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JP2000339981A - 半導体集積回路 - Google Patents

半導体集積回路

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JP2000339981A
JP2000339981A JP14601999A JP14601999A JP2000339981A JP 2000339981 A JP2000339981 A JP 2000339981A JP 14601999 A JP14601999 A JP 14601999A JP 14601999 A JP14601999 A JP 14601999A JP 2000339981 A JP2000339981 A JP 2000339981A
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Japan
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power supply
circuit
generating
voltage detection
voltage level
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JP14601999A
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Toshiaki Kawasaki
利昭 川崎
Hirohito Kikukawa
博仁 菊川
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication date
Application filed by Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 電源投入時のCMOSトランジスタのラッチ
アップを防止した半導体集積回路を提供する。 【解決手段】 第1の電源を発生する第1電源発生回路
と、第1の電源より電圧レベルが高い第2の電源を発生
する第2電源発生回路とを備え、第1の電源がPMOS
トランジスタのソースを形成するP+拡散層に接続さ
れ、第2の電源がN+拡散層を介してPMOSトランジ
スタのN形基板に接続されている。さらに、電源投入時
に外部電源の電圧レベルを検知して論理が反転する信号
を発生する電圧検知回路と、電圧検知回路の出力信号を
その入力信号とし、第1の電源発生回路の動作開始時期
を第2の電源発生回路の動作開始時期よりも遅延させる
遅延回路とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は半導体集積回路に関
し、特にPMOSトランジスタのN形基板と、ソースが
形成されるP+拡散層に、電圧レベルが異なる内部発生
された電源が接続された構成を有する半導体集積回路に
関する。
【0002】
【従来の技術】CMOS構造を有する半導体集積回路で
は、NMOSトランジスタ及びPMOSトランジスタ相
互の間で生ずるラッチアップを防止するために、各トラ
ンジスタ相互を分離するPN接合部に逆バイアスをかけ
て、これらトランジスタ相互を分離することが行われて
いる。図13にCMOSインバータ回路の構造及び電源
接続を断面略図として示す。図のように、N形基板14
3上にNMOSトランジスタを設けるためのP−Wel
l139が形成される。PMOSトランジスタを設ける
ためのN形基板143上には、ソース141及びドレイ
ン142領域をなすP+拡散層が各々形成される。通常
ソース141は外部電源(以下、VCCと示す)あるい
は内部電源(以下、VDDと記す)に接続される。N形
基板143は、N+拡散層140を介してVCCあるい
はVDDに接続されて正電位が印加されている。一方、
P−Well139内には、ソース137及びドレイン
136領域を成すN+拡散層が各々形成されている。通
常ソース137はGNDに接続される。P−Well1
39は、P+拡散層138を介してVSSに接続される
が、DRAMにおいては、このP−Well139はV
BB発生回路132に接続されて負電位が印加される。
上記構成により、P−Well139とN形基板143
との間のPN接合部には、0バイアスあるいは逆バイア
スがかけられて、PMOS及びNMOS間で生ずるおそ
れがあるラッチアップが防止されている。
【0003】半導体集積回路の一つに半導体記憶装置が
あるが、この半導体記憶装置はメモリセルアレイを含む
コア部と、制御回路やデコード回路などを含む周辺部と
から構成される。コア部においては、電源としてVSS
と、バックバイアス電源(以下、VBBと示す)と、内
部動作電源VDDと、ワード線昇圧のためのVDDより
電圧レベルが高い昇圧電源(以下、VPPと示す)が用
いられる場合がある。これらの電源が接続される拡散層
は、デザインルールに基づいて分離領域を確保しながら
レイアウトされている。半導体記憶装置においては、チ
ップ面積に占めるコア回路の比率が高いが、大容量化に
伴い、この比率はますます高くなる傾向にある。
