JP2003249078A - Semiconductor device - Google Patents

Semiconductor device

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JP2003249078A
JP2003249078A JP2002046451A JP2002046451A JP2003249078A JP 2003249078 A JP2003249078 A JP 2003249078A JP 2002046451 A JP2002046451 A JP 2002046451A JP 2002046451 A JP2002046451 A JP 2002046451A JP 2003249078 A JP2003249078 A JP 2003249078A
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Japan
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memory cell
potential
present
semiconductor device
word line
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Japanese (ja)
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Kaoru Koyui
薫 小結
Keiichi Higeta
恵一 日下田
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Hitachi Ltd
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Hitachi Ltd
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a semiconductor device in which a leak current at standby in non-selection of a word line can be reduced in write/read operation for static memory cells. <P>SOLUTION: The device is a SRAM, and the memory cell is constituted of PMOS transistors Q1, Q3 and NMOS transistors Q2, Q4 constituting a flip- flop by two pairs of CMOS inverters, the NMOS transistors Q5, Q6 being a transfer gate, and a NMOS transistor Q7 being a switch for reducing a leak current at standby. At standby, the NMOS transistor Q7 is turned off and a current is suppressed, a leak current is reduced. At operation, the NMOS transistor Q7 is turned on, a node potential VSSMC of a low potential is dropped nearly to a ground potential VSS, and speed reduction caused by insertion of the NMOS transistor Q7 is a little. <P>COPYRIGHT: (C)2003,JPO

Description

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

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置に関
し、特にスタティックメモリセルを用いたSRAMなど
のような半導体記憶装置に適用して有効な技術に関す
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor device, and more particularly to a technique effectively applied to a semiconductor memory device such as SRAM using a static memory cell.

【0002】[0002]

【従来の技術】本発明者が検討したところによれば、ス
タティックメモリセルを用いた半導体記憶装置に関して
は、以下のような技術が考えられる。
2. Description of the Related Art According to a study made by the present inventor, the following techniques can be considered for a semiconductor memory device using a static memory cell.

【0003】たとえば、スタティックメモリセルを用い
た半導体記憶装置の一例としてのSRAMにおいては、
6トランジスタ構成からなるメモリセルが一般に使われ
ている。このメモリセルは、ゲートとドレインが互いに
交差結合されたMOSトランジスタから構成されてい
る。
For example, in an SRAM as an example of a semiconductor memory device using static memory cells,
A memory cell having a 6-transistor structure is generally used. This memory cell is composed of MOS transistors whose gates and drains are cross-coupled to each other.

【0004】なお、このようなSRAMなどの半導体装
置に関する技術としては、たとえば1995 Symp
osium on VLSI Circuits Di
gest of Technical Papers
p25−p26,「Driving Source−L
ine(DSL) Cell Architectur
e for Sub−1−V High−Speed
Low−PowerApplications」、特開
平9−51042号公報に記載される技術などが挙げら
れる。
As a technique relating to such a semiconductor device as SRAM, for example, 1995 Symp.
osium on VLSI Circuits Di
best of Technical Papers
p25-p26, "Driving Source-L"
ine (DSL) Cell Architecture
e for Sub-1-V High-Speed
Low-Power Applications ", the technique described in Japanese Patent Laid-Open No. 9-51042, and the like.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】ところで、前記のよう
なSRAMの技術について、本発明者が検討した結果、
以下のようなことが明らかとなった。
By the way, as a result of the present inventor's examination of the SRAM technology as described above,
The following points became clear.

【0006】たとえば、前記のようなSRAMにおい
て、6トランジスタ構成からなるメモリセルは、図16
に一例を示すように、2組のCMOSインバータにより
フリップフロップを構成するPMOSトランジスタQ
1,Q3およびNMOSトランジスタQ2,Q4と、ト
ランスファゲートとなる2個のNMOSトランジスタQ
5,Q6とが組み合わされて構成されている。
For example, in the SRAM as described above, a memory cell having a 6-transistor configuration is shown in FIG.
As shown in FIG. 1, a PMOS transistor Q that forms a flip-flop with two CMOS inverters.
1, Q3 and NMOS transistors Q2 and Q4, and two NMOS transistors Q serving as transfer gates
5, Q6 are combined.

【0007】このスタティックメモリセルは、トランス
ファゲートのNMOSトランジスタQ5,Q6が相補関
係のビット線対BL,BRに接続され、またワード線W
Lにゲートが接続され、このワード線WLにより駆動さ
れる。また、スタティックメモリセルは、高電位側の給
電ノードが電源電位VDDに接続され、低電位側の給電
ノードが接地電位VSSにそれぞれ接続されている。
In this static memory cell, transfer gate NMOS transistors Q5 and Q6 are connected to a pair of complementary bit lines BL and BR, and a word line W is also provided.
The gate is connected to L and driven by this word line WL. Further, in the static memory cell, the power supply node on the high potential side is connected to the power supply potential VDD, and the power supply node on the low potential side is connected to the ground potential VSS.

【0008】このようなスタティックメモリセルに対す
る書き込み/読み出し動作においては、メモリセルの高
電位側の給電ノードが電源電位VDDに接続され、低電
位側の給電ノードが接地電位VSSにそれぞれ接続され
るために、待機時(スタンバイ時)のリーク電流(スタ
ンバイ電流)が大きくなるという問題点が考えられる。
In a write / read operation for such a static memory cell, the power supply node on the high potential side of the memory cell is connected to the power supply potential VDD, and the power supply node on the low potential side is connected to the ground potential VSS. Another problem is that the leakage current (standby current) during standby (standby) increases.

【0009】そこで、本発明者は、メモリセルの低電位
側の給電ノードの電位に着目し、この給電ノードの電位
を接地電位より高くすることで、スタンバイ時のリーク
電流が低減可能となることを見出した。
Therefore, the present inventor pays attention to the potential of the power supply node on the low potential side of the memory cell, and makes the potential of this power supply node higher than the ground potential, whereby the leakage current at the time of standby can be reduced. Found.

【0010】そこで、本発明の目的は、スタティックメ
モリセルに対する書き込み/読み出し動作において、ワ
ード線の非選択におけるスタンバイ時のリーク電流を低
減することができる半導体装置を提供することにある。
Therefore, it is an object of the present invention to provide a semiconductor device capable of reducing a leak current during standby in a non-selected word line in a write / read operation with respect to a static memory cell.

【0011】本発明の前記ならびにその他の目的と新規
な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかに
なるであろう。
The above and other objects and novel features of the present invention will be apparent from the description of this specification and the accompanying drawings.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、
次のとおりである。
Among the inventions disclosed in the present application, a brief description will be given to the outline of typical ones.
It is as follows.

【0013】すなわち、本発明による半導体装置は、ゲ
ートとドレインが互いに交差結合されたMOSトランジ
スタを持つ、スタティックメモリセルの低電位側の給電
ノードと基準電位との間にスイッチを接続し、スタティ
ックメモリセルに対する書き込み/読み出し動作におい
て、スイッチをワード線の非選択時はOFFに、ワード
線の選択時はONにそれぞれ制御するものである。
That is, in the semiconductor device according to the present invention, a switch is connected between a power supply node on the low potential side of a static memory cell and a reference potential having a MOS transistor whose gate and drain are cross-coupled to each other, and the static memory In a write / read operation for a cell, the switch is controlled to be OFF when the word line is not selected and ON when the word line is selected.

