專(zhuān)利名稱(chēng)：半導(dǎo)體裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體裝置中的產(chǎn)生內(nèi)部電源電壓的升壓電路的控制。
背景技術(shù)：
在半導(dǎo)體裝置中設(shè)有電荷泵(charge pump)電路，作為在裝置內(nèi)部產(chǎn)生所需電壓的電路。在閃速存儲(chǔ)器(flash memory)等半導(dǎo)體裝置中為減少備用電流而設(shè)有正常工作時(shí)和備用狀態(tài)分別工作的兩個(gè)內(nèi)部電壓發(fā)生電路。
關(guān)于半導(dǎo)體裝置中的內(nèi)部電壓發(fā)生電路有這樣的公開(kāi)文獻(xiàn)如日本專(zhuān)利文獻(xiàn)特開(kāi)2001-95234號(hào)公報(bào)(參照段落 、圖12、圖13等)或日本專(zhuān)利文獻(xiàn)特開(kāi)2002-15571號(hào)公報(bào)(參照?qǐng)D1～3、段落 、 等)。在這些專(zhuān)利文獻(xiàn)中公開(kāi)了一種升壓電路，它設(shè)有電荷泵電路和檢測(cè)該電荷泵電路的輸出電壓并基于該輸出電壓控制電荷泵電路的動(dòng)作的電路。具體地說(shuō)，公開(kāi)了這樣的技術(shù)在該升壓電路中，檢測(cè)出電荷泵電路的輸出電壓Vpp，并將該輸出電壓Vpp與基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較，當(dāng)輸出電壓Vpp低于基準(zhǔn)電壓時(shí)激活電荷泵電路，當(dāng)輸出電壓Vpp達(dá)到基準(zhǔn)電壓時(shí)將電荷泵電路去激活。
在上述的升壓電路中，為減少半導(dǎo)體裝置的備用狀態(tài)時(shí)的電流消耗，考慮了減小在備用狀態(tài)時(shí)流入基于電荷泵電路的輸出電壓控制電荷泵電路的動(dòng)作的電路的DC電流的方案。
但是，減小DC電流就會(huì)惡化電路的響應(yīng)特性，在實(shí)際使用上存在問(wèn)題。在備用狀態(tài)時(shí)，因半導(dǎo)體裝置中的晶體管的漏電流等導(dǎo)致的電壓降速度非常慢，而與之相比電荷泵電路的電壓升壓速度非?？?。因此，存在升壓電路的響應(yīng)特性低時(shí)電荷泵電路工作時(shí)會(huì)升壓到很高的電壓，且電源電壓的波動(dòng)量變大的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨在解決上述課題，提供設(shè)有抑制備用時(shí)的電流消耗并同時(shí)實(shí)現(xiàn)其電壓變動(dòng)小的升壓的升壓電路的半導(dǎo)體裝置。
本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置設(shè)有在備用時(shí)供給電源電壓的升壓電路。升壓電路中設(shè)有電荷泵電路和檢測(cè)出電荷泵電路的輸出電壓的第一與第二檢測(cè)電路。第二檢測(cè)電路以大于第一檢測(cè)電路的DC電流工作，并由第一檢測(cè)電路的輸出激活。電荷泵電路至少基于第二檢測(cè)電路的輸出激活。


圖1是本發(fā)明實(shí)施例1的半導(dǎo)體裝置的升壓電路的結(jié)構(gòu)圖。
圖2是升壓電路的第一檢測(cè)電路內(nèi)的分壓電路的結(jié)構(gòu)圖。
圖3是升壓電路的第一檢測(cè)電路內(nèi)的比較電路的結(jié)構(gòu)圖。
圖4是升壓電路的第二檢測(cè)電路內(nèi)的分壓電路的結(jié)構(gòu)圖(實(shí)施例1)。
圖5是升壓電路的第二檢測(cè)電路內(nèi)的比較電路的結(jié)構(gòu)圖。
圖6是實(shí)施例1的升壓電路的升壓動(dòng)作時(shí)的信號(hào)波形圖。
圖7是升壓電路的第二檢測(cè)電路內(nèi)的比較電路的結(jié)構(gòu)圖(實(shí)施例2)。
圖8是本發(fā)明實(shí)施例2的半導(dǎo)體裝置的升壓電路的升壓動(dòng)作時(shí)的信號(hào)波形圖。
圖9是本發(fā)明實(shí)施例3的半導(dǎo)體裝置的升壓電路的結(jié)構(gòu)10是實(shí)施例3的升壓電路的升壓動(dòng)作時(shí)的信號(hào)波形圖。
