JP2011071530A - Semiconductor storage device - Google Patents

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Masanao Yamaoka
雅直 山岡
Kenichi Osada
健一 長田
Kiyoo Ito
清男 伊藤
Takayuki Kawahara
尊之 河原
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To improve performance of an SRAM circuit in a low power-supplying-voltage condition by constituting an SRAM memory cell with an FD-SOI transistor, and controlling the potential of the lower layer of the embedded oxide film of the SOI transistor constituting a drive transistor. <P>SOLUTION: In the SRAM memory cell constituted by using an FD-SOI transistor, a stable operation of the memory cell is enabled by controlling Vth to increase current by controlling well potential under a BOX layer of a drive transistor. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

この発明は、スタティックメモリ(SRAM)回路が半導体チップ上に集積された半導体集積回路に関する。特に、SRAM集積回路装置の動作電圧を低減する回路構成に関する。   The present invention relates to a semiconductor integrated circuit in which a static memory (SRAM) circuit is integrated on a semiconductor chip. In particular, the present invention relates to a circuit configuration for reducing the operating voltage of an SRAM integrated circuit device.

図33に従来のSRAMメモリセル回路を示す。BLおよびBLBはビット線、WLはワード線、Vddは電源線、Vssは接地電位線、111および112はメモリセルにアクセスするための転送トランジスタ、113および114はメモリセルのデータを保持するために記憶ノードを駆動する駆動トランジスタ、115および116はメモリセルデータを保持するために電荷を供給する負荷トランジスタ、117および118は記憶ノードである。回路の消費電力を低減するには電源電圧を低下させることがもっとも単純で効果が大きい方法であるが、低い電源電圧ではトランジスタの電流が低下し動作速度の低下、動作安定性の低下などの問題がある。   FIG. 33 shows a conventional SRAM memory cell circuit. BL and BLB are bit lines, WL is a word line, Vdd is a power supply line, Vss is a ground potential line, 111 and 112 are transfer transistors for accessing memory cells, and 113 and 114 are for holding data in memory cells Drive transistors for driving the storage node, 115 and 116 are load transistors for supplying electric charges to hold memory cell data, and 117 and 118 are storage nodes. Reducing the power supply voltage is the simplest and most effective method to reduce the power consumption of the circuit, but at low power supply voltage, the transistor current decreases, causing problems such as a decrease in operation speed and a decrease in operation stability. There is.

特許文献1では、SRAMメモリセルの転送トランジスタおよび駆動トランジスタのバックゲートをゲートと接続して、それぞれのトランジスタがオンしている時の電流を増加させる技術が開示されている。特許文献2では、SRAMメモリセルを構成する6つのトランジスタのバックゲートをゲートと接続し、それぞれのトランジスタがオンしている時の電流を増加させる技術が開示されている。また、特許文献3では、SRAMメモリセルの転送トランジスタおよび駆動トランジスタのバックゲートまたはSOI(Silicon on Insulator)構造を用いた場合には埋め込み酸化膜の下の層をワード線に接続し、ワード線が活性化されたメモリセル中の駆動トランジスタおよび転送トランジスタの電流を増加させる技術が開示されている。   Patent Document 1 discloses a technique for increasing the current when each transistor is on by connecting the transfer transistor of the SRAM memory cell and the back gate of the drive transistor to the gate. Patent Document 2 discloses a technique in which the back gates of six transistors constituting an SRAM memory cell are connected to the gates to increase the current when each transistor is on. In Patent Document 3, when the back gate of the transfer transistor and the drive transistor of the SRAM memory cell or the SOI (Silicon on Insulator) structure is used, the layer below the buried oxide film is connected to the word line, and the word line is A technique for increasing the currents of drive transistors and transfer transistors in an activated memory cell is disclosed.

なお、本実施例12で説明するパストランジスタ論理回路の代表例としては、Neil H.E.WesteとKamran Eshraghinによる非特許文献1に挙げられている。   As a representative example of the pass transistor logic circuit described in the twelfth embodiment, Neil H. et al. E. Non-Patent Document 1 by Weste and Kamran Eshraghin.

特開2000−114399号公報JP 2000-114399 A 特開2000−353340号公報JP 2000-353340 A 特開平11−16363号公報Japanese Patent Laid-Open No. 11-16363 Neil H. E. Weste、Kamran Eshraghin “PRINCIPLE OF CMOS VLSI DESIGN、A System Perspective”、SECOND EDITION、p.304−307Neil H. E. Weste, Kamran Eslaghin “PRINCIPLE OF CMOS VLSI DESIGN, A System Perspective”, SECOND EDITION, p. 304-307

LSI(Large Scale Integrated circuit: 大規模集積回路)の低消費電力化およびLSI中のトランジスタの微細化により、LSIの電源電圧が低下している。たとえば、130nmプロセスでは、電源電圧1.2Vで動作するLSIが製造される。電源電圧が下がると、SRAM回路においては書き込み・読み出しの動作時の動作安定性が低下し、動作が難しくなる。またメモリセルを構成するトランジスタの電流が低下するため動作速度も低下する。メモリセルを構成する各トランジスタの駆動力すなわち電流が変化すると書き込み、読み出しの安定性、および動作速度の各性能が変化する。よって、メモリセルを構成する各トランジスタの性能を適切に制御することができれば、それぞれの性能を向上することができる。第1および第2の従来例では、SRAMメモリセル中の適切なトランジスタのバックゲートをゲートと接続することで、トランジスタの性能を制御して低電圧動作を実現する技術が開示されており、実際nチャネル型バルクCMOSトランジスタのバックゲートにソース電極よりも高い電圧を印加するとトランジスタのしきい値電圧(Vth)を低く制御することが可能である。   The power supply voltage of LSI is decreasing due to low power consumption of LSI (Large Scale Integrated circuit) and miniaturization of transistors in the LSI. For example, in a 130 nm process, an LSI that operates with a power supply voltage of 1.2 V is manufactured. When the power supply voltage is lowered, the operation stability at the time of write / read operation is lowered in the SRAM circuit, and the operation becomes difficult. Further, since the current of the transistors constituting the memory cell is reduced, the operation speed is also reduced. When the driving power, that is, the current of each transistor constituting the memory cell changes, the performance of writing, reading stability, and operation speed changes. Therefore, if the performance of each transistor constituting the memory cell can be appropriately controlled, the performance of each transistor can be improved. In the first and second conventional examples, there is disclosed a technology for realizing low voltage operation by controlling the performance of a transistor by connecting the back gate of an appropriate transistor in the SRAM memory cell to the gate. When a voltage higher than that of the source electrode is applied to the back gate of the n-channel bulk CMOS transistor, the threshold voltage (Vth) of the transistor can be controlled to be low.

しかし、バルクCMOSトランジスタのバックゲートは、室温では0.5V以上、高温下では0.2V程度以上の電位を印加すると、トランジスタのPN接合部分で大きな接合電流が流れてしまい消費電力が増加するという問題がある。よって、第1および第2の従来例では電源電圧0.2V以下の回路では消費電力の増加がなく効果的であるが、それ以上の電源電圧の回路では、接合電流による消費電力が増加してしまい、低消費電力化が妨げられるという課題がある。また、第3の従来例ではSOI構造のトランジスタを用いてトランジスタのVthを制御する構成が開示されている。SOI構造で埋め込み酸化膜の下の層の電位を制御すれば余分な電流の増加を抑えてトランジスタのVthが制御できるため、消費電力の増加を抑えてSRAMの電源電圧を低下させることが可能となる。しかしながら、駆動トランジスタおよび転送トランジスタのVthが同時にワード線の活性化によって低下するため、 ”H ”のデータを保持している記憶ノードに接続する駆動トランジスタのVthが低下してしまい、SRAMの動作安定性を損なうという課題がある。またワード線に転送トランジスタおよび駆動トランジスタのバックゲートの容量が付加されるため、ワード線の寄生容量が増加し、動作速度の低下を招くという課題がある。   However, if the back gate of a bulk CMOS transistor is applied with a potential of 0.5 V or higher at room temperature and about 0.2 V or higher at high temperature, a large junction current flows at the PN junction portion of the transistor, increasing power consumption. There's a problem. Therefore, in the first and second conventional examples, a circuit with a power supply voltage of 0.2 V or less is effective without an increase in power consumption, but in a circuit with a power supply voltage higher than that, the power consumption due to the junction current increases. Therefore, there is a problem that reduction in power consumption is hindered. In the third conventional example, a configuration in which the Vth of a transistor is controlled using an SOI structure transistor is disclosed. By controlling the potential of the layer under the buried oxide film with the SOI structure, it is possible to control the Vth of the transistor by suppressing an increase in extra current, and thus it is possible to reduce the power supply voltage of the SRAM while suppressing an increase in power consumption. Become. However, since the Vth of the drive transistor and the transfer transistor are simultaneously reduced by the activation of the word line, the Vth of the drive transistor connected to the storage node holding the “H” data is lowered, and the SRAM operates stably. There is a problem of impairing sex. Further, since the capacity of the back gate of the transfer transistor and the driving transistor is added to the word line, there is a problem that the parasitic capacity of the word line increases and the operation speed is lowered.

SRAMメモリセルをSOIトランジスタで構成し、各トランジスタの埋め込み酸化膜(BOX: Buried OXide)層の下側のウエル層の電位を適切に制御することで各トランジスタの電流を変化させSRAMの各性能を向上させることが可能となる。ウエル層はBOX層によりトランジスタが形成されているSOI層とは電気的に絶縁されているため余分なリーク電流は増加しない。さらに、適切にウエルコンタクトを形成すれば、メモリセル面積も増加しない。また2種類の電圧の電源をメモリ内の特定のノードに選択的に印加することで、トランジスタの電流を変化させて各性能を向上させることが可能となる。またワード線の負荷の増加もないため動作速度の低下がない。   The SRAM memory cell is composed of SOI transistors, and by appropriately controlling the potential of the well layer under the buried oxide (BOX) layer of each transistor, the current of each transistor is changed to change each performance of the SRAM. It becomes possible to improve. Since the well layer is electrically insulated from the SOI layer in which the transistor is formed by the BOX layer, excessive leakage current does not increase. Furthermore, if a well contact is appropriately formed, the memory cell area does not increase. In addition, by selectively applying power supplies of two types of voltages to specific nodes in the memory, it is possible to change each transistor current and improve each performance. Further, since the load on the word line is not increased, the operation speed is not lowered.

本発明によれば、SRAM回路の低電圧化、低消費電力化および高速化が可能となる。   According to the present invention, it is possible to reduce the voltage, power consumption, and speed of the SRAM circuit.

