KR100308502B1

KR100308502B1 - 고전압 발생장치

Info

Publication number: KR100308502B1
Application number: KR1019990025380A
Authority: KR
Inventors: 양선석
Original assignee: 박종섭; 주식회사 하이닉스반도체
Priority date: 1999-06-29
Filing date: 1999-06-29
Publication date: 2001-11-01
Also published as: KR20010004677A; US6320457B1

Abstract

본 발명은 고전압 발생장치에 관한 것으로, 특히 레벨 검출수단으로부터 발생되는 펌핑 인에이블 제어신호의 활성화 시간길이에 따라 피드백된 고전압 전위의 하강정도를 판단하여 그 판단결과에 의해 별도의 펌핑 인에이블 제어신호를 발생시키고 상기 별도의 펌핑 인에이블 제어신호에 의해 선택적으로 인에이블되는 별도의 발진수단 및 펌핑수단을 구비하므로써, 고전압 전위 하강정도에 따라 펌핑 구동능력을 조절할 수 있도록 한 고전압 발생장치에 관한 것이다.

Description

고전압 발생장치{High level voltage generator}

본 발명은 반도체 메모리장치에서 전원전압보다 높은 전위수준의 고전압을펌프의 원리를 이용하여 발생시키는 고전압 발생기에 관한 것으로, 특히 고전압 소모량의 증가로 인해 전위펌핑 구동능력이 크게 요구되는 특정 타이밍구간에서만 선택적으로 별도의 추가 펌핑수단이 구동되도록 제어하므로써 안정된 전위수준의 고전압을 저전력소모에 의해 고속으로 발생시킬 수 있도록 한 고전압 발생장치에 관한 것이다.

일반적으로, 고전압(이하‘Vpp’라 함) 발생장치는 반도체 소자에서 외부입력 전원전압(Vcc)보다 높은 전압을 요구하는 칩내의 회로에 일정 전위수준(Vcc + Vt)의 고전압을 공급해 주는 장치이다.

도 1 은 일반적으로 사용되는 고전압 발생장치의 블럭 구성도를 도시한 것으로, 피드백되어 입력되는 고전압(Vpp)의 전위를 검출하여 그 검출결과에 따라 펌핑 인에이블 제어신호(ppe)의 활성화여부를 제어하는 레벨 검출수단(100)과; 상기 레벨 검출수단(100)의 출력단에 연결되며, 상기 펌핑 인에이블 제어신호(ppe)의 활성화여부에 따라 고전압(Vpp) 펌핑제어를 위한 소정의 펄스신호를 주기적으로 발생시키는 발진수단(200) 및; 상기 발진수단(200)으로부터 발생되는 펄스신호의 제어하에 고전압 펌핑동작을 수행하여 펌핑된 고전압을 상기 레벨 검출수단(100)으로 피드백시키는 펌핑수단(300)을 구비하여 구성된다.

상기 구성에 의해, 레벨 검출수단(100)에서 고전압 전위레벨을 검출하여 그 검출된 전위레벨이 낮으면 후단에 연결된 발진수단(200)을 동작시키는 펌핑 인에이블 제어신호(ppe)를 '로직하이'의 상태로 출력시키게 된다.

이에따라, 상기 발진수단(200)이 동작하여 소정의 펄스신호가 발생되며, 이펄스신호에 의해 고전압 펌핑이 일어나게 된다. 상기한 펌핑에 의해, 소정의 시간이 지나고 고전압(Vpp)의 전위레벨이 목표값에 도달하게 되면, 상기 레벨 검출수단(100)에서 이를 감지하여 상기 펌핑 인에이블 제어신호(ppe)를 디스에이블시켜 펌핑동작을 멈추도록 제어한다.

이러한 동작에서 고전압 소모가 커져 그 전압강하 정도가 커지게 되면서 전위레벨이 급속히 떨어지게 되며, 이 경우 고전압 펌핑 구동능력에 따라 고전압 전위의 회복속도에 차이가 발생된다.

디램소자의 동작에서 고전압 소모는 항상 일정하지 않으며, 고전압의 펌핑동작 수행중에도 상기 고전압의 소모는 계속 발생된다. 이로인해, 고전압 소모가 클 경우 펌핑시간이 길어지게 되며, 반대로 그 소모가 적을 경우에는 펌핑시간이 짧아지게 된다.

