CN101009485B - 半导体器件中的复位信号产生器 - Google Patents

Abstract

公开了一种复位信号产生器，包括输出单元、断开信号产生器、反相器单元、和变化减小单元。输出单元根据预复位信号产生复位信号，并且复位信号在电源电压信号达到断开电压时转换成接地电平之前，跟随电源电压信号。变化减小单元与反相器单元相连，用于减小断开电压随温度变化的范围。

Description

半导体器件中的复位信号产生器

本申请要求35 USC§119下2006年1月5日向韩国专利局递交的韩国专利申请No.2006-01287的优先权，将其全部公开一并在此作为参考。

技术领域

本发明大体上涉及产生复位信号，具体地，涉及产生具有随着温度变化的、最小断开电压(tripping voltage)范围的复位信号，以便于半导体器件的稳定操作。

背景技术

施加电源电压以操作诸如半导体存储器件之类的半导体器件称作“加电”。半导体存储器件不会在施加电源电压的时刻马上操作。电源电压典型地斜坡上升，并且在电源电压的电平达到预定电平之后半导体器件才操作。

因此，半导体存储器件具有用于防止当逻辑电平不确定时的不稳定操作或防止加电期间的闭锁效应的电路。典型地，半导体存储器件中的复位信号产生电路产生用于使半导体存储器件中的器件复位的复位信号，直到电源电压稳定。可以将复位信号称作加电复位信号，并且可以将复位信号产生电路称作加电复位电路。

图1是传统的复位信号产生电路的电路图。参考图1，传统的复位信号产生电路包括电平感测单元10和多个反相器12、14和16。电平感测单元用于感测电源电压VDD的电平。反相器12、14和16是用于缓冲从电平感测单元10输出的电平感测信号、并且用于产生复位信号VCCHB。

电平感测单元10包括NMOSFET(N-沟道金属氧化物半导体场效应晶体管)NM10。NMOSFET NM10的栅极和漏极连接在一起，使得NMOSFET NM10呈二极管连接。将电源电压VDD施加到NMOSFET NM10的栅极和漏极上。NMOSFET NM10的源极与输出节点N10相连。电阻器R10连接在输出节点N10和接地节点之间。

反相器12包括其栅极一起连接在输出节点N10处的PMOSFET(P-沟道金属氧化物半导体场效应晶体管)PM12和NMOSFET NM12。PMOSFETPM12的源极具有在其上施加的电源电压VDD，并且NMOSFET NM12的源极与接地节点相连。PMOSFET PM12和NMOSFET NM12的漏极一起连接在节点N12处形成反相器12的输出。

反相器12的输出连接为反相器14的输入。反相器14和反相器16的结构与反相器12的结构类似。图1中产生的复位信号可以来自反相器12、14和16之一。反相器14的输出是反相器12的输出的反转信号，并且因此当将复位信号VCCHB产生为反相器16的输出时，反相器14的输出表示为VCCH。

现在将参考图2A和图2B描述图1的复位信号产生电路的操作。最初施加时，电源电压VDD逐渐地增加典型地为斜坡。当电源电压VDD小于NMOSFET NM10的阈值电压时，NMOSFET NM10最初截止，使得节点N10最初处于逻辑低状态。因此，PMOSFET PM12最初导通，使得节点N12以及因此复位信号VCCHB最初跟随电源电压VDD。

图2A说明了当电源电压VDD在加电期间斜坡上升时，图1的复位信号产生电路节电处的电压。曲线g11和g12是针对不同温度的电平感测单元10的输出节点N10的电压电平VN10。曲线g1是针对复位信号VCCHB的，并且曲线gT表示反相器12的断开电压电平(trip voltagelevel)。

随着电源电压VDD的增加，复位信号VCCHB最初跟随电源电压VDD，直到当电源电压VDD达到断开电压时的断开点P1为止。在断开点P1，复位信号VCCHB降低并且保持接地电压电平。

图2A、2B和3仅说明了当电源电压VDD增加时的加电时间段。然而，在加电之后，电源电压VDD最终达到并且维持恒定的最终电源电压电平。

图2B示出了由反相器14输出的电压信号VCCH的曲线g2。随着电源电压VDD的增加，电压信号VCCH最初处于接地电平直到断开点P1为止。在断开点P1之后，电压信号VCCH增加以跟随电源电压VDD。

参考图1的复位信号产生电路以及图2A和图2B，电源电压VDD增加以达到NMOSFET NM10的阈值电压。在这一点上，NMOSFET NM10用作二极管，并且电阻器R10确定流过已经导通的NMOSFET NM10的电流电平。

