JP2645296B2 - Semiconductor storage device - Google Patents

Semiconductor storage device

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JP2645296B2
JP2645296B2 JP5226861A JP22686193A JP2645296B2 JP 2645296 B2 JP2645296 B2 JP 2645296B2 JP 5226861 A JP5226861 A JP 5226861A JP 22686193 A JP22686193 A JP 22686193A JP 2645296 B2 JP2645296 B2 JP 2645296B2
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substrate
substrate back
back bias
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克之 佐藤
一正 柳沢
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Description

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

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この発明は、半導体記憶装置に関
するもので、例えば、ランダム・アクセス・メモリ(以
下RAMと記す)のように基板バックバイアス電圧発生
回路を内蔵した半導体記憶装置に有効な技術に関するも
のである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor memory device, for example, a technology effective for a semiconductor memory device having a built-in substrate back bias voltage generating circuit such as a random access memory (hereinafter referred to as a RAM). It is about.

【0002】[0002]

【従来の技術】MOSFET(絶縁ゲート形電界効果ト
ランジスタ)で構成された半導体記憶装置においては、
MOSFETのような回路素子と半導体基板との寄生容
量を減少させる等のために、基板バックバイアス電圧を
内蔵の基板バックバイアス電圧発生回路により形成する
ことが公知である(例えば、日経マグロウヒル社発行
「日経エレクトロニクス」1979年5月14日号、頁
77〜頁79参照)。このように基板バックバイアス電
圧発生回路を内蔵することによって、半導体記憶装置に
供給されるべき電源電圧を5Vのような単一電圧化とす
ることができるとともに、その外部端子の削減を図るこ
とができる。この場合、発振回路により連続的に発生す
る出力パルスを整流する回路を用いたのでは、次のよう
な問題の生じることが本願発明者の研究によって明らか
にされた。すなわち、各回路が一斉に動作を開始する選
択状態と内部回路が何も動作を行わない非選択状態とで
は、基板に流れる電流が大きく異なるものである。した
がって、このように回路動作に無関係に発生する発振パ
ルスを整流して基板バックバイアス電圧を形成する場合
には、必然的に最悪条件を想定してその電流供給能力を
設定することになる。このため、比較的大きなキャパシ
タと整流素子及び駆動回路が必要となり、半導体記憶装
置における集積度が低下してしまう。これとともに、消
費電流が大きくなる。(基板バックバイアス電圧発生回
路については、例えば、特開昭55−13566号公報
参照)。
2. Description of the Related Art In a semiconductor memory device composed of a MOSFET (insulated gate type field effect transistor),
It is known that a substrate back bias voltage is formed by a built-in substrate back bias voltage generation circuit in order to reduce a parasitic capacitance between a circuit element such as a MOSFET and a semiconductor substrate (for example, published by Nikkei McGraw-Hill, Inc. Nikkei Electronics, May 14, 1979, pages 77 to 79). By incorporating the substrate back bias voltage generation circuit in this manner, the power supply voltage to be supplied to the semiconductor memory device can be made a single voltage such as 5 V, and the number of external terminals can be reduced. it can. In this case, the use of a circuit for rectifying the output pulse continuously generated by the oscillation circuit causes the following problem to be clarified by the research of the present inventor. That is, the current flowing through the substrate is greatly different between the selected state in which the circuits start operating simultaneously and the non-selected state in which the internal circuit performs no operation. Therefore, in the case where the oscillation pulse generated irrespective of the circuit operation is rectified to form the substrate back bias voltage, the current supply capability is necessarily set assuming the worst conditions. Therefore, a relatively large capacitor, a rectifying element, and a driving circuit are required, and the degree of integration in the semiconductor memory device is reduced. At the same time, the current consumption increases. (For the substrate back bias voltage generating circuit, see, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 55-13566).

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】この発明の目的は、高
集積度と低消費電力化を図った半導体記憶装置を提供す
ることにある。
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a semiconductor memory device with high integration and low power consumption.

【0004】この発明の前記ならびにその他の目的と新
規な特徴は、この明細書の記述および添付図面から明ら
かになるであろう。
[0004] The above and other objects and novel features of the present invention will become apparent from the description of this specification and the accompanying drawings.

【0005】[0005]

【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、下
記の通りである。すなわち、発振回路の出力信号をそれ
ぞれ受ける第1のバッファ回路及び第2のバッファ回路
のうち、第1のバッファ回路にはゲート回路を介して上
記発振信号を伝達するようにし、上記第1のバッファ回
路と第2のバッファ回路の出力を受けて負の電圧を発生
して上記基板ゲートへ電流を供給する第1と第2の整流
回路により基板バックバイアス電圧発生回路を構成し、
レベル検出回路により基板バックバイアス電圧のレベル
を検出して制御信号を形成し、上記発振回路が動作して
いる状態において、上記ゲート回路を上記制御信号によ
り制御して第1の整流回路の動作を停止させる。
The following is a brief description of an outline of a typical invention among the inventions disclosed in the present application. That is, the output signal of the oscillation circuit is
First buffer circuit and second buffer circuit received respectively
Of which is connected to the first buffer circuit through a gate circuit.
And transmitting the oscillation signal to the first buffer circuit.
Generates a negative voltage by receiving the output of the circuit and the second buffer circuit
First and second rectifiers to supply current to the substrate gate
The circuit constitutes the substrate back bias voltage generation circuit,
Level of substrate back bias voltage by level detection
To generate a control signal, and the oscillation circuit operates.
State, the gate circuit is controlled by the control signal.
To stop the operation of the first rectifier circuit.

【0006】[0006]

【作用】発振回路の出力のバッファ回路への伝達をゲー
ト回路により制御することによって、基板バックバイア
ス電圧のレベルをモニターしてこのレベル検出出力によ
り、基板バックバイアス電圧を形成する発振回路とその
整流回路の動作を選択的に停止させることにより、実質
的に無駄とされる電流消費を抑えることができ、このこ
とによって基板バックバイアス電圧発生回路を内蔵した
半導体記憶装置の低消費電力化が達成できる。
By controlling the transmission of the output of the oscillation circuit to the buffer circuit by the gate circuit, the level of the substrate back bias voltage is monitored, and the level detection output forms the oscillation circuit for forming the substrate back bias voltage and its rectification. By selectively stopping the operation of the circuit, it is possible to suppress substantially wasteful current consumption, thereby achieving low power consumption of a semiconductor memory device having a built-in substrate back bias voltage generation circuit. .

【0007】[0007]

【実施例】図1には、この発明に係るダイナミック型R
AMの一実施例の回路図が示されている。同図の各回路
素子ないし回路ブロックは、公知の半導体集積回路の製
造技術によって、特に制限されないが、単結晶シリコン
のような1個の半導体基板上において形成される。半導
体基板上に形成される種々のMOSFETはエンハンス
メントモードである(後述する他の実施例のそれも同
じ)。
FIG. 1 shows a dynamic type R according to the present invention.
A circuit diagram of one embodiment of the AM is shown. Each circuit element or circuit block shown in FIG. 1 is formed on a single semiconductor substrate such as single crystal silicon, although not particularly limited by a known semiconductor integrated circuit manufacturing technique. Various MOSFETs formed on a semiconductor substrate are in an enhancement mode (the same applies to other embodiments described later).

【0008】メモリアレイMARYは、マトリクス配置
された複数のメモリセルMCと、複数のデータ線DL,
DLBと複数のワード線とからなる。ここで、負荷側で
アクティブになるものに対しては、以下、B(バー)を
付して記す。特に制限されないが、メモリアレイMAR
Yは、折り返しビット線(データ線)方式とされてい
る。
The memory array MARY includes a plurality of memory cells MC arranged in a matrix and a plurality of data lines DL,
It comprises a DLB and a plurality of word lines. Here, those which become active on the load side are denoted by B (bar). Although not particularly limited, the memory array MAR
Y is a folded bit line (data line) system.

【0009】メモリセルMCのそれぞれは、その一端が
回路の電源端子のような基準電位点に供給された情報記
憶キャパシタCsとこの情報記憶キャパシタCsとデータ
線との間に設けられたアドレス選択用MOSFETQm
とからなる。メモリセルMCに記憶される論理”
1”,”0”の情報はキャパシタCsに電荷が有るか無
いかと対応される。情報の読み出しにおいては、メモリ
アレイMARYにおける各データ線DL,DLBが先ず
プリチャージ回路PCによってほぼ回路の電源電圧Vcc
に近いレベルでプリチャージされる。このプリチャージ
回路PCは、例えば図示のように各データ線DL,DL
Bと電源端子Vccとの間に設けられたプリチャージMO
SFETQc1,Qc2からなる。プリチャージMOSFE
TQc1,Qc2は、プリチャージパルスφpcによってその
導通,非導通が制御される。なお、プリチャージ回路P
Cは、プリチャージMOSFETQc1,Qc2とともに、
対とされるデータ線DLとDLBとの間に設けられ、プ
リチャージパルスφpcによって制御されるイコライズM
OSFETを含んで良い。
[0009] Each of the memory cell MC, and the address which is provided between the reference potential point is supplied to the information storage capacitor C s and the information storage capacitor C s and the data lines, such as power supply terminal of the one end of the circuit Selection MOSFET Q m
Consists of Logic stored in memory cell MC "
1 "," in the information reading. Information corresponding to whether or no charge in the capacitor C s is present 0 ", the data line DL in the memory array MARY, nearly circuit by DLB is first pre-charge circuit PC power Voltage Vcc
Precharged at a level close to. The precharge circuit PC includes, for example, data lines DL, DL as shown in the figure.
B and a precharge MO provided between the power supply terminal Vcc
It consists of SFETs Q c1 and Q c2 . Precharge MOSFE
The conduction and non-conduction of TQ c1 and Q c2 are controlled by a precharge pulse φ pc . Note that the precharge circuit P
C is, together with the precharge MOSFETs Q c1 and Q c2 ,
Equalize M provided between paired data lines DL and DLB and controlled by precharge pulse φ pc
OSFETs may be included.

【0010】メモリアレイMARYにおける複数のワー
ド線WLは、各データ線がプリチャージされた後にその
一つが選択される。これに応じて、その選択されたワー
ド線に対応されたメモリセルにおけるMOSFETQm
がオン状態にされキャパシタCsがデータ線DL又はD
LBに結合される。これに応じてそのメモリセルMCが
結合されているデータ線DL又はDLBの電位が変化さ
れる。このときデータ線DL又はDLBの電位はキャパ
シタCSに蓄積された電荷量に応じて変化される。この
データ線の電位変化は、センスアンプSAによってセン
スされる。大容量のメモリアレイにおいてメモリセルM
Cは小さい寸法をもって形成され、またそれぞれのデー
タ線DL,DLBに多くのメモリセルが結合される。そ
れ故に、上記キャパシタCsと、共通のデータ線DLの
浮遊容量C0(図示せず)との比Cs/C0は非常に小さ
な値になる。したがって、上記キャパシタCsに蓄積さ
れていた電荷と対応してデータ線DL又はDLBに与え
られる電位変化すなわち信号は、非常に微少なレベルと
なる。
One of a plurality of word lines WL in the memory array MARY is selected after each data line is precharged. In response, MOSFET Q m in the memory cell corresponding to the selected word line
Data lines DL, or D but is turned on capacitor C s
Coupled to LB. In response, the potential of data line DL or DLB to which that memory cell MC is coupled is changed. At this time, the potential of the data line DL or DLB is changed in accordance with the amount of charge stored in the capacitor C S. This change in the potential of the data line is sensed by the sense amplifier SA. In a large-capacity memory array, a memory cell M
C is formed with a small size, and many memory cells are coupled to each data line DL, DLB. Therefore, the ratio C s / C 0 between the capacitor C s and the stray capacitance C 0 (not shown) of the common data line DL has a very small value. Therefore, the potential change that is, the signal supplied to the data line DL or DLB corresponds to the charge stored in the capacitor C s is a very fine level.

【0011】特に制限されないが、この実施例に従う
と、このような微少な信号を検出するために良く知られ
ているダイナミック型RAMのそれと同様に各データ線
に1個ずつダミーセルDCが設けられている。このダミ
ーセルDCは、そのキャパシタCDの容量値がメモリセ
ルMCのキャパシタCsのほぼ半分であることを除き、
メモリセルMCと同じ製造条件、同じ設計定数で作られ
ている。キャパシタCDは、そのアドレッシングに先立
って、タイミング信号φdを受けるMOSFETQdによ
って接地電位に充電される。キャパシタCDは、その容
量値がキャパシタCsの約半分の容量値に設定されてい
るので、メモリセルMCからの読み出し信号のほぼ半分
に等しい基準電圧を形成することになる。
Although not particularly limited, according to this embodiment, one dummy cell DC is provided for each data line similarly to that of a well-known dynamic RAM for detecting such a small signal. I have. The dummy cell DC, except that the capacitance value of the capacitor C D is approximately half capacitors C s of the memory cell MC, and
It is manufactured under the same manufacturing conditions and the same design constants as the memory cell MC. Capacitor C D, prior to its addressing, is charged to the ground potential by MOSFET Q d for receiving a timing signal phi d. Since the capacitance value of the capacitor C D is set to approximately half the capacitance value of the capacitor C s, a reference voltage that is substantially equal to half of the read signal from the memory cell MC is formed.

