KR960006379B1

KR960006379B1 - High voltage detecting circuit

Info

Publication number: KR960006379B1
Application number: KR1019930024871A
Authority: KR
Inventors: 한명석; 이재진
Original assignee: 현대전자산업주식회사; 김주용
Priority date: 1993-11-22
Filing date: 1993-11-22
Publication date: 1996-05-15

Abstract

The circuit includes two high voltage level detection parts in order to make the high voltage(Vpp), generated from a high voltage generation circuit, vary with different slopes according to a high-level voltage or a low-level voltage(Vcc) of the power source so as to improve the reliability of a semiconductor memory device. It comprises : a 1st high voltage level detection part(11) making the high voltage(Vpp) vary with a slope less than 1 while maintaining the voltage(Vpp) higher than the voltage(Vcc) by a regular level voltage(Va) when the power souce gnerates the low level voltage(Vcc); a 2nd high voltage level detection part(12) making the high voltage(Vpp) vary with a slope more than 1 while maintaining the voltage(Vpp) higher than the voltage(Vcc) by a regular level voltage(Vb) when the power souce gnerates the low level voltage(Vcc); a means(13) generating signals for controlling the high voltage generation circuit by mixing the output signals from circuits(11,12).

Description

고전위 검출회로High potential detection circuit

제1A도는 종래의 고전위 검출회로의 한 예를 도시한 회로도.1A is a circuit diagram showing an example of a conventional high potential detection circuit.

제1B도는 전원전위의 변화에 따른 제1A도의 고전위 변화를 도시한 그래프도.FIG. 1B is a graph showing a change in high potential of FIG. 1A according to a change in power potential. FIG.

제2A도는 종래의 고전위 검출회로의 다른 예를 도시한 회로도.2A is a circuit diagram showing another example of a conventional high potential detection circuit.

제2B도는 전원전위의 변화에 따른 제2A도의 고전위 변화를 도시한 그래프도.FIG. 2B is a graph showing a change in high potential of FIG. 2A according to a change in power potential.

제3A도는 본 발명의 고전위 검출회로를 도시한 블럭구성도.3A is a block diagram showing a high potential detection circuit of the present invention.

제3B도는 전원전위의 변화에 따른 제3A도의 고전위 변화를 도시한 그래프도.FIG. 3B is a graph showing the change in high potential of FIG. 3A according to the change in power potential.

제4도는 제3A도에 도시된 제2고전위 검출부의 실시예도.4 is an exemplary embodiment of the second high potential detection unit shown in FIG. 3A.

* 도면의 구요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for components of drawing

11 : 제1고전위 검출부 12 : 제2고전위 검출부11: first high potential detection unit 12: second high potential detection unit

13 : 조합부13: combination

본 발명은 반도체 기억소자에 관한 것으로, 특히 고전위 발생회로에서 출력되는 고전위가 낮은 전원전위와 높은 전원전위에서 서로 다른 기울기로 레벨 변화를 할 수 있도록 두 개의 고전위 검출부를 포함하는 고전위 검출회로를 구현함으로써, 소자의 신뢰성을 향상시킨 고전위 검출회로에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor memory device, and in particular, a high potential detection unit including two high potential detection units to change levels at different inclinations at low power potentials and high power potentials output from a high potential generation circuit. By implementing a circuit, the present invention relates to a high potential detection circuit that improves the reliability of the device.

일반적으로, 디램 소자는 소자 내부에 전원전위(Vcc) 보다 높은 전위를 갖는 고전위 발생회로를 포함하고 있으며, 고전위 발생회로에서 출력되는 고전위(Vpp)는 일정 레벨의 전원전위에서 특정 레벨의 DC(Direct Current)전위를 갖게 된다. 그리고, 상기 특정 레벨의 DC전위를 일정하게 유지하기 위하여 고전위검출회로를 사용하고 있다.In general, a DRAM device includes a high potential generating circuit having a potential higher than the power supply potential (Vcc) in the device, and the high potential (Vpp) output from the high potential generating circuit is a certain level at a certain level of power potential. It has DC (Direct Current) potential. In order to keep the DC potential of the specific level constant, a high potential detection circuit is used.