电源电压VDD继续增加直到输出节点N10处的电压达到NMOSFETNM12的阈值电压为止。在这一点上，反相器12的输出节点N12处的电压处于接地电压电平。在这里，可以将把NMOSFET NM12导通的电压称作断开电压，并且复位信号VCCHB降低并且将接地电压维持在该断开电压处(例如，图2A中的点P1)。在这一点P1，从反相器14输出的电压信号VCCH从接地电压电平增加，以跟随电源电压VDD，如图2B中所示。

针对具有低工作电压的移动产品，期望降低断开点。另外参考图2A和图2B，可以通过调节电平感测单元10的特性，将断开点从P1降低到P2。在这种情况下，在电平感测单元10的输出节点N10处的电压遵循曲线g11而不是曲线g12。例如，可以这样调节电阻器R10的电阻或NMOSFETNM10的晶体管特性。

然而，降低该断开点导致如通过图2A中的已减小的范围T1所示的断开电压的已减小的裕度。然而，如图3中所示，图1的复位信号产生电路的操作对于温度是敏感的。

图3说明了在不同温度下的复位信号VCCHB。在图3中，图3中的曲线g3表示高温下的复位信号VCCHB，曲线g4表示常温下的复位信号VCCHB，以及曲线g5表示低温下的复位信号VCCHB。高温比常温高，低温比常温低。例如，常温是25℃，高温是100℃，以及低温是-25℃。图3说明了针对不同温度的断开点的范围。

如果图1的复位信号产生电路是针对常温设计的，断开电压中的偏移在高温或低温时可能在所期望的工作裕度以外。因此，期望具有最小温度敏感性的复位信号产生器。

发明内容

根据本发明的总体方案的一种复位信号产生器包括输出单元、断开信号产生器、反相器单元、和变化减小单元(variation reducing unit)。输出单元根据预复位信号产生复位信号，并且复位信号在电源电压信号达到断开电压时转换成预定电平之前，跟随电源电压信号。断开信号产生器根据电源电压信号产生断开信号。反相器单元根据断开信号和电源电压信号产生预复位信号。

变化减小单元与反相器单元相连，并且配置用于针对不同的温度将断开电压偏移不同的量，使得随着温度的变化减小断开电压的范围。例如，将变化减小单元配置用于针对较高的温度偏移断开电压较大的量。

当在半导体存储器件内部形成复位信号产生器时，本发明尤为适用。然而，可以将本发明用于其他类型的半导体器件中。

另外，当通过较高的电压电源产生电源电压信号时，以及当预定的电平是接地电压电平时，本发明尤为适用。

以这种方式，复位信号具有较低的温度敏感性。因此，即使降低复位信号的断开电压，断开电压即使随着温度变化也不会降低到所期望的操作裕度之外。

附图说明

当参考附图详细描述本发明的典型实施例时，本发明的以上和其他特征和优点将变得更加清楚，其中：

图1是传统的复位信号产生电路的电路图；

图2A和图2B说明了在图1的复位信号产生电路的操作期间、包括所产生的复位信号的电压的曲线；

图3说明了根据现有技术的复位信号随温度的变化；

图4是根据本发明的典型实施例的复位信号产生器的电路图；

图5说明根据本发明的典型实施例，图4所示的复位信号产生器所产生的复位信号随温度的变化；

图6是根据本发明的另一个典型实施例的复位信号产生器的电路图；

图7说明根据本发明的典型实施例，图6所示的复位信号产生器所产生的复位信号随温度的变化；

图8说明根据本发明的典型实施例，图4所示的复位信号产生器中的输出单元中的示例实施方式。

这里所参考的图仅用于说明清楚而绘制，而不必按比例绘制。在1、2A、2B、3、4、5、6、7、和8中具有相同的参考数字的元件表示具有类似结构和/或功能的元件。

具体实施方式

图4是根据本发明的典型实施例的复位信号产生器的电路图。将此种复位信号产生器形成为半导体器件内部的集成电路，例如在本发明的一个实施例中的半导体存储器件内。参考图4，复位信号产生器包括断开信号产生器40、反相器单元42、变化减小单元43、和由反相器44和46组成的输出单元48。

断开信号产生器40包括二极管连接的NMOSFET(N-沟道金属氧化物半导体场效应晶体管)NM40和电阻器R40。NMOSFET NM40具有连接在一起、并在其上施加电源电压信号VDD的栅极和漏极。电阻器R40连接在NMOSFET NM40的源极和接地节点之间。断开信号产生器40的输出节点N40具有在其上产生的断开信号。