【0004】そこで、例えばコア部に含まれるセンスア
ンプドライバーにおいて、PMOSトランジスタのソー
スを形成するP+拡散層にVDDを接続し、その基板に
はN+拡散層を介してVPPを接続したトランジスタ構
造を用いることで、分離領域の確保によるレイアウト面
積の増加を極力抑制している。図14に上記構造を有す
る集積回路の断面略図を示す。この集積回路は、図13
の集積回路とほぼ同様の構造であり、図13と同様の要
素については同一の番号を付して、説明を省略する。図
13の集積回路との相違は、N+拡散層140に、内部
電源VDDではなく、VPP発生回路144で発生され
る昇圧電源VPPが接続されていることである。
【0005】図15にVDD発生回路として一般的に用
いられるカレントミラー差動増幅回路を示す。図におい
て、15は基準電位発生回路、16,17,18はPM
OSトランジスタ、19,20,21はNMOSトラン
ジスタ、24は内部電源VDDである。NMOSトラン
ジスタ21のゲートには外部電源VCCが、またNMO
Sトランジスタ19のゲートには基準電圧発生回路が接
続されている。ここで、内部回路の動作により内部電源
24の電圧レベルが、基準電位発生回路15で発生され
る基準電位よりも低くなると、NMOSトランジスタ1
9のドレイン電圧が低くなり、すなわちPMOSトラン
ジスタ18のVGSが大きくなって、内部電源24に電
荷を供給する。一方、内部電源24の電圧レベルが基準
電位より高くなると、PMOSトランジスタ16,17
のゲートの電圧レベルが低くなる。従ってPMOSトラ
ンジスタ18のゲートの電圧レベルが高くなって、内部
電源24への電荷供給が抑制される。このようにして、
内部電源VDDの電圧レベルは一定に保持される。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】図14に示す構造の半
導体集積回路においては、定常状態では、N+拡散層1
40を介してN形基板143に接続されるVPPの電圧
レベルは、PMOSトランジスタのソース141を形成
する拡散層に接続されるVDDの電圧レベルよりも高
く、このPN接合部には逆バイアスがかかっている。と
ころが電源投入時、外部電源VCCの電圧レベルが低い
ときには、VPPの電圧レベルが十分上がらず、逆バイ
アスにならないおそれがある。
【0007】図16に電源投入時におけるVCC、VD
D、VPPの動作波形をタイミングチャートとして示
す。電源投入時、まずVPPが立ち上がり(t=t
0)、続いてVDDが立ち上がる(t=t1)。VP
P、VDDの電圧が定常レベルに到達する過程で、P+
拡散層141に接続されているVDDの電圧レベルが、
N+拡散層140を介してN形基板143に接続される
VPPの電圧レベルに対して、PN接合部のポテンシャ
ル電位を超えて高くなる状態が発生する(t=t2)
と、このPN接合部が導通し、ラッチアップを起こして
しまう。
【0008】この発明は、上記の問題点を解消するため
になされたもので、電源投入時におけるラッチアップを
防止し得る半導体集積回路を提供することを目的とす
る。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明の半導体集積回路
は、第1の電源を発生する第1電源発生回路と、第1の
電源より電圧レベルが高い第2の電源を発生する第2電
源発生回路とを備え、第1の電源がPMOSトランジス
タのソースを形成するP+拡散層に接続され、第2の電
源がN+拡散層を介してPMOSトランジスタのN形基
板に接続された構成を前提とする。そして、電源投入時
に外部電源の電圧レベルを検知して論理が反転する信号
を発生する電圧検知回路と、電圧検知回路の出力信号を
その入力信号とし、第1の電源発生回路の動作開始時期
を第2の電源発生回路の動作開始時期よりも遅延させる
遅延回路とをさらに備える。
【0010】第2の発明の半導体集積回路は、第1の電
源を発生する第1電源発生回路と、第1の電源より電圧
レベルが高い第2の電源を発生する第2電源発生回路と
を備え、第1の電源がPMOSトランジスタのソースを
形成するP+拡散層に接続された構成を前提とする。そ
して、電源投入時に外部電源の電圧レベルを検知して論
理が反転する信号を発生する電圧検知回路と、電圧検知
回路の出力信号を入力信号として、時間Δtの遅延信号
を発生する遅延回路と、遅延回路の出力を入力とし、第
1の電源と第2の電源のいずれか一方を、N+拡散層を
介してPMOSトランジスタのN形基板に接続するよう
に切り替えられるスイッチ回路とをさらに備え、遅延回
路の出力信号に基づいて、スイッチ回路を切り替えるよ
うに構成する。
【0011】第3の発明の半導体集積回路は、第1の電
源を発生する第1電源発生回路と、第1の電源より電圧
レベルが高い第2の電源を発生する第2電源発生回路と
を備え、第1の電源がPMOSトランジスタのソースを
形成するP+拡散層に接続され、第2の電源がN+拡散
層を介してPMOSトランジスタのN形基板に接続され
た構成を前提とする。そして、電源投入時に外部電源の
電圧レベルを検知して論理が反転する信号を発生する第
1電圧検知回路と、第2の電源の電圧レベルを検知して
