JP2001024168A - Semiconductor storage device - Google Patents

Semiconductor storage device

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JP2001024168A
JP2001024168A JP11194323A JP19432399A JP2001024168A JP 2001024168 A JP2001024168 A JP 2001024168A JP 11194323 A JP11194323 A JP 11194323A JP 19432399 A JP19432399 A JP 19432399A JP 2001024168 A JP2001024168 A JP 2001024168A
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gate
channel
mosfet
circuit
address
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JP11194323A
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Japanese (ja)
Inventor
Masatoshi Hasegawa
雅俊 長谷川
Kazuhiko Kajitani
一彦 梶谷
Junji Ogishima
淳史 荻島
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To optimize gate classifications and oxide-film thickness of MOSFETs constituting each section of a dynamic type RAM or the like in response to the applications of the MOSFETs, and to increase the operating speed of the dynamic RAM containing the MOSFETs and lower the dissipation power of the MOSFETs. SOLUTION: An address selecting MOSFET Qa for a memory cell is composed of an (n) channel MOSFET having a conductivity p+ gate different from the diffusion layer of the MOSFET Qa and having a comparatively thick oxide film. A general peripheral circuit such as a sense amplifier using inner voltage having an absolute value smaller than external supply voltage as a main operating power supply is constituted of a (p) channel and (n) channel MOSFETs having a p+ gate and an n+ gate having the same conductivity type as the diffusion layer of the general peripheral circuit respectively and having comparatively thin oxide films. The input stage and output stage or the like of a data input-output circuit IO using the external supply voltage as the main operating power supply are configured of (p) channel and (n) channel MOSFETs having the p+ gate and the n+ gate having the same conductivity type as the diffusion layer of the data input-outp'ut circuit IO respectively and the comparatively thick oxide film.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】この発明は半導体記憶装置に
関し、例えば、メモリアレイ及び周辺回路を備えるダイ
ナミック型RAM(ランダムアクセスメモリ)ならびに
その高速化及び低消費電力化に利用して特に有効な技術
に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor memory device, for example, to a dynamic RAM (random access memory) having a memory array and peripheral circuits, and to a technique particularly effective when used for high speed and low power consumption. Things.

【0002】[0002]

【従来の技術】情報蓄積キャパシタとNチャネル型のア
ドレス選択MOSFET(金属酸化物半導体型電界効果
トランジスタ。この明細書では、MOSFETをして絶
縁ゲート型電界効果トランジスタの総称とする)とを含
むダイナミック型メモリセルが格子配列されてなるメモ
リアレイをその基本構成要素とするダイナミック型RA
Mがある。ダイナミック型RAMは、さらに、Pチャネ
ル及びNチャネルMOSFETが組み合わされてなるC
MOS(相補型MOS)回路を基本素子とするセンスア
ンプ及びアドレスデコーダ等の周辺回路を備える。
2. Description of the Related Art A dynamic circuit including an information storage capacitor and an N-channel type address selection MOSFET (metal oxide semiconductor type field effect transistor. In this specification, a MOSFET is generally referred to as an insulated gate type field effect transistor). -Type RA having a memory array in which memory cells are arranged in a lattice as a basic component
There is M. The dynamic RAM further includes a C-channel having a combination of P-channel and N-channel MOSFETs.
Peripheral circuits such as a sense amplifier and an address decoder having a MOS (complementary MOS) circuit as a basic element are provided.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】本願発明者等は、この
発明に先立って、高速・大容量のダイナミック型RAM
の開発に従事し、次のような問題点に気付いた。すなわ
ち、このダイナミック型RAMは、上記のような情報蓄
積キャパシタ及びNチャネル型のアドレス選択MOSF
ETを含むダイナミック型メモリセルが格子配列されて
なるメモリアレイと、CMOS回路を基本素子とする周
辺回路とを備え、各部を構成するPチャネル及びNチャ
ネルMOSFETは、周知のように、そのゲートプロセ
スや酸化膜厚に応じて特有の動作特性を有する。また、
ダイナミック型RAMでは、その高速化・大容量化が進
むにしたがって、MOSFETの動作特性に応じた使い
分けが重要な要素となり、これによってダイナミック型
RAMのリフレッシュ特性,消費電力,アクセスタイム
ならびに製造コスト等が影響を受ける。
SUMMARY OF THE INVENTION Prior to the present invention, the inventors of the present invention disclosed a high-speed, large-capacity dynamic RAM.
I was involved in the development of, and noticed the following problems. In other words, this dynamic RAM has an information storage capacitor as described above and an N-channel type address selection MOSF.
A P-channel and N-channel MOSFET comprising a memory array in which dynamic memory cells including ETs are arranged in a lattice and a peripheral circuit having a CMOS circuit as a basic element are formed by a gate process, as is well known. And characteristic operating characteristics according to the oxide film thickness. Also,
In the dynamic RAM, as the speed and capacity of the RAM increase, it is important to properly use the MOSFET in accordance with the operating characteristics of the MOSFET. As a result, the refresh characteristics, power consumption, access time, and manufacturing cost of the dynamic RAM are reduced. to be influenced.

【0004】すなわち、CMOS回路を基本素子とする
近年の集積回路では、MOSFETのゲートプロセスと
して、例えばポリシリコン(多結晶シリコン)等からな
るゲート層にP型の不純物を打ち込むp+ ゲートと、N
型の不純物を打ち込むn+ ゲートとを組み合わせるいわ
ゆるデュアルゲートプロセスが用いられる。
That is, in a recent integrated circuit using a CMOS circuit as a basic element, as a gate process of a MOSFET, for example, a p.sup. + Gate in which a P-type impurity is implanted into a gate layer made of polysilicon (polycrystalline silicon) or the like;
A so-called dual gate process in which an n + gate for implanting a type impurity is used is used.

【0005】周知のように、その拡散層と同じ導電型の
ゲートを有するMOSFET、つまりp+ ゲートを有す
るPチャネルMOSFET及びn+ ゲートを有するNチ
ャネルMOSFETでは、表面チャネルを介して電荷伝
達が行われるためにそのしきい値電圧を比較的小さくな
り、高速動作が可能となる。しかし、n+ ゲートを有す
るNチャネルMOSFETをそのままメモリセルのアド
レス選択MOSFETに用いた場合、メモリセルのリー
ク量が大きくなり、ダイナミック型RAMのリフレッシ
ュ特性が劣化する。これに対処するため、従来のダイナ
ミック型RAMでは、アドレス選択MOSFETのチャ
ネル部分にいわゆる戻しインプラを施して、そのしきい
値電圧を1V(ボルト)程度に高める方法がとられる。
As is well known, MOSFET, i.e. the N-channel MOSFET, the charge transferred through the surface channel line having a P-channel MOSFET and an n + gate having a p + gate having a gate of the same conductivity type as the diffusion layer Therefore, the threshold voltage becomes relatively small, and high-speed operation becomes possible. However, if an N-channel MOSFET having an n + gate is used as it is for an address selection MOSFET of a memory cell, the leak amount of the memory cell increases, and the refresh characteristics of the dynamic RAM deteriorate. In order to cope with this, in a conventional dynamic RAM, a method of applying a so-called return implantation to a channel portion of an address selection MOSFET to increase its threshold voltage to about 1 V (volt) is adopted.

【0006】一方、近年における集積回路の微細化技術
の進展にともない、ダイナミック型RAMでは、MOS
FET等の素子破壊を防止し、回路の低消費電力化を図
る意味合いから、動作電源の低電圧化が一般的となりつ
つある。また、これにともないMOSFETの酸化膜の
薄膜化も進みつつあるが、比較的高電位のワード線選択
電圧が印加されるメモリセルのアドレス選択MOSFE
Tや、外部とのインタフェース回路となるデータ入出力
回路等の入力段及び出力段のMOSFETは、耐圧性を
考慮してその酸化膜をある程度厚くすることが必須とな
る。
[0006] On the other hand, with the recent development of integrated circuit miniaturization technology, dynamic RAMs have
In order to prevent the destruction of elements such as FETs and to reduce the power consumption of circuits, lowering the operating power supply voltage is becoming common. Although the thickness of the oxide film of the MOSFET has been reduced along with this, the address selection MOSFE of the memory cell to which a relatively high potential word line selection voltage is applied.
For the MOSFETs at the input stage and the output stage such as T and a data input / output circuit serving as an interface circuit with the outside, it is essential to increase the thickness of the oxide film thereof to some extent in consideration of withstand voltage.

【0007】このため、従来のダイナミック型RAMで
は、いわゆる2種ゲート酸化膜厚プロセスが用いられ、
比較的低電位の内部電圧を主たる動作電源とするセンス
アンプ等の周辺回路は、比較的薄い酸化膜のMOSFE
Tにより構成し、高電位のワード線選択電圧を受け又は
外部電源電圧を主たる動作電源とするメモリセルのアド
レス選択MOSFETならびに入力バッファ及び出力バ
ッファ等は、比較的厚い酸化膜のMOSFETにより構
成する方法がとられる。
For this reason, in the conventional dynamic RAM, a so-called two-type gate oxide film thickness process is used.
Peripheral circuits such as a sense amplifier which uses a relatively low potential internal voltage as a main operation power supply are MOSFEs having a relatively thin oxide film.
A method in which an address selection MOSFET, an input buffer, an output buffer, and the like of a memory cell configured by T and receiving a high-potential word line selection voltage or using an external power supply voltage as a main power supply are configured by MOSFETs having a relatively thick oxide film. Is taken.

【0008】ところが、MOSFETのゲートプロセス
や酸化膜厚プロセスが上記のように複雑になると、ダイ
ナミック型RAMの製造プロセスが複雑となり、コスト
上昇の原因となる。したがって、従来のダイナミック型
RAMでは、避けようのない2種ゲート酸化膜厚プロセ
スは別として、PチャネルMOSFETを含むすべての
ブロックのMOSFETをn+ ゲートで統一し、ゲート
プロセスを含む製造プロセスの簡素化を図る方法がとら
れる。また、これをサポートするため、メモリセルのア
ドレス選択MOSFETでは、チャネルへの戻しインプ
ラが施され、そのしきい値電圧が高くされるとともに、
+ ゲートとなったPチャネルMOSFETでは、しき
い値電圧制御のため、チャネルの所定深度にP型不純物
の打ち込みが行われ、いわゆる埋め込みチャネルによる
電荷伝達が行われる。
However, when the gate process and the oxide film thickness process of the MOSFET become complicated as described above, the manufacturing process of the dynamic RAM becomes complicated and causes an increase in cost. Therefore, in the conventional dynamic RAM, apart from the inevitable two types of gate oxide film thickness processes, the MOSFETs of all the blocks including the P-channel MOSFET are unified with n + gates, and the manufacturing process including the gate process is simplified. A method is adopted for achieving this. In order to support this, in the address selection MOSFET of the memory cell, return implantation to the channel is performed to increase the threshold voltage,
In the P-channel MOSFET serving as the n + gate, a P-type impurity is implanted at a predetermined depth of the channel for threshold voltage control, and charge transfer is performed by a so-called buried channel.