当NMOSFET NM40导通以作为二极管时，NMOSFET NM40和电阻器R40形成分压器，其中电阻器R40控制通过断开信号产生器40的电流。在这种情况下，在节点N40处产生的断开信号是取决于电源电压信号VDD以及NMOSFET NM40和电阻器R40的电阻的分压电压。

反相器单元42包括第一PMOSFET PM42(P-沟道金属氧化物半导体场效应晶体管)和第一NMOSFET NM42。第一PMOSFET PM42具有在其上施加电源电压信号VDD的源极。第一NMOSFET NM42具有与接地节点相连的源极、并且具有在断开信号产生器40的输出节点N40处与第一PMOSFET PM42的栅极相连的栅极。在第一NMOSFET NM42的漏极处(即，节点N43)产生预复位信号。

变化减小单元43包括第二PMOSFET PM43和第二NMOSFET NM43。第二PMOSFET PM43具有与第一PMOSFET PM42的漏极相连的源极、具有与第一PMOSFET PM42和第一NMOSFET NM42的栅极相连的栅极、并且具有与第一NMOSFET NM42的漏极相连的漏极。通过将栅极和漏极一起连接到第一PMOSFET PM42的漏极，使第二NMOSFET NM43呈二极管连接，并且第二NMOSFET NM43具有与第一NMOSFET NM42的漏极相连的源极。

参考图4和图8，输出单元48包括第一反相器44，第一反相器44输入预复位信号以产生随后的预复位信号VCCH。输出单元48也包括第二反相器46，第二反相器46输入随后的预复位信号VCCH以输出复位信号VCCHB。

参考图8，第一反相器44包括第三PMOSFET PM91和第三NMOSFETNM91。第三PMOSFET PM91具有在其上施加电源电压信号VDD的源极。第三NMOSFET NM91具有与接地节点相连的源极、具有与第三PMOSFET PM91的漏极相连的漏极、并且具有与第三PMOSFET PM91的栅极相连的栅极。第三PMOSFET PM91和第三NMOSFET NM91的栅极具有施加在其上的、来自反相器单元42的预复位信号。第三PMOSFET PM91和第三NMOSFET NM91的漏极产生随后的预复位信号VCCH。

另外参考图8，第二反相器46包括第四PMOSFET PM92和第四NMOSFET NM92。第四PMOSFET PM92具有在其上施加电源电压信号VDD的源极。第四NMOSFET NM92具有与接地节点相连的源极、具有与第四PMOSFET PM92的漏极相连的漏极、并且具有与第四PMOSFET PM92的栅极相连的栅极。第四PMOSFET PM92和第四NMOSFET NM92的栅极具有施加在其上的随后的预复位信号VCCH。第四PMOSFET PM92和第四NMOSFETNM92的漏极产生复位信号VCCHB。

图5说明根据本发明的典型实施例，在各种温度下从图4的复位信号产生器产生的复位信号VCCHB。图5也说明了在诸如半导体存储器件之类的半导体器件加电时电源电压信号VDD的斜坡上升。现在将参考图5解释图4的复位信号产生器的操作。

在本发明的一个实施例中，电源电压信号VDD是从具有最终达到比接地节点更高的电势的稳态电压的VDD信号的高电压电源产生的。然而，图5说明当VDD信号达到此种稳态电压之前斜坡上升时的加电操作。

最初，当电源电压信号VDD小于断开信号产生器40中的二极管连接的NMOSFET NM40的阈值电压时，NMOSFET NM40最初截止，使得输出节点N40最初处于逻辑低状态。因此，PMOSFET PM42最初导通，使得节点N42最初跟随电源电压信号VDD。

当电源电压信号VDD进一步增加并且超过二极管连接的NMOSFETNM40的阈值电压时，NMOSFET NM40导通。结果，断开信号产生器在输出节点N40处产生断开电压。NMOSFET NM 40的电阻和电阻器R40的电阻作为在输出节点N40处针对电源电压信号VDD的电阻式分压器。

在图5中，将复位信号VCCHB向接地电压转换时的VDD信号的电压电平称作断开电压。将在节点N43处通过输出部分48的反相器44输入的电压减小第二NMOSFET NM43导通时的栅极-源极电压Vgs。因此，将输出部分48的反相器44和46用断开电压进行触发，所述断开电压比没有包括变化减小单元43的情况偏移到更高的电平。