論理が反転する信号を発生する第2電圧検知回路と、第
1電圧検知回路および、第2電圧検知回路の出力信号に
基づいて第1電源発生回路を動作開始させる制御回路と
をさらに備える。
【0012】第4の発明の半導体集積回路は、第1の電
源を発生する第1電源発生回路と、第1の電源より電圧
レベルが高い第2の電源を発生する第2電源発生回路と
を備え、第1の電源がPMOSトランジスタのソースを
形成するP+拡散層に接続された構成を前提とする。そ
して、電源投入時に外部電源の電圧レベルを検知して論
理が反転する信号を発生する第1電圧検知回路と、第2
の電源の電圧レベルを検知して論理が反転する信号を発
生する第2電圧検知回路と、第1電圧検知回路および第
2電圧検知回路の出力信号を入力信号とする制御回路
と、制御回路の出力信号をその入力信号とし、第1の電
源と第2の電源のいずれか一方を、N+拡散層を介して
PMOSトランジスタのN形基板に接続するように切り
替えられるスイッチ回路とをさらに備え、制御回路は、
第1電圧検知回路および第2電圧検知回路の出力信号に
基づいて、スイッチ回路を切り替える信号を出力するよ
うに構成する。
【0013】第5の発明の半導体集積回路は、第3また
は第4の発明において、第2電圧検知回路の検知レベル
を、外部電源を基準とした電圧レベルとする。
【0014】第6の発明の半導体集積回路は、第3また
は第4の発明において、第2電圧検知回路の検知レベル
を、第1の電源の基準電位となる電圧を基準とした電圧
レベルとする。
【0015】第7の発明の半導体集積回路は、第1の電
源を発生する第1電源発生回路と、第1の電源より電圧
レベルが高い第2の電源を発生する第2電源発生回路と
を備え、第1の電源が第1のPMOSトランジスタのソ
ースを形成する第1のP+拡散層に接続され、第2の電
源が第1のN+拡散層を介して第1のPMOSトランジ
スタの基板に接続された構成を前提とする。そして、第
1の電源と同じ電圧レベルを有する第3の電源を発生
し、第1のPMOSトランジスタとは異なる基板上に形
成された第2のPMOSトランジスタのソースを形成す
る第2のP+拡散層および第2のN+拡散層に接続され
てた第3電源発生回路と、電源投入時に第3の電源の電
圧レベルを検知して論理が反転する信号を発生する第1
電圧検知回路と、第2の電源の電圧レベルを検知して論
理が反転する信号を発生する第2電圧検知回路と、電圧
第1電圧検知回路および第2電圧検知回路の出力信号を
入力信号とし、第1電源発生回路を制御する信号を出力
する制御回路とをさらに備え、第1電源発生回路は制御
回路の出力信号に基づいて動作を開始するように構成す
る。
【0016】第8の発明の半導体集積回路は、第7の発
明において、第2電圧検知回路の検知レベルが、第3電
源発生回路で発生される第3の電源を基準とする。
【0017】
【発明の実施の形態】図1は、本発明の第1の実施形態
における半導体集積回路の要部の構成を示す、PMOS
トランジスタの断面略図を含む概略ブロック図である。
図において、1はVDD発生回路であり、ソース9を形
成するP+拡散層に接続されている。2はVPP発生回
路であり、N+拡散層8を介してN形基板11に接続さ
れている。VDD発生回路1には、遅延回路4を介して
電圧検知回路3の出力が入力される。電圧検知回路3は
外部電源5に接続されている。6はPMOSトランジス
タのゲートへの入力、7はドレイン10からの出力を示
す。
【0018】図2に本発明の第1の実施形態におけるV
DD発生回路1の回路構成を示す。図2のVDD発生回
路は、図15の回路とほぼ同じ構成であり、同一の要素
については同一の番号を付して説明を省略する。相違点
は、NMOSトランジスタ21のゲートに、外部電源V
CCではなく、図1の遅延回路4の出力が入力信号23
として印加されている点である。すなわち、VDD発生
回路1の動作を遅延回路4の出力信号で制御できる構成
になっている。
【0019】図3は上記実施形態の動作説明図であり、
電源投入時のVCC、VDD、VPP,/PORの動作
波形をタイミングチャートとして示したものである。な
お、/PORは、外部電源VCCの電圧レベルを検知し
たときに“L”→“H”に論理が反転する信号である。
【0020】外部電源VCCが投入された(t=0)
後、VCCの電圧レベルが所定の電圧レベルに到達する
までは、電圧検知回路3の出力は、“L”を保持し、こ
の電圧検知回路3の出力を入力信号とする遅延回路4の
出力も“L”を保持する。従って、図2に示すVDD発
生回路のNMOSトランジスタ21は、そのゲートが
“L”でOFF状態にあるため、VDD発生回路は動作
停止状態にある。t=t0でVPPは立ち上がる。その
後VCCレベルが上昇し、所定の検知レベルに到達する
と、電圧検知回路3の出力は“L”→“H”となる(t
=t2)。遅延回路4の出力は,電圧検知回路3の出力
を受けて時間Δt経過後に“L”→“H”となり、VD
D発生回路1におけるNMOSトランジスタ21のゲー
トが“H”となって、VDD発生回路1は動作を開始す
る(t=t3)。
【0021】このように、電圧検知回路3と遅延回路4
を設けて、VDD発生回路1の動作開始時期を制御する
ことにより、電源投入時に、PMOSトランジスタのP
