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JP3764176B2 - Semiconductor device - Google Patents

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JP3764176B2
JP3764176B2 JP4927694A JP4927694A JP3764176B2 JP 3764176 B2 JP3764176 B2 JP 3764176B2 JP 4927694 A JP4927694 A JP 4927694A JP 4927694 A JP4927694 A JP 4927694A JP 3764176 B2 JP3764176 B2 JP 3764176B2
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JP
Japan
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power supply
potential
internal
circuit
supply voltage
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JP4927694A
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Japanese (ja)
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一 佐藤
知子 中西
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Fujitsu Ltd
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Fujitsu Ltd
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Publication date
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Description

【0001】
【産業上の利用分野】
本発明は内部電位発生回路を備えた半導体装置に関するものである。
近年、半導体集積回路装置においては、高速化が進められている。又、低消費電力化が進められ、低電源電圧による駆動が押し進められている。そのため、半導体集積回路装置内部において、その駆動に必要となる高電圧を生成するための内部電位発生回路が内蔵されたものがある。ところで、高電圧の生成が電源電圧の上昇に対して遅れると、遅れる間はその半導体集積回路装置が誤動作を起こしたりする問題がある。そのため、その内部電位発生回路において、その高電圧の上昇を速くする必要がある。
【0002】
【従来の技術】
従来、半導体集積回路装置において、その動作のために供給される電源電圧よりも高電位又は低電位となる内部電位を必要とするものがある。例えば、DRAM(Dynamic RAM )やSRAM(Static RAM)では、その動作速度の低下を防ぐためにワード線を電源電圧より高電位にしている。また、EPROM(Erasable Programmable ROM )やEEPROM(Electrically Erasable Programmable ROM)ではプログラム動作時に電源電圧より高電位を必要している。そのため、電源電圧からその高電位又は低電位を発生させる内部電位発生回路を備えたものがある。
【0003】
図4は、内部電位発生回路のブロック回路図である。内部電位発生回路は昇圧回路であって、発振回路11とポンピング回路12及びエンハンスメント型NチャネルMOSトランジスタ(以下、NMOSトランジスタという)13とを備えている。発振回路11は奇数個(図4において3個)のインバータ回路14〜16を直列接続するとともにインバータ回路16の出力端子とインバータ回路14の入力端子とを互いに接続したリングオシレータ回路であって、電源電圧Vccが供給されると、その電源電圧Vccに基づいて発振動作し所定の周期となる矩形波パルスを出力する。
【0004】
ポンピング回路12は2個のエンハンスメント(Enhancement )型NチャネルMOSトランジスタ(以下、NMOSトランジスタという)17,18とコンデンサ19とから構成されている。NMOSトランジスタ17のゲートとドレインは互いに接続されるとともに高電位側電源Vccに接続されている。NMOSトランジスタ17のソースにはそのゲートとドレインを互いに接続したNMOSトランジスタ18が接続されている。NMOSトランジスタ17,18間にはコンデンサ19の一端が接続され、コンデンサ19の他端は前記発振回路11に接続されている。そして、NMOSトランジスタ18のソースは図示しない内部回路に接続されている。そして、発振回路11とポンピング回路12とにより内部電位生成回路部を構成している。
