JP2003086711A - Semiconductor storage - Google Patents

Semiconductor storage

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JP2003086711A
JP2003086711A JP2001327848A JP2001327848A JP2003086711A JP 2003086711 A JP2003086711 A JP 2003086711A JP 2001327848 A JP2001327848 A JP 2001327848A JP 2001327848 A JP2001327848 A JP 2001327848A JP 2003086711 A JP2003086711 A JP 2003086711A
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memory cell
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裕樹 島野
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide at an inexpensive semiconductor storage having a large capacity. SOLUTION: In a memory cell MC included in a memory circuit 3 of a system LSI, the gate electrode 43 of an N-channel MOS transistor Q and the cell plate electrode 48 of a capacitor C are formed out of a single wiring layer. Therefore, since the system LSI can be created only in CMOS logic processes, the system LSI including the memory circuit 3 having a relatively large capacity can be created at a low cost.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】この発明は半導体記憶装置に
関し、特に、半導体基板上に形成された半導体記憶装置
に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor memory device, and more particularly to a semiconductor memory device formed on a semiconductor substrate.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、ダイナミックランダムアクセスメ
モリ(以下、DRAMと称す)では、高集積化が進めら
れた結果、メモリセルのキャパシタは複雑な立体構造に
されている。このようなDRAMをシステムLSIに搭
載するためには、通常のCMOSロジックプロセスに加
え、DRAMのメモリセルのキャパシタを形成するため
のプロセスステップと、立体構造を持つキャパシタと周
辺回路部との段差を低減するための平坦化ステップとが
必要となる。このため、DRAMをシステムLSIに搭
載すると、プロセスステップが大幅に増大し、チップコ
ストが高くなるという問題があった。
2. Description of the Related Art In recent years, in a dynamic random access memory (hereinafter referred to as a DRAM), as a result of high integration, a memory cell capacitor has a complicated three-dimensional structure. In order to mount such a DRAM on a system LSI, in addition to a normal CMOS logic process, a process step for forming a capacitor of a memory cell of the DRAM and a step between a capacitor having a three-dimensional structure and a peripheral circuit section are required. A flattening step to reduce is required. Therefore, when the DRAM is mounted on the system LSI, there is a problem that the process steps are significantly increased and the chip cost is increased.

【0003】一方、スタティックランダムアクセスメモ
リ(以下、SRAMと称す)のメモリセルは、キャパシ
タを有しないので、CMOSロジックプロセスのみで形
成される。したがって、SRAMをシステムLSIに搭
載すれば、DRAMをシステムLSIに搭載する場合の
問題点は解消される。
On the other hand, a memory cell of a static random access memory (hereinafter referred to as SRAM) does not have a capacitor and is formed only by a CMOS logic process. Therefore, if the SRAM is mounted on the system LSI, the problems in mounting the DRAM on the system LSI are solved.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかし、SRAMに
は、次のような問題点がある。すなわち、DRAMでは
微細加工技術の進展とともにメモリセルサイズの縮小化
が進められ、たとえば0.18μmDRAMプロセスで
は0.3平方μmのメモリセルが実現されている。一
方、SRAMでは、メモリセルは2つのPチャネルMO
Sトランジスタと4つのNチャネルMOSトランジスタ
で構成されており、P型ウェルとN型ウェルの間の分離
距離の制約などを受けるため、微細加工技術が進展して
もDRAMほどにはメモリセルサイズの縮小化は進んで
いない。たとえば0.18μmCMOSロジックプロセ
スを用いたSRAMメモリセルは7平方μm程度であ
り、DRAMメモリセルの20倍以上もある。したがっ
て、SRAMではメモリ容量が増大するとチップサイズ
が大幅に大きくなるため、メモリ容量が4Mビット以上
のSRAMをシステムLSIに搭載することが極めて困
難となる。
However, the SRAM has the following problems. That is, in the DRAM, the miniaturization of the memory cell is being advanced along with the progress of the fine processing technology, and for example, in the 0.18 μm DRAM process, the memory cell of 0.3 square μm is realized. On the other hand, in the SRAM, the memory cell has two P-channel MOs.
It is composed of an S-transistor and four N-channel MOS transistors, and is subject to restrictions on the separation distance between the P-type well and the N-type well. Reduction is not progressing. For example, an SRAM memory cell using a 0.18 μm CMOS logic process has a size of about 7 square μm, which is 20 times or more that of a DRAM memory cell. Therefore, in the SRAM, as the memory capacity increases, the chip size increases significantly, which makes it extremely difficult to mount the SRAM having a memory capacity of 4 Mbits or more on the system LSI.

【0005】このためSRAMは、従来、プロセッサに
対するキャッシュメモリ、レジスタファイルメモリなど
として用いられてきたが、DRAMに不可欠なデータの
リフレッシュに係る複雑なメモリコントロールが不要で
あることから、携帯情報端末などではメインメモリとし
ても用いられている。
For this reason, the SRAM has been conventionally used as a cache memory, a register file memory, etc. for a processor, but since a complicated memory control for refreshing data, which is indispensable for a DRAM, is unnecessary, a portable information terminal, etc. Is also used as a main memory.

【0006】しかし、携帯情報端末においても、動画像
が取扱われるようになって機能が大幅に向上してきてお
り、大容量のメモリが必要になっている。
However, even in the portable information terminal, the moving image has been handled and the function has been greatly improved, and a large capacity memory is required.

【0007】それゆえに、この発明の主たる目的は、低
価格で大容量の半導体記憶装置を提供することである。
Therefore, a main object of the present invention is to provide a large-capacity semiconductor memory device at low cost.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】この発明に係る半導体記
憶装置は、半導体基板上に形成された半導体記憶装置で
あって、直列接続されたMOSトランジスタおよびキャ
パシタを有し、データ信号を記憶するためのメモリセル
を備える。MOSトランジスタは、半導体基板の表面に
形成されたゲート絶縁膜と、そのゲート絶縁膜の表面に
形成されたゲート電極と、そのゲート電極の両側におい
て半導体基板の表面に形成された不純物拡散領域とを含
む。キャパシタは、半導体基板の表面に形成された不純
物拡散領域と、その不純物拡散領域の表面に形成された
絶縁膜と、その絶縁膜の表面に形成され、基準電位を受
ける平板電極とを含む。ここで、MOSトランジスタの
ゲート電極とキャパシタの平板電極とは同一配線層で形
成されている。
A semiconductor memory device according to the present invention is a semiconductor memory device formed on a semiconductor substrate and has a MOS transistor and a capacitor connected in series, and stores a data signal. Memory cells. The MOS transistor includes a gate insulating film formed on the surface of the semiconductor substrate, a gate electrode formed on the surface of the gate insulating film, and impurity diffusion regions formed on the surface of the semiconductor substrate on both sides of the gate electrode. Including. The capacitor includes an impurity diffusion region formed on the surface of the semiconductor substrate, an insulating film formed on the surface of the impurity diffusion region, and a flat plate electrode formed on the surface of the insulating film and receiving a reference potential. Here, the gate electrode of the MOS transistor and the plate electrode of the capacitor are formed in the same wiring layer.

【0009】好ましくは、半導体記憶装置は、MOSト
ランジスタを含むロジック回路とともに半導体基板上に
形成される。ロジック回路のMOSトランジスタのゲー
ト電極とメモリセルのMOSトランジスタのゲート電極
とキャパシタの平板電極とは、同一配線層で形成されて
いる。
Preferably, the semiconductor memory device is formed on a semiconductor substrate together with a logic circuit including MOS transistors. The gate electrode of the MOS transistor of the logic circuit, the gate electrode of the MOS transistor of the memory cell, and the plate electrode of the capacitor are formed in the same wiring layer.

【0010】また、好ましくは、メモリセルのMOSト
ランジスタは、NチャネルMOSトランジスタである。
半導体記憶装置は、さらに、NチャネルMOSトランジ
スタのゲートに接続されたワード線と、それらのうちの
いずれか一方がNチャネルMOSトランジスタのソース
に接続された第1および第2のビット線と、第1のビッ
ト線と第1のノードとの間に接続された第1のPチャネ
ルMOSトランジスタと、第2のビット線と第2のノー
ドとの間に接続された第2のPチャネルMOSトランジ
スタと、メモリセルにデータ信号を書込むための書込回
路とを備える。この書込回路は、第1および第2のPチ
ャネルMOSトランジスタのゲートに接地電位を与えて
第1および第2のPチャネルMOSトランジスタを導通
させるステップと、ワード線に電源電位よりも高い昇圧
電位を与えてメモリセルのNチャネルMOSトランジス
タを導通させるステップと、外部から与えられた書込デ
ータ信号に従って、第1および第2のノードのうちのい
ずれか一方のノードを電源電位にするとともに他方のノ
ードを接地電位にするステップと、第1および第2のP
チャネルMOSトランジスタのゲートに接地電位よりも
低い負電位を与えるとともに、ワード線に電源電位を与
えるステップとを実行する。
Preferably, the MOS transistor of the memory cell is an N channel MOS transistor.
The semiconductor memory device further includes a word line connected to the gate of the N-channel MOS transistor, first and second bit lines of which one of them is connected to the source of the N-channel MOS transistor, and A first P-channel MOS transistor connected between the first bit line and the first node, and a second P-channel MOS transistor connected between the second bit line and the second node , And a write circuit for writing a data signal in the memory cell. The write circuit includes a step of applying a ground potential to the gates of the first and second P-channel MOS transistors to make the first and second P-channel MOS transistors conductive, and a boosted potential higher than the power supply potential on the word line. To render the N-channel MOS transistor of the memory cell conductive, and according to a write data signal externally applied, one of the first and second nodes is set to the power supply potential and the other node is set to the power supply potential. The step of bringing the node to the ground potential, and the first and second P
The step of applying a negative potential lower than the ground potential to the gate of the channel MOS transistor and applying the power supply potential to the word line is executed.

【0011】また好ましくは、第1および第2のPチャ
ネルMOSトランジスタの各々のしきい値電圧の絶対値
は、昇圧電位と電源電位の差の電圧に略等しくなるよう
に設定されている。
Further preferably, the absolute value of the threshold voltage of each of the first and second P-channel MOS transistors is set to be substantially equal to the voltage of the difference between the boosted potential and the power supply potential.

【0012】また好ましくは、メモリセルは2つ設けら
れて2つのメモリセルで1つのデータ信号を記憶する。
ワード線は2本設けられ、2つのメモリセルのNチャネ
ルMOSトランジスタのゲートはそれぞれ2本のワード
線に接続され、2つのメモリセルのNチャネルMOSト
ランジスタのソースはそれぞれ第1および第2のビット
線に接続されている。
Preferably, two memory cells are provided and one memory cell stores one data signal.
Two word lines are provided, the gates of the N-channel MOS transistors of the two memory cells are connected to the two word lines, and the sources of the N-channel MOS transistors of the two memory cells are the first and second bits, respectively. Connected to the wire.

【0013】また好ましくは、メモリセルは2つ設けら
れて2つのメモリセルで1つのデータ信号を記憶する。
2つのメモリセルのNチャネルMOSトランジスタのゲ
ートはともにワード線に接続され、2つのメモリセルの
NチャネルMOSトランジスタのソースはそれぞれ第1
および第2のビット線に接続されている。
Preferably, two memory cells are provided and one memory cell stores one data signal.
The gates of the N-channel MOS transistors of the two memory cells are both connected to the word line, and the sources of the N-channel MOS transistors of the two memory cells are respectively the first
And a second bit line.

【0014】また好ましくは、メモリセルのMOSトラ
ンジスタはPチャネルMOSトランジスタである。半導
体記憶装置は、さらに、PチャネルMOSトランジスタ
のゲートに接続されたワード線と、それらのうちのいず
れか一方がPチャネルMOSトランジスタのソースに接
続された第1および第2のビット線と、第1のビット線
と第1のノードとの間に接続された第1のNチャネルM
OSトランジスタと、第2のビット線と第2のノードと
の間に接続された第2のNチャネルMOSトランジスタ
と、メモリセルにデータ信号を書込むための書込回路と
を備える。この書込回路は、第1および第2のNチャネ
ルMOSトランジスタのゲートに電源電位を与えて第1
および第2のNチャネルMOSトランジスタを導通させ
るステップと、ワード線に接地電位よりも低い負電位を
与えてメモリセルのPチャネルMOSトランジスタを導
通させるステップと、外部から与えられた書込データ信
号に従って、第1および第2のノードのうちのいずれか
一方のノードを電源電位にするとともに他方のノードを
接地電位にするステップと、第1および第2のNチャネ
ルMOSトランジスタのゲートに電源電位よりも高い昇
圧電位を与えるとともに、ワード線に接地電位を与える
ステップとを実行する。
Preferably, the MOS transistor of the memory cell is a P channel MOS transistor. The semiconductor memory device further includes a word line connected to the gate of the P-channel MOS transistor, first and second bit lines each of which is connected to the source of the P-channel MOS transistor. A first N channel M connected between the first bit line and the first node
An OS transistor, a second N-channel MOS transistor connected between the second bit line and the second node, and a write circuit for writing a data signal in the memory cell are provided. This write circuit applies a power supply potential to the gates of the first and second N-channel MOS transistors to make the first
And a step of turning on the second N-channel MOS transistor, a step of applying a negative potential lower than the ground potential to the word line to turn on the P-channel MOS transistor of the memory cell, and a step of applying a write data signal externally applied. , A step of setting one of the first and second nodes to the power supply potential and the other node to the ground potential, the gates of the first and second N-channel MOS transistors being set to the power supply potential higher than the power supply potential. And a step of applying a ground potential to the word line while applying a high boosted potential.

【0015】また好ましくは、第1および第2のNチャ
ネルMOSトランジスタのしきい値電圧は、接地電位と
負電位の差の電圧に略等しくなるように設定されてい
る。
Further preferably, the threshold voltages of the first and second N-channel MOS transistors are set to be substantially equal to the difference between the ground potential and the negative potential.

【0016】また好ましくは、メモリセルは2つ設けら
れて2つのメモリセルで1つのデータ信号を記憶する。
ワード線は2本設けられ、2つのメモリセルのPチャネ
ルMOSトランジスタのゲートはそれぞれ2本のワード
線に接続され、2つのメモリセルのPチャネルMOSト
ランジスタのソースはそれぞれ第1および第2のビット
線に接続されている。
Further, preferably, two memory cells are provided and one memory cell stores one data signal.
Two word lines are provided, the gates of the P channel MOS transistors of the two memory cells are respectively connected to the two word lines, and the sources of the P channel MOS transistors of the two memory cells are the first and second bits, respectively. Connected to the wire.

【0017】また好ましくは、メモリセルは2つ設けら
れて2つのメモリセルで1つのデータ信号を記憶する。
2つのメモリセルのPチャネルMOSトランジスタのゲ
ートはともにワード線に接続され、2つのメモリセルの
PチャネルMOSトランジスタのソースはそれぞれ第1
および第2のビット線に接続されている。
Further, preferably, two memory cells are provided and one memory cell stores one data signal.
The gates of the P-channel MOS transistors of the two memory cells are both connected to the word line, and the sources of the P-channel MOS transistors of the two memory cells are respectively the first
And a second bit line.

【0018】また好ましくは、メモリセルのMOSトラ
ンジスタはNチャネルMOSトランジスタである。半導
体記憶装置は、さらに、NチャネルMOSトランジスタ
のゲートに接続されたワード線と、それらのうちのいず
れか一方がNチャネルMOSトランジスタのソースに接
続された第1および第2のビット線と、メモリセルにデ
ータ信号を書込むための書込回路とを備える。この書込
回路は、ワード線に電源電位よりも高い昇圧電位を与え
てメモリセルのNチャネルMOSトランジスタを導通さ
せるステップと、第1および第2のビット線に電源電位
を与えるステップと、ワード線に電源電位を与えるステ
ップと、外部から与えられた書込データ信号に従って、
第1および第2のビット線のうちのいずれか一方のビッ
ト線を電源電位にするとともに他方のビット線を接地電
位にするステップとを実行する。
Further preferably, the MOS transistor of the memory cell is an N channel MOS transistor. The semiconductor memory device further includes a word line connected to the gate of the N-channel MOS transistor, first and second bit lines each of which is connected to the source of the N-channel MOS transistor, and a memory. And a write circuit for writing a data signal in the cell. This writing circuit applies a boosted potential higher than a power supply potential to a word line to make an N-channel MOS transistor of a memory cell conductive, a step of applying a power supply potential to first and second bit lines, and a word line. According to the step of applying the power supply potential to the
The step of setting one of the first and second bit lines to the power supply potential and the other bit line to the ground potential is executed.

【0019】また好ましくは、メモリセルは2つ設けら
れて2つのメモリセルで1つのデータ信号を記憶する。
ワード線は2本設けられ、2つのメモリセルのNチャネ
ルMOSトランジスタのゲートはそれぞれ2本のワード
線に接続され、2つのメモリセルのNチャネルMOSト
ランジスタのソースはそれぞれ第1および第2のビット
線に接続されている。
Further, preferably, two memory cells are provided and one memory cell stores one data signal.
Two word lines are provided, the gates of the N-channel MOS transistors of the two memory cells are connected to the two word lines, and the sources of the N-channel MOS transistors of the two memory cells are the first and second bits, respectively. Connected to the wire.

【0020】また好ましくは、メモリセルは2つ設けら
れて2つのメモリセルで1つのデータ信号を記憶する。
2つのメモリセルのNチャネルMOSトランジスタのゲ
ートはともにワード線に接続され、2つのメモリセルの
NチャネルMOSトランジスタのソースはそれぞれ第1
および第2のビット線に接続されている。
Further, preferably, two memory cells are provided and one memory cell stores one data signal.
The gates of the N-channel MOS transistors of the two memory cells are both connected to the word line, and the sources of the N-channel MOS transistors of the two memory cells are respectively the first
And a second bit line.

【0021】また好ましくは、メモリセルのMOSトラ
ンジスタはPチャネルMOSトランジスタである。半導
体記憶装置は、さらに、PチャネルMOSトランジスタ
のゲートに接続されたワード線と、それらのうちのいず
れか一方がPチャネルMOSトランジスタのソースに接
続された第1および第2のビット線と、メモリセルにデ
ータ信号を書込むための書込回路とを備える。この書込
回路は、ワード線に接地電位よりも低い負電位を与えて
メモリセルのNチャネルMOSトランジスタを導通させ
るステップと、第1および第2のビット線に接地電位を
与えるステップと、ワード線に接地電位を与えるステッ
プと、外部から与えられた書込データ信号に従って、第
1および第2のビット線のうちのいずれか一方のビット
線を電源電位にするとともに他方のビット線を接地電位
にするステップとを実行する。
Further preferably, the MOS transistor of the memory cell is a P-channel MOS transistor. The semiconductor memory device further includes a word line connected to the gate of the P-channel MOS transistor, first and second bit lines in which one of them is connected to the source of the P-channel MOS transistor, and a memory. And a write circuit for writing a data signal in the cell. This write circuit applies a negative potential lower than a ground potential to a word line to render an N-channel MOS transistor of a memory cell conductive, a step of applying a ground potential to first and second bit lines, and a word line. To one of the first and second bit lines to the power supply potential and the other bit line to the ground potential according to the step of applying the ground potential to the Perform steps and

【0022】また好ましくは、メモリセルは2つ設けら
れて2つのメモリセルで1つのデータ信号を記憶する。
ワード線は2本設けられ、2つのメモリセルのPチャネ
ルMOSトランジスタのゲートはそれぞれ2本のワード
線に接続され、2つのメモリセルのPチャネルMOSト
ランジスタのソースはそれぞれ第1および第2のビット
線に接続されている。
Further, preferably, two memory cells are provided and one memory cell stores one data signal.
Two word lines are provided, the gates of the P channel MOS transistors of the two memory cells are respectively connected to the two word lines, and the sources of the P channel MOS transistors of the two memory cells are the first and second bits, respectively. Connected to the wire.

【0023】また好ましくは、メモリセルは2つ設けら
れて2つのメモリセルで1つのデータ信号を記憶する。
2つのメモリセルのPチャネルMOSトランジスタのゲ
ートはともにワード線に接続され、2つのメモリセルの
PチャネルMOSトランジスタのソースはそれぞれ第1
および第2のビット線に接続されている。
Further, preferably, two memory cells are provided and one memory cell stores one data signal.
The gates of the P-channel MOS transistors of the two memory cells are both connected to the word line, and the sources of the P-channel MOS transistors of the two memory cells are respectively the first
And a second bit line.

【0024】また好ましくは、メモリセルは2つ設けら
れて2つのメモリセルで1つのデータ信号を記憶する。
2つのメモリセルのうちの一方のメモリセルのMOSト
ランジスタはNチャネルMOSトランジスタであり、他
方のメモリセルのMOSトランジスタはPチャネルMO
Sトランジスタである。半導体記憶装置は、さらに、そ
れぞれNチャネルMOSトランジスタのゲートおよびP
チャネルMOSトランジスタのゲートに接続された第1
および第2のワード線と、それらのうちのいずれか一方
がNチャネルMOSトランジスタのソースおよびPチャ
ネルMOSトランジスタのソースに接続された第1およ
び第2のビット線と、2つのメモリセルにデータ信号を
書込むための書込回路とを備える。この書込回路は、第
1および第2のワード線にそれぞれ電源電位および接地
電位を与えてNチャネルMOSトランジスタおよびPチ
ャネルMOSトランジスタを導通させるステップと、外
部から与えられた書込データ信号に従って、第1および
第2のビット線のうちのいずれか一方のビット線を電源
電位にするとともに他方のビット線を接地電位にするス
テップとを実行する。
Further, preferably, two memory cells are provided, and two memory cells store one data signal.
The MOS transistor of one of the two memory cells is an N-channel MOS transistor, and the MOS transistor of the other memory cell is a P-channel MO transistor.
It is an S transistor. The semiconductor memory device further includes a gate of an N-channel MOS transistor and a P-channel MOS transistor, respectively.
First connected to gate of channel MOS transistor
And a second word line, first and second bit lines, one of which is connected to the source of the N-channel MOS transistor and the source of the P-channel MOS transistor, and a data signal to two memory cells. And a writing circuit for writing. This write circuit applies a power supply potential and a ground potential to the first and second word lines respectively to render the N-channel MOS transistor and the P-channel MOS transistor conductive, and according to a write data signal applied from the outside, The step of setting one of the first and second bit lines to the power supply potential and the other bit line to the ground potential is executed.

【0025】[0025]

【発明の実施の形態】[実施の形態1]図1は、この発
明の実施の形態1によるシステムLSI1の構成を示す
ブロック図である。図1において、このシステムLSI
1は、1枚のシリコン基板上に形成されたロジック回路
部2およびメモリ回路部3を備える。
[First Embodiment] FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a system LSI 1 according to a first embodiment of the present invention. In FIG. 1, this system LSI
1 includes a logic circuit unit 2 and a memory circuit unit 3 formed on a single silicon substrate.

【0026】ロジック回路部2は、外部クロック信号C
LKに同期して動作し、外部制御信号CNT0〜CNT
mおよび外部データ信号D0〜Dn(ただし、m,nは
0以上の整数である)に従って所定の動作を行なう。メ
モリ回路部3は、ロジック回路部2によって制御され、
ロジック回路部2から与えられたデータを記憶するとと
もに、読出したデータをロジック回路部2に与える。
The logic circuit section 2 has an external clock signal C.
It operates in synchronization with LK and has external control signals CNT0 to CNT.
A predetermined operation is performed according to m and external data signals D0 to Dn (where m and n are integers of 0 or more). The memory circuit unit 3 is controlled by the logic circuit unit 2,
The data given from the logic circuit unit 2 is stored and the read data is given to the logic circuit unit 2.

【0027】図2は、図1に示したメモリ回路部3の構
成を示すブロック図である。図2において、このメモリ
回路部3は、シンクロナスDRAMで構成され、クロッ
クバッファ4、制御信号バッファ5、アドレスバッファ
6、制御回路8、4つのメモリアレイ9〜12(バンク
♯0〜♯3)、およびIOバッファ13を備える。
FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of the memory circuit section 3 shown in FIG. In FIG. 2, the memory circuit unit 3 is composed of a synchronous DRAM, and has a clock buffer 4, a control signal buffer 5, an address buffer 6, a control circuit 8 and four memory arrays 9 to 12 (banks # 0 to # 3). , And an IO buffer 13.

