JP3285443B2 - Charge pump - Google Patents
Charge pumpInfo
- Publication number
- JP3285443B2 JP3285443B2 JP32466593A JP32466593A JP3285443B2 JP 3285443 B2 JP3285443 B2 JP 3285443B2 JP 32466593 A JP32466593 A JP 32466593A JP 32466593 A JP32466593 A JP 32466593A JP 3285443 B2 JP3285443 B2 JP 3285443B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- charge pump
- signal
- output
- voltage
- transistor
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
Landscapes
- Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
- Dc-Dc Converters (AREA)
- Logic Circuits (AREA)
- Read Only Memory (AREA)
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】この発明は、チャージポンプに関
し、特に、たとえば半導体記憶装置で用いられるチャー
ジポンプに関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a charge pump, and more particularly, to a charge pump used, for example, in a semiconductor memory device.
【0002】[0002]
【従来の技術】図12は、半導体記憶装置で一般に用い
られるチャージポンプの回路図であり、図13は、図1
2のNMOSトランジスタの構造を示した図である。2. Description of the Related Art FIG. 12 is a circuit diagram of a charge pump generally used in a semiconductor memory device, and FIG.
FIG. 3 is a diagram showing a structure of an NMOS transistor of No. 2;
【0003】図12および図13を参照して、チャージ
ポンプ131は、NMOSトランジスタ133,13
4,135,136,137,138,139を含む。
NMOSトランジスタ133のゲートおよびソースに
は、電源電圧(Vcc)132が入力されている。NM
OSトランジスタ134のソースおよびゲートには、接
続点Aを介してNMOSトランジスタ133のドレイン
からの出力が入力されている。NMOSトランジスタ1
35のソースおよびゲートには、接続点Bを介してNM
OSトランジスタ134のドレインからの出力が入力さ
れている。NMOSトランジスタ136のソースおよび
ドレインには、接続点Cを介してNMOSトランジスタ
135のドレインから出力が入力されている。NMOS
トランジスタ137のソースおよびゲートには、接続点
Dを介してNMOSトランジスタ136のドレインから
の出力が入力されている。NMOSトランジスタ138
のソースおよびゲートには、接続点Eを介してNMOS
トランジスタ137のドレインからの出力が入力されて
いる。NMOSトランジスタ139のソースおよびゲー
トには、接続点Fを介してNMOSトランジスタ138
のドレインからの出力が入力されている。Referring to FIGS. 12 and 13, charge pump 131 includes NMOS transistors 133, 13
4,135,136,137,138,139.
The power supply voltage (Vcc) 132 is input to the gate and the source of the NMOS transistor 133. NM
The output from the drain of the NMOS transistor 133 is input to the source and the gate of the OS transistor 134 via the connection point A. NMOS transistor 1
35 are connected to the source and gate of NM via a connection point B.
An output from the drain of the OS transistor 134 is input. An output is input to the source and the drain of the NMOS transistor 136 from the drain of the NMOS transistor 135 via the connection point C. NMOS
The output from the drain of the NMOS transistor 136 is input to the source and the gate of the transistor 137 via the connection point D. NMOS transistor 138
Are connected to the source and gate of the
An output from the drain of the transistor 137 is input. The source and the gate of the NMOS transistor 139 are connected to the NMOS transistor 138 via the connection point F.
The output from the drain is input.
【0004】接続点Aには、コンデンサ140が接続さ
れていて、そのコンデンサ140には信号PHが入力さ
れている。接続点Bには、コンデンサ141が接続され
ていて、そのコンデンサ141には信号PHに対して相
補の信号となる信号/PHが入力されている。接続点C
には、コンデンサ142が接続されていて、そのコンデ
ンサ142には信号PHが入力されている。接続点Dに
は、コンデンサ143が接続されていて、そのコンデン
サ143には信号/PHが入力されている。接続点Eに
は、コンデンサ144が接続されていて、そのコンデン
サ144には信号PHが入力されている。接続点Fに
は、コンデンサ145が接続されていて、そのコンデン
サ145には信号/PHが入力されている。そして、最
終的に、NMOSトランジスタ139のドレインから電
源電圧(Vcc)を昇圧した高電圧(HV)が得られ
る。[0004] A capacitor 140 is connected to the connection point A, and a signal PH is input to the capacitor 140. A capacitor 141 is connected to the connection point B, and a signal / PH which is a signal complementary to the signal PH is input to the capacitor 141. Connection point C
Is connected to a capacitor 142 to which a signal PH is input. A capacitor 143 is connected to the connection point D, and a signal / PH is input to the capacitor 143. A capacitor 144 is connected to the connection point E, and the signal PH is input to the capacitor 144. A capacitor 145 is connected to the connection point F, and a signal / PH is input to the capacitor 145. Finally, a high voltage (HV) obtained by boosting the power supply voltage (Vcc) is obtained from the drain of the NMOS transistor 139.
【0005】NMOSトランジスタ133からNMOS
トランジスタ139の構造を説明する。たとえば、図1
3に示すように、NMOSトランジスタ134は、p−
well146に形成されたn+ のソース147と、p
−well146に形成されたn+ のドレイン148
と、ゲート149とを含んでいる。ソース147は、ゲ
ート149に接続されていて、NMOSトランジスタ1
35のソースでもあるドレイン148からの出力がNM
OSトランジスタ135のゲートに入力される。From the NMOS transistor 133 to the NMOS
The structure of the transistor 139 is described. For example, FIG.
As shown in FIG. 3, the NMOS transistor 134 has p-
n + source 147 formed in well 146 and p
N + drain 148 formed in well 146
And a gate 149. The source 147 is connected to the gate 149, and is connected to the NMOS transistor 1
The output from drain 148, which is also the source of 35, is NM
The signal is input to the gate of the OS transistor 135.
【0006】図14は、図12に示したチャージポンプ
の等価回路図であり、図15は、図14に示したチャー
ジポンプの動作を説明するための図であって、信号PH
および信号/PHの一例を示したタイムチャートであ
り、特に、図15(a)は、信号PHの一例を示した図
であり、図15(b)とは、信号/PHの一例を示した
図である。FIG. 14 is an equivalent circuit diagram of the charge pump shown in FIG. 12, and FIG. 15 is a diagram for explaining the operation of the charge pump shown in FIG.
FIG. 15A is a diagram showing an example of the signal / PH, and FIG. 15B is a time chart showing an example of the signal / PH. FIG.
【0007】図12に示したNMOSトランジスタ13
3,134,135,136,137,138,139
は、図14に示したダイオード150,151,15
2,153,154,155,156で表わされる。The NMOS transistor 13 shown in FIG.
3,134,135,136,137,138,139
Are the diodes 150, 151, and 15 shown in FIG.
2,153,154,155,156.
【0008】図14および図15を参照して動作につい
て説明する。信号PHおよび信号/PHは、図15に示
すようなVccレベルの相補のパルス信号であり、信号
PHはコンデンサ140,142,144に入力され、
信号/PHは、コンデンサ141,143,145に入
力される。そして、信号PHおよび信号/PHに同期し
て、接続点A,B,C,D,E,Fの電位は、カップリ
ングによって上下する。たとえば、接続点A,C,Eの
電位が上昇したとき、接続点B,D,Fの電位は下がろ
うとする。しかし、ダイオードの特性から、接続点A→
B,C→D,E→Fの部分に電流が流れ、接続点B,
D,Fの電位は大きくは下がらない。次のタイミング
で、接続点B,D,Fの電位が上昇したとき、接続点
A,C,Eの電位は下がろうとする。しかし、この場合
もダイオードの特性から、接続点B→C,D→Eの部分
に電流が流れ、接続点A,C,Eの電位は大きくは下が
らない。このような繰返しにより、電源電圧132の電
位(Vcc)より十分大きな高電位(HV)が出力され
る。すなわち、チャージポンプは、与えられた初めの電
位より絶対値の大きな電位を出力するものである。The operation will be described with reference to FIGS. The signal PH and the signal / PH are complementary pulse signals of the Vcc level as shown in FIG. 15, and the signal PH is input to the capacitors 140, 142, 144.
The signal / PH is input to capacitors 141, 143, and 145. Then, in synchronization with the signal PH and the signal / PH, the potentials at the connection points A, B, C, D, E, and F rise and fall due to coupling. For example, when the potentials at the connection points A, C, and E rise, the potentials at the connection points B, D, and F tend to fall. However, from the characteristics of the diode, the connection point A →
A current flows through B, C → D, E → F, and the connection points B,
The potentials of D and F do not drop significantly. At the next timing, when the potentials at the connection points B, D, and F rise, the potentials at the connection points A, C, and E tend to fall. However, also in this case, due to the characteristics of the diode, current flows through the connection points B → C and D → E, and the potentials at the connection points A, C, and E do not decrease significantly. By such repetition, a high potential (HV) sufficiently higher than the potential (Vcc) of the power supply voltage 132 is output. That is, the charge pump outputs a potential whose absolute value is larger than the applied initial potential.