【0014】さらに、前記半導体装置において、スイッ
チは、NMOSトランジスタ、あるいは並列接続された
NMOSトランジスタとPMOSトランジスタからな
り、このスイッチをOFFにして、ワード線の非選択時
はスタティックメモリセルの低電位側の給電ノードの電
位を接地電位より高い電位にするものである。また、ス
イッチは、ワード線の電位、あるいは列選択信号線の電
位により制御されるようにしたものである。
Further, in the above semiconductor device, the switch is composed of an NMOS transistor or an NMOS transistor and a PMOS transistor connected in parallel, and when this switch is turned off, the low potential side of the static memory cell is selected when the word line is not selected. The potential of the power feeding node is set higher than the ground potential. The switch is controlled by the potential of the word line or the potential of the column selection signal line.

【0015】よって、前記半導体装置によれば、スタテ
ィックメモリセルに直列にスイッチ(NMOSトランジ
スタ、あるいは並列接続されたNMOSトランジスタと
PMOSトランジスタ)を挿入することにより、スタン
バイ時にはスイッチがOFFして電流が絞られ、リーク
電流が減る方向に作用する。この結果、半導体装置のス
タンバイ電流の低減が可能となる。また、動作時にはス
イッチがONし、低電位側の給電ノードが接地電位近く
まで低下するため、スイッチの挿入による速度低下は抑
えられる方向に作用する。
Therefore, according to the semiconductor device, by inserting the switch (NMOS transistor or NMOS transistor and PMOS transistor connected in parallel) in series in the static memory cell, the switch is turned off and the current is reduced in the standby mode. Therefore, the leakage current is reduced. As a result, the standby current of the semiconductor device can be reduced. Further, the switch is turned on during operation, and the power supply node on the low potential side is lowered to near the ground potential, so that the speed reduction due to the insertion of the switch is suppressed.

【0016】[0016]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明す
るための全図において、同一部材には同一の符号を付
し、その繰り返しの説明は省略する。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings. In all the drawings for explaining the embodiments, the same members are designated by the same reference numerals, and the repeated description thereof will be omitted.

【0017】(実施の形態1)図1〜図10に基づい
て、本発明の実施の形態1の半導体装置について説明す
る。
(First Embodiment) A semiconductor device according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.

【0018】まず、図1により、本発明の実施の形態1
の半導体装置におけるメモリセルの構成の一例を説明す
る。図1は、本実施の形態の半導体装置におけるメモリ
セルを示す回路図である。
First, referring to FIG. 1, a first embodiment of the present invention will be described.
An example of the configuration of the memory cell in the semiconductor device will be described. FIG. 1 is a circuit diagram showing a memory cell in the semiconductor device of this embodiment.

【0019】本実施の形態の半導体装置は、たとえばス
タティックメモリセルを用いたSRAMとされ、このメ
モリセルが7トランジスタ構成からなり、2組のCMO
Sインバータによりフリップフロップを構成するPMO
SトランジスタQ1,Q3およびNMOSトランジスタ
Q2,Q4と、トランスファゲートとなる2個のNMO
SトランジスタQ5,Q6と、スタンバイ時のリーク電
流低減用のスイッチであるNMOSトランジスタQ7か
ら構成されている。
The semiconductor device of this embodiment is, for example, an SRAM using a static memory cell, and this memory cell has a 7-transistor configuration, and two sets of CMOs are used.
PMO that forms a flip-flop with an S inverter
S transistors Q1 and Q3, NMOS transistors Q2 and Q4, and two NMOs serving as transfer gates.
It is composed of S-transistors Q5 and Q6, and an NMOS transistor Q7 which is a switch for reducing a leak current in standby.

【0020】PMOSトランジスタQ1,Q3およびN
MOSトランジスタQ2,Q4は、PMOSトランジス
タQ1とNMOSトランジスタQ2によるCMOSイン
バータと、PMOSトランジスタQ3とNMOSトラン
ジスタQ4によるCMOSインバータとが組み合わさ
れ、ゲートとドレインが互いに交差結合されたフリップ
フロップとなっている。また、PMOSトランジスタQ
1,Q3のソースは電源電位VDDに、NMOSトラン
ジスタQ2,Q4のソース(電位VSSMC)はNMO
SトランジスタQ7にそれぞれ接続されている。
PMOS transistors Q1, Q3 and N
The MOS transistors Q2 and Q4 are flip-flops in which a CMOS inverter including a PMOS transistor Q1 and an NMOS transistor Q2 and a CMOS inverter including a PMOS transistor Q3 and an NMOS transistor Q4 are combined, and the gates and drains thereof are cross-coupled to each other. Also, the PMOS transistor Q
The sources of 1 and Q3 are at power supply potential VDD, and the sources of NMOS transistors Q2 and Q4 (potential VSSMC) are at NMO.
Each of them is connected to the S transistor Q7.

【0021】NMOSトランジスタQ5,Q6はそれぞ
れ、ドレインがPMOSトランジスタQ1とNMOSト
ランジスタQ2との共通接続されたドレイン、PMOS
トランジスタQ3とNMOSトランジスタQ4との共通
接続されたドレインに接続され、ソースが相補関係のビ
ット線対BL,BRに接続されている。また、NMOS
トランジスタQ5,Q6のゲートはワード線WLに接続
され、このワード線WLの電位により駆動されるトラン
スファゲートとなっている。
The drains of the NMOS transistors Q5 and Q6 are connected to the drain of the PMOS transistor Q1 and the NMOS transistor Q2, respectively, and the PMOS.
The drain is connected to the commonly connected drains of the transistor Q3 and the NMOS transistor Q4, and the source is connected to the bit line pair BL and BR having a complementary relationship. Also, NMOS
The gates of the transistors Q5 and Q6 are connected to the word line WL and serve as a transfer gate driven by the potential of the word line WL.

【0022】NMOSトランジスタQ7は、ドレインが
NMOSトランジスタQ2,Q4の共通接続されたソー
ス(電位VSSMC)に接続され、ソースが接地電位V
SSに接続されている。また、NMOSトランジスタQ
7のゲートは制御線WNに接続され、この制御線WNの
電位により駆動される、スタンバイ時のリーク電流低減
用のスイッチとして用いられる。
The NMOS transistor Q7 has a drain connected to a commonly connected source (potential VSSMC) of the NMOS transistors Q2 and Q4, and a source connected to the ground potential V.
It is connected to SS. Also, the NMOS transistor Q
The gate of 7 is connected to the control line WN, and is used as a switch for reducing the leak current during standby, which is driven by the potential of the control line WN.