그런데, 종래에 일반적으로 사용된 고전압 발생장치의 경우 펌핑 구동능력이 일정하게 고정되어 동작상의 변화가 없었다.

따라서, 펌프가 과도한 구동능력을 갖도록 설계되어질 경우에는 고전압 전위가 빠르게 회복되는 장점이 있기는 하지만, 상기 레벨 검출수단(100)으로부터 전위를 검출하여 펌핑동작을 멈추게 하는데 걸리는 시간중에 발생하는 고전압 펌핑정도가 커지게 되면서 최종 발생되는 고전압의 전위수준이 목표값보다 너무 높게 펌핑되어질 수 있으며, 이로인해 불필요한 전류소모가 커지고 고전압 발생에 많은 노이즈가 야기되는 문제점이 있다.

한편, 상기 문제에 대비해 펌핑 구동능력을 작게 설계할 경우, 일단 전류소모나 노이즈 발생문제는 작아지게 되지만, 고전압 전위가 떨어진 경우 그 전위를 회복하는데 걸리는 시간이 길어지게 되면서, 디램 셀내의 데이타 손실이 야기될 수 있는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위하여 이루어진 것으로, 본 발명의 목적은 레벨 검출수단으로부터 발생되는 펌핑 인에이블 제어신호의 활성화시간에 따라 고전압의 전위 하강정도를 판단하여 그 판단결과에 의해 펌핑 구동능력의 증감을 조절하므로써, 저전력 소모로도 고속으로 안정된 전위수준의 고전압을 발생시키도록 한 고전압 발생장치를 제공하는데 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 의한 고전압 발생장치는 고전압의 전위레벨을 검출하는 레벨 검출수단과, 고전압 펌핑제어를 위한 소정의 펄스신호를 주기적으로 발생시키는 제1 발진수단 및, 상기 펄스신호의 제어하에 고전압 펌핑동작을 수행하는 제1 펌핑수단을 구비한 고전압 발생장치에 있어서;

상기 레벨 검출수단 출력신호의 활성화 시간길이에 따라 고전압의 전위하강 정도를 판단하여 그 판단결과에 따라 펌핑 구동능력의 증감을 조절하는 펌핑 인에이블 제어신호를 발생시키는 펌핑 구동능력 조절수단과,

상기 펌핑 구동능력 조절수단의 출력단에 연결되며, 상기 펌핑 인에이블 제어신호의 활성화여부에 따라 고전압 펌핑제어를 위한 소정의 펄스신호를 주기적으로 발생시키는 제2 발진수단과,

상기 제2 발진수단으로부터 발생되는 펄스신호의 제어하에 고전압 펌핑동작을 수행하는 제2 펌핑수단을 구비하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 다른 실시예에서는 전류소모의 증가를 초래하는 상기 제2 발진수단을 제거하고, 그 대신 상기 펌핑 인에이블 제어신호와 상기 제1 발진수단으로부터 발생되는 펄스신호를 조합하여 펌핑 제어용 펄스신호를 발생시키는 펄스 발생수단을 상기 펌핑 구동능력 조절수단과 제2 펌핑수단의 사이에 구비하는 것을 특징으로 한다.