+拡散層9に接続されるVDDの電圧レベルが、N+拡
散層8を介してN形基板に接続されるVPPの電圧レベ
ルより高くなることがない。従って、電源投入時のラッ
チアップを未然に防止することができる。
【0022】遅延回路4における遅延時間は、電源投入
時のVDD発生回路1及びVPP発生回路2の立ち上が
り特性に合わせて設定すればよい。
【0023】図4は、本発明の第2の実施形態における
半導体集積回路の要部の構成を示す、PMOSトランジ
スタの断面略図を含むブロック図である。図において、
25はVDD発生回路であり、ソース34を形成するP
+拡散層に接続されている。29はスイッチ回路であ
り、VDD発生回路25とVPP発生回路26とを選択
的にN+拡散層33に接続する。スイッチ回路29には
遅延回路28の出力が印加され、その出力に基づいてN
+拡散層33に接続する電源が切り替えられる。遅延回
路28には、電圧検知回路27の出力が接続されてい
る。
【0024】この構成において、スイッチ回路29は遅
延回路28の出力により、電源投入時に外部電源VCC
が所定の電圧レベルに到達するまでは、N形基板36に
N+拡散層33を介してVDDを接続するように動作す
る。VCCが所定の電圧レベルに到達した後は、N形基
板36にN+拡散層33を介してVPPを接続するよう
に、スイッチ回路29が遅延回路28の出力により切り
替えられる。従って、電源投入時にPMOSトランジス
タのP+拡散層34の電圧レベルが、N形基板36の電
圧レベルより高くなることはないので、電源投入時のラ
ッチアップを未然に防止することができる。
【0025】第5図は、本発明の第3の実施形態におけ
る半導体集積回路の要部の構成を示す、PMOSトラン
ジスタの断面略図を含むブロック図である。図におい
て、41はVDD発生回路であり、PMOSトランジス
タのソース50に接続されている。42はVPP発生回
路であり、PMOSトランジスタのN+拡散層49を介
してN形基板52に接続されている。43はVCCの電
圧検知回路43、44はVPPの電圧検知回路44であ
り、それらの出力は制御回路45に接続されている。制
御回路45の出力はVDD発生回路41に入力される。
【0026】図6に電圧検知回路44の回路例を示す。
図において55、56はPMOSトランジスタ、57,
58はNMOSトランジスタ、59はインバータであ
る。PMOSトランジスタ55のゲートには外部電源V
CC60が接続され、そのソースにはVPP61が接続
されている。PMOSトランジスタ56のゲートはVS
Sに接続され、NMOSトランジスタ57のゲート及び
ドレインはNMOSトランジスタ58のゲートと接続さ
れている。電源投入直後は、NMOSトランジスタ5
7,58はOFF、PMOSトランジスタ56はONで
あるから、出力信号63は“L”である。時間経過にと
もないVPPの電圧レベルが徐々に高くなり、その電圧
レベルが「VCC+Vtp」に到達すると、PMOSト
ランジスタ55がONする。その結果、NMOSトラン
ジスタ57,58のゲートの電圧レベルがそのしきい値
より高くなると、NMOSトランジスタ57,58がO
Nして、PMOSトランジスタ56、NMOSトランジ
スタ58を介してVCC−VSS間に電流が流れる。こ
こで、VtpはPMOSトランジスタ55のしきい値電
圧である。この時、PMOSトランジスタ56、NMO
Sトランジスタ58の抵抗分割によりノードAの電圧レ
ベルがインバータ59のスイッチングレベルより低くな
ると、出力信号63は“H”となる。すなわち、この電
圧検知回路44は、電源投入時にVPPの電圧レベル
が、外部電源VCCを基準として「VCC+Vtp」の
電圧レベルに到達するまでは、“L”を保持し、「VC
C+Vtp」に到達すると、“L”→“H”となる信号
を出力する。
【0027】図7に制御回路45の回路図例を示す。図
において、65,66,67はNAND回路であり、6
8,69は入力信号、70は出力信号である。NAND
回路65には信号68,69が入力され、NAND回路
65の出力71とNAND回路67の出力72がNAN
D回路66に入力され、また、NAND回路67には信
号69と出力信号70が入力される構成である。入力信
号68としては電圧検知回路44の出力が、入力信号6
9としては電圧検知回路43の出力がそれぞれ印加され
る。
【0028】図8は、上記構成の動作説明図で、電源投
入時のVCC、VDD、VPP、/PORの挙動をタイ
ミングチャートとして示したものである。
【0029】外部電源VCCが投入され(t=0)、V
CCの電圧レベルが所定の電圧レベルに到達するまで
は、電圧検知回路43の出力は、“L”を保持するの
で、制御回路45の入力信号も“L”である。すなわ
ち、NAND回路65,67の出力はともに“H”とな
るため、VPPの電圧検知回路44の出力にかかわら
ず、制御回路45の出力は“L”状態になってNAND
回路67の出力72は“H”状態をラッチする。すなわ
ち、VDD発生回路41は動作せず、VDDは“L”レ
ベルのままである。
【0030】ここで、VCCレベルが上昇し、所定の検
知レベルに到達すると、電圧検知回路43の出力は
“L”→“H”となり(t=t2)、この電圧検知回路