【0028】クロックバッファ4は、ロジック回路部2
からの制御信号CKEによって活性化され、外部クロッ
ク信号CLKを制御信号バッファ5、アドレスバッファ
6および制御回路8に伝達させる。制御信号バッファ5
は、クロックバッファ4からの外部クロック信号CLK
に同期して、ロジック回路部2からの制御信号/CS,
/RAS,/CAS,/WE,DQMをラッチし、制御
回路8に与える。アドレスバッファ6は、クロックバッ
ファ4からの外部クロック信号CLKに同期して、ロジ
ック回路部2からのアドレス信号A0〜Ai(ただし、
iは0以上の整数である)およびバンク選択信号BA
0,BA1をラッチし、制御回路8に与える。
The clock buffer 4 includes the logic circuit section 2
Is activated by a control signal CKE from C.sub.1 to transmit an external clock signal CLK to control signal buffer 5, address buffer 6 and control circuit 8. Control signal buffer 5
Is an external clock signal CLK from the clock buffer 4.
In synchronization with the control signal / CS from the logic circuit unit 2,
/ RAS, / CAS, / WE, DQM are latched and given to the control circuit 8. The address buffer 6 is synchronized with the external clock signal CLK from the clock buffer 4, and the address signals A0 to Ai from the logic circuit unit 2 (however,
i is an integer of 0 or more) and the bank selection signal BA
0 and BA1 are latched and given to the control circuit 8.

【0029】メモリアレイ9〜12の各々は、行列状に
配列され、それぞれが1ビットのデータを記憶する複数
のメモリセルを含む。複数のメモリセルは、予めj+1
個(ただし、jは0以上の整数である)ずつグループ化
されている。
Each of memory arrays 9 to 12 includes a plurality of memory cells arranged in a matrix and each storing 1-bit data. The plurality of memory cells are previously j + 1
Each group (where j is an integer of 0 or more) is grouped.

【0030】制御回路8は、クロックバッファ4、制御
信号バッファ5およびアドレスバッファ6からの信号に
従って種々の内部信号を生成し、メモリ回路部3全体を
制御する。制御回路8は、書込動作時および読出動作時
は、バンク選択信号BA0,BA1に従って4つのメモ
リアレイ9〜12のうちのいずれかのメモリアレイを選
択し、アドレス信号A0〜Aiに従ってそのメモリアレ
イのうちのj+1個のメモリセルを選択する。選択され
たj+1個のメモリセルは、活性化されてIOバッファ
13に結合される。
The control circuit 8 generates various internal signals according to the signals from the clock buffer 4, the control signal buffer 5 and the address buffer 6 and controls the entire memory circuit section 3. Control circuit 8 selects one of the four memory arrays 9 to 12 according to bank select signals BA0 and BA1 during the write operation and the read operation, and the memory array according to address signals A0 to Ai. Of these, j + 1 memory cells are selected. The selected j + 1 memory cells are activated and coupled to the IO buffer 13.

【0031】IOバッファ13は、書込動作時は外部か
ら与えられたデータD0〜Djを選択されたj+1個の
メモリセルに与え、読出動作時はj+1個のメモリセル
の読出データQ0〜Qjを外部に出力する。
IO buffer 13 applies externally applied data D0-Dj to selected j + 1 memory cells during a write operation, and read data Q0-Qj of j + 1 memory cells during a read operation. Output to the outside.

【0032】図3は、図2に示したメモリアレイ9とそ
れに関連する部分の構成を示すブロック図である。図3
において、メモリアレイ9は複数のメモリアレイブロッ
クMA0〜MAk(ただし、kは0以上の整数である)
に分割され、複数のメモリアレイブロックMA0〜MA
kの両側および各間に複数のセンスアンプ帯SA0〜S
Ak+1が配置される。メモリアレイブロックMA0〜
MAkおよびセンスアンプ帯SA0〜SAk+1は、長
方形のメモリマット14を構成する。
FIG. 3 is a block diagram showing a configuration of the memory array 9 shown in FIG. 2 and a portion related thereto. Figure 3
In, the memory array 9 has a plurality of memory array blocks MA0 to MAk (where k is an integer of 0 or more).
Is divided into a plurality of memory array blocks MA0 to MA
A plurality of sense amplifier bands SA0 to S on both sides of k
Ak + 1 is arranged. Memory array block MA0
MAk and sense amplifier bands SA0 to SAk + 1 form a rectangular memory mat 14.

【0033】メモリアレイブロックMAkは、図4に示
すように、行列状に配列された複数のメモリセルMC
と、各行に対応して設けられたワード線WLと、各列に
対応して設けられたビット線対BL,/BLとを含む。
このメモリセルMCは、2本のビット線BL,/BLと
これと直交する1本のワード線WLとの2つの交点のう
ちのいずれか一方の交点に配置される。
The memory array block MAk includes a plurality of memory cells MC arranged in a matrix as shown in FIG.
And a word line WL provided corresponding to each row and a bit line pair BL, / BL provided corresponding to each column.
This memory cell MC is arranged at any one of two intersections of two bit lines BL, / BL and one word line WL orthogonal thereto.

【0034】各メモリセルMCは、アクセス用のNチャ
ネルMOSトランジスタQと情報記憶用のキャパシタC
とを含む。NチャネルMOSトランジスタQおよびキャ
パシタCは、対応のビット線BLまたは/BLとセル電
位VCPのラインとの間に直列接続され、NチャネルM
OSトランジスタQのゲートは対応のワード線WLに接
続される。NチャネルMOSトランジスタQとキャパシ
タCとの間のノードは、ストレージノードSNと呼ばれ
る。
Each memory cell MC includes an N-channel MOS transistor Q for access and a capacitor C for information storage.
Including and N channel MOS transistor Q and capacitor C are connected in series between corresponding bit line BL or / BL and the line of cell potential VCP, and N channel M transistor Q and capacitor C are connected in series.
The gate of the OS transistor Q is connected to the corresponding word line WL. The node between N-channel MOS transistor Q and capacitor C is called storage node SN.

【0035】センスアンプ帯SAkは、図5に示すよう
に、データ入出力線対IO,/IOと、メモリアレイブ
ロックMAkの各奇数列に対応して設けられた列選択線
CSL、転送ゲート21,36、列選択ゲート24、セ
ンスアンプ27、およびイコライザ32とを含む。メモ
リアレイブロックMAkの各偶数列上の転送ゲート2
1,36、列選択ゲート24、センスアンプ27、およ
びイコライザ32は、センスアンプ帯SAk+1に設け
られる。
As shown in FIG. 5, sense amplifier band SAk includes data input / output line pair IO, / IO, column select line CSL provided corresponding to each odd column of memory array block MAk, and transfer gate 21. , 36, a column selection gate 24, a sense amplifier 27, and an equalizer 32. Transfer gate 2 on each even column of memory array block MAk
1, 36, the column selection gate 24, the sense amplifier 27, and the equalizer 32 are provided in the sense amplifier band SAk + 1.

【0036】転送ゲート21は、PチャネルMOSトラ
ンジスタ22,23を含む。PチャネルMOSトランジ
スタ22,23は、それぞれセンスアンプ27の入出力
ノードN1,N2とメモリアレイブロックMAk−1の
対応のビット線対BL,/BLとの間に接続され、その
ゲートはブロック選択信号BLIRを受ける。
Transfer gate 21 includes P channel MOS transistors 22 and 23. P channel MOS transistors 22 and 23 are connected between input / output nodes N1 and N2 of sense amplifier 27 and corresponding bit line pair BL and / BL of memory array block MAk-1, respectively, and their gates are block select signals. Receive BLIR.

【0037】転送ゲート36は、PチャネルMOSトラ
ンジスタ37,38を含む。PチャネルMOSトランジ
スタ37,38は、それぞれ入出力ノードN1,N2と
メモリアレイブロックMAkの対応のビット線対BL,
/BLとの間に接続され、そのゲートはブロック選択信
号BLILを受ける。
Transfer gate 36 includes P channel MOS transistors 37 and 38. P-channel MOS transistors 37 and 38 are provided for I / O nodes N1 and N2 and corresponding bit line pairs BL and BL of memory array block MAk, respectively.
/ BL, and its gate receives a block selection signal BLIL.

【0038】センスアンプ帯SAk内の回路は、その両
側の2つのメモリアレイブロックMAk−1,MAkで
共用される。メモリアレイブロックMAkが選択された
場合は、信号BLIRが「H」レベルにあって転送ゲー
ト21が遮断され、メモリアレイブロックMAk−1が
選択された場合は、信号BLILが「H」レベルになっ
て転送ゲート36が遮断される。
The circuits in the sense amplifier band SAk are shared by the two memory array blocks MAk-1 and MAk on both sides thereof. When memory array block MAk is selected, signal BLIR is at the "H" level and transfer gate 21 is cut off. When memory array block MAk-1 is selected, signal BLIL is at the "H" level. The transfer gate 36 is cut off.

【0039】列選択ゲート24は、それぞれ入出力ノー
ドN1,N2とデータ入出力線IO,/IOとの間に接
続されたNチャネルMOSトランジスタ25,26を含
む。NチャネルMOSトランジスタ25,26のゲート
は、列選択線CSLに接続される。列選択線CSLが選
択レベルの「H」レベルに立上げられるとNチャネルM
OSトランジスタ25,26が導通し、入出力ノードN
1,N2すなわちメモリアレイブロックMAk−1また
はMAkのビット線対BL,/BLとデータ入出力線対
IO,/IOとが結合される。データ入出力線対IO,
/IOの他方端は図示しないブロック選択スイッチを介
してグローバルデータ入出力線対GIO,/GIOの一
端に接続される。グローバルデータ入出力線対GIO,
/GIOの他方端は、プリアンプ/ライトドライバおよ
びデータバスを介してIOバッファ13に接続される。
Column select gate 24 includes N channel MOS transistors 25 and 26 connected between input / output nodes N1 and N2 and data input / output lines IO and / IO, respectively. The gates of N-channel MOS transistors 25 and 26 are connected to column select line CSL. When the column selection line CSL is raised to the selection level "H" level, the N channel M
The OS transistors 25 and 26 become conductive, and the input / output node N
1, N2, that is, the bit line pair BL, / BL of the memory array block MAk-1 or MAk and the data input / output line pair IO, / IO are coupled. Data input / output line pair IO,
The other end of / IO is connected to one end of global data input / output line pair GIO, / GIO via a block selection switch (not shown). Global data input / output line pair GIO,
The other end of / GIO is connected to IO buffer 13 via a preamplifier / write driver and a data bus.

【0040】センスアンプ27は、それぞれ入出力ノー
ドN1,N2とノードN3との間に接続されたPチャネ
ルMOSトランジスタ28,29と、それぞれ入出力ノ
ードN1,N2とノードN4との間に接続されたNチャ
ネルMOSトランジスタ30,31とを含む。MOSト
ランジスタ28,30のゲートはともにノードN2に接
続され、MOSトランジスタ29,31のゲートはとも
にノードN1に接続される。ノードN3,N4は、それ
ぞれセンスアンプ活性化信号SE,/SEを受ける。セ
ンスアンプ27は、センスアンプ活性化信号SE,/S
Eがそれぞれ「H」レベルおよび「L」レベルになった
ことに応じて、ノードN1,N2間すなわちメモリアレ
イブロックMAk−1またはMAkのビット線対BL,
/BL間の微小電位差を電源電圧VCCに増幅する。
Sense amplifier 27 is connected between input / output nodes N1 and N2 and node N3, and P-channel MOS transistors 28 and 29 connected between input / output nodes N1 and N2 and node N4, respectively. And N-channel MOS transistors 30 and 31. The gates of MOS transistors 28 and 30 are both connected to node N2, and the gates of MOS transistors 29 and 31 are both connected to node N1. Nodes N3 and N4 receive sense amplifier activation signals SE and / SE, respectively. The sense amplifier 27 uses the sense amplifier activation signals SE and / S.
In response to E becoming "H" level and "L" level, respectively, the bit line pair BL, between the nodes N1 and N2, that is, the memory array block MAk-1 or MAk.
A small potential difference between / BL is amplified to the power supply voltage VCC.

【0041】イコライザ32は、入出力ノードN1とN
2の間に接続されたNチャネルMOSトランジスタ33
と、それぞれ入出力ノードN1,N2とノードN6との
間に接続されたNチャネルMOSトランジスタ34,3
5とを含む。NチャネルMOSトランジスタ33〜35
のゲートはともにノードN5に接続される。ノードN5
はビット線イコライズ信号BLEQを受け、ノードN6
はビット線プリチャージ電位VBL(=VCC/2)を
受ける。イコライザ32は、ビット線イコライズ信号B
LEQが活性化レベルの「H」レベルになったことに応
じて、ノードN1とN2の電位差すなわちメモリアレイ
ブロックMAk−1またはMAkのビット線BLと/B
Lの電位差をビット線プリチャージ電位VBLにイコラ
イズする。
The equalizer 32 includes input / output nodes N1 and N1.
N-channel MOS transistor 33 connected between 2
And N-channel MOS transistors 34 and 3 connected between the input / output nodes N1 and N2 and the node N6, respectively.
Including 5 and. N-channel MOS transistors 33-35
Are both connected to the node N5. Node N5
Receives the bit line equalize signal BLEQ and receives the node N6
Receives a bit line precharge potential VBL (= VCC / 2). The equalizer 32 uses the bit line equalize signal B.
In response to the activation level "L" of LEQ, the potential difference between nodes N1 and N2, that is, bit lines BL and / B of memory array block MAk-1 or MAk.
The potential difference of L is equalized to the bit line precharge potential VBL.

【0042】図3に戻って、長方形のメモリマット14
の長辺に沿って行デコーダ15が配置され、メモリマッ
ト14の短辺に沿って列デコーダ16が配置される。行
デコーダ15は、行アドレス信号RA0〜RAi(信号
/RASが「L」レベルのときのアドレス信号A0〜A
i)に従って、複数のメモリアレイブロックMA0〜M
Akのうちのいずれかのメモリアレイブロック(たとえ
ばMAk)と、そのメモリアレイブロックMAkに属す
る複数のワード線WLのうちのいずれかのワード線WL
とを選択し、そのワード線WLを選択レベルの「H」レ
ベルにして対応の各メモリセルMCを活性化させる。
Returning to FIG. 3, the rectangular memory mat 14 is used.
The row decoders 15 are arranged along the long sides of the columns and the column decoders 16 are arranged along the short sides of the memory mats 14. Row decoder 15 includes row address signals RA0-RAi (address signals A0-A when signal / RAS is at "L" level).
i), a plurality of memory array blocks MA0 to M
Any memory array block (eg, MAk) of Ak and any one of the plurality of word lines WL belonging to the memory array block MAk
Are selected, and the word line WL is set to the selection level "H" level to activate the corresponding memory cells MC.

【0043】列デコーダ16は、列アドレス信号CA0
〜CAi′(信号/CASが「L」レベルのときのアド
レス信号A0〜Ai′)に従って、複数の列選択線CS
Lのうちのいずれかの列選択線CSLを選択し、その列
選択線CSLを選択レベルの「H」レベルにして対応の
各列選択ゲート24を導通させる。但し、i′は0以上
でi以下の整数である。
The column decoder 16 receives the column address signal CA0.
.About.CAi '(address signals A0 to Ai' when signal / CAS is at "L" level), a plurality of column selection lines CS
One of the L column selection lines CSL is selected, and the column selection line CSL is set to the “H” level of the selection level to turn on the corresponding column selection gate 24. However, i'is an integer of 0 or more and i or less.

【0044】次に、図2〜図5で示したメモリ回路部3
の動作について説明する。スタンバイ時においては、信
号BLIR,BLILはともに「L」レベルになり、信
号BLEQは「H」レベルになり、信号SE,/SEは
ともに中間レベル(VCC/2)となっており、ビット
線BL,/BLはビット線プリチャージ電位VBLにイ
コライズされている。また、ワード線WLおよび列選択
線CSLは、非選択レベルの「L」レベルになってい
る。
Next, the memory circuit section 3 shown in FIGS.
The operation of will be described. In the standby mode, the signals BLIR and BLIL are both at the “L” level, the signal BLEQ is at the “H” level, the signals SE and / SE are both at the intermediate level (VCC / 2), and the bit line BL , / BL are equalized to the bit line precharge potential VBL. Further, the word line WL and the column selection line CSL are at the “L” level which is the non-selection level.

【0045】書込モード時においては、まずビット線イ
コライズ信号BLEQが「L」レベルに立下げられて、
ビット線BL,/BLのイコライズが停止される。次い
で、行デコーダ15によって、行アドレス信号RA0〜
RAiによって指定されたメモリアレイブロック(たと
えばMAk)が選択され、信号BLIR,BLILがそ
れぞれ「H」レベルおよび「L」レベルにされ、メモリ
アレイブロックMAkとセンスアンプ帯SAk,SAk
+1とが結合される。また、行デコーダ15によって、
行アドレス信号RA0〜RAiに応じた行のワード線W
Lが選択レベルの「H」レベルに立上げられ、その行の
メモリセルMCのNチャネルMOSトランジスタQが導
通する。
In the write mode, the bit line equalize signal BLEQ is first lowered to the "L" level,
Equalization of bit lines BL and / BL is stopped. Then, the row decoder 15 causes the row address signals RA0 to RA0.
A memory array block (for example, MAk) designated by RAi is selected, signals BLIR and BLIL are set to “H” level and “L” level, respectively, and memory array block MAk and sense amplifier bands SAk and SAk are set.
+1 and are combined. Also, by the row decoder 15,
Word line W in a row corresponding to row address signals RA0-RAi
L is raised to the selected level of "H", and N channel MOS transistor Q of memory cell MC in that row is rendered conductive.

【0046】次いで、列デコーダ16によって、列アド
レス信号CA0〜CAi′に応じた列の列選択線CSL
が選択レベルの「H」レベルに立上げられ、その列の選
択ゲート24が導通する。ロジック回路部2から与えら
れた書込データ信号Diは、IOバッファ13、グロー
バルデータ入出力線対GIO,/GIOおよびデータ入
出力線対IO,/IOを介して選択された列のビット線
対BL,/BLに与えられる。書込データ信号Djに従
って、センスアンプ27はビット線BL,/BLの電位
をフル振幅させる。選択されたメモリセルMCのキャパ
シタCには、ビット線BLまたは/BLの電位(「H」
レベル又は「L]レベル)に応じた量の電荷が蓄えられ
る。
Next, the column decoder 16 causes the column selection line CSL of the column corresponding to the column address signals CA0 to CAi '.
Is raised to the selection level of "H", and the selection gate 24 of that column is rendered conductive. The write data signal Di supplied from the logic circuit section 2 is applied to the bit line pair of the column selected via the IO buffer 13, the global data input / output line pair GIO, / GIO and the data input / output line pair IO, / IO. Given to BL, / BL. In accordance with the write data signal Dj, the sense amplifier 27 causes the potentials of the bit lines BL and / BL to have a full amplitude. The potential (“H”) of the bit line BL or / BL is applied to the capacitor C of the selected memory cell MC.
The amount of electric charge corresponding to the level or the “L” level) is stored.

【0047】読出モード時においては、まずビット線イ
コライズ信号BLEQが「L」レベルに立下げられて、
ビット線BL,/BLのイコライズが停止される。次い
で、行デコーダ15によって、たとえばメモリアレイブ
ロックMAkが選択されて信号BLIR,BLILがそ
れぞれ「H」レベルおよび「L」レベルにされ、メモリ
アレイブロックMAkとセンスアンプ帯SAk,SAk
+1が結合されるとともに、行アドレス信号RA0〜R
Aiに対応する行のワード線WLが選択レベルの「H」
レベルに立上げられる。これにより、ビット線BL,/
BLの電位は、活性化されたメモリセルMCのキャパシ
タCの電荷量に応じて微小量だけ変化する。
In the read mode, the bit line equalize signal BLEQ is first lowered to the "L" level,
Equalization of bit lines BL and / BL is stopped. Next, for example, memory array block MAk is selected by row decoder 15 and signals BLIR and BLIL are set to “H” level and “L” level, respectively, and memory array block MAk and sense amplifier bands SAk and SAk are set.
+1 is coupled and row address signals RA0 to RA
The word line WL in the row corresponding to Ai is at the selection level "H"
Can be raised to a level. As a result, the bit lines BL, /
The potential of BL changes by a minute amount according to the charge amount of the capacitor C of the activated memory cell MC.

【0048】次いで、センスアンプ活性化信号SE,/
SEがそれぞれ「H」レベルおよび「L」レベルとな
り、センスアンプ27が活性化される。ビット線BLの
電位がビット線/BLの電位よりも微小量だけ高いと
き、MOSトランジスタ28,31の抵抗値がMOSト
ランジスタ29,30の抵抗値よりも小さくなって、ビ
ット線BLの電位が「H」レベル(電源電位VCC)ま
で引き上げられるとともに、ビット線/BLの電位が
「L」レベル(接地電位GND)まで引き下げられる。
逆に、ビット線/BLの電位がビット線BLの電位より
も微小量だけ高いとき、MOSトランジスタ29,30
の抵抗値がMOSトランジスタ28,30の抵抗値より
も小さくなって、ビット線/BLの電位が「H」レベル
まで引き上げられるとともにビット線BLの電位が
「L」レベルまで引き下げられる。
Then, the sense amplifier activation signals SE, /
SE becomes "H" level and "L" level, respectively, and the sense amplifier 27 is activated. When the potential of the bit line BL is slightly higher than the potential of the bit line / BL, the resistance values of the MOS transistors 28 and 31 become smaller than the resistance values of the MOS transistors 29 and 30, and the potential of the bit line BL becomes " The potential of bit line / BL is lowered to the "L" level (ground potential GND) while being raised to the "H" level (power supply potential VCC).
Conversely, when the potential of the bit line / BL is slightly higher than the potential of the bit line BL, the MOS transistors 29, 30
Becomes smaller than the resistance values of the MOS transistors 28 and 30, the potential of the bit line / BL is raised to the "H" level and the potential of the bit line BL is lowered to the "L" level.

【0049】次いで列デコーダ16によって、列アドレ
ス信号CA0〜CAiに対応する列の列選択線CSLが
選択レベルの「H」レベルに立上げられ、その列の列選
択ゲート24が導通する。選択された列のビット線対B
L,/BLのデータ信号Qjは、列選択ゲート21、デ
ータ入出力線対IO,/IO、グローバルデータ入出力
線対GIO,/GIO、IOバッファ13を介してロジ
ック回路部2に出力される。
Next, the column decoder 16 raises the column selection line CSL of the column corresponding to the column address signals CA0 to CAi to the "H" level of the selection level, and the column selection gate 24 of that column is rendered conductive. Bit line pair B of the selected column
The data signals Qj of L and / BL are output to the logic circuit section 2 through the column selection gate 21, the data input / output line pair IO, / IO, the global data input / output line pair GIO, / GIO, and the IO buffer 13. .

【0050】以下、この発明の特徴となるメモリセルM
Cの構成およびデータの書込方法について詳細に説明す
る。図6(a)(b)は、このメモリ回路部3のメモリ
セルMCの構成を示す図である。図6(b)は図6
(a)のZ−Z′線断面図であり、図6(a)ではビッ
ト線BLは省略されている。
The memory cell M, which is a feature of the present invention, will be described below.
The configuration of C and the method of writing data will be described in detail. 6A and 6B are diagrams showing the configuration of the memory cell MC of the memory circuit unit 3. FIG. 6B is the same as FIG.
It is the ZZ 'sectional view taken on the line of (a), and the bit line BL is abbreviate | omitted in FIG. 6 (a).

【0051】図6(a)(b)において、結晶シリコン
基板40の両面にP型ウェル41が形成され、P型ウェ
ル41の表面にNチャネルMOSトランジスタQおよび
キャパシタCが形成される。NチャネルMOSトランジ
スタQは、P型ウェル41の表面にゲート絶縁膜42を
介してゲート電極43を形成し、その両側にソース領域
44およびドレイン領域45を形成したものである。ゲ
ート電極43は、ワード線WLの一部を構成している。
ソース領域44およびドレイン領域45は、N型拡散層
で構成される。キャパシタCは、いわゆるプレーナ型キ
ャパシタ構造になっており、P型ウェル41の表面にN
型拡散層(または反転層)46(ストレージノードS
N)を形成し、その表面に絶縁層47を介してセルプレ
ート電極48を形成したものである。
In FIGS. 6A and 6B, P-type wells 41 are formed on both sides of the crystalline silicon substrate 40, and N-channel MOS transistors Q and capacitors C are formed on the surfaces of the P-type wells 41. In the N-channel MOS transistor Q, a gate electrode 43 is formed on the surface of a P-type well 41 via a gate insulating film 42, and a source region 44 and a drain region 45 are formed on both sides of the gate electrode 43. The gate electrode 43 constitutes a part of the word line WL.
The source region 44 and the drain region 45 are composed of N-type diffusion layers. The capacitor C has a so-called planar type capacitor structure, and an N-type capacitor is formed on the surface of the P-type well 41.
Type diffusion layer (or inversion layer) 46 (storage node S
N) is formed, and the cell plate electrode 48 is formed on the surface thereof via the insulating layer 47.

