JPH01276486A - Semiconductor storage device - Google Patents

Semiconductor storage device

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Publication number
JPH01276486A
JPH01276486A JP63106979A JP10697988A JPH01276486A JP H01276486 A JPH01276486 A JP H01276486A JP 63106979 A JP63106979 A JP 63106979A JP 10697988 A JP10697988 A JP 10697988A JP H01276486 A JPH01276486 A JP H01276486A
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JP
Japan
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substrate
bias voltage
voltage
gate
circuit
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Application number
JP63106979A
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Japanese (ja)
Inventor
Masaki Kumanotani
正樹 熊野谷
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Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To decrease energy consumption by providing two pairs of substrate bias voltage generating circuits and controlling operation in correspondence to a non-selecting condition, etc. CONSTITUTION:Two pairs of substrate bias voltage generating circuits 10 and 20 and for the circuit 10, the oscillation stop of a ring oscillator 11 is stopped through a NOR gate 16, to which a low address strobe RAS is supplied. Then, the circuit 10 is operated only when a semiconductor storage is in the non- selecting condition and the energy consumption can be reduced in a selecting condition. On the other hand, for the circuit 20, the stop of a ring oscillator 21 is samely controlled by a NOR gate 22 to be controlled by a NOR gate 29, to which the strobe RAS is added. Then, the circuit 20 is operated until a substrate voltage arrives at a prescribed value and after the arrival, the operation is stopped in the non-selecting condition. Then, the energy consumption is reduced in the non-selecting condition as well. Thus, the semiconductor storage device of the small energy consumption can be obtained.

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] この発明は半導体記憶装置に関し、特に、ダイナミック
型半導体記憶装置において、少ない消費電力で基板バイ
アス電圧を発生できるような半導体記憶装置に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a semiconductor memory device, and particularly to a semiconductor memory device that can generate a substrate bias voltage with low power consumption in a dynamic semiconductor memory device.

[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なってき
ており、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きている。
[Prior Art] In recent years, the popularity of personal computers has become remarkable, and in particular, the demand for portable personal computers has increased recently.

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
、低消費電力のものが要求される。このような記憶装置
として、通常はダイナミック型半導体記憶装置またはス
タティック型半導体記憶装置が用いられる。このうち、
ダイナミック型半導体記憶装置では、特に非選択状態に
おいて基板バイアス電圧を発生する回路における消費電
力が全消費電力の大部分を占めているため、これを低減
する必要がある。
Storage devices used in portable personal computers are required to have low power consumption. As such a memory device, a dynamic type semiconductor memory device or a static type semiconductor memory device is usually used. this house,
In a dynamic semiconductor memory device, power consumption in a circuit that generates a substrate bias voltage, especially in a non-selected state, accounts for most of the total power consumption, so it is necessary to reduce this power consumption.

このようなバイアス電圧発生回路における消費電力を低
減するために、たとえばに、5ato。
In order to reduce the power consumption in such a bias voltage generation circuit, for example, 5ato.

et   al、    A   20ns   St
aticColumn   IMb   DRAM  
 in   CMOS  Technology、”1
985  1EEE   l5SCCDig、Tech
、Pap、254−255に記載されているごとく、2
種類の基板バイアス発生回路を設け、一方のバイアス能
力の低いバイアス回路を常時動作させ、他方のバイアス
能力の高いバイアス回路を基板電位に応じて間欠的に動
作させる方法が考案されている。
et al, A 20ns St
aticColumn IMb DRAM
in CMOS Technology,”1
985 1EEE 15SCCDig, Tech
, Pap, 254-255, 2
A method has been devised in which different types of substrate bias generation circuits are provided, one bias circuit with a low bias capacity is operated all the time, and the other bias circuit with a high bias capacity is operated intermittently depending on the substrate potential.

