JPH02156498A - Refresh function incorporating dynamic type semiconductor memory device - Google Patents

Refresh function incorporating dynamic type semiconductor memory device

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JPH02156498A
JPH02156498A JP63312416A JP31241688A JPH02156498A JP H02156498 A JPH02156498 A JP H02156498A JP 63312416 A JP63312416 A JP 63312416A JP 31241688 A JP31241688 A JP 31241688A JP H02156498 A JPH02156498 A JP H02156498A
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refresh
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circuit
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Masaki Kumanotani
正樹 熊野谷
Yasuhiro Konishi
康弘 小西
Katsumi Dosaka
勝己 堂阪
Takahiro Komatsu
隆宏 小松
Yoshinaga Inoue
井上 好永
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Mitsubishi Electric Corp
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Abstract

PURPOSE:To reduce unrequired power consumption in a substrate bias means by activating the substrate bias means only for prescribed partial time between refresh operating cycles in a self-refresh mode. CONSTITUTION:An intermittent operation control circuit 99 outputs an activation signal phiC with prescribed time width replying to a signal phiS from a self-refresh mode detection circuit 91 and a refresh request signal phiR from a timer 93. A substrate bias generation circuit 100 performs an outgoing only for around 0.5mus from the leading edge of the signal phiR by the signal phiC, and a substrate bias voltage is generated only for that period. In such a manner, the circuit 100 can be operated only in the period before and after the period when a word line is selected and a refresh operation is performed, which prevents the substrate bias voltage from fluctuating, and also, reduces the power consumption.

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] この発明は一般的にリフレッシュ機能内蔵ダイナミック
型半導体記憶装置に関し、特に、ダイナミック型半導体
記憶装置の消費電力をより低減するための構成に関する
。より具体的に言えば、リフレッシュ動作時においてよ
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
できる基板バイアス電圧発生回路の構成に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention generally relates to a dynamic semiconductor memory device with a built-in refresh function, and more particularly to a structure for further reducing power consumption of the dynamic semiconductor memory device. More specifically, the present invention relates to a configuration of a substrate bias voltage generation circuit that can generate a substrate bias voltage with less power consumption during a refresh operation.

[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、様々な
分野で用いられている。このようなパーソナルコンピュ
ータのうち特に、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。この携帯型パー
ソナルコンピュータに用いられる記憶装置としては、電
池保持(バッテリバックアップ)が可能な低消費電力の
記憶装置が要求される。
[Background Art] In recent years, personal computers have become extremely popular and are used in various fields. Among such personal computers, demand for portable personal computers in particular has been increasing recently. As a storage device used in this portable personal computer, a storage device with low power consumption that can hold a battery (battery backup) is required.

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(DRAM)またはスタティック型半導体
記憶装置(SRAM)が用いられる。このうち、DRA
Mは、MOSキャパシタ(金属層を一方電極とし、半導
体領域を他方電極とし、その間の絶縁膜を誘電体として
用いるキャパシタ)に情報電荷を蓄積するという原理を
利用している。しかしながら、このようなMOSキャパ
シタにおいてはその他方電極となる半導体領域と半導体
基板との間に形成される接合におけるリークなどにより
蓄積電荷が徐々に失われるため、成る一定時間ごとに蓄
積情報を再書込する必要がある。このような再書込動作
はリフレッシュ動作と呼ばれている。携帯用パーソナル
コンピュータにおける記憶装置としてDRAMを用いた
場合、バッテリバックアップ時においても一定時間ごと
にリフレッシュを行なう必要がある。
As such a memory device, a dynamic semiconductor memory device (DRAM) or a static semiconductor memory device (SRAM) is usually used. Of these, DRA
M utilizes the principle of accumulating information charges in a MOS capacitor (a capacitor that uses a metal layer as one electrode, a semiconductor region as the other electrode, and an insulating film between them as a dielectric). However, in such a MOS capacitor, the stored charge is gradually lost due to leakage in the junction formed between the semiconductor region that serves as the other electrode and the semiconductor substrate, so the stored information is rewritten at regular intervals. It is necessary to include Such a rewrite operation is called a refresh operation. When a DRAM is used as a storage device in a portable personal computer, it is necessary to refresh the data at regular intervals even during battery backup.

DRAMの通常のリフレッシュモードには、RASオン
リリフレッシュ、CASビフォアRASリフレッシュが
ある。RASオンリリフレッシュは、外部からリフレッ
シュ用の行アドレス(リフレッシュアドレス)を与え、
ロウアドレスストローブ信号RASを立下げてDRAM
を選択状態にして行なうリフレッシュモードである。こ
のRASオンリリフレッシュにおいてはコラムアドレス
ストローブ信号CASはH’のレベルにある。
Normal refresh modes for DRAM include RAS only refresh and CAS before RAS refresh. RAS-only refresh gives a row address for refresh (refresh address) from the outside,
Drop the row address strobe signal RAS to
This is a refresh mode that is performed by selecting the . In this RAS-only refresh, column address strobe signal CAS is at H' level.

CASビフォアRASリフレッシュモードは、信号RA
Sを“L″レベルする前に先に信号σXSを“L“レベ
ルにしてリフレッシュ指示信号を与え、この信号状態に
応じてリフレッシュを自動的に行なうモードである。こ
れらの通常のリフレッシュモードにおいては、信号RA
S、CAS等のような外部クロック信号により1サイク
ルずつ制御されてリフレッシュが実行される。したがっ
て、バッテリバックアップ時にこのような通常のリフレ
ッシュモードを用いるのは複雑な制御が必要となり好ま
しくない。
CAS-before-RAS refresh mode uses signal RA
In this mode, before S is set to the "L" level, the signal σXS is first set to the "L" level to provide a refresh instruction signal, and refresh is automatically performed in accordance with this signal state. In these normal refresh modes, the signal RA
Refreshing is controlled cycle by cycle by an external clock signal such as S, CAS, etc. Therefore, using such a normal refresh mode during battery backup requires complicated control, which is not preferable.