【0052】ここで、メモリセルMCのNチャネルMO
SトランジスタQのゲート電極43(ワード線WL)と
キャパシタCのセルプレート電極48とは、同一配線層
で形成される。この配線層は、不純物が導入された多結
晶シリコン(ドープトポリシリコン)で形成してもよい
し、WSix,CoSixなどを用いたポリサイドで形
成してもよいし、いわゆるサリサイド技術によって形成
してもよい。この配線層は、CMOSロジックプロセス
におけるMOSトランジスタのゲート電極にも用いられ
る。
Here, the N channel MO of the memory cell MC
The gate electrode 43 (word line WL) of the S transistor Q and the cell plate electrode 48 of the capacitor C are formed in the same wiring layer. This wiring layer may be formed of polycrystalline silicon (doped polysilicon) having impurities introduced therein, or may be formed of polycide using WSix, CoSix, or the like, or formed by a so-called salicide technique. Good. This wiring layer is also used as the gate electrode of the MOS transistor in the CMOS logic process.

【0053】NチャネルMOSトランジスタQおよびキ
ャパシタCの上方には、絶縁層49を介してビット線B
Lが形成される。このような構造は、CBU構造と呼ば
れる。ビット線BLは、第1メタル配線層で形成され
る。NチャネルMOSトランジスタQのソース領域44
は、コンタクトホール50を介してビット線BLに接続
される。
Above the N-channel MOS transistor Q and the capacitor C, a bit line B is provided via an insulating layer 49.
L is formed. Such a structure is called a CBU structure. The bit line BL is formed of the first metal wiring layer. Source region 44 of N-channel MOS transistor Q
Are connected to the bit line BL via the contact hole 50.

【0054】なお、1本のビット線BLに接続される複
数のメモリセルMCは、2つずつグループ化されてい
る。対をなす2つのメモリセルMCには、NチャネルM
OSトランジスタQのソース領域44およびコンタクト
ホール50が共通に設けられる。このビット線BLに接
続されるメモリセルMCと、他のビット線/BLに接続
されるメモリセルMCとは、素子分離層51によって分
離される。
The plurality of memory cells MC connected to one bit line BL are grouped in groups of two. The two memory cells MC forming a pair have an N channel M
The source region 44 and the contact hole 50 of the OS transistor Q are provided in common. The memory cell MC connected to the bit line BL and the memory cell MC connected to another bit line / BL are separated by the element separation layer 51.

【0055】この実施の形態1では、第1に、プレーナ
型のキャパシタCを採用し、セルプレート電極48とワ
ード線WLを同一配線層で形成するので、セルプレート
電極、ストレージノードを形成するための配線層を別途
設ける必要がなく、メモリアレイ9〜12と周辺回路部
の間に段差が生じることもない。したがって、システム
LSI1をCMOSロジックプロセスのみで形成するこ
とができ、システムLSI1の低価格化を図ることがで
きる。
In the first embodiment, firstly, since the planar type capacitor C is adopted and the cell plate electrode 48 and the word line WL are formed in the same wiring layer, the cell plate electrode and the storage node are formed. It is not necessary to separately provide a wiring layer of, and a step does not occur between the memory arrays 9 to 12 and the peripheral circuit section. Therefore, the system LSI 1 can be formed only by the CMOS logic process, and the cost of the system LSI 1 can be reduced.

【0056】ところで、メモリセルMCのストレージノ
ードSNに「H」レベル(電源電位VCC)のデータ信
号を十分に書込む、あるいはメモリセルMCのストレー
ジノードSNから「H」レベルのデータ信号を十分に読
出すためには、電源電位VCCにメモリセルMCのNチ
ャネルMOSトランジスタQのしきい値電圧Vtnを加
算した電位VCC+Vtnよりも十分に高い電位VPP
をワード線WLに印加する必要がある。図7に示すよう
に、ワード線WLに昇圧電位VPPが印加され、ビット
線BLがセンスアンプ27によって接地電位GND(0
V)にされると、NチャネルMOSトランジスタQのゲ
ート絶縁膜にはVgs=VPPが印加される。したがっ
て、NチャネルMOSトランジスタQのゲート絶縁膜の
膜厚は、高電圧VPPに耐えることができるように、厚
く設定する必要がある。一方、キャパシタCの絶縁膜
は、大きなキャパシタンスが得られるように、薄く設定
する必要がある。
By the way, the data signal of "H" level (power supply potential VCC) is sufficiently written in the storage node SN of the memory cell MC, or the data signal of "H" level is sufficiently written from the storage node SN of the memory cell MC. For reading, a potential VPP sufficiently higher than a potential VCC + Vtn obtained by adding the threshold voltage Vtn of the N-channel MOS transistor Q of the memory cell MC to the power supply potential VCC.
Must be applied to the word line WL. As shown in FIG. 7, the boosted potential VPP is applied to the word line WL, and the bit line BL is grounded by the sense amplifier 27 to the ground potential GND (0
V), Vgs = VPP is applied to the gate insulating film of the N-channel MOS transistor Q. Therefore, the film thickness of the gate insulating film of N channel MOS transistor Q must be set thick so as to withstand high voltage VPP. On the other hand, the insulating film of the capacitor C needs to be thin so that a large capacitance can be obtained.

【0057】このためには、膜厚の異なるゲート絶縁膜
を混在させるデュアルゲート絶縁膜プロセスを採用し、
図8に示すように、NチャネルMOSトランジスタQの
領域Aには厚い絶縁膜を形成し、キャパシタCの領域に
は薄い絶縁膜を形成する必要がある。しかし、このよう
な構造を採用すると、ワード線WLとセルプレート電極
48との間の距離を長くする必要があり、メモリセルM
Cのサイズは増大してしまう。
For this purpose, a dual gate insulating film process in which gate insulating films having different film thicknesses are mixed is adopted,
As shown in FIG. 8, it is necessary to form a thick insulating film in the region A of the N-channel MOS transistor Q and a thin insulating film in the region of the capacitor C. However, if such a structure is adopted, it is necessary to increase the distance between the word line WL and the cell plate electrode 48, and the memory cell M
The size of C will increase.

【0058】そこで、この実施の形態1では、第2に、
NチャネルMOSトランジスタQのゲート絶縁膜42を
キャパシタCの絶縁膜47と同じ薄い膜厚に設定しても
NチャネルMOSトランジスタQのゲート絶縁膜42が
絶縁破壊されないようなデータ書込方法を採用し、メモ
リセルMCのサイズの増大を防止する。
Therefore, in the first embodiment, secondly,
A data writing method is adopted so that even if the gate insulating film 42 of the N-channel MOS transistor Q is set to have the same thin film thickness as the insulating film 47 of the capacitor C, the gate insulating film 42 of the N-channel MOS transistor Q is not broken down. , To prevent the memory cell MC from increasing in size.

【0059】図9は、このメモリ回路部3のワードドラ
イバ55の構成を示す回路図である。ワードドライバ5
5は、図3の行デコーダ15に含まれる回路であり、各
ワード線WLに対応して設けられている。ワードドライ
バ55は、レベルシフタ56、切換回路57およびイン
バータ58を含む。
FIG. 9 is a circuit diagram showing the structure of the word driver 55 of the memory circuit section 3. Word driver 5
Reference numeral 5 denotes a circuit included in the row decoder 15 of FIG. 3, which is provided corresponding to each word line WL. The word driver 55 includes a level shifter 56, a switching circuit 57 and an inverter 58.

【0060】レベルシフタ56は、「H」レベルが電源
電位VCCで「L」レベルが接地電位GNDの信号Xa
を、「H」レベルが昇圧電位VPPで「L」レベルが接
地電位GNDの信号に変換し、さらに反転させるもので
ある。信号Xaは、対応のワード線WLを指定する行ア
ドレス信号RA0〜RAiが入力された場合にプリデコ
ードされて活性化される信号である。
The level shifter 56 outputs the signal Xa whose "H" level is the power supply potential VCC and whose "L" level is the ground potential GND.
Is converted into a signal in which the “H” level is the boosted potential VPP and the “L” level is the ground potential GND, and the signal is further inverted. Signal Xa is a signal which is predecoded and activated when row address signals RA0 to RAi designating a corresponding word line WL are input.

【0061】すなわちレベルシフタ56は、Pチャネル
MOSトランジスタ59,60、NチャネルMOSトラ
ンジスタ64,65およびインバータ67を含む。Pチ
ャネルMOSトランジスタ59,60は、それぞれ昇圧
電位VPPのラインとノードN59,N60の間に接続
され、それらのゲートはそれぞれノードN60,N59
に接続される。NチャネルMOSトランジスタ64,6
5は、それぞれノードN59,N60と接地電位GND
のラインとの間に接続される。信号Xaは、Nチャネル
MOSトランジスタ64のゲートに直接入力されるとと
もに、インバータ67を介してNチャネルMOSトラン
ジスタ65のゲートに入力される。ノードN59に現わ
れる信号が、このレベルシフタ56の出力信号φPとな
る。
That is, level shifter 56 includes P channel MOS transistors 59 and 60, N channel MOS transistors 64 and 65, and an inverter 67. P channel MOS transistors 59 and 60 are connected between the line of boosted potential VPP and nodes N59 and N60, respectively, and their gates are connected to nodes N60 and N59, respectively.
Connected to. N-channel MOS transistors 64, 6
5 is the nodes N59 and N60 and the ground potential GND, respectively.
Connected between the line and. The signal Xa is directly input to the gate of the N-channel MOS transistor 64 and also input to the gate of the N-channel MOS transistor 65 via the inverter 67. The signal appearing at node N59 becomes the output signal φP of level shifter 56.

【0062】信号Xaが非活性化レベルの「L」レベル
の場合は、NチャネルMOSトランジスタ64が非導通
になるとともにNチャネルMOSトランジスタ65が導
通する。これにより、ノードN60が「L」レベルにな
ってPチャネルMOSトランジスタ59が導通し、ノー
ドN59の電位すなわち信号φPが昇圧電位VPPにな
ってPチャネルMOSトランジスタ60が非導通にな
る。
When signal Xa is at the inactive level of "L", N channel MOS transistor 64 is rendered non-conductive and N channel MOS transistor 65 is rendered conductive. As a result, node N60 attains the "L" level to render P channel MOS transistor 59 conductive, and the potential of node N59, that is, signal φP attains boosted potential VPP, rendering P channel MOS transistor 60 non-conductive.

【0063】信号Xaが活性化レベルの「H」レベルの
場合は、NチャネルMOSトランジスタ64が導通する
とともにNチャネルMOSトランジスタ65が非導通に
なる。これにより、信号φPが「L」レベルになってP
チャネルMOSトランジスタ60が導通し、ノードN6
0が昇圧電位VPPになってPチャネルMOSトランジ
スタ59が非導通になる。
When signal Xa is at the active level of "H", N channel MOS transistor 64 is rendered conductive and N channel MOS transistor 65 is rendered non-conductive. As a result, the signal φP becomes the “L” level and P
The channel MOS transistor 60 becomes conductive, and the node N6
0 becomes the boosted potential VPP and the P-channel MOS transistor 59 becomes non-conductive.

【0064】切換回路57は、PチャネルMOSトラン
ジスタ61,62およびインバータ68を含む。Pチャ
ネルMOSトランジスタ61は、昇圧電位VPPのライ
ンとインバータ58の電源ノードN63との間に接続さ
れる。PチャネルMOSトランジスタ62は、電源電位
VCCのラインとインバータ58の電源ノードN63と
の間に接続される。信号φACTは、PチャネルMOS
トランジスタ61のゲートに直接入力されるとともに、
インバータ68を介してPチャネルMOSトランジスタ
62のゲートに入力される。
Switching circuit 57 includes P channel MOS transistors 61 and 62 and an inverter 68. P-channel MOS transistor 61 is connected between the line of boosted potential VPP and power supply node N63 of inverter 58. P channel MOS transistor 62 is connected between the line of power supply potential VCC and power supply node N63 of inverter 58. The signal φACT is a P channel MOS
It is directly input to the gate of the transistor 61 and
It is input to the gate of the P-channel MOS transistor 62 via the inverter 68.

【0065】信号φACTが「H」レベルの場合は、P
チャネルMOSトランジスタ61が非導通になるととも
にPチャネルMOSトランジスタ62が導通し、電源電
位VCCがインバータ58の電源ノードN63に与えら
れる。信号φACTが「L」レベルの場合は、Pチャネ
ルMOSトランジスタ61が導通するとともにPチャネ
ルMOSトランジスタ62が非導通になり、昇圧電位V
PPがインバータ58の電源ノードN63に与えられ
る。
When the signal φACT is at "H" level, P
Channel MOS transistor 61 is rendered non-conductive, P channel MOS transistor 62 is rendered conductive, and power supply potential VCC is applied to power supply node N63 of inverter 58. When signal φACT is at "L" level, P-channel MOS transistor 61 becomes conductive and P-channel MOS transistor 62 becomes non-conductive, and boosted potential V
PP is applied to power supply node N63 of inverter 58.

【0066】インバータ58は、PチャネルMOSトラ
ンジスタ63およびNチャネルMOSトランジスタ66
を含む。PチャネルMOSトランジスタ63は、電源ノ
ードN63と対応のワード線WLの間に接続され、その
ゲートはレベルシフタ56の出力信号φPを受ける。N
チャネルMOSトランジスタ66は、対応のワード線W
Lと接地電位GNDのラインとの間に接続され、そのゲ
ートは信号φPを受ける。
Inverter 58 includes P channel MOS transistor 63 and N channel MOS transistor 66.
including. P channel MOS transistor 63 is connected between power supply node N63 and corresponding word line WL, and its gate receives output signal φP of level shifter 56. N
The channel MOS transistor 66 has a corresponding word line W.
It is connected between L and the line of ground potential GND, and its gate receives signal φP.

【0067】信号φPが「L」レベルの場合は、Pチャ
ネルMOSトランジスタ63が導通するとともにNチャ
ネルMOSトランジスタ66が非導通になり、電源ノー
ドN63の電位VPPまたはVCCがワード線WLに与
えられる。信号φPが「H」レベルの場合は、Pチャネ
ルMOSトランジスタ63が非導通になるとともにNチ
ャネルMOSトランジスタ66が導通し、接地電位GN
Dがワード線WLに与えられる。
When signal φP is at "L" level, P-channel MOS transistor 63 is rendered conductive and N-channel MOS transistor 66 is rendered non-conductive, and potential VPP or VCC of power supply node N63 is applied to word line WL. When signal φP is at "H" level, P-channel MOS transistor 63 becomes non-conductive, N-channel MOS transistor 66 becomes conductive, and ground potential GN
D is applied to word line WL.

【0068】図10は、図9に示したワードドライバ5
5の動作を示すタイムチャートである。スタンバイ状態
では、信号φACTが「H」レベルにされており、Pチ
ャネルMOSトランジスタ61が非導通になるとともに
PチャネルMOSトランジスタ62が導通し、インバー
タ58の電源ノードN63には電源電位VCCが与えら
れている。また、信号Xaが「L」レベルにされてお
り、信号φPが昇圧電位VPPになってPチャネルMO
Sトランジスタ63が非導通になるとともにNチャネル
MOSトランジスタ66が導通し、ワード線WLは接地
電位GNDにされている。
FIG. 10 shows the word driver 5 shown in FIG.
6 is a time chart showing the operation of FIG. In the standby state, signal φACT is at the “H” level, P-channel MOS transistor 61 becomes non-conductive and P-channel MOS transistor 62 becomes conductive, and power supply potential VCC is applied to power supply node N63 of inverter 58. ing. Further, the signal Xa is set to the “L” level, the signal φP becomes the boosted potential VPP, and the P channel MO
The S-transistor 63 becomes non-conductive, the N-channel MOS transistor 66 becomes conductive, and the word line WL is set to the ground potential GND.

【0069】ある時刻に、制御信号/RAS,/CA
S,…によってアクティブコマンドACTが入力される
と、選択されるメモリアレイブロック(たとえばMA
k)において信号φACTが「L」レベルに立下げられ
る。これにより、PチャネルMOSトランジスタ61が
導通するとともにPチャネルMOSトランジスタ62が
非導通になり、昇圧電位VPPがインバータ58の電源
ノードN63に与えられる。
At a certain time, control signals / RAS, / CA
When an active command ACT is input by S, ..., The selected memory array block (for example, MA
In k), signal φACT falls to "L" level. As a result, P-channel MOS transistor 61 becomes conductive and P-channel MOS transistor 62 becomes non-conductive, and boosted potential VPP is applied to power supply node N63 of inverter 58.

【0070】アクティブコマンドACTが入力されてか
ら所定時間経過後に信号Xaが活性化レベルの「H」レ
ベルに立上げられ、信号φPが「L」レベルに立下げら
れる。これにより、NチャネルMOSトランジスタ66
が非導通になるとともにPチャネルMOSトランジスタ
63が導通し、ワード線WLが昇圧電位VPPにされ
る。
After a lapse of a predetermined time from the input of active command ACT, signal Xa is raised to the activation level "H" level and signal φP is lowered to "L" level. As a result, the N-channel MOS transistor 66
Becomes non-conductive, the P-channel MOS transistor 63 becomes conductive, and the word line WL is set to the boosted potential VPP.

【0071】また、このメモリ回路部3では、図11に
示すように、各メモリアレイブロックMAに対応してロ
ーカル制御回路70が設けられ、各センスアンプ帯SA
に対応して2つの信号発生回路71,72が設けられ
る。図11では、メモリアレイブロックMAk−1,M
Akに対応してそれぞれローカル制御回路70.k−
1,70.kが設けられ、センスアンプ帯SAkに対応
して信号発生回路71.k,72.kが設けられている
状態が示されている。
In this memory circuit section 3, as shown in FIG. 11, a local control circuit 70 is provided corresponding to each memory array block MA, and each sense amplifier band SA is provided.
Two signal generating circuits 71 and 72 are provided corresponding to the above. In FIG. 11, memory array blocks MAk-1, Mk
The local control circuits 70. k-
1,70. k are provided, and signal generation circuits 71.k are provided corresponding to sense amplifier band SAk. k, 72. The state in which k is provided is shown.

【0072】ローカル制御回路70.k−1は、行アド
レス信号RA0〜RAiによって対応のメモリアレイブ
ロックMAk−1が選択されたことに応じて、信号φE
k−1,φFk−1の各々を所定のタイミングで活性化
レベルの「H」レベルにする。
Local control circuit 70. k-1 is signal φE in response to selection of corresponding memory array block MAk-1 by row address signals RA0 to RAi.
Each of k−1 and φFk−1 is set to the activation level “H” level at a predetermined timing.

【0073】ローカル制御回路70.kは、行アドレス
信号RA0〜RAiによって対応のメモリアレイブロッ
クMAkが選択されたことに応じて、信号φEk,φF
kの各々を所定のタイミングで活性化レベルの「H」レ
ベルにする。
Local control circuit 70. k corresponds to signals φEk and φF in response to selection of corresponding memory array block MAk by row address signals RA0 to RAi.
Each of k is set to an activation level of "H" at a predetermined timing.

【0074】信号発生回路71.kは、信号φEk,φ
Fk−1が「L」レベルの場合は信号BLIRを接地電
位GNDにし、信号φEkが「H」レベルにされた場合
は信号BLIRを電源電位VCCにし、信号φFk−1
が「H」レベルにされた場合は信号BLIRを負電位V
BBにする。
Signal generating circuit 71. k is the signal φEk, φ
When Fk-1 is at the "L" level, the signal BLIR is set to the ground potential GND, and when the signal φEk is set to the "H" level, the signal BLIR is set to the power supply potential VCC and the signal φFk-1 is set.
Is set to the “H” level, the signal BLIR is set to the negative potential V
Turn it into BB.

【0075】信号発生回路72.kは、信号φEk−
1,φFkが「L」レベルの場合は信号BLILを接地
電位GNDにし、信号φEk−1が「H」レベルにされ
た場合は信号BLILを電源電位VCCにし、信号φF
kが「H」レベルにされた場合は信号BLILを負電位
VBBにする。
Signal generating circuit 72. k is the signal φEk−
1, when φFk is at the “L” level, the signal BLIL is set to the ground potential GND, and when the signal φEk−1 is set to the “H” level, the signal BLIL is set to the power supply potential VCC, and the signal φF is set.
When k is set to "H" level, signal BLIL is set to negative potential VBB.

【0076】図12は、信号発生回路71.kの構成を
示す回路ブロック図である。図12において、信号発生
回路71.kは、インバータ73,74、PチャネルM
OSトランジスタ75、NチャネルMOSトランジスタ
76〜78およびレベルシフタ79を含む。MOSトラ
ンジスタ75〜77は、電源電位VCCのラインと接地
電位GNDのラインとの間に直列接続される。Nチャネ
ルMOSトランジスタ78は、MOSトランジスタ7
5,76の間のノードN78と負電位VBBのラインと
の間に接続される。信号φEkは、インバータ73を介
してMOSトランジスタ75,76のゲートに入力され
る。信号φFk−1は、インバータ74を介してNチャ
ネルMOSトランジスタ77のゲートに入力されるとと
もに、レベルシフタ79を介してNチャネルMOSトラ
ンジスタ78のゲートに入力される。なお、負電位VB
Bは、図6のP型ウェル41に印加される電位と同じで
あってもよいし、違った電位レベルでもよい。
FIG. 12 shows signal generation circuits 71. It is a circuit block diagram which shows the structure of k. 12, signal generation circuits 71. k is an inverter 73, 74, P channel M
It includes an OS transistor 75, N channel MOS transistors 76 to 78 and a level shifter 79. MOS transistors 75 to 77 are connected in series between the line of power supply potential VCC and the line of ground potential GND. The N-channel MOS transistor 78 is the MOS transistor 7
It is connected between node N78 between 5 and 76 and the line of negative potential VBB. The signal φEk is input to the gates of the MOS transistors 75 and 76 via the inverter 73. Signal φFk−1 is input to the gate of N channel MOS transistor 77 via inverter 74 and to the gate of N channel MOS transistor 78 via level shifter 79. Note that the negative potential VB
B may be the same as the potential applied to the P-type well 41 in FIG. 6 or may be a different potential level.

【0077】レベルシフタ79は、「H」レベルが電源
電位VCCで「L」レベルが接地電位GNDの信号φF
k−1を、「H」レベルが電源電位VCCで「L」レベ
ルが負電位VBBの信号φ79に変換するものである。
The level shifter 79 outputs a signal φF whose “H” level is the power supply potential VCC and whose “L” level is the ground potential GND.
k-1 is converted into a signal φ79 in which the "H" level is the power supply potential VCC and the "L" level is the negative potential VBB.

【0078】すなわちレベルシフタ79は、図13に示
すように、PチャネルMOSトランジスタ80,81、
NチャネルMOSトランジスタ82,83およびインバ
ータ84を含む。PチャネルMOSトランジスタ80,
81は、それぞれ電源電位VCCのラインとノードN8
0,N81との間に接続される。信号φFk−1は、P
チャネルMOSトランジスタ80のゲートに直接入力さ
れるとともに、インバータ84を介してPチャネルMO
Sトランジスタ81のゲートに入力される。Nチャネル
MOSトランジスタ82,83は、それぞれノードN8
0,N81と負電位VBBのラインとの間に接続され、
それらのゲートはそれぞれノードN81,N80に接続
される。ノードN81に現われる信号が、そのレベルシ
フタ79の出力信号φ79となる。
That is, as shown in FIG. 13, the level shifter 79 includes P-channel MOS transistors 80 and 81,
Includes N channel MOS transistors 82 and 83 and an inverter 84. P-channel MOS transistor 80,
81 denotes a line of the power supply potential VCC and a node N8, respectively.
0, N81. The signal φFk−1 is P
It is directly input to the gate of the channel MOS transistor 80, and also a P channel MO
It is input to the gate of the S transistor 81. N-channel MOS transistors 82 and 83 are connected to node N8, respectively.
Connected between 0, N81 and the line of negative potential VBB,
Their gates are connected to nodes N81 and N80, respectively. The signal appearing at node N81 becomes the output signal φ79 of level shifter 79.

【0079】信号φFk−1が「L」レベルの場合は、
PチャネルMOSトランジスタ80が導通するとともに
PチャネルMOSトランジスタ81が非導通となる。こ
れにより、ノードN80が「H」レベルになってNチャ
ネルMOSトランジスタ83が導通し、ノードN81が
「L」レベル(負電位VBB)になってNチャネルMO
Sトランジスタ82が非導通になる。したがって、信号
φ79は負電位VBBになる。
When the signal φFk-1 is at "L" level,
P-channel MOS transistor 80 becomes conductive and P-channel MOS transistor 81 becomes non-conductive. As a result, the node N80 goes high and the N-channel MOS transistor 83 becomes conductive, and the node N81 goes low (negative potential VBB) to bring the N-channel MO transistor into operation.
The S transistor 82 becomes non-conductive. Therefore, the signal φ79 becomes the negative potential VBB.

