JP2001195879A - Semiconductor device - Google Patents

Semiconductor device

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JP2001195879A JP2000332322A JP2000332322A JP2001195879A JP 2001195879 A JP2001195879 A JP 2001195879A JP 2000332322 A JP2000332322 A JP 2000332322A JP 2000332322 A JP2000332322 A JP 2000332322A JP 2001195879 A JP2001195879 A JP 2001195879A
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悟 半澤
Takeshi Sakata
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a word driver outputting ternary voltage while relaxing breakdown strength in a MOS transistor and a semiconductor device using this driver. SOLUTION: This device has such a constitution that a breakdown strength relaxing MOS transistor is inserted into a word driver and NMOS transistors Mn3, Mn4 supplying a read-out potential are used. Also, the word driver is controlled by main word lines MWLbp, MWLbn, MWLRtn having different voltage amplitudes and common word lines FXtp, FXtn, FXbn.

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】本願発明は、半導体装置、わ
けても半導体メモリ装置に関する。特に、本願発明は増
幅作用を有するメモリセルを用いた高信頼、高集積なメ
モリを含む半導体装置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 device, particularly to a semiconductor memory device. In particular, the present invention relates to a semiconductor device including a highly reliable and highly integrated memory using a memory cell having an amplifying function.

【0002】[0002]

【従来の技術】ダイナミック・ランダム・アクセス・メ
モリ(DRAM)は、1個のトランジスタと1個のキャパシ
タからなる1トランジスタセルをメモリセルとして用い
て、広く用いられている。しかし、近年の半導体装置で
は、MOSトランジスタ(MOSFET:Metal Oxide Semiconduc
tor Field Effect Transistor)が高集積化および微細化
されるにつれて、その耐圧が低下するためと低消費電力
化のために動作電圧が低くなっている。これに伴い、1
トランジスタセルを用いたDRAMでは、メモリセル自体に
増幅作用がないのでメモリセルからの読み出し信号量が
小さく、動作が各種の雑音を受けて不安定になり易くな
る。
2. Description of the Related Art A dynamic random access memory (DRAM) is widely used by using a one-transistor cell including one transistor and one capacitor as a memory cell. However, in recent semiconductor devices, MOS transistors (MOSFET: Metal Oxide Semiconduc
As the tor Field Effect Transistor is highly integrated and miniaturized, the operating voltage is lowered because the withstand voltage is reduced and the power consumption is reduced. Accordingly, 1
In a DRAM using a transistor cell, the amount of a signal read from the memory cell is small because the memory cell itself has no amplifying action, and the operation is likely to be unstable due to various noises.

【0003】そこで、増幅作用により大きな読み出し信
号量を得ることができるメモリセルとして、1トランジ
スタセルが実用化される以前に用いられていた3個のト
ランジスタで構成されるメモリセル(以下、3トランジ
スタセルと略称する)が、再び注目されている。3トラ
ンジスタセルは、例えば、アイ・イー・イー・イー、イ
ンターナショナル・ソリッド−ステート・サーキッツ・
カンファレンス、ダイジェスト・オブ・テクニカル・ペ
ーパーズ、第10頁から第11頁(1972年)(IEEE
International Solid-State Circuits Conference, D
IGEST OF TECHNICAL PAPERS, pp. 10-11, 1972)で述べ
られている。
Therefore, as a memory cell capable of obtaining a large read signal amount by an amplifying function, a memory cell composed of three transistors (hereinafter referred to as a three-transistor cell) used before a one-transistor cell was put to practical use. Cells). Three-transistor cells are available, for example, from IEE, International Solid-State Circuits.
Conference, Digest of Technical Papers, pp. 10-11 (1972) (IEEE
International Solid-State Circuits Conference, D
IGEST OF TECHNICAL PAPERS, pp. 10-11, 1972).

【0004】このメモリセルは、例えば図2に示すよう
に、読み出し用NMOSトランジスタQR、書き込み用NMOSト
ランジスタQW、ならびに電荷保持用NMOSトランジスタQN
から構成される。トランジスタQR、QWのゲートをワード
線WLに接続し、ソースをデータ線DLに接続する。トラン
ジスタQNのゲートをトランジスタQWのドレインに接続
し、トランジスタQNのソースを接地する。さらに、トラ
ンジスタQN、QRのドレインをそれぞれ接続する。ここ
で、トランジスタQWのしきい電圧VTWがトランジスタQR
のしきい電圧VTRよりも高いものとし、データ線電圧振
幅を電源電圧振幅VDLに等しいとする。このようなメモ
リセル構成において、書き込み動作のワード線電圧はし
きい電圧VTWよりも高い書き込み電位VWでなければなら
ず、この値は一般に電源電圧VDLよりも高く設定される
とする。また、読み出し動作のワード線電圧はしきい電
圧VTRよりも高く、VTWよりも低い読み出し電位VRでなけ
ればならず、この値は一般に電源電圧レベルVDLと接地
電位の間に設定されるとする。さらに、待機状態(非選
択状態)のワード線電圧はVTRよりも低い電位でなけれ
ばならず、例えば接地電位VSSに設定される。
This memory cell includes, for example, as shown in FIG. 2, a read NMOS transistor QR, a write NMOS transistor QW, and a charge holding NMOS transistor QN.
Consists of The gates of the transistors QR and QW are connected to a word line WL, and the sources are connected to a data line DL. The gate of the transistor QN is connected to the drain of the transistor QW, and the source of the transistor QN is grounded. Further, the drains of the transistors QN and QR are respectively connected. Here, the threshold voltage VTW of the transistor QW is
It is assumed that the threshold voltage VTR is higher than the threshold voltage VTR, and the data line voltage amplitude is equal to the power supply voltage amplitude VDL. In such a memory cell configuration, the word line voltage for the write operation must be a write potential VW higher than the threshold voltage VTW, and this value is generally set higher than the power supply voltage VDL. Further, the word line voltage in the read operation must be higher than the threshold voltage VTR and lower than the VTW, and the read potential VR is generally set between the power supply voltage level VDL and the ground potential. Furthermore, the word line voltage in the standby state (non-selected state) must be lower than the VTR, and is set to, for example, the ground potential VSS.

【0005】さらに、増幅作用を持つ別のメモリセルと
して2個のトランジスタと1個のキャパシタで構成され
るもの(以下、容量結合型2トランジスタセルと略称す
る)が、アイ・イー・イー エレクトロニクス・レター
ズ(1999年5月13日)、第35巻、10号、848
−850頁(IEE ELECTRONICS LETTERS 13th May 1999Vo
l.35 No.10, pp.848-850)で述べられている。
Further, another memory cell having an amplifying function, which is composed of two transistors and one capacitor (hereinafter abbreviated as a capacitively-coupled two-transistor cell), is disclosed in IEE Electronics. Letters (May 13, 1999), Volume 35, Issue 10, 848
−850 pages (IEE ELECTRONICS LETTERS 13th May 1999 Vo)
l.35 No.10, pp.848-850).

【0006】このメモリセルは、図3に示すように、読
み出し用NMOSトランジスタQR、書き込み用トランジスタ
QW、ならびにメモリセルノードNの電圧を制御する結合
容量Ccから構成される。トランジスタQR、QWが立て積み
構造になっているので、セル面積が小さいことが特長で
ある。ここで、トランジスタQWはトンネル現象を利用し
たトランジスタを用いてリーク電流を小さくしている。
これらの素子の接続は、キャパシタCcの一端とトランジ
スタQWのゲートをワード線WLに接続し、トランジスタQW
のソースをビット線BLに接続する。キャパシタCcの他の
一端とトランジスタQWのドレインをトランジスタQRのゲ
ートに接続し、メモリセルノードNを形成する。さら
に、トランジスタQRのソースを接地し、ドレインをセン
ス線SLにする。このようなセルでは、図2に示す3トラ
ンジスタセルで述べたように、書き込み動作のワード線
電圧VWと読み出し動作のワード線電圧VRがそれぞれ設定
される。
As shown in FIG. 3, this memory cell comprises a read NMOS transistor QR, a write transistor
QW and a coupling capacitance Cc for controlling the voltage of the memory cell node N. The feature is that the cell area is small because the transistors QR and QW have a stacked structure. Here, the transistor QW uses a transistor utilizing a tunnel phenomenon to reduce leakage current.
These elements are connected by connecting one end of the capacitor Cc and the gate of the transistor QW to the word line WL, and connecting the transistor QW
Is connected to the bit line BL. The other end of the capacitor Cc and the drain of the transistor QW are connected to the gate of the transistor QR to form a memory cell node N. Further, the source of the transistor QR is grounded, and the drain is the sense line SL. In such a cell, the word line voltage VW for the write operation and the word line voltage VR for the read operation are set as described for the three-transistor cell shown in FIG.

【0007】しかし、待機状態(非選択状態)では、電
源電圧レベルVDLが書き込まれたメモリセルノードNの待
機状態における電位VN(H)がVTRよりも低い電位となるよ
うなワード線電圧でなければならず、例えば接地電位VS
Sよりも低い待機電位-VBに設定される。以上のように、
3トランジスタセルや容量結合型2トランジスタセルで
は、一本のワード線を読み出し電位VRや書き込み電位VW
に印加して読み書き動作を制御する。
However, in the standby state (non-selected state), the word line voltage must be such that the potential VN (H) of the memory cell node N in which the power supply voltage level VDL is written in the standby state is lower than VTR. For example, ground potential VS
It is set to the standby potential -VB lower than S. As mentioned above,
In a three-transistor cell or a capacitively-coupled two-transistor cell, one word line is connected to a read potential VR or a write potential VW.
To control the read / write operation.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】本願発明の目的は、高
信頼性を確保しつつ高速・低電力・高集積なDRAMを実現
することにある。本願発明は増幅作用を有するメモリセ
ルを用いた高信頼、高集積なメモリを含む半導体装置を
提供するものである。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to realize a high-speed, low-power, highly-integrated DRAM while ensuring high reliability. The present invention provides a semiconductor device including a highly reliable and highly integrated memory using a memory cell having an amplifying action.

【0009】更に、より具体的には、本願発明は以下に
述べるように二つある。第一に、サブワード線を3値の
ワード線電圧に駆動するサブワードドライバ並びにこの
ワードドライバを用いたDRAMを提供することにある。第
二に、その際にサブワードドライバにおけるMOSトラン
ジスタの耐圧に関する問題を解決し、高信頼性を確保し
つつ高速・低電力・高集積なDRAMを実現する。
[0009] More specifically, there are two inventions as described below. A first object is to provide a sub-word driver for driving a sub-word line to a ternary word line voltage and a DRAM using the word driver. Secondly, at that time, a problem relating to the withstand voltage of the MOS transistor in the sub-word driver is solved, and a high-speed, low-power, highly-integrated DRAM while realizing high reliability is realized.

【0010】以下、従来例を参酌して、本願発明の背景
を詳細に説明する。DRAMの高集積化と低電圧化に伴い、
ワード線の遅延時間が問題となっている。この問題を解
決する手段として、ワード線の負荷容量を低減するため
にワード線を分割し、その各々に配置されたドライバで
それぞれ独立に駆動する階層型ワード線構造と、この分
割されたワード線WL毎に配置されたドライバが提案され
ている。この構成に用いられるサブワードドライバが、
ヨーロピアン・ソリッド−ステート・サーキッツ・コン
ファレンス ダイジェスト・オブ・テクニカル・ペーパ
ーズ 第131頁から第134頁(1992年9月)
(European Solid-State Circuits Conference Digest
of Technical Papers, pp. 131-134, Sept. 1992)で述
べられている。
Hereinafter, the background of the present invention will be described in detail with reference to a conventional example. With the high integration and low voltage of DRAM,
The word line delay time is a problem. As means for solving this problem, a word line structure in which word lines are divided in order to reduce the load capacitance of the word lines and driven independently by drivers arranged in each of the word lines, A driver arranged for each WL has been proposed. The sub-word driver used for this configuration is
European Solid-State Circuits Conference Digest of Technical Papers Pages 131-134 (September 1992)
(European Solid-State Circuits Conference Digest
of Technical Papers, pp. 131-134, Sept. 1992).

【0011】この回路構成を図4に示す。図4の点線で
囲った回路構成SWDがサブワードドライバーの領域であ
っる。PMOSトランジスタMp1とNMOSトランジスタMn1の
ゲートにメインワード線MWLbを接続し、NMOSトランジス
タMn2のゲートに共通ワード線FXbを接続する。トラン
ジスタMp1のソースに共通ワード線FXtを接続し、トラ
ンジスタMn1、Mn2のソースを接地する。トランジスタ
Mp1、Mn1、Mn2のドレインをメインワード線を多分割
したサブワード線SWLに接続する。
FIG. 4 shows this circuit configuration. The circuit configuration SWD surrounded by a dotted line in FIG. 4 is an area of the sub-word driver. The main word line MWLb is connected to the gates of the PMOS transistor Mp1 and the NMOS transistor Mn1, and the common word line FXb is connected to the gate of the NMOS transistor Mn2. The common word line FXt is connected to the source of the transistor Mp1, and the sources of the transistors Mn1 and Mn2 are grounded. Transistor
The drains of Mp1, Mn1, and Mn2 are connected to sub-word lines SWL obtained by dividing the main word line into multiple parts.

【0012】図5に従い、図4に記載の回路の動作を説
明する。ハイレベルの電源電圧VDLとなっているメイン
ワード線MWLbがロウレベルの接地レベルVSSに駆動され
ると、接地電位VSSとなっている共通ワード線FXtが電源
電圧VDLに駆動されることにより図4に示すサブワード
ドライバにおけるトランジスタMp1が導通し、接地電位
VSSとなっているサブワード線SWLを電源電圧VDLに駆動
して選択状態となる。このように、従来のサブワードド
ライバはサブワード線SWLの電圧レベルをハイレベルも
しくはロウレベルの2値レベルに駆動する。
The operation of the circuit shown in FIG. 4 will be described with reference to FIG. When the main word line MWLb, which is at the high-level power supply voltage VDL, is driven to the low-level ground level VSS, the common word line FXt, which is at the ground potential VSS, is driven to the power supply voltage VDL. The transistor Mp1 in the indicated sub-word driver is turned on, and the ground potential
The VSS sub word line SWL is driven to the power supply voltage VDL to be in a selected state. As described above, the conventional sub-word driver drives the voltage level of the sub-word line SWL to a binary level of a high level or a low level.

【0013】さて前述のように、低電圧動作の3トラン
ジスタセルや容量結合型2トランジスタセルを用いたメ
モリアレイでは、ワード線を3値にしなければならない
ため、このような階層型ワード線構造を適用した場合を
考えると、サブワード線を3値の電位に駆動するサブワ
ードドライバが必要となる。また、低電圧動作でもMOS
トランジスタの駆動能力が低下しないようにするため
に、周辺回路のMOSトランジスタのゲート酸化膜を薄く
することが望まれている。この為、当該周辺回路のMOS
トランジスタのゲート酸化膜の許容最大電界が低下して
いる。
As described above, in a memory array using a three-transistor cell operating at a low voltage or a two-transistor cell of a capacitive coupling type, the word line must be ternary. Considering the case of applying, a sub-word driver for driving the sub-word line to a ternary potential is required. Also, even at low voltage operation, MOS
It is desired that the gate oxide film of the MOS transistor in the peripheral circuit be made thinner so that the driving capability of the transistor does not decrease. Therefore, the MOS of the peripheral circuit
The maximum allowable electric field of the gate oxide film of the transistor is reduced.

【0014】ところが、周辺回路のMOSトランジスタと
同じ酸化膜厚toxのMOSトランジスタをサブワードドライ
バに適用した場合、容量結合型2トランジスタセルで必
要な3値のサブワード線電圧振幅は先に述べたように電
源電圧振幅よりも大きいので、MOSトランジスタの耐圧
問題が避けられない。
However, when a MOS transistor having the same oxide thickness tox as the MOS transistor of the peripheral circuit is applied to the sub-word driver, the ternary sub-word line voltage amplitude required in the capacitively coupled two-transistor cell is as described above. Since it is larger than the power supply voltage amplitude, the problem of the withstand voltage of the MOS transistor cannot be avoided.

【0015】本願発明は、以上のような諸問題を解決す
るものである。
The present invention solves the above problems.

【0016】[0016]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の代表的な本発明の一例は、複数のワード線と、前記複
数のワード線と交差する複数のデータ線と、前記複数の
ワード線と前記複数のデータ線との所望の交点に配置さ
れた複数のメモリセルと、前記複数のワード線を駆動す
る複数のワードドライバとを有する半導体装置におい
て、前記複数のワードドライバの各々は、ドレインまた
はソースの何れか一方に第一電圧が供給される第一導電
型第一MOSトランジスタと、ドレインまたはソースの何
れか一方に第二電圧が印加される第二導電型第一MOSト
ランジスタと、少なくとも所望の期間、ドレインまたは
ソースの何れか一方に前記第二電圧が印加される第二導
電型第二MOSトランジスタと、ドレインまたはソースの
何れか一方に第三電圧が印加される第二導電型第三MOS
トランジスタと、前記第二導電型第三MOSトランジスタ
の他方のドレインまたはソースにドレインまたはソース
の何れか一方を接続した第二導電型第四MOSトランジス
タとを有し、前記複数のワードドライバの各々は、前記
第一電圧と前記第二電圧と前記第三電圧のいずれかを出
力することにある。
A typical example of the present invention for achieving the above object is a plurality of word lines, a plurality of data lines intersecting the plurality of word lines, and a plurality of word lines. And a plurality of memory cells arranged at desired intersections with the plurality of data lines, and a plurality of word drivers for driving the plurality of word lines, wherein each of the plurality of word drivers has a drain Or a first conductivity type first MOS transistor to which a first voltage is supplied to one of a source and a second conductivity type first MOS transistor to which a second voltage is applied to one of a drain and a source; For a desired period, a second conductivity type second MOS transistor to which the second voltage is applied to either the drain or the source, and a third voltage to either the drain or the source. Second conductivity type third MOS is
A transistor and a second conductivity type fourth MOS transistor in which either the drain or the source is connected to the other drain or source of the second conductivity type third MOS transistor, and each of the plurality of word drivers is And outputting any one of the first voltage, the second voltage, and the third voltage.

【0017】尚、本願明細書では「MOSトランジスタ又
はMOSFET」が絶縁ゲート型電界効果型トランジスタを意
味する略式表現として用いることとする。
In the specification of the present application, "MOS transistor or MOSFET" is used as an abbreviated expression meaning an insulated gate field effect transistor.

【0018】[0018]

【発明の実施の形態】先ず、本願発明の諸形態の概要を
列挙し、次いでそれらの具体例を詳細に説明する。複数
のサブワード線と、前記複数のサブワード線と交差する
ごとく配置された複数のデータ線と、前記複数のサブワ
ード線と略平行に配置されたメインワード線と、前記複
数のサブワード線と交差するごとく配置された複数の共
通ワード線と、前記複数のサブワード線と前記複数のデ
ータ線の所望の交点に配置され該ワード線により選択さ
れることにより該データ線と信号の授受を行う多数のメ
モリセルと、前記複数のメインワード線と前記複数の共
通ワード線の所望の交点に配置され該メインワード線と
該共通ワード線により選択され前記複数のサブワード線
の各々を駆動する複数のサブワードドライバと、前記複
数のデータ線に対応して設けられメモリセルからの信号
を増幅する読み出し回路と、前記複数のデータ線に対応
して設けられメモリセルからの信号を書き込むための書
き込み回路とを具備する階層型ワード線構成を用いた半
導体装置において、前記複数のサブワードドライバの各
々は書き込み動作において第一のワード線電圧を発生
し、前記複数のサブワードドライバの各々は待機状態に
おいて第二のワード線電圧を発生し、前記複数のサブワ
ードドライバの各々は読み出し動作において第三のワー
ド線電圧を発生し、前記複数のサブワードドライバの各
々を構成するMOSトランジスタのゲート酸化膜に加わる
電圧が十分小さくなるように構成する。具体的には、以
下の手法を用いる。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS First, the outlines of various embodiments of the present invention will be listed, and then specific examples thereof will be described in detail. A plurality of sub-word lines; a plurality of data lines arranged so as to intersect with the plurality of sub-word lines; a main word line arranged substantially in parallel with the plurality of sub-word lines; A plurality of common word lines arranged, and a large number of memory cells arranged at desired intersections of the plurality of sub-word lines and the plurality of data lines and transmitting / receiving signals to / from the data lines by being selected by the word lines. A plurality of sub-word drivers arranged at desired intersections of the plurality of main word lines and the plurality of common word lines, each of which is selected by the main word line and the common word line and drives each of the plurality of sub-word lines; A read circuit provided to correspond to the plurality of data lines and amplifying a signal from a memory cell; and a read circuit provided to correspond to the plurality of data lines. In a semiconductor device using a hierarchical word line configuration including a write circuit for writing a signal from a memory cell, each of the plurality of sub-word drivers generates a first word line voltage in a write operation, and Each of the sub-word drivers generates a second word line voltage in a standby state, each of the plurality of sub-word drivers generates a third word line voltage in a read operation, and a MOS constituting each of the plurality of sub-word drivers. The voltage applied to the gate oxide film of the transistor is configured to be sufficiently small. Specifically, the following method is used.

【0019】第一に、前記メインワード線と前記共通ワ
ード線をそれぞれ3本のペア線とし、第一のメインワー
ド線を前記サブワードドライバ中の第一のPMOSトランジ
スタのゲートに接続し、第一の共通ワード線を前記第一
のPMOSトランジスタのソースに接続して、前記第一のPM
OSトランジスタが導通状態になるときに、前記第一の共
通ワード線から前記第一のPMOSトランジスタのドレイン
を通じて前記第一のワード線電圧を該サブワード線に印
加する。
First, the main word line and the common word line are each made of three pairs, and the first main word line is connected to the gate of a first PMOS transistor in the sub word driver. Connected to the source of the first PMOS transistor,
When the OS transistor is turned on, the first word line voltage is applied to the sub-word line from the first common word line through the drain of the first PMOS transistor.

【0020】第二に、前記メインワード線中の第二のメ
インワード線を前記サブワードドライバ中の第一のNMOS
トランジスタのゲートに接続し、前記第一のNMOSトラン
ジスタのソースを待機電位-VBに接続し、前記第二のNMO
Sトランジスタが導通状態になるときに、前記第一のNMO
Sトランジスタのドレインを通じて前記第二のワード線
電圧を該サブワード線に印加する。
Second, a second main word line in the main word line is connected to a first NMOS in the sub word driver.
Connected to the gate of the transistor, the source of the first NMOS transistor is connected to a standby potential -VB, the second NMOS transistor
When the S transistor is turned on, the first NMO
The second word line voltage is applied to the sub-word line through the drain of the S transistor.

【0021】第三に、前記共通ワード線中の第二の共通
ワード線を前記サブワードドライバ中の第二のNMOSトラ
ンジスタのゲートに接続し、前記第二のNMOSトランジス
タのソースを待機電位-VBに接続し、前記第二のNMOSト
ランジスタが導通状態になるときに、前記第二のNMOSト
ランジスタのドレインを通じて前記第二のワード線電圧
を該サブワード線に印加する。
Third, a second common word line in the common word line is connected to a gate of a second NMOS transistor in the sub word driver, and a source of the second NMOS transistor is set to a standby potential -VB. And when the second NMOS transistor is turned on, the second word line voltage is applied to the sub-word line through the drain of the second NMOS transistor.

【0022】第四に、前記メインワード線中の第三のメ
インワード線を前記サブワードドライバ中の第三のNMOS
トランジスタのゲートに接続し、前記第三のNMOSトラン
ジスタのソースに前記第三のワード線電圧を印加し、前
記共通ワード線中の第三の共通ワード線を前記サブワー
ドドライバ中の第四のNMOSトランジスタのゲートに接続
し、前記第三のNMOSトランジスタのドレインと前記第四
のNMOSトランジスタのソースを接続し、前記第三のNMOS
トランジスタと前記第四のNMOSトランジスタが共に導通
状態になるときに、前記第四のNMOSトランジスタのドレ
インを通じて前記第三のワード線電圧を該サブワード線
に印加し、前記第三のNMOSトランジスタのゲート-ドレ
イン間の電圧を小さくする。
Fourth, a third main word line in the main word line is connected to a third NMOS in the sub word driver.
A third NMOS transistor connected to the gate of the transistor, applying the third word line voltage to the source of the third NMOS transistor, and connecting the third common word line in the common word line to a fourth NMOS transistor in the sub-word driver Connected to the drain of the third NMOS transistor and the source of the fourth NMOS transistor, and connected to the third NMOS transistor.
When both the transistor and the fourth NMOS transistor are turned on, the third word line voltage is applied to the sub-word line through the drain of the fourth NMOS transistor, and the gate of the third NMOS transistor is turned on. Reduce the voltage between drains.