【0005】
NMOSトランジスタ17に高電位側電源Vccが入力されると、NMOSトランジスタ17,18間のノードN1 の電位は高電位側電源VccからNMOSトランジスタ17のしきい値電圧だけ下がった電位となる。そして、発振回路11からの矩形波パルスを入力すると、その矩形波パルスに基づいてコンデンサ19に電荷が蓄積され、ノードN1 の電位を上昇させる。即ち、矩形波パルスがLレベルからHレベルに立ち上がると、ノードN1 の電位から矩形波パルスのHレベルの電位を加算した電位に向かって上昇する。ノードN1 の電位は高電位側電源VccからNMOSトランジスタ17のしきい値電圧だけ下がった電位なので、昇圧された電位は高電位側電源Vccより高い電位となる。続いて、矩形波パルスがHレベルからLレベルに立ち下がると、ノードN1 の電位は高電位側電源Vccより高い電位から下降する。従って、矩形波パルスを所定の周期で制御することで、ノードN1 の電位を高電位側電源Vccより高い電位に昇圧している。そして、この昇圧した電位がNMOSトランジスタ18のしきい値電圧を越えるとNMOSトランジスタ18がオンとなり、そのNMOSトランジスタ18を介して内部電源電圧SVccとして内部回路へ出力されるようになっている。従って、内部電源電圧SVccはノードN1 の電位からNMOSトランジスタ18のしきい値電圧だけ下がった電位となり、NMOSトランジスタ18がオンする分遅れて内部回路に出力されることになる。
【0006】
一方、NMOSトランジスタ13のゲートとドレインは互いに接続されるとともに高電位側電源Vccに接続され、ソースはNMOSトランジスタ18のソースに接続されている。NMOSトランジスタ13は電源投入時に高電位側電源Vccに基づいて上昇する内部電源電圧SVccを内部回路に出力し、内部回路の動作準備をさせるものである。
【0007】
即ち、NMOSトランジスタ13はポンピング回路12により昇圧される内部電源電圧SVccの電位をポンピング回路12の昇圧開始時に予め0ボルトより高くしている。ポンピング回路12はその内部電源電圧SVccを0ボルトから昇圧しようとすると、予め定めた電位に到達するまでに時間がかかり、内部電源電圧SVccが0ボルトより高い電位にあるとその分昇圧する時間が短縮される。その動作を図に従って説明する。
【0008】
半導体集積回路装置の起動時において、内部電源電圧SVccは電源電圧Vccの上昇に基づいて上昇する。即ち、半導体集積回路装置が起動され、電源電圧VccがNMOSトランジスタ13のしきい値電圧Vthを越えるまでは0ボルトのままである。そして、電源電圧VccがNMOSトランジスタ13のしきい値電圧Vthを越えると、NMOSトランジスタ13はオンとなり内部電源電圧SVccは電源電圧VccからNMOSトランジスタ13のしきい値電圧Vth下がった電位(=Vcc−Vth) で上昇する。
【0009】
このとき、発振回路11はまだ動作しないので、矩形波パルスは出力されない。従って、内部電源電圧SVccはVcc−Vthの電位で上昇する。また、一般的にNMOSトランジスタのドレインに流れる電流はそのしきい値電圧Vthから高くなるほど大きな電流が流れる。従って、NMOSトランジスタ13は高電位側電源Vccがそのしきい値電圧Vthを越えたばかりなので、ドレインには少しの電流しか流れない。従って、内部電源電圧SVccの電流は少ない。
【0010】
更に、電源電圧Vccが上昇すると、図5の点Aにおいて発振回路11は動作を開始して矩形波パルスを出力する。ポンピング回路12はその矩形波パルスに基づいて昇圧を開始し、内部電源電圧SVccが予め定めた電位まで上昇することになる。そして、この上昇した内部電源電圧SVccに基づいて内部回路が動作する。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、製造プロセスのばらつきによりNMOSトランジスタ13のしきい値電圧Vthが高くなる場合がある。NMOSトランジスタ13は電源電圧Vccがその高くなったしきい値電圧Vthを越えないとオンとならない。すると、点Aにおける内部電源電圧SVccの電位は低くなり、ポンピング回路12はその低い電位から昇圧することになる。その結果、内部電源電圧SVccが予め定めた電位に達するまでの時間が長くなり、内部回路はその分動作できないという問題があった。
【0012】
本発明は上記問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、内部電源電圧を安定した電位まで速く昇圧することのできる内部電位発生回路を備えた半導体装置を提供することにある。
【0013】
【課題を解決するための手段】
