(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１のノードに印加される電圧を昇圧して第２のノードに出力するチャージポンプ回路であって、
前記第１のノードと前記第２のノードとの間に直列に接続された第１群のＮチャネルトランジスタと、
前記第１のノードと第３のノードとの間に直列に接続された第２群のＮチャネルトランジスタと、
前記第１群のＮチャネルトランジスタのソースにそれぞれ交流信号を供給するために接続された第１群のコンデンサと、
前記第２群のＮチャネルトランジスタのソースにそれぞれ交流信号を供給するために接続された第２群のコンデンサと、
前記第１群及び前記第２群のＮチャネルトランジスタのゲートにそれぞれ交流信号を供給するために接続された第３群のコンデンサと、
前記第２群のＮチャネルトランジスタのそれぞれのソースに接続されたゲートと、前記第２群のＮチャネルトランジスタのそれぞれのドレインに接続されたドレインと、前記第１群及び前記第２群のＮチャネルトランジスタのそれぞれのゲートに接続されたソースとを有するＮチャネルトランジスタと、
を含むことを特徴とするチャージポンプ回路。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一般的にチャージポンプ回路に関し、特に、フラッシュメモリ等の不揮発性メモリにデータを記憶及び／又は消去する際に使用するチャージポンプ回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】
フラッシュメモリにデータを書き込むためには、１５Ｖ程度の電圧が必要である。ところが、低電圧で動作する一電源タイプのフラッシュメモリにおいては、例えば１．５Ｖ程度の電源電圧を使用するので、チャージポンプ回路により電源電圧を昇圧する必要が生じる。
【０００３】
一般的な半導体集積回路においては、デバイス特性上、Ｐ型の半導体基板を用いるプロセスが使用されて来たため、ＮチャネルＭＯＳ−ＦＥＴを使用するチャージポンプ回路が広く用いられている。図２に、４相クロック型と呼ばれる従来のチャージポンプ回路を示す。
【０００４】
図２に示すように、このチャージポンプ回路は、２段の整流回路を有している。第１段の整流回路は、ＮチャネルトランジスタＱ１及びＱ３とコンデンサＣ１及びＣ３とを含み、第２段の整流回路は、ＮチャネルトランジスタＱ２及びＱ４とコンデンサＣ２及びＣ４とを含んでいる。これらのコンデンサの内、電源経路に接続されたコンデンサＣ１とＣ２がメインとして働き、コンデンサＣ３とＣ４がサブとして働く。
【０００５】
図２のチャージポンプ回路には、例えば図３に示すようなクロック信号ＣＬ１〜ＣＬ４が入力される。第１段の整流回路は、電源電圧ＶDDを昇圧して電圧Ｖｎを出力し、第２段の整流回路は、電圧Ｖｎを昇圧して電圧Ｖｎ＋１を出力する。
【０００６】
図２において、負荷ＺLがチャージポンプ回路の出力に接続されていない場合には、整流回路の出力波形は、概略図４の（ａ）に示すようになる。第１段の整流回路の出力電圧Ｖｎは、クロック信号ＣＬ１の立ち上がりにおいて高電位となり、第２段の整流回路の出力電圧Ｖｎ＋１は、クロック信号ＣＬ２の立ち下がりにおいて低電位となるが、クロック信号ＣＬ４の立ち上がりでトランジスタＱ４がオンするので、これらの電位差はほぼゼロとなる。次に、第１段の整流回路の出力電圧Ｖｎは、クロック信号ＣＬ１の立ち下がりにおいて低電位となり、第２段の整流回路の出力電圧Ｖｎ＋１は、クロック信号ＣＬ２の立ち上がりにおいて高電位となるが、トランジスタＱ４がオフするので、これらの電位差はクロック信号ＣＬ１及びＣＬ２の振幅の和とほぼ等しくなる。一般的に、クロック信号の振幅は電源電圧ＶDDと等しいので、１段当りの平均化した昇圧電圧△Ｖは、電源電圧ＶDDとほぼ等しくなる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、重い負荷ＺLがチャージポンプ回路の出力に接続されている場合には、整流回路の出力波形は、概略図４の（ｂ）に示すようになる。この場合には、コンデンサＣ１のインピーダンスが負荷ＺLに対して無視できないことから、第１段の整流回路の出力電圧Ｖｎの波形にサグが発生し、電圧シフトＶａが生じる。また、トランジスタＱ４の電流供給能力に限りがあることから、トランジスタＱ４がオンしている期間においても、第１段の整流回路の出力電圧Ｖｎと第２段の整流回路の出力電圧Ｖｎ＋１との間に電位差Ｖｂが生じる。その結果、１段当りの平均化した昇圧電圧△Ｖは、電源電圧ＶDDからＶａ及びＶｂを引いた値とほぼ等しくなる。