상기 고전위 검출회로는 고전위의 레벨이 특정 전위 이하로 낮아지거나 높아질 경우에 동작하며, 고전위 발생회로의 펌핑단의 동작을 제어하여 고전위를 적정 전위로 일정하게 유지시키는 역할을 한다.The high potential detection circuit operates when the level of the high potential is lowered or raised below a specific potential, and controls the operation of the pumping stage of the high potential generation circuit to maintain the high potential at an appropriate potential.

그러나, 상기 전위의 발생회로의 출력인 고전위는 전원전위가 변화함에 따라 그 특정 전위가 변화하게되는데, 종래의 고전위 검출회로를 사용할 경우에는 전원전위가 점점 높아짐에 따라 고전위의 레벨이 급격하게 높아져서 아주 높은 전원전위에서 소자 내부에 오동작을 유발시키거나, 전원전위가 점점 높아짐에 따라 고전위의 레벨이 점점 낮아져서 전원전위가 특정 레벨 이상이 되면 고전위의 레벨이 전원전위 보다 낮아지는 경우가 발생하여 소자의 신뢰성을 저하시키게 된다.However, the specific potential of the high potential, which is the output of the potential generating circuit, changes as the power potential changes. When using the conventional high potential detection circuit, the level of the high potential increases rapidly as the power potential increases. The high potential causes the malfunction inside the device at a very high power potential, or as the power potential increases, the level of the high potential decreases gradually. When the power potential becomes higher than a certain level, the level of the high potential becomes lower than the power potential. To reduce the reliability of the device.

따라서, 본 발명에서는 전원전위 레벨의 변화에 대한 고전위 레벨의 변화 기울기를 종래의 고전위 검출회로와 같이 낮은 전원전위 및 높은 전원전위에서 일정하게 유지시키지 않고, 낮은 전원전위와 높은 전원전위에서 다른 변화 기울기를 갖도록 고전위 검출회로를 구현하여 소자의 신뢰성을 높였다.Therefore, in the present invention, the change slope of the high potential level with respect to the change of the power potential level is different from the low power potential and the high power potential without maintaining the constant at the low power potential and the high power potential as in the conventional high potential detection circuit. The high reliability of the device is realized by implementing a high-potential detection circuit to have a change slope.

제1A도는 종래의 고전위 검출회로의 한 예를 도시한 회로도이며, 고전위의 레벨이 전원전위 보다 높은경우에는 출력단(OUT)에 로우(low) 레벨의 신호를 출력하고, 고전위의 레벨이 전원전위 보다 낮은 경우에는 출력단에 하이(high) 레벨의 신호를 출력한다.1A is a circuit diagram showing an example of a conventional high potential detection circuit. When the level of the high potential is higher than the power potential, a low level signal is output to the output terminal OUT, and the level of the high potential is high. If it is lower than the power supply potential, a high level signal is output to the output terminal.

제1A도에 도시된 고전위 검출회로를 사용한 경우에서 전원전위와 고전위 사이의 유기적인 전압 관계를 살펴보면 아래와 같다.In the case of using the high potential detection circuit shown in FIG. 1A, the organic voltage relationship between the power supply potential and the high potential is as follows.

우선 트랜지스터(P11)을 통해 흐르는 전류를 I11, 트랜지스터(P12)를 통해 흐르는 전류를 I12라 한다.First, the current flowing through the transistor P11 is referred to as I11 and the current flowing through the transistor P12 is referred to as I12.

(여기서, gm11, gm12 : P11, P12의 트랜스컨덕턴스(transconductance), Vt11, Vt12 : P11, P12의 문턱 전위(threshold voltage)이다.)(Here, gm11, gm12: transconductance of P11, P12, and Vt11, Vt12: threshold voltage of P11, P12.)