【0080】信号φFk−1が「H」レベルの場合は、
PチャネルMOSトランジスタ80が非導通になるとと
もにPチャネルMOSトランジスタ81が導通する。こ
れにより、ノードN81が「H」レベル(電源電位VC
C)になってNチャネルMOSトランジスタ82が導通
し、ノードN80が「L」レベルになってNチャネルM
OSトランジスタ83が非導通になる。したがって、信
号φ79は電源電位VCCになる。
When the signal φFk-1 is at "H" level,
The P-channel MOS transistor 80 becomes non-conductive and the P-channel MOS transistor 81 becomes conductive. This causes the node N81 to go to the “H” level (power supply potential VC
C), the N-channel MOS transistor 82 becomes conductive, the node N80 goes to "L" level and the N-channel M
The OS transistor 83 becomes non-conductive. Therefore, the signal φ79 becomes the power supply potential VCC.

【0081】図12に戻って、信号φEk,φFk−1
がともに「L」レベルの場合は、NチャネルMOSトラ
ンジスタ76,77が導通するとともにPチャネルMO
Sトランジスタ75およびNチャネルMOSトランジス
タ78が非導通になり、信号BLIRは接地電位GND
になる。信号φEk,φFk−1がそれぞれ「H」レベ
ルおよび「L」レベルの場合は、PチャネルMOSトラ
ンジスタ75およびNチャネルMOSトランジスタ77
が導通するとともにNチャネルMOSトランジスタ7
6,78が非導通になり、信号BLIRは電源電位VC
Cになる。信号φEk,φFk−1がそれぞれ「L」レ
ベルおよび「H」レベルの場合は、NチャネルMOSト
ランジスタ76,78が導通するとともにPチャネルM
OSトランジスタ75およびNチャネルMOSトランジ
スタ77が非導通になり、信号BLIRは負電位VBB
になる。信号φEk,φFk−1がともに「H」レベル
になる場合はない。
Returning to FIG. 12, the signals φEk, φFk−1.
Are both at the "L" level, the N-channel MOS transistors 76 and 77 are turned on and the P-channel MO transistor is turned on.
S transistor 75 and N channel MOS transistor 78 are rendered non-conductive, and signal BLIR is at ground potential GND.
become. When signals φEk and φFk−1 are at “H” level and “L” level, respectively, P-channel MOS transistor 75 and N-channel MOS transistor 77.
Is turned on and the N-channel MOS transistor 7 is turned on.
6, 78 become non-conductive, the signal BLIR is the power supply potential VC
Become C. When signals .phi.Ek and .phi.Fk-1 are at "L" level and "H" level, respectively, N-channel MOS transistors 76 and 78 become conductive and P-channel M.
The OS transistor 75 and the N-channel MOS transistor 77 become non-conductive, and the signal BLIR has the negative potential VBB.
become. Signals .phi.Ek and .phi.Fk-1 are not both at "H" level.

【0082】信号発生回路72.kは、図14に示すよ
うに、信号発生回路71.kと同じ構成である。ただ
し、信号φEk,φFk−1の代わりにそれぞれ信号φ
Ek−1,φFkが入力され、信号BLIRの代わりに
信号BLILが出力される。信号φEk−1,φFkが
ともに「L」レベルの場合は信号BLILは接地電位G
NDになり、信号φEk−1,φFkがそれぞれ「H」
レベルおよび「L」レベルの場合は信号BLILは電源
電位VCCとなり、信号φEk−1,φFkがそれぞれ
「L」レベルおよび「H」レベルの場合は信号BLIL
は負電位VBBとなる。信号φEk−1,φFkがとも
に「H」レベルになることはない。
Signal generating circuit 72. 14, the signal generating circuits 71.k. It has the same configuration as k. However, instead of the signals φEk and φFk−1, the signal φ
Ek-1, φFk are input, and the signal BLIL is output instead of the signal BLIR. When signals φEk−1 and φFk are both at “L” level, signal BLIL is at ground potential G
ND, and signals φEk−1 and φFk are “H” respectively.
Signal BLIL becomes power supply potential VCC in the case of level and "L" level, and signal BLIL in the case of signals .phi.Ek-1 and .phi.Fk being "L" level and "H" level, respectively.
Becomes a negative potential VBB. Both signals φEk−1 and φFk never go to the “H” level.

【0083】図15は、ローカル制御回路70.k−
1,70.kおよび信号発生回路71.k,72.kの
動作を示すタイムチャートである。行アドレス信号RA
0〜RAiによってメモリアレイブロックMAkが選択
される場合について説明する。
FIG. 15 shows the local control circuit 70. k-
1,70. k and signal generation circuit 71. k, 72. It is a time chart which shows operation | movement of k. Row address signal RA
A case where the memory array block MAk is selected by 0 to RAi will be described.

【0084】スタンバイ状態では、信号φEk−1,φ
Ek,φFk−1,φFkはともに「L」レベルにされ
ており、信号BLIR,BLILはともに接地電位GN
Dにされている。ある時刻にアクティブコマンドACT
が入力され、メモリアレイブロックMAkが選択される
と、ローカル制御回路70.kによって信号φEkが
「H」レベルに立上げられ、信号発生回路71.kによ
って信号BLIRが電源電位VCCに立上げられる。次
いで、プリチャージコマンドPREが入力されると、ロ
ーカル制御回路70.kによって信号φFkが「H」レ
ベルに立上げられ、信号発生回路70.kによって信号
BLILが負電位VBBに立下げられる。プリチャージ
コマンドPREが入力されてから所定時間が経過する
と、信号φEk,φFkがともに「L」レベルに立下げ
られ、信号BLIR,BLILがともに接地電位GND
になる。
In the standby state, the signals φEk−1, φ
Ek, φFk−1, and φFk are both set to the “L” level, and signals BLIR and BLIL are both at ground potential GN.
It is set to D. Active command ACT at a certain time
Is input and the memory array block MAk is selected, the local control circuit 70. signal .phi.Ek is raised to "H" level by k, and signal generation circuit 71.k. The signal BLIR is raised to the power supply potential VCC by k. Then, when precharge command PRE is input, local control circuit 70. The signal φFk is raised to the “H” level by the signal k. The signal BLIL falls to the negative potential VBB by k. When a predetermined time elapses after the precharge command PRE is input, both signals φEk and φFk are lowered to the “L” level, and both signals BLIR and BLIL are ground potential GND.
become.

【0085】図16は、図1〜図15で示したメモリ回
路部3のデータ書込方法を示すタイムチャートである。
図16において、スタンバイ状態では、ワード線WLは
接地電位GNDにされ、メモリセルMCのNチャネルM
OSトランジスタQは非導通になっている。メモリセル
MCのストレージノードSNには、電源電位VCCまた
は接地電位GNDが保持されている。また、信号BLI
R,BLILはともに接地電位GNDにされており、図
5の転送ゲート21,36はともに導通している。ま
た、信号BLEQは「H」レベルにされており、図5の
イコライザ32によってビット線対BL,/BLはビッ
ト線プリチャージ電位VBL=VCC/2にイコライズ
されている。
FIG. 16 is a time chart showing a data writing method of the memory circuit section 3 shown in FIGS.
In FIG. 16, in the standby state, the word line WL is set to the ground potential GND and the N channel M of the memory cell MC.
The OS transistor Q is non-conductive. The storage node SN of the memory cell MC holds the power supply potential VCC or the ground potential GND. Also, the signal BLI
Both R and BLIL are set to the ground potential GND, and the transfer gates 21 and 36 in FIG. 5 are both conductive. Further, the signal BLEQ is set to the “H” level, and the bit line pair BL, / BL is equalized to the bit line precharge potential VBL = VCC / 2 by the equalizer 32 of FIG.

【0086】ある時刻に、アクティブコマンドACTが
入力され、たとえばメモリアレイブロックMAkが選択
されると、信号BLIRが「H」レベルに立上げられて
図5の転送ゲート21が非導通になり、センスアンプ2
7がメモリアレイブロックMAk−1から切り離され
る。また、信号BLEQが「L」レベルにされて、ビッ
ト線BL,/BLの電位のイコライズが停止される。
When an active command ACT is input at a certain time and, for example, memory array block MAk is selected, signal BLIR is raised to "H" level, transfer gate 21 in FIG. Amplifier 2
7 is separated from the memory array block MAk-1. Further, the signal BLEQ is set to the “L” level, and equalization of the potentials of the bit lines BL and / BL is stopped.

【0087】次に、行アドレス信号RA0〜RAiに応
じた行のワード線WLは昇圧電位VPPに立上げられ
る。これにより、そのワード線WLに接続されたメモリ
セルMCのNチャネルMOSトランジスタQが導通し、
ビット線対BL,/BL間にメモリセルMCの記憶デー
タに応じた微小電位差が発生する。このとき、たとえば
ビット線BLの電位がビット線/BLの電位よりも微小
量だけ高いものとする。次いで、図5のセンスアンプ活
性化信号SE,/SEがそれぞれ「H」レベルおよび
「L」レベルにされてセンスアンプ27が活性化され、
ノードN1,N2間の微小電位差が電源電圧VCCに増
幅される。
Next, word line WL in the row corresponding to row address signals RA0-RAi is raised to boosted potential VPP. As a result, the N-channel MOS transistor Q of the memory cell MC connected to the word line WL becomes conductive,
A minute potential difference is generated between the bit line pair BL, / BL according to the data stored in the memory cell MC. At this time, for example, the potential of the bit line BL is set to be slightly higher than the potential of the bit line / BL. Then, the sense amplifier activation signals SE and / SE of FIG. 5 are set to the “H” level and the “L” level, respectively, to activate the sense amplifier 27,
The minute potential difference between the nodes N1 and N2 is amplified to the power supply voltage VCC.

【0088】このとき、ノードN1,N2はそれぞれ電
源電位VCCおよび接地電位GNDにされるが、ビット
線BL,/BLはそれぞれ電源電位VCCおよびPチャ
ネルMOSトランジスタ38のしきい値電圧|Vtp|
となる。これは、ノードN1および信号BLILを接地
電位GNDにしても、ビット線/BLが|Vtp|にな
るとPチャネルMOSトランジスタ38が非導通になる
からである。
At this time, nodes N1 and N2 are set to power supply potential VCC and ground potential GND, respectively, but bit lines BL and / BL are set to power supply potential VCC and threshold voltage | Vtp | of P channel MOS transistor 38, respectively.
Becomes This is because even if node N1 and signal BLIL are set to ground potential GND, P channel MOS transistor 38 becomes non-conductive when bit line / BL attains | Vtp |.

【0089】このため、図17(a)に示すように、メ
モリセルMCのNチャネルMOSトランジスタQのゲー
ト絶縁膜に印加される電圧Vgsは最大Vgs=VPP
−|Vtp|に抑えられる。転送ゲート21,36のP
チャネルMOSトランジスタ22,23,37,38の
しきい値電圧|Vtp|は、VPP−|Vtp|≒VC
Cになるように設定される。このため、メモリセルMC
のNチャネルMOSトランジスタQのゲート絶縁膜をキ
ャパシタCの絶縁膜と同じ薄い膜厚にしても信頼性上の
問題はない。
Therefore, as shown in FIG. 17A, the maximum voltage Vgs applied to the gate insulating film of the N-channel MOS transistor Q of the memory cell MC is Vgs = VPP.
-| Vtp | is suppressed. P of transfer gates 21 and 36
The threshold voltage | Vtp | of the channel MOS transistors 22, 23, 37, 38 is VPP- | Vtp | ≈VC
It is set to be C. Therefore, the memory cell MC
Even if the gate insulating film of the N-channel MOS transistor Q has the same thin film thickness as the insulating film of the capacitor C, there is no problem in reliability.

【0090】次に、列アドレス信号CA0〜CAiに応
じた列の列選択線CSLが選択レベルの「H」レベルに
立上げられ、図5の列選択ゲート24が導通する。次い
で書込データ信号に従ってデータ入出力線対IO,/I
Oのうちの1本のデータ入出力線(たとえば/IO)が
「H」レベルにされ他方のデータ入出力線(この場合は
IO)が「L」レベルにされる。これに応じて、センス
アンプ27によってノードN2が電源電位VCCに立上
げられ、ノードN1が接地電圧GNDに立下げられる。
このときでも、ノードN1,N2はそれぞれ接地電圧G
NDおよび電源電位VCCになるが、ビット線BL,/
BLはそれぞれPチャネルMOSトランジスタ37のし
きい値電圧|Vtp|および電源電位VCCとなる。こ
のため、メモリセルMCのNチャネルMOSトランジス
タQのゲート絶縁膜に印加される電圧Vgsは最大Vg
s=VPP−|Vtp|に抑えられる。
Then, the column selection line CSL of the column corresponding to the column address signals CA0 to CAi is raised to the selection level "H" level, and the column selection gate 24 of FIG. 5 is rendered conductive. Then, according to the write data signal, the data input / output line pair IO, / I
One data input / output line (for example, / IO) of O is set to "H" level, and the other data input / output line (IO in this case) is set to "L" level. In response, sense amplifier 27 raises node N2 to power supply potential VCC and lowers node N1 to ground voltage GND.
Even at this time, the nodes N1 and N2 are respectively connected to the ground voltage G
ND and power supply potential VCC, but bit lines BL, /
BL becomes the threshold voltage | Vtp | of P channel MOS transistor 37 and power supply potential VCC, respectively. Therefore, the voltage Vgs applied to the gate insulating film of the N-channel MOS transistor Q of the memory cell MC is the maximum Vg.
It is suppressed to s = VPP- | Vtp |.

【0091】この期間は、メモリセルMCのストレージ
ノードSNに「H」レベルを書込む場合は、ストレージ
ノードSNを電源電位VCCにすることができ、「H」
レベルのデータを十分に書込むことができる。しかし、
「L」レベルのデータを書込む場合は、ストレージノー
ドSNを接地電位GNDにすることができず、データ書
込は不十分となる。そこで、次に「L」レベルのリスト
アを行なう。
During this period, when the "H" level is written to the storage node SN of the memory cell MC, the storage node SN can be set to the power supply potential VCC and "H".
Can write enough level data. But,
When data of "L" level is written, storage node SN cannot be set to ground potential GND and data writing becomes insufficient. Therefore, next, "L" level restore is performed.

【0092】すなわち、プリチャージコマンドPREを
入力してワード線WLを昇圧電位VPPから電源電位V
CCに立下げるとともに信号BLILを接地電位GND
から負電位VBBに立下げる。これにより、図5の転送
ゲート36のPチャネルMOSトランジスタ37が再度
導通してビット線BLおよびストレージノードSNが接
地電位GNDまで立下げられる。またこのとき、図17
(b)に示すように、メモリセルMCのNチャネルMO
SトランジスタQのゲート絶縁膜に印加される電圧Vg
sはVgs=VCCとなり、ゲート絶縁膜が絶縁破壊さ
れるおそれはない。
That is, the precharge command PRE is input to the word line WL from the boosted potential VPP to the power supply potential VPP.
The signal BLIL is lowered to CC and the ground potential GND is applied.
To the negative potential VBB. As a result, the P-channel MOS transistor 37 of the transfer gate 36 of FIG. 5 becomes conductive again, and the bit line BL and the storage node SN fall to the ground potential GND. At this time, as shown in FIG.
As shown in (b), the N channel MO of the memory cell MC
The voltage Vg applied to the gate insulating film of the S transistor Q
Since s is Vgs = VCC, there is no risk of dielectric breakdown of the gate insulating film.

【0093】「L」レベルをリストアする期間は、短く
て済む。「L」レベルのリストアが終了すると、ワード
線WLは「L」レベルに立上げられてメモリセルMCの
NチャネルMOSトランジスタQは非導通になり、スト
レージノードSNのレベルは保持される。また信号BL
IR,BLILがともに接地電位GNDにされて転送ゲ
ート21,36が導通し、信号SE,/SEがともにビ
ット線プリチャージ電位レベル(VCC/2)にされて
センスアンプ27が非活性化され、信号BLEQが
「H」レベルにされてビット線対BL,/BLがビット
線電位VBLにイコライズされる。
The period for restoring the "L" level can be short. When the "L" level restore is completed, the word line WL is raised to the "L" level, the N-channel MOS transistor Q of the memory cell MC becomes non-conductive, and the level of the storage node SN is maintained. Also the signal BL
Both IR and BLIL are set to the ground potential GND, the transfer gates 21 and 36 are rendered conductive, the signals SE and / SE are both set to the bit line precharge potential level (VCC / 2), and the sense amplifier 27 is deactivated. Signal BLEQ is set to "H" level and bit line pair BL, / BL is equalized to bit line potential VBL.

【0094】この実施の形態1では、VPP−|Vtp
|≒VCCに設定するので、メモリセルMCのNチャネ
ルMOSトランジスタQのゲート絶縁膜をキャパシタC
の絶縁膜と同じ薄い膜厚にすることができ、サイズの小
さなメモリセルMCを構成することができる。また、デ
ータ書込の後に「L」レベルのリストアを行なうので、
メモリセルMCのストレージノードSNにデータ信号の
レベルを十分に書込むことができる。
In the first embodiment, VPP- | Vtp
| ≈VCC, the gate insulating film of the N-channel MOS transistor Q of the memory cell MC is changed to the capacitor C.
The film thickness can be made the same as that of the insulating film, and a small size memory cell MC can be formed. In addition, since "L" level restoration is performed after data writing,
The level of the data signal can be sufficiently written in the storage node SN of the memory cell MC.

【0095】なお、この実施の形態1では、1本のワー
ド線WLに昇圧電位VPPを与え、1本のビット線BL
または/BLに接続された1つのメモリセルMCに
「H」レベルまたは「L」レベルを書込んで1ビットの
データを格納した。しかし、この発明は、図18に示す
ように、2本のワード線WLに昇圧電位VPPを与え、
ビット線BL,/BLにそれぞれ接続された2つのメモ
リセルMCのうちの一方のメモリセルMCに「H」レベ
ルを書込み他方のメモリセルMCに「L」レベルを書込
むことにより、1ビットのデータを格納するメモリにも
適用可能であることは言うまでもない。また、図19に
示すように、1本のワード線WLに昇圧電位VPPを与
え、ビット線BL,/BLにそれぞれ接続された2つの
メモリセルMCのうちの一方のメモリセルMCに「H」
レベルを書込み他方のメモリセルMCに「L」レベルを
書込むことにより、1ビットのデータを格納するメモリ
にも適用可能である。
In the first embodiment, boosted potential VPP is applied to one word line WL and one bit line BL.
Alternatively, "H" level or "L" level is written in one memory cell MC connected to / BL to store 1-bit data. However, according to the present invention, as shown in FIG. 18, the boosted potential VPP is applied to the two word lines WL,
By writing the “H” level to one of the two memory cells MC connected to the bit lines BL and / BL and writing the “L” level to the other memory cell MC, the 1-bit It goes without saying that it is also applicable to a memory that stores data. Further, as shown in FIG. 19, a boosted potential VPP is applied to one word line WL, and "H" is applied to one of the two memory cells MC connected to the bit lines BL and / BL.
By writing the level, the "L" level is written in the other memory cell MC, which is also applicable to a memory for storing 1-bit data.

【0096】[実施の形態2]図20は、この発明の実
施の形態2によるシステムLSIのメモリ回路部の要部
を示す回路図であって、図5と対比される図である。図
20を参照して、このメモリ回路部が図5のメモリ回路
部と異なる点は、メモリセルMCがメモリセルMC′で
置換され、転送ゲート21,36は、転送ゲート90,
93で置換されている点である。
[Second Embodiment] FIG. 20 is a circuit diagram showing a main portion of a memory circuit portion of a system LSI according to a second embodiment of the present invention, which is to be compared with FIG. Referring to FIG. 20, the memory circuit portion is different from the memory circuit portion of FIG. 5 in that memory cell MC is replaced with memory cell MC ′, and transfer gates 21 and 36 include transfer gate 90,
It is a point that is replaced with 93.

【0097】メモリセルMC′は、メモリセルMCのN
チャネルMOSトランジスタQをPチャネルMOSトラ
ンジスタQ′で置換したものである。スタンバイ状態で
は、ワード線WLは非選択レベルの「H」レベルに保持
される。行アドレス信号RA0〜RAiが入力される
と、それによって指定されたワード線WLが選択レベル
の「L」レベルに立下げられる。ワード線WLが「L」
レベルに立下げられると、そのワード線WLに接続させ
たメモリセルMC′のPチャネルMOSトランジスタ
Q′が導通し、そのメモリセルMC′のストレージノー
ドSNとビット線BLまたは/BLとが結合される。メ
モリセルMC′の構造は、図6で示したメモリセルMC
の構造と同じである。ただし、メモリセルMC′はN型
ウェルの表面に形成され、PチャネルMOSトランジス
タQ′のソース領域およびドレイン領域とストレージノ
ードSNはP型拡散層で形成される。
The memory cell MC ′ is the N-th memory cell MC.
The channel MOS transistor Q is replaced with a P channel MOS transistor Q '. In the standby state, the word line WL is held at the non-selection level "H". When row address signals RA0-RAi are input, word line WL designated thereby is lowered to the selection level "L" level. Word line WL is "L"
When lowered to the level, the P channel MOS transistor Q'of the memory cell MC 'connected to the word line WL becomes conductive, and the storage node SN of the memory cell MC' and the bit line BL or / BL are coupled. It The structure of the memory cell MC 'is the same as that of the memory cell MC shown in FIG.
Is the same as the structure of. However, memory cell MC 'is formed on the surface of the N-type well, and the source region and drain region of P-channel MOS transistor Q'and storage node SN are formed of P-type diffusion layers.

【0098】転送ゲート90は、転送ゲート21のPチ
ャネルMOSトランジスタ22,23をNチャネルMO
Sトランジスタ91,92で置換したものである。スタ
ンバイ状態では、信号BLIRは「H」レベルに保持さ
れる。メモリアレイブロックMAkが選択されると、信
号BLIRが「L」レベルに立下げられ、転送ゲート9
0が非導通になってメモリアレイブロックMAk−1と
センスアンプ帯SAkが切離される。
The transfer gate 90 connects the P channel MOS transistors 22 and 23 of the transfer gate 21 to the N channel MO.
It is replaced with S transistors 91 and 92. In the standby state, signal BLIR is held at "H" level. When memory array block MAk is selected, signal BLIR falls to "L" level and transfer gate 9
0 becomes non-conductive to disconnect the memory array block MAk-1 and the sense amplifier band SAk.

【0099】転送ゲート93は、転送ゲート36のPチ
ャネルMOSトランジスタ37,38をNチャネルMO
Sトランジスタ94,95で置換したものである。スタ
ンバイ状態では、信号BLILは「H」レベルに保持さ
れる。メモリアレイブロックMAk−1が選択される
と、信号BLILが「L」レベルに立下げられ、転送ゲ
ート93が非導通になってメモリアレイブロックMAk
とセンスアンプ帯SAkが切離される。
The transfer gate 93 connects the P channel MOS transistors 37 and 38 of the transfer gate 36 to the N channel MO.
It is replaced with S transistors 94 and 95. In the standby state, signal BLIL is held at "H" level. When memory array block MAk-1 is selected, signal BLIL falls to "L" level, transfer gate 93 becomes non-conductive, and memory array block MAk-1.
And the sense amplifier band SAk are separated.

【0100】図21は、図20で説明したメモリ回路部
のデータ書込方法を示すタイムチャートであって、図1
6と対比される図である。図21において、スタンバイ
状態では、ワード線WLは電源電位VCCにされ、メモ
リセルMC′のPチャネルMOSトランジスタQ′は非
導通になっている。メモリセルMC′のストレージノー
ドSNには、電源電位VCCまたは接地電位GNDが保
持されている。また、信号BLIR,BLILはともに
電源電位VCCにされており、転送ゲート90,93は
ともに導通している。また、信号BLEQは「H」レベ
ルにされており、イコライザ32によってビット線対B
L,/BLがビット線電位VBL=VCC/2にイコラ
イズされている。
FIG. 21 is a time chart showing the data writing method of the memory circuit section described with reference to FIG.
It is a figure contrasted with FIG. 21, in the standby state, word line WL is set to power supply potential VCC, and P channel MOS transistor Q'of memory cell MC 'is non-conductive. The storage node SN of the memory cell MC 'holds the power supply potential VCC or the ground potential GND. Further, the signals BLIR and BLIL are both set to the power supply potential VCC, and the transfer gates 90 and 93 are both conductive. Further, the signal BLEQ is set to the “H” level, and the bit line pair B is set by the equalizer 32.
L and / BL are equalized to the bit line potential VBL = VCC / 2.

