JPH01235095A - Dynamic semiconductor memory - Google Patents

Dynamic semiconductor memory

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Publication number
JPH01235095A
JPH01235095A JP63062134A JP6213488A JPH01235095A JP H01235095 A JPH01235095 A JP H01235095A JP 63062134 A JP63062134 A JP 63062134A JP 6213488 A JP6213488 A JP 6213488A JP H01235095 A JPH01235095 A JP H01235095A
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JP
Japan
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voltage
output
circuit
substrate bias
word line
Prior art date
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Pending
Application number
JP63062134A
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Japanese (ja)
Inventor
Hiroyuki Yamazaki
山崎 宏之
Yasuhiro Konishi
康弘 小西
Takahiro Komatsu
隆宏 小松
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Publication date
Application filed by Mitsubishi Electric Corp filed Critical Mitsubishi Electric Corp
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Publication of JPH01235095A publication Critical patent/JPH01235095A/en
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Abstract

PURPOSE:To reduce the size of a dynamic semiconductor memory by using a substrate bias voltage generating circuit which performs intermittent actions via an oscillation means both as a voltage holding means for a timer means which produces a timing signal for refresh and a word line driving signal generating means. CONSTITUTION:A timer means 3 and a voltage holding means 21 can always work based on the output of a ring oscillator 2. At the same time, the output of a substrate bias voltage generating means 1 is detected and ON/OFF switching control is applied to the means 1 via the oscillator 2 based on the output voltage of the means 1. In other words, an intermittent action state can be set by a switching control means 5 so that the means 1 is actuated only when required. Thus the oscillator 2 itself is always working together with reduction of power consumption. As a result, the oscillator 2 can serve as the means 21 and the means 3. Then it is possible to use the oscillator 2 both as the means 21, the means 1 and the means 3 respectively. Thus the size of a dynamic semiconductor memory can be reduced.

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野コ 本発明は、ダイナミック型半導体記憶装置に関し、アド
レスカウンタとタイマとを内蔵しセルフリフレッシュモ
ード動作が可能で、ワード線駆動信号発生回路の出力を
電源電圧よりも高く保持する電圧保持回路と半導体基板
の電位を一定に保持するための基板バイアス電圧発生回
路とを有するダイナミック型半導体記憶装置に関する。
[Detailed Description of the Invention] [Industrial Application Field] The present invention relates to a dynamic semiconductor memory device, which has a built-in address counter and a timer, is capable of self-refresh mode operation, and is capable of controlling the output of a word line drive signal generation circuit. The present invention relates to a dynamic semiconductor memory device having a voltage holding circuit that holds the voltage higher than a power supply voltage and a substrate bias voltage generating circuit that holds the potential of a semiconductor substrate constant.

[従来の技術] 近年、パーソナルコンピュータの普及が著しく、特に、
最近では携帯型パーソナルコンピュータに対する需要が
増大している。このような携帯型パーソナルコンピュー
タに用いられる記憶装置は、バッテリバックアップ(電
池保持)が可能な低消費電力のものが必要となる。この
ような記憶装置としては、通常ダイナミック型半導体記
憶装置あるいはスタティック型半導体記憶装置が用いら
れている。このうち、ダイナミック型半導体記憶装置は
、メモリセルの構成が簡単で高集積に適する利点がある
。しかし、その半面、半導体基板上に設けられたキャパ
シタに情報電荷を蓄積するという原理を用いるため、接
合リーク等により蓄積電荷が徐々に失われるのであり、
成る一定時間ごとに蓄積情報を再書込みするいわゆるリ
フレッシュ動作が必要となるのである。また、前述のバ
ッテリバックアップ時においても当然に一定時間ごとに
リフレッシュを行なわなければならない。そして、ダイ
ナミック型半導体記憶装置では、通常このようなリフレ
ッシュは、RASオンリリフレッシュ、CASビフォア
RASリフレッシュ等のりフセッシュ操作が行なわれて
いるが、これらのリフレッシュ操作は、いずれも外部ク
ロックにより1サイクルずつ制御する方式であるため、
すべてのメモリセルに対して再書込みを行なうには複雑
な制御が必要となり、特に前記バッテリバックアップ時
には消費電力の観点から好ましくなかった。
[Prior Art] In recent years, personal computers have become extremely popular, and in particular,
Recently, demand for portable personal computers has increased. The storage device used in such a portable personal computer needs to be low power consumption and capable of battery backup (battery retention). As such a memory device, a dynamic type semiconductor memory device or a static type semiconductor memory device is usually used. Among these, dynamic semiconductor memory devices have the advantage of having simple memory cell configurations and being suitable for high integration. However, on the other hand, since the principle of storing information charges in a capacitor provided on a semiconductor substrate is used, the accumulated charges are gradually lost due to junction leakage, etc.
Therefore, a so-called refresh operation is required to rewrite the stored information at regular intervals. Furthermore, even during the battery backup described above, refreshment must be performed at regular intervals. In a dynamic semiconductor memory device, such refresh is usually performed by a RAS-only refresh, a CAS-before-RAS refresh, or other similar refresh operations, but all of these refresh operations are controlled one cycle at a time by an external clock. Because it is a method to
Rewriting to all memory cells requires complicated control, which is undesirable from the viewpoint of power consumption, especially during the battery backup.