【０００８】
図５に、以上のような負荷の有無によるチャージポンプ回路の出力電圧の違いを示す。時間ｔ＝０におけるチャージポンプ回路の出力電圧ＶOUTの初期値は、電源電圧ＶDDからＮチャネルトランジスタのしきい値電圧Ｖtnを引いた値となっている。負荷が接続されていない場合には、チャージポンプ回路の出力電流ＩOUTはゼロであり、チャージポンプ回路の出力電圧ＶOUTは、時間ｔの経過に伴って所定の値まで昇圧される。一方、重い負荷が接続されている場合には、チャージポンプ回路の出力電流ＩOUTが大きいため、チャージポンプ回路の出力電圧ＶOUTは十分昇圧されない。
【０００９】
ところで、日本国特許出願公開（特開）平１１−１１０９８９号公報には、４相クロックを用いる昇圧回路において、電荷転送トランジスタのゲートとドレインとの間に設けられた昇圧押上げ用トランジスタのゲート駆動クロックを、所定数段先の同相クロックとすることが掲載されている。しかしながら、この昇圧回路によっても、重い負荷が接続された場合における、コンデンサのインピーダンスやトランジスタの電流供給能力に起因する出力電圧の降下については解決されていない。
【００１０】
そこで、上記の点に鑑み、本発明は、重い負荷が接続されても十分な昇圧動作を行うことができるチャージポンプ回路を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
以上の課題を解決するため、本発明に係るチャージポンプ回路は、第１のノードに印加される電圧を昇圧して第２のノードに出力するチャージポンプ回路であって、第１のノードと第２のノードとの間に直列に接続された第１群のＮチャネルトランジスタと、第１のノードと第３のノードとの間に直列に接続された第２群のＮチャネルトランジスタと、第１群のＮチャネルトランジスタのソースにそれぞれ交流信号を供給するために接続された第１群のコンデンサと、第２群のＮチャネルトランジスタのソースにそれぞれ交流信号を供給するために接続された第２群のコンデンサと、第１群及び第２群のＮチャネルトランジスタのゲートにそれぞれ交流信号を供給するために接続された第３群のコンデンサと、第２群のＮチャネルトランジスタのそれぞれのソースに接続されたゲートと、第２群のＮチャネルトランジスタのそれぞれのドレインに接続されたドレインと、第１群及び第２群のＮチャネルトランジスタのそれぞれのゲートに接続されたソースとを有するＮチャネルトランジスタを含むことを特徴とする。
【００１３】
以上の様に構成した本発明に係るチャージポンプ回路によれば、第２郡のＮチャネルトランジスタが直列接続された経路において昇圧動作を行いながら、第１郡のＮチャネルトランジスタが直列接続された経路に負荷を接続するので、重い負荷が接続されても十分な昇圧動作を行うことができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて、本発明の実施の形態について説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係るチャージポンプ回路の回路図である。
【００１５】
図１に示すように、このチャージポンプ回路は、第１のノードＮ１に印加される電源電圧ＶDDを昇圧して第２のノードＮ２に出力する。第１のノードＮ１と第２のノードＮ２との間には、複数のＮチャネルトランジスタ（ここでは例としてＱ５とＱ６を示す）が直列に接続されている。トランジスタＱ５とＱ６にゲート電圧を供給するために、第１のノードＮ１と第３のノードＮ３との間に複数のＮチャネルトランジスタ（ここでは例としてＱ３とＱ４を示す）が直列に接続されている。
【００１６】