符號(hào)說(shuō)明11電荷泵電路；13第一檢測(cè)電路；15、15b第二檢測(cè)電路；21、25比較電路；23、27、27b分壓電路。
具體實(shí)施例方式
以下參照附圖就本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
實(shí)施例1圖1是本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置所包含的升壓電路的結(jié)構(gòu)示圖。這種升壓電路是用以產(chǎn)生半導(dǎo)體裝置的備用時(shí)的內(nèi)部電源電壓的電路，它對(duì)外部供給的電壓或?qū)ν獠抗┙o的電壓降壓后的再升壓的電壓加以輸出。升壓電路中設(shè)有供給半導(dǎo)體裝置的內(nèi)部電源電壓的電荷泵電路11，以及檢測(cè)電荷泵電路11的輸出的第一電壓檢測(cè)電路13與第二電壓檢測(cè)電路15。升壓電路還設(shè)有對(duì)第一電壓檢測(cè)電路13與第二電壓檢測(cè)電路15的輸出Vdet1與Vdet2進(jìn)行邏輯積運(yùn)算的AND門(mén)12。電荷泵電路11基于第一電壓檢測(cè)電路13與第二電壓檢測(cè)電路15的輸出Vdet1、Vdet2的邏輯積運(yùn)算結(jié)果而激活。第二檢測(cè)電路15由第一檢測(cè)電路13的輸出電壓Vdet1激活。
第一電壓檢測(cè)電路13中設(shè)有比較電路21和分壓電路23。如圖2所示，分壓電路23由多個(gè)電阻構(gòu)成。設(shè)定各電阻的電阻值，使分壓電路23的輸出Vdiv1成為Vpp×VREF/Vpptarget。這里，VREF為基準(zhǔn)電壓，設(shè)定為相當(dāng)于電荷泵電路的目標(biāo)電壓值Vpptarget的值。Vpptarget為起動(dòng)電荷泵電路時(shí)的目標(biāo)電壓。在分壓電路23上流過(guò)DC電流Idiv1。如圖3所示，比較電路21由電流鏡電路，晶體管31、32，電流源33，以及倒相器34構(gòu)成。在比較電路21上流過(guò)DC電流Idet1。
第二電壓檢測(cè)電路15中設(shè)有比較電路25和分壓電路27。如圖4所示，分壓電路27由多個(gè)電阻構(gòu)成。設(shè)定各電阻的電阻值，使分壓電路27的輸出Vdiv2成為Vpp×VREF/Vpptarget。如圖5所示，比較電路25由電流鏡電路，晶體管35、36，電流源37，以及倒相器38構(gòu)成。在分壓電路27上流過(guò)大于DC電流Idiv1的DC電流Idiv2，在比較電路25上流過(guò)大于DC電流Idet1的DC電流Idet2。因而，第二電壓檢測(cè)電路15顯示比第一電壓檢測(cè)電路13快的響應(yīng)特性。
第一檢測(cè)電路13輸入電荷泵電路11的輸出電壓Vpp，電壓Vpp的值在目標(biāo)值Vpptarget以下時(shí)輸出“High”電平的信號(hào)。
第二檢測(cè)電路15輸入電荷泵電路11的輸出電壓Vpp。第二檢測(cè)電路15輸入第一檢測(cè)電路13的輸出電壓Vdet1，當(dāng)?shù)谝粰z測(cè)電路13的輸出Vdet1為“High”時(shí)被激活。第二檢測(cè)電路13在檢測(cè)出的電壓Vpp的值在目標(biāo)值Vpptarget以下，且第一檢測(cè)電路13的輸出Vdet1為“High”時(shí)，輸出“High”電平的信號(hào)。
電荷泵電路11進(jìn)行第一與第二檢測(cè)電路13、15的輸出Vdet1、Vdet2的AND運(yùn)算并在內(nèi)部生成泵啟動(dòng)信號(hào)，根據(jù)該泵啟動(dòng)信號(hào)被激活/去激活。就是說(shuō)，該電路只在第一與第二檢測(cè)電路13、15的輸出均為“High”時(shí)工作。
用圖6進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明升壓電路的工作。
在電荷泵電路的輸出即內(nèi)部電源電壓Vpp高于目標(biāo)值Vpptarget的期間，第一與第二檢測(cè)電路13、15均輸出“Low”。內(nèi)部電源電壓Vpp因半導(dǎo)體裝置內(nèi)的晶體管的漏電流等而慢慢地減少，當(dāng)減至低于目標(biāo)值Vpp時(shí)，從該時(shí)刻開(kāi)始經(jīng)過(guò)響應(yīng)時(shí)間Tres1d后，第一檢測(cè)電路13的輸出Vdet1成為“High”。
