JPH04123466A - Semiconductor device - Google Patents
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- JPH04123466A JPH04123466A JP2242426A JP24242690A JPH04123466A JP H04123466 A JPH04123466 A JP H04123466A JP 2242426 A JP2242426 A JP 2242426A JP 24242690 A JP24242690 A JP 24242690A JP H04123466 A JPH04123466 A JP H04123466A
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Abstract
Description
【産業上の利用分野]
本発明は外部電源電圧と異なる内部電圧の発生回路を有
する集積回路(LSI)の電源用ポンディングパッドの
構成に関するものである。
【従来の技術] ′
従来、バイポーラトランジスタによるECL形集積回路
のピン構成については、「モトローラ社MECLnlシ
リーズハンドブック」または「日立ICメモリデータブ
ック」に示されている。
これらによればECL回路のI)out用トランジスタ
のコレクタの印加電圧V CC1と、その他回路への印
加電圧V cc、とを、別個のピンから供給している。
こうして出力負荷容量の充放電時に過渡電流によりVC
Clの電圧が変動しても、Vcc’zや■cc2が印加
される内部回路には影響を及ぼさないので、回路の安定
動作を保証できる。
【発明が解決しようとする課題】
チップ内で外部印加電圧と異なる内部電圧を発生しこの
電圧で多数のMOSまたはバイポーラ回路を動作させる
いわゆるオンチップ電圧リミ?/り方式を用いたLSI
では、上記と同様な以下の状況が生じる。
すなわちオンチップ電圧リミッタは、■基準電圧を発生
する回路ブロック(基準電圧発生回路ブロック)、■基
準電圧と発生電圧とを比較し出力トランジスタを制御す
る回路ブロック(比較回路ブロック)、■出力トランジ
スタとから構成されるが、オンチップ電圧リミッタの出
力には、CMO8回路のように充放電時のみ電流が流れ
る多数の回路が接続される。このため、出力トランジス
タには大負荷容量を充放電する際の大きな過渡電流が流
れることとなり、これによって誘起される電源の雑音に
よって基準電圧が変動し、また比較回路の正常な動作が
行なえなくなる。
本発明の目的は、このようなオンチップ電圧リミッタを
用いるLSIの安定動作を図ることにある。
[11題を解決するための手段]
上記目的は、オンチップ電圧リミッタにおいて、基準電
圧発生回路ブロック及び比較回路ブロックの電源と出力
トランジスタの電源とを分離し、それぞれ別個の電源パ
ッドから供給することにより達成できる。[Field of Industrial Application] The present invention relates to the configuration of a power supply bonding pad for an integrated circuit (LSI) having a circuit for generating an internal voltage different from an external power supply voltage. [Prior Art] Conventionally, the pin configuration of an ECL type integrated circuit using bipolar transistors is shown in "Motorola MECLnl Series Handbook" or "Hitachi IC Memory Data Book." According to these, the voltage V CC1 applied to the collector of the I) out transistor of the ECL circuit and the voltage V cc applied to other circuits are supplied from separate pins. In this way, when charging and discharging the output load capacitance, the VC
Even if the voltage of Cl fluctuates, it does not affect the internal circuit to which Vcc'z and ■cc2 are applied, so stable operation of the circuit can be guaranteed. [Problems to be Solved by the Invention] What is the so-called on-chip voltage limit that generates an internal voltage different from the externally applied voltage within a chip and operates a large number of MOS or bipolar circuits with this voltage? LSI using /ri method
Then, the following situation similar to the above occurs. In other words, the on-chip voltage limiter consists of: ■ a circuit block that generates a reference voltage (reference voltage generation circuit block); ■ a circuit block that compares the reference voltage and the generated voltage and controls the output transistor (comparison circuit block); ■ an output transistor and However, the output of the on-chip voltage limiter is connected to a number of circuits, such as a CMO8 circuit, through which current flows only during charging and discharging. For this reason, a large transient current flows through the output transistor when charging and discharging a large load capacity, and the reference voltage fluctuates due to the noise of the power supply induced by this, and the comparator circuit cannot operate normally. An object of the present invention is to achieve stable operation of an LSI using such an on-chip voltage limiter. [Means for Solving Problem 11] The above object is to separate the power supply for the reference voltage generation circuit block and the comparison circuit block and the power supply for the output transistor in the on-chip voltage limiter, and supply them from separate power supply pads. This can be achieved by
上記手段により、出力トランジスタに大きな過渡電流が
流れても、基準電圧発生回路ブロック及び比較回路ブロ
ックには別の電源パッドから電流が供給されるため、こ
れらは安定に動作することができる。また、この結果基
準電圧の発生及び出力トランジスタの制御が良好に行な
えるため内部電源端子から所望の電圧と電流を供給でき
、LSI全体が安定動作となる。With the above means, even if a large transient current flows through the output transistor, current is supplied to the reference voltage generation circuit block and the comparison circuit block from separate power supply pads, so that they can operate stably. Further, as a result, the generation of the reference voltage and the control of the output transistor can be performed well, so that the desired voltage and current can be supplied from the internal power supply terminal, and the entire LSI can operate stably.