【0023】次に、図2により、本実施の形態の半導体
装置において、メモリセルアレイの構成の一例を説明す
る。図2は、メモリセルアレイを示すブロック図であ
る。
Next, an example of the structure of the memory cell array in the semiconductor device of this embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 2 is a block diagram showing a memory cell array.

【0024】本実施の形態のメモリセルアレイは、格子
状(行方向=m個、列方向=n個)に配列され、ワード
線WL0〜WLnとビット線対BL0〜BLm,BR0
〜BRmとに接続された複数のメモリセルMC00〜M
Cnmと、このメモリセルMC00〜MCnmの列方向
に配列され、ビット線対BL0〜BLm,BR0〜BR
mに接続された列選択回路YS0〜YSmと、この列選
択回路YS0〜YSmに共通に接続されたセンスアンプ
SAなどから構成されている。
The memory cell array of the present embodiment is arranged in a grid pattern (row direction = m pieces, column direction = n pieces), and has word lines WL0 to WLn and bit line pairs BL0 to BLm, BR0.
To BRm, a plurality of memory cells MC00 to M connected to
Cnm and the memory cells MC00 to MCnm arranged in the column direction, and bit line pairs BL0 to BLm, BR0 to BR.
The column selection circuits YS0 to YSm connected to m, the sense amplifier SA commonly connected to the column selection circuits YS0 to YSm, and the like.

【0025】なお、このメモリセルアレイには、図示し
ないが、行方向に行デコーダ・ドライバ、列方向に列デ
コーダ・ドライバがそれぞれ接続され、これらのデコー
ダ・ドライバにより任意のメモリセルMCが選択され
る。この選択されたメモリセルMCに対する読み出し動
作は、選択されたメモリセルMCのデータがビット線対
BL,BRを通じて、列選択回路YS、センスアンプS
Aを介して、図示しない出力回路から読み出される。ま
た、書き込み動作は、図示しない書き込み回路からのデ
ータが列選択回路YSを介し、ビット線対BL,BRを
通じて選択されたメモリセルに書き込まれる。
Although not shown, a row decoder driver and a column decoder driver are connected to the memory cell array in the row direction and the column decoder driver in the column direction, respectively, and an arbitrary memory cell MC is selected by these decoder drivers. . In the read operation for the selected memory cell MC, the data in the selected memory cell MC is transferred to the column selection circuit YS and the sense amplifier S through the bit line pair BL and BR.
It is read from an output circuit (not shown) via A. In the write operation, data from a write circuit (not shown) is written to the selected memory cell through the column selection circuit YS and the bit line pair BL and BR.

【0026】このメモリセルアレイにおいて、複数のメ
モリセルMC00〜MCnmは、行方向のそれぞれのメ
モリセルMC00〜MC0m,MC10〜MC1m,・
・・,MCn0〜MCnmに共通に、前述したスタンバ
イ時のリーク電流低減用のNMOSトランジスタQ7が
1個ずつ接続されている。このNMOSトランジスタQ
7のゲートは、ここではワード線WL0,WL1,・・
・,WLnにそれぞれ接続され、ワード線WLの電位に
より駆動される。
In this memory cell array, a plurality of memory cells MC00 to MCnm are arranged in the memory cells MC00 to MC0m, MC10 to MC1m ,.
.., MCn0 to MCnm are commonly connected to the above-described NMOS transistors Q7 for reducing the leak current during standby. This NMOS transistor Q
The gates of 7 are word lines WL0, WL1, ...
., WLn, respectively, and driven by the potential of the word line WL.

【0027】次に、図3〜図9により、本実施の形態の
半導体装置において、メモリセルのシミュレーション結
果の一例を順に説明する。
Next, one example of the simulation result of the memory cell in the semiconductor device of the present embodiment will be described in order with reference to FIGS.

【0028】図3は、メモリセルのリーク電流のシミュ
レーション結果を表し、(a)は本発明の技術、(b)
は本発明の前提技術(図16)をそれぞれ示す。
FIG. 3 shows a simulation result of a leak current of a memory cell, (a) is a technique of the present invention, and (b) is a technique.
Shows the prerequisite technology (FIG. 16) of the present invention.

【0029】ここでは、シミュレーション条件を、上限
温度Tj=110℃、NMOSトランジスタのしきい値
電圧VTHN=0.2V、ゲート幅Wg=1.0μmの
場合において、電源電位VDD=1.2V、接地電位V
SS=0V、ワード線WLの非選択時の電位VWL=0
V、ビット線対BL,BRの電位VBL,VBR=1.
2V、NMOSトランジスタQ7の制御線WNの制御電
位VWN=0Vに設定している。
Here, the simulation conditions are: upper limit temperature Tj = 110 ° C., threshold voltage VTHN = 0.2V of NMOS transistor, gate width Wg = 1.0 μm, power supply potential VDD = 1.2V, ground. Potential V
SS = 0V, potential VWL = 0 when word line WL is not selected
V, potential VBL, VBR of bit line pair BL, BR = 1.
2V, the control potential VWN of the control line WN of the NMOS transistor Q7 is set to 0V.

【0030】また、それぞれのMOSトランジスタを流
れる電流は、左右のCMOSインバータで相補関係とな
っているので、たとえば左側のCMOSインバータはH
/L、右側のCMOSインバータはL/Hの場合の電流
値をそれぞれ併記している。
Further, the currents flowing through the respective MOS transistors are complementary in the left and right CMOS inverters, so that the left CMOS inverter is H level, for example.
/ L and the CMOS inverter on the right side also show the current values in the case of L / H.

【0031】本発明の技術においては、図3(a)に示
すように、メモリセルMCの低電位側ノード電位VSS
MCが接地電位VSSの0Vより高い244/244m
V程度となり、またメモリセルMCのリーク電流Ile
akは17.0/17.0pAとなる。これに対して、
本発明の前提技術においては、図3(b)に示すよう
に、メモリセルMCの低電位側ノード電位が接地電位V
SSの0V程度となり、またメモリセルMCのリーク電
流Ileakは87.3/86.1pAとなる。このシ
ミュレーション結果から、本発明の技術の方が、メモリ
セルMCの低電位側ノード電位VSSMCが高くなり、
メモリセルMCのリーク電流Ileakを約1/5程度
に低減できることが確認できる。
According to the technique of the present invention, as shown in FIG. 3A, the low potential side node potential VSS of the memory cell MC.
MC is higher than 0V of ground potential VSS 244 / 244m
V, and the leak current Ile of the memory cell MC
The ak is 17.0 / 17.0 pA. On the contrary,
In the base technology of the present invention, as shown in FIG. 3B, the low potential side node potential of the memory cell MC is the ground potential V.
The SS becomes about 0 V, and the leak current Ileak of the memory cell MC becomes 87.3 / 86.1 pA. From this simulation result, the technique of the present invention increases the low potential side node potential VSSMC of the memory cell MC,
It can be confirmed that the leak current Ileak of the memory cell MC can be reduced to about 1/5.

【0032】図4は、メモリセルのリーク電流のしきい
値電圧依存性のシミュレーション結果を示す(本発明の
技術と本発明の前提技術)。
FIG. 4 shows a simulation result of the threshold voltage dependency of the leak current of the memory cell (the technique of the present invention and the prerequisite technique of the present invention).