另一方面，即使內(nèi)部電源電壓Vpp在目標(biāo)值Vpp以下時(shí)，第二檢測(cè)電路15在第一檢測(cè)電路13的輸出Vdet1不是“High”的期間即在經(jīng)過(guò)響應(yīng)時(shí)間Tres1d之前也輸出“Low”。因此，電荷泵電路11內(nèi)部的泵啟動(dòng)信號(hào)照樣為“Low”，電荷泵電路11不被激活。
然后，經(jīng)過(guò)響應(yīng)時(shí)間Tres1d后，第一檢測(cè)電路13的輸出從“Low”切換到“High”時(shí)，從該時(shí)刻開(kāi)始經(jīng)過(guò)響應(yīng)時(shí)間Tres2d后，第二檢測(cè)電路15的輸出Vdet2成為“High”。如圖6所示，第二檢測(cè)電路15的響應(yīng)時(shí)間Tres2d比第一檢測(cè)電路13的響應(yīng)時(shí)間Tres1d短，是因?yàn)榈诙z測(cè)電路15具有比第一檢測(cè)電路13更高的響應(yīng)特性。
第一與第二檢測(cè)電路13，15的輸出均為“High”時(shí)，在電荷泵電路11內(nèi)部生成的泵啟動(dòng)信號(hào)成為“High”，電荷泵電路11被激活，并開(kāi)始工作。從而，內(nèi)部電源電壓Vpp開(kāi)始上升。
內(nèi)部電源電壓Vpp上升并超過(guò)目標(biāo)值Vpptarget時(shí)，第一檢測(cè)電路13經(jīng)過(guò)響應(yīng)時(shí)間Tres1u后，其輸出Vdet1切換到“Low”，且第二檢測(cè)電路15經(jīng)過(guò)響應(yīng)時(shí)間Tres2u后，其輸出Vdet2切換到“Low”。此時(shí)，由于第二檢測(cè)電路15具有較高的響應(yīng)特性，因此，Tres2u＜Tres1u。因此，在泵啟動(dòng)信號(hào)的“High”期間比第一檢測(cè)電路13的輸出Vdet1的“High”期間短。因此，電荷泵電路11的工作期間變短，并能抑制因電荷泵電路11導(dǎo)致的內(nèi)部電源電壓Vpp的過(guò)上升。
再有，在上述例中，通過(guò)第一與第二檢測(cè)電路的輸出Vdet1、Vdet2的AND運(yùn)算生成泵啟動(dòng)信號(hào)，但也能將第二檢測(cè)電路的輸出Vdet2用作泵啟動(dòng)信號(hào)。
本實(shí)施例中，由于使第二檢測(cè)電路15的DC電流高于第一檢測(cè)電路13的DC電流，其備用電流Is的增加令人有點(diǎn)擔(dān)心，但由于縮短了電荷泵電路11的工作期間，在整體上能夠減少備用電流Is。
上述電路結(jié)構(gòu)的備用電流Is由下式獲得。
Is＝N×Ileak+(Idet1+N×Idev1)+{(Idet2+N×Idev2)×(Tres1d+Tres1u)/Tcycle}其中，N表示電荷泵電路的效率，Tcycle表示電荷泵電路的激活效率。并且，Ileak表示由升壓電路供給內(nèi)部電源的半導(dǎo)體裝置內(nèi)的全部晶體管的漏電流的總和?？芍?，通過(guò)上式控制{(Tres1d+Tres1u)/Tcycle}，能夠控制備用電流Is。
如上所述，本實(shí)施例的升壓電路中設(shè)有兩個(gè)輸出使電荷泵電路激活的信號(hào)的內(nèi)部電源電壓的檢測(cè)電路，基于第一檢測(cè)電路的輸出激活第二檢測(cè)電路，基于第二檢測(cè)電路的輸出控制電荷泵電路的激活/去激活。從而，由于能夠縮短電荷泵電路的工作期間，因此，能夠減少備用時(shí)的耗電，并且，由于能夠抑制內(nèi)部電源電壓的過(guò)度上升，因此能夠減少內(nèi)部電源電壓中所含的波動(dòng)量。
實(shí)施例2本實(shí)施例表示另一例升壓電路。本實(shí)施例的結(jié)構(gòu)基本上與實(shí)施例1相同，其不同之處在于使第二檢測(cè)電路的檢測(cè)電平相對(duì)于第一檢測(cè)電路的檢測(cè)電平有預(yù)定值Δ的差異。就是說(shuō)，如圖7所示，本實(shí)施例的第二檢測(cè)電路的分壓電路27b中為能夠輸出由下式得到的輸出電壓Vdiv2而設(shè)定各電阻的電阻值。