第4図は上述の従来の基板バイアス電圧発生回路の一例
を示す電気回路図である。第4図において、第1の基板
バイアス電圧発生回路1は、リングオシレータ11とイ
ンバータ12とコンデンサ13とnチャネルトランジス
タ14.15とを含んで構成される。リングオシレータ
11の出力はインバータ12によって反転され、コンデ
ンサ13を介してnチャネルトランジスタ14のゲート
とドレインに与えられるとともに、nチャネルトランジ
スタ15のドレインにも与えられる。nチャネルトラン
ジスタ14のソースは接地され、nチャネルトランジス
タ15のゲートとソースが接続される。
FIG. 4 is an electrical circuit diagram showing an example of the above-mentioned conventional substrate bias voltage generating circuit. In FIG. 4, the first substrate bias voltage generation circuit 1 includes a ring oscillator 11, an inverter 12, a capacitor 13, and n-channel transistors 14 and 15. The output of ring oscillator 11 is inverted by inverter 12 and applied to the gate and drain of n-channel transistor 14 via capacitor 13 as well as to the drain of n-channel transistor 15. The source of n-channel transistor 14 is grounded, and the gate and source of n-channel transistor 15 are connected.

一方、第2の基板バイアス電圧発生回路2はリングオシ
レータ21とNORゲート22.29とインバータ23
.24とコンデンサ25とnチャネルトランジスタ26
.27と基板電位検出回路28とを含んで構成されてい
る。リングオシレータ21の出力はNORゲート22の
一方入力端に与えられ、NORゲート22の出力はリン
グオシレータ21に与えられるとともに、インバータ2
3.24およびコンデンサ25を介してnチャネルトラ
ンジスタ26のゲートとドレインに与えられ、さらにn
チャネルトランジスタ27のドレインに与えられる。n
チャネルトランジスタ26のソースは接地され、nチャ
ネルトランジスタ27のゲートはソースに接続され、さ
らに第1の基板バイアス電圧発生回路1の出力に接続さ
れる。基板電位検出回路28は図示しない半導体基板の
電位を検出するものであって、その検出出力N、はNO
Rゲート29の一方入力端に与えられる。NORゲート
29の他方入力端には、選択状態を示すRAS信号が与
えられる。このNORゲート29の出力は前述のNOR
ゲート22の他方入力端に与えられる。
On the other hand, the second substrate bias voltage generation circuit 2 includes a ring oscillator 21, a NOR gate 22, 29, and an inverter 23.
.. 24, capacitor 25, and n-channel transistor 26
.. 27 and a substrate potential detection circuit 28. The output of the ring oscillator 21 is given to one input terminal of the NOR gate 22, and the output of the NOR gate 22 is given to the ring oscillator 21 and the inverter 2.
3.24 and the gate and drain of the n-channel transistor 26 via the capacitor 25, and further n
Applied to the drain of channel transistor 27. n
The source of the channel transistor 26 is grounded, the gate of the n-channel transistor 27 is connected to the source, and further connected to the output of the first substrate bias voltage generation circuit 1. The substrate potential detection circuit 28 detects the potential of a semiconductor substrate (not shown), and its detection output N is NO.
It is applied to one input terminal of the R gate 29. The other input terminal of the NOR gate 29 is supplied with a RAS signal indicating the selected state. The output of this NOR gate 29 is the aforementioned NOR
It is applied to the other input terminal of gate 22.

第5図は第4図に示した従来の基板バイアス電圧発生回
路の動作を説明するための波形図である。
FIG. 5 is a waveform diagram for explaining the operation of the conventional substrate bias voltage generation circuit shown in FIG. 4.

まず、第5図および第4図を参照して、第1の基板バイ
アス電圧発生回路1の動作について説明する。リングオ
シレータ11の出力が接地電位GNDになっていて、イ
ンバータ12の出力が電源電位Vccになるステップ1
において、ノードN、の電圧はコンデンサ13による容
量結合により、電源電位Vccまで高くなろうとする。
First, the operation of the first substrate bias voltage generation circuit 1 will be explained with reference to FIGS. 5 and 4. Step 1: The output of the ring oscillator 11 is at the ground potential GND, and the output of the inverter 12 is at the power supply potential Vcc.
At this point, the voltage at node N attempts to rise to power supply potential Vcc due to capacitive coupling by capacitor 13.