本発明が適用されたSRAMメモリセルの回路構成の概略図。1 is a schematic diagram of a circuit configuration of an SRAM memory cell to which the present invention is applied. 本発明で使用されるトランジスタ構造の断面の概略図。1 is a schematic cross-sectional view of a transistor structure used in the present invention. 本発明で使用されるトランジスタの等価回路を示す図。The figure which shows the equivalent circuit of the transistor used by this invention. 本発明が適用されたSRAMメモリセルのレイアウトの概略図。1 is a schematic diagram of a layout of an SRAM memory cell to which the present invention is applied. 本発明が適用されたSRAMメモリセルの断面図。1 is a cross-sectional view of an SRAM memory cell to which the present invention is applied. 本発明が適用されたメモリセルを製造する際の工程の概略図。Schematic of the process at the time of manufacturing the memory cell to which this invention was applied. 本発明が適用されたSRAMメモリセルのレイアウトの概略図。1 is a schematic diagram of a layout of an SRAM memory cell to which the present invention is applied. 本発明が適用されたSRAMメモリセルの断面図。1 is a cross-sectional view of an SRAM memory cell to which the present invention is applied. 本発明が適用されたSRAMメモリセルのレイアウトの概略図。1 is a schematic diagram of a layout of an SRAM memory cell to which the present invention is applied. メモリセルのレイアウトおよび製造後の拡散層の形状を表す図。The figure showing the layout of a memory cell, and the shape of the diffused layer after manufacture. 本発明が適用されたSRAMメモリセルおよびワードドライバの回路構成の概略図。1 is a schematic diagram of a circuit configuration of an SRAM memory cell and a word driver to which the present invention is applied. 本発明が適用されたSRAMメモリセルの回路構成の概略図。1 is a schematic diagram of a circuit configuration of an SRAM memory cell to which the present invention is applied. 本発明が適用されたSRAMメモリセルの回路構成の概略図。1 is a schematic diagram of a circuit configuration of an SRAM memory cell to which the present invention is applied. 本発明が適用されたSRAMメモリセルの回路構成の概略図。1 is a schematic diagram of a circuit configuration of an SRAM memory cell to which the present invention is applied. 本発明が適用されたSRAMメモリセルの回路構成の概略図。1 is a schematic diagram of a circuit configuration of an SRAM memory cell to which the present invention is applied. 本発明が適用されたSRAMメモリセルの回路構成の概略図。1 is a schematic diagram of a circuit configuration of an SRAM memory cell to which the present invention is applied. 本発明が適用されたSRAMメモリセルの回路構成の概略図。1 is a schematic diagram of a circuit configuration of an SRAM memory cell to which the present invention is applied. 本発明が適用されたSRAMメモリセルの回路構成の概略図。1 is a schematic diagram of a circuit configuration of an SRAM memory cell to which the present invention is applied. 本発明が適用されたSRAMメモリセルの回路構成の概略図。1 is a schematic diagram of a circuit configuration of an SRAM memory cell to which the present invention is applied. 本発明が適用されたSRAMメモリセルの回路構成の概略図。1 is a schematic diagram of a circuit configuration of an SRAM memory cell to which the present invention is applied. 本発明が適用されたSRAMメモリセルおよびワードドライバの回路構成の概略図。1 is a schematic diagram of a circuit configuration of an SRAM memory cell and a word driver to which the present invention is applied. 本発明が適用されたSRAMメモリセル、ワードドライバおよびソース線制御回路の回路構成の概略図。1 is a schematic diagram of a circuit configuration of an SRAM memory cell, a word driver, and a source line control circuit to which the present invention is applied. 本発明が適用されたSRAMメモリセルの回路構成の概略図。1 is a schematic diagram of a circuit configuration of an SRAM memory cell to which the present invention is applied. 本発明が適用されたSRAMメモリセルのレイアウトの概略図。1 is a schematic diagram of a layout of an SRAM memory cell to which the present invention is applied. 本発明が適用されたSRAMメモリセルのレイアウトの概略図。1 is a schematic diagram of a layout of an SRAM memory cell to which the present invention is applied. 本発明が適用されたSRAMメモリセルの断面図。1 is a cross-sectional view of an SRAM memory cell to which the present invention is applied. 本発明が適用されたSRAMメモリセルの断面図。1 is a cross-sectional view of an SRAM memory cell to which the present invention is applied. 本発明が適用されたSRAM周辺回路の回路構成の概略図。1 is a schematic diagram of a circuit configuration of an SRAM peripheral circuit to which the present invention is applied. 本発明が適用されたSRAM周辺回路の回路構成の概略図。1 is a schematic diagram of a circuit configuration of an SRAM peripheral circuit to which the present invention is applied. 本発明が適用されたSRAM周辺回路の回路構成の概略図。1 is a schematic diagram of a circuit configuration of an SRAM peripheral circuit to which the present invention is applied. 本発明が適用されたSRAM周辺回路の回路構成の概略図。1 is a schematic diagram of a circuit configuration of an SRAM peripheral circuit to which the present invention is applied. 本発明が適用されたSRAMを搭載するシステムLSIの概略図。1 is a schematic diagram of a system LSI equipped with an SRAM to which the present invention is applied. 従来のSRAMメモリセルの回路構成の概略図。1 is a schematic diagram of a circuit configuration of a conventional SRAM memory cell. 本発明が適用されたDRAM周辺回路の回路構成の概略図。1 is a schematic diagram of a circuit configuration of a DRAM peripheral circuit to which the present invention is applied. 本発明が適用されたSRAMマクロの概略図。1 is a schematic diagram of an SRAM macro to which the present invention is applied. 本発明が適用されたSRAMの電源の電圧関係を表す図。The figure showing the voltage relationship of the power supply of SRAM with which this invention was applied.

[実施例1]
図1に本発明を用いたSRAMメモリセルの回路図を示す。図1において、BLおよびBLBはビット線、WLはワード線、Vddは電源線、Vssは接地電位線、1および2はメモリセルにアクセスするための転送トランジスタ、3および4はメモリセルのデータを保持するために記憶ノードを駆動する駆動トランジスタ、5および6はメモリセルデータを保持するために電荷を供給する負荷トランジスタ、7および8はデータを記憶するための記憶ノードを示している。たとえばVddは1.2V、Vssは0Vの電位となっている。図1の回路中で用いられているトランジスタの断面の概略図を図2に示す。図2中で、11はゲート、12はドレイン、13はソース、14はBOX層下のウエル層、15は支持基板、16は埋め込み酸化膜(BOX)層、17は素子分離領域である。本トランジスタは、完全空乏型SOI(FD−SOI: Fully Depleted SOI)トランジスタ構造となっており、ウエル層の電位を制御することによって、バルクCMOSトランジスタのバックゲート電位を制御した時と同様にトランジスタのVthを制御することが可能である。またウエル層は、トランジスタのソースおよびドレインなどの拡散層とは絶縁膜であるBOX層により分離されているため、ウエルの電位を変化させてもウエルと拡散層間に電流は流れない。図3に図2のトランジスタ構造の等価回路を示す。11はゲート、12はドレイン、13はソース、14はウエルを示しており、ウエルは容量によってバルクCMOSトランジスタでバックゲートとなる半導体領域と分離されている。今後、このウエル14を図3のトランジスタのバックゲートと呼ぶ。図1ではこの構造のトランジスタが用いられている。
[Example 1]
FIG. 1 shows a circuit diagram of an SRAM memory cell using the present invention. In FIG. 1, BL and BLB are bit lines, WL is a word line, Vdd is a power supply line, Vss is a ground potential line, 1 and 2 are transfer transistors for accessing the memory cells, and 3 and 4 are memory cell data. Driving transistors for driving the storage node for holding, 5 and 6 are load transistors for supplying charges for holding the memory cell data, and 7 and 8 are storage nodes for storing the data. For example, Vdd is 1.2V, and Vss is 0V. FIG. 2 shows a schematic diagram of a cross section of a transistor used in the circuit of FIG. In FIG. 2, 11 is a gate, 12 is a drain, 13 is a source, 14 is a well layer under the BOX layer, 15 is a support substrate, 16 is a buried oxide film (BOX) layer, and 17 is an element isolation region. This transistor has a fully depleted SOI (FD-SOI) transistor structure, and controls the potential of the well layer to control the back gate potential of the bulk CMOS transistor. It is possible to control Vth. Further, since the well layer is separated from the diffusion layers such as the source and drain of the transistor by a BOX layer which is an insulating film, no current flows between the well and the diffusion layer even if the potential of the well is changed. FIG. 3 shows an equivalent circuit of the transistor structure of FIG. Reference numeral 11 denotes a gate, 12 denotes a drain, 13 denotes a source, and 14 denotes a well. The well is separated from a semiconductor region serving as a back gate by a bulk CMOS transistor by a capacitance. Hereinafter, this well 14 will be referred to as the back gate of the transistor of FIG. In FIG. 1, a transistor having this structure is used.

図33のメモリセルにおいて、記憶ノード117に ”L ”のデータが、記憶ノード118に ”H ”のデータが記憶されている場合の読み出し動作について説明する。読み出しを行う場合には、ビット線BLおよびBLBが ”H ”電位にプリチャージされる。プリチャージ完了後にワード線WLが ”H ”電位になることで転送トランジスタ111および112がオンになり、 ”H ”になっているビット線BLの電荷が転送トランジスタ111から記憶ノード117、駆動トランジスタ113を通してディスチャージされ、BLの電位がセンスアンプによって増幅できるレベルになった時点で、図には示されていないがビット線に接続されているセンスアンプを起動することで、メモリセルのデータが増幅され出力される。ここで、ビット線の電荷がディスチャージされる経路に着目すると、記憶ノード117は読み出し動作開始直前までは ”L ”レベルである0Vであるが、読み出し動作が開始されると記憶ノード117はビット線BLとVss間を転送トランジスタ111と駆動トランジスタ113によって抵抗分割した状態となるため、記憶ノード117の電位は0.3Vなど正の電位となる。ここで、この電位が高くなると、記憶ノード117がゲートに接続されているnMOSトランジスタのコンダクタンスが高くなるとともに、記憶ノード117がゲートに接続されているpMOSトランジスタのコンダクタンスが低下するため ”H ”レベルであった記憶ノード118の電位が低下する。さらに、この記憶ノード118の電位上昇は記憶ノード117にフィードバックされ、この繰り返しによってメモリセルに記憶されているデータが破壊される。通常メモリセルでは駆動トランジスタのコンダクタンスと転送トランジスタのコンダクタンスの比が1.5などの大きな値をとるように設計され、メモリセルに記憶されているデータが破壊されるまで記憶ノード117の電位が上昇することはない。しかし、近年のトランジスタ製造プロセスの微細化によってトランジスタ性能のばらつきが大きくなる傾向にあり、設計時のコンダクタンス比を下回るメモリセルが製造されて、読み出し時の動作安定性が低下する傾向にある。また、低消費電力化のために電源電圧を下げると記憶ノード117がゲートに接続されているnMOSトランジスタおよびpMOSトランジスタで構成されるインバータの論理しきい値電圧が低下し、データを破壊するフィードバックが起きやすくなり、これによっても読み出し時の動作安定性が低下する。   In the memory cell of FIG. 33, a read operation in the case where “L” data is stored in the storage node 117 and “H” data is stored in the storage node 118 will be described. When reading is performed, the bit lines BL and BLB are precharged to the “H” potential. When the word line WL becomes “H” potential after the precharge is completed, the transfer transistors 111 and 112 are turned on, and the charge of the bit line BL in “H” is transferred from the transfer transistor 111 to the storage node 117 and the drive transistor 113. When the BL potential reaches a level that can be amplified by the sense amplifier, the sense amplifier connected to the bit line is activated, but the data in the memory cell is amplified. Is output. Here, paying attention to the path through which the charge of the bit line is discharged, the storage node 117 is at 0V which is “L” level immediately before the start of the read operation, but when the read operation is started, the storage node 117 Since the resistance between the BL and Vss is divided by the transfer transistor 111 and the drive transistor 113, the potential of the storage node 117 becomes a positive potential such as 0.3V. Here, when this potential is increased, the conductance of the nMOS transistor whose storage node 117 is connected to the gate is increased, and the conductance of the pMOS transistor whose storage node 117 is connected to the gate is decreased. Thus, the potential of the storage node 118 is lowered. Further, the potential increase of storage node 118 is fed back to storage node 117, and the data stored in the memory cell is destroyed by this repetition. In a normal memory cell, the ratio of the conductance of the driving transistor and that of the transfer transistor is designed to take a large value such as 1.5, and the potential of the storage node 117 rises until the data stored in the memory cell is destroyed. Never do. However, due to the recent miniaturization of the transistor manufacturing process, the variation in transistor performance tends to increase, and a memory cell having a conductance ratio lower than that at the time of design is manufactured, and the operational stability at the time of reading tends to decrease. Further, when the power supply voltage is lowered to reduce power consumption, the logical threshold voltage of the inverter composed of the nMOS transistor and the pMOS transistor whose storage node 117 is connected to the gate is lowered, and feedback for destroying data is provided. This is likely to occur, and this also reduces the operational stability during reading.

図1の本発明の回路において同様に記憶ノード7に ”L ”のデータ、記憶ノード8に ”H ”のデータが記憶されている場合の読み出し動作を考えると、図33とほぼ同様の動作を行う。ただし、駆動トランジスタ3のバックゲートはゲートに接続されているため、駆動トランジスタ3にはいわゆる順方向バイアスが印加されている状態となっており、駆動トランジスタ3のVthは低下しコンダクタンスが大きくなっておりワード線がオンした場合の記憶ノード7の電位上昇は小さくなる。さらに負荷トランジスタ6は順方向バイアスが印加された状態となっているが駆動トランジスタ4はバックゲート電位の電位がソース電位と同等となっているため、負荷トランジスタ6と駆動トランジスタ4で構成されるインバータの論理しきい値電圧は負荷トランジスタ6が順方向バイアスされていない場合と比較して高くなるため記憶ノード7の電位が上昇した場合にもデータを破壊するフィードバックが起きにくい状態となっている。このように、負荷トランジスタおよび駆動トランジスタのバックゲートがゲートと接続された構成は読み出し時の動作安定性が高く、ばらつきに強くまた低電圧での動作に適している。さらに本発明では、ゲートとバックゲートを接続した場合に順方向に1.2Vなどの電位が印加された場合にも絶縁膜によってウエルから拡散層に電流が流れないため、0.5V以上のPN接合をオンさせるような高い電圧でも消費電力の増加なく適用することが可能となる。   In the circuit of the present invention shown in FIG. 1, the operation similar to that shown in FIG. 33 is performed in consideration of the read operation when “L” data is stored in the storage node 7 and “H” data is stored in the storage node 8. Do. However, since the back gate of the driving transistor 3 is connected to the gate, a so-called forward bias is applied to the driving transistor 3, and the Vth of the driving transistor 3 decreases and the conductance increases. When the cage word line is turned on, the potential rise of the storage node 7 is reduced. Further, the load transistor 6 is in a state in which a forward bias is applied, but the drive transistor 4 has the back gate potential equal to the source potential. Therefore, the inverter composed of the load transistor 6 and the drive transistor 4 Since the logic threshold voltage is higher than that when the load transistor 6 is not forward-biased, even when the potential of the storage node 7 rises, feedback that destroys data is unlikely to occur. As described above, the configuration in which the back gates of the load transistor and the drive transistor are connected to the gate has high operation stability at the time of reading, is resistant to variations, and is suitable for operation at a low voltage. Furthermore, in the present invention, when a potential such as 1.2V is applied in the forward direction when the gate and the back gate are connected, no current flows from the well to the diffusion layer by the insulating film, so that a PN of 0.5V or more Even a high voltage that turns on the junction can be applied without an increase in power consumption.