そこで、たとえば「山田能“Auto/5elf  R
efresh機能内蔵64Kbit  MOSダイナミ
ックRAM“電子通信学会論文誌°83/1  vol
、J66−C,No、1.  pI)。
So, for example, "Yamada Noh" Auto/5elf R
64Kbit MOS dynamic RAM with built-in refresh function “IEICE Journal °83/1 vol.
, J66-C, No. 1. pI).

62−69Jに示されるごとく、アドレスカウンタとタ
イマ回路を内蔵して自動的にリフレッシュを続行すると
いうセルフリフレッシュモードを有するダイナミック型
半導体記憶装置が考案され商用に供されている。このセ
ルフリフレッシュ動作は前述の文献に詳しく記載されて
いるが、以下に第2図に基づいて簡単に説明する。
62-69J, a dynamic semiconductor memory device having a self-refresh mode in which an address counter and a timer circuit are built in and automatically continues refreshing has been devised and put into commercial use. Although this self-refresh operation is described in detail in the above-mentioned literature, it will be briefly explained below based on FIG. 2.

第2図は、セルフリフレッシュ機能を備えた1ピンによ
るリフレッシュ回路50を含むダイチック型半導体記憶
装置を示すブロック図である。この第2図に示すように
、位置ピンにリフレッシュ機能を持たせるのに必要な付
加回路は、リフレッシュコントロール52.リフレッシ
ュアトスレカウンタ54.マルチプレクサ56およびタ
イマ手段の一例であるタイマ回路3である。そして、ダ
イナミック型半導体記憶装置の待機状態と動作状態を区
別する信号RASがハイレベル(以下「Hレベル」と記
載する)(待機状態)に保たれ、外部からリフレッシュ
コントロール52に与えられるリフレッシュ制御信号R
EFがHレベルからローレベル(以下「Lレベル」と記
載する)になると、セルフリフレッシュが開始され、ま
ずリフレッシュアドスカウンタ54により指定されたア
ドレスメモリセルに対しオートリフレッシュ時の動作と
同じ1サイクルのリフレッシュ動作が行なわれる。つま
り、リフレッシュアドレスカウンタ54からのリフレッ
シュ用アドレス信号がマルチプレクサ56を介してアド
レスバッファ60に入力され、次いでロウデコーダ62
とコラムデコーダ64を介してそのリフレッシュアドレ
スに対応するメモリセル58がリフレッシュされるので
ある。
FIG. 2 is a block diagram showing a die-tic type semiconductor memory device including a one-pin refresh circuit 50 with a self-refresh function. As shown in FIG. 2, the additional circuitry necessary to provide a refresh function to the position pins is the refresh control 52. Refresh atsre counter 54. A multiplexer 56 and a timer circuit 3 which is an example of timer means. Then, a signal RAS that distinguishes between a standby state and an operating state of the dynamic semiconductor memory device is kept at a high level (hereinafter referred to as "H level") (standby state), and a refresh control signal is externally applied to the refresh control 52. R
When EF goes from H level to low level (hereinafter referred to as "L level"), self-refresh is started, and first, the refresh add counter 54 performs one cycle on the specified address memory cell as in the auto-refresh operation. A refresh operation is performed. That is, the refresh address signal from the refresh address counter 54 is input to the address buffer 60 via the multiplexer 56, and then to the row decoder 62.
Then, the memory cell 58 corresponding to the refresh address is refreshed via the column decoder 64.

そして、この1サイクルのリフレッシュ動作が完了する
と、ダイナミック型半導体記憶装置に設けられているタ
イマ回路3が作動開始し、予めタイマ回路3にセットさ
れている時間(約16μs)を越えてリフレッシュ制御
信号REFがLに保持されると、リフレッシュアドレス
カウンタ54が1ビツトインクリメントされてそのリフ
レッシュアドレスに対応するメモリセルがリフレッシュ
される。この後、再び前記タイマ回路3が作動開始し、
前記と同様にして、さらに1ビツトインクリメントされ
たリフレッシュアドレスに対応するメモリセル58がリ
フレッシュされる。このような一連の動作は、リフレッ
シュ制御信号REFがLに保持される限り継続され、通
常のリフレッシュモードと同様に(64にの場合)約2
ms毎に128サイクルのリフレッシュが行なわれ、全
メモリセルがリフレッシュされる。
When this one cycle of refresh operation is completed, the timer circuit 3 provided in the dynamic semiconductor memory device starts operating, and the refresh control signal is sent over the time (approximately 16 μs) set in the timer circuit 3 in advance. When REF is held at L, the refresh address counter 54 is incremented by 1 bit and the memory cell corresponding to the refresh address is refreshed. After this, the timer circuit 3 starts operating again,
In the same manner as above, the memory cell 58 corresponding to the refresh address further incremented by one bit is refreshed. This series of operations continues as long as the refresh control signal REF is held at L, and as in the normal refresh mode (in the case of 64)
128 cycles of refresh are performed every ms, and all memory cells are refreshed.

