ’來激勵自動再新檢測信號〇SC_en_auto做爲邏輯高位準。 在此，自動再新檢測信號〇SC_en_aut〇之邏輯狀態保持做爲 邏輯高位準一個預定延遲時間，而預定延遲時間是以第一 延遲單元5 02內所包括多數反相器之數量來決定。 第6圖是高壓增壓控制信號產生單元2 0 0之槪略電路 圖示。 如圖所示，高壓增壓控制信號產生單元2 0 0包括反或 閘（NOR gate)NRl、第二反相器13、第三反相器14、第二 反及閘ND3及第二延遲單元202。 反或閘NR1接收電壓位準檢測信號osc_en__det及自動 再新檢測信號 〇SC_en_aut〇，用於對電壓位準檢測信號 osc_en —det及自動再新檢測信號osc_en_auto來實施邏輯 反或運算。第二反相器13接收來自反或閘NR1之邏輯反或 運算的結果，使得邏輯反或運算之結果來反相。 第二反及閘ND3接收來自第二反相器13及第二延遲單 元2 02之輸出信號。在此，第二延遲單元2 02使得來自第 二反及閘ND3之輸出信號來延遲，而且反饋到第二反及閘 ND3 ’來緩衝第二反相器13之輸出信號。 第三反相器14接收來自第二反及閘ND3之輸出信號， 使得來自第二反及閘N D 3之輸出信號反相，因此，輸出增 1285372 壓控制信號pump_ctr。 呈自動再新檢測彳S號〇 s c __ e η _ a u t 〇或電壓位準檢測信 號osc_en_det激勵時，高壓增壓控制信號產生單元200激 勵增壓控制信號pump_ctr，使得高壓VPP之電壓位準能夠 升高。 第7圖是當半導體記憶體裝置根據輸入指令來實施資 料存取作業時半導體記憶體裝置之作業時間圖示。 如圖所示，當半導體記憶體裝置響應行工作信號row_act 而消耗高壓VPP來實施資料存取作業時，高壓VPP之電壓 位準降低比較平均高壓位準avg_level更低。 然後，在檢測高壓VPP之電壓位準低於平均高壓位準 aVg_level後，高壓位準檢測單元100激勵電壓位準檢測信 號 osc_en_det 〇 然後，高壓增壓控制信號產生單元200響應電壓位準 檢測信號0 S c _ e η _ d e t來激勵增壓控制信號p u m p _ c t r。因此 ，高壓增壓單元3 0 0響應增壓控制信號pump_ctr以實施電 壓增壓作業來升高高壓VPP之電壓位準。然後，行預先充 電信號row__pre激勵。 在此，因爲自動再新信號antojef沒有激勵，所以自 動再新信號檢測單元5 0 0沒有致能。 第8圖是當半導體記憶體裝置實施自動再新作業時半 導體記憶體裝置之作業時間圖示。 如圖所示，自動再新信號auto_ref響應行工作信號 row_act來激勵。 -12- 1285372 然後，自動再新信號檢測單元5 Ο 0激勵自動再新檢測 信號osc — en — auto。在此，.自動再新檢測信號〇sc_en_aut〇 激勵一個第一預定激勵時間T 1。然後，高壓增壓控制信號 產生單元200激勵增壓控制信號pump_ctr。第一預定激勵 時間T 1是以自動再新信號檢測單元5 0 〇之第一延遲單元 502內所包括多數反相器之數量來決定。 因此，高壓增壓單元3 0 0響應增壓控制信號pump_ctr ’以實施電壓增壓作業來升高高壓VPP之電壓位準。然後 ’因爲高壓負載單元40 0消耗高壓VPP，使得實施對應指 令信號諸如字線信號WL及位元線隔離信號BIS Η及BISL 之作業，來實施自動再新信號，所以高壓VPP之電壓位準 開始降低。然而，因爲在自動再新作業實施之前來升高高 壓VPP之電壓位準，所以高壓VPP之電壓位準沒有降低到 平均高壓位準avg_level以下。 第9圖是當半導體記憶體裝置實施自動再新作業時半 導體記憶體裝置之另一作業時間圖示。 在本情形中，自動再新信號檢測單元5 0 0激勵自動再 新檢測信號 〇sc_en_auto，而且自動再新檢測信號 〇SC_eli_auto激勵經過第二預定激勵時間T2。然後，高壓 增壓控制信號產生單元2 0 〇激勵增壓控制信號P u m P __c tΓ ° 同第一預定激勵時間Τ 1，第二預定激勵時間Τ2以自動再 新信號檢測單元5 0 0之第一延遲單元5 0 2內所包括多數反 相器之數量來決定。 然而，第9圖所示用於作業之第一延遲單元5 0 2內所 -13- 1285372 包括多數反相器之數量，小於用於第8圖所示作業 。因此，第二預定激勵時間T2比較第一預定激勵E 更短。 如第9圖所示，當半導體記憶體裝置消耗高壓 實施自動再新作業時，高壓VPP之電壓位準降低於 壓位準 avg_level。 然而，因爲高壓位準檢測單元1 0 0激勵電壓位 信號osc —en」et，所以高壓VPP之電壓位準再次升 均高壓位準avg_level。 在此，雖高壓 VPP之電壓位準低於平均高 avg-level ’但是比較習用高壓產生裝置，高壓VPP 升局到平均局壓位準avg_level，因爲電壓增壓作業 V P P消耗之前先實施。 因此’根據本發明半導體記憶體裝置可以在高 消耗用於自動再新作業之前，以升高高壓VPP之電 來供給穩定高壓。 本專利申請案包含2003年11月22日韓國專利 所申請韓國專利申請案第2 0 0 3 - 8 3 3 2 4號有關之主要 其全部內容倂合在本案參考。 雖然本發明已以特定實施例詳細說明，但是擅 術者顯然地可實施各種改變及修正例，而沒有脫離 申請專利範圍內所定義本發明之精神及範圍。 【圖式簡單說明】 本發明之上述及其他目的及特徵，由下文較佳 的數量 I寺間T 1 VPP來 平均高 準檢測 高到平 壓位準 更快地 在高壓 壓 VPP 壓位準 辦公室 〖項目， 於本技 在下文 實施例 -14- 1285372 連同附圖之詳細說明’將變得顯而易見’其中： 第1圖是半導體記憶體裝置內所包括習用高壓產生裝 置之方塊圖示； 第2圖是第1圖所示習用高壓產生裝置之作業時間匱1 不； 第3圖是第1圖所示高壓增壓產生裝置之槪略電路圖 示； 第4圖是根據本發明之半導體記憶體裝置的方塊圖示； 第5圖是第4圖所示自動再新信號檢測單元之槪略電 路圖示； 第6圖是第4圖所示高壓增壓控制信號產生單元之槪 略電路圖示； 第7圖是當半導體記憶體裝置實施資料存取作業時半 導體記憶體裝置之作業時間圖示； 第8圖是當半導體記憶體裝置實施自動再新作業時半 導體d fe體裝置之作業時間圖示；及 第9圖是當半導體記憶體裝置實施自動再新作業時半 導體記憶體裝置之另一作業時間圖示。 【主要元件符號說明】 1 〇51 〇 〇 高壓位準檢測單元 ’ 2〇52 0 0 高壓增壓控制信號產生單元 3〇53 0 0 高壓增壓單元 4〇?4 0 0 高壓負載單元 5 0 0 自動再新信號檢測單元 -15·