【0023】第五に、前記メインワード線中の第一のメ
インワード線を前記サブワードドライバ中の第一のPMOS
トランジスタのゲートに接続し、前記メインワード線中
の第二のメインワード線を前記サブワードドライバ中の
第一のNMOSトランジスタのゲートに接続して、前記第一
のPMOSトランジスタのゲート電極と前記第一のNMOSトラ
ンジスタのゲート電極の電圧を分け、該MOSトランジス
タのゲート−ソース間の電圧を小さくする。
Fifth, the first main word line in the main word line is connected to the first PMOS in the sub word driver.
A second main word line in the main word line is connected to a gate of a first NMOS transistor in the sub-word driver, and a gate electrode of the first PMOS transistor is connected to the gate electrode of the first PMOS transistor. The voltage of the gate electrode of the NMOS transistor is divided to reduce the voltage between the gate and the source of the MOS transistor.

【0024】第六に、前記共通ワード線中の第一の共通
ワード線を前記サブワードドライバ中の第一のPMOSトラ
ンジスタのソースに接続し、前記共通ワード線中の第三
の共通ワード線を前記サブワードドライバ中の第四のNM
OSトランジスタのゲートに接続して、前記第一のPMOSト
ランジスタのソース電極と前記第三のNMOSトランジスタ
のゲート電極の電圧を分け、前記第一のPMOSトランジス
タのゲート−ソース間の電圧と前記第四のNMOSトランジ
スタのゲート−ドレイン間の電圧を小さくする。
Sixth, a first common word line in the common word line is connected to a source of a first PMOS transistor in the sub-word driver, and a third common word line in the common word line is connected to the third common word line. 4th NM in subword driver
Connected to the gate of the OS transistor to divide the voltage of the source electrode of the first PMOS transistor and the gate electrode of the third NMOS transistor; The voltage between the gate and the drain of the NMOS transistor is reduced.

【0025】第七に、前記サブワードドライバ中の第一
のPMOSトランジスタのドレインと該サブワード線との間
にゲート電極に固定電圧を印可した第二のPMOSトランジ
スタを挿入し、該PMOSトランジスタのゲート−ドレイン
間の電圧を小さくする。
Seventh, a second PMOS transistor having a fixed voltage applied to a gate electrode is inserted between the drain of the first PMOS transistor in the sub-word driver and the sub-word line, and the gate of the PMOS transistor is connected to the gate of the first PMOS transistor. Reduce the voltage between drains.

【0026】第八に、前記サブワードドライバ中の第一
のNMOSトランジスタのドレインあるいは前記サブワード
ドライバ中の第二のNMOSトランジスタのドレインと該サ
ブワード線との間にゲート電極に固定電圧を印可した第
五のNMOSトランジスタを挿入し、該NMOSトランジスタの
ゲート−ドレイン間の電圧を小さくする。
Eighth, a fifth embodiment in which a fixed voltage is applied to the gate electrode between the drain of the first NMOS transistor in the sub-word driver or the drain of the second NMOS transistor in the sub-word driver and the sub-word line. And the voltage between the gate and the drain of the NMOS transistor is reduced.

【0027】以上の八つの手法を組み合わせて用いるこ
とにより、前記サブワードドライバは3値のワード線電
圧を発生することが出来て、さらに、前記サブワードド
ライバを構成するMOSトランジスタのゲート酸化膜に加
わる電圧を十分小さく出来る。
By using the above eight methods in combination, the sub-word driver can generate a ternary word line voltage, and furthermore, the voltage applied to the gate oxide film of the MOS transistor constituting the sub-word driver Can be made sufficiently small.

【0028】本願の第1の形態は次の通りである。この
形態の具体例は、以下に示す実施の形態1に例示され
る。
The first embodiment of the present invention is as follows. A specific example of this mode is exemplified in the following first embodiment.

【0029】それは、複数のワード線と、前記複数のワ
ード線と交差する複数のデータ線と、前記複数のワード
線と前記複数のデータ線との所望の交点に配置された複
数のメモリセルと、前記複数のワード線を駆動する複数
のワードドライバとを有し、前記複数のワードドライバ
(SWD)の各々は、ドレインまたはソースの何れか一方に
第一電圧(VW)が供給される第一導電型第一MOSトランジ
スタ(Mp1)と、ドレインまたはソースの何れか一方に第
二電圧(-VB)が印加される第二導電型第一MOSトランジス
タ(Mn1)と、ドレインまたはソースの何れか一方に前記
第二電圧(-VB)が印加される第二導電型第二MOSトランジ
スタ(Mn2)と、ドレインまたはソースの何れか一方に第
三電圧(VR)が印加される第二導電型第三MOSトランジス
タ(Mn3)と、前記第二導電型第三MOSトランジスタ(Mn
3)の他方のドレインまたはソースにドレインまたはソ
ースの何れか一方を接続した第二導電型第四MOSトラン
ジスタ(Mn4)とを有し、前記複数のワードドライバの各
々は、前記第一電圧と前記第二電圧と前記第三電圧のい
ずれかを出力することを特徴とする半導体装置である。
It comprises a plurality of word lines, a plurality of data lines intersecting the plurality of word lines, and a plurality of memory cells arranged at desired intersections of the plurality of word lines and the plurality of data lines. , A plurality of word drivers for driving the plurality of word lines, and the plurality of word drivers
(SWD) has a first conductivity type first MOS transistor (Mp1) supplied with a first voltage (VW) to one of a drain and a source, and a second voltage (Mp1) supplied to one of a drain and a source. -VB) is applied to the second conductivity type first MOS transistor (Mn1), and the second voltage (-VB) is applied to either the drain or the source of the second conductivity type second MOS transistor (Mn2). ), A second conductivity type third MOS transistor (Mn3) to which a third voltage (VR) is applied to one of the drain and source, and the second conductivity type third MOS transistor (Mn3).
3) a second conductivity type fourth MOS transistor (Mn4) in which either the drain or the source is connected to the other drain or source of the third type, and each of the plurality of word drivers includes the first voltage and the A semiconductor device that outputs one of a second voltage and the third voltage.

【0030】本願の第2の形態は、前記第1の形態にお
いて、前記複数のワードドライバの各々は、前記第一導
電型第一MOSトランジスタが導通する時、該ワード線に
前記第一電圧を出力し、前記第二導電型第三MOSトラン
ジスタおよび第四MOSトランジスタが導通する時、該ワ
ード線に前記第三電圧を出力し、その他の場合は、該ワ
ード線に前記第二電圧を出力することを特徴とする半導
体装置である。
According to a second aspect of the present invention, in the first aspect, each of the plurality of word drivers applies the first voltage to the word line when the first conductivity type first MOS transistor is turned on. And outputs the third voltage to the word line when the second conductivity type third MOS transistor and the fourth MOS transistor conduct, and outputs the second voltage to the word line otherwise. A semiconductor device characterized by the above-mentioned.

【0031】本願の第3の形態は次の通りである。本例
の具体例は、図1に例示される。
The third embodiment of the present invention is as follows. A specific example of this example is illustrated in FIG.

【0032】本例は、前記第1の形態において、前記複
数のワードドライバは、前記第一導電型第一MOSトラン
ジスタ(Mp1)の他方のドレインまたはソースとワード線
との間に第一導電型第二MOSトランジスタ(Mp2)と、前
記第二導電型第一MOSトランジスタ(Mn1)および第二導
電型第二MOSトランジスタ(Mn2)の他方のドレインまた
はソースとワード線との間に第二導電型第五MOSトラン
ジスタ(Mn5)とを有し、前記第一導電型第二MOSトラン
ジスタ(Mp1)のゲートに第四電圧(Vss)が印加され第五M
OSトランジスタのゲートに第五電圧(VDL)が印加される
ことを特徴とする半導体装置である。
According to the present embodiment, in the first embodiment, the plurality of word drivers are of the first conductivity type between the other drain or source of the first conductivity type first MOS transistor (Mp1) and a word line. A second MOS transistor (Mp2) and a second conductive type between the other drain or source of the second conductive type first MOS transistor (Mn1) and the second conductive type second MOS transistor (Mn2) and the word line. A fifth MOS transistor (Mn5), wherein a fourth voltage (Vss) is applied to the gate of the first conductivity type second MOS transistor (Mp1),
A semiconductor device, wherein a fifth voltage (VDL) is applied to a gate of an OS transistor.

【0033】尚、ここで前記Mp1、及びMn5のトランジ
スタは必ずしも要せず回路を構成しても良い。
Here, the transistors Mp1 and Mn5 are not necessarily required, and a circuit may be formed.

【0034】本願の第4の形態は次の通りである。本例
の具体例は実施の形態2に例示される。
The fourth embodiment of the present invention is as follows. A specific example of this example is illustrated in Embodiment 2.

【0035】本例は複数のワード線と、前記複数のワー
ド線と交差する複数のデータ線と、前記複数のワード線
と前記複数のデータ線との所望の交点に配置された複数
のメモリセルと、前記複数のワード線を駆動する複数の
ワードドライバとを有する半導体装置において、前記複
数のワードドライバの各々は、ドレインまたはソースの
何れか一方に、所望の期間、第一電圧(VW)が供給される
第一導電型第一MOSトランジスタ(Mp1)と、ドレインま
たはソースの何れか一方に第二電圧(-VB)が印加される
第二導電形の第一MOSトランジスタ(Mn1)と、ドレイン
またはソースの何れか一方に前記第二電圧(-VB)が印加
される第二導電型第二MOSトランジスタ(Mn2)と、ドレ
インまたはソースの何れか一方に、所望の期間、第三電
圧(VR)が印加される第二導電型第三MOSトランジスタ(Mn
3)を有し、前記複数のワードドライバの各々は、前記
第一電圧と前記第二電圧と前記第三電圧のいずれかを出
力することを特徴とする半導体装置である。
In this embodiment, a plurality of word lines, a plurality of data lines intersecting the plurality of word lines, and a plurality of memory cells arranged at desired intersections of the plurality of word lines and the plurality of data lines are provided. And a plurality of word drivers for driving the plurality of word lines, wherein each of the plurality of word drivers has a first voltage (VW) at a drain or a source for a desired period. A first conductivity type first MOS transistor (Mp1) to be supplied, a second conductivity type first MOS transistor (Mn1) to which a second voltage (−VB) is applied to one of a drain and a source, and a drain Or the second conductivity type second MOS transistor (Mn2) to which the second voltage (-VB) is applied to one of the sources, and the third voltage (VR) to either the drain or the source for a desired period. ) Applied second conductivity type third MOS Transistor (Mn
3), wherein each of the plurality of word drivers outputs any one of the first voltage, the second voltage, and the third voltage.

【0036】本願の第5の形態は、前記第4の形態にお
いて、前記複数のワードドライバの各々は、前記第一導
電型第一MOSトランジスタ(Mp1)のドレインまたはソー
スに前記第一電圧(VW)が供給され、前記第一導電型第一
MOSトランジスタが導通する時、該ワード線に前記第一
電圧を出力し、前記第二導電型第一MOSトランジスタ(Mn
1)または第二導電型第二MOSトランジスタ(Mn2)が導通
する時、該ワード線に第二電圧(−VB)を出力し、前記第
二導電型第三MOSトランジスタのドレインまたはソース
に前記第三電圧(VR)が供給され、前記第二導電型第三MO
Sトランジスタが導通する時、該ワード線に第三電圧を
出力し、その他の場合は、該ワード線に前記第二電圧(-
VB)を出力することを特徴とする半導体装置である。
According to a fifth aspect of the present invention, in the fourth aspect, each of the plurality of word drivers includes the first voltage (VW) applied to a drain or a source of the first conductivity type first MOS transistor (Mp1). ) Is supplied, the first conductivity type first
When the MOS transistor conducts, the first voltage is output to the word line, and the second conductivity type first MOS transistor (Mn
1) or when the second conductivity type second MOS transistor (Mn2) conducts, outputs a second voltage (−VB) to the word line, and outputs the second voltage to the drain or source of the second conductivity type third MOS transistor. Three voltage (VR) is supplied, the second conductivity type third MO
When the S transistor is turned on, a third voltage is output to the word line; otherwise, the second voltage (-
VB).

【0037】本願の第6の形態は次の通りである。本例
の具体例は実施の形態3あるいは実施の形態4に例示さ
れる。
The sixth embodiment of the present invention is as follows. A specific example of this example is illustrated in the third embodiment or the fourth embodiment.

【0038】本例は、複数のワード線と、前記複数のワ
ード線と交差する複数のデータ線と、前記複数のワード
線と前記複数のデータ線との所望の交点に配置された複
数のメモリセルと、前記複数のワード線を駆動する複数
のワードドライバとを有し、前記複数のワードドライバ
の各々は、ドレインまたはソースの何れか一方に、第一
の期間に第一電圧(VW)が供給され、第二の期間に第三電
位(VR)が供給される第一導電型第一MOSトランジスタ
と、ドレインまたはソースの何れか一方に第二電圧(-V
B)が印加される第二導電型第一MOSトランジスタと、少
なくとも所望の期間、ドレインまたはソースの何れか一
方に前記第二電圧(-VB)が印加される第二導電型第二MOS
トランジスタとを有し、前記複数のワードドライバの各
々は、前記第一電圧と前記第二電圧と前記第三電圧のい
ずれかを出力することを特徴とする半導体装置である。
In this embodiment, a plurality of word lines, a plurality of data lines intersecting the plurality of word lines, and a plurality of memories arranged at desired intersections of the plurality of word lines and the plurality of data lines are provided. A plurality of word drivers for driving the plurality of word lines, and each of the plurality of word drivers has a first voltage (VW) in either a drain or a source during a first period. The first conductivity type first MOS transistor supplied with the third potential (VR) during the second period, and the second voltage (−V
B) a second conductivity type first MOS transistor to which the second voltage (-VB) is applied to at least one of a drain and a source for at least a desired period.
And a transistor, wherein each of the plurality of word drivers outputs one of the first voltage, the second voltage, and the third voltage.

【0039】尚、ここで、トランジスタMn2のソ−ス又
はドレインに第二電圧(-VB)が固定入力された構成も十
分目的を達成することが出来る。
Here, the configuration in which the second voltage (-VB) is fixedly input to the source or drain of the transistor Mn2 can sufficiently achieve the object.

【0040】本願の第7の形態は、前記第6の形態にお
いて、前記複数のワードドライバの各々が、前記第一の
期間に、前記第一導電型第一MOSトランジスタが導通す
る時、該ワード線に前記第一電圧(VW)を出力し、前記第
二の期間に、前記第一導電型第一MOSトランジスタが導
通する時、該ワード線に前記第三電圧(VR)を出力し、そ
の他の場合は、該ワード線に前記第二電圧(-VB)を出力
することを特徴とする半導体装置である。
According to a seventh aspect of the present invention, in the sixth aspect, each of the plurality of word drivers is configured such that, when the first conductivity type first MOS transistor is turned on during the first period, the word driver is activated. Outputting the first voltage (VW) to the word line, and outputting the third voltage (VR) to the word line when the first conductivity type first MOS transistor conducts during the second period. In the case of (1), the semiconductor device outputs the second voltage (-VB) to the word line.

【0041】本願の第8の形態は、前記第6の形態にお
いて、前記複数のワードドライバが、前記第一導電型第
一MOSトランジスタの他方のドレインまたはソースとワ
ード線との間に第一導電型第二MOSトランジスタ(Mp2)
と、前記第二導電型第一MOSトランジスタおよび第二導
電型第二MOSトランジスタの他方のドレインまたはソー
スとワード線との間に第二導電型第五MOSトランジスタ
(Mn5)とを有し、前記第一導電型第二MOSトランジスタ
のゲートに第四電圧(VSS)が印加され、前記第二導電型
第五MOSトランジスタのゲートに第五電圧(VDL)が印加さ
れることを特徴とする半導体装置である。
According to an eighth aspect of the present invention, in the sixth aspect, the plurality of word drivers are arranged such that a first conductive type MOS transistor is provided between the other drain or source of the first conductive type first MOS transistor and a word line. Type second MOS transistor (Mp2)
And a second conductive type fifth MOS transistor between the word line and the other drain or source of the second conductive type first MOS transistor and the second conductive type second MOS transistor.
(Mn5), a fourth voltage (VSS) is applied to the gate of the first conductivity type second MOS transistor, and a fifth voltage (VDL) is applied to the gate of the second conductivity type fifth MOS transistor. A semiconductor device.

【0042】本願の第9の形態は、前記第1より第8の
諸形態において、前記第一導電型第一MOSトランジスタ
のゲート酸化膜に接する領域を形成する材料と、前記第
一導電型第一MOSトランジスタのゲート電極を駆動する
回路に含まれる第一導電型MOSトランジスタのゲート酸
化膜に接する領域を形成する材料とは互いに異なること
を特徴とする半導体装置である。
According to a ninth aspect of the present invention, in the first to eighth aspects, the material for forming the region in contact with the gate oxide film of the first conductivity type first MOS transistor is the same as that of the first conductivity type. A semiconductor device characterized in that a material for forming a region in contact with a gate oxide film of a first conductivity type MOS transistor included in a circuit for driving a gate electrode of one MOS transistor is different from each other.

【0043】本願の第10の形態は、前記第1より第8
の諸形態において、前記第一電圧(VW)が前記第三電圧(V
R)よりも電圧が大きく、前記第三電圧は前記第二電圧(-
VB)よりも電圧が大きいことを特徴とする半導体装置で
ある。
The tenth embodiment of the present application is the first to eighth embodiments.
In the embodiments, the first voltage (VW) is equal to the third voltage (V
R), the third voltage is equal to the second voltage (-
The semiconductor device is characterized in that the voltage is higher than VB).

【0044】本願の第11の形態は、前記第3または第
8の諸形態において、前記第一電圧(VW)が前記第三電圧
(VR)よりも電圧が大きく、前記第三電圧(VR)は前記第二
電圧(-VB)よりも電圧が大きく、前記第四電圧(VSS)は前
記第二電圧と前記第三電圧との間の電圧の大きさであ
り、前記第五電圧(VDL)は前記第一電圧と前記第三電圧
との間の電圧の大きさであることを特徴とする半導体装
置である。
According to an eleventh mode of the present invention, in the third or eighth mode, the first voltage (VW) is equal to the third voltage.
(VR), the third voltage (VR) is greater than the second voltage (-VB), and the fourth voltage (VSS) is the difference between the second voltage and the third voltage. The fifth voltage (VDL) is a voltage magnitude between the first voltage and the third voltage.

【0045】本願の第12の形態は、前記第1より第8
の諸形態において、前記複数のメモリセルの各々が、該
ワード線が第一電圧であるとき、書き込み動作を行い、
該ワード線が第二電圧であるとき、データ保持状態とな
り、該ワード線が第三電圧であるとき、読み出し動作を
行うことを特徴とする半導体装置である。
The twelfth aspect of the present invention is the eighth aspect of the present invention.
In each of the aspects, each of the plurality of memory cells performs a write operation when the word line is at a first voltage,
The semiconductor device is characterized in that when the word line is at a second voltage, a data holding state is established, and when the word line is at a third voltage, a read operation is performed.

【0046】本願の第13の形態は、前記第1より第8
の諸形態において、前記複数のメモリセルの各々が、ゲ
ートが前記ワード線に接続され、ソースまたはドレイン
の何れか一方が前記データ線に接続された第一MOSトラ
ンジスタと、ゲートが前記第一トランジスタのソースま
たはドレインの何れか他方に接続される第二MOSトラン
ジスタと、ゲートが前記ワード線に接続され、ソースま
たはドレインの何れか他方が前記第二MOSトランジスタ
のソースまたはドレインの何れか他方に接続された第三
MOSトランジスタとを含むダイナミック形3トランジス
タセルであることを特徴とする半導体装置である。
The thirteenth embodiment of the present application is the first to eighth embodiments.
In each of the embodiments, each of the plurality of memory cells includes a first MOS transistor having a gate connected to the word line, and one of a source and a drain connected to the data line, and a gate connected to the first transistor. A second MOS transistor connected to one of the other of the source and the drain, and a gate connected to the word line, and the other of the source or the drain connected to the other of the source or the drain of the second MOS transistor Third
A semiconductor device is a dynamic three-transistor cell including a MOS transistor.

【0047】本願の第14の形態は、前記第1より第8
の諸形態において、前記複数のメモリセルの各々が、ゲ
ートが前記ワード線に接続され、ソースまたはドレイン
の何れか一方が前記データ線に接続された第一MOSトラ
ンジスタと、一方の端子が前記ワード線に接続された結
合容量と、ゲートが前記第一MOSトランジスタのドレイ
ンまたはソースの何れか他方と前記結合容量の他方の端
子に接続された第二MOSトランジスタとを含むダイナミ
ック形の容量結合型2トランジスタセルであることを特
徴とする半導体装置である。
The fourteenth embodiment of the present application is the first to eighth embodiments.
In each of the embodiments, each of the plurality of memory cells includes a first MOS transistor having a gate connected to the word line, and one of a source and a drain connected to the data line, and one terminal connected to the word line. Dynamic coupling type 2 including a coupling capacitor connected to a line, and a second MOS transistor having a gate connected to the other of the drain or source of the first MOS transistor and the other terminal of the coupling capacitor. A semiconductor device, which is a transistor cell.

【0048】尚、前記第一導電形はP形であり、前記第
二導電形はN形を通例採用する。
The first conductivity type is a P type, and the second conductivity type is an N type.

【0049】先ず、メモリセルに容量結合型2トランジ
スタセルを用いる場合を例に、実施の形態に従い本願発
明を詳細に説明する。
First, the present invention will be described in detail according to an embodiment, taking a case where a capacitively coupled two-transistor cell is used as a memory cell as an example.

【0050】なお、以下の例では図6に示す電圧設定を
想定している。図6は容量結合型トランジスタセルを用
いたDRAMでの電圧設定の例を示す図である。図の上
下の位置で電位の高低を示している。すなわち、電源電
圧をVDL、ビット線、センス線および周辺回路の高レベ
ルを電源電圧VDL、ビット線、センス線および周辺回路
の低レベルを接地電位VSS、メインワード線および共通
ワード線の第一の高レベルをVW(以下、書き込み電
位)、メインワード線および共通ワード線の第一の低レ
ベルを接地電位VSS、メインワード線および共通ワード
線の第二の高レベルを電源電圧VDL、メインワード線お
よび共通ワード線の第二の低レベルを-VB(以下、待機
電位)、サブワード線の第一の高レベルを書き込み電位
VW、サブワード線の低レベルを待機電位-VB、サブワー
ド線の第二の高レベル(以下、読み出し電位)をVRとし
ている。
In the following example, the voltage setting shown in FIG. 6 is assumed. FIG. 6 is a diagram showing an example of voltage setting in a DRAM using a capacitively coupled transistor cell. The level of the potential is shown at the upper and lower positions in the figure. That is, the power supply voltage is set to VDL, the high level of the bit line, the sense line and the peripheral circuit is set to the power supply voltage VDL, the low level of the bit line, the sense line and the peripheral circuit is set to the ground potential VSS, and the first level of the main word line and the common word line. The high level is VW (hereinafter, writing potential), the first low level of the main word line and the common word line is the ground potential VSS, the second high level of the main word line and the common word line is the power supply voltage VDL, the main word line And the second low level of the common word line is -VB (hereinafter, standby potential), and the first high level of the sub word line is the write potential
VW, the low level of the sub-word line is the standby potential -VB, and the second high level of the sub-word line (hereinafter, read potential) is VR.

【0051】また、現在、ゲート絶縁膜の信頼性からMO
Sトランジスタの酸化膜で許される最大電界強度の目安
は一般に、Eox max=4.5[MV/cm]としなければならな
い。その時、サブワードドライバにおけるPMOSトランジ
スタおよびNMOSトランジスタに許されるゲート酸化膜厚
をtoxpおよびtoxnと表わす。そして、PMOSトランジスタ
およびNMOSトランジスタのしきい電圧の絶対値を、それ
ぞれ|Vthp|=-0.3[V]および|Vthn|=0.3[V]と
仮定して説明する。
At present, the reliability of the gate insulating film is
Generally, the standard of the maximum electric field intensity allowed in the oxide film of the S transistor must be Eox max = 4.5 [MV / cm]. At this time, gate oxide film thicknesses allowed for the PMOS transistor and the NMOS transistor in the sub-word driver are represented by toxp and toxn. The description will be made assuming that the absolute values of the threshold voltages of the PMOS transistor and the NMOS transistor are | Vthp | = −0.3 [V] and | Vthn | = 0.3 [V], respectively.