しかし、ノードNAの電圧がnチャネルトランジスタ1
4のしきい値電圧Vτ2まで上昇すると、nチャネルト
ランジスタ14が導通状態になって、それ以上の電圧上
昇が抑えられ、これによってノードN、は電圧■T2に
保たれる。
However, if the voltage at node NA is n-channel transistor 1
When the voltage rises to the threshold voltage Vτ2 of 4, the n-channel transistor 14 becomes conductive and further voltage rise is suppressed, thereby maintaining the node N at the voltage Vτ2.

次に、リングオシレータ11の出力か電源電位Vccま
で上昇し、インバータ12の出力が接地電位GNDにな
るステップ2において、ノードN8の電圧はコンデンサ
13による容量結合により、電圧(V72−Vc c)
になろうとする。しかし、ノードNAの電圧が基板電圧
v!lVBからnチャネルトランジスタ15のしきい値
電圧1丁、を減じた電圧(VB B −VT I )よ
り小さくなると、nチャネルトランジスタ15が導通状
態になって、ノードN^の電圧はそれほど低くならない
Next, in step 2, the output of the ring oscillator 11 rises to the power supply potential Vcc, and the output of the inverter 12 becomes the ground potential GND.
try to become However, the voltage at node NA is the substrate voltage v! When the voltage becomes smaller than the voltage (VBB - VT I ) obtained by subtracting one threshold voltage of the n-channel transistor 15 from lVB, the n-channel transistor 15 becomes conductive and the voltage at the node N^ does not become so low.

ステップ1およびステップ2を1回ずつ行なうと、ノー
ドNAの電圧および基板電圧VaBは低下する。なお、
その程度は、コンデンサ13の容量CAと基板の負荷容
量の比で決定される。さらに、ステップ1およびステッ
プ2を何回か繰返すと、ノードNAの電圧は電圧(V7
2−Vc c)と電圧vT2の間の発振となり、基板電
圧Vaaは最終的ニハ電圧(VT 2  V c c 
+VT + ) I:近づいていく。
When step 1 and step 2 are performed once each, the voltage at node NA and substrate voltage VaB decrease. In addition,
The degree of this is determined by the ratio of the capacitance CA of the capacitor 13 to the load capacitance of the board. Furthermore, when step 1 and step 2 are repeated several times, the voltage at node NA becomes voltage (V7
2-Vc c) and voltage vT2, and the substrate voltage Vaa becomes the final Niha voltage (VT 2 Vc c
+VT + ) I: Getting closer.

次に、第2の基板バイアス電圧発生回路2の動作につい
て説明する。第1の基板バイアス電圧発生回路1におい
ては、リングオシレータ11が常時動作しているため、
ノードNAは第5図(b)に示す波形の電圧vAが現わ
れるが、第2の基板バイアス電圧発生回路2においては
、NORゲート22の出力により、リングオシレータ2
1の動作が制御される。すなわち、ノードNcの電圧が
“L”レベルのときはNORゲート22の出力がH”レ
ベルになるため、リングオシレータ21は発振するが、
ノードNcの電圧が“H”レベルのときには、NORゲ
ート22の出力が“L″レベルなるため、リングオシレ
ータ21は発振しない。 また、ノードNcの電圧は、
さらにNORゲート29によっても制御される。すなわ
ち、RASが選択された状態を示す“H“レベルのとき
には、基板電位検出回路28の出力NDのレベルにかか
わらず、ノードNcの電圧は“L”レベルとなる。RA
S信号が非選択状態を示す“L”レベルのときには、基
板電位検出回路28の出力Noのレベルが“H”レベル
のときにはノードN ′。の電圧が″Lルベルとなり、
出力NoのレベルがII L 11 レベルのときには
、ノードNCの電圧は“H#レベルとなる。基板電位検
出回路28は基板電圧VBaのレベルを常時監視してい
て、所定のレベルに達する前には11 HII レベル
の信号を出力し、所定のレベルに達すると“L″ レベ
ルの信号を出力する。
Next, the operation of the second substrate bias voltage generation circuit 2 will be explained. In the first substrate bias voltage generation circuit 1, since the ring oscillator 11 is constantly operating,
At the node NA, a voltage vA having the waveform shown in FIG.
1 is controlled. That is, when the voltage at the node Nc is at the "L" level, the output of the NOR gate 22 is at the H level, so the ring oscillator 21 oscillates.
When the voltage at node Nc is at the "H" level, the output of the NOR gate 22 is at the "L" level, so the ring oscillator 21 does not oscillate. Moreover, the voltage of node Nc is
Furthermore, it is also controlled by a NOR gate 29. That is, when RAS is at the "H" level indicating a selected state, the voltage at the node Nc is at the "L" level regardless of the level of the output ND of the substrate potential detection circuit 28. R.A.
When the S signal is at the "L" level indicating a non-selected state, and when the level of the output No of the substrate potential detection circuit 28 is at the "H" level, the node N'. The voltage becomes ``L lebel,''
When the level of the output No is at the II L 11 level, the voltage at the node NC becomes the "H# level. The substrate potential detection circuit 28 constantly monitors the level of the substrate voltage VBa, and 11 Outputs a HII level signal, and when it reaches a predetermined level, outputs an "L" level signal.

なお、リングオシレータ21が発振しているときの動作
は、第1の基板バイアス電圧発生回路1の動作とほぼ同
一であるが、そのバイアス能力がより高くなるように構
成されているので、より急速に基板電圧Vaaを低下さ
せることができる。
Note that the operation when the ring oscillator 21 is oscillating is almost the same as the operation of the first substrate bias voltage generation circuit 1, but since it is configured to have a higher bias capability, it can oscillate more rapidly. Therefore, the substrate voltage Vaa can be lowered.

第1の基板バイアス電圧発生回路1におけるノードNA
と第2の基板バイアス電圧発生回路2のノードN[1の
電圧レベル波形を、このダイナミック型半導体記憶装置
の選択制御信号RASとともに示すと、第5図に示すよ
うになる。すなわち、リングオシレータ11は常時動作
しているため、第1の基板バイアス電圧発生回路1のノ
ードN。
Node NA in first substrate bias voltage generation circuit 1
FIG. 5 shows the voltage level waveform of node N[1 of second substrate bias voltage generating circuit 2 together with selection control signal RAS of this dynamic semiconductor memory device. That is, since the ring oscillator 11 is always in operation, the node N of the first substrate bias voltage generation circuit 1.

における電圧V^は第5図(b)に示すようになる。し
かしながら、リングオシレータ21は、この記憶袋装置
が非選択の状態において、基板電圧V6已のレベルが所
定のレベルに達したときには、発振を停止するので、第
2の基板バイアス電圧発生回路2におけるノードN[1
の電圧VBは第5図(c)、  (d)に示すようにな
り、非選択の状態における消費電力が低減される。なお
、何らかの理由により、基板電圧Vaaのレベルが所定
のレベルより浅くなった場合には、再びリングオシレー
タ21が発振して、急速に基板電圧Vaaを所定のレベ
ルにまで低下させる。
The voltage V^ at is as shown in FIG. 5(b). However, since the ring oscillator 21 stops oscillating when the level of the substrate voltage V6 reaches a predetermined level when the storage bag device is not selected, the node in the second substrate bias voltage generation circuit 2 N[1
The voltage VB becomes as shown in FIGS. 5(c) and 5(d), and the power consumption in the non-selected state is reduced. Note that if the level of the substrate voltage Vaa becomes shallower than the predetermined level for some reason, the ring oscillator 21 oscillates again to rapidly lower the substrate voltage Vaa to the predetermined level.

第6図は第4図に示した基板電位検出回路の一例を示し
た電気回路図である。第6図において、電源電位Vcc
と基板電圧V6[1との間にはpチャネルトランジスタ
281とnチャネルトランジス9282.283が直列
接続される。すなわち、pチャネルトランジスタ281
のドレインには電源電位VCCが与えられ、ソースはn
チャネルトランジスタ282のドレインに接続され、n
チャネルトランジスタ282のソースがnチャネルトラ
ンジスタ283のドレインとゲートに接続される。nチ
ャネルトランジスタ283のソースには基板電圧Vaa
が与えられる。pチャネルトランジスタ281のゲート
とnチャネルトランジスタ282のゲートは接地される
。pチャネルトランジスタ281のソースとnチャネル
トランジスタ282のドレインの接続点であるノードN
1には、インバータ284の入力が接続され、インバー
タ284の出力はインバータ285を介して前述の第4
図に示したNORゲート29の他方入力端に接続される
FIG. 6 is an electric circuit diagram showing an example of the substrate potential detection circuit shown in FIG. 4. In FIG. 6, power supply potential Vcc
A p-channel transistor 281 and n-channel transistors 9282 and 283 are connected in series between V6 and substrate voltage V6[1. That is, p-channel transistor 281
The drain is given the power supply potential VCC, and the source is n
connected to the drain of channel transistor 282, n
The source of channel transistor 282 is connected to the drain and gate of n-channel transistor 283. The source of the n-channel transistor 283 has a substrate voltage Vaa.
is given. The gates of p-channel transistor 281 and n-channel transistor 282 are grounded. Node N, which is the connection point between the source of p-channel transistor 281 and the drain of n-channel transistor 282
1 is connected to the input of an inverter 284, and the output of the inverter 284 is connected to the fourth
It is connected to the other input terminal of the NOR gate 29 shown in the figure.

nチャネルトランジスタ282,283のそれぞれのし
きい値電圧をVD 2 +  ■03とすると、v、、
 a )−(Vo 2 +vo3 )のときには、nチ
ャネルトランジスタ282は非導通であるため、ノード
N1のレベルはpチャネルトランジスタ281が導通し
ていることにより、”H″レベルなる。このノードN1
の電圧はインバータ284゜285を介して出力される
ので、出力NOは“H”レベルとなる。次に、V[lB
≦−(VD2+V。
If the respective threshold voltages of n-channel transistors 282 and 283 are VD 2 + ■03, then v,,
a)-(Vo2+vo3), the n-channel transistor 282 is non-conductive, and the level of the node N1 becomes "H" level because the p-channel transistor 281 is conductive. This node N1
Since the voltage is outputted via the inverters 284 and 285, the output NO becomes "H" level. Next, V[lB
≦-(VD2+V.

、)のときには、nチャネルトランジスタ282が導通
状態となる。このとき、pチャネルトランジスタ281
とnチャネルトランジスタ282のサイズの比を適当に
選んでおけば、ノードN1のレベルを“L”レベルにす
ることができる。すなわち、出力Noは“L”レベルと
なる。
, ), the n-channel transistor 282 becomes conductive. At this time, the p-channel transistor 281
By appropriately selecting the ratio between the size of the n-channel transistor 282 and the size of the n-channel transistor 282, the level of the node N1 can be set to the "L" level. That is, the output No becomes "L" level.

[発明が解決しようとする課題] 上述のごとく、従来の半導体記憶装置においては、2種
類の基板バイアス電圧発生回路1,2を有しており、記
憶装置が選択された状態においては、両方の基板バイア
ス電圧発生回路1.2が動作するために、消費電力が増
大してしまうという問題点があった。
[Problems to be Solved by the Invention] As mentioned above, the conventional semiconductor memory device has two types of substrate bias voltage generation circuits 1 and 2, and when the memory device is selected, both of them are activated. Since the substrate bias voltage generating circuit 1.2 operates, there is a problem in that power consumption increases.

それゆえに、この発明の主たる目的は、記憶装置が選択
された状態において、一方の基板バイアス電圧発生回路
の動作を停止することにより、少ない消費電力で基板バ
イアス電圧を発生することのできるような半導体記憶装
置を提供することである。
Therefore, the main object of the present invention is to develop a semiconductor device that can generate a substrate bias voltage with low power consumption by stopping the operation of one substrate bias voltage generation circuit when a storage device is selected. It is to provide a storage device.

[課題を解決するための手段] この発明は半導体基板と、この半導体基板にバイアス電
圧を印加するための第1および第2のバイアス手段と、
半導体基板のバイアス電位の変化を検出する基板電位検
出手段とを備えた半導体記憶装置であって、第1のバイ
アス手段は非選択状態のときに活性化されかつ第2のバ
イアス手段よりもバイアス能力が低くなるように構成さ
れていて、第2のバイアス手段は基板電位検出手段によ
って基板電位が所定のレベルに達したことが検出される
までバイアス電圧を基板に供給し、所定のレベルに達し
た後、選択信号が非選択状態になったときにバイアス電
圧の供給を停止するように構成したものである。
[Means for Solving the Problems] The present invention includes a semiconductor substrate, first and second bias means for applying a bias voltage to the semiconductor substrate,
a substrate potential detection means for detecting a change in bias potential of a semiconductor substrate, the first bias means being activated in a non-selected state and having a higher bias capability than the second bias means; The second bias means supplies a bias voltage to the substrate until the substrate potential detection means detects that the substrate potential has reached a predetermined level, and the second bias means supplies a bias voltage to the substrate until the substrate potential reaches a predetermined level. After that, when the selection signal becomes a non-selected state, the supply of bias voltage is stopped.

[作用] この発明に係る半導体記憶装置は、記憶装置が選択され
た状態において、一方のバイアス手段の動作を停止させ
るようにしたので、少ない消費電力で基板バイアス電圧
を発生することができる。
[Operation] In the semiconductor memory device according to the present invention, since the operation of one of the bias means is stopped when the memory device is selected, a substrate bias voltage can be generated with less power consumption.

[発明の実施例] 第1図はこの発明の一実施例が適用される半導体記憶装
置の要部を示す概略ブロック図である。
[Embodiment of the Invention] FIG. 1 is a schematic block diagram showing the main parts of a semiconductor memory device to which an embodiment of the invention is applied.

まず、第1図を参照して、半導体記憶装置における基板
バイアスに関連する部分の構成について説明する。RA
Sバッファ3には、行アドレスストローブ信号でありで
、記憶装置の選択制御信号を兼ねるRAS信号が与えら
れる。また、CASバッファ5には列アドレスストロー
ブ信号としてのCAS信号が与えられる。さらに、アド
レスバッファ4にはアドレス信号A。+AI・・・Ao
が与えられる。アドレスバッファ4はRAS信号および
CAS信号のそれぞれの立下がりタイミングで行アドレ
スと列アドレスを取込み、このアドレスはよってメモリ
セルアレイ6の番地を指定してデータの書込あるいは読
出を行なう。RASバッファ3からはRAS信号を反転
したRAS信号が出力され、基板バイアス電圧発生回路
10.20に与えられる。そして、基板バイアス電圧発
生口路1O120から出力される電圧Vaaがバイアス
電圧として半導体基板に供給される。
First, with reference to FIG. 1, the configuration of a portion related to substrate bias in a semiconductor memory device will be described. R.A.
The S buffer 3 is supplied with a RAS signal, which is a row address strobe signal and also serves as a memory device selection control signal. Further, the CAS buffer 5 is given a CAS signal as a column address strobe signal. Further, the address buffer 4 receives an address signal A. +AI...Ao
is given. Address buffer 4 takes in a row address and a column address at the falling timing of each of the RAS signal and CAS signal, and this address therefore specifies an address in memory cell array 6 to write or read data. A RAS signal obtained by inverting the RAS signal is output from the RAS buffer 3, and is applied to the substrate bias voltage generation circuit 10.20. Then, the voltage Vaa output from the substrate bias voltage generation port 1O120 is supplied to the semiconductor substrate as a bias voltage.

第2図はこの発明の一実施例を示す電気回路図である。FIG. 2 is an electrical circuit diagram showing an embodiment of the present invention.

第2図において、基板バイアス電圧発生回路は第1の基
板バイアス電圧発生回路10と第2の基板バイアス電圧
発生回路20とによって構成されるが、第2の基板バイ
アス電圧発生回路20は前述の第4図に示した第2の基
板バイアス電圧発生回路2と同様にして構成される。第
1の基板バイアス電圧発生回路10は、以下の点を除い
て前述の第4図に示した第1の基板バイアス電圧発生回
路1と同様にして構成される。すなわち、リングオシレ
ータ11とインバータ12との間にはNORゲート16
とインバータ17が接続され、NORゲート16の一方
入力端にはリングオシレータ11の出力が与えられ、他
方入力端にはRAS信号が与えられる。NORゲート1
6の出力はインバータ17に与えられるとともに、リン
グオシレータ11にも与えられている。
In FIG. 2, the substrate bias voltage generation circuit is composed of a first substrate bias voltage generation circuit 10 and a second substrate bias voltage generation circuit 20, but the second substrate bias voltage generation circuit 20 is It is constructed in the same manner as the second substrate bias voltage generation circuit 2 shown in FIG. The first substrate bias voltage generation circuit 10 is constructed in the same manner as the first substrate bias voltage generation circuit 1 shown in FIG. 4 described above except for the following points. That is, a NOR gate 16 is connected between the ring oscillator 11 and the inverter 12.
and an inverter 17 are connected, one input terminal of the NOR gate 16 is given the output of the ring oscillator 11, and the other input terminal is given the RAS signal. NOR gate 1
The output of 6 is given to the inverter 17 and also to the ring oscillator 11.

第3図は第2図に示した基板バイアス電圧発生回路の動
作を説明するための波形図である。
FIG. 3 is a waveform diagram for explaining the operation of the substrate bias voltage generation circuit shown in FIG. 2.

次に、第3図を参照して、第2図の動作について説明す
る。なお、第2の基板バイアス電圧発生回路20の動作
は第4図に示した第2の基板バイアス電圧発生回路2と
同じであるため、第10基板バイアス電圧発生回路10
の動作についてのみ説明する。第2図において、RAS
信号が“H”レベルになると、NORゲート16の出力
が“L”レベルになるため、リングオシレータ11の発
振が停止する。これによって、リングオシレータ11は
非選択状態のときにのみ発振するため、選択状態のとき
における消費電力が低減される。すなわち、第3図(a
)に示すように、RAS信号が“H”レベルになって、
非選択状態のときにはノードNAの電圧VAは第3図(
b)に示すように、リングオシレータ11が発振して第
1の基板バイアス電圧が半導体基板に与えられる。RA
S信号が“L”レベルになると、第3図(d)に示すよ
うに、第2の基板バイアス電圧発生回路20におけるリ
ングオシレータ21は基板電圧が所定のレベルに達する
までは発振動作を行ない、所定のレベルに達した後、非
選択状態になったときに発振を停止するので、非選択状
態のときにおける消費電力を低減できる。
Next, the operation shown in FIG. 2 will be explained with reference to FIG. Note that the operation of the second substrate bias voltage generation circuit 20 is the same as that of the second substrate bias voltage generation circuit 2 shown in FIG.
Only the operation will be explained. In Figure 2, RAS
When the signal goes to the "H" level, the output of the NOR gate 16 goes to the "L" level, so the oscillation of the ring oscillator 11 stops. As a result, the ring oscillator 11 oscillates only when in the non-selected state, so power consumption in the selected state is reduced. That is, Fig. 3 (a
), the RAS signal becomes “H” level,
In the non-selected state, the voltage VA of the node NA is as shown in FIG.
As shown in b), the ring oscillator 11 oscillates and the first substrate bias voltage is applied to the semiconductor substrate. R.A.
When the S signal becomes "L" level, as shown in FIG. 3(d), the ring oscillator 21 in the second substrate bias voltage generation circuit 20 performs an oscillation operation until the substrate voltage reaches a predetermined level. Since oscillation is stopped when the non-selected state is reached after reaching a predetermined level, power consumption in the non-selected state can be reduced.

[発明の効果コ 以上のように、この発明によれば、第1のバイアス手段
は非選択状態のときにのみ動作するようにしたので、選
択状態のときにおける消費電力を低減でき、第2のバイ
アス手段は基板電圧が所定のレベルに達するまでは動作
し、所定のレベルに達した後は非選択状態のときにその
動作を停止するようにしたので、非選択状態のときにお
ける消費電力も低減され、消費電力の少ない半導体記憶
装置を得ることができる。
[Effects of the Invention] As described above, according to the present invention, the first bias means operates only in the non-selected state, so power consumption in the selected state can be reduced, and the second bias means operates only in the non-selected state. The bias means operates until the substrate voltage reaches a predetermined level, and after reaching the predetermined level, it stops operating in the non-selected state, reducing power consumption in the non-selected state. Thus, a semiconductor memory device with low power consumption can be obtained.