図4に本メモリセルのレイアウト図を示す。図4において、1および2は転送トランジスタ、3および4は駆動トランジスタ、5および6は負荷トランジスタ、21はコンタクト、22はゲート電極、23は拡散領域であり、点線で囲まれた範囲が1つのメモリセルである。ゲートが共通の駆動トランジスタと負荷トランジスタ間のゲート電極下に配置されているコンタクトによって、ゲートとバックゲートが接続されている。   FIG. 4 shows a layout diagram of the present memory cell. In FIG. 4, 1 and 2 are transfer transistors, 3 and 4 are drive transistors, 5 and 6 are load transistors, 21 is a contact, 22 is a gate electrode, 23 is a diffusion region, and a range surrounded by a dotted line is one It is a memory cell. The gate and the back gate are connected by a contact whose gate is arranged under the gate electrode between the common drive transistor and load transistor.

図5に、図4をA−Aで切断した場合の断面の概略を示す。図5において、21はコンタクト、22はゲート電極、24は絶縁膜、25はSOI層、26は埋め込み酸化膜、27はウエル層、28は素子分離層、29は支持基板である。チャネルが形成されるSOI層は埋め込み酸化膜によってウエル層から絶縁されている。これによって、ウエル層にバルクCMOSトランジスタでの順方向バイアスが印加されてもウエルからソース電極に電流が流れることはない。またゲートとバックゲートが他の電極からは絶縁されて接続されている。   FIG. 5 shows an outline of a cross section when FIG. 4 is cut along AA. In FIG. 5, 21 is a contact, 22 is a gate electrode, 24 is an insulating film, 25 is an SOI layer, 26 is a buried oxide film, 27 is a well layer, 28 is an element isolation layer, and 29 is a support substrate. The SOI layer in which the channel is formed is insulated from the well layer by a buried oxide film. Thus, even when a forward bias in the bulk CMOS transistor is applied to the well layer, no current flows from the well to the source electrode. The gate and the back gate are insulated from other electrodes and connected.

図6に、図5の断面構成を製造する際の製造工程を順に追った場合の概略図を示す。図6において、25はSOI層、26は埋め込み酸化膜、27はウエル層、28は素子分離、29は支持基板、30は絶縁膜、31はメタルコンタクトである。図6(a)は、素子分離領域を形成後の状態である。表面にSiO2等の酸化膜を形成すると図6(b)の状態となる。ここで、エッチング等によりコンタクト孔を形成すると図6(c)の状態となる。コンタクト孔にタングステン等のコンタクト材料となる金属材料が堆積されて図6(d)の状態となる。さらにこの上にゲート電極を形成すると図6(e)の状態となりバックゲートとゲート電極が接続される。   FIG. 6 shows a schematic diagram in the case of sequentially following the manufacturing process in manufacturing the cross-sectional configuration of FIG. In FIG. 6, 25 is an SOI layer, 26 is a buried oxide film, 27 is a well layer, 28 is an element isolation, 29 is a support substrate, 30 is an insulating film, and 31 is a metal contact. FIG. 6A shows a state after the element isolation region is formed. When an oxide film such as SiO2 is formed on the surface, the state shown in FIG. Here, when the contact hole is formed by etching or the like, the state shown in FIG. A metal material to be a contact material such as tungsten is deposited in the contact hole, and the state shown in FIG. Furthermore, when a gate electrode is formed on this, it will be in the state of FIG.6 (e), and a back gate and a gate electrode will be connected.

図33のメモリセルにおいて、記憶ノード117に ”H ”のデータが、記憶ノード118に ”L ”のデータが記憶されている場合に逆のデータを書き込む場合の動作について説明する。ビット線BLを ”L ”レベルに、ビット線BLBを ”H ”レベルにするとともにワード線電位を ”H ”レベルにし、転送トランジスタをオンさせる。記憶ノード117の電荷は転送トランジスタ111を通してディスチャージされ、記憶ノード117の電位は ”H ”レベルから低下する。117の電位が負荷トランジスタ116と駆動トランジスタ114で構成されるインバータの論理しきい値よりも低くなると、 ”L ”レベルであった記憶ノード118の電位が上昇し、記憶ノード間のフィードバックも作用して、新しいデータがメモリセルに書き込まれる。このようにSRAMメモリセルでは ”H ”レベルの記憶ノードの電荷を転送トランジスタによってディスチャージすることによって書き込みが行われるが、転送トランジスタによって電荷がディスチャージされると同時に負荷トランジスタから電荷が供給されているため、書き込み動作を終えるには、転送トランジスタが負荷トランジスタが供給する以上に電荷を引き抜く必要がある。
よって、負荷トランジスタのコンダクタンスが大きくなると書き込みに必要な時間が長くなり、またばらつき等の原因で設計値を超えて大きくなるような場合には書き込みが出来なくなる場合がある。これらを補償するためには、負荷トランジスタのコンダクタンスを小さくするか、転送トランジスタのコンダクタンスを大きくする必要がある。
In the memory cell of FIG. 33, an operation in the case where “H” data is stored in the storage node 117 and reverse data is written when “L” data is stored in the storage node 118 will be described. The bit line BL is set to “L” level, the bit line BLB is set to “H” level, the word line potential is set to “H” level, and the transfer transistor is turned on. The charge of the storage node 117 is discharged through the transfer transistor 111, and the potential of the storage node 117 drops from the “H” level. When the potential of 117 becomes lower than the logical threshold value of the inverter constituted by the load transistor 116 and the drive transistor 114, the potential of the storage node 118 that has been at the “L” level rises, and feedback between the storage nodes also acts. Thus, new data is written into the memory cell. As described above, in the SRAM memory cell, writing is performed by discharging the charge of the storage node at the “H” level by the transfer transistor. However, since the charge is discharged by the transfer transistor, the charge is supplied from the load transistor at the same time. In order to finish the writing operation, it is necessary to extract the charge more than the transfer transistor supplies the load transistor.
Therefore, when the conductance of the load transistor increases, the time required for writing increases, and when the value exceeds the design value due to variations or the like, writing may not be possible. In order to compensate for these, it is necessary to reduce the conductance of the load transistor or increase the conductance of the transfer transistor.

本実施例では、負荷トランジスタのバックゲートがゲートと接続されコンダクタンスが大きくなっているため、従来のメモリセルと比較すると書き込み時間が遅くなる。通常、読み出しを行う際にはメモリセルが動作した後にセンスアンプを起動してデータを増幅しそのデータを外に出力するという動作が行われるのに対して、書き込み動作はメモリセルのデータが変化した時点で動作は終了するため、読み出し動作と比べて、長い時間をとることが可能であり、書き込み時間が長くなることに関しては問題ない場合が多い。また、書き込み時間が遅くなって問題となる場合には、メモリセルの構成を図14に示す構成とすることで書き込み時間を短縮することが可能である。この構成では、図1と同様駆動トランジスタのバックゲートはゲートと接続されることによって、読み出し時の安定性が向上している。それと同時に、負荷トランジスタのバックゲートはソース電極と接続されているため、図1の回路よりも負荷トランジスタのコンダクタンスは小さく書き込み時間も高速化されている。   In this embodiment, since the back gate of the load transistor is connected to the gate and the conductance is increased, the writing time is delayed as compared with the conventional memory cell. Normally, when performing a read operation, after the memory cell operates, the sense amplifier is activated to amplify the data and output the data to the outside, whereas the write operation changes the data in the memory cell Since the operation ends at that time, it is possible to take a longer time compared to the read operation, and there are many cases where there is no problem with an increase in the write time. Further, when there is a problem that the writing time is delayed, the writing time can be shortened by adopting the structure of the memory cell shown in FIG. In this configuration, the back gate of the driving transistor is connected to the gate as in FIG. 1, so that the stability during reading is improved. At the same time, since the back gate of the load transistor is connected to the source electrode, the conductance of the load transistor is smaller and the writing time is faster than the circuit of FIG.

[実施例2]
図7に本発明を用いたSRAMメモリセルのレイアウト図を示す。なお以降の実施例において、第1の実施例と等しいものに関しては同一の記号を用い、異なるものに関してのみ説明する。本メモリセルのトランジスタレベルの回路構成は図1と同等の回路となっている。図7のメモリセルレイアウトで図4の構成と異なるのは、駆動トランジスタおよび負荷トランジスタのバックゲートコンタクトがゲート電極とメタル層を接続するコンタクトの下部に形成されている点である。これにより駆動トランジスタと負荷トランジスタ間に形成されていたコンタクトが不要になるためメモリセル面積を縮小することが可能となる。
特にバルクCMOSトランジスタでメモリセルを構成する場合には駆動トランジスタと負荷トランジスタのウエルを分離する必要があったためそれぞれのトランジスタ間にウエル分離のために一定の距離が必要であったが、本構造ではウエル分離が必要ないためその部分の距離を縮めることが可能となり、バルクCMOSトランジスタを用いたメモリセルよりも面積を小さくすることが可能となる。
[Example 2]
FIG. 7 shows a layout diagram of an SRAM memory cell using the present invention. In the following embodiments, the same symbols are used for components that are the same as those in the first embodiment, and only different components are described. The circuit configuration of this memory cell at the transistor level is the same as that in FIG. The memory cell layout of FIG. 7 differs from the configuration of FIG. 4 in that the back gate contacts of the drive transistor and the load transistor are formed below the contacts connecting the gate electrode and the metal layer. As a result, the contact formed between the drive transistor and the load transistor is not necessary, and the memory cell area can be reduced.
In particular, when a memory cell is composed of bulk CMOS transistors, it is necessary to separate the wells of the drive transistor and the load transistor, so that a certain distance is necessary for the well separation between the respective transistors. Since well separation is not required, the distance between the portions can be reduced, and the area can be made smaller than that of a memory cell using a bulk CMOS transistor.

図8に、図7をA−Aで切断した場合の断面の概略を示す。駆動トランジスタと負荷トランジスタで共通なウエル層がゲートと上層を接続するコンタクトの下に形成されるコンタクトでゲートと接続される。本構造は、図6と同様の工程で製造することが可能である。   FIG. 8 shows an outline of a cross section when FIG. 7 is cut along AA. A well layer common to the drive transistor and the load transistor is connected to the gate by a contact formed under a contact connecting the gate and the upper layer. This structure can be manufactured in the same process as in FIG.