【0009】[0009]
【発明が解決しようとする課題】ところが、図12に示
すチャージポンプでは、最終端から唯一の出力を取出し
ているため、たとえば複数の高電圧が必要な場合には、
複数個のチャージポンプが必要とされる。複数の高電圧
としては、異なる正の電位レベルの場合、異なる負の電
位レベルの場合、正と負の電位レベルの場合の3パター
ンが考えられる。そのため、たとえば2つの出力が得ら
れるために、上記の3パターンのそれぞれに対して2つ
のチャージポンプが必要とされる。However, in the charge pump shown in FIG. 12, since only one output is taken from the last end, when a plurality of high voltages are required, for example,
Multiple charge pumps are required. As the plurality of high voltages, three patterns of different positive potential levels, different negative potential levels, and positive and negative potential levels can be considered. Therefore, for example, in order to obtain two outputs, two charge pumps are required for each of the above three patterns.
【0010】一般に、チャージポンプは、非常に大きな
面積を占める回路なので、複数個のチャージポンプを搭
載することが、チップ面積の増大に繋がる。Generally, a charge pump is a circuit occupying a very large area, so mounting a plurality of charge pumps leads to an increase in chip area.
【0011】一方、図14に示すチャージポンプのダイ
オードは、NMOSトランジスタのソースとゲートを接
続することで構成されていたので、この場合の昇圧は、
概算的には、(パルスとして与える信号の振幅−MOS
トランジスタのしきい値)×段数で表わされる。この関
係からわかるように、昇圧にとって最も影響力のある物
理量は、MOSトランジスタのしきい値電圧Vthであ
り、これは第(1)式のように表わされる。On the other hand, the diode of the charge pump shown in FIG. 14 is constituted by connecting the source and the gate of the NMOS transistor.
Approximately, (amplitude of signal given as pulse-MOS
It is expressed by (the threshold value of the transistor) × the number of stages. As can be seen from this relationship, the physical quantity that has the most influence on boosting is the threshold voltage Vth of the MOS transistor, which is expressed as in equation (1).
【0012】 Vth=VTO+γ{(|2φF −VBS|)1/2 −(|2φF |)1/2 } …(1) ここでVTOは、バックゲート、ソース間の電位差が0
Vのときのしきい値電圧であり、γは、基板スレッショ
ルド係数であり、2φF は、strong−inver
sion時の表面ポテンシャルであり、VBSは、バッ
クゲート,ソース間の電位差(Vbb−Vss,負の値
をとる。)である。[0012] Vth = VTO + γ {(| 2φ F -VBS |) 1/2 - (| 2φ F |) 1/2} ... (1) where VTO is the back gate, the potential difference between the source 0
Is the threshold voltage at V, γ is the substrate threshold coefficient, and 2φ F is strong-inver.
VBS is the potential difference between the back gate and the source (Vbb-Vss, taking a negative value).
【0013】このように第(1)式で表わされたMOS
トランジスタのしきい値電圧が一定値または段数が進む
につれて小さな値となれば、昇圧は十分に行なわれるは
ずである。しかし、バックゲートは共通であるものの、
MOSトランジスタのソース電位はチャージポンプ高段
につれて上昇していくため、高段になるにつれてバック
ゲートがソースに対して負の大きな電位をとってしま
う。したがって、第(1)式で示されたMOSトランジ
スタのしきい値Vthは上昇し、パルス信号の振幅(V
cc)に近づく。チャージポンプ1段で行なう昇圧は、
(パルスとして与える信号の振幅−MOSトランジスタ
のしきい値)で表わされたので、この項は、MOSトラ
ンジスタのしきい値が大きくなるにつれて、すなわちチ
ャージポンプ高段になるにつれて小さくなってしまう。
結局、チャージポンプの段数を重ねてもある段数以降は
十分な昇圧ができなくなっしまう。As described above, the MOS represented by the formula (1)
If the threshold voltage of the transistor becomes a constant value or becomes smaller as the number of stages increases, the boosting should be performed sufficiently. However, although the back gate is common,
Since the source potential of the MOS transistor increases as the charge pump rises, the back gate takes a large negative potential with respect to the source as the charge pump rises. Therefore, the threshold value Vth of the MOS transistor expressed by the expression (1) increases, and the amplitude (V
cc). The boosting performed by one stage of the charge pump is
(Amplitude of signal given as pulse−threshold of MOS transistor), this term decreases as the threshold of the MOS transistor increases, that is, as the charge pump becomes higher.
As a result, even if the number of charge pump stages is increased, sufficient boosting cannot be performed after a certain number of stages.
【0014】ゆえに、本発明の目的は、上記のような問
題を解決し、バックゲート効果をなくすことにより十分
昇圧され、かつ異なる電位レベルの出力が単独で得られ
るようなチャージポンプを提供することである。SUMMARY OF THE INVENTION Therefore, an object of the present invention is to solve the above-mentioned problems and to provide a charge pump capable of sufficiently boosting the voltage by eliminating the back gate effect and independently obtaining outputs of different potential levels. It is.
【0015】[0015]
【課題を解決するための手段】請求項1の発明に係るチ
ャージポンプは、基板上に設けられた絶縁膜上に形成さ
れ、かつ第1の導電性を有する複数の第1の半導体領域
と、絶縁膜上に形成され、かつ各第1の半導体領域に接
して第1の導電性と異なる第2の導電性を有する複数の
第2の半導体領域とを備え、互いに接する第1の半導体
領域と第2の半導体領域とをダイオードとして用い、か
つそれぞれのダイオードを直列接続し、それぞれのダイ
オードに信号を与えて正または負の電圧を出力するチャ
ージポンプであって、直列接続されたダイオードの一端
側に所定の第1の電圧を第1の供給手段により供給し
て、直列接続されたダイオードの他端側から正の電圧を
出力し、直列接続されたダイオードの他端側に所定の第
2の電圧を第2の供給手段により供給して、直列接続さ
れたダイオードの一端側から負の電圧を出力する。 According to a first aspect of the present invention, there is provided a charge pump, comprising: a plurality of first semiconductor regions formed on an insulating film provided on a substrate and having a first conductivity; A plurality of second semiconductor regions formed on the insulating film and having a second conductivity different from the first conductivity in contact with each of the first semiconductor regions; using a second semiconductor region as a diode, and a respective diode connected in series, one end of a charge pump outputs a positive or negative voltage gives a signal to each of the diodes, the series connected diodes Side , a predetermined first voltage is supplied by first supply means.
The positive voltage from the other end of the diode connected in series.
Output to the other end of the diode connected in series .
2 is supplied by the second supply means and connected in series.
A negative voltage is output from one end of the diode.
【0016】請求項2では、請求項1の第1の半導体領
域は、p型の半導体領域を含む、第2の半導体領域は、
n型の半導体領域を含む。According to a second aspect, the first semiconductor region of the first aspect includes a p-type semiconductor region.
Including an n-type semiconductor region.
【0017】請求項3では、第1の電圧は第2の電圧よ
り高いことを特徴とする。 According to the third aspect, the first voltage is higher than the second voltage.
High.
【0018】請求項4では、請求項3の第1の供給手段
は第1のPチャネルトランジスタを含み、第2の供給手
段は、第1のNチャネルトランジスタを含む。 According to a fourth aspect, the first supply means of the third aspect is provided.
Includes a first P-channel transistor and a second supplier
The stage includes a first N-channel transistor.
【0019】請求項5では、請求項4の第2の供給手段
は、さらに第1のNチャネルトランジスタと直列接続さ
れたダイオードの一端側との間に直列接続された第2の
Nチャネルトランジスタを含む。 According to a fifth aspect, the second supply means of the fourth aspect is provided.
Is further connected in series with the first N-channel transistor.
A second diode connected in series with one end of the
Includes N-channel transistors.
【0020】請求項6では、請求項4または5の第1の
供給手段は、さらに第1のPチャネルトランジスタと直
列接続されたダイオードの他端側との間に直列接続され
た第2のPチャネルトランジスタを含む。請求項7で
は、請求項6の第1の供給手段は、さらに第1のPチャ
ネルトランジスタに並列に接続された第3のNチャネル
トランジスタを含む。According to a sixth aspect, the first supply means of the fourth or fifth aspect further comprises a second P-channel transistor connected in series between the first P-channel transistor and the other end of the diode connected in series. Including channel transistors. In claim 7, the first supply means of claim 6 further includes a third N-channel transistor connected in parallel with the first P-channel transistor.