43の出力信号が接続される制御回路45の入力信号6
9は“H”となる。この時、N+拡散層49を介してN
形基板52に接続されるVPPレベルが所定の電圧レベ
ルより低い時は、電圧検知回路44の出力は“L”のま
まであるため、NAND回路65の出力71も“H”を
保持し、制御回路45の出力は“L”のままでVDD発
生回路41は動作停止状態を保持している。時間の経過
と共にVPPレベルが上昇し所定の電圧レベルに到達す
ると(t=t4)、電圧検知回路44の出力、すなわち
制御回路45の入力信号68は“L”→“H”となる。
それにより、NAND回路65の出力71は“H”→
“L”となるため、制御回路45の出力は“L”→
“H”となって、VDD発生回路は動作を開始する。制
御回路45において、出力信号70が“L”→“H”と
なることで、NAND回路67の出力72は“L”をラ
ッチするので、出力信号70は“H”を保持する。
【0031】このように、VPPの電圧レベルを検知し
て、VPPレベルが所定の電圧レベルに到達した後にV
DD発生回路を動作させることで、電源投入時にPMO
Sトランジスタのソースを形成するP+拡散層50の電
圧レベルが、N形基板52の電圧レベルより高くなるこ
とがなくなるので、電源投入時のラッチアップを未然に
防止することができる。ここで、図6の電圧検知回路に
おいて、PMOSトランジスタ55のゲートに、図2示
したVDD発生回路で用いられる基準電位発生装置15
(以下、その電位をVREFと記す)を接続すると、V
PPの検知レベルは「VREF+Vtp」となる。この
ように、VDD発生回路の動作開始時期を決定するVP
Pの電圧検知レベルは、電源投入時のVCC、VDD、
VPPの立ち上がり特性を考慮して最適なレベルに設定
することができる。
【0032】図9は、本発明の第4の実施形態における
半導体集積回路の要部の構成を示す、PMOSトランジ
スタの断面略図を含むブロック図である。図において、
75はVDD発生回路であり、PMOSトランジスタの
ソースを形成するP+拡散層85に接続されている。8
0はスイッチ回路であり、VDD発生回路75とVPP
発生回路76とを選択的に、N+拡散層84を介してN
形基板87に接続する。スイッチ回路80には制御回路
79の出力が印加され、その出力に基づいてN+拡散層
33に接続する電源が切り替えられる。77は外部電源
VCCの電圧検知回路、78はVPPの電圧検知回路で
あり、それらの出力が制御回路79に接続されている。
電圧検知回路78としては、図6と同様の回路を用いる
ことができる。また、制御回路79としては、図7と同
様の回路を用いることができる。
【0033】上記ような構成にすることで、電源投入時
に、外部電源VCCが所定の電圧レベルに到達し、か
つ、VPPが所定の電圧レベルに到達するまでは、N形
基板87にはN+拡散層84を介してVDDが接続され
るように、制御回路79が動作する。また、VCCが所
定の電圧レベルに到達し、かつVPPが所定の電圧レベ
ルに到達した後は、N形基板87にはN+拡散層84を
介してVPPが接続されるようになる。従って、電源投
入時にPMOSトランジスタのソースを形成するP+拡
散層85の電圧レベルが、N形基板87の電圧レベルよ
り高くなることによって生ずるラッチアップを未然に防
止することができる。
【0034】以上、VPPの電圧検知回路、制御回路の
回路例を図6,7に示したが、同様の効果を得ることが
できる回路構成であれば、上記構成に限定されない。
【0035】ところで、一般的にVPPはワード線の昇
圧電源として用いられるため、所望の電圧レベルは、メ
モリセルトランジスタのしきい値をVtmcとすると、
「VDD+Vtmc」と表される。図10に、この「V
DD+Vtmc」の検知レベルを得ることができる電圧
検知回路の回路例を示す。図において、91,92はP
MOSトランジスタ、93,94,95,96,97は
NMOSトランジスタ、98、99はインバータであ
る。PMOSトランジスタ91のソースには内部電源V
DDが、NMOSトランジスタ95のドレインにはVP
Pが接続されている。NMOSトランジスタ93のゲー
トには、VDDまたはVCCが接続されている。また、
PMOSトランジスタ91のゲートとドレインは短絡さ
れてPMOSトランジスタ92のゲートに接続され、N
MOSトランジスタ94のゲートとドレインは短絡され
てNMOSトランジスタ96のゲートに接続されてい
る。さらに、NMOSトランジスタ97にはインバータ
98の出力がフィードバックされてヒステリシス特性を
有する構成になっている。
【0036】ここで、NMOSトランジスタ93はその
ゲート幅が広く、抵抗成分として用いられている。NM
OSトランジスタ95はメモリセルトランジスタと同じ
しきい値Vtmcを有するトランジスタである。定常状
態においては、PMOSトランジスタ91、NMOSト
ランジスタ93、94を介してVDD―VSS間にDC
電流が流れており、ノードPの電位はVDD−Vtp、
ノードNの電位はVtnである。なお、VtnはNMO
Sトランジスタ94のしきい値電圧である。ここで、P
MOSトランジスタ91,92のしきい値が等しく、ま
