KR20010027124A - 승압 전원 발생기 - Google Patents

Abstract

동작 모드에 따라 승압 능력을 다르게 하여 전력 소모를 최소화하는 승압 전원 발생기가 개시된다. 본 발명의 승압 전원 발생기는 소정의 전압 레벨 이하의 승압 전원에 응답하여, 활성하는 구동 신호를 발생하는 전압 레벨 감지부; 구동 신호에 의하여 인에이블되어, 주기적으로 발진 동작을 하는 발진 신호를 발생하는 펄스 발생부; 및 발진 신호에 응답하여 승압 전원의 전압 레벨을 상승시키는 펌핑부를 구비한다. 그리고 펌핑부는 발진 신호에 응답하는 일측 단자를 가지는 제1 펌핑 캐패시터; 승압 전원의 전압 레벨 이상의 제1 펌핑 캐패시터의 다른 일측 단자의 전압을 승압 전원으로 전송하는 다이오드; 및 제1 모드에서 제1 펌핑 캐패시터와 분리되며, 제2 모드에서는 제1 펌핑 캐패시터와 병렬로 연결되는 제2 펌핑 캐패시터를 구비한다. 펌핑부는 제2 모드에서, 제어 신호에 응답하여 제1 및 제2 펌핑 캐패시터들을 병렬로 연결하는 제1 및 제2 스위치를 더 구비하는 것이 바람직하다.

Description

승압 전원 발생기{VPP Generator}

본 발명은 반도체 메모리 장치에 관한 것으로서, 특히 외부에서 공급되는 외부 전원보다 높은 레벨의 전압을 생성하는 승압 전원 발생기에 관한 것이다.

일반적으로 반도체 메모리 장치는 외부 전원(VCC)보다 높은 전압 레벨을 갖는 승압 전원(VPP)을 발생시키는 승압 전원 발생기를 포함한다. 승압 전원(VPP)은 트랜지스터의 문턱 전압(VT) 손실을 보충할 수 있어 반도체 메모리 장치의 여러 회로에서 사용된다.

특히, 1개의 캐패시터와 1개의 엔모스(NMOS) 트랜지스터를 기본 메모리 셀로 하는 디램(DRAM)에서 데이터를 정확하게 저장하기 위해서는, 데이터가 '1'일 때의 전압(VCC)보다 트랜지스터의 문턱 전압(VT) 이상을 갖는 승압 전원(VPP)이 요구된다.

그런데, 승압 전원(VPP)의 소모는 주로 워드 라인의 인에이블에 의하여 발생된다. 따라서, 승압 전원의 전압 레벨의 하강폭은 한 번에 인에이블되는 워드 라인의 개수에 따라 달라진다. 그러므로 동작 모드(예를 들어, ×8, ×16 등)에 따라 인에이블되는 워드 라인의 개수가 달라지는 반도체 메모리 장치에서는, 각 모드에 따라 승압 전원(VPP)의 하강폭도 달라진다.

도 1은 종래의 승압 전원 발생기를 나타내는 도면이다. 도 1을 참조하면, 종래의 승압 전원 발생기는 전압 레벨 감지부(12), 펄스 발생부(14) 및 펌핑부(16)를 구비한다. 승압 전원(VPP)이 소정의 전압 레벨보다 낮고 워드 라인 액티브 신호(PR)가 인에이블되면, 펄스 발생부(14)가 구동되고 펌핑부(16)을 통한 전하 펌핑에 의하여 승압 전원(VPP)의 레벨이 상승된다. 펌핑부(16)의 승압 능력은 주로 펌핑 캐패시터(17)의 용량에 의존한다.

그런데, 종래의 승압 전원 발생기에서는 펌핑 캐패시터(17)의 용량은 전하 소모가 많은 동작 모드에 맞추어져 설계된다. 그러므로 전하 소모가 적은 동작 모드에서는 소모되는 전하량보다 많은 전하를 공급하여, 승압 전원(VPP)의 전압 레벨이 설정된 값 이상으로 승압되고, 그로 인하여 전력 소모도 커지게 되는 문제점이 있다.

따라서 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 동작 모드에 따라 승압 능력을 다르게 하여 전력 소모를 최소화하는 승압 전원 발생기를 제공하는 것이다.

도 1은 종래의 승압 전원 발생기를 나타내는 도면이다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 승압 전원 발생기를 나타내는 도면이다.