【0021】[0021]
【作用】請求項1の発明に係るチャージポンプは、第1
の供給手段が動作して直列接続されたダイオードの他端
から正の高電圧を出力でき、第2の供給手段が動作して
直列接続されたダイオードの一端から負の高電圧を出力
できる。The charge pump according to the first aspect of the present invention has a first
Supply means operates and the other end of the diode connected in series
From possible outputs a positive high voltage, the second supply means is operated
A negative high voltage can be output from one end of the diodes connected in series .
【0022】請求項2の発明に係るチャージポンプは、
第1の半導体領域をp型の半導体領域とし、第2の半導
体領域をn型の半導体領域として、たとえばバックゲー
ト効果のような昇圧を阻止する物理現象を起こすことな
く十分に昇圧された正または負の高電圧を出力できる。A charge pump according to a second aspect of the present invention comprises:
The first semiconductor region is a p-type semiconductor region, and the second semiconductor region is an n-type semiconductor region. For example, a positive or positive voltage which is sufficiently boosted without causing a physical phenomenon such as a back gate effect that prevents boosting. Can output negative high voltage.
【0023】請求項3の発明に係るチャージポンプは、
第1の電圧は第2の電圧よりも高く設定される。 The charge pump according to the third aspect of the present invention
The first voltage is set higher than the second voltage.
【0024】請求項4の発明に係るチャージポンプは、
第1の供給手段として第1のPチャネルトランジスタを
用い、第2の供給手段として第1のNチャネルトランジ
スタを用いて正または負の高電圧を出力できる。 According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a charge pump comprising:
A first P-channel transistor as a first supply means
And a first N-channel transistor as a second supply means.
A positive or negative high voltage can be output using a star.
【0025】請求項5の発明に係るチャージポンプは、
第2の供給出力として、さらに第2のNチャネルトラン
ジスタを用いて第2の供給手段の動作の信頼性を向上で
きる。 According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a charge pump comprising:
As a second supply output, a second N-channel transformer
The reliability of the operation of the second supply means can be improved by using a resistor.
Wear.
【0026】請求項6の発明に係るチャージポンプは、
第1の供給手段として、さらに第2のPチャネルトラン
ジスタを用いて第1の供給手段としての動作の信頼性を
向上できる。請求項7の発明に係るチャージポンプは、
第1の供給手段として、さらに第3のNチャネルトラン
ジスタを用いて第1の供給手段の動作の信頼性をより向
上できる。The charge pump according to the invention of claim 6 is:
By using a second P-channel transistor as the first supply unit, the reliability of the operation as the first supply unit can be improved. The charge pump according to the invention of claim 7 is:
The reliability of the operation of the first supply means can be further improved by using a third N-channel transistor as the first supply means.
【0027】[0027]
【実施例】まず、異なる電位レベルの正の高電圧を1つ
のチャージポンプで出力できる場合について説明する。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS First, a description will be given of a case where positive high voltages having different potential levels can be output by one charge pump.
【0028】図1は、異なる正の電位レベルの電圧を出
力できるチャージポンプの回路図およびその駆動回路の
ブロック図であり、図2は、図1の駆動回路の回路図お
よび発振器のブロック図であり、図3は、図2の駆動回
路から出力される信号PHおよび信号/PHを示したタ
イムチャートである。以下、図12に示した従来例と異
なる部分についてのみ説明する。FIG. 1 is a circuit diagram of a charge pump capable of outputting voltages of different positive potential levels and a block diagram of a drive circuit thereof. FIG. 2 is a circuit diagram of the drive circuit and a block diagram of an oscillator of FIG. FIG. 3 is a time chart showing signals PH and / PH output from the drive circuit of FIG. Hereinafter, only portions different from the conventional example shown in FIG. 12 will be described.
【0029】このチャージポンプ1は、図12に示した
チャージポンプ131に加えてNMOSトランジスタ1
39,3,5,7,9,11を備えている。すなわち、
NMOSトランジスタ139のドレインからの出力は、
接続点Hを介してNMOSトランジスタ3のゲートおよ
びソースに入力される。NMOSトランジスタ3のドレ
インからの出力は、接続点Iを介してNMOSトランジ
スタ5のゲートおよびソースに入力される。NMOSト
ランジスタ5のドレインからの出力は、接続点Jを介し
てNMOSトランジスタ7のゲートおよびソースに入力
される。NMOSトランジスタ7のドレインからの出力
は、接続点Kを介してNMOSトランジスタ9のソース
およびゲートに入力される。これにともなって、接続点
Hにはコンデンサ13が接続され、接続点Iにはコンデ
ンサ15が接続され、接続Jにはコンデンサ17が接続
され、接続点Kにはコンデンサ19が接続される。This charge pump 1 includes an NMOS transistor 1 in addition to the charge pump 131 shown in FIG.
39, 3, 5, 7, 9, and 11 are provided. That is,
The output from the drain of the NMOS transistor 139 is
The signal is input to the gate and source of the NMOS transistor 3 via the connection point H. The output from the drain of the NMOS transistor 3 is input to the gate and the source of the NMOS transistor 5 via the connection point I. The output from the drain of the NMOS transistor 5 is input to the gate and the source of the NMOS transistor 7 via the connection point J. The output from the drain of the NMOS transistor 7 is input to the source and the gate of the NMOS transistor 9 via the connection point K. Accordingly, the capacitor 13 is connected to the connection point H, the capacitor 15 is connected to the connection point I, the capacitor 17 is connected to the connection J, and the capacitor 19 is connected to the connection point K.
【0030】図12に示した接続点Fは、接続点F,G
に分離されており、図1に示す接続点Fにはコンデンサ
145が接続され、さらにNMOSトランジスタ11の
ゲートおよびソースに接続されている。コンデンサ14
0,141,142,143,144は、第1駆動回路
21に接続され、コンデンサ145,13,15,1
7,19は、第2駆動回路23に接続されている。The connection point F shown in FIG.
The capacitor 145 is connected to the connection point F shown in FIG. 1, and further connected to the gate and the source of the NMOS transistor 11. Capacitor 14
0, 141, 142, 143, 144 are connected to the first drive circuit 21 and the capacitors 145, 13, 15, 15, 1
7 and 19 are connected to the second drive circuit 23.
【0031】コンデンサ140,142,144には、
第1駆動回路21からの出力である信号PH1が入力さ
れ、コンデンサ141,143には、第1駆動回路21
の出力であり、信号PH1の相補の信号である信号/P
H1が入力されている。コンデンサ145,15,19
には、第2駆動回路23の出力である信号PH2が入力
され、コンデンサ13,17には、第2駆動回路23の
出力であり、信号PH2の相補の信号である信号/PH
2が入力されている。The capacitors 140, 142, 144 include
The signal PH1 which is an output from the first drive circuit 21 is input, and the capacitors 141 and 143 are supplied to the first drive circuit 21
And the signal / P which is a complementary signal of the signal PH1
H1 has been input. Capacitors 145, 15, 19
, A signal PH2 which is an output of the second drive circuit 23 is inputted to the capacitors 13 and 17, and a signal / PH which is an output of the second drive circuit 23 and is a complementary signal of the signal PH2 is provided to the capacitors 13 and 17.
2 has been entered.
【0032】図2に示すように、第1駆動回路21の内
部構成は、発振器25の出力であるパルス信号CLKが
入力されるインバータ27と、インバータ27の出力が
入力されるインバータ29,37と、インバータ29,
37のそれぞれの出力が入力されるインバータ31,3
9と、インバータ31,39のそれぞれの出力が入力さ
れるインバータ33,41と、インバータ33の出力が
入力されるインバータ35とを含んでいる。インバータ
35の出力は、信号/PH1であり、インバータ41の
出力は、信号PH1である。As shown in FIG. 2, the internal configuration of the first drive circuit 21 includes an inverter 27 to which the pulse signal CLK output from the oscillator 25 is input, and inverters 29 and 37 to which the output of the inverter 27 is input. , Inverter 29,
Inverters 31 and 3 to which respective outputs of 37 are inputted
9, inverters 33 and 41 to which the respective outputs of the inverters 31 and 39 are input, and an inverter 35 to which the output of the inverter 33 is input. The output of inverter 35 is signal / PH1, and the output of inverter 41 is signal PH1.