상기 제1A도에 도시된 트랜지스터(N11)과 트랜지스터(N12)는 커런트 미러(current mirror) 구조를 이루고 있으므로, 전류 I11과 I12는 서로 동일한 특성을 갖게 되는 것을 이용하여 상기 식(1),(2)를 조합하여 고전위(Vpp)식을 구하게 되면,Since the transistors N11 and N12 shown in FIG. 1A form a current mirror structure, the currents I11 and I12 have the same characteristics, so that Equations (1) and (2) ) To obtain the high potential (Vpp) equation,

과 같이 된다.(여기서, Vc=Vcc+Vt11)(Where Vc = Vcc + Vt11)

상기 식(3)에서 보듯이 고전위와 전원전위 사이의 변화 기울기는 1 보다 크므로, 고전위와 전원전위 사이의 관계 그래프를 그려보면 제1B도와 같이 된다.As shown in Equation (3), since the change slope between the high potential and the power potential is greater than 1, the relationship graph between the high potential and the power potential is shown in FIG. 1B.

제2A도는 종래의 고전위 검출회로의 다른 예를 도시한 회로도이며, 고전위가 전원전위가 일정하게 전압강하된 기준전위(Vref) 보다 높은 경우에는 출력단(OUT)에 로우 레벨의 신호를 출력하고, 고전위의 레벨이 기준전위 보다 낮은 경우에는 출력단에 하이 레벨의 신호를 출력한다.FIG. 2A is a circuit diagram showing another example of the conventional high potential detection circuit. When the high potential is higher than the reference potential Vref at which the power potential is constantly dropped, the low level signal is output to the output terminal OUT. When the level of the high potential is lower than the reference potential, a high level signal is output to the output terminal.

제2A도에 도시된 고전위 검출회로를 사용한 경우에서 전원전위와 고전위 사이의 유기적인 전압관계를 살펴보면 아래와 같다.In the case of using the high potential detection circuit shown in FIG. 2A, the organic voltage relationship between the power supply potential and the high potential is as follows.

우선 트랜지스터(P21)을 통해 흐르는 전류를 I21, 트랜지스터(R22)를 통해 흐르는 전류를 I22라 한다.First, the current flowing through the transistor P21 is referred to as I21 and the current flowing through the transistor R22 is referred to as I22.

(여기서, gm21, gm22 : P21, P22의 트랜스컨덕턴스, Vt2l, Vt22 : P21, P22의 문턱전위이다.)(Here, gm21, gm22: transconductance of P21, P22, threshold potential of Vt2l, Vt22: P21, P22.)

상기 제2A도에 도시된 트랜지스터(N21)과 트랜지스터(N22)는 커런트 미러 구조를 이루고 있으므로, 전류 I21과 I22는 서로 동일한 특성을 갖게 되는 것을 이용하여 상기 식(4),(5)를 조합하여 고전위(Vpp)식을 구하게 되면,Since the transistors N21 and N22 shown in FIG. 2A have a current mirror structure, the currents I21 and I22 have the same characteristics so that the above formulas (4) and (5) are combined. If you get the high potential (Vpp) equation,

과 같이 된다.Becomes

그런데 예를 들어, gm21=2gm22 이고 구성 트랜지스터들의 문턱전위가 동일하다고 가정하면 고전위는 아래와 같이 된다.For example, assuming that gm21 = 2gm22 and the threshold potentials of the constituent transistors are the same, the high potential becomes as follows.

상기 식(7)에서 보듯이 고전위와 전원전위 사이의 변화 기울기는 1 보다 작으므로, 고전위와 전원전위사이의 관계 그래프를 그려보면 제2B도와 같이 된다.As shown in Equation (7), since the change slope between the high potential and the power potential is smaller than 1, a graph of the relationship between the high potential and the power potential is shown in FIG. 2B.

상기 제1A도의 고전위 검출회로를 사용할 경우에는 전원전위가 아주 높아지면 고전위 레벨이 너무 높아지게 되어 핫 캐리어(hot carrier)등에 의한 소자의 신뢰성 문제가 발생하게 된다.In the case of using the high potential detection circuit of FIG. 1A, when the power potential becomes very high, the high potential level becomes too high, resulting in a reliability problem of the device due to a hot carrier.