Vdiv2＝Vpp×VREF(Vpptarget+Δ)用圖8就升壓電路的動(dòng)作進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
在內(nèi)部電源電壓Vpp高于目標(biāo)值Vpptarget的期間，第一與第二檢測(cè)電路13、15均輸出“Low”。內(nèi)部電源電壓Vpp慢慢地減少，當(dāng)減至低于目標(biāo)值Vpp時(shí)，從該時(shí)刻起經(jīng)過(guò)響應(yīng)時(shí)間Tres1d后，第一檢測(cè)電路18的輸出Vdet1成為“High”。
另一方面，即使內(nèi)部電源電壓Vpp在目標(biāo)值Vpp以下時(shí)，第二檢測(cè)電路15在第一檢測(cè)電路13不輸出“High”的期間即在經(jīng)過(guò)響應(yīng)時(shí)間Tres1d之前也輸出“Low”。因此，電荷泵電路11內(nèi)部的泵啟動(dòng)信號(hào)照樣為“Low”，電荷泵電路11不會(huì)被激活。
然后，經(jīng)過(guò)響應(yīng)時(shí)間Tres1d后，第一檢測(cè)電路13的輸出Vdet1從“Low”切換到“High”時(shí)，從該時(shí)刻起經(jīng)過(guò)響應(yīng)時(shí)間Tres2d后，第二檢測(cè)電路15的輸出Vdet2成為“High”。
當(dāng)?shù)谝慌c第二檢測(cè)電路13、15的輸出Vdet1、Vdet2同為“High”時(shí)，泵啟動(dòng)信號(hào)成為“High”，電荷泵電路11被激活，開(kāi)始工作。從而，內(nèi)部電源電壓Vpp開(kāi)始上升。
內(nèi)部電源電壓Vpp上升并超過(guò)電壓值Vpptarget+Δ時(shí)，第二檢測(cè)電路15從該時(shí)刻起經(jīng)過(guò)響應(yīng)時(shí)間Tres2u后，該輸出Vdet2切換到“Low”。從而，泵啟動(dòng)信號(hào)也成為“Low”，電荷泵電路11被去激活，其升壓動(dòng)作結(jié)束。
如上所述，通過(guò)使第一與第二檢測(cè)電路13、15的用于檢測(cè)的各基準(zhǔn)值之差為Δ，能夠比實(shí)施例1的場(chǎng)合增加對(duì)應(yīng)于該差值Δ的電荷泵電路11的升壓動(dòng)作期間。電荷泵電路11的激活期間能夠更加延長(zhǎng)。本實(shí)施例的升壓電路，在使用能力較低的電荷泵電路時(shí)特別有效。就是說(shuō)，電荷泵電路的能力較低時(shí)，即使電荷泵電路正在工作，其電壓上升也需要時(shí)間。因此，通過(guò)適當(dāng)?shù)卦O(shè)定第二檢測(cè)電路的檢測(cè)電平來(lái)延長(zhǎng)其電荷泵電路的激活期間，能夠不伴隨電荷泵電路的激活率(Tres1d+Tres1u)/Tcycle的增加而獲得足夠的升壓電壓，并能供給低電流消耗且低波動(dòng)量的電源電壓。
實(shí)施例3本實(shí)施例表示本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置所包括的升壓電路的又一示例。圖9表示升壓電路的結(jié)構(gòu)。在本實(shí)施例的升壓電路中，電荷泵電路11只基于第二檢測(cè)電路15b的輸出被激活/去激活。
第二檢測(cè)電路15b為實(shí)施例2所說(shuō)明的檢測(cè)電路，設(shè)有其檢測(cè)電平與第一檢測(cè)電路的檢測(cè)電平不同的分壓電路27b。第二檢測(cè)電路15b上被輸入對(duì)第一檢測(cè)電路13的輸出電壓Vdet1和第二檢測(cè)電路15b的輸出電壓Vdet2進(jìn)行OR運(yùn)算后得到的電壓。第二檢測(cè)電路15b基于該OR運(yùn)所得的電壓而被激活。