【0101】ある時刻に、アクティブコマンドACTが
入力され、たとえばメモリアレイブロックMAkが選択
されると、信号BLIRが接地電位GNDに立上げられ
て転送ゲート90が非導通になり、センスアンプ27が
メモリアレイブロックMAk−1から切離される。ま
た、信号BLEQが「L」レベルにされて、ビット線B
L,/BLの電位のイコライズが停止される。
When an active command ACT is input at a certain time and, for example, memory array block MAk is selected, signal BLIR is raised to ground potential GND, transfer gate 90 becomes non-conductive, and sense amplifier 27 operates as a memory. It is separated from the array block MAk-1. Further, the signal BLEQ is set to the “L” level, and the bit line B
The equalization of the potentials of L and / BL is stopped.

【0102】次に、行アドレス信号RA0〜RAiに応
じた行のワード線WLが負電位VBBに立下げられる。
これにより、そのワード線WLに接続されたメモリセル
MC′のPチャネルMOSトランジスタQ′が導通し、
ビット線対BL,/BL間にメモリセルMC′の記憶デ
ータに応じた微小電位差が発生する。このとき、たとえ
ばビット線BLの電位がビット線/BLの電位よりも微
小量だけ高いものとする。次いで、センスアンプ活性化
信号SE,/SEがそれぞれ「H」レベルおよび「L」
レベルにされてセンスアンプ27が活性化され、ノード
N1,N2間の微小電位差が電源電位VCCに増幅され
る。
Next, word line WL of the row corresponding to row address signals RA0-RAi is lowered to negative potential VBB.
As a result, the P-channel MOS transistor Q'of the memory cell MC 'connected to the word line WL becomes conductive,
A minute potential difference is generated between the bit line pair BL, / BL according to the data stored in the memory cell MC '. At this time, for example, the potential of the bit line BL is set to be slightly higher than the potential of the bit line / BL. Then, the sense amplifier activation signals SE and / SE are set to "H" level and "L", respectively.
The level is set to activate the sense amplifier 27, and the minute potential difference between the nodes N1 and N2 is amplified to the power supply potential VCC.

【0103】このとき、ノードN1,N2はそれぞれ電
源電位VCCおよび接地電位GNDにされるが、ビット
線BL,/BLはそれぞれVCC−Vtn,GNDとな
る。Vtnは、NチャネルMOSトランジスタ94のし
きい値電圧である。これは、ノードN1および信号BL
ILを電源電位VCCにしても、ビット線BLがVCC
−VtnになるとNチャネルMOSトランジスタ94が
非導通になるからである。
At this time, nodes N1 and N2 are set to power supply potential VCC and ground potential GND, respectively, but bit lines BL and / BL are set to VCC-Vtn and GND, respectively. Vtn is a threshold voltage of N channel MOS transistor 94. This is the node N1 and the signal BL
Even if IL is set to the power supply potential VCC, the bit line BL becomes VCC.
This is because the N-channel MOS transistor 94 becomes non-conductive at −Vtn.

【0104】このため、メモリセルMC′のPチャネル
MOSトランジスタQ′のゲート絶縁膜に印加される電
圧Vgsは最大Vgs=|VBB|+VCC−Vtnに
抑えられる。転送ゲート90,93のNチャネルMOS
トランジスタ91,92,94,95のしきい値電圧V
tnは、|VBB|+VCC−Vtn≒VCCになるよ
うに設定される。このため、メモリセルMC′のPチャ
ネルMOSトランジスタQ′のゲート絶縁膜をキャパシ
タCの絶縁膜と同じ薄い膜厚にしても信頼性上の問題は
ない。
Therefore, the voltage Vgs applied to the gate insulating film of the P channel MOS transistor Q'of the memory cell MC 'is suppressed to the maximum Vgs = | VBB | + VCC-Vtn. N-channel MOS of transfer gates 90 and 93
Threshold voltage V of transistors 91, 92, 94, 95
tn is set so that | VBB | + VCC−Vtn≈VCC. Therefore, even if the gate insulating film of the P channel MOS transistor Q'of the memory cell MC 'is as thin as the insulating film of the capacitor C, there is no problem in reliability.

【0105】次に、列アドレス信号CA0〜CAiに応
じた列の列選択線CSLが選択レベルの「H」レベルに
立上げられ、列選択ゲート24が導通する。次いで書込
データ信号に従ってデータ入出力線対IO,/IOのう
ちの一方のデータ入出力線(たとえば/IO)が「H」
レベルにされ他方のデータ入出力線(この場合はIO)
が「L」レベルにされる。これに応じて、センスアンプ
27によってノードN2が電源電位VCCに立上げら
れ、ノードN1が接地電位GNDに立下げられる。この
ときでも、ノードN1,N2はそれぞれ接地電位GND
および電源電位VCCになるが、ビット線BL,/BL
はそれぞれVCC−Vtn,GNDとなる。このため、
メモリセルMC′のPチャネルMOSトランジスタQ′
のゲート絶縁膜に印加される電圧Vgsは最大Vgs=
|VBB|+VCC−Vtnに抑えられる。この期間
は、メモリセルMC′のストレージノードSNに「L」
レベルを書込む場合は、ストレージノードSNを接地電
位GNDにすることができ、「L」レベルのデータを十
分に書込むことができる。しかし、「H」レベルのデー
タを書込む場合は、ストレージノードSNを電源電位V
CCにすることができず、データ書込が不十分である。
そこで、次に「H」レベルのリストアを行なう。
Next, the column selection line CSL of the column corresponding to the column address signals CA0 to CAi is raised to the selection level "H" level, and the column selection gate 24 is rendered conductive. Then, according to the write data signal, one of the data input / output line pair IO, / IO has a data input / output line (eg / IO) of "H".
Leveled to the other data input / output line (IO in this case)
Is set to the “L” level. In response, sense amplifier 27 raises node N2 to power supply potential VCC and lowers node N1 to ground potential GND. Even at this time, the nodes N1 and N2 are respectively connected to the ground potential GND.
And the power supply potential VCC, but the bit lines BL, / BL
Are VCC-Vtn and GND, respectively. For this reason,
P-channel MOS transistor Q'of memory cell MC '
The maximum voltage Vgs applied to the gate insulating film of Vgs = Vgs =
It is suppressed to | VBB | + VCC-Vtn. During this period, "L" is applied to the storage node SN of the memory cell MC '.
When writing a level, storage node SN can be set to ground potential GND, and "L" level data can be written sufficiently. However, when writing "H" level data, the storage node SN is set to the power supply potential V
CC cannot be set and data writing is insufficient.
Therefore, next, "H" level restore is performed.

【0106】すなわち、プリチャージコマンドPREを
入力してワード線WLを負電位VBBから接地電位GN
Dに立上げるとともに信号BLILを電源電位VCCか
ら昇圧電位VPPに立上げる。これにより、転送ゲート
93のNチャネルMOSトランジスタ94が再度導通し
てビット線BLおよびストレージノードSNが電源電位
VCCまで立上げられる。またこのとき、メモリセルM
C′のPチャネルMOSトランジスタQ′のゲート絶縁
膜に印加される電圧VgsはVgs=VCCとなり、ゲ
ート絶縁膜が絶縁破壊されるおそれはない。
That is, the precharge command PRE is input to move the word line WL from the negative potential VBB to the ground potential GN.
At the same time as rising to D, the signal BLIL is raised from the power supply potential VCC to the boosted potential VPP. As a result, N channel MOS transistor 94 of transfer gate 93 becomes conductive again, and bit line BL and storage node SN are raised to power supply potential VCC. At this time, the memory cell M
The voltage Vgs applied to the gate insulating film of C'P channel MOS transistor Q'is Vgs = VCC, and there is no risk of dielectric breakdown of the gate insulating film.

【0107】「H」レベルをリストアする期間は、短く
て済む。「H」レベルのリストアが終了すると、ワード
線WLは電源電位VCCに立上げられてメモリセルM
C′のPチャネルMOSトランジスタQ′は非導通にな
り、ストレージノードSNのレベルは保持される。また
信号BLIR,BLILがともに電源電位VCCにされ
て転送ゲート90,93が導通し、信号SE,/SEが
ともにビット線プリチャージ電位VCC/2にされてセ
ンスアンプ27が非活性化され、信号BLEQが「H」
レベルにされてビット線対BL,/BLがビット線電位
VBLにイコライズされる。
The period for restoring the "H" level can be short. When the "H" level restoration is completed, the word line WL is raised to the power supply potential VCC and the memory cell M
The P-channel MOS transistor Q'of C'is rendered non-conductive, and the level of the storage node SN is maintained. Further, signals BLIR and BLIL are both set to power supply potential VCC, transfer gates 90 and 93 are rendered conductive, signals SE and / SE are both set to bit line precharge potential VCC / 2, sense amplifier 27 is deactivated, and signal BLEQ is "H"
The bit line pair BL, / BL is set to the level and equalized to the bit line potential VBL.

【0108】この実施の形態2では、|VBB|+VC
C−Vtn≒VCCに設定するので、メモリセルMC′
のPチャネルMOSトランジスタQ′のゲート絶縁膜を
キャパシタCの絶縁膜と同じ薄い膜厚にすることがで
き、サイズの小さなメモリセルMC′を構成することが
できる。また、データ書込の後に「H」レベルのリスト
アを行なうので、メモリセルMC′のストレージノード
SNにデータ信号のレベルを十分に書込むことができ
る。
In the second embodiment, | VBB | + VC
Since C-Vtn≈VCC is set, the memory cell MC ′
The gate insulating film of the P-channel MOS transistor Q'can be made as thin as the insulating film of the capacitor C, and a small size memory cell MC 'can be formed. Further, since the "H" level restoration is performed after the data writing, the level of the data signal can be sufficiently written in the storage node SN of the memory cell MC '.

【0109】なお、この実施の形態2でも、図18およ
び図19で説明したように、2つのメモリセルMC′で
1ビットのデータを記憶する方式に適用可能であること
は言うまでもない。
It is needless to say that the second embodiment is also applicable to the method of storing 1-bit data in the two memory cells MC 'as described with reference to FIGS. 18 and 19.

【0110】[実施の形態3]図22は、この発明の実
施の形態3によるシステムLSIのメモリ回路部の要部
を示す回路ブロック図であって、図20と対比される図
である。図22を参照して、このメモリ回路部は図20
のメモリ回路部と異なる点は、ワード線WLとビット線
対BL,/BLとの交差部に2つのメモリセルMCが配
置されている点と、イコライザ32が除去され、2つの
イコライザ100,104が設けられている点である。
[Third Embodiment] FIG. 22 is a circuit block diagram showing an essential part of a memory circuit portion of a system LSI according to a third embodiment of the present invention, which is to be compared with FIG. Referring to FIG. 22, this memory circuit unit is shown in FIG.
2 is different from the memory circuit section in FIG. 2 in that two memory cells MC are arranged at the intersection of the word line WL and the bit line pair BL, / BL, and the equalizer 32 is removed so that the two equalizers 100 and 104 are provided. Is provided.

【0111】2つのメモリセルMCのNチャネルMOS
トランジスタQのゲートは、ともに対応のワード線WL
に接続され、2つのメモリセルMCのNチャネルMOS
トランジスタQのソースは、それぞれ対応のビット線B
L,/BLに接続される。2つのメモリセルMCのうち
の一方のメモリセルMCに「H」レベルが書込まれ、他
方のメモリセルMCに「L」レベルが書込まれる。2つ
のメモリセルMCで1ビットのデータが記憶される。
N-channel MOS of two memory cells MC
The gates of the transistors Q are both associated with the corresponding word line WL.
N-channel MOS of two memory cells MC connected to
The source of the transistor Q is the corresponding bit line B
It is connected to L and / BL. The "H" level is written in one of the two memory cells MC, and the "L" level is written in the other memory cell MC. 1-bit data is stored in the two memory cells MC.

【0112】イコライザ100は、3つのPチャネルM
OSトランジスタ101〜103を含む。PチャネルM
OSトランジスタ101は、メモリアレイブロックMA
k−1の対応のビット線BLと/BLの間に接続され
る。PチャネルMOSトランジスタ102,103は、
それぞれ対応のビット線BL,/BLとノードN8との
間に接続される。PチャネルMOSトランジスタ101
〜103のゲートはともにノードN7に接続される。ノ
ードN7はビット線イコライズ信号BLEQを受け、ノ
ードN8はビット線プリチャージ電位VBL=VCCを
受ける。信号BLEQが活性化レベルの「L」レベルに
されると、PチャネルMOSトランジスタ101〜10
3が導通し、ビット線対BL,/BLがビット線電位V
BLにイコライズされる。
The equalizer 100 has three P channels M
The OS transistors 101 to 103 are included. P channel M
The OS transistor 101 is a memory array block MA
It is connected between the corresponding bit lines BL and / BL of k-1. The P channel MOS transistors 102 and 103 are
Each of them is connected between corresponding bit line BL, / BL and node N8. P-channel MOS transistor 101
The gates of ˜103 are both connected to node N7. Node N7 receives bit line equalize signal BLEQ, and node N8 receives bit line precharge potential VBL = VCC. When signal BLEQ is set to the activation level of "L", P channel MOS transistors 101 to 10
3 becomes conductive, and the bit line pair BL, / BL becomes the bit line potential V
Equalized to BL.

【0113】イコライザ104は、3つのPチャネルM
OSトランジスタ105〜107を含む。PチャネルM
OSトランジスタ105は、メモリアレイブロックMA
kの対応のビット線BLと/BLの間に接続される。P
チャネルMOSトランジスタ106,107は、それぞ
れ対応のビット線BL,/BLとノードN10との間に
接続される。PチャネルMOSトランジスタ105〜1
07のゲートはともにノードN9に接続される。ノード
N9はビット線イコライズ信号BLEQを受け、ノード
N10はビット線プリチャージ電位VBL=VCCを受
ける。信号BLEQが活性化レベルの「L」レベルにさ
れると、PチャネルMOSトランジスタ105〜107
が導通し、ビット線対BL,/BLがビット線プリチャ
ージ電位VBLにイコライズされる。
The equalizer 104 has three P channels M
The OS transistors 105 to 107 are included. P channel M
The OS transistor 105 is the memory array block MA.
It is connected between bit lines BL and / BL corresponding to k. P
Channel MOS transistors 106 and 107 are connected between corresponding bit lines BL and / BL and node N10, respectively. P-channel MOS transistors 105-1
The gates of 07 are both connected to the node N9. Node N9 receives bit line equalize signal BLEQ, and node N10 receives bit line precharge potential VBL = VCC. When signal BLEQ is set to the activation level of "L", P-channel MOS transistors 105-107.
Are turned on, and the bit line pair BL, / BL is equalized to the bit line precharge potential VBL.

【0114】図23は、図22で説明したメモリ回路部
のデータ書込方法を示すタイムチャートである。図23
において、スタンバイ状態では、ワード線WLは接地電
位GNDにされ、図22の2つのメモリセルMCのNチ
ャネルMOSトランジスタQはともに非導通になってい
る。2つのメモリセルMCのうちの一方のメモリセルM
Cには電源電位VCCが書込まれ、他方のメモリセルM
Cには接地電位GNDが保持されている。また、信号B
LIR、BLILはともに昇圧電位VPPにされてお
り、転送ゲート90,93はともに導通している。ま
た、信号BLEQは「L」レベルにされており、イコラ
イザ100,104によってビット線対BL,/BLは
ビット線プリチャージ電位VBL=VCCにイコライズ
されている。
FIG. 23 is a time chart showing a data writing method of the memory circuit section described with reference to FIG. FIG. 23
In the standby state, the word line WL is set to the ground potential GND, and the N channel MOS transistors Q of the two memory cells MC of FIG. 22 are both non-conductive. One memory cell M of the two memory cells MC
The power supply potential VCC is written in C, and the other memory cell M
The ground potential GND is held in C. Also, the signal B
Both LIR and BLIL are set to the boosted potential VPP, and both transfer gates 90 and 93 are conductive. Further, the signal BLEQ is set to the “L” level, and the bit line pair BL, / BL is equalized to the bit line precharge potential VBL = VCC by the equalizers 100, 104.

【0115】ある時刻に、アクティブコマンドACTが
入力され、たとえばメモリアレイブロックMAkが選択
されると、信号BLIRが接地電位GNDに立下げられ
て転送ゲート90が非導通になり、センスアンプ27は
メモリアレイブロックMAk−1から切離される。ま
た、信号BLEQが「H」レベルにされて、ビット線B
L,/BLの電位のイコライズが停止される。
When an active command ACT is input at a certain time and, for example, memory array block MAk is selected, signal BLIR falls to ground potential GND, transfer gate 90 becomes non-conductive, and sense amplifier 27 operates as a memory. It is separated from the array block MAk-1. Further, the signal BLEQ is set to the “H” level, and the bit line B
The equalization of the potentials of L and / BL is stopped.

【0116】次に、行アドレス信号RA0〜RAiに応
じた行のワード線WLが昇圧電位VPPに立上げられ
る。これにより、そのワード線WLに接続された図22
の2つのメモリセルMCのNチャネルMOSトランジス
タQが導通し、ビット線対BL,/BL間に2つのメモ
リセルMCの記憶データに応じた微小電位差が発生す
る。このとき、たとえばビット線BLの電位がビット線
/BLの電位よりも微小量だけ高いものとする。
Next, word line WL of the row corresponding to row address signals RA0-RAi is raised to boosted potential VPP. As a result, the word line WL shown in FIG.
, The N-channel MOS transistor Q of the two memory cells MC becomes conductive, and a minute potential difference corresponding to the data stored in the two memory cells MC is generated between the bit line pair BL, / BL. At this time, for example, the potential of the bit line BL is set to be slightly higher than the potential of the bit line / BL.

【0117】次いで、信号BLIL,BLIRがともに
接地電位GNDにされて転送ゲート90,93が非導通
になり、センスアンプ27と2つのメモリアレイブロッ
クMAk−1,MAkとが切離される。また、信号BL
EQが「L」レベルに立下げられてイコライザ100,
104が活性化され、メモリアレイブロックMAk−
1,MAkの各ビット線対BL,/BLがビット線プリ
チャージ電位VBL=VCCにイコライズされる。この
とき、イコライザ100,104のPチャネルMOSト
ランジスタ101〜103,105〜107のゲートに
接地電位GNDが与えられ、図22のワード線WLに昇
圧電位VPPが印加されているので、2つのメモリセル
MCのストレージノードSNには十分な「H」レベル
(電源電位VCC)が与えられる。
Then, signals BLIL and BLIR are both set to ground potential GND, transfer gates 90 and 93 are rendered non-conductive, and sense amplifier 27 and two memory array blocks MAk-1 and MAk are separated. Also, the signal BL
EQ is lowered to “L” level and equalizer 100,
104 is activated and the memory array block MAk−
Each bit line pair BL, / BL of 1 and MAk is equalized to the bit line precharge potential VBL = VCC. At this time, the ground potential GND is applied to the gates of the P channel MOS transistors 101 to 103, 105 to 107 of the equalizers 100 and 104, and the boosted potential VPP is applied to the word line WL of FIG. Sufficient "H" level (power supply potential VCC) is applied to storage node SN of MC.

【0118】また、センスアンプ活性化信号SE,/S
Eがそれぞれ「H」レベルおよび「L」レベルにされて
センスアンプ27が活性化され、ノードN1,N2間の
微小電位差が電源電位VCCに増幅される。
Sense amplifier activation signals SE and / S
E is set to "H" level and "L" level to activate sense amplifier 27, and the minute potential difference between nodes N1 and N2 is amplified to power supply potential VCC.

【0119】このとき、メモリセルMCのNチャネルM
OSトランジスタQのゲート絶縁膜に印加される電圧V
gsはVgs=VPP−VCCになるので、メモリセル
MCのNチャネルMOSトランジスタQのゲート絶縁膜
をキャパシタCの絶縁膜と同じ薄い膜厚にしても信頼性
上の問題はない。
At this time, the N channel M of the memory cell MC
The voltage V applied to the gate insulating film of the OS transistor Q
Since gs becomes Vgs = VPP-VCC, even if the gate insulating film of the N-channel MOS transistor Q of the memory cell MC is made as thin as the insulating film of the capacitor C, there is no problem in reliability.

【0120】次に、列アドレス信号CA0〜CAi′に
応じた列の列選択線CSLが選択レベルの「H」レベル
に立上げられ、列選択ゲート24が導通する。次いで書
込データ信号に従ってデータ入出力線対IO,/IOの
うちの一方のデータ入出力線(たとえば/IO)が
「H」レベルにされ他方のデータ入出力線(この場合は
IO)が「L」レベルにされる。これに応じて、センス
アンプ27によってノードN2が電源電位VCCに立上
げられ、ノードN1が接地電圧GNDに立下げられる。
Then, the column selection line CSL of the column corresponding to the column address signals CA0 to CAi 'is raised to the selection level "H" level, and the column selection gate 24 is rendered conductive. Then, according to the write data signal, one data input / output line (for example, / IO) of data input / output line pair IO, / IO is set to the “H” level, and the other data input / output line (IO in this case) is set to “H” level. L "level. In response, sense amplifier 27 raises node N2 to power supply potential VCC and lowers node N1 to ground voltage GND.

【0121】次に、プリチャージコマンドPREが入力
されると、ワード線WLが昇圧電位VPPから電源電位
VCCに立下げられるとともに、信号BLEQが「H」
レベルに立上げられ、イコライザ100,104が非活
性化される。また、信号BLILが昇圧電位VPPに立
上げられて転送ゲート93が導通し、ノードN1,N2
の電位GND,VCCがそれぞれメモリアレイブロック
MAkのビット線BL,/BLに伝達され、2つのメモ
リセルMCのストレージノードSNに書込まれる。この
とき、信号BLILが昇圧電位VPPにされているの
で、メモリセルMCのストレージノードSNには十分な
「L」レベルが書込まれる。また、このとき、メモリセ
ルMCのNチャネルMOSトランジスタQのゲート絶縁
膜に印加される電圧VgsはVgs=VCCとなり、ゲ
ート絶縁膜は絶縁破壊されるおそれはない。
Next, when precharge command PRE is input, word line WL is lowered from boosted potential VPP to power supply potential VCC, and signal BLEQ is at "H".
The equalizers 100 and 104 are raised to the level and deactivated. Further, the signal BLIL is raised to the boosted potential VPP, the transfer gate 93 becomes conductive, and the nodes N1 and N2 are turned on.
Potentials GND and VCC of the memory array block MAk are transmitted to the bit lines BL and / BL of the memory array block MAk, respectively, and written to the storage node SN of the two memory cells MC. At this time, since signal BLIL is at boosted potential VPP, a sufficient “L” level is written in storage node SN of memory cell MC. Further, at this time, the voltage Vgs applied to the gate insulating film of the N-channel MOS transistor Q of the memory cell MC becomes Vgs = VCC, and there is no risk of dielectric breakdown of the gate insulating film.

【0122】「L」レベルの書込が終了すると、ワード
線WLは接地電位GNDに立下げられてメモリセルMC
のNチャネルMOSトランジスタQは非導通になり、ス
トレージノードSNのレベルは保持される。また信号B
LIR,BLILがともに昇圧電位VPPにされて転送
ゲート90,93が導通し、信号SE,/SEがVCC
/2のビット線プリチャージ電位レベルにされてセンス
アンプ27が非活性化され、信号BLEQが「L」レベ
ルにされてビット線対BL,/BLがビット線プリチャ
ージ電位VBLにイコライズされる。
When the writing to the "L" level is completed, word line WL is lowered to ground potential GND and memory cell MC
N-channel MOS transistor Q becomes non-conductive, and the level of storage node SN is maintained. Also signal B
Both LIR and BLIL are set to the boosted potential VPP, the transfer gates 90 and 93 are rendered conductive, and the signals SE and / SE are set to VCC.
The bit line precharge potential level of / 2 is set to inactivate the sense amplifier 27, the signal BLEQ is set to the "L" level, and the bit line pair BL, / BL is equalized to the bit line precharge potential VBL.

【0123】この実施の形態3では、まずワード線WL
を昇圧電位VPPにして「H」レベルのデータを一方の
メモリセルMCに書込み、次にワード線WLを電源電位
VCCにして「L」レベルのデータを他方のメモリセル
MCに書込む。したがって、メモリセルMCのNチャネ
ルMOSトランジスタQのゲート絶縁膜に印加される電
圧VgsをVCC以下にすることができ、メモリセルM
CのNチャネルMOSトランジスタQのゲート絶縁膜を
キャパシタCの絶縁膜と同じ薄い膜厚にすることがで
き、ひいてはサイズの小さなメモリセルMCを構成する
ことができる。また、メモリセルMCのストレージノー
ドSNに「H」レベルまたは「L」レベルを十分に書込
むことができる。
In the third embodiment, first the word line WL
Is set to the boosted potential VPP to write "H" level data to one memory cell MC, and then the word line WL is set to the power supply potential VCC to write "L" level data to the other memory cell MC. Therefore, the voltage Vgs applied to the gate insulating film of the N-channel MOS transistor Q of the memory cell MC can be set to VCC or less, and the memory cell M
The gate insulating film of the N-channel MOS transistor Q of C can be made as thin as the insulating film of the capacitor C, and thus the memory cell MC having a small size can be configured. Further, the "H" level or the "L" level can be sufficiently written in the storage node SN of the memory cell MC.