【0033】本発明の技術においては、しきい値電圧V
THNを−0.2Vから0.3Vまで大きくするに従っ
て、リーク電流Ileakが87pA程度から6pA程
度まで小さくなる。これに対して、本発明の前提技術に
おいては、しきい値電圧VTHNを−0.2Vから0.
3Vまで大きくしても、リーク電流Ileakは87p
A程度で一定となる。このシミュレーション結果から、
本発明の技術の方が、メモリセルMCのしきい値電圧V
THNを大きくするに従ってリーク電流Ileakを低
減できることが確認できる。たとえば、しきい値電圧V
THN=0.2Vでは19%程度、0.3Vでは6.2
%程度までリーク電流Ileakが低減できる。
In the technique of the present invention, the threshold voltage V
As THN is increased from -0.2V to 0.3V, the leak current Ileak decreases from about 87 pA to about 6 pA. On the other hand, in the base technology of the present invention, the threshold voltage VTHN is changed from -0.2 V to 0.
Even if it is increased to 3V, the leak current Ileak is 87p
It becomes constant at about A. From this simulation result,
The technique of the present invention is more suitable for the threshold voltage V of the memory cell MC.
It can be confirmed that the leak current Ileak can be reduced as the THN is increased. For example, the threshold voltage V
About 19% at THN = 0.2V, 6.2 at 0.3V
%, The leak current Ileak can be reduced.

【0034】図5は、メモリセルの低電位側ノード電位
のしきい値電圧依存性のシミュレーション結果を示す
(本発明の技術)。
FIG. 5 shows a simulation result of the threshold voltage dependence of the node potential on the low potential side of the memory cell (technology of the present invention).

【0035】本発明の技術においては、しきい値電圧V
THNが−0.2Vから0Vまでは低電位側ノード電位
VSSMCは0mV程度で一定であり、しきい値電圧V
THNを0.1Vから0.3Vまで大きくするに従っ
て、低電位側ノード電位VSSMCが40mV程度から
500mV程度まで急激に大きくなる。これに対して、
本発明の前提技術においては、図示しないが、接地電位
の0V程度で一定となる。このシミュレーション結果か
ら、本発明の技術では、メモリセルMCの低電位側ノー
ド電位VSSMCを高くできることが確認できる。
In the technique of the present invention, the threshold voltage V
When THN is -0.2V to 0V, the low potential side node potential VSSMC is constant at about 0 mV, and the threshold voltage V
As THN is increased from 0.1 V to 0.3 V, the low potential side node potential VSSMC rapidly increases from about 40 mV to about 500 mV. On the contrary,
In the base technology of the present invention, although not shown, it becomes constant at about 0 V of the ground potential. From this simulation result, it can be confirmed that the technique of the present invention can increase the low-potential-side node potential VSSMC of the memory cell MC.

【0036】図6は、スタティックノイズマージン(ワ
ード線オン)のシミュレーション結果を表し、(a)は
本発明の技術、(b)は本発明の前提技術をそれぞれ示
す。
6A and 6B show simulation results of static noise margin (word line ON), in which (a) shows the technique of the present invention and (b) shows the premise technique of the present invention.

【0037】メモリセルMCにおける双安定性は、2組
のCMOSインバータの入出力特性の交わり方に依存す
る。この安定性を増すには、2組のCMOSインバータ
による駆動力の比をできるだけ大きくとることが必要で
ある。
The bistability in the memory cell MC depends on how the input / output characteristics of the two CMOS inverters intersect. In order to increase this stability, it is necessary to make the ratio of the driving forces of the two CMOS inverters as large as possible.

【0038】本発明の技術においては、ワード線オン、
すなわちワード線WLの選択時のスタティックノイズマ
ージンは203mV程度となる。これに対して、本発明
の前提技術においても、ワード線WLの選択時のスタテ
ィックノイズマージンは203mV程度となる。このシ
ミュレーション結果から、本発明の技術では、ワード線
WLの選択時のスタティックノイズマージンを同じ程度
に確保できることが確認できる。
In the technique of the present invention, the word line is turned on,
That is, the static noise margin when the word line WL is selected is about 203 mV. On the other hand, also in the base technology of the present invention, the static noise margin when the word line WL is selected is about 203 mV. From this simulation result, it can be confirmed that the technique of the present invention can secure the same degree of static noise margin when the word line WL is selected.

【0039】図7は、スタティックノイズマージン(ワ
ード線オフ)のシミュレーション結果を表し、(a)は
本発明の技術、(b)は本発明の前提技術をそれぞれ示
す。
7A and 7B show simulation results of static noise margin (word line off). FIG. 7A shows the technique of the present invention, and FIG. 7B shows the prerequisite technique of the present invention.

【0040】本発明の技術においては、ワード線オフ、
すなわちワード線WLの非選択時のスタティックノイズ
マージンは130mV程度となる。これに対して、本発
明の前提技術においては、ワード線WLの非選択時のス
タティックノイズマージンは454mVとなる。このシ
ミュレーション結果から、本発明の技術では、ワード線
WLの非選択時のスタティックノイズマージンを十分に
確保できないことが確認できる。
In the technique of the present invention, the word line is turned off,
That is, the static noise margin when the word line WL is not selected is about 130 mV. On the other hand, in the base technology of the present invention, the static noise margin when the word line WL is not selected is 454 mV. From this simulation result, it can be confirmed that the technique of the present invention cannot secure a sufficient static noise margin when the word line WL is not selected.

【0041】図8は、スタティックノイズマージン(ワ
ード線オフ)のしきい値電圧依存性のシミュレーション
結果を示す(本発明の技術と本発明の前提技術)。
FIG. 8 shows a simulation result of the threshold voltage dependence of the static noise margin (word line off) (the technique of the present invention and the prerequisite technique of the present invention).

【0042】本発明の技術においては、しきい値電圧V
THNを−0.2Vから0.3Vまで大きくするに従っ
て、スタティックノイズマージンSNMが360mV程
度から90mV程度まで小さくなる。これに対して、本
発明の前提技術においては、しきい値電圧VTHNを−
0.2Vから0.3Vまで大きくしても、スタティック
ノイズマージンSNMは460mV程度で一定となる。
このシミュレーション結果から、本発明の技術では、メ
モリセルMCのしきい値電圧VTHNを大きくするに従
ってスタティックノイズマージンSNMを十分に確保で
きないことが確認できる。
In the technique of the present invention, the threshold voltage V
As THN is increased from -0.2V to 0.3V, the static noise margin SNM decreases from about 360mV to about 90mV. On the other hand, in the base technology of the present invention, the threshold voltage VTHN is-
Even if the voltage is increased from 0.2 V to 0.3 V, the static noise margin SNM remains constant at about 460 mV.
From this simulation result, it can be confirmed that the technique of the present invention cannot secure a sufficient static noise margin SNM as the threshold voltage VTHN of the memory cell MC is increased.