【0009】しかし、ダイナミック型RAMの微細化・
低電圧化がさらに進むと、戻しインプラによるしきい値
電圧制御が行われるメモリセルのアドレス選択MOSF
ETでは、接合部の電界が強くなり過ぎて接合リークが
増大し、ダイナミック型RAMのリフレッシュ特性が劣
化する。また、埋め込みチャネルによる電荷伝達が行わ
れるn+ ゲートのPチャネルMOSFETでは、チャネ
ルの深度方向の幅が狭いために充分なソース・ドレイン
電流を確保することができず、MOSFETの動作が遅
くなって、ダイナミック型RAMの高速化が制約を受け
る。
However, miniaturization of dynamic RAMs
As the voltage is further reduced, the address selection MOSF of the memory cell in which the threshold voltage is controlled by the return implantation is performed.
In ET, the electric field at the junction becomes too strong, the junction leakage increases, and the refresh characteristics of the dynamic RAM deteriorate. In addition, in an n + -gate P-channel MOSFET in which charge transfer is performed by a buried channel, a sufficient source / drain current cannot be secured because the width of the channel in the depth direction is narrow, and the operation of the MOSFET becomes slow. However, speeding up of a dynamic RAM is restricted.

【0010】この発明の目的は、接合リークを増大させ
ることなくアドレス選択MOSFETのしきい値電圧を
高め、各部を構成するMOSFETのゲート種別及び酸
化膜厚をその用途に応じて最適化して、MOSFETを
含むダイナミック型RAM等の高速化及び低消費電力化
を図ることにある。
An object of the present invention is to increase the threshold voltage of an address selection MOSFET without increasing junction leakage, and optimize the gate type and oxide film thickness of MOSFETs constituting each part according to the intended use. It is an object of the present invention to achieve high speed and low power consumption of a dynamic RAM or the like including the above.

【0011】この発明の前記ならびにその他の目的と新
規な特徴は、この明細書の記述及び添付図面から明らか
になるであろう。
The above and other objects and novel features of the present invention will become apparent from the description of this specification and the accompanying drawings.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち代表的なものの概要を簡単に説明すれば、次
の通りである。すなわち、情報蓄積キャパシタ及びアド
レス選択MOSFETを含むダイナミック型メモリセル
が格子配列されてなるメモリアレイと、CMOS回路を
基本素子とする周辺回路とを備えるダイナミック型RA
M等において、メモリセルのアドレス選択MOSFET
を、その拡散層とは異なる導電型のp+ゲートを有し、
かつ比較的厚い酸化膜を有するNチャネルMOSFET
により構成するとともに、例えば外部電源電圧より絶対
値の小さな内部電圧を主たる動作電源とするセンスアン
プ等の周辺回路を、その拡散層と同じ導電型のp+ ゲー
ト及びn+ ゲートをそれぞれ有し、かつ比較的薄い酸化
膜を有するPチャネル及びNチャネルMOSFETによ
り構成する。また、例えば外部電源電圧を主たる動作電
源とするデータ入出力回路の入力段及び出力段等を、そ
の拡散層と同じ導電型のp+ ゲート及びn+ ゲートをそ
れぞれ有し、かつ比較的厚い酸化膜を有するPチャネル
及びNチャネルMOSFETにより構成する。
The following is a brief description of an outline of a typical invention among the inventions disclosed in the present application. That is, a dynamic RA including a memory array in which dynamic memory cells including an information storage capacitor and an address selection MOSFET are arranged in a lattice, and a peripheral circuit having a CMOS circuit as a basic element.
M, etc., the address selection MOSFET of the memory cell
Has a p + gate of a conductivity type different from that of the diffusion layer,
N-channel MOSFET having relatively thick oxide film
And a peripheral circuit such as a sense amplifier mainly using an internal voltage having a smaller absolute value than the external power supply voltage as a main operation power supply, and has a p + gate and an n + gate of the same conductivity type as the diffusion layer, respectively. It is composed of P-channel and N-channel MOSFETs having a relatively thin oxide film. In addition, for example, the input stage and the output stage of a data input / output circuit using an external power supply voltage as a main operation power supply have a p + gate and an n + gate of the same conductivity type as the diffusion layer, respectively, and have a relatively thick oxide. It is composed of P-channel and N-channel MOSFETs having a film.

【0013】上記手段によれば、ダイナミック型RAM
等の各部を構成するMOSFETのゲート種別及び酸化
膜厚をその用途に応じて最適化することができるため、
その接合リークを増大させることなく、アドレス選択M
OSFETのしきい値電圧を高くし、メモリセルひいて
はダイナミック型RAM等のリフレッシュ特性を改善で
きるとともに、所定のMOSFETの耐圧破壊を防止し
つつ、各周辺回路を構成するPチャネル及びNチャネル
MOSFETのソース・ドレイン電流を充分に確保し
て、その動作を高速化することができ、これによってダ
イナミック型RAM等のさらなる高速化及び低消費電力
化を図ることができる。
According to the above means, a dynamic RAM
Since the gate type and oxide film thickness of the MOSFET constituting each part can be optimized according to the application,
Without increasing the junction leakage, the address selection M
The threshold voltage of the OSFET can be increased to improve the refresh characteristics of the memory cell and thus the dynamic RAM and the like. The source voltage of the P-channel and N-channel MOSFETs constituting each peripheral circuit can be reduced while preventing the breakdown voltage of a predetermined MOSFET. -The operation can be speeded up by sufficiently securing the drain current, whereby the speed and power consumption of a dynamic RAM or the like can be further reduced.

【0014】[0014]

【発明の実施の形態】図1には、この発明が適用された
ダイナミック型RAM(半導体集積回路装置)の一実施
例のブロック図が示されている。同図をもとに、まずこ
の実施例のダイナミック型RAMの構成及び動作の概要
について説明する。なお、図1の各ブロックを構成する
回路素子は、公知のMOSFET集積回路の製造技術に
より、単結晶シリコンのような1個の半導体基板面上に
形成される。
FIG. 1 is a block diagram showing one embodiment of a dynamic RAM (semiconductor integrated circuit device) to which the present invention is applied. First, an outline of the configuration and operation of the dynamic RAM according to this embodiment will be described with reference to FIG. The circuit elements constituting each block in FIG. 1 are formed on a single semiconductor substrate surface such as single crystal silicon by a known MOSFET integrated circuit manufacturing technique.

【0015】図1において、この実施例のダイナミック
型RAMは、半導体基板面の大半を占めて配置されるメ
モリアレイMARYをその基本構成要素とする。メモリ
アレイMARYは、図の垂直方向に平行して配置される
所定数のワード線と、水平方向に平行して配置される所
定数組の相補ビット線とを含む。これらのワード線及び
相補ビット線の交点には、情報蓄積キャパシタ及びアド
レス選択MOSFETからなる多数のダイナミック型メ
モリセルが格子状に配置される。なお、メモリアレイM
ARYの具体的構成については、後で詳細に説明する。
Referring to FIG. 1, the dynamic RAM of this embodiment has a memory array MARY arranged so as to occupy most of the surface of a semiconductor substrate as its basic component. Memory array MARY includes a predetermined number of word lines arranged in parallel in the vertical direction in the figure, and a predetermined number of sets of complementary bit lines arranged in parallel in the horizontal direction. At the intersections of these word lines and complementary bit lines, a large number of dynamic memory cells composed of information storage capacitors and address selection MOSFETs are arranged in a grid. Note that the memory array M
The specific configuration of the ARY will be described later in detail.

【0016】メモリアレイMARYを構成するワード線
は、図の下方においてXアドレスデコーダXDに結合さ
れ、択一的に所定の選択レベルとされる。Xアドレスデ
コーダXDには、XアドレスバッファXBからi+1ビ
ットの内部Xアドレス信号X0〜Xiが供給されるとと
もに、タイミング発生回路TGから内部制御信号XGが
供給され、さらに内部電圧発生回路VGからワード線選
択電圧となる内部電圧VPP(第2の内部電圧)が供給
される。また、XアドレスバッファXBには、外部のア
クセス装置からアドレス入力端子A0〜Aiを介してi
+1ビットのXアドレス信号が時分割的に供給され、タ
イミング発生回路TGから内部制御信号XLが供給され
る。なお、ワード線選択電圧となる内部電圧VPPは、
例えば+3.5Vのような比較的絶対値の大きな正電位
とされる。
The word lines forming the memory array MARY are connected to an X address decoder XD at the bottom of the figure, and are alternatively set to a predetermined selection level. The X address decoder XD is supplied with i + 1-bit internal X address signals X0 to Xi from the X address buffer XB, an internal control signal XG from the timing generation circuit TG, and a word line from the internal voltage generation circuit VG. An internal voltage VPP (second internal voltage) serving as a selection voltage is supplied. Also, the X address buffer XB receives i from an external access device via address input terminals A0 to Ai.
An + 1-bit X address signal is supplied in a time-division manner, and an internal control signal XL is supplied from a timing generation circuit TG. Note that the internal voltage VPP serving as the word line selection voltage is:
For example, a positive potential having a relatively large absolute value such as +3.5 V is used.

【0017】XアドレスバッファXBは、アドレス入力
端子A0〜Aiを介して供給されるXアドレス信号を内
部制御信号XLに従って取り込み、保持するとともに、
これらのXアドレス信号をもとに、それぞれ非反転及び
反転信号からなる内部アドレス信号X0〜Xiを形成
し、XアドレスデコーダXDに供給する。また、Xアド
レスデコーダXDは、内部制御信号XGのハイレベルを
受けて選択的に動作状態となり、XアドレスバッファX
Bから供給される内部Xアドレス信号X0〜Xiをデコ
ードして、メモリアレイMARYの対応するワード線を
択一的に上記内部電圧VPPのような選択レベルとす
る。
The X address buffer XB captures and holds the X address signal supplied via the address input terminals A0 to Ai according to the internal control signal XL.
Based on these X address signals, internal address signals X0 to Xi composed of non-inverted and inverted signals are formed and supplied to an X address decoder XD. The X address decoder XD is selectively activated by receiving the high level of the internal control signal XG, and the X address buffer XD
The internal X address signals X0 to Xi supplied from B are decoded, and the corresponding word lines of the memory array MARY are alternatively set to a selection level such as the internal voltage VPP.

【0018】次に、メモリアレイMARYを構成する相
補ビット線は、図の左方においてセンスアンプSAに結
合され、このセンスアンプSAを介してj+1組ずつ選
択的に相補共通データ線CD0*〜CDj*(ここで、
例えば非反転共通データ線CD0T及び反転共通データ
線CD0Bを、合わせて相補共通データ線CD0*のよ
うに*を付して表す。また、それが有効とされるとき選
択的にハイレベルとされるいわゆる非反転信号等につい
ては、その名称の末尾にTを付して表し、それが有効と
されるとき選択的にロウレベルといわゆる反転信号等に
ついては、その名称の末尾にBを付して表す。以下同
様)に接続状態とされる。
Next, the complementary bit lines constituting the memory array MARY are coupled to a sense amplifier SA on the left side of the figure, and the complementary common data lines CD0 * to CDj are selectively connected by j + 1 pairs via the sense amplifier SA. *(here,
For example, the non-inverting common data line CD0T and the inverting common data line CD0B are indicated by asterisks like a complementary common data line CD0 *. In addition, a so-called non-inverted signal or the like which is selectively set to a high level when it is made valid is represented by adding a T to the end of its name, and a so-called low level is selectively set to a low level when it is made valid. Inverted signals and the like are indicated by adding a B to the end of their names. The same applies hereinafter).

【0019】センスアンプSAには、Yアドレスデコー
ダYDから図示されない所定ビットのビット線選択信号
が供給され、タイミング発生回路TGからセンスアンプ
駆動制御信号PAと図示されないプリチャージ制御信号
PCが供給される。また、YアドレスデコーダYDに
は、YアドレスバッファYBからi+1ビットの内部Y
アドレス信号Y0〜Yiが供給され、タイミング発生回
路TGから内部制御信号YGが供給される。Yアドレス
バッファYBには、外部のアクセス装置からアドレス入
力端子A0〜Aiを介してi+1ビットのYアドレス信
号が時分割的に供給され、タイミング発生回路TGから
内部制御信号YLが供給される。
The sense amplifier SA is supplied with a bit line selection signal of a predetermined bit (not shown) from the Y address decoder YD, and a sense amplifier drive control signal PA and a precharge control signal PC (not shown) from the timing generation circuit TG. . Also, the Y address decoder YD supplies the i + 1 bit internal Y from the Y address buffer YB.
Address signals Y0 to Yi are supplied, and an internal control signal YG is supplied from a timing generation circuit TG. The Y address buffer YB is supplied with an i + 1-bit Y address signal from an external access device via address input terminals A0 to Ai in a time-division manner, and is supplied with an internal control signal YL from a timing generation circuit TG.