상기 기술적 과제를 이루기 위한 본 발명의 승압 전원 발생기는 소정의 전압 레벨 이하의 상기 승압 전원에 응답하여, 활성하는 구동 신호를 발생하는 전압 레벨 감지부; 상기 구동 신호에 의하여 인에이블되어, 주기적으로 발진 동작을 하는 발진 신호를 발생하는 펄스 발생부; 및 상기 발진 신호에 응답하여, 상기 승압 전원의 전압 레벨을 상승시키는 펌핑부를 구비한다.

그리고 상기 펌핑부는 상기 발진 신호에 응답하는 일측 단자를 가지는 제1 펌핑 캐패시터; 상기 승압 전원의 전압 레벨 이상의 상기 제1 펌핑 캐패시터의 다른 일측 단자의 전압을 상기 승압 전원으로 전송하는 다이오드; 및 제1 모드에서 상기 제1 펌핑 캐패시터와 분리되며, 제2 모드에서는 상기 제1 펌핑 캐패시터와 병렬적으로 연결되는 제2 펌핑 캐패시터를 구비한다.

상기 펌핑부는 상기 제2 모드에서, 소정의 제어 신호에 응답하여 상기 제1 및 제2 펌핑 캐패시터들을 병렬로 연결하는 제1 및 제2 스위치를 더 구비하는 것이 바람직하다.

본 발명의 승압 전원 발생기에 의하여 전력 소모를 최소화한다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 승압 전원 발생기를 나타내는 도면이다. 도 2를 참조하면, 본 발명의 승압 전원 발생기는 전압 레벨 감지부(22), 펄스 발생부(24) 및 펌핑부(26)를 구비한다.

상기 전압 레벨 감지부(22)는 승압 전원(VPP)이 소정의 전압 레벨(설정된 전압 레벨)보다 낮은지를 감지한다. 상기 승압 전원(VPP)이 소정의 전압 레벨보다 낮고 워드 라인 액티브 신호(PR)가 인에이블된 경우에 상기의 펄스 발생부(24)가 구동되어 주기적인 발진 신호(VOSC)를 발생시킨다. 바람직하기로는, 상기 워드 라인 액티브 신호(PR)는 로우 액티브 스트로브 신호(/RAS, 미도시)의 활성화에 응답하여 일정 주기 동안 액티브되는 신호이다. 상기 펌핑부(26)는 상기 발진 신호(VOSC)에 응답하여 전하를 펌핑함으로써, 상기 승압 전원(VPP)의 전압 레벨을 상승시킨다.

상기 펌핑부(26)는 제1 및 제2 펌핑 캐패시터(27a, 27b), 트랜지스터의 드레인과 게이트가 연결된 다이오드(29) 및 다수의 스위치들(28a, 28b, 28c, 28d)을 구비한다. 상기의 스위치들(28a, 28b, 28c, 28d)은 제어 신호(XCON)에 의해 턴온/턴오프된다. 상기 제어 신호(XCON)는 두 개의 동작 모드를 갖는 반도체 메모리 장치의 동작 모드를 나타내는 신호이다.

본 명세서에서는 인에이블되는 워드 라인의 수가 적은 모드를 제1 모드, 많은 모드를 제2 모드라 한다. 예를 들어, 8비트(×8)로 동작할 때는 워드 라인이 2개 인에이블되고, 16비트(×16)로 동작할 때는 워드 라인이 4개 인에이블되는 반도체 메모리 장치에서는 8비트(×8) 동작 모드가 제1 모드가 되고, 16비트(×16) 동작 모드가 제2 모드가 된다.

두 개의 동작 모드를 갖는 반도체 메모리장치에서는 각각의 모드에서의 동작을 제어하기 위한 내부 신호가 존재하므로, 상기 내부 신호가 상기 제어 신호(XCON)로 사용될 수 있다.

반도체 메모리 장치가 상기 제1 모드로 동작할 때는 상기 제어 신호(XCON)에 의해 상기 스위치들 중 2개의 스위치들(28a, 28b)은 턴오프되어 상기 제1 펌핑 캐패시터(27a)와 상기 제2 펌핑 캐패시터(27b)가 분리된다. 그리고 반도체 메모리 장치가 상기 제2 모드로 동작할 때는 상기 2개의 스위치들(28a, 28b)이 턴온되어 상기 제2 펌핑 캐패시터(27b)가 상기 제1 펌핑 캐패시터(27a)와 병렬로 연결된다.

