JPS61150365A - 半導体集積回路装置 - Google Patents

半導体集積回路装置

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JPS61150365A
JPS61150365A JP59271817A JP27181784A JPS61150365A JP S61150365 A JPS61150365 A JP S61150365A JP 59271817 A JP59271817 A JP 59271817A JP 27181784 A JP27181784 A JP 27181784A JP S61150365 A JPS61150365 A JP S61150365A
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semiconductor integrated
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は、MOSトランジスタを集積形成してなる半導
体集積回路装置に係り、特にI課電圧変換回路を内蔵し
た集積回路装置に関する。
〔発明の技術的背景とその問題点〕
MOSトランジスタはバイポーラトランジスタに比べて
構造が簡単であり、容易に高集積化が可f走である。M
OS)−ランリスタを用いた半導体記憶装置の分野では
、最近、1MビットのダイナミックRAM (dRAM
)の試作品が相次いで発表されている。この種のMO8
型dRAMの製造プロセス技術では、最小加工寸法が約
1.2μmであり、1チツプ中の素子数は200万個に
も達する。今後更に高集積化して、例えば4Mビットd
RAMあるいは16MビットdRAMを実現する場合に
は、1μrrL以下のηΩ丁寸法が妃・要になると予想
される。この場合回路に用いられるMOSトランジスタ
はチャネル長が1μm以下となり、短チヤネル効果が著
しくなる。即ちチャネル長1.2μm以上のMOS l
−ランリスタではドレイン電圧10■程度まで良好な5
極管特性を示すのに対し、チャネル長1μm以下になる
とドレイン電圧5v程度で急激にドレイン省流が増大す
る現象が現われる。これは、微細化によりドレイン近傍
の電界が強くなっていわゆるインパクト・アイオニゼー
ションを引き起こし、基板電流の層大。
これに伴う基板電位の上昇の結果ソースと基板間のpn
接合が順方向バイアスされて奇生トランジスタがオンす
るためである。このような状態では、従来よりMO3集
積回路で一般に用いられていたqii圧5■をそのまま
適用できなくなる。そこで4Mビット、16Mピットd
RAMでは、外部電源電圧として5■を与えておき、内
部では例えば3■程度の電源電圧に降圧することが必要
になってくる。
このようなdRAMの電源電圧変換の方式として従来考
えられているものの一つは、第7図に示すようなもので
ある。dRAMは、メモリセルアレイ、センスアンプ、
デコーダなどのコア回路72と周辺回路73に分けられ
るが、第7図ではコア回路72に対してのみ電圧変換回
路71を設けている。即ち周辺回路73には外部xi電
圧Vccをそのまま供給し、コア回路72には変換回路
71によってVccをVCCIに降圧して供給するよう
にする。これはチップ面積の大部分を占めるコア回路7
2に着目してコア回路72のみを微細化する場合に有効
な方式である。コア回路72の部分は、プリチャージ時
の始めにビット線の充N電流が短期間(10〜20ns
)流れるが、それ以外の電流は小ざい。ビット線充電の
瞬間には大きな電流が流れるから降圧電位Vc c 1
を一定に保つことは鱈しいが、ビット線の電位は次のア
クティブ時までに戻っていればよい。つまりこの方式で
は、電圧変換回路71は、大!21!Eが流れる時に降
圧電源電圧Vc c 1が多少変動しても問題にならず
、この様な変換回路71を作ることは容易である。しか
しこの方式は、周辺回路まで微細化して更にdRAMを
a集積化しようとする場合には対応できない、という欠
点を有する。
第8図は上記の点に鑑み、電源電圧変換回路81の降圧
した内部II?!圧Vcctを、コア回路82と同時に
周辺回路83にも供給するようにした方式である。とこ
ろが第7図で説明したように、コア回路のビット線充電
時にはどうしても内部電源電圧Vccsの変動が生じる
。第8図の方式ではこの電3!電圧変動がそのまま周辺
回路83にも伝わり、この結果周辺回路83が誤動作を
生じる可能性がある。この周辺回路83の誤動作を防止
するには、内部電源電圧Vcc1を安定化するために電
源電圧変換回路81の構成素子のディメンジョンを非現
