基准电压产生电路、电源开启检测电路以及半导体装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种基准电压产生电路、电源开启检测电路以及半导体装置，该基准电压产生电路包含：PMOS晶体管P1、P2，被配置为对第1、第2电流路径提供相同电流值的电流源；双极晶体管Q1，在第1电流路径连接PMOS晶体管P1；双极晶体管Q2，在第2电流路径连接PMOS晶体管P2；差动放大电路AMP，控制PMOS晶体管P1、P2的栅极，使得节点VN与节点VP的电压相等；输出节点BGR，输出基准电压Vref；以及基准电压保证部130，当节点VN的电压与节点VP的电压的差在一定值以下保持不变时，输出检测信号BGRDET。

【技术实现步骤摘要】
基准电压产生电路、电源开启检测电路以及半导体装置
本专利技术是关于基准电压产生电路，特别是关于使用能隙参考(BandgapReference)电路来产生基准电压的电路。
技术介绍
快闪存储器等半导体装置中，通常设有电源开启(PowerOn)检测电路，用来检测供电时电源电压已经达到一定电压。若电源开启检测电路检测到电压为一定电压以上，则执行电源开启程序，并进行内部电路的重设等。举例来说，有鉴于供电时的电源电压不稳定，日本专利特开2008-160399号公报揭示了一种电源开启系统重设电路：当供电时让操作起始的程序停止，将系统重设直到电源稳定为止，并在电源稳定之后让系统启动。图1表示既有电源开启检测电路的构成。电源开启检测电路10具备：基准电压产生电路20，产生基准电压Vref；内部电压产生电路30，基于电源电压Vcc产生内部电压VI；以及比较电路40，被配置为基于基准电压Vref与内部电压VI的比较结果而产生电源开启检测信号PWRDET。例如，当内部电压VI已经达到基准电压Vref时，比较电路40输出电源开启检测信号PWRDET给内部电路。内部电压产生电路30例如对电源电压Vcc进行分压以产生内部电压VI。基准电压Vref用来判定电源电压Vcc是否已经达到目标电压。基于目标电压，内部电压产生电路30可产生比保证内部电路可正常运作的电压(以下简称保证电压)还要高的内部电压VI(以下简称期望电压)。为了防止内部电路在低电压下错误运作，因此对基准电压Vref要求高精度。举例来说，若基准电压Vref设定的比期望电压还低，将导致在电源电压Vcc没有达到目标电压的情况下，仍会输出电源开启检测信号PWRDET，使得提供给内部电路的内部电压VI无法保证内部电路可正常运作，结果引起了错误运作等。因此，与电源电压Vcc的变动或操作温度几乎不相依的能隙参考电路(以下称BGR电路)，会用在基准电压产生电路20。图2表示一般的BGR电路的构成。如图2所示，BGR电路包含：第1电流路径与第2电流路径，位于电源电压Vcc以及接地电位GND之间；及差动放大电路AMP。第1电流路径包括串接的PMOS晶体管P1、电阻R1及双极晶体管Q1；第2电流路径包括串接的PMOS晶体管P2、电阻R2、电阻R及双极晶体管Q2。差动放大电路AMP的反向输入端子(-)连接至电阻R1与双极晶体管Q1之间的节点VN；差动放大电路AMP的非反向输入端子(+)连接至电阻R2与电阻R之间的节点VP；差动放大电路AMP的输出端子共同连接至晶体管P1、P2的栅极。PMOS晶体管P1、P2作为对第1、第2电流路径提供相同电流值的电流源而运作，由双极晶体管Q1使第1电流在第1电流路径流通，由双极晶体管Q2使第2电流在第2电流路径流通。另外，差动放大电路AMP控制晶体管P1、P2的栅极电压，使得节点VN与节点VP相等(VN＝VP)。换句话说，差动放大电路AMP调整输出电压，使得双极晶体管Q1的顺向电压，与双极晶体管Q2的顺向电压以及电阻R产生的电压相加后的电压相等。BGR电路中，由于双极晶体管Q1、Q2的顺向电压具有负温度系数，而节点VN、VP的差具有正温度系数，因此通过适切选择电阻R1、R2、R的电阻值，能够成为无温度相依性的电路。当节点VN与节点VP的电压相等时，VN＝VP，VP＝VBE+(R×iBGR)，(R×iBGR)＝VP-VBE。iBGR为流经电阻R的电流。VP-VBE利用下列公式算出。KB为波兹曼常数，e为电荷量，T为绝对温度。[公式1]VN＝VPe＝1.602×10-19KB＝1.381×10-23n＝BGRratiom＝1:n图3表示图2中BGR电路的运作波形。电源电压Vcc在时间t1供应，电源电压Vcc升起。输出节点BGR、节点VN、节点VP、基极-射极间电压VBE伴随而之开始上升。BGR电路在时间t1～t3于低电压下运作(意即，于比保证电压还低的电压下运作)，因此，节点VN在时间t2变为恒定，但节点VP、基极-射极间电压VBE仍不稳定。在时间t3之后，BGR电路于期望电压下运作，差动放大电路AMP调整输出电压，使得节点VN与节点VP相等，由输出节点BGR输出约1.25V的恒定的基准电压Vref。近年来，由于电源电压Vcc的低电压化(例如：Vcc＝1.8V)，使BGR电路需在低电压下运作，如图3时间t1～t3所示，导致输出节点BGR输出低于期望电压(1.25V)的基准电压(以下简称低基准电压Vref_L)。举例来说，当电源电压Vcc变得比构成差动放大电路AMP的CMOS晶体管的临界值还大，输出节点BGR输出低基准电压Vref_L。如此一来，当比较电路40将低基准电压Vref_L与内部电压产生电路30所产生的内部电压VI进行比较，虽然电源电压Vcc尚未达到目标电压，却输出了H电平的电源开启检测信号PWRDET，其结果为，内部电路在低于保证电压的环境运作，而易导致错误运作。这种情况如图4所示。电源电压Vcc在时间t1供应，电源电压Vcc上升。同期间，内部电压产生电路30基于电源电压Vcc进行电阻分压而产生的内部电压VI也同样上升。电阻分压的比例是由电源电压Vcc等适当决定。在时间t2，当电源电压Vcc达到电压Va后，BGR电路开始运作。由于基于此时的电源电压Vcc所产生的内部电压VI比保证BGR电路可正确运作的电压还低，因此，BGR电路的输出节点BGR输出低基准电压Vref_L。此时，由于内部电压VI仍小于低基准电压Vref_L，因此，比较电路40不会输出H电平的电源开启检测信号PWRDET。在时间t3，当内部电压VI变得大于等于低基准电压Vref_L时，比较电路40输出H电平的电源开启检测信号PWRDET。需注意的是，此时的电源电压Vcc虽上升至电压Vb，但电压Vb仍小于电压Vtg。尽管如此，内部电路仍响应电源开启检测信号PWRDET而开始运作。在时间t4，电源电压Vcc达到电压Vtg，使对应的内部电压VI等于保证电压，然而此时输出节点BGR所输出的基准电压Vref尚未达恒定值；在时间t5，BGR电路才得以正常运作(即输出恒定的基准电压Vref)，而输出等于期望电压(例如1.25V)的基准电压Vref，此时的电源电压Vcc为大于电压Vtg的目标电压Vc。原本来说，比较电路40应该在时间t5时才输出H电平的电源开启检测信号PWRDET，使内部电路于达到期望电压时开始运作。举例来说，于NAND型快闪存储器中，采用熔丝(fuse)来存储设定信息，其中设定信息例如为读取、编程、抹除等用途所需的电压，或者使用者选项等。快闪存储器在供电时，当检测出H电平的电源开启检测信号PWRDET后，将存储在熔丝的设定信息读取到暂存器，随后，控制器基于保持在暂存器的设定信息而控制运作。图5说明根据图4的实施例的熔丝的读取运作。其中，纵轴表示电源电压Vcc的电压。在时间t1(即电源电压Vcc等于电压Vb)输出H电平的电源开启检测信号PWRDET后，电源开启程序开本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基准电压产生电路，其特征在于，包含：/n电流源，对第1电流路径以及第2电流路径提供相同电流值的电流；/n第1PN结元件，连接所述第1电流路径，使第1电流流通于所述第1电流路径；/n第2PN结元件，连接所述第2电流路径，使大于所述第1电流的第2电流流通于所述第2电流路径；/n输出节点，连接所述第2电流路径，输出基准电压；/n第一差动放大电路，控制所述电流源，使得所述第1电流路径的所述电流源和所述第1PN结元件之间的第1节点的电压，以及所述第2电流路径的所述电流源和所述第2PN结元件之间的第2节点的电压相等；以及/n基准电压保证部，当所述第1节点的电压与所述第2节点的电压的差维持于一定值以下时，输出用以表示所述基准电压已达期望电压的检测信号。/n