図1は本発明の原理説明図である。半導体装置はデプリーション型MOSトランジスタ1と内部電位生成回路2とを備えている。デプーション型MOSトランジスタ1は、電源電圧Vccの電源線と昇圧ノードとの間に設けられている。また、内部電位生成回路2は、昇圧ノードの電位を電源電圧Vccより高い昇圧電圧にする。そして、電源投入時、デプリーション型MOSトランジスタ1のゲートに電源電圧V cc と等しい電圧を印加する。
【0014】
【作用】
従って、本発明によれば、内部電位生成回路2により昇圧ノードが電源電圧Vccより高い昇圧電圧に到達するまでの時間は短くなる。
【0015】
【実施例】
以下、本発明を具体化した一実施例を図2及び図3に従って説明する。
尚、説明の便宜上、図4と同様の構成については同一の符号を付してその説明を一部省略する。
【0016】
図2に示すように、ポンピング回路12にはデプリーション(Depletion )型NチャネルMOSトランジスタ(以下、DpNMOSトランジスタという)21が接続されている。DpNMOSトランジスタ21はそのソースがポンピング回路12NONMOSトランジスタ18のソースに接続され、ドレインは高電位側電源Vccに接続されている。そして、DpNMOSトランジスタ21のゲートにはパワーオンリセット信号φが入力されている。パワーオンリセット信号φは、電源投入時に内部回路のフリップフロップ回路、ラッチ回路等を初期セットさせて半導体集積回路装置の誤動作を防止するものであって、図示しないパワーオンリセット回路により生成されるようになっている。
【0017】
DpNMOSトランジスタ21はそのしきい値電圧VTNが負の値であって、ゲート・ソース間電圧VGSが0ボルトの時にオン状態となる。従って、電源投入時においてDpNMOSトランジスタ21はオン状態である。その結果、DpNMOSトランジスタ21のソースとポンピング回路12との間、即ちNMOSトランジスタ18のソースとの間のノードNの電位は高電位側電源Vccと同電位となり、高電位側電源Vccの上昇とともにノードNの電位も上昇する。
【0018】
ポンピング回路12はノードNの電位、即ち高電位側電源Vccを入力する。そして、発振回路11が発振動作をしていないとき、ポンピング回路12はこのノードNの電位を内部電源電圧SVccとして出力する。一方、発振回路11が発振動作し矩形波パルスを出力しているとき、ポンピング回路12は矩形波パルスを入力し、その矩形波パルスに基づいてノードNの電位から昇圧し、その昇圧した電位を内部電源電圧SVccとして内部回路に出力するようになっている。
【0019】
このき、DpNMOSトランジスタ21のゲート・ソース間電圧VGSはゲートに入力されるパワーオンリセット信号φの電位Vφに対する内部電源電圧SVccの差の電位V1(=Vφ−SVcc)となる。この差の電位V1がしきい値電圧VTNより小さくなると、DpNMOSトランジスタ21はオフとなる。そして、発振回路11が発振動作を開始するときの高電位側電源Vccの電位はパワーオンリセット信号φが立ち下がるときの高電位側電源Vccの電位と等しくなるように設定されている。従って、パワーオンリセット信号φが立ち下がる時、発振回路11は発振動作を開始するようになっている。また、DpNMOSトランジスタ21のしきい値電圧VGSは発振回路11が発振動作を開始したときの高電位側電源Vccの電位と等しく設定されている。
【0020】
即ち、電源が投入され、高電位側電源Vccが上昇するとき、パワーオンリセット信号φは高電位側電源Vccと同様に上昇するので、DpNMOSトランジスタ21のパワーオンリセット信号φの電位Vφに対する内部電源電圧SVccの差の電位V1 (=Vφ−SVcc)、即ちゲート・ソース間電圧VGSは0ボルトである。従って、DpNMOSトランジスタ21はオン状態となる。そして、パワーオンリセット信号φが立ち下がり、発振回路11が発振動作を開始すると、DpNMOSトランジスタ21のゲート・ソース間電圧VGSがしきい値VTNより低くなり、DpNMOSトランジスタ21はオフとなる。
【0021】
次に、上記のように構成された内部電位発生回路の作用を図3に従って説明する。
今、内部電位発生回路を備えた半導体集積回路装置に外部電源が供給されると、その外部電源に基づいて高電位側電源Vccが上昇する。また、パワーオンリセット信号φの電位Vφも高電位側電源Vccと同様に上昇する。このとき、DpNMOSトランジスタ21はオン状態であるので、ノードNの電位は高電位側電源Vccの電位と同様に上昇する。一方、発振回路11はその動作に必要とする電位まで高電位側電源Vccが上昇していないので、発振動作せず矩形波パルスは出力されない。従って、ポンピング回路12は入力したノードNの電位を内部電源電圧SVccとして出力する。そして、DpNMOSトランジスタ21がオンであるので、内部電源電圧SVccは高電位側電源Vccの上昇と同様に上昇する。
【0022】
更に高電位側電源Vccが上昇してパワーオンリセット信号φが立ち下がる電位となると、発振回路11は発振動作を開始し、矩形波パルスを出力する。ポンピング回路12はその矩形波パルスを入力し、昇圧動作を開始する。このとき、内部電源電圧SVccは高電位側電源Vccとともに上昇している。その結果、内部電源電圧SVccが予め定めた電位に到達するまでの時間は短くなる。