【0124】なお、この実施の形態3では、2つのメモ
リセルMCで1ビットのデータ信号を記憶し、2つのメ
モリセルMCを1本のワード線WLに接続する方式に適
用したが、このデータ書込方法は1つのメモリセルMC
で1ビットのデータを記憶する方式にも適用可能であ
り、また、図8で示したように、2つのメモリセルMC
で1ビットのデータ信号を記憶し、2つのメモリセルM
Cをそれぞれ2本のワード線WLに接続する方式にも適
用可能であることは言うまでもない。
In the third embodiment, the two memory cells MC store a 1-bit data signal and the two memory cells MC are connected to one word line WL. The writing method is one memory cell MC
The present invention is also applicable to a method of storing 1-bit data by using two memory cells MC, as shown in FIG.
Stores a 1-bit data signal and stores two memory cells M
It goes without saying that it is also applicable to the system in which C is connected to each of the two word lines WL.

【0125】[実施の形態4]図24は、この発明の実
施の形態4によるシステムLSIのメモリ回路部の要部
を示す回路ブロック図であって、図22と対比される図
である。図24を参照して、このメモリ回路部が図22
のメモリ回路部と異なる点は、メモリセルMCがメモリ
セルMC′で置換されている点と、イコライザ100,
104がイコライザ110,114で置換されている点
である。
[Fourth Embodiment] FIG. 24 is a circuit block diagram showing an essential part of a memory circuit portion of a system LSI according to a fourth embodiment of the present invention, which is to be compared with FIG. Referring to FIG. 24, this memory circuit unit is shown in FIG.
Is different from the memory circuit section of FIG. 1 in that the memory cell MC is replaced by the memory cell MC ′.
The point 104 is replaced by the equalizers 110 and 114.

【0126】2つのメモリセルMC′のPチャネルMO
SトランジスタQ′のゲートは、ともに対応のワード線
WLに接続され、2つのメモリセルMC′のPチャネル
MOSトランジスタQ′のソースは、それぞれ対応のビ
ット線BL,/BLに接続される。2つのメモリセルM
C′のうちの一方のメモリセルMC′に「H」レベルが
書込まれ、他方のメモリセルMC′に「L」レベルが書
込まれる。2つのメモリセルMC′で1ビットのデータ
が記憶される。
P channel MO of two memory cells MC '
The gates of S transistors Q'are both connected to the corresponding word line WL, and the sources of P channel MOS transistors Q'of the two memory cells MC 'are connected to the corresponding bit lines BL and / BL, respectively. Two memory cells M
The "H" level is written in one memory cell MC 'of C'and the "L" level is written in the other memory cell MC'. 1 bit of data is stored in the two memory cells MC '.

【0127】イコライザ110は、3つのNチャネルM
OSトランジスタ111〜113を含む。NチャネルM
OSトランジスタ111は、メモリアレイブロックMA
k−1の対応のビット線BLと/BLの間に接続され
る。NチャネルMOSトランジスタ112,113は、
それぞれ対応のビット線BL,/BLとノードN8との
間に接続される。NチャネルMOSトランジスタ111
〜113のゲートはともにノードN7に接続される。ノ
ードN7はビット線イコライズ信号BLEQを受け、ノ
ードN8はビット線プリチャージ電位VBL=GNDを
受ける。信号BLEQが活性化レベルの「H」レベルに
されると、NチャネルMOSトランジスタ111〜11
3が導通し、ビット線対BL,/BLがビット線電位V
BLにイコライズされる。
The equalizer 110 has three N channels M
The OS transistors 111 to 113 are included. N channel M
The OS transistor 111 is a memory array block MA.
It is connected between the corresponding bit lines BL and / BL of k-1. The N-channel MOS transistors 112 and 113 are
Each of them is connected between corresponding bit line BL, / BL and node N8. N-channel MOS transistor 111
Gates of ~ 113 are both connected to node N7. Node N7 receives bit line equalize signal BLEQ, and node N8 receives bit line precharge potential VBL = GND. When signal BLEQ is set to the activation level of "H", N channel MOS transistors 111 to 11 are generated.
3 becomes conductive, and the bit line pair BL, / BL becomes the bit line potential V
Equalized to BL.

【0128】イコライザ114は、3つのNチャネルM
OSトランジスタ115〜117を含む。NチャネルM
OSトランジスタ115は、メモリアレイブロックMA
kの対応のビット線BLと/BLの間に接続される。N
チャネルMOSトランジスタ116,117は、それぞ
れ対応のビット線BL,/BLとノードN10との間に
接続される。NチャネルMOSトランジスタ115〜1
17のゲートはともにノードN9に接続される。ノード
N9はビット線イコライズ信号BLEQを受け、ノード
N10はビット線プリチャージ電位VBL=GNDを受
ける。信号BLEQが活性化レベルの「H」レベルにさ
れると、NチャネルMOSトランジスタ115〜117
が導通し、ビット線対BL,/BLがビット線プリチャ
ージ電位VBLにイコライズされる。
The equalizer 114 has three N channels M
Includes OS transistors 115-117. N channel M
The OS transistor 115 is the memory array block MA.
It is connected between bit lines BL and / BL corresponding to k. N
Channel MOS transistors 116 and 117 are connected between corresponding bit lines BL and / BL and node N10, respectively. N-channel MOS transistors 115-1
Both gates of 17 are connected to node N9. Node N9 receives bit line equalize signal BLEQ, and node N10 receives bit line precharge potential VBL = GND. When signal BLEQ is set to the activation level of "H", N-channel MOS transistors 115 to 117 are generated.
Are turned on, and the bit line pair BL, / BL is equalized to the bit line precharge potential VBL.

【0129】図25は、図24で説明したメモリ回路部
のデータ書込方法を示すタイムチャートである。図25
において、スタンバイ状態では、ワード線WLは電源電
位VCCにされ、図24の2つのメモリセルMC′のP
チャネルMOSトランジスタQ′はともに非導通になっ
ている。2つのメモリセルMC′のうちの一方のメモリ
セルMC′には電源電位VCCが書込まれ、他方のメモ
リセルMC′には接地電位GNDが保持されている。ま
た、信号BLIR、BLILはともに昇圧電位VPPに
されており、転送ゲート90,93はともに導通してい
る。また、信号BLEQは「H」レベルにされており、
イコライザ110,114によってビット線対BL,/
BLはビット線プリチャージ電位VBL=GNDにイコ
ライズされている。
FIG. 25 is a time chart showing a data writing method of the memory circuit section described with reference to FIG. Figure 25
In the standby state, the word line WL is set to the power supply potential VCC, and P of the two memory cells MC ′ of FIG.
Both channel MOS transistors Q'are non-conductive. The power supply potential VCC is written in one of the two memory cells MC ', and the ground potential GND is held in the other memory cell MC'. Further, the signals BLIR and BLIL are both set to the boosted potential VPP, and the transfer gates 90 and 93 are both conductive. In addition, the signal BLEQ is set to the “H” level,
The bit lines BL, /
BL is equalized to the bit line precharge potential VBL = GND.

【0130】ある時刻に、アクティブコマンドACTが
入力され、たとえばメモリアレイブロックMAkが選択
されると、信号BLIRが接地電位GNDに立下げられ
て転送ゲート90が非導通になり、センスアンプ27は
メモリアレイブロックMAk−1から切離される。ま
た、信号BLEQが「L」レベルにされて、ビット線B
L,/BLの電位のイコライズが停止される。
When an active command ACT is input at a certain time and, for example, memory array block MAk is selected, signal BLIR is lowered to ground potential GND, transfer gate 90 becomes non-conductive, and sense amplifier 27 operates as a memory. It is separated from the array block MAk-1. Further, the signal BLEQ is set to the “L” level, and the bit line B
The equalization of the potentials of L and / BL is stopped.

【0131】次に、行アドレス信号RA0〜RAiに応
じた行のワード線WLが負電位VBBに立下げられる。
これにより、そのワード線WLに接続された図24の2
つのメモリセルMC′のPチャネルMOSトランジスタ
Q′が導通し、ビット線対BL,/BL間に2つのメモ
リセルMC′の記憶データに応じた微小電位差が発生す
る。このとき、たとえばビット線BLの電位がビット線
/BLの電位よりも微小量だけ高いものとする。
Then, the word line WL of the row corresponding to the row address signals RA0 to RAi is lowered to the negative potential VBB.
As a result, 2 of FIG. 24 connected to the word line WL
P channel MOS transistor Q'of one memory cell MC 'is rendered conductive, and a minute potential difference according to the stored data of two memory cells MC' is generated between bit line pair BL, / BL. At this time, for example, the potential of the bit line BL is set to be slightly higher than the potential of the bit line / BL.

【0132】次いで、信号BLIL,BLIRがともに
接地電位GNDにされて転送ゲート90,93が非導通
になり、センスアンプ27と2つのメモリアレイブロッ
クMAk−1,MAkとが切離される。また、信号BL
EQが「H」レベルに立上げられてイコライザ110,
114が活性化され、メモリアレイブロックMAk−
1,MAkの各ビット線対BL,/BLがビット線プリ
チャージ電位VBL=GNDにイコライズされる。この
とき、イコライザ110,114のNチャネルMOSト
ランジスタ111〜113,115〜117のゲートに
電源電位VCCが与えられ、図24のワード線WLに負
電位VBBが印加されているので、2つのメモリセルM
C′のストレージノードSNには十分な「L」レベル
(接地電位GND)が与えられる。
Then, signals BLIL and BLIR are both set to ground potential GND, transfer gates 90 and 93 are rendered non-conductive, and sense amplifier 27 and two memory array blocks MAk-1 and MAk are separated. Also, the signal BL
The EQ is raised to the “H” level and the equalizer 110,
114 is activated and the memory array block MAk-
Each bit line pair BL, / BL of 1 and MAk is equalized to the bit line precharge potential VBL = GND. At this time, the power supply potential VCC is applied to the gates of the N-channel MOS transistors 111 to 113, 115 to 117 of the equalizers 110 and 114, and the negative potential VBB is applied to the word line WL of FIG. M
Sufficient "L" level (ground potential GND) is applied to storage node SN of C '.

【0133】また、センスアンプ活性化信号SE,/S
Eがそれぞれ「H」レベルおよび「L」レベルにされて
センスアンプ27が活性化され、ノードN1,N2間の
微小電位差が電源電圧VCCに増幅される。
Sense amplifier activation signals SE and / S
E is set to the “H” level and the “L” level to activate the sense amplifier 27, and the minute potential difference between the nodes N1 and N2 is amplified to the power supply voltage VCC.

【0134】このとき、メモリセルMC′のPチャネル
MOSトランジスタQ′のゲート絶縁膜に印加される電
圧VgsはVgs=VBB−GNDになるので、メモリ
セルMC′のPチャネルMOSトランジスタQ′のゲー
ト絶縁膜をキャパシタCの絶縁膜と同じ薄い膜厚にして
も信頼性上の問題はない。
At this time, the voltage Vgs applied to the gate insulating film of the P-channel MOS transistor Q'of the memory cell MC 'becomes Vgs = VBB-GND, so that the gate of the P-channel MOS transistor Q'of the memory cell MC'. Even if the insulating film is as thin as the insulating film of the capacitor C, there is no problem in reliability.

【0135】次に、列アドレス信号CA0〜CAi′に
応じた列の列選択線CSLが選択レベルの「H」レベル
に立上げられ、列選択ゲート24が導通する。次いで書
込データ信号に従ってデータ入出力線対IO,/IOの
うちの一方のデータ入出力線(たとえば/IO)が
「H」レベルにされ他方のデータ入出力線(この場合は
IO)が「L」レベルにされる。これに応じて、センス
アンプ27によってノードN2が電源電位VCCに立上
げられ、ノードN1が接地電位GNDに立下げられる。
Next, the column selection line CSL of the column corresponding to the column address signals CA0 to CAi 'is raised to the selection level "H" level, and the column selection gate 24 is rendered conductive. Then, according to the write data signal, one data input / output line (for example, / IO) of data input / output line pair IO, / IO is set to the “H” level, and the other data input / output line (IO in this case) is set to “H” level. L "level. In response, sense amplifier 27 raises node N2 to power supply potential VCC and lowers node N1 to ground potential GND.

【0136】次に、プリチャージコマンドPREが入力
されると、ワード線WLが負電位VBBから接地電位G
NDに立上げられるとともに、信号BLEQが「L」レ
ベルに立下げられ、イコライザ110,114が非活性
化される。また、信号BLILが昇圧電位VPPに立上
げられて転送ゲート93が導通し、ノードN1,N2の
電位GND,VCCがそれぞれメモリアレイブロックM
Akのビット線BL,/BLに伝達され、2つのメモリ
セルMC′のストレージノードSNに書込まれる。この
とき、信号BLILが昇圧電位VPPにされているの
で、メモリセルMC′のストレージノードSNには十分
な「H」レベルが書込まれる。また、このとき、メモリ
セルMC′のPチャネルMOSトランジスタQ′のゲー
ト絶縁膜に印加される電圧VgsはVgs=VCCとな
り、ゲート絶縁膜は絶縁破壊されるおそれはない。
Next, when the precharge command PRE is input, the word line WL is changed from the negative potential VBB to the ground potential G.
While being raised to ND, signal BLEQ is lowered to "L" level, and equalizers 110 and 114 are deactivated. Further, the signal BLIL is raised to the boosted potential VPP, the transfer gate 93 is rendered conductive, and the potentials GND and VCC of the nodes N1 and N2 are respectively set in the memory array block M.
It is transmitted to the bit lines BL and / BL of Ak and written in the storage node SN of the two memory cells MC '. At this time, since signal BLIL is at boosted potential VPP, sufficient "H" level is written in storage node SN of memory cell MC '. Further, at this time, the voltage Vgs applied to the gate insulating film of the P-channel MOS transistor Q'of the memory cell MC 'is Vgs = VCC, and there is no risk of dielectric breakdown of the gate insulating film.

【0137】「H」レベルの書込が終了すると、ワード
線WLは電源電位VCCに立上げられてメモリセルM
C′のPチャネルMOSトランジスタQ′は非導通にな
り、ストレージノードSNのレベルは保持される。また
信号BLIR,BLILがともに昇圧電位VPPにされ
て転送ゲート90,93が導通し、信号SE,/SEが
VCC/2のビット線プリチャージ電位レベルにされて
センスアンプ27が非活性化され、信号BLEQが
「H」レベルにされてビット線対BL,/BLがビット
線プリチャージ電位VBLにイコライズされる。
When writing to the "H" level is completed, word line WL is raised to power supply potential VCC and memory cell M
The P-channel MOS transistor Q'of C'is rendered non-conductive, and the level of the storage node SN is maintained. Further, the signals BLIR and BLIL are both set to the boosted potential VPP, the transfer gates 90 and 93 are turned on, the signals SE and / SE are set to the bit line precharge potential level of VCC / 2, and the sense amplifier 27 is deactivated. Signal BLEQ is set to "H" level and bit line pair BL, / BL is equalized to bit line precharge potential VBL.

【0138】この実施の形態4では、まずワード線WL
を負電位VBBにして「L」レベルのデータを一方のメ
モリセルMC′に書込み、次にワード線WLを接地電位
GNDにして「H」レベルのデータを他方のメモリセル
MC′に書込む。したがって、メモリセルMC′のPチ
ャネルMOSトランジスタQ′のゲート絶縁膜に印加さ
れる電圧VgsをVCC以下にすることができ、メモリ
セルMC′のPチャネルMOSトランジスタQ′のゲー
ト絶縁膜をキャパシタCの絶縁膜と同じ薄い膜厚にする
ことができ、ひいてはサイズの小さなメモリセルMC′
を構成することができる。また、メモリセルMC′のス
トレージノードSNに「H」レベルまたは「L」レベル
を十分に書込むことができる。
In the fourth embodiment, first, the word line WL
Is set to a negative potential VBB to write "L" level data to one memory cell MC ', and then the word line WL is set to the ground potential GND to write "H" level data to the other memory cell MC'. Therefore, the voltage Vgs applied to the gate insulating film of the P-channel MOS transistor Q'of the memory cell MC 'can be set to VCC or less, and the gate insulating film of the P-channel MOS transistor Q'of the memory cell MC' can be changed to the capacitor C. The thickness of the memory cell MC 'can be as thin as that of the insulating film of
Can be configured. Further, "H" level or "L" level can be sufficiently written in storage node SN of memory cell MC '.

【0139】なお、この実施の形態4では、2つのメモ
リセルMC′で1ビットのデータ信号を記憶し、2つの
メモリセルMC′を1本のワード線WLに接続する方式
に適用したが、このデータ書込方法は1つのメモリセル
MC′で1ビットのデータを記憶する方式にも適用可能
であり、また、図8で示したように、2つのメモリセル
MC′で1ビットのデータ信号を記憶し、2つのメモリ
セルMC′をそれぞれ2本のワード線WLに接続する方
式にも適用可能であることは言うまでもない。
In the fourth embodiment, the two memory cells MC 'store a 1-bit data signal and the two memory cells MC' are connected to one word line WL. This data writing method can also be applied to a method of storing 1-bit data in one memory cell MC ', and, as shown in FIG. 8, a 1-bit data signal in two memory cells MC'. It is needless to say that the present invention is also applicable to a system of storing two memory cells MC ′ and connecting two memory cells MC ′ to two word lines WL.

【0140】[実施の形態5]図26は、この発明の実
施の形態5によるシステムLSIのメモリ回路部の要部
を示す回路図であって、図5と対比される図である。図
26を参照して、このメモリ回路部は図5のメモリ回路
部と異なる点は、メモリアレイブロックMAに隣接する
メモリアレイブロックMA′が追加されている点であ
る。図26では、メモリアレイブロックMAkに隣接す
るメモリアレイブロックMAk′が示されている。
[Fifth Embodiment] FIG. 26 is a circuit diagram showing a main portion of a memory circuit portion of a system LSI according to a fifth embodiment of the present invention, which is to be compared with FIG. Referring to FIG. 26, the memory circuit unit differs from the memory circuit unit of FIG. 5 in that a memory array block MA ′ adjacent to memory array block MA is added. In FIG. 26, a memory array block MAk 'adjacent to the memory array block MAk is shown.

【0141】メモリアレイブロックMAk′は、メモリ
アレイブロックMAkと同数の行および列を有し、行列
状に配列された複数のメモリセルMC′と、各行に対応
して設けられたワード線/WLと、各列に対応して設け
られたビット線対BL,/BLとを含む。メモリセルM
C′は、メモリセルMCのNチャネルMOSトランジス
タQをPチャネルMOSトランジスタQ′で置換したも
のである。メモリアレイブロックMAk′の複数のワー
ド線/WLは、それぞれメモリアレイブロックMAkの
複数のワード線WLに対応して設けられている。ワード
線WLとそれに対応するワード線/WLは対をなしてお
り、ワード線WLが選択レベルの「H」レベル(電源電
圧VCC)にされるときは対応のワード線/WLが選択
レベルの「L」レベル(接地電位GND)にされる。メ
モリアレイブロックMAkのビット線BL,/BLとメ
モリアレイブロックMAk′のビット線BL,/BL
は、接続されている。信号BLIR,BLILの活性化
レベルが負電位VBBであり、それらの非活性化レベル
は電源電位VCCである。
Memory array block MAk 'has the same number of rows and columns as memory array block MAk, a plurality of memory cells MC' arranged in a matrix, and word lines / WL provided corresponding to each row. And a bit line pair BL, / BL provided corresponding to each column. Memory cell M
C'is the N-channel MOS transistor Q of the memory cell MC replaced by a P-channel MOS transistor Q '. The plurality of word lines / WL of memory array block MAk 'are provided corresponding to the plurality of word lines WL of memory array block MAk, respectively. The word line WL and the corresponding word line / WL form a pair, and when the word line WL is set to the selection level "H" level (power supply voltage VCC), the corresponding word line / WL is set to the selection level "H". L "level (ground potential GND). Bit lines BL, / BL of memory array block MAk and bit lines BL, / BL of memory array block MAk '
Is connected. The activation level of signals BLIR and BLIL is negative potential VBB, and their inactivation level is power supply potential VCC.

【0142】今、メモリアレイブロックMAk,MA
k′が選択され、信号BLILが活性化レベルの負電位
VBBにされているものとする。書込モード時は、行ア
ドレス信号RA0〜RAiによって指定された1対のワ
ード線WL,/WLがそれぞれ電源電位VCCおよび接
地電位GNDにされ、それらのワード線WL,/WLに
対応するメモリセルMCのNチャネルMOSトランジス
タQおよびメモリセルMC′のPチャネルMOSトラン
ジスタQ′が導通する。次いで、書込データ信号に応じ
てビット線BL,/BLのうちの一方が電源電位VCC
にされ、他方が接地電位GNDにされる。
Now, memory array blocks MAk, MA
It is assumed that k'is selected and the signal BLIL is set to the activation level negative potential VBB. In the write mode, a pair of word lines WL, / WL designated by row address signals RA0-RAi are set to power supply potential VCC and ground potential GND, respectively, and memory cells corresponding to those word lines WL, / WL are set. N channel MOS transistor Q of MC and P channel MOS transistor Q'of memory cell MC 'are rendered conductive. Then, one of the bit lines BL and / BL is supplied with the power supply potential VCC according to the write data signal.
And the other is set to the ground potential GND.

【0143】ビット線BLが電源電位VCCにされた場
合は、メモリセルMC′のストレージノードSNに十分
な「H」レベル(電源電位VCC)が書込まれる一方、
メモリセルMCのストレージノードSNにはVCC−V
tnが書込まれる。ビット線BLが接地電位GNDにさ
れた場合は、メモリセルMCのストレージノードSNに
十分な「L」レベル(接地電位GND)が書込まれる一
方、メモリセルMC′のストレージノードSNには|V
tp|が書込まれる。
When bit line BL is set to power supply potential VCC, sufficient "H" level (power supply potential VCC) is written to storage node SN of memory cell MC '.
VCC-V is applied to the storage node SN of the memory cell MC.
tn is written. When bit line BL is set to ground potential GND, sufficient "L" level (ground potential GND) is written in storage node SN of memory cell MC, while | V is stored in storage node SN of memory cell MC '.
tp | is written.

【0144】読出モード時は、メモリセルMC,MC′
に「H」レベルが書込まれている場合は、ワード線W
L,/WLがそれぞれ電源電位VCCおよび接地電位G
NDにされると、メモリセルMC′のPチャネルMOS
トランジスタQ′が十分に導通してメモリセルMC′か
ら「H」レベルのデータが十分に読出される一方、メモ
リセルMCのNチャネルMOSトランジスタQは十分に
導通せずメモリセルMCからは「H」レベルのデータは
十分に読出されない。
In the read mode, memory cells MC, MC '
If "H" level is written in, the word line W
L and / WL are the power supply potential VCC and the ground potential G, respectively.
When set to ND, the P channel MOS of the memory cell MC '
Transistor Q'is sufficiently conductive and "H" level data is sufficiently read from memory cell MC ', while N-channel MOS transistor Q of memory cell MC is not sufficiently conductive and memory cell MC outputs "H". The level data is not fully read.

【0145】また、メモリセルMC,MC′に「L」レ
ベルが書込まれている場合は、ワード線WL,/WLが
それぞれ電源電位VCCおよび接地電位GNDにされる
と、メモリセルMCのNチャネルMOSトランジスタQ
は十分に導通してメモリセルMCから「L」レベルのデ
ータが十分に読出される一方、メモリセルMC′のPチ
ャネルMOSトランジスタQ′は十分に導通せずメモリ
セルMC′からは「L」レベルのデータは十分に読出さ
れない。
When the "L" level is written in memory cells MC and MC ', when word lines WL and / WL are set to power supply potential VCC and ground potential GND, respectively, N of memory cell MC is changed. Channel MOS transistor Q
Is sufficiently conductive and "L" level data is sufficiently read from the memory cell MC, while the P-channel MOS transistor Q'of the memory cell MC 'is not sufficiently conductive and is "L" from the memory cell MC'. Level data is not sufficiently read.