[実施例3]
図9に本発明を用いたSRAMメモリセルのレイアウト図を示す。図9のメモリセルのトランジスタレベルの回路図は図1と同等である。第1の実施例と異なるのは、駆動トランジスタのゲート幅(Wサイズ)が転送トランジスタのWサイズと等しくなっていることである。
一般にSRAMのメモリセルでは第1の実施例で示したように、読み出し時に ”L ”レベルの記憶ノードの電位を上昇させないために、駆動トランジスタのコンダクタンスを転送トランジスタのコンダクタンスよりも大きくする必要がある。バルクCMOSトランジスタを用いたメモリセルではWサイズでコンダクタンスを調整することが一般的であり、駆動トランジスタのWサイズが転送トランジスタのWサイズの1.5倍程度に設計される。本実施例では、駆動トランジスタのバックゲートがゲートと接続され駆動トランジスタがオンしている場合のコンダクタンスが、転送トランジスタのコンダクタンスよりも大きくなるため、Wサイズによってコンダクタンスを調整する必要がなくなり、駆動トランジスタと転送トランジスタのWサイズを等しくすることが可能となる。駆動トランジスタと転送トランジスタのWサイズが等しくなることによる最大の利点としては、直線状に形成される駆動トランジスタおよび転送トランジスタの拡散層の形状が長い長方形型つまり拡散層端での凹凸がなくなり、拡散層端の形状が直線になることがあげられる。従来のレイアウトの場合、レイアウト図では拡散層端は直角に曲がった凹凸のある形となっている。レイアウト状態での拡散層とゲート電極を図10(a)に示す。32は転送トランジスタ、33は駆動トランジスタである。このレイアウトから実際にLSIを製造した場合の拡散層の形状を図10(b)に示す。参考までにゲート電極も同時に示す。実際にトランジスタが製造された時にはゲート電極は丸みを帯びた形状となるが、本図ではわかりやすくするため矩形で示す。実際に製造された拡散層の形状では拡散層端に凹凸はあるがレイアウト図と異なり拡散層端が直角に曲がらず、丸みを帯びた形状となっていることがわかる。このような形状となっている場合、LSI製造時のマスクずれなどの要因でゲート電極がわずかに上下に動いた場合、また拡散層端の形状がわずかに変動すると、ゲート幅が設計時とは異なった値となり、これはSRAMメモリセルの性能劣化を引き起こす。本実施例で示すレイアウトでは拡散層端が完全に直線状に製造されるため、拡散層端に凹凸が現れにくく、またゲート電極が多少上下に動いてもゲート幅は設計時の値を保つことが可能となる。よって、本実施例のメモリセルは製造時の製造ばらつきに強く、性能の劣化の少ないメモリセルである。また、従来のバルクCMOSトランジスタを用いたメモリセルでは駆動トランジスタと転送トランジスタのWサイズ比を持たせる必要があったため、転送トランジスタを製造可能な最小のWサイズで製造しても駆動トランジスタのWサイズはそれよりも大きくする必要があった。本実施例では、駆動トランジスタ、転送トランジスタともに製造可能な最小のWサイズのトランジスタとすることが出来るため、メモリセル面積を従来のメモリセルよりも小さくすることが可能となる。
[Example 3]
FIG. 9 shows a layout diagram of an SRAM memory cell using the present invention. The transistor level circuit diagram of the memory cell of FIG. 9 is the same as FIG. The difference from the first embodiment is that the gate width (W size) of the drive transistor is equal to the W size of the transfer transistor.
Generally, in the SRAM memory cell, as shown in the first embodiment, the conductance of the drive transistor needs to be larger than the conductance of the transfer transistor in order not to raise the potential of the storage node at the “L” level at the time of reading. . In a memory cell using a bulk CMOS transistor, the conductance is generally adjusted by the W size, and the W size of the driving transistor is designed to be about 1.5 times the W size of the transfer transistor. In this embodiment, since the conductance when the back gate of the drive transistor is connected to the gate and the drive transistor is on is larger than the conductance of the transfer transistor, it is not necessary to adjust the conductance according to the W size. And the transfer transistor W size can be made equal. The greatest advantage of equalizing the W size of the drive transistor and transfer transistor is that the shape of the diffusion layer of the drive transistor and transfer transistor formed in a straight line is long, that is, there is no unevenness at the end of the diffusion layer, and diffusion The shape of the layer edge is a straight line. In the case of the conventional layout, the end of the diffusion layer has an uneven shape bent at a right angle in the layout diagram. FIG. 10A shows the diffusion layer and the gate electrode in the layout state. 32 is a transfer transistor, and 33 is a drive transistor. FIG. 10B shows the shape of the diffusion layer when an LSI is actually manufactured from this layout. A gate electrode is also shown for reference. When the transistor is actually manufactured, the gate electrode has a rounded shape, but is shown in a rectangular shape in this figure for easy understanding. It can be seen that the shape of the diffusion layer actually manufactured has irregularities at the end of the diffusion layer, but unlike the layout diagram, the end of the diffusion layer does not bend at a right angle and has a rounded shape. In such a shape, if the gate electrode moves slightly up and down due to factors such as mask displacement during LSI manufacturing, or if the shape of the diffusion layer edge slightly changes, the gate width is This results in a different value, which causes the performance degradation of the SRAM memory cell. In the layout shown in this embodiment, since the end of the diffusion layer is manufactured in a completely linear shape, unevenness does not easily appear at the end of the diffusion layer, and the gate width is kept at the design value even if the gate electrode moves slightly up and down. Is possible. Therefore, the memory cell of this embodiment is a memory cell that is resistant to manufacturing variations at the time of manufacturing and has little deterioration in performance. In addition, since the memory cell using the conventional bulk CMOS transistor needs to have a W size ratio of the drive transistor and the transfer transistor, the drive transistor W size can be manufactured even if the transfer transistor can be manufactured with the minimum W size. Had to be bigger than that. In this embodiment, since both the drive transistor and the transfer transistor can be made the smallest W-size transistor that can be manufactured, the memory cell area can be made smaller than that of the conventional memory cell.

[実施例4]
図11に本発明を用いたSRAMの回路図を示す。Vddhは、Vddlよりも高い電源電圧である。たとえば、Vddlが1.0Vの時にVddhが1.2Vと設定する。本実施例は、第1の実施例と回路構成は同じ構成となっているが、ワード線の ”H ”レベル電位がビット線の ”H ”レベル電位およびメモリセルの負荷トランジスタのソース線電位よりも高い電位となっている。ワード線の ”H ”電位が高くなると転送トランジスタのコンダクタンスが大きくなり、メモリセル電流が増加し、メモリセルの動作速度が早くなる。しかし従来のメモリセルでは転送トランジスタのコンダクタンスが大きくなると、読み出し時の動作安定性が低下するという問題があった。本発明のメモリセルでは、駆動トランジスタのバックゲートがゲートと接続されており、駆動トランジスタがオンしている場合のコンダクタンスが大きくなっているため、ワード線電圧が高いことで増加する転送トランジスタのコンダクタンスの影響による読み出し安定性の低下を抑えることが可能となり、読み出し時の動作安定性も大きく保つことが可能となる。さらに、転送トランジスタのコンダクタンスが大きいため書き込み時の速度が高速化される。以上より、本発明によるメモリセルは、高速動作可能な動作安定性の高いメモリセルである。また、SRAM回路においては、ビット線およびメモリセルからメモリ回路の外側に存在する入出力回路までデータを転送する回路において多くの電力が消費され、ワード線およびメモリセル内の電源線(負荷トランジスタのソース線)で消費される電力はSRAM全体の消費電力の1%程度である。よって、ワード線に高い電圧を印加してワード線部分での消費電力が増加してもSRAM全体の消費電力に大きな影響を及ぼさない。
[Example 4]
FIG. 11 shows a circuit diagram of an SRAM using the present invention. Vddh is a power supply voltage higher than Vddl. For example, when Vddl is 1.0V, Vddh is set to 1.2V. In this embodiment, the circuit configuration is the same as that of the first embodiment, but the “H” level potential of the word line is higher than the “H” level potential of the bit line and the source line potential of the load transistor of the memory cell. Is also at a high potential. When the “H” potential of the word line increases, the conductance of the transfer transistor increases, the memory cell current increases, and the operation speed of the memory cell increases. However, in the conventional memory cell, when the conductance of the transfer transistor is increased, there is a problem that operation stability at the time of reading is lowered. In the memory cell of the present invention, the back gate of the drive transistor is connected to the gate, and the conductance when the drive transistor is on is large. Therefore, the conductance of the transfer transistor that increases as the word line voltage increases. It is possible to suppress a decrease in reading stability due to the influence of the above, and it is possible to maintain a large operational stability during reading. Furthermore, since the conductance of the transfer transistor is large, the writing speed is increased. As described above, the memory cell according to the present invention is a memory cell that can operate at high speed and has high operational stability. In an SRAM circuit, much power is consumed in a circuit for transferring data from a bit line and a memory cell to an input / output circuit existing outside the memory circuit, and a word line and a power supply line (load transistor of the load transistor) in the memory cell. The power consumed by the source line is about 1% of the power consumption of the entire SRAM. Therefore, even if a high voltage is applied to the word line to increase the power consumption in the word line portion, the power consumption of the entire SRAM is not greatly affected.

本実施例において、ワード線に高い電圧が印加されるが、実際に高い電圧が印加されるのは、ワード線を駆動するワードドライバ41のみである。ワードドライバは、1つのnチャネル型トランジスタと1つのpチャネル型トランジスタで構成されるインバータ回路として書かれているが、実際にはNAND回路やNOR回路で構成されている場合もあり、ワードドライバの回路が変わっても本発明の効果が変わるわけではない。またインバータ回路のバックゲートがゲートと接続されているがこれに関しても設計する際の重視する性能によってかわる構成であり、インバータ回路のバックゲートが電源に接続される構成も考えられるが、本発明の効果は同様である。   In this embodiment, a high voltage is applied to the word line, but only the word driver 41 that drives the word line is actually applied with the high voltage. The word driver is written as an inverter circuit composed of one n-channel type transistor and one p-channel type transistor, but may actually be composed of a NAND circuit or a NOR circuit. Even if the circuit changes, the effect of the present invention does not change. In addition, the back gate of the inverter circuit is connected to the gate, but this is also a configuration that depends on the performance that is important when designing, and a configuration in which the back gate of the inverter circuit is connected to the power supply is also conceivable. The effect is similar.

また高い電圧Vddhを生成する方法としては、チャージポンプを搭載してVddlより昇圧する方法、入出力回路で使用される高い電源電圧から降圧して生成する方法、LSI外部から高い電源と低い電源の2種類の電源を供給する方法などさまざまな方法が考えられる。本発明では、Vddhを生成する方法に関わらずメモリセルの高性能化の効果は得られる。   As a method of generating the high voltage Vddh, there is a method of increasing the voltage from Vddl by installing a charge pump, a method of generating by stepping down from the high power supply voltage used in the input / output circuit, a high power supply and a low power supply from outside the LSI. Various methods such as a method of supplying two kinds of power sources are conceivable. In the present invention, the effect of improving the performance of the memory cell can be obtained regardless of the method of generating Vddh.

さらに、本実施例により大きく書き込み動作の高速性が達成できるが、さらに高速化が必要な場合には、特に図示はしないが、図14の回路においてワード線WLの ”H ”レベル電位をVdd電位よりも高くする構成とすれば、負荷トランジスタのコンダクタンスが高くならないため、読み出し時の安定性向上と書き込みおよび読み出し時の動作速度の向上が両立可能である。   Furthermore, this embodiment can achieve a high speed of the write operation. However, when a higher speed is required, the “H” level potential of the word line WL is set to the Vdd potential in the circuit of FIG. If the configuration is made higher than this, since the conductance of the load transistor does not increase, it is possible to improve both the stability during reading and the operation speed during writing and reading.

[実施例5]
図12に本発明を用いたSRAMの回路図を示す。VddhはVddlよりも高い電源電圧であり、本実施例は、第1の実施例と回路構成は同じ構成となっているが、ワード線の ”H ”レベル電位およびメモリセルの負荷トランジスタのソース線電位がビット線の ”H ”レベル電位よりも高い電位となっている。図11の第4の実施例と比較すると、データを保持するためのインバータの電源電圧が高くなっている点が異なる。これによって、駆動トランジスタおよび負荷トランジスタのコンダクタンスが大きくなり読み出し時の動作安定性が向上している。よって、本実施例では、動作安定性と高速動作が達成されている。
また、負荷トランジスタのコンダクタンスが大きくなるため、書き込み時間が問題となる場合には、図15に示す回路とすることで書き込み時間の高速化が達成できる。図15の回路では、負荷トランジスタのバックゲートがソース電極と接続されているため、フォワードバイアスが印加されずコンダクタンスが大きくならないため、書き込み速度が向上する。
[Example 5]
FIG. 12 shows a circuit diagram of an SRAM using the present invention. Vddh is a power supply voltage higher than Vddl. In this embodiment, the circuit configuration is the same as that of the first embodiment, but the "H" level potential of the word line and the source line of the load transistor of the memory cell The potential is higher than the “H” level potential of the bit line. Compared to the fourth embodiment of FIG. 11, the difference is that the power supply voltage of the inverter for holding data is higher. As a result, the conductance of the drive transistor and the load transistor is increased, and the operation stability at the time of reading is improved. Therefore, in this embodiment, operation stability and high-speed operation are achieved.
In addition, since the conductance of the load transistor is increased, when the writing time becomes a problem, the writing time can be increased by using the circuit shown in FIG. In the circuit of FIG. 15, since the back gate of the load transistor is connected to the source electrode, the forward bias is not applied and the conductance does not increase, so that the writing speed is improved.

図36にVddhの電位をSRAMの状態によって変化させた場合の電位の変化を示す。メモリがアクセスされているいわゆるアクティブ状態であるACTの状態ではVddhはVddlよりも高い電位となっている。これに対して、メモリセルがいわゆるスタンバイ状態であるSTBYの状態ではVddhをVddlと同電位とする。リーク電流の低減が必要な低消費電力のLSIでは、トランジスタの微細加工技術が進み90nm以降の製造プロセス世代になるとそれまでリーク電流として問題となっていたサブスレショルド電流に加えてゲート酸化膜を通して流れるゲートリーク電流が問題となる。ゲートリーク電流は印加される電圧が0.1V程度低下すると1桁程度低下するため、不必要な場合には電源をなるべく低下させることはリーク電流の低減のために重要になる。また、低消費電力が問題とならない回路では、このVddhの電圧の制御は必ずしも必要ではない。   FIG. 36 shows changes in potential when the potential of Vddh is changed depending on the state of the SRAM. In the ACT state, which is a so-called active state in which the memory is accessed, Vddh is at a higher potential than Vddl. In contrast, when the memory cell is in the so-called standby state STBY, Vddh is set to the same potential as Vddl. In an LSI with low power consumption that requires a reduction in leakage current, when the transistor microfabrication technology advances and the manufacturing process generation after 90 nm is reached, it flows through the gate oxide film in addition to the subthreshold current that has been a problem as a leakage current until then. Gate leakage current becomes a problem. Since the gate leakage current decreases by an order of magnitude when the applied voltage decreases by about 0.1 V, it is important to reduce the power supply as much as possible when it is unnecessary. In a circuit where low power consumption is not a problem, the control of the voltage Vddh is not always necessary.