実的な大きさにしなければならず、従って変換回路81
自身の消費電力も大きくなってしまう、という問題があ
る。
〔発明の目的〕
本発明は、上記した問題を解決した電源電圧変換方式を
採用した半導体集積回路を提供することを目的とする。
〔発明の概要〕
本発明は、MOSトランジスタを大規模に集積形成した
装置において、各回路部の動作特性に着目し、外部から
供給される′R電源電圧降圧してそれぞれ別の回路領域
に内部′IIi源電圧を供給する複数制のzm’;rt
電圧変換回路内蔵したことを特徴としている。
〔発明の効果〕
本発明によれば、MOSトランジスタ集積回路の各回路
領域の動作特性に対応して′Iji源電圧変電圧変換回
路ることにより、微IMO3I−ランジスタを大規模に
集積してしかも誤動作ない信頼性の高いものを実現する
ことができる。特にMO3型dRAM等のように時々刻
々負荷電流が大きく変化するものに適用して大きい効果
が得られる。
〔発明の実施例〕
以下図面を参照して本発明の詳細な説明する。
第1図はdRAMに適用した一実施例の構成を示す。図
において10はチップであり、ブロックで模式的に示す
ようにチップ10内にはコア回路12と周辺回路13が
ある。またチップ1o内には外部からの電源電圧Vcc
を降圧する二つの電源電圧変換回路111.112があ
る。一方の変換回路111はVccをVcctに降圧し
てコア回路12に供給するものであり、他方の変換回路
112はVccをVCC2に降圧して周辺回路13に供
給するものである。コア回路12用の電源電圧Vcc1
はコア回路12に大電流が流れる時に若干変化してもよ
く、アクティブ時に元に戻っていればよい。したがって
変換回路111は大きい電流駆動能力は必要なく、ディ
メンジョンを小さくし、また消費電力を小さいものとす
ることができる。一方、周辺回路13用の変換回路11
2は電源電圧Vc C2の変動が極力小さくなるように
、変換回路lit とは異なる構成のものとする。
第2図は、第1図のコア回路12側の変換回路111の
構成例である。基準電位発生回路21は降圧電位の目標
値である基準電位VRを作る。この基1v電位VRはバ
ッファ回路22を介して増幅器23に入り、この増幅器
23の出力により出力段MO3)−ランリスタ24を制
御して降圧した内部電源電圧Vcclを得る。増幅器2
3に入るv11信号ΦPは、コア回路12に充電電流を
流す時にのみこの増幅器23を動かせるためのものであ
り、これにより増幅器23での無用な貫通電流を抑える
ようになっている。
第3図は、第1図の周辺回路13側の変換回路112の
構成例である。周辺回路13には常に一定の電流1例え
ば100mAを流すことが必要である。このため適度の
電流駆動能力を持ち、がっV c C2の目標値からの
ずれに応答して一定のVCC2を得るように構成してい
る。即ち、基準電位発生回路31がらの基準電位VRを
差動増幅器32の一つの入力端子に入れ、この差動増幅
器32の出力で出力段MOSトランジスタ33を制御し
て内部ti電源電圧Vcc2を得るが、この出力を差動
増幅器32に他の入力端子に負帰還して、Vc c 2
を一定値に保つようにしている。
この実施例によれば、コア回路122周辺回路13共に
使用素子を微細化して、しかもそれぞれに最適な条件で
降圧した内部電源電圧を与えることができる。即ちコア
回路12側の変換回路111は大きな負荷電流の変化に
対してVccrが変動するが、これは動作上問題なく、
帰還回路を設けないため回路構成は簡略なものとするこ
とができ、また無用な貫通1i流を抑えて消費電力も小
さくすることができる。一方、周辺回路13にはコア回
路12での大きい電流変動に拘らず、別の変換回路11
2によりほぼ一定の電N電圧VCC2を与えることがで
きる。こうしてこの実1!例によれば、電源マージンを
高くし、電源電圧変換回路の消費電力および面積を小さ
くすることができる。これによりチップ全体のMOSト
ランジスタを微細化して、しかも信頼性向上を図ったd
RAMを実現することができる。
本発明は上記実施例に限られず、種々変形して実施する
ことができる。以下にいくつかの変形例を挙げる。
第4図は、チップ40内でコア回路を二つの部分421
.422に分け、周辺回路も二つの部分に431.43
2に分けてそれぞれの別の電源電圧を与えるようにした
例である。即ち、コア回路422には外部電源電圧Vc
cをそのまま与え、コア回路421には変換回路411
により降圧したN課電圧VCCIを与える。例えばコア
回路部422はワード線及びこれを駆動するクロック・
ジェネレータ部分である。同様に周辺回路部432には
外部電源電圧Vccをそのまま与え、周辺回路部43!