다시 기술하면, 상기 제1 모드에서, 상기 제1 펌핑 캐패시터(27a)만이 펌핑 캐패시터로 동작한다. 따라서 제1 모드에서는 상기 발진 신호(VOSC)에 응답하여 상기 제1 펌핑 캐패시터(27a)에 전하가 축적되고, 상기 축적된 전하가 상기 다이오드(29)를 통해 출력 캐패시터(25)에 공급된다. 상기 출력 캐패시터(25)의 전하량이 증가함에 따라 상기 승압 전원(VPP)의 전압 레벨이 상승된다.

상기 제2 모드에서는 상기 제1 및 제2 펌핑 캐패시터(27a, 27b)가 모두 펌핑 캐패시터로 동작한다. 따라서 제2 모드에서는 상기 발진 신호(VOSC)가 구동되면 상기 제1 및 제2 펌핑 캐패시터(27a, 27b)에 전하가 축적되고, 상기 제1모드와 마찬가지로, 상기 축전된 전하가 상기 다이오드(29)를 통해 상기 출력 캐패시터(25)에 공급된다.

상기 제2 모드에서 축적되는 전하량은 상기 제1 모드에서 축적되는 전하량 보다 상기 제2 펌핑 캐패시터(27b)의 용량만큼 증가한다. 그러므로 상기 승압 전원(VPP)의 전압 레벨이 더 상승된다.

상기 제1 모드에서, 상기 제어 신호(XCON)에 의해 상기 다른 2개의 스위치들(28c, 28d)을 턴온시켜 상기 제2 펌핑 캐패시터(27b)의 단자를 각각 상기 승압 전원(VPP)과 그라운드에 연결시켜 상기 출력 캐패시터(25)와 병렬로 연결하는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 제1 펌핑 캐패시터(27a)의 일측 단자(N28)와 외부 전원(VCC) 사이에 형성되는 다이오드(31)는 펌핑 동작 중에 상기 제1 펌핑 캐패시터(27a)의 일측 단자(N28)의 전압 레벨이 (VCC-VT) 이상을 유지하도록 한다.

본 발명은 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 등록청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

상기에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의한 승압 전원 발생기는 둘 이상의 동작 모드를 갖는 반도체 메모리 장치에 있어서, 동작 모드에 따라 승압 능력을 다르게 하여 전력 소모를 최소화한다.

Claims (3)

1. 승압 전원을 발생하는 승압 전원 발생기에 있어서,

   소정의 전압 레벨 이하의 상기 승압 전원에 응답하여, 활성하는 구동 신호를 발생하는 전압 레벨 감지부 ;

   상기 구동 신호에 의하여 인에이블되어, 주기적으로 발진 동작을 하는 발진 신호를 발생하는 펄스 발생부 ; 및

   상기 발진 신호에 응답하여, 상기 승압 전원의 전압 레벨을 상승시키는 펌핑부를 구비하며,

   상기 펌핑부는

   상기 발진 신호에 응답하는 일측 단자를 가지는 제1 펌핑 캐패시터 ;

   상기 승압 전원의 전압 레벨 이상의 상기 제1 펌핑 캐패시터의 다른 일측 단자의 전압을 상기 승압 전원으로 전송하는 다이오드 ; 및

   제1 모드에서 상기 제1 펌핑 캐패시터와 분리되며, 제2 모드에서는 상기 제1 펌핑 캐패시터와 병렬적으로 연결되는 제2 펌핑 캐패시터를 구비하는 승압 전원 발생기.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 펌핑부는

   상기 제2 모드에서, 소정의 제어 신호에 응답하여 상기 제1 및 제2 펌핑 캐패시터들의 일측 단자들을 서로 전기적으로 연결하는 제1 스위치 ; 및

   상기 제2 모드에서, 상기 제어 신호에 응답하여 상기 제1 및 제2 펌핑 캐패시터들의 다른 일측 단자들을 서로 전기적으로 연결하는 제2 스위치를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 승압 전원 발생기.
3. 제2 항에 있어서, 상기 펌핑부는

   상기 제1 모드에서, 상기 제어 신호에 응답하여 상기 제2 펌핑 캐패시터의 다른 일측 단자를 상기 승압 전원과 전기적으로 연결하는 제3 스위치를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 승압 전원 발생기.