一方、ダイナミック型半導体記憶装置のワード線駆動信
号発生手段の一例のワード線駆動信号発生回路7におい
ては、たとえば特開昭59−38996号公報にも示さ
れているように、メモリセル58へのデータの書込みを
完全に行なうため、ワード線駆動信号発生回路7からの
出力の電圧をアクセス期間中電源電圧よりも高く保持す
る電圧保持手段の一例である電圧保持回路21が付加さ
れている。この電圧保持回路21は、発振手段の一例で
あるリングオシレータ10により発生した繰返し信号を
受けてその信号毎にワード線駆動信号を昇圧し所定電圧
値に保持するようになっている。なお、図中8は従来か
ら周知の昇圧信号発生回路である。そして、電源電圧よ
りも高く維持されたワード線駆動信号がロウデコーダ6
2に入力され、メモリセル58へのデータの書込みが可
能となる。
On the other hand, in the word line drive signal generation circuit 7, which is an example of the word line drive signal generation means of the dynamic semiconductor memory device, as shown in, for example, Japanese Unexamined Patent Publication No. 59-38996, In order to write data completely, a voltage holding circuit 21 is added, which is an example of voltage holding means for holding the voltage output from the word line drive signal generating circuit 7 higher than the power supply voltage during the access period. This voltage holding circuit 21 receives a repetitive signal generated by a ring oscillator 10, which is an example of an oscillating means, and boosts the word line drive signal for each signal and holds it at a predetermined voltage value. Note that 8 in the figure is a conventionally well-known boost signal generation circuit. Then, the word line drive signal maintained higher than the power supply voltage is sent to the row decoder 6.
2, and data can be written to the memory cell 58.

また、図中1は基板バイアス電圧発生手段の一例である
基板バイアス電圧発生回路であり、半導体基板の電位を
一定に保ち誤作動を防止するために半導体基板に与えら
れる電位、すなわち基板バイアス電圧を発生させるため
のものであり、リングオシレータ2からの所定のパルス
を受けて作動する。そして、前記リングオシレータ2か
らの出力パルスは前記タイマ回路3にも与えられ、タイ
マ回路3が作動するよう構成されている。
In addition, numeral 1 in the figure is a substrate bias voltage generation circuit which is an example of a substrate bias voltage generation means, and it generates a potential applied to the semiconductor substrate, that is, a substrate bias voltage, in order to keep the potential of the semiconductor substrate constant and prevent malfunction. It operates in response to a predetermined pulse from the ring oscillator 2. The output pulse from the ring oscillator 2 is also given to the timer circuit 3, and the timer circuit 3 is configured to operate.

第3図は、リングオシレータ、基板バイアス電圧発生回
路およびタイマ回路を備えた従来回路を示す図である。
FIG. 3 is a diagram showing a conventional circuit including a ring oscillator, a substrate bias voltage generation circuit, and a timer circuit.

同図において、1は基板バイアス電圧発生回路であり、
2は電源電位VCCと接地電位GNDとの間で出力レベ
ルが交互に変化するようなパルス波形を作成するリング
オシレータである。このリングオシレータ2による出力
に基づいて基板バイアス電圧発生回路1から基板バイア
ス電圧が出力されるように構成されている。また、基板
バイアス電圧発生回路1は、NチャネルトランジスタQ
+、Q2およびコンデンサCにより構成され、この回路
lの入力側と出力側との間にコンデンサCおよびNチャ
ネルトランジスタQ1がこの順で直列に介挿されている
。そして、このNチャネルトランジスタQ、のゲートが
出力側と接続されている。また、コンデンサCとNチャ
ネルトランジス705間のノードN、と接J@電位GN
Dとの間にNチャネルトランジスタQ2が介挿され、こ
のNチャネルトランジスタQ2のゲートが前記ノードN
1と接続されている。また、タイマ回路3はリングオシ
レータ2の出力側と接続され、リングオシータ2の出力
信号に基づきタイマ回路3に予めセットされている時間
(約16μS)ごとにセルフリフレッシュ用のタイミン
グ信号を出力するように構成されている。
In the figure, 1 is a substrate bias voltage generation circuit;
2 is a ring oscillator that creates a pulse waveform whose output level changes alternately between power supply potential VCC and ground potential GND. Based on the output from the ring oscillator 2, the substrate bias voltage generation circuit 1 is configured to output a substrate bias voltage. Further, the substrate bias voltage generation circuit 1 includes an N-channel transistor Q
+, Q2, and a capacitor C, and a capacitor C and an N-channel transistor Q1 are inserted in series in this order between the input side and the output side of this circuit l. The gate of this N-channel transistor Q is connected to the output side. Also, the node N between the capacitor C and the N-channel transistor 705 is connected to the potential GN.
An N-channel transistor Q2 is inserted between the node N and the gate of the N-channel transistor Q2.
1 is connected. Further, the timer circuit 3 is connected to the output side of the ring oscillator 2, and is configured to output a timing signal for self-refresh every preset time (approximately 16 μS) in the timer circuit 3 based on the output signal of the ring oscillator 2. It is configured.