[実施例6]
図13に本発明を用いたSRAMメモリセルの回路図を示す。VddhはVddlよりも高い電源電圧である。本実施例は、第1の実施例と回路構成は同じ構成となっているが、メモリセルの負荷トランジスタのソース線電位がビット線およびワード線の ”H ”レベル電位よりも高い電位となっている。図12の第5の実施例と比較すると、ワード線の ”H ”レベル電位が低い。一般的にSRAM回路ではワード線で消費される電力が全体の消費電力に占める割合は小さいが、同時に活性化されるワード線の数が大きい、同時に活性化されるビット線の数が少ないなどの回路構成をとるSRAMではワード線での消費電力が全体の消費電力の大きな割合を占める可能性がある。本実施例ではワード線の ”H ”レベル電位が低いため消費電力を低く抑えることが可能である。またメモリセル内のデータを保持するインバータを構成するトランジスタのバックゲートとゲートが接続されていることと、データを保持するインバータの電源に高い電圧が印加されていることから、読み出し時の安定性が高いメモリセルである。
また書き込み速度が遅い場合には、負荷トランジスタのバックゲートをソース電極と接続することで書き込み速度を高速化することが可能である。
またVddhの制御は第5の実施例と同様に行うことが可能である。
[Example 6]
FIG. 13 shows a circuit diagram of an SRAM memory cell using the present invention. Vddh is a power supply voltage higher than Vddl. In this embodiment, the circuit configuration is the same as that of the first embodiment, but the source line potential of the load transistor of the memory cell is higher than the “H” level potential of the bit line and the word line. Yes. Compared with the fifth embodiment of FIG. 12, the "H" level potential of the word line is lower. In general, in an SRAM circuit, the ratio of power consumed by word lines to the total power consumption is small, but the number of word lines activated simultaneously is large, the number of bit lines activated simultaneously is small, etc. In an SRAM having a circuit configuration, power consumption on a word line may occupy a large proportion of the total power consumption. In this embodiment, since the “H” level potential of the word line is low, the power consumption can be kept low. In addition, because the back gate and gate of the transistor that constitutes the inverter that holds the data in the memory cell are connected and a high voltage is applied to the power supply of the inverter that holds the data, stability during reading Is a high memory cell.
When the writing speed is low, the writing speed can be increased by connecting the back gate of the load transistor to the source electrode.
The control of Vddh can be performed in the same manner as in the fifth embodiment.

[実施例7]
図16に本発明を用いたSRAMメモリセルの回路図を示す。図16に示されているメモリセルでは、メモリセルを構成する6つのトランジスタすべてのバックゲートがそれぞれのトランジスタのゲート電極と接続されている。これによってオンした時の電流が大きくなり、動作速度が高速になるとともに、動作安定性も高い。図16の回路と第1の実施例である図1の回路は、転送トランジスタのバックゲートがゲート電極と接続されている点が異なり、本実施例の回路はワード線の負荷が図1の回路よりも大きい。よって、同じワードドライバを使用した場合にはワード線の立上りが遅くなり、ワード線の立上りを早くするためにはサイズの大きいワードドライバを使用する必要がある。しかしビット線を駆動する電流であるメモリセル電流は大きくなるためビット線を駆動するのにかかる時間は短くなる。よって、メモリの動作においてワード線を駆動する時間よりもビット線を駆動する時間が長い場合には、本実施例の構成が高速になる。
[Example 7]
FIG. 16 shows a circuit diagram of an SRAM memory cell using the present invention. In the memory cell shown in FIG. 16, the back gates of all six transistors constituting the memory cell are connected to the gate electrodes of the respective transistors. As a result, the current when turned on is increased, the operation speed is increased, and the operation stability is high. The circuit of FIG. 16 differs from the circuit of FIG. 1 as the first embodiment in that the back gate of the transfer transistor is connected to the gate electrode, and the circuit of this embodiment has a load on the word line of FIG. Bigger than. Therefore, when the same word driver is used, the rise of the word line is delayed, and in order to speed up the rise of the word line, it is necessary to use a word driver having a large size. However, since the memory cell current, which is the current for driving the bit line, is increased, the time required for driving the bit line is shortened. Therefore, when the time for driving the bit line is longer than the time for driving the word line in the operation of the memory, the configuration of the present embodiment becomes faster.

また本実施例の回路構成においても、第1〜第6の実施例で示されているように、ワード線WLの ”H ”レベル電位および負荷トランジスタのソース線電位をビット線の ”H ”レベル電位よりも高くしたメモリセル構成が考えられ、それぞれ同様に高速化やメモリセルの動作安定性向上などの利点がある。また書き込み時の高速化を達成するためには、負荷トランジスタのバックゲートをソース電極と接続する構成も考えられる。   Also in the circuit configuration of this embodiment, as shown in the first to sixth embodiments, the "H" level potential of the word line WL and the source line potential of the load transistor are set to the "H" level of the bit line. Memory cell configurations higher than the potential are conceivable, and there are similar advantages, such as higher speed and improved operation stability of the memory cells. In order to achieve high speed at the time of writing, a configuration in which the back gate of the load transistor is connected to the source electrode is also conceivable.

図17に2種類の電源電圧と負荷トランジスタのバックゲートをソース電極に接続した場合の代表的な構成を示す。本構成では、高い電圧の印加とゲートと接続されたバックゲートバイアスの効果により駆動トランジスタのコンダクタンスが大きく、読み出し時の動作安定性が高く動作速度が早い。さらに転送トランジスタに関してもゲートと接続されたバックゲートバイアス効果によってコンダクタンスが大きく動作速度が高速になる。また負荷トランジスタのコンダクタンスがバックゲートをソース電極に接続することで高くなりすぎないため書き込み速度も高速化されている。   FIG. 17 shows a typical configuration when two types of power supply voltages and the back gate of the load transistor are connected to the source electrode. In this configuration, the conductance of the drive transistor is large due to the application of a high voltage and the back gate bias connected to the gate, and the operation stability at the time of reading is high and the operation speed is high. Further, the transfer transistor also has a large conductance and a high operating speed due to the back gate bias effect connected to the gate. Further, since the conductance of the load transistor does not become too high by connecting the back gate to the source electrode, the writing speed is also increased.

図18には図17からさらにワード線の ”H ”レベル電位を高い電圧に変更した回路を示す。駆動トランジスタは、高い電圧とゲートと接続されたバックゲートバイアスの効果で十分コンダクタンスが高くなっているため、転送トランジスタのコンダクタンスを高くしても読み出し時の安定性は保たれる。また転送トランジスタのコンダクタンスが高いため動作速度が高速となる。   FIG. 18 shows a circuit in which the “H” level potential of the word line is changed to a higher voltage from FIG. The drive transistor has a sufficiently high conductance due to the effect of a high voltage and a back gate bias connected to the gate. Therefore, even when the conductance of the transfer transistor is increased, the stability during reading is maintained. Further, since the conductance of the transfer transistor is high, the operation speed becomes high.

[実施例7]
図19に本発明を用いたSRAMメモリセルの回路図を示す。図19に示されているメモリセルでは、第1の実施例である図1の回路と転送トランジスタのバックゲートがソース電極と接続されているという点で異なる。この構成により、 ”H ”のデータが保持されている記憶ノードに接続されている転送トランジスタのVthが低くなるため ”H ”の電位を ”L ”に下げるという動作をする書き込み速度が向上する。また ”H ”のデータを保持している記憶ノードに接続される転送トランジスタのVthが低下しているので、通常のSRAM回路では電源電圧にビット線をプリチャージして読み出し動作を行うが、DRAMで使われているように、電源電圧の1/2程度の電圧にプリチャージして読み出し動作を行うことも可能となる。ここで、SRAMの読み出し動作を考えると、選択されたメモリセルの ”L ”の記憶ノードを通して ”H ”にプリチャージされたビット線の電位が低下し、逆側のビット線との電位差が設計された値になった時点でセンスアンプを起動して電位差を増幅する。ここで ”H ”電位であるべきビット線の電位が選択されていないメモリセルの転送トランジスタのリーク電流により当該メモリセルの ”L ”を記憶している記憶ノードを通して下がってしまうとビット線間に電位差が出来るまでの時間がかかり読み出し速度が遅くなったり、最悪の場合には読み出し動作ができなくなったりするという問題があり、ビット線オフセットと呼ばれている。これは、選択されていない転送トランジスタのVthが低下している場合に起きる問題である。本実施例の回路の場合は、Vthが低下しているのは ”H ”のデータを保持している側の転送トランジスタのみであるため、 ”L ”のノードへのリーク電流はなくビット線オフセットの問題は起きない。
[Example 7]
FIG. 19 shows a circuit diagram of an SRAM memory cell using the present invention. The memory cell shown in FIG. 19 differs from the circuit of FIG. 1 of the first embodiment in that the back gate of the transfer transistor is connected to the source electrode. With this configuration, Vth of the transfer transistor connected to the storage node in which “H” data is held is lowered, so that the writing speed for performing the operation of lowering the “H” potential to “L” is improved. In addition, since the Vth of the transfer transistor connected to the storage node holding “H” data is lowered, the normal SRAM circuit performs the read operation by precharging the bit line to the power supply voltage. As is used in the above, it is possible to perform a read operation by precharging the voltage to about ½ of the power supply voltage. Here, considering the read operation of the SRAM, the potential of the bit line precharged to “H” through the “L” storage node of the selected memory cell is lowered, and the potential difference from the opposite bit line is designed. The sense amplifier is activated when the value reaches the specified value, and the potential difference is amplified. Here, if the potential of the bit line that should be the “H” potential is lowered through the storage node storing “L” of the memory cell due to the leakage current of the transfer transistor of the memory cell that is not selected, the bit line between the bit lines There is a problem that it takes time until the potential difference is made, and the reading speed is slow, or in the worst case, the reading operation cannot be performed, and this is called bit line offset. This is a problem that occurs when the Vth of the unselected transfer transistor is lowered. In the case of the circuit of the present embodiment, only the transfer transistor on the side holding the “H” data has the Vth lowered, so there is no leakage current to the “L” node and the bit line offset The problem does not occur.

また本実施例の回路構成においても、第1〜第6の実施例で示されているように、ワード線WLの ”H ”レベル電位および負荷トランジスタのソース線電位をビット線の ”H ”レベル電位よりも高くしたメモリセル構成が考えられ、それぞれ同様に高速化やメモリセルの動作安定性向上などの利点がある。また書き込み時の高速化を達成するためには、負荷トランジスタのバックゲートをソース電極と接続する構成も考えられる。   Also in the circuit configuration of this embodiment, as shown in the first to sixth embodiments, the "H" level potential of the word line WL and the source line potential of the load transistor are set to the "H" level of the bit line. Memory cell configurations higher than the potential are conceivable, and there are similar advantages, such as higher speed and improved operation stability of the memory cells. In order to achieve high speed at the time of writing, a configuration in which the back gate of the load transistor is connected to the source electrode is also conceivable.

特に図20に示されている構成では、ワード線WLの ”H ”レベル電位が高いため、転送トランジスタのコンダクタンスが大きくなり、書き込み時間だけではなく読み出し時間も短縮することが出来、全体的な動作速度を向上することが可能となる。   In particular, in the configuration shown in FIG. 20, since the “H” level potential of the word line WL is high, the conductance of the transfer transistor is increased, and not only the write time but also the read time can be shortened. The speed can be improved.

[実施例8]
図21に本発明を用いたSRAMの回路図を示す。図41はワードドライバを表しており、ワード線WLの ”L ”電位としてVsslというVssよりも低い電位を出力することを示している。
本回路構成では、転送トランジスタが常にバックバイアスされた状態となっており、動作速度が高速である。しかし転送トランジスタが常にバックバイアスされた状態となっているため転送トランジスタのリーク電流が大きく、第7の実施例で説明したビット線オフセットの問題が発生し、読み出し動作の妨げとなる。これを回避するために、ワード線の ”L ”レベル電位をVss電位よりも低い電位とすることによって転送トランジスタのゲート−ソース間電位を負の値となり選択されていないワード線のリーク電流を低減している。
[Example 8]
FIG. 21 shows a circuit diagram of an SRAM using the present invention. FIG. 41 shows a word driver, and shows that a potential lower than Vss, which is Vssl, is output as the “L” potential of the word line WL.
In this circuit configuration, the transfer transistor is always back-biased, and the operation speed is high. However, since the transfer transistor is always in a back-biased state, the leakage current of the transfer transistor is large, and the problem of the bit line offset described in the seventh embodiment occurs, which hinders the read operation. In order to avoid this, by setting the “L” level potential of the word line to a potential lower than the Vss potential, the gate-source potential of the transfer transistor becomes a negative value and the leakage current of the unselected word line is reduced. is doing.

本実施例の構成では、非活性化されているワード線電位をVssよりも低い電位としたが、転送トランジスタのVthが高く、フォワードバイアスによってVthを低下させてもビット線オフセットの問題が起こらない場合には非活性化状態のワード線電位をVssよりも低くする必要はなく、Vssと等しい電位で問題なく動作させることが可能である。   In the configuration of this embodiment, the deactivated word line potential is set to a potential lower than Vss, but the Vth of the transfer transistor is high, and even if the Vth is lowered by the forward bias, the problem of bit line offset does not occur. In this case, it is not necessary to set the word line potential in the inactivated state lower than Vss, and it is possible to operate at a potential equal to Vss without any problem.