【0146】この実施の形態5では、「L」レベルのデ
ータの読出/書込はメモリセルMCで行ない、「H」レ
ベルのデータの読出/書込はメモリセルMC′で行なう
ので、ワード線WL,/WLの振幅電圧を電源電圧VC
Cにしてもデータの読出/書込を十分に行なうことはで
きる。したがって、メモリセルMC,MC′のNチャネ
ルMOSトランジスタQおよびPチャネルMOSトラン
ジスタQ′のゲート絶縁膜をキャパシタCの絶縁膜と同
じ薄い膜厚にすることができ、サイズの小さなメモリセ
ルMC,MC′を構成することができる。
In the fifth embodiment, reading / writing of "L" level data is carried out by memory cell MC and reading / writing of "H" level data is carried out by memory cell MC '. The amplitude voltage of WL, / WL is the power supply voltage VC
Even if C is used, data can be sufficiently read / written. Therefore, the gate insulating films of the N-channel MOS transistor Q and the P-channel MOS transistor Q'of the memory cells MC and MC 'can be made as thin as the insulating film of the capacitor C, and the small-sized memory cells MC and MC'. ′ Can be configured.

【0147】今回開示された実施の形態はすべての点で
例示であって制限的なものではないと考えられるべきで
ある。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求
の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味お
よび範囲内でのすべての変更が含まれることが意図され
る。
It should be considered that the embodiments disclosed this time are illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is shown not by the above description but by the claims, and is intended to include meanings equivalent to the claims and all modifications within the scope.

【0148】[0148]

【発明の効果】以上のように、この発明に係る半導体記
憶装置では、直列接続されたMOSトランジスタおよび
キャパシタを有し、データ信号を記憶するためのメモリ
セルが設けられ、MOSトランジスタは、半導体基板の
表面に形成されたゲート絶縁膜と、そのゲート絶縁膜の
表面に形成されたゲート電極と、そのゲート電極の両側
において半導体基板の表面に形成された不純物拡散領域
とを含み、キャパシタは、半導体基板の表面に形成され
た不純物拡散領域と、その不純物拡散領域の表面に形成
された絶縁膜と、その絶縁膜の表面に形成され、基準電
位を受ける平板電極とを含み、MOSトランジスタのゲ
ート電極とキャパシタの平板電極とは同一配線層で形成
されている。したがって、ストレージノードやキャパシ
タの電極用の配線層を別途設ける必要がなく、CMOS
ロジックプロセスのみで作製できるので、チップコスト
の低価格化を図ることができる。また、MOSトランジ
スタのゲート絶縁膜とキャパシタの絶縁膜とを同じ膜厚
にするので、MOSトランジスタとキャパシタの間の距
離を短くすることができ、チップサイズの縮小化を図る
ことができる。また、ダイナミック型メモリセルを採用
したので、スタティック型メモリセルを採用した場合に
比べ、メモリ容量を大きくすることができる。
As described above, in the semiconductor memory device according to the present invention, the memory cell for storing the data signal having the MOS transistor and the capacitor connected in series is provided, and the MOS transistor is formed on the semiconductor substrate. The capacitor includes a gate insulating film formed on the surface of the gate insulating film, a gate electrode formed on the surface of the gate insulating film, and impurity diffusion regions formed on the surface of the semiconductor substrate on both sides of the gate electrode. A gate electrode of a MOS transistor including an impurity diffusion region formed on the surface of a substrate, an insulating film formed on the surface of the impurity diffusion region, and a flat plate electrode formed on the surface of the insulating film and receiving a reference potential. And the plate electrode of the capacitor are formed in the same wiring layer. Therefore, it is not necessary to separately provide a wiring layer for electrodes of storage nodes and capacitors,
Since it can be manufactured only by the logic process, the chip cost can be reduced. Moreover, since the gate insulating film of the MOS transistor and the insulating film of the capacitor have the same thickness, the distance between the MOS transistor and the capacitor can be shortened, and the chip size can be reduced. Further, since the dynamic type memory cell is adopted, the memory capacity can be increased as compared with the case where the static type memory cell is adopted.

【0149】好ましくは、半導体記憶装置は、MOSト
ランジスタを含むロジック回路とともに半導体基板上に
形成され、ロジック回路のMOSトランジスタのゲート
電極とメモリセルのMOSトランジスタのゲート電極と
キャパシタの平板電極とは、同一配線層で形成される。
この場合は、半導体記憶装置およびロジック回路を含む
システムLSIをCMOSロジックプロセスのみで作製
することができる。
Preferably, the semiconductor memory device is formed on a semiconductor substrate together with a logic circuit including a MOS transistor, and the gate electrode of the MOS transistor of the logic circuit, the gate electrode of the MOS transistor of the memory cell, and the plate electrode of the capacitor are: It is formed of the same wiring layer.
In this case, the system LSI including the semiconductor memory device and the logic circuit can be manufactured only by the CMOS logic process.

【0150】また好ましくは、メモリセルのMOSトラ
ンジスタは、NチャネルMOSトランジスタであり、半
導体記憶装置は、さらに、NチャネルMOSトランジス
タのゲートに接続されたワード線と、そのうちのいずれ
か一方がNチャネルMOSトランジスタのソースに接続
された第1および第2のビット線と、第1のビット線と
第1のノードとの間に接続された第1のPチャネルMO
Sトランジスタと、第2のビット線と第2のノードとの
間に接続された第2のPチャネルMOSトランジスタ
と、メモリセルにデータ信号を書込むための書込回路と
を備える。この書込回路は、第1および第2のPチャネ
ルMOSトランジスタのゲートに接地電位を与えて第1
および第2のPチャネルMOSトランジスタを導通させ
るステップと、ワード線に電源電位よりも高い昇圧電位
を与えてメモリセルのNチャネルMOSトランジスタを
導通させるステップと、外部から与えられた書込データ
信号に従って、第1および第2のノードのうちのいずれ
か一方のノードを電源電位にするとともに他方のノード
を接地電位にするステップと、第1および第2のPチャ
ネルMOSトランジスタのゲートに接地電位よりも低い
負電位を与えるとともに、ワード線に電源電位を与える
ステップとを実行する。この場合は、メモリセルのNチ
ャネルMOSトランジスタのゲート絶縁膜を破壊するこ
となく、データをメモリセルに書込むことができる。
Preferably, the MOS transistor of the memory cell is an N-channel MOS transistor, and the semiconductor memory device further includes a word line connected to the gate of the N-channel MOS transistor and one of them is an N-channel. First and second bit lines connected to the source of the MOS transistor, and a first P-channel MO connected between the first bit line and the first node.
An S transistor, a second P channel MOS transistor connected between the second bit line and the second node, and a write circuit for writing a data signal to the memory cell are provided. This write circuit applies a ground potential to the gates of the first and second P-channel MOS transistors to make the first
And a step of making the second P-channel MOS transistor conductive, a step of applying a boosted potential higher than the power supply potential to the word line to make the N-channel MOS transistor of the memory cell conductive, and in accordance with a write data signal externally applied. , A step of setting one of the first and second nodes to the power supply potential and the other node to the ground potential, and setting the gates of the first and second P-channel MOS transistors to be higher than the ground potential. Applying a low negative potential and a power supply potential to the word line. In this case, data can be written in the memory cell without destroying the gate insulating film of the N channel MOS transistor of the memory cell.

【0151】また好ましくは、第1および第2のPチャ
ネルMOSトランジスタの各々のしきい値電圧の絶対値
は、昇圧電位と電源電位の差の電圧に略等しくなるよう
に設定されている。この場合は、メモリセルのNチャネ
ルMOSトランジスタのゲート絶縁膜に印加される電圧
を電源電圧以下に制限しながら、メモリセルにデータ信
号を十分に書込むことができる。
Preferably, the absolute value of the threshold voltage of each of the first and second P-channel MOS transistors is set to be approximately equal to the voltage difference between the boosted potential and the power supply potential. In this case, the data signal can be sufficiently written in the memory cell while limiting the voltage applied to the gate insulating film of the N-channel MOS transistor of the memory cell to the power supply voltage or less.

【0152】また好ましくは、メモリセルは2つ設けら
れて2つのメモリセルで1つのデータ信号を記憶し、ワ
ード線は2本設けられ、2つのメモリセルのNチャネル
MOSトランジスタのゲートは、それぞれ2本のワード
線に接続され、2つのメモリセルのNチャネルMOSト
ランジスタのソースは、それぞれ第1および第2のビッ
ト線に接続されている。この場合は、データ信号の書込
/読出をより確実に行なうことができる。
Preferably, two memory cells are provided so that two memory cells store one data signal, two word lines are provided, and the gates of the N-channel MOS transistors of the two memory cells are respectively The N-channel MOS transistors of the two memory cells are connected to the two word lines, and the sources of the N-channel MOS transistors are connected to the first and second bit lines, respectively. In this case, writing / reading of the data signal can be performed more reliably.

【0153】また好ましくは、メモリセルは2つ設けら
れて2つのメモリセルで1つのデータ信号を記憶し、2
つのメモリセルのNチャネルMOSトランジスタのゲー
トはともにワード線に接続され、2つのメモリセルのN
チャネルMOSトランジスタのソースはそれぞれ第1お
よび第2のビット線に接続されている。この場合も、デ
ータ信号の書込/読出をより確実に行なうことができ
る。
Further, preferably, two memory cells are provided and one memory cell stores one data signal.
The gates of the N-channel MOS transistors of two memory cells are both connected to the word line, and the N-channel MOS transistors of the two memory cells are connected to each other.
The sources of the channel MOS transistors are connected to the first and second bit lines, respectively. Also in this case, writing / reading of the data signal can be performed more reliably.

【0154】また好ましくは、メモリセルのMOSトラ
ンジスタはPチャネルMOSトランジスタであり、半導
体記憶装置は、さらに、PチャネルMOSトランジスタ
のゲートに接続されたワード線と、それらのうちのいず
れか一方がPチャネルMOSトランジスタのソースに接
続された第1および第2のビット線と、第1のビット線
と第1のノードとの間に接続された第1のNチャネルM
OSトランジスタと、第2のビット線と第2のノードと
の間に接続された第2のNチャネルMOSトランジスタ
と、メモリセルにデータ信号を書込むための書込回路と
を備える。この書込回路は、第1および第2のNチャネ
ルMOSトランジスタのゲートに電源電位を与えて第1
および第2のNチャネルMOSトランジスタを導通させ
るステップと、ワード線に接地電位よりも低い負電位を
与えてメモリセルのPチャネルMOSトランジスタを導
通させるステップと、外部から与えられた書込データ信
号に従って、第1および第2のノードのうちのいずれか
一方のノードを電源電位にするとともに他方のノードを
接地電位にするステップと、第1および第2のNチャネ
ルMOSトランジスタのゲートに電源電位よりも高い昇
圧電位を与えるとともに、ワード線に接地電位を与える
ステップとを実行する。この場合は、メモリセルのPチ
ャネルMOSトランジスタのゲート絶縁膜を破壊するこ
となく、データをメモリセルに書込むことができる。
Preferably, the MOS transistor of the memory cell is a P-channel MOS transistor, and the semiconductor memory device further includes a word line connected to the gate of the P-channel MOS transistor and one of them being P-channel. First and second bit lines connected to the source of the channel MOS transistor, and a first N channel M connected between the first bit line and the first node.
An OS transistor, a second N-channel MOS transistor connected between the second bit line and the second node, and a write circuit for writing a data signal in the memory cell are provided. This write circuit applies a power supply potential to the gates of the first and second N-channel MOS transistors to make the first
And a step of turning on the second N-channel MOS transistor, a step of applying a negative potential lower than the ground potential to the word line to turn on the P-channel MOS transistor of the memory cell, and a step of applying a write data signal externally applied. , A step of setting one of the first and second nodes to the power supply potential and the other node to the ground potential, the gates of the first and second N-channel MOS transistors being set to the power supply potential higher than the power supply potential. And a step of applying a ground potential to the word line while applying a high boosted potential. In this case, data can be written in the memory cell without destroying the gate insulating film of the P channel MOS transistor of the memory cell.

【0155】また好ましくは、第1および第2のNチャ
ネルMOSトランジスタのしきい値電圧は、接地電位と
負電位の差の電圧に略等しくなるように設定されてい
る。この場合は、メモリセルのPチャネルMOSトラン
ジスタのゲート絶縁膜に印加される電圧を電源電圧以下
に制限しながら、メモリセルにデータ信号を十分に書込
むことができる。
Preferably, the threshold voltages of the first and second N-channel MOS transistors are set to be substantially equal to the difference between the ground potential and the negative potential. In this case, the data signal can be sufficiently written in the memory cell while limiting the voltage applied to the gate insulating film of the P-channel MOS transistor of the memory cell to the power supply voltage or less.

【0156】また好ましくは、メモリセルは2つ設けら
れて2つのメモリセルで1つのデータ信号を記憶し、ワ
ード線は2本設けられ、2つのメモリセルのPチャネル
MOSトランジスタのゲートはそれぞれ2本のワード線
に接続され、2つのメモリセルのPチャネルMOSトラ
ンジスタのソースは、それぞれ第1および第2のビット
線に接続されている。この場合は、データ信号の書込/
読出をより確実に行なうことができる。
Further, preferably, two memory cells are provided, two memory cells store one data signal, two word lines are provided, and the gates of the P-channel MOS transistors of the two memory cells are 2 respectively. Of the two memory cells, and the sources of the P-channel MOS transistors of the two memory cells are connected to the first and second bit lines, respectively. In this case, write the data signal
Reading can be performed more reliably.

【0157】また好ましくは、メモリセルは2つ設けら
れて2つのメモリセルで1つのデータ信号を記憶し、2
つのメモリセルのPチャネルMOSトランジスタのゲー
トはともにワード線に接続され、2つのメモリセルのP
チャネルMOSトランジスタのソースはそれぞれ第1お
よび第2のビット線に接続されている。この場合は、デ
ータ信号の書込/読出をより確実に行なうことができ
る。
Preferably, two memory cells are provided so that one memory cell stores one data signal.
The gates of the P-channel MOS transistors of two memory cells are both connected to the word line,
The sources of the channel MOS transistors are connected to the first and second bit lines, respectively. In this case, writing / reading of the data signal can be performed more reliably.

【0158】また好ましくは、メモリセルのMOSトラ
ンジスタはPチャネルMOSトランジスタであり、半導
体記憶装置は、さらに、PチャネルMOSトランジスタ
のゲートに接続されたワード線と、それらのうちのいず
れか一方がPチャネルMOSトランジスタのソースに接
続された第1および第2のビット線と、メモリセルにデ
ータ信号を書込むための書込回路とを備える。この書込
回路は、ワード線に接地電位よりも低い負電位を与えて
メモリセルのPチャネルMOSトランジスタを導通させ
るステップと、第1および第2のビット線に接地電位を
与えるステップと、ワード線に接地電位を与えるステッ
プと、外部から与えられた書込データ信号に従って、第
1および第2のビット線のうちのいずれか一方のビット
線を電源電位にするとともに他方のビット線を接地電位
にするステップとを実行する。この場合は、メモリセル
のPチャネルMOSトランジスタのゲート絶縁膜を破壊
することなく、データをメモリセルに書込むことができ
る。
Preferably, the MOS transistor of the memory cell is a P-channel MOS transistor, and the semiconductor memory device further has a word line connected to the gate of the P-channel MOS transistor and one of them being P-channel. It includes first and second bit lines connected to the sources of channel MOS transistors, and a write circuit for writing a data signal in a memory cell. This writing circuit applies a negative potential lower than a ground potential to a word line to make a P-channel MOS transistor of a memory cell conductive, a step of applying a ground potential to the first and second bit lines, and a word line. To one of the first and second bit lines to the power supply potential and the other bit line to the ground potential according to the step of applying the ground potential to the Perform steps and In this case, data can be written in the memory cell without destroying the gate insulating film of the P channel MOS transistor of the memory cell.

【0159】また好ましくは、メモリセルは2つ設けら
れて2つのメモリセルで1つのデータ信号を記憶し、ワ
ード線は2本設けられ、2つのメモリセルのPチャネル
MOSトランジスタのゲートはそれぞれ2本のワード線
に接続され、2つのメモリセルのPチャネルMOSトラ
ンジスタのソースはそれぞれ第1および第2のビット線
に接続されている。この場合は、データ信号の書込/読
出をより確実に行なうことができる。
Preferably, two memory cells are provided so that one memory cell stores one data signal, two word lines are provided, and the gates of the P-channel MOS transistors of the two memory cells are 2 respectively. Connected to the first word line, the sources of the P-channel MOS transistors of the two memory cells are connected to the first and second bit lines, respectively. In this case, writing / reading of the data signal can be performed more reliably.

【0160】また好ましくは、メモリセルは2つ設けら
れて2つのメモリセルで1つのデータ信号を記憶し、2
つのメモリセルのPチャネルMOSトランジスタのゲー
トはともにワード線に接続され、2つのメモリセルのP
チャネルMOSトランジスタのソースはそれぞれ第1お
よび第2のビット線に接続されている。この場合も、デ
ータ信号の書込/読出をより確実に行なうことができ
る。
Further, preferably, two memory cells are provided and one memory cell stores one data signal.
The gates of the P-channel MOS transistors of two memory cells are both connected to the word line,
The sources of the channel MOS transistors are connected to the first and second bit lines, respectively. Also in this case, writing / reading of the data signal can be performed more reliably.

【0161】また好ましくは、メモリセルのMOSトラ
ンジスタはPチャネルMOSトランジスタであり、半導
体記憶装置は、さらに、PチャネルMOSトランジスタ
のゲートに接続されたワード線と、それらのうちのいず
れか一方がPチャネルMOSトランジスタのソースに接
続された第1および第2のビット線と、メモリセルにデ
ータ信号を書込むための書込回路とを備える。この書込
回路は、ワード線に接地電位よりも低い負電位を与えて
メモリセルのPチャネルMOSトランジスタを導通させ
るステップと、第1および第2のビット線に接地電位を
与えるステップと、ワード線に接地電位を与えるステッ
プと、外部から与えられた書込データ信号に従って、第
1および第2のビット線のうちのいずれか一方のビット
線を電源電位にするとともに他方のビット線を接地電位
にするステップとを実行する。この場合は、メモリセル
のPチャネルMOSトランジスタのゲート絶縁膜を破壊
することなく、データをメモリセルに書込むことができ
る。
Preferably, the MOS transistor of the memory cell is a P-channel MOS transistor, and the semiconductor memory device further includes a word line connected to the gate of the P-channel MOS transistor and one of them being P-channel. It includes first and second bit lines connected to the sources of channel MOS transistors, and a write circuit for writing a data signal in a memory cell. This writing circuit applies a negative potential lower than a ground potential to a word line to make a P-channel MOS transistor of a memory cell conductive, a step of applying a ground potential to the first and second bit lines, and a word line. To one of the first and second bit lines to the power supply potential and the other bit line to the ground potential according to the step of applying the ground potential to the Perform steps and In this case, data can be written in the memory cell without destroying the gate insulating film of the P channel MOS transistor of the memory cell.

【0162】また好ましくは、メモリセルは2つ設けら
れて2つのメモリセルで1つのデータ信号を記憶し、ワ
ード線は2本設けられ、2つのメモリセルのPチャネル
MOSトランジスタのゲートはそれぞれ2本のワード線
に接続され、2つのメモリセルのPチャネルMOSトラ
ンジスタのソースはそれぞれ第1および第2のビット線
に接続されている。この場合は、データ信号の書込/読
出をより確実に行なうことができる。
Further, preferably, two memory cells are provided so that one memory cell stores one data signal, two word lines are provided, and the gates of the P-channel MOS transistors of the two memory cells are 2 respectively. Connected to the first word line, the sources of the P-channel MOS transistors of the two memory cells are connected to the first and second bit lines, respectively. In this case, writing / reading of the data signal can be performed more reliably.

【0163】また好ましくは、メモリセルは2つ設けら
れて2つのメモリセルで1つのデータ信号を記憶し、2
つのメモリセルのPチャネルMOSトランジスタのゲー
トはともにワード線に接続され、2つのメモリセルのP
チャネルMOSトランジスタのソースはそれぞれ第1お
よび第2のビット線に接続されている。この場合も、デ
ータ信号の書込/読出をより確実に行なうことができ
る。
Preferably, two memory cells are provided and two memory cells store one data signal,
The gates of the P-channel MOS transistors of two memory cells are both connected to the word line,
The sources of the channel MOS transistors are connected to the first and second bit lines, respectively. Also in this case, writing / reading of the data signal can be performed more reliably.

【0164】また好ましくは、メモリセルは2つ設けら
れて2つのメモリセルで1つのデータ信号を記憶し、2
つのメモリセルのうちの一方のメモリセルのMOSトラ
ンジスタはNチャネルMOSトランジスタであり、他方
のメモリセルのMOSトランジスタはPチャネルMOS
トランジスタであり、半導体記憶装置は、さらに、それ
ぞれNチャネルMOSトランジスタのゲートおよびPチ
ャネルMOSトランジスタのゲートに接続された第1お
よび第2のワード線と、それらのうちのいずれか一方が
NチャネルMOSトランジスタのソースおよびPチャネ
ルMOSトランジスタのソースに接続された第1および
第2のビット線と、2つのメモリセルにデータ信号を書
込むための書込回路とを備える。この書込回路は、第1
および第2のワード線にそれぞれ電源電位および接地電
位を与えてNチャネルMOSトランジスタおよびPチャ
ネルMOSトランジスタを導通させるステップと、外部
から与えられた書込データ信号に従って、第1および第
2のビット線のうちのいずれか一方のビット線を電源電
位にするとともに他方のビット線を接地電位にするステ
ップとを実行する。この場合は、メモリセルのMOSト
ランジスタのゲート絶縁膜を破壊することなく、データ
をメモリセルに書込むことができる。
Further, preferably, two memory cells are provided and one memory cell stores one data signal.
The MOS transistor of one of the two memory cells is an N-channel MOS transistor, and the MOS transistor of the other memory cell is a P-channel MOS transistor.
The semiconductor memory device further includes first and second word lines connected to the gates of the N-channel MOS transistor and the P-channel MOS transistor, respectively, and one of them is an N-channel MOS transistor. First and second bit lines connected to the source of the transistor and the source of the P-channel MOS transistor, and a write circuit for writing a data signal into the two memory cells are provided. This writing circuit is
A step of applying a power supply potential and a ground potential to the second word line to make the N-channel MOS transistor and the P-channel MOS transistor conductive, and the first and second bit lines according to a write data signal externally applied. One of the bit lines is set to the power supply potential and the other bit line is set to the ground potential. In this case, data can be written in the memory cell without destroying the gate insulating film of the MOS transistor of the memory cell.

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

【図1】 この発明の実施の形態1によるシステムLS
Iの構成を示すブロック図である。
FIG. 1 is a system LS according to a first embodiment of the present invention.
It is a block diagram which shows the structure of I.

【図2】 図1に示したメモリ回路部の構成を示すブロ
ック図である。
FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of a memory circuit section shown in FIG.

【図3】 図2に示したメモリアレイおよびそれに関連
する部分の構成を示すブロック図である。
FIG. 3 is a block diagram showing a configuration of a memory array shown in FIG. 2 and a portion related to the memory array.

【図4】 図3に示したメモリアレイブロックの構成を
示す回路ブロック図である。
FIG. 4 is a circuit block diagram showing a configuration of a memory array block shown in FIG.

【図5】 図3に示したセンスアンプ帯の要部を示す回
路図である。
5 is a circuit diagram showing a main part of the sense amplifier band shown in FIG.

【図6】 図4に示したメモリセルの構成を示す図であ
る。
6 is a diagram showing a configuration of a memory cell shown in FIG.

【図7】 図6に示したメモリセルの問題点を説明する
ための図である。
FIG. 7 is a diagram for explaining a problem of the memory cell shown in FIG.

【図8】 図6に示したメモリセルの問題点を説明する
ための他の図である。
FIG. 8 is another diagram for explaining the problem of the memory cell shown in FIG.

【図9】 図3に示した行デコーダに含まれるワードド
ライバの構成を示す回路図である。
9 is a circuit diagram showing a configuration of a word driver included in the row decoder shown in FIG.

【図10】 図9に示したワードドライバの動作を示す
タイムチャートである。
FIG. 10 is a time chart showing the operation of the word driver shown in FIG.

【図11】 図3に示したセンスアンプ帯およびメモリ
アレイブロックに対応して設けられる信号発生回路およ
びローカル制御回路を示すブロック図である。
11 is a block diagram showing a signal generation circuit and a local control circuit provided corresponding to the sense amplifier band and the memory array block shown in FIG.

【図12】 図11に示した信号発生回路71.kの構
成を示す回路ブロック図である。
FIG. 12 shows a signal generation circuit 71. shown in FIG. It is a circuit block diagram which shows the structure of k.

【図13】 図12に示したレベルシフタの構成を示す
回路図である。
13 is a circuit diagram showing a configuration of the level shifter shown in FIG.