【0023】
このとき、DpNMOSトランジスタ21のゲートに入力しているパワーオンリセット信号φは高電位側電源Vccと同様に上昇している。また、DpNMOSトランジスタ21のソースの電位はDpNMOSトランジスタ21がオン状態なので高電位側電源Vccと同様に上昇している。その結果、DpNMOSトランジスタ21のゲート・ソース間電圧VGSは0ボルトとなる。DpNMOSトランジスタ21のドレイン電流はそのゲート・ソース間電圧VGSが高いと多く流れ、しきい値電圧VTNに近づくほど少なくなる。そして、DpNMOSトランジスタ21はそのゲート・ソース間電圧VGSが0ボルトであるので、そのドレインには電流が多く流れ、ポンピング回路12に供給される。この電流はポンピング回路12から内部回路へと供給されるので、内部電源電圧SVccの電流は多く流れることになる。
【0024】
一方、DpNMOSトランジスタ21のゲートに入力しているパワーオンリセット信号φは立ち下がり、その電位Vφは0ボルトとなる。また、DpNMOSトランジスタ21のソースの電位である内部電源電圧SVccは、発振回路11が発振動作を開始するので、発振回路11から出力される矩形波パルスに基づいて上昇する。その結果、DpNMOSトランジスタ21のゲート・ソース間電圧VGSはそのしきい値電圧VTNより小さくなる。従って、DpNMOSトランジスタ21はオフ状態となる。すると、DpNMOSトランジスタ21には電流が流れなくなるので、DpNMOSトランジスタ21は内部電源電圧SVccに対して負荷となることはない。
【0025】
このように、本実施例では、内部電位発生回路のポンピング回路12に高電位側電源Vccが上昇するときにオンとなるDpNMOSトランジスタ21を接続し、そのDpNMOSトランジスタ21を介して上昇する高電位側電源Vccを入力するようにした。そして、更に高電位側電源Vccが上昇して発振回路11が発振動作を開始して矩形波パルスを出力すると、ポンピング回路12はその矩形波パルスに基づいて高電位側電源Vccより高い電位を生成し、その高い電位を内部電源電圧SVccとして内部回路へ出力するようにした。
【0026】
その結果、内部電源電圧SVccを安定した電位まで速く昇圧することができる。
尚、本発明は前記実施例の他、以下の態様で実施するようにしてもよい。
【0027】
(1)上記実施例では、DpNMOSトランジスタ21のゲートに入力するパワーオンリセット信号φに代えて、ゲートを低電位側電源Vssに接続して実施してもよい。このとき、DpNMOSトランジスタ21は低電位側電源Vssとソースの内部電源電圧SVccとの差の電圧V2(=Vss−SVcc)がDpNMOSトランジスタ21のしきい値電圧VTNより低い電位になった時にオフ状態となる。即ち、高電位側電源Vccは0ボルトであるので、内部電源電圧SVccがしきい値電圧の絶対値|VTN|より大きくなったときにDpNMOSトランジスタ21はオフ状態となる。
【0028】
(2)上記実施例では、電源電圧Vccを昇圧した内部電源電圧SVccを生成する内部電位発生回路に応用したが、0ボルトより低い電源電圧VEEから降圧した内部降圧電位VBBを生成する内部電位発生回路に応用してもよい。このとき、DpNMOSトランジスタ13をデプーション型PチャネルMOSトランジスタに代えて実施する。この内部電位発生回路により生成された内部降圧電位VBBは半導体集積回路装置のバックゲート電圧を確保するために半導体基板のウェルに印加するウェルバイアス電圧に使用する。この構成により、ウェルバイアス電圧の印加を速くすることができる。
【0029】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明によれば、内部電源電圧を安定した電位まで速く昇圧することができる優れた効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の原理説明図である。
【図2】一実施例の内部電位発生回路を説明するブロック回路図である。
【図3】一実施例の内部電位発生回路の動作を説明する波形図である。
【図4】従来の内部電位発生回路を説明するブロック回路図である。
【図5】従来の内部電位発生回路の動作を説明する波形図である。
【符号の説明】
1 デプリーション型MOSトランジスタ
2 内部電位生成回路部
11 発振回路
12 ポンピング回路
Vcc 電源電圧(高電位側電源)
Vout 内部電位
Va 電圧
[0001]
[Industrial application fields]
The present invention relates to a semiconductor device provided with an internal potential generation circuit.