【0052】さらに、本願明細書において、特に説明の
ない場合に、通常の周辺回路内ではPMOSトランジスタの
ゲート電極材料にはアクセプタを十分な濃度にドープし
たピー プラス シリコン(以下ではp+Siと表記す
る)、NMOSトランジスタにはドナーを十分にドープした
エヌ プラス シリコン(以下ではn+Siと表記する)を
用いる場合について説明する。これは、しきい電圧調整
用のイオン打ち込み量を大きくすることなく、MOSトラ
ンジスタのしきい電圧を小さくするためである。なお、
ここでゲート電極材料とはゲート電極中のゲート酸化膜
と接する部分の材料であり、例えばp+Siゲートと記述し
てもゲート全体がp+Siである必要はなく、タングステン
などの高融点金属とp+Siとの二層構造にしてもよい。
Further, in the present specification, unless otherwise specified, in a normal peripheral circuit, the gate electrode material of the PMOS transistor is made of p-plus silicon (hereinafter referred to as p + Si) doped with an acceptor at a sufficient concentration. The following describes a case where N + silicon (hereinafter, referred to as n + Si) sufficiently doped with a donor is used for an NMOS transistor. This is to reduce the threshold voltage of the MOS transistor without increasing the amount of ion implantation for adjusting the threshold voltage. In addition,
Here, the gate electrode material is a material in a portion of the gate electrode that is in contact with the gate oxide film. And a two-layer structure of p + Si.

【0053】この場合、周辺回路の電源電圧をVDL=1.
5[V]とする時に、周辺回路のゲート酸化膜に許される
膜厚toxを計算すると、tox=VDL÷Eox max=1.5[V]
÷4.5[MV/cm]≒3.3[nm]となる。ただし、実際には
ゲート酸化膜に流れるトンネル電流が発生しない程度に
厚くしなければならず、およそ5[nm]と予測される。
In this case, the power supply voltage of the peripheral circuit is VDL = 1.
When 5 [V] is set, the film thickness tox allowed for the gate oxide film of the peripheral circuit is calculated, and tox = VDL ÷ Eox max = 1.5 [V]
÷ 4.5 [MV / cm] ≒ 3.3 [nm]. However, the thickness must be so large that a tunnel current flowing through the gate oxide film does not actually occur, and is estimated to be about 5 [nm].

【0054】<実施の形態1>本例を説明するに当っ
て、図1、図7より図12を参酌する。図1はサブワー
ド線を3値の電圧に駆動するサブワードドライバーの構
成例を示す図である。図7は本願発明によるDRAMの階層
型ワード線構成の代表的な構成例を示す。図8は図1の
サブワードドライバーの動作説明図、図9は本半導体記
憶装置のメインワードドライバーの回路例の構成図、図
10は共通ワードドライバの例を示す構成図である。図
11は図5に示した容量結合型2トランジスタを用いた
メモリセルアレーの例を示す図である。図12は2個の
トランジスタと1個のキャパシタを用いて構成したメモ
リセルの動作タイミングの例を示す図である。
<Embodiment 1> In describing this example, FIG. 12 is referred to from FIG. 1 and FIG. FIG. 1 is a diagram showing a configuration example of a sub-word driver for driving a sub-word line to a ternary voltage. FIG. 7 shows a typical configuration example of a hierarchical word line configuration of a DRAM according to the present invention. FIG. 8 is an operation explanatory diagram of the sub-word driver of FIG. 1, FIG. 9 is a configuration diagram of a circuit example of a main word driver of the semiconductor memory device, and FIG. 10 is a configuration diagram showing an example of a common word driver. FIG. 11 is a diagram showing an example of a memory cell array using the two capacitively coupled transistors shown in FIG. FIG. 12 is a diagram illustrating an example of the operation timing of a memory cell configured using two transistors and one capacitor.

【0055】図7を参酌して階層型ワード線構成を以下
説明する。サブワード線SWL(SWL111、SWL11
2、...)をそれぞれ独立に制御するサブワードドラ
イバSWD(SWD111、SWD112、...)は、メインワ
ード線MWLbp(MWL1bp、MWL2bp、...)、MWLbn(MWL1
bn、MWL2bn、...)、MWLRtn(MWLR1tn、MWLR2t
n、...)と共通ワード線FXtp(FX11tp、FX12t
p、...)、FXtn(FX11tn、FX12tn、...)、FXbn
(FX11bn、FX12bn、...)の交点にそれぞれ配置さ
れる。これらのサブワードドライバSWDは複数個でサブ
ワードドライバアレイSWDA(SWDA11、SWDA1
2、...)を構成する。
The hierarchical word line configuration will be described below with reference to FIG. Sub word line SWL (SWL111, SWL11
2,. . . ) Independently control main word lines MWLbp (MWL1bp, MWL2bp,...) And MWLbn (MWL1).
bn, MWL2bn,. . . ), MWLRtn (MWLR1tn, MWLR2t)
n,. . . ) And the common word line FXtp (FX11tp, FX12t
p,. . . ), FXtn (FX11tn, FX12tn, ...), FXbn
(FX11bn, FX12bn,...). A plurality of these sub-word drivers SWD are provided, and the sub-word driver arrays SWDA (SWDA11, SWDA1
2,. . . ).

【0056】サブワード線SWLはメモリセルアレイMCA(M
CA11、MCA12、...)に接続される。これらのメモ
リセルアレイの隣には、複数個の読み書き制御回路RWC
(RWC11、RWC12、...)で構成される読み書き制御
回路アレイRWCA(RWCA1、RWCA2、...)が配置され
る。メインワード線MWLbp、MWLbn、MWLRtnは、メインワ
ードドライバMWD(MWD1、MWD2、...)で駆動され、
サブワードドライバアレイSWDAとメモリセルアレイMCA
の上を横切る。
The sub-word line SWL is connected to the memory cell array MCA (M
CA11, MCA12,. . . ). Next to these memory cell arrays are a plurality of read / write control circuits RWC.
The read / write control circuit array RWCA (RWCA1, RWCA2,...) Composed of (RWC11, RWC12,...) Is arranged. The main word lines MWLbp, MWLbn, MWLRtn are driven by main word drivers MWD (MWD1, MWD2,...)
Subword driver array SWDA and memory cell array MCA
Cross over

【0057】ここで、メインワード線は非反転(true)と
反転(bar)の相補信号で構成され、参照記号の添え字tと
bで区別される。さらに、反転信号はPMOSトランジスタ
用とNMOSトランジスタ用の信号で構成され、それぞれ参
照記号の添え字pとnで区別される。一組の共通ワード線
FXtp、FXtnおよびFXbnは共通ワードドライバFXD(FXD1
1、FXD12、...)で駆動され、これらの共通ワード
ドライバFXDは複数個で共通ワードドライバアレイFXDA
(FXDA1、FXDA2、...)を構成する。メインワードド
ライバアレイMWDAと共通ワードドライバアレイFXDAは、
サブワードドライバアレイSWDAやメモリセルアレイMCA
および読み書き制御回路アレイRWCAの周囲に配置され
る。
Here, the main word line is composed of non-inverted (true) and inverted (bar) complementary signals.
It is distinguished by b. Further, the inverted signal is composed of a signal for a PMOS transistor and a signal for an NMOS transistor, and is distinguished by suffixes p and n of reference symbols, respectively. A set of common word lines
FXtp, FXtn and FXbn use the common word driver FXD (FXD1
1, FXD12,. . . ), And a plurality of these common word drivers FXD
(FXDA1, FXDA2, ...). The main word driver array MWDA and the common word driver array FXDA are
Subword driver array SWDA and memory cell array MCA
And read / write control circuit array RWCA.

【0058】サブワード線とメモリセルとの関係は、メ
モリセルアレイMCA(MC11、MC12、...)におい
て、サブワード線SWLとデータ線DLとの交点に白丸で示
す位置でサブワード線とメモリセルが接続されている。
The relationship between the sub-word lines and the memory cells is such that in the memory cell array MCA (MC11, MC12,...), The sub-word lines and the memory cells are connected to the intersections of the sub-word lines SWL and the data lines DL at positions indicated by white circles. Have been.

【0059】このメモリセルは、先に述べたように図4
に示した3トランジスタセルである。図3に示した容量
結合型2トランジスタセルの場合は、データ線DLの代わ
りにビット線BLとセンス線SLが配置される。データ線DL
(DL11、DL12、...)の先には読み書き制御回路RW
C(RWC11、RWC12、...)が接続される。
This memory cell, as described above,
Is a three-transistor cell shown in FIG. In the case of the capacitively coupled two-transistor cell shown in FIG. 3, a bit line BL and a sense line SL are arranged instead of the data line DL. Data line DL
(DL11, DL12, ...) are followed by a read / write control circuit RW
C (RWC11, RWC12, ...) are connected.

【0060】なお、図7に示していないが、図7の回路
は読み書き動作を行うメモリセルを選択制御するための
アドレス入力信号端子およびアドレスデコーダを備え、
入力されたアドレス信号がアドレスデコーダでデコード
されてデコード信号を発生する。このデコード信号によ
り、選択するメモリセルが含まれるサブワード線SWLを
指定するように、メインワードドライバMWDや共通ワー
ドドライバFXDが活性化される。
Although not shown in FIG. 7, the circuit of FIG. 7 includes an address input signal terminal and an address decoder for selectively controlling a memory cell for performing a read / write operation.
The input address signal is decoded by an address decoder to generate a decoded signal. The decode signal activates the main word driver MWD and the common word driver FXD so as to specify the sub-word line SWL including the selected memory cell.

【0061】<サブワードドライバの構成例>図1に、
本願発明によるサブワード線を3値の電圧に駆動するサ
ブワードドライバSWDの構成例を示す。この図では、多
数キャリアの導電形によってP型MOSトランジスタは矢印
をつけたトランジスタ記号を用い、矢印の無いN型MOSト
ランジスタと区別している。
<Example of the configuration of the sub-word driver>
5 shows a configuration example of a sub-word driver SWD for driving a sub-word line to a ternary voltage according to the present invention. In this figure, the P-type MOS transistor is distinguished from an N-type MOS transistor without an arrow by using a transistor symbol with an arrow according to the conductivity type of majority carrier.

【0062】メインワード線信号はPMOSトランジスタMp
1用とNMOSトランジスタMn1用を別にして、PMOSトラン
ジスタMp1のゲートにメインワード線MWLbpを、NMOSト
ランジスタMn1のゲートにメインワード線MWLbnを接続
する。また、NMOSトランジスタMn3のゲートにメインワ
ード線MWLRtnを接続する。共通ワード線もPMOSトランジ
スタMp1用とNMOSトランジスタMn4用を別にして、PMOS
トランジスタのソースに共通ワード線FXtpを、NMOSトラ
ンジスタMn4のゲートに共通ワード線FXtnを接続する。
また、NMOSトランジスタMn2のゲートに共通ワード線FX
bnが接続される。NMOSトランジスタMn1、Mn2のソース
を待機電位-VBに接続し、NMOSトランジスタMn3のソー
スには読み出し電位VRを入力する。PMOSトランジスタMp
2とNMOSトランジスタMn5は電界緩和用MOSトランジス
タであり、ゲート電極に固定電圧を印加する。図1で
は、接地電位VSSと電源電圧VDLをそれぞれ印加する例を
示している。また、トランジスタMn4も電界緩和MOSの
役割を果たす。トランジスタMp2、Mn4、およびMn5の
ドレインにサブワード線SWLを接続する。
The main word line signal is a PMOS transistor Mp
The main word line MWLbp is connected to the gate of the PMOS transistor Mp1 and the main word line MWLbn is connected to the gate of the NMOS transistor Mn1 separately for the NMOS transistor Mn1 and the NMOS transistor Mn1. The main word line MWLRtn is connected to the gate of the NMOS transistor Mn3. The common word line is also different for PMOS transistor Mp1 and NMOS transistor Mn4.
The common word line FXtp is connected to the source of the transistor, and the common word line FXtn is connected to the gate of the NMOS transistor Mn4.
The common word line FX is connected to the gate of the NMOS transistor Mn2.
bn is connected. The sources of the NMOS transistors Mn1 and Mn2 are connected to the standby potential -VB, and the read potential VR is input to the source of the NMOS transistor Mn3. PMOS transistor Mp
2 and the NMOS transistor Mn5 are MOS transistors for alleviating the electric field, and apply a fixed voltage to the gate electrode. FIG. 1 shows an example in which the ground potential VSS and the power supply voltage VDL are respectively applied. Further, the transistor Mn4 also plays a role of an electric field relaxation MOS. The sub-word line SWL is connected to the drains of the transistors Mp2, Mn4, and Mn5.

【0063】<サブワードドライバの動作>図8に従
い、図1のサブワードドライバSWDの動作を説明する。
<Operation of Subword Driver> The operation of the subword driver SWD of FIG. 1 will be described with reference to FIG.

【0064】同図では、サブワード線SWL111が選択
される場合を示しており、待機状態から読み出し動作と
書き込み動作を連続して行っている。まず、接地電位VS
Sとなっている読み出し制御信号φrが電源電圧VDLに駆
動されて読み出し状態になると、メインワードドライバ
MWD1は電源電圧VDLとなっているメインワード線MWL1b
nを待機電位-VBに駆動し、待機電位-VBとなっているメ
インワード線MWLR1tnを電源電圧VDLに駆動する。ま
た、共通ワードドライバFXD11は、接地電位VSSと待機
電位-VBになっている共通ワード線FX11tp、FX11tn
をそれぞれ書き込み電位VW、電源電圧VDLに駆動する。
よって、メインワード線MWL1bpが書き込み電位VW、メ
インワード線MWL1bnが待機電位-VB、メインワード線MW
LR1tnが電源電位VDLにそれぞれ駆動され、共通ワード
線FX11tpが書き込み電位VW、共通ワード線FX11tnが
電源電圧VDL、共通ワード線FX11bnが待機電位-VBにそ
れぞれ駆動されることによりトランジスタMn3、Mn4が
導通して、サブワードドライバSWD111が選択され、
待機電位-VBとなっているサブワード線SWL111を読み
出し電位VRに駆動する。
FIG. 9 shows a case where the sub-word line SWL111 is selected, and the read operation and the write operation are continuously performed from the standby state. First, the ground potential VS
When the read control signal φr, which is S, is driven by the power supply voltage VDL and enters the read state, the main word driver
MWD1 is the main word line MWL1b at the power supply voltage VDL
n is driven to the standby potential -VB, and the main word line MWLR1tn at the standby potential -VB is driven to the power supply voltage VDL. Further, the common word driver FXD11 is connected to the common word lines FX11tp, FX11tn at the ground potential VSS and the standby potential −VB.
Are driven to the write potential VW and the power supply voltage VDL, respectively.
Therefore, the main word line MWL1bp is the write potential VW, the main word line MWL1bn is the standby potential -VB, and the main word line MW
LR1tn is driven to the power supply potential VDL, the common word line FX11tp is driven to the write potential VW, the common word line FX11tn is driven to the power supply voltage VDL, and the common word line FX11bn is driven to the standby potential -VB, so that the transistors Mn3 and Mn4 are turned on. Then, the sub-word driver SWD111 is selected,
The sub-word line SWL111 having the standby potential -VB is driven to the read potential VR.

【0065】次に、電源電圧VDLとなっている読み出し
制御信号φrが接地電位VSSに駆動されて書き込み状態に
なると、メインワードドライバMWD1は書き込み電位VW
となっているメインワード線MWL1bpを接地電位VSSに駆
動し、電源電圧VDLとなっているメインワード線MWLR1t
nを待機電位-VBに駆動する。よって、メインワード線MW
L1bpが接地電位VSS、メインワード線MWL1bnが待機電
位-VB、メインワード線MWLR1tnが待機電位-VBにそれぞ
れ駆動され、共通ワード線FX11tpが書き込み電位VW、
共通ワード線FX11tnが電源電圧VDL、共通ワード線FX
11bnが待機電位-VBにそれぞれ駆動されることにより
トランジスタMp1、Mp2が導通して、サブワードドライ
バSWD111が選択され、読み出し電位VRとなっている
サブワード線SWL111を書き込み電位VWに駆動する。
Next, when the read control signal φr at the power supply voltage VDL is driven to the ground potential VSS to enter a write state, the main word driver MWD1 outputs the write potential VW
Is driven to the ground potential VSS, and the main word line MWLR1t at the power supply voltage VDL
n is driven to the standby potential -VB. Therefore, the main word line MW
L1bp is driven to the ground potential VSS, the main word line MWL1bn is driven to the standby potential -VB, the main word line MWLR1tn is driven to the standby potential -VB, and the common word line FX11tp is driven to the write potential VW,
The common word line FX11tn has the power supply voltage VDL and the common word line FX
When the transistors 11bn are driven to the standby potential -VB, respectively, the transistors Mp1 and Mp2 are turned on, the sub-word driver SWD111 is selected, and the sub-word line SWL111 having the read potential VR is driven to the write potential VW.

【0066】このように、サブワードドライバSWD11
1が選択される動作で、非選択のサブワードドライバは
三通りの状態となる。すなわち、第一にメインワード線
と共通ワード線が共に非選択の状態、第二にメインワー
ド線が選択され共通ワード線が非選択の状態、第三にメ
インワード線が非選択の状態で共通ワード線が選択され
た状態の三通りである。以下、これらについて順に説明
する。
As described above, the sub-word driver SWD11
In the operation in which 1 is selected, the unselected sub-word driver is in three states. That is, first, the main word line and the common word line are both unselected, second, the main word line is selected and the common word line is not selected, and third, the main word line is unselected. There are three states in which the word line is selected. Hereinafter, these will be described in order.

【0067】第一に、メインワード線と共通ワード線が
共に非選択の状態を説明する。待機時において、全サブ
ワードドライバSWDがこのような非選択の状態にある。
また、サブワードドライバSWD111が選択される時、
例えばサブワードドライバSWD221が待機時と同じ状
態を保つ。そこで、待機時のサブワードドライバSWDに
ついて一般化して説明すると、メインワード線MWLbpが
書き込み電位VW、メインワード線MWLbnが電源電圧VDL、
メインワード線MWLRtnが待機電位-VBにそれぞれ駆動さ
れ、共通ワード線FXtpが接地電位VSS、共通ワード線FXt
nが待機電位-VB、共通ワード線FXbnが電源電圧VDLにそ
れぞれ駆動されることにより、サブワードドライバSWD
におけるトランジスタMn1、Mn2が導通し、トランジス
タMp1、Mn3、Mn4はオフ状態になり、サブワード線SW
Lを待機電位-VBに保持する。
First, a state where both the main word line and the common word line are not selected will be described. During standby, all sub-word drivers SWD are in such a non-selected state.
When the sub-word driver SWD111 is selected,
For example, the sub-word driver SWD 221 keeps the same state as during standby. Therefore, the sub-word driver SWD during standby will be generalized and described. The main word line MWLbp is the write potential VW, the main word line MWLbn is the power supply voltage VDL,
The main word line MWLRtn is driven to the standby potential -VB, the common word line FXtp is connected to the ground potential VSS, and the common word line FXt
n is the standby potential -VB, and the common word line FXbn is driven by the power supply voltage VDL, so that the sub-word driver SWD
, The transistors Mn1, Mn2 are turned on, the transistors Mp1, Mn3, Mn4 are turned off, and the sub-word line SW
L is kept at the standby potential -VB.

【0068】第二に、メインワード線が選択され共通ワ
ード線が非選択の状態を説明する。サブワードドライバ
SWD111が選択される時に、例えばサブワードドライ
バSWD121がこの状態になる。サブワードドライバSWD
121の動作が図8の中段に示される。
Second, a state where the main word line is selected and the common word line is not selected will be described. Subword driver
When the SWD 111 is selected, for example, the sub-word driver SWD 121 enters this state. Subword driver SWD
The operation of 121 is shown in the middle part of FIG.

【0069】まず、接地電位VSSとなっている読み出し
制御信号φrが電源電圧VDLに駆動されて読み出し状態に
なると、メインワードドライバMWD1は電源電圧VDLとな
っているメインワード線MWL1bnを接地電位VSSに駆動
し、待機電位-VBとなっているメインワード線MWLR1tn
を電源電圧VDLに駆動する。また、共通ワードドライバF
XD21は非選択状態を保持し、共通ワード線FX21tp、
FX21tnおよびFX21bnを接地電位VSS、待機電位-VBお
よび電源電圧VDLに保持する。よって、メインワード線M
WL1bpが書き込み電位VW、メインワード線MWL1bnが待
機電位-VB、メインワード線MWLR1tnが電源電位VDLにそ
れぞれ駆動され、共通ワード線FX21tpが接地電位VS
S、共通ワード線FX21tnが待機電位-VB、共通ワード線
FX21bnが電源電圧VDLにそれぞれ駆動されることによ
り、サブワードドライバSWD121におけるトランジス
タMn2、Mn3が導通し、トランジスタMp1、Mn1、Mn4
がオフ状態になり、サブワード線SWL121を待機電位-
VBに保持する。
First, when the read control signal φr at the ground potential VSS is driven by the power supply voltage VDL to enter the read state, the main word driver MWD1 changes the main word line MWL1bn at the power supply voltage VDL to the ground potential VSS. Main word line MWLR1tn driven and at standby potential -VB
To the power supply voltage VDL. Also, the common word driver F
XD21 holds the non-selected state, and the common word line FX21tp,
FX21tn and FX21bn are held at ground potential VSS, standby potential -VB and power supply voltage VDL. Therefore, the main word line M
WL1bp is driven to write potential VW, main word line MWL1bn is driven to standby potential -VB, main word line MWLR1tn is driven to power supply potential VDL, and common word line FX21tp is driven to ground potential VS.
S, common word line FX21tn is standby potential -VB, common word line
When the FX21bn is driven to the power supply voltage VDL, the transistors Mn2 and Mn3 in the sub-word driver SWD121 are turned on, and the transistors Mp1, Mn1, and Mn4 are turned on.
Is turned off, and the sub-word line SWL121 is set to the standby potential −
Hold in VB.

【0070】次に、読み出し制御信号φrが電源電圧VDL
から接地電位VSSに立ち下がって書き込み状態になる
と、メインワードドライバMWD1は書き込み電位VWとな
っているメインワード線MWL1bpを接地電位VSSに駆動
し、電源電圧VDLとなっているメインワード線MWLR1tn
を待機電位-VBに駆動する。よって、メインワード線MWL
1bpが接地電位VSS、メインワード線MWL1bnが待機電位
-VB、メインワード線MWLR1tnが接地電位VSSにそれぞれ
駆動され、共通ワード線FX21tpが接地電位VSS、共通
ワード線FX21tnが待機電位-VB、共通ワード線FX21b
nが電源電圧VDLにそれぞれ駆動されることにより、サブ
ワードドライバSWD121におけるトランジスタMn2が
導通し、トランジスタMp1、Mn1、Mn3、Mn4がオフ状
態になり、サブワード線SWL121を引き続き待機電位-
VBに保持する。
Next, the read control signal φr changes to the power supply voltage VDL.
, The main word driver MWD1 drives the main word line MWL1bp at the write potential VW to the ground potential VSS, and the main word line MWLR1tn at the power supply voltage VDL.
Is driven to the standby potential -VB. Therefore, the main word line MWL
1bp is ground potential VSS, main word line MWL1bn is standby potential
-VB, the main word line MWLR1tn is driven to the ground potential VSS, the common word line FX21tp is the ground potential VSS, the common word line FX21tn is the standby potential -VB, and the common word line FX21b.
When n is driven to the power supply voltage VDL, respectively, the transistor Mn2 in the sub-word driver SWD121 is turned on, the transistors Mp1, Mn1, Mn3, and Mn4 are turned off, and the sub-word line SWL121 is kept at the standby potential-.
Hold in VB.

【0071】第三に、メインワード線が非選択の状態で
共通ワード線が選択された状態を説明する。サブワード
ドライバSWD111が選択される時に、例えばサブワー
ドドライバSWD211がこの状態になる。サブワードド
ライバSWD211の動作は図8の下段に示される。
Third, a state in which the common word line is selected while the main word line is not selected will be described. When the sub-word driver SWD111 is selected, for example, the sub-word driver SWD211 enters this state. The operation of the sub-word driver SWD 211 is shown in the lower part of FIG.