【0020】YアドレスバッファYBは、アドレス入力
端子A0〜Aiを介して供給されるYアドレス信号を内
部制御信号YLに従って取り込み、保持するとともに、
これらのYアドレス信号をもとに、それぞれ非反転及び
反転信号からなる内部アドレス信号Y0〜Yiを形成し
て、YアドレスデコーダYDに供給する。また、Yアド
レスデコーダYDは、内部制御信号YGのハイレベルを
受けて選択的に動作状態となり、YアドレスバッファY
Bから供給される内部Yアドレス信号Y0〜Yiをデコ
ードして、センスアンプSAに対する上記ビット線選択
信号の対応するビットを択一的にハイレベルの選択レベ
ルとする。
The Y address buffer YB takes in and holds the Y address signal supplied via the address input terminals A0 to Ai according to the internal control signal YL.
Based on these Y address signals, internal address signals Y0 to Yi composed of non-inverted and inverted signals are formed and supplied to a Y address decoder YD. Further, the Y address decoder YD selectively operates in response to the high level of the internal control signal YG, and the Y address buffer YD
The internal Y address signals Y0 to Yi supplied from B are decoded, and the corresponding bit of the bit line selection signal for the sense amplifier SA is selectively set to a high level.

【0021】センスアンプSAは、メモリアレイMAR
Yの各相補ビット線に対応して設けられる所定数の単位
回路を含み、これらの単位回路のそれぞれは、後述する
ように、一対のCMOSインバータが交差結合されてな
る単位増幅回路と、Nチャネル型の3個のプリチャージ
MOSFETが直並列結合されてなるビット線プリチャ
ージ回路と、Nチャネル型の一対のスイッチMOSFE
Tとをそれぞれ含む。このうち、各単位回路の単位増幅
回路は、ダイナミック型RAMが選択状態とされセンス
アンプ駆動制御信号PAがハイレベルとされることで選
択的にかつ一斉に動作状態となり、メモリアレイMAR
Yの選択ワード線に結合される所定数のメモリセルから
対応する相補ビット線を介して出力される微小読み出し
信号を増幅して、ハイレベル又はロウレベルの2値読み
出し信号とする。
The sense amplifier SA is connected to the memory array MAR
It includes a predetermined number of unit circuits provided corresponding to the respective complementary bit lines of Y. Each of these unit circuits includes a unit amplifier circuit formed by cross-coupled a pair of CMOS inverters and an N-channel -Line precharge circuit formed by serially / parallel-coupled three type precharge MOSFETs, and a pair of N-channel type switch MOSFETs.
T. Of these, the unit amplifier circuit of each unit circuit is selectively and simultaneously operated by the dynamic RAM being selected and the sense amplifier drive control signal PA being set to the high level, and the memory array MAR
A small read signal output from a predetermined number of memory cells coupled to the Y selected word line via the corresponding complementary bit line is amplified to be a high level or low level binary read signal.

【0022】一方、各単位回路のビット線プリチャージ
回路を構成するプリチャージMOSFETは、プリチャ
ージ制御信号PCのハイレベルを受けて一斉にオン状態
となり、メモリアレイMARYの対応する相補ビット線
の非反転及び反転信号線を所定の中間電位にプリチャー
ジする。また、各単位回路のスイッチMOSFET対
は、ビット線選択信号の択一的なハイレベルを受けてj
+1組ずつ選択的にオン状態となり、メモリアレイMA
RYの対応するj+1組の相補ビット線と相補共通デー
タ線CD0*〜CDj*との間を選択的に接続する。な
お、センスアンプの具体的構成及び動作については、後
で詳細に説明する。
On the other hand, the precharge MOSFETs constituting the bit line precharge circuit of each unit circuit are turned on all at once in response to the high level of the precharge control signal PC, and the corresponding complementary bit lines of the memory array MARY are turned off. The inversion and inversion signal lines are precharged to a predetermined intermediate potential. In addition, the switch MOSFET pair of each unit circuit receives j.
+1 sets are selectively turned on, and the memory array MA
RY is selectively connected between the corresponding j + 1 pairs of complementary bit lines and the complementary common data lines CD0 * to CDj *. The specific configuration and operation of the sense amplifier will be described later in detail.

【0023】相補共通データ線CD0*〜CDj*は、
データ入出力回路IOの対応する単位回路に結合され
る。このデータ入出力回路IOには、タイミング発生回
路TGから図示されない内部制御信号WP及びOCが供
給される。
The complementary common data lines CD0 * to CDj * are
The data input / output circuit IO is coupled to a corresponding unit circuit. The data input / output circuit IO is supplied with internal control signals WP and OC (not shown) from the timing generation circuit TG.

【0024】データ入出力回路IOは、相補共通データ
線CD0*〜CDj*に対応して設けられるj+1個の
単位回路を備え、これらの単位回路のそれぞれは、ライ
トアンプ及びメインアンプならびにデータ入力バッファ
及びデータ出力バッファを含む。このうち、各単位回路
を構成するライトアンプの出力端子及びメインアンプの
入力端子は、対応する相補共通データ線CD0*〜CD
j*にそれぞれ共通結合される。また、各単位回路のラ
イトアンプの入力端子は、対応するデータ入力バッファ
の出力端子にそれぞれ結合され、各単位回路のメインア
ンプの出力端子は、対応するデータ出力バッファの入力
端子に結合される。各単位回路を構成するデータ入力バ
ッファの入力端子及びデータ出力バッファの出力端子
は、対応するデータ入出力端子D0〜Djにそれぞれ共
通結合される。各単位回路のライトアンプには、上記内
部制御信号WPが共通に供給され、各単位回路のデータ
出力バッファには、内部制御信号OCが共通に供給され
る。
The data input / output circuit IO includes j + 1 unit circuits provided corresponding to the complementary common data lines CD0 * to CDj *. Each of these unit circuits includes a write amplifier, a main amplifier, and a data input buffer. And a data output buffer. Of these, the output terminals of the write amplifier and the input terminals of the main amplifier that constitute each unit circuit are connected to the corresponding complementary common data lines CD0 * to CD0.
j * are commonly connected. Also, the input terminals of the write amplifier of each unit circuit are respectively coupled to the output terminals of the corresponding data input buffers, and the output terminals of the main amplifier of each unit circuit are coupled to the input terminals of the corresponding data output buffers. The input terminals of the data input buffers and the output terminals of the data output buffers that constitute each unit circuit are commonly coupled to corresponding data input / output terminals D0 to Dj, respectively. The internal control signal WP is commonly supplied to the write amplifier of each unit circuit, and the internal control signal OC is commonly supplied to the data output buffer of each unit circuit.

【0025】データ入出力回路IOの各単位回路のデー
タ入力バッファは、ダイナミック型RAMが書き込みモ
ードで選択状態とされるとき、データ入力端子D0〜D
jを介して供給されるj+1ビットの書き込みデータを
取り込み、対応するライトアンプにそれぞれ伝達する。
このとき、各単位回路のライトアンプは、内部制御信号
WPのハイレベルを受けて選択的に動作状態となり、対
応するデータ入力バッファから伝達される書き込みデー
タを所定の相補書き込み信号とした後、相補共通データ
線CD0*〜CDj*からセンスアンプSAを介してメ
モリアレイMARYの選択状態にあるj+1個のメモリ
セルに書き込む。
The data input buffer of each unit circuit of the data input / output circuit IO has data input terminals D0 to D0 when the dynamic RAM is selected in the write mode.
The write data of j + 1 bits supplied via j is taken in and transmitted to the corresponding write amplifier.
At this time, the write amplifier of each unit circuit selectively operates in response to the high level of the internal control signal WP, and sets the write data transmitted from the corresponding data input buffer to a predetermined complementary write signal. Data is written from the common data lines CD0 * to CDj * to the (j + 1) memory cells in the selected state of the memory array MARY via the sense amplifier SA.

【0026】一方、データ入出力回路IOの各単位回路
のメインアンプは、ダイナミック型RAMが読み出しモ
ードで選択状態とされるとき、メモリアレイMARYの
選択状態にあるj+1個のメモリセルから相補共通デー
タ線CD0*〜CDj*を介して出力される2値読み出
し信号をさらに増幅して、対応するデータ出力バッファ
に伝達する。このとき、各単位回路のデータ出力バッフ
ァは、内部制御信号OCのハイレベルを受けて選択的に
動作状態となり、これらの読み出しデータをデータ入出
力端子D0〜Djから外部のアクセス装置に出力する。
On the other hand, when the dynamic RAM is selected in the read mode, the main amplifier of each unit circuit of the data input / output circuit IO outputs complementary common data from the j + 1 memory cells in the selected state of the memory array MARY. The binary read signal output via lines CD0 * to CDj * is further amplified and transmitted to the corresponding data output buffer. At this time, the data output buffer of each unit circuit selectively operates in response to the high level of the internal control signal OC, and outputs these read data from the data input / output terminals D0 to Dj to an external access device.

【0027】タイミング発生回路TGは、外部のアクセ
ス装置から起動制御信号として供給されるロウアドレス
ストローブ信号RASB,カラムアドレスストローブ信
号CASBならびにライトイネーブル信号WEBをもと
に、上記各種の内部制御信号等を選択的に形成し、ダイ
ナミック型RAMの各部に供給する。
The timing generation circuit TG generates various internal control signals and the like based on a row address strobe signal RASB, a column address strobe signal CASB, and a write enable signal WEB supplied as an activation control signal from an external access device. It is selectively formed and supplied to each part of the dynamic RAM.

【0028】ダイナミック型RAMには、さらに、電源
電圧供給端子VDDを介して外部電源電圧VDDが供給
され、接地電位供給端子VSSを介して接地電位VSS
が供給される。また、ダイナミック型RAMは、さら
に、外部電源電圧VDD及び接地電位VSSをもとに、
第1の内部電圧たる内部電圧VCL及びVDLと内部電
圧HV及びVPP等を生成する内部電圧発生回路VGを
備える。
The dynamic RAM is further supplied with an external power supply voltage VDD via a power supply voltage supply terminal VDD and a ground potential VSS via a ground potential supply terminal VSS.
Is supplied. In addition, the dynamic RAM further includes an external power supply voltage VDD and a ground potential VSS.
An internal voltage generation circuit VG for generating internal voltages VCL and VDL as first internal voltages and internal voltages HV and VPP is provided.