以下、本発明の詳細な説明する。
第1図は1本発明の第1の実施例を示す図である。
第1図において、Fは基準電圧発生回路ブロックであり
、その出力端子はE、Aは比較回路ブロックでありその
出力端子はPである。゛上記回路ブロックAおよびFを
合わせてブロックSで示す。
Tは出力トランジスタでありその出力端子は■Lである
。出力トランジスタには、ここではバイポーラトランジ
スタを用い、高い電流供給能力で電源電流を供給しかつ
VBEドロップを利用して微細MO8に必要な低い電圧
を発生している。また、KはCMO8回路のように充放
電時のみ電流が流れる回路ブロックであり、Cは端子v
しの電圧変動を小さく抑えるためのバイパスコンデンサ
であり、Isは待機時にも一定電圧を発生するための小
電流源である。Vc工、vC2は高電位側の電源パッド
であり、VE工、VH2は低電位側の電源パッドである
。
これらの回路ブロックにおいて、大きな過渡電流が流れ
るKに供給する出力トランジスタT用の電源はVczの
パッドから供給し、FとAを含む回路ブロックSには、
別個の電源パッドVc工から供給している。これにより
、出力トランジスタTに大きな過渡電流が流れ、バイパ
スコンデンサによって緩和されるとはいえ電源に雑音が
誘起されても、基準電圧発生回路ブロックF及び比較回
路ブロックAは安定(高精度)に動作する。Kの低電位
側にも大電流が流れるので、低電位側も同様に、大過渡
電流が流れるKの電源パッドVE、は、基準電圧発生回
路ブロックF及び比較回路ブロックAを含むブロックS
用のパッドVE1とは異なるポンディングパッドとして
いる。
本実施例によれば、大きな過渡電流が流れる出力トラン
ジスタT用の電源パッド■c2とは別に、基準電圧発生
回路ブロックF及び比較回路ブロックAを含むブロック
S用の電源パッドVc工を設けたために安定なVLを発
生することができる。このVt、は、Sの8力端子Pの
電圧よりVBE低い電圧なのでVt工が安定すればVL
も安定するからである。なお、両型源パッドには通常同
電位の電圧を印加するが、用途に応じては異なった電圧
を印加してもよい。VE□、Vl:zも同様である。
また、バイパスコンデンサCを第1図に示したようにM
OSを用いて構成する場合は、しきい値の小さな或いは
デプレッション形のMOSを用いるとよい。こうすると
Vt、の電位に関係なく常に容量が形成されていること
になる。このためには、特開昭62−119958に開
示されているような3重ウェル構造を用いて、ゲート直
下にソース/トレインと同一の導電層が常に存在するよ
うにするとよい。
第1図では、出力トランジスタTにバイポーラトランジ
スタを用いたが、CMOSのみしか作成できないプロセ
スを用いる場合または温度補償・プロセス変動補償など
の必要から或いは発生電圧と電源電圧との関係から、第
2図及び第3図に示したように、MOSトランジスタを
用いなければならないことがある。この場合も出力トラ
ンジスタT用の電源パッドvc2と、基準電圧発生及び
比較を行なう回路ブロックS用の電源パッドVcmとを
別個に設けることにより、安定動作が達成できる。
第4図は、第1図の実施例をさらに具体的に記載した実
施例である。
基準電圧発生回路ブロックFは、バイポーラトランジス
タを用いたバンドギャップジェネレータとバンドギャッ
プジェネレータの8力端子BGの電圧から所望の基準電
圧に変換し、端子Eに発生する回路とエージング用の回
路から成っている。
これらの回路の詳細な構成及び動作については、同種の
回路の説明がアイイーイーイー、ジャーナルオブソリッ
ドステートサーキット、第24巻。
第3号の第597頁から第602頁(IEEE。
Journal of 5olid−8tateC
ircuits、vol、24.No、3゜pp、59
7〜6o2)に詳しいのでここでは省略する。
この回路ブロックFの特長は、端子Eに発生する基準電
圧の温度依存性、プロセス依存性が小さいことである。
なお、VRは後述のECL入力回路ブロックを構成する
バイポーラカレントスイッチの参照電圧を発生する端子
である。
回路ブロックAは、基準電圧と発生電圧とを比較し出力
トランジスタの制御を行なう回路である。
この図では、抵抗R,バイポーラQ□= Qz −M
O8Mp及び電流源であるM OS Msよ、MH2と
からなる差動増幅回路で構成している。他の構成及び機
能は第1図の実施例と同じである。
第4図の実施例の回路を用い、出力トランジスタT用の
電源パッドVc2と別の電源パッドVc工から回路ブロ
ックSへ供給することにより、温度依存性及びプロセス
変動依存性が小さいという回路ブロックFの特長を保っ
たまま、さらに電源雑音の影響の無い基準電圧を発生す
ることができる。
この結果基準電圧の発生及び出力トランジスタの制御が
精度良く行なえるため内部電源端子から所望の電圧と電
流とを供給でき、LSI全体が安定動作となる。
さて、充放電時のみ電流が流れる回路ブロックにとして
はCMO8回路の他に様々なものが考えられる。ここで
は、Kの中にダイナミックランダムアクセスメモリ(D
RAM)のメモリアレーが含まれる場合について説明す
る。
DRAMはこれまで主にTTLインタフェースで用いら
れてきた。TTLインタフェースのDRAMの場合、回
路はほとんど充放電時のみ電流が流れるような回路で構
成される。このため、DRAM全体が回路ブロックにで
あると考えることができる。しかしながら、MOSの微
細化及びBiCMO5化により高速なりRAMが可能と
なり、このような高速なメモリを用いるシステムで用い
られているECLインタフェースのDRAMも開発され
つつある。
ECLインタフェースの場合、入出力部にはバイポーラ
のカレントスイッチ回路を用いて回路を構成した方が簡
便で高性能である。
バイポーラのカレントスイッチ回路では、電流はCMO
S回路のように充放電時のみ流れるのではなく、常時一
定の電流が流れている。すなわち、ECLインタフェー
スのDRAMでは入出力部のバイポーラのカレントスイ
ッチ回路を主体にした一定電流の回路ブロックと、CM
O8またはBiCMO8回路で構成された例えばデコー
ダやワードトライバのように充放電時にのみ電流が流れ
るKと同じ性能の回路ブロックとからなることになる。
また、このバイポーラのカレントスイッチ回路では、内
部高電位側電源電圧を端子VLの電圧のように大きく下
げることはできない。しかし、Kを構成するCMOS回
路は、MOSの微細化による耐圧低下のため低い内部高
電位側電源電圧が必要となる。これらの条件を考慮して
ECLインタフェースのDRAMを構成した場合の実施
例を以下に述べる。
第5図〜第7図は、第1図の実施例をECLインタフェ
ースのDRAMに適用した実施例を回路ブロックで示し
た図である。これらの図において、■はバイポーラのカ
レントスイッチを主体とした入力回路ブロック、Kはメ
モリセルを含みかつデコーダ、ワードドライバのように
充放電時のみに電流が流れる回路ブロック、0は工と同