【0072】まず、接地電位VSSとなっている読み出し
制御信号φrが電源電圧VDLに駆動されて読み出し状態に
なると、メインワードドライバMWD2は非選択状態を保
持し、メインワード線MWL2bp、MWL2bnおよびMWLR2tn
を書き込み電位VW、電源電圧VDLおよび待機電位-VBに保
持する。また、共通ワードドライバFXD11は、接地電
位VSSと待機電位-VBになっている共通ワード線FX11t
p、FX11tnをそれぞれ書き込み電位VW、電源電圧VDLに
駆動する。よって、メインワード線MWL2bpが書き込み
電位VW、メインワード線MWL2bnが電源電位VDL、メイン
ワード線MWLR2tnが待機電位-VBにそれぞれ駆動され、
共通ワード線FX11tpが書き込み電位VW、共通ワード線
FX11tnが電源電圧VDL、共通ワード線FX11bnが待機
電位-VBにそれぞれ駆動されることにより、サブワード
ドライバSWD211におけるトランジスタMn1、Mn4が
導通し、トランジスタMp1、Mn2、Mn3がオフ状態にな
り、サブワード線SWL211を待機電位-VBに保持する。
さらに、電源電圧VDLとなっている読み出し制御信号φr
が接地電位VSSに駆動されて書き込み状態になっても、
メインワード線MWL2bp、MWL2bnおよびMWLR2tnと、共
通ワード線FX11tp、FX11tnおよびFX11bnの状態が
保持され、サブワードドライバSWD211によってサブ
ワード線SWL211を引き続き待機電位-VBに保持する。
First, when the read control signal φr at the ground potential VSS is driven by the power supply voltage VDL to be in the read state, the main word driver MWD2 holds the non-selected state, and the main word drivers MWL2bp, MWL2bn and MWLR2tn.
At the write potential VW, the power supply voltage VDL, and the standby potential -VB. Further, the common word driver FXD11 is connected to the common word line FX11t having the ground potential VSS and the standby potential -VB.
p and FX11tn are driven to the writing potential VW and the power supply voltage VDL, respectively. Therefore, the main word line MWL2bp is driven to the write potential VW, the main word line MWL2bn is driven to the power supply potential VDL, and the main word line MWLR2tn is driven to the standby potential -VB.
The common word line FX11tp has the write potential VW and the common word line
When the FX11tn is driven to the power supply voltage VDL and the common word line FX11bn is driven to the standby potential -VB, the transistors Mn1 and Mn4 in the sub-word driver SWD211 are turned on, the transistors Mp1, Mn2 and Mn3 are turned off, and the sub-word line SWL211 is turned off. At the standby potential -VB.
Further, the read control signal φr which is the power supply voltage VDL
Is driven to the ground potential VSS and enters the write state,
The states of the main word lines MWL2bp, MWL2bn and MWLR2tn and the common word lines FX11tp, FX11tn and FX11bn are held, and the sub-word driver SWD211 keeps the sub-word line SWL211 at the standby potential -VB.

【0073】以上の動作を基に、図1に示した構成のサ
ブワードドライバSWD111において、各MOSトランジス
タのゲート酸化膜に加わる電圧の例について示す。一例
として、電源電圧をVDL=1.5[V]、待機電位を-VB=-
2[V]、読み出し電位をVR=0.5[V]、書き込み電位をV
W=3[V]とした時の、NMOSトランジスタについて説明す
る。
Based on the above operation, an example of a voltage applied to the gate oxide film of each MOS transistor in the sub-word driver SWD111 having the configuration shown in FIG. As an example, the power supply voltage is VDL = 1.5 [V], the standby potential is -VB =-
2 [V], read potential VR = 0.5 [V], write potential V
An NMOS transistor when W = 3 [V] will be described.

【0074】選択されたサブワードドライバSWD111
において、MOSトランジスタMn5のゲートに第二の高レ
ベルである電源電圧VDLを入力しているので、MOSトラン
ジスタMn5のゲート-ドレイン間に印加される電圧は書
き込み動作の時に、 VW-VDL=1.5[V] となる。また、NMOSトランジスタMn1、Mn2がカットオ
フ状態であるのでトランジスタMn5には定常的に電流が
流れず、トランジスタMn5のソース電位が(VDL-Vthn)に
なる。したがって、トランジスタMn5のゲート-ソース
間のゲート酸化膜に印加される電圧は、 VDL-(VDL-Vthn)=0.3[V] となり、NMOSトランジスタMn1、Mn2のゲート-ドレイ
ン間のゲート酸化膜に印加される電圧は書き込み動作の
時に、 (VDL-Vthn)-(-VB)=3.2[V] となる。よって、電源電圧VDLをゲートに入力したトラ
ンジスタMn5を挿入することにより、トランジスタMn1
のドレイン電位が書き込み電位VWから(VDL-Vthn)に引き
下げられるので、トランジスタMn1、Mn2のゲート-ド
レイン間のゲート酸化膜に印加される電圧を、 VW-(VDL-Vthn)=1.8[V] だけ低減できる。また、書き込み動作において、MOSト
ランジスタMn4のゲートに共通ワード線FXtnからVDLを
入力することにより、トランジスタMn3、Mn4のゲート
-ドレイン間およびゲートソース間に印加される電圧に
ついても同様の議論が成り立ち、耐圧を緩和することが
できる。
The selected sub-word driver SWD111
Since the second high-level power supply voltage VDL is input to the gate of the MOS transistor Mn5, the voltage applied between the gate and the drain of the MOS transistor Mn5 is VW-VDL = 1. 5 [V]. Further, since the NMOS transistors Mn1 and Mn2 are in the cut-off state, no current constantly flows through the transistor Mn5, and the source potential of the transistor Mn5 becomes (VDL-Vthn). Therefore, the voltage applied to the gate oxide film between the gate and the source of the transistor Mn5 becomes VDL- (VDL-Vthn) = 0.3 [V], and the gate oxide film between the gate and the drain of the NMOS transistors Mn1 and Mn2. Becomes (VDL-Vthn)-(-VB) = 3.2 [V] during the write operation. Therefore, by inserting the transistor Mn5 in which the power supply voltage VDL is input to the gate, the transistor Mn1
Is reduced from the write potential VW to (VDL-Vthn), the voltage applied to the gate oxide film between the gate and drain of the transistors Mn1 and Mn2 is VW- (VDL-Vthn) = 1.8 [ V]. In a write operation, VDL is input from the common word line FXtn to the gate of the MOS transistor Mn4, so that the gates of the transistors Mn3 and Mn4 are
-The same discussion holds for the voltage applied between the drain and the gate source, and the withstand voltage can be reduced.

【0075】一方、待機状態や非選択状態のサブワード
ドライバにおいて、メインワード線MWLbpおよびMWLbnと
共通ワード線FXtpおよびFXnpを分けたことにより、トラ
ンジスタMn1、Mn2のゲートに入力する電圧を、 VW−VDL=1.5[V] だけ低減できて、耐圧を緩和することができる。すなわ
ち、この分だけトランジスタMn1、Mn2に入力する電圧
が低減されて、ゲート-ドレイン間およびゲート-ソース
間に印加される電圧はトランジスタMn1、Mn2およびMn
5において最大であり、 VDL-(-VB)=3.5[V] となる。したがって、図1に示したようにサブワードド
ライバを構成して、ゲート酸化膜厚toxnを最大電界4.
5[MV/cm]を超えないように、(VDL+VB)÷Eox max=
3.5[V]÷4.5[MV/cm]≒7.8[nm]よりも厚くするこ
とにより、この範囲でサブワードドライバにおけるNMOS
トランジスタのゲート酸化膜厚toxnを設定して、トラン
ジスタMn1、Mn2のゲート-ドレイン間のゲート酸化膜
における耐圧の問題を解決できる。この結果と先に示し
たtoxの数値例から、サブワードドライバと周辺回路と
でゲート酸化膜厚を分ければ、回路の高速化が実現でき
る。
On the other hand, the main word lines MWLbp and MWLbn are separated from the common word lines FXtp and FXnp in the standby and non-selected sub-word drivers, so that the voltage input to the gates of the transistors Mn1 and Mn2 becomes VW-VDL = 1.5 [V], and the withstand voltage can be reduced. That is, the voltage input to the transistors Mn1 and Mn2 is reduced by this amount, and the voltages applied between the gate and the drain and between the gate and the source are reduced by the transistors Mn1, Mn2 and Mn.
5, and VDL-(-VB) = 3.5 [V]. Therefore, the sub-word driver is configured as shown in FIG.
(VDL + VB) ÷ Eox max = so as not to exceed 5 [MV / cm]
By making the thickness more than 3.5 [V] ÷ 4.5 [MV / cm] ≒ 7.8 [nm], the NMOS in the sub-word driver can be controlled in this range.
By setting the gate oxide film thickness toxn of the transistor, the problem of the withstand voltage in the gate oxide film between the gate and the drain of the transistors Mn1 and Mn2 can be solved. From this result and the above-mentioned numerical value of tox, if the gate oxide film thickness is divided between the sub-word driver and the peripheral circuit, it is possible to realize a high-speed circuit.

【0076】一方、周辺回路の膜厚をサブワードドライ
バの値に合わせれば加工工程が簡略化されて、マスク枚
数削減を実現できる。場合によっては、メインワード線
MWLbnの第二の高レベル(ここでは電源電圧VDL)やトラ
ンジスタMn5のゲートに入力する電圧レベルを、最大電
界4.5[MV/cm]を超えない範囲で適当な値とすることも
でき、トランジスタMn5のゲートに入力する電圧レベル
を適当な振幅を持つパルス信号としてもよい。ただし、
トランジスタMn5の駆動能力をトランジスタMn1、Mn2
と同程度にするためと、チップ内の電源系の負担を軽く
し、電圧供給線の本数を増加させないために、データ線
DLの高レベルと同じ電源電圧VDLが望ましい。
On the other hand, if the film thickness of the peripheral circuit is adjusted to the value of the sub-word driver, the processing steps are simplified and the number of masks can be reduced. In some cases, the main word line
The second high level of MWLbn (here, the power supply voltage VDL) and the voltage level input to the gate of the transistor Mn5 can be set to appropriate values within a range not exceeding the maximum electric field of 4.5 [MV / cm]. The voltage level input to the gate of the transistor Mn5 may be a pulse signal having an appropriate amplitude. However,
The driving capability of the transistor Mn5 is changed to the transistors Mn1 and Mn2.
In order to reduce the load on the power supply system in the chip and not increase the number of voltage supply lines,
It is desirable that the power supply voltage VDL be the same as the high level of DL.

【0077】次に、PMOSトランジスタについて説明す
る。選択されたサブワードドライバSWD111におい
て、一方、メインワード線MWLbpとMWLbnを分けたことに
より、トランジスタMp1、Mp2のゲートに入力する電圧
を、 VSS-(-VB)=2[V] だけ引き上げることができて、耐圧を緩和することがで
きる。すなわち、この分だけトランジスタMp1、Mp2に
入力する電圧が低減されて、PMOSトランジスタMp1、Mp
2のゲート-ソース間およびゲート-ドレイン間の電位差
は書き込み動作の時に最大となり、書き込み電位VW=3
[V]である。一方、待機状態や非選択状態において、ト
ランジスタMp2のゲートに接地電位VSSを固定入力して
いるので、トランジスタMp2のゲート-ドレイン間のゲ
ート酸化膜に印加される電圧は、VSS-(-VB)=2[V]とな
る。また、トランジスタMp1がオフ状態であるのでトラ
ンジスタMp2には定常的に電流が流れず、トランジスタ
Mp2のソース電位が、 VSS+|Vthp|=0.3[V] となるので、トランジスタMp2のゲート-ソース間の電
位差は、 (VSS+|Vthp|)-VSS=0.3[V] となる。よって、PMOSトランジスタMp1のゲート-ドレ
イン間のゲート酸化膜に印加される電圧は、 VW-|Vthp|=2.7[V] となる。したがって、接地電位VSSをゲートに入力した
トランジスタMp2を挿入することにより、トランジスタ
Mp1のドレイン電位が書き込み電位-VBからしきい電圧
|Vthp|に引き上げられるので、耐圧を緩和することが
できる。すなわち、ゲート-ドレイン間のゲート酸化膜
に印加される電圧を、 (VW+VB)-(VW-|Vthp|)=2.3[V] だけ低減できる。以上から、図1に示したようにサブワ
ードドライバを構成して、PMOSトランジスタのゲート酸
化膜厚toxpを最大電界4.5[MV/cm]を超えないよう
に、 VW÷Eox max=3[V]÷4.5[MV/cm]≒6.7[nm] よりも厚くすることにより、トランジスタMp1、Mp2の
ゲート-ドレイン間のゲート酸化膜における耐圧の問題
を解決できる。この結果と先に示したtoxの数値例か
ら、サブワードドライバと周辺回路とでゲート酸化膜厚
を分ければ、回路の高速化が実現できる。
Next, the PMOS transistor will be described. In the selected sub-word driver SWD111, on the other hand, the voltage input to the gates of the transistors Mp1 and Mp2 can be increased by VSS-(-VB) = 2 [V] by dividing the main word lines MWLbp and MWLbn. Thus, the withstand voltage can be reduced. That is, the voltage input to the transistors Mp1 and Mp2 is reduced by this amount, and the PMOS transistors Mp1 and Mp2 are reduced.
2, the potential difference between the gate and the source and between the gate and the drain becomes maximum during the write operation, and the write potential VW = 3
[V]. On the other hand, since the ground potential VSS is fixedly input to the gate of the transistor Mp2 in the standby state or the non-selection state, the voltage applied to the gate oxide film between the gate and the drain of the transistor Mp2 is VSS − (− VB) = 2 [V]. Further, since the transistor Mp1 is in the off state, no current constantly flows through the transistor Mp2.
Since the source potential of Mp2 is VSS + | Vthp | = 0.3 [V], the potential difference between the gate and source of the transistor Mp2 is (VSS + | Vthp |) -VSS = 0.3 [V]. Therefore, the voltage applied to the gate oxide film between the gate and the drain of the PMOS transistor Mp1 is VW- | Vthp | = 2.7 [V]. Therefore, by inserting the transistor Mp2 in which the ground potential VSS is input to the gate,
Since the drain potential of Mp1 is raised from the writing potential -VB to the threshold voltage | Vthp |, the withstand voltage can be reduced. That is, the voltage applied to the gate oxide film between the gate and the drain can be reduced by (VW + VB)-(VW- | Vthp |) = 2.3 [V]. From the above, the sub-word driver is configured as shown in FIG. 1, and VW ÷ Eox max = 3 [V so that the gate oxide film thickness toxp of the PMOS transistor does not exceed the maximum electric field of 4.5 [MV / cm]. By making the thickness larger than 4.5 [MV / cm] nm6.7 [nm], the problem of the withstand voltage in the gate oxide film between the gate and the drain of the transistors Mp1 and Mp2 can be solved. From this result and the above-mentioned numerical value of tox, if the gate oxide film thickness is divided between the sub-word driver and the peripheral circuit, it is possible to realize a high-speed circuit.

【0078】一方、周辺回路の膜厚をサブワードドライ
バの値に合わせれば加工工程が簡略化されて、マスク枚
数削減を実現できる。場合によっては、メインワード線
MWLbpの第一の低レベル(ここでは接地電位VSS)やトラ
ンジスタMn5のゲートに入力する電圧レベルを、最大電
界4.5[MV/cm]を超えない範囲で適当な値とすることも
でき、トランジスタMp2のゲートに入力する電圧レベル
を適当な振幅を持つパルス信号としてもよい。ただし、
トランジスタMp2の駆動能力をトランジスタMp1と同程
度にするためと、チップ内の電源系の負担を軽くし、電
圧供給線の本数を増加させないために、データ線DLの低
レベルと同じ接地電位VSSが望ましい。
On the other hand, if the film thickness of the peripheral circuit is adjusted to the value of the sub-word driver, the processing steps are simplified and the number of masks can be reduced. In some cases, the main word line
The first low level of MWLbp (ground potential VSS in this case) and the voltage level input to the gate of the transistor Mn5 can be set to appropriate values within a range not exceeding the maximum electric field of 4.5 [MV / cm]. The voltage level input to the gate of the transistor Mp2 may be a pulse signal having an appropriate amplitude. However,
In order to make the driving capability of the transistor Mp2 comparable to that of the transistor Mp1, to reduce the load on the power supply system in the chip, and not to increase the number of voltage supply lines, the same ground potential VSS as the low level of the data line DL is used. desirable.

【0079】また、トランジスタMp1、Mp2のゲート電
極材料をn+Siとする手法を組み合わせると、トランジス
タMp2のゲート-ドレイン間のゲート酸化膜に印加され
る電圧を、ドレイン電極のp+Siとの仕事関数差ΔWに等
しい約1Vだけ低減することができて、ゲート酸化膜厚
をさらに薄くすることができる。
Further, by combining the method in which the gate electrode material of the transistors Mp1 and Mp2 is n + Si, the voltage applied to the gate oxide film between the gate and the drain of the transistor Mp2 is The work function difference ΔW can be reduced by about 1V which is equal to the work function difference ΔW, and the gate oxide film thickness can be further reduced.

【0080】以上で述べた、図1に示したサブワードド
ライバの特徴をまとめる。
The features of the sub-word driver shown in FIG. 1 described above will be summarized.

【0081】(1)この回路構成では、従来の階層型ワー
ド線構造におけるデコード信号を用いてメモリセルの読
み書き動作に応じた電圧レベルの選択・非選択信号を発
生できる。すなわち、NMOSトランジスタMn3、Mn4を挿
入することにより、選択されたサブワード線を読み出し
動作の時には読み出し電位VRに、書き込み動作の時には
書き込み電位VWにそれぞれ駆動できる。また、待機状態
や非選択状態を保つ場合には、該当するサブワード線を
待機電位-VBに保持できる。
(1) In this circuit configuration, a select / non-select signal of a voltage level corresponding to a read / write operation of a memory cell can be generated using a decode signal in a conventional hierarchical word line structure. That is, by inserting the NMOS transistors Mn3 and Mn4, the selected sub-word line can be driven to the read potential VR during the read operation and to the write potential VW during the write operation. When the standby state or the non-selected state is maintained, the corresponding sub-word line can be maintained at the standby potential -VB.

【0082】(2)さらに、この回路構成では、選択・非
選択にかかわらず、MOSトランジスタのゲート酸化膜に
印加される電界を小さくできる。すなわち、電界緩和用
PMOSトランジスタMp2とNMOSトランジスタMn5を挿入す
ることにより、PMOSトランジスタMp1とNMOSトランジス
タMn1、Mn2のゲート-ドレイン間のゲート酸化膜にお
ける耐圧問題を解決できる。
(2) Further, in this circuit configuration, the electric field applied to the gate oxide film of the MOS transistor can be reduced irrespective of selection / non-selection. That is, for electric field relaxation
By inserting the PMOS transistor Mp2 and the NMOS transistor Mn5, the problem of withstand voltage in the gate oxide film between the gate and the drain of the PMOS transistor Mp1 and the NMOS transistors Mn1 and Mn2 can be solved.

【0083】(3)また、メインワード線MWL信号を電圧
振幅の異なるMWLbpとMWLbnに分離したことと、共通ワー
ド線FX信号を電圧振幅の異なるFXtpとFXtnに分離したこ
とにより、選択されたサブワードドライバにおけるトラ
ンジスタMp1のゲート-ソース間のゲート酸化膜におけ
る耐圧問題と、非選択状態のサブワードドライバにおけ
るトランジスタMn1、Mn2のゲート-ソース間およびゲ
ート-ドレイン間のゲート酸化膜における耐圧問題を解
決できる。そして、非選択状態のサブワードドライバに
おけるトランジスタMn3のゲート-ドレイン間のゲート
酸化膜における耐圧問題も解決できる。
(3) The main word line MWL signal is separated into MWLbp and MWLbn having different voltage amplitudes, and the common word line FX signal is separated into FXtp and FXtn having different voltage amplitudes. It is possible to solve the problem of the withstand voltage in the gate oxide film between the gate and the source of the transistor Mp1 in the driver and the problem of the withstand voltage in the gate oxide film between the gate and the source and the gate and the drain of the transistors Mn1 and Mn2 in the unselected sub-word driver. In addition, the problem of withstand voltage in the gate oxide film between the gate and the drain of the transistor Mn3 in the unselected sub-word driver can be solved.

【0084】(4)さらに、トランジスタMp1のゲート電
極材料をp+Siよりも仕事関数が約1V小さいn+Siとして
しきい電圧を高くする手法を適用して、選択されたサブ
ワードドライバにおけるトランジスタMp1のゲート-ド
レイン間のゲート酸化膜における耐圧問題も解決でき
る。したがって、MOSトランジスタの耐圧問題を解決し
つつ、サブワード線を3値の電圧に駆動するサブワード
ドライバを7個のMOSトランジスタで構成することがで
きる。
(4) Further, by applying a method of increasing the threshold voltage by setting the gate electrode material of the transistor Mp1 to n + Si whose work function is about 1 V smaller than that of p + Si, the transistor Mp1 in the selected sub-word driver is applied. Can also solve the problem of withstand voltage in the gate oxide film between the gate and the drain. Therefore, a sub-word driver for driving a sub-word line to a ternary voltage can be constituted by seven MOS transistors while solving the problem of withstand voltage of the MOS transistor.

【0085】図1に示したサブワードドライバに接続す
るメインワード線MWLbp、MWLbnおよびMWLRtnと共通ワー
ド線FXtp、FXtnおよびFXbnをそれぞれ駆動するメインワ
ードドライバMWDと共通ワードドライバFXDについて、以
下に示す。
The main word lines MWLbp, MWLbn and MWLRtn connected to the sub-word driver shown in FIG. 1 and the main word drivers MWD and the common word drivers FXD for driving the common word lines FXtp, FXtn and FXbn are shown below.

【0086】<メインワードドライバの例>図9に、メ
インワードドライバMWDの回路構成の例を示す。図1に
示したサブワードドライバを用いることにより、メイン
ワード線の電圧振幅は周辺回路の電源電圧振幅であるVS
SからVDLよりも大きい-VBからVWでなければならないの
で、周辺回路の電圧振幅をメインワードドライバでレベ
ルシフトする。また、サブワードドライバのトランジス
タMp1、Mn1およびMn2のゲート-ソース間およびゲー
ト-ドレイン間のゲート酸化膜における耐圧問題を解決
しつつ、メモリセルの読み書き動作に応じた電圧レベル
の選択信号を発生するために、三種類のメインワード線
MWLbp、MWLbnおよびMWLRtnを用いている。したがって、
メインワード線MWLbp、MWLbnおよびMWLRtnを独立に駆動
するレベルシフト回路LSCH、LSCL1およびLSCL2と読み
書き制御回路RWCC1でメインワードドライバMWDが構成
される。
<Example of Main Word Driver> FIG. 9 shows an example of a circuit configuration of the main word driver MWD. By using the sub-word driver shown in FIG. 1, the voltage amplitude of the main word line is VS, which is the power supply voltage amplitude of the peripheral circuit.
Since the voltage must be from -VB to VW which is larger than S to VDL, the voltage amplitude of the peripheral circuit is level-shifted by the main word driver. Further, in order to solve the withstand voltage problem in the gate oxide film between the gate and the source and between the gate and the drain of the transistors Mp1, Mn1 and Mn2 of the sub-word driver, to generate a selection signal of a voltage level according to the read / write operation of the memory cell. And three kinds of main word lines
MWLbp, MWLbn and MWLRtn are used. Therefore,
The main word driver MWD is composed of the level shift circuits LSCH, LSCL1, and LSCL2 that independently drive the main word lines MWLbp, MWLbn, and MWLRtn, and the read / write control circuit RWCC1.

【0087】始めに、読み書き制御回路RWCC1について
示す。デコード信号axjを、インバータ回路NV1を介し
てNOR回路NR1の第一の入力端子に入力し、読み出し制
御信号φrをNR1の第二の入力端子に入力する。また、
デコード信号axjをNAND回路ND1の第一の入力端子に入
力し、読み出し制御信号φrをND1の第二の入力端子に
入力する。NR1の出力をデコード信号axjr11とし、ND
1の出力をデコード信号axjr12とする。
First, the read / write control circuit RWCC1 will be described. The decode signal axj is input to the first input terminal of the NOR circuit NR1 via the inverter circuit NV1, and the read control signal φr is input to the second input terminal of NR1. Also,
The decode signal axj is input to the first input terminal of the NAND circuit ND1, and the read control signal φr is input to the second input terminal of ND1. The output of NR1 is used as a decoded signal axjr11 and ND
1 is a decode signal axjr12.