【0043】図9は、メモリセルのセル電流(ワード線
オン)のしきい値電圧依存性のシミュレーション結果を
示す(本発明の技術と本発明の前提技術)。
FIG. 9 shows a simulation result of the threshold voltage dependency of the cell current (word line ON) of the memory cell (the technique of the present invention and the prerequisite technique of the present invention).

【0044】メモリセルMCにおける速度は、セル電流
Icellのパラメータに依存する。このセル電流Ic
ellの値が大きいと速度が速くなり、小さいと遅くな
る方向となる。
The speed of the memory cell MC depends on the parameter of the cell current Icell. This cell current Ic
If the value of ell is large, the speed will be fast, and if it is small, the speed will be slow.

【0045】本発明の技術においては、しきい値電圧V
THNを−0.2Vから0.3Vまで大きくするに従っ
て、セル電流Icellが48μA程度から33μA程
度まで小さくなる。これに対して、本発明の前提技術に
おいては、しきい値電圧VTHNを−0.2Vから0.
3Vまで大きくしても、セル電流Icellは52μA
程度で一定となる。このシミュレーション結果から、本
発明の技術では、メモリセルMCのしきい値電圧VTH
Nを大きくするに従ってセル電流Icellを十分に確
保できないことが確認できる。たとえば、しきい値電圧
VTHN=0.2Vでは82%程度、0.3Vでは65
%程度までセル電流Icellが低減する。
In the technique of the present invention, the threshold voltage V
As THN is increased from -0.2 V to 0.3 V, the cell current Icell decreases from about 48 μA to about 33 μA. On the other hand, in the base technology of the present invention, the threshold voltage VTHN is changed from -0.2 V to 0.
Even if it is increased to 3V, the cell current Icell is 52 μA.
It becomes constant with the degree. From the simulation result, according to the technique of the present invention, the threshold voltage VTH of the memory cell MC is
It can be confirmed that the cell current Icell cannot be sufficiently secured as N is increased. For example, when the threshold voltage VTHN = 0.2V, it is about 82%, and at 0.3V, 65%.
The cell current Icell is reduced to about%.

【0046】次に、図10により、本実施の形態の半導
体装置において、メモリセルに対する書き込み/読み出
し動作のタイミングの一例を順に説明する。図10は、
メモリセルに対する書き込み/読み出し動作のタイミン
グを表し、(a)は本発明の技術、(b)は本発明の前
提技術(図16)をそれぞれ示す。
Next, referring to FIG. 10, an example of the timing of the write / read operation for the memory cell in the semiconductor device of this embodiment will be described in order. Figure 10
The timings of the write / read operations with respect to the memory cells are shown, (a) shows the technique of the present invention, and (b) shows the premise technique (FIG. 16) of the present invention.

【0047】本発明の技術においては、図10(a)に
示すように、読み出し(書き込み)動作時、ワード線W
Lに選択時の所定の電位VWLを印加するとともに、N
MOSトランジスタQ7に所定の制御電位VWNを印加
する。NMOSトランジスタQ7は、所定の制御電位V
WNが印加されるとON状態になり、メモリセルMCの
低電位側ノード電位VSSMCが接地電位VSSの0V
近くまで低下する。このため、読み出し(書き込み)動
作におけるワード線WLの選択時の速度低下は小さくで
きる。
In the technique of the present invention, as shown in FIG. 10A, the word line W is used during the read (write) operation.
A predetermined potential VWL at the time of selection is applied to L, and N
A prescribed control potential VWN is applied to MOS transistor Q7. The NMOS transistor Q7 has a predetermined control potential V
When WN is applied, it is turned on, and the low potential side node potential VSSMC of the memory cell MC is 0 V of the ground potential VSS.
It drops to near. Therefore, the speed decrease at the time of selecting the word line WL in the read (write) operation can be reduced.

【0048】また、スタンバイ時は、ワード線WLに非
選択時の電位VWL=0Vを印加するとともに、NMO
SトランジスタQ7に制御電位VWN=0Vを印加す
る。NMOSトランジスタQ7は、0Vが印加されると
OFF状態になり、メモリセルMCの低電位側ノード電
位VSSMCが接地電位VSSより高い電位=244m
V程度まで上昇する。これにより、セル電流を、17p
A程度まで低減することができる。
In the standby mode, the non-selected potential VWL = 0V is applied to the word line WL, and NMO is applied.
The control potential VWN = 0V is applied to the S transistor Q7. The NMOS transistor Q7 is turned off when 0 V is applied, and the low potential side node potential VSSMC of the memory cell MC is higher than the ground potential VSS = 244 m.
Rise to about V. As a result, the cell current is 17p
It can be reduced to about A.

【0049】これに対して、本発明の前提技術において
は、図10(b)に示すように、読み出し(書き込み)
動作時、メモリセルMCの低電位側ノード電位が接地電
位VSSの0V近くまで低下するため、速度低下は小さ
い。また、スタンバイ時は、メモリセルMCの低電位側
ノード電位VSSMCが接地電位VSSの0V近くまで
低下するので、セル電流が87pA程度まで増加して問
題となっていた。
On the other hand, in the precondition technique of the present invention, as shown in FIG.
At the time of operation, the low-potential-side node potential of the memory cell MC drops to near 0 V of the ground potential VSS, so the speed decrease is small. In the standby mode, the low-potential-side node potential VSSMC of the memory cell MC drops to near 0 V of the ground potential VSS, which causes a problem that the cell current increases to about 87 pA.

【0050】従って、本実施の形態によれば、メモリセ
ルMCに直列にNMOSトランジスタQ7を挿入するこ
とにより、スタンバイ時にはNMOSトランジスタQ7
がOFFして電流が絞られ、リーク電流が減る。これ
は、メモリセルMCのリーク電流が直列に挿入したNM
OSトランジスタQ7により絞られるためである。ま
た、動作時にはNMOSトランジスタQ7がONし、低
電位側ノード電位VSSMCが接地電位VSS近くまで
低下するため、NMOSトランジスタQ7の挿入による
速度低下は小さい。
Therefore, according to the present embodiment, by inserting the NMOS transistor Q7 in series with the memory cell MC, the NMOS transistor Q7 is in standby.
Is turned off, the current is reduced, and the leak current is reduced. This is the NM in which the leak current of the memory cell MC is inserted in series.
This is because it is narrowed down by the OS transistor Q7. Further, during operation, the NMOS transistor Q7 is turned on, and the low-potential-side node potential VSSMC drops to near the ground potential VSS, so the speed reduction due to the insertion of the NMOS transistor Q7 is small.

【0051】(実施の形態2)図11および図12に基
づいて、本発明の実施の形態2の半導体装置について説
明する。
(Second Embodiment) A semiconductor device according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 11 and 12.

【0052】まず、図11により、本発明の実施の形態
2の半導体装置におけるメモリセルの構成の一例を説明
する。図11は、本実施の形態の半導体装置におけるメ
モリセルを示す回路図である。
First, an example of the structure of the memory cell in the semiconductor device according to the second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 11 is a circuit diagram showing a memory cell in the semiconductor device of this embodiment.