图5说明了(虚线)如参考图3所描述的、并且通过现有技术的图1中的复位信号产生电路产生的复位信号的曲线g3、g4和g5。复位信号具有随温度变化的范围VAR1。

图5示出了通过图4的复位信号产生器产生的复位信号VCCHB的曲线g30、g40和g50。曲线g30表示高温下的复位信号VCCHB、曲线g40表示常温下的复位信号VCCHB、以及曲线g50表示低温下的复位信号VCCHB。高温比常温高，低温比常温低。例如，常温是25C，高温是100℃，以及低温是-25℃。

变化减小单元43的NMOSFET NM43的栅极-源极电压也随着温度变化。NMOSFET NM43的栅极-源极电压在高温时最高，并且在低温时最低。因此，对于曲线g30，在图5中断开电压向右偏移的量是最高的，对于曲线g50，在图5中断开电压向右偏移的量是最低的。根据随着温度变化的这种偏移量变化，通过图4的复位信号产生器产生的复位信号VCCHB具有随着温度变化已减小了的范围VAR2。

NMOSFET NM42具有随着更高的温度而更低的阈值，这样，如果没有变化减小单元43，复位信号产生器将具有随着更高的温度而具有更低的断开电压(如通过曲线g3、g4和g5所示)。因此，在现有技术中没有变化减小单元43的复位信号VCCHB随温度变化的范围VAR1比本发明的复位信号VCCHB的范围VAR2更高。

注意，也可以将作为反相器44的输出的随后的预复位信号VCCH用作图4的复位信号产生器的复位信号。在这种情况下，随后的预复位信号VCCH维持在接地电平，并且然后在断开电压处，跟随电源电压信号VDD。

图6是根据本发明的另一个典型实施例的复位信号产生器的电路图。图6的复位信号产生器基本与图4的复位信号产生器类似。

因此，图6的复位信号产生器包括断开信号产生器60、反相器单元62、变化减小单元63、由反相器64和66组成的输出单元，分别与图4的部件40、42、43、44和46类似。断开信号产生器60具有如图4的部件NM40和R40那样类似地配置的NMOSFET NM60和电阻器R60。

反相器62具有如图4的部件PM42和NM42那样类似地配置的PMOSFET PM62和NMOSFET NM62。变化减小单元63具有如图4的部件PM43和NM43那样类似地配置的PMOSFET PM63和NMOSFET NM63。

然而，图6的NMOSFET NM60具有与NMOSFET NM60的源极相连的衬底，用于减小不期望的体效应。场效应晶体管中的体效应对于本领域的普通技术人员是通常且一般公知的。场效应晶体管中的体效应指的是根据场效应晶体管的源极和衬底之间的电压差的阈值电压变化。

在图6的实施例中，通过将衬底与NMOSFET NM60的源极相连，可以将随温度变化的断开电压的范围进一步地最小化。图7说明在高温(即，曲线g300)、常温(即，曲线g400)、低温(即，曲线g500)下通过图6的复位信号产生器产生的复位信号VCCHB相对于电源电压信号VDD。

针对图6的复位信号产生器，从现有技术范围VAR1减小到随温度变化的复位信号VCCHB的范围VAR3。图7中的曲线g100说明在断开信号产生器60的输出节点N60处的电压电平，以及曲线gT表示反相器单元62的断开电压电平。

以这种方式，通过减小复位信号VCCHB随温度变化的范围，可以将断开电压从较高的断开点P1进一步地减小到断开点P2，如图7所示。该较低的断开电压有利于为了降低能耗而以较低的电源电压操作移动设备。

前述部分仅作为示例且不倾向于限制。例如，在这里说明的任何数值、任何数目或类型的晶体管器件仅是示例。另外，在图5和图7的电压波形中示出的信号仅是用于描述示例操作的示例。

本发明仅由所附权利要求及其等价物限定。

Claims (20)