【0088】次に、第一のレベルシフト回路LSCHについ
て示す。この回路は、接地電位VSSから電源電圧VDLの電
圧振幅を持った入力信号を接地電位VSSから電源電圧VDL
よりも高いレベル(ここでは書き込み電位VW)の電圧振
幅を持った信号として出力する回路である。NMOSトラン
ジスタMn1のゲートおよびNMOSトランジスタMn2のソー
スにデコード信号axjr11を入力し、トランジスタMn1
のソースを接地する。トランジスタMn1とPMOSトランジ
スタMp1のドレインおよびMp2のゲートに第一のメイン
ワード線MWLbpを接続する。また、トランジスタMp1、M
p2のソースを書き込み電圧VWを入力し、トランジスタM
n2、Mp2のドレインをトランジスタMp1のゲートに接
続して帰還経路を形成する。ここで、トランジスタMn2
のゲートに電源電圧VDLを入力することにより、メイン
ワード線MWLbp出力が接地電位VSSになるときに、トラン
ジスタMp2を介した貫通電流を遮断する。
Next, the first level shift circuit LSCH will be described. This circuit converts an input signal having a voltage amplitude of the power supply voltage VDL from the ground potential VSS to the power supply voltage VDL from the ground potential VSS.
This is a circuit that outputs a signal having a voltage amplitude of a higher level (here, the writing potential VW). The decode signal axjr11 is input to the gate of the NMOS transistor Mn1 and the source of the NMOS transistor Mn2.
Ground source. A first main word line MWLbp is connected to the drain of the transistor Mn1 and the drain of the PMOS transistor Mp1 and the gate of Mp2. Also, transistors Mp1, Mp
Write the source of p2, input the voltage VW, and set the transistor M
The drains of n2 and Mp2 are connected to the gate of transistor Mp1 to form a feedback path. Here, the transistor Mn2
When the output of the main word line MWLbp is at the ground potential VSS, the through current through the transistor Mp2 is cut off.

【0089】さらに、第二のレベルシフト回路LSCL1、
LSCL2のうち、レベルシフト回路LSCL1について示す。
レベルシフト回路LSCL1、LSCL2は同じ回路構成であ
り、接地電位VSSから電源電圧VDLの電圧振幅を持った入
力信号を接地電位VSSよりも低いレベル(ここでは待機
電位-VB)から電源電圧VDLの電圧振幅を持った信号とし
て出力する回路である。
Further, a second level shift circuit LSCL1,
The level shift circuit LSCL1 of the LSCL2 will be described.
The level shift circuits LSCL1 and LSCL2 have the same circuit configuration, and apply an input signal having a voltage amplitude of the power supply voltage VDL from the ground potential VSS to a voltage of the power supply voltage VDL from a level lower than the ground potential VSS (here, the standby potential -VB). This is a circuit that outputs as a signal with amplitude.

【0090】PMOSトランジスタMp1のゲートおよびPMOS
トランジスタMp2のソースにデコード信号axjを入力
し、トランジスタMp1のソースに電源電圧VDLを入力す
る。トランジスタMp1とNMOSトランジスタMn1のドレイ
ンおよびMn2のゲートに第二のメインワード線MWLbnを
接続する。また、トランジスタMn1、Mn2のソースを待
機電位-VBに接続し、トランジスタMp2、Mn2のドレイ
ンをトランジスタMn1のゲートに接続して帰還経路を形
成する。ここで、トランジスタMp2のゲートに接地電位
VSSを入力することにより、メインワード線MWLbn出力が
電源電圧VDLになるときに、トランジスタMn2を介した
貫通電流を遮断する。
The gate of the PMOS transistor Mp1 and the PMOS
The decode signal axj is input to the source of the transistor Mp2, and the power supply voltage VDL is input to the source of the transistor Mp1. The second main word line MWLbn is connected to the drains of the transistor Mp1 and the NMOS transistor Mn1 and the gate of Mn2. The sources of the transistors Mn1 and Mn2 are connected to the standby potential -VB, and the drains of the transistors Mp2 and Mn2 are connected to the gate of the transistor Mn1 to form a feedback path. Here, the ground potential is applied to the gate of the transistor Mp2.
By inputting VSS, the through current via the transistor Mn2 is cut off when the output of the main word line MWLbn becomes the power supply voltage VDL.

【0091】<メインワードドライバの動作>以上の構
成を用いたメインワードドライバMWDの動作について示
す。メインワードドライバMWDは、デコード信号axjが電
源電圧VDLになることにより選択される。そして、メモ
リセルの読み書き動作に応じた電圧レベルに、三種類の
メインワード線MWLbp、MWLbnおよびMWLRtnを駆動する。
<Operation of Main Word Driver> The operation of the main word driver MWD using the above configuration will be described. The main word driver MWD is selected when the decode signal axj becomes the power supply voltage VDL. Then, the three types of main word lines MWLbp, MWLbn and MWLRtn are driven to a voltage level corresponding to the read / write operation of the memory cell.

【0092】すなわち、接地電位VSSとなっている読み
出し制御信号φrが電源電圧VDLに駆動されて読み出し動
作となる時、接地電位VSSのデコード信号axjr11がレ
ベルシフト回路LSCHに入力され、トランジスタMp1が導
通してメインワード線MWLbpを書き込み電位VWに保持す
る。また、電源電圧VDLのデコード信号axjがレベルシフ
ト回路LSCL1に入力され、トランジスタMn1が導通して
電源電圧VDLとなっているメインワード線MWLbnを待機電
位-VBに駆動する。さらに、接地電位VSSのデコード信号
axjr12がレベルシフト回路LSCL2に入力され、トラン
ジスタMp1が導通して待機電位-VBとなっているメイン
ワード線MWLRtnを電源電圧VDLに駆動する。
That is, when the read control signal φr at the ground potential VSS is driven by the power supply voltage VDL to perform a read operation, the decode signal axjr11 of the ground potential VSS is input to the level shift circuit LSCH, and the transistor Mp1 is turned on. Then, the main word line MWLbp is held at the write potential VW. Further, the decode signal axj of the power supply voltage VDL is input to the level shift circuit LSCL1, and the transistor Mn1 is turned on to drive the main word line MWLbn at the power supply voltage VDL to the standby potential -VB. In addition, the ground potential VSS decode signal
axjr12 is input to the level shift circuit LSCL2, and the transistor Mp1 is turned on to drive the main word line MWLRtn, which is at the standby potential -VB, to the power supply voltage VDL.

【0093】一方、電源電圧VDLとなっている読み出し
制御信号φrが接地電位VSSに駆動されて書き込み動作と
なる時、電源電圧VDLのデコード信号axjr11がレベル
シフト回路LSCHに入力され、トランジスタMn1が導通し
て書き込み電位VWとなっているメインワード線MWLbpを
接地電位VSSに駆動する。また、デコード信号axjは電源
電圧VDLのままであるので、レベルシフト回路LSCL1に
おいてトランジスタMn1が導通してメインワード線MWLb
nを待機電位-VBに保持する。さらに、電源電圧VDLのデ
コード信号axjr12がレベルシフト回路LSCL2に入力さ
れ、トランジスタMn1が導通して電源電圧VDLとなって
いるメインワード線MWLRtnを待機電位-VBに駆動する。
On the other hand, when the read control signal φr at the power supply voltage VDL is driven to the ground potential VSS to perform a write operation, the decode signal axjr11 of the power supply voltage VDL is input to the level shift circuit LSCH, and the transistor Mn1 is turned on. Then, the main word line MWLbp having the write potential VW is driven to the ground potential VSS. Also, since the decode signal axj remains at the power supply voltage VDL, the transistor Mn1 is turned on in the level shift circuit LSCL1 and the main word line MWLb
n is kept at the standby potential -VB. Further, the decode signal axjr12 of the power supply voltage VDL is input to the level shift circuit LSCL2, and the transistor Mn1 is turned on to drive the main word line MWLRtn at the power supply voltage VDL to the standby potential -VB.

【0094】このような動作を行うメインワードドライ
バにおいて、各トランジスタのゲート酸化膜に加わる電
圧について示す。レベルシフト回路LSCHにおいてトラン
ジスタMp1のゲート-ソース間およびゲート-ドレイン間
にゲート酸化膜に印加される電圧は、待機状態と選択メ
インワードドライバの読み出し動作において最大でVWと
なる。また、トランジスタMp2のゲート-ソース間のゲ
ート酸化膜に印加される電圧は選択メインワードドライ
バの書き込み動作において最大であり、さらにトランジ
スタMp2のゲート-ドレイン間のゲート酸化膜に印加さ
れる電圧は待機状態と選択ワードドライバの読み出し動
作において最大で、いずれもVWである。したがって、図
1に示したサブワードドライバにおけるPMOSトランジス
タと同じゲート酸化膜厚やゲート電極材料を用いれば、
耐圧問題を回避できる。一方、レベルシフト回路LSCL
1、LSCL2においてトランジスタMn1のゲート-ソース
間およびゲート-ドレイン間にゲート酸化膜に印加され
る電圧は、選択メインワードドライバの読み出し動作に
おいて最大で(VDL+VB)となる。また、トランジスタMn2
のゲート-ソース間のゲート酸化膜に印加される電圧は
選択メインワードドライバの読み出し動作において最大
であり、さらにトランジスタMn2のゲート-ドレイン間
のゲート酸化膜に印加される電圧は待機状態と選択ワー
ドドライバの書き込み動作において最大で、共に(VDL+V
B)である。したがって、図1に示したサブワードドライ
バにおけるNMOSトランジスタと同じゲート酸化膜厚を用
いれば、耐圧問題を回避できる。
The voltage applied to the gate oxide film of each transistor in the main word driver performing such an operation will be described. In the level shift circuit LSCH, the voltage applied to the gate oxide film between the gate and the source and between the gate and the drain of the transistor Mp1 becomes VW at the maximum in the standby state and in the read operation of the selected main word driver. Further, the voltage applied to the gate oxide film between the gate and the source of the transistor Mp2 is the maximum in the write operation of the selected main word driver, and the voltage applied to the gate oxide film between the gate and the drain of the transistor Mp2 is standby. The maximum is VW in both the state and the read operation of the selected word driver. Therefore, if the same gate oxide film thickness and gate electrode material as those of the PMOS transistor in the sub-word driver shown in FIG.
Withstand voltage problems can be avoided. On the other hand, the level shift circuit LSCL
1. In the LSCL2, the voltage applied to the gate oxide film between the gate and the source and between the gate and the drain of the transistor Mn1 becomes (VDL + VB) at the maximum in the read operation of the selected main word driver. Also, the transistor Mn2
The voltage applied to the gate oxide film between the gate and the source of the transistor Mn2 is the largest in the read operation of the selected main word driver, and the voltage applied to the gate oxide film between the gate and the drain of the transistor Mn2 is the standby state and the selected word. The maximum in the write operation of the driver, both (VDL + V
B). Therefore, if the same gate oxide film thickness as that of the NMOS transistor in the sub-word driver shown in FIG. 1 is used, the withstand voltage problem can be avoided.

【0095】<共通ワードドライバの例>図10に、共
通ワードドライバFXDを示す。図1に示したサブワード
ドライバを用いることにより、共通ワード線の電圧振幅
は周辺回路の電源電圧振幅であるVSSからVDLよりも大き
い-VBからVWであるので、周辺回路の電圧振幅を共通ワ
ードドライバでレベルシフトする。また、サブワードド
ライバのトランジスタMp1、Mn2およびMn4のゲート-
ソース間およびゲート-ドレイン間のゲート酸化膜にお
ける耐圧問題を解決しつつ、メモリセルの読み書き動作
に応じた電圧レベルの選択信号を発生するために、三種
類の共通ワード線FXtp、FXtnおよびFXbnを用いている。
<Example of Common Word Driver> FIG. 10 shows a common word driver FXD. By using the sub-word driver shown in FIG. 1, the voltage amplitude of the common word line is from -VB to VW, which is larger than the power supply voltage amplitude of the peripheral circuit, VSS to VDL. To shift the level. The gates of the transistors Mp1, Mn2 and Mn4 of the sub-word driver
In order to solve the problem of withstand voltage in the gate oxide film between the source and the gate-drain, and generate a selection signal of a voltage level according to the read / write operation of the memory cell, three types of common word lines FXtp, FXtn and FXbn are used. Used.

【0096】ここで、共通ワード線FXbnは共通ワード線
FXtnの反転信号なので、共通ワード線FXtp、FXtnを独立
に駆動するレベルシフト回路LSCH、LSCLとインバータ回
路NVL、NV1で共通ワードドライバFXDが構成される。レ
ベルシフト回路LSCH、LSCLはメインワードドライバで述
べた構成と同じもので、デコード信号ajをレベルシフト
回路LSCHに入力し、デコード信号ajからインバータ回路
NV1を介して発生したデコード信号ajbをレベルシフト
回路LSCLに入力する。レベルシフト回路LSCHの出力を共
通ワード線FXtpとし、レベルシフト回路LSCLの出力を共
通ワード線FXbnとする。インバータ回路NVLはPMOSトラ
ンジスタMp1とNMOSトランジスタMn1で構成されるが、
NMOSトランジスタMn1のソースに待機電位-VBを入力す
る点が周辺回路のインバータと異なる。トランジスタMp
1、Mn1のゲートに共通ワード線FXbnを接続し、ドレイ
ンを共通ワード線FXtnとする。
Here, the common word line FXbn is a common word line.
Since it is an inverted signal of FXtn, the level shift circuits LSCH and LSCL that independently drive the common word lines FXtp and FXtn and the inverter circuits NVL and NV1 constitute the common word driver FXD. The level shift circuits LSCH and LSCL have the same configuration as that described in the main word driver. The decode signal aj is input to the level shift circuit LSCH, and the decode circuit aj is used as an inverter circuit.
The decode signal ajb generated via the NV1 is input to the level shift circuit LSCL. The output of the level shift circuit LSCH is a common word line FXtp, and the output of the level shift circuit LSCL is a common word line FXbn. The inverter circuit NVL includes a PMOS transistor Mp1 and an NMOS transistor Mn1,
The difference from the inverter of the peripheral circuit is that the standby potential -VB is input to the source of the NMOS transistor Mn1. Transistor Mp
1, the common word line FXbn is connected to the gate of Mn1, and the drain is the common word line FXtn.

【0097】<共通ワードドライバの動作>次に、以上
の構成を用いた共通ワードドライバFXDの動作について
示す。共通ワードドライバFXDは、デコード信号ajが接
地電位VSSになることにより選択され、レベルシフト回
路LSCHにおいてトランジスタMp1が導通して接地電位VS
Sとなっている共通ワード線FXtpを書き込み電位VWに駆
動する。また、電源電圧VDLのデコード信号ajbがレベル
シフト回路LSCLに入力され、トランジスタMn1が導通し
て電源電圧VDLとなっている共通ワード線FXbnを待機電
位-VBに駆動する。この待機電位-VBの共通ワード線FXbn
によりインバータNVLにおいてトランジスタMp1が導通
して、待機電位-VBとなっている共通ワード線FXtnを電
源電圧VDLに駆動する。
<Operation of Common Word Driver> Next, the operation of the common word driver FXD using the above configuration will be described. The common word driver FXD is selected when the decode signal aj becomes the ground potential VSS, and in the level shift circuit LSCH, the transistor Mp1 is turned on and the ground potential VS is turned on.
The common word line FXtp which is set to S is driven to the write potential VW. The decode signal ajb of the power supply voltage VDL is input to the level shift circuit LSCL, and the transistor Mn1 is turned on to drive the common word line FXbn at the power supply voltage VDL to the standby potential -VB. The common word line FXbn of this standby potential -VB
As a result, the transistor Mp1 is turned on in the inverter NVL, and the common word line FXtn at the standby potential -VB is driven to the power supply voltage VDL.

【0098】このような動作を行う共通ワードドライバ
では入出力信号の電圧振幅が前述したメインワードドラ
イバと同じであるので、各トランジスタのゲート酸化膜
に印加される電圧もメインワードドライバと等しい。し
たがって、前述したサブワードドライバにおけるPMOSト
ランジスタおよびNMOSトランジスタと同じゲート酸化膜
厚のトランジスタを共通ワードドライバに用いれば、耐
圧問題を解決できる。
In the common word driver that performs such an operation, the voltage amplitude of the input / output signal is the same as that of the above-mentioned main word driver, so that the voltage applied to the gate oxide film of each transistor is also equal to that of the main word driver. Therefore, if a transistor having the same gate oxide film thickness as the PMOS transistor and the NMOS transistor in the above-described sub-word driver is used for the common word driver, the withstand voltage problem can be solved.

【0099】<メモリセルアレーの例>図11に、図5
で示した容量結合型2トランジスタセルを用いたメモリ
セルアレーMCA1を示している。電圧設定は、一例とし
て、図6に示した容量結合型2トランジスタセルDRAMに
好適な電圧設定例を適用する。簡単のため、二本のビッ
ト線BL1、BL2および二本のセンス線SL1、SL2と二本
のサブワード線SWL111、SWL121に対してメモリセ
ルMCを4個しか表わしていないが、ビット線BL、センス
線SLおよびサブワード線SWLはそれぞれ複数個配置さ
れ、それらの所望の交点に多数のメモリセルMCが配置さ
れる。
<Example of Memory Cell Array> FIG.
2 shows a memory cell array MCA1 using the capacitively coupled two-transistor cell shown by. As an example of the voltage setting, a voltage setting example suitable for the capacitively coupled two-transistor cell DRAM shown in FIG. 6 is applied. For simplicity, only four memory cells MC are shown for two bit lines BL1 and BL2, two sense lines SL1 and SL2, and two sub-word lines SWL111 and SWL121. A plurality of lines SL and sub-word lines SWL are arranged, and a large number of memory cells MC are arranged at desired intersections thereof.

【0100】図11では、ビット線BL、センス線SLおよ
びサブワード線SWLの各交点にメモリセルMCが配置され
る例を示している。また、各ビット線および各センス線
に設けられている読み出し回路、書き込み回路およびプ
リチャージ回路の動作タイミングを制御するスイッチ
や、入出力用のスイッチなどの具体的回路構成は省略さ
れている。これらは通例のもので十分である。
FIG. 11 shows an example in which a memory cell MC is arranged at each intersection of a bit line BL, a sense line SL and a sub-word line SWL. Further, specific circuit configurations such as switches for controlling operation timings of a read circuit, a write circuit, and a precharge circuit provided for each bit line and each sense line and input / output switches are omitted. These are conventional ones.

【0101】図12に、前記メモリセルの動作を示す。
まず、選択されたサブワード線SWLにトランジスタQWの
しきい電圧VTWよりも高い書き込み電位VWのパルス電圧
が印加されると、トランジスタQWが導通して書き込みデ
ータに応じたビット線の電位がメモリセルノードNに与
えられて、書き込み動作となる。この電位は外部より与
えられた電圧から列選択された書き込み回路を介して与
えられ、例えば情報「1」を記憶するときに電源電圧VD
L、情報「0」を記憶するときに接地電位VSSである。次
に、サブワード線SWLが待機電位-VBとなる。この時、電
源電圧VDLが与えられたメモリセルノードの電圧VN(H)
は、容量結合CcによりトランジスタQRのしきい電圧VTR
よりも低くなるので、トランジスタQR、QWがカットオフ
されて情報が保持される。さらに、センス線が電源電圧
VDLにプリチャージされた後に、選択されたサブワード
線に読み出し電位VRのパルス電位が印加されると、メモ
リノードNに保持されていた情報に応じた信号電位がセ
ンス線SLに読み出される。
FIG. 12 shows the operation of the memory cell.
First, when a pulse voltage of a writing potential VW higher than the threshold voltage VTW of the transistor QW is applied to the selected sub-word line SWL, the transistor QW conducts, and the potential of the bit line corresponding to the writing data changes to the memory cell node. Given to N, a write operation is performed. This potential is applied from a voltage applied from the outside via a write circuit selected in a column. For example, when information "1" is stored, the power supply voltage VD
L, which is the ground potential VSS when information “0” is stored. Next, the sub word line SWL becomes the standby potential -VB. At this time, the voltage VN (H) of the memory cell node given the power supply voltage VDL
Is the threshold voltage VTR of the transistor QR due to the capacitive coupling Cc.
Therefore, the transistors QR and QW are cut off to retain information. In addition, the sense line is
When a pulse potential of the read potential VR is applied to the selected sub-word line after being precharged to VDL, a signal potential corresponding to the information held in the memory node N is read to the sense line SL.

【0102】例えば、情報「1」が記憶されていた場
合、VN(H)となっていたメモリセルノードの電圧は容量
結合CcによりトランジスタQRのしきい電圧VTRよりも高
いVN’(H)となるので、トランジスタQRが導通し、電源
電圧VDLにプリチャージされていたセンス線SLが接地電
位VSSに放電される。一方、情報「0」が記憶されてい
た場合、VN(L)となっていたメモリセルノードの電圧は
容量結合CcによりトランジスタQRのしきい電圧VTRより
も低いVN’(L)となるので、トランジスタQRはカットオ
フ状態を保持し、プリチャージされていたセンス線SLが
電源電圧VDLに保持される。この結果、センス線SLに読
み出された信号から列選択された読み出し回路を介して
所望の電圧が外部に取り出されて、読み出し動作とな
る。
For example, when the information “1” is stored, the voltage of the memory cell node which has been VN (H) becomes VN ′ (H) higher than the threshold voltage VTR of the transistor QR due to the capacitive coupling Cc. Therefore, the transistor QR conducts, and the sense line SL, which has been precharged to the power supply voltage VDL, is discharged to the ground potential VSS. On the other hand, when the information “0” is stored, the voltage of the memory cell node that has been VN (L) becomes VN ′ (L) lower than the threshold voltage VTR of the transistor QR due to the capacitive coupling Cc. The transistor QR holds the cutoff state, and the precharged sense line SL is held at the power supply voltage VDL. As a result, a desired voltage is taken out from the signal read out to the sense line SL via the readout circuit selected in the column, and a read operation is performed.

【0103】以上では、図5に示した容量結合型2トラ
ンジスタセルを図7に示した階層型ワード線構造に適用
した場合について、サブワードドライバを中心に各回路
について説明し、更に各MOSトランジスタのゲート酸化
膜に印加される電圧を十分小さくしながら、選択された
サブワード線を3値の電位に駆動できることを示した。
In the above description, when the capacitively coupled two-transistor cell shown in FIG. 5 is applied to the hierarchical word line structure shown in FIG. 7, each circuit will be described centering on the sub-word driver. It has been shown that the selected sub-word line can be driven to a ternary potential while the voltage applied to the gate oxide film is sufficiently small.

【0104】この中で、図9では読み出し制御信号φr
によってメインワード線MWLを駆動する例を示したが、
図12に示した書き込み制御信号φwbとデコード信号ax
jを用いて読み出し制御回路を構成してメインワード線M
WLを駆動してもよい。また、図5に示した容量結合型2
トランジスタセルにおいて、トランジスタQWはトンネル
現象を利用したトランジスタとしていたが、NMOSトラン
ジスタ動作をするものであるので、トランジスタQWを通
常のNMOSトランジスタとしてもよい。
FIG. 9 shows the read control signal φr
Has shown the example of driving the main word line MWL by
The write control signal φwb and the decode signal ax shown in FIG.
A read control circuit is constructed using j and the main word line M
The WL may be driven. Further, the capacitive coupling type 2 shown in FIG.
In the transistor cell, the transistor QW is a transistor using the tunnel phenomenon. However, since the transistor QW operates as an NMOS transistor, the transistor QW may be a normal NMOS transistor.

【0105】さらに、図4に示した3トランジスタセル
に代表されるように、3値のワード線電圧で読み書き動
作を制御するメモリセルを図7に示した階層型ワード線
構造に適用した場合についても、各回路における各MOS
トランジスタのゲート酸化膜に印加される電圧を十分小
さくしながら、選択されたサブワード線を3値の電位に
駆動するために、図1、図9および図10で示した手法
を応用することができる。以下では、サブワードドライ
バの別の構成例を説明する。
Further, a case where a memory cell which controls a read / write operation with a ternary word line voltage, as represented by the three-transistor cell shown in FIG. 4, is applied to the hierarchical word line structure shown in FIG. Also each MOS in each circuit
To drive the selected sub-word line to a ternary potential while sufficiently reducing the voltage applied to the gate oxide film of the transistor, the method shown in FIGS. 1, 9 and 10 can be applied. . Hereinafter, another configuration example of the sub-word driver will be described.

【0106】<実施の形態2>図13に、電界緩和用MO
Sトランジスタを持たないサブワードドライバの回路構
成例を示す。
<Embodiment 2> FIG. 13 shows an MO for electric field relaxation.
4 shows a circuit configuration example of a sub-word driver having no S transistor.