そこで、バッテリバックアップ時にも容易にリフレッシ
ュを行なうために、たとえば山田等が’Auto/5e
lf  Refresh機能内蔵64Kbit  MO
SダイナミックRAM”、電子通信学会論文誌、198
3年1月、第166−0巻、第1号、第62頁ないし第
69頁に解説しているように、リフレッシュ用のアドレ
スを発生するアドレスカウンタと各行のリフレッシュの
タイミングを与えるタイマ回路とを内蔵し、自動的にリ
フレッシュ動作を実行するセルフリフレッシュモードを
有するDRAMが考案され実用化されている。
Therefore, in order to easily refresh the battery even during battery backup, Yamada et al.
lf Refresh function built-in 64Kbit MO
S Dynamic RAM”, Transactions of the Institute of Electronics and Communication Engineers, 198
As explained in January 2003, Volume 166-0, Issue 1, Pages 62 to 69, an address counter that generates refresh addresses and a timer circuit that provides refresh timing for each row. A DRAM with a built-in self-refresh mode that automatically performs a refresh operation has been devised and put into practical use.

このセルフリフレッシュ動作については上述の文献に詳
しく解説されているが以下に図面を参照して簡単に説明
する。
This self-refresh operation is explained in detail in the above-mentioned literature, but will be briefly explained below with reference to the drawings.

第26図はセルフリフレッシュモードを有する従来の6
4にビットDRAMの構成の一例を示すブロック図であ
る。第26図の構成おいては、リフレッシュ動作に関連
する部分のみが示される。
Figure 26 shows a conventional 6
FIG. 4 is a block diagram showing an example of the configuration of a bit DRAM. In the configuration of FIG. 26, only portions related to refresh operations are shown.

第26図においてDRAMは、256行(28)256
列(28)の行列状に配置されたメモリセルを備えるメ
モリアレイ97と、アドレス切換回路95からのアドレ
ス信号を受け、−時的に保持し、かつ内部アドレス信号
を発生するアドレスバッファ96と、アドレスバッファ
96からの内部行アドレス信号に応答してメモリアレイ
97から対応の1行を選択する行デコーダ98とを含む
In FIG. 26, the DRAM has 256 rows (28) 256
a memory array 97 comprising memory cells arranged in rows and columns in columns (28); an address buffer 96 that receives and temporarily holds address signals from the address switching circuit 95 and generates internal address signals; and a row decoder 98 that selects a corresponding row from memory array 97 in response to an internal row address signal from address buffer 96.

アドレスバッファ96からは7ビツトの内部アドレス信
号RAO〜RA6が行デコーダ8へ与えられる。明確に
は示さないが、メモリアレイ97は各々128行256
列の2つのブロックに分割されており、7ビツトの下位
アドレス信号RAO〜RA6により、各ブロックから1
本のワード線。
Address buffer 96 supplies 7-bit internal address signals RAO-RA6 to row decoder 8. Although not explicitly shown, each memory array 97 has 128 rows 256
It is divided into two blocks in a column, and one column is read from each block by 7-bit lower address signals RAO to RA6.
Book word line.

すなわち2本のワード線が同時に選択される。アドレス
バッファ96からの最上位アドレス信号RA7はブロッ
ク選択用のアドレス信号として用いられる。
That is, two word lines are selected at the same time. The most significant address signal RA7 from address buffer 96 is used as an address signal for block selection.

アドレス切換回路95は外部から与えられる行アドレス
信号AO〜A7とリフレッシュアドレスカウンタ94か
ら発生されるリフレッシュアドレスQO〜Q6とを受け
、そのいずれか一方をリフレッシュ制御回路92からの
制御のもとにアドレスバッファ96へ伝達する。外部か
ら与えられるアドレス信号AO〜A7として、行アドレ
ス信号と列アドレス信号が時分割多重して与えられる。
Address switching circuit 95 receives externally applied row address signals AO to A7 and refresh addresses QO to Q6 generated from refresh address counter 94, and selects one of them as an address under the control of refresh control circuit 92. It is transmitted to buffer 96. As address signals AO to A7 applied from the outside, a row address signal and a column address signal are time-division multiplexed and applied.

DRAMのセルフリフレッシュ動作を指定するために、
入力端子1を介して与えられる信号REFを受け、セル
フリフレッシュモードが指示されているか否かを検出す
るセルフリフレッシュモード検出回路91と、セルフリ
フレッシュモード検出回路91からのセルフリフレッシ
ュモード検出信号φSに応答してアドレス切換回路95
、リフレッシュアドレスカウンタ94およびタイマ93
の動作を制御する信号を発生するリフレッシュ制御回路
92とを含む。アドレス切換回路95はリフレッシュ制
御回路92からのリフレッシュ指示信号に応答してリフ
レッシュアドレスカウンタ94からのリフレッシュアド
レスQO〜Q6をアドレスバッファ96へ与える。
To specify DRAM self-refresh operation,
A self-refresh mode detection circuit 91 receives a signal REF applied through an input terminal 1 and detects whether a self-refresh mode is instructed, and responds to a self-refresh mode detection signal φS from the self-refresh mode detection circuit 91. address switching circuit 95
, refresh address counter 94 and timer 93
and a refresh control circuit 92 that generates a signal to control the operation of the refresh control circuit 92 . Address switching circuit 95 provides refresh addresses QO-Q6 from refresh address counter 94 to address buffer 96 in response to a refresh instruction signal from refresh control circuit 92.