In recent years, high speed has been promoted in semiconductor integrated circuit devices. In addition, lower power consumption has been promoted, and driving with a low power supply voltage has been pushed forward. Therefore, some semiconductor integrated circuit devices have an internal potential generation circuit for generating a high voltage necessary for driving the semiconductor integrated circuit device. By the way, if the generation of the high voltage is delayed with respect to the rise of the power supply voltage, there is a problem that the semiconductor integrated circuit device malfunctions during the delay. Therefore, it is necessary to speed up the increase of the high voltage in the internal potential generation circuit.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Some semiconductor integrated circuit devices require an internal potential that is higher or lower than a power supply voltage supplied for the operation. For example, in a DRAM (Dynamic RAM) or SRAM (Static RAM), the word line is set to a potential higher than the power supply voltage in order to prevent a decrease in the operation speed. Further, an EPROM (Erasable Programmable ROM) and an EEPROM (Electrically Erasable Programmable ROM) require a higher potential than the power supply voltage during a program operation. Therefore, some have an internal potential generation circuit that generates a high potential or a low potential from a power supply voltage.
[0003]
FIG. 4 is a block circuit diagram of the internal potential generation circuit. The internal potential generation circuit is a booster circuit, and includes an oscillation circuit 11, a pumping circuit 12, and an enhancement type N-channel MOS transistor (hereinafter referred to as NMOS transistor) 13. The oscillation circuit 11 is a ring oscillator circuit in which an odd number (three in FIG. 4) of inverter circuits 14 to 16 are connected in series and the output terminal of the inverter circuit 16 and the input terminal of the inverter circuit 14 are connected to each other. When the voltage Vcc is supplied, it oscillates based on the power supply voltage Vcc and outputs a rectangular wave pulse having a predetermined cycle.
[0004]
The pumping circuit 12 includes two enhancement type N-channel MOS transistors (hereinafter referred to as NMOS transistors) 17 and 18 and a capacitor 19. The gate and drain of the NMOS transistor 17 are connected to each other and to the high potential side power source Vcc. An NMOS transistor 18 having a gate and a drain connected to each other is connected to the source of the NMOS transistor 17. One end of a capacitor 19 is connected between the NMOS transistors 17 and 18, and the other end of the capacitor 19 is connected to the oscillation circuit 11. The source of the NMOS transistor 18 is connected to an internal circuit (not shown). The oscillation circuit 11 and the pumping circuit 12 constitute an internal potential generation circuit unit.
[0005]
When the high potential side power supply Vcc is input to the NMOS transistor 17, the potential of the node N1 between the NMOS transistors 17 and 18 becomes a potential that is lower than the high potential side power supply Vcc by the threshold voltage of the NMOS transistor 17. When a rectangular wave pulse from the oscillation circuit 11 is input, charges are accumulated in the capacitor 19 based on the rectangular wave pulse, and the potential at the node N1 is raised. That is, when the rectangular wave pulse rises from the L level to the H level, it rises from the potential of the node N1 toward the potential obtained by adding the H level potential of the rectangular wave pulse. Since the potential of the node N1 is lower than the high potential side power supply Vcc by the threshold voltage of the NMOS transistor 17, the boosted potential becomes higher than the high potential side power supply Vcc. Subsequently, when the rectangular wave pulse falls from the H level to the L level, the potential of the node N1 falls from a potential higher than the high potential side power source Vcc. Therefore, by controlling the rectangular wave pulse at a predetermined cycle, the potential of the node N1 is boosted to a potential higher than the high potential side power supply Vcc. When the boosted potential exceeds the threshold voltage of the NMOS transistor 18, the NMOS transistor 18 is turned on and is output to the internal circuit as the internal power supply voltage SVcc via the NMOS transistor 18. Accordingly, the internal power supply voltage SVcc becomes a potential that is lower than the potential of the node N1 by the threshold voltage of the NMOS transistor 18, and is output to the internal circuit with a delay as the NMOS transistor 18 is turned on.
[0006]
On the other hand, the gate and drain of the NMOS transistor 13 are connected to each other and to the high potential side power source Vcc, and the source is connected to the source of the NMOS transistor 18. The NMOS transistor 13 outputs an internal power supply voltage SVcc that rises based on the high potential side power supply Vcc to the internal circuit when the power is turned on, and prepares the operation of the internal circuit.
[0007]
That is, the NMOS transistor 13 makes the potential of the internal power supply voltage SVcc boosted by the pumping circuit 12 higher than 0 volts in advance when the pumping circuit 12 starts boosting. When the internal power supply voltage SVcc is to be boosted from 0 volts, the pumping circuit 12 takes time to reach a predetermined potential. When the internal power supply voltage SVcc is higher than 0 volts, the pumping circuit 12 takes time to boost the internal power voltage SVcc. Shortened. The operation thereof will be described in accordance with FIG.