【図14】 図11に示した信号発生回路72.kの構
成を示す回路ブロック図である。
FIG. 14 shows a signal generation circuit 72. shown in FIG. It is a circuit block diagram which shows the structure of k.

【図15】 図11〜図14に示した信号発生回路およ
びローカル制御回路の動作を示すタイムチャートであ
る。
FIG. 15 is a time chart showing operations of the signal generation circuit and the local control circuit shown in FIGS. 11 to 14.

【図16】 図1〜図15で示したメモリ回路部のデー
タ書込方法を示すタイムチャートである。
FIG. 16 is a time chart showing a data writing method of the memory circuit section shown in FIGS. 1 to 15.

【図17】 図16に示したデータ書込方法の効果を説
明するための図である。
17 is a diagram for explaining the effect of the data writing method shown in FIG.

【図18】 実施の形態1の変更例を示すブロック図で
ある。
FIG. 18 is a block diagram showing a modified example of the first embodiment.

【図19】 実施の形態1の他の変更例を示すブロック
図である。
FIG. 19 is a block diagram showing another modification of the first embodiment.

【図20】 この発明の実施の形態2によるシステムL
SIのメモリ回路部の要部を示す回路図である。
FIG. 20 is a system L according to a second embodiment of the present invention.
It is a circuit diagram showing the important section of the memory circuit part of SI.

【図21】 図20に示したメモリ回路部のデータ書込
方法を示すタイムチャートである。
FIG. 21 is a time chart showing a data writing method of the memory circuit section shown in FIG. 20.

【図22】 この発明の実施の形態3によるシステムL
SIのメモリ回路部の要部を示す回路ブロック図であ
る。
FIG. 22 is a system L according to the third embodiment of the present invention.
It is a circuit block diagram showing the important section of the memory circuit part of SI.

【図23】 図22に示したメモリ回路部のデータ書込
方法を示すタイムチャートである。
FIG. 23 is a time chart showing a data writing method of the memory circuit section shown in FIG. 22.

【図24】 この発明の実施の形態4によるシステムL
SIのメモリ回路部の要部を示す回路ブロック図であ
る。
FIG. 24 is a system L according to the fourth embodiment of the present invention.
It is a circuit block diagram showing the important section of the memory circuit part of SI.

【図25】 図24に示したメモリ回路部のデータ書込
方法を示すタイムチャートである。
FIG. 25 is a time chart showing a data writing method of the memory circuit section shown in FIG. 24.

【図26】 この発明の実施の形態5によるシステムL
SIのメモリ回路部の要部を示す回路ブロック図であ
る。
FIG. 26 is a system L according to the fifth embodiment of the present invention.
It is a circuit block diagram showing the important section of the memory circuit part of SI.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 システムLSI、2 ロジック回路部、3 メモリ
回路部、4 クロックバッファ、5 制御信号バッフ
ァ、6 アドレスバッファ、7 モードレジスタ、8
制御回路、9〜12 メモリアレイ、13 IOバッフ
ァ、MA メモリアレイブロック、SA センスアンプ
帯、14 メモリマット、15 行デコーダ、16 列
デコーダ、MC,MC′ メモリセル、WL,/WL
ワード線、BL,/BL ビット線対、C キャパシ
タ、SN ストレージノード、Q,25,26,30,
31,33〜35,64〜66,76〜78,82,8
3 NチャネルMOSトランジスタ、21 列選択ゲー
ト、Q′,22,23,28,29,37,38,59
〜63,75,80,81,101〜103,105〜
107 PチャネルMOSトランジスタ、24,36,
90,93 転送ゲート、27 センスアンプ、32,
100,104 イコライザ、40 結晶シリコン基
板、41 P型ウェル、42 ゲート絶縁膜、43 ゲ
ート電極、44 ソース領域、45 ドレイン領域、4
6 N型拡散層又は反転層、47 絶縁膜、48 セル
プレート電極、49 絶縁層、50 コンタクトホー
ル、51 素子分離膜、55 ワードドライバ、56,
79 レベルシフタ、57 切換回路、58,67,6
8,73,74,84 インバータ、70 ローカル制
御回路、71,72 信号発生回路。
1 system LSI, 2 logic circuit section, 3 memory circuit section, 4 clock buffer, 5 control signal buffer, 6 address buffer, 7 mode register, 8
Control circuit, 9 to 12 memory array, 13 IO buffer, MA memory array block, SA sense amplifier band, 14 memory mat, 15 row decoder, 16 column decoder, MC, MC 'memory cell, WL, / WL
Word line, BL, / BL bit line pair, C capacitor, SN storage node, Q, 25, 26, 30,
31, 33-35, 64-66, 76-78, 82, 8
3 N-channel MOS transistor, 21 column select gate, Q ', 22, 23, 28, 29, 37, 38, 59
~ 63,75,80,81,101-103,105-
107 P-channel MOS transistor, 24, 36,
90, 93 transfer gates, 27 sense amplifiers, 32,
100,104 Equalizer, 40 crystalline silicon substrate, 41 P-type well, 42 gate insulating film, 43 gate electrode, 44 source region, 45 drain region, 4
6 N-type diffusion layer or inversion layer, 47 insulating film, 48 cell plate electrode, 49 insulating layer, 50 contact hole, 51 element isolation film, 55 word driver, 56,
79 level shifter, 57 switching circuit, 58, 67, 6
8, 73, 74, 84 Inverter, 70 Local control circuit, 71, 72 Signal generating circuit.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 5F083 AD14 LA03 LA05 ZA12 5M024 AA58 AA91 CC23 CC34 CC63 CC64 CC74 DD28 FF03 HH03 KK35 LL01 LL02 PP01 PP03 PP04 PP05 PP07    ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page    F term (reference) 5F083 AD14 LA03 LA05 ZA12                 5M024 AA58 AA91 CC23 CC34 CC63                       CC64 CC74 DD28 FF03 HH03                       KK35 LL01 LL02 PP01 PP03                       PP04 PP05 PP07

Claims (17)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 半導体基板上に形成された半導体記憶装
置であって、直列接続されたMOSトランジスタおよび
キャパシタを有し、データ信号を記憶するためのメモリ
セルを備え、前記MOSトランジスタは、前記半導体基
板の表面に形成されたゲート絶縁膜と、該ゲート絶縁膜
の表面に形成されたゲート電極と、該ゲート電極の両側
において前記半導体基板の表面に形成された不純物拡散
領域とを含み、前記キャパシタは、前記半導体基板の表
面に形成された不純物拡散領域と、該不純物拡散領域の
表面に形成された絶縁膜と、該絶縁膜の表面に形成さ
れ、基準電位を受ける平板電極とを含み、前記MOSト
ランジスタのゲート電極と前記キャパシタの平板電極と
は同一配線層で形成されている、半導体記憶装置。
1. A semiconductor memory device formed on a semiconductor substrate, comprising a MOS transistor and a capacitor connected in series, comprising a memory cell for storing a data signal, wherein the MOS transistor is the semiconductor A gate insulating film formed on the surface of the substrate; a gate electrode formed on the surface of the gate insulating film; and an impurity diffusion region formed on the surface of the semiconductor substrate on both sides of the gate electrode. Includes an impurity diffusion region formed on the surface of the semiconductor substrate, an insulating film formed on the surface of the impurity diffusion region, and a flat plate electrode formed on the surface of the insulating film and receiving a reference potential, A semiconductor memory device, wherein a gate electrode of a MOS transistor and a plate electrode of the capacitor are formed in the same wiring layer.
【請求項2】 前記半導体記憶装置は、MOSトランジ
スタを含むロジック回路とともに前記半導体基板上に形
成され、前記ロジック回路のMOSトランジスタのゲー
ト電極と前記メモリセルのMOSトランジスタのゲート
電極と前記キャパシタの平板電極とは、同一配線層で形
成されている、請求項1に記載の半導体記憶装置。
2. The semiconductor memory device is formed on the semiconductor substrate together with a logic circuit including a MOS transistor, and has a gate electrode of the MOS transistor of the logic circuit, a gate electrode of the MOS transistor of the memory cell, and a flat plate of the capacitor. The semiconductor memory device according to claim 1, wherein the electrodes are formed of the same wiring layer.
【請求項3】 前記メモリセルのMOSトランジスタ
は、NチャネルMOSトランジスタであり、前記半導体
記憶装置は、さらに、前記NチャネルMOSトランジス
タのゲートに接続されたワード線、それらのうちのいず
れか一方が前記NチャネルMOSトランジスタのソース
に接続された第1および第2のビット線、前記第1のビ
ット線と第1のノードとの間に接続された第1のPチャ
ネルMOSトランジスタ、前記第2のビット線と第2の
ノードとの間に接続された第2のPチャネルMOSトラ
ンジスタ、および前記メモリセルにデータ信号を書込む
ための書込回路を備え、前記書込回路は、前記第1およ
び第2のPチャネルMOSトランジスタのゲートに接地
電位を与えて前記第1および第2のPチャネルMOSト
ランジスタを導通させるステップ、前記ワード線に電源
電位よりも高い昇圧電位を与えて前記メモリセルのNチ
ャネルMOSトランジスタを導通させるステップ、外部
から与えられた書込データ信号に従って、前記第1およ
び第2のノードのうちのいずれか一方のノードを前記電
源電位にするとともに他方のノードを前記接地電位にす
るステップ、および前記第1および第2のPチャネルM
OSトランジスタのゲートに前記接地電位よりも低い負
電位を与えるとともに、前記ワード線に前記電源電位を
与えるステップを実行する、請求項1または請求項2に
記載の半導体記憶装置。
3. The MOS transistor of the memory cell is an N-channel MOS transistor, and the semiconductor memory device further includes a word line connected to a gate of the N-channel MOS transistor, and one of them. First and second bit lines connected to the source of the N-channel MOS transistor, a first P-channel MOS transistor connected between the first bit line and a first node, the second A second P-channel MOS transistor connected between a bit line and a second node, and a write circuit for writing a data signal in the memory cell are provided, and the write circuit includes the first and second A ground potential is applied to the gate of the second P-channel MOS transistor to make the first and second P-channel MOS transistors conductive. Applying a boosted potential higher than a power supply potential to the word line to make the N-channel MOS transistor of the memory cell conductive, according to a write data signal externally applied, the first and second nodes Setting one of the nodes to the power supply potential and the other node to the ground potential; and the first and second P-channels M
3. The semiconductor memory device according to claim 1, wherein a step of applying a negative potential lower than the ground potential to the gate of the OS transistor and applying the power supply potential to the word line is performed.
【請求項4】 前記第1および第2のPチャネルMOS
トランジスタの各々のしきい値電圧の絶対値は、前記昇
圧電位と前記電源電位の差の電圧に略等しくなるように
設定されている、請求項3に記載の半導体記憶装置。
4. The first and second P-channel MOSs
4. The semiconductor memory device according to claim 3, wherein the absolute value of the threshold voltage of each transistor is set to be substantially equal to the voltage of the difference between the boosted potential and the power supply potential.
【請求項5】 前記メモリセルは2つ設けられて2つの
メモリセルで1つのデータ信号を記憶し、前記ワード線
は2本設けられ、2つのメモリセルのNチャネルMOS
トランジスタのゲートは、それぞれ2本のワード線に接
続され、2つのメモリセルのNチャネルMOSトランジ
スタのソースは、それぞれ前記第1および第2のビット
線に接続されている、請求項3または請求項4に記載の
半導体記憶装置。
5. The two memory cells are provided so that one memory cell stores one data signal, the two word lines are provided, and the N-channel MOS of the two memory cells is provided.
The gate of the transistor is connected to two word lines respectively, and the sources of the N-channel MOS transistors of the two memory cells are connected to the first and second bit lines, respectively. 4. The semiconductor memory device according to item 4.
【請求項6】 前記メモリセルは2つ設けられて2つの
メモリセルで1つのデータ信号を記憶し、2つのメモリ
セルのNチャネルMOSトランジスタのゲートは、とも
に前記ワード線に接続され、2つのメモリセルのNチャ
ネルMOSトランジスタのソースは、それぞれ前記第1
および第2のビット線に接続されている、請求項3また
は請求項4に記載の半導体記憶装置。
6. The two memory cells are provided so that two memory cells store one data signal, and the gates of N-channel MOS transistors of the two memory cells are both connected to the word line and two memory cells are connected. The sources of the N-channel MOS transistors of the memory cell are respectively the first
5. The semiconductor memory device according to claim 3, which is connected to the second bit line.
【請求項7】 前記メモリセルのMOSトランジスタ
は、PチャネルMOSトランジスタであり、前記半導体
記憶装置は、さらに、前記PチャネルMOSトランジス
タのゲートに接続されたワード線、それらのうちのいず
れか一方が前記PチャネルMOSトランジスタのソース
に接続された第1および第2のビット線、前記第1のビ
ット線と第1のノードとの間に接続された第1のNチャ
ネルMOSトランジスタ、前記第2のビット線と第2の
ノードとの間に接続された第2のNチャネルMOSトラ
ンジスタ、および前記メモリセルにデータ信号を書込む
ための書込回路を備え、前記書込回路は、前記第1およ
び第2のNチャネルMOSトランジスタのゲートに電源
電位を与えて前記第1および第2のNチャネルMOSト
ランジスタを導通させるステップ、前記ワード線に接地
電位よりも低い負電位を与えて前記メモリセルのPチャ
ネルMOSトランジスタを導通させるステップ、外部か
ら与えられた書込データ信号に従って、前記第1および
第2のノードのうちのいずれか一方のノードを前記電源
電位にするとともに他方のノードを前記接地電位にする
ステップ、および前記第1および第2のNチャネルMO
Sトランジスタのゲートに前記電源電位よりも高い昇圧
電位を与えるとともに、前記ワード線に前記接地電位を
与えるステップを実行する、請求項1または請求項2に
記載の半導体記憶装置。
7. The MOS transistor of the memory cell is a P-channel MOS transistor, and the semiconductor memory device further includes a word line connected to the gate of the P-channel MOS transistor, or one of them. First and second bit lines connected to the source of the P-channel MOS transistor, a first N-channel MOS transistor connected between the first bit line and a first node, and the second A second N-channel MOS transistor connected between a bit line and a second node, and a write circuit for writing a data signal in the memory cell are provided, and the write circuit includes the first and second A power supply potential is applied to the gate of the second N-channel MOS transistor to make the first and second N-channel MOS transistors conductive. The step of applying a negative potential lower than the ground potential to the word line to render the P-channel MOS transistor of the memory cell conductive, and in accordance with a write data signal externally applied, the first and second nodes Setting one of the nodes to the power supply potential and the other node to the ground potential, and the first and second N-channel MOs.
3. The semiconductor memory device according to claim 1, wherein the step of applying a boosted potential higher than the power supply potential to the gate of the S transistor and applying the ground potential to the word line is performed.
【請求項8】 前記第1および第2のNチャネルMOS
トランジスタのしきい値電圧は、前記接地電位と前記負
電位の差の電圧に略等しくなるように設定されている、
請求項7に記載の半導体記憶装置。
8. The first and second N-channel MOSs
The threshold voltage of the transistor is set to be substantially equal to the voltage of the difference between the ground potential and the negative potential,
The semiconductor memory device according to claim 7.
【請求項9】 前記メモリセルは2つ設けられて2つの
メモリセルで1つのデータ信号を記憶し、前記ワード線
は2本設けられ、2つのメモリセルのPチャネルMOS
トランジスタのゲートは、それぞれ2本のワード線に接
続され、2つのメモリセルのPチャネルMOSトランジ
スタのソースは、それぞれ前記第1および第2のビット
線に接続されている、請求項7または請求項8に記載の
半導体記憶装置。
9. The memory cell is provided with two memory cells, two memory cells store one data signal, two word lines are provided, and a P-channel MOS of the two memory cells is provided.
8. The gates of the transistors are respectively connected to two word lines, and the sources of P-channel MOS transistors of the two memory cells are respectively connected to the first and second bit lines. 8. The semiconductor memory device according to item 8.
【請求項10】 前記メモリセルは2つ設けられて2つ
のメモリセルで1つのデータ信号を記憶し、2つのメモ
リセルのPチャネルMOSトランジスタのゲートは、と
もに前記ワード線に接続され、2つのメモリセルのPチ
ャネルMOSトランジスタのソースは、それぞれ前記第
1および第2のビット線に接続されている、請求項7ま
たは請求項8に記載の半導体記憶装置。
10. The two memory cells are provided so that two memory cells store one data signal, and the gates of P-channel MOS transistors of the two memory cells are both connected to the word line and two memory cells are connected. 9. The semiconductor memory device according to claim 7, wherein the sources of P-channel MOS transistors of the memory cells are connected to the first and second bit lines, respectively.
【請求項11】 前記メモリセルのMOSトランジスタ
は、NチャネルMOSトランジスタであり、前記半導体
記憶装置は、さらに、前記NチャネルMOSトランジス
タのゲートに接続されたワード線、それらのうちのいず
れか一方が前記NチャネルMOSトランジスタのソース
に接続された第1および第2のビット線、および前記メ
モリセルにデータ信号を書込むための書込回路を備え、
前記書込回路は、前記ワード線に電源電位よりも高い昇
圧電位を与えて前記メモリセルのNチャネルMOSトラ
ンジスタを導通させるステップ、前記第1および第2の
ビット線に前記電源電位を与えるステップ、前記ワード
線に前記電源電位を与えるステップ、および外部から与
えられた書込データ信号に従って、前記第1および第2
のビット線のうちのいずれか一方のビット線を前記電源
電位にするとともに他方のビット線を接地電位にするス
テップを実行する、請求項1または請求項2に記載の半
導体記憶装置。
11. The MOS transistor of the memory cell is an N-channel MOS transistor, and the semiconductor memory device further includes a word line connected to a gate of the N-channel MOS transistor, or one of them. A first and a second bit line connected to the source of the N-channel MOS transistor, and a write circuit for writing a data signal in the memory cell,
The write circuit applies a boosted potential higher than a power supply potential to the word line to make the N-channel MOS transistor of the memory cell conductive; a step of applying the power supply potential to the first and second bit lines; According to the step of applying the power supply potential to the word line and the write data signal applied from the outside, the first and second
3. The semiconductor memory device according to claim 1, wherein the step of setting one of the bit lines to the power supply potential and the other bit line to the ground potential is performed.
【請求項12】 前記メモリセルは2つ設けられて2つ
のメモリセルで1つのデータ信号を記憶し、前記ワード
線は2本設けられ、2つのメモリセルのNチャネルMO
Sトランジスタのゲートは、それぞれ2本のワード線に
接続され、2つのメモリセルのNチャネルMOSトラン
ジスタのソースは、それぞれ前記第1および第2のビッ
ト線に接続されている、請求項11に記載の半導体記憶
装置。
12. The two memory cells are provided, two memory cells store one data signal, the two word lines are provided, and an N channel MO of the two memory cells is provided.
12. The gates of S transistors are connected to two word lines respectively, and the sources of N channel MOS transistors of two memory cells are connected to the first and second bit lines, respectively. Semiconductor memory device.
【請求項13】 前記メモリセルは2つ設けられて2つ
のメモリセルで1つのデータ信号を記憶し、2つのメモ
リセルのNチャネルMOSトランジスタのゲートは、と
もに前記ワード線に接続され、2つのメモリセルのNチ
ャネルMOSトランジスタのソースは、それぞれ前記第
1および第2のビット線に接続されている、請求項11
に記載の半導体記憶装置。
13. Two memory cells are provided so that two memory cells store one data signal, and the gates of N-channel MOS transistors of the two memory cells are both connected to the word line and two memory cells are connected. The source of the N-channel MOS transistor of the memory cell is connected to the first and second bit lines, respectively.
The semiconductor memory device according to 1.
【請求項14】 前記メモリセルのMOSトランジスタ
は、PチャネルMOSトランジスタであり、前記半導体
記憶装置は、さらに、前記PチャネルMOSトランジス
タのゲートに接続されたワード線、それらのうちのいず
れか一方が前記PチャネルMOSトランジスタのソース
に接続された第1および第2のビット線、および前記メ
モリセルにデータ信号を書込むための書込回路を備え、
前記書込回路は、前記ワード線に接地電位よりも低い負
電位を与えて前記メモリセルのPチャネルMOSトラン
ジスタを導通させるステップ、前記第1および第2のビ
ット線に前記接地電位を与えるステップ、前記ワード線
に前記接地電位を与えるステップ、および外部から与え
られた書込データ信号に従って、前記第1および第2の
ビット線のうちのいずれか一方のビット線を電源電位に
するとともに他方のビット線を前記接地電位にするステ
ップを実行する、請求項1または請求項2に記載の半導
体記憶装置。
14. The MOS transistor of the memory cell is a P-channel MOS transistor, and the semiconductor memory device further includes a word line connected to the gate of the P-channel MOS transistor, or one of them. A first and second bit lines connected to the source of the P-channel MOS transistor, and a write circuit for writing a data signal in the memory cell,
The write circuit applies a negative potential lower than a ground potential to the word line to make a P-channel MOS transistor of the memory cell conductive; a step of applying the ground potential to the first and second bit lines; According to the step of applying the ground potential to the word line and the externally applied write data signal, one of the first and second bit lines is set to the power supply potential and the other bit is set to the power supply potential. The semiconductor memory device according to claim 1, wherein the step of bringing a line to said ground potential is executed.
【請求項15】 前記メモリセルは2つ設けられて2つ
のメモリセルで1つのデータ信号を記憶し、前記ワード
線は2本設けられ、2つのメモリセルのPチャネルMO
Sトランジスタのゲートは、それぞれ2本のワード線に
接続され、2つのメモリセルのPチャネルMOSトラン
ジスタのソースは、それぞれ前記第1および第2のビッ
ト線に接続されている、請求項14に記載の半導体記憶
装置。
15. The two memory cells are provided so that one memory cell stores one data signal, the two word lines are provided, and the P channel MO of the two memory cells is provided.
15. The gates of S transistors are connected to two word lines respectively, and the sources of P channel MOS transistors of two memory cells are connected to the first and second bit lines, respectively. Semiconductor memory device.
【請求項16】 前記メモリセルは2つ設けられて2つ
のメモリセルで1つのデータ信号を記憶し、2つのメモ
リセルのPチャネルMOSトランジスタのゲートは、と
もに前記ワード線に接続され、2つのメモリセルのPチ
ャネルMOSトランジスタのソースは、それぞれ前記第
1および第2のビット線に接続されている、請求項14
に記載の半導体記憶装置。
16. The memory cell is provided with two memory cells, two memory cells store one data signal, and the gates of P-channel MOS transistors of the two memory cells are both connected to the word line and two memory cells are connected. The source of the P-channel MOS transistor of the memory cell is connected to the first and second bit lines, respectively.
The semiconductor memory device according to 1.
【請求項17】 前記メモリセルは2つ設けられて2つ
のメモリセルで1つのデータ信号を記憶し、2つのメモ
リセルのうちの一方のメモリセルのMOSトランジスタ
はNチャネルMOSトランジスタであり、他方のメモリ
セルのMOSトランジスタはPチャネルMOSトランジ
スタであり、前記半導体記憶装置は、さらに、それぞれ
前記NチャネルMOSトランジスタのゲートおよび前記
PチャネルMOSトランジスタのゲートに接続された第
1および第2のワード線、それらのうちのいずれか一方
が前記NチャネルMOSトランジスタのソースおよび前
記PチャネルMOSトランジスタのソースに接続された
第1および第2のビット線、および前記2つのメモリセ
ルにデータ信号を書込むための書込回路を備え、前記書
込回路は、前記第1および第2のワード線にそれぞれ電
源電位および接地電位を与えて前記NチャネルMOSト
ランジスタおよび前記PチャネルMOSトランジスタを
導通させるステップ、および外部から与えられた書込デ
ータ信号に従って、前記第1および第2のビット線のう
ちのいずれか一方のビット線を前記電源電位にするとと
もに他方のビット線を前記接地電位にするステップを実
行する、請求項1または請求項2に記載の半導体記憶装
置。
17. The two memory cells are provided so that one memory cell stores one data signal, and one of the two memory cells has a MOS transistor which is an N-channel MOS transistor and the other has the other. The MOS transistor of the memory cell is a P channel MOS transistor, and the semiconductor memory device further includes first and second word lines connected to the gate of the N channel MOS transistor and the gate of the P channel MOS transistor, respectively. For writing a data signal to the first and second bit lines, one of which is connected to the source of the N-channel MOS transistor and the source of the P-channel MOS transistor, and the two memory cells. And a write circuit, wherein the write circuit is the first A step of applying a power supply potential and a ground potential to the second word line to make the N-channel MOS transistor and the P-channel MOS transistor conductive, and the first and second word lines in accordance with a write data signal externally applied. 3. The semiconductor memory device according to claim 1, wherein the step of setting one of the bit lines to the power supply potential and the other bit line to the ground potential is performed.
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