たNMOSトランジスタ94,96のしきい値も等しい
とすると、NMOSトランジスタ96は常時ONであ
る。VPPの電圧レベルが「VDD+Vtmc」より低
い場合は、NMOSトランジスタ95はOFFとなるの
で、ノードAはNMOSトランジスタ96を介してVS
Sにディスチャージされ、出力142は“L”となる。
一方、VPPの電圧レベルが「VDD+Vtmc」以上
になると、NMOSトランジスタ95およびPMOSト
ランジスタ92がONして、VPP−GND間に電流が
流れる。VPP−GND間の抵抗分割によりノードAの
電圧レベルがインバータ98のスイッチングレベルより
高くなると、出力100は“H”となる。すなわちこの
電圧検知回路は、VPPの電圧レベルが「VDD+Vt
mc」より低い時は“L”を出力し、VPPの電圧レベ
ルが「VDD+Vtmc」よりも高くなると“H”を出
力する構成である。
【0037】VPPレベルが低い時は、電圧検知回路の
出力“L”を受けてVPP発生回路が動作してVPPノ
ードに電荷を供給し、この電荷供給によりVPPレベル
が検知レベルより高くなると、電圧検知回路の出力は
“H”となるため、VPP発生回路は動作を停止して、
VPPノードへの電荷供給を停止する。
【0038】ところで、VPP発生回路は発振回路とポ
ンプ回路とから構成されるが、発振回路の電源として外
部電源VCCを用いると、VCCの電圧変動の影響を直
接受けてしまうため、安定した特性を得るためには内部
電源VDDを用いる方が好ましい。ここでVPP発生回
路および電圧検知回路は内部電源VDDをその動作電源
および検知レベルの基準電位とするが、上記実施形態
1,3ではVPPの電圧レベルが十分高くなってからV
DD発生回路が動作するようにしている。そのため、V
DD発生回路の動作開始を遅延させてしまうと、電源投
入時にVDDを電源とする電圧検知回路及びVPP回路
が正常に動作しない可能性がある。
【0039】そこで、上記問題点も解決する本発明にお
ける第5の実施形態の構成を示すブロック図を図11に
示す。N形基板116上にはP+拡散層114、115
を含むPMOSトランジスタが形成され、N形基板11
6上のN−Well122内には、P+拡散層119,
120を含むPMOSトランジスタが形成されており、
N−Well122とN形基板116は異なる電位を有
する構造である。105はVDDA発生回路であり、P
MOSトランジスタ1のP+拡散層114に接続されて
いる。106はVPP発生回路であり、N+拡散層11
3を介してN形基板116に接続されている。107は
VDDB発生回路であり、PMOSトランジスタ2のP
+拡散層120と、N−Well122(N+拡散層1
21を介して)に接続されている。108はVPPの電
圧検知回路、109はVDDBの電圧検知回路であり、
それらの出力は制御回路110に入力される。制御回路
110の出力はVDDA発生回路105に接続される。
なお、VDDA発生回路105はVDDB発生回路10
7と同様の構成である。また、電圧検知回路108に
は、図10と同様の構成を、制御回路110には、図7
と同様の構成を用いることができる。
【0040】図12に、本実施形態における各電源波形
をタイミングチャートとして示す。図において、/PO
R(VDD)は電圧検知回路109の出力であり、電源
投入時にVDDBの電圧レベルを検知して“L”→
“H”になる信号である。電源投入後当初は、VPPの
電圧レベルは基準電位となるVDDBに対して十分な電
圧レベルを有していないので電圧検知回路108の出力
は“L”であり、制御回路110の出力も“L”となっ
て、VDDA発生回路105は動作停止状態にある。時
間の経過に伴ってVPPの電圧レベルが上昇し、その電
圧レベルが「VDD+Vtmc」に到達すると(t=t
3)、電圧検知回路108の出力が“H”となり、制御
回路110の出力も“H”となって、VDDA発生回路
105が動作を開始し、VDDAが立ち上がり始める。
【0041】以上のように、電源投入時はまずVCC
が、ついでVDDBが立ち上がり、さらに続いてVPP
が立ち上がって、VPPの電圧レベルがVDDBを基準
とした所定の電圧レベルに到達したことを検知した後
に、VDDA発生回路105が動作を開始するため、P
MOSトランジスタ1のN形基板116とP+拡散層1
14間のPN接合が導通することで生ずるラッチアップ
を防止することができるとともに、最適なVPPの電圧
レベルを得ることができる。しかも、VDDA発生回路
105とは別にVDDB発生回路107を設けることに
より、VDDA発生回路105の動作開始を遅延させる
ことに起因する、VPP発生回路106の動作に関する
問題を回避できる。
【0042】なお実施形態1〜4については、N形基板
上にP−Wellが形成される構造のトランジスタにつ
いて、また実施形態5については、N形基板上にN−W
ellが形成されるツインWell構造のトランジスタ
について説明したが、P形基板上にP−Wellが形成
されるツインWellや、N(P)形基板上にまず深い
P(N)−Wellを形成し、その深いP(N)−We
ll領域内に、N(P)−Wellが形成されるトリプ
ルWell構造のトランジスタにおいても、同様の効果
を得ることができる。