この基板バイアス電圧発生回路1の動作は次のとおりで
ある。まず、リングオシレータ2の出力が電源電位v0
゜になるとき(ステップ1)、ノードN、の電圧は、コ
ンデンサCによる容量結合により電源電位VCCレベル
まで高くなろうとするが、ノードN、の電圧がNチャネ
ルトランジスタQ2の閾値電圧vT2まで上昇するとN
チャネルトランジスタQ2が導通状態になってそれ以上
の電圧上昇が抑えられ、これによりノードN、は電圧v
T2に保たれる。次に、リングオシレータ2の出力が接
地電位GNDになるとき(ステップ2)、ノードN、の
電圧は、コンデンサCの容量結合により電圧(VT 2
−Vl: C)になろうとするが、ノードN1の電圧が
端子Tの電圧VTからNチャネルトランジスタQ、の閾
値電圧VTIを検知した電圧(Vt  VT + )よ
り小さくなるとNチャネルトランジスタQ、が導通状態
となって、ノードN、の電圧はそれほど低くならない。
The operation of this substrate bias voltage generation circuit 1 is as follows. First, the output of ring oscillator 2 is at power supply potential v0
° (step 1), the voltage at node N tries to rise to the power supply potential VCC level due to capacitive coupling by capacitor C, but when the voltage at node N rises to the threshold voltage vT2 of N-channel transistor Q2, N
The channel transistor Q2 becomes conductive and further voltage rise is suppressed, so that the node N becomes the voltage v
It is kept at T2. Next, when the output of the ring oscillator 2 becomes the ground potential GND (step 2), the voltage at the node N becomes the voltage (VT2) due to the capacitive coupling of the capacitor C.
-Vl: C), but when the voltage at node N1 becomes smaller than the voltage (Vt VT + ) at which the threshold voltage VTI of N-channel transistor Q is detected from the voltage VT at terminal T, N-channel transistor Q becomes conductive. state, the voltage at node N does not become much lower.

ステップ1およびステップ2をそれぞれ1回ずつ行なう
と、ノードN、の電圧および電圧vTは低下する。なお
、その程度は容量Cおよび電圧VTの負荷容量の比で決
まる。さらに、ステップ1およびステップ2を数回繰返
すと、ノードN1の電圧は電圧(VT 2− V c(
)と電圧vT2との間の発振となり、電圧V、は電圧(
VT 2− VC(+ VTl)の一定員電圧となる。
When step 1 and step 2 are each performed once, the voltage at node N and the voltage vT decrease. Note that the degree is determined by the ratio of the load capacitance of the capacitance C and the voltage VT. Furthermore, when step 1 and step 2 are repeated several times, the voltage at node N1 becomes the voltage (VT 2 - V c (
) and the voltage vT2, and the voltage V is the voltage (
It becomes a constant voltage of VT2-VC(+VTl).

たとえば、VCc =5V、VT + ”Vt 2−I
Vのとき、VT−3Vが得られ、半導体基板(図示省略
)に与えられる。
For example, VCc = 5V, VT + "Vt 2-I
V, VT-3V is obtained and applied to the semiconductor substrate (not shown).

ところで、半導体記憶装置の待機状態(制御信号RAS
がHレベル)における消費電力は、この基板バイアス電
圧発生回路1における消゛費電力が大部分を占める。そ
こで、これを低減するためにたとえばrW、L、Mar
tino  et  at。
By the way, when the semiconductor memory device is in a standby state (control signal RAS
The power consumption in this substrate bias voltage generation circuit 1 occupies most of the power consumption when the voltage is at H level). Therefore, in order to reduce this, for example, rW, L, Mar
tino et at.

、  ”An  0n−Chip  Back−Bia
sGenerator  for  MOS  Dyn
amic  Memory’  IEEE  J、5o
lid−3tate  C1rcuits、vol。
, “An On-Chip Back-Bia
sGenerator for MOS Dyn
amic Memory' IEEE J, 5o
lid-3tate C1rcuits, vol.

5G−15,No、5.pp、820−826゜oct
、1980Jに記載されているごとく、基板バイアス電
圧発生回路1を間欠動作させる方法が考案されている。
5G-15, No, 5. pp, 820-826゜oct.
, 1980J, a method of intermittent operation of the substrate bias voltage generating circuit 1 has been devised.