Claims (1)

1. W修(更)正替換頁丨 1285372 第93 1 1 8 726號「在自動再新操作期間供應穩定高壓之半 導體記憶體裝置」專利案 (2〇〇7年3月修正） 十'申請專利範圍： 1 · 一種使用於半導體記憶體裝置之裝備，用於根據資料存 取模態及自動再新模態來增高供應電壓，包含： 電壓位準檢測裝置，用於以檢測供給電壓之電壓位 準，來產生電壓位準檢測信號；

   自動再新信號檢測裝置，用於響應自動再新信號來 產生自動再新檢測信號；及 電壓增壓裝置，用於響應在該資料存取模態時的電 壓位準檢測信號或響應在該自動再新模態時的自動再新 檢測信號，來增加該供給電壓。 2 ·如申請專利範圍第1項之裝備，其中在該供給電壓在該 資料存取模態時消耗之後、或在該供給電壓在該自動再 新模態時消耗之前，來實施該供給電壓之增壓。

   3 ·如申請專利範圍第2項之裝備，其中當該供給電壓之電 壓位準較低於預定電壓位準時，該電壓位準檢測裝置激 勵該電壓位準檢測信號。 4 ·如申請專利範圍第3項之裝備，其中該自動再新信號檢 測裝置包括： 第一反相器，用於反相該自動再新信號； 多數反相器，串聯地連接’用於將該第一反相器之 輸出信號反相及延遲；及 1285372 第一反及閘，其接收該第一反相器及該多數反相器 之輸出信號來實施邏輯反及作業，以便輸出自動再新檢 測信號。 5.如申請專利範圍第4項之裝備，其中該電壓增壓裝置包 括： 電壓增壓控制信號產生單元，用於響應該電壓位準 檢測信號及該自動再新檢測信號，來產生電壓增壓控制 信號；及

   電壓增壓單元，用於響應該電壓增壓控制信號，來 增高該供給電壓。 6 ·如申請專利範圍第5項之裝備，其中該電壓增壓控制信 號產生單元包括： 反或閘，其接收該電壓位準檢測信號及該自動再新 檢測信號； 第二反相器，用於反相該反或閘之輸出信號； 第二反及閘，其接收該第二反相器及多數反相器之 輸出信號；及 φ 第三反相器，其接收該第二反及閘之輸出信號，用 於輸出該電壓增壓控制信號。 7 . —種用於增高供給電壓之方法，包含下列步驟： 檢測該供給電壓之電壓位準； 如果所檢測該供給電壓之電壓位準低於預定電壓位 準，則升.高該供給電壓之電壓位準；及 當自動再新信號激勵時，升高該供給電壓之電壓位 -2- 1285372 準，而不管該高壓之檢測電壓位準。 8 .如申請專利範圍第7項用於增高供給電壓之方法，其中 當該自動再新信號激勵時，來升高該供給電壓之電壓位 準的步驟，包括下列步驟： 響應該自動再新信號來激勵自動再新檢測信號一個 預定時間；及 當該自動再新檢測信號激勵時，實施電壓增壓作業 來升高該供給電壓之電壓位準。