JPH06215569A - 内部電源電圧発生回路 - Google Patents
内部電源電圧発生回路Info
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Abstract
調節でき、また、バーンインモードの設定を容易に行え
る内部電源電圧発生回路を提供する。 【構成】外部電源電圧検出部130は、外部電源電圧e
xt.Vccがトランジスタ212〜216によるトリ
ガレベルに達すると論理1のφHを出力し、そのトリガ
レベルをヒューズ217により変更可能とされている。
バーンインモード設定部140はバーンインモードを設
定するφLをヒューズ202の断続により出力する。バ
ーンイン信号発生部150はφL、φHによりφSTR
Bを出力してバーンイン電圧制御部160を制御する。
バーンイン電圧制御部160は、ヒューズf5〜f7の
断続によりレベル変換部120からの内部電源電圧in
t.Vccを所望のレベルに設定可能とされている。し
たがって、ヒューズ202によりバーンインモードを設
定でき、また、ヒューズf5〜f7によりバーンイン電
圧のレベルを変更できる。さらに、バーンイン電圧の発
生開始時点をヒューズ217により調節できる。
Description
えられる内部電源電圧発生回路に関するもので、特に内
部バーンイン電圧の設定を簡単に行うことのできる内部
電源電圧発生回路に関するものである。
ップ内に構成される各トランジスタなどの素子のサイズ
もますます小くなっている。したがって、このように小
さくなったトランジスタに標準的な外部電源電圧ex
t.Vccをそのまま印加すると、強い電界によるスト
レスによってトランジスタが故障する。そこで16Mb
it以上の高集積半導体メモリ装置においては、外部電
源電圧ext.Vccを所定の電圧レベルに降下させチ
ップ内の動作電源電圧として使用しており、このために
内部電源電圧発生回路が必須的に用いられている。例え
ば、16Mbitの半導体メモリ装置では、約5Vで印
加される外部電源電圧ext.Vccを4Vに降下させ
た内部電源電圧int.Vccを使用しており、16M
bit以上の半導体メモリ装置においては外部電源電圧
ext.Vccと共に内部電源電圧int.Vccも更
に低いものが用いられている。
す。同図に示す内部電源電圧発生回路は、“IEEE JOURN
AL OF SOLID-STATE CIRCUITSVol.24,No.5,October 198
9”に“An Experimental 16-Mbit DRAM with Reduced P
eak-Current Noise”という題名で詳細に開示されてい
る。この回路は、所定の基準電圧VREFとして、例え
ばPMOSトランジスタ8のゲートしきい電圧Vtpよ
り少し小さい電圧を発生する基準電圧発生回路10と、
基準電圧VREFを入力とする差動増幅器で構成された
比較器20と、比較器20の出力に従って制御される駆
動器である出力回路30と、出力回路30の出力を比較
入力とし、その電圧レベルに従って外部電源電圧ex
t.Vccを内部電源電圧int.Vccへ変化させて
出力するための出力ステージである内部電源電圧発生器
50とで構成される。そして、チップの内部バーンイン
電圧を設定するためのバーンイン電圧制御部40がさら
に備えられる。内部電源電圧発生器50の出力ノードN
4を通じて出力される内部電源電圧int.Vccは、
チップ内の各メモリ素子部(図示せず)に印加される。
源電圧int.Vccが所定のレベル以下に降下する
と、この降下は比較器50Aによって感知され、出力ノ
ードN3の電圧レベルが低くなるので、内部電源電圧発
生器50のプルアップトランジスタ19は、そのコング
クタンスが増加して内部電源電圧int.Vccの降下
を補償するようになっている。
半導体メモリ装置においては、電源供給と同時に内部電
源電圧発生回路が動作し、外部電源電圧ext.Vcc
が所定レベル以上となると、一定の内部電源電圧in
t.Vccを供給するようになっている。これを図8の
グラフに示す。
されたチップ内に不良素子が含まれているかどうかを調
べるためにバーンインテストを実施する。このバーンイ
ンテストは、チップの完成後、不良チップを容易に発見