第4図は、その考案に係る一実施例を示す図である。同
図において、前記第3図との相違点は、基板バイアス電
圧発生回路1の出力電圧を検出する基板電位検出回路4
が設けられていることと、この基板電位検出回路4の出
力信号に基づいてリングオシレータ2の動作を制御する
制御回路5が設けられていることである。同図に示すよ
うに、基板電位検出回路4により基板電位が常時監視さ
れて、この基板電位が所定のレベルに達した後は制御回
路5によりリングオシレータ2の発振が停止されて基板
バイアス電圧発生回路1の動作も停止される。また、基
板電位が何らかの理由により所定のレベルよりも高くな
れば制御回路5を介して再びリングオシレータ2が動作
されるように構成されている。こうして、基板電位に基
づいて基板バイアス電圧発生回路1が間欠的に作動し、
消費電力の低減が図られている。
FIG. 4 is a diagram showing an embodiment of the invention. In this figure, the difference from FIG. 3 is that the substrate potential detection circuit 4 detects the output voltage of the substrate bias voltage generation circuit 1.
and a control circuit 5 that controls the operation of the ring oscillator 2 based on the output signal of the substrate potential detection circuit 4. As shown in the figure, the substrate potential is constantly monitored by the substrate potential detection circuit 4, and after the substrate potential reaches a predetermined level, the control circuit 5 stops the oscillation of the ring oscillator 2 and generates a substrate bias voltage. The operation of circuit 1 is also stopped. Further, if the substrate potential becomes higher than a predetermined level for some reason, the ring oscillator 2 is operated again via the control circuit 5. In this way, the substrate bias voltage generation circuit 1 operates intermittently based on the substrate potential,
Efforts are being made to reduce power consumption.

次に、第2図に示したワード線駆動信号発生回路7の動
作を第5図の回路図を用いて説明する。
Next, the operation of the word line drive signal generation circuit 7 shown in FIG. 2 will be explained using the circuit diagram shown in FIG.

第5図において、7はワード線駆動信号φ1を発生させ
るためのワード線駆動信号発生回路、8はワード線駆動
信号φ、を昇圧するための昇圧信号φPを発生ささせる
昇圧信号発生回路、9はリングオシレータ10により発
生した繰返し信号φ、の供給端子である。また11は一
方の主電極を供給端子9に他方の主電極をノードN2に
ゲート電極を昇圧信号φPの出力端子13にそれぞれ接
続されたトランジスタ、14はノードN2とノードN、
との間に接続された昇圧容量、16は電源端子17とノ
ードN3との間に接続されゲート電極を昇圧信号φPの
出力端子13に接続された充電用トランジスタ、18は
ドレインとゲート電極をワード線駆動信号発生回路7の
出力端子19に接続した整流用トランジスタ、20はド
レインとゲート電極とをワード線駆動信号φ1の出力端
子19に接続しソースを電源端子17に接続したクラン
プ用トランジスタである。
In FIG. 5, 7 is a word line drive signal generation circuit for generating a word line drive signal φ1; 8 is a boost signal generation circuit for generating a boost signal φP for boosting the word line drive signal φ; 9 is a supply terminal for the repetitive signal φ generated by the ring oscillator 10. Further, 11 is a transistor whose one main electrode is connected to the supply terminal 9, the other main electrode is connected to the node N2, and the gate electrode is connected to the output terminal 13 of the boosted signal φP, 14 is the node N2 and the node N,
16 is a charging transistor connected between the power supply terminal 17 and node N3 and has its gate electrode connected to the output terminal 13 of the boosted signal φP; 18 has its drain and gate electrodes connected to the word A rectifying transistor 20 is connected to the output terminal 19 of the line drive signal generation circuit 7, and a clamping transistor 20 has its drain and gate electrode connected to the output terminal 19 of the word line drive signal φ1, and its source connected to the power supply terminal 17. .

第6図は前記第5図の回路の動作を説明するための各部
の信号波形図である。時刻t、後後圧圧信号Pによって
トランジスタ11がON状態になると、繰返し信号φC
がLからHに変化したときにその変化分からトランジス
タ11の閾値電圧分を差し引いたV−V、Mが昇圧容f
f114を通じてノードN3に伝わり、そのノードN3
のレベルが上昇し、整流用トランジスタ18がON状態
になり、ノードN、から出力端子19に向かって電流が
流れ出力端子19の電圧レベルが上昇する。繰返し信号
φ。がHからLに代わると整流用トランジスタ18はO
FFになるので、出力端子19か、らノードN、には電
流は流れない。ノードN3の電圧レベルは低下するが充
電用トランジスタ16を通してV−V、、に充電される
。上記信号φ。
FIG. 6 is a signal waveform diagram of each part for explaining the operation of the circuit shown in FIG. 5. At time t, when the transistor 11 is turned on by the rear pressure signal P, the repetition signal φC
When V changes from L to H, the threshold voltage of transistor 11 is subtracted from the change, V-V, M is the boosting capacitance f
It is transmitted to the node N3 through f114, and the node N3
The level of increases, the rectifying transistor 18 turns on, current flows from the node N toward the output terminal 19, and the voltage level of the output terminal 19 increases. Repetitive signal φ. changes from H to L, the rectifying transistor 18 becomes O.
Since it becomes an FF, no current flows from the output terminal 19 to the node N. Although the voltage level of node N3 decreases, it is charged to V-V through charging transistor 16. The above signal φ.