1.一种复位信号产生器，包括：

输出单元，用于根据预复位信号产生复位信号，其中复位信号在电源电压信号达到断开电压时转换成预定电平之前，跟随电源电压信号；

断开信号产生器，用于根据电源电压信号产生断开信号；

反相器单元，用于根据断开信号和电源电压信号产生预复位信号；以及

变化减小单元，与反相器单元相连，并且配置用于针对不同的温度将断开电压偏移不同的量，使得随着温度的变化而减小断开电压的范围。

2.如权利要求1所述的复位信号产生器，其中，将变化减小单元配置用于针对较高的温度偏移断开电压较大的量。

3.如权利要求1所述的复位信号产生器，其中，所述反相器单元包括：

第一PMOSFET (P-沟道金属氧化物半导体场效应晶体管)，具有在其上施加电源电压信号的源极，并且具有与变化减小单元相连的漏极；以及

第一NMOSFET (N-沟道金属氧化物半导体场效应晶体管)，具有与接地节点相连的源极、具有与变化减小单元相连的漏极、并且具有与第一PMOSFET的栅极相连的栅极，

其中，在第一NMOSFET的漏极处产生预复位信号。

4.如权利要求3所述的复位信号产生器，其中，所述变化减小单元包括：

第二PMOSFET，具有与第一PMOSFET的漏极相连的源极、具有与第一PMOSFET和第一NMOSFET的栅极相连的栅极、并且具有与第一NMOSFET的漏极相连的漏极；以及

第二NMOSFET，具有与第一PMOSFET的漏极相连的栅极和漏极、并且具有与第一NMOSFET的漏极相连的源极。

5.如权利要求4所述的复位信号产生器，其中，断开电压的偏移的量取决于第二NMOSFET的栅极-源极。

6.如权利要求4所述的复位信号产生器，其中，所述输出单元包括：

第一反相器，用于输入预复位信号以产生随后的预复位信号；以及

第二反相器，用于输入随后的预复位信号以产生复位信号。

7.如权利要求6所述的复位信号产生器，其中，所述第一反相器包括：

第三PMOSFET，具有在其上施加电源电压信号的源极；以及

第三NMOSFET，具有与接地节点相连的源极、具有与第三PMOSFET的漏极相连的漏极、并且具有与第三PMOSFET的栅极相连的栅极，

其中，第三PMOSFET和第三NMOSFET的栅极具有在其上施加的预复位信号，以及第三PMOSFET和第三NMOSFET的漏极产生随后的预复位信号。

8.如权利要求7所述的复位信号产生器，其中，所述第二反相器包括：

第四PMOSFET，具有在其上施加电源电压信号的源极；以及

第四NMOSFET，具有与接地节点相连的源极、具有与第四PMOSFET的漏极相连的漏极、并且具有与第四PMOSFET的栅极相连的栅极，

其中，第四PMOSFET和第四NMOSFET的栅极具有在其上施加的随后的预复位信号，以及第四PMOSFET和第四NMOSFET的漏极产生复位信号。

9.如权利要求3所述的复位信号产生器，其中，所述断开信号产生器包括：

另一个NMOSFET，具有在其上施加电源电压信号的、连接在一起的栅极和漏极；以及

电阻器，与接地节点相连，以及在产生断开信号并与第一PMOSFET和第一NMOSFET的栅极相连的节点处，与所述另一个NMOSFET的源极相连。

10.如权利要求9所述的复位信号产生器，其中，所述另一个NMOSFET具有与所述另一个NMOSFET的源极相连的衬底。

11.如权利要求1所述的复位信号产生器，其中，在半导体存储器件内部形成复位信号产生器。

12.如权利要求1所述的复位信号产生器，其中，通过高电压电源产生电源电压信号，并且预定电平是接地电压电平。

13.一种复位信号产生器，包括：

用于产生复位信号的装置，所述复位信号在电源电压信号达到断开电压时转换成预定电平之前，跟随电源电压信号；以及

用于针对不同的温度将断开电压偏移不同的量的装置，使得断开电压的范围随着温度变化而减小。

14.如权利要求13所述的复位信号产生器，还包括：

用于针对较高的温度将断开电压偏移较大的量的装置。

15.如权利要求13所述的复位信号产生器，其中，在半导体存储器件内部形成复位信号产生器。

16.如权利要求13所述的复位信号产生器，其中，通过高电压电源产生电源电压信号，并且预定电平是接地电压电平。

17.一种用于产生复位信号的方法，包括：

控制复位信号在电源电压信号达到断开电压时转换成预定电平之前跟随电源电压信号；以及

针对不同的温度将断开电压偏移不同的量，使得断开电压的范围随着温度变化而减小。

18.如权利要求17所述的方法，还包括：

针对较高的温度将断开电压偏移较大的量。

19.如权利要求17所述的方法，其中，在半导体存储器件内部形成复位信号产生器。

20.如权利要求17所述的方法，其中，通过高电压电源产生电源电压信号，并且预定电平是接地电压电平。

Images