するためチップに規定の外部電源電圧ext.Vcc以
上の高電圧を長時間高温状態で印加するテスト方法であ
る。
レベルは、チップの特性に従って多様に設定されるが、
図7に示す回路の場合、バーンイン電圧は、バーンイン
電圧制御部40内の外部電源電圧ext.Vcc端とノ
ードN2との間に直列接続されたダイオード形態のPM
OSトランジスタ11、12、13の個数によって決定
される。すなわち、PMOSトランジスタのゲートしき
い値をVtpとすると、バーンイン電圧レベルをex
t.Vcc−3|Vtp|に設定するために、バーンイ
ン電圧制御部40内のダイオード形態のPMOSトラン
ジスタの有効個数を増やす必要のある場合には、PMO
Sトランジスタ13の短絡経路であるノードN1とノー
ドN2との間(符号1で示す部分)を切断すればよい。
実際の製造工程では、ノードN1とノードN2との間の
メタル層をマスク変更により除去して対処している。し
かし、これは実際の製造工程においてかなり非効率的で
あり、時間的な損失だけではなく製造工程でのコスト損
失も大きい。特に、様々な内部バーンイン電圧を設定し
なければならない内部電源電圧発生回路を必須的に用い
る高集積半導体メモリ装置においては、この課題の解決
は非常に重要である。
的は、内部バーンイン電圧の調節を容易に行うことので
きる内部電源電圧発生回路を提供することにある。
設定が容易な内部電源電圧発生回路を提供することにあ
る。
るために本発明は、外部から供給される外部電源電圧
を、所定の基準電圧を用いて発生された比較電圧に従っ
て変換して内部電源電圧を発生する出力ステージを備え
た内部電源電圧発生回路について、外部電源電圧端と出
力ステージの比較電圧入力端との間に直列接続されたダ
イオード素子と、ダイオード素子の短絡経路を形成する
スイッチ手段と、を有し、スイッチ手段のON・OFF
により短絡経路の数を変更することで、比較電圧のレベ
ルを調節可能とすることを一つの特徴とする。
イオード素子をMOSトランジスタで構成すれば、製造
し易くなるので好ましく、また、スイッチ手段としてヒ
ューズを用いれば、レーザー投射などの方法による切断
で容易にON・OFFを設定できるので好ましい。
準電圧を出力する基準電圧発生回路と、前記基準電圧を
基にして、外部電源電圧が規定されたレベルより低いと
きには外部電源電圧と同じ電圧を出力し、外部電源電圧
が規定されたレベル以上のときには内部電源電圧を発生
するレベル変換部と、外部電源電圧がトリガレベルに到
達したときに所定の論理状態の論理信号を出力すると共
に、そのトリガレベルを変更するための第1スイッチ手
段を有する外部電源電圧検出部と、バーンインモードを
設定するための論理信号を第2スイッチ手段のON・O
FFに従って出力するバーンインモード設定部と、外部
電源電圧検出部及びバーンインモード設定部の各論理信
号に従ってバーンイン信号を出力するバーンイン信号発
生部と、バーンイン信号により制御され、レベル変換部
の出力レベルを調節するバーンイン電圧制御部と、レベ
ル変換部及びバーンイン電圧制御部の各出力信号に従っ
て、内部電源電圧又はバーンイン電圧を出力する内部電
圧出力部と、を備えるようにしている。
第1及び第2スイッチ手段についても、ヒューズを用い
ることで、レーザー投射などの方法による切断で容易に
ON・OFFを設定できるので好ましい。
参照して詳細に説明する。
の第1実施例を示す。この回路の基準電圧発生回路1
0、比較器20、出力回路30及び内部電源電圧発生器
50は、図7に示す従来の回路と同一の構成及び特性を
有する。なお、特記しない場合は、各トランジスタのバ
ックゲート(ボディ)を、NMOSトランジスタならば
Vss、PMOSトランジスタならばVccに接続す
る。
ド形態のPMOSトランジスタ61、62、63の個数
は、印加すべきバーンイン電圧のレベルに応じて適宜決
定することができる。例えば、ノードN2の電圧レベル
をext.Vcc−3|Vtp|電圧レベルとする場合
には3個のダイオード形態のPMOSトランジスタが必
要となり、ext.Vcc−5|Vtp|電圧レベルと
する場合は、5個のダイオード形態のPMOSトランジ
スタが必要となる。この実施例の場合、バーンインテス