じくバイポーラのカレントスイッチを主体とした出力回
路ブロックである。なお、I、Oの給電も、必要に応じ
てオンチップ電圧リミッタを設けこれから行なってもよ
い。
第5図の実施例では、ブロックI、O,T、S各々専用
の電源パッドを設けている。このような構成を用いれば
、基準電圧発生及び比較を行なう回路ブロックSの安定
動作が図れるのはもちろんのこと、一定電流が流れるバ
イポーラのカレントスイッチを主体にした回路ブロック
I、○も、充放電時のみに電流が流れる回路ブロックK
による電源雑音の影響を受けず安定動作となる。
第5図の実施例において、回路ブロックI、0は共に一
定電流が流れるバイポーラのカレントスイッチを主体に
したものである。このように性格の等しい回路ブロック
の電源を第6図に示すように同じ電源パッドから給電す
れば、電源パッドの数を減らすことができまた第5図の
実施例の特長を合わせ持つことができる。
しかしながら、パッケージのピン数の制限から或いはレ
イアウト上の制限から電源パッドを第5図または第6図
のように多数は設けることができない場合がある。この
場合は、本発明である基準電圧の発生及び比較を行なう
回路ブロックSの電源を専用の電源パッドから供給する
のみとし、他のブロックI、T(K)、Oの電源は共通
の電源パッドから供給する第7図の構成も有効である。
この構成では、例えば、共通の電源パッドからまず一定
電流が流れる回路ブロックI、Oに電流を供給し、次に
出力トランジスタTを介して充放電時のみに電流が流れ
る回路ブロックKに電流を供給するとよい。このように
すれば、基準電圧の発生及び比較を安定に行なうことが
できるという本発明の特長を持つのはもちろんのこと、
一定電流が流れる回路ブロックI、Oも安定に動作でき
、全体として安定動作となる。実際のLSIでは、パッ
ケージのピン数の制限から第7図の実施例の構成になる
ことが多いが、上述の構成で本発明を用いることにより
第5図、第6図の実施例と同じ安定動作を達成できる。
第8図は、第7図の実施例を具体的にDRAMに適用し
た場合の主要な回路を示した図である。
本図において、■はECLインタフェースの入力回路ブ
ロックであり、ここではアドレスバッファ回路の一つを
例に示している。Kは主に充放電時のみに電流が流れる
回路ブロックであり、ここではデコーダ回路PD、ワー
ドドライバWD、メモリセルアレーM、メモリセルアレ
ー中のりライトアンプRA、端子YSに印加されるY選
択信号で制御されるMO8差動回路(M olHM 0
21 M D、 IM o 4 )等を1データ線対に
ついて示している。
Wはワード線であり、D、/Dはデータ線。
DCはダイレクトセンスアンプの出力であるコモンデー
タ線である。端子C1にはチップイネイブル信号/CE
から発生した信号電圧が印加される。
○は出力回路ブロックであり、ここではコモンデータ線
DCの電流信号を増幅してデータバス線DBに伝えるプ
リアンプ回路、データバス線Daの電流信号をDOUT
信号に変換するメインアンプ回路を示している。端子M
Aには複数個のプリアンプがある場合にどのプリアンプ
を選択するかの信号電圧が印加され、端子10E1には
待機時に出力を低レベルにするための信号電圧が印加さ
れている。
なお、Vcoは第5図〜第7図では省略したが、従来の
技術で述べたDoU丁トランジスタ用の電源パッドであ
る。また、端子Vaがゲートと接続されているMOSは
電流源用のMOSである。
オンチップ電圧リミッタでは3種の内部電圧端子Vt、
x + VE2. Vt、、にそれぞれ異なる電圧を発
生し、■し、からはデコーダ回路に、VL、からはワー
ドドライバに、VL3からはりライトアンプRAを介し
てデータ線にそれぞれ給電している。S工は端子VL工
用の基準電圧発生及び比較を行なう回路でありT1はそ
の出力トランジスタ、S2.T2及びS、、T、は、そ
れぞれV Let vt、3用の同様の回路である。こ
こで、例えばS工l SZI s、内のバンドギャップ
ジェネレータ等を共用してもよい。
また第8図では省略しているが、端子Vt、□と端子v
E □t V L2とVE2. VL3とVE、との間
には、第1図に示したようにバイパスコンデンサを設け
て電源雑音を緩和するのが望ましい。本実施例によれば
、オンチップ電圧リミッタ中の基準電圧発生及び比較を
行なう回路ブロックS工tsztsaの電源を、専用の
電源パッドV C1t V Elから給電しているため
、出力トランジスタT1.T、、T、から給電される充
放電時のみ電流が流れる回路ブロックKによる電源雑音
の影響を受けずに安定動作を図ることができる。また、
端子VcやVR□等に印加する電圧も安定であることが
要求されるため、Vcm、VE工から給電される回路で
発生させるとよい。
本発明の目的は、オンチップ電圧リミッタ中の基準電圧
発生及び比較を行なう回路の電源を専用の電源パッドか
ら給電し、充放電時のみ電流が流れる回路ブロックによ
る電源雑音の影響を受けずに安定動作を図ることにある
。これは広く、LSIを複数の回路ブロックに分け、特
に大負荷容量を充放電する回路ブロック、或いは特に安
定な電源電圧を必要とする回路ブロックには、その他の
通常回路とは別の専用の電源パッドから電源を印加する
構成で安定動作を図ることだといえる。第9図にこのよ
うに本発明の概念を拡大した実施例を示す。DRAMを
例にしている。
第9図では、DRAMの1チツプ上の電源用ポンディン
グパッド(Vccp、 VCCM、 VCCRI VC
COIVsspy VssMy VSSR,VSSO)
から、各回路ブロックへの電源電圧の印加方法を示して
いる。なお、パッケージの外にお&NテVccp、 V
ccM* VCCF#v ccoは正電源Vccに、V
ssp+ VssMy VSSF、 Vssoは負電源
Vssに接続される。TTLインタフェースノ場合、通
常Vcc= 5 V 、 Vss= OV テあり、E
CLインタフェースの場合、通常Vcc=OV、Vss
=−5,2Vである。
ブロックMはメモリセルアレーブロックであり、メモリ
セルへの再書き込みやリフレッシュ用の電流をV cc
M、 V ssMから印加する。高速の大容量DRAM
では、再書き込み時にピーク値が200〜400mAの
データ線充放電電流が流れつるためVCCM、 VSS
にには大きな雑音電圧が誘起されるので、専用のポンデ
ィングパッドから電流を供給し、他回路の誤動作を防止
する。
ブロックFは基準電圧発生回路ブロックであり、オンチ
ップ電圧リミッタ用の基準電圧や、ECLインタフェー
スの入出力バッファ用参照電圧発生回路や、定電流源駆
動電圧発生回路からなる。これらには、安定な電源電圧
V CICF t V sspを供給するために、専用
のポンディングパッドから印加する。また、他にアナロ
グ・ディジタル混在形LSIでは、アナログ回路もこの
回路ブロックに含まれる。
ブロックOは出力回路ブロックである。出力負荷容量を
高速に充放電するときも電源電圧V c co +V
ssoに大きな雑音電圧が誘起されるので、これらにも