【技术特征摘要】
20190207 JP 2019-0202461.一种基准电压产生电路，其特征在于，包含：
电流源，对第1电流路径以及第2电流路径提供相同电流值的电流；
第1PN结元件，连接所述第1电流路径，使第1电流流通于所述第1电流路径；
第2PN结元件，连接所述第2电流路径，使大于所述第1电流的第2电流流通于所述第2电流路径；
输出节点，连接所述第2电流路径，输出基准电压；
第一差动放大电路，控制所述电流源，使得所述第1电流路径的所述电流源和所述第1PN结元件之间的第1节点的电压，以及所述第2电流路径的所述电流源和所述第2PN结元件之间的第2节点的电压相等；以及
基准电压保证部，当所述第1节点的电压与所述第2节点的电压的差维持于一定值以下时，输出用以表示所述基准电压已达期望电压的检测信号。


2.根据权利要求1所述的基准电压产生电路，其特征在于，
所述基准电压保证部包含第二差动放大电路，将所述第1节点的电压与所述第2节点的电压进行比较；
所述基准电压保证部基于所述第1节点的电压与所述第2节点的电压的比较结果，输出所述检测信号。


3.根据权利要求1所述的基准电压产生电路，其特征在于，
当所述第2节点的电压已经稳定时，所述基准电压保证部输出所述检测信号。


4.根据权利要求1所述的基准电压产生电路，其特征在于，
所述第2电流...

【专利技术属性】
技术研发人员：村上洋树，
申请(专利权)人：华邦电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：中国台湾;71