【0107】図13のサブワードドライバは図1に示し
たサブワードドライバの回路構成と比べてPMOSトランジ
スタMp2とNMOSトランジスタMn5が取り除かれている。
また、読み出し電位を選択するNMOSトランジスタMn4が
取り除かれてNMOSトランジスタMn3と共有化され、トラ
ンジスタMn3のソースに共通ワード線FXtnを接続してい
る点が異なる。したがって、選択されたサブワード線を
3値の電位に駆動するサブワード線を4個のMOSトラン
ジスタで構成できて、この部分の回路面積増加を抑える
ことが特徴である。
The sub-word driver of FIG. 13 is different from the circuit configuration of the sub-word driver shown in FIG. 1 in that the PMOS transistor Mp2 and the NMOS transistor Mn5 are removed.
Further, the difference is that the NMOS transistor Mn4 for selecting the read potential is removed and shared with the NMOS transistor Mn3, and the source of the transistor Mn3 is connected to the common word line FXtn. Therefore, the sub-word line for driving the selected sub-word line to a ternary potential can be constituted by four MOS transistors, and the feature is that an increase in the circuit area of this portion is suppressed.

【0108】このような回路構成は、サブワードドライ
バを構成する各MOSトランジスタのゲート酸化膜厚が十
分厚く、各MOSトランジスタのゲート-ソース間およびゲ
ート-ドレイン間のゲート酸化膜における電界が最大電
界Eox maxを超えない場合に適用できる。また、図6に
示した容量結合型2トランジスタセルDRAMに好適な電圧
設定例において、サブワード線電圧振幅が電源電圧振幅
に近く、各MOSトランジスタのゲート−ソース間および
ゲート-ドレイン間のゲート酸化膜における電界が最大
電界Eox maxを超えない場合にも適用できる。
In such a circuit configuration, the gate oxide film of each MOS transistor constituting the sub-word driver is sufficiently thick, and the electric field in the gate oxide film between the gate and source and between the gate and drain of each MOS transistor is the maximum electric field Eox. Applicable if max is not exceeded. Also, in the voltage setting example suitable for the capacitively coupled two-transistor cell DRAM shown in FIG. Is applicable even when the electric field at does not exceed the maximum electric field Eox max.

【0109】図13に示したサブワードドライバに接続
するメインワード線MWLbp、MWLbnおよびMWLRtnを駆動す
るメインワードドライバMWDには、図9に示した回路構
成を用いる。
The circuit configuration shown in FIG. 9 is used for the main word driver MWD driving the main word lines MWLbp, MWLbn and MWLRtn connected to the sub-word driver shown in FIG.

【0110】一方、共通ワード線FXtp、FXtnおよびFXbn
をそれぞれ駆動する共通ワードドライバFXDを図14に
示す。図10に示した共通ワードドライバFXDと比べ
て、共通ワード線FXtnを駆動するインバータ回路NVL1
におけるPMOSトランジスタMp1のソースに読み出し電位
VRを入力する点が異なる。よって、共通ワード線FXtn信
号の電圧振幅が待機電位-VBから読み出し電位VRとな
る。
On the other hand, common word lines FXtp, FXtn and FXbn
Are shown in FIG. Compared with the common word driver FXD shown in FIG. 10, the inverter circuit NVL1 for driving the common word line FXtn
Potential at the source of the PMOS transistor Mp1
The difference is that VR is input. Therefore, the voltage amplitude of the common word line FXtn signal changes from the standby potential -VB to the read potential VR.

【0111】図13のサブワードドライバの動作を図1
5に示す。図15は3値の電圧レベルを発生するサブワ
ードドライバの動作タイミングを示す図で、図8と同様
にその動作タイミングを示している。図8に示した図1
のサブワードドライバの動作と比べて、共通ワード線FX
tnが選択された場合の動作が異なる。
The operation of the sub-word driver shown in FIG.
It is shown in FIG. FIG. 15 is a diagram showing operation timings of the sub-word driver for generating ternary voltage levels, and shows the operation timings as in FIG. FIG. 1 shown in FIG.
Compared to the operation of the sub word driver, the common word line FX
The operation when tn is selected is different.

【0112】まず、メインワード線と共通ワード線が共
に選択された場合について説明する。選択されたメイン
ワードドライバMWD1が、読み出し動作において待機電
位-VBとなっていたメインワード線MWLR1tnを電源電圧V
DLに駆動する。また、共通ワードドライバが、待機電位
-VBとなっている共通ワード線FX11tnを読み出し電位V
Rに駆動する。よって、トランジスタMn3が導通して、
サブワード線SWL111が選択され、待機電位-VBとなっ
ているサブワード線SWL111を読み出し電位VRに駆動
する。
First, the case where both the main word line and the common word line are selected will be described. The selected main word driver MWD1 connects the main word line MWLR1tn, which has been at the standby potential -VB in the read operation, to the power supply voltage Vd.
Drive to DL. In addition, the common word driver
Read the common word line FX11tn that is -VB
Drive to R. Therefore, the transistor Mn3 conducts,
The sub-word line SWL111 is selected, and the sub-word line SWL111 at the standby potential -VB is driven to the read potential VR.

【0113】次に、メインワード線が非選択で共通ワー
ド線が選択された場合について説明する。サブワード線
SWL111が選択された時に、例えばサブワード線SWL2
11がこの状態になる。メインワードドライバMWD2が
非選択状態を保持し、メインワード線MWL2bn、MWLR2t
nをそれぞれ電源電圧VDLと待機電位-VBに保持する。一
方、共通ワードドライバが、待機電位-VBとなっている
共通ワード線FX11tnを読み出し電位VRに駆動する。よ
って、トランジスタMn3がカットオフされ、トランジス
タMn1が導通して、サブワード線SWL211は待機電位-
VBの非選択状態となる。
Next, the case where the main word line is not selected and the common word line is selected will be described. Sub word line
When the SWL 111 is selected, for example, the sub word line SWL2
11 is in this state. The main word driver MWD2 holds the non-selected state, and the main word lines MWL2bn, MWLR2t
n is held at the power supply voltage VDL and the standby potential -VB, respectively. On the other hand, the common word driver drives the common word line FX11tn at the standby potential -VB to the read potential VR. Therefore, the transistor Mn3 is cut off, the transistor Mn1 is turned on, and the sub-word line SWL211 is set at the standby potential −
VB is not selected.

【0114】図13に示した回路構成例では、トランジ
スタMn3のゲートにメインワード線MWLRtnを接続し、ト
ランジスタMn3のソースに共通ワード線FXtnを接続する
構成を示したが、トランジスタMn3のゲートに共通ワー
ド線FXtnを接続し、トランジスタMn3のソースにメイン
ワード線MWLRtnを接続する構成も可能である。この場
合、図9に示したメインワードドライバにおいて、レベ
ルシフト回路LSCL2中のトランジスタMp1のソースに読
み出し電位VRを入力してメインワード線MWLRtn信号振幅
を待機電位-VBから読み出し電位VRとするメインワード
ドライバ構成とする。また、共通ワードドライバを図1
0に示した回路構成として、共通ワード線FXtn信号振幅
を待機電位-VBから電源電圧VDLとする。
Although the main word line MWLRtn is connected to the gate of the transistor Mn3 and the common word line FXtn is connected to the source of the transistor Mn3 in the circuit configuration example shown in FIG. 13, it is common to the gate of the transistor Mn3. A configuration is also possible in which the word line FXtn is connected and the main word line MWLRtn is connected to the source of the transistor Mn3. In this case, in the main word driver shown in FIG. 9, the read potential VR is input to the source of the transistor Mp1 in the level shift circuit LSCL2, and the main word line MWLRtn signal amplitude is changed from the standby potential -VB to the read potential VR. Driver configuration. Also, the common word driver is
In the circuit configuration shown as 0, the amplitude of the common word line FXtn signal is changed from the standby potential -VB to the power supply voltage VDL.

【0115】<実施の形態3>図16に、さらに別なサ
ブワードドライバの構成例を示す。
<Embodiment 3> FIG. 16 shows a configuration example of still another sub-word driver.

【0116】図1に示したサブワードドライバとは異な
り、NMOSトランジスタMn3、Mn4とメインワード線MWLR
tnおよび共通ワード線FXtnが取り除かれて、回路構成が
簡単になっているところが特長である。さらに、このよ
うな回路構成を用いて3値のワード線電圧を発生するた
めに、PMOSトランジスタMp1のソースに接続した共通ワ
ード線Fxtpの電位を読み出し動作と書き込み動作に応じ
て制御するところが特長である。
Unlike the sub-word driver shown in FIG. 1, the NMOS transistors Mn3 and Mn4 and the main word line MWLR
The feature is that the circuit configuration is simplified by removing tn and the common word line FXtn. Furthermore, in order to generate a ternary word line voltage using such a circuit configuration, the potential of the common word line Fxtp connected to the source of the PMOS transistor Mp1 is controlled according to the read operation and the write operation. is there.

【0117】図17に従い、図16のサブワードドライ
バSWDの動作を説明する。同図では、サブワード線SWL1
11が選択される場合を示しており、待機状態から読み
出し動作と書き込み動作を連続して行っている。メイン
ワードドライバMWD1は書き込み電位VWとなっているメ
インワード線MWL1bpを接地電位VSSに駆動し、電源電圧
VDLとなっているメインワード線MWL1bnを待機電位-VB
に駆動する。この状態で、まず、接地電位VSSとなって
いる読み出し制御信号φrが電源電圧VDLに駆動されて読
み出し状態になると、共通ワードドライバFXD11は、
接地電位VSSと電源電圧VDLになっている共通ワード線FX
11tp、FX11bnをそれぞれ読み出し電位VR、待機電位
-VBに駆動する。よって、メインワード線MWL1bp、MWL
1bnがそれぞれ接地電位VSS、待機電位-VBに駆動され、
共通ワード線FX11tp、FX11bnが読み出し電位VR、待
機電位-VBにそれぞれ駆動されることによりトランジス
タMp1が導通して、サブワードドライバSWD111が選
択され、待機電位-VBとなっているサブワード線SWL11
1を読み出し電位VRに駆動する。
Referring to FIG. 17, the operation of sub-word driver SWD of FIG. 16 will be described. In the figure, the sub word line SWL1
11 shows a case in which the reading operation and the writing operation are continuously performed from the standby state. The main word driver MWD1 drives the main word line MWL1bp, which is at the write potential VW, to the ground potential VSS, and
VDL main word line MWL1bn is set to standby potential -VB
Drive. In this state, first, when the read control signal φr at the ground potential VSS is driven by the power supply voltage VDL to enter the read state, the common word driver FXD11
Common word line FX with ground potential VSS and power supply voltage VDL
11tp, FX11bn read potential VR, standby potential respectively
-Drive to VB. Therefore, main word line MWL1bp, MWL
1bn are driven to the ground potential VSS and the standby potential -VB, respectively.
When the common word lines FX11tp and FX11bn are driven to the read potential VR and the standby potential -VB, respectively, the transistor Mp1 is turned on, the sub-word driver SWD111 is selected, and the sub-word line SWL11 having the standby potential -VB is set.
1 is driven to the read potential VR.

【0118】次に、電源電圧VDLとなっている読み出し
制御信号φrが接地電位VSSに駆動されて書き込み状態に
なると、共通ワードドライバFXD11は、読み出し電位V
Rとなっている共通ワード線FX11tpを書き込み電位VW
に駆動する。よって、メインワード線MWL1bp、MWL1bn
がそれぞれ接地電位VSS、待機電位-VBに駆動されたまま
保持され、共通ワード線FX11tp、FX11bnが書き込み
電位VW、待機電位-VBにそれぞれ駆動されることにより
トランジスタMp1が導通して、サブワードドライバSWD
111が選択され、読み出し電位VRとなっているサブワ
ード線SWL111を書き込み電位VWに駆動する。
Next, when the read control signal φr at the power supply voltage VDL is driven to the ground potential VSS to enter the write state, the common word driver FXD11 outputs the read potential Vd.
Write potential VW to common word line FX11tp that is R
Drive. Therefore, the main word lines MWL1bp and MWL1bn
Are driven at the ground potential VSS and the standby potential -VB, respectively, and the common word lines FX11tp and FX11bn are driven at the write potential VW and the standby potential -VB, respectively, so that the transistor Mp1 is turned on and the sub-word driver SWD is turned on.
111 is selected, and the sub-word line SWL111 which is at the read potential VR is driven to the write potential VW.

【0119】図16に示したサブワードドライバSWDに
接続する、メインワード線MWLbp、MWLbnをそれぞれ駆動
するメインワードドライバMWDと共通ワード線FXtp、FXb
nを駆動する共通ワードドライバFXDについて、以下に示
す。
The main word driver MWD and the common word lines FXtp, FXb connected to the sub word driver SWD shown in FIG. 16 and driving the main word lines MWLbp, MWLbn, respectively.
The common word driver FXD that drives n is shown below.

【0120】まず、図18にメインワードドライバMWD
を示す。図17で示した動作で述べたように、実施の形
態3では共通ワードドライバにおいて読み出し動作と書
き込み動作に応じた制御を行うために、メインワードド
ライバに読み書き制御回路は必要ない。したがって、メ
インワード線MWLbp、MWLbnを独立に駆動するレベルシフ
ト回路LSCH、LSCLでメインワードドライバMWDが構成さ
れる。すなわち、デコード信号axjをレベルシフト回路L
SCH、LSCLに入力し、それぞれの出力をメインワード線M
WLbpおよびMWLbnとする。デコード信号axjが電源電圧VD
Lになることにより選択され、書き込み電位VWとなって
いるメインワード線MWLbpを接地電位VSSに、電源電圧VD
Lとなっているメインワード線MWLbnを待機電位-VBにそ
れぞれ駆動する。
First, FIG. 18 shows a main word driver MWD.
Is shown. As described in the operation shown in FIG. 17, in the third embodiment, since the common word driver performs control according to the read operation and the write operation, the read / write control circuit is not required in the main word driver. Therefore, the main word driver MWD is constituted by the level shift circuits LSCH and LSCL which independently drive the main word lines MWLbp and MWLbn. That is, the decode signal axj is transferred to the level shift circuit L
Input to SCH and LSCL, and output each to main word line M
WLbp and MWLbn. Decode signal axj is power supply voltage VD
The main word line MWLbp, which is selected by going to L and has the write potential VW, is connected to the ground potential VSS and the power supply voltage VD
The L main word lines MWLbn are driven to the standby potential -VB.

【0121】図19に、共通ワードドライバFXDを示
す。共通ワード線FXtp、FXbnを独立に駆動するレベルシ
フト回路LSCHRW、LSCLと読み書き電圧制御回路VRWCC4
およびインバータ回路NV1、NV2で共通ワードドライバ
FXDが構成される。読み書き電圧制御回路VRWCC4は、実
施の形態1で述べたレベルシフト回路LSCHと電圧切替え
回路VSW1、VSW2で構成される。読み出し制御信号φr
からインバータ回路NV1を介した反転信号φrbをレベル
シフト回路LSCHに入力し、レベルシフト回路LSCHの出力
を読み出し制御信号ΦRとする。したがって、電圧振幅
が接地電位VSSから電源電圧VDLの読み出し制御信号φr
は、電圧振幅が接地電位VSSから書き込み電位VWの読み
出し制御信号ΦRとなる。電圧切替え回路VSW1はPMOSト
ランジスタMp1とNMOSトランジスタMn1で構成される。
読み出し制御信号ΦRをトランジスタMp1、Mn1のゲー
トに接続し、トランジスタMp1のソースに書き込み電位
VWを、トランジスタMn1のソースに読み出し電位VRをそ
れぞれ入力する。トランジスタMp1、Mn1のドレインを
読み書き電圧VRWとする。
FIG. 19 shows the common word driver FXD. Level shift circuits LSCHRW and LSCL for independently driving the common word lines FXtp and FXbn and the read / write voltage control circuit VRWCC4
And common word driver for inverter circuits NV1 and NV2
FXD is configured. The read / write voltage control circuit VRWCC4 includes the level shift circuit LSCH and the voltage switching circuits VSW1 and VSW2 described in the first embodiment. Read control signal φr
From the inverter circuit NV1 to the level shift circuit LSCH, and the output of the level shift circuit LSCH is used as the read control signal φR. Therefore, the voltage amplitude is changed from the ground potential VSS to the read control signal φr of the power supply voltage VDL.
Is a read control signal ΦR having a voltage amplitude from the ground potential VSS to the write potential VW. The voltage switching circuit VSW1 includes a PMOS transistor Mp1 and an NMOS transistor Mn1.
The read control signal ΦR is connected to the gates of the transistors Mp1 and Mn1, and the write potential is applied to the source of the transistor Mp1.
VW is input to the source of the transistor Mn1 at the read potential VR. The drains of the transistors Mp1 and Mn1 are set to the read / write voltage VRW.

【0122】また、電圧切替え回路VSW2はPMOSトラン
ジスタMp1とNMOSトランジスタMn1で構成されるが、読
み出し制御信号φrをトランジスタMp1、Mn1のゲート
に接続し、トランジスタMp1のソースに電源電圧VDL
を、トランジスタMn1のソースに読み出し電位VRをそれ
ぞれ入力する。トランジスタMp1、Mn1のドレインを遮
断電圧VRDLとする。レベルシフト回路LSCHRWは、実施の
形態1で述べたレベルシフト回路LSCHと比べて、PMOSト
ランジスタMp1、Mp2のソースに読み書き電圧VRWが入
力されている点と、NMOSトランジスタMn2に遮断電圧VR
DLを入力する点が異なる。このような構成のレベルシフ
ト回路LSCHRWにおいて、トランジスタMn1のゲートおよ
びトランジスタMn2のソースにデコード信号ajを接続
し、トランジスタMp1、Mn1のドレインおよびトランジ
スタMp2のゲートを共通ワード線FXtpとする。また、デ
コード信号からインバータ回路NV2を介した反転デコー
ド信号ajbをレベルシフト回路LSCLに入力し、その出力
を共通ワード線FXbnとする。
The voltage switching circuit VSW2 includes a PMOS transistor Mp1 and an NMOS transistor Mn1. The read control signal φr is connected to the gates of the transistors Mp1 and Mn1, and the source of the transistor Mp1 is connected to the power supply voltage VDL.
And the read potential VR is input to the source of the transistor Mn1. The drains of the transistors Mp1 and Mn1 are set to the cut-off voltage VRDL. The level shift circuit LSCHRW is different from the level shift circuit LSCH described in the first embodiment in that the read / write voltage VRW is input to the sources of the PMOS transistors Mp1 and Mp2, and the cutoff voltage VR is applied to the NMOS transistor Mn2.
The difference is that the DL is entered. In the level shift circuit LSCHRW having such a configuration, the decode signal aj is connected to the gate of the transistor Mn1 and the source of the transistor Mn2, and the drains of the transistors Mp1 and Mn1 and the gate of the transistor Mp2 are used as a common word line FXtp. Further, the inverted decode signal ajb from the decode signal via the inverter circuit NV2 is input to the level shift circuit LSCL, and the output is used as the common word line FXbn.

【0123】以上の構成を用いた共通ワードドライバFX
Dは、デコード信号ajが接地電位VSSになることにより選
択される。まず、接地電位VSSとなっている読み出し制
御信号φrが電源電圧レベルVDLに駆動されて読み出し動
作となる時、この信号が電圧切替え回路VSW2に入力さ
れるのでトランジスタMn1が導通して、電源電圧VDLと
なっている遮断電圧VRDLを読み出し電位VRに駆動する。
また、読み出し制御信号ΦRが書き込み電位VWとなるの
で、書き込み電位VWとなっている読み書き電圧VRWを読
み出し電位VRに駆動する。よって、レベルシフト回路LS
CHRWにおいて、接地電位VSSのデコード信号aj、読み出
し電位VRの読み書き電圧VRWおよび遮断電圧VRDLが入力
されるので、トランジスタMn1、Mp2がカットオフ状態
となり、トランジスタMn2、Mp1が導通して、接地電位
VSSとなっている共通ワード線FXtpを読み出し電位VRに
駆動する。また、レベルシフト回路LSCLにおいて電源電
圧VDLが入力されて、電源電圧VDLとなっている共通ワー
ド線FXbnを待機電位-VBに駆動する。次に、電源電圧VDL
となっている読み出し制御信号φrが接地電位VSSに駆動
されて書き込み動作となる時、この信号が電圧切替え回
路VSW2に入力されるのでトランジスタMp1が導通し
て、読み出し電位VRとなっている遮断電圧VRDLを電源電
圧VDLに駆動する。また、書き込み電位VWとなっている
読み出し制御信号ΦRが接地電位VSSとなるので、読み出
し電位VRとなっている読み書き電圧VRWを書き込み電位V
Wに駆動する。よって、レベルシフト回路LSCHRWにおい
て、接地電位VSSのデコード信号aj、書き込み電位VWの
読み書き電圧VRWおよび電源電圧VDLの遮断電圧VRDLが入
力されるので、トランジスタMn1、Mp2がカットオフ状
態となり、トランジスタMn2、Mp1が導通して、読み出
し電位VRとなっている共通ワード線FXtpを書き込み電位
VWに駆動する。また、レベルシフト回路LSCLにおいて電
源電圧VDLの反転デコード信号ajbが入力されて、共通ワ
ード線FXbnを待機電位-VBに保持する。
A common word driver FX using the above configuration
D is selected when the decode signal aj becomes the ground potential VSS. First, when the read control signal φr at the ground potential VSS is driven to the power supply voltage level VDL to perform a read operation, this signal is input to the voltage switching circuit VSW2, so that the transistor Mn1 conducts and the power supply voltage VDL Is driven to the read potential VR.
Further, since the read control signal ΦR is at the write potential VW, the read / write voltage VRW at the write potential VW is driven to the read potential VR. Therefore, the level shift circuit LS
In the CHRW, the decode signal aj of the ground potential VSS, the read / write voltage VRW of the read potential VR, and the cut-off voltage VRDL are input, so that the transistors Mn1 and Mp2 are cut off, the transistors Mn2 and Mp1 are turned on, and the ground potential
The common word line FXtp which is VSS is driven to the read potential VR. Further, the power supply voltage VDL is input to the level shift circuit LSCL, and the common word line FXbn, which is at the power supply voltage VDL, is driven to the standby potential -VB. Next, the power supply voltage VDL
When the read control signal φr is driven to the ground potential VSS to perform a write operation, this signal is input to the voltage switching circuit VSW2, so that the transistor Mp1 conducts and the cutoff voltage at the read potential VR Drive VRDL to power supply voltage VDL. Further, since the read control signal ΦR at the write potential VW becomes the ground potential VSS, the read / write voltage VRW at the read potential VR is changed to the write potential VW.
Drive to W. Therefore, in the level shift circuit LSCHRW, the decode signal aj of the ground potential VSS, the read / write voltage VRW of the write potential VW, and the cutoff voltage VRDL of the power supply voltage VDL are input, so that the transistors Mn1 and Mp2 are cut off, and the transistors Mn2, The common word line FXtp, which is the read potential VR when the Mp1 conducts, is set to the write potential
Drive to VW. Also, the level shift circuit LSCL receives the inverted decode signal ajb of the power supply voltage VDL, and holds the common word line FXbn at the standby potential -VB.

【0124】一方、非選択状態におけるレベルシフト回
路LSCHRWの動作は、読み書き電圧VRWを切替えるために
レベルシフト回路LSCHと異なる。すなわち、非選択状態
において電源電圧VDLのデコード信号ajが入力されてト
ランジスタMn1が導通し、共通ワード線FXtpを接地電位
VSSに駆動する。ここで、書き込み動作および待機状態
において、書き込み電位VWの読み書き電圧VRWおよび電
源電圧VDLの遮断電圧VRDLが入力されるのでトランジス
タMp2が導通し、トランジスタMp1がカットオフ状態と
なる。そして、トランジスタMn2のドレインに書き込み
電位VWの読み書き電圧VRWが入力されるので、トランジ
スタMn2がカットオフ状態となって、トランジスタMp2
を介した貫通電流が遮断される。さらに、読み出し動作
において、読み出し電位VRの読み書き電圧VRWおよび遮
断電圧VRDLが入力されるのでトランジスタMp2が導通
し、トランジスタMp1がカットオフ状態となる。そし
て、トランジスタMn2のドレインに読み出し電位VRの読
み書き電圧VRWが入力されるので、トランジスタMn2が
カットオフ状態となって、トランジスタMp2を介した貫
通電流が遮断される。
On the other hand, the operation of the level shift circuit LSCHRW in the non-selected state is different from that of the level shift circuit LSCH for switching the read / write voltage VRW. That is, in the non-selected state, the decode signal aj of the power supply voltage VDL is input, the transistor Mn1 is turned on, and the common word line FXtp is connected to the ground potential.
Drive to VSS. Here, in the write operation and the standby state, since the read / write voltage VRW of the write potential VW and the cut-off voltage VRDL of the power supply voltage VDL are input, the transistor Mp2 is turned on, and the transistor Mp1 is cut off. Then, since the read / write voltage VRW of the write potential VW is input to the drain of the transistor Mn2, the transistor Mn2 is cut off, and the transistor Mp2
Through current is cut off. Further, in the read operation, since the read / write voltage VRW and the cutoff voltage VRDL of the read potential VR are input, the transistor Mp2 is turned on, and the transistor Mp1 is cut off. Then, since the read / write voltage VRW of the read potential VR is input to the drain of the transistor Mn2, the transistor Mn2 is cut off, and the through current via the transistor Mp2 is cut off.