専用のポンディングパッドから印加する。
また、ECLの出力のように出力レベルを精度良く制御
する出力回路ブロックのうち、DoUT用トランジスタ
を除く出力レベルを決めるためのカレントスイッチ回路
には安定なV CCF 、 V SSFを供給すべきで
ある。
ブロックPはその他の周辺回路ブロックであり、アドレ
スバッファ、デコーダ、ワードドライバやメインアンプ
、制御回路等がある。このブロックには特別の安定性は
要求されないが、他のブロックに大きな雑音電圧が印加
されないようにVccp+V sspとして専用のポン
ディングパッドから供給し、先に述べたV ccM、
V CCF m V cco + V SSM 1Vs
s+−y Vssoと分離する。
以上のように構成すれば、大負荷容量を充放電する回路
ブロック、或いは特に安定な電源電圧を必要とする回路
ブロックには、その他の通常回路とは別に専用の電源パ
ッドから電源を印加できるため、他回路ブロックによる
雑音の影響を小さく抑えることができる。
第10図、第11図はポンディングパッドからパッケー
ジのリードフレームへのワイヤボンディングの方法を示
したものである。ここで、チップ上の配線遅延を等方的
にするために、1987年アイニスニスシーシー、ダイ
ジェストオブテクニ力ルペイパーズ、第316頁(19
87I S SCC,Digest of Tec
hnicalPapers、p、316)に示されてい
るように、ポンディングパッドの配置は中央配置として
いる。
第10図はポンディングパッド毎に異なるリードフレー
ムへ配線する方式、第11図は複数のポンディングパッ
ドから共通のリードフレームへ配線する方式である。第
10図の方が電源がより完全に分離されるが、パッケー
ジのピン数が増加する欠点がある。第11図の場合はや
や雑音が乗りやすいが、パッケージのピン数は減少でき
る利点がある。
なお高速のDRAMではボンディングワイヤやパッケー
ジの持つインダクタンスによる雑音が問題となる。その
解決策としてフリップチップ方式%式%
等のワイヤレスボンディング法が提案されている。
これはチップの電極部に予めウェーハエ程でハンダバン
ブを形成しておき基板の導体パタンにフェイスダウンで
位置合わせしてハンダ融着する方法である。このワイヤ
レスボンディング方式と本発明を組み合わせれば、さら
に安定なりRAMを得ることができる。
以上、DRAMを例に本発明の実施例を述べてきたが、
本発明はオンチップ電圧リミッタを用い充放電時にのみ
電流が流れる回路ブロックを持つ他のSRAM、EPR
OM、EEPROM等のメモリLSIや論理LSIに広
く適用することができる。The present invention will be explained in detail below. FIG. 1 is a diagram showing a first embodiment of the present invention. In FIG. 1, F is a reference voltage generation circuit block whose output terminal is E, and A is a comparison circuit block whose output terminal is P.゛The above circuit blocks A and F are collectively designated as block S. T is an output transistor, and its output terminal is ■L. Here, a bipolar transistor is used as the output transistor, and it supplies a power supply current with a high current supply capability, and uses a VBE drop to generate a low voltage necessary for the fine MO8. Also, K is a circuit block where current flows only during charging and discharging, like the CMO8 circuit, and C is a terminal v
Is is a bypass capacitor to keep voltage fluctuations small, and Is is a small current source to generate a constant voltage even during standby. Vc and vC2 are power supply pads on the high potential side, and VE and VH2 are power supply pads on the low potential side. In these circuit blocks, the power for the output transistor T, which is supplied to K through which a large transient current flows, is supplied from the Vcz pad, and the circuit block S, which includes F and A, has a
It is supplied from a separate power supply pad Vc. As a result, even if a large transient current flows through the output transistor T and noise is induced in the power supply, although it is alleviated by the bypass capacitor, the reference voltage generation circuit block F and comparison circuit block A operate stably (with high precision). do. Since a large current flows also on the low potential side of K, the power supply pad VE of K, through which a large transient current also flows on the low potential side, is connected to the block S including the reference voltage generation circuit block F and the comparison circuit block A.