【0029】この実施例において、外部電源電圧VDD
は、特に制限されないが、その中心電位が例えば+3.
3Vとされ、±10%程度の比較的大きな電位変動が許
される。また、内部電圧VCLは、その中心電位が外部
電源電圧VDDより低い例えば+2.5Vとされ、Xア
ドレスデコーダXD及びYアドレスデコーダYD等に供
給されてその主たる動作電源となる。一方、内部電圧V
DLは、その中心電位が外部電源電圧VDDより低い例
えば+1.8Vとされ、センスアンプSA等に供給され
て、その主たる動作電源となる。また、内部電圧HV
は、その中心電位が内部電圧VDLの二分の一つまり例
えば+0.9Vとされ、メモリアレイMARYを構成す
る相補ビット線のプリチャージ電位となる。内部電圧V
PPは、前述のように、その中心電位が外部電源電圧V
DDより高い+3.5Vとされ、XアドレスデコーダX
Dに供給されてワード線選択電圧となる。
In this embodiment, the external power supply voltage VDD
Is not particularly limited, but its central potential is, for example, +3.
3 V, and a relatively large potential fluctuation of about ± 10% is allowed. The internal voltage VCL has a central potential lower than the external power supply voltage VDD, for example, +2.5 V, and is supplied to the X address decoder XD, the Y address decoder YD, and the like to be the main operating power supply. On the other hand, the internal voltage V
The DL has a central potential lower than the external power supply voltage VDD, for example, +1.8 V, and is supplied to the sense amplifier SA and the like to become a main operating power supply. Also, the internal voltage HV
Has a center potential of one half of the internal voltage VDL, that is, for example, +0.9 V, and becomes a precharge potential of a complementary bit line included in the memory array MARY. Internal voltage V
As described above, PP has a center potential whose external power supply voltage V
+ 3.5V, which is higher than DD, and the X address decoder X
D is supplied to a word line selection voltage.

【0030】図2には、図1のダイナミック型RAMの
一実施例の基板配置図が示されている。同図をもとに、
この実施例のダイナミック型RAMの基板配置の概要に
ついて説明する。なお、基板配置に関する以下の記述で
は、図2の位置関係をもって半導体基板CHIP面上で
の上下左右を表す。
FIG. 2 shows a board layout of an embodiment of the dynamic RAM of FIG. Based on the figure,
The outline of the substrate layout of the dynamic RAM according to this embodiment will be described. In the following description of the substrate arrangement, the positional relationship shown in FIG.

【0031】図2において、この実施例のダイナミック
型RAMを構成するメモリアレイMARYは、特に制限
されないが、実際には4対のメモリアレイMARYL0
及びMARYR0,MARYL1及びMARYR1,M
ARYL2及びMARYR2ならびにMARYL3及び
MARYR3に分割され、各対のメモリアレイは、セン
スアンプSAが4分割されてなるセンスアンプSA0〜
SA3の対応する一つを挟むべくそれぞれ対称的に配置
される。
In FIG. 2, the memory array MARY constituting the dynamic RAM of this embodiment is not particularly limited, but is actually four pairs of memory arrays MARYL0.
And MARYR0, MARY1 and MARYR1, M
ARYL2 and ARYR2 and ARYL3 and ARYR3. Each pair of memory arrays has sense amplifiers SA0 to SA0 obtained by dividing the sense amplifier SA into four.
SA3 are symmetrically arranged to sandwich the corresponding one.

【0032】すなわち、半導体基板CHIP面の左上部
には、対応するセンスアンプSA0を挟んで一対のメモ
リアレイMARYL0及びMARYR0が配置され、そ
の右上部には、対応するセンスアンプSA1を挟んで一
対のメモリアレイMARYL1及びMARYR1が配置
される。また、半導体基板CHIP面の左下部には、対
応するセンスアンプSA2を挟んで一対のメモリアレイ
MARYL2及びMARYR2が配置され、その右下部
には、対応するセンスアンプSA3を挟んで一対のメモ
リアレイMARYL3及びMARYR3が配置される。
That is, a pair of memory arrays MARYL0 and MARYR0 are arranged at the upper left of the semiconductor substrate CHIP surface with the corresponding sense amplifier SA0 interposed therebetween, and a pair of memory arrays at the upper right portion with the corresponding sense amplifier SA1 interposed therebetween. Memory arrays MARYL1 and MARYR1 are arranged. In the lower left portion of the semiconductor substrate CHIP surface, a pair of memory arrays MARYL2 and MARYR2 are arranged with the corresponding sense amplifier SA2 interposed therebetween, and in the lower right portion, a pair of memory arrays MARYL3 with the corresponding sense amplifier SA3 interposed therebetween. And MARYR3 are arranged.

【0033】縦方向に隣接するメモリアレイMARYL
0及びMARYR0とMARYL2及びMARYR2の
間には、半導体基板CHIP面の横の中心線に沿って、
周辺回路PCたるXアドレスデコーダXD及びXアドレ
スバッファXBの一部が配置され、メモリアレイMAR
YL1及びMARYR1とMARYL3及びMARYR
3の間には、これらの周辺回路の他の一部が配置され
る。また、横方向に隣接するメモリアレイMARYL0
及びMARYR0とMARYL1及びMARYR1の間
には、半導体基板CHIP面の縦の中心線に沿って、や
はり周辺回路PCたるYアドレスデコーダYD,Yアド
レスバッファYB,データ入出力回路IOならびに図示
されないタイミング発生回路TG等の一部が配置され、
メモリアレイMARYL2及びMARYR2とMARY
L3及びMARYR3の間には、これらの周辺回路の他
の一部が配置される。
A vertically adjacent memory array MARYL
0 and MARYR0 and MARYL2 and MARYR2, along the center line on the side of the semiconductor substrate CHIP surface,
A part of an X address decoder XD and an X address buffer XB, which are peripheral circuits PC, are arranged in the memory array MAR.
YL1, MARYR1, MARY3, and MARYR
Between 3, another part of these peripheral circuits is arranged. In addition, the memory array MARYL0 adjacent in the horizontal direction is
And between MARYR0 and MARY1 and MARYR1, along a vertical center line of the semiconductor substrate CHIP surface, a Y address decoder YD, a Y address buffer YB, a data input / output circuit IO, and a timing generation circuit (not shown), which are also peripheral circuits PC. A part of TG etc. is arranged,
Memory arrays MARY2 and MARYR2 and MARY
Another part of these peripheral circuits is arranged between L3 and MARYR3.

【0034】図3には、図1のダイナミック型RAMに
含まれるメモリアレイ及びセンスアンプの一実施例の部
分的な回路図が示されている。同図をもとに、この実施
例のダイナミック型RAMに含まれるメモリアレイ及び
センスアンプの具体的構成及び動作について説明する。
なお、図3において、そのチャネル(バックゲート)部
に矢印が付されるMOSFETはPチャネル型であっ
て、矢印の付されないNチャネルMOSFETと区別し
て示される。また、図3では、メモリアレイMARY0
L及びMARY0Rの説明をもって、メモリアレイMA
RYL0及びMARYR0ないしMARYL3及びMA
RYR3の説明とし、センスアンプSA0をもって、セ
ンスアンプSA0〜SA3の説明とする。
FIG. 3 is a partial circuit diagram of one embodiment of the memory array and the sense amplifier included in the dynamic RAM of FIG. The specific configuration and operation of the memory array and the sense amplifier included in the dynamic RAM of this embodiment will be described with reference to FIG.
In FIG. 3, the MOSFET with an arrow on its channel (back gate) portion is a P-channel type, and is distinguished from an N-channel MOSFET without an arrow. In FIG. 3, the memory array MARY0
L and MARY0R, the memory array MA
RYL0 and MARYR0 to MARYL3 and MA
RYR3 will be described, and sense amplifier SA0 will be described using sense amplifier SA0.

【0035】図3において、メモリアレイMARY0L
は、特に制限されないが、図の垂直方向に平行して配置
されるm+1本のワード線WL0〜WLmと、図の水平
方向に平行して配置されるn+1組の相補ビット線BL
0*〜BLn*とを含む。これらのワード線及び相補ビ
ット線の交点には、情報蓄積キャパシタCs及びアドレ
ス選択MOSFETQaからなる実質(m+1)×(n
+1)個のダイナミック型メモリセルが格子状に配置さ
れる。
In FIG. 3, the memory array MARY0L
Although not particularly limited, m + 1 word lines WL0 to WLm arranged in parallel in the vertical direction in the figure and n + 1 sets of complementary bit lines BL arranged in parallel in the horizontal direction in the figure
0 * to BLn *. The intersection of the word line and the complementary bit line is substantially (m + 1) × (n) composed of the information storage capacitor Cs and the address selection MOSFET Qa.
+1) dynamic memory cells are arranged in a lattice.

【0036】メモリアレイMARY0Lの同一列に配置
されるm+1個のメモリセルの情報蓄積キャパシタCs
の一方の電極は、対応するアドレス選択MOSFETQ
aを介して相補ビット線BL0*〜BLn*の非反転又
は反転信号線に所定の組み合わせで交互に共通結合され
る。また、メモリアレイMARY0Lの同一行に配置さ
れるn+1個のメモリセルのアドレス選択MOSFET
Qaのゲートは、対応するワード線WL0〜WLmにそ
れぞれ共通結合される。メモリアレイMARY0Lを構
成するメモリセルの情報蓄積キャパシタCsの他方の電
極には、前記内部電圧発生回路VGから内部電圧HVが
共通に供給される。
The information storage capacitor Cs of m + 1 memory cells arranged in the same column of the memory array MARY0L
Is connected to the corresponding address selection MOSFET Q
The common bit lines are alternately and commonly connected to the non-inverted or inverted signal lines of the complementary bit lines BL0 * to BLn * via a. Further, the address selection MOSFETs of n + 1 memory cells arranged in the same row of the memory array MARY0L
The gates of Qa are commonly coupled to corresponding word lines WL0 to WLm, respectively. The internal voltage HV is commonly supplied from the internal voltage generation circuit VG to the other electrode of the information storage capacitor Cs of the memory cell constituting the memory array MARY0L.

【0037】同様に、メモリアレイMARY0Rは、図
の垂直方向に平行して配置されるm+1本のワード線W
R0〜WRmと、図の水平方向に平行して配置されるn
+1組の相補ビット線BR0*〜BRn*とを含む。こ
れらのワード線及び相補ビット線の交点には、情報蓄積
キャパシタCs及びアドレス選択MOSFETQaから
なるダイナミック型メモリセルが格子状に配置される。
Similarly, the memory array MARY0R has (m + 1) word lines W arranged in parallel in the vertical direction in FIG.
R0 to WRm and n arranged in parallel with the horizontal direction in the drawing.
+1 sets of complementary bit lines BR0 * to BRn *. At the intersections of these word lines and complementary bit lines, dynamic memory cells each composed of an information storage capacitor Cs and an address selection MOSFET Qa are arranged in a lattice.

【0038】メモリアレイMARY0Rの同一列に配置
されるm+1個のメモリセルの情報蓄積キャパシタCs
の一方の電極は、対応するアドレス選択MOSFETQ
aを介して相補ビット線BR0*〜BRn*の非反転又
は反転信号線に所定の組み合わせで交互に共通結合され
る。また、メモリアレイMARY0Rの同一行に配置さ
れるn+1個のメモリセルのアドレス選択MOSFET
Qaのゲートは、対応するワード線WR0〜WRmにそ
れぞれ共通結合される。メモリアレイMARY0Rを構
成するメモリセルの情報蓄積キャパシタCsの他方の電
極には、前記内部電圧発生回路VGから内部電圧HVが
共通に供給される。
The information storage capacitor Cs of m + 1 memory cells arranged in the same column of the memory array MARY0R
Is connected to the corresponding address selection MOSFET Q
Through a, they are alternately and commonly connected to non-inverted or inverted signal lines of the complementary bit lines BR0 * to BRn * in a predetermined combination. Also, address selection MOSFETs of n + 1 memory cells arranged on the same row of the memory array MARY0R
The gates of Qa are commonly coupled to corresponding word lines WR0-WRm, respectively. The internal voltage HV is commonly supplied from the internal voltage generation circuit VG to the other electrode of the information storage capacitor Cs of the memory cell constituting the memory array MARY0R.