도 1 은 일반적으로 사용되는 고전압 발생장치의 블럭 구성도

도 2 는 본 발명의 일 실시예에 따른 고전압 발생장치의 블럭 구성도

도 3 은 본 발명의 다른 실시예에 따른 고전압 발생장치의 블럭 구성도

도 4 는 도 2 및 도 3 에 도시된 펌핑 구동능력 조절수단의 일 실시예에 따른 회로 구성도

도 5 는 도 2 및 도 3 에 도시된 본 발명에 따른 고전압 발생장치의 동작 타이밍도

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10: 딜레이부 20: 논리부

100: 레벨 검출수단 200, 210: 발진수단

300, 310: 펌핑수단 400: 펌핑 구동능력 조절수단

500: 펄스 발생수단

상술한 목적 및 기타의 목적과 본 발명의 특징 및 이점은 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해 질 것이다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 2 는 본 발명의 일 실시예에 따른 고전압 발생장치의 블럭 구성도를 도시한 것으로, 피드백되는 고전압(Vpp)의 전위를 검출하여 검출결과에 따라 펌핑 인에이블 제어신호(ppe)의 활성화여부를 제어하는 레벨 검출수단(100)과; 상기 레벨 검출수단(100)의 출력단에 연결되며, 상기 펌핑 인에이블 제어신호(ppe)의 활성화여부에 따라 고전압 펌핑제어를 위한 소정의 펄스신호를 주기적으로 발생시키는 발진수단(200) 및; 상기 발진수단(200)으로부터 발생되는 펄스신호의 제어하에 고전압 펌핑동작을 수행하여 펌핑된 고전압을 상기 레벨 검출수단(100)으로 피드백하는 펌핑수단(300)과; 상기 레벨 검출수단(100)으로부터 전달받은 펌핑 인에이블 제어신호(ppe)의 활성화 시간길이에 따라 고전압(Vpp)의 전위 하강정도를 판단하여 그 판단결과에 의해 펌핑 구동능력의 증감을 조절하는 제2 펌핑 인에이블제어신호(ppe2)를 발생시키는 펌핑 구동능력 조절수단(400)과; 상기 펌핑 구동능력 조절수단(400)의 출력단에 연결되며, 상기 제2 펌핑 인에이블 제어신호(ppe2)의 활성화여부에 따라 고전압 펌핑제어를 위한 소정의 펄스신호를 별도로 발생시키는 또 하나의 발진수단(210)과; 상기 발진수단(210)으로부터 발생되는 펄스신호의 제어하에 고전압 펌핑동작을 수행하는 또 하나의 펌핑수단(310)을 구비하여 구성된다.

도 3 은 본 발명의 다른 실시예에 따른 고전압 발생장치의 블럭 구성도를 도시한 것으로, 도 2 에 도시된 구성 중 상기 제2 발진수단(210)을 제거하고, 그 대신 상기 제2 펌핑 인에이블 제어신호(ppe2)와 상기 발진수단(200)으로부터 발생되는 펄스신호를 조합하여 펌핑 제어용 펄스신호를 발생시키는 펄스 발생수단(500)을 상기 펌핑 구동능력 조절수단(400)과 제2 펌핑수단(310)의 사이에 구비하여 구성한다.

동 도면의 경우, 상기 펄스 발생수단(500)은 상호 직렬연결된 낸드게이트(NAND1)와 인버터(IV1)로 구성하여 앤드조합을 수행하게 된다.

도 4 는 상기 도 2 및 도 3 에 도시된 펌핑 구동능력 조절수단(400)의 일실시예에 따른 회로 구성도를 도시한 것으로, 상기 펌핑 인에이블 제어신호(ppe)를 소정의 시간(이 시간은 고전압의 전위 하강정도를 판단하기 위한 기준 시간이 됨)동안 딜레이시켜 전달하는 딜레이부(10)와, 상기 딜레이부(10)의 출력신호와 상기 펌핑 인에이블 제어신호(ppe)를 앤드조합하는 논리부(20)를 구비한다.

동 도면의 경우, 상기 딜레이부(10)는 상호 직렬연결된 다수의 인버터(IV1∼IV4)로 구성하며, 상기 논리부(20)는 상호 직렬연결된낸드게이트(NAND1)와 인버터(IV5)로 구성한다.

이때, 상기 딜레이부(10)를 이루는 지연소자-여기서는 인버터가 됨-의 수는 이룩하려는 딜레이시간에 따라 달라질 수 있다.

이하, 상기 구성을 갖는 본 발명의 고전압 펌핑동작을 자세히 살펴보기로 한다.

우선, 상기 레벨 검출수단(100)에 의해 피드백되어 입력되는 고전압(Vpp)의 전위레벨이 낮다고 판단될 경우, 펌핑 인에이블 제어신호(ppe)가 활성화되어 다음단의 발진수단(200)을 즉시 동작시키게 된다.