圖10是表示本實(shí)施例的升壓電路的動(dòng)作的示圖。第一檢測(cè)電路13從內(nèi)部電源電壓Vpp成為低于目標(biāo)值Vpptarget后開(kāi)始經(jīng)過(guò)響應(yīng)時(shí)間Tres1d后，其輸出成為“High”，然后，從內(nèi)部電源電壓Vpp超過(guò)目標(biāo)值Vpptarget時(shí)開(kāi)始經(jīng)過(guò)響應(yīng)時(shí)間Tres1u后，其輸出成為“Low”。另一方面，第二檢測(cè)電路15b從內(nèi)部電源電壓Vpp成為低于目標(biāo)值Vpptarget，且第一檢測(cè)電路13的輸出Vdet1成為“High”時(shí)開(kāi)始經(jīng)過(guò)響應(yīng)時(shí)間Tres2d后，其輸出Vdet2成為“High”。然后，即使第一檢測(cè)電路13的輸出Vdet1成為“Low”，只要內(nèi)部電源電壓Vpp不超過(guò)目標(biāo)值Vpptarget+Δ，第二檢測(cè)電路15b持續(xù)輸出“High”。不久，內(nèi)部電源電壓Vpp超過(guò)目標(biāo)值Vpptarget+Δ時(shí)，經(jīng)過(guò)響應(yīng)時(shí)間Tres2u后，第二檢測(cè)電路15b的輸出Vdet2成為“Low”，電荷泵電路11被停止。
如上所述，本實(shí)施例的升壓電路與實(shí)施例2的情況相同，通過(guò)適當(dāng)?shù)卦O(shè)定第二檢測(cè)電路的檢測(cè)電平來(lái)延長(zhǎng)其電荷泵電路的激活期間，能夠不伴隨電荷泵電路的激活率(Tres1d+Tres1u)/Tcycle的增加得到足夠的升壓電壓，并能供給低電流消耗且低波動(dòng)量的電源電壓。
發(fā)明效果依據(jù)本發(fā)明，能夠在半導(dǎo)體裝置中減少備用時(shí)的電流消耗，并能實(shí)現(xiàn)能夠供給波動(dòng)量減少的內(nèi)部電源電壓的升壓電路。
權(quán)利要求
1.一種設(shè)有備用時(shí)供給電源電壓的升壓電路的半導(dǎo)體裝置，其中該升壓電路包括，電荷泵電路，檢測(cè)所述電荷泵電路的輸出電壓的第一檢測(cè)電路，以及檢測(cè)所述電荷泵電路的輸出電壓的以大于所述第一檢測(cè)電路的直流電流工作并由所述第一檢測(cè)電路的檢測(cè)信號(hào)激活的第二檢測(cè)電路；所述電荷泵電路至少基于所述第二檢測(cè)電路的檢測(cè)信號(hào)被激活。
2.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于第二檢測(cè)電路的檢測(cè)電平高于第一檢測(cè)電路的檢測(cè)電平。
3.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于所述電荷泵電路基于所述第一檢測(cè)電路的檢測(cè)信號(hào)和所述第二檢測(cè)電路的檢測(cè)信號(hào)的邏輯積被激活。
4.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于所述第二檢測(cè)電路基于所述電荷泵的輸出電壓達(dá)到所述第二檢測(cè)電路的檢測(cè)電平即特定電壓而生成使所述電荷泵電路去激活的檢測(cè)信號(hào)。
5.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于所述第二檢測(cè)電路的激活期間比所述第一檢測(cè)電路的激活期間短。
全文摘要
本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置中設(shè)有在備用時(shí)供給電源電壓的升壓電路。升壓電路中設(shè)有電荷泵電路(11)和檢測(cè)電荷泵電路(11)的輸出電壓的第一與第二檢測(cè)電路(13、15)。第二檢測(cè)電路(15)以大于第一檢測(cè)電路(13)的DC電流工作，并由第一檢測(cè)電路(13)的輸出(Vdet1)激活。電荷泵電路(11)至少基于第二檢測(cè)電路(15)的輸出(Vdet2)被激活。從而，提供設(shè)有在備用時(shí)抑制電流損耗的同時(shí)實(shí)現(xiàn)電壓變動(dòng)小的升壓的升壓電路的半導(dǎo)體裝置。
文檔編號(hào)H02M3/04GK1520014SQ20031012070
公開(kāi)日2004年8月11日 申請(qǐng)日期2003年11月28日 優(yōu)先權(quán)日2003年1月30日
發(fā)明者千田稔 申請(qǐng)人:株式會(huì)社瑞薩科技