タイマ93は、リフレッシュ制御回路92からのリフレ
ッシュ指示信号φ丁に応答して予め定められた間隔でリ
フレッシュ要求信号φ、を出力する。リフレッシュアド
レスカウンタ94はこのタイマ93からのリフレッシュ
要求信号φ、に応答してそのカウント値が増分され、そ
のカウント値に対応するリフレッシュアドレスQO〜Q
6をアドレス切換回路95へ与える。次に動作について
簡単に説明する。
Timer 93 outputs refresh request signal φ at predetermined intervals in response to refresh instruction signal φ from refresh control circuit 92 . The refresh address counter 94 has its count value incremented in response to the refresh request signal φ from the timer 93, and refresh addresses QO to Q corresponding to the count value are incremented.
6 is applied to the address switching circuit 95. Next, the operation will be briefly explained.

入力端子2へ与えられる信号RASを“H゛レベル保ち
(スタンバイ状態)、かつ入力端子1へ与えられる外部
リフレッシュ信号REFを“L“レベルに立下げること
により、セルフリフレッシュモード検出回路91はリフ
レッシュが指示されたことを検出し、リフレッシュ指示
信号φ、を出力する。このリフレッシュ指示信号φ、に
応答してアドレス切換回路95は、リフレッシュアドレ
スカウンタ94からのリフレッシュアドレスQO〜Q6
をアドレスバッファ96へ与える。アドレスバッファ9
6はこの与えられたリフレッシュアドレスQO〜Q6か
ら内部リフレッシュアドレスRAO〜RA6を発生し行
デコーダ98へ与える。
By keeping the signal RAS applied to the input terminal 2 at the "H" level (standby state) and lowering the external refresh signal REF applied to the input terminal 1 to the "L" level, the self-refresh mode detection circuit 91 detects the refresh state. It detects the instruction and outputs a refresh instruction signal φ.In response to this refresh instruction signal φ, the address switching circuit 95 selects the refresh addresses QO to Q6 from the refresh address counter 94.
is given to the address buffer 96. Address buffer 9
6 generates internal refresh addresses RAO-RA6 from the applied refresh addresses QO-Q6 and supplies them to row decoder 98.

行デコーダ98はこの7ビツトのリフレッシュアドレス
QO〜Q6 (RAO〜RA6)をデコードし、メモリ
アレイ97の各ブロックにおいて128行のうちの1行
を選択する。続いて図示しない回路によりこの選択され
た行に接続されるメモリセルのデータのリフレッシュが
行なわれる。
Row decoder 98 decodes this 7-bit refresh address QO-Q6 (RAO-RA6) and selects one of the 128 rows in each block of memory array 97. Subsequently, a circuit (not shown) refreshes the data of the memory cells connected to the selected row.

次に、この外部リフレッシュ信号REFが予め定められ
たセット時間(最大16μs)以上“L”レベルに保持
され続けると、セルフリフレッシュモードの指定がセル
フリフレッシュモード検出回路91により検出される。
Next, when this external refresh signal REF continues to be held at the "L" level for a predetermined set time (maximum 16 μs) or longer, self-refresh mode detection circuit 91 detects the designation of self-refresh mode.

リフレッシュ制御回路92はこのセルフリフレッシュモ
ード指定の検出に応答して、信号φTを立上げてタイマ
93を起動する。タイマはこの起動信号φ丁に応答して
予め定められたセット時間(最大16μs)が経過する
とリフレッシュ要求信号φ、を出力しリフレッシュ制御
回路92へ与える。リフレッシュ制御回路92はこのリ
フレッシュ要求信号φ、に応答してリフレッシュアドレ
スカウンタ94のカウント値を増分する。これに応答し
てリフレッシュアドレスカウンタ94は先のリフレッシ
ュサイクルで出力したリフレッシュアドレスと異なるリ
フレッシュアドレスQO〜Q6をアドレス切換回路95
へ与える。先のリフレッシュ動作と同様にしてこのリフ
レッシュアドレスQO−06に対応する1行がメモリア
レイ97において選択され、この選択された1行に選択
されるメモリセルのデータのリフレッシュが行なわれる
。このタイマ93がらのリフレッシュ要求信号φ、は外
部リフレッシュ信号REFが“L”レベルにあり、かつ
信号百ASが“Hゝレベルの状態にある限り予め定めら
れた周期で繰返し発生される。したがって、メモリアレ
イ97における各ブロックにおいて128本のワード線
がこのセルフリフレッシュモードにおいて順次選択され
、その選択されたワード線に接続されるメモリセルのデ
ータがリフレッシュされる。たとえば64にビットのD
RAMの場合、16μ5X128〜約2msごとにメモ
リアレイ97のすべてのメモリセルがリフレッシュされ
ることになる。主電源が切られたバッテリバックアップ
時には自動的に上述のセルフリフレッシュ動作が行なわ
れる。
In response to the detection of this self-refresh mode designation, refresh control circuit 92 raises signal φT and activates timer 93. In response to the activation signal φd, the timer outputs a refresh request signal φ and supplies it to the refresh control circuit 92 when a predetermined set time (maximum 16 μs) has elapsed. Refresh control circuit 92 increments the count value of refresh address counter 94 in response to refresh request signal φ. In response, the refresh address counter 94 sends a refresh address QO to Q6 different from the refresh address output in the previous refresh cycle to the address switching circuit 94.
give to Similarly to the previous refresh operation, one row corresponding to this refresh address QO-06 is selected in memory array 97, and the data of the memory cells selected in this selected one row is refreshed. The refresh request signal φ from the timer 93 is repeatedly generated at a predetermined period as long as the external refresh signal REF is at the "L" level and the signal AS is at the "H" level. In each block in the memory array 97, 128 word lines are sequentially selected in this self-refresh mode, and data in memory cells connected to the selected word lines is refreshed.
For RAM, all memory cells in memory array 97 will be refreshed every 16μ5×128 to approximately 2ms. During battery backup when the main power supply is turned off, the above-described self-refresh operation is automatically performed.

通常、上述のようなりRAMにおいては、このDRAM
を構成、する回路素子とDRAMが形成されている半導
体基板との間の寄生容量等を低減し、DRAMの高速動
作および安定動作を保証するために基板バイアス電圧発
生回路が設けられる。すなわち、通常、DRAMにおい
ては、半導体基板と不純物領域との間の接合容量の低減
、半導体基板表面に形成されるMOSトランジスタのし
きい値電圧の安定化、およびフィールド絶縁膜上の信号
配線層等と半導体基板表面上に形成される不純物領域と
からなる寄生MOSトランジスタの発生の抑止等を目的
として、半導体基板がP型の場合負の電位V[1[1に
半導体基板がバイアスされる。
Normally, in the RAM as described above, this DRAM
A substrate bias voltage generation circuit is provided in order to reduce parasitic capacitance between the circuit elements constituting the DRAM and the semiconductor substrate on which the DRAM is formed, and to ensure high-speed and stable operation of the DRAM. That is, in a DRAM, normally, reduction of the junction capacitance between the semiconductor substrate and the impurity region, stabilization of the threshold voltage of the MOS transistor formed on the surface of the semiconductor substrate, signal wiring layer on the field insulating film, etc. If the semiconductor substrate is of P type, the semiconductor substrate is biased to a negative potential V[1[1] for the purpose of suppressing the generation of a parasitic MOS transistor consisting of an impurity region formed on the surface of the semiconductor substrate.

第27図は従来のセルフリフレッシュモードを有するD
RAMの基板バイアス電圧発生回路の一例を示す図であ
る。第27図を参照して、基板バイアス電圧発生回路4
1は、所定の周波数の発振信号φCPを出力するリング
オシレータ411と、リングオシレータ411からの発
振信号を受けるチャージポンプ用キャパシタCと、ノー
ドN、と接地電位との間に設けられ、ノードN、の電位
をそのしきい値電圧レベルにクランプするnチャネルM
OSトランジスタQlと、ノードNaと出力端子412
との間に設けられ、ノードNaをそのしきい値電圧と半
導体基板電位との差により決定される電位にクランプす
るnチャネルMO8)ランジスタQ2とを備える。
FIG. 27 shows a D with conventional self-refresh mode.
FIG. 3 is a diagram showing an example of a substrate bias voltage generation circuit of a RAM. Referring to FIG. 27, substrate bias voltage generation circuit 4
1 is provided between a ring oscillator 411 that outputs an oscillation signal φCP of a predetermined frequency, a charge pump capacitor C that receives an oscillation signal from the ring oscillator 411, a node N, and a ground potential; An n-channel M that clamps the potential of M to its threshold voltage level.
OS transistor Ql, node Na and output terminal 412
and an n-channel transistor Q2 which is provided between the transistor Q2 and clamps the node Na to a potential determined by the difference between its threshold voltage and the semiconductor substrate potential.

第28図は第27図に示す基板バイアス電圧発生回路の
動作を説明するための信号波形図である。
FIG. 28 is a signal waveform diagram for explaining the operation of the substrate bias voltage generation circuit shown in FIG. 27.

以下、第27図および第28図を参照して基板バイアス
電圧発生回路の動作について簡単に説明する。
The operation of the substrate bias voltage generation circuit will be briefly described below with reference to FIGS. 27 and 28.

リングオシレータ411からの発振信号φcPが“H”
レベルに立上がると、ノードNBの電位はキャパシタC
の容量結合により電源電位VCCレベルの“H°レベル
に立上がろうとする。このとき、ノードNaの電位の立
上がりに応答してMOSトランジスタQ1が導通状態と
なり、このノードN、の電位はMOS)ランジスタQ1
のしきい値電圧レベルV丁、にクランプされる。一方、
MOS)ランジスタQ2は非導通状態にある。
Oscillation signal φcP from ring oscillator 411 is “H”
When the level rises, the potential of node NB becomes capacitor C.
The power supply potential VCC tries to rise to the "H" level due to capacitive coupling. At this time, MOS transistor Q1 becomes conductive in response to the rise of the potential at node Na, and the potential at node N becomes MOS). Ransistor Q1
is clamped to the threshold voltage level Vd, . on the other hand,
MOS) transistor Q2 is in a non-conducting state.

次に、発振信号φ、Pが“L2レベルに立下がると、キ
ャパシタCの容量結合によりノードNaの電位も容量結
合より低下する。このノードNaの電位低下に応じてM
OSトランジスタQlはオフ状態になり、MOSトラン
ジスタQ2がオン状態となり、半導体基板から正の電荷
がノードN111へ流入する。このノードNBの電位が
半導体基板電位VaBとMOSトランジスタQ2のしき
い値電圧VT2との差に等しい値になるとMOSトラン
ジスタQ2は非導通状態となり、電荷の移動は停止する
。この1回の発振信号φCPの立上がりおよび立下がり
により、半導体基板の電位が少し減少する。このような
サイクルが何度か続くことにより、半導体基板の電圧V
BBは徐々に低下し、所定の負電位となる。今、動作電
源電圧Vccとすると、この半導体基板のバイアス電圧
VBBは理想的な場合V7 、 +V72−Vc cと
なり、通常−3V程度の値である。
Next, when the oscillation signals φ and P fall to the "L2 level," the potential of the node Na also decreases due to the capacitive coupling of the capacitor C.
OS transistor Ql is turned off, MOS transistor Q2 is turned on, and positive charges flow from the semiconductor substrate to node N111. When the potential of this node NB reaches a value equal to the difference between the semiconductor substrate potential VaB and the threshold voltage VT2 of the MOS transistor Q2, the MOS transistor Q2 becomes non-conductive and the movement of charges stops. This one rise and fall of the oscillation signal φCP causes the potential of the semiconductor substrate to decrease slightly. As such cycles continue several times, the voltage V of the semiconductor substrate
BB gradually decreases to a predetermined negative potential. Now, assuming that the operating power supply voltage is Vcc, the bias voltage VBB of this semiconductor substrate is V7, +V72-Vcc in an ideal case, and normally has a value of about -3V.

[発明が解決しようとする課題] 従来のダイナミック型半導体記憶装置は上述のように構
成されており、通常モード時およびセルフリフレッシュ
モード時のいずれのモード時においても基板バイアス電
圧発生回路が動作し、同じ電力量を消費している。
[Problems to be Solved by the Invention] A conventional dynamic semiconductor memory device is configured as described above, and the substrate bias voltage generation circuit operates in both the normal mode and the self-refresh mode. consumes the same amount of electricity.

しかしながら、セルフリフレッシュモード時においては
、リフレッシュ動作以外の他の動作、たとえばデータの
書込/読出および列選択動作等は行なわれないため、半
導体基板へ流入する基板リーク電流は通常モード時に比
べて少なく、またそのリーク量も予想し得るものである
。したがって、セルフリフレッシュモード時すなわちバ
ッテリバックアップ時においてはできるだけ消費電力を
小さくする必要があるものの、基板バイアス電圧発生回
路は通常動作モード時と同様の電力を消費しており、不
必要な電力消費をもたらしているという問題があった。
However, in the self-refresh mode, other operations other than the refresh operation, such as data writing/reading and column selection operations, are not performed, so the substrate leakage current flowing into the semiconductor substrate is less than in the normal mode. , and the amount of leakage is also predictable. Therefore, although it is necessary to reduce power consumption as much as possible in self-refresh mode, that is, during battery backup, the substrate bias voltage generation circuit consumes the same amount of power as in normal operation mode, resulting in unnecessary power consumption. There was a problem that

また、特開昭61−59688号公報において、バイア
ス能力の異なる2つの基板バイアス電圧発生回路を設け
、セルフリフレッシュモード時においてはバイアス能力
の大きな基板バイアス発生回路を動作させる構成が示さ
れるでいる。しかしながらこの構成においてもバイアス
能力の大きな基板バイアス電圧発生回路がセルフリフレ
ッシュモード時に連続的に動作することになり、不必要
な電力を消費しているという問題がある。
Furthermore, Japanese Patent Application Laid-Open No. 61-59688 discloses a configuration in which two substrate bias voltage generation circuits having different bias capacities are provided and the substrate bias generation circuit with the larger bias capacity is operated during the self-refresh mode. However, even in this configuration, there is a problem in that the substrate bias voltage generation circuit with a large bias ability operates continuously during the self-refresh mode, consuming unnecessary power.

それゆえ、この発明の目的は上述の従来のダイナミック
型半導体記憶装置の有する欠点を除去し、セルフリフレ
ッシュモード時すなわちバッテリバックアップ時におけ
る消費電力をより低減したダイナミック型半導体記憶装
置を提供することである。
Therefore, an object of the present invention is to provide a dynamic semiconductor memory device that eliminates the drawbacks of the conventional dynamic semiconductor memory device described above and further reduces power consumption in self-refresh mode, that is, during battery backup. .

この発明の他の目的は、セルフリフレッシュモード時に
おいてより低消費電力で基板バイアス電圧を発生する改
善された基板バイアス電圧発生回路を備えたセルフリフ
レッシュ機能内蔵ダイナミック型半導体記憶装置を提供
することである。
Another object of the present invention is to provide a dynamic semiconductor memory device with a built-in self-refresh function that is equipped with an improved substrate bias voltage generation circuit that generates a substrate bias voltage with lower power consumption in a self-refresh mode. .

この発明のさらに他の目的は、セルフリフレッシュモー
ド時において正確に半導体基板電位に応答して基板バイ
アス電圧を低消費電力で発生することのできるダイナミ
ック型半導体記憶装置内蔵の基板バイアス電位発生回路
を提供することである。
Still another object of the present invention is to provide a substrate bias potential generation circuit built into a dynamic semiconductor memory device that can accurately respond to a semiconductor substrate potential and generate a substrate bias voltage with low power consumption during a self-refresh mode. It is to be.

[課題を解決するための手段] この発明にかかるリフレッシュ機能内蔵ダイナミック型
半導体記憶装置は、外部からのリフレッシュ指示信号に
応答して内部リフレッシュ指示信号を発生する手段と、
メモリセルデータのリフレッシュを行なう手段と、上記
内部リフレッシュ指示信号に応答してこの内部リフレッ
シュ指示信号が活性状態にある間予め定められた間隔で
周期的に上記リフレッシュ手段を活性化する信号を発生
する手段と、半導体基板を所定の電位にバイアスする手
段と、上記内部リフレッシュ指示信号と上記活性化信号
とに応答して上記活性化信号が活性状態に成る時間より
も短い時間上記バイアス手段を活性化する手段とを備え
る。
[Means for Solving the Problems] A dynamic semiconductor memory device with a built-in refresh function according to the present invention includes means for generating an internal refresh instruction signal in response to an external refresh instruction signal;
means for refreshing memory cell data; and generating a signal for activating the refresh means periodically at predetermined intervals while the internal refresh instruction signal is in an active state in response to the internal refresh instruction signal. means for biasing the semiconductor substrate to a predetermined potential; and activating the biasing means for a time shorter than the time during which the activation signal becomes active in response to the internal refresh instruction signal and the activation signal. and means to do so.

[作用] この発明におけるダイナミック型半導体記憶装置におい
ては、セルフリフレッシュモード時において、基板バイ
アス手段がリフレッシュ動作サイクルの間の所定の一部
の時間においてのみ活性化されるため、基板バイアス手
段における不必要な電力消費を低減することができる。
[Function] In the dynamic semiconductor memory device of the present invention, in the self-refresh mode, the substrate bias means is activated only during a predetermined part of the time during the refresh operation cycle, so that unnecessary power consumption can be reduced.

[発明の実施例] 第1図はこの発明の一実施例であるダイナミック型半導
体記憶装置の構成の概略を示すブロック図である。第1
図においては4M(22・220)ビットのDRAMの
リフレッシュ系および基板バイアス電圧発生系の構成が
一例として示される。
[Embodiment of the Invention] FIG. 1 is a block diagram schematically showing the configuration of a dynamic semiconductor memory device that is an embodiment of the invention. 1st
In the figure, the structure of a refresh system and a substrate bias voltage generation system of a 4M (22.220) bit DRAM is shown as an example.

第1図を参照してこの発明の一実施例であるダイナミッ
ク型半導体記憶装置は、204g (2’1)行204
8 (2” )列の行列状に配列されたメモリセルから
なるメモリアレイ97を含む。
Referring to FIG. 1, a dynamic semiconductor memory device which is an embodiment of the present invention has 204g (2'1) rows 204
The memory array 97 includes eight (2") columns of memory cells arranged in rows and columns.

メモリアレイ97はワード線に関して2つのブロックに
分割される。各ブロックは1024行2048列のメモ
リセルを有する。メモリアレイ97から1行を選択する
ために、外部からのアドレス信号AO〜A10とリフレ
ッシュアドレスカウンタ94からのリフレッシュアドレ
スQO〜Q9のいずれかを選択的に通過させるアドレス
切換回路95と、アドレス切換回路95からのアドレス
信号を受は内部行アドレス信号RAO〜RAIOを発生
するアドレスバッファ96と、アドレスバッファ96か
らの10ビツトの内部アドレス信号RAO〜RA9をデ
コードし対応の1行をメモリアレイ97から選択する行
デコーダ98とが設けられる。9ビツトの下位アドレス
信号RAO〜RA9により各ブロックから1本のワード
線、計2本のワード線が同時に選択される。アドレスバ
ッファ96からの最上位行アドレス信号RAIOはブロ
ック選択用アドレス信号として用いられる。
Memory array 97 is divided into two blocks with respect to word lines. Each block has 1024 rows and 2048 columns of memory cells. In order to select one row from the memory array 97, an address switching circuit 95 selectively passes either the external address signals AO to A10 or the refresh addresses QO to Q9 from the refresh address counter 94, and an address switching circuit. 95 receives the address signal from address buffer 96 which generates internal row address signals RAO to RAIO, decodes the 10-bit internal address signals RAO to RA9 from address buffer 96, and selects a corresponding row from memory array 97. A row decoder 98 is provided. One word line from each block, a total of two word lines, is simultaneously selected by the 9-bit lower address signals RAO-RA9. The most significant row address signal RAIO from address buffer 96 is used as a block selection address signal.

半導体記憶装置のリフレッシュ動作を行なうために、入
力端子1,2にそれぞれ与えられる外部リフレッシュ信
号REFおよびロウアドレスストローブ信号RASに応
答してセルフリフレッシュが指示されたか否かを検出し
、セルフリフレッシ二が指示されている場合内部セルフ
リフレッシュ指示信号φ、を出力するセルフリフレッシ
ュモード検出回路91と、セルフリフレッシュモード検
出回路91からの内部セルフリフレッシュ検出信号φ、
に応答してタイマ93およびリフレッシュアドレスカウ
ンタ94を起動するリフレッシュ制御回路92と、リフ
レッシュ制御回路92からの起動信号φTに応答して起
動され所定周期ごとにリフレッシュ要求信号を出力する
タイマ93を含む。タイマ93は、リフレッシュ制御回
路92からのリフレッシュ指示信号(起動信号)φ丁に
応答して起動され、信号φTが活性状態にある間所定の
セット時間(最大16μs)ごとにリフレッシュ要求信
号φ、をリフレッシュ制御回路92および間欠動作制御
回路99へ与える。信号φTは信号φ、が所定時間以上
活性状態になると活性状態にされる。
In order to refresh the semiconductor memory device, it is detected whether or not self-refresh is instructed in response to external refresh signal REF and row address strobe signal RAS applied to input terminals 1 and 2, respectively. A self-refresh mode detection circuit 91 outputs an internal self-refresh instruction signal φ when instructed, and an internal self-refresh detection signal φ from the self-refresh mode detection circuit 91.
The refresh control circuit 92 includes a refresh control circuit 92 that starts a timer 93 and a refresh address counter 94 in response to an activation signal φT from the refresh control circuit 92, and a timer 93 that is activated in response to an activation signal φT from the refresh control circuit 92 and outputs a refresh request signal at predetermined intervals. The timer 93 is activated in response to a refresh instruction signal (activation signal) φT from the refresh control circuit 92, and outputs a refresh request signal φ every predetermined set time (maximum 16 μs) while the signal φT is in an active state. It is applied to refresh control circuit 92 and intermittent operation control circuit 99. Signal φT is activated when signal φ is activated for a predetermined period of time or longer.

リフレッシュアドレスカウンタ94はタイマ93からの
リフレッシュ要求信号φ8に応答してリフレッシュ制御
回路92の制御のもとにそのカウント値を増分する。ま
た、リフレッシュ制御回路92はセルフリフレッシュモ
ード検出回路91からの内部セルフリフレッシュ検出信
号φ、に応答してアドレス切換回路95にリフレッシュ
アドレスカウンタ94からのリフレッシュアドレス信号
QO〜Q9を選択させる。
Refresh address counter 94 increments its count value under the control of refresh control circuit 92 in response to refresh request signal φ8 from timer 93. Further, refresh control circuit 92 causes address switching circuit 95 to select refresh address signals QO-Q9 from refresh address counter 94 in response to internal self-refresh detection signal φ from self-refresh mode detection circuit 91.

半導体基板へ所定のバイアス電位を印加するために、セ
ルフリフレッシュモード検出回路91からの内部セルフ
リフレッシュ検出信号φ、とタイマ93からのリフレッ
シュ要求信号φ、とに応答して所定の時間幅の活性化信
号φ、を出力する間欠動作制御回路99と、間欠動作制
御回路99からの制御信号φCに応答して活性化され、
半導体基板へ所定のバイアス電圧を印加する基板バイア
ス電圧発生回路100が設けられる。
In order to apply a predetermined bias potential to the semiconductor substrate, activation is performed for a predetermined time width in response to the internal self-refresh detection signal φ from the self-refresh mode detection circuit 91 and the refresh request signal φ from the timer 93. is activated in response to an intermittent operation control circuit 99 outputting a signal φ, and a control signal φC from the intermittent operation control circuit 99;
A substrate bias voltage generation circuit 100 is provided to apply a predetermined bias voltage to a semiconductor substrate.

上述の構成において、リフレッシュ要求信号φ、が発生
されるごとに、リフレッシュアドレスカウンタ94はそ
のカウント値を増分してリフレッシュアドレス信号QO
〜Q9をそのカウント値に従って出力する。このリフレ
ッシュアドレス信号QO〜Q9はアドレス切換回路95
およびアドレスバッファ96を介して行デコーダ98へ
与えられる。行デコーダ98はこの10ビツトのリフレ
ッシュアドレス信号QO〜Q9(内・部アドレス信号R
AO〜RA9は相補なデータとして与えられる場合20
ビツト)をデコードし、メモリアレイ97の各ブロック
内の対応の1行を選択する。この後、この選択されたワ
ード線に接続されるメモリのデータがリフレッシュされ
る。したがって、セルフリフレッシュモード時において
は16μ5X1024〜約16m5ごとにメモリアレイ
97内のすべてのメモリセルのデータがリフレッシュさ
れる。このセルフリフレッシュモードにおいては、DR
AMの待機状態および動作状態を規定する信号RASが
“H”レベルにあり、かつ内部リフレッシュ信号REF
が″L#レベルにある間メモリアレイ97内のワード線
がリフレッシュアドレス信号QO−Q9に従って順次選
択され、メモリデータのリフレッシュが行なわれる。
In the above configuration, each time the refresh request signal φ is generated, the refresh address counter 94 increments its count value and outputs the refresh address signal QO.
~Q9 is output according to the count value. These refresh address signals QO to Q9 are supplied to the address switching circuit 95.
and is applied to row decoder 98 via address buffer 96. The row decoder 98 receives these 10-bit refresh address signals QO to Q9 (internal/internal address signal R).
When AO to RA9 are given as complementary data, 20
bit) to select a corresponding row within each block of memory array 97. Thereafter, the data in the memory connected to this selected word line is refreshed. Therefore, in the self-refresh mode, data in all memory cells in memory array 97 is refreshed every 16μ5×1024 to approximately 16m5. In this self-refresh mode, the DR
The signal RAS, which defines the AM standby state and operating state, is at "H" level, and the internal refresh signal REF is
While Q is at the "L#" level, word lines in memory array 97 are sequentially selected according to refresh address signals QO-Q9, and memory data is refreshed.

第2図は第1図に示されるタイマの構成の一例を示す図
である。第2図を参照して、タイマ93はリフレッシュ
制御回路92からの信号φTに応答して活性化されて発
振動作を行なうリングオシレータ93−1と、リングオ
シレータ93−1からの発振信号の波形整形を行なうバ
ッファ回路93−2と、バッファ回路93−2からのパ
ルス信号をカウントし、所定のカウント値ごとにリフレ
ッシュ要求信号φ、を出力するカウンタ回路93−3と
を備える。
FIG. 2 is a diagram showing an example of the configuration of the timer shown in FIG. 1. Referring to FIG. 2, a timer 93 includes a ring oscillator 93-1 which is activated in response to a signal φT from a refresh control circuit 92 and performs an oscillation operation, and a waveform shaping of the oscillation signal from the ring oscillator 93-1. and a counter circuit 93-3 that counts pulse signals from the buffer circuit 93-2 and outputs a refresh request signal φ every predetermined count value.

リングオシレータ93−1は縦続接続された6段のイン
バータ11〜I6と、インバータI6出力をその一方人
力に受け、その他方入力にリフレッシュ制御回路92か
らの起動信号φTを受けるNANDゲートN1とを備え
る。NANDゲートN1出力はバッファ回路93−2へ
与えられるとともに、初段のインバータ11の入力部へ
帰還される。
The ring oscillator 93-1 includes six stages of cascade-connected inverters 11 to I6, and a NAND gate N1, one of which receives the output of the inverter I6 manually, and the other input of which receives the activation signal φT from the refresh control circuit 92. . The output of the NAND gate N1 is given to the buffer circuit 93-2, and is also fed back to the input section of the first stage inverter 11.

バッファ回路93−2は4段の縦続接続されたインバー
タ■7〜110を含む。このバッファ回路93−2によ
りリングオシレータ93−1出力の発振信号の波形のな
まりが補正され、インバータ110から発振信号φ、が
出力され、インバータ12出力をインバータ111で反
転して反転出力信号φ「が出力される。この互いに相補
な発振信号φr、arはカウンタ回路93−3へ与えら
れる。カウンタ回路93−3は互いに縦続接続された4
段の2進カウンタBCI〜BC4を備える。2進カウン
タBCI〜BC4の各々はそれぞれ入力部1.  Iに
与えられた信号の周波数を2分の1の周波数に分周して
出力する。次に動作について説明する。
Buffer circuit 93-2 includes four stages of cascade-connected inverters 7-110. The buffer circuit 93-2 corrects the roundness of the waveform of the oscillation signal output from the ring oscillator 93-1, and the inverter 110 outputs the oscillation signal φ, and the inverter 12 output is inverted by the inverter 111 to produce an inverted output signal φ. These mutually complementary oscillation signals φr and ar are applied to a counter circuit 93-3.The counter circuit 93-3 has four
It is provided with binary counters BCI to BC4. Each of the binary counters BCI-BC4 has an input section 1. The frequency of the signal applied to I is divided into half and output. Next, the operation will be explained.