【0012】同図においてSAは、上記アドレッシング
により生じるこのような電位変化の差を、タイミング信
号(センスアンプ制御信号)φpa1,φpa2で決まるセン
ス期間に拡大するセンスアンプであり(その動作は後述
する)、一対の平行に配置された相補データ線DL,D
LBにその入出力ノードが結合されている。相補データ
線DL,DLBに結合されるメモリセルの数は、データ
読み出しの際のデータ検出精度を上げるため互いに等し
くされている。
In FIG. 1, SA is a sense amplifier which expands such a difference in potential change caused by the addressing into a sense period determined by timing signals (sense amplifier control signals) φ pa1 and φ pa2 (the operation thereof is as follows). A pair of complementary data lines DL, D arranged in parallel.
The input / output node is coupled to LB. The number of memory cells coupled to the complementary data lines DL and DLB is made equal to each other in order to increase data detection accuracy in data reading.

【0013】上記アドレッシングにおいて、相補データ
線対DL,DLBの一方に結合されたメモリセルMCが
選択された場合、それに対応して他方のデータ線に結合
されているダミーセルDCが選択されるように一対のダ
ミーワード線DWL,DWLBの一方が選択される。
In the above addressing, when a memory cell MC coupled to one of the pair of complementary data lines DL and DLB is selected, a dummy cell DC coupled to the other data line is correspondingly selected. One of the pair of dummy word lines DWL and DWLB is selected.

【0014】上記センスアンプSAは、ゲート・ドレイ
ンが交差結線された一対のMOSFETQ1,Q2を有
し、これらのMOSFETにより、相補データ線DL,
DLBに現われた微少な信号を差動的に増幅する。この
増幅動作は、比較的小さいコンダクタンスを示すように
されたMOSFETQ7と比較的大きいコンダクタンス
を示すようにされたMOSFETQ8との動作によって
2段階に分けられる。すなわち、第1段階の増幅動作
は、比較的早いタイミング信号φpa1によってMOSF
ETQ7が導通し始めるとそれに応じて開始される。第
2段階の増幅動作は、相補データ線DL,DLB間の差
電位がある程度大きくなったタイミングにおいてタイミ
ング信号φpa2が発生されることによって開始される。
すなわち、第2段階の増幅動作はタイミング信号φpa2
によってMOSFETQ8が導通されるとそれに応じて
開始される。このようなセンスアンプSAの2段階動作
は、相補データ線DLとDLBとの間の電位差の誤りの
ない増幅と高速度の増幅とを可能にする。センスアンプ
SAによる増幅の結果として、一対のデータ線のうちの
一方は電源電圧Vccよりも若干低いような高い電位にさ
れ、他方はほぼ回路の接地電位(0V)に等しい低い電
位にされる。
The sense amplifier SA has a pair of MOSFETs Q 1 and Q 2 whose gates and drains are cross-connected, and the complementary data lines DL and
A small signal appearing in the DLB is differentially amplified. The amplification operation is divided into two stages by the operation of the MOSFET Q 8 which is adapted to a relatively large conductance and MOSFET Q 7 which is adapted to a relatively small conductance. That is, the first-stage amplification operation is performed by the MOSF by the relatively early timing signal φ pa1 .
It starts accordingly when ETQ 7 begins to conduct. The second-stage amplification operation is started when the timing signal φ pa2 is generated at a timing when the difference potential between the complementary data lines DL and DLB has increased to some extent.
That is, the amplification operation of the second stage is performed by the timing signal φ pa2
Initiated accordingly the MOSFET Q 8 is turned by. Such two-stage operation of the sense amplifier SA enables error-free amplification of the potential difference between the complementary data lines DL and DLB and high-speed amplification. As a result of the amplification by the sense amplifier SA, one of the pair of data lines is set to a high potential slightly lower than the power supply voltage Vcc , and the other is set to a low potential substantially equal to the ground potential (0 V) of the circuit. .

【0015】上記のアドレッシングの際、一旦破壊され
かかったメモリセルMCの記憶情報は、このセンス動作
によって得られたハイレベル若しくはロウレベルの電位
がそのままメモリセルMCに供給されることによって回
復される。すなわち、一旦読み出された記憶情報は、メ
モリセルに再書き込みされる。
At the time of the above addressing, the storage information of the memory cell MC that has been about to be destroyed is restored by supplying the high-level or low-level potential obtained by this sensing operation to the memory cell MC as it is. That is, the stored information once read is rewritten to the memory cells.

【0016】相補データ線DLとDLBとの間に設けら
れたアクティブリストア回路ARは、メモリセルMCに
再書き込みされるハイレベルの電位を回路の電源電圧V
CCに実質的に等しいレベルまで上昇させるために設けら
れている。このアクティブリストア回路ARは、ロウレ
ベルの信号に対して何ら影響を与えずハイレベルの信号
にのみ選択的に電源電圧VCCの電位にブーストする働き
がある。このようなアクティブリストア回路ARの具体
的回路構成は、この発明に直接関係ないのでその詳細な
説明を省略する。
The active restore circuit AR provided between the complementary data lines DL and DLB applies a high level potential to be rewritten to the memory cell MC to the power supply voltage V of the circuit.
Provided to raise to a level substantially equal to CC . The active restore circuit AR has a function of selectively boosting only the high-level signal to the potential of the power supply voltage V CC without affecting the low-level signal. Since the specific circuit configuration of such an active restore circuit AR is not directly related to the present invention, a detailed description thereof will be omitted.

【0017】データ線対DL,DLBとコモン相補デー
タ線CDL,CDLBとの間には、MOSFETQ3
4からなるカラムスイッチCWが設けられている。同
様に、他のデータ線対とコモン相補データ線CDL,C
DLBとの間にも同様なMOSFETQ5,Q6からなる
カラムスイッチCWが設けられている。このコモン相補
データ線対CDL,CDLBには、出力アンプを含むデ
ータ出力バッファDOBの入力端子とデータ入力バッフ
ァDIBの出力端子に接続されている。
Between the data line pair DL, DLB and the common complementary data lines CDL, CDLB, MOSFETs Q 3 ,
Column switch CW comprising a Q 4 are provided. Similarly, the other data line pairs and the common complementary data lines CDL, CL
A column switch CW composed of similar MOSFETs Q 5 and Q 6 is provided between the column switch CW and the DLB. The pair of common complementary data lines CDL and CDLB are connected to an input terminal of a data output buffer DOB including an output amplifier and an output terminal of a data input buffer DIB.

【0018】ロウデコーダ及びカラムデコーダR,C−
DCRは、アドレスバッファADBで形成された内部相
補アドレス信号を受けて、1本のワード線及びダミーワ
ード線を選択するための選択信号並びにカラムスイッチ
に供給すべきカラムスイッチ選択信号を形成する。これ
によってメモリセル及びダミーセルのアドレッシングが
行なわれる。
A row decoder and a column decoder R, C-
The DCR receives the internal complementary address signal formed by the address buffer ADB, and forms a selection signal for selecting one word line and a dummy word line and a column switch selection signal to be supplied to a column switch. Thus, addressing of the memory cells and the dummy cells is performed.

【0019】アドレスバッファADBは、その動作がタ
イミング信号φar及びφacによって制御され、ロウデコ
ーダ及びカラムデコーダR,C−DCRはその動作がタ
イミング信号φx,φyによって制御される。すなわち、
外部アドレス信号AX0〜AXiは、ロウアドレスストロ
ーブ信号RASBにより形成されたタイミング信号φar
に同期してアドレスバッファR−ADBに取り込まれ
る。アドレスバッファR−ADBによって形成される内
部アドレス信号は、ロウデコーダR−DCRに伝えられ
る。アドレスデコーダR−DCRは、アドレスバッファ
R−ADBから供給される内部アドレス信号をデコード
し、ワード線選択タイミング信号φxに従ったタイミン
グにおいてワード線及びダミーワード線の一つずつを選
択レベルにさせる。
The operation of the address buffer ADB is controlled by timing signals φ ar and φ ac , and the operation of the row decoder and column decoders R and C-DCR is controlled by timing signals φ x and φ y . That is,
External address signals AX 0 to AX i are timing signals φ ar formed by row address strobe signal RASB.
In synchronization with the address buffer R-ADB. The internal address signal formed by the address buffer R-ADB is transmitted to the row decoder R-DCR. The address decoder R-DCR decodes the internal address signal supplied from the address buffer R-ADB, to one by one of the word lines and dummy word lines to a selection level at a timing in accordance with the word line select timing signal phi x .

【0020】また、外部アドレス信号AY0〜AYlはカ
ラムアドレスストローブ信号CASBにより形成された
タイミング信号φacに同期してアドレスバッファC−A
DBに取り込まれ、カラムデコーダC−DCRに伝えら
れる。カラムデコーダC−DCRは、データ線選択タイ
ミング信号φyに従ったタイミングにおいて所定のデー
タ線を選択させるためのカラム選択信号を出力する。
Further, the external address signal AY 0 ~AY l addresses in synchronism with the timing signal phi ac formed by the column address strobe signal CASB buffer C-A
The data is taken into the DB and transmitted to the column decoder C-DCR. The column decoder C-DCR outputs a column select signal for selecting a predetermined data line at a timing in accordance with the data line selection timing signal phi y.

【0021】タイミング制御回路TCは、外部端子から
供給されたロウアドレスストローブ信号RASB,カラ
ムアドレスストローブ信号CASB及びライトイネーブ
ル信号WEBを受け、上記代表として例示的に示された
タイミング信号の他、メモリ動作に必要な他の各種タイ
ミング信号を形成する。
The timing control circuit TC receives a row address strobe signal RASB, a column address strobe signal CASB, and a write enable signal WEB supplied from external terminals. And other various timing signals necessary for the operation.

【0022】特に制限されないが、装置を低消費電力に
するため及びワード線を選択状態にしておいてカラムア
ドレス信号を切り換えることにより連続読み出し動作を
可能にするため、上記カラム系のアドレスバッファとア
ドレスデコーダ,データ出力バッファDOBはCMOS
(相補型)スタティック型回路により構成される。
Although not particularly limited, in order to reduce the power consumption of the device and to enable continuous read operation by switching the column address signal while the word line is selected, the column-based address buffer and the address are used. Decoder and data output buffer DOB are CMOS
It is composed of (complementary) static type circuits.

【0023】基板バックバイアス電圧発生回路 bb −G
は、集積回路の外部端子を構成する電源端子VCCと基準
電位端子(もしくはアース端子)GNDとの間に加えら
れる+5Vのような正の電源電圧によって動作され、負
のバイアス電圧を出力する。
Substrate back bias voltage generating circuit V bb -G
Is operated by a positive power supply voltage such as +5 V applied between a power supply terminal V CC constituting an external terminal of the integrated circuit and a reference potential terminal (or ground terminal) GND, and outputs a negative bias voltage.

【0024】基板バックバイアス電圧発生回路 bb −G
から出力されるバイアス電圧は、メモリアレイにおける
MOSFETQm及び図示されている回路ブロックを構
成するMOSFETの共通の基体ゲートとしての半導体
領域に供給される。
Substrate back bias voltage generating circuit V bb -G
Bias voltage output is supplied to the semiconductor region serving as a common substrate gate of the MOSFET constituting the circuit block being MOSFET Q m and illustrated in the memory array from.

【0025】特に制限されないが、この実施例のCMO
S集積回路は、単結晶P型シリコンからなる半導体基板
に形成される。メモリアレイMARYにおけるMOSF
ETQmのようなNチャンネルMOSFETは、かかる
半導体基板表面に形成されたソース領域,ドレイン領域
及びソース領域とドレイン領域との間の半導体基板表面
に薄い厚さのゲート絶縁膜を介して形成されたポリシリ
コンからなるようなゲート電極から構成される。Pチャ
ンネルMOSFETは、上記半導体基板表面に形成され
たN型ウェル領域に形成される。これによって、半導体
基板は、その上に形成された複数のNチャンネルMOS
FETの共通の基体ゲートを構成する。N型ウェル領域
は、その上に形成されたPチャンネルMOSFETの基
体ゲートを構成する。PチャンネルMOSFETの基体
ゲートすなわちN型ウェル領域は、図1の電源端子VCC
に結合される。
Although not particularly limited, the CMO of this embodiment
The S integrated circuit is formed on a semiconductor substrate made of single-crystal P-type silicon. MOSF in memory array MARY
N-channel MOSFET such as ETQ m was formed through such a semiconductor substrate formed on the surface of the source regions, thin gate insulating film of the semiconductor substrate surface between the drain region and the source region and the drain region It is composed of a gate electrode made of polysilicon. The P-channel MOSFET is formed in an N-type well region formed on the surface of the semiconductor substrate. Thereby, the semiconductor substrate has a plurality of N-channel MOSs formed thereon.
Construct a common substrate gate for the FET. The N-type well region forms a base gate of the P-channel MOSFET formed thereon. The base gate of the P-channel MOSFET, that is, the N-type well region is connected to the power supply terminal V CC of FIG.
Is combined with

【0026】この実施例のCMOS集積回路は、図示し
ないけれども、半導体基板の主面のうち、活性領域とさ
れるべき表面部分以外の表面部分、すなわちMOSFE
T,MOSキャパシタ及び半導体配線領域等を形成すべ
き表面部分以外の表面部分は、比較的厚い厚さのフィー
ルド絶縁膜によって覆われる。必要とされる配線層は、
フィールド絶縁膜上に延長されたり、活性領域上に絶縁
膜を介して延長される。
Although not shown, the CMOS integrated circuit of this embodiment has a main surface of the semiconductor substrate other than a surface portion to be an active region, that is, a MOSFE.
Surface portions other than the surface portions where the T, MOS capacitors, semiconductor wiring regions and the like are to be formed are covered with a relatively thick field insulating film. The required wiring layers are
It extends over the field insulating film or over the active region via the insulating film.