The padding pad is different from the pad VE1 used for this purpose. According to this embodiment, in addition to the power supply pad c2 for the output transistor T through which a large transient current flows, a power supply pad Vc for the block S including the reference voltage generation circuit block F and the comparison circuit block A is provided. A stable VL can be generated. This Vt is a voltage VBE lower than the voltage of the 8-power terminal P of S, so if the Vt voltage is stabilized, VL
This is because it is also stable. Note that although voltages of the same potential are normally applied to both type source pads, different voltages may be applied depending on the purpose. The same applies to VE□ and Vl:z. Also, the bypass capacitor C is set to M as shown in FIG.
When configuring using an OS, it is preferable to use a MOS with a small threshold value or a depression type MOS. In this way, a capacitance is always formed regardless of the potential of Vt. For this purpose, it is preferable to use a triple well structure as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 62-119958 so that the same conductive layer as the source/train always exists directly under the gate. In Fig. 1, a bipolar transistor is used for the output transistor T, but when using a process that can only produce CMOS, or due to the need for temperature compensation/process variation compensation, or due to the relationship between the generated voltage and the power supply voltage, the output transistor T shown in Fig. 2 is used. And as shown in FIG. 3, MOS transistors may have to be used. In this case as well, stable operation can be achieved by separately providing the power supply pad vc2 for the output transistor T and the power supply pad Vcm for the circuit block S for generating and comparing reference voltages. FIG. 4 shows an embodiment in which the embodiment shown in FIG. 1 is more specifically described. The reference voltage generation circuit block F consists of a bandgap generator using a bipolar transistor, a circuit that converts the voltage at the 8-power terminal BG of the bandgap generator into a desired reference voltage, and generates it at the terminal E, and an aging circuit. There is. Regarding the detailed configuration and operation of these circuits, a description of similar circuits can be found in IEE, Journal of Solid State Circuits, Vol. 24. No. 3, pages 597 to 602 (IEEE. Journal of 5olid-8tateC
circuits, vol, 24. No, 3゜pp, 59
7 to 6o2) are detailed, so they are omitted here. The feature of this circuit block F is that the reference voltage generated at the terminal E has small temperature dependence and process dependence. Note that VR is a terminal that generates a reference voltage for a bipolar current switch that constitutes an ECL input circuit block that will be described later. Circuit block A is a circuit that compares a reference voltage and a generated voltage to control the output transistor. In this figure, resistance R, bipolar Q = Qz −M
It is constituted by a differential amplifier circuit consisting of O8Mp, current source MOS Ms, and MH2. The other configurations and functions are the same as the embodiment shown in FIG. By using the circuit of the embodiment shown in FIG. 4 and supplying power to the circuit block S from the power supply pad Vc2 for the output transistor T and another power supply pad Vc, the circuit block F has low temperature dependence and process variation dependence. It is possible to generate a reference voltage that is not affected by power supply noise while maintaining the characteristics of the above. As a result, the generation of the reference voltage and the control of the output transistor can be performed with high accuracy, so that the desired voltage and current can be supplied from the internal power supply terminal, and the entire LSI can operate stably. Now, as a circuit block through which current flows only during charging and discharging, various circuit blocks other than the CMO8 circuit can be considered. Here, K is a dynamic random access memory (D
A case will be explained in which a memory array (RAM) is included. DRAMs have so far been mainly used with TTL interfaces. In the case of a TTL interface DRAM, the circuit is configured such that current flows almost only during charging and discharging. Therefore, the entire DRAM can be considered to be a circuit block. However, with the miniaturization of MOS and the use of BiCMO5, high-speed RAM has become possible, and DRAM with an ECL interface used in systems using such high-speed memory is also being developed. In the case of an ECL interface, it is easier and more efficient to configure the circuit using a bipolar current switch circuit in the input/output section. In a bipolar current switch circuit, the current is CMO
Unlike the S circuit, which only flows during charging and discharging, a constant current flows all the time. In other words, an ECL interface DRAM has a constant current circuit block mainly consisting of a bipolar current switch circuit in the input/output section, and a CM
It consists of circuit blocks having the same performance as K, such as decoders and word drivers, which are constructed of O8 or BiCMO8 circuits, and in which current flows only during charging and discharging. Further, in this bipolar current switch circuit, the internal high potential side power supply voltage cannot be lowered as much as the voltage at the terminal VL. However, the CMOS circuit constituting K requires a low internal high-potential side power supply voltage due to a decrease in breakdown voltage due to miniaturization of MOS. An example in which an ECL interface DRAM is configured taking these conditions into consideration will be described below. 5 to 7 are diagrams showing circuit blocks of an embodiment in which the embodiment of FIG. 1 is applied to an ECL interface DRAM. In these figures, ■ is an input circuit block mainly consisting of a bipolar current switch, K is a circuit block that includes memory cells and through which current flows only during charging and discharging, such as a decoder and a word driver, and 0 is a bipolar circuit block like the circuit. This is an output circuit block mainly consisting of a current switch. Note that power supply to I and O may be performed by providing an on-chip voltage limiter as necessary. In the embodiment shown in FIG. 5, dedicated power supply pads are provided for each of blocks I, O, T, and S. By using such a configuration, not only the stable operation of the circuit block S that generates and compares the reference voltage can be achieved, but also the circuit block I, which is mainly composed of a bipolar current switch through which a constant current flows, can also be used for charging and discharging. Circuit block K where current flows only when