トランジスタＱ３とＱ４のゲートには、クロック信号等の交流信号を外部から供給するために、コンデンサＣ３とＣ４がそれぞれ接続されている。これらの交流信号は、トランジスタＱ５とＱ６のゲートにも供給される。また、トランジスタＱ３とＱ４のソースには、交流信号を外部から供給するために、コンデンサＣ１とＣ２がそれぞれ接続されている。ここで、トランジスタＱ１及びＱ３とコンデンサＣ１及びＣ３は第１段の整流回路を構成し、トランジスタＱ２及びＱ４とコンデンサＣ２及びＣ４は第２段の整流回路を構成している。これらのコンデンサの内、電源経路に接続されたコンデンサＣ１とＣ２がメインとして働き、コンデンサＣ３とＣ４はサブとして働く。また、トランジスタＱ５とＱ６のソースにも、交流信号を外部から供給するために、コンデンサＣ５とＣ６がそれぞれ接続されている。なお、ノードＮ３には負荷が接続されないことから、コンデンサＣ１とＣ２の容量値を、従来に比べてかなり小さくすることができる。
【００１７】
さらに、トランジスタＱ３とＱ４のゲートには、直流成分を供給するための手段として、トランジスタＱ１とＱ２のソースがそれぞれ接続されている。これらの直流成分は、トランジスタＱ５とＱ６のゲートにも供給される。ここで、トランジスタＱ１とＱ２のドレインは、トランジスタＱ３とＱ４のドレインにそれぞれ接続され、トランジスタＱ１とＱ２のゲートは、コンデンサＣ１とＣ２、即ち、トランジスタＱ３とＱ４のソースにそれぞれ接続されている。従って、トランジスタＱ１とＱ２は、トランジスタＱ３とＱ４のソース電圧に基づいて、トランジスタＱ３とＱ４のゲートにそれぞれ直流成分を供給する。
【００１８】
図１のチャージポンプ回路には、例えば図３に示すようなクロック信号ＣＬ１〜ＣＬ４が入力される。第１段の整流回路は、電源電圧ＶDDを昇圧して電圧Ｖｎを出力する。さらに、第２段の整流回路は、電圧Ｖｎを昇圧して電圧Ｖｎ＋１を出力する。これらの整流回路の出力波形は、図２に示す従来のチャージポンプ回路において負荷が接続されていない場合とほぼ同様であり、図４の（ａ）に示すようになる。図４の（ａ）に示すように、第１段の整流回路の出力電圧Ｖｎは、クロック信号ＣＬ１の立ち上がりにおいて高電位となり、第２段の整流回路の出力電圧Ｖｎ＋１は、クロック信号ＣＬ２の立ち下がりにおいて低電位となるが、トランジスタＱ４がオンするので、これらの電位差はほぼゼロとなる。次に、第１段の整流回路の出力電圧Ｖｎは、クロック信号ＣＬ１の立ち下がりにおいて低電位となり、第２段の整流回路の出力電圧Ｖｎ＋１は、クロック信号ＣＬ２の立ち上がりにおいて高電位となるが、トランジスタＱ４がオフするので、これらの電位差はクロック信号ＣＬ１及びＣＬ２の振幅の和とほぼ等しくなる。一般的に、クロック信号の振幅は電源電圧ＶDDと等しいので、１段当りの平均化した昇圧電圧△Ｖは、電源電圧ＶDDとほぼ等しくなる。
【００１９】
本実施形態に係るチャージポンプ回路においては、従来のチャージポンプ回路と異なり、ノードＮ３に負荷が接続されることはないので、図４の（ｂ）に示すような出力電圧の低下は生じない。負荷への出力電流ＩOUTは、ノードＮ１〜ノードＮ２の経路に接続されたトランジスタＱ５とＱ６を流れるが、これらのトランジスタのゲートはインピーダンスが高く、これらのトランジスタのソースには別途設けたコンデンサＣ５及びＣ６によりクロック信号が供給されるので、負荷への出力電流ＩOUTがノードＮ１〜ノードＮ３の経路に及ぼす影響は小さい。その結果、ノードＮ１〜ノードＮ３の電圧に基づいて出力されるノードＮ２の電圧においても、従来より電圧降下が小さくなる。
【００２０】
【発明の効果】
以上述べた様に、本発明によれば、複数のＮチャネルトランジスタが直列接続されて昇圧動作を行う第１の経路とは別に、同じゲート電圧で動作する複数のＮチャネルトランジスタが直列接続された第２の経路を設け、この第２の経路に負荷を接続するので、重い負荷が接続されても十分な昇圧動作を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係るチャージポンプ回路の回路図である。
【図２】従来のチャージポンプ回路の回路図である。
【図３】チャージポンプ回路に供給されるクロック信号波形の一例を示す図である。
【図４】チャージポンプ回路における各段の波形を示す図である。
【図５】従来のチャージポンプ回路における出力電圧の変化を示す図である。
【符号の説明】
Ｑ１〜Ｑ６  トランジスタ
Ｃ１〜Ｃ６  コンデンサ
ＣＬ１〜ＣＬ４  クロック信号
【図１】
0003975655.tif 000002
【図２】
0003975655.tif 000003
【図３】
0003975655.tif 000004
【図４】
0003975655.tif 000005
【図５】
0003975655.tif 000006