には変換回路411とは異なる構成の変換回路412で
降圧した電源電圧Vc C2を与えるようにしている。
このようにすれば、変換回路の最適設計が更に容易にな
り、より一唐の低消費電力化が図られる。
第5図は、チップ5o内に3個の変換回路51z 、5
12.513を設けた例である。、変換回路511は電
源電圧Vc c tをコア回路52に与え、変換回路5
12.513はそれぞ机別の周辺回路部531.532
に電源電圧VCC2゜VCC3’=与える。ここで例え
ば、周辺回路部53□ニ対づる変換回路512はコア回
路52に対162換回路511と同じ構成とする。この
実施例にょっ−〔も同様に効果が得られる。
第5図とは逆に、周辺回路側に一つの変換回路を設け、
コア回路側に複数の変換回路を設けるようにすることも
勿論可能であり、これによっても同様の効果が得られる
以上の実施例では、異なる二種の電源電圧変換回路を設
けるようにしたが、必要に応じて3種以上の変換回路を
設けてもよい。また複数個の変換回路の構成を同じとし
ても、互いに他の負荷電流の影響を受けず内部N課電圧
を所定の回路部に与えることができる点で一定の効果が
得られる。
第6図は更に他の実7I!例である。チップ60内に、
コア回路62に対する電源電圧変換回路61tを設け、
周辺回路63に対して別の電源電圧変換回路612を設
けているが、ここでは二つの変換回路の基準電圧発生回
路64を共用させている。このようにすれば、複数の変
換回路を設けることによる面積増大を効果的に抑えるこ
とができる。
以上においては専らdRAMに適用した例を説明したが
、本発明は他の大規模MO3集積回路に同様に適用する
ことができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例のdRAM構成を示す図、第
2図及び第3図はそれぞれ第1図の電源電圧変換回路1
11及び112の構成を示す図、第4図〜第6図は他の
実施例のdRAM構成を示す図、第7図及び第8図は従
来のdRAM1g成例を示す図である。 10.40,50.60・・・チップ、111゜112
.411,412.511,512゜513.611.
612・・・1!源雷電圧変換路、12.42+ 、4
22.52.62・・・コア回路、13 、 43 里
  、   432  、  53t  、   53
2  、  63  ・・・周辺回路、v c c ”
’外部taN圧、Vccl。 VCC2、VCC3・・・内部電源電圧。 第1図 第2図 第3図 第4図 第5図

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)半導体基板に、MOSトランジスタ回路を集積形
    成してなる装置において、外部から供給される電源電圧
    を降圧してそれぞれ別の回路領域に内部電源電圧を供給
    する複数個の電源電圧変換回路を内蔵したことを特徴と
    する半導体集積回路装置。
  2. (2)MOSトランジスタ回路はダイナミックRAMで
    ある特許請求の範囲第1項記載の半導体集積回路装置。
  3. (3)複数の電源電圧変換回路は少なくとも二種の異な
    る回路構成のものを含む特許請求の範囲第1項記載の半
    導体集積回路装置。
  4. (4)MOSトランジスタ回路はコア回路と周辺回路を
    有するダイナミックRAMであり、複数個の電源電圧変
    換回路の一つまたは複数個がコア回路用、他の一つまた
    は複数個が周辺回路用である特許請求の範囲第1項記載
    の半導体集積回路装置。
  5. (5)複数個の電源電圧変換回路は基準電圧発生回路を
    共有する特許請求の範囲第1項記載の半導体集積回路装
    置。
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