【0039】次に、センスアンプSA0は、メモリアレ
イMARYL0及びMARYR0の相補ビット線BL0
*〜BLn*ならびにBL0*〜BLn*に対応して設
けられるn+1個の単位回路を備え、この単位回路のそ
れぞれは、特に制限されないが、PチャネルMOSFE
TP2及びNチャネルMOSFETN2ならびにPチャ
ネルMOSFETP3及びNチャネルMOSFETN3
からなる一対のCMOSインバータが交差結合されてな
る単位増幅回路を含む。
Next, the sense amplifier SA0 is connected to the complementary bit lines BL0 of the memory arrays MARYL0 and MARYR0.
* To BLn * and n + 1 unit circuits provided corresponding to BL0 * to BLn *. Each of these unit circuits is not particularly limited, but is a P-channel MOSFE.
TP2 and N-channel MOSFET N2 and P-channel MOSFET P3 and N-channel MOSFET N3
And a unit amplifier circuit formed by cross-coupled a pair of CMOS inverters comprising

【0040】センスアンプSA0の各単位回路の単位増
幅回路の非反転入出力ノードS0T〜SnTならびに反
転入出力ノードS0B〜SnBは、その左側において、
Nチャネル型のシェアドMOSFETN4及びN5を介
してメモリアレイMARY0Lの相補ビット線BL0*
〜BLn*に結合される。また、その右側において、N
チャネル型のシェアドMOSFETNB及びNC(この
明細書では、10を超えるMOSFET等の追番をアル
ファベットで表す。以下同様)を介してメモリアレイM
ARY0Rの相補ビット線BR0*〜BRn*に結合さ
れる。シェアドMOSFETN4及びN5のゲートに
は、前記タイミング発生回路TGからシェアド制御信号
SHLが共通に供給され、シェアドMOSFETNB及
びNCのゲートには、シェアド制御信号SHRが共通に
供給される。
The non-inverting input / output nodes S0T to SnT and the inverting input / output nodes S0B to SnB of the unit amplifier circuit of each unit circuit of the sense amplifier SA0 are arranged on the left side.
Complementary bit line BL0 * of memory array MARY0L via N-channel type shared MOSFETs N4 and N5
~ BLn *. On the right side, N
The memory array M is provided via channel type shared MOSFETs NB and NC (in this specification, serial numbers of MOSFETs exceeding 10 are represented by alphabets; the same applies hereinafter).
ARY0R are coupled to complementary bit lines BR0 * to BRn *. The shared control signal SHL is commonly supplied from the timing generation circuit TG to the gates of the shared MOSFETs N4 and N5, and the shared control signal SHR is commonly supplied to the gates of the shared MOSFETs NB and NC.

【0041】この実施例において、シェアド制御信号S
HL及びSHRは、内部電圧VPPつまり例えば+3.
5Vをハイレベルとし、接地電位VSSつまり0Vをロ
ウレベルとする。したがって、シェアドMOSFETN
4及びN5は、シェアド制御信号SHLのハイレベルを
受けて選択的にかつ一斉にオン状態となり、そのしきい
値電圧による影響を与えることなく、センスアンプSA
0の各単位増幅回路の相補入出力ノードS0*〜Sn*
とメモリアレイMARY0Lの相補ビット線BL0*〜
BLn*との間を接続状態とする。また、シェアドMO
SFETNB及びNCは、シェアド制御信号SHRのハ
イレベルを受けて選択的にかつ一斉にオン状態となり、
そのしきい値電圧による影響を与えることなく、センス
アンプSA0の各単位増幅回路の相補入出力ノードS0
*〜Sn*とメモリアレイMARY0Rの相補ビット線
BR0*〜BRn*との間を接続状態とする。
In this embodiment, the shared control signal S
HL and SHR are equal to the internal voltage VPP, for example, +3.
5 V is set to a high level, and the ground potential VSS, that is, 0 V, is set to a low level. Therefore, the shared MOSFET N
4 and N5 are selectively and simultaneously turned on in response to the high level of the shared control signal SHL, and are not affected by the threshold voltage.
0 complementary input / output nodes S0 * to Sn * of each unit amplifier circuit
And complementary bit lines BL0 *-of memory array MARY0L
BLn * is connected. In addition, shared MO
The SFETs NB and NC are selectively and simultaneously turned on in response to the high level of the shared control signal SHR,
The complementary input / output node S0 of each unit amplifier circuit of the sense amplifier SA0 is not affected by the threshold voltage.
* To Sn * and the complementary bit lines BR0 * to BRn * of the memory array MARY0R are connected.

【0042】センスアンプSA0の各単位回路の単位増
幅回路を構成するPチャネルMOSFETP2及びP3
のソースは、コモンソース線CSPに共通結合され、N
チャネルMOSFETN2及びN3のソースは、コモン
ソース線CSNに共通結合される。コモンソース線CS
Pは、Pチャネル型の駆動MOSFETP1を介して内
部電圧供給点VDLに結合され、コモンソース線CSN
は、Nチャネル型の駆動MOSFETN1を介して接地
電位供給点VSSに結合される。駆動MOSFETN1
のゲートには、タイミング発生回路TGからセンスアン
プ駆動制御信号PAが供給され、駆動MOSFETP1
のゲートには、そのインバータV1による反転信号が供
給される。内部電圧供給点VDLにおける内部電圧VD
Lは、前述のように、+1.8Vのような正電位とされ
る。
P-channel MOSFETs P2 and P3 forming a unit amplifier circuit of each unit circuit of the sense amplifier SA0
Are commonly coupled to a common source line CSP, and N
The sources of the channel MOSFETs N2 and N3 are commonly coupled to a common source line CSN. Common source line CS
P is coupled to an internal voltage supply point VDL via a P-channel type drive MOSFET P1, and a common source line CSN
Are coupled to a ground potential supply point VSS via an N-channel drive MOSFET N1. Drive MOSFET N1
The sense amplifier drive control signal PA is supplied from the timing generation circuit TG to the gate of the drive MOSFET P1.
Is supplied with an inverted signal from the inverter V1. Internal voltage VD at internal voltage supply point VDL
L is set to a positive potential such as +1.8 V as described above.

【0043】これにより、センスアンプSA0の各単位
回路を構成する単位増幅回路は、センスアンプ駆動制御
信号PAがハイレベルとされ、駆動MOSFETP1及
びN1がオン状態とされることで選択的にかつ一斉に動
作状態となり、メモリアレイMARY0L又はMARY
0Rの選択ワード線に結合されるn+1個のメモリセル
から対応する相補ビット線BL0*〜BLn*あるいは
BR0*〜BRn*を介して出力される微小読み出し信
号を増幅して、内部電圧VDLをハイレベルとし接地電
位VSSをロウレベルとする2値読み出し信号とする。
As a result, the unit amplifier circuits constituting each unit circuit of the sense amplifier SA0 selectively and simultaneously operate when the sense amplifier drive control signal PA is set to the high level and the drive MOSFETs P1 and N1 are turned on. And the memory array MARY0L or MARY
The small read signal output from the (n + 1) memory cells coupled to the selected word line of 0R via the corresponding complementary bit lines BL0 * to BLn * or BR0 * to BRn * is amplified to raise the internal voltage VDL to high. It is a binary read signal having a low level and the ground potential VSS at a low level.

【0044】センスアンプSA0の各単位回路の単位増
幅回路の非反転入出力ノードS0T〜SnTと対応する
反転入出力ノードS0B〜SnBとの間には、Nチャネ
ル型の3個のプリチャージMOSFETN6〜N8が直
並列結合されてなるビット線プリチャージ回路が設けら
れる。各ビット線プリチャージ回路を構成するMOSF
ETN6〜N8のゲートには、タイミング発生回路TG
からプリチャージ制御信号PCが共通に供給され、MO
SFETN7及びN8の共通結合されたソースには、内
部電圧発生回路VGから内部電圧HVが供給される。な
お、内部電圧HVは、前述のように、内部電圧VDLの
二分の一の電位つまり例えば+0.9Vとされ、内部電
圧VPPは、例えば+3.5Vとされる。
Between the non-inverting input / output nodes S0T to SnT of the unit amplifier circuit of each unit circuit of the sense amplifier SA0 and the corresponding inverting input / output nodes S0B to SnB, three N-channel precharge MOSFETs N6 to N6 are connected. There is provided a bit line precharge circuit in which N8 is connected in series / parallel. MOSF constituting each bit line precharge circuit
The gates of ETN6 to ETN have timing generation circuits TG
Supplies a precharge control signal PC in common from the
The internal voltage HV is supplied from the internal voltage generation circuit VG to the commonly coupled sources of the SFETs N7 and N8. As described above, the internal voltage HV is set to a half of the internal voltage VDL, that is, for example, +0.9 V, and the internal voltage VPP is set to, for example, +3.5 V.

【0045】これにより、センスアンプSA0の各単位
回路のビット線プリチャージ回路を構成するMOSFE
TN6〜N8は、プリチャージ制御信号PCが内部電圧
VPPのようなハイレベルとされることで選択的にオン
状態となり、各単位増幅回路の非反転入出力ノードS0
T〜SnTと対応する反転入出力ノードS0B〜SnB
との間を短絡して、内部電圧HVのようなプリチャージ
電位とする。
As a result, the MOSFE constituting the bit line precharge circuit of each unit circuit of the sense amplifier SA0
TN6 to TN8 are selectively turned on when the precharge control signal PC is set to a high level like the internal voltage VPP, and the non-inverting input / output nodes S0 of each unit amplifier circuit are turned on.
Inverting input / output nodes S0B to SnB corresponding to T to SnT
Is short-circuited to a precharge potential such as the internal voltage HV.

【0046】センスアンプSA0の各単位回路は、さら
に、単位増幅回路の相補入出力ノードS0*〜Sn*と
相補共通データ線CD0*〜CDj*(図3には、CD
0*のみが例示)との間に設けられるNチャネル型の一
対のスイッチMOSFETN9及びNAをそれぞれ含
む。これらのスイッチMOSFETN9及びNAのゲー
トは順次j+1組ずつ共通結合され、Yアドレスデコー
ダYDからビット線選択信号YS0〜YSpの対応する
ビットが共通に供給される。言うまでもなく、ビット線
選択信号YS0〜YSpのビット数p+1は、センスア
ンプSA0の単位回路の個数n+1に対して、 p+1=(n+1)/(j+1) なる関係にある。
Each unit circuit of the sense amplifier SA0 further includes complementary input / output nodes S0 * to Sn * of the unit amplifier circuit and complementary common data lines CD0 * to CDj * (CD in FIG. 3).
0 * only) and a pair of N-channel type switch MOSFETs N9 and NA provided between them. The gates of these switch MOSFETs N9 and NA are sequentially coupled in common j + 1 sets at a time, and the corresponding bits of the bit line selection signals YS0 to YSp are commonly supplied from the Y address decoder YD. Needless to say, the bit number p + 1 of the bit line selection signals YS0 to YSp has a relationship of p + 1 = (n + 1) / (j + 1) with respect to the number n + 1 of unit circuits of the sense amplifier SA0.

【0047】これにより、センスアンプSA0の各単位
回路のスイッチMOSFETN9及NAは、ビット線選
択信号YS0〜YSpの対応するビットがハイレベルと
されることでj+1組ずつ選択的にオン状態となり、セ
ンスアンプSA0の対応するj+1個の単位増幅回路の
非反転及び反転入出力ノードと相補共通データ線CD0
*〜CDj*との間を選択的に接続状態とする。
As a result, the switch MOSFETs N9 and NA of each unit circuit of the sense amplifier SA0 are selectively turned on j + 1 sets at a time when the corresponding bits of the bit line selection signals YS0 to YSp are set to the high level. The non-inverted and inverted input / output nodes of the corresponding j + 1 unit amplifier circuits of the amplifier SA0 and the complementary common data line CD0
* To CDj * are selectively connected.