이와 동시에 상기 활성화된 펌핑 인에이블 제어신호(ppe)는 상기 펌핑 구동능력 조절수단(400)으로도 인가되어지는데, 이때 펌핑 구동능력 조절수단(400)내 딜레이부(10)에서 이루어지는 딜레이시간-이 시간은 설계과정에서 미리 결정된 값-에 의해 상기 펌핑 인에이블 제어신호(ppe)가 상기 딜레이시간보다도 길게 활성화된 상태로 인가될 경우 고전압 소모가 큰 것을 판단하여 후단에 연결된 또 하나의 발진수단(210)으로 제2 펌핑 인에이블 제어신호(ppe2)를 발생시키게 된다.

이에따라, 후단의 제2 펌핑수단(310)에서도 고전압 펌핑이 수행되면서 많은 양의 전위소모가 있었던 고전압의 전위를 빠른 속도로 회복시킬 수 있게 된다.

한편, 고전압 소모량이 적어서 상기 레벨 검출수단(100)으로부터 활성화상태의 펌핑 인에이블 제어신호(ppe)가 발생되는 시간이 짧을 경우, 상기 딜레이부(10)의 인버터(IV4) 출력이 '로직하이'로 천이되기 전에 펌핑 인에이블 제어신호(ppe)가 '로직로우'로 천이되기 때문에, 제2 펌핑 인에이블 제어신호(ppe2)가 '로직로우'로 발생된다.

이에따라, 후단에 연결된 제2 발진수단(210) 및 제2 펌핑수단(310)을 디스에이블시키게 되어 별도의 추가 펌핑동작은 수행되지 않게 된다.

상기한 바와 같이, 레벨 검출수단(100)으로부터 발생되는 펌핑 인에이블신호(ppe)의 활성화길이에 따라 추가 펌핑수단(310)을 선택적으로 활성화시키므로써, 펌핑 구동능력의 증감을 조절할 수 있게 된다.

도 3 에 도시된 실시예는 전류소모 증가를 야기하는 발진수단을 한개만 사용하고, 이로부터 발생되는 펄스신호와 상기 펌핑 구동능력 조절수단(400)의 출력신호를 앤드조합하여 추가로 구비한 제2 펌핑수단(310)의 활성화를 제어하게 되며, 그 동작은 도 2 에 도시된 일실시예에서와 동일하므로, 자세한 설명은 생략하기로 한다.

도 5 는 도 2 및 도 3 에 도시된 본 발명에 따른 고전압 발생장치의 동작 타이밍도를 도시한 것으로, 상기 레벨 검출수단(100)으로부터 발생되는 펌핑 인에이블신호(ppe)가 상기 펌핑 구동능력 조절수단(400)내 딜레이부(10)에서 이루어지는 딜레이시간(동 도면의 경우, t1 과 t2 사이의 시간이 됨)보다 긴 경우-즉, 고전압의 소모량이 커서 그 전위수준이 크게 하강한 경우에는 (b)에 도시된 바와 같이 제2 펌핑 인에이블 제어신호(ppe2)가 활성화되어 추가 펌핑수단(310)을 동작시키면서 (c)에 도시된 바와 같이 고전압 펌핑능력을 증가시키는 것을 나타낸다.

또한, 고전압 전위하강 정도가 커서 상기 제2 펌핑 인에이블 제어신호(ppe2)가 활성화된 t2∼t3 사이의 시간구간에서의 고전압 펌핑 구동능력이 상대적으로 고전압의 전위하강 정도가 작은 경우 즉, 제2 펌핑 인에이블 제어신호(ppe2)가 활성화되지 않는 t1∼t2 사이의 시간구간에서의 고전압 펌핑 구동능력에 비해 크게 향상됨을 동 도면상의 (c)로 도시된 신호파형의 기울기 차(l₂직선의 기울기 ＞ l₁직선의 기울기)를 통해 알 수 있다.

이상에서 설명한 바와같이 본 발명에 따른 고전압 발생장치에 의하면, 레벨 검출수단으로부터 발생되는 펌핑 인에이블 제어신호의 활성화 시간길이에 따라 고전압의 전위하강 정도를 판단하여 그 판단결과에 의해 펌핑 구동능력의 증감을 조절할 수 있는 매우 뛰어난 효과가 있으며, 이로인해 안정된 전위수준의 고전압을 저전력소모에 의해 고속으로 발생시킬 수 있게 되는 효과가 있다.

아울러 본 발명의 바람직한 실시예들은 예시의 목적을 위해 개시된 것이며, 당업자라면 본 발명의 사상과 범위 안에서 다양한 수정, 변경, 부가 등이 가능할 것이며, 이러한 수정 변경 등은 이하의 특허청구의 범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.

Claims

고전압의 전위레벨을 검출하는 레벨 검출수단과, 고전압 펌핑제어를 위한 소정의 펄스신호를 주기적으로 발생시키는 제1 발진수단 및, 상기 펄스신호의 제어하에 고전압 펌핑동작을 수행하는 제1 펌핑수단을 구비한 고전압 발생장치에 있어서;

상기 레벨 검출수단 출력신호의 활성화 시간길이에 따라 고전압의 전위하강 정도를 판단하여 그 판단결과에 따라 펌핑 구동능력의 증감을 조절하는 펌핑 인에이블 제어신호를 발생시키는 펌핑 구동능력 조절수단과,

상기 펌핑 구동능력 조절수단의 출력단에 연결되며, 상기 펌핑 인에이블 제어신호의 활성화여부에 따라 고전압 펌핑제어를 위한 소정의 펄스신호를 주기적으로 발생시키는 제2 발진수단과,

상기 제2 발진수단으로부터 발생되는 펄스신호의 제어하에 고전압 펌핑동작을 수행하는 제2 펌핑수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 고전압 발생장치.
제 1 항에 있어서,

상기 펌핑 구동능력 조절수단은 상기 레벨 검출수단의 출력신호를 전달받아 소정의 시간동안 딜레이시켜 전달하는 딜레이부와,

상기 딜레이부의 출력신호와 상기 레벨 검출수단의 출력신호를 앤드조합하는 논리부를 구비하는 것을 특징으로 하는 고전압 발생장치.
제 2 항에 있어서,

상기 딜레이부는 상호 직렬연결된 다수의 인버터로 구성하는 것을 특징으로 하는 고전압 발생장치.
제 2 항에 있어서,

상기 논리부는 상호 직렬연결된 낸드게이트와 인버터로 구성하는 것을 특징으로 하는 고전압 발생장치.
고전압의 전위레벨을 검출하는 레벨 검출수단과, 고전압 펌핑제어를 위한 소정의 펄스신호를 주기적으로 발생시키는 발진수단 및, 상기 펄스신호의 제어하에 고전압 펌핑동작을 수행하는 제1 펌핑수단을 구비한 고전압 발생장치에 있어서;

상기 레벨 검출수단 출력신호의 활성화 시간길이에 따라 고전압의 전위하강 정도를 판단하여 그 판단결과에 따라 펌핑 구동능력의 증감을 조절하는 펌핑 인에이블 제어신호를 발생시키는 펌핑 구동능력 조절수단과,

상기 펌핑 구동능력 조절수단의 출력단에 연결되며, 상기 펌핑 인에이블 제어신호와 상기 발진수단으로부터 발생되는 펄스신호를 조합하여 펌핑제어용 펄스신호를 발생시키는 펄스 발생수단과,

상기 펄스 발생수단으로부터 발생되는 펄스신호의 제어하에 고전압 펌핑동작을 수행하는 제2 펌핑수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 고전압 발생장치.
제 5 항에 있어서,

상기 펄스 발생수단은 앤드조합 논리소자로 이루어지는 것을 특징으로 하는 고전압 발생장치.
제 5 항에 있어서,

상기 펌핑 구동능력 조절수단은 상기 레벨 검출수단의 출력신호를 전달받아 소정의 시간동안 딜레이시켜 전달하는 딜레이부와,

상기 딜레이부의 출력신호와 상기 레벨 검출수단의 출력신호를 앤드조합하는 논리부를 구비하는 것을 특징으로 하는 고전압 발생장치.
제 7 항에 있어서,

상기 딜레이부는 상호 직렬연결된 다수의 인버터로 구성하는 것을 특징으로 하는 고전압 발생장치.
제 7 항에 있어서,

상기 논리부는 상호 직렬연결된 낸드게이트와 인버터로 구성하는 것을 특징으로 하는 고전압 발생장치.