Stable operation is achieved without being affected by power supply noise. In the embodiment shown in FIG. 5, both circuit blocks I and 0 are mainly bipolar current switches through which a constant current flows. If power is supplied to circuit blocks with the same characteristics from the same power supply pad as shown in FIG. 6, the number of power supply pads can be reduced and the features of the embodiment shown in FIG. 5 can also be obtained. . However, due to limitations in the number of pins of the package or layout limitations, it may not be possible to provide as many power supply pads as shown in FIGS. 5 and 6. In this case, the power for the circuit block S that generates and compares the reference voltage according to the present invention is supplied only from a dedicated power supply pad, and the power for the other blocks I, T(K), and O is supplied from a common power supply pad. The configuration shown in FIG. 7, which is supplied from In this configuration, for example, current is first supplied from a common power supply pad to circuit blocks I and O through which a constant current flows, and then current is supplied via output transistor T to circuit block K through which current flows only during charging and discharging. It's good to do that. By doing this, the present invention not only has the feature of being able to stably generate and compare reference voltages, but also
The circuit blocks I and O through which a constant current flows can also operate stably, resulting in stable operation as a whole. In actual LSIs, the configuration of the embodiment shown in FIG. 7 is often adopted due to the limitation of the number of pins of the package, but by using the present invention in the above-mentioned configuration, the same stability as that of the embodiments of FIGS. 5 and 6 is achieved. can accomplish the action. FIG. 8 is a diagram showing main circuits when the embodiment of FIG. 7 is specifically applied to a DRAM. In this figure, ■ is an input circuit block of the ECL interface, and one of the address buffer circuits is shown here as an example. K is a circuit block through which current mainly flows only during charging and discharging, and here it includes a decoder circuit PD, a word driver WD, a memory cell array M, a write amplifier RA in the memory cell array, and a Y selection signal applied to the terminal YS. MO8 differential circuit (MolHM 0
21 MD, IM o 4 ), etc. are shown for one data line pair. W is a word line, and D and /D are data lines. DC is a common data line which is the output of the direct sense amplifier. Chip enable signal /CE is connected to terminal C1.
A signal voltage generated from is applied. ○ is an output circuit block, in which a preamplifier circuit amplifies the current signal of the common data line DC and transmits it to the data bus line DB, and a current signal of the data bus line Da is DOUT.
It shows the main amplifier circuit that converts the signal. Terminal M
A signal voltage is applied to A for selecting which preamplifier if there are a plurality of preamplifiers, and a signal voltage for setting the output to a low level during standby is applied to the terminal 10E1. Although Vco is omitted in FIGS. 5 to 7, it is a power supply pad for the DoU transistor described in the prior art. Further, the MOS whose gate is connected to the terminal Va is a current source MOS. The on-chip voltage limiter has three types of internal voltage terminals Vt,
x + VE2. Different voltages are generated at Vt, . S circuit is a circuit for generating and comparing a reference voltage for terminal VL circuit, T1 is its output transistor, S2. T2 and S,,T, are similar circuits for V Let vt,3, respectively. Here, for example, a bandgap generator or the like in the SZI may be shared. Although omitted in Fig. 8, terminals Vt, □ and terminal v
E □t V L2 and VE2. It is desirable to provide a bypass capacitor between VL3 and VE as shown in FIG. 1 to alleviate power supply noise. According to this embodiment, the power supply for the circuit block S tsztsa that generates and compares the reference voltage in the on-chip voltage limiter is supplied from the dedicated power supply pad V C1t V El, so that the output transistor T1. Stable operation can be achieved without being affected by power supply noise due to the circuit block K through which current flows only during charging and discharging, which is supplied from T, ,T. Also,
Since the voltages applied to the terminals Vc, VR□, etc. are also required to be stable, it is preferable to generate them in a circuit supplied with power from Vcm and VE. The purpose of the present invention is to supply power to a circuit that generates and compares a reference voltage in an on-chip voltage limiter from a dedicated power supply pad, thereby stabilizing it without being affected by power supply noise caused by a circuit block through which current flows only during charging and discharging. The purpose is to plan the action. This is broadly applied to dividing an LSI into multiple circuit blocks, and for circuit blocks that charge and discharge particularly large load capacities, or circuit blocks that require a particularly stable power supply voltage, to have a dedicated power supply separate from other normal circuits. This can be said to be aimed at achieving stable operation with a configuration in which power is applied from the pad. FIG. 9 shows an embodiment in which the concept of the present invention is expanded in this way. DRAM is used as an example. In Figure 9, the power supply bonding pads (Vccp, VCCM, VCCRI VC
COIVsspy VssMy VSSR, VSSO)
The following shows how to apply power supply voltage to each circuit block. In addition, there are &Nte Vccp, V outside the package.