【0033】第2駆動回路23は、発振器25の出力で
あるパルス信号CLKが一方に入力され、他方に信号P
H2および信号/PH2を制御する信号MODEが入力
されるNAND43と、NAND43の出力が入力され
るインバータ45,53と、インバータ45,53のそ
れぞれの出力が入力されるインバータ47,55と、イ
ンバータ47,55のそれぞれの出力が入力されるイン
バータ49,57と、インバータ49の出力が入力され
るインバータ51とを含んでいる。インバータ51の出
力は、信号PH2であり、インバータ57の出力は、信
号/PH2である。The second drive circuit 23 receives the pulse signal CLK output from the oscillator 25 on one side and the signal P on the other side.
NAND 43 to which a signal MODE for controlling H2 and signal / PH2 is input, inverters 45 and 53 to which the output of NAND 43 is input, inverters 47 and 55 to which respective outputs of inverters 45 and 53 are input, and inverter 47 , And 55, and an inverter 51 to which the output of the inverter 49 is input. The output of inverter 51 is signal PH2, and the output of inverter 57 is signal / PH2.
【0034】このような回路構成のチャージポンプに対
して、第1駆動回路21,第2駆動回路23が図3
(a)に示すような信号を出力した場合には、NMOS
トランジスタ11の出力であるVPP1は高電圧に昇圧
され、NMOSトランジスタ19の出力であるVPP2
は昇圧されない。これに対して、第1駆動回路21およ
び第2駆動回路23が図3(b)に示すような信号を出
力した場合には、VPP1およびVPP2は異なる正の
電位レベルで昇圧される。With respect to the charge pump having such a circuit configuration, the first drive circuit 21 and the second drive circuit 23 are arranged as shown in FIG.
When a signal as shown in FIG.
VPP1 which is the output of the transistor 11 is boosted to a high voltage, and VPP2 which is the output of the NMOS transistor 19
Is not boosted. On the other hand, when the first drive circuit 21 and the second drive circuit 23 output signals as shown in FIG. 3B, VPP1 and VPP2 are boosted at different positive potential levels.
【0035】このことに関して、詳細に説明する。図3
(a)に示すような信号が出力されるためには、第2駆
動回路23のNAND43に入力される信号MODE
は、Lレベルとなっている。NAND43の出力は、H
レベルとなり、インバータ45,47,49,51を介
して信号PH2は、Hレベルとなり、インバータ53,
55,57を介して信号/PH2は、Lレベルとなる。
一方、第1駆動回路21の出力である信号/PH1は、
インバータ27,29,31,33,35を介して発振
器25が出力するパルス信号CLKと相補の関係の信号
となり、信号PH1は、パルス信号CLKの出力と同等
なパルス信号として出力される。This will be described in detail. FIG.
In order to output a signal as shown in (a), the signal MODE input to the NAND 43 of the second drive circuit 23 is output.
Are at the L level. The output of the NAND 43 is H
Level, and the signal PH2 goes to the H level via the inverters 45, 47, 49, and 51.
The signal / PH2 goes low through 55 and 57.
On the other hand, the signal / PH1, which is the output of the first drive circuit 21, is
It becomes a signal complementary to the pulse signal CLK output from the oscillator 25 via the inverters 27, 29, 31, 33, 35, and the signal PH1 is output as a pulse signal equivalent to the output of the pulse signal CLK.
【0036】これにより、図1におけるコンデンサ14
0,141,142,143,144には、第1駆動回
路21からのパルス信号PH1,/PH1が入力される
ため、NMOSトランジスタ11の出力であるVPP1
は高電圧に昇圧される。これに対して、第2駆動回路2
3の出力である信号PH2,/PH2は、パルス信号で
ないため、NMOSトランジスタ9の出力であるVPP
2は昇圧されない。Thus, the capacitor 14 shown in FIG.
Since the pulse signals PH1 and / PH1 from the first drive circuit 21 are input to 0, 141, 142, 143 and 144, VPP1 which is the output of the NMOS transistor 11 is output.
Is boosted to a high voltage. On the other hand, the second drive circuit 2
The signals PH2 and / PH2, which are the outputs of the NMOS transistor 9, are not pulse signals.
2 is not boosted.
【0037】次に、第2駆動回路23のNAND43に
入力される信号MODEがHレベルのとき、信号PH
2,/PH2は、図3(b)に示すようなパルス信号と
なって、コンデンサ145,13,15,17,19に
入力される。そのため、NMOSトランジスタ139,
3,5,7,9でも昇圧が行なわれ、VPP2は、VP
P1よりもさらに昇圧される。すなわち、このチャージ
ポンプ1は、第2駆動回路23のNAND43に入力さ
れる信号MODEがHレベルのときは、異なる正の電位
レベル昇圧電圧VPP1,VPP2を出力でき、信号M
ODEがLレベルのときは、第1駆動回路21に対応し
た段数で昇圧される正の高電圧VPP1を出力できる。Next, when the signal MODE input to the NAND 43 of the second drive circuit 23 is at the H level, the signal PH
2, / PH2 becomes a pulse signal as shown in FIG. 3B and is input to the capacitors 145, 13, 15, 17, 19. Therefore, the NMOS transistor 139,
The boosting is also performed at 3, 5, 7, and 9, and VPP2 becomes VP
The voltage is further increased than P1. That is, the charge pump 1 can output different positive potential level boosted voltages VPP1 and VPP2 when the signal MODE input to the NAND 43 of the second drive circuit 23 is at the H level, and the signal M
When ODE is at the L level, a positive high voltage VPP1 that is boosted by the number of stages corresponding to the first drive circuit 21 can be output.
【0038】図4は、異なる負の電位レベルの高電圧を
出力できるチャージポンプの回路図およびその駆動回路
のブロック図である。以下、図1に示したチャージポン
プと異なる部分についてのみ説明する。FIG. 4 is a circuit diagram of a charge pump capable of outputting high voltages having different negative potential levels and a block diagram of a drive circuit thereof. Hereinafter, only the portions different from the charge pump shown in FIG. 1 will be described.
【0039】NMOSトランジスタの代わりにPMOS
トランジスタを用いて、異なる負の電位レベルの高電圧
が出力される。すなわち、NMOSトランジスタ13
3,134,135,136,137,138,13
9,3,5,7,9,11の代わりに、PMOSトラン
ジスタ61,63,65,67,69,71,73,7
5,77,79,81,83が設けられる。そして、P
MOSトランジスタ61のゲートおよびソースは、接地
電位59に接続される。これにより、第2駆動回路23
のNAND43に入力される信号MODEがHレベルの
ときには、PMOSトランジスタ83の出力であるVP
P1およびPMOSトランジスタ81の出力であるVP
P2は、異なる負の電位レベルの高電圧であり、信号M
ODEがLレベルのときには、VPP1のみが負の高電
圧として出力される。PMOS instead of NMOS transistor
High voltages of different negative potential levels are output using the transistors. That is, the NMOS transistor 13
3,134,135,136,137,138,13
Instead of 9, 3, 5, 7, 9, 11, PMOS transistors 61, 63, 65, 67, 69, 71, 73, 7
5, 77, 79, 81, 83 are provided. And P
MOS transistor 61 has its gate and source connected to ground potential 59. Thereby, the second drive circuit 23
, Which is the output of the PMOS transistor 83, when the signal MODE input to the NAND
VP which is the output of P1 and PMOS transistor 81
P2 is a high voltage at a different negative potential level and the signal M
When ODE is at L level, only VPP1 is output as a negative high voltage.
【0040】なお、第1駆動回路21および第2駆動回
路23に対する段数は、決定されるものでく、第1駆動
回路21に対する段数をN段として、第2駆動回路23
に対する段数をM段とするように、一般的な段数であっ
てもよい。Note that the number of stages for the first drive circuit 21 and the second drive circuit 23 is not determined, and the number of stages for the first drive circuit 21 is N, and
May be a general number of steps such that the number of steps for M is M steps.
【0041】また、図1および図4に示したチャージポ
ンプでは、異なる電位レベルの正の高電圧または、異な
る電位レベルの負の高電圧を出力する場合を示したが、
2つの出力を得る場合に限定されるものでなく、3つ以
上の出力を得る場合にも同様な考え方が適用できる。The charge pumps shown in FIGS. 1 and 4 output positive high voltages of different potential levels or negative high voltages of different potential levels.
The present invention is not limited to the case where two outputs are obtained, and the same concept can be applied to the case where three or more outputs are obtained.