반면에, 제2A도와 같이 높은 전원전위에서 고전위의 레벨을 낮추는 고전위 검출회로를 사용하게 되면 특정한 높은 전원전위에서는 오히려 고전위가 전원전위 보다 전위가 낮아지는 경우가 발생하여 N-웰(well) 바이어스(bias)로 고전위를 사용하는 트랜지스터에서 PN 다이오드가 턴-온(turn-on)되어 레치-업(latch-up)등의 문제가 발생하게 된다.On the other hand, when using a high potential detection circuit that lowers the level of high potential at high power potential as shown in FIG. 2A, a high potential may be lower than that of the power potential at a specific high power potential, resulting in N-well. In a transistor using a high potential as a bias, a PN diode is turned on, causing problems such as latch-up.

따라서, 본 발명은 낮은 전원전위어서는 제2A도에 도시된 고전위 검출회로를 사용하여 고전위의 레벨을 제어하고, 고전위의 레벨이 전원전위 보다 낮아지는 지점에서는 고전위의 레벨이 전원전위 보다 다시 높아질 수 있도록 제어하는 새로운 고전위 검출회로를 사용하여 고전위의 레벨을 제어함으로써, 종래 기술의 문재점을 제거하는데에 그 목적이 있다.Therefore, the present invention controls the level of the high potential using the high potential detection circuit shown in FIG. 2A at the low power potential, and the level of the high potential is the power potential at the point where the level of the high potential is lower than the power potential. The purpose is to eliminate the problem of the prior art by controlling the level of the high potential by using a new high potential detection circuit that controls it to be higher again.

즉, 두 개의 고전위 검출회로를 사용하여 고전위의 변화 기울기가 두 개가 되도록 한 것이다.In other words, two high potential detection circuits are used so that the change in slope of the high potential is two.

제3A도는 본 발명의 고전위 검출회로를 도시한 블록구성도로서, 제2A도에 도시된 고전위 검출회로를 사용하며 낮은 전원전위에서 동작하는 제1고전위 검출부(11)와, 고전위가 전원전위보다 레벨이 낮아지는 전원전위부터 제1고전위 검출부(11) 대신에 동작하는 제2고전위 검출부(12)와 상기 제1 및 제2고전위 검출부(11,12)의 출력을 조합하여 고전위 발생회로를 제어하는 신호(PUMP)를 출력하는 조합부(13)로 이루어지 있다.FIG. 3A is a block diagram showing the high potential detection circuit of the present invention. The first high potential detection unit 11 and the high potential using the high potential detection circuit shown in FIG. By combining the outputs of the second high potential detection unit 12 and the first and second high potential detection units 11 and 12 that operate in place of the first high potential detection unit 11 from a power potential lower than the power potential. A combination unit 13 for outputting a signal PUMP for controlling the high potential generating circuit.

제3B도는 본 발명의 고전위 검출회로를 사용하는 경우에서 전원전위 변화에 따른 고전위의 레벨 변화를 도시한 것으로, 고전위 변화 기울기는 제1고전위 검출부(11)에서의 고전위 변화 기울기(DET1)와 제2고전위검출부(12)에서의 고전위 변화 기울기(DET2)를 합한 것과 같다.3B illustrates a change in the level of the high potential according to the change of the power potential in the case of using the high potential detection circuit of the present invention, and the high potential change slope is the slope of the high potential change in the first high potential detection unit 11 ( DET1) is equal to the sum of the high potential change slope DET2 at the second high potential detection unit 12.

제4도는 제3A도의 제2고전위 검출부의 실시예를 도시한 것으로, 고전위 변화 기울기가 전원전위를 따라가며 단지 전원전위 보다 트랜지스터의 문턱전위(Vt)만큼 높게 설정되도록 하여 고전위 발생회로를 제어하도록 한 것이다.4 illustrates an embodiment of the second high potential detection unit of FIG. 3A. The high potential generating circuit is configured such that the slope of the high potential change follows the power potential and is set higher than the power potential by the threshold potential of the transistor (Vt). To control it.