の繰返し、昇圧容量14の結合作用、充電用トランジス
タ16を介するノードN、の充電、整流用トランジスタ
18を介する出力端子19の充電という一連の動作を行
なうと出力端子19の電圧は低下しなくなる。
If a series of operations are repeated, including the coupling action of the boosting capacitor 14, charging the node N via the charging transistor 16, and charging the output terminal 19 via the rectifying transistor 18, the voltage at the output terminal 19 will no longer drop.

[発明が解決しようする課題] 従来の間欠動作が行なわれる基板バイアス電圧発生回路
1を有する半導体記憶装置は以上のように構成され、基
板電位に応じてリングオシレータ2が間欠動作される。
[Problems to be Solved by the Invention] A conventional semiconductor memory device having a substrate bias voltage generation circuit 1 that operates intermittently is configured as described above, and the ring oscillator 2 is operated intermittently in accordance with the substrate potential.

したがって、前記第4図の構成において、第3図のタイ
マ回路3を内蔵したセルフリフレッシュ方式を採用しよ
うとすると、第4図におけるリングオシレータ2が休止
される期間があるため、このリングオシレータ2をその
ままタイマ回路3に兼用することはできず、その結果、
タイマ回路3用として常時発振しているリングオシレー
タが新たに必要となり、記憶装置のサイズが大きくなる
という問題点があった。また、従来のダイナミック型半
導体記憶装置は、第2図にも示したように、ワード線駆
動信号発生回路7の出力を電源電圧よりも高く保持する
ための電圧保持回路21にもそれ専用のリングオシレー
タ10を用いていたために、ますます半導体記憶装置の
サイズが大きくなるという欠点があった。
Therefore, in the configuration shown in FIG. 4, if a self-refresh method incorporating the timer circuit 3 shown in FIG. 3 is adopted, the ring oscillator 2 shown in FIG. It cannot be used as timer circuit 3 as it is, and as a result,
A ring oscillator that constantly oscillates for the timer circuit 3 is newly required, which poses a problem in that the size of the storage device increases. In addition, in the conventional dynamic semiconductor memory device, as shown in FIG. 2, the voltage holding circuit 21 for holding the output of the word line drive signal generating circuit 7 higher than the power supply voltage also has its own ring. Since the oscillator 10 was used, there was a drawback that the size of the semiconductor memory device became larger.

本発明は、前記実情に鑑み、1つの発振手段により間欠
動作を行なう基板バイアス電圧発生回路と、セルフリフ
レッシュ用のタイミング信号を作成するタイマ手段さら
にはワード線駆動信号発生手段の電圧保持手段の三者を
同時に作動でき、サイズの小さな半導体記憶装置を得る
ことを目的とする。
In view of the above-mentioned circumstances, the present invention provides three components: a substrate bias voltage generation circuit that performs intermittent operation using one oscillation means, a timer means for creating a timing signal for self-refresh, and a voltage holding means for the word line drive signal generation means. The object of the present invention is to obtain a small-sized semiconductor memory device that can operate multiple devices at the same time.

[課題を解決するための手段] 本発明に係るダイナミック型半導体記憶装置は、メモリ
セルが接続されたワード線にワード線駆動信号を供給す
るワード線駆動信号発生手段と、所定の周波数の出力を
導出する発振手段と、該発振手段からの出力に基づいて
、前記ワード線駆動信号発生手段の出力を電源電圧より
も高く保持する電圧保持手段と、 前記発振手段からの出力に基づいて、半導体基板の電位
を一定に保持するための基板バイアス電圧を発生′する
基板バイアス電圧発生手段と、前記発振手段からの出力
に基づいて一定時間ごとにセルフリフレッシュ用のタイ
ミング信号を出力するタイマ手段と、 前記基板バイアス電圧発生手段の出力電圧を検出し、そ
の電圧に基づいて前記発振手段からの前記基板バイアス
電圧発生手段への導通、遮断を切換制御する切換制御手
段とを含むことを特徴とする。
[Means for Solving the Problems] A dynamic semiconductor memory device according to the present invention includes a word line drive signal generating means for supplying a word line drive signal to a word line connected to a memory cell, and a word line drive signal generating means for supplying a word line drive signal to a word line connected to a memory cell; oscillation means for deriving the voltage, voltage holding means for holding the output of the word line drive signal generation means higher than a power supply voltage based on the output from the oscillation means, and voltage holding means for holding the output of the word line drive signal generation means higher than the power supply voltage based on the output from the oscillation means; substrate bias voltage generation means for generating a substrate bias voltage for holding the potential constant; and timer means for outputting a timing signal for self-refresh at regular intervals based on the output from the oscillation means; The present invention is characterized in that it includes a switching control means for detecting the output voltage of the substrate bias voltage generation means and controlling conduction or disconnection of the oscillation means to the substrate bias voltage generation means based on the detected voltage.

[作用コ 発振手段の出力に基づいてタイマ手段および電圧保持手
段が常に作動でき、しかも、基板バイアス電圧発生手段
の出力を検出し、その出力電圧に基づいて前記発振手段
からの前記基板バイアス電圧発生手段への導通、遮断の
切換制御がなされる。
[Action] The timer means and the voltage holding means can always operate based on the output of the oscillation means, and the output of the substrate bias voltage generation means is detected, and the substrate bias voltage generation from the oscillation means is performed based on the output voltage. Switching control of conduction and cutoff to the means is performed.