【0048】この実施例において、メモリアレイMAR
Y0L及びMARY0Rの各メモリセルを構成するアド
レス選択MOSFETQaは、後述するように、その拡
散層とは異なる導電型のp+ ゲートを有し、かつ比較的
厚い酸化膜を有するNチャネルMOSFETからなる。
また、センスアンプSA0の各単位回路を構成するシェ
アドMOSFETN4及びN5ならびにNB及びNC
と、そのビット線プリチャージ回路を構成するプリチャ
ージMOSFETN6〜N8は、そのゲートに供給され
るシェアド制御信号SHL及びSHRならびにプリチャ
ージ制御信号PCのハイレベルが内部電圧VPPである
ことから、その拡散層と同じ導電型のn+ゲートを有
し、かつ比較的厚い酸化膜を有するNチャネルMOSF
ETからなるが、その他のMOSFETは、その拡散層
と同じ導電型のn+ ゲート又はp+ ゲートをそれぞれ有
し、かつ比較的薄い酸化膜を有するPチャネル又はNチ
ャネルMOSFETからなる。各部を構成するMOSF
ETのゲート種別と酸化膜厚ならびにその特徴等につい
ては、後で詳細に説明する。
In this embodiment, the memory array MAR
As will be described later, the address selection MOSFET Qa constituting each of the memory cells Y0L and MARY0R is an N-channel MOSFET having a p + gate of a conductivity type different from that of the diffusion layer and having a relatively thick oxide film.
Further, shared MOSFETs N4 and N5 and NB and NC constituting each unit circuit of the sense amplifier SA0.
And the precharge MOSFETs N6 to N8 constituting the bit line precharge circuit, the shared control signals SHL and SHR supplied to their gates and the precharge control signal PC are at the high level of the internal voltage VPP. N-channel MOSF having n + gate of the same conductivity type as layer and relatively thick oxide film
Other MOSFETs are P-channel or N-channel MOSFETs having n + gates or p + gates of the same conductivity type as the diffusion layers, respectively, and having a relatively thin oxide film. MOSF constituting each part
The ET gate type, oxide film thickness, characteristics thereof, and the like will be described later in detail.

【0049】図4には、図1のダイナミック型RAMに
おけるゲート種別及び酸化膜厚の使い分けを説明するた
めの一実施例の説明図が示されている。また、図5に
は、図1のダイナミック型RAMに含まれるメモリアレ
イ及びセンスアンプの一実施例の部分的な断面構造図が
示され、図6には、他の周辺回路の一実施例の部分的な
断面構造図が示されている。これらの図をもとに、この
実施例のダイナミック型RAMにおけるゲート種別及び
酸化膜厚の使い分けと、各部を構成するMOSFETの
デバイス構造ならびにその特徴について説明する。
FIG. 4 is an explanatory diagram of one embodiment for explaining the proper use of gate type and oxide film thickness in the dynamic RAM of FIG. FIG. 5 is a partial sectional structural view of an embodiment of a memory array and a sense amplifier included in the dynamic RAM of FIG. 1, and FIG. 6 is a diagram of an embodiment of another peripheral circuit. A partial cross-sectional structural view is shown. Based on these figures, the proper use of the gate type and the oxide film thickness in the dynamic RAM of this embodiment, the device structure of the MOSFET constituting each part, and the characteristics thereof will be described.

【0050】図4において、この実施例のダイナミック
型RAMではデュアルゲートプロセスが用いられ、ダイ
ナミック型RAMの各部を構成するMOSFETは、例
えばポリシリコンからなるゲート層にP型又はN型の不
純物が打ち込まれることで選択的にp+ ゲート又はn+
ゲートを有するものとされる。また、この実施例のダイ
ナミック型RAMでは、2種ゲート酸化膜厚プロセスが
用いられ、各部を構成するMOSFETは、例えば6n
mのような比較的厚い膜厚の酸化膜か、例えば4nmの
ような比較的薄い膜厚の酸化膜を有するものとされる。
In FIG. 4, a dual gate process is used in the dynamic RAM of this embodiment, and P-type or N-type impurities are implanted into a gate layer made of, for example, polysilicon in the MOSFET constituting each part of the dynamic RAM. Is selectively p + gate or n +
It has a gate. Further, in the dynamic RAM of this embodiment, a two-type gate oxide film thickness process is used, and the MOSFET constituting each part is, for example, 6n.
An oxide film having a relatively large thickness such as m or an oxide film having a relatively small thickness such as 4 nm is provided.

【0051】この実施例において、メモリアレイMAR
Yを構成し、そのゲートに+3.5Vのような比較的絶
対値の大きなワード線選択電圧つまり内部電圧VPPを
受けるメモリセルのアドレス選択MOSFETQaは、
図5の左側に例示されるように、その拡散層とは異なる
導電型のp+ ゲートを有し、かつ比較的厚い酸化膜を有
するNチャネルMOSFET(NMOS)からなる。
In this embodiment, the memory array MAR
The address selection MOSFET Qa of the memory cell which constitutes Y and receives a word line selection voltage having a relatively large absolute value such as +3.5 V at its gate, that is, an internal voltage VPP,
As illustrated on the left side of FIG. 5, it is composed of an N-channel MOSFET (NMOS) having a p + gate of a conductivity type different from that of the diffusion layer and having a relatively thick oxide film.

【0052】また、+3.3Vのような比較的絶対値の
大きな外部電源電圧VDD又は+3.5Vのような内部
電圧VPPをその主たる動作電源とする周辺回路、つま
りデータ入出力回路IOの入力バッファの入力段及び出
力バッファの出力段と、タイミング発生回路TGの起動
制御信号を受ける入力段と、XアドレスバッファXB及
びYアドレスバッファYBのアドレス信号A0〜Aiを
受ける入力段と、XアドレスデコーダXDのワード線駆
動回路となる後段部とを構成するMOSFETは、図6
に例示されるように、その拡散層と同じ導電型のp+
ート又はn+ ゲートをそれぞれ有し、かつ比較的厚い酸
化膜を有するPチャネルMOSFET(PMOS)及び
NチャネルMOSFETからなる。
A peripheral circuit using an external power supply voltage VDD having a relatively large absolute value such as +3.3 V or an internal voltage VPP such as +3.5 V as a main operating power supply, that is, an input buffer of a data input / output circuit IO , An output stage of an output buffer, an input stage receiving a start control signal of the timing generation circuit TG, an input stage receiving address signals A0 to Ai of an X address buffer XB and a Y address buffer YB, and an X address decoder XD The MOSFET forming the post-stage portion serving as the word line drive circuit of FIG.
As shown in FIG. 1, the P-channel MOSFET (PMOS) and the N-channel MOSFET each have a p + gate or an n + gate of the same conductivity type as the diffusion layer and have a relatively thick oxide film.

【0053】一方、+2.5V又は+1.8Vのような
比較的絶対値の小さな内部電圧VCL又はVDLをその
主たる動作電源とするその他の周辺回路、つまりXアド
レスデコーダXDのワード線駆動回路を除く一般回路
と、YアドレスデコーダYDの一般回路と、センスアン
プSAのシェアドMOSFET及びプリチャージMOS
FETに関する部分を除く一般回路と、データ入出力回
路IO,タイミング発生回路TG,Xアドレスバッファ
XBならびにYアドレスバッファYBの入力段を除く一
般回路とを構成するMOSFETは、図5の右側のセン
スアンプ及び図6に例示されるように、その拡散層と同
じ導電型のp+ ゲート又はn+ ゲートをそれぞれ有し、
かつ比較的薄い酸化膜を有するPチャネルMOSFET
及びNチャネルMOSFETからなる。ただ、センスア
ンプSAの各単位回路を構成するシェアドMOSFET
及びプリチャージMOSFETだけは、前述のように、
そのゲートに供給されるシェアド制御信号及びプリチャ
ージ制御信号のハイレベルが内部電圧VPPであること
から、その拡散層と同じ導電型のn+ ゲートを有し、か
つ比較的厚い酸化膜を有するNチャネルMOSFETか
らなる。
On the other hand, other peripheral circuits using an internal voltage VCL or VDL having a relatively small absolute value such as +2.5 V or +1.8 V as a main operating power supply, ie, a word line drive circuit of the X address decoder XD are excluded. General circuit, general circuit of Y address decoder YD, shared MOSFET and precharge MOS of sense amplifier SA
The MOSFETs constituting the general circuit excluding the portion related to the FET and the general circuit excluding the input stage of the data input / output circuit IO, the timing generation circuit TG, the X address buffer XB, and the Y address buffer YB are the sense amplifier on the right side of FIG. And as illustrated in FIG. 6, each has a p + gate or n + gate of the same conductivity type as the diffusion layer,
P-channel MOSFET having relatively thin oxide film
And an N-channel MOSFET. However, the shared MOSFET that constitutes each unit circuit of the sense amplifier SA
And only the precharge MOSFET, as described above,
Since the high level of the shared control signal and the precharge control signal supplied to the gate is the internal voltage VPP, an N + gate having the same conductivity type as the diffusion layer and having a relatively thick oxide film It consists of a channel MOSFET.

【0054】周知のように、比較的薄い酸化膜を有する
Pチャンネル及びNチャネルMOSFETは、その耐圧
は比較的小さくなるが、ゲート容量が比較的大きくなる
ことから、比較的大きなソース・ドレイン電流を得るこ
とができ、その動作電源が低電圧化される場合でも高速
動作できる。また、比較的厚い酸化膜を有するPチャン
ネル及びNチャネルMOSFETは、そのゲート容量は
やや小さくなるが、その耐圧が比較的大きくなり、イン
タフェース回路となるバッファや内部電圧VPPが印加
されるXアドレスデコーダのワード線駆動回路ならびに
ワード線駆動電圧が印加されるメモリセルのアドレス選
択MOSFET等に適する。
As is well known, P-channel and N-channel MOSFETs having a relatively thin oxide film have a relatively low withstand voltage, but have a relatively large gate capacitance, so that a relatively large source / drain current cannot be obtained. And can operate at high speed even when the operating power supply is lowered. Further, the P-channel and N-channel MOSFETs having relatively thick oxide films have slightly smaller gate capacitances, but have relatively higher withstand voltages, and serve as interface circuits for buffers and X-address decoders to which the internal voltage VPP is applied. And a memory cell to which a word line driving voltage is applied.

【0055】一方、その拡散層と同じ導電型のp+ ゲー
トを有するPチャネルMOSFET及びn+ ゲートを有
するNチャネルMOSFETでは、表面チャネルを介し
て電荷伝達が行われるためにそのしきい値電圧が比較的
小さくなり、比較的高速に動作できる。また、その拡散
層とは異なる導電型のp+ ゲートを有するNチャネルM
OSFET、つまりメモリセルのアドレス選択MOSF
ETでは、戻しインプラを施すことなく、そのしきい値
電圧を大きくすることができるとともに、戻しインプラ
が施されないことで、その接合部の電界強度を小さく
し、接合リークを低減して、ダイナミック型RAMのリ
フレッシュ特性を改善できる。
On the other hand, the N-channel MOSFET having a P-channel MOSFET and an n + gate having a p + gate of the same conductivity type as the diffusion layer, its threshold voltage to charge transferred through the surface channel is performed It is relatively small and can operate at a relatively high speed. N channel M having ap + gate of a conductivity type different from that of the diffusion layer
OSFET, ie, memory cell address selection MOSF
In the ET, the threshold voltage can be increased without performing return implantation, and by not performing return implantation, the electric field strength at the junction is reduced, junction leakage is reduced, and the dynamic type is reduced. The refresh characteristics of the RAM can be improved.