[実施例9]
図22に本発明を用いたSRAMの回路図を示す。図22において、SLはメモリセル内の駆動トランジスタのソース線でワード線が共通なメモリセル内の線がすべて接続されている。MCはSRAMメモリセル、42は電位制御回路である。本実施例においてもメモリセル内の転送トランジスタはフォワードバイアスがかかった状態となっておりコンダクタンスが大きく、動作速度は高速化されている。またワード線が活性化された時には、電位制御回路42中のスイッチとして働くトランジスタがオンしSLの電位がVss電位となりメモリセルが正常に動作する。ワード線が非活性化状態の時には、電位制御回路42中のスイッチがオフ状態となり、SLの電位がVss電位から上昇する。ここで抵抗によってSLの電位はメモリセルにおいて記憶されているデータが破壊されない程度に低い電位、たとえば0.3Vになる。SLの電位が高くなると、メモリセル内の ”L ”を記憶している記憶ノードの電位が上昇するため、 ”L ”を記憶している記憶ノードに接続されている転送トランジスタのソース電位が上昇し、転送トランジスタのゲート−ソース間電圧が負となるとともに、バックゲート−ソース間電圧が小さくなるため、転送トランジスタのリーク電流が減少する。よって、非活性化状態の転送トランジスタのリーク電流が減少し転送トランジスタにフォワードバイアスを印加することによって発生するビット線オフセットの問題が解決する。また、図22では電位制御回路42は、電源スイッチとなるnチャネル型トランジスタと抵抗で構成されている。本回路は、非選択時にSLの電位をVss電位よりも高くメモリセルのデータが壊れない程度に高い電位とすればいいため、抵抗ではなくダイオードを用いる構成も考えられる。また抵抗とダイオードを並列または直列に接続してSLとVss間に配置する構成も考えられる。また抵抗またはダイオードを使わなくても、トランジスタを抵抗またはダイオードとして使用することによってSLの電位を制御する回路とする構成も考えられる。このように電位制御回路42はいろいろな構成が考えられるが、SLの電位をVssよりも高い電位に制御できれば効果は同じであるため、ここでは特に図示しない。
[Example 9]
FIG. 22 shows a circuit diagram of an SRAM using the present invention. In FIG. 22, SL is the source line of the driving transistor in the memory cell, and all the lines in the memory cell having the same word line are connected. MC is an SRAM memory cell, and 42 is a potential control circuit. Also in this embodiment, the transfer transistor in the memory cell is in a state in which a forward bias is applied, the conductance is large, and the operation speed is increased. When the word line is activated, the transistor that functions as a switch in the potential control circuit 42 is turned on, and the potential of SL becomes the Vss potential, so that the memory cell operates normally. When the word line is in an inactive state, the switch in the potential control circuit 42 is turned off, and the potential of SL rises from the Vss potential. Here, due to the resistance, the potential of SL becomes a low potential such as 0.3 V so that data stored in the memory cell is not destroyed. When the potential of SL increases, the potential of the storage node storing “L” in the memory cell increases, so that the source potential of the transfer transistor connected to the storage node storing “L” increases. In addition, since the gate-source voltage of the transfer transistor becomes negative and the back gate-source voltage becomes small, the leakage current of the transfer transistor decreases. Therefore, the leakage current of the inactive transfer transistor is reduced, and the problem of bit line offset that occurs when a forward bias is applied to the transfer transistor is solved. In FIG. 22, the potential control circuit 42 includes an n-channel transistor serving as a power switch and a resistor. In this circuit, the SL potential may be set higher than the Vss potential when not selected so that the data in the memory cell is not damaged. Therefore, a configuration using a diode instead of a resistor is also conceivable. A configuration in which a resistor and a diode are connected in parallel or in series and placed between SL and Vss is also conceivable. Further, a configuration is possible in which the potential of the SL is controlled by using a transistor as a resistor or a diode without using a resistor or a diode. As described above, the potential control circuit 42 may have various configurations. However, since the effect is the same as long as the potential of SL can be controlled to a potential higher than Vss, it is not particularly illustrated here.

[実施例10]
図23に本発明を用いたSRAMメモリセル回路を示す。本実施例では、1つのメモリセルが4つのトランジスタで構成されている。図23において、51および52はビット線から記憶ノードにアクセスする機能と記憶ノードを ”H ”にチャージするための機能を兼ね備えた転送トランジスタ、53および54は ”L ”の記憶ノードを駆動するための駆動トランジスタ、55および56はデータを記憶するための記憶ノード、WLはワード線、BLおよびBLBはビット線、Vssは ”L ”の電源線である。本回路で、記憶ノード55に ”H ”のデータを記憶ノード56に ”L ”のデータを記憶している場合のデータ保持動作について説明する。データ保持動作中は、ワード線WL、ビット線BLおよびBLBはすべて ”H ”電位に駆動されている。転送トランジスタ51はバックゲートが ”L ”となっているためフォワードバイアスが印加された状態となっており、Vthが低下している。このため、転送トランジスタ51を通してビット線BLから記憶ノード55にリーク電流が流れ記憶ノードの ”H ”電位が維持される。駆動トランジスタ53のバックゲートはソース電極と等しい電位となっているため、Vthは変化しておらずリーク電流も少ないため記憶ノード55の ”H ”レベルが保たれる。駆動トランジスタ54はバックゲート電位が ”H ”の電位となりフォワードバイアスが印加された状態となるためVthが低下し、記憶ノード56の ”L ”レベルを強く保持できる。転送トランジスタ52のバックゲートは ”H ”レベルとなるためリーク電流が少なく記憶ノード56の ”L ”レベルに与える影響は少ない。
このように本メモリセルは安定でありかつ不必要に流れるリーク電流が少ないメモリセルとなっている。本メモリセルのレイアウトを図24に示す。
[Example 10]
FIG. 23 shows an SRAM memory cell circuit using the present invention. In this embodiment, one memory cell is composed of four transistors. In FIG. 23, reference numerals 51 and 52 denote transfer transistors having a function of accessing a storage node from a bit line and a function of charging the storage node to “H”, and 53 and 54 drive a storage node of “L”. The drive transistors 55 and 56 are storage nodes for storing data, WL is a word line, BL and BLB are bit lines, and Vss is a power supply line of “L”. In this circuit, a data holding operation in the case where “H” data is stored in the storage node 55 and “L” data is stored in the storage node 56 will be described. During the data holding operation, the word line WL and the bit lines BL and BLB are all driven to the “H” potential. Since the transfer transistor 51 has a back gate of “L”, a forward bias is applied, and Vth is lowered. Therefore, a leak current flows from the bit line BL to the storage node 55 through the transfer transistor 51, and the “H” potential of the storage node is maintained. Since the back gate of the drive transistor 53 has the same potential as the source electrode, Vth does not change and the leakage current is small, so that the “H” level of the storage node 55 is maintained. The drive transistor 54 has a back gate potential of “H” and is in a state in which a forward bias is applied. Therefore, Vth is lowered and the “L” level of the storage node 56 can be strongly held. Since the back gate of the transfer transistor 52 is at the “H” level, the leakage current is small and the influence on the “L” level of the storage node 56 is small.
Thus, this memory cell is a memory cell that is stable and has a small leakage current that flows unnecessarily. The layout of this memory cell is shown in FIG.

図24において、21はコンタクト、22はゲート電極、23は拡散層、51および52は転送トランジスタ、53および54は駆動トランジスタであり、点線が1つのメモリセルを表している。また図25にゲート電極とコンタクトおよびウエル層を表したメモリセルレイアウトを示す。57がウエル層である。転送トランジスタ51と駆動トランジスタ53、転送トランジスタ52と駆動トランジスタ54のウエルがそれぞれ一体化されて形成され、記憶ノードと接続されている。本メモリセルをA−Aの面で切断した場合の断面図の概略を図26に示す。
これを見ても転送トランジスタ52と駆動トランジスタ54のウエルが一体化されて形成されていることがわかる。本メモリセルをB−Bの面で切断した場合の断面図の概略を図27に示す。ウエルのコンタクトがゲートコンタクトの下に形成されておりこれによりウエルコンタクトをとることによるメモリセル面積の増加が抑えられている。またウエル層が拡散層の下から横方向に、逆のデータを保持するための駆動トランジスタのゲート電極の下まで延びている。このように、本実施例のメモリセルは使用されるトランジスタ数が4つと少ないため6つのトランジスタを使用するSRAMメモリセルと比較して3分の2以下の面積とすることができ、面積効率に優れる。
In FIG. 24, 21 is a contact, 22 is a gate electrode, 23 is a diffusion layer, 51 and 52 are transfer transistors, 53 and 54 are drive transistors, and a dotted line represents one memory cell. FIG. 25 shows a memory cell layout showing a gate electrode, a contact, and a well layer. 57 is a well layer. The wells of the transfer transistor 51 and the drive transistor 53, and the transfer transistor 52 and the drive transistor 54 are integrally formed and connected to the storage node. FIG. 26 shows an outline of a cross-sectional view when this memory cell is cut along the plane AA.
From this, it can be seen that the wells of the transfer transistor 52 and the drive transistor 54 are formed integrally. FIG. 27 shows an outline of a cross-sectional view when the memory cell is cut along the plane BB. A well contact is formed under the gate contact, thereby suppressing an increase in memory cell area due to the well contact. The well layer extends from the bottom of the diffusion layer in the lateral direction to the bottom of the gate electrode of the driving transistor for holding reverse data. As described above, since the memory cell of this embodiment uses as few as four transistors, the area can be reduced to less than two-thirds compared with an SRAM memory cell using six transistors, which improves the area efficiency. Excellent.

[実施例11]
図34に本発明を用いたDRAMメモリセルを示す。RWLは読み出し用ワード線、RBLは読み出し用ビット線、WWLは書き込み用ワード線、WBLは書き込み用ビット線、121は読み出し時に用いられる読み出しアクセストランジスタ、122は書き込み時に用いられる書き込みアクセストランジスタ、123はデータを記憶するための駆動トランジスタである。駆動トランジスタのバックゲートに容量がつくためデータ記憶用の容量を新たに設ける必要がなくメモリセル面積を小さくすることが可能となる。また、アクセストランジスタのゲートとバックゲートを接続することで、オンしている場合のみにトランジスタのVthが低下するため、記憶しているデータが壊れにくく、逆にアクセススピードの高速なメモリセルとなる。
[Example 11]
FIG. 34 shows a DRAM memory cell using the present invention. RWL is a read word line, RBL is a read bit line, WWL is a write word line, WBL is a write bit line, 121 is a read access transistor used for reading, 122 is a write access transistor used for writing, and 123 is A drive transistor for storing data. Since a capacity is added to the back gate of the driving transistor, it is not necessary to newly provide a capacity for data storage, and the memory cell area can be reduced. In addition, by connecting the gate and back gate of the access transistor, the Vth of the transistor is lowered only when it is turned on, so that the stored data is not easily broken, and conversely, the memory cell has a high access speed. .