【0043】
【発明の効果】第1および第3の発明によれば、電源投
入時に、N+拡散層を介してPMOSトランジスタのN
形基板に接続されるVPPの電圧レベルが確立してか
ら、PMOSトランジスタのP+拡散層に接続されるV
DDを発生させるため、電源投入時に、PMOSトラン
ジスタのP+拡散層の電圧レベルとN形基板の電圧レベ
ルが逆転することで生ずる恐れがあったラッチアップを
未然に防止できるという効果を奏する。
【0044】また、第2、第4〜6の発明によれば、電
源投入時にVCCが所定の電圧レベルに到達し、かつ、
VPPレベルが所定の電圧レベルに到達するまでは、P
MOSトランジスタのN形基板にはN+拡散層を介して
P+拡散層と同じVDDが接続され、VPPの電圧レベ
ルが十分確立した後は、N形基板にはN+拡散層を介し
てVPPが接続されるようにしたので、電源投入時にP
+拡散層の電圧レベルとN形基板の電圧レベルが逆転す
ることで生ずる恐れがあったラッチアップを未然に防止
できるという効果を奏する。
【0045】さらに、第7,第8の発明によれば、VD
D発生回路を2つ設け、第2のVDD発生回路の出力レ
ベルを基準としてVPPレベルが十分高くなってから、
P+拡散層に接続される第1のVDD発生回路を動作さ
せるようにしたので、電源投入時にP+拡散層に接続さ
れるVDDの電圧レベルとN+拡散層を介してN形基板
に接続されるVPPの電圧レベルが逆転することで生ず
る恐れがあったラッチアップを未然に防止できる。加え
て、最適なVPPの電圧レベルを得ることができるとい
う効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の第1の実施形態における半導体集積
回路の要部の構成を示す、PMOSトランジスタの断面
略図を含むブロック図
【図2】 図1の実施形態におけるVDD発生回路の回
路図
【図3】 図1の実施形態における要部の動作波形を示
すタイミングチャート
【図4】 本発明の第2の実施形態における半導体集積
回路の要部の構成を示す、PMOSトランジスタの断面
略図を含むブロック図
【図5】 本発明の第3の実施形態における半導体集積
回路の要部の構成を示す、PMOSトランジスタの断面
略図を含むブロック図
【図6】 図5の実施形態における電圧検知回路の回路
【図7】 図5の実施形態における制御回路の回路図
【図8】 図5の実施形態における要部の動作波形を示
すタイミングチャート
【図9】 本発明の第4の実施形態における半導体集積
回路の要部の構成を示す、PMOSトランジスタの断面
略図を含むブロック図
【図10】 電圧検知回路の他の例を示す回路図
【図11】 本発明の第5の実施形態における半導体集
積回路の要部の構成を示す、PMOSトランジスタの断
面略図を含むブロック図
【図12】 図11の実施形態における要部の動作波形
を示すタイミングチャート
【図13】 従来例における、CMOSインバータの断
面略図を含む各拡散層の電源接続を示すブロック図
【図14】 他の従来例における、CMOSインバータ
の断面略図を含む各拡散層の電源接続を示すブロック図
【図15】 図13及び図14の従来例において用いら
れるVDD発生回路の回路図
【図16】 図14の従来例における要部の動作波形を
示すタイミングチャート
【符号の説明】
1 VDD発生回路 2 VPP発生回路 3 電圧検知回路 4 遅延回路 5 外部電源 8 N+拡散層 9 P+拡散層 11 N形基板 29 スイッチ回路 43,44 電圧検知回路 45 制御回路 80 スイッチ回路 105 VDD発生回路A 107 VDD発生回路B

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 第1の電源を発生する第1電源発生回路
    と、前記第1の電源より電圧レベルが高い第2の電源を
    発生する第2電源発生回路とを備え、前記第1の電源が
    PMOSトランジスタのソースを形成するP+拡散層に
    接続され、前記第2の電源がN+拡散層を介してPMO
    SトランジスタのN形基板に接続された半導体集積回路
    において、さらに、 電源投入時に外部電源の電圧レベルを検知して論理が反
    転する信号を発生する電圧検知回路と、前記電圧検知回
    路の出力信号をその入力信号とし、前記第1の電源発生
    回路の動作開始時期を第2の電源発生回路の動作開始時
    期よりも遅延させる遅延回路とを備えたことを特徴とす
    る半導体集積回路。
  2. 【請求項2】 第1の電源を発生する第1電源発生回路
    と、前記第1の電源より電圧レベルが高い第2の電源を
    発生する第2電源発生回路とを備え、前記第1の電源が
    PMOSトランジスタのソースを形成するP+拡散層に
    接続された半導体集積回路において、 さらに、電源投入時に外部電源の電圧レベルを検知して
    論理が反転する信号を発生する電圧検知回路と、前記電
    圧検知回路の出力信号を入力信号として、時間Δtの遅
    延信号を発生する遅延回路と、前記遅延回路の出力を入
    力とし、前記第1の電源と前記第2の電源のいずれか一