ccM* VCCF#v cco is connected to the positive power supply Vcc, V
ssp+ VssMy VSSF, Vsso are connected to the negative power supply Vss. For TTL interface, normally Vcc = 5 V, Vss = OV, E
For CL interface, usually Vcc=OV, Vss
=-5.2V. Block M is a memory cell array block, and the current for rewriting and refreshing memory cells is set to Vcc.
Apply from M, V ssM. High-speed, large-capacity DRAM
VCCM, VSS
Since a large noise voltage is induced in the circuit, current is supplied from a dedicated bonding pad to prevent other circuits from malfunctioning. Block F is a reference voltage generation circuit block, which includes a reference voltage generation circuit for an on-chip voltage limiter, a reference voltage generation circuit for an input/output buffer of an ECL interface, and a constant current source drive voltage generation circuit. These are applied from dedicated bonding pads in order to supply a stable power supply voltage V CICF t V ssp. In addition, in an analog/digital mixed type LSI, an analog circuit is also included in this circuit block. Block O is an output circuit block. Even when charging and discharging the output load capacity at high speed, the power supply voltage V c co +V
Since a large noise voltage is induced in sso, it is also applied to these from dedicated bonding pads. Also, among the output circuit blocks that accurately control the output level such as the ECL output, stable V CCF and V SSF should be supplied to the current switch circuit for determining the output level, excluding the DoUT transistor. . The block P is another peripheral circuit block including an address buffer, a decoder, a word driver, a main amplifier, a control circuit, and the like. This block does not require special stability, but in order to prevent large noise voltages from being applied to other blocks, it is supplied from a dedicated bonding pad as Vccp+Vssp, and the previously mentioned VccM,
V CCF m V cco + V SSM 1Vs
Separate from s+-y Vsso. With the above configuration, power can be applied to circuit blocks that charge and discharge large load capacities, or circuit blocks that require a particularly stable power supply voltage, from a dedicated power supply pad separately from other normal circuits. , the influence of noise caused by other circuit blocks can be suppressed. 10 and 11 show a method of wire bonding from the bonding pad to the lead frame of the package. Here, in order to make the wiring delay on the chip isotropic, it is necessary to make the wiring delay on the chip isotropic.
87I S SCC, Digest of Tec
As shown in Hnical Papers, p. 316), the placement of the bonding pads is central. FIG. 10 shows a method of wiring each bonding pad to a different lead frame, and FIG. 11 shows a method of wiring from a plurality of bonding pads to a common lead frame. Although the power supplies are more completely isolated in FIG. 10, the disadvantage is that the number of pins on the package increases. The case shown in FIG. 11 has the advantage that the number of pins on the package can be reduced, although it is somewhat prone to noise. Note that in high-speed DRAMs, noise due to the inductance of bonding wires and packages becomes a problem. As a solution to this problem, wireless bonding methods such as the flip-chip method have been proposed. This is a method in which solder bumps are formed on the electrode portions of the chip in advance during the wafer process, and the solder bumps are aligned face-down with the conductor pattern of the substrate and soldered. By combining this wireless bonding method with the present invention, a more stable RAM can be obtained. The embodiments of the present invention have been described above using DRAM as an example.
The present invention uses an on-chip voltage limiter to apply to other SRAMs and EPRs that have circuit blocks through which current flows only during charging and discharging.
It can be widely applied to memory LSIs and logic LSIs such as OM and EEPROM.
本発明では、オンチップ電圧リミッタにおいて、基準電
圧発生回路ブロック及び比較回路ブロックの電源と出力
トランジスタの電源とを分離し、それぞれ別個の電源パ
ッドから供給したことにより、出力トランジスタに大き
な過渡電流が流れても、基準電圧発回路ブロック及び比
較回路ブロックには別の電源パッドから電流が供給され
るため、これらは安定に動作することができる。
また、この結果基準電圧の発生及び出力トランジスタの
制御が良好に行なえるため内部電源端子から所望の電圧
と電流を安定に供給でき、LSI全体が安定動作となる
。In the present invention, in the on-chip voltage limiter, the power supplies of the reference voltage generation circuit block and comparison circuit block and the power supply of the output transistor are separated and supplied from separate power pads, so that a large transient current flows through the output transistor. However, since current is supplied to the reference voltage generation circuit block and comparison circuit block from separate power supply pads, they can operate stably. Further, as a result, the generation of the reference voltage and the control of the output transistor can be performed well, so that the desired voltage and current can be stably supplied from the internal power supply terminal, and the entire LSI can operate stably.