[0008]
At startup of the semiconductor integrated circuit device, internal power supply voltage SVcc rises based on the rise of power supply voltage Vcc. That is, the semiconductor integrated circuit device is activated and remains at 0 volts until the power supply voltage Vcc exceeds the threshold voltage Vth of the NMOS transistor 13. When the power supply voltage Vcc exceeds the threshold voltage Vth of the NMOS transistor 13, the NMOS transistor 13 is turned on, and the internal power supply voltage SVcc is a potential (= Vcc−) which is lower than the power supply voltage Vcc by the threshold voltage Vth of the NMOS transistor 13. It rises at Vth).
[0009]
At this time, since the oscillation circuit 11 does not operate yet, a rectangular wave pulse is not output. Therefore, the internal power supply voltage SVcc rises at the potential of Vcc-Vth. In general, the current flowing through the drain of the NMOS transistor increases as the threshold voltage Vth increases. Accordingly, since the high-potential-side power supply Vcc has just exceeded its threshold voltage Vth, the NMOS transistor 13 has only a small amount of current flowing through its drain. Therefore, the current of the internal power supply voltage SVcc is small.
[0010]
Further, when the power supply voltage Vcc rises, the oscillation circuit 11 starts operating at point A in FIG. 5 and outputs a rectangular wave pulse. The pumping circuit 12 starts boosting based on the rectangular wave pulse, and the internal power supply voltage SVcc rises to a predetermined potential. The internal circuit operates based on the increased internal power supply voltage SVcc.
[0011]
[Problems to be solved by the invention]
However, the threshold voltage Vth of the NMOS transistor 13 may increase due to variations in the manufacturing process. The NMOS transistor 13 is not turned on unless the power supply voltage Vcc exceeds the increased threshold voltage Vth. Then, the potential of the internal power supply voltage SVcc at the point A becomes low, and the pumping circuit 12 boosts from the low potential. As a result, there is a problem that the time until the internal power supply voltage SVcc reaches a predetermined potential becomes long, and the internal circuit cannot operate accordingly.
[0012]
The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a semiconductor device including an internal potential generation circuit capable of quickly boosting the internal power supply voltage to a stable potential. is there.
[0013]
[Means for Solving the Problems]
FIG. 1 is a diagram illustrating the principle of the present invention. The semiconductor device includes a depletion type MOS transistor 1 and an internal potential generation circuit 2. Depletion Li Shon type MOS transistor 1 is Ru Tei provided between the power supply line of the supply voltage Vcc and the boost node. The internal potential generation circuit 2 sets the boosted node potential to a boosted voltage higher than the power supply voltage Vcc. Then, when the power is turned on, applies a power supply voltage V cc voltage equal to the gate of the depletion type MOS transistor 1.
[0014]
[Action]
Therefore, according to the present invention, the time until the boosted node by internal potential generation circuit 2 reaches the boosted voltage higher than the power supply voltage Vcc is shortened.
[0015]
【Example】
Hereinafter, an embodiment embodying the present invention will be described with reference to FIGS.
For convenience of explanation, the same components as those in FIG.
[0016]
As shown in FIG. 2, a depletion type N-channel MOS transistor (hereinafter referred to as a DpNMOS transistor) 21 is connected to the pumping circuit 12. The source of the DpNMOS transistor 21 is connected to the source of the pumping circuit 12NONMOS transistor 18, and the drain is connected to the high potential side power source Vcc. A power-on reset signal φ is input to the gate of the DpNMOS transistor 21. The power-on reset signal φ is used to prevent the malfunction of the semiconductor integrated circuit device by initializing the flip-flop circuit and latch circuit of the internal circuit when the power is turned on, and is generated by a power-on reset circuit (not shown). It has become.
[0017]
The DpNMOS transistor 21 is turned on when the threshold voltage V TN is a negative value and the gate-source voltage V GS is 0 volts. Therefore, when the power is turned on, the DpNMOS transistor 21 is on. As a result, the potential of the node N between the source of the DpNMOS transistor 21 and the pumping circuit 12, that is, between the source of the NMOS transistor 18 becomes the same potential as the high potential side power supply Vcc, and the node increases as the high potential side power supply Vcc rises. The potential of N also rises.