【0027】この構造に従うと、基板バックバイアス電
圧発生回路 bb −Gから出力される基板バックバイアス
電圧− bb は、半導体基板の表面に形成されたNチャン
ネルMOSFETの共通の基体ゲートに供給される。
[0027] According to this structure, a substrate back-bias voltage is output from the substrate back-bias voltage generation circuit V bb -G - V bb is supplied to a common substrate gate of the N-channel MOSFET formed on the surface of the semiconductor substrate You.

【0028】基板バックバイアス電圧は、Nチャンネル
MOSFETのソース・ドレイン領域と半導体基板との
間のPN接合によって形成される接合容量及び半導体配
線領域と半導体基板との間のPN接合によって形成され
る接合容量を減少させる。これに応じて、集積回路は、
それにおける動作速度を制限する寄生容量が減少される
ので、高速動作可能となる。
The substrate back bias voltage is a junction capacitance formed by the PN junction between the source / drain region of the N-channel MOSFET and the semiconductor substrate and a junction formed by the PN junction between the semiconductor wiring region and the semiconductor substrate. Decrease capacity. In response, the integrated circuit:
Since the parasitic capacitance that limits the operation speed at that time is reduced, high-speed operation is possible.

【0029】アドレス選択MOSFETのようなMOS
FETは、それがオフ状態にされているときでも、往々
にしてリーク電流を生ずる。このMOSFETは、基板
バックバイアス電圧− bb が印加されたときの基板バイ
アス効果によってそのしきい値電圧が適当に増加され、
それによってそれにおけるリーク電流が減少される。ア
ドレス選択用MOSFETにおけるリーク電流の減少の
結果として、情報記憶キャパシタCsにおける保持電荷
は、比較的長時間にわたって保持されるようになる。
MOS such as address selection MOSFET
FETs often have leakage current, even when they are turned off. In this MOSFET, the threshold voltage is appropriately increased by a substrate bias effect when a substrate back bias voltage −V bb is applied,
Thereby, the leakage current therein is reduced. As a result of the reduction of the leakage current in the address selection MOSFET, charges held in the information storage capacitor C s will be retained over a relatively long period of time.

【0030】集積回路において、フィールド絶縁膜とそ
の上に延長される信号配線のような配線からなる構造
は、寄生MOSFET構造の一部を構成するとみなされ
る。基板バックバイアス電圧− bb は、寄生MOSFE
Tのしきい値電圧を増加させ、寄生MOSFETが動作
しないようにさせる。
In an integrated circuit, a structure including a field insulating film and a wiring such as a signal wiring extending thereon is considered to constitute a part of a parasitic MOSFET structure. The substrate back bias voltage −V bb is a parasitic MOSFE
The threshold voltage of T is increased so that the parasitic MOSFET does not operate.

【0031】MOSFETの基板バイアス効果によるし
きい値電圧の増加の割合は、良く知られているように基
板バックバイアス電圧が増大するに従って小さくなる。
それ故に、NチャンネルMOSFETのしきい値電圧
は、集積回路の製造ばらつきに基づく特性ばらつきにか
かわらずに、基板バックバイアス電圧− bb が発生され
ると比較的せまい範囲内の値になる。
As is well known, the rate of increase in the threshold voltage due to the body effect of the MOSFET becomes smaller as the body back bias voltage increases.
Therefore, the threshold voltage of the N-channel MOSFET is regardless of the characteristic variation based on manufacturing variation of the integrated circuit, the substrate back bias voltage - a value within a relatively narrow range when V bb is generated.

【0032】基板バックバイアス電圧発生回路 bb −G
は、後の説明から明らかとなるように、キャパシタを利
用するチャージポンプ作用によって周期的に基板バック
バイアス電圧を発生する。この基板バックバイアス電圧
は、それが与えられる半導体基板と電源配線、半導体領
域等との間に存在する寄生容量,浮遊容量によって平滑
される。
Substrate back bias voltage generating circuit V bb -G
Generates a substrate back bias voltage periodically by a charge pump function using a capacitor, as will be apparent from the description below. The substrate back bias voltage is smoothed by a parasitic capacitance and a stray capacitance existing between a semiconductor substrate to which the substrate is applied and a power supply line, a semiconductor region, and the like.

【0033】基板バックバイアス電圧は、MOSFET
のソース・ドレイン領域と半導体基板との間に生ずるよ
うなリーク電流によって減少する。
The substrate back bias voltage is determined by the MOSFET
Is reduced by a leak current generated between the source / drain region of the semiconductor device and the semiconductor substrate.

【0034】ここで、半導体基板に対するリーク電流
は、必ずしも一定でなく、回路動作に影響される。この
リーク電流は、MOSFETのスイッチ状態が変化され
ずに固定もしくは静止されているなら比較的小さい。こ
れに対し、このリーク電流は、MOSFETのスイッチ
状態が変化されると、それに応じて増加されてしまう。
なお、基板へのリーク電流の発生メカニズムについては
必要なら1981年付ジョーン ウイリィ アンド サ
ンズ(Jhon Willy & Sons)社発行、
エム.エス.スツェー(S.M.Sze)著、フィジク
ス オブ セミコンダクター デバイゼズ)、第480
頁ないし487頁を参照されたい。
Here, the leak current to the semiconductor substrate is not always constant and is affected by the circuit operation. This leakage current is relatively small if the switch state of the MOSFET is fixed or stationary without being changed. On the other hand, when the switch state of the MOSFET changes, the leak current increases accordingly.
As for the mechanism of the generation of the leak current to the substrate, if necessary, published in 1981 by Jon Willy & Sons,
M. S. SM Sze, Physics of Semiconductor Devices, 480
See pages 487 to 487.

【0035】図1のダイナミック型RAMにおいては、
基板リーク電流は、ロウアドレスストローブ信号RAS
B,カラムアドレスストローブ信号CASB等にもとづ
いてタイミング制御回路TC,アドレスバッファ,デコ
ーダ,センスアンプ等の回路が動作されると、それに応
じて増加される。
In the dynamic RAM shown in FIG.
The substrate leak current is determined by the row address strobe signal RAS
B, when the circuits such as the timing control circuit TC, the address buffer, the decoder, and the sense amplifier are operated based on the column address strobe signal CASB and the like, the value is increased accordingly.

【0036】この実施例に従うと、基板バックバイアス
電圧発生回路Vbb−Gは、基板リーク電流が増加された
ときにおいても、基板バイアス電位を適切な値に維持さ
せることができるようにするために、比較的大きい駆動
能力を持つようにされる。それとともに、基板バックバ
イアス電圧発生回路 bb −Gは、低消費電力特性を示す
ようにされる。
According to this embodiment, the substrate back bias voltage generating circuit V bb -G is used to maintain the substrate bias potential at an appropriate value even when the substrate leakage current is increased. , Having a relatively large driving capability. At the same time, the substrate back bias voltage generation circuit V bb -G is made to exhibit low power consumption characteristics.

【0037】この実施例の基板バックバイアス電圧発生
回路 bb −Gは、特に制限されないが駆動能力と消費電
力との点から、定常的動作の回路部分と間欠的動作の回
路部分とを含むようにされる。定常的動作の回路部分
は、図1の各回路が実質的に非動作にされているときに
おいて基板バックバイアス電圧−V bb を所望の値に維持
させることができるところの比較的小さい駆動能力を持
つようにされる。
The substrate back bias voltage generation circuit V bb -G of this embodiment includes a circuit part for a steady operation and a circuit part for an intermittent operation, although not particularly limited, in terms of driving capability and power consumption. To be. The circuit part of the stationary operation has a relatively small driving capability capable of maintaining the substrate back bias voltage −V bb at a desired value when the circuits of FIG. 1 are substantially inactivated. Be made to have.

【0038】これに対して、間欠動作の回路部分は、基
板リーク電流が増大されたときでも基板バックバイアス
電圧−V bb を所望の値に維持させることができるように
するために、比較的大きい駆動能力を持つようにされ
る。
[0038] In contrast, the circuit portion of the intermittent operation, in order that the substrate back-bias voltage -V bb even when the substrate leakage current is increased can be maintained at a desired value, a relatively large It is made to have driving ability.

【0039】間欠動作の回路部分の動作制御のために、
図1に示されるようなレベル検出回路VLDが設けられ
ている。レベル検出回路VLDは、基板バックバイアス
電圧− bb を検出し、基板バックバイアス電圧− bb
所望レベルよりも小さくなったとき、間欠動作の回路部
分を動作させるための信号を出力する。
For controlling the operation of the intermittent operation circuit,
A level detection circuit VLD as shown in FIG. 1 is provided. Level detection circuit VLD is a substrate back bias voltage - detecting the V bb, the substrate back bias voltage - when V bb is smaller than the desired level, and outputs a signal for operating the circuit portion of the intermittent operation.

【0040】特に制限されないが、この実施例に従う
と、基板バックバイアス電圧発生回路 bb −Gにおける
間欠動作の回路部分は、外部制御信号RASBにもとづ
いてタイミング制御回路TCから出力される制御信号R
AS1Bによってもその動作が制御されるようにされ
る。
Although not particularly limited, according to this embodiment, the circuit portion of the intermittent operation in substrate back bias voltage generation circuit V bb -G includes control signal R output from timing control circuit TC based on external control signal RASB.
The operation is also controlled by AS 1 B.

【0041】この機構に従うと、次の回路動作が可能と
なる。
According to this mechanism, the following circuit operation becomes possible.

【0042】すなわち、実施例のダイナミック型RAM
のアクセスがロウアドレスストローブ信号RASBによ
って開始される場合、それに応じて図示された回路の動
作が開始されるので、基板リーク電流が増大されること
になる。基板バックバイアス電圧− bb は、基板リーク
電流の増大によってそのレベルが小さくなる。この場
合、基板バックバイアス電圧は、たとえ制御信号RAS
1Bによる回路動作の制御が無くても、レベル検出回路
VLDと間欠動作の回路部分とによって構成される帰還
経路によって再び所望レベルとなるように制御される。
しかしながら、この場合、基板バックバイアス電圧が再
び所望レベルに回復されるまでの時間は、間欠動作の回
路部分の出力変化スピードに応じて、やや長くなる。
That is, the dynamic RAM of the embodiment
Is started by the row address strobe signal RASB, the operation of the illustrated circuit is started accordingly, so that the substrate leakage current increases. The level of the substrate back bias voltage −V bb decreases as the substrate leakage current increases. In this case, the substrate back bias voltage is controlled by the control signal RAS.
Even without the control of the circuit operation by 1 B, it is controlled so as to be again desired level by the feedback path constituted by the circuit section of the level detection circuit VLD and the intermittent operation.
However, in this case, the time until the substrate back bias voltage is restored to the desired level again becomes slightly longer according to the output change speed of the intermittent operation circuit portion.

【0043】これに対して、この例のように制御信号R
AS1B、すなわちタイミング制御回路TCから出力さ
れる制御信号のうちの早いタイミング制御信号を利用す
る場合は、基板リーク電流が急激に増大されるタイミン
グと実質的に同じタイミングにおいて間欠動作の回路部
分の動作を開始させることができる。その結果として、
基板バックバイアス電圧の大幅なレベル変化を防ぐこと
ができる。
On the other hand, as shown in this example, the control signal R
In the case where AS 1 B, that is, an earlier timing control signal among the control signals output from the timing control circuit TC is used, the circuit part of the intermittent operation is substantially at the same timing as the timing at which the substrate leakage current is sharply increased. Operation can be started. As a result,
A large level change of the substrate back bias voltage can be prevented.

【0044】なお、基板バックバイアス電圧発生回路
bb −Gにおける間欠動作の回路部分を制御信号RAS1
Bのような制御信号によって制御する場合、レベル検出
回路VLDを省略することが可能である。しかしなが
ら、このようにする場合、次の点に注意する必要があ
る。
The substrate back bias voltage generation circuit V
The circuit portion of the intermittent operation in bb- G is controlled by the control signal RAS 1
When control is performed by a control signal such as B, the level detection circuit VLD can be omitted. However, when doing so, it is necessary to pay attention to the following points.