【0053】本実施の形態の半導体装置は、前記実施の
形態1と同様に、たとえばスタティックメモリセルを用
いたSRAMとされ、前記実施の形態1との相違点は、
スタンバイ時のリーク電流低減用のスイッチを、NMO
Sトランジスタから並列接続されたNMOSトランジス
タとPMOSトランジスタに代えて、スタティックノイ
ズマージンの向上を図るようにした点である。
The semiconductor device of the present embodiment is an SRAM using, for example, a static memory cell as in the first embodiment, and the difference from the first embodiment is that
Switch for reducing leakage current during standby is
The point is that the static noise margin is improved instead of the NMOS transistor and the PMOS transistor connected in parallel from the S transistor.

【0054】すなわち、本実施の形態においては、メモ
リセルMCが、2組のCMOSインバータによりフリッ
プフロップを構成するPMOSトランジスタQ1,Q3
およびNMOSトランジスタQ2,Q4と、トランスフ
ァゲートとなる2個のNMOSトランジスタQ5,Q6
と、スタンバイ時のリーク電流低減用のスイッチである
NMOSトランジスタQ7およびPMOSトランジスタ
Q8から構成されている。
That is, in the present embodiment, the memory cell MC has PMOS transistors Q1 and Q3 which form a flip-flop by two sets of CMOS inverters.
And the NMOS transistors Q2 and Q4, and two NMOS transistors Q5 and Q6 serving as transfer gates.
And an NMOS transistor Q7 and a PMOS transistor Q8, which are switches for reducing the leak current during standby.

【0055】NMOSトランジスタQ7およびPMOS
トランジスタQ8は、共通接続されたドレインがNMO
SトランジスタQ2,Q4の共通接続されたソース(電
位VSSMC)に接続され、共通接続されたソースが接
地電位VSSに接続されている。また、NMOSトラン
ジスタQ7およびPMOSトランジスタQ8のゲートは
共通に制御線WLに接続され、この制御線WLの電位に
より駆動される。
NMOS transistor Q7 and PMOS
The transistor Q8 has a commonly connected drain NMO.
The S transistors Q2 and Q4 are connected to the commonly connected sources (potential VSSMC), and the commonly connected sources are connected to the ground potential VSS. The gates of the NMOS transistor Q7 and the PMOS transistor Q8 are commonly connected to the control line WL and driven by the potential of the control line WL.

【0056】次に、図11および図12により、本実施
の形態の半導体装置において、メモリセルのシミュレー
ション結果の一例を順に説明する。
Next, referring to FIGS. 11 and 12, one example of the simulation result of the memory cell in the semiconductor device of the present embodiment will be described in order.

【0057】図11は、メモリセルのリーク電流のシミ
ュレーション結果を示す。ここでは、シミュレーション
条件を、上限温度Tj=110℃、NMOSトランジス
タのしきい値電圧VTHN=0.2V、PMOSトラン
ジスタのしきい値電圧VTHP=−0.2V、ゲート幅
Wg=1.0μmの場合において、各電位VDD,VS
S,VWL,VBL,VBR,VWL(NMOSトラン
ジスタQ7およびPMOSトランジスタQ8の制御線W
Lの制御電位)を前記実施の形態1と同様に設定してい
る。
FIG. 11 shows the simulation result of the leak current of the memory cell. Here, the simulation conditions are: upper limit temperature Tj = 110 ° C., threshold voltage VTHN = 0.2V of NMOS transistor, threshold voltage VTHP = −0.2V of PMOS transistor, gate width Wg = 1.0 μm. At each potential VDD, VS
S, VWL, VBL, VBR, VWL (control line W of NMOS transistor Q7 and PMOS transistor Q8
The control potential of L) is set similarly to the first embodiment.

【0058】図11に示すように、メモリセルMCの低
電位側ノード電位VSSMCが接地電位VSSの0Vよ
り高い136mV程度となり、またメモリセルMCのリ
ーク電流Ileakは33.6pA(IleakN=1
2.8pA+IleakP=20.8pA)となる。こ
のシミュレーション結果から、本実施の形態において
は、前記実施の形態1に比べると、メモリセルMCの低
電位側ノード電位VSSMCが低くなり、メモリセルM
Cのリーク電流Ileakが増えているものの、本発明
の前提技術に比べると35%程度に低減できる。
As shown in FIG. 11, the low potential side node potential VSSMC of the memory cell MC becomes about 136 mV higher than 0 V of the ground potential VSS, and the leak current Ileak of the memory cell MC is 33.6 pA (IleakN = 1).
2.8pA + IleakP = 20.8pA). From this simulation result, in the present embodiment, the low potential side node potential VSSMC of the memory cell MC becomes lower than that of the first embodiment, and the memory cell M
Although the leak current Ileak of C is increased, it can be reduced to about 35% as compared with the base technology of the present invention.

【0059】図12は、スタティックノイズマージン
(ワード線オフ)のシミュレーション結果を示す。図1
2に示すように、ワード線オフ、すなわちワード線WL
の非選択時のスタティックノイズマージンは327mV
程度となる。このシミュレーション結果から、本実施の
形態においては、前記実施の形態1に比べると、ワード
線WLの非選択時のスタティックノイズマージンを増や
すことができる。
FIG. 12 shows a simulation result of static noise margin (word line off). Figure 1
2, the word line is off, that is, the word line WL
327mV static noise margin when is not selected
It will be about. From this simulation result, in the present embodiment, the static noise margin when the word line WL is not selected can be increased as compared with the first embodiment.

【0060】従って、本実施の形態によれば、メモリセ
ルMCに直列に並列接続されたNMOSトランジスタQ
7とPMOSトランジスタQ8を挿入することにより、
前記実施の形態1と同様に、スタンバイ時には電流が絞
られてリーク電流が減り、また動作時には速度低下が小
さくでき、特に前記実施の形態1に比べてスタティック
ノイズマージンの向上を図ることができる。
Therefore, according to the present embodiment, the NMOS transistor Q connected in series in parallel with the memory cell MC.
By inserting 7 and PMOS transistor Q8,
Similar to the first embodiment, the current is throttled in the standby mode to reduce the leak current, and the speed reduction can be reduced during the operation. In particular, the static noise margin can be improved as compared with the first embodiment.

【0061】(実施の形態3)図13〜図15に基づい
て、本発明の実施の形態3の半導体装置について説明す
る。
(Third Embodiment) A semiconductor device according to a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.

【0062】本実施の形態においては、スタンバイ時の
リーク電流低減用のスイッチの挿入位置を代えた例を説
明する。図13〜図15は、メモリセルアレイの要部を
示すブロック図である。
In the present embodiment, an example will be described in which the insertion position of the switch for reducing the leakage current during standby is changed. 13 to 15 are block diagrams showing the main part of the memory cell array.