つまり、前記切換制御手段の働きにより、前記基板バイ
アス電圧発生手段を必要なときにのみ動作させる間欠動
作が可能となり、消費電力が低減できながらも、前記発
振手段自体は常に作動しているために、その発振手段を
前記電圧保持手段とタイマ手段とに兼用することができ
る。
In other words, the function of the switching control means enables intermittent operation in which the substrate bias voltage generation means is operated only when necessary, reducing power consumption, while the oscillation means itself is always operating. , the oscillation means can be used both as the voltage holding means and the timer means.

[発明の実施例] 第1図はこの発明に係る一実施例を示す図である。なお
この実施例の説明において、従来技術の説明と重複する
部分については説明を省略する。
[Embodiment of the Invention] FIG. 1 is a diagram showing an embodiment of the present invention. In the description of this embodiment, the description of parts that overlap with the description of the prior art will be omitted.

第1図において、従来例である第4図との相違点は、リ
ングオシレータ2とセルフリフレッシュモード用のタイ
マ回路3とが接続されていることと、制御回路5により
開閉が制御されるスイッチ回路6およびインバータII
+  I2が直列に接続されてリングオシレータ2とコ
ンデンサCとの間に介挿されていること、さらには、前
記リングオシレータ2の出力パルスが第5図に示した前
記電圧保持回路21にも与えられて、リングオシレータ
2が、基板バイアス電圧発生回路1およびタイマ回路3
さらには電圧保持回路21の3者に兼用されていること
である。前記インバータI、、  12はコンデンサC
を駆動するための比較的駆動能力の高いインバータであ
り、第3図あるいは第4図におけるリングオシレータ2
中の最終段のインバータ(図示省略)に相当するサイズ
である。
1, the difference from the conventional example shown in FIG. 4 is that a ring oscillator 2 and a timer circuit 3 for self-refresh mode are connected, and a switch circuit whose opening/closing is controlled by a control circuit 5. 6 and inverter II
+I2 is connected in series and inserted between the ring oscillator 2 and the capacitor C, and furthermore, the output pulse of the ring oscillator 2 is also applied to the voltage holding circuit 21 shown in FIG. The ring oscillator 2 is connected to the substrate bias voltage generation circuit 1 and the timer circuit 3.
Furthermore, the voltage holding circuit 21 is shared by all three. The inverter I, 12 is a capacitor C.
It is an inverter with relatively high driving capacity for driving the ring oscillator 2 in Fig. 3 or 4.
The size corresponds to the final stage inverter (not shown) in the middle.

次に、動作について説明する。基板バイアス電圧発生回
路1の動作原理は従来例である第3図あるいは第4図と
同じであるが第4図における従来例では、基板電位検出
回路4により基板電位が常時監視されて、これが所定の
レベルに到達した後は制御回路5によりリングオシレー
タ2の発振が停止されていたが、本発明はリングオシレ
ータ2の発振そのものは停止されず、制御回路5により
スイッチ回路6が遮断されてリングオシレータ2の出力
とコンデンサCの間の電気的接続が切り離される。また
、基板電位が所定のレベルより高くなれば制御回路5を
介して再びスイッチ回路6が導通状態になりリングオシ
レータ2の出力側とインバータ■、の入力側とが電気的
に接続されて基板バイアス電圧発生回路1の動作が再開
される。
Next, the operation will be explained. The operating principle of the substrate bias voltage generation circuit 1 is the same as that of the conventional example shown in FIG. 3 or 4, but in the conventional example shown in FIG. After the ring oscillator 2 reaches the level of The electrical connection between the output of 2 and capacitor C is disconnected. Moreover, when the substrate potential becomes higher than a predetermined level, the switch circuit 6 becomes conductive again via the control circuit 5, and the output side of the ring oscillator 2 and the input side of the inverter (2) are electrically connected, and the substrate bias is applied. The operation of the voltage generating circuit 1 is restarted.

この基板電位検出回路4.制御回路5およびスイッチ回
路6により、前記基板バイアス電圧発生手段の出力電圧
を検出し、その電圧に基づいて前記発振手段からの前記
基板バイアス電圧発生手段への導通、遮断を切換制御す
る切換制御手段が構成されている。
This substrate potential detection circuit 4. A switching control means for detecting the output voltage of the substrate bias voltage generation means by a control circuit 5 and a switch circuit 6, and controlling conduction or disconnection of the oscillation means to the substrate bias voltage generation means based on the detected voltage. is configured.

一方、リングオシレータ2の出力に基づいてタイマ回路
3は、予めセットされている時間(約16μs)ごとに
前記のセルフリフレッシュ動作を行なうためのタイミン
グ信号を出力する。
On the other hand, based on the output of the ring oscillator 2, the timer circuit 3 outputs a timing signal for performing the above-described self-refresh operation at preset intervals (approximately 16 μs).

