[发明专利]半导体集成电路

说明书

技术领域

本发明涉及搭载了电荷泵电路的半导体集成电路。

背景技术

近年来，为了在电池驱动的便携设备中基于低耗电化来实现长时间动作，而正进行低电源电压化。另一方面，在半导体集成电路的信号处理电路中，要求输出与以往相同振幅的电压或振幅比以往大的电压。在由于低电源电压化而不能输出足够的信号振幅的电压时，通过用DC-DC转换器进行升压或降压，从而在设备内部产生所希望的DC电压，使用该DC电压输出足够的信号振幅的电压。

在便携设备中，作为DC-DC转换器，广泛使用采用了电荷泵电路的器件。另外，以减少安装面积为目的，将电荷泵电路和处理信号的电路块内置在同一基板上的半导体集成电路得到应用。

在专利文献1中，公开了内置有降压型电荷泵电路的现有的半导体集成电路。如图13所示，现有的半导体集成电路100包括：降压型电荷泵电路11；控制向电荷泵电路11的栅极端子施加的电压的栅极驱动电路2；在供给正的电压VCC和接地电位(以下称作“GND”)作为电源的状态下进行规定的信号处理的电路块3；在供给正的电压VCC和电荷泵电路11的输出电压VSS作为电源的状态下进行规定的信号处理的电路块4；以及通过使电荷泵电路11的输出与GND短路从而使电荷泵电路11的输出为低阻抗的开关5。半导体集成电路100的这些内部电路被集成在同一基板上。

电荷泵电路11与对电荷泵电路11充电时使用的快速(flying)电容器C1的两端连接，并与一端连接于GND的输出电容器C2的另一端连接。电荷泵电路11通过从栅极驱动电路2将成为时钟信号的驱动电压φ1、φ2、φ3、φ4输入到栅极端子来进行动作，输出负电压的输出电压VSS。

现有的半导体集成电路100在以降低消耗电流等为目的使电路块4停止而仅使电路块3动作时，使电路块4的动作成为省电状态，并且使电荷泵电路11停止。另外，在使电路块4动作时，启动电荷泵电路11。现有的半导体集成电路100为了在停止电荷泵电路11的动作时不产生闭锁，而设置了用于使电荷泵电路11的输出与GND间短路的开关5。图14表示切换电荷泵电路11的接通/断开时的电荷泵电路11的输出电压VSS和电路块3的输出电压Vout的波形。图14中，在时刻T1电荷泵电路11开始动作，在时刻T2电荷泵电路11停止动作。

在时刻T1，首先将开关5从接通切换到断开。在施加了输入电压VCC的状态下开始从栅极驱动电路2输入规定的时钟信号φ1、φ2、φ3、φ4，由此电荷泵电路11开始动作。电荷泵电路开始动作后，电荷泵电路11的输出电压VSS急剧下降，达到电压值(-VCC)。该输出电压VSS由于成为半导体集成电路100的基板电位，所以受到输出电压VSS急剧下降的影响，电路块3的输出电压Vout产生过渡的负的峰值电压Vn。

在时刻T2，若栅极驱动电路2停止将时钟信号φ1～Φ4输入到电荷泵电路11的栅极端子，则电荷泵电路11停止充放电的反复动作。电荷泵电路11的输出电压VSS上升到0V，受到其影响，电路块3的输出电压Vout产生过渡的正的峰值电压Vp。

专利文献1：特开2005-79828号公报

在现有的半导体集成电路中，在电路块3的动作中，若电荷泵电路11的输出电压VSS急剧变化，则半导体集成电路100的基板的电位也急剧变化。半导体集成电路100的基板是P型基板，在电路块3具有NPN晶体管的情况下，通过在半导体集成电路100的P型基板和NPN晶体管的集电极扩散层之间形成的寄生电容，电荷泵电路11的输出电压VSS的电位变化波及到NPN晶体管，电压VSS的电位变化叠加到电路块3的信号等上。例如，当电路块3是输出音频信号的电路的情况下，重叠了电压VSS的电位变化的信号通过放大电路等，通过图14的时刻T1和T2所示的输出电压Vout而产生过渡音(transient sound)等的不良情况。

尤其是，以需要电路块4作为负电源的高能力，提高电荷泵电路11供给的负电源的电流供给能力为目的，而增大电荷泵电路11内的晶体管的尺寸，或者为了抑制便携设备的安装面积而使用10μF以下的输出电容器C2的情况下，电荷泵电路11的输出电压VSS的充电坡度变陡，电路块3的过渡音等的不良情况更加显著。