    方を、N+拡散層を介してPMOSトランジスタのN形
    基板に接続するように切り替えられるスイッチ回路とを
    備え、 前記遅延回路の出力信号に基づいて、前記スイッチ回路
    を切り替えるように構成された半導体集積回路。
  3. 【請求項3】 第1の電源を発生する第1電源発生回路
    と、前記第1の電源より電圧レベルが高い第2の電源を
    発生する第2電源発生回路とを備え、前記第1の電源が
    PMOSトランジスタのソースを形成するP+拡散層に
    接続され、前記第2の電源がN+拡散層を介してPMO
    SトランジスタのN形基板に接続された半導体集積回路
    において、 さらに、電源投入時に外部電源の電圧レベルを検知して
    論理が反転する信号を発生する第1電圧検知回路と、前
    記第2の電源の電圧レベルを検知して論理が反転する信
    号を発生する第2電圧検知回路と、前記第1電圧検知回
    路および、第2電圧検知回路の出力信号に基づいて前記
    第1電源発生回路を動作開始させる制御回路とを備えた
    ことを特徴とする半導体集積回路。
  4. 【請求項4】 第1の電源を発生する第1電源発生回路
    と、前記第1の電源より電圧レベルが高い第2の電源を
    発生する第2電源発生回路とを備え、前記第1の電源が
    PMOSトランジスタのソースを形成するP+拡散層に
    接続された半導体集積回路において、 さらに、電源投入時に外部電源の電圧レベルを検知して
    論理が反転する信号を発生する第1電圧検知回路と、前
    記第2の電源の電圧レベルを検知して論理が反転する信
    号を発生する第2電圧検知回路と、前記第1電圧検知回
    路および第2電圧検知回路の出力信号を入力信号とする
    制御回路と、前記制御回路の出力信号をその入力信号と
    し、前記第1の電源と前記第2の電源のいずれか一方
    を、N+拡散層を介してPMOSトランジスタのN形基
    板に接続するように切り替えられるスイッチ回路とを備
    え、 前記制御回路は、前記第1電圧検知回路および前記第2
    電圧検知回路の出力信号に基づいて、前記スイッチ回路
    を切り替える信号を出力することを特徴とする半導体集
    積回路。
  5. 【請求項5】 前記第2電圧検知回路の検知レベルは、
    外部電源を基準とした電圧レベルであることを特徴とす
    る請求項3または4記載の半導体集積回路。
  6. 【請求項6】 前記第2電圧検知回路の検知レベルは、
    前記第1の電源の基準電位となる電圧を基準とした電圧
    レベルであることを特徴とする請求項3または4記載の
    半導体集積回路。
  7. 【請求項7】 第1の電源を発生する第1電源発生回路
    と、前記第1の電源より電圧レベルが高い第2の電源を
    発生する第2電源発生回路とを備え、前記第1の電源が
    第1のPMOSトランジスタのソースを形成する第1の
    P+拡散層に接続され、前記第2の電源が第1のN+拡
    散層を介して前記第1のPMOSトランジスタの基板に
    接続された半導体集積回路において、 さらに、前記第1の電源と同じ電圧レベルを有する第3
    の電源を発生し、前記第1のPMOSトランジスタとは
    異なる基板上に形成された第2のPMOSトランジスタ
    のソースを形成する第2のP+拡散層および第2のN+
    拡散層に接続された第3電源発生回路と、 電源投入時に前記第3の電源の電圧レベルを検知して論
    理が反転する信号を発生する第1電圧検知回路と、 前記第2の電源の電圧レベルを検知して論理が反転する
    信号を発生する第2電圧検知回路と、 前記電圧第1電圧検知回路および第2電圧検知回路の出
    力信号を入力信号とし、前記第1電源発生回路を制御す
    る信号を出力する制御回路とを備え、 前記第1電源発生回路は前記制御回路の出力信号に基づ
    いて動作を開始することを特徴とする半導体集積回路。
  8. 【請求項8】 前記第2電圧検知回路の検知レベルは、
    前記第3電源発生回路で発生される第3の電源を基準と
    することを特徴とする請求項7記載の半導体集積回路。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007252140A (ja) * 2006-03-17 2007-09-27 Fujitsu Ltd 電源装置の制御回路、電源装置及びその制御方法
JP2010080047A (ja) * 2003-12-30 2010-04-08 Hynix Semiconductor Inc 半導体メモリ素子のパワーアップ回路
JP2010135015A (ja) * 2008-12-05 2010-06-17 Fujitsu Microelectronics Ltd 半導体デバイスおよびシステム
JP2011028789A (ja) * 2009-07-21 2011-02-10 Fujitsu Semiconductor Ltd 半導体集積回路

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