[実施例12]
図28に本発明を用いた回路構成要素の回路図を示す。図28はインバータ回路であり、回路を構成するトランジスタのゲートとバックゲートが接続されていることによって高速でかつリーク電流の少ないインバータとなる。図29に本発明を用いた回路構成要素の回路図を示す。図29はNAND回路であり、回路を構成するトランジスタのゲートとバックゲートが接続されていることによって高速でかつリーク電流の少ないNAND回路となる。さらにnチャネル型トランジスタが2段積みとなっているためこの回路をバルクCMOSトランジスタで構成した場合、出力outに接続されているnチャネル型トランジスタのソース電位はVssよりも高い電位となり、バックゲートバイアスが印加された状態となるため電流が低下し速度が劣化する。本実施例では、バックゲートがゲートと接続されているためオンしているトランジスタはフォワードバイアスが印加された状態となり電流の低下がなく高速に動作することが可能である。本実施例では、入力が2つのNAND回路について記述しているが、3つ以上の入力があるNAND回路においても同等の効果が得られる。図30に本発明を用いた回路構成要素の回路図を示す。図30はNOR回路であり、回路を構成するトランジスタのゲートとバックゲートが接続されていることによって高速でかつリーク電流の少ないNOR回路となる。さらにpチャネル型トランジスタが2段積みとなっているためこの回路をバルクCMOSトランジスタで構成した場合出力outに接続されているpチャネル型トランジスタのソース電位はVddよりも低い電位となり、バックゲートバイアスが印加された状態となるため電流が低下し速度が劣化する。本実施例では、バックゲートがゲートと接続されているためオンしているトランジスタはフォワードバイアスが印加された状態となり電流の低下がなく高速に動作することが可能である。本実施例では、入力が2つのNOR回路について記述しているが、3つ以上の入力があるNOR回路においても同等の効果が得られる。図31に本発明を用いた回路構成要素の回路図を示す。本実施例では信号Preによって ”H ”の電位にプリチャージされたノードoutの電位をin1、in2またはin3をオンすることでディスチャージすることで信号を伝達する。ディスチャージするためのnチャネル型トランジスタのバックゲートはゲートと接続されているため、高速に回路が動作する。またオンしていないトランジスタはフォワードバイアスが印加されないためリーク電流が少なく、不必要にoutの電圧が下がらないため誤動作の少ない回路となる。
[Example 12]
FIG. 28 shows a circuit diagram of circuit components using the present invention. FIG. 28 shows an inverter circuit, which is a high-speed inverter with little leakage current by connecting the gate and back gate of a transistor constituting the circuit. FIG. 29 shows a circuit diagram of circuit components using the present invention. FIG. 29 shows a NAND circuit, which is a high-speed NAND circuit with little leakage current by connecting the gate and back gate of the transistors constituting the circuit. Further, since the n-channel transistors are stacked in two stages, when this circuit is configured by a bulk CMOS transistor, the source potential of the n-channel transistor connected to the output out is higher than Vss, and the back gate bias Is applied, the current decreases and the speed deteriorates. In this embodiment, since the back gate is connected to the gate, the transistor that is turned on is in a state in which a forward bias is applied and can operate at high speed without a decrease in current. In this embodiment, a NAND circuit having two inputs is described, but the same effect can be obtained even in a NAND circuit having three or more inputs. FIG. 30 shows a circuit diagram of circuit components using the present invention. FIG. 30 shows a NOR circuit, which is a high-speed NOR circuit with little leakage current by connecting the gate and back gate of the transistors constituting the circuit. Further, since the p-channel transistors are stacked in two stages, when this circuit is configured by a bulk CMOS transistor, the source potential of the p-channel transistor connected to the output out is lower than Vdd, and the back gate bias is reduced. Since it is in an applied state, the current decreases and the speed deteriorates. In this embodiment, since the back gate is connected to the gate, the transistor that is turned on is in a state in which a forward bias is applied and can operate at high speed without a decrease in current. In this embodiment, a NOR circuit having two inputs is described, but the same effect can be obtained even in a NOR circuit having three or more inputs. FIG. 31 shows a circuit diagram of circuit components using the present invention. In this embodiment, the signal is transmitted by discharging the potential of the node out precharged to the potential “H” by the signal Pre by turning on in1, in2 or in3. Since the back gate of the n-channel transistor for discharging is connected to the gate, the circuit operates at high speed. In addition, since a forward bias is not applied to a transistor that is not turned on, the leakage current is small, and the out voltage is not lowered unnecessarily, so that a circuit with few malfunctions is obtained.

また本回路では、ノードoutとVss間には1つのnチャネル型トランジスタが配置されているが、2つ以上のnチャネル型トランジスタが直列に配置されている構成もとることが可能であり、その場合には、上記NAND回路同様、従来のバルクCMOSトランジスタでバックゲートバイアス効果がかかることによる速度低下の影響をうけず、高速に動作させることが可能となる。また同様にトランジスタを直列にした場合に、バックゲートバイアス効果による速度低下がないことから、パストランジスタ論理回路おいても、図28から図31の回路図と同様にゲート電極とバックゲート電極を接続したトランジスタを用いることで、高速動作が可能となる。   In this circuit, one n-channel transistor is arranged between the node out and Vss. However, it is possible to adopt a configuration in which two or more n-channel transistors are arranged in series. In this case, similar to the NAND circuit, the conventional bulk CMOS transistor can be operated at high speed without being affected by the speed reduction due to the back gate bias effect. Similarly, when transistors are connected in series, there is no reduction in speed due to the back gate bias effect. Therefore, in the pass transistor logic circuit, the gate electrode and the back gate electrode are connected in the same way as in the circuit diagrams of FIGS. By using such a transistor, high speed operation is possible.

[実施例13]
図32に本発明を用いたLSIの概略を示す。現在、CPUと容量の大きいワークメモリ、およびそれ以外の機能を持った回路を混載したシステムLSIというLSIが製造されている。図32において、CPUはプロセッサのコアとなっているCPU、CACHEはCPU中で使用されるキャッシュメモリ、RAMは大容量のワークメモリ、PERIはCPUコア外の特定の機能を有した回路を表している。キャッシュメモリはCPUコアと同等のスピードで動作する必要があるため高速性が要求される。またワークメモリは大きな容量を搭載する必要があるため小面積であることが要求される。よって、キャッシュメモリCACHEは第1から第9の実施例で示した高速性に優れる6トランジスタ型のメモリセルで構成し、ワークラムRAMは第10の実施例で示した小面積性に優れる4トランジスタ型のメモリセルで構成すれば、全体的に高い性能を維持したシステムLSIとすることが可能である。
[Example 13]
FIG. 32 shows an outline of an LSI using the present invention. Currently, an LSI called a system LSI in which a CPU, a work memory having a large capacity, and a circuit having other functions are mounted together is manufactured. In FIG. 32, the CPU is the CPU that is the core of the processor, the CACHE is a cache memory used in the CPU, the RAM is a large-capacity work memory, and the PERI is a circuit having a specific function outside the CPU core. Yes. Since the cache memory needs to operate at the same speed as the CPU core, high speed is required. The work memory needs to have a small area because it needs to have a large capacity. Therefore, the cache memory CACHE is composed of the 6-transistor type memory cell having excellent high speed shown in the first to ninth embodiments, and the work RAM is the 4-transistor type having excellent small area characteristics shown in the tenth embodiment. Thus, it is possible to obtain a system LSI that maintains high performance as a whole.

[実施例14]
図35に本発明を用いた低電力SRAM回路の全体構成を示す。本実施例の回路中のトランジスタはすべて図2の構造のトランジスタを用いているが、回路図が複雑になるのを防止するため、図35に限って図3で示した等価回路ではなく、バックゲートに容量のついていないトランジスタを用いる。図35において、bank0からbank3は同時にアクセスされるメモリを固めたバンク、Vss_mem、Vdd_wd、Vss_amp、Vss_periはリーク電流を低減するために電圧が制御される電源、PLVC1からPLVC4は上記電源の電位を制御する回路、sw1からsw4はPLVC1からPLVC4を制御するための信号でバス構成となっている。MCはメモリセル、WAは書き込みアンプ、SAはセンスアンプ、DECはアンプ以外のメモリの周辺回路、PLCはそれぞれの電源を制御するための回路を表す。図では見やすくするために一部途切れているがライトアンプWAは各ビット線に接続されている。本実施例では、各バンクの電源がアクセスされる時のみ活性化されることによってアクセスされない場合のリーク電流を低減することが可能となる。特に、第1から第10の実施例で示したメモリセルを本回路のSRAMメモリセルとして使用することによって、高速性能、リーク性能、メモリの動作安定性などの各性能に優れたSRAM回路構成となる。特に第3以降の実施例で用いたVddhの制御を各バンク内の電源制御と共通に行えば、さらにリーク電流が少なく高性能なSRAM回路を構成することが可能である。
[Example 14]
FIG. 35 shows the overall configuration of a low power SRAM circuit using the present invention. All the transistors in the circuit of the present embodiment use the transistor having the structure shown in FIG. 2, but in order to prevent the circuit diagram from becoming complicated, it is not the equivalent circuit shown in FIG. A transistor with no capacitor at the gate is used. In FIG. 35, bank0 to bank3 are banks in which memory is simultaneously accessed, Vss_mem, Vdd_wd, Vss_amp, and Vss_peri are power sources whose voltages are controlled to reduce leakage current, and PLVC1 to PLVC4 control the potentials of the above power sources. The circuits, sw1 to sw4, are signals for controlling the PLVC1 to PLVC4 and have a bus configuration. MC represents a memory cell, WA represents a write amplifier, SA represents a sense amplifier, DEC represents a peripheral circuit of a memory other than the amplifier, and PLC represents a circuit for controlling each power source. In the figure, the write amplifier WA is connected to each bit line, although it is partially interrupted for easy viewing. In this embodiment, it is possible to reduce the leakage current when the bank is not accessed by being activated only when the power supply of each bank is accessed. In particular, by using the memory cells shown in the first to tenth embodiments as SRAM memory cells of this circuit, an SRAM circuit configuration excellent in various performances such as high-speed performance, leakage performance, and memory operation stability can be obtained. Become. In particular, if the control of Vddh used in the third and subsequent embodiments is performed in common with the power supply control in each bank, it is possible to configure a high-performance SRAM circuit with less leakage current.

1,2,32,51,52,111,112…転送トランジスタ、3,4,33,53,54,113,114…駆動トランジスタ、5,6,115,116…負荷トランジスタ、7,8,55,56,117,118…メモリセル内のデータ記憶ノード、WL…ワード線、BL,BLB…ビット線、Vdd…電源線、Vss…接地電位線、11,22…ゲート電極、12…ドレイン電極、13…ソース電極、14,27…ウエル、15,29…支持基板、16,26…埋め込み酸化膜層、17,28…素子分離層、21,31…コンタクト、23…拡散層、24,30…絶縁膜、25…SOI層、Vddh…Vddlよりも高い電位の電源線、Vddl…Vddhよりも低い電位の電源線、41…ワードドライバ、42…SL電位制御回路、SL…メモリセル内駆動トランジスタのソース線、MC…メモリセル、57…レイアウト図におけるウエル層、in,in1,in2,in3…論理回路の入力、out…論理回路の出力、Pre…プリチャージ信号、SOC…システムLSIのチップ、CPU…CPUコア、CACHE…キャッシュメモリ、RAM…ワークメモリ、PERI…システムLSI中のCPUコア外の論理回路、RWL…読み出し用ワード線、RBL…読み出し用ビット線、WWL…書き込み用ワード線、WBL…書き込み用ビット線、121…読み出しアクセストランジスタ、122…書き込みアクセストランジスタ、123…データ記憶駆動トランジスタ、bank0〜bank3…メモリバンク、Vss_mem,Vdd_wd,Vss_amp,Vss_peri…電圧制御される電源、PLVC1〜PLVC4…電源電位制御回路、sw1〜sw4…電位制御信号、WA…書き込みアンプ、SA…センスアンプ、DEC…アンプ以外のメモリ周辺回路、PLC…電源制御信号生成回路、MS1,MD1,MR1…電源電位制御回路の構成要素、ACT…メモリセルアクセス期間、STBY…メモリセル非アクセス期間。   1, 2, 32, 51, 52, 111, 112 ... transfer transistor, 3, 4, 33, 53, 54, 113, 114 ... drive transistor, 5, 6, 115, 116 ... load transistor, 7, 8, 55 , 56, 117, 118 ... data storage nodes in the memory cells, WL ... word lines, BL, BLB ... bit lines, Vdd ... power supply lines, Vss ... ground potential lines, 11, 22 ... gate electrodes, 12 ... drain electrodes, DESCRIPTION OF SYMBOLS 13 ... Source electrode 14, 27 ... Well, 15, 29 ... Support substrate, 16, 26 ... Embedded oxide film layer, 17, 28 ... Element isolation layer, 21, 31 ... Contact, 23 ... Diffusion layer, 24, 30 ... Insulating film, 25... SOI layer, Vddh... Power line higher than Vddl, Vddl... Power line lower than Vddh, 41... Word driver, 42. SL: source line of drive transistor in memory cell, MC: memory cell, 57: well layer in layout diagram, in, in1, in2, in3: input of logic circuit, out: output of logic circuit, Pre: precharge signal, SOC ... System LSI chip, CPU ... CPU core, CACHE ... Cache memory, RAM ... Work memory, PERI ... Logic circuit outside CPU core in system LSI, RWL ... Read word line, RBL ... Read bit line, WWL ... word line for writing, WBL ... bit line for writing, 121 ... read access transistor, 122 ... write access transistor, 123 ... data storage drive transistor, bank0 to bank3 ... memory bank, Vss_mem, Vdd_wd, Vss_amp, Vs _Peri: voltage controlled power supply, PLVC1 to PLVC4: power supply potential control circuit, sw1 to sw4 ... potential control signal, WA ... write amplifier, SA ... sense amplifier, DEC ... memory peripheral circuit other than amplifier, PLC ... power supply control signal generation Circuit, MS1, MD1, MR1... Component of power supply potential control circuit, ACT... Memory cell access period, STBY.