まず、リングオシレータ93−1の動作についてその動
作波形図である第3A図を参照して説明する。リフレッ
シュ制御回路92からの起動信号φTがL’ レベルに
あり、セルフリフレッシュモードが指定されていない場
合においては、NANDゲートN1出力は一定の“H”
レベルにあり、リングオシレータ93−1は発振動作を
行なわない。
First, the operation of the ring oscillator 93-1 will be explained with reference to FIG. 3A, which is an operation waveform diagram. When the activation signal φT from the refresh control circuit 92 is at the L' level and the self-refresh mode is not specified, the output of the NAND gate N1 remains at a constant "H" level.
level, and ring oscillator 93-1 does not perform oscillation operation.

次に信号φSが所定時間以上“H”レベルとなり、セル
フリフレッシュモードが検出され、起動信号φTが“H
″レベル立上がると、NANDゲートN1はインバータ
として動作する。したがってインバータ11〜!6およ
びNANDゲートN1が7段のインバータと等価になり
、リングオシレータ93−1は発振動作を開始する。こ
のリングオシレータ93−1からの発振信号はバッファ
回路93−2へ与えられ、そこで波形整形される。この
波形整形された互いに相補な発振信号φ「、φrはカウ
ンタ回路93−3へ与えられる。
Next, the signal φS becomes “H” level for a predetermined period of time or longer, the self-refresh mode is detected, and the activation signal φT becomes “H” level.
``When the level rises, the NAND gate N1 operates as an inverter. Therefore, the inverters 11 to !6 and the NAND gate N1 become equivalent to a seven-stage inverter, and the ring oscillator 93-1 starts oscillating operation. The oscillation signal from 93-1 is applied to a buffer circuit 93-2, where the waveform is shaped. The waveform-shaped oscillation signals φ' and φr, which are complementary to each other, are applied to a counter circuit 93-3.

カウンタ回路93−3に含まれる2進カウンタBCI−
BC3は第3B図に示すようなカウント動作を行なう。
Binary counter BCI- included in counter circuit 93-3
BC3 performs a counting operation as shown in FIG. 3B.

すなわち2進カウンタBCIは発振信号φ「が2回与え
られるごとに″H″レベルに立上がる出力信号01を導
出する。したがって、2進カウンタBCIの出力01は
信号φrが周期1μsの場合、デユーティ50の周期2
μsの信号が出力される。以下同様にして、2進カウン
タBC2からはデユーティ50の周期4μsの出力信号
02が導出され、2進カウンタBC3からは周期8μs
、デユーティ50の出力信号03が導出される。その結
果、2進カウンタBC4からはリフレッシュ要求信号φ
、としてデユーティ50゜周期16μsの信号が出力さ
れる。このリフレッシュ要求信号φ歳が“H゛レベルな
るとリフレッシュ動作が行なわれる。
That is, the binary counter BCI derives the output signal 01 which rises to the "H" level every time the oscillation signal φ" is applied twice. Therefore, when the signal φr has a period of 1 μs, the output signal 01 of the binary counter BCI has a duty cycle. 50 cycles 2
A μs signal is output. Similarly, output signal 02 with duty 50 and period of 4 μs is derived from binary counter BC2, and output signal 02 with period of 8 μs is derived from binary counter BC3.
, an output signal 03 of the duty 50 is derived. As a result, the refresh request signal φ is output from the binary counter BC4.
, a signal with a duty of 50° and a period of 16 μs is output. When this refresh request signal φ reaches the "H" level, a refresh operation is performed.

なお、各2進カウンタBCI〜BC4の各々にはリセッ
ト信号RESETが与えられており、必要に応じてその
カウント出力を所定値にリセットできるようにされてい
る。
Note that a reset signal RESET is applied to each of the binary counters BCI to BC4, so that the count output can be reset to a predetermined value as necessary.

第4図は第1図に示す間欠動作制御回路の構成の一例を
示す図である。第4図を参照して間欠動作制御回路99
は、タイマ93からのリフレッシュ要求信号φ、に応答
してワンショットのパルス信号φT、を出力するワンシ
ョットパルス発生回路99−1と、ワンショットパルス
発生回路99−1からのワンショットパルス信号φT、
およびリフレッシュモード検出回路91からのセルフリ
フレッシュ指示信号φ、とタイマ93からの反転発振信
号φrとに応答して基板バイアス発生回路100の動作
を制御する信号φ(を出力するフリップフロップ99−
2を備える。
FIG. 4 is a diagram showing an example of the configuration of the intermittent operation control circuit shown in FIG. 1. With reference to FIG. 4, the intermittent operation control circuit 99
are a one-shot pulse generation circuit 99-1 that outputs a one-shot pulse signal φT in response to a refresh request signal φ from the timer 93, and a one-shot pulse signal φT from the one-shot pulse generation circuit 99-1. ,
and a flip-flop 99-- which outputs a signal φ (for controlling the operation of the substrate bias generation circuit 100) in response to the self-refresh instruction signal φ from the refresh mode detection circuit 91 and the inverted oscillation signal φr from the timer 93.
2.

ワンショットパルス発生回路99−1はリフレッシュ要
求信号φ、を受ける3段の縦続接続されたインバータ1
20〜22と、インバータ122出力をその一方人力に
受け、その他方入力にリフレッシュ要求信号φ、を受け
るNANDゲートN10とを含む。インバータI20〜
122はリフレッシュ要求信号φ、を反転するとともに
遅延してNANDゲートNIOの一方入力に与える。
The one-shot pulse generation circuit 99-1 includes three stages of cascade-connected inverters 1 that receive a refresh request signal φ.
20 to 22, and a NAND gate N10 which receives the output of the inverter 122 at one input and receives the refresh request signal φ at the other input. Inverter I20~
122 inverts and delays the refresh request signal φ, and applies it to one input of the NAND gate NIO.

SRフリップフロップ99−2は、ワンショットパルス
信号φ丁、とセルフリフレッシュモード検出信号φ、と
NANDゲートN12出力とを受ける3人力NANDゲ
ートNilと、NANDゲートNil出力をその一方入
力に受け、その他方入