【0042】次に、図1および図4に示したチャージポ
ンプであっても、正または負の高電圧を得るためには、
やはり2つのチャージポンプが必要とされるので、チッ
プ面積はそのような場合に増大してしまう。そのため、
以下に、本発明について、まず、バックゲート効果をな
くして十分に昇圧される正または負の高電圧を得ること
について説明し、その後に、1つのチャージポンプで十
分に昇圧され、必要に応じて正または負の高電圧を得る
ことができるチャージポンプについて説明する。Next, even with the charge pumps shown in FIGS. 1 and 4, in order to obtain a positive or negative high voltage,
Again, since two charge pumps are required, the chip area increases in such a case. for that reason,
In the following, the present invention will be described first to obtain a positive or negative high voltage which is sufficiently boosted without the back gate effect, and thereafter, is sufficiently boosted by one charge pump, and if necessary, A charge pump capable of obtaining a positive or negative high voltage will be described.
【0043】図5は、この発明で必要とされるチャージ
ポンプの構造を示した図であり、図6は、図5の構造に
よるダイオードを用いた正の高電圧を得ることのできる
チャージポンプを示した等価回路図である。FIG. 5 is a diagram showing the structure of a charge pump required in the present invention. FIG. 6 is a diagram showing a charge pump capable of obtaining a positive high voltage using the diode according to the structure of FIG. It is the equivalent circuit diagram shown.
【0044】近年、SOI基板の製作が種々提案されて
おり、様々な製作方法によるSOI基板が製作されてき
ている。たとえば図5に示すようなSOI基板99が製
作される。SOI基板99では、Si基板95上の絶縁
膜97にp型領域85a,85b,85cがある所定間
隔で形成され、n型領域87aはp型領域85aに接す
るように絶縁膜97上に形成され、n型領域87bはp
型領域85bに接するように絶縁膜97上に形成され、
n型領域87cはp型領域85cに接するように絶縁膜
97上に形成されている。p型領域85aには、電源電
圧(Vcc)89が接続され、n型領域87aとp型領
域85bが接続され、n型領域87bとp型領域85c
が接続され、n型領域87cはとなりのp型領域に接続
されている。In recent years, various types of SOI substrates have been proposed, and SOI substrates have been manufactured by various manufacturing methods. For example, an SOI substrate 99 as shown in FIG. 5 is manufactured. In the SOI substrate 99, p-type regions 85a, 85b, 85c are formed at predetermined intervals in an insulating film 97 on a Si substrate 95, and an n-type region 87a is formed on the insulating film 97 so as to be in contact with the p-type region 85a. , N-type region 87b is p
Formed on the insulating film 97 so as to be in contact with the mold region 85b;
N-type region 87c is formed on insulating film 97 so as to be in contact with p-type region 85c. Power supply voltage (Vcc) 89 is connected to p-type region 85a, n-type region 87a and p-type region 85b are connected, and n-type region 87b and p-type region 85c are connected.
Are connected, and the n-type region 87c is connected to the adjacent p-type region.
【0045】n型領域87aとp型領域85bは、さら
にコンデンサ91に接続され、n型領域87bとp型領
域85cはコンデンサ93に接続されている。コンデン
サ91には信号PHが入力され、コンデンサ93には信
号/PHが入力されている。SOI基板の作成方法は種
々提案されており、どの作成方法を用いてもよいが、図
5に示すようにp型領域とn型領域とが接する領域を1
つのダイオードとして用いた場合のチャージポンプは、
図6に示すような等価回路で表わされる。The n-type region 87a and the p-type region 85b are further connected to a capacitor 91, and the n-type region 87b and the p-type region 85c are connected to a capacitor 93. The signal PH is input to the capacitor 91, and the signal / PH is input to the capacitor 93. Various methods for fabricating an SOI substrate have been proposed, and any of the fabrication methods may be used. However, as shown in FIG.
The charge pump when used as two diodes is
It is represented by an equivalent circuit as shown in FIG.
【0046】この場合、図6に示すチャージポンプ10
0は、図14に示すチャージポンプ131と等価回路で
表わされると、異なりが見られないが、ダイオード10
1,102,103,104,105,106,107
は、図5に示す接合によるダイオードが用いられてい
る。そのため、バックゲート効果はなく、第(1)式に
おけるしきい値電圧Vthは大きくならず、チャージポ
ンプの段数が大きくなればなるほど正の高電圧(POSITI
VE HIGH VOLTAGE )が得られる。In this case, the charge pump 10 shown in FIG.
0 is equivalent to the charge pump 131 shown in FIG.
1,102,103,104,105,106,107
Uses a junction diode shown in FIG. Therefore, there is no back gate effect, the threshold voltage Vth in the equation (1) does not increase, and as the number of stages of the charge pump increases, the positive high voltage (POSITI
VE HIGH VOLTAGE).
【0047】図7は、図5の構造によるダイオードを用
いた負の高電圧を得ることのできるチャージポンプを示
した等価回路図である。図6と異なる部分についてのみ
説明する。FIG. 7 is an equivalent circuit diagram showing a charge pump capable of obtaining a negative high voltage using the diode having the structure of FIG. Only parts different from FIG. 6 will be described.
【0048】ダイオード101,102,103,10
4,105,106,107の代わりに、ダイオード1
08,109,110,111,112,113,11
4を用いる。ダイオード108からダイオード114に
おいては、代わりに用いるというよりは、図5に示す構
造上の違いだけである。ダイオード108のn型領域に
対して接地電圧(GND)115を接続する。これによ
り、接地電圧115は、ダイオード108からダイオー
ド114においてウェルおよび基板へのリークがないた
め、十分に昇圧された負の高電圧(NEGATIVE HIGH VOLT
AGE )として昇圧されて出力される。Diodes 101, 102, 103, 10
Instead of 4,105,106,107, diode 1
08, 109, 110, 111, 112, 113, 11
4 is used. The diodes 108 to 114 are different from the alternatives only in the structural difference shown in FIG. A ground voltage (GND) 115 is connected to the n-type region of diode 108. As a result, the ground voltage 115 does not leak from the diode 108 to the well and the substrate in the diode 114, so that the negative high voltage (NEGATIVE HIGH VOLT
AGE) and output.
【0049】図8は、この発明の第1の実施例によるチ
ャージポンプの回路図である。以下、図6と異なる部分
についてのみ説明する。FIG. 8 is a circuit diagram of the charge pump according to the first embodiment of the present invention. Hereinafter, only portions different from FIG. 6 will be described.
【0050】電源電圧(Vcc)89とソースドレイン
の一方が接続された第1のPMOSトランジスタ(P
1)116が設けられる。他方のソースドレインは接続
点Lを介してダイオード101に接続される。ゲートに
は、第1のPMOSトランジスタ116を制御する信号
POSITIVE IN が入力されている。また、接続点Mを介し
てソースドレインの一方がダイオード107に接続され
る第1のNMOSトランジスタ(N1)117が設けら
れる。他方のソースドレインは、接地電位(GND)1
15に接続され、ゲートには、制御信号である信号NEGA
TIVE IN が入力されている。A power supply voltage (Vcc) 89 and a first PMOS transistor (P
1) 116 is provided. The other source / drain is connected to the diode 101 via the connection point L. A signal for controlling the first PMOS transistor 116 is provided at the gate.
POSITIVE IN is input. Further, a first NMOS transistor (N1) 117 having one of the source and the drain connected to the diode 107 via the connection point M is provided. The other source / drain has a ground potential (GND) of 1
15 and a gate, a signal NEGA which is a control signal.
TIVE IN is input.
【0051】次に、動作について説明する。正の高電圧
(POSITIVE HIGH VOLTAGE )を発生させるためには、第
1のPMOSトランジスタ116のゲートにLレベルで
ある0Vの信号POSITIVE IN が入力され、第1のNMO
Sトランジスタ117のゲートに、Lレベルである0V
の信号NEGATIVE IN が入力されることにより、第1のP
MOSトランジスタ117はオン状態となり、第1のN
MOSトランジスタ117はオフ状態となる。これによ
り、このチャージポンプは、図6に示したチャージポン
プと同等の回路構成となるので、信号PH,信号/PH
として相補の信号(Vccレベル)がコンデンサ140
〜145に入力されることで正の高電圧(POSITIVE HIG
H VOLTAGE )が出力される。Next, the operation will be described. In order to generate a positive high voltage (POSITIVE HIGH VOLTAGE), an L level 0V signal POSITIVE IN is input to the gate of the first PMOS transistor 116, and the first NMO
0V which is L level is applied to the gate of the S transistor 117.
Signal NEGATIVE IN is input, the first P
The MOS transistor 117 is turned on, and the first N
MOS transistor 117 is turned off. Thereby, this charge pump has a circuit configuration equivalent to that of the charge pump shown in FIG.
As the complementary signal (Vcc level)
To 145, the positive high voltage (POSITIVE HIG
H VOLTAGE) is output.