ト時のバーンイン電圧をext.Vcc−2|Vtp|
とする場合には、PMOSトランジスタ63の短絡経路
を形成するノードN1とノードN2との間に設けられた
ヒューズf1を連結したままとし、バーンイン電圧をe
xt.Vcc−3|Vtp|とする場合には、ヒューズ
f1をレーザー投射などの方法を利用して切断するだけ
でよい。これにより、従来の回路のような、バーンイン
電圧の調節をマスクの変更によって行わなければならな
いという不都合を回避することができる。更に、ヒュー
ズf1は、例えばポリシリコンで容易に実施することが
できるので、チップ設計が非常に容易である。
の他の例を示したものである。図2に示す回路は、ヒュ
ーズf2の状態によって複数のダイオード形態のPMO
Sトランジスタ72、73、…を一度に短絡させること
ができ、図3に示す回路は、複数のヒューズf3、f
4、…を設けることによってPMOSトランジスタ8
3、84、…を適宜短絡させ、様々なバーンイン電圧の
設定ができるようになっている。
路の第2実施例を示す。同回路は、所定の基準電圧VR
EFを出力する基準電圧発生回路110と、レベル変換
部120と、外部電源電圧検出部130と、バーンイン
モード設定部140と、バーンイン信号発生部150
と、バーンイン電圧制御部160と、内部電圧出力部1
70とを備える。
を基にして、外部電源電圧ext.Vccが、規定され
た外部電源電圧レベルより低いときに外部電源電圧ex
t.Vccと同一の電圧レベルを発生し、規定された外
部電源電レベル以上で一定の内部電源電圧int.Vc
cを出力する。外部電源電圧検出部130は、基準電圧
VREFを用い、外部電源電圧ext.Vccが、所定
の第2外部電源電圧レベルに到達すると、出力信号を反
転して出力する。この第2外部電源電圧レベル(すなわ
ちトリガレベル)は、後述のようにして変更可能とされ
る。バーンインモード設定部140は、内部電源電圧発
生回路をバーンインモードに設定するものであって、ス
イッチ手段のON・OFFによって出力電圧を論理“ハ
イ”、あるいは論理“ロウ”に変化させることができ
る。
外部電源電圧検出部130及びバーンインモード設定部
140の各出力信号を入力とし、所定のバーンイン信号
を出力する。バーンイン電圧制御部160は、バーンイ
ン信号発生部150の出力信号に従ってレベル変換部1
20の出力レベルを調節する。さらに、内部電圧出力部
170は、レベル変換部120の出力信号及びバーンイ
ン電圧制御部160の出力信号に応答して、ノーマルモ
ード時には内部電源電圧int.Vccを出力し、バー
ンインモード時には、外部電源電圧ext.Vccに従
うバーンイン電圧を出力する
図及びその出力特性グラフを示した図6を参照して説明
する。バーンイン電圧制御部160のダイオード形態の
PMOSトランジスタ222、223、224と外部電
源電圧ext.Vcc端との間に接続されるPMOSト
ランジスタ221は、バーンイン信号発生部150のN
ORゲート220の出力信号φSTRBにより制御され
る。そして、バーンインモード設定部140は、バーン
インモードを設定するための電圧を出力するためにスイ
ッチ手段としてヒューズ202を使用している。また、
このヒューズ202と接地電圧端との間には基準電圧V
REFを制御入力とするNMOSトランジスタ203が
設けられている。このNMOSトランジスタ203は、
基準電圧VREFによりONとされているため、抵抗が
大きい。したがって、このバーンインモード設定部14
0のヒューズ202を切断しない状態ではφL=論理
“ハイ”、φSTRB=論理“ロウ”となり、内部電源
電圧int.Vccは図6に示すC1線に沿って変化
し、電圧変移幅ΔVは、バーンイン電圧制御部160の
ヒューズf5、f6、f7の中の切断されたヒューズの
個数に従って、|Vtp|から3|Vtp|まで変化さ
せることができる。
ューズ202を切断した状態では、φL=論理“ロウ”
となり、φSTRB=反転φHとなる。このとき、外部
電源電圧検出部130のヒューズ217が連結されてい
る場合、外部電源電圧ext.Vccが3VREFとな
る前までは、ノードN5の電圧レベルは論理“ロウ”と
なりφH=論理“ロウ”、φSTRB=論理“ハイ”と
なるので、外部電源電圧ext.Vccの増加に対して
内部電源電圧int.Vccは一定となる。そして、外
部電源電圧ext.Vccが3VREF以上となると、
外部電源電圧検出部130のノードN5の電圧レベルは
PMOSトランジスタ216のしきい電圧Vtp216 と
なる。このしきい電圧Vtp216 は、PMOSトランジ
スタ216のチャネルのサイズを適切に調整すること
で、少なくともVREFより大きな値を有するように設
計されている。従って、ノードN5の電圧レベルがVR
EFより高くなるのでφH=論理“ハイ”、φSTRB
=論理“ロウ”となり、バーンインモードへ移ることが
できる。このような場合には、図6に示すC2線に沿っ
て内部電源電圧int.Vccが変化するようになる。
なお、外部電源電圧検出部130のヒューズ217が切
断された状態については、前述のトリガレベル3VRE
Fが4VREFに変わることを除いて、同様に動作す
る。つまり、バーンイン電圧の発生開始時点を容易に変
更することが可能である。
圧発生回路は、本発明の思想を実現した最適の実施例で
あって、この他にも各種形態で実施することが可能であ
る。例えば、バーンイン電圧制御部100、160をダ
イオード形態のPMOSトランジスタで構成したが、こ
れは、外部電源電圧ext.Vccをレベルダウン(lev
el down)する他の素子、例えば、バイポーラトランジス
タ又はダイオードとすることもできる。
電源電圧発生回路に、例えばヒューズからなるスイッチ
手段で短絡経路を設けることにより、そのスイッチ手段
のON・OFFで内部バーンイン電圧の調節を容易に行
うことができ、また、メタル層を変更するようなことな
く、外部電源電圧に従って様々なバーンイン電圧の選択
を行うことができるので、時間的な損失や製造コスト損
失をなくすことができるという効果がある。さらに、チ
ップのバーンインモードへの移行が大変容易に行えるよ
うにもなる。
例を示す回路図。
を示す回路図。
実施例を示す回路図。
例を示すブロック図。
グラフ。
Claims (16)
- 【請求項1】 外部から供給される外部電源電圧を、所
定の基準電圧を用いて発生された比較電圧に従って変換
して内部電源電圧を発生する出力ステージを備えた内部
電源電圧発生回路において、 外部電源電圧端と出力ステージの比較電圧入力端との間
に直列接続されたダイオード素子と、ダイオード素子の
短絡経路を形成するスイッチ手段と、を有し、スイッチ
手段のON・OFFにより短絡経路の数を変更すること
で、比較電圧のレベルを調節可能とされていることを特
徴とする内部電源電圧発生回路。 - 【請求項2】 ダイオード素子が、少なくとも一つ以上
のMOSトランジスタで構成される請求項1記載の内部
電源電圧発生回路。 - 【請求項3】 スイッチ手段として、少なくとも一つ以
上のヒューズが用いられる請求項1又は請求項2に記載
の内部電源電圧発生回路。 - 【請求項4】 複数のヒューズが、それぞれ対応するM
OSトランジスタに並列接続される請求項3記載の内部
電源電圧発生回路。 - 【請求項5】 一つのヒューズが、所定個数のMOSト
ランジスタに対し並列接続される請求項3記載の内部電
源電圧発生回路。 - 【請求項6】 外部から供給される外部電源電圧を、所
定の基準電圧を用いて発生された比較電圧に従って変換
して内部電源電圧を発生する出力ステージを備えた内部
電源電圧発生回路において、 外部電源電圧端と出力ステージの比較電圧入力端との間
に直列接続されたダイオード形態のMOSトランジスタ
と、MOSトランジスタの短絡経路を形成するヒューズ
と、を有し、ヒューズの切断により短絡経路の数を変更
することで、比較電圧のレベルを調節可能とされている
ことを特徴とする内部電源電圧発生回路。 - 【請求項7】 MOSトランジスタがPMOSトランジ
スタである請求項6記載の内部電源電圧発生回路。 - 【請求項8】 所定の基準電圧を出力する基準電圧発生
回路と、前記基準電圧に基づいて、外部電源電圧から内
部電源電圧を発生するレベル変換部と、前記基準電圧を
用いて外部電源電圧のレベルを検出し、その検出結果を
示す論理信号を出力する外部電源電圧検出部と、バーン
インモードを設定するための論理信号を発生するバーン