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

第1図はこの発明の一実施例が適用された半導体記憶装
置の要部を示す概略ブロック図である。 第2図はこの発明の一実施例の電気回路図である。 第3図はこの発明の一実施例における基板バイアス電圧
発生回路のノードNA、Naの電圧レベルの変化を示す
波形図である。第4図は従来の基板バイアス電圧発生回
路を示す電気回路図である。 第5図は第4図に示した従来の基板バイアス電圧発生回
路におけるノードNA、N、の電圧レベルの変化を示す
波形図である。第6図は第4図に示した従来の基板バイ
アス電圧発生回路における基板電位検出回路を示す電気
回路図である。 図において、10は第1の基板バイアス電圧発生回路、
11.21はリングオシレータ、12゜17.23.2
4はインバータ、13.25はコンデンサ、14,15
.2’6.27はnチャネルトランジスタ、16.22
.29はNORゲート、20は第2の基板バイアス電圧
発生回路、28は基板電位検出回路を示す。
FIG. 1 is a schematic block diagram showing the main parts of a semiconductor memory device to which an embodiment of the present invention is applied. FIG. 2 is an electrical circuit diagram of an embodiment of the present invention. FIG. 3 is a waveform diagram showing changes in the voltage levels of nodes NA and Na of the substrate bias voltage generation circuit in one embodiment of the present invention. FIG. 4 is an electrical circuit diagram showing a conventional substrate bias voltage generation circuit. FIG. 5 is a waveform diagram showing changes in the voltage levels of nodes NA and N in the conventional substrate bias voltage generation circuit shown in FIG. 4. FIG. 6 is an electrical circuit diagram showing a substrate potential detection circuit in the conventional substrate bias voltage generation circuit shown in FIG. 4. In the figure, 10 is a first substrate bias voltage generation circuit;
11.21 is a ring oscillator, 12°17.23.2
4 is the inverter, 13.25 is the capacitor, 14, 15
.. 2'6.27 is an n-channel transistor, 16.22
.. 29 is a NOR gate, 20 is a second substrate bias voltage generation circuit, and 28 is a substrate potential detection circuit.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 半導体基板と、前記半導体基板にバイアス電圧を印加す
るための第1および第2のバイアス手段と、前記半導体
基板のバイアス電位の変化を検出する基板電位検出手段
とを備えた半導体記憶装置において、 前記第1のバイアス手段は非選択状態のときに活性化さ
れかつ前記第2のバイアス手段よりもバイアス能力が低
くなるように構成されていて、前記第2のバイアス手段
は、前記基板電位検出手段によって前記基板電位が所定
のレベルに達したことを検出するまでバイアス電圧を前
記基板に供給し、所定のレベルに達した後、前記選択制
御信号が非選択状態になったときにバイアス電圧の供給
を停止するように構成されることを特徴とする、半導体
記憶装置。
[Scope of Claims] A semiconductor substrate comprising a semiconductor substrate, first and second bias means for applying a bias voltage to the semiconductor substrate, and substrate potential detection means for detecting a change in the bias potential of the semiconductor substrate. In the semiconductor memory device, the first bias means is activated in a non-selected state and is configured to have a lower bias ability than the second bias means, and the second bias means: A bias voltage is supplied to the substrate until the substrate potential detecting means detects that the substrate potential has reached a predetermined level, and after reaching the predetermined level, when the selection control signal becomes a non-selected state. What is claimed is: 1. A semiconductor memory device configured to stop supplying a bias voltage at .
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH03290894A (en) * 1990-04-06 1991-12-20 Mitsubishi Electric Corp Substrate voltage generating circuit for semiconductor device equipment with internal step-down power supply voltage
JPH05274876A (en) * 1992-03-30 1993-10-22 Mitsubishi Electric Corp Semiconductor storage device
US6950370B2 (en) 2003-04-30 2005-09-27 Hynix Semiconductor Inc. Synchronous memory device for preventing erroneous operation due to DQS ripple

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