【0125】以上で述べたように、図19に示した本実
施の形態の共通ワードドライバは、共通ワード線を3値
の電位に駆動することが特長である。具体的には、読み
書き電圧制御回路VRWCC4によって読み書き動作に応じ
た電圧に制御する。また、レベルシフト回路LSCHRWに貫
通電流が流れないようにするために、電圧の切替えに応
じて遮断電圧VRDLを切替えることが特長である。
As described above, the common word driver of this embodiment shown in FIG. 19 is characterized in that the common word line is driven to a ternary potential. Specifically, the voltage is controlled by the read / write voltage control circuit VRWCC4 to a voltage corresponding to the read / write operation. Also, in order to prevent a through current from flowing through the level shift circuit LSCHRW, a feature is that the cutoff voltage VRDL is switched in accordance with the switching of the voltage.

【0126】図6に示した容量結合型2トランジスタセ
ルDRAMに好適な電圧設定例において、読み出し電位VRが
トランジスタMn2のしきい電圧よりも十分大きく、トラ
ンジスタMn2の駆動能力が十分大きい場合、遮断電圧VR
DLを読み出し電位VRに固定してもよい。さらに、電圧切
替え回路VSW1において、WELL構造の異なるトランジス
タMp1およびトランジスタMn1を介して読み書き電圧VR
Wを異なる二つの正電圧に駆動しているので、電源投入
時にラッチアップの発生を防止して、電源電圧VDLより
も高い書き込み電位VWを確実に発生できる。
In the voltage setting example suitable for the capacitively coupled two-transistor cell DRAM shown in FIG. 6, if the read potential VR is sufficiently higher than the threshold voltage of the transistor Mn2 and the driving capability of the transistor Mn2 is sufficiently high, the cut-off voltage VR
DL may be fixed to the read potential VR. Further, in the voltage switching circuit VSW1, the read / write voltage VR is set via the transistors Mp1 and Mn1 having different WELL structures.
Since W is driven to two different positive voltages, it is possible to prevent the occurrence of latch-up when the power is turned on, and to reliably generate the writing potential VW higher than the power supply voltage VDL.

【0127】図16に示したサブワードドライバについ
てまとめる。図19に示した共通ワードドライバFXDを
用いることにより、図16に示した3値の電圧を出力す
るサブワードドライバを5個のMOSトランジスタで構成
することができる。また、2本のメインワード線と2本
の共通ワード線で構成できるので、この部分の回路構成
が簡単になり、面積増加を抑制できる。図6に示した容
量結合型2トランジスタセルDRAMに好適な電圧設定例を
適用した場合、本実施の形態で示した回路を用いること
によってゲート酸化膜における耐圧問題を解決できるこ
とは、実施の形態1の説明から容易に理解できる。ある
いは、本実施の形態で示した回路にも、実施の形態1で
述べたPMOSトランジスタMp1、Mp2にn+Siゲートを用い
る方法や、レベルシフトされるメインワード線信号、共
通ワード線信号を適当な電圧振幅とする方法を適用する
ことができる。また、電界緩和用MOSトランジスタMp
2、Mn5のゲートに印加する定電圧レベルは、実施の形
態1と同様に一つとは限らず、適当な電圧振幅をもつパ
ルスとしてもよい。さらに、実施の形態2で述べたよう
に各MOSトランジスタのゲート-ソース間およびゲート-
ドレイン間のゲート酸化膜における電界が最大電界Eox
maxを超えない場合に、トランジスタMp2、Mn5を取り
除いた電界緩和用MOSトランジスタを持たない回路構成
とすることもできる。ゲート酸化膜における電界が十分
小さい場合は図16に示したメインワード線MWLbp、MWL
bnを共有化することもできるので、1本のメインワード
線でセブワードドライバを駆動することにより、この部
分の回路面積増加を抑えることができる。さらに、図1
9に示した共通ワードドライバおいて、実施の形態1で
述べたように読み出し制御信号φrの変わりに書き込み
制御信号φwbを用いて共通ワード線を制御する方法を適
用することができる。
The sub-word driver shown in FIG. 16 will be summarized. By using the common word driver FXD shown in FIG. 19, the sub-word driver outputting the ternary voltage shown in FIG. 16 can be constituted by five MOS transistors. In addition, since it can be configured with two main word lines and two common word lines, the circuit configuration of this portion is simplified, and an increase in area can be suppressed. When a voltage setting example suitable for the capacitively coupled two-transistor cell DRAM shown in FIG. 6 is applied, the problem of the withstand voltage in the gate oxide film can be solved by using the circuit shown in this embodiment. Can be easily understood from the description. Alternatively, in the circuit shown in this embodiment, the method of using n + Si gates for the PMOS transistors Mp1 and Mp2 described in the first embodiment, or the main word line signal and the common word line signal to be level-shifted are appropriately applied. It is possible to apply a method of setting a proper voltage amplitude. Also, the electric field relaxation MOS transistor Mp
2. The constant voltage level applied to the gate of Mn5 is not limited to one as in the first embodiment, but may be a pulse having an appropriate voltage amplitude. Further, as described in the second embodiment, between the gate and the source and between the gate and the source of each MOS transistor.
The electric field in the gate oxide film between the drains is the maximum electric field Eox
If the value does not exceed max, a circuit configuration without the electric field relaxation MOS transistor from which the transistors Mp2 and Mn5 are removed can be adopted. When the electric field in the gate oxide film is sufficiently small, the main word lines MWLbp and MWL shown in FIG.
Since bn can be shared, driving the seven-word driver with one main word line can suppress an increase in the circuit area of this part. Further, FIG.
In the common word driver shown in FIG. 9, the method of controlling the common word line using the write control signal φwb instead of the read control signal φr as described in the first embodiment can be applied.

【0128】<実施の形態4>図20に、さらに別なサ
ブワードドライバの構成例を示す。
<Fourth Embodiment> FIG. 20 shows a further example of the configuration of a sub-word driver.

【0129】本例のサブワードドライバSWDは図16に
示したサブワードドライバとは異なり、NMOSトランジス
タMn2のソース電極を待機電位-VBに接続せずに共通ワ
ード線FXtnに接続しているところが特徴である。メイン
ワード線信号はPMOSトランジスタMp1用とNMOSトランジ
スタMn1用を別個にし、PMOSトランジスタMp1のゲート
にメインワード線MWLbpを、NMOSトランジスタMn1のゲ
ートにメインワード線MWLbnを接続する。また、NMOSト
ランジスタMn2のゲートにメインワード線MWLtnを接続
する。共通ワード線もPMOSトランジスタMp1用とNMOSト
ランジスタMn2用を別個にし、PMOSトランジスタのソー
スに共通ワード線FXtpを、NMOSトランジスタMn2のソー
スに共通ワード線FXtnを接続する。NMOSトランジスタMn
1のソースを待機電位-VBに接続する。PMOSトランジス
タMp2とNMOSトランジスタMn5は電界緩和用MOSトラン
ジスタであり、ゲート電極に固定電圧を印加する。図2
0では、接地電位VSSと電源電圧VDLをそれぞれ印加する
例を示している。さらに、トランジスタMp2、Mn2、お
よびMn5のドレインにサブワード線SWLを接続する。こ
のような回路構成により、ゲート酸化膜の耐圧問題を解
決できて、3本のメインワード線と2本の共通ワード線
および5個のMOSトランジスタでサブワードドライバを
構成できる。そして、3値のワード線電圧を発生するた
めに、PMOSトランジスタMp1のソースに接続した共通ワ
ード線Fxtpの電位を読み出し動作と書き込み動作に応じ
て制御するところが特長である。
The sub-word driver SWD of this example is different from the sub-word driver shown in FIG. 16 in that the source electrode of the NMOS transistor Mn2 is connected to the common word line FXtn without connecting to the standby potential -VB. . The main word line signal is separately provided for the PMOS transistor Mp1 and the NMOS transistor Mn1, and the main word line MWLbp is connected to the gate of the PMOS transistor Mp1 and the main word line MWLbn is connected to the gate of the NMOS transistor Mn1. The main word line MWLtn is connected to the gate of the NMOS transistor Mn2. The common word line is also separated for the PMOS transistor Mp1 and the NMOS transistor Mn2, and the common word line FXtp is connected to the source of the PMOS transistor and the common word line FXtn is connected to the source of the NMOS transistor Mn2. NMOS transistor Mn
1 is connected to the standby potential -VB. The PMOS transistor Mp2 and the NMOS transistor Mn5 are MOS transistors for alleviating the electric field, and apply a fixed voltage to the gate electrode. FIG.
0 indicates an example in which the ground potential VSS and the power supply voltage VDL are respectively applied. Further, the sub-word line SWL is connected to the drains of the transistors Mp2, Mn2, and Mn5. With such a circuit configuration, the problem of withstand voltage of the gate oxide film can be solved, and a sub-word driver can be configured with three main word lines, two common word lines, and five MOS transistors. The feature is that the potential of the common word line Fxtp connected to the source of the PMOS transistor Mp1 is controlled according to the read operation and the write operation in order to generate a ternary word line voltage.

【0130】尚、ここでトランスタMp2およびMN5を用
いないで回路を構成しても十分目的を達成することは出
来る。
Incidentally, even if a circuit is constructed without using the transponders Mp2 and MN5, the object can be sufficiently achieved.

【0131】図21に従い、図20のサブワードドライ
バSWDの動作を説明する。同図では、サブワード線SWL1
11が選択される場合を示しており、待機状態から読み
出し動作と書き込み動作を連続して行っている。実施の
形態1等と異なる動作は、例えばメインワードドライバ
MWD1のように選択されたワードドライバが、読み出し
動作と書き込み動作のどちらにおいてもメインワード線
MWLbp、MWLbnおよびMWLtnをそれぞれ接地レベルVSS、待
機電位-VBおよび電源電圧VDLに駆動する動作である。メ
インワードドライバMWD1は書き込み電位VWとなってい
るメインワード線MWL1bpを接地電位VSS、電源電圧VDL
となっているメインワード線MWL1bnを待機電位-VB、待
機電位-VBとなっているメインワード線MWL1tn電源電圧
VDLにそれぞれ駆動する。この状態で、まず、接地電位V
SSとなっている読み出し制御信号φrが電源電圧VDLに駆
動されて読み出し動作になると、共通ワードドライバFX
D11は、接地電位VSSと待機電位-VBになっている共通
ワード線FX11tp、FX11tnをそれぞれ読み出し電位VR
に駆動する。よって、メインワード線MWL1bp、MWL1bn
およびMWL1tnがそれぞれ接地電位VSS、待機電位-VBお
よび電源電圧VDLに駆動され、共通ワード線FX11tp、F
X11tnがそれぞれ読み出し電位VRに駆動されることに
よりトランジスタMn1がカットオフ状態となり、トラン
ジスタMp1、Mp2が導通して、サブワードドライバSWD
111が選択され、待機電位-VBとなっているサブワー
ド線SWL111を読み出し電位VRに駆動する。
The operation of sub-word driver SWD of FIG. 20 will be described with reference to FIG. In the figure, the sub word line SWL1
11 shows a case in which the reading operation and the writing operation are continuously performed from the standby state. The operation different from the first embodiment is, for example, a main word driver.
The word driver selected like MWD1 is used for the main word line in both read and write operations.
In this operation, MWLbp, MWLbn, and MWLtn are driven to the ground level VSS, the standby potential -VB, and the power supply voltage VDL, respectively. The main word driver MWD1 connects the main word line MWL1bp having the write potential VW to the ground potential VSS and the power supply voltage VDL.
The main word line MWL1tn is set to the standby potential -VB, and the main word line MWL1tn is set to the standby potential -VB.
Drive to VDL respectively. In this state, first, the ground potential V
When the read control signal φr, which is SS, is driven by the power supply voltage VDL to perform a read operation, the common word driver FX
D11 reads the common word lines FX11tp and FX11tn which are at the ground potential VSS and the standby potential -VB, respectively, and
Drive. Therefore, the main word lines MWL1bp and MWL1bn
And MWL1tn are driven to ground potential VSS, standby potential -VB and power supply voltage VDL, respectively, and common word lines FX11tp, F11tp
When X11tn is driven to the read potential VR, the transistor Mn1 is cut off, the transistors Mp1 and Mp2 are turned on, and the sub-word driver SWD is turned on.
111 is selected, and the sub-word line SWL111 having the standby potential -VB is driven to the read potential VR.

【0132】次に、電源電圧VDLとなっている読み出し
制御信号φrが接地電位VSSに駆動されて書き込み状態に
なると、共通ワードドライバFXD11は読み出し電位VR
となっている共通ワード線FX11tpを書き込み電位VWに
駆動し、FX11tnを電源電圧VDLに駆動する。よって、
メインワード線MWL1bp、MWL1bnおよびMWL1tnがそれ
ぞれ接地電位VSS、待機電位-VBおよび電源電圧VDLに駆
動されたまま保持され、共通ワード線FX11tp、FX11
tnが書き込み電位VW、電源電圧VDLにそれぞれ駆動され
ることによりトランジスタMn1、Mn2がカットオフ状態
となり、トランジスタMp1が導通して、サブワードドラ
イバSWD111が選択され、読み出し電位VRとなってい
るサブワード線SWL111を書き込み電位VWに駆動す
る。
Next, when the read control signal φr at the power supply voltage VDL is driven to the ground potential VSS to enter the write state, the common word driver FXD11 outputs the read potential VR.
Is driven to the write potential VW, and FX11tn is driven to the power supply voltage VDL. Therefore,
The main word lines MWL1bp, MWL1bn, and MWL1tn are maintained while being driven by the ground potential VSS, the standby potential -VB, and the power supply voltage VDL, respectively, and the common word lines FX11tp, FX11
When tn is driven to the write potential VW and the power supply voltage VDL, respectively, the transistors Mn1 and Mn2 are cut off, the transistor Mp1 is turned on, the sub-word driver SWD111 is selected, and the sub-word line SWL111 is at the read potential VR. To the write potential VW.

【0133】図20に示したサブワードドライバに接続
する、メインワード線MWLbp、MWLbnおよびMWLtnをそれ
ぞれ駆動するメインワードドライバMWDと共通ワード線F
Xtp、FXtnを駆動する共通ワードドライバFXDについて、
以下に示す。
A main word driver MWD for driving main word lines MWLbp, MWLbn and MWLtn connected to the sub word driver shown in FIG.
About the common word driver FXD that drives Xtp and FXtn
It is shown below.

【0134】まず、図22にメインワードドライバの例
を示す。図21で示した動作で述べたように、実施の形
態4では共通ワードドライバにおいて読み出し動作と書
き込み動作に応じた制御を行うために、メインワードド
ライバに読み書き制御回路は必要ない。したがって、メ
インワード線MWLbp、MWLbnを独立に駆動するレベルシフ
ト回路LSCH、LSCLと、メインワード線MWLtnを駆動する
インバータ回路NVLでメインワードドライバMWDが構成さ
れる。すなわち、デコード信号axjをレベルシフト回路L
SCH、LSCLに入力し、それぞれの出力をメインワード線M
WLbpおよびMWLbnとする。また、メインワード線MWLbnを
インバータ回路NVLに接続し、その出力をメインワード
線MWLtnとする。デコード信号axjが電源電圧VDLになる
ことにより選択され、書き込み電位VWとなっているメイ
ンワード線MWLbpを接地電位VSSに、電源電圧VDLとなっ
ているメインワード線MWLbnを待機電位-VBに、待機電位
-VBとなっているメインワード線MWLtnを電源電圧VDLに
それぞれ駆動する。
First, FIG. 22 shows an example of the main word driver. As described in the operation shown in FIG. 21, in the fourth embodiment, since the common word driver performs control according to the read operation and the write operation, the read / write control circuit is not required in the main word driver. Therefore, the main word driver MWD is composed of the level shift circuits LSCH and LSCL for independently driving the main word lines MWLbp and MWLbn, and the inverter circuit NVL for driving the main word lines MWLtn. That is, the decode signal axj is transferred to the level shift circuit L
Input to SCH and LSCL, and output each to main word line M
WLbp and MWLbn. Further, the main word line MWLbn is connected to the inverter circuit NVL, and the output thereof is used as the main word line MWLtn. The decode signal axj is selected by the power supply voltage VDL, and the main word line MWLbp, which is the write potential VW, is set to the ground potential VSS, and the main word line MWLbn, which is the power supply voltage VDL, is set to the standby potential -VB. potential
The main word lines MWLtn which are set to -VB are each driven to the power supply voltage VDL.

【0135】図23に、共通ワードドライバFXDを示
す。共通ワード線FXtp、FXtnを独立に駆動するレベルシ
フト回路LSCHRW、LSCLRと読み書き電圧制御回路VRWCC5
およびインバータ回路NV1で共通ワードドライバFXDが
構成される。図19に示した実施の形態3の共通ワード
ドライバと比べて異なるところは、共通ワード線FXnbの
極性と反対の共通ワード線FXntになったために、インバ
ータ回路NVL2が取り除かれ、デコード信号ajがそのま
まレベルシフト回路LSCLRに入力されていることであ
る。また、レベルシフト回路LSCLRは、実施の形態1に
示したレベルシフト回路LSCLと比べてトランジスタMp1
のソースに遮断電位VRDLが入力されているところが異な
る。よって、このような共通ワードドライバFXDは、デ
コード信号ajが接地電位VSSになることにより選択され
て、待機電位-VBとなっている共通ワード線FXntを読み
出し動作において読み出し電位VRに駆動し、書き込み動
作において電源電圧VDLに駆動する。共通ワード線FXtp
の動作は、図19に示した実施の形態3の共通ワードド
ライバと同じである。
FIG. 23 shows the common word driver FXD. Level shift circuits LSCHRW, LSCLR and read / write voltage control circuit VRWCC5 for independently driving the common word lines FXtp, FXtn
And the inverter circuit NV1 constitute a common word driver FXD. The difference from the common word driver of the third embodiment shown in FIG. 19 is that the inverter circuit NVL2 is removed because the common word line FXnt has the opposite polarity to the polarity of the common word line FXnb, and the decode signal aj remains unchanged. That is, it is input to the level shift circuit LSCLR. The level shift circuit LSCLR is different from the level shift circuit LSCL described in the first embodiment in that the transistor Mp1
Are different in that the cut-off potential VRDL is input to the source of the control signal. Therefore, such a common word driver FXD is selected by the decode signal aj being at the ground potential VSS, and drives the common word line FXnt, which is at the standby potential -VB, to the read potential VR in the read operation to perform the write operation. In operation, it is driven to the power supply voltage VDL. Common word line FXtp
Are the same as those of the common word driver according to the third embodiment shown in FIG.

【0136】したがって、図23に示した本実施の形態
の共通ワードドライバは図19に示した実施の形態3の
共通ワードドライバと同じように、レベルシフト回路LS
CHRWに貫通電流が流れないようにするために、電圧の切
替えに応じて遮断電圧VRDLを切替えながら、共通ワード
線FXtpを3値の電位に駆動することが特長である。ま
た、サブワードドライバにおけるトランジスタMn2を制
御するために、共通ワード線FXtnを3値の電位、すなわ
ち待機電位-VB、読み出し電位VRおよび電源電圧VDLに駆
動することが特長である。図6に示した容量結合型2ト
ランジスタセルDRAMに好適な電圧設定例において、読み
出し電位VRがトランジスタMn2のしきい電圧よりも十分
大きく、トランジスタMn2の駆動能力が十分大きい場
合、レベルシフト回路LSCHRWにおけるトランジスタMn2
のゲート電圧を読み出し電位VRに固定してもよい。さら
に、電圧切替え回路VSW1において、WELL構造の異なる
トランジスタMp1およびトランジスタMn1を介して読み
書き電圧VRWを異なる二つの正電圧に駆動しているの
で、電源投入時にラッチアップの発生を防止して、電源
電圧VDLよりも高い書き込み電位VWを確実に発生でき
る。
Therefore, the common word driver of the present embodiment shown in FIG. 23 is similar to the common word driver of the third embodiment shown in FIG.
The feature is that the common word line FXtp is driven to a ternary potential while switching the cut-off voltage VRDL according to the switching of the voltage in order to prevent a through current from flowing through the CHRW. In addition, in order to control the transistor Mn2 in the sub-word driver, a feature is that the common word line FXtn is driven to a ternary potential, ie, a standby potential -VB, a read potential VR, and a power supply voltage VDL. In the voltage setting example suitable for the capacitively coupled two-transistor cell DRAM shown in FIG. 6, when the read potential VR is sufficiently higher than the threshold voltage of the transistor Mn2 and the driving capability of the transistor Mn2 is sufficiently high, the level shift circuit LSCHRW Transistor Mn2
May be fixed to the read potential VR. Further, in the voltage switching circuit VSW1, the read / write voltage VRW is driven to two different positive voltages via the transistors Mp1 and Mn1 having different WELL structures. A write potential VW higher than VDL can be reliably generated.

【0137】図20に示したサブワードドライバについ
てまとめる。図23に示した共通ワードドライバFXDを
用いることにより、図20に示した3値の電圧を出力す
るサブワードドライバを5個のMOSトランジスタで構成
することができる。また、3本のメインワード線と2本
の共通ワード線で構成できるので、この部分の回路構成
が簡単になり、面積増加を抑制できる。
The sub-word driver shown in FIG. 20 will be summarized. By using the common word driver FXD shown in FIG. 23, the sub-word driver that outputs the ternary voltage shown in FIG. 20 can be composed of five MOS transistors. In addition, since it can be configured with three main word lines and two common word lines, the circuit configuration of this portion is simplified, and an increase in area can be suppressed.

【0138】図6に示した容量結合型2トランジスタセ
ルDRAMに好適な電圧設定例を適用した場合、本実施の形
態で示した回路を用いることによってゲート酸化膜にお
ける耐圧問題を解決できることは、実施の形態1の説明
から容易に理解できる。あるいは、本実施の形態で示し
た回路にも、実施の形態1で述べたPMOSトランジスタMp
1、Mp2にn+Siゲートを用いる方法や、レベルシフトさ
れるメインワード線信号、共通ワード線信号を適当な電
圧振幅とする方法を適用することができる。また、電界
緩和用MOSトランジスタMp2、Mn5のゲートに印加する
定電圧レベルは、実施の形態1と同様に一つとは限ら
ず、適当な電圧振幅をもつパルスとしてもよい。さら
に、実施の形態2で述べたように各MOSトランジスタの
ゲート-ソース間およびゲート-ドレイン間のゲート酸化
膜における電界が最大電界Eox maxを超えない場合に、
トランジスタMp2、Mn5を取り除いた電界緩和用MOSト
ランジスタを持たない回路構成とすることもできる。ゲ
ート酸化膜における電界が十分小さい場合は図20に示
したメインワード線MWLbp、MWLbnを共有化することもで
きるので、2本のメインワード線と2本の共通ワード線
でサブワードドライバを駆動することにより、この部分
の回路面積増加を抑えることができる。さらに、図23
に示した共通ワードドライバおいて、実施の形態1で述
べたように読み出し制御信号φrの代わりに書き込み制
御信号φwbを用いて共通ワード線を制御する方法を適用
することができる。
When the preferred voltage setting example is applied to the capacitively-coupled two-transistor cell DRAM shown in FIG. 6, the problem of the withstand voltage in the gate oxide film can be solved by using the circuit shown in this embodiment. It can be easily understood from the description of the first embodiment. Alternatively, the circuit shown in the present embodiment also includes the PMOS transistor Mp described in the first embodiment.
1. A method using an n + Si gate for Mp2 or a method of setting a main word line signal and a common word line signal to be level-shifted to appropriate voltage amplitudes can be applied. The constant voltage level applied to the gates of the electric field relaxation MOS transistors Mp2 and Mn5 is not limited to one as in the first embodiment, but may be a pulse having an appropriate voltage amplitude. Further, as described in the second embodiment, when the electric field in the gate oxide film between the gate and the source and between the gate and the drain of each MOS transistor does not exceed the maximum electric field Eox max,
It is also possible to adopt a circuit configuration without the electric field relaxation MOS transistor from which the transistors Mp2 and Mn5 are removed. When the electric field in the gate oxide film is sufficiently small, the main word lines MWLbp and MWLbn shown in FIG. 20 can be shared, so that the sub-word driver is driven by two main word lines and two common word lines. Accordingly, an increase in the circuit area of this portion can be suppressed. Further, FIG.
In the common word driver described in (1), the method of controlling the common word line using the write control signal φwb instead of the read control signal φr as described in the first embodiment can be applied.