以上のように、1つのリングオシレータ2により、間欠
動作を行なう基板バイアス電圧発生回路1とセルフリフ
レッシュ用のタイミング信号を出力するタイマ回路3さ
らにはワード線駆動信号発生回路7の出力を電源電圧よ
りも高く保持する電圧保持回路21の3者が同時に作動
できるので、サイズの小さな半導体記憶装置が得られる
As described above, one ring oscillator 2 is used to control the outputs of the substrate bias voltage generation circuit 1 that performs intermittent operation, the timer circuit 3 that outputs a timing signal for self-refresh, and the word line drive signal generation circuit 7 from the power supply voltage. Since the three voltage holding circuits 21 that hold the voltage at a high level can operate simultaneously, a small-sized semiconductor memory device can be obtained.

[発明の効果コ 前記構成を有する本発明は、切換制御手段の働きにより
基板バイアス電圧発生手段を間欠作動させて消費電力を
低減させることができながらも、発振手段を電圧保持手
段と基板バイアス電圧発生手段とタイマ手段との王者に
兼用することによりサイズを小さくすることができ、小
型で少ない消費電力のダイナミック型半導体記憶装置を
提供し得るに至った。
[Effects of the Invention] The present invention having the above-mentioned configuration enables the switching control means to operate the substrate bias voltage generation means intermittently to reduce power consumption, and the oscillation means is connected to the voltage holding means and the substrate bias voltage. By using both the generating means and the timer means, the size can be reduced, and it has become possible to provide a dynamic semiconductor memory device that is small and consumes little power.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明の一実施例に係るダイナミック型半導体
記憶装置の回路図、第2図は従来のダイナミック型半導
体記憶装置の回路図、第3図は従来のダイナミック型半
導体記憶装置の要部を示す回路図、第4図は従来の他の
ダイナミック型半導体記憶装置の要部を示す回路図、第
5図は従来のダイナミック型半導体記憶装置の他の要部
を示す回路図、第6図は第5図の回路の動作を説明する
ための信号波形図である。 図面中、7はワード線駆動信号発生手段の一例であるワ
ード線駆動信号発生回路、1は基板バイアス電圧発生手
段の一例である基板バイアス電圧発生回路、21は電圧
保持手段の一例である電圧保持回路、2は発振手段の一
例であるリングオシレータ、3はタイマ手段の一例であ
るタイマ回路、4は基板電位検出回路、5は制御回路、
6はスイッチ回路である。
FIG. 1 is a circuit diagram of a dynamic semiconductor memory device according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a circuit diagram of a conventional dynamic semiconductor memory device, and FIG. 3 is a main part of a conventional dynamic semiconductor memory device. FIG. 4 is a circuit diagram showing main parts of another conventional dynamic semiconductor memory device, FIG. 5 is a circuit diagram showing other main parts of a conventional dynamic semiconductor memory device, and FIG. 5 is a signal waveform diagram for explaining the operation of the circuit of FIG. 5. FIG. In the drawing, 7 is a word line drive signal generation circuit which is an example of word line drive signal generation means, 1 is a substrate bias voltage generation circuit which is an example of substrate bias voltage generation means, and 21 is a voltage holding circuit which is an example of voltage holding means. 2 is a ring oscillator which is an example of oscillation means; 3 is a timer circuit which is an example of timer means; 4 is a substrate potential detection circuit; 5 is a control circuit;
6 is a switch circuit.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 メモリセルが接続されたワード線にワード線駆動信号を
供給するワード線駆動信号発生手段と、所定の周波数の
出力を導出する発振手段と、該発振手段からの出力に基
づいて、前記ワード線駆動信号発生手段の出力を電源電
圧よりも高く保持する電圧保持手段と、 前記発振手段からの出力に基づいて、半導体基板の電位
を一定に保持するための基板バイアス電圧を発生する基
板バイアス電圧発生手段と、前記発振手段からの出力に
基づいて一定時間ごとにセルフリフレッシュ用のタイミ
ング信号を出力するタイマ手段と、 前記基板バイアス電圧発生手段の出力電圧を検出し、そ
の電圧に基づいて前記発振手段からの前記基板バイアス
電圧発生手段への導通、遮断を切換制御する切換制御手
段とを含む、ダイナミック型半導体記憶装置。
[Scope of Claims] Word line drive signal generation means for supplying a word line drive signal to a word line connected to a memory cell, oscillation means for deriving an output at a predetermined frequency, and a method based on the output from the oscillation means. voltage holding means for holding the output of the word line drive signal generating means higher than the power supply voltage; and generating a substrate bias voltage for holding the potential of the semiconductor substrate constant based on the output from the oscillation means. timer means for outputting a timing signal for self-refresh at regular intervals based on the output from the oscillation means; detecting the output voltage of the substrate bias voltage generation means and applying the voltage to the output voltage; and switching control means for switching and controlling conduction and cutoff from the oscillation means to the substrate bias voltage generation means based on the switching control means.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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EP0498252A2 (en) * 1991-02-04 1992-08-12 Zentrum Mikroelektronik Dresden GmbH Wordlines control circuits in semi conductor memories
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