【0045】すなわち、基板バックバイアス電圧− bb
は、電源投入時において比較的短時間内にほぼ0ボルト
から所定レベルにまで変化される方が望ましい。電源投
入時の基板バックバイアス電圧の発生を早めるために
は、基板バックバイアス電圧発生回路 bb −Gにおける
間欠動作の回路部分をも動作させることが必要となる。
そのためには、電源投入時とともに外部端子RASBに
ダミー動作サイクルを実行させるためのロウアドレスス
トローブ信号を加えることが必要となってくる。
That is, the substrate back bias voltage −V bb
Is preferably changed from approximately 0 volts to a predetermined level within a relatively short time when the power is turned on. In order to accelerate the generation of the substrate back bias voltage when the power is turned on, it is necessary to operate the intermittent operation circuit portion of the substrate back bias voltage generation circuit V bb -G.
For this purpose, it is necessary to apply a row address strobe signal for executing a dummy operation cycle to the external terminal RASB at the time of power-on.

【0046】レベル検出回路VLDの検出出力が利用さ
れる場合、その検出出力によって間欠動作の回路部分が
直ちに動作状態にされるので、基板バックバイアス電圧
は、電源投入時において、外部端子RASBに加えられ
る信号にかかわらずに比較的短時間内に所定レベルにま
で変化される。
When the detection output of the level detection circuit VLD is used, the circuit portion of the intermittent operation is immediately activated by the detection output, so that the substrate back bias voltage is applied to the external terminal RASB when the power is turned on. Regardless of the signal applied, it is changed to a predetermined level within a relatively short time.

【0047】レベル検出回路VLDの出力の利用が無い
場合は、また、基板バックバイアス電圧は、集積回路の
動作温度の上昇に伴う基板リーク電流の増大によって不
所望にそのレベルが小さくなってしまう恐れを生ずる。
When the output of the level detection circuit VLD is not used, the level of the substrate back bias voltage may be undesirably reduced due to an increase in substrate leakage current accompanying an increase in the operating temperature of the integrated circuit. Is generated.

【0048】図6には、上記基板バックバイアス電圧発
生回路 bb −Gの一実施例の回路図が示されている。な
お、同図において、ソース・ドレイン間に直線が付加さ
れたMOSFETはPチャンネル型である。
FIG. 6 is a circuit diagram showing one embodiment of the substrate back bias voltage generating circuit V bb -G. In FIG. 1, the MOSFET in which a straight line is added between the source and the drain is a P-channel type.

【0049】この実施例では、2種類の基板バックバイ
アス電圧発生回路すなわち定常的動作の回路部分を成す
基板バックバイアス電圧発生回路と、間欠的動作の回路
部分を成す基板バックバイアス電圧発生回路とが設けら
れている。一方の定常的動作の基板バックバイアス電圧
発生回路は、発振回路OSC2と、その出力の波形整形
と増幅を行うCMOSインバータ回路IV 4IV 5及び
整流回路から構成される。
In this embodiment, two types of substrate back bias voltage generating circuits, that is, a substrate back bias voltage generating circuit forming a circuit portion of a steady operation and a substrate back bias voltage generating circuit forming a circuit portion of an intermittent operation are provided. Is provided. Substrate back bias voltage generating circuit of one of the steady operation is configured to include an oscillation circuit OSC 2, the CMOS inverter circuit IV 4, IV 5 and the rectifier circuit for amplifying and waveform shaping of the output.

【0050】発振回路OSCは、電源電圧VCCによっ
て動作され、例えば複数個のCMOSインバータ回路が
リング状に結合されることによって構成されたリング発
振器から構成される。
The oscillator circuit OSC 2 is operated by the power supply voltage V CC, for example, a plurality of CMOS inverter circuits from the ring oscillator configured by being coupled in a ring shape.

【0051】整流回路は、チャージポンプ用のキャパシ
タC2と、整流素子として動作するようにそのゲート電
極がそのドレイン電極(印加される電圧極性によってド
レイン電極として作用するかソース電極として作用する
かが異なるが便宜上ドレイン電極と称する)に結合され
たMOSFETQ20及びQ21とからなる。特に制限され
ないが、キャパシタC2は、NチャンネルMOSFET
と類似の構造にされることによってMOSキャパシタ構
造をとるようにされている。キャパシタC2の一方の電
極、すなわちMOSFETのゲート電極と対応される電
極は、出力バッファとしてのCMOSインバータ回路I
5の出力端子に結合されている。キャパシタC2の他方
の電極すなわちMOSFETのソース又はドレイン電極
と対応される電極は、MOSFETQ20とQ21の共通接
続点に接続されている。
The rectifier circuit has a capacitor C 2 for a charge pump and a gate electrode for operating as a rectifying element. The gate electrode functions as a drain electrode or a source electrode depending on the applied voltage polarity. different consists MOSFET Q 20 and Q 21 Metropolitan coupled for convenience referred to as the drain electrode). Although not particularly limited, the capacitor C 2 is an N-channel MOSFET
By adopting a structure similar to that described above, a MOS capacitor structure is obtained. One electrode of the capacitor C 2, i.e. electrodes corresponding to the gate electrode of the MOSFET, CMOS inverter circuits I as the output buffer
It is coupled to the output terminal of the V 5. Electrodes and the other of the source electrode i.e. MOSFET also be associated with the drain electrode of the capacitor C 2 is connected to a common connection point of the MOSFET Q 20 and Q 21.

【0052】整流素子としてのMOSFETQ20は、キ
ャパシタC2の他方の電極と回路の接地点GNDとの間
に設けられ、MOSFETQ21は上記他方の電極と半導
体基板との間に設けられている。
[0052] MOSFET Q 20 as a rectifying element is provided between the ground point GND of the other electrode and the circuit of the capacitor C 2, MOSFET Q 21 is provided between the other electrode and the semiconductor substrate.

【0053】この基板と回路の接地電位点との間には、
実質的に、基板バックバイアス電圧を保持する寄生容量
sb(図示せず)が存在する。
Between this substrate and the ground potential point of the circuit,
In effect, there is a parasitic capacitance C sb (not shown) that holds the substrate back bias voltage.

【0054】上記ダイオード形態のMOSFETQ
20は、発振パルスがハイレベル(電源電圧VCC)のとき
オン状態となる。これにより、キャパシタC2は上記出
力ハイレベルによってプリチャージが行なわれる。次に
発振出力パルスがロウレベル(回路の接地電位)にされ
たとき、キャパシタC2の他方の電極は、−(VCC−V
th)の負電位となる。ここで、VthはMOSFETQ20
のしきい値電圧である。この負電位によりダイオード形
態のMOSFETQ21はオン状態にされ、上記寄生容量
sbに負電位を伝える。これにより、基板には− bb
基板バイアス電圧が与えられる。上記定常動作の基板バ
イアス電圧発生回路は、上記RAMがチップ非選択状態
にされたときに、基板に対して流れるリーク電流を補う
ことが出来る程度の比較的小さな電流供給能力を持つよ
うにされる。
The diode type MOSFET Q
20 is turned on when the oscillation pulse is at a high level (power supply voltage V CC ). Thus, the capacitor C 2 precharge is performed by the output high level. Then when the oscillation output pulse is at a low level (ground potential of the circuit), the other electrode of the capacitor C 2 is, - (V CC -V
th ). Here, V th is the MOSFET Q 20
Threshold voltage. MOSFET Q 21 of diode configuration by the negative potential is set to the ON state, conveys a negative potential to the parasitic capacitance C sb. As a result, a substrate bias voltage of −V bb is applied to the substrate. The substrate bias voltage generating circuit in the steady operation has a relatively small current supply capability capable of compensating for a leakage current flowing to the substrate when the RAM is set to the chip non-selection state. .

【0055】定常動作の基板バイアス電圧発生回路の電
流供給能力は、実質的にキャパシタC2のキャパシタン
スと発振回路OSCの発振周波数とによって決定され
る。すなわち、1個の発振出力パルスに応答して半導体
基板に注入される電荷量は、キャパシタC2のキャパシ
タンスが大きければ、それに応じて大きくなる。また、
単位時間当りに半導体基板に電荷が注入される回数は、
発振回路OSCの発振周波数が大きければそれに応じ
て多くなる。
The current supply capability of the substrate bias voltage generating circuit in a steady operation is substantially determined by the capacitance of the capacitor C 2 and the oscillation frequency of the oscillation circuit OSC 2 . That is, the amount of charge injected into the semiconductor substrate in response to one of the oscillation output pulse, the larger the capacitance of the capacitor C 2, increases accordingly. Also,
The number of times charges are injected into the semiconductor substrate per unit time is
The larger the oscillation frequency of the oscillation circuit OSC 2 increases accordingly.

【0056】この実施例に従うと、定常動作の基板バッ
クバイアス電圧発生回路は、必要とされる比較的小さい
電流供給能力を確保しつつ低消費電力特性を示すような
構成にされる。発振回路OSCの発振周波数は、その
発振回路を構成するCMOSインバータ回路の適当な個
数の設定と、それぞれの信号遅延特性との適当な設定と
によって、例えば1ないし2メガヘルツのような比較的
低い値にされる。キャパシタC2のキャパシタンスは比
較的小さい値に設定される。
According to this embodiment, the substrate back bias voltage generating circuit in a steady operation is configured to exhibit a low power consumption characteristic while securing a required relatively small current supply capability. Oscillation frequency of the oscillation circuit OSC 2 includes a set of appropriate number of CMOS inverter circuits constituting the oscillating circuit, by the appropriate setting of the respective signal delay characteristics, for example, relatively low such as 1 to 2 MHz Valued. The capacitance of the capacitor C 2 is set to a relatively small value.

【0057】ここで、発振回路OSCにおける消費電
力は、発振周波数に比例する。すなわち、発振回路OS
を構成するそれぞれのCMOSインバータ回路の動
作電流もしくは消費電流は、良く知られているCMOS
インバータ回路のそれと同様に、それぞれの出力に結合
されている負荷容量(配線容量や後段のインバータ回路
の入力容量等からなる)の充放電のために必要とされる
ところのいわゆる過渡電流に比例され、それぞれの入力
もしくは出力がハイレベルもしくはロウレベルにされて
いる静止状態においては実質的に0である。それぞれの
CMOSインバータ回路の過渡電流が動作周波数に比例
されるので、低発振周波数の発振回路OSCの消費電
力は、小さい。
[0057] Here, the power consumption in the oscillator circuit OSC 2 is proportional to the oscillation frequency. That is, the oscillation circuit OS
Operating current or current consumption of the respective CMOS inverter circuits constituting the C 2 is well-known CMOS
Similar to that of the inverter circuit, it is proportional to the so-called transient current required for charging / discharging the load capacitance (including the wiring capacitance and the input capacitance of the subsequent inverter circuit) coupled to each output. Is substantially 0 in a quiescent state in which each input or output is at a high level or a low level. Since transient current of each CMOS inverter circuit it is proportional to the operating frequency, power consumption of the oscillation circuit OSC 2 of the low oscillator frequency is smaller.

【0058】この実施例に従うと、整流回路を駆動する
ための出力バッファとしてのCMOSインバータ回路I
5の駆動能力は、キャパシタC2が比較的小さくされる
ので、比較的小さくされて良い。それ故に、このCMO
Sインバータ回路IV5を構成する図示しないPチャン
ネルMOSFETとNチャンネルMOSFETは、低い
オン抵抗を持つことが必要とされないので、小さいサイ
ズにされて良い。波形整流回路としてのCMOSインバ
ータ回路IV4を構成する図示しないPチャンネルMO
SFET及びNチャンネルMOSFETは、CMOSイ
ンバータ回路IV 5を構成するMOSFETが小さくさ
れることによって比較的軽い容量性負荷を駆動できれば
良い。それ故にCMOSインバータ回路IV4を構成す
るMOSFETは、小さいサイズとされて良い。
According to this embodiment, a CMOS inverter circuit I as an output buffer for driving a rectifier circuit is provided.
Drivability of V 5, since the capacitor C 2 is relatively small, may be relatively small. Therefore, this CMO
Since S P-channel MOSFET and the N-channel MOSFET (not shown) constituting the inverter circuit IV 5 is not required to have a low on-resistance may be to a smaller size. P channel MO (not shown) forming CMOS inverter circuit IV 4 as a waveform rectifier circuit
SFET and N-channel MOSFET may if driven relatively light capacitive load by MOSFET constituting the CMOS inverter circuit IV 5 is small. Therefore MOSFET constituting the CMOS inverter circuit IV 4 may be a small size.

【0059】間欠動作の基板バックバイアス電圧発生回
路は、制御可能な発振回路すなわち間欠動作可能な発振
回路OSCと、波形整流回路としてのCMOSインバ
ータ回路IV2と、出力バッファとしてのCMOSイン
バータ回路IV3と、整流回路とから構成されている。
[0059] substrate back-bias voltage generation circuit of the intermittent operation, a controllable oscillator circuit or operable intermittently oscillation circuit OSC 1, a CMOS inverter circuit IV 2 as waveform rectifier circuit, a CMOS inverter circuit IV as an output buffer 3 and a rectifier circuit.

【0060】特に制限されないが、発振回路OSC
は、CMOSナンド(NAND)ゲート回路G2ないし
4から構成されている。ゲート回路G2ないしG4はリ
ング状に結合されている。すなわちゲート回路G2ない
しG4のそれぞれの出力端子は、後段のゲート回路の一
方の入力端子に結合されている。終段のゲート回路G4
の出力端子は、初段のゲート回路G2の一方の入力端子
に結合されている。ゲート回路G2ないしG4のそれぞれ
の他方の入力端子は、共通接続され、動作制御端子とさ
れている。
Although not particularly limited, the oscillation circuit OSC1
Is a CMOS gate circuit GTwoNot
GFourIt is composed of Gate circuit GTwoOr GFourIs
Are connected in a ring shape. That is, the gate circuit GTwoAbsent
GFourOutput terminals are connected to the gate circuit of the subsequent stage.
Connected to the other input terminal. Last stage gate circuit GFour
The output terminal of the first stage gate circuit GTwoOne input terminal of
Is joined to. Gate circuit GTwoOr GFourEach of
The other input terminal is connected in common and connected to the operation control terminal.
Have been.

【0061】発振回路OSCにおいて、それぞれのゲ
ート回路は、動作制御端子に供給される制御信号がハイ
レベル(論理”1”)なら、それに応じて実質的にイン
バータとして動作を行なう。それ故に発振回路OSC1
はリングオシレータとしての発振動作を行なう。制御信
号がロウレベル(論理”0”)なら、ゲート回路G2
いしG4のそれぞれの出力はハイレベルに固定される。
[0061] In the oscillation circuit OSC 1, each gate circuit, the control signal supplied to the operation control terminal if the high level (logic "1"), essentially performing the operation as an inverter accordingly. Therefore, the oscillation circuit OSC 1
Performs an oscillating operation as a ring oscillator. Control signal if a low level (logic "0"), the respective outputs of the gate circuits G 2 through G 4 are fixed to the high level.

【0062】整流回路は、図示のようにキャパシタC1
及びMOSFETQ18及びQ19から構成されている。
The rectifier circuit includes a capacitor C 1 as shown in the figure.
And a and MOSFET Q 18 and Q 19.

【0063】発振回路OSCがその制御入力のハイレ
ベルによって動作状態にされているなら、それに応じて
キャパシタC1及びMOSFETQ18及びQ19から成る
整流回路が動作される。それに応じて、半導体基板に基
板バックバイアス電圧を与えるための電荷が注入され
る。このときの基板バックバイアス電圧は、前述の定常
動作の基板バックバイアス電圧発生回路とこの間欠動作
の基板バックバイアス電圧発生回路との共動により決定
される。
[0063] If the oscillation circuit OSC 1 is in the operating state by the high level of the control input, the rectification circuit is operated to a capacitor C 1 and MOSFET Q 18 and Q 19 accordingly. In response, charges for applying a substrate back bias voltage to the semiconductor substrate are injected. At this time, the substrate back bias voltage is determined by the co-operation of the substrate back bias voltage generation circuit in the steady operation and the substrate back bias voltage generation circuit in the intermittent operation.

【0064】発振回路OSCがその制御入力のロウレ
ベルによって非動作状態にされているなら、キャパシタ
1及びMOSFETQ18及びQ19からなる整流回路は
動作されない。このとき、CMOSインバータ回路IV
3の出力は、発振回路OSC1のハイレベル出力によって
ハイレベルに維持される。キャパシタC1は、インバー
タIV3のハイレベル出力によってチャージ状態に維持
される。この構成は、発振回路OSCの動作が開始さ
れたときの早いタイミングでの基板への電荷注入を可能
とする。
[0064] If the oscillation circuit OSC 1 is a non-operating state by the low level of the control input, a rectifier circuit composed of capacitors C 1 and MOSFET Q 18 and Q 19 are not operated. At this time, the CMOS inverter circuit IV
The output of No. 3 is maintained at a high level by the high level output of the oscillation circuit OSC1. Capacitor C 1 is maintained in charged state by the high level output of the inverter IV 3. This configuration allows for charge injection into the substrate at an early timing when the operation of the oscillation circuit OSC 1 is started.

【0065】発振回路OSCを構成するCMOSナン
ドゲート回路G2ないしG4は、CMOSインバータ回路
と同様に、それぞれが静止状態にされている限り電流を
消費しない。それ故に間欠動作の基板バックバイアス電
圧発生回路の消費電力は、発振回路OSCの動作が停
止されている期間において実質的に0となる。
The CMOS NAND gate circuits G 2 to G 4 constituting the oscillating circuit OSC 1 do not consume current as long as each of them is at rest, similarly to the CMOS inverter circuit. Therefore the power consumption of the substrate back-bias voltage generation circuit of the intermittent operation becomes substantially zero in the period during which operation of the oscillation circuit OSC 1 is stopped.

【0066】この間欠動作の基板バックバイアス電圧発
生回路は、RAMが動作状態になった時に基板に流れる
比較的大きなリーク電流を補うような比較的大きな電流
供給能力を持つようにされる。このため、キャパシタC
1のキャパシタンスは、比較的大きな値にされ、発振回
路OSCの発振周波数は、例えば10ないし15メガ
ヘルツにような比較的大きい値にされる。
This intermittent operation of the substrate back bias voltage generating circuit has a relatively large current supply capability for compensating for a relatively large leakage current flowing through the substrate when the RAM is in the operating state. Therefore, the capacitor C
1 capacitance is relatively large value, the oscillation frequency of the oscillation circuit OSC 1 is a relatively large value such as, for example, 10 to 15 megahertz.

【0067】CMOSインバータ回路IV3を構成する
図示しないPチャンネルMOSFETとNチャンネルM
OSFETは、整流回路が比較的重い負荷を構成するこ
ととなることに対応して、比較的大きいサイズを持つよ
うにされる。CMOSインバータ回路IV2を構成する
図示しないPチャンネルMOSFET及びNチャンネル
MOSFETは、それによってCMOSインバータ回路
IV3を充分に駆動できるようにするために、比較的大
きいサイズを持つようにされる。
A not-shown P-channel MOSFET and N-channel M which constitute the CMOS inverter circuit IV 3
The OSFET is made to have a relatively large size, corresponding to the fact that the rectifier circuit will constitute a relatively heavy load. P-channel MOSFET and the N-channel MOSFET (not shown) constituting the CMOS inverter circuit IV 2 are thereby in order to provide a thorough drive the CMOS inverter circuit IV 3, it is to have a relatively large size.

【0068】この例では、上記基板バイアス電圧発生回
路を必要な時にのみ動作させるようにするため、MOS
FETQ10ないしQ17及びCMOSインバータ回路IV
0及びIV1からなるレベル検出回路と、CMOSナンド
ゲート回路G1とからなる制御回路が設けられている。
In this example, in order to operate the substrate bias voltage generating circuit only when necessary,
FETs Q 10 to Q 17 and the CMOS inverter circuit IV
0 and a level detecting circuit consisting of IV 1, the control circuit is provided comprising a CMOS NAND gate circuit G 1 Tokyo.

【0069】レベル検出回路は、上記基板バックバイア
ス電圧− bb がRAMの動作の高速動作に必要な一定の
レベルを越えて絶対値的に大きくされたのを検出するた
めに設けられている。レベル検出回路において、Pチャ
ンネルMOSFETQ10は、定電流負荷として作用する
ようにそのゲートに定常的に回路の接地電位が供給され
ることによって、定常的にオン状態にされる。このMO
SFETQ10には、レベルクランプ用のPチャンネルM
OSFETQ11が直列に接続される。このMOSFET
11は、そのゲートに定常的に回路の接地電位が供給さ
れることによって定常的にオン状態にされる。これによ
ってMOSFETQ11のソース電位すなわちMOSFE
TQ10のドレインに結合された電極の電位は、回路の接
地電位より少なくとも高いレベルにされ、ドレインはほ
ぼ回路の接地電位にされる。上記MOSFETQ11のド
レインと基板(− bb )との間には、ダイオード形態の
MOSFETQ12〜Q14が直列接続されている。
[0069] The level detection circuit, the substrate back bias voltage - is provided to detect the V bb is absolutely the value and drastically beyond a certain level required for high-speed operations of the RAM. In the level detection circuit, P-channel MOSFET Q 10 is the ground potential of the constantly circuit to the gate to act as a constant current load by supplying, it is steadily turned on state. This MO
The SFETQ 10, P-channel M for level clamp
OSFETQ 11 are connected in series. This MOSFET
Q 11 is the ground potential of the steadily circuit to the gate is in the constantly turned on by being supplied. Source potential i.e. MOSFE of This MOSFET Q 11
The potential of the electrode coupled to the drain of TQ 10 is at least at a level higher than the circuit ground potential, and the drain is substantially at the circuit ground potential. Drain and substrate of the MOSFET Q 11 - between the (V bb), MOSFETQ 12 ~Q 14 of diode configuration is connected in series.

【0070】これによって、レベル検出回路の検出レベ
ルは、直列接続されたMOSFETのしきい値電圧Vth
の和3Vthと実質的に等しくなる。今、基板バックバイ
アス電圧− bb が上記ダイオード形態のMOSFETQ
12〜Q14による合計のしきい値電圧3Vthより小さいレ
ベルであるなら、MOSFETQ12〜Q14はオフ状態に
されている。このとき、MOSFETQ11とQ10 の接
続点の電位は、ほぼ電源電圧VCCのようなハイレベルに
なる。一方、上記基板バックバイアス電圧− bb が上記
ダイオード形態のMOSFETQ12〜Q14による合計の
しきい値電圧3Vthより大きなレベルにされているな
ら、MOSFETQ12〜Q14はオン状態にされている。
このとき、MOSFETQ11とQ10の接続点の電位は、
回路の接地電位に対してMOSFETQ11のしきい値電
圧Vthだけ高いロウレベルにされる。なお、この時、上
記電源端子VCCから基板に流れる電流は、基板バックバ
イアス電圧− bb を絶対値的に低下させる。レベル検出
回路を介して基板に流される電流をできるだけ小さくさ
せるため、及びMOSFETQ10とQ11の共通接続点に
現われるロウレベルを充分に低下させるために、上記負
荷MOSFETQ10のコンダクタンスは、極めて小さい
値に設定される。すなわち、MOSFETQ11は微少電
流しか流さないような極めて小さいコンダクタンスに設
定される。
As a result, the detection level of the level detection circuit is changed to the threshold voltage V th of the MOSFETs connected in series.
3Vth is substantially equal to the sum of Now, the substrate back bias voltage −V bb is equal to the diode type MOSFET Q
If the sum of the threshold voltage 3V th smaller level by 12 ~Q 14, MOSFETQ 12 ~Q 14 is turned off. At this time, the potential of the connection point between the MOSFET Q 11 and Q 10 becomes a high level, such as approximately the power supply voltage V CC. On the other hand, the substrate back bias voltage - if V bb is a larger level than the threshold voltage 3V th of the total by MOSFET Q 12 to Q 14 of the diode configuration, MOSFET Q 12 to Q 14 is turned on .
At this time, the potential at the connection point between the MOSFET Q 11 and Q 10 are,
Is only high low threshold voltage V th of the MOSFET Q 11 relative to the ground potential of the circuit. At this time, the current flowing from the power supply terminal V CC to the substrate lowers the substrate back bias voltage −V bb in absolute value. Order to minimize the current flowing to the substrate through the level detection circuit, and in order to sufficiently reduce the low level appearing at the common connection point of the MOSFET Q 10 and Q 11, the conductance of the load MOSFET Q 10 is a very small value Is set. That, MOSFET Q 11 is set to a very small conductance as drains only small current.

【0071】上記のような検出出力のハイレベルとロウ
レベルとは、PチャンネルMOSFETQ15とNチャン
ネルMOSFETQ16とにより構成されたCMOSイン
バータ回路によって判定される。特に制限されないが、
得るべき検出出力の高速変化を可能とするため、特に基
板バックバイアス電圧が減少された際に発振回路OSC
1を早いタイミングで動作させるために、MOSFET
15及びQ16からなるインバータ回路は、MOSFET
17及びCMOSインバータ回路IV0と共にシュミッ
ト回路を構成するようにされている。すなわち、MOS
FETQ15及びQ16からなるインバータ回路の出力は、
同様な構成のCMOSインバータ回路IV0の入力に伝
えられる。このCMOSインバータ回路IV0の出力
は、その入力と電源電圧Vccとの間に設けられたPチャ
ンネルMOSFETQ17のゲートに供給される。これに
よって、正帰還がかかる。インバータ回路IV0から出
力される検出信号は、上記ロウレベルの検出出力が形成
されたとき、高速にロウレベルに変化される。このイン
バータ回路IV0によって形成された検出出力は、CM
OSインバータ回路IV1を通してCMOSナンドゲー
ト回路G1の一方の入力に供給される。このナンドゲー
ト回路G1の他方の入力には、図1のタイミング制御回
路TCによって形成された内部ロウアドレスストローブ
信号RAS1Bが供給される。このナンゲート回路G1
出力は、上記リングオシレータOSCを構成するナン
ドゲート回路G2〜G4の他方の入力に供給される。
[0071] The high and low levels of the detection output, as described above, is determined by the CMOS inverter circuit constituted by a P-channel MOSFET Q 15 and N-channel MOSFET Q 16. Although not particularly limited,
In order to enable a high-speed change of the detection output to be obtained, especially when the substrate back bias voltage is reduced, the oscillation circuit OSC
In order to operate 1 at an earlier timing, MOSFET
An inverter circuit consisting of Q 15 and Q 16 are, MOSFET
With Q 17 and the CMOS inverter circuit IV 0 is adapted to constitute a Schmitt circuit. That is, MOS
The output of the inverter circuit composed of FETs Q 15 and Q 16 are,
It is transmitted to the input of the CMOS inverter circuit IV 0 similar configuration. The output of the CMOS inverter circuit IV 0 is supplied to the gate of the P-channel MOSFET Q 17 provided between the input and the supply voltage V cc. As a result, positive feedback is applied. Detection signal output from the inverter circuit IV 0 when the detection output of the low level is formed, is changed to the low level at a high speed. The detection output formed by the inverter circuit IV 0 is CM
Through OS inverter circuit IV 1 is supplied to one input of a CMOS NAND gate circuit G 1. An internal row address strobe signal RAS 1 B formed by the timing control circuit TC of FIG. 1 is supplied to the other input of the NAND gate circuit G 1 . The output of the Nangeto circuit G 1 is supplied to the other input of the NAND gate circuit G 2 ~G 4 constituting the ring oscillator OSC 1.

【0072】次に、図2の回路の動作を図3のタイミン
グ図に従って説明する。
Next, the operation of the circuit of FIG. 2 will be described with reference to the timing chart of FIG.

【0073】RAMがチップ非選択状態に置かれている
なら、すなわち内部アドレスストローブ信号RAS1
がハイレベルにされているなら、ゲート回路G1の出力
は、レベル検出回路の検出出力に応答される。
If the RAM is in a chip non-selected state, that is, the internal address strobe signal RAS 1 B
There if is in the high level, the output of the gate circuit G 1 is responsive to the detection output of the level detection circuit.

【0074】このチップ非選択状態において、基板バッ
クバイアス電圧− bb が上記MOSFETQ12〜Q14
合計のしきい値電圧3Vthより絶対値的に小さいと、こ
れらのMOSFETQ12〜Q14はオフ状態になる。これ
によって、その検出出力はハイレベルにされる。それ故
にナンドゲート回路G1に供給される検出出力はロウレ
ベル(論理”0”)となる。したがって、ナンドゲート
回路G1の出力はハイレベル(論理”1”)にされ、発
振回路OSC1は発振状態にされる。その出力パルスを
受ける整流回路によって基板バックバイアス電圧− bb
は絶対値的に大きくされる。このような動作によって、
基板バックバイアス電圧− bb が上記しきい値電圧3V
thを越えると、上記MOSFETQ12〜Q14がオン状態
にされるので、その検出出力はロウレベルにされる。こ
れにより、ナンドゲート回路G1に供給される検出出力
はハイレベル(論理”1”)となる。これに応じて、ナ
ンドゲートG1の出力がロウレベル(論理”0”)にさ
れるので発振回路OSCを構成する全てのナンドゲー
ト回路G2〜G4の出力はハイレベル(論理”1”)にさ
れる。すなわち、発振動作が停止される。発振動作の停
止によって整流回路(C1,Q18,Q19)の動作も停止
される。これによって大きいレベルの電力を消費する発
振回路と、整流回路の動作が停止させられるから、低消
費電力化を実現することができる。なお、電源投入直後
にあっては、基板バックバイアス電圧は回路の接地電位
のようなレベルであるから、上記両基板バックバイアス
電圧発生回路の動作によって、高速に基板バックバイア
ス電圧を絶対値的に所望のレベルまで立ち上げることが
できる。
[0074] In the chip non-selection state, the substrate back bias voltage - the V bb is absolute value smaller than the threshold voltage 3V th of the sum of the MOSFET Q 12 to Q 14, these MOSFET Q 12 to Q 14 are off State. As a result, the detection output is set to the high level. Therefore the detection output supplied to the NAND gate circuit G 1 becomes a low level (logic "0"). Accordingly, the output of the NAND gate circuit G 1 is a high level (logic "1"), the oscillation circuit OSC 1 is in the oscillation state. The rectifier circuit receiving the output pulse allows the substrate back bias voltage −V bb
Is increased in absolute value. By such an operation,
Substrate back bias voltage - V bb is the threshold voltage 3V
exceeds th, since the MOSFET Q 12 to Q 14 is turned on, the detection output is at a low level. Accordingly, the detection output supplied to the NAND gate circuit G 1 becomes high level (logic "1"). In response to this, the low level output of the NAND gate G 1 is all of the NAND gate circuit G 2 output of ~G 4 is a high level to form an oscillation circuit OSC 1 because it is (logic "0") (logical "1") Is done. That is, the oscillation operation is stopped. By stopping the oscillation operation, the operation of the rectifier circuit (C 1 , Q 18 , Q 19 ) is also stopped. Accordingly, the operation of the oscillation circuit that consumes a large level of power and the operation of the rectifier circuit are stopped, so that low power consumption can be achieved. Immediately after the power is turned on, the substrate back bias voltage is at a level similar to the ground potential of the circuit. It can be started up to a desired level.

【0075】ロウアドレスストローブ信号RASBがロ
ウレベルにされることによってチップ選択が指示された
場合、これに伴い、内部信号RAS1Bがロウレベルに
されるので、ナンドゲート回路G1の出力は上記レベル
検出回路の検出出力に無関係に、ハイレベル(論理”
1”)にされる。これによって、RAMが書き込み/読
み出し動作等を行なう時には、上記発振回路OSC
無条件に動作状態にされる。この理由は、前述のように
RAMの動作が開始されたときに生ずる比較的大きな基
板リーク電流によって上記基板バックバイアス電圧−V
bbが絶対値的に急激に低下してしまうことを防止するた
めである。実施例のようにRAMが動作状態にされると
きに予め発振回路OSCを動作状態にさせると基板バ
ックバイアス電圧− bb の急激な低下を防止することが
できる。
When chip selection is instructed by setting the row address strobe signal RASB to low level, the internal signal RAS 1 B is set to low level in response to this, so that the output of the NAND gate circuit G 1 is set to the level detection circuit. High level (logic “
Is. This is to 1 "), when the RAM is writing / reading, etc., the oscillation circuit OSC 1 is in the operating state unconditionally. This is because the operation of the RAM is started as described above The substrate back bias voltage −V
This is to prevent bb from suddenly decreasing in absolute value. It is possible to prevent a sudden drop in V bb - advance to the oscillation circuit OSC 1 to the operating state when the substrate back bias voltage when the RAM is in the operation state as in Example.

【0076】図4は、図2の基板バックバイアス発生回
路を含むダイナミック型RAMの回路図である。図4に
示されていない回路は、図1のそれと実質的に同じにさ
れる。
FIG. 4 is a circuit diagram of a dynamic RAM including the substrate back bias generation circuit of FIG. The circuits not shown in FIG. 4 are made substantially the same as those in FIG.

【0077】この例のRAMは、メモリセルのオートリ
フレッシュを可能とするために、リフレッシュ制御回路
REFCとマルチプレクサMPXとを含んでいる。
The RAM of this example includes a refresh control circuit REFC and a multiplexer MPX to enable auto-refresh of a memory cell.

【0078】リフレッシュ制御回路REFCは、図示し
ないがリフレッシュタイマーと、リフレッシュアドレス
カウンタとを含む。
Although not shown, the refresh control circuit REFC includes a refresh timer and a refresh address counter.

【0079】リフレッシュタイマーは、外部端子に供給
されるロウアドレスストローブ信号RASBがハイレベ
ルにされかつリフレッシュ制御信号REFHBがロウレ
ベルにされているとき、言い換えるとチップ非選択時に
おいてリフレッシュ動作が指示されているとき動作さ
れ、動作期間中において周期的にリフレッシュ制御信号
φrefを出力する。
The refresh timer indicates a refresh operation when the row address strobe signal RASB supplied to the external terminal is at the high level and the refresh control signal REFHB is at the low level, in other words, when the chip is not selected. And periodically outputs a refresh control signal φ ref during the operation period.

【0080】リフレッシュドレスカウンタは、リフレ
ッシュタイマーから出力される制御信号を歩進パルスと
して受け、リフレッシュ信号ax0Bないしaxiを形成
する。
[0080] Refresh address counter receives a control signal output from the refresh timer as stepping pulse, to no refresh signal ax 0 B to form the ax i.

【0081】マルチプレクサMPXは、制御信号φref
によってその動作が制御され、制御信号φrefが出力さ
れていないならアドレスバッファーR−ADBから出力
される内部アドレス信号ax0Bないしaxiを選択し、
制御信号φrefが出力されているならリフレッシュアド
レス信号ax0#Bないしaxi#を選択する。
The multiplexer MPX outputs the control signal φ ref
Its operation is controlled, to the internal address signals ax 0 no B outputted from the address buffer R-ADB if the control signal phi ref is not output select ax i by,
If the control signal φ ref has been output, the refresh address signal ax 0 # B to axi i # are selected.

【0082】タイミング制御回路TCは、前記例と同様
に外部端子に供給されるロウアドレスストローブ信号R
ASB、カラムアドレスストローブ信号CASB等に応
答されて前記例と同様な種々のタイミング信号を出力す
る。しかしながら、タイミング制御回路TCは、リフレ
ッシュ制御信号φrefに応答されるようにその内部回路
が構成される点において前記例のそれと幾分異なる。タ
イミング制御回路TCは、リフレッシュ制御信号φref
が発生されたなら、それに応答して図1のロウ系回路、
すなわちロウアドレスデコーダR−DCR、プリチャー
ジ回路PC、センスアンプSA及びアクティブリストア
回路ARの動作を制御するためのタイミング信号φx
φpc、φpal、φpa2、φraを出力する。
The timing control circuit TC controls the row address strobe signal R supplied to the external terminal in the same manner as in the above example.
In response to the ASB, the column address strobe signal CASB, etc., various timing signals similar to those in the above example are output. However, the timing control circuit TC is somewhat different from that of the embodiment in that the internal circuit is formed point to be responsive to the refresh control signal phi ref. The timing control circuit TC supplies the refresh control signal φ ref
Is generated, the row circuit of FIG.
That is, the timing signal φ x for controlling the operations of the row address decoder R-DCR, the precharge circuit PC, the sense amplifier SA, and the active restore circuit AR,
Output φ pc , φ pal , φ pa2 , φ ra .

【0083】この構成に従うと、リフレッシュ動作は、
リフレッシュ制御信号φrefが発生される毎に実行され
る。すなわち、リフレッシュ制御信号φrefが発生され
ると、それに応じてリフレッシュアドレスカウンタのリ
フレッシュアドレス信号ax0Bないしaxiがマルチプ
レクサMPXを介して図1のロウアドレスデコーダR−
DECに供給される。制御信号φrefによってタイミン
グ制御回路TCが起動され、そのタイミング制御回路T
Cから出力されるロウ系のタイミング信号によって図1
のプリチャージ回路PC、ロウアドレスデコーダR−D
EC、センスアンプSA及びアクティブリストア回路A
Rが順次に駆動される。その結果、リフレッシュアドレ
スに対応されたワード線が選択され、そのワード線に結
合されたメモリセルの保持情報がリフレッシュされる。
According to this configuration, the refresh operation
It is executed every time the refresh control signal φref is generated. That is, when the refresh control signal phi ref is generated, the refresh address counter of the refresh address signal a x0 B through ax i is the row address decoder of FIG. 1 via a multiplexer MPX accordingly R-
Supplied to the DEC. A timing control circuit TC by the control signal phi ref is activated, the timing control circuit T
1 according to a row-related timing signal output from C.
Precharge circuit PC, row address decoder RD
EC, sense amplifier SA and active restore circuit A
R is driven sequentially. As a result, the word line corresponding to the refresh address is selected, and the information held in the memory cell connected to the word line is refreshed.

【0084】この実施例の基板バックバイアス電圧発生
回路 bb −G及びレベル検出回路VLDは、実質的に図
6の回路と同じにされる。
The substrate back bias voltage generation circuit V bb -G and the level detection circuit VLD of this embodiment are substantially the same as the circuit of FIG.

【0085】この実施例に従うと、リフレッシュ制御信
号φrefによっても基板バックバイアス電圧発生回路
bb −Gの動作が制御されるようにするために、CMOS
ゲート回路G5、及びCMOSインバータ回路IV6及び
IV7からなる論理合成回路が設けられる。この論理合
成回路の出力は、チップ選択時(ロウアドレスストロー
ブ信号RASBがロウレベルにされているとき)及びリ
フレッシュ動作時にロウレベルにされる。
[0085] According to this embodiment, the substrate even by the refresh control signal phi ref back bias voltage generating circuit V
In order to control the operation of bb- G, CMOS
A logic synthesis circuit including a gate circuit G 5 and CMOS inverter circuits IV 6 and IV 7 is provided. The output of the logic synthesis circuit is set to a low level when a chip is selected (when the row address strobe signal RASB is set to a low level) and during a refresh operation.

【0086】これによって基板バックバイアス電圧発生
回路 bb −G内の間欠動作の回路部分は、リフレッシュ
動作の実行によって基板リーク電流が大きくされると
き、すなわち、リフレッシュ制御信号φrefによってタ
イミング制御回路TC及びロウ系回路が動作されると
き、それと同期して動作される。
[0086] This circuit portion of the intermittent operation of the substrate back-bias voltage generation circuit V bb -G when the substrate leakage current is increased by the execution of the refresh operation, i.e., the timing control circuit TC by the refresh control signal phi ref When the row-related circuit is operated, the circuit is operated in synchronization with the circuit.

【0087】ダイナミック型RAMのバッテリバックア
ップを可能とする必要がある場合、外部端子VCCとGN
Dとの間には、例えば商用交流電源にもとづいて所定の
直流電圧を形成する電源装置PSとともに、バッテリE
とダイオードDとからなる直列回路が結合される。電源
装置PSが遮断されているとき、情報もしくはデータの
保持のためにRAMによって必要とされる電源電圧はバ
ッテリEから供給される。
When it is necessary to enable the battery backup of the dynamic RAM, the external terminals V CC and GN
D and a battery E together with a power supply PS that forms a predetermined DC voltage based on, for example, a commercial AC power supply.
And a series circuit composed of a diode D. When the power supply PS is shut off, the power supply voltage required by the RAM for retaining information or data is supplied from the battery E.

【0088】例のダイナミック型RAMにおいて、バッ
テリバックアップ時のリフレッシュ動作は、特別な外部
制御信号を必要とすることなく自動的に実行される。そ
れ故にRAMはバッテリバックアップ時の他の外部装置
の動作を必要としない。
In the dynamic RAM of the example, the refresh operation at the time of battery backup is automatically performed without requiring a special external control signal. Therefore, the RAM does not require the operation of other external devices during battery backup.

【0089】この実施例のダイナミック型RAMは、そ
れにおける基板バックバイアス電圧発生回路 bb −Gの
低消費電力化が可能であることによって全体として低消
費電力にされる。それ故にバッテリバックアップ時のバ
ッテリ寿命を長くさせることができる。
The dynamic RAM of this embodiment has low power consumption as a whole because the substrate back bias voltage generation circuit V bb -G in the dynamic RAM can reduce the power consumption. Therefore, the battery life at the time of battery backup can be extended.

【0090】図5は、本発明のレベル検出回路VLD及
び基板バックバイアス電圧発生回路の回路図である。
FIG. 5 is a circuit diagram of the level detection circuit VLD and the substrate back bias voltage generation circuit of the present invention.

【0091】レベル検出回路VLDは、図示のようにP
チャンネルMOSFETQ26、NチャンネルMOSFE
TQ27ないしQ29及びCMOSインバータ回路IV10
ら構成されている。MOSFETQ26の基体ゲートは、
前記実施例と同様に、電源端子VCCに結合される。MO
SFETQ27ないしQ29の基体ゲートは、P型半導体基
板から構成される。
As shown, the level detection circuit VLD
Channel MOSFET Q 26 , N-channel MOSFET
It is no TQ 27 and a Q 29, and CMOS inverter circuit IV 10. The substrate gate of MOSFETQ 26 is,
As in the previous embodiment, it is coupled to the power supply terminal V CC . MO
Substrate gate of SFETQ 27 to Q 29 is composed of a P-type semiconductor substrate.

【0092】レベル検出回路VLDの検出出力VDは、
前記実施例と同様に基板バックバイアス電圧−V bb のレ
ベルに応じてほぼVCCレベルのハイレベルか又はほぼ0
Vのロウレベルにされる。
The detection output VD of the level detection circuit VLD is
In the same manner as in the previous embodiment, depending on the level of the substrate back bias voltage −V bb , the level is almost equal to the high level of the V CC level or almost zero.
It is set to the low level of V.

【0093】CMOSナンドゲート回路G6は、レベル
検出回路VLDの検出出力VDと制御信号VCN1とを
受ける。制御信号VCN1は、例えば図4に示されたイ
ンバータ回路IV7のような回路から発生される。ナン
ドゲート回路G6の出力は、基板バックバイアス電圧発
生回路 bb −Gに供給される。
The CMOS NAND gate circuit G 6 receives the detection output VD of the level detection circuit VLD and the control signal VCN 1 . Control signals VCN 1 is generated from a circuit such as an inverter circuit IV 7 shown in FIG. 4, for example. The output of the NAND gate circuit G 6 is supplied to the substrate back-bias voltage generation circuit V bb -G.

【0094】基板バックバイアス電圧発生回路 bb −G
は、共通の発振回路OSCと、波形整形回路としてのC
MOSインバータ回路IV8と、CMOSナンドゲート
回路G7と、CMOSインバータ回路IV11と、バッフ
ァアンプとしてのCMOSインバータ回路IV9及びI
12と、整流回路CPC1及びCPC2とから構成され
る。
Substrate back bias voltage generating circuit V bb -G
Are the common oscillation circuit OSC and C as a waveform shaping circuit.
A MOS inverter circuit IV 8, and CMOS NAND gate circuit G 7, a CMOS inverter circuit IV 11, CMOS inverter circuits IV 9 and I as a buffer amplifier
And V 12, composed of a rectifier circuit CPC 1 and CPC 2 Metropolitan.

【0095】CMOSインバータ回路IV9は、その入
力にCMOSインバータ回路IV8の出力が直接に供給
されるので、定常的なパルス信号を出力する。これによ
って整流回路CPC1は、定常的に動作される。
[0095] CMOS inverter circuit IV 9, the output of the CMOS inverter circuit IV 8 is supplied directly to its input, and outputs a steady pulse signal. This rectifier circuit CPC 1 is operated constantly.

【0096】CMOSインバータ回路IV12は、その入
力にゲート回路G7及びCMOSインバータ回路IV11
を介してCMOSインバータ回路IV8の出力が供給さ
れる。それ故にCMOSインバータ回路IV12の出力パ
ルスは間欠的にされる。整流回路CPC2は、インバー
タ回路IV12の出力に応じて間欠的に動作される。
[0096] CMOS inverter circuit IV 12, the gate circuit G 7 and CMOS inverter circuit IV 11 at its input
The output of the CMOS inverter circuit IV 8 is supplied via the. Therefore the output pulses of the CMOS inverter circuit IV 12 are intermittently. Rectifier circuit CPC 2 is intermittently operated in accordance with the output of the inverter circuit IV 12.

【0097】定常動作の整流回路CPC1による半導体
基板への電流供給能力は、前記実施例と同様に比較的小
さくてよい。それ故に、チャージポンプ用のキャパシタ
3は、比較的小さいサイズにされて良い。
[0097] Current supply capacity of the semiconductor substrate by the rectification circuit CPC 1 steady operation may likewise relatively small with the embodiment. Therefore, the capacitor C 3 for the charge pump may be relatively small size.

【0098】これに対して間欠動作の整流回路CPC2
におけるチャージポンプ用のキャパシタC4は、比較的
大きいサイズにされる。
On the other hand, the intermittent operation rectifier circuit CPC 2
Capacitor C 4 of the charge pump in is a relatively large size.

【0099】なお、キャパシタC3及びC4は、特に制限
されないがP型半導体基板表面に形成されたN型ウェル
領域(図示しない)に形成され、PチャンネルMOSF
ETと類似の構成にされる。キャパシタC3及びC4が形
成されるN型ウェル領域は、例えば回路の電源端子VCC
の電位に維持される。この構成は、基板リーク電流を減
少させる点において幾分有利である。
The capacitors C 3 and C 4 are formed in, but not limited to, an N-type well region (not shown) formed on the surface of the P-type semiconductor substrate, and a P-channel MOSF
The configuration is similar to ET. The N-type well region where the capacitors C 3 and C 4 are formed is, for example, a power supply terminal V CC of the circuit.
Is maintained at the potential. This configuration is somewhat advantageous in reducing substrate leakage current.

【0100】この実施例に従うと、発振回路OSCは、
整流回路CPC1とCPC2とで共通にされている。前述
のように、半導体基板へ供給されるバイアス電流は整流
回路の動作周波数と関係づけられる。発振回路OSCの
発振周波数は、定常動作の整流回路CPC1によって得
るべき電源供給能力と、間欠動作の整流回路CPC2
よって得るべき電流供給能力によって制限される。それ
故に、発振回路OSCの発振周波数の下限は、図6の定
常動作の発振回路OSCのそれに対していく分制限さ
れる。
According to this embodiment, the oscillation circuit OSC
It is shared by a rectifier circuit CPC 1 and CPC 2. As described above, the bias current supplied to the semiconductor substrate is related to the operating frequency of the rectifier circuit. The oscillation frequency of the oscillation circuit OSC is limited and the power supply capacity to be obtained by the rectifier circuit CPC 1 of steady operation, the current supply capacity to be obtained by the rectifier circuit CPC 2 of the intermittent operation. Therefore, the lower limit of the oscillation frequency of the oscillation circuit OSC is somewhat limited relative to that of the oscillator OSC 2 of the steady operation of FIG.

【0101】しかしながら、この実施例においては、図
6の間欠動作の発振回路OSCのようなそれ自体の動
作中において電力を消費する発振回路は設けられていな
い。
[0102] However, in this embodiment, an oscillator circuit consumes power in its in own operation as the oscillation circuit OSC 1 of the intermittent operation of Figure 6 is not provided.

【0102】それ故に、回路素子数の減少を図ることが
できる。また、共通の発振回路OSCの消費電力が、例
えば図6の発振回路OSCのそれに比べて若干大きく
ても、RAM全体の平均消費電力を充分に減少させるこ
とができる。
Therefore, the number of circuit elements can be reduced. Further, the power consumption of the common oscillation circuit OSC, for example be slightly larger than that of the oscillation circuit OSC 2 of FIG. 6, it is possible to reduce the average power consumption of the entire RAM sufficiently.

【0103】図2は、他の実施例の基板バックアバイア
ス電圧発生回路 bb −Gの回路図である。
FIG. 2 is a circuit diagram of a substrate back bias voltage generating circuit V bb -G of another embodiment.

【0104】図示の基板バックバイアス電圧発生回路
bb −Gは、発振回路OSC、波形整形回路CMOSイン
バータ回路IV 13 、CMOSナンドゲート回路G8、C
MOSインバータ回路IV14及びIV16、バッファアン
プとしてのCMOSインバータ回路IV15及びIV17
チャージポンプ用のキャパシタC5及びC6、及び整流素
子としてのNチャンネルMOSFETQ35ないしQ38
らなる。
The illustrated substrate back bias voltage generation circuit V
bb -G the oscillation circuit OSC, the waveform shaping circuit CMOS inverter circuit IV 13, CMOS NAND gate circuit G 8, C
MOS inverter circuits IV 14 and IV 16 , CMOS inverter circuits IV 15 and IV 17 as buffer amplifiers,
Capacitors C 5 and C 6 for the charge pump, and to N-channel MOSFET Q 35 not as the rectifying element consisting Q 38.

【0105】すなわち、ゲート回路G8及びインバータ
回路IV17の出力は、発振回路OSCの出力にかかわら
ずにハイレベルにされる。キャパシタC6は、インバー
タIV17のハイレベル出力によってチャージ状態に置か
れる。
That is, the outputs of the gate circuit G 8 and the inverter circuit IV 17 are set to the high level regardless of the output of the oscillation circuit OSC. Capacitor C 6 is charged by the high level output of inverter IV 17 .

【0106】インバータIV15の出力は、発振回路OS
Cの出力に応じてハイレベルとロウレベルに変化され
る。この状態においては、キャパシタC5とMOSFE
TQ37及びQ38とからなる整流回路が動作される。これ
に応じて半導体基板に基板バックバイアス電圧VBBが供
給される。MOSFETQ35は、ノードN1に現われる
正の最大レベルが整流素子としてのMOSFETQ37
よってクランプされるので、実質的にオフ状態に維持さ
れる。
[0106] The output of the inverter IV 15, the oscillation circuit OS
It is changed to a high level and a low level in accordance with the output of C. In this state, the capacitor C 5 and the MOSFE
Rectifier circuit is operated consisting TQ 37 and Q 38 Metropolitan. In response, the substrate back bias voltage VBB is supplied to the semiconductor substrate. MOSFET Q 35, since the maximum positive level appearing at node N 1 is clamped by the MOSFET Q 37 as the rectifying elements is substantially maintained in the OFF state.

【0107】インバータIV15の出力は、発振回路OS
Cの出力に応じてハイレベルとロウレベルに変化され
る。この状態においては、キャパシタC5とMOSFE
TQ37及びQ38とからなる整流回路が動作される。これ
に応じて半導体基板に基板バックバイアス電圧−V bb
供給される。MOSFETQ35は、ノードN1に現われ
る正の最大レベルが整流素子としてのMOSFETQ37
によってクランプされるので、実質的にオフ状態に維持
される。
[0107] The output of the inverter IV 15, the oscillation circuit OS
It is changed to a high level and a low level in accordance with the output of C. In this state, the capacitor C 5 and the MOSFE
Rectifier circuit is operated consisting TQ 37 and Q 38 Metropolitan. Substrate back-bias voltage -V bb is supplied to the semiconductor substrate accordingly. MOSFET Q 35 is, MOSFET Q 37 of the positive maximum level appearing at node N 1 as the rectifying element
, So that it is substantially kept in the off state.

【0108】次にインバータ回路IV13の出力がロウレ
ベルにされると、インバータ回路IV15の出力はそれに
応じてほぼ0ボルトのロウレベルにされる。ノードN5
は、キャパシタC5が予めブーストレベルに充電されて
いるので、インバータ回路の出力がロウレベルにされる
とそれに応じて大きい負の電位にされる。このノードの
電位は、MOSFETQ38を介して半導体基板に供給さ
れる。インバータ回路IV17の出力は、インバータ回路
IV13のロウレベル出力に応じてほぼ電源電圧VCCのハ
イレベルにされる。また、キャパシタC6を介してノー
ドN2に与えられる正電位によってMOSFETQ36
導通状態にされる。その結果、キャパシタC6は再び充
電される。
[0108] Referring now the output of the inverter circuit IV 13 is at the low level, the output of the inverter circuit IV 15 is accordingly at a low level of approximately 0 volts. Node N 5
Since the capacitor C 5 is charged in advance the boost level, the output of the inverter circuit is at a negative potential larger accordingly when it is at a low level. The potential of this node, supplied to the semiconductor substrate through the MOSFET Q 38. The output of the inverter circuit IV 17 is a high level of approximately the power supply voltage V CC in response to the low level output of the inverter circuit IV 13. Further, MOSFET Q 36 by a positive potential applied to the node N 2 via a capacitor C 6 is conductive. As a result, the capacitor C 6 is charged again.

【0109】インバータ回路IV13の出力の変化によっ
て上述のような動作が繰り返される。その結果として、
制御信号VCN2がハイレベルにされている期間におい
て半導体基板に大きいバイアス電流が供給される。
[0109] Operation as described above by a change in the output of the inverter circuit IV 13 are repeated. As a result,
A large bias current is supplied to the semiconductor substrate during a period when the control signal VCN 2 is at a high level.

【0110】この実施例に従うと、比較的大きい駆動能
力を持つようにされる2つのインバータ回路IV15とI
17が相補的に動作されるので、RAM内の電源配線に
流れる過渡電流の大きさを小さくさせることができる。
これに応じて電源配線に生ずる雑音を小さくさせること
ができる。
According to this embodiment, two inverter circuits IV 15 and IV 15 having a relatively large driving capability are provided.
Since V 17 are operated complementarily, it is possible to reduce the size of the transient current flowing through the power supply wiring in the RAM.
Accordingly, noise generated in the power supply wiring can be reduced.

【0111】[0111]

【発明の効果】【The invention's effect】

(1)基板バックバイアス電圧のレベルをモニターして
基板バックバイアス電圧を形成する発振回路とその整流
回路の動作を選択的に停止させることにより、実質的に
無駄とされる電流消費を抑えることができる。これによ
って、基板バックバイアス電圧発生回路を内蔵した半導
体記憶装置の低消費電力化を図ることができる。
(1) By monitoring the level of the substrate back bias voltage and selectively stopping the operation of the oscillating circuit for forming the substrate back bias voltage and the rectifier circuit thereof, it is possible to suppress substantially wasteful current consumption. it can. This makes it possible to reduce the power consumption of a semiconductor memory device having a built-in substrate back bias voltage generation circuit.

【0112】(2)非選択時におけるリーク電流を補う
ような小さな電流駆動能力しか持たない基板バックバイ
アス電圧発生回路と、上記基板バックバイアス電圧のレ
ベルモニター出力によって選択的に動作させられる基板
バックバイアス電圧発生回路とを設けること、及び内部
回路を動作状態にするとき上記モニター出力を無効にす
ることによって、低消費電力のもとにほぼ一定のレベル
にされた基板バックバイアス電圧を形成することができ
るという効果が得られる。
(2) A substrate back bias voltage generating circuit having only a small current driving capability to compensate for a leakage current when not selected, and a substrate back bias selectively operated by the level monitor output of the substrate back bias voltage Providing a voltage generation circuit, and disabling the monitor output when the internal circuit is activated, thereby forming a substantially constant substrate back bias voltage with low power consumption. The effect that it can be obtained is obtained.

【0113】(3)上記(1)、(2)により、基板バックバ
イアス電圧発生回路の低消費電力化が図られるから、バ
ッテリーバックアップ動作のときのバッテリーの長寿命
化を実現することができるという効果が得られる。
(3) According to the above (1) and (2), the power consumption of the substrate back bias voltage generating circuit is reduced, so that the battery life can be extended during the battery backup operation. The effect is obtained.

【0114】(4)ゲートに回路の接地電位が供給され
たPチャンネルMOSFETによるレベルリミッタ作用
と、ダイオード形態のNチャンネルMOSFETを用い
ることによって、簡単な回路構成で、しかも実質的に正
の電源電圧VCCを用いるだけで接地電位を基準とした負
の電圧のレベルを検出することができるという効果が得
られる。
(4) The level limiter function of the P-channel MOSFET whose gate is supplied with the ground potential of the circuit and the use of a diode-type N-channel MOSFET enable a simple circuit configuration and a substantially positive power supply voltage. The effect of being able to detect the level of the negative voltage with reference to the ground potential only by using V CC is obtained.

【0115】以上本発明者によってなされた発明を実施
例に基づき具体的に説明したが、この発明は上記実施例
に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲
で種々変更可能であることはいうまでもない。例えば、
チップ選択信号によって動作状態にされるRAM等の半
導体記憶装置にあっては、図2の回路において、内部制
御信号RASB1に代え、そのチップ選択信号によって
基板バックバイアス電圧のモニター出力を無効にするも
のであっても良い。また、電源電圧の投入によって定常
的に動作する発振回路及び整流回路は、特に必要とされ
るものではない。 実施例のように基板バックバイアス
電圧発生回路を定常動作の回路部分と間欠動作の回路部
分とに分ける構成は、間欠動作の回路部分を構成する回
路素子の不必要な大型化を防ぐという点で望ましい。し
かしながら、必要なら、弱い電流供給能力の回路と強い
電流供給能力の回路とを択一的に動作させても良い。間
欠動作の回路部分は、複数個設けられ、それぞれ個別的
に制御されて良い。
The invention made by the present inventor has been specifically described based on the embodiments. However, the invention is not limited to the above-described embodiments, and can be variously modified without departing from the gist of the invention. Needless to say. For example,
In the semiconductor memory device such as a RAM that is in the operating state by the chip select signal, the circuit of FIG. 2, instead of the internal control signal RASB 1, to disable the monitor output of the substrate back bias voltage by the chip select signal It may be something. In addition, an oscillating circuit and a rectifying circuit that operate constantly when the power supply voltage is turned on are not particularly required. The configuration in which the substrate back bias voltage generation circuit is divided into a circuit portion for a steady operation and a circuit portion for an intermittent operation as in the embodiment is in that unnecessary enlargement of the circuit elements constituting the circuit portion for the intermittent operation is prevented. desirable. However, if necessary, a circuit having a weak current supply capability and a circuit having a strong current supply capability may be operated alternatively. A plurality of circuit portions for the intermittent operation may be provided and each may be individually controlled.

【0116】この発明において、用語「基板バックバイ
アス電圧発生回路」の基板は、電界効果素子の基体ゲー
トのような一つの半導体領域を意味するものであって、
半導体基板のみを意味するものではない。例えば、α線
に基づくメモリのソフトエラーを軽減させるために、メ
モリセルがN型半導体基板表面に形成されたP型ウェル
領域に形成され、そのP型ウェル領域に基板バックバイ
アス電圧が印加されるなら、基板はP型ウェル領域を意
味する。
In the present invention, the substrate of the term “substrate back bias voltage generating circuit” means one semiconductor region such as a base gate of a field effect element.
It does not mean only a semiconductor substrate. For example, in order to reduce a soft error of a memory based on α rays, a memory cell is formed in a P-type well region formed on the surface of an N-type semiconductor substrate, and a substrate back bias voltage is applied to the P-type well region. Then, the substrate means a P-type well region.

【0117】ダイナミック型RAMを構成するメモリセ
ルの読み出しのための基準電圧は、ダミーセルを用いる
ものの他、ダミーセルを用いずにハイインピーダンス状
態のハイレベルとロウレベルとされた相補データ線を短
絡することによって形成されても良い。この場合、基準
電圧は中間レベルとなる。また、アドレスバッファ、ア
ドレスデコーダ等の周辺回路をCMOSスタティック型
回路により構成するもの、さらにはXアドレス信号とY
アドレス信号とをそれぞれ独立した外部端子から供給す
るとともに、アドレス信号の変化タイミングを検出回路
を設けて、この検出出力により内部回路の動作に必要な
各種タイミング信号を発生させるもの等種々の実施例を
採ることができるものである。
The reference voltage for reading the memory cells constituting the dynamic RAM is obtained by short-circuiting the complementary data lines of the high impedance state and the low level in the high impedance state without using the dummy cells in addition to using the dummy cells. It may be formed. In this case, the reference voltage is at an intermediate level. Peripheral circuits such as an address buffer and an address decoder are constituted by CMOS static circuits.
An address signal is supplied from independent external terminals, and a detection circuit is provided for detecting a change timing of the address signal. Various detection signals are used to generate various timing signals necessary for the operation of the internal circuit. Can be taken.

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

【図1】この発明の一実施例を示す回路図。FIG. 1 is a circuit diagram showing one embodiment of the present invention.

【図2】他の実施例の回路図FIG. 2 is a circuit diagram of another embodiment .

【図3】動作を説明するためのタイミング図。FIG. 3 is a timing chart for explaining operation;

【図4】他の実施例の回路図。FIG. 4 is a circuit diagram of another embodiment.

【図5】他の実施例の回路図。FIG. 5 is a circuit diagram of another embodiment.

【図6】基板バックバイアス電圧発生回路の一実施例を
示す回路図。ッ
FIG. 6 shows an embodiment of a substrate back bias voltage generation circuit.
FIG . Tsu

【符号の説明】[Explanation of symbols]

MC…メモリセル、DC…ダミーセル、CW…カラムス
イッチ、SA…センスアンプ、AR…アクティブリスト
ア回路、R、C−DCR…ロウ/カラムデコーダ、AD
B…アドレスバッファ、DOB…データ信号バッファ、
DBI…データ入力バッファ、TC…タイミング制御回
路、 bb −G…基板バックバイアス電圧発生回路。、
MC: memory cell, DC: dummy cell, CW: column switch, SA: sense amplifier, AR: active restore circuit, R, C-DCR: row / column decoder, AD
B: address buffer, DOB: data signal buffer,
DBI ... data input buffer, TC ... timing control circuit, V bb -G ... substrate back-bias voltage generation circuit. ,

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 基板バックバイアス電圧が供給される基
板ゲートを持つ絶縁ゲート電界効果トランジスタを含む
第1の回路と、 発振回路とかかる発振回路の出力信号を受ける第1のバ
ッファ回路及び第2のバッファ回路と、 上記発振回路の出力上記第1のバッファ回路への伝達
を制御するゲート回路と、 上記第1のバッファ回路と第2のバッファ回路の出力を
それぞれ受けて負の電圧を発生し、かかる負の電圧によ
上記基板ゲートへ電流を供給する第1と第2の整流回
路を含む基板バックバイアス電圧発生回路と、 上記基板ゲートにおける基板バックバイアス電圧のレベ
ルを検出して制御信号を出力するレベル検出回路とを含
み、 上記発振回路が動作している状態において、上記ゲート
回路を上記制御信号に基づいて制御して第1の整流回路
の動作を停止させるようにしてなることを特徴とする半
導体記憶装置。
A first circuit including an insulated gate field effect transistor having a substrate gate to which a substrate back bias voltage is supplied; an oscillation circuit; a first buffer circuit receiving an output signal of the oscillation circuit; A buffer circuit, a gate circuit for controlling transmission of an output of the oscillation circuit to the first buffer circuit, and a negative voltage generated by receiving the outputs of the first and second buffer circuits, respectively. Due to such negative voltage
And the substrate back bias voltage generating circuit including a first and a second rectifier circuit for supplying current to the substrate gate Ri, a level detecting circuit for outputting a control signal by detecting a level of the substrate back-bias voltage at the substrate gate A semiconductor memory device, wherein the operation of the first rectifier circuit is stopped by controlling the gate circuit based on the control signal while the oscillation circuit is operating.
【請求項2】 上記第1の整流回路は、基板のリーク電
流に見合った比較的小さな電流供給能力を持つようにさ
れるものであることを特徴とする特許請求の範囲第1項
記載の半導体記憶装置。
2. The semiconductor device according to claim 1, wherein said first rectifier circuit has a relatively small current supply capability corresponding to a leak current of a substrate. Storage device.
【請求項3】 上記第1の回路は、ダイナミック型ラン
ダムアクセスメモリであり、かかるダイナミック型ラン
ダムアクセスメモリに供給されるRAS系の制御信号と
リフレッシュ制御信号とにより上記ゲート回路が制御さ
れて第1の整流回路が動作状態にされることを特徴とす
る特許請求の範囲第1項記載の半導体記憶装置。
Wherein said first circuit is a dynamic random access memory, such a dynamic run
2. The first rectifier circuit according to claim 1, wherein said gate circuit is controlled by a RAS control signal and a refresh control signal supplied to said dumb access memory, and said first rectifier circuit is activated. Semiconductor storage device.
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JPS57142032A (en) * 1981-02-27 1982-09-02 Toshiba Corp Self substrate bias circuit
JPS58105563A (en) * 1981-12-17 1983-06-23 Mitsubishi Electric Corp Substrate bias generating circuit

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