【0063】図13に示すメモリセルアレイにおいて
は、ワード線WLに繋がる行方向のメモリセルMCが分
割され、この分割されたメモリセルMCのブロック単位
に共通に、前述したスタンバイ時のリーク電流低減用の
NMOSトランジスタQ7が1個ずつ接続されている。
ここでは、行方向に2個ずつのメモリセルMC00とM
C01、というように分割した例を示している。このN
MOSトランジスタQ7はワード線WLにそれぞれ接続
され、ワード線WLの電位により駆動される。
In the memory cell array shown in FIG. 13, the memory cells MC connected to the word lines WL in the row direction are divided, and the divided memory cells MC are commonly used in block units to reduce the leakage current at the standby time. NMOS transistors Q7 are connected one by one.
Here, two memory cells MC00 and M are provided in the row direction.
An example of division is shown as C01. This N
The MOS transistors Q7 are connected to the word lines WL and driven by the potential of the word lines WL.

【0064】図14に示すメモリセルアレイにおいて
は、行方向のメモリセルMCと列方向のメモリセルMC
とが分割され、この分割されたメモリセルMCのブロッ
ク単位に共通に、前述したスタンバイ時のリーク電流低
減用のNMOSトランジスタQ7が1個ずつ接続されて
いる。ここでは、行方向および列方向に6個ずつ(2×
3)のメモリセルMC00とMC01とMC10とMC
11とMC20とMC21、というように分割した例を
示している。このNMOSトランジスタQ7は論理和ゲ
ートORを介してワード線WLと列選択信号線YSEL
にそれぞれ接続され、ワード線WLと列選択信号線YS
ELの電位により駆動される。
In the memory cell array shown in FIG. 14, memory cells MC in the row direction and memory cells MC in the column direction.
Are divided, and the above-mentioned divided NMOS cells Q7 are connected in common to each block unit of the divided memory cells MC for reducing the leak current at the time of standby. Here, six rows each (2 ×
3) Memory cells MC00, MC01, MC10 and MC
11 shows an example of division such as 11, MC20, and MC21. The NMOS transistor Q7 has a word line WL and a column selection signal line YSEL via an OR gate OR.
Respectively connected to the word line WL and the column selection signal line YS.
It is driven by the potential of EL.

【0065】図15に示すメモリセルアレイにおいて
は、列方向のメモリセルMCが分割され、この分割され
たメモリセルMCのブロック単位に共通に、前述したス
タンバイ時のリーク電流低減用のNMOSトランジスタ
Q7が1個ずつ接続されている。ここでは、列方向のn
個ずつのメモリセルMC00〜MCn0、というように
分割した例を示している。このNMOSトランジスタQ
7は列選択信号線YSELにそれぞれ接続され、列選択
信号線YSELの電位により駆動される。
In the memory cell array shown in FIG. 15, memory cells MC in the column direction are divided, and the above-mentioned NMOS transistor Q7 for reducing the leak current at the time of standby is commonly used in each block of the divided memory cells MC. They are connected one by one. Here, n in the column direction
An example is shown in which the memory cells are divided into memory cells MC00 to MCn0. This NMOS transistor Q
7 are respectively connected to the column selection signal line YSEL and driven by the potential of the column selection signal line YSEL.

【0066】従って、本実施の形態によれば、前記実施
の形態1と同様に、スタンバイ時には電流を絞ってリー
ク電流を減らし、また動作時には速度低下を小さくする
ことと、メモリアレイの面積増大との関係を考慮しなが
ら、リーク電流低減と速度低下抑制とメモリアレイ面積
増大抑制とを最適化することができる。
Therefore, according to the present embodiment, as in the case of the first embodiment, the leakage current is reduced by squeezing the current during the standby, and the speed decrease is reduced during the operation, and the area of the memory array is increased. It is possible to optimize the reduction of the leak current, the suppression of the speed decrease, and the suppression of the increase of the memory array area while considering the relationship of

【0067】以上、本発明者によってなされた発明をそ
の実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前
記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸
脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもな
い。
Although the invention made by the present inventor has been specifically described based on the embodiments, the present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention. It goes without saying that it is possible.

【0068】たとえば、前記実施の形態においては、ス
タティックメモリセルを用いたSRAMに適用した場合
を例に説明したが、これに限定されるものではなく、C
MOS構成のメモリセルを持つメモリLSIに適用可能
であり、さらにメモリ内蔵ロジックLSIなどにも応用
することができる。
For example, in the above-described embodiment, the case where the present invention is applied to the SRAM using the static memory cell has been described as an example, but the present invention is not limited to this.
The present invention can be applied to a memory LSI having memory cells of MOS structure, and can also be applied to a logic LSI with a built-in memory.

【0069】[0069]

【発明の効果】本願において開示される発明のうち、代
表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、
以下のとおりである。
The effects obtained by the typical ones of the inventions disclosed in the present application will be briefly described as follows.
It is as follows.

【0070】(1)スタティックメモリセルの低電位側
の給電ノードと基準電位(接地電位)との間にスイッチ
(NMOSトランジスタ、あるいは並列接続されたNM
OSトランジスタとPMOSトランジスタ)を接続し、
スタティックメモリセルに対する書き込み/読み出し動
作において、スイッチをワード線の非選択時はOFFに
制御することで、ワード線の非選択におけるスタンバイ
時の電流を絞ることができるので、リーク電流を低減す
ることが可能となる。
(1) A switch (NMOS transistor or NM connected in parallel) between a power supply node on the low potential side of the static memory cell and a reference potential (ground potential).
OS transistor and PMOS transistor) are connected,
By controlling the switch to be OFF when the word line is not selected in the write / read operation for the static memory cell, the standby current when the word line is not selected can be narrowed, so that the leak current can be reduced. It will be possible.

【0071】(2)前記(1)において、スタティック
メモリセルに対する書き込み/読み出し動作において、
スイッチをワード線の選択時はONに制御することで、
ワード線の選択における動作時にはメモリセルの低電位
側の給電ノードを接地電位近くまで低下することができ
るので、スイッチの接続による速度低下を抑制すること
が可能となる。
(2) In the above (1), in the write / read operation for the static memory cell,
By controlling the switch to ON when selecting the word line,
Since the power supply node on the low potential side of the memory cell can be lowered to near the ground potential during the operation of selecting the word line, it is possible to suppress the speed reduction due to the connection of the switch.

【0072】(3)前記(1)において、スタティック
メモリセルに対するスイッチの接続を工夫することで、
リーク電流低減と速度低下抑制とメモリアレイ面積増大
抑制とを最適化することが可能となる。
(3) In (1) above, by devising the connection of the switch to the static memory cell,
It is possible to optimize the reduction of the leak current, the suppression of the speed decrease, and the suppression of the increase in the memory array area.

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

【図1】本発明の実施の形態1の半導体装置におけるメ
モリセルを示す回路図である。
FIG. 1 is a circuit diagram showing a memory cell in a semiconductor device according to a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明の実施の形態1の半導体装置において、
メモリセルアレイを示すブロック図である。
FIG. 2 shows a semiconductor device according to the first embodiment of the present invention,
It is a block diagram which shows a memory cell array.