[0018]
The pumping circuit 12 inputs the potential of the node N, that is, the high potential side power supply Vcc. When the oscillation circuit 11 is not oscillating, the pumping circuit 12 outputs the potential of the node N as the internal power supply voltage SVcc. On the other hand, when the oscillation circuit 11 oscillates and outputs a rectangular wave pulse, the pumping circuit 12 receives the rectangular wave pulse, boosts the potential from the node N based on the rectangular wave pulse, The internal power supply voltage SVcc is output to the internal circuit.
[0019]
This and come, the gate-source voltage V GS of DpNMOS transistor 21 becomes the potential difference of the internal power supply voltage SVcc for potential V.phi of the power-on reset signal φ inputted to the gate V1 (= Vφ-SVcc). When the potential V1 of the difference is smaller than the threshold voltage V TN, DpNMOS transistor 21 is turned off. The potential of the high potential power source Vcc when the oscillation circuit 11 starts the oscillation operation is set to be equal to the potential of the high potential power source Vcc when the power-on reset signal φ falls. Therefore, when the power-on reset signal φ falls, the oscillation circuit 11 starts an oscillation operation. The threshold voltage V GS of the DpNMOS transistor 21 is set equal to the potential of the high potential side power supply Vcc when the oscillation circuit 11 starts the oscillation operation.
[0020]
That is, when the power is turned on and the high-potential side power supply Vcc rises, the power-on reset signal φ rises in the same manner as the high-potential side power supply Vcc. The potential V1 (= Vφ−SVcc) of the difference between the voltages SVcc, that is, the gate-source voltage V GS is 0 volt. Accordingly, the DpNMOS transistor 21 is turned on. When the power-on reset signal φ falls and the oscillation circuit 11 starts oscillating, the gate-source voltage V GS of the DpNMOS transistor 21 becomes lower than the threshold value V TN and the DpNMOS transistor 21 is turned off.
[0021]
Next, the operation of the internal potential generating circuit configured as described above will be described with reference to FIG.
Now, when an external power supply is supplied to a semiconductor integrated circuit device having an internal potential generation circuit, the high potential side power supply Vcc rises based on the external power supply. Further, the potential Vφ of the power-on reset signal φ also rises in the same manner as the high potential side power supply Vcc. At this time, since the DpNMOS transistor 21 is in the ON state, the potential of the node N rises similarly to the potential of the high potential side power supply Vcc. On the other hand, the oscillation circuit 11 does not oscillate and does not output a rectangular wave pulse because the high potential side power supply Vcc has not risen to the potential required for its operation. Therefore, the pumping circuit 12 outputs the input potential of the node N as the internal power supply voltage SVcc. Since the DpNMOS transistor 21 is on, the internal power supply voltage SVcc rises in the same manner as the high potential side power supply Vcc rises.
[0022]
When the high potential side power supply Vcc further rises and the power-on reset signal φ falls to a potential that falls, the oscillation circuit 11 starts an oscillation operation and outputs a rectangular wave pulse. The pumping circuit 12 inputs the rectangular wave pulse and starts a boosting operation. At this time, the internal power supply voltage SVcc rises together with the high potential side power supply Vcc. As a result, the time until the internal power supply voltage SVcc reaches a predetermined potential is shortened.
[0023]
At this time, the power-on reset signal φ input to the gate of the DpNMOS transistor 21 rises in the same manner as the high potential side power supply Vcc. Further, the source potential of the DpNMOS transistor 21 rises in the same manner as the high potential side power supply Vcc because the DpNMOS transistor 21 is in the ON state. As a result, the gate-source voltage V GS of the DpNMOS transistor 21 becomes 0 volts. The drain current of the DpNMOS transistor 21 flows more when the gate-source voltage V GS is higher, and decreases as it approaches the threshold voltage V TN . Since the gate-source voltage V GS of the DpNMOS transistor 21 is 0 volts, a large amount of current flows through the drain and is supplied to the pumping circuit 12. Since this current is supplied from the pumping circuit 12 to the internal circuit, a large amount of current of the internal power supply voltage SVcc flows.
[0024]
On the other hand, the power-on reset signal φ input to the gate of the DpNMOS transistor 21 falls, and the potential Vφ becomes 0 volts. Further, the internal power supply voltage SVcc, which is the source potential of the DpNMOS transistor 21, rises based on the rectangular wave pulse output from the oscillation circuit 11 since the oscillation circuit 11 starts an oscillation operation. As a result, the gate-source voltage V GS of the DpNMOS transistor 21 becomes smaller than the threshold voltage V TN . Accordingly, the DpNMOS transistor 21 is turned off. Then, since no current flows through the DpNMOS transistor 21, the DpNMOS transistor 21 does not become a load with respect to the internal power supply voltage SVcc.