【0056】これらのことから、この実施例のダイナミ
ック型RAMでは、その製造プロセスがやや複雑となる
ものの、各部を構成するMOSFETのゲート種別及び
酸化膜厚がその用途に応じて最適化される。この結果、
所定のMOSFETの耐圧破壊を防止しつつ、各周辺回
路を構成するPチャネル及びNチャネルMOSFETの
ソース・ドレイン電流を充分に確保し、その動作を高速
化して、ダイナミック型RAMのさらなる高速化及び低
消費電力化を図ることができる。
For these reasons, in the dynamic RAM of this embodiment, although the manufacturing process is slightly complicated, the gate type and the oxide film thickness of the MOSFET constituting each part are optimized according to the application. As a result,
The source and drain currents of the P-channel and N-channel MOSFETs constituting each peripheral circuit are sufficiently secured while preventing the breakdown of the predetermined MOSFET, and the operation thereof is sped up to further increase the speed and lower the speed of the dynamic RAM. Power consumption can be reduced.

【0057】以上の実施例から得られる作用効果は、下
記の通りである。すなわち、 (1)情報蓄積キャパシタ及びアドレス選択MOSFE
Tを含むダイナミック型メモリセルが格子配列されてな
るメモリアレイと、CMOS回路を基本素子とする周辺
回路とを備えるダイナミック型RAM等において、メモ
リセルのアドレス選択MOSFETを、その拡散層とは
異なる導電型のp+ ゲートを有し、かつ比較的厚い酸化
膜を有するNチャネルMOSFETにより構成するとと
もに、例えば外部電源電圧より絶対値の小さな内部電圧
を主たる動作電源とするセンスアンプ等の周辺回路を、
その拡散層と同じ導電型のp+ ゲート及びn+ ゲートを
それぞれ有し、かつ比較的薄い酸化膜を有するPチャネ
ルMOSFET及びNチャネルMOSFETにより構成
する。また、例えば外部電源電圧を主たる動作電源とす
る入力バッファ及び出力バッファ等の周辺回路を、その
拡散層と同じ導電型のp+ ゲート及びn+ ゲートをそれ
ぞれ有し、かつ比較的厚い酸化膜を有するPチャネルM
OSFET及びNチャネルMOSFETにより構成する
ことで、ダイナミック型RAM等の各部を構成するMO
SFETのゲート種別及び酸化膜厚をその用途に応じて
最適化することができるという効果が得られる。
The operation and effect obtained from the above embodiment are as follows. (1) Information storage capacitor and address selection MOSFE
In a dynamic RAM or the like having a memory array in which dynamic memory cells including T are arranged in a lattice and a peripheral circuit having a CMOS circuit as a basic element, an address selection MOSFET of the memory cell is connected to a conductive layer different from its diffusion layer. has a type p + gate, and with constituting a N-channel MOSFET having a relatively thick oxide film, a peripheral circuit such as a sense amplifier for the main operating power supply a small internal voltage of the absolute value of, for example, an external power supply voltage,
It is composed of a P-channel MOSFET and an N-channel MOSFET each having ap + gate and an n + gate of the same conductivity type as the diffusion layer and having a relatively thin oxide film. In addition, for example, peripheral circuits such as an input buffer and an output buffer, which use an external power supply voltage as a main operating power supply, have p + gates and n + gates of the same conductivity type as the diffusion layers, and a relatively thick oxide film. Having P-channel M
By using an OSFET and an N-channel MOSFET, an MO that constitutes each unit such as a dynamic RAM is provided.
The effect is obtained that the gate type and oxide film thickness of the SFET can be optimized according to the application.

【0058】(2)上記(1)項により、その接合リー
クを増大させることなく、アドレス選択MOSFETの
しきい値電圧を高くし、メモリセルひいてはダイナミッ
ク型RAM等のリフレッシュ特性を改善できるという効
果が得られる。 (3)上記(1)項により、所定のMOSFETの耐圧
破壊を防止しつつ、各周辺回路を構成するPチャネル及
びNチャネルMOSFETのソース・ドレイン電流を充
分に確保し、その動作を高速化できるという効果が得ら
れる。 (4)上記(1)項ないし(3)項により、ダイナミッ
ク型RAM等のさらなる高速化及び低消費電力化を図る
ことができるという効果が得られる。
(2) According to the above item (1), there is an effect that the threshold voltage of the address selection MOSFET can be increased without increasing the junction leakage, and the refresh characteristics of the memory cell and, consequently, the dynamic RAM can be improved. can get. (3) According to the above item (1), the source / drain currents of the P-channel and N-channel MOSFETs constituting each peripheral circuit can be sufficiently ensured while the breakdown voltage of the predetermined MOSFET is prevented, and the operation can be speeded up. The effect is obtained. (4) According to the above items (1) to (3), there is obtained an effect that a higher speed and lower power consumption of a dynamic RAM or the like can be achieved.

【0059】以上、本発明者によってなされた発明を実
施例に基づき具体的に説明したが、この発明は、上記実
施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない
範囲で種々変更可能であることは言うまでもない。例え
ば、図1において、ダイナミック型RAMのメモリアレ
イMARYは、その直接周辺回路を含めて任意数のメモ
リマット又はサブメモリアレイに分割することができ
る。また、ダイナミック型RAMは、シェアドセンス方
式をとることを必須条件とはしないし、アドレスマルチ
プレクス方式をとることを必須条件ともしない。さら
に、ダイナミック型RAMのブロック構成は、種々の実
施形態をとりうるし、その起動制御信号及び内部制御信
号等の名称及び有効レベルならびに電源電圧及び各内部
電圧の極性及び絶対値等も、この発明の主旨に何ら影響
を与えない。
Although the invention made by the inventor has been specifically described based on the embodiment, the invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made without departing from the gist of the invention. Needless to say, there is. For example, in FIG. 1, the memory array MARY of the dynamic RAM can be divided into an arbitrary number of memory mats or sub memory arrays including its direct peripheral circuits. In addition, the dynamic RAM does not require the use of the shared sense method or the address multiplex method. Furthermore, the block configuration of the dynamic RAM can take various embodiments, and the names and effective levels of the activation control signal and the internal control signal, the power supply voltage and the polarity and absolute value of each internal voltage, etc. of the present invention are also included in the present invention. Has no effect on the gist.

【0060】図2において、メモリアレイMARY及び
その周辺回路の分割数は、任意に設定することができ
る。また、半導体基板CHIPの具体的形状や各部の配
置位置等は、本実施例に制約されることなく種々の実施
形態をとりうる。
In FIG. 2, the number of divisions of the memory array MARY and its peripheral circuits can be set arbitrarily. In addition, the specific shape of the semiconductor substrate CHIP, the arrangement position of each part, and the like are not limited to the present embodiment, and can take various embodiments.

【0061】図3において、メモリアレイMARY0L
及びMARY0Rは、任意数の冗長素子を含むことがで
きるし、いわゆる階層ワード線方式又は階層ビット線方
式をとることもできる。センスアンプSA0ならびにそ
の各単位回路の具体的構成等は、本実施例に制約される
ことなく種々の実施形態をとりうる。
In FIG. 3, memory array MARY0L
And MARY0R may include an arbitrary number of redundant elements, and may employ a so-called hierarchical word line system or hierarchical bit line system. The specific configuration and the like of the sense amplifier SA0 and each unit circuit thereof can take various embodiments without being limited to the present embodiment.

【0062】図4において、MOSFETのゲート種別
及び酸化膜厚の組み合わせは、ほんの一例であって、各
回路の動作電源やその用途に応じて任意に設定できる。
図5及び図6において、各部の形成に用いられる配線層
の種別や金属配線層の層数ならびに具体的形状及び組み
合わせ等は、種々の実施形態をとりうる。
In FIG. 4, the combination of the MOSFET gate type and the oxide film thickness is merely an example, and can be set arbitrarily according to the operating power supply of each circuit and its use.
In FIGS. 5 and 6, the type of wiring layer used for forming each part, the number of metal wiring layers, the specific shape and combination, and the like can take various embodiments.

【0063】以上の説明では、主として本発明者によっ
てなされた発明をその背景となった利用分野であるダイ
ナミック型RAMに適用した場合について説明したが、
それに限定されるものではなく、例えば、ダイナミック
型RAMを基本構成とするシンクロナスDRAM等の各
種メモリ集積回路装置や、このようなメモリ集積回路装
置を搭載するシングルチップマイクロコンピュータ等に
も適用できる。この発明は、少なくともアドレス選択M
OSFETを含むメモリセルが格子配列されてなるメモ
リアレイと周辺回路とを含む半導体記憶装置ならびにこ
のような半導体記憶装置を含む装置又はシステムに広く
適用できる。
In the above description, the case where the invention made by the present inventor is mainly applied to the dynamic RAM, which is the field of application as the background, has been described.
The present invention is not limited to this, and can be applied to, for example, various memory integrated circuit devices such as a synchronous DRAM having a dynamic RAM as a basic configuration, and a single-chip microcomputer equipped with such a memory integrated circuit device. The present invention provides at least an address selection M
The present invention can be widely applied to a semiconductor memory device including a memory array in which memory cells including OSFETs are arranged in a lattice and a peripheral circuit, and a device or system including such a semiconductor memory device.

【0064】[0064]

【発明の効果】本願において開示される発明のうち代表
的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、下
記の通りである。すなわち、情報蓄積キャパシタ及びア
ドレス選択MOSFETを含むダイナミック型メモリセ
ルが格子配列されてなるメモリアレイと、CMOS回路
を基本素子とする周辺回路とを備えるダイナミック型R
AM等において、アドレス選択MOSFETを、その拡
散層とは異なる導電型のp+ ゲートを有し、かつ比較的
厚い酸化膜を有するNチャネルMOSFETにより構成
するとともに、例えば外部電源電圧より絶対値の小さな
内部電圧を主たる動作電源とするセンスアンプ等の周辺
回路を、その拡散層と同じ導電型のp+ ゲート及びn+
ゲートをそれぞれ有し、かつ比較的薄い酸化膜を有する
Pチャネル及びNチャネルMOSFETにより構成す
る。また、例えば外部電源電圧を主たる動作電源とする
入力バッファ及び出力バッファ等の周辺回路を、その拡
散層と同じ導電型のp+ ゲート及びn+ ゲートをそれぞ
れ有し、かつ比較的厚い酸化膜を有するPチャネル及び
NチャネルMOSFETにより構成する。
The effects obtained by typical ones of the inventions disclosed in the present application will be briefly described as follows. That is, a dynamic type R including a memory array in which dynamic type memory cells including an information storage capacitor and an address selection MOSFET are arranged in a lattice, and a peripheral circuit having a CMOS circuit as a basic element.
In an AM or the like, the address selection MOSFET is formed of an N-channel MOSFET having a p + gate of a conductivity type different from that of the diffusion layer and having a relatively thick oxide film, and for example, having an absolute value smaller than the external power supply voltage. A peripheral circuit such as a sense amplifier using an internal voltage as a main operating power supply is connected to ap + gate and n + of the same conductivity type as the diffusion layer.
It is composed of P-channel and N-channel MOSFETs each having a gate and a relatively thin oxide film. In addition, for example, peripheral circuits such as an input buffer and an output buffer, which use an external power supply voltage as a main operating power supply, have p + gates and n + gates of the same conductivity type as the diffusion layers, and a relatively thick oxide film. It has P-channel and N-channel MOSFETs.