【0052】一方、負の高電圧を得るためには、第1の
PMOSトランジスタ116のゲートには、Hレベルで
ある電源電圧(Vcc)の信号POSITIVE IN が入力さ
れ、第1のNMOSトランジスタ117のゲートには、
Hレベルである電源電圧(Vcc)の信号NEGATIVE IN
が入力され、第1のPMOSトランジスタ116はオフ
状態となり、第1のNMOSトランジスタ117はオン
状態となる。これにより、このチャージポンプは、図7
に示したチャージポンプと同等な回路構成となり、負の
高電圧である信号(NEGATIVE HIGH VOLTAGE )が得られ
る。このように、第1の切換手段の一例である第1のP
MOSトランジスタ116および第2の切換手段の一例
であるNMOSトランジスタ117を制御することで、
直列接続されたダイオードの一端側に電源電圧(Vc
c)が与えられた場合には、正の高電圧が出力され、直
列接続されたトランジスタの他方に接地電圧(GND)
が与えられた場合には、負の高電圧が出力される。その
ため、正のチャージポンプおよび負のチャージポンプを
それぞれ別々に用意する必要がなくなり、チップ面積を
抑えることができる。On the other hand, in order to obtain a negative high voltage, the signal POSITIVE IN of the power supply voltage (Vcc) at the H level is input to the gate of the first PMOS transistor 116, and the first NMOS transistor 117 is turned on. At the gate,
H level power supply voltage (Vcc) signal NEGATIVE IN
Is input, the first PMOS transistor 116 is turned off, and the first NMOS transistor 117 is turned on. As a result, this charge pump is
And a signal having a negative high voltage (NEGATIVE HIGH VOLTAGE) is obtained. As described above, the first P which is an example of the first switching means is
By controlling the MOS transistor 116 and the NMOS transistor 117 which is an example of the second switching means,
The power supply voltage (Vc) is connected to one end of the diode connected in series.
When c) is applied, a positive high voltage is output, and the ground voltage (GND) is applied to the other of the series-connected transistors.
, A negative high voltage is output. Therefore, it is not necessary to separately prepare the positive charge pump and the negative charge pump, and the chip area can be reduced.
【0053】ところで、図8に示した実施例において、
正の高電圧が8〜10Vであるとすると、第1のNMO
Sトランジスタ117のゲートには、そのとき0Vの電
圧がかかっているため、8〜10Vのストレスがかかっ
てている。これに対し、負の高電圧が−8〜−10Vの
電圧であるとすると、第1のPMOSトランジスタ11
6のゲートには、そのとき電源電圧(Vcc)として3
〜5Vの電圧がかかっているので、約13Vのストレス
が第1のPMOSトランジスタ116にかかっている。
したがって、信頼性が得られるためには、まず第1のP
MOSトランジスタ116のストレスを緩和する必要が
ある。By the way, in the embodiment shown in FIG.
Assuming that the positive high voltage is 8-10V, the first NMO
Since a voltage of 0 V is applied to the gate of the S transistor 117 at that time, a stress of 8 to 10 V is applied. On the other hand, if the negative high voltage is a voltage of -8 to -10 V, the first PMOS transistor 11
6 has a power supply voltage (Vcc) of 3
Since a voltage of about 5 V is applied, a stress of about 13 V is applied to the first PMOS transistor 116.
Therefore, in order to obtain reliability, first the first P
It is necessary to reduce the stress on the MOS transistor 116.
【0054】図9は、この発明の第2の実施例によるチ
ャージポンプの回路図である。以下、図8と異なる部分
についてのみ説明する。FIG. 9 is a circuit diagram of a charge pump according to a second embodiment of the present invention. Hereinafter, only portions different from FIG. 8 will be described.
【0055】ソース/ドレインの一方が第1のPMOS
トランジスタ116に接続され、他方のソース/ドレイ
ンが接続点Lを介してダイオード101に接続される第
2のPMOSトランジスタ(P2)118が設けられ
る。そのゲートは、接地電圧(GND)119に接続さ
れている。動作に関しては同様であるので説明を省略す
る。One of the source / drain is a first PMOS.
A second PMOS transistor (P2) 118 connected to the transistor 116 and having the other source / drain connected to the diode 101 via the connection point L is provided. Its gate is connected to the ground voltage (GND) 119. Since the operation is the same, the description is omitted.
【0056】第2のPMOSトランジスタ118の役割
としては、第1のPMOSトランジスタ116へのスト
レスを緩和して、信頼性を向上させることである。特
に、負の高電圧が出力されるときに、効果が発揮され
る。このチャージポンプにおいても、目的に応じて正の
高電圧または負の高電圧が得られ、正のチャージポンプ
および負のチャージポンプをそれぞれ別々に用意する必
要がなくチップ面積が抑えられる。The role of the second PMOS transistor 118 is to alleviate the stress on the first PMOS transistor 116 and to improve the reliability. In particular, the effect is exhibited when a negative high voltage is output. Also in this charge pump, a positive high voltage or a negative high voltage is obtained according to the purpose, and it is not necessary to separately prepare a positive charge pump and a negative charge pump, and the chip area can be reduced.
【0057】図10は、この発明の第3の実施例による
チャージポンプの回路図である。図9と異なる部分につ
いてのみ説明する。FIG. 10 is a circuit diagram of a charge pump according to a third embodiment of the present invention. Only parts different from FIG. 9 will be described.
【0058】図9の実施例では、第1のPMOSトラン
ジスタ116へのストレスを緩和するために、第2のP
MOSトランジスタ118が設けられていたが、この実
施例においては、第1のNMOSトランジスタ117へ
のストレスをも緩和させるために、第2のNMOSトラ
ンジスタ(N2)120が設けられる。すなわち、ソー
スドレインの一方が第1のNMOSトランジスタ117
に接続され、他方のソースドレインが接続点Mを介して
ダイオード107に接続される第2のNMOSトランジ
スタ120が設けられる。そのゲートには、電源電圧
(Vcc)121が入力される。この実施例における動
作は説明を簡単にするために省略する。In the embodiment shown in FIG. 9, in order to reduce the stress on the first PMOS transistor 116, the second PMOS transistor 116 is used.
Although the MOS transistor 118 is provided, in this embodiment, a second NMOS transistor (N2) 120 is provided to reduce the stress on the first NMOS transistor 117. That is, one of the source and the drain is connected to the first NMOS transistor 117.
And a second NMOS transistor 120 whose other source and drain are connected to the diode 107 via the connection point M. A power supply voltage (Vcc) 121 is input to the gate. The operation in this embodiment is omitted for simplicity.
【0059】第2のNMOSトランジスタ120の役割
は、第1のNMOSトランジスタ117へのストレスを
緩和し、信頼性を向上させることである。特に、正の高
電圧が出力されるときに、効果が発揮される。このよう
な構成におけるチャージポンプにおいても、目的に応じ
て正の高電圧または負の高電圧は出力されるため、正の
チャージポンプおよび負のチャージポンプをそれぞれ別
々に用意する必要がなく、チップ面積が抑えられる。The role of the second NMOS transistor 120 is to alleviate stress on the first NMOS transistor 117 and improve reliability. In particular, the effect is exhibited when a positive high voltage is output. Also in the charge pump having such a configuration, a positive high voltage or a negative high voltage is output according to the purpose, so that it is not necessary to separately prepare a positive charge pump and a negative charge pump, and the chip area is reduced. Is suppressed.
【0060】図11は、この発明の第4の実施例による
チャージポンプの回路図である。以下、図10と異なる
部分についてのみ説明する。FIG. 11 is a circuit diagram of a charge pump according to a fourth embodiment of the present invention. Hereinafter, only portions different from FIG. 10 will be described.
【0061】図10に示す実施例においては、第1のP
MOSトランジスタ116へのストレスを緩和するため
に第2のPMOSトランジスタ118を設け、第1のN
MOSトランジスタ117のストレスを緩和するために
第2のNMOSトランジスタ120を設けたが、第1の
PMOSトランジスタ116へのストレスが大きくなっ
ている。このことは、図8に示した第1の実施例で説明
したとおりである。In the embodiment shown in FIG. 10, the first P
A second PMOS transistor 118 is provided to alleviate stress on the MOS transistor 116, and a first N
Although the second NMOS transistor 120 is provided to alleviate the stress on the MOS transistor 117, the stress on the first PMOS transistor 116 is increased. This is as described in the first embodiment shown in FIG.