제4도의 회로는 전원전위와 접지전위 사이에 형성된 전압 분배기와, 소오스와 벌크(bulk)가 고전위(Vpp)단에 접속된 다이오드 구조의 트랜지스터(P41)과, 드레인이 출력단(OUT)에 접속되고 게이트가 상기 전압분배기의 출력노드에 접속되며 상기 트랜지스터(P41)의 드레인과 소오스가 접속된 공통노드에 소오스가 연결된 트랜지스터(P42)와, 드레인이 출력단(OUT)에 접속되고 게이트는 상기 전압 분배기의 출력노드에 접속되며 소오스가 접지전위에 연결된 트랜지스터(N41)로 이루어져 있다.The circuit of FIG. 4 includes a voltage divider formed between a power supply potential and a ground potential, a transistor P41 having a diode structure in which a source and a bulk are connected to a high potential (Vpp) terminal, and a drain connected to an output terminal OUT. A transistor connected to an output node of the voltage divider, a source connected to a source node connected to a common node where a drain and a source of the transistor P41 are connected, a drain connected to an output terminal OUT, and a gate connected to the voltage divider; A transistor N41 is connected to the output node of and source connected to the ground potential.

상기에서 다이오드 구조의 트랜지스터(P41)은 PMOS형 또는 NMOS 형 트랜지스터를 사용할 수 있다. 제4도를 구성하는 트랜지스터들의 특성이 동일하다고 가정하고 고전위 식을 구해보면 아래와 같다.(여기서 Ipd는 트랜지스터(P42)를 통해 흐르는 전류이고, Ipd는 트랜지스터(N41)을 통해 흐르는 전류이다.)The transistor P41 of the diode structure may use a PMOS type or an NMOS type transistor. Assuming that the characteristics of the transistors of FIG. 4 are the same, a high potential equation is obtained as follows (where Ipd is a current flowing through the transistor P42 and Ipd is a current flowing through the transistor N41).

상기에서 Ipu = Ipd 이므로,Since Ipu = Ipd in the above,

가 된다.Becomes

즉, 고전위 레벨은 전원전위에 비해 문턱전위(Vt)만큼 높게 유지된다. 그러므로, 두 개의 고전위 검출부중에서 선택되어진 고전위 검출부에 의해 고전위 발생회로의 펌핑부가 제어되며, 그럴 경우 본 발명에서 의도한 고전위 레벨을 얻게 된다.That is, the high potential level is maintained as high as the threshold potential (Vt) relative to the power potential. Therefore, the pumping section of the high potential generating circuit is controlled by the high potential detecting section selected from the two high potential detecting sections, in which case the high potential level intended in the present invention is obtained.

따라서, 제3A도에서 설명한 두 개의 고전위 검출부를 포함하는 고전위 검출회로를 사용하게 되면, 고전위 레벨을 항상 전원전위 보다 높게 유지하면서 동시에 높은 전원전위에서 안정된 고전위 레벨을 유지하게되어, 종래의 고전위 검출회로에서의 전원전위에 대한 검출회로의 기울기, 즉 기울기가 1 보다 크거나 1 보다 작은 경우에서 발생한 신뢰성 문제나 래치-업 문제를 해결 할 수 있다.Therefore, when the high potential detection circuit including the two high potential detection units described in FIG. 3A is used, the high potential level is always kept higher than the power potential, while maintaining a stable high potential level at the high power potential. It is possible to solve the reliability problem or the latch-up problem caused by the slope of the detection circuit with respect to the power potential in the high potential detection circuit, that is, when the slope is greater than or less than one.