【0139】以上、種々の実施の形態に従い本発明を説
明してきたが、本発明による構成はこれらに限定され
ず、種々の変形および応用においても同様の効果が得ら
れる。例えば、階層型ワード線構造に本発明を適用した
場合について説明したが、ワードドライバが直接ロウデ
コーダにより制御される通常のワード線構造にも本発明
を適用できる。また、図5に示した容量結合型2トラン
ジスタセルを図7に示した階層型ワード線構造に適用し
た場合について本発明を説明してきたが、図4に示した
3トランジスタセルに代表されるように、3値のワード
線電圧で読み書き動作を制御するメモリセルを階層型ワ
ード線構造に適用した場合についても、各回路における
各MOSトランジスタのゲート酸化膜に印加される電圧を
十分小さくしながら、選択されたサブワード線を3値の
電位に駆動するために、本発明の変形および応用が可能
である。
Although the present invention has been described with reference to various embodiments, the configuration according to the present invention is not limited to these, and similar effects can be obtained in various modifications and applications. For example, although the case where the present invention is applied to a hierarchical word line structure has been described, the present invention can also be applied to a normal word line structure in which a word driver is directly controlled by a row decoder. In addition, the present invention has been described in connection with the case where the capacitively coupled two-transistor cell shown in FIG. 5 is applied to the hierarchical word line structure shown in FIG. 7, but as represented by the three-transistor cell shown in FIG. Also, when a memory cell that controls read / write operations with a ternary word line voltage is applied to a hierarchical word line structure, the voltage applied to the gate oxide film of each MOS transistor in each circuit is sufficiently reduced. Variations and applications of the present invention are possible to drive the selected sub-word line to a ternary potential.

【0140】また、これまでは読み出しトランジスタQR
のしきい電圧VTRが書き込みトランジスタQWのしきい電
圧VTWよりも低い場合について説明を行ったが、読み出
しトランジスタQRのしきい電圧VTRと書き込みトランジ
スタQWのしきい電圧VTWの関係が入れ替わった場合にお
いても同様な議論が成り立つことは明らかである。この
場合、データ線を読み出し用と書き込み用に分離して適
当に制御し、読み出し電位をVW、書き込み電位をVRにす
ることにより、メモリセルの読み書き動作が可能であ
る。このとき、種々の実施の形態において示した読み書
き制御回路を適当に制御しながら、サブワード線を読み
出し電位と、書き込み電位に駆動するサブワードドライ
バ、メインワードドライバおよび共通ワードドライバを
構成すればよい。
In addition, the reading transistor QR
Although the case where the threshold voltage VTR is lower than the threshold voltage VTW of the write transistor QW has been described, even when the relationship between the threshold voltage VTR of the read transistor QR and the threshold voltage VTW of the write transistor QW is interchanged. It is clear that a similar argument holds. In this case, the read / write operation of the memory cell can be performed by appropriately controlling the data line separately for read and write, and setting the read potential to VW and the write potential to VR. At this time, a sub-word driver, a main word driver, and a common word driver for driving a sub-word line to a read potential and a write potential while appropriately controlling the read / write control circuits described in the various embodiments may be formed.

【0141】さらに、これまではNMOSトランジスタを用
いてメモリセルを構成した場合について説明を行った
が、PMOSトランジスタを用いてメモリセルを構成した場
合においても同様な議論が成り立つことは明らかであ
る。その場合、サブワードドライバ等でPMOSとNMOSとを
入れ換えると共に、電源、メインワード線および共通ワ
ード線などの電源関係を逆にして、非選択サブワード線
の電圧を高レベルのデータ線よりも高く、選択サブワー
ド線の電圧をデータ線の低レベルよりも低く設定すれば
よい。
Further, the case where the memory cell is formed by using the NMOS transistor has been described so far. However, it is apparent that the same discussion is valid when the memory cell is formed by using the PMOS transistor. In such a case, the PMOS and NMOS are replaced by a sub-word driver, etc., and the power supply relationship between the power supply, main word line and common word line is reversed so that the voltage of the unselected sub-word line is higher than that of the high-level data line. What is necessary is just to set the voltage of the sub-word line lower than the low level of the data line.

【0142】[0142]

【発明の効果】本願諸発明は、MOSトランジスタにおけ
る耐圧問題を緩和し、3値のワード線電圧で読み書き動
作を制御するDRAMが実現できる。
The present invention alleviates the problem of withstand voltage in the MOS transistor, and realizes a DRAM in which the read / write operation is controlled by a ternary word line voltage.

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

【図1】3値の電圧レベルを発生するサブワードドライ
バの構成例を示す図である。
FIG. 1 is a diagram showing a configuration example of a sub-word driver that generates a ternary voltage level.

【図2】3個のトランジスタで構成されるメモリセルの
例を示す図である。
FIG. 2 is a diagram illustrating an example of a memory cell including three transistors.

【図3】2個のトランジスタと1個のキャパシタで構成
されるメモリセルの例を示す図である。
FIG. 3 is a diagram illustrating an example of a memory cell including two transistors and one capacitor.

【図4】従来のサブワードドライバの回路の構成を示す
図である。
FIG. 4 is a diagram showing a circuit configuration of a conventional sub-word driver.

【図5】従来のサブワードドライバの動作タイミングを
示す図である。
FIG. 5 is a diagram showing operation timing of a conventional sub-word driver.

【図6】容量結合型2トランジスタセルDRAMに好適な電
圧設定例を示す図である。
FIG. 6 is a diagram showing a voltage setting example suitable for a capacitively coupled two-transistor cell DRAM.

【図7】実施の形態1による階層型ワード線構成の部分
を模式的に示す図である。
FIG. 7 is a diagram schematically showing a hierarchical word line configuration according to the first embodiment;

【図8】3値の電圧レベルを発生するサブワードドライ
バの動作タイミングを示す図である。
FIG. 8 is a diagram showing operation timings of a sub-word driver that generates a ternary voltage level.

【図9】実施の形態1のメインワードドライバの回路の
構成例を示す図である。
FIG. 9 is a diagram illustrating a configuration example of a circuit of a main word driver according to the first embodiment;

【図10】共通ワードドライバの回路の構成例を示す図
である。
FIG. 10 is a diagram illustrating a configuration example of a circuit of a common word driver.

【図11】メモリセルアレーの構成の例を示す図であ
る。
FIG. 11 is a diagram showing an example of a configuration of a memory cell array.

【図12】2個のトランジスタと1個のキャパシタで構
成されるメモリセルの動作タイミング図である。
FIG. 12 is an operation timing chart of a memory cell including two transistors and one capacitor.

【図13】実施の形態2による3値の電圧レベルを発生
するサブワードドライバの構成例を示す図である。
FIG. 13 is a diagram showing a configuration example of a sub-word driver for generating a ternary voltage level according to the second embodiment;

【図14】実施の形態2による共通ワードドライバの回
路の構成例を示す図である。
FIG. 14 is a diagram showing a configuration example of a circuit of a common word driver according to a second embodiment.

【図15】実施の形態2による3値の電圧レベルを発生
するサブワードドライバの動作タイミングを示す図であ
る。
FIG. 15 is a diagram showing operation timings of a sub-word driver for generating a ternary voltage level according to the second embodiment.

【図16】実施の形態3の3値の電圧レベルを発生する
サブワードドライバの構成例を示す図である。
FIG. 16 is a diagram illustrating a configuration example of a sub-word driver that generates a ternary voltage level according to the third embodiment;

【図17】実施の形態3の3値の電圧レベルを発生する
サブワードドライバの動作タイミングを示す図である。
FIG. 17 is a diagram showing operation timings of a sub-word driver for generating ternary voltage levels according to the third embodiment.

【図18】実施の形態3のメインワードドライバの回路
の構成例を示す図である。
FIG. 18 is a diagram illustrating a configuration example of a circuit of a main word driver according to a third embodiment;

【図19】実施の形態3の共通ワードドライバの回路の
構成例を示す図である。
FIG. 19 is a diagram illustrating a configuration example of a circuit of a common word driver according to the third embodiment;

【図20】実施の形態4による3値の電圧レベルを発生
するサブワードドライバの構成例を示す図である。
FIG. 20 is a diagram showing a configuration example of a sub-word driver for generating a ternary voltage level according to the fourth embodiment.

【図21】実施の形態4の3値の電圧レベルを発生する
サブワードドライバの動作タイミングを示す図である。
FIG. 21 is a diagram showing operation timings of a sub-word driver for generating ternary voltage levels according to the fourth embodiment.

【図22】実施の形態4のメインワードドライバの回路
の構成例を示す図である。
FIG. 22 is a diagram illustrating a configuration example of a circuit of a main word driver according to a fourth embodiment;

【図23】実施の形態4の共通ワードドライバの回路の
構成例を示す図である。
FIG. 23 is a diagram illustrating a configuration example of a circuit of a common word driver according to a fourth embodiment;

【符号の説明】[Explanation of symbols]

MWLbp,MWLbn,MWLRtn,MWLb,MWLtn…メインワード
線、FXtp,FXtn,FXbn,FXRtn…共通ワード線、VW…書
き込み電位、VR…読み出し電位、-VB…待機電位、VDL…
電源電圧、VSS…接地電位、Mp1, Mp2…MOSトランジス
タ、Mn1,Mn2,Mn3,Mn4,Mn5…MOSトランジス
タ、SWL,SWL111,SWL112…サブワード線、WL…
ワード線、DL,DL1,DL2…データ線、QW…書き込み用
NMOSトランジスタ、QR…読み出し用NMOSトランジスタ、
QN…電荷保持用NMOSトランジスタ、MC…メモリセル、SW
D,SWD111,SWD112…サブワードドライバ、MWD,
MWD1,MWD2…メインワードドライバ、FXD,FXD11,
FXD12…共通ワードドライバ、RWC11,RWC12…読
み書き回路、FXDA1,FXDA2…共通ワードドライバアレ
イ、SWDA11,SWDA12…サブワードドライバアレイ、
NCA11,MCA12…メモリセルアレイ、RWCA1,RWCA2
…読み書き回路アレイ、NV1,NV2,NVL,NVL1…イン
バータ回路、NR1…NOR回路、ND1…AND回路、aj,aj
b,axj, axjr11,axjr12…デコード信号、φr,ΦR
…読み出し制御信号、φw…書き込み制御信号、LSCH,L
SCL,LSCL1,LSCL2,LSCHRW,LSCLR…レベルシフト回
路、RWCC1,RWCC2…読み書き制御回路、VRWCC,VRWCC
4,VRWCC5…読み書き電圧制御回路、VSW1,VSW2…
電圧切替え回路、VRW…読み書き電圧、VRDL…遮断電
圧。
MWLbp, MWLbn, MWLRtn, MWLb, MWLtn: Main word line, FXtp, FXtn, FXbn, FXRtn: Common word line, VW: Write potential, VR: Read potential, -VB: Standby potential, VDL ...
Power supply voltage, VSS: ground potential, Mp1, Mp2: MOS transistor, Mn1, Mn2, Mn3, Mn4, Mn5: MOS transistor, SWL, SWL111, SWL112: sub word line, WL ...
Word line, DL, DL1, DL2: Data line, QW: For writing
NMOS transistor, QR: NMOS transistor for reading,
QN: NMOS transistor for holding charge, MC: memory cell, SW
D, SWD111, SWD112 ... sub word driver, MWD,
MWD1, MWD2: Main word driver, FXD, FXD11,
FXD12: Common word driver, RWC11, RWC12: Read / write circuit, FXDA1, FXDA2: Common word driver array, SWDA11, SWDA12: Subword driver array,
NCA11, MCA12: Memory cell array, RWCA1, RWCA2
... Read / write circuit array, NV1, NV2, NVL, NVL1 ... Inverter circuit, NR1 ... NOR circuit, ND1 ... AND circuit, aj, aj
b, axj, axjr11, axjr12... decode signal, φr, φR
... Read control signal, φw ... Write control signal, LSCH, L
SCL, LSCL1, LSCL2, LSCHRW, LSCLR: Level shift circuit, RWCC1, RWCC2: Read / write control circuit, VRWCC, VRWCC
4, VRWCC5 ... Read / write voltage control circuit, VSW1, VSW2 ...
Voltage switching circuit, VRW: read / write voltage, VRDL: cutoff voltage.

Claims (16)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】複数のワード線と、 前記複数のワード線と交差する複数のデータ線と、 前記複数のワード線と前記複数のデータ線との所望の交
点に配置された複数のメモリセルと、 前記複数のワード線のそれぞれに対応して設けられた複
数のワードドライバとを有し、 前記複数のワードドライバの各々は、 ドレインまたはソースの何れか一方に第1電圧が供給さ
れる第1導電型第1MOSFETと、 ドレインまたはソースの何れか一方に第2電圧が印加さ
れる第2導電型第1MOSFETと、 ドレインまたはソースの何れか一方に前記第2電圧が印
加される第2導電型第2MOSFETと、 ドレインまたはソースの何れか一方に第3電圧が印加さ
れる第2導電型第3MOSFETと、 前記第2導電型第3MOSFETのドレインまたはソースの残
る一方に、そのドレインまたはソースの何れか一方が接
続された第2導電型の第4MOSFETとを有し、前記複数の
ワードドライバの各々は、対応するワード線を前記第1
電圧、前記第2電圧、及び前記第3電圧の中から選択さ
れた一つに駆動する半導体装置。
A plurality of word lines; a plurality of data lines intersecting the plurality of word lines; and a plurality of memory cells arranged at desired intersections between the plurality of word lines and the plurality of data lines. A plurality of word drivers provided corresponding to each of the plurality of word lines, wherein each of the plurality of word drivers has a first voltage supplied to one of a drain and a source. A first conductivity type MOSFET, a second conductivity type first MOSFET to which a second voltage is applied to one of a drain and a source, and a second conductivity type first MOSFET to which the second voltage is applied to one of a drain or a source. A second MOSFET, a second MOSFET of a second conductivity type to which a third voltage is applied to one of a drain and a source, and a drain or a source of the third MOSFET of the second conductivity type. And a one second conductivity type second 4MOSFET which one is connected to each of said plurality of word drivers, corresponding said word line first
A semiconductor device driven to one selected from a voltage, the second voltage, and the third voltage;
【請求項2】請求項1において、 前記複数のワードドライバの各々は、前記第1導電型第
1MOSFETが導通する時、前記対応するワード線に前記第
1電圧を出力し、前記第2導電型第3MOSFETが導通する
時、前記対応するワード線に前記第3電圧を出力し、前
記第2導電型第1MOSFETが導通する時、前記対応するワ
ード線に前記第2電圧を出力する半導体装置。
2. The device according to claim 1, wherein each of the plurality of word drivers outputs the first voltage to the corresponding word line when the first MOSFET of the first conductivity type is turned on, and outputs the first voltage to the corresponding word line. A semiconductor device that outputs the third voltage to the corresponding word line when the third MOSFET is turned on, and outputs the second voltage to the corresponding word line when the second conductivity type first MOSFET is turned on.
【請求項3】請求項1において、 前記複数のワードドライバの各々は、前記第1導電型第
1MOSFETのドレインまたはソースの残る一つと前記対応
するワード線との間に挿入された第1電界緩和用MOSFET
と、前記第2導電型第1MOSFETのドレインまたはソース
の残る一つと前記対応するワード線との間に挿入された
第2電界緩和用MOSFETとを有する半導体装置。
3. The first electric field buffer according to claim 1, wherein each of the plurality of word drivers is inserted between a remaining one of a drain or a source of the first conductivity type first MOSFET and the corresponding word line. MOSFET
And a second MOSFET for alleviating electric field inserted between the remaining one of the drain or source of the first MOSFET of the second conductivity type and the corresponding word line.
【請求項4】請求項1において、前記第2導電型第3MO
SFETのソース又はドレインの一方には、前記複数のワー
ドドライバが前記対応するワード線を選択する期間と非
選択の期間の両方で、前記第3電圧が供給される半導体
装置。
4. The third conductive type third MO according to claim 1, wherein
A semiconductor device to which the third voltage is supplied to one of a source and a drain of an SFET during both a period in which the plurality of word drivers select the corresponding word line and a non-selection period.
【請求項5】請求項1において、 前記半導体装置は、前記複数のワードドライバの一つを
選択するための選択回路を更に有し、前記第2導電型第
3MOSFETのソース又はドレインの一方には、前記選択回
路から、前記第3電圧が供給される半導体装置。
5. The semiconductor device according to claim 1, further comprising a selection circuit for selecting one of the plurality of word drivers, wherein one of a source and a drain of the second conductivity type third MOSFET is provided. A semiconductor device to which the third voltage is supplied from the selection circuit.
【請求項6】複数のワード線と、 前記複数のワード線と交差する複数のデータ線と、 前記複数のワード線と前記複数のデータ線と所望の交点
に配置された複数のメモリセルと、 前記複数のワード線を駆動する複数のワードドライバと
を有し、 前記複数のワードドライバの各々は、 ドレインまたはソースの何れか一方に第1の期間に第1
電圧が供給され、第2の期間に第3電圧が供給される第
1導電型第1MOSFETと、 ドレインまたはソースの何れか一方に第2電圧が印加さ
れる第2導電型第1MOSFETと、 ドレインまたはソースの何れか一方に前記第2電圧が供
給される期間を有する第2導電型第2MOSFETとを有し、 前記複数のワードドライバの各々は、対応するワード線
を前記第1電圧、前記第2電圧、及び前記第3電圧の中
から選択された一つに駆動する半導体装置。
6. A plurality of word lines, a plurality of data lines intersecting with the plurality of word lines, a plurality of memory cells arranged at desired intersections with the plurality of word lines and the plurality of data lines, A plurality of word drivers for driving the plurality of word lines, wherein each of the plurality of word drivers has a drain or a source in a first period during a first period.
A first conductivity type first MOSFET to which a voltage is supplied and a third voltage to be supplied during a second period; a second conductivity type first MOSFET to which a second voltage is applied to one of a drain and a source; A second conductivity type second MOSFET having a period in which the second voltage is supplied to one of the sources, wherein each of the plurality of word drivers sets a corresponding word line to the first voltage and the second voltage. A semiconductor device driven to one selected from a voltage and the third voltage.
【請求項7】請求項6において、 前記複数のワードドライバの各々が、前記第1の期間
に、前記第1導電型第1MOSFETが導通する時、対応する
ワード線に前記第1電圧を出力し、前記第2の期間に、
前記第1導電型第1MOSFETが導通する時、対応するワー
ド線に前記第3電圧を出力し、前記第2導電型第1MOSF
ETが導通する時、対応するワード線に前記第2電圧を出
力する半導体装置。
7. The word driver according to claim 6, wherein each of the plurality of word drivers outputs the first voltage to a corresponding word line when the first conductivity type first MOSFET conducts during the first period. , During the second period,
When the first MOSFET of the first conductivity type is turned on, the third voltage is output to a corresponding word line, and the first MOSFET of the second conductivity type is output.
A semiconductor device that outputs the second voltage to a corresponding word line when the ET conducts.
【請求項8】請求項6において、 前記複数のワードドライバの各々は、前記第1導電型第
1MOSFETのドレインまたはソースの残る一方と前記対応
するワード線との間に挿入された第1電界緩和用MOSFET
と、前記第2導電型第1MOSFETのドレインまたはソース
の残る一方と前記対応するワード線との間に挿入された
第2電界緩和用MOSFETとを有する半導体装置。
8. The first electric field relaxation device according to claim 6, wherein each of the plurality of word drivers is inserted between a remaining one of a drain and a source of the first conductivity type first MOSFET and the corresponding word line. MOSFET
And a second electric field relaxation MOSFET inserted between the remaining one of the drain and the source of the second conductivity type first MOSFET and the corresponding word line.
【請求項9】請求項1において、前記第1電圧が前記第
3電圧よりも電圧が大きく、前記第3電圧は前記第2電
圧よりも電圧が大きい半導体装置。
9. The semiconductor device according to claim 1, wherein the first voltage is higher than the third voltage, and the third voltage is higher than the second voltage.
【請求項10】請求項3において、前記第1電圧が前記
第3電圧よりも電圧が大きく、前記第3電圧は前記第2
電圧よりも電圧が大きく、 前記第1電界緩和用MOSFETは第1導電型を持つと共にそ
のゲートには前記第2電圧と前記第3電圧との間の電圧
が印加され、前記第2電界緩和用MOSFETは第2導電型を
持つと共にそのゲートには前記第1電圧と前記第3電圧
との間の電圧が印加される半導体装置。
10. The method according to claim 3, wherein the first voltage is higher than the third voltage, and the third voltage is higher than the second voltage.
The first electric field relaxation MOSFET has a first conductivity type, and a voltage between the second voltage and the third voltage is applied to a gate of the first electric field relaxation MOSFET. A semiconductor device in which a MOSFET has a second conductivity type, and a voltage between the first voltage and the third voltage is applied to a gate of the MOSFET.
【請求項11】請求項6において、前記第1電圧が前記
第3電圧よりも電圧が大きく、前記第3電圧は前記第2
電圧よりも電圧が大きい半導体装置。
11. The method according to claim 6, wherein said first voltage is higher than said third voltage, and said third voltage is higher than said second voltage.
A semiconductor device whose voltage is higher than the voltage.
【請求項12】請求項1において、前記対応するワード
線が第1電圧であるとき対応するメモリセルに対する書
き込み動作が行われ、前記対応するワード線が第2電圧
であるとき対応するメモリセルのデータ保持状態とな
り、前記対応するワード線が第3電圧であるとき対応す
るメモリセルに対する読み出し動作が行われる半導体装
置。
12. The memory cell according to claim 1, wherein when the corresponding word line is at a first voltage, a write operation is performed on the corresponding memory cell, and when the corresponding word line is at a second voltage, the write operation of the corresponding memory cell is performed. A semiconductor device which is in a data holding state and performs a read operation on a corresponding memory cell when the corresponding word line is at a third voltage.
【請求項13】請求項1において、前記複数のメモリセ
ルの各々は、ゲートが対応するワード線に接続されソー
スまたはドレインの何れか一方が対応するデータ線に接
続された第11MOSFETと、ゲートが前記第11MOSFETの
ソースまたはドレインの残る一方に接続される第12MO
SFETと、ゲートが前記対応するワード線に接続されソー
スまたはドレインの何れか一方が前記第12MOSFETのソ
ースまたはドレインの何れか一方に接続された第13MO
SFETとを含むダイナミック型メモリセルである半導体装
置。
13. The memory cell according to claim 1, wherein each of the plurality of memory cells has an eleventh MOSFET having a gate connected to a corresponding word line and one of a source and a drain connected to a corresponding data line, and a gate connected to an eleventh MOSFET. A twelfth MO connected to the other of the source and the drain of the eleventh MOSFET
An SFET and a thirteenth MOS transistor having a gate connected to the corresponding word line and one of a source and a drain connected to one of a source and a drain of the twelfth MOSFET.
A semiconductor device which is a dynamic memory cell including an SFET.
【請求項14】請求項1において、前記複数のメモリセ
ルの各々は、ゲートが対応するワード線に接続されソー
スまたはドレインの何れか一方が対応するデータ線に接
続された第11MOSFETと、一方の電極が前記対応するワ
ード線に接続された結合容量と、ゲートが前記第11MO
SFETのドレインまたはソースの残る一方と前記結合容量
の他方の電極に接続された第12MOSFETとを含むダイナ
ミック型メモリセルである半導体装置。
14. An eleventh MOSFET according to claim 1, wherein each of said plurality of memory cells has an eleventh MOSFET having a gate connected to a corresponding word line and one of a source and a drain connected to a corresponding data line. An electrode has a coupling capacitance connected to the corresponding word line, and a gate has the eleventh MO.
A semiconductor device which is a dynamic memory cell including a drain or a source of an SFET and a twelfth MOSFET connected to the other electrode of the coupling capacitor.
【請求項15】請求項1において、前記第1導電型はP
型であり、前記第2導電型はN型である半導体装置。
15. The semiconductor device according to claim 1, wherein the first conductivity type is P
And the second conductivity type is an N-type.
【請求項16】請求項6において、前記第1導電型はP
型であり、前記第2導電型はN型である半導体装置。
16. The semiconductor device according to claim 6, wherein said first conductivity type is P
And the second conductivity type is an N-type.
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