第1図は本発明の第1の実施例を示す回路ブロック図、
第2図及び第3図は第1図において呂力トランジスタを
MOSで構成した本発明の他の実施例を示す図、第4図
は第1図の基準電圧発生回路及び比較回路を具体的に示
した回路図、第5図〜第7図はECLインタフェースの
LSIに本発明を適用した場合の電源バットの構成を示
す平面図、第8図は第7図の構成においてDRAMの回
路を具体的に示した回路図、第9図は本発明の概念を広
げた場合の電源パッドの構成を示す平面図、第10図、
第11図はワイヤボンディングの実施例を示す平面図で
ある。
符号の説明
F・・・基準電圧発生回路ブロック
A・・・制御回路ブロック
T・・・出力トランジスタ
K・・・充放電時のみ電流が流れる回路ブロックC・・
・バイパスコンデンサ
Is・・・待機時用電流源
Vc工〜■c4・・・高電位電源パッドVE1〜■E4
・・・低電位電源パッドエ・・・入力回路ブロック
O・・・出力回路ブロック
PD・・・デコーダ
WD・・・ワードドライバ
M・・・メモリセルアレー
Dおよび/D・・・データ線
DC・・・コモンデータ線
DB・・・データバス線
め
図
〜
図
ηFIG. 1 is a circuit block diagram showing a first embodiment of the present invention;
2 and 3 are diagrams showing other embodiments of the present invention in which the power transistors in FIG. 1 are constructed with MOS, and FIG. 4 is a diagram showing a concrete example of the reference voltage generation circuit and comparison circuit in FIG. The circuit diagrams shown in FIGS. 5 to 7 are plan views showing the configuration of a power supply bat when the present invention is applied to an LSI with an ECL interface, and FIG. 8 is a concrete diagram of the DRAM circuit in the configuration of FIG. 7. 9 is a plan view showing the configuration of a power supply pad when the concept of the present invention is expanded, and FIG. 10 is a circuit diagram shown in FIG.
FIG. 11 is a plan view showing an example of wire bonding. Explanation of symbols F...Reference voltage generation circuit block A...Control circuit block T...Output transistor K...Circuit block C where current flows only during charging and discharging...
・Bypass capacitor Is...Standby current source Vc~■c4...High potential power supply pad VE1~■E4
...Low potential power supply pad E...Input circuit block O...Output circuit block PD...Decoder WD...Word driver M...Memory cell array D and /D...Data line DC...・Common data line DB... Data bus diagram ~ Figure η
Claims (1)
に供給する第1の回路と基準電圧を発生する第2の回路
と該基準電圧と該内部電源端子の電圧とを比較して第1
の回路を制御する第3の回路とを有する半導体装置にお
いて、第1の回路の電源電圧供給用のボンディングパッ
ドと第2及び第3の回路の電源電圧供給用のボンディン
グパッドのうち、少なくとも一つは別パッドとしたこと
を特徴とする半導体装置。 2)該第1の回路をバイポーラトランジスタを用いて構
成したことを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の半
導体装置。 3)該第2の回路をバイポーラトランジスタのバンドギ
ャップジェネレータを用いて構成したことを特徴とする
特許請求の範囲第1項または第2項記載の半導体装置。 4)MOSトランジスタで構成されたメモリセルを含む
ことを特徴とする特許請求の範囲第1項または第2項ま
たは第3項記載の半導体装置。 5)該内部電源端子と外部電源端子との間に挿入するバ
イパスコンデンサをMOSトランジスタのゲート・チャ
ネル間容量で構成したことを特徴とする特許請求の範囲
第1項または第2項または第3項または第4項記載の半
導体装置。 6)該バイパスコンデンサを構成するMOSトランジス
タが、デプレッシヨン形であることを特徴とする特許請
求の範囲第5項記載の半導体装置。 7)該デプレッション形MOSトランジスタのチャネル
領域をそのMOSのゲート層形成以前に形成し、かつソ
ース及びドレイン領域と同一導電形層のウエル領域に形
成することを特徴とする特許請求の範囲第6項記載の半
導体装置。[Claims] 1) A first circuit that supplies an internal power supply voltage different from the external power supply voltage to the fourth circuit group, a second circuit that generates a reference voltage, and the reference voltage and the voltage of the internal power supply terminal. 1st compared with
a third circuit for controlling a circuit, at least one of a bonding pad for supplying power voltage to the first circuit and a bonding pad for supplying power voltage to the second and third circuits; A semiconductor device characterized by having a separate pad. 2) The semiconductor device according to claim 1, wherein the first circuit is constructed using a bipolar transistor. 3) The semiconductor device according to claim 1 or 2, wherein the second circuit is constructed using a bandgap generator of bipolar transistors. 4) The semiconductor device according to claim 1, 2, or 3, characterized in that it includes a memory cell composed of a MOS transistor. 5) Claims 1, 2, or 3, characterized in that the bypass capacitor inserted between the internal power supply terminal and the external power supply terminal is constituted by a gate-channel capacitance of a MOS transistor. Or the semiconductor device according to item 4. 6) The semiconductor device according to claim 5, wherein the MOS transistor constituting the bypass capacitor is of a depression type. 7) Claim 6, characterized in that the channel region of the depletion type MOS transistor is formed before the gate layer of the MOS is formed, and is formed in a well region of the same conductivity type layer as the source and drain regions. The semiconductor device described.
Priority Applications (1)
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JP2242426A JPH04123466A (en) | 1990-09-14 | 1990-09-14 | Semiconductor device |
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- 1990-09-14 JP JP2242426A patent/JPH04123466A/en active Pending
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