インモード設定部と、外部電源電圧検出部及びバーンイ
ンモード設定部からの各論理信号に従ってバーンイン信
号を出力するバーンイン信号発生部と、バーンイン信号
により制御され、レベル変換部の出力レベルを調節する
バーンイン電圧制御部と、レベル変換部及びバーンイン
電圧制御部の各出力に従って、内部電源電圧又はバーン
イン電圧を発生する内部電圧出力部と、を備えてなるこ
とを特徴とする内部電源電圧発生回路。 - 【請求項9】 バーンインモード設定部は、少なくとも
ヒューズを備え、このヒューズの切断により出力信号の
論理状態が変化するようになっている請求項8記載の内
部電源電圧発生回路。 - 【請求項10】 外部電源電圧検出部は、外部電源電圧
端と接地電圧端との間に直列接続された複数のダイオー
ド形態のMOSトランジスタと、基準電圧を一方の比較
入力とし、前記MOSトランジスタ間のいずれかの接続
点の電圧を他方の比較入力とする比較器と、前記MOS
トランジスタの短絡経路を形成するヒューズと、を備え
てなる請求項8又は請求項9に記載の内部電源電圧発生
回路。 - 【請求項11】 バーンイン電圧制御部は、外部電源電
圧端に接続され、バーンイン信号により制御されるMO
Sトランジスタと、このMOSトランジスタとレベル変
換部の出力線との間に直列接続された複数のダイオード
形態のMOSトランジスタと、これらダイオード形態の
MOSトランジスタの短絡経路を形成するヒューズと、
を備え、ヒューズの切断により短絡経路の数を変更する
ことで、レベル変換部の出力レベルを調節可能とされて
いる請求項8〜10のいずれか1項に記載の内部電源電
圧発生回路。 - 【請求項12】 所定の基準電圧を出力する基準電圧発
生回路と、前記基準電圧を基にして、外部電源電圧が規
定されたレベルより低いときには外部電源電圧と同じ電
圧を出力し、外部電源電圧が規定されたレベル以上のと
きには内部電源電圧を発生するレベル変換部と、外部電
源電圧がトリガレベルに到達したときに所定の論理状態
の論理信号を出力すると共に、そのトリガレベルを変更
するための第1スイッチ手段を有する外部電源電圧検出
部と、バーンインモードを設定するための論理信号を第
2スイッチ手段のON・OFFに従って出力するバーン
インモード設定部と、外部電源電圧検出部及びバーンイ
ンモード設定部の各論理信号に従ってバーンイン信号を
出力するバーンイン信号発生部と、バーンイン信号によ
り制御され、レベル変換部の出力レベルを調節するバー
ンイン電圧制御部と、レベル変換部及びバーンイン電圧
制御部の各出力信号に従って、内部電源電圧又はバーン
イン電圧を出力する内部電圧出力部と、を備えることを
特徴とする内部電源電圧発生回路。 - 【請求項13】 外部電源電圧検出部は、外部電源電圧
端と接地電圧端との間に直列接続され、トリガレベルを
設定するための複数のダイオード形態のMOSトランジ
スタと、基準電圧を一方の比較入力とし、前記MOSト
ランジスタ間のいずれかの接続点の電圧を他方の比較入
力とする比較器と、を有し、第1スイッチ手段が、前記
MOSトランジスタの短絡経路を形成するように設けら
れる請求項12記載の内部電源電圧発生回路。 - 【請求項14】 バーンイン信号発生部は、外部電源電
圧検出部及びバーンインモード設定部からの各論理信号
を入力とするNORゲートで構成される請求項12又は
請求項13に記載の内部電源電圧発生回路。 - 【請求項15】 バーンイン電圧制御部は、外部電源電
圧端に接続され、バーンイン信号により制御されるMO
Sトランジスタと、このMOSトランジスタとレベル変
換部の出力線との間に直列接続された複数のダイオード
形態のMOSトランジスタと、これらダイオード形態の
MOSトランジスタの短絡経路を形成するヒューズと、
を備え、ヒューズの切断により短絡経路の数を変更する
ことで、レベル変換部の出力レベルを調節可能とされて
いる請求項12〜14のいずれか1項に記載の内部電源
電圧発生回路。 - 【請求項16】 第1及び第2スイッチ手段としてヒュ
ーズが用いられる請求項12〜15のいずれか1項に記
載の内部電源電圧発生回路。
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