【図3】(a),(b)は本発明の実施の形態1の半導
体装置において、メモリセルのリーク電流のシミュレー
ション結果を示す特性図である。
3A and 3B are characteristic diagrams showing simulation results of a leak current of a memory cell in the semiconductor device according to the first embodiment of the present invention.

【図4】本発明の実施の形態1の半導体装置において、
メモリセルのリーク電流のしきい値電圧依存性のシミュ
レーション結果を示す特性図である。
FIG. 4 shows a semiconductor device according to the first embodiment of the present invention,
It is a characteristic view which shows the simulation result of the threshold voltage dependence of the leak current of a memory cell.

【図5】本発明の実施の形態1の半導体装置において、
メモリセルの低電位側ノード電位のしきい値電圧依存性
のシミュレーション結果を示す特性図である。
FIG. 5 shows a semiconductor device according to the first embodiment of the present invention,
It is a characteristic view which shows the simulation result of the threshold voltage dependence of the low electric potential side node electric potential of a memory cell.

【図6】(a),(b)は本発明の実施の形態1の半導
体装置において、スタティックノイズマージン(ワード
線オン)のシミュレーション結果を示す特性図である。
6A and 6B are characteristic diagrams showing simulation results of static noise margin (word line on) in the semiconductor device according to the first embodiment of the present invention.

【図7】(a),(b)は本発明の実施の形態1の半導
体装置において、スタティックノイズマージン(ワード
線オフ)のシミュレーション結果を示す特性図である。
7A and 7B are characteristic diagrams showing simulation results of static noise margin (word line off) in the semiconductor device of the first embodiment of the present invention.

【図8】本発明の実施の形態1の半導体装置において、
スタティックノイズマージン(ワード線オフ)のしきい
値電圧依存性のシミュレーション結果を示す特性図であ
る。
FIG. 8 shows a semiconductor device according to the first embodiment of the present invention,
It is a characteristic view which shows the simulation result of the threshold voltage dependence of static noise margin (word line OFF).

【図9】本発明の実施の形態1の半導体装置において、
メモリセルのセル電流(ワード線オン)のしきい値電圧
依存性のシミュレーション結果を示す特性図である。
FIG. 9 is a semiconductor device according to the first embodiment of the present invention,
It is a characteristic view which shows the simulation result of the threshold voltage dependence of the cell current (word line ON) of a memory cell.

【図10】(a),(b)は本発明の実施の形態1の半
導体装置において、メモリセルに対する書き込み/読み
出し動作のタイミングを示すタイミング図である。
10A and 10B are timing charts showing the timing of the write / read operation with respect to the memory cell in the semiconductor device according to the first embodiment of the present invention.

【図11】本発明の実施の形態2の半導体装置における
メモリセルを示す回路図である。
FIG. 11 is a circuit diagram showing a memory cell in a semiconductor device according to a second embodiment of the present invention.

【図12】本発明の実施の形態2の半導体装置におい
て、スタティックノイズマージン(ワード線オフ)のシ
ミュレーション結果を示す特性図である。
FIG. 12 is a characteristic diagram showing a simulation result of static noise margin (word line off) in the semiconductor device according to the second embodiment of the present invention.

【図13】本発明の実施の形態3の半導体装置におい
て、メモリセルアレイの要部を示すブロック図である。
FIG. 13 is a block diagram showing a main part of a memory cell array in a semiconductor device according to a third embodiment of the present invention.

【図14】本発明の実施の形態3の半導体装置におい
て、他のメモリセルアレイの要部を示すブロック図であ
る。
FIG. 14 is a block diagram showing a main part of another memory cell array in the semiconductor device according to the third embodiment of the present invention.

【図15】本発明の実施の形態3の半導体装置におい
て、さらに他のメモリセルアレイの要部を示すブロック
図である。
FIG. 15 is a block diagram showing a main part of still another memory cell array in the semiconductor device according to the third embodiment of the present invention.

【図16】本発明の前提として検討した半導体装置にお
けるメモリセルを示す回路図である。
FIG. 16 is a circuit diagram showing a memory cell in a semiconductor device examined as a premise of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

Q1,Q3,Q8 PMOSトランジスタ Q2,Q4,Q5,Q6,Q7 NMOSトランジスタ WL ワード線 BL,BR ビット線対 MC メモリセル YS 列選択回路 SA センスアンプ Q1, Q3, Q8 PMOS transistor Q2, Q4, Q5, Q6, Q7 NMOS transistors WL word line BL, BR bit line pair MC memory cell YS column selection circuit SA sense amplifier

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 ゲートとドレインが互いに交差結合され
たMOSトランジスタを持つスタティックメモリセル
と、 前記スタティックメモリセルに接続されたワード線およ
びデータ線対と、 前記スタティックメモリセルの低電位側の給電ノードと
基準電位との間に接続されたスイッチとを有し、 前記スタティックメモリセルに対する書き込み/読み出
し動作において、前記ワード線の非選択時は前記スイッ
チをOFFにし、前記ワード線の選択時は前記スイッチ
をONに制御することを特徴とする半導体装置。
1. A static memory cell having a MOS transistor whose gate and drain are cross-coupled to each other, a word line and a data line pair connected to the static memory cell, and a power supply node on the low potential side of the static memory cell. And a switch connected between a static potential and a reference potential, and in a write / read operation for the static memory cell, the switch is turned off when the word line is not selected, and the switch is selected when the word line is selected. A semiconductor device characterized by controlling ON.
【請求項2】 請求項1記載の半導体装置において、 前記スイッチは、NMOSトランジスタからなり、 前記スイッチをOFFにして、前記ワード線の非選択時
は前記スタティックメモリセルの低電位側の給電ノード
の電位を接地電位より高い電位にすることを特徴とする
半導体装置。
2. The semiconductor device according to claim 1, wherein the switch is formed of an NMOS transistor, the switch is turned off, and when the word line is not selected, a power supply node on a low potential side of the static memory cell is formed. A semiconductor device having a potential higher than a ground potential.
【請求項3】 請求項1記載の半導体装置において、 前記スイッチは、並列接続されたNMOSトランジスタ
とPMOSトランジスタからなり、 前記スイッチをOFFにして、前記ワード線の非選択時
は前記スタティックメモリセルの低電位側の給電ノード
の電位を接地電位より高い電位にすることを特徴とする
半導体装置。
3. The semiconductor device according to claim 1, wherein the switch comprises an NMOS transistor and a PMOS transistor connected in parallel, the switch is turned off, and the static memory cell of the static memory cell is turned off when the word line is not selected. A semiconductor device characterized in that a potential of a power supply node on a low potential side is set to a potential higher than a ground potential.
【請求項4】 請求項2または3記載の半導体装置にお
いて、 前記スイッチは、前記ワード線の電位により制御される
ことを特徴とする半導体装置。
4. The semiconductor device according to claim 2, wherein the switch is controlled by the potential of the word line.
【請求項5】 請求項2または3記載の半導体装置にお
いて、 前記スイッチは、列選択信号線の電位により制御される
ことを特徴とする半導体装置。
5. The semiconductor device according to claim 2, wherein the switch is controlled by the potential of a column selection signal line.
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