[0025]
As described above, in this embodiment, the DpNMOS transistor 21 that is turned on when the high potential side power supply Vcc rises is connected to the pumping circuit 12 of the internal potential generation circuit, and the high potential side that rises through the DpNMOS transistor 21. The power supply Vcc was input. When the high potential side power supply Vcc further rises and the oscillation circuit 11 starts oscillating and outputs a rectangular wave pulse, the pumping circuit 12 generates a higher potential than the high potential side power supply Vcc based on the rectangular wave pulse. The high potential is output to the internal circuit as the internal power supply voltage SVcc.
[0026]
As a result, the internal power supply voltage SVcc can be quickly boosted to a stable potential.
The present invention may be carried out in the following modes in addition to the above embodiments.
[0027]
(1) In the above embodiment, instead of the power-on reset signal φ input to the gate of the DpNMOS transistor 21, the gate may be connected to the low potential side power source Vss. Off this time, DpNMOS transistor 21 when the voltage of the difference between the internal power supply voltage SVcc of low potential side power supply Vss and the source V2 (= Vss-SVcc) becomes a potential lower than the threshold voltage V TN of DpNMOS transistor 21 It becomes a state. That is, since the high potential side power supply Vcc is 0 volt, the DpNMOS transistor 21 is turned off when the internal power supply voltage SVcc becomes larger than the absolute value | V TN | of the threshold voltage.
[0028]
(2) inside the above embodiment has been applied to the internal potential generation circuit for generating an internal power supply voltage SVcc obtained by boosting the power supply voltage Vcc, for generating an internal step-down voltage V BB obtained by reducing the low supply voltage V EE than 0 volts You may apply to an electric potential generation circuit. In this case, carried by substituting DpNMOS transistor 13 to depletion Li Shon type P-channel MOS transistor. The internal step-down potential V BB generated by the internal potential generation circuit is used as a well bias voltage applied to the well of the semiconductor substrate in order to secure the back gate voltage of the semiconductor integrated circuit device. With this configuration, the application of the well bias voltage can be accelerated.
[0029]
【The invention's effect】
As described above in detail, according to the present invention, there is an excellent effect that the internal power supply voltage can be quickly boosted to a stable potential.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram illustrating the principle of the present invention.
FIG. 2 is a block circuit diagram illustrating an internal potential generation circuit according to one embodiment.
FIG. 3 is a waveform diagram for explaining the operation of the internal potential generating circuit according to the embodiment;
FIG. 4 is a block circuit diagram illustrating a conventional internal potential generation circuit.
FIG. 5 is a waveform diagram for explaining the operation of a conventional internal potential generating circuit.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Depletion type MOS transistor 2 Internal potential generation circuit part 11 Oscillation circuit 12 Pumping circuit Vcc Power supply voltage (high potential side power supply)
Vout Internal potential Va Voltage

Claims (3)

電源電圧の電源線と昇圧ノードの間に設けられデプリーション型MOSトランジスタと、
前記昇圧ノードの電位を前記電源電圧より高い電位に昇圧する内部電位生成回路とを備え、電源投入時、前記デプリーション型MOSトランジスタのゲートに前記電源電圧と等しい電圧を印加することを特徴とする半導体装置。
A depletion type MOS transistor provided between the power supply line of the power supply voltage and the boost node;
Semiconductor, characterized in that the potential of the boosting node and an internal potential generation circuit for boosting a potential higher than the power supply voltage, when the power is turned on to apply the power source voltage and voltage equal to the gate of the depletion type MOS transistor apparatus.
請求項1に記載の半導体装置において、
記デーション型MOSトランジスタのゲートにはパワーオンリセット信号が与えられることを特徴とする半導体装置
The semiconductor device according to claim 1,
Wherein a given power-on reset signal to the gate of the front Kide Prin Shon type MOS transistor.
電源電圧の電源線と昇圧ノードの間に設けられ、ゲートが接地電位に接続されたデプリーション型MOSトランジスタと、
前記昇圧ノードの電位を前記電源電圧より高い電位に昇圧する内部電位生成回路とを備えたことを特徴とする半導体装置。
A depletion type MOS transistor provided between the power supply line of the power supply voltage and the boosting node and having a gate connected to the ground potential ;
An internal potential generation circuit that boosts the potential of the boosting node to a potential higher than the power supply voltage .
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