Claims

전원전위(Vcc) 보다 높은 고전위(Vpp)를 출력하는 고전위 발생회로의 동작을 제어하는 고전위 검출회로에 있어서, 낮은 전원전위에서는 고전위가 전원전위 보다 일정레벨의 전압(V_A)만큼 높은 전위를 유지하면서 전원전위에 대해 1 미만의 기울기로 변화하도록 고전위 발생회로를 제어하는 제1고전위 검출부와, 전원전위 레벨이 고전위 보다 높아지는 높은 전원전위에서는 고전위가 전원전위 보다 일정레벨의 전압(V_B)만큼 높은 전위를 유지하면서 전원전위에 대해 1 보다 큰 기울기로 변화하도록 고전위 발생회로를 제어하는 제2고전위 검출부와, 상기 제1고전위 검출부와 제2고전위 검출부의 출력신호를 조합하여 고전위 발생회로의 동작을 제어하는 신호를 출력하는 조합부를 포함하는 고전위 검출회로.In a high potential detection circuit that controls the operation of a high potential generating circuit that outputs a high potential (Vpp) higher than the power potential (Vcc), at a low power potential, the high potential is set by a voltage V _A of a predetermined level than the power potential. The first high potential detection unit controls the high potential generating circuit to change to a slope less than 1 with respect to the power potential while maintaining a high potential, and the high potential is higher than the power potential at a constant level when the power potential level is higher than the high potential. A second high potential detection unit for controlling the high potential generating circuit to change a slope greater than 1 with respect to the power supply potential while maintaining a potential as high as a voltage V _B , and the first high potential detection unit and the second high potential detection unit A high potential detection circuit comprising a combination unit for outputting a signal for controlling the operation of the high potential generation circuit by combining the output signal.

제1항에 있어서, 낮은 전원전위에서 고전위가 전원전위에 상관없이 일정레벨의 전압(V_A)을 유지하도록 고전위 발생회로를 제어하는 제1고전위 검출부를 포함하는 고전위 검출회로.The high potential detection circuit of claim 1, further comprising a first high potential detection unit configured to control the high potential generation circuit to maintain a constant voltage V _A at a low power potential regardless of the power potential.

제1항에 있어서, 높은 전원전위에서 고전위가 전원전위 보다 항상 일정레벨의 전압(V_B)만큼 높게 유지될 수 있도록 고전위 발생회로를 제어하는 제2고전위 검출부를 포함하는 고전위 검출회로.The high potential detection circuit of claim 1, further comprising a second high potential detection unit configured to control the high potential generation circuit so that the high potential is always maintained higher than the power potential at a high level by a voltage V _B. .

제1항에 있어서, 일정한 레벨의 전압(V_B)이 트랜지스터의 문턱전위만큼 되도록 하는 제2고전위 검출부를 포함하는 고전위 검출회로.2. The high potential detection circuit according to claim 1, further comprising a second high potential detection unit for causing a voltage V _B of a constant level to be equal to a threshold potential of the transistor.

제1항에 있어서, 제2고전위 검출부는, 전원전위와 접지전위 사이에 형성된 전압 분배기와, 소오스와 벌크(bulk)가 고전위에 접속된 다이오드 구조의 제1 PMOS형 트랜지스터와, 드레인이 출력단에 접속되고 게이트가 상기 전압 분배기의 출력노드에 접속되며 상기 제1 PMOS형 트랜지스터의 드레인과 소오스가 접속된 공통노드에 소오스가 연결된 제2 PMOS형 트랜지스터와, 드레인이 출력단에 접속되고 게이트가 상기전압 분배기의 출력노드에 집속되며 소오스가 접지전위에 연결된 NMOS형 트랜지스터로 이루어진 고전위검출회로.2. The second high potential detection unit according to claim 1, wherein the second high potential detection unit comprises a voltage divider formed between a power supply potential and a ground potential, a first PMOS transistor having a diode structure in which a source and a bulk are connected to a high potential, and a drain at an output terminal. A second PMOS transistor having a source connected to an output node of the voltage divider, a source connected to a common node having a drain and a source of the first PMOS transistor, and a drain connected to an output terminal and a gate connected to the voltage divider A high potential detection circuit composed of NMOS transistors whose source is connected to the ground potential and focused on the output node of the circuit.

제5항에 있여서, 상기 제1 PMOS형 트랜지스터 대신에 다이오드 구조의 NMOS형 트랜지스터를 사용하는 고전위 검출회로.The high potential detection circuit according to claim 5, wherein an NMOS transistor having a diode structure is used instead of the first PMOS transistor.