【0062】そこで、さらに第1のPMOSトランジス
タ116に並列に第3のNMOSトランジスタ(N3)
を接続してインバータ124を構成する。インバータ1
24への入力、すなわち第1のPMOSトランジスタ1
16および第3のNMOSトランジスタ123のゲート
には、信号POSITIVE IN の反転信号である/POSITIVEIN
が入力されている。Therefore, a third NMOS transistor (N3) is further provided in parallel with the first PMOS transistor 116.
Are connected to form an inverter 124. Inverter 1
24, the first PMOS transistor 1
/ POSITIVEIN which is an inverted signal of the signal POSITIVE IN,
Is entered.
【0063】動作について説明する。正の高電圧を発生
するためには、0Vの信号/POSITIVE IN をインバータ
124に入力し、第1のNMOSトランジスタ117の
ゲートに0Vの信号NEGATIVE IN を入力する。電源電圧
(Vcc)89が第1のPMOSトランジスタ116,
第2のPMOSトランジスタ118を伝わり、直列接続
されたダイオード101〜107で昇圧されて正の高電
圧(POSITIVE HIGH VOLTAGE )として出力される。一
方、負の高電圧を得るためには、インバータ124に入
力される信号/POSITIVE IN がHレベルであるVccと
して入力され、第1のNMOSトランジスタ117のゲ
ートにHレベルであるVccレベルの信号NEGATIVE IN
が入力される。接地電圧115は第1のNMOSトラン
ジスタ117,第2のNMOSトランジスタ120を介
して、さらに直列接続されたダイオード107〜101
で十分に昇圧され、負の高電圧(NEGATIVE HIGH VOLTAG
E )として出力される。The operation will be described. In order to generate a positive high voltage, the 0V signal / POSITIVE IN is input to the inverter 124, and the 0V signal NEGATIVE IN is input to the gate of the first NMOS transistor 117. The power supply voltage (Vcc) 89 is applied to the first PMOS transistor 116,
The voltage is transmitted through the second PMOS transistor 118, boosted by the diodes 101 to 107 connected in series, and output as a positive high voltage (POSITIVE HIGH VOLTAGE). On the other hand, in order to obtain a negative high voltage, the signal / POSITIVE IN input to the inverter 124 is input as Vcc at H level, and the signal NEGATIVE at V level at H level is input to the gate of the first NMOS transistor 117. IN
Is entered. The ground voltage 115 is applied to the diodes 107 to 101 connected in series via the first NMOS transistor 117 and the second NMOS transistor 120.
Is boosted sufficiently and a negative high voltage (NEGATIVE HIGH VOLTAG
E).
【0064】この実施例における特徴としては、第3の
NMOSトランジスタ123を設けたことにより、PM
OSトランジスタ116,118間のノードのフローテ
ィング状態が回避され、より装置の信頼性が向上するこ
とである。この実施例においても、目的に応じて正の高
電圧または負の高電圧が1つのチャージポンプで作り出
されるため、正のチャージポンプおよび負のチャージポ
ンプをそれぞれ別々に用意する必要がなく、チップ面積
が抑えられる。The feature of this embodiment is that the provision of the third NMOS transistor 123
The floating state of the node between the OS transistors 116 and 118 is avoided, and the reliability of the device is further improved. Also in this embodiment, since a positive high voltage or a negative high voltage is generated by one charge pump depending on the purpose, it is not necessary to separately prepare a positive charge pump and a negative charge pump, and the chip area is reduced. Is suppressed.
【0065】なお、正または負の高電圧が必要な状況と
しては、たとえばワード線単位でメモリセルの情報を書
きかえるときに負の高電圧が必要とされ、従来のフラッ
シュメモリに対しては正の高電圧が必要とされる。さら
に、近年開発がすすんでいるDIMOR型のフラッシュ
メモリに対しては、負の高電圧が必要とされる。In a situation where a positive or negative high voltage is required, for example, a negative high voltage is required when rewriting information in a memory cell in units of word lines. High voltage is required. Further, a negative high voltage is required for a DIMOR type flash memory which has been developed in recent years.
【0066】[0066]
【発明の効果】以上のように、この発明によれば、段数
を重ねるたびに十分に昇圧でき、かつ正または負の高電
圧が得られるチャージポンプが提供されるので、チップ
面積を減らすことができる。As described above, according to the present invention, there is provided a charge pump capable of sufficiently boosting the voltage every time the number of stages is increased and obtaining a positive or negative high voltage. it can.
【図1】異なる正の電位レベルの高電圧を出力できるチ
ャージポンプの回路図およびその駆動回路のブロック図
である。FIG. 1 is a circuit diagram of a charge pump capable of outputting a high voltage having a different positive potential level and a block diagram of a drive circuit thereof.
【図2】図1の駆動回路の回路図および発振器のブロッ
ク図である。FIG. 2 is a circuit diagram of a drive circuit and a block diagram of an oscillator of FIG. 1;
【図3】図2の駆動回路から出力される信号PHおよび
信号/PHを示したタイムチャートである。FIG. 3 is a time chart showing a signal PH and a signal / PH output from the drive circuit of FIG. 2;
【図4】異なる負の電位レベルの高電圧を出力できるチ
ャージポンプの回路図およびその駆動回路のブロック図
である。FIG. 4 is a circuit diagram of a charge pump capable of outputting high voltages of different negative potential levels and a block diagram of a drive circuit thereof.
【図5】この発明で必要とされるチャージポンプの構造
を示した図である。FIG. 5 is a diagram showing a structure of a charge pump required in the present invention.
【図6】図5の構造によるダイオードを用いた正の高電
圧を得ることのできるチャージポンプを示した等価回路
図である。FIG. 6 is an equivalent circuit diagram showing a charge pump capable of obtaining a positive high voltage using the diode having the structure of FIG. 5;
【図7】図6の構造によるダイオードを用いた負の高電
圧を得ることのできるチャージポンプを示した等価回路
図である。FIG. 7 is an equivalent circuit diagram showing a charge pump that can obtain a high negative voltage using the diode having the structure of FIG. 6;
【図8】この発明の第1の実施例によるチャージポンプ
の回路図である。FIG. 8 is a circuit diagram of a charge pump according to the first embodiment of the present invention.
【図9】この発明の第2の実施例によるチャージポンプ
の回路である。FIG. 9 is a circuit of a charge pump according to a second embodiment of the present invention.
【図10】この発明の第3の実施例によるチャージポン
プの回路図である。FIG. 10 is a circuit diagram of a charge pump according to a third embodiment of the present invention.
【図11】この発明の第4の実施例によるチャージポン
プの回路図である。FIG. 11 is a circuit diagram of a charge pump according to a fourth embodiment of the present invention.
【図12】半導体記憶装置で一般的に用いられるチャー
ジポンプの回路図である。FIG. 12 is a circuit diagram of a charge pump generally used in a semiconductor memory device.
【図13】図12のNMOSトランジスタの構造を示し
た図である。FIG. 13 is a diagram showing a structure of the NMOS transistor of FIG.
【図14】図12に示したチャージポンプの等価回路図
である。FIG. 14 is an equivalent circuit diagram of the charge pump shown in FIG.
【図15】図14に示したチャージポンプの動作を説明
するための図であって、信号PHおよび信号/PHの一
例を示したタイムチャートである。FIG. 15 is a diagram for explaining the operation of the charge pump shown in FIG. 14, and is a time chart showing an example of a signal PH and a signal / PH.