【0065】これにより、ダイナミック型RAM等の各
部を構成するMOSFETのゲート種別及び酸化膜厚を
その用途に応じて最適化することができるため、その接
合リークを増大させることなく、アドレス選択MOSF
ETのしきい値電圧を高くして、メモリセルひいてはダ
イナミック型RAM等のリフレッシュ特性を改善できる
とともに、所定のMOSFETの耐圧破壊を防止しつ
つ、各周辺回路を構成するPチャネル及びNチャネルM
OSFETのソース・ドレイン電流を充分に確保して、
その動作を高速化することができ、これによってダイナ
ミック型RAM等のさらなる高速化及び低消費電力化を
図ることができる。
This makes it possible to optimize the gate type and oxide film thickness of the MOSFETs constituting each part of the dynamic RAM or the like according to the intended use.
By increasing the threshold voltage of the ET, the refresh characteristics of the memory cell and thus the dynamic RAM and the like can be improved, and the P-channel and N-channel transistors constituting each peripheral circuit can be prevented while preventing the breakdown voltage of a predetermined MOSFET.
Ensure sufficient source / drain current of OSFET,
The speed of the operation can be increased, whereby the speed and power consumption of a dynamic RAM or the like can be further reduced.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】この発明が適用されたダイナミック型RAMの
一実施例を示すブロック図である。
FIG. 1 is a block diagram showing one embodiment of a dynamic RAM to which the present invention is applied.

【図2】図1のダイナミック型RAMの一実施例を示す
基板配置図である。
FIG. 2 is a board layout diagram showing one embodiment of a dynamic RAM of FIG. 1;

【図3】図1のダイナミック型RAMに含まれるメモリ
アレイ及びセンスアンプの一実施例を示す部分的な回路
図である。
FIG. 3 is a partial circuit diagram showing one embodiment of a memory array and a sense amplifier included in the dynamic RAM of FIG. 1;

【図4】図1のダイナミック型RAMにおけるゲート種
別及び酸化膜厚の使い分けを説明するための一実施例を
示す説明図である。
FIG. 4 is an explanatory diagram showing an embodiment for explaining proper use of gate types and oxide film thicknesses in the dynamic RAM of FIG. 1;

【図5】図1のダイナミック型RAMに含まれるメモリ
アレイ及びセンスアンプの一実施例を示す部分的な断面
構造図である。
FIG. 5 is a partial sectional structural view showing one embodiment of a memory array and a sense amplifier included in the dynamic RAM of FIG. 1;

【図6】図1のダイナミック型RAMに含まれる他の周
辺回路の一実施例を示す部分的な断面構造図である。
FIG. 6 is a partial cross-sectional structural diagram showing one embodiment of another peripheral circuit included in the dynamic RAM of FIG. 1;

【符号の説明】[Explanation of symbols]

MARY……メモリアレイ、XD……Xアドレスデコー
ダ、XB……Xアドレスバッファ、SA……センスアン
プ、YD……Yアドレスデコーダ、YB……Yアドレス
バッファ、IO……データ入出力回路、TG……タイミ
ング発生回路、VG……内部電圧発生回路、D0〜Dj
……入出力データ又はその入出力端子、RASB……ロ
ウアドレスストローブ信号又はその入力端子、CASB
……カラムアドレスストローブ信号又はその入力端子、
WEB……ライトイネーブル信号又はその入力端子、A
0〜Ai……アドレス信号又はその入力端子、VDD…
…電源電圧又はその入力端子、VSS……接地電位又は
その入力端子。CHIP……半導体基板(チップ)、M
ARYL0及びMARYR0ないしMARYL3及びM
ARYR3……メモリアレイ、PC……周辺回路、SA
0〜SA3……センスアンプ。WL0〜WLm,WR0
〜WRm……ワード線、BL0*〜BLn*,BR0*
〜BRn*……相補ビット線、Cs……情報蓄積キャパ
シタ、Qa……アドレス選択MOSFET、S0*〜S
n*……センスアンプの各単位増幅回路の相補入出力ノ
ード、CSP,CSN……コモンソース線、CD0*〜
CDj*……相補共通データ線、YS0〜YSp……ビ
ット線選択信号、SHL,SHR……シェアド制御信
号、PC……プリチャージ制御信号、PA……センスア
ンプ駆動制御信号、P1〜P3……PチャネルMOSF
ET、N1〜NC……NチャネルMOSFET、V1…
…インバータ、HV……内部電圧(中間電圧)。M1〜
M3……第1層ないし第3層金属配線、PMOS……P
チャネルMOSFET、NMOS……NチャネルMOS
FET。
MARY ... memory array, XD ... X address decoder, XB ... X address buffer, SA ... sense amplifier, YD ... Y address decoder, YB ... Y address buffer, IO ... data input / output circuit, TG ... ... Timing generation circuit, VG ... Internal voltage generation circuit, D0 to Dj
...... Input / output data or its input / output terminal, RASB ... Row address strobe signal or its input terminal, CASB
..... column address strobe signal or its input terminal,
WEB: Write enable signal or its input terminal, A
0 to Ai ... address signal or its input terminal, VDD ...
... Power supply voltage or its input terminal, VSS... Ground potential or its input terminal. CHIP: Semiconductor substrate (chip), M
ARYL0 and MARYR0 to MARYL3 and M
ARYR3: Memory array, PC: Peripheral circuit, SA
0 to SA3 Sense amplifier. WL0-WLm, WR0
To WRm ... word line, BL0 * to BLn *, BR0 *
... BRn * ... complementary bit line, Cs ... information storage capacitor, Qa ... address selection MOSFET, S0 * -S
n *: complementary input / output node of each unit amplifier circuit of the sense amplifier, CSP, CSN: common source line, CD0 * to
CDj *: complementary common data line, YS0 to YSp: bit line selection signal, SHL, SHR, shared control signal, PC, precharge control signal, PA: sense amplifier drive control signal, P1 to P3 P-channel MOSF
ET, N1 to NC ... N-channel MOSFET, V1 ...
... Inverter, HV ... Internal voltage (intermediate voltage). M1
M3... First to third layer metal wiring, PMOS... P
Channel MOSFET, NMOS ... N-channel MOS
FET.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 荻島 淳史 東京都小平市上水本町五丁目20番1号 株 式会社日立製作所半導体グループ内 Fターム(参考) 5B024 AA01 AA13 BA07 BA10 BA17 BA29 CA16 CA27 5F048 AB01 AB06 AB07 AB08 AC03 AC10 BA01 BB06 BB07 BB16 5F083 AD42 GA01 GA05 LA03 LA04 LA05 LA06 LA09 LA10 LA30 PR42 PR52 ZA05 ZA07  ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuing from the front page (72) Atsushi Ogishima, Inventor 5-2-1, Kamimizuhoncho, Kodaira-shi, Tokyo F-term in Hitachi Semiconductor Group 5B024 AA01 AA13 BA07 BA10 BA17 BA29 CA16 CA27 5F048 AB01 AB06 AB07 AB08 AC03 AC10 BA01 BB06 BB07 BB16 5F083 AD42 GA01 GA05 LA03 LA04 LA05 LA06 LA09 LA10 LA30 PR42 PR52 ZA05 ZA07

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 P型不純物が打ち込まれたp+ ゲートを
有し、かつ比較的厚い酸化膜を有するNチャネル型のア
ドレス選択MOSFETを含むダイナミック型メモリセ
ルが格子配列されてなるメモリアレイと、 上記p+ ゲートを有し、かつ比較的薄い酸化膜を有する
PチャネルMOSFETと、N型不純物が打ち込まれた
+ ゲートを有し、かつ比較的薄い酸化膜を有するNチ
ャネルMOSFETとを基本素子とする第1の周辺回路
とを具備することを特徴とする半導体記憶装置。
1. A memory array in which a dynamic memory cell including an N-channel type address selection MOSFET having a p + gate implanted with a P-type impurity and having a relatively thick oxide film is arranged in a lattice, having the p + gate, and relatively thin and P-channel MOSFET having an oxide film, has a n + gate n-type impurity is implanted, and the basic elements and an n-channel MOSFET having a relatively thin oxide film And a first peripheral circuit.
【請求項2】 請求項1において、 上記半導体記憶装置は、さらに、上記p+ ゲートを有
し、かつ比較的厚い酸化膜を有するPチャネルMOSF
ETと、上記n+ ゲートを有し、かつ比較的厚い酸化膜
を有するNチャネルMOSFETとを基本素子とする第
2の周辺回路を具備するものであることを特徴とする半
導体記憶装置。
2. The P-channel MOS transistor according to claim 1, wherein said semiconductor memory device further comprises said p + gate and a relatively thick oxide film.
A semiconductor memory device comprising: a second peripheral circuit having ET and an N-channel MOSFET having an n + gate and a relatively thick oxide film as basic elements.
【請求項3】 請求項1又は請求項2において、 上記半導体記憶装置は、さらに、 外部電源電圧をもとに該外部電源電圧よりも絶対値の小
さな第1の内部電圧と、上記外部電源電圧よりも絶対値
の大きな第2の内部電圧とを生成する内部電圧発生回路
を具備するものであって、 上記第1の周辺回路は、上記第1の内部電圧を主たる動
作電源とし、上記第2の周辺回路は、上記外部電源電圧
又は上記第2の内部電圧を主たる動作電源とするもので
あることを特徴とする半導体記憶装置。
3. The semiconductor memory device according to claim 1, further comprising: a first internal voltage having an absolute value smaller than the external power supply voltage based on the external power supply voltage; An internal voltage generating circuit for generating a second internal voltage having an absolute value larger than the first internal voltage, wherein the first peripheral circuit uses the first internal voltage as a main operating power supply, A peripheral circuit using the external power supply voltage or the second internal voltage as a main operation power supply.
【請求項4】 請求項3において、 上記第2の周辺回路は、 センスアンプのシェアドMOSFET及びプリチャージ
MOSFETに関する一部と、 Xアドレスデコーダのワード線駆動回路に関する一部
と、 データ入出力回路,タイミング発生回路,Xアドレスバ
ッファならびにYアドレスバッファの入力段バッファに
関する一部とをを含むものであり、 上記第1の周辺回路は、 上記センスアンプの上記一部を除く部分と、 上記Xアドレスデコーダの上記一部を除く部分と、 Yアドレスデコーダと、 上記データ入出力回路,タイミング発生回路,Xアドレ
スバッファならびにYアドレスバッファの上記一部を除
く部分とを含むものであることを特徴とする半導体記憶
装置。
4. The device according to claim 3, wherein the second peripheral circuit includes a part relating to a shared MOSFET and a precharge MOSFET of a sense amplifier, a part relating to a word line driving circuit of an X address decoder, a data input / output circuit, A timing generator, an X address buffer, and a part relating to an input stage buffer of a Y address buffer. The first peripheral circuit includes a part excluding the part of the sense amplifier, and an X address decoder. And a Y address decoder, a data input / output circuit, a timing generation circuit, an X address buffer, and a part excluding the above part of the Y address buffer. .
【請求項5】 請求項1,請求項2,請求項3又は請求
項4において、 上記半導体記憶装置は、ダイナミック型RAMであっ
て、その所定の製造工程では、デュアルゲートプロセス
及び2種ゲート酸化膜厚プロセスが用いられるものであ
ることを特徴とする半導体記憶装置。
5. The semiconductor memory device according to claim 1, wherein the semiconductor memory device is a dynamic RAM, and in a predetermined manufacturing process thereof, a dual gate process and a two-gate oxidation method are used. A semiconductor memory device characterized by using a film thickness process.
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005101466A (en) * 2003-09-26 2005-04-14 Renesas Technology Corp Semiconductor memory
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JP2009123252A (en) * 2007-11-12 2009-06-04 Nec Electronics Corp Semiconductor integrated circuit

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