Claims (23)

SOI層が完全に空乏化したFD−SOI構造を有する複数のトランジスタとデータを保持するための第1および第2の記憶ノードを具備するスタティック型メモリセルにおいて、
上記スタティック型メモリセルは、メモリにアクセスするためのビット線と、
上記第1および第2の記憶ノード間にそれぞれ接続される1対のnチャネル型転送トランジスタと、
接地電位線にソース電極が接続されている1対のnチャネル型駆動トランジスタと、
上記接地電位線の有する接地電位よりも高い電位となる第1の電源線にそのソース電極が接続されている1対のpチャネル型負荷トランジスタとの6つのトランジスタで構成される半導体記憶装置。
In a static memory cell including a plurality of transistors having an FD-SOI structure in which an SOI layer is completely depleted and first and second storage nodes for holding data,
The static memory cell includes a bit line for accessing the memory,
A pair of n-channel transfer transistors respectively connected between the first and second storage nodes;
A pair of n-channel drive transistors having a source electrode connected to a ground potential line;
A semiconductor memory device comprising six transistors including a pair of p-channel load transistors whose source electrodes are connected to a first power supply line having a potential higher than the ground potential of the ground potential line.
上記スタティック型メモリセルは、上記駆動トランジスタと上記負荷トランジスタの各々のゲート電極が共通に同一直線方向に形成され、上記駆動トランジスタのウエル層に接続されるコンタクトは、上記駆動トランジスタと上記負荷トランジスタ間との間に位置する上記ゲート電極に接続され上記ウエル層に達するように形成されていることを特徴とする請求項1記載の半導体記憶装置。   In the static memory cell, the gate electrodes of the drive transistor and the load transistor are formed in the same linear direction, and the contact connected to the well layer of the drive transistor is between the drive transistor and the load transistor. 2. The semiconductor memory device according to claim 1, wherein the semiconductor memory device is connected to the gate electrode positioned between and to reach the well layer. 上記駆動トランジスタと上記転送トランジスタの各々のゲート幅が、同一の設計寸法を有することを特徴とする請求項1記載の半導体記憶装置。   2. The semiconductor memory device according to claim 1, wherein the gate width of each of the drive transistor and the transfer transistor has the same design dimension. 上記スタティック型メモリセルにおいて、
上記転送トランジスタのゲート電極に接続されているワード線の高電位状態(ハイ)の電圧が、メモリセルにアクセスするためのビット線の高電位状態(ハイ)の電圧よりも高いことを特徴とする請求項1記載の半導体記憶装置。
In the static memory cell,
The high potential (high) voltage of the word line connected to the gate electrode of the transfer transistor is higher than the high potential (high) voltage of the bit line for accessing the memory cell. The semiconductor memory device according to claim 1.
上記スタティック型メモリセルにおいて、
上記負荷トランジスタのソース電極に接続されている第1の電源線の電位が、メモリセルにアクセスするためのビット線の高電位状態(ハイ)の電圧よりも高いことを特徴とする請求項1記載の半導体記憶装置。
In the static memory cell,
2. A potential of a first power supply line connected to a source electrode of the load transistor is higher than a voltage in a high potential state (high) of a bit line for accessing a memory cell. Semiconductor memory device.
上記第1の電源線の電位は、メモリ回路がアクセスされている期間にあってはビット線の高電位状態(ハイ)の電位よりも高く制御され、上記メモリ回路がアクセスされていない期間にあってはビット線の高電位状態(ハイ)の電圧と同電位に制御されることを特徴とする請求項1記載の半導体記憶装置。   The potential of the first power supply line is controlled to be higher than the potential of the high potential state (high) of the bit line during a period in which the memory circuit is being accessed, and is in a period in which the memory circuit is not being accessed. 2. The semiconductor memory device according to claim 1, wherein the potential of the bit line is controlled to be the same as the voltage of the high potential state (high) of the bit line. 上記スタティック型メモリセルにおいて、
上記転送トランジスタのゲート電極に接続されているワード線の高電位状態(ハイ)の電圧と、上記負荷トランジスタのソース電極に接続されている第1の電源線の電位が等しく、メモリセルにアクセスするためのビット線の高電位状態(ハイ)の電圧よりも高いことを特徴とする請求項1記載の半導体記憶装置。
In the static memory cell,
The voltage of the high potential state (high) of the word line connected to the gate electrode of the transfer transistor is equal to the potential of the first power supply line connected to the source electrode of the load transistor, and the memory cell is accessed. 2. The semiconductor memory device according to claim 1, wherein the voltage is higher than a voltage of a high potential state (high) of the bit line.
上記スタティック型メモリセルにおいて、
上記負荷トランジスタのウエル層が、上記負荷トランジスタのゲート電極と接続されていることを特徴とする請求項1記載の半導体記憶装置。
In the static memory cell,
2. The semiconductor memory device according to claim 1, wherein the well layer of the load transistor is connected to a gate electrode of the load transistor.
上記スタティック型メモリセルにおいて、
上記ゲート電極が接続されている駆動トランジスタと上記負荷トランジスタのウエル層は一体化されて形成されることを特徴とする請求項8記載の半導体記憶装置。
In the static memory cell,
9. The semiconductor memory device according to claim 8, wherein the drive transistor to which the gate electrode is connected and the well layer of the load transistor are integrally formed.
上記スタティック型メモリセルにおいて、
上記ゲート電極が接続されている駆動トランジスタと負荷トランジスタのそれぞれのゲートが共通に同一直線方向に形成され、上記一体化して形成されたウエル層に接続されるコンタクトは、上記ゲート電極と上記金属配線とを接続するコンタクトの下方位置に形成されることを特徴とする請求項9記載の半導体記憶装置。
In the static memory cell,
The gates of the driving transistor and load transistor to which the gate electrode is connected are formed in the same straight line direction, and the contact connected to the well layer formed integrally is the gate electrode and the metal wiring The semiconductor memory device according to claim 9, wherein the semiconductor memory device is formed at a lower position of a contact connecting the two.
上記スタティック型メモリセルにおいて、
上記転送トランジスタのゲート電極に接続されているワード線の高電位状態(ハイ)の電圧が、メモリセルにアクセスするためのビット線の高電位状態(ハイ)の電圧よりも高いことを特徴とする請求項8記載の半導体記憶装置。
In the static memory cell,
The high potential (high) voltage of the word line connected to the gate electrode of the transfer transistor is higher than the high potential (high) voltage of the bit line for accessing the memory cell. The semiconductor memory device according to claim 8.
上記スタティック型メモリセルにおいて、
上記負荷トランジスタのウエル層が第1の電源線に接続されていることを特徴とする請求項1記載の半導体記憶装置。
In the static memory cell,
2. The semiconductor memory device according to claim 1, wherein the well layer of the load transistor is connected to a first power supply line.
上記スタティック型メモリセルにおいて、
上記転送トランジスタのゲート電極に接続されているワード線の高電位状態(ハイ)の電圧と、上記負荷トランジスタのソース電極に接続されている第1の電源線の電位が等しく、メモリセルにアクセスするためのビット線の高電位状態(ハイ)の電圧よりも高いことを特徴とする請求項12記載の半導体記憶装置。
In the static memory cell,
The voltage of the high potential state (high) of the word line connected to the gate electrode of the transfer transistor is equal to the potential of the first power supply line connected to the source electrode of the load transistor, and the memory cell is accessed. 13. The semiconductor memory device according to claim 12, wherein the voltage is higher than the voltage of the high potential state (high) of the bit line.
上記スタティック型メモリセルにおいて、
上記転送トランジスタのウエル層が上記転送トランジスタのゲート電極であるワード線と接続されていることを特徴とする請求項1記載の半導体記憶装置。
In the static memory cell,
2. The semiconductor memory device according to claim 1, wherein the well layer of the transfer transistor is connected to a word line which is a gate electrode of the transfer transistor.
上記スタティック型メモリセルにおいて、
上記負荷トランジスタのソース電極に接続されている第1の電源線の電位が、メモリセルにアクセスするためのビット線の高電位状態(ハイ)の電圧よりも高いことを特徴とする請求項14記載の半導体記憶装置。
In the static memory cell,
15. The potential of the first power supply line connected to the source electrode of the load transistor is higher than the voltage of the high potential state (high) of the bit line for accessing the memory cell. Semiconductor memory device.
上記スタティック型メモリセルにおいて、
上記負荷トランジスタのウエル層が上記負荷トランジスタのゲート電極と接続されていることを特徴とする請求項14記載の半導体記憶装置。
In the static memory cell,
15. The semiconductor memory device according to claim 14, wherein a well layer of the load transistor is connected to a gate electrode of the load transistor.
上記スタティック型メモリセルにおいて、
上記転送トランジスタのゲート電極に接続されているワード線の高電位状態(ハイ)の電圧と、
上記負荷トランジスタのソース電極に接続されている第1の電源線の電位が等しく、メモリセルにアクセスするためのビット線の高電位状態(ハイ)の電圧よりも高いことを特徴とする請求項16記載の半導体記憶装置。
In the static memory cell,
The voltage of the high potential state (high) of the word line connected to the gate electrode of the transfer transistor;
17. The potential of the first power supply line connected to the source electrode of the load transistor is equal and higher than the voltage of the high potential state (high) of the bit line for accessing the memory cell. The semiconductor memory device described.
上記スタティック型メモリセルにおいて、
上記転送トランジスタのウエル層が上記転送トランジスタのソース電極が接続されている記憶ノードに接続されていることを特徴とする請求項1記載の半導体記憶装置。
In the static memory cell,
2. The semiconductor memory device according to claim 1, wherein the well layer of the transfer transistor is connected to a storage node to which a source electrode of the transfer transistor is connected.
上記スタティック型メモリセルにおいて、
上記負荷トランジスタのウエル層が上記負荷トランジスタのゲート電極と接続されていることを特徴とする請求項18記載の半導体記憶装置。
In the static memory cell,
19. The semiconductor memory device according to claim 18, wherein a well layer of the load transistor is connected to a gate electrode of the load transistor.
上記スタティック型メモリセルにおいて、
上記転送トランジスタのゲート電極に接続されているワード線の高電位状態(ハイ)の電圧が、メモリセルにアクセスするためのビット線の高電位状態(ハイ)の電圧よりも高いことを特徴とする請求項18記載の半導体記憶装置。
In the static memory cell,
The high potential (high) voltage of the word line connected to the gate electrode of the transfer transistor is higher than the high potential (high) voltage of the bit line for accessing the memory cell. The semiconductor memory device according to claim 18.
上記スタティック型メモリセルにおいて、
上記転送トランジスタのウエル層が上記負荷トランジスタのソース電極が接続されている第1の電源線に接続されていることを特徴とする請求項1記載の半導体記憶装置。
In the static memory cell,
2. The semiconductor memory device according to claim 1, wherein the well layer of the transfer transistor is connected to a first power supply line to which a source electrode of the load transistor is connected.
上記スタティック型メモリセルにおいて、
上記転送トランジスタのゲート電極に接続されているワード線の低電位状態(ロウ)の電圧が、接地電位0Vよりも低いことを特徴とする請求項21記載の半導体記憶装置。
In the static memory cell,
22. The semiconductor memory device according to claim 21, wherein the voltage of the low potential state (low) of the word line connected to the gate electrode of the transfer transistor is lower than the ground potential of 0V.
上記スタティック型メモリセルにおいて、
上記駆動トランジスタのソース線SLはワード線が共通になっているメモリセル間で接続されており、上記SLはワード線が高電位状態(ハイ)の期間には接地電位0Vに制御され、
上記ワード線が低電位状態(ロウ)の期間には接地電位よりも高い電圧に制御されることを特徴とする請求項21記載の半導体記憶装置。
In the static memory cell,
The source line SL of the driving transistor is connected between memory cells having a common word line, and the SL is controlled to a ground potential of 0 V while the word line is in a high potential state (high).
22. The semiconductor memory device according to claim 21, wherein said word line is controlled to a voltage higher than a ground potential during a period of a low potential state (low).
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013105981A (en) * 2011-11-16 2013-05-30 Renesas Electronics Corp Semiconductor device

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09180458A (en) * 1995-10-25 1997-07-11 Matsushita Electric Ind Co Ltd Data storage and its drive method
JPH1116363A (en) * 1997-06-25 1999-01-22 Nec Corp Static ram
JP2001210728A (en) * 1999-12-23 2001-08-03 Texas Instr Inc <Ti> Memory device
JP2002074990A (en) * 2000-08-30 2002-03-15 Mitsubishi Electric Corp Semiconductor device
JP2002246600A (en) * 2001-02-13 2002-08-30 Mitsubishi Electric Corp Semiconductor device and its manufacturing method
JP2002353340A (en) * 2001-05-29 2002-12-06 Toshiba Corp Semiconductor storage device
JP2003007068A (en) * 2001-06-25 2003-01-10 Internatl Business Mach Corp <Ibm> Semiconductor memory and control method
JP2003188383A (en) * 2001-12-14 2003-07-04 Hitachi Ltd Semiconductor integrated circuit device and its fabricating method

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09180458A (en) * 1995-10-25 1997-07-11 Matsushita Electric Ind Co Ltd Data storage and its drive method
JPH1116363A (en) * 1997-06-25 1999-01-22 Nec Corp Static ram
JP2001210728A (en) * 1999-12-23 2001-08-03 Texas Instr Inc <Ti> Memory device
JP2002074990A (en) * 2000-08-30 2002-03-15 Mitsubishi Electric Corp Semiconductor device
JP2002246600A (en) * 2001-02-13 2002-08-30 Mitsubishi Electric Corp Semiconductor device and its manufacturing method
JP2002353340A (en) * 2001-05-29 2002-12-06 Toshiba Corp Semiconductor storage device
JP2003007068A (en) * 2001-06-25 2003-01-10 Internatl Business Mach Corp <Ibm> Semiconductor memory and control method
JP2003188383A (en) * 2001-12-14 2003-07-04 Hitachi Ltd Semiconductor integrated circuit device and its fabricating method

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013105981A (en) * 2011-11-16 2013-05-30 Renesas Electronics Corp Semiconductor device

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