85a,85b,85c p型領域 87a,87b,87c n型領域 101,102,103,104,105,106,1
07 ダイオード 116 第1のPMOSトランジスタ 117 第1のNMOSトランジスタ 118 第2のPMOSトランジスタ 120 第2のNMOSトランジスタ 122 第3のNMOSトランジスタ85a, 85b, 85c p-type region 87a, 87b, 87c n-type region 101, 102, 103, 104, 105, 106, 1
07 Diode 116 First PMOS transistor 117 First NMOS transistor 118 Second PMOS transistor 120 Second NMOS transistor 122 Third NMOS transistor
フロントページの続き (72)発明者 小林 真一 兵庫県伊丹市瑞原4丁目1番地 三菱電 機株式会社ユー・エル・エス・アイ開発 研究所内 (72)発明者 石井 元治 兵庫県伊丹市瑞原4丁目1番地 三菱電 機株式会社ユー・エル・エス・アイ開発 研究所内 (56)参考文献 特開 平1−164264(JP,A) 特開 平2−276467(JP,A) 特開 平2−65269(JP,A) 特開 平4−117164(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H02M 3/07 Continuing from the front page (72) Inventor Shinichi Kobayashi 4-1-1 Mizuhara, Itami-shi, Hyogo Mitsubishi Electric Co., Ltd. USL Development Development Laboratory (72) Inventor Motoharu Ishii 4-1-1 Mizuhara, Itami-shi, Hyogo Address Mitsubishi Electric Corp. USL Development Laboratory (56) References JP-A-1-164264 (JP, A) JP-A-2-276467 (JP, A) JP-A-2-65269 ( JP, A) JP-A-4-117164 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) H02M 3/07
Claims (7)
れ、かつ第1の導電性を有する複数の第1の半導体領域
と、前記絶縁膜上に形成され、かつ前記各第1の半導体
領域に接して前記第1の導電性と異なる第2の導電性を
有する複数の第2の半導体領域とを備え、互いに接する
前記第1の半導体領域と前記第2の半導体領域とをダイ
オードとして用い、かつそれぞれのダイオードを直列接
続し、それぞれのダイオードに信号を与えて正または負
の電圧を出力するチャージポンプであって、 前記直列接続されたダイオードの一端側に所定の第1の
電圧を第1の供給手段により供給して、前記直列接続さ
れたダイオードの他端側から正の電圧を出力し、 前記直列接続されたダイオードの前記他端側に所定の第
2の電圧を第2の供給手段により供給して、前記直列接
続されたダイオードの前記一端側から負の電圧を出力す
るチャージポンプ。A plurality of first semiconductor regions formed on an insulating film provided on a substrate and having a first conductivity; and a plurality of first semiconductor regions formed on the insulating film and each of the first semiconductor regions. A plurality of second semiconductor regions having a second conductivity different from the first conductivity in contact with the region, wherein the first semiconductor region and the second semiconductor region in contact with each other are used as diodes. And a diode connected in series with each other, providing a signal to each diode and outputting a positive or negative voltage, wherein a predetermined first voltage is applied to one end of the series-connected diode. And a positive voltage is output from the other end of the series-connected diode, and a second supply of a predetermined second voltage to the other end of the series-connected diode is performed. Supplied by means Te, a charge pump for outputting a negative voltage from said one end of the series connected diodes.
領域を含み、 前記第2の半導体領域は、n型の半導体領域を含む、請
求項1記載のチャージポンプ。2. The charge pump according to claim 1, wherein said first semiconductor region includes a p-type semiconductor region, and said second semiconductor region includes an n-type semiconductor region.
いことを特徴とする、請求項2に記載のチャージポン
プ。3. The charge pump according to claim 2, wherein the first voltage is higher than the second voltage.
ルトランジスタを含み、 前記第2の供給手段は、第1のNチャネルトランジスタ
を含む、請求項3記載のチャージポンプ。4. The charge pump according to claim 3, wherein said first supply means includes a first P-channel transistor, and said second supply means includes a first N-channel transistor.
のNチャネルトランジスタと前記直列接続されたダイオ
ードの前記他端側との間に直列に接続された第2のNチ
ャネルトランジスタを含む、請求項4記載のチャージポ
ンプ。5. The apparatus according to claim 1, wherein said second supply means further comprises said first supply means.
5. The charge pump according to claim 4, further comprising a second N-channel transistor connected in series between the N-channel transistor and the other end of the series-connected diode.
のPチャネルトランジスタと前記直列に接続されたダイ
オードの前記一端側との間に直列に接続された第2のP
チャネルトランジスタを含む、請求項4または5記載の
チャージポンプ。6. The first supply means further comprises: the first supply means.
A second P-channel transistor connected in series between the P-channel transistor of
The charge pump according to claim 4, further comprising a channel transistor.
のPチャネルトランジスタに並列に接続された第3のN
チャネルトランジスタを含む、請求項6記載のチャージ
ポンプ。7. The first supply means further comprises:
N connected in parallel to the P-channel transistor
7. The charge pump according to claim 6, comprising a channel transistor.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32466593A JP3285443B2 (en) | 1993-12-22 | 1993-12-22 | Charge pump |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32466593A JP3285443B2 (en) | 1993-12-22 | 1993-12-22 | Charge pump |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07177729A JPH07177729A (en) | 1995-07-14 |
| JP3285443B2 true JP3285443B2 (en) | 2002-05-27 |
Family
ID=18168368
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP32466593A Expired - Lifetime JP3285443B2 (en) | 1993-12-22 | 1993-12-22 | Charge pump |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3285443B2 (en) |
Families Citing this family (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2871593B2 (en) * | 1996-05-30 | 1999-03-17 | 日本電気株式会社 | Semiconductor memory device and method of manufacturing the same |
| US6147547A (en) | 1998-05-25 | 2000-11-14 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Charge pump circuit capable of generating positive and negative voltages and nonvolatile semiconductor memory device comprising the same |
| JP2002208290A (en) | 2001-01-09 | 2002-07-26 | Mitsubishi Electric Corp | Charge pump circuit and method of operating nonvolatile memory using the same |
| JP2003100892A (en) * | 2001-09-27 | 2003-04-04 | Mitsubishi Electric Corp | Capacitive element and booster circuit using the same |
| KR100572323B1 (en) * | 2003-12-11 | 2006-04-19 | 삼성전자주식회사 | Multilevel High Voltage Generator |
| JP2007006576A (en) * | 2005-06-22 | 2007-01-11 | New Japan Radio Co Ltd | Step-up method and circuit |
| KR100812086B1 (en) | 2006-11-30 | 2008-03-07 | 동부일렉트로닉스 주식회사 | Voltage regulator of semiconductor device |
| US8897073B2 (en) * | 2012-09-14 | 2014-11-25 | Freescale Semiconductor, Inc. | NVM with charge pump and method therefor |
| US8867281B2 (en) * | 2013-03-15 | 2014-10-21 | Silicon Storage Technology, Inc. | Hybrid chargepump and regulation means and method for flash memory device |
| TWI643435B (en) * | 2013-08-21 | 2018-12-01 | 日商半導體能源研究所股份有限公司 | Charge pump circuit and semiconductor device including the same |
| WO2021205662A1 (en) | 2020-04-10 | 2021-10-14 | 株式会社オプトハブ | Semiconductor image sensor |
| CN115842475A (en) * | 2021-09-18 | 2023-03-24 | 合肥格易集成电路有限公司 | Charge pump circuit and memory |
-
1993
- 1993-12-22 JP JP32466593A patent/JP3285443B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH07177729A (en) | 1995-07-14 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6373321B1 (en) | CMOS semiconductor device | |
| US4970409A (en) | Voltage multiplier for nonvolatile semiconductor memory | |
| KR100900965B1 (en) | High Voltage CMOS Charge Pump | |
| US7023260B2 (en) | Charge pump circuit incorporating corresponding parallel charge pump stages and method therefor | |
| JPH1131950A (en) | Level shift circuit | |
| JP3285443B2 (en) | Charge pump | |
| KR940008091A (en) | MOS SRAM with improved soft error resistance, high potential supply voltage drop detection circuit, complementary signal transition detection circuit and semiconductor device with improved internal signal time margin | |
| KR960008136B1 (en) | High voltage generating device of semiconductor element | |
| JP4405216B2 (en) | Semiconductor device | |
| US6215329B1 (en) | Output stage for a memory device and for low voltage applications | |
| JP2632112B2 (en) | Voltage generation circuit | |
| KR100296612B1 (en) | Semiconductor memory device permitting large output current from output buffer | |
| JPH10199245A (en) | Sub row decoder circuit | |
| JP2009260832A (en) | Semiconductor device | |
| JP3957520B2 (en) | Voltage generation circuit | |
| JPH11308856A (en) | Charge pump circuit device | |
| US6653889B2 (en) | Voltage generating circuits and methods including shared capacitors | |
| KR100456593B1 (en) | Low-voltage booster circuit | |
| US5946229A (en) | Semiconductor device having device supplying voltage higher than power supply voltage | |
| JPH1069796A (en) | Semiconductor integrated circuit with high-speed test function | |
| JPH10312689A (en) | Sram for stabilized data latch operation and its driving method | |
| JPH05234390A (en) | Semiconductor integrated circuit device | |
| KR100206183B1 (en) | High voltage generating circuit of semiconductor memory device | |
| JPH10154391A (en) | Semiconductor device | |
| JP2908448B1 (en) | Semiconductor integrated circuit |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20020219 |
|
| S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313111 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080308 Year of fee payment: 6 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090308 Year of fee payment: 7 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090308 Year of fee payment: 7 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100308 Year of fee payment: 8 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110308 Year of fee payment: 9 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110308 Year of fee payment: 9 |
|
| S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313111 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110308 Year of fee payment: 9 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110308 Year of fee payment: 9 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120308 Year of fee payment: 10 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130308 Year of fee payment: 11 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130308 Year of fee payment: 11 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140308 Year of fee payment: 12 |
|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |