JP3849835B2 - 半導体集積回路装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
この発明は、半導体集積回路装置に関し、例えば電源電圧を分圧して形成された中間電圧発生回路を内蔵したダイナミック型RAM(ランダム・アクセス・メモリ)を含む半導体集積回路装置に利用して有効な技術に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
DRAMでは、ビット線をプリチャージするためやメモリセルプレートをバイアスするためにビット線電圧VDLの半分の電圧HVDLを発生する回路が必要である。近年DRAMの大容量化が進み、ギガビットスケールのものが設計されるようになった。このような大容量DRAMでは、ビット線やメモリセルプレートの容量は数100nFに達するために大きな電流が供給可能な回路方式が求められている。
【0003】
図6に従来のビット線プリチャージ電圧発生回路の例を示す。本回路は、1990年電子情報通信学会秋季全国大会予稿集5−252頁に記載されている。本回路は基本的にPチャンネル型MOSFETとNチャンネル型MOSFETからなるプツシュプル方式の負荷駆動回路とそれらを個々に駆動する2つの誤差増幅用差動アンプA1とA2から構成される。そして、それらの差動アンプA1とA2はさらに小さな差動アンプA3とA4の出力によりその動作電流がそれぞれ制御される構成となっている。
【0004】
上記回路には、その出力電圧Voutを決める基準電圧として、電源電圧Vccを抵抗により分圧した2種の電圧が入力される。このうち、低い電圧V1はPチャンネル型MOSFETを駆動する差動アンプA1に入力される。高い方の電圧V2はNチャンネル型MOSFETを駆動する差動アンプA2に入力される。これにより、この回路の出力電圧と出力電流の関係には、図2に示すように中心部に不惑帯ができる。これは上記Pチャンネル型MOSFETとNチャンネル型MOSFETとを通して定常的な貫通電流を防止するためである。
【0005】
本回路では、さらに上記差動アンプA1,A2よりデバイスのサイズも電流も小さな差動アンプA3,A4が設けられている。これらの小さな差動アンプA3,A4の一方の入力端子(+)には、本回路の出力電圧Voutが供給される。上記小さな差動アンプA3の一方の入力端子(−)には、Pチャンネル型MOSFETに対応したものにおいては上記電圧V1よりも更に低い電圧V3が供給され、Nチャンネル型MOSFETに対応したものにおいては上記電圧V2よりも更に高い電圧V4が入力される。
【0006】
負荷電流が流れて出力電圧Voutが上記小さな差動アンプA3の入力電圧V3よりも低下した場合、その出力信号がロウレベルとなってNANDゲート回路の出力をハイレベルにする。これにより、Pチャンネル型MOSFETのゲート電圧を形成する差動アンプの動作電流を増大させ速やかに上記Pチャンネル型MOSFETのゲート電圧をロウレベル側に引き下げる。その結果、出力電圧Voutは上昇してもとのレベルに復帰する。逆に、負荷電流が流れこんで出力電圧Voutが上記小さな差動アンプA3の入力電圧V4よりも上昇した場合、その出力信号がハイレベルとなってNORゲート回路の出力をロウレベルにする。これにより、Nチャンネル型MOSFETのゲート電圧を形成する差動アンプA2の動作電流を増大させ速やかに上記Nチャンネル型MOSFETのゲート電圧をハイレベル側に引き上げる。その結果、出力電圧Voutは低下してもとのレベルに復帰する。
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
しかしながら、上記の回路では不惑帯を発生するためや電流切り換えレベル検知のために、4種もの正確な参照電圧V1〜V4を必要とするため抵抗が不可欠である。上記抵抗に流れる電流を小さくするために、大きな抵抗値の抵抗素子が必要となって比較的大きな面積を必要とするという問題がある。また、電流切り換えレベル検知のために、常に電流を流しておく必要があるのでその分消費電流が大きくなってしまうという問題を有するものである。
【0008】
この発明の目的は、回路の簡素化と低消費電力化を実現した中間電圧発生回路を備えた半導体集積回路装置を提供することにある。この発明の他の目的は、低消費電力で高応答性の中間電圧発生回路を備えた半導体集積回路装置を提供することにある。この発明の前記ならびにそのほかの目的と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。
【0009】
【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、チップ内に外部電源電圧VDDまたはそれを元に内部で発生した電圧の半分の電圧を発生する電圧発生回路を含む半導体集積回路において、該電圧発生回路は基準電圧と、プッシュプル出力回路の出力電圧を比較して上記プッシュプル出力回路の出力トランジスタを駆動する2組の差動回路から構成され、該差動回路にオフセットを持たせて上記プッシュプル出力回路に貫通電流が流れるのを防止する。上記オフセットは、差動対MOSFETのそのチャネル幅とチャネル長の比あるいは、しきい電圧が異なるようにすることにより形成する。該差動回路のバイアス電流を負荷電流に比例するようにする。
【0010】
【発明の実施の形態】
図1には、この発明に係る電圧発生回路の一実施例の回路図が示されている。同図において、Pチャンネル型MOSFETは、チャンネル部分に矢印を付すことによりNチャンネル型MOSFETと区別される。この実施例の電圧発生回路は、特に制限されないが、ダイナミック型RAMのビット線プリチャージ電圧発生回路として用いられる。
【0011】
この実施例の電圧発生回路は、直接形態のMOSFETQ19とQ20からなる分圧回路により形成された内部電圧VDL(又は電源電圧VDD)を1/2に分圧し、これの分圧電圧HVDLを基準電圧として実質的に等しくされた出力電圧VMP(VPL)を形成する。上記出力電圧VMPは、Pチャンネル型の出力MOSFETM1とNチャンネル型の出力MOSFETM10からなる相補型のプッシュプル回路を通して出力される。
【0012】
上記出力MOSFETM1とM10は、差動回路N−AMPとP−AMPの出力電流により駆動される。この場合、出力電圧VMPが上記基準電圧HVDLに等しくなるとき、両出力MOSFETM1とM10を通して電源電圧VDDと回路の接地電位との間で大きな貫通電流が流れてしまうのを防止するために、本願発明では次のような工夫がなされている。
【0013】
上記差動回路N−AMPとP−AMPにオフセットΔVが設定される。つまり、出力電圧VMPが基準電圧HVDLより低いときには、差動回路N−AMPから出力MOSFETM1のゲート電圧N1をロウレベルにするような出力電流が形成されて、出力MOSFETM1をオン状態として出力ノードN10に電流を供給して出力電圧VMPを高くする。このとき、オフセットΔVより、出力電圧VMP+ΔV>HVDLになると、差動回路N−AMPは出力MOSFETM1のゲート電圧N1をハイレベルに引き上げるような出力電流を流すので、上記Pチャンネル型の出力MOSFETM1はオフ状態にされる。
【0014】
逆に、出力電圧VMPが基準電圧HVDLより高いときには、差動回路P−AMPから出力MOSFETM10のゲート電圧N7をハイレベルにするような出力電流が形成されて、出力MOSFETM10をオン状態として出力ノードN10の電流を吸収して出力電圧VMPを低くする。このとき、オフセットΔVより、出力電圧VMP+ΔV<HVDLになると、差動回路P−AMPは出力MOSFETM10のゲート電圧N7をロウレベルに引き上げるような出力電流を流すので、上記Nチャンネル型の出力MOSFETM10はオフ状態にされる。
【0015】
この結果、HVDL=VMPが等しいときには、上記のようなオフセットΔVの存在によって、両出力MOSFETM1とM10はオフ状態にされる。つまり、上記両差動回路N−AMPとP−AMPは、出力電圧VMPの変化を検知してを基準電圧HVDLに等しく設定する際に、上記のようなオフセットΔVの存在よって一方の出力MOSFETM1(又はM10)がオン状態のときには、他方の出力MOSFETM10(又はM1)がオフ状態になるように制御することとなり、図2に示した特性図のようにオフッセトΔVに対応した不感帯を設けるようにすることができる。
【0016】
具体的には、差動回路N−AMPにおいて、基準電圧HVDLが入力される差動MOSFETM7のチャネル幅WN1を出力電圧VMPが供給される差動MOSFETM6のチャンネル幅WN2より小さくしている(MN1<WN2)。これにより、差動回路N−AMPと出力MOSFETM1で構成される電圧フォロワの出力電圧はHVDLよりやや低くされてオフセットΔVが持たせられる。同様に差動回路P−AMPにおいて、基準電圧HVDLが入力される差動MOSFETM16のチャネル幅WP1を出力電圧VMPが供給される差動MOSFETM15のチャンネル幅WP2より小さくしている(MP1<WP2)。これにより、差動回路P−AMPと出力MOSFETM10で構成される電圧フォロワの出力電圧はHVDLよりやや高く設定されて上記オフセットΔVが持たせられる。このようにして、図2に示すような不惑帯を有する出力電圧−出力電流特性となる。この不惑帯により、先に述べた従来技術と同様に、貫通電流を防ぐことが出来る。
【0017】
上記差動回路N−AMPとP−AMPにおいて、差動MOSFETM6とM7及びM15とM16のしきい値電圧はそれぞれ等しく、電流ミラー形態の負荷MOSFETM5とM4、M13とM14は、そのサイズ比が等しくされて入出力電流比は1:1のように設定されるものである。
【0018】
この実施例では、上記のように差動回路N−AMPとP−AMPに流れるバイアス電流が負荷電流に比例するようにする回路が追加されている。つまり、差動回路N−AMPにおいては、出力MOSFETM1とゲートとソースがそれぞれ共通接続されたMOSFETM2が上記出力MOSFETM1に流れる出力電流をモニタする電流検出回路として設けられ、かかる検出電流はNチャンネル型MOSFETM3とM8からなる電流ミラー回路を介して、上記差動MOSFETM6とM7の共通ソースに流れるようにされる。つまり、差動回路N−AMPのバイアス電流(動作電流)は、MOSFETM9で形成された定電流に、上記電流ミラー回路のMOSFETM8で形成された負荷電流に比例した電流が加えられる。
【0019】
同様に、差動回路P−AMPにおいても、出力MOSFETM10とゲートとソースがそれぞれ共通接続されたMOSFETM11が上記出力MOSFETM10に流れる出力電流をモニタする電流検出回路として設けられ、かかる検出電流はPチャンネル型MOSFETM12とM17からなる電流ミラー回路を介して、上記差動MOSFETM15とM16の共通ソースに流れるようにされる。この結果、差動回路P−AMPのバイアス電流(動作電流)は、MOSFETM18で形成された定電流に、上記電流ミラー回路のMOSFETM17で形成された負荷電流に比例した電流が加えられる。
【0020】
上記のような回路を付加することにより、パワーオン時や負荷動作時のように負荷電流が増加して出力電圧VMPと基準電圧HVDLの差分が大きいとき、差動回路の電流が増加して高速に応答できるようになっている。また、この実施例回路では、従来技術のように出力の変動量をセンスするためのアンプが不要なのでその分消費電流も小さくできるという利点がある。
【0021】
この実施例では、差動回路N−AMPとP−AMPにオフセットを持たせるこめに、差動MOSFETのしきい値電圧や電流ミラー比を等しくして、差動MOSFETのチャネル幅が異なるようにしたが、チャネル幅とチャネル長の比を異なるようにしても同様な効果が得られる。あるいは、差動MOSFETのしきい値電圧を異ならせるもの、あるいは電流ミラー回路からなる負荷回路の電流ミラー比を異なるようにしても同様な効果が得られる。
【0022】
以上のように、本発明によれば、基準電圧は1つでよいので同図に示すようにMOSFETM19とM20のような簡単な分圧回路を使用することができる。ここで、MOSFETは一般にシート抵抗が高いのでこの回路は、回路の単純さと合わせて非常に小さなレイアウト面積で実現できる。
【0023】
以上説明したように、半導体集積回路内に外部電源電圧VDDまたはそれを元に内部で発生した電圧VDLの半分の電圧HVDLを発生する回路を含む半導体集積回路において、該電圧発生回路は基準電圧と該出力電圧を比較する2組の差動回路とそれらの出力によりそれぞれ制御される負荷に電流を供給するPチャンネル型の出力MOSFETおよび負荷からの電流を吸収するNチャンネル型の出力MOSFETから構成して該差動回路にオフセットを持たせてることにより、従来のようなレベルの異なる2種の基準電圧を不要にできる。差動回路の差動MOSFET共通ソースに付加された電流源の電流値を負荷電流に比例するようにすることにより、待機時には誤差増幅用差動回路以外に電流を流すことなく、パワーオン時や負荷動作時にのみ差動回路の電流が増加するようになるので、待機時電流を小さくすることができる。
【0024】
図3は、本発明が適用されるシステムLSIの一実施例の全体の回路ブロック図で有る。実施例の半導体集積回路装置CHIPは、図示のような複数の回路ブロック、すなわち入出力回路I/O、基板バイアス制御回路VBBC、制御回路ULC、リードオンリメモリROM、D/A変換器DAC、A/D変換器ADC、割り込み制御回路IVC、クロック発生回路CGCを有するシステムパワーマネジメント回路SPMC、中央処理部CPU、スタティックメモリSRAM、DMAコントローラDMAC、ダイナミック型メモリDRAMを含む。
【0025】
それらの回路ブロックは、内部バスBUS、制御バスCBUSに結合されている。それらは半導体集積回路装置を構成すべき図示しない半導体基板に搭載される。上記システムパワーマネジメント回路SPMCは、システムLSIに搭載される各モジュールにおいて、消費される電力を制御する機能を有する。
【0026】
半導体集積回路装置は、入出力回路I/Oにつながる入出力外部端子Tio1ないしTionと、負論理レベルのようなリセット信号resbが供給される外部端子T1と、制御用外部端子T2と、第1動作制御信号cmqが供給される第1動作制御用外部端子T3と、第2動作制御信号cpmqが供給される第2動作制御用外部端子T4と、外部クロック信号clkが供給されるクロック用外部端子T5と、複数の電源電圧(vdd、vccdr、vss)が供給される複数の電源用外部端子T6、T7、T8とを持つ。
【0027】
特に制限されないが、電源電圧vddは、内部回路ブロックの動作のための電源電圧とされ、1.8ボルト±0.15ボルトのような値を取る。電源電圧vccdrは、半導体集積回路装置に要求される入出力レベルに応じて、主として入出力回路I/Oのために設定される電源電圧であり、3.3ボルト±0.3ボルト、2.5ボルト±0.25ボルト、及び1.8ボルト±0.15ボルトのような値のうちの一つを取るようにされる。電位vssは、いわゆるアース電位と称されるような回路の基準電位である。
【0028】
図示の半導体集積回路装置は、いわゆるASIC(アプリケーション・スペシファイド・インテグレーテッド・サーキッツ)すなわち特定用途ICを構成するようにされる。すなわち、図示のほとんどの回路ブロックは、ASIC構成を容易ならしめるように、それぞれ独立的な回路機能単位としてのいわゆるモジュールないしはマクロセルをなすようにされる。各機能単位は、それぞれその規模、構成が変更可能にされる。ASICとしては、図示の回路ブロックの内、実現すべき電子システムが必要としない回路ブロックは、半導体基板上に搭載しないようにすることができる。逆に、図示されていない機能単位の回路ブロックを追加することもできる。
【0029】
半導体集積回路装置は、特に制限されないが、1.8ボルト±0.15ボルトのような低電源電圧vddの基でも十分な動作特性を示すように、低電源電圧可能なCMOS構造の半導体集積回路装置とされる。
【0030】
半導体集積回路装置に搭載されるダイナミック型メモリは、上記電源電圧vddによって動作されても良い。しかし、この実施例の半導体集積回路装置には、ダイナミック型メモリのために、上記電源電圧vddとともに、上記電源電圧vddによって動作される電圧発生回路から発生される高電源電圧も利用される。ダイナミック型メモリにおいては、ダイナミック型メモリセルを選択するロウデコーダのような回路はかかる高電源電圧にて動作され、半導体集積回路装置の内部バスBUSとの間に信号を入出力するような回路は低電源電圧vddのような電源電圧によって動作される。この構成は、ダイナミック型メモリセルに与えられる情報としての電荷量を増大させる。これにより、ダイナミック型メモリの情報保持時間特性をより良好にできる。同様に、センスアンプを前記のような昇圧電圧vbsを用いたオーバードライブ方式で駆動することにより、高速な読み出し動作が可能になる。
【0031】
中央処理部CPUは、特に制限されないが、いわゆるマイクロプロセッサと同様な構成にされる。すなわち中央処理部CPUは、その詳細を図示しないけれども、その内部に命令レジスタ、命令レジスタに書込まれた命令をデコードし、各種のマイクロ命令ないしは制御信号を形成するマイクロ命令ROM、演算回路、汎用レジスタ(RG6等)、内部バスBUSに結合するバスドライバ、バスレシーバなどの入出力回路を持つ。
【0032】
中央処理部CPUは、リードオンリメモリROMなどに格納されている命令を読み出し、その命令に対応する動作を行う。中央処理装置CPUは、入出力回路I/Oを介して入力される外部データの取り込み、制御回路ULCに対するデータの入出力、リードオンリメモリROMからの命令や命令実行のために必要となる固定データのようなデータの読み出し、D/A変換器DACへのD/A変換すべきデータの供給、A/D変換器によってA/D変換されたデータの読み出し、スタティック型メモリSRAM、ダイナミック型メモリDRAMへのデータの読み出し、書込み、DMAコントローラDMACの動作制御等を行う。制御バスCBUSは、中央処理部CPUによる図示の回路ブロックの動作制御のために利用され、またDMAコントローラDMACなどの回路ブロックからの状態指示信号を中央処理部CPUに伝えるために使用される。
【0033】
中央処理部CPUは、また割り込み制御回路IVCにおける指示レジスタRG5などにセットされた動作制御信号を内部バスBUSを介して参照し、必要な処理を行う。中央処理部CPUは、クロック発生回路CGCから発生されるシステムクロック信号C2を受けそのシステムクロック信号C2によって決められる動作タイミング、周期をもって動作される。
【0034】
中央処理部CPUは、クロック発生回路CGCからのシステムクロック信号C2の供給が停止されたなら、それに応じて動作停止状態にされる。停止状態において、ダイナミック回路の出力信号は、回路に生じる不所望なリーク電流によって不所望に変化されてしまう。スタテックフリップフロップ回路構成のレジスタ回路のような回路は、システムクロック信号の非供給期間であっても、以前のデータを保持する。
【0035】
割り込み制御回路IVCは、外部端子T1に負論理レベルのようなリセット信号を受け、外部端子T3を介して第1動作信号cmqを受け、外部端子T4を介して第2動作制御信号cpmqを受け、また、外部端子T2に、半導体集積回路装置の動作状態を指示する状態指示信号を出力する。割り込み制御回路IVCは、かかるリセット信号resb、動作制御信号cmq、cpmq及び状態指示信号に対応してそれぞれの位置のビットが設定されるようなレジスタRG5を持つ。
【0036】
レジスタRG5における状態指示信号は、内部バスBUSを介して中央処理部CPUによって更新される。外部端子T3、T4を介してレジスタRG5にセットされた動作制御信号cmq、cpmqは、前述のように、内部バスBUSを介し中央処理部CPUによって参照される。
【0037】
特に制限されないが、割り込み制御回路IVCは、その内部にダイナミック型メモリのリフレッシュ動作のための図示しないリフレッシュアドレスカウンタを持つ。割り込み制御回路IVCにおけるかかるリフレッシュアドレスカウンタは、第1、第2動作制御信号cmq、cpmqによって第1及び第3モードが指示されているなら、すなわち半導体集積回路装置に対して動作モードか、動作スタンバイモードが指示されているなら、クロック発生回路CGCからのシステムクロック信号に基づいて歩進され、周期的に更新されるリフレッシュアドレス情報を形成する。
【0038】
クロック発生回路CGCは、外部端子T5を介して外部クロック信号clkを受け、その外部クロック信号clkに対応した周期のシステムクロック信号C2を形成する。なお、図12では、クロック発生回路CGCと中央制御部CPUとの間の信号線が単純化されて表現されているけれども、システムクロック信号C2は、中央制御部CPU内の図示しない回路の順序立った動作のために、一般的なプロセッサに対するクロック信号と同様に、多相信号からなると理解されたい。
【0039】
クロック発生回路CGCによるシステムクロック信号C2の発生は、割り込み制御回路IVCからの第1及び第2動作制御信号cmq、cpmqに応答するモード信号MODE2やイニシャル動作指示信号INTLのような制御信号C1及び中央処理部CPUからの制御信号C3によって制御される。動作制御信号cmqによって完全スタンバイ動作が指示されたなら、中央処理部CPUによって、スタテイック的に保持すべきデータのスタテイック型メモリSRAMへの書込み処理動作を含むような、完全スタンバイ動作へ移行するための必要な処理動作が行われ、次いで、中央処理部CPUからクロック発生回路CGCへシステムクロック発生動作停止のための制御信号C3が発生される。
【0040】
動作制御信号cpmqによって動作スタンバイ動作が指示された場合は上記完全スタンバイ動作と同様に、中央処理部CPUによって、スタテイック的に保持すべきデータのスタテイック型メモリSRAMへの書込み処理動作を含むような、動作スタンバイ動作へ移行するための必要な処理動作が行われる。この場合のその後の動作は、上記完全スタンバイ動作の場合とは異なり、中央処理部CPUからクロック発生回路CGCへシステムクロック信号の選択的出力のための制御信号C3が発生される。
【0041】
入出力回路I/Oは、外部端子Tio1ないしTionの内の所望の外部端子を介して外部から供給される信号を受け、また外部端子Tio1ないしTionの内の所望の端子に出力すべき信号を内部バスBUSを介して受ける。入出力回路I/Oは、その内部にそれぞれCMOSスタテック回路からなるような制御レジスタRG4と図示しないデータレジスタとを持つ。
【0042】
制御レジスタRG4は、中央処理部CPUによって選択され、かつ中央処理部CPUによって、当該入出力回路I/Oのための制御データ、例えば、データ入力/出力指示や高出力インピーダンス状態指示などの制御データが与えられる。データレジスタは、外部端子Tio1ないしTionと、内部バスBUSとの間のデータの転送のために利用される。外部端子Tio1ないしTionのビット幅すなわち端子数と、内部バスBUSのビット幅が異なるような場合、データレジスタは、大きいビット幅に対応されるようなビット数を持つようにされ、中央処理部CPUによる動作制御に従ってビット数変換を行う。
【0043】
入出力回路I/Oの信号入力のための回路及び信号出力のための回路は、その入力及び出力動作がシステムクロック信号によって制御されるようにされる。それ故に、入出力回路I/Oは、システムクロック信号が供給されなくなった時には、上記中央処理部CPUと同様に低消費電力状態にされることになる。
【0044】
制御回路ULCは、電子システムの必要に応じて適宜に設けられる制御回路である。この制御回路ULCとしては、例えば、ハードデイスク装置におけるモータサーボコントロール、ヘッドのトラッキング制御、誤り訂正処理や、画像、音声処理における画像や音声データの圧縮伸長処理のようなのような実現すべき電子システムに応じて適宜に設けられる。制御回路のULCは、中央処理部CPUと同様にその動作がシステムクロック信号によって制御される。
【0045】
リードオンリメモリROMは、前述のように、中央処理装置CPUによって読み出され実効されるべき命令、固定データを記憶する。
【0046】
D/A変換器DACは、内部バスBUSを介して供給されるところのアナログ信号に変換すべきデジタルデータを受けるレジスタRG2を持ち、かかるデジタルデータに基づいてアナログ信号を形成する。レジスタRG2は、制御回路ULCもしくは中央処理部CPUによってデジタルデータがセットされる。D/A変換器DACのD/A変換開始タイミング、D/A変換結果の出力タイミングのようなD/A変換動作は、システムクロック信号によって制御される。D/A変換器DACによって形成されたアナログ信号は、特に制限されないが、内部バスBUS及び入出力回路I/Oを介して外部端子T1ないしTnの所望の端子に供給される。尚、ここでは上記外部端子T1ないしTnを入出力兼用端子(ピン)としているが、入力用端子と出力用端子に分離して設けてもよい。
【0047】
D/A変換器DACは、その詳細を図示しないけれども、高精度DA変換が必要とされる場合は、得るべきアナログ量の基準とするような基準電圧源もしくは基準電流源を持つようにされる。かかる基準電圧源もしくは基準電流源は、一種のアナログ回路を構成するとみなされ、第2モード及び第3モード、すなわち完全スタンバイモード、及び動作スタンバイにおいて無視し得ない電流を消費してしまう危険性を持つ。それ故にそのような場合の消費電流の低減を可能にするよう、かかる基準電圧源もしくは基準電流源に対しては、上記第2モード、第3モードにおいて、スイッチオフするようなMOSFETスイッチを設定される。
【0048】
A/D変換器ADCは、外部端子T1ないしTnのうちの所望の端子と入出力回路I/Oと内部バスBUSを介して供給されるようなアナログ信号を受け、制御回路ULCもしくは中央処理部CPUによってそのA/D変換の開始が制御され、システムクロック信号C2に従うようなクロック制御のもとで上記アナログ信号をデイジタル信号に変換し、得られたデジタル信号をレジスタRG1にセットする。
【0049】
A/D変換器ADCもまた、上記D/A変換器DACと同様に、高精度AD変換が必要とされる場合は、デジタル変換すべき量子化レベルの基準とされるような基準電圧源もしくは基準電流源を持つようにされる。A/D変換器ADCにおけるかかる基準電圧源もしくは基準電流源もまた完全スタンバイモード、及び動作スタンバイモードにおいて無視し得ない電流を消費する危険性を持つ。それ故にその場合には、上記同様なMOSFETスイッチが、かかる基準電圧源もしくは基準電流源に適用される。
【0050】
スタテイック型メモリSRAMは、そのメモリセルとして、その詳細は図示しないが、CMOSスタテック型メモリセル、すなわちCMOSラッチ回路とそれに対するデータ入出力のための一対の伝送デートMOSFETとからなるような構成のメモリセルを持つ。CMOSスタテック型メモリセルは、スタテックに情報を保持し、かつ情報保持のために、著しく小さい動作電流しか必要しないという特徴を持つ。
【0051】
かかるスタテイック型メモリSRAMは、実質上は、CMOSスタテイック型ランダム・アクセス・メモリを構成するようにされる。すなわち、スタテイック型メモリSRAMは、マトリクス配置の複数のCMOSスタテック型メモリセルからなるメモリアレイと、内部バスBUSを介して供給されるようなロウアドレス信号をデコードしそれによってメモリアレイにおけるワード線を選択するロウ系アドレス・デコード・ドライブ回路と、カラムアドレス信号をデコードしそれによってカラム・デコード信号を形成するカラム系アドレスデコード回路と、かかるカラム・デコード信号によって動作されメモリアレイにおけるデータ線を選択しそれを共通データ線に結合させるカラムスイッチ回路と、共通データ線に結合された入出力回路と、読み出し書込み制御回路とを含む構成とされる。
【0052】
メモリアレイに関連するかかるアドレス・デコード・ドライブ回路のような回路すなわちメモリアレイ周辺回路は、CMOSスタテック回路から構成される。それ故に、スタテック型メモリセルSRAMは、読み出し、書込み動作が行われない情報保持動作のみだけなら、比較的低消費電力状態に置かれるととなる。なお、CMOSスタティック型メモリは、メモリセルサイズが比較的大きくなり、その記憶容量に対する全体のサイズが比較的大きくなってしまうという考慮すべき特徴を持ち、大きな記憶容量にすることが比較的困難である。
【0053】
DMAコントローラ、すなわちダイレクト・メモリ・アクセス・コントローラDMACは、中央処理部CPUによってその動作が制御され、中央処理部CPUによって指示された回路ブロック間の内部バスBUSを介するデータ転送を、中央処理部CPUになり代わって制御する。DMAコントローラDMACの詳細は、独立の半導体集積回路装置として構成されるDMAコントローラと実質的に同じ構成にし得るので更にの詳細な説明は行わないが、その内部のレジスタRG7等に、中央処理部CPUによってセットされる転送元情報、転送先情報、データ転送量情報等の設定情報に基づいてデータ転送制御を行う。
【0054】
ダイナミック型メモリDRAMは、そのメモリセルすなわちダイナミック型メモリセルが、典型的には、電荷の形態をもって情報を蓄積する情報蓄積用キャパシタと、選択用MOSFETとからなるような少ない数の素子からなり、比較的小さいメモリセルサイズにされ得る。それ故に、ダイナミック型メモリは、大記憶容量であってもその全体のサイズを比較的小さくすることができる。このダイナミック型メモリDRAMは、次に説明する。
【0055】
図4は、この発明が適用される半導体集積回路装置に搭載されるダイナミック型メモリ(以下、単にDRAMという)の一実施例のブロック図を示している。このDRAMは、例えば上記システムLSI(半導体集積回路装置)における一つのモジュールないしは機能ユニットを構成する。
【0056】
図示のDRAMは、特に制限されないが、大記憶容量化に適合するようにバンク構成をとる。メモリバンク数は、その個数が例えば、最大16をもって変更可能される。一つのメモリバンク、例えば第1番目のメモリバンクbank1は、メモリセルアレイMA1、センスアンプSA0、SA1及びセンスアンプと一体とされているような図示しないビット線プリチャージ回路、タイミング発生回路及びカラムセレクタTC1、ロウデコーダRD1、及びカラムスイッチ回路CS1からなる。
【0057】
それら複数のメモリバンクに対して、アドレス信号及び制御信号のためのアドレスバス/制御バスADCBが設定され、データ入出力のためのメモリ内部バス(I/O内部バス)IOBが設定されている。それらバスADCB、IOBに対して共通のメモリ入出力回路M−I/Oが設けられている。メモリ入出力回路M−I/Oは、内部バスBUSに結合されるポートをその内部に持つ。
【0058】
DRAMは、また、配線群VL&CLを介して基板バイアス制御回路VBBCに結合される基板バイアス切替回路VBBM、内部電源回路IMVC、内部動作制御信号mq、pmq、リセット信号resb、及び制御バスCBUSを介しての各種動作制御信号を受けるメモリ制御回路MMC、及び電源初期化回路VINTCを持つ。上記内部電源回路IMVCには、前記昇圧回路、負電圧発生回路のようなチャージポンプ回路も含まれる。
【0059】
上記において、半導体集積回路装置を構成するためのデザインオートメーションにおける設計データの管理単位の都合などに応じて、より広い範囲の要素の集合をより少ない要素からなるとみなすこともできる。例えば、一つのメモリバンクにおけるメモリセルアレイ(MA1)、センスアンプ(SA1及びSA2)、ロウデコーダ(RD1)、及びカラムスイッチ(CS1)は、一つのメモリマットを構成するとみなすことができ、タイミング発生回路及びカラムセレクタ(TC1)はバンク制御回路を構成するとみなすことができる。この場合には、各メモリバンクは、より単純にメモリマットとバンク制御回路からなるとみなされることになる。
【0060】
図示のDRAMにおいて、上記メモリマットやその選択回路等は、独立のCMOS型半導体集積回路装置として構成される公知のDRAMのそれとほとんど同じにされる。それ故にその内部構成についての詳細な説明は避けることとするが、その概略を説明すると以下のようになる。
【0061】
メモリセルアレイMA1のようなメモリセルアレイは、マトリクス配置された複数のダイナミック型メモリセルと、それぞれ対応するメモリセルの選択端子が結合される複数のワード線と、それぞれ対応するメモリセルのデータ入出力端子が結合される複数のビット線とを含む。
【0062】
メモリセルを構成する選択MOSFETは、P型単結晶シリコンからなるような半導体基板上に形成されたP型ウエル領域PWELL1にそのN型ソース領域及びN型ドレイン領域が形成されたような構造をとる。特に制限されないが、比較的低不純物濃度にされたN型分離用半導体領域によって半導体基板から電気的に分離されるようにされている。かかる分離領域は回路の電源端子vddのような正電位にされる。上記N型分離用半導体領域は、α粒子などに起因してP型半導体基板中に発生するような望ましくないキャリヤから、P型ウエル領域PWELL1を保護するように作用する。
【0063】
メモリセルが形成されるP型ウエル領域PWELL1は、DRAM内の内部電源回路IMVCによって形成される負電位の基板バイアス電圧vbbが与えられる。これによってメモリセルにおける選択用MOSFETのテーリング電流ないしはリーク電流が低減され、メモリセルにおける情報蓄積用容量の情報リークが軽減される。
【0064】
P型ウエル領域PWELL1上には、酸化シリコン膜からなるような絶縁膜を介してメモリセルにおける情報蓄積用容量が形成される。情報蓄積用容量の一方の電極は、選択用MOSFETのソース領域とみなせる電極領域に電気的に結合される。複数のメモリセルのための複数の情報蓄積用容量のそれぞれの他方の電極は、いわゆるプレート電極と称される共通電極とされる。プレート電極は、容量電極として所定の電位vplが与えられる。
【0065】
情報蓄積用容量は、メモリセルアレイのサイズを小さいものとするよう比較的小さいサイズを持つことが望まれるとともに、それ自体で長い情報保持時間を持つように大きい容量値を持つことが望まれる。情報蓄積用容量は、大きい容量値を持つように、その電極間に挟まれる誘電体膜が、例えば酸化タンタルもしくは酸化シリコンのような比較的大きい誘電率を持つ材料から選択され、かつ単位面積当たりの容量を増大するように極めて薄い厚さとされる。複数の情報蓄積用容量のためのプレート電極電位vplは、電圧変換回路IMVCによって形成されるところの回路の電源電圧vddの半分に等しいような中間電位にされる。このような電圧変換回路IMVCにおいて、前記図1の実施例のような電圧発生回路が採用される。
【0066】
これによって、情報蓄積用容量の一方の電極に蓄積すべき情報に応じて電源電圧vddレベルのようなハイレベルが供給された場合と、かかる一方の電極に回路の接地電位に等しいようなロウレベルが供給された場合とのどの場合であっても、プレート電極電位vplが電源電圧vddのほぼ半分の電位にされる。すなわち、誘電体膜に加わる電圧は、電源電圧vddのほぼ半分のような小さい値に制限される。これによって誘電体膜は、その耐圧の低下が可能となり、また印加電圧の減少に伴う不所望なリーク電流の減少も可能となるので、その厚さを限界的な薄さまで薄くすることが可能となる。
【0067】
タイミング発生及びカラムセレクタTC1のようなタイミング発生及びカラムセレクタは、メモリ制御回路MCC内のグローバル制御回路からの動作制御信号によって動作制御されるとともに、バスADCBを介して供給されるバンク選択信号によって活性化ないしは選択され、メモリセルアレイのビット線のためのビット線プリチャージ回路、ロウデコーダ、センスアンプ、それ自身の内部におけるカラムセレクタ等の各種回路の動作制御のための各種内部タイミング信号を形成する。タイミング発生及びカラムセレクタにおけるカラムセレクタは、内部タイミング信号によってその動作が制御され、バスADCBを介して供給されるカラムアドレス信号をデコードし、カラムスイッチ回路CS1のような当該バンクにおけるカラムスイッチ回路を動作させるためのデコード信号を形成する。
【0068】
ロウデコーダRD1のようなロウデコーダは、タイミング発生及びカラムセレクタから供給されるタイミング信号によってその動作タイミングが制御され、バスADCBを介して供給されるアドレス信号をデコードし、対応するメモリセルアレイにおけるワード線を選択する。
【0069】
ビット線プリチャージ回路は、ロウデコーダが活性化される前のようなタイミングにおいてプリチャージタイミング信号によって動作され、対応するメモリセルアレイにおける各ビット線を電源電圧vddのほぼ半分の電圧に等しいようなレベルにプリチャージする。このビット線プリチャージ回路に供給されるプリチャージ電圧は、前記図1の実施例のような電圧発生回路が採用される。
【0070】
センスアンプSA0、SA1のようなセンスアンプは、ロウデコーダが活性化された後にTC1のようなタイミング発生及びカラムセレクタ回路から発生されるセンスアンプ用タイミング信号によって動作され、ロウデコーダによって選択されたメモリセルによってビット線に与えられた信号、すなわち読み出し信号を増幅する。センスアンプにおける各ビット線に対応される複数の単位センスアンプのそれぞれは、良く知られたCMOS構成のセンスアンプと実質的に同じ構成にされる。
【0071】
単位センスアンプのそれぞれは、ゲート・ドレインが交差接続された一対のpMOSと、同様にゲート・ドレインが交差接続された一対のnMOSとをもつ。一対のpMOSのドレイン及び一対のnMOSのドレインは対応する対のビット線に結合される。一対のpMOSのソースは、共通接続され、センスアンプ用タイミング信号によって動作制御されるスイッチMOSFETを介して動作電位が与えられる。同様に一対のnMOSのソースは、共通接続され、センスアンプ用タイミング信号によって動作制御されるスイッチMOSFETを介して回路の接地電位のような動作電位が与えられる。
【0072】
上記動作電圧は、ビット線のハイレベルに対応した例えば電源電圧vddと、それよりも電圧にされた昇圧電圧vbsとが用いられる。センスアンプが増幅動作を開始し、ハイレベルに立ち上げるべきビット線の電位が所望の電圧に到達するまでの一定期間、上記昇圧電圧vbsによってセンスアンプの増幅動作が行われるという、いわゆるオーバードライブ方式が採用される。上記ビット線の電位が所望の電位vdd付近に到達すると、センスアンプの動作電圧は本来のビット線のハイレベルに対応した電源電圧vddに切り替えられる。
【0073】
メモリセルアレイを挟んでの2つのセンスアンプ配置は、次のような構成を意味する。すなわち、メモリセルアレイの一方の側のセンスアンプには当該メモリセルアレイの複数のビット線の内の飛び飛びのビット線が結合され、メモリセルアレイの他方の側のセンスアンプには当該メモリセルアレイの複数のビット線の内の残りの飛び飛びのビット線が結合される。この構成は、センスアンプを構成する複数のMOSFETを必要とされるサイズに応じて比較的大きいピッチをもって配置せざるを得ないときにおいて、メモリセルアレイにおける複数のビット線のピッチを微細化する上で効果的である。
【0074】
カラムスイッチ回路CS1のようなカラムスイッチ回路は、対応するカラムセレクタから出力される選択信号によって動作される。カラムスイッチ回路によって、メモリセルアレイにおける複数のビット線の内のカラムセレクタによって指示されたビット線が選択され、メモリ内部バスIOBに結合される。
【0075】
メモリ入出力回路M−IOは、半導体集積回路装置の内部バスBUSに結合され、かかる内部バスBUSからのアドレス信号及び制御信号を受け、それを内部のバスADCBに伝送する。メモリ入出力回路M−IOは、また、バスBUSとメモリ内部バスIOBとの間のメモリデータの入出力を行う。
【0076】
メモリ制御回路MCCは、半導体集積回路装置の内部第1、第2動作制御信号mq、pmq、及びリセット信号resbを受け、それらの信号に応じた制御動作を行う。メモリ制御回路MCCは、特に制限されないが、第1動作制御信号mq及び第2動作制御信号pmqを受け、それに応じて内部動作制御信号bbczを形成する第1制御論理回路MSWと、第1動作制御信号mq及びリセット信号resbを受けそれに応じて実質的な初期化制御信号intgbを形成する第2制御論理回路VINTとを持つ。
【0077】
基板バイアス切替回路VBBMは、基板バイアス制御回路VBBCから線群VL&CLを介して種々のバイアス電圧vbp、vbn、vbpg、vbng、及び制御信号vbcp、vbcnを受け、またメモリ制御回路MCCから制御信号bbczを受け、それらバイアス電圧と、制御信号による動作制御のもとでDRAM内の所要の回路部にバイアス電圧を供給する。
【0078】
電圧変換回路IMVCは、DRAMの電源端子VDDと基準電位端子VSSとの間に供給される電源電圧を受け、前述のようなメモリセルアレイのための基板バイアス電圧vbb、プレート電圧vpl及びワード線の選択レベルを設定するための昇圧電圧vdh、センスアンプのオーバードライブ用の昇圧電圧vbsのような内部電圧を形成する。特に制限されないが、メモリセルアレイのための基板バイアス電圧vbbは、モジュールとしてのDRAM内の該回路IMVC内において形成される。負電位レベルのバイアス電圧vbb及び昇圧電圧vdh,vbsを形成する回路は、上記のように低電源電圧でも所望の負電圧を形成するよう工夫されている。
【0079】
この実施例のようにバイアス電圧vbbを独立的に形成する構成は、ダイナミック型メモリセルから読み出される情報信号が微小レベルであり、その微小レベルを乱さないようにp型ウエル領域pwell1の電位変動を抑制する上で有利である。かかるバイアス電圧vbb形成用の回路は、メモリセルアレイからそのp型ウエル領域pwell1に流れる不所望なリーク電流が一般的に小さいものであり、それに応じその出力能力も比較的小さいもので良いことから、それ自体の消費電力も十分に小さくし得るものである。
【0080】
電源初期化回路VINTCは、メモリ制御回路MCCによる動作制御のもとで、DRAM回路の初期化を行う。電源初期化回路VINTCの構成例及び初期化動作の詳細は、本願発明には直接関係がないでのその詳細な説明は省略する。
【0081】
上の記載において、用語「MOS」は、本来はメタル・オキサイド・セミコンダクタ構成を簡略的に呼称するようになったものと理解される。しかし、近年の一般的呼称でのMOSは、半導体装置の本質部分のうちのメタルをポリシリコンのような金属でない電気導電体に替えたり、オキサイドを他の絶縁体に替えたりするものもの含んでいる。CMOSもまた、上のようなMOSに付いての捉え方の変化に応じた広い技術的意味合いを持つと理解されるようになってきている。MOSFETもまた同様に狭い意味で理解されているのではなく、実質上は絶縁ゲート電界効果トランジスタとして捉えられるような広義の構成をも含めての意味となってきている。本発明のCMOS、MOSFET等は一般的呼称に習っている。
【0082】
図5には、上記メモリセルアレイとワード線選択回路の一実施例の回路図が示されている。同図においては、メモリアレイ部に含まれるビット線のイコライズ&プリチャージ回路も合わせて描かれている。同図のメモリマットは、上記バンクアドレス#0〜#nのうちの1つのバンク#jが代表として例示的に示されている。バンク(メモリマット)#jに設けられる複数の相補ビット線及び複数のワード線のうち、一対の相補ビット線BLm,/BLmと1本のビット線BLn、ワード線WL0,WLm、WLm+1,WLnが代表として例示的に示されている。
【0083】
ワード線WL0とビット線BLmとの交点に設けられたメモリセルを例にして説明すると、アドレス選択MOSFETQmのゲートは、ワード線に接続される。上記MOSFETQmの一方のソース,ドレインは、ビット線BLmに接続される。上記MOSFETQmの他方のソース,ドレインは、記憶キャパシタCsの一方の電極である蓄積ノードNsに接続される。そして、記憶キャパシタCsの他方の電極は、他のメモリセルの記憶キャパシタの他方の電極と共通化されて、プレート電圧VPLが印加される。このプレート電圧VPLは、前記図1のよな電圧発生回路で形成される。
【0084】
上記のようなメモリセルは、ワード線と相補ビット線のうちの一方との交点にマトリッス配置される。例えば、ワード線WLmとそれと隣接するワード線WLm+1においては、ワード線WLmと相補ビット線のうちの一方のビット線BLmとの交点にメモリセルが設けられ、ワード線WLm+1と相補ビット線のうちの他方のビット線/BLmとの交点にメモリセルが設けられる。このようにワード線の奇数と偶数毎に相補ビット線の一方と他方に交互にメモリセルを配置することの他、互いに隣接する2本のワード線を一対として、かかる2本のワード線毎にそれぞれ設けられる2個ずつのメモリセルを相補ビット線の一方と他方に交互に配置するようにしてもよい。
【0085】
上記相補ビット線BLm,/BLmには、イコライズ&プリチャージ回路を構成するNチャンネル型MOSFETQ14〜Q16が設けられる。MOSFETQ14は、相補ビット線BLmと/BLmのハイレベルとロウレベル(又はロウレベルとハイレベル)を短絡してハーフ電位に設定する。MOSFETQ15とQ16は、相補ビット線BLm,/BLmの上記短絡によるハーフ電位がリーク電流等により変動するのを防止するためのものであり、ハーフプリチャージ電圧VMPを上記相補ビット線BLm,/BLmに供給する。これらのMOSFETQ14〜Q16のゲートは、共通に接続されてプリチャージ&イコライズ信号BLEQjが供給される。つまり、ワード線が選択レベルから非選択レベルにリセットされた後に、上記信号BLEQjがハイレベルに変化し、上記MOSFETQ14〜Q16をオン状態にして相補ビット線BLm,/BLmのプリチャージとイコライズ動作を行わせる。上記ハーフプリチャージ電圧VMPは、前記図1の電圧発生回路が用いられる。
【0086】
上記複数のワード線WL0〜WLnに対応して複数のワード線駆動回路WD0〜WDnが設けられる。同図では、そのうちワード線WLmに対応したワード線駆動回路WDmの具体的回路が代表として例示的に示されている。上記ワード線駆動回路WDmには、そのソースが前記昇圧回路からなる昇圧電源VDHに接続されたPチャンネル型MOSFETQ6と、回路の接地電位にソースが接続されたNチャンネル型MOSFETQ7とにより構成されたCMOSインバータ回路が用いられる。上記MOSFETQ6とQ7のドレインが共通接続され出力端子を構成し、上記ワード線WLmに接続される。上記MOSFETQ6とQ7のゲートは、共通接続されて入力端子を構成し、ロウ(X)デコーダRDECにより形成された選択信号が供給される。
【0087】
上記CMOSインバータ回路(Q6とQ7)の入力端子と上記昇圧電源VDHとの間には、そのソース−ドレイン経路が接続されたプリチャージ用のPチャンネル型MOSFETQ9と、非選択ラッチ用のPチャンネル型MOSFETQ8が並列形態に設けられる。上記非選択ラッチ用のPチャンネル型MOSFETQ8のゲートは、上記CMOSインバータ回路(Q6とQ7)の出力端子に接続される。上記プリチャージ用のPチャンネル型MOSFETQ9のゲートには、プリチャージ信号WPHが供給される。このプリチャージ信号WPHを形成する信号発生回路は、上記昇圧電源VDHを動作電圧として、ワード線の選択レベルに対応したハイレベルと回路の接地電位のようなロウレベルの信号WPHを形成する。
【0088】
上記MOSFETQ14は、レベルリミッタ用のMOSFETである。図示しないセンスアンプが電源電圧Vddで動作する場合、相補ビット線BLm又は/BLmの電位のハイレベルは電源電圧Vddに対応したものとなり、上記昇圧電圧VDHの電位は、上記電源電圧Vdd+Vthに形成される。ここで、Vthはアドレス選択MOSFETQmのしきい値電圧であり、センスアンプの増幅動作によって増幅された相補ビット線BLm又は/BLmの電源電圧Vddのようなハイレベルの信号をレベル損失なくキャパシタCsに伝えるようにされる。
【0089】
上記の実施例から得られる作用効果は、下記の通りである。すなわち、
(1) 所定の基準電圧が第1の入力端子に供給された第1と第2の差動回路の出力電圧がそれぞれゲートに供給され、ソースに上記基準電圧より大きくされた第1電圧と小さくされた第2電圧がそれぞれ供給され、ドレインが出力端子に接続された第1導電型と第2導電型の第1と第2の出力MOSFETより上記基準電圧に対応した出力電圧を形成し、上記第1と第2の差動回路のオフセットにより上記第1と第2の出力MOSFETが共にオン状態になるのを防止することにより、レベルの異なる2種の基準電圧が不要となり、回路の簡素化と低消費電力化を図ることができるという効果が得られる。
【0090】
(2) 上記第1電圧を電源電圧とし、上記第2電圧は回路の接地電位として所定の基準電圧は、上記電源電圧を1/2にした電圧とすることにより、電源電圧に対して1/2に設定された内部電圧が簡単な構成でしかも低消費電力で形成することが出来るという効果が得られる。
【0091】
(3) 上記第1又は第2の差動回路のバイアス電流を出力電流に比例した帰還経路を設けることにより、待機時には誤差増幅用差動回路以外に電流を流すことなく、パワーオン時や負荷動作時にのみ差動回路の電流が増加するようになるので、高感度化を図りつつ待機時電流を小さくすることができるという効果が得られる。
【0092】
(4) 第1と第2の差動回路のオフセットは、差動対の入力MOSFETのチャンネル幅とチャンネル長の比又はしきい値電圧が異なるようにして設定することにより、簡単でしかも所望のオフセットの設定可能になるという効果が得られる。
【0093】
(5) ダイナミック型RAMにおける相補ビット線に与えられるプリチャージ電圧又は上記メモリセルの他方電極に与えられる所定の電圧を形成することより、ダイナミック型RAMの回路の簡素化と低消費電力化を図ることができるという効果が得られる。
【0094】
以上本発明者よりなされた発明を実施例に基づき具体的に説明したが、本願発明は前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、中間電圧は、電源電圧又はこれを元に内部で形成された降圧電圧を前記のような抵抗手段の他キャパシタを用いて形成したものであってもよい。あるいは、シリコンバンドギャップを利用して形成された定電圧又は、この定電圧を基に形成された定電流を利用して上記基準電圧を形成されるものであってもよい。この発明は、半導体集積回路装置に搭載される中間電圧発生回路として広く利用できるものである。
【0095】
【発明の効果】
本願において開示される発明のうち代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、下記の通りである。すなわち、所定の基準電圧が第1の入力端子に供給された第1と第2の差動回路の出力電圧がそれぞれゲートに供給され、ソースに上記基準電圧より大きくされた第1電圧と小さくされた第2電圧がそれぞれ供給され、ドレインが出力端子に接続された第1導電型と第2導電型の第1と第2の出力MOSFETより上記基準電圧に対応した出力電圧を形成し、上記第1と第2の差動回路のオフセットにより上記第1と第2の出力MOSFETが共にオン状態になるのを防止することにより、レベルの異なる2種の基準電圧が不要となり、回路の簡素化と低消費電力化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明に係る電圧発生回路の一実施例を示す回路図である。
【図2】この発明と従来の電圧発生回路の動作を説明するための特性図である。
【図3】本発明が適用されるシステムLSIの一実施例を示す全体の回路ブロック図である。
【図4】この発明が適用される半導体集積回路装置に搭載されるダイナミック型RAMの一実施例を示すブロック図である。
【図5】図4のダイナミック型RAMのメモリセルアレイ部の一実施例を示す回路図である。
【図6】従来のビット線プリチャージ電圧発生回路の一例を示す回路図である。
【符号の説明】
M1〜M20…MOSFET、N−AMP,P−AMP…差動回路、
IO…入出力回路、VBBC…基板バイアス制御回路、ULC…制御回路、ROM…リードオンリメモリ、DAC…D/A変換器、ADC…A/D変換器、IVC…割り込み制御回路、CGC…クロック発生回路、CPU…中央処理装置、SRAM…スタティックメモリ、DMAC…DMAコントローラ、DRAM…ダイナミックメモリ、BUS…内部バス、
CLC…論理回路、VL&CL…配線群、MA…メモリアレイ、SA…センスアンプ、CS…カラムスイッチ、TC…カラムセクレタ、RD…ロウデコーダ、M−IO…メモリ入出力回路、VBBM…基板バイアス切替回路、IMVC…内部電源回路、MMC…メモリ制御回路、VINTC…電源初期化回路、IMVC…電圧変換回路、ADCB…アドレス、制御バス、
A1〜A4…差動アンプ。
Claims (5)
- 所定の基準電圧が第1の入力端子に供給された第1と第2の差動回路と、
上記第1の差動回路の出力電圧がゲートに供給され、ソースに上記基準電圧より大きくされた第1電圧が供給され、ドレインが出力端子に接続された第1導電型の第1の出力MOSFETと、
上記第2の差動回路の出力電圧がゲートに供給され、ソースに上記基準電圧より小さくされた第2電圧が供給され、ドレインが上記出力端子に接続された第2導電型の第2の出力MOSFETとを備え、
上記第1と第2の差動回路の第2の入力端子には上記出力端子と接続されて、上記出力端子から上記基準電圧に対応した出力電圧を形成し、
上記第1と第2の差動回路にオフセットを持たせて、かかるオフセットにより上記第1と第2の出力MOSFETが共にオン状態になるのを防止するようにしてなる電圧発生回路と含み、
上記第1又は第2の差動回路は、出力電流に比例したバイアス電流を流すカレントミラー回路からなる電流帰還経路を有する半導体集積回路装置。 - 請求項1において、
上記第1電圧は電源電圧であり、上記第2電圧は回路の接地電位であり、
上記所定の基準電圧は、上記電源電圧を1/2にした電圧であることを特徴とする半導体集積回路装置。 - 請求項1又は2において、
第1と第2の差動回路のオフセットは、差動対の入力MOSFETのしきい値電圧が同じで、そのチャンネル幅とチャンネル長の比が異なるようにして設定されるものであることを特徴とする半導体集積回路装置。 - 請求項1又は2において、
第1と第2の差動回路のオフセットは、差動対の入力MOSFETのチャンネル幅とチャンネル長の比が等しくし、そのしきい値電圧を異なるようにして設定されるものであることを特徴とする半導体集積回路装置。 - 請求項3又は4において、
複数のワード線と複数の相補ビット線対と、
上記ワード線と上記相補ビット線の一方との間に設けられ、ゲートが上記ワード線に接続され、一方のソース,ドレインが対応する上記一方の相補ビット線に接続されたアドレス選択MOSFET及び上記アドレス選択MOSFETの他方のソース,ドレインが一方の電極に接続され、他方の電極に所定の電圧が印加されてなる記憶キャパシタからなるダイナミック型メモリセルと、
上記交差接続されたゲートとドレインが上記複数の相補ビット線対にそれぞれ接続され、動作電圧側の増幅部を構成する複数対のPチャンネル型MOSFET及び上記交差接続されたゲートとドレインが上記複数の相補ビット線対にそれぞれ接続され、接地電位側の増幅部を構成する複数対のNチャンネル型MOSFETとからなるセンスアンプを含むダイナミック型RAMを更に備え、
上記電圧発生回路は、
上記相補ビット線に与えられるプリチャージ電圧又は上記ダイナミック型メモリセルの他方電極に与えられる所定の電圧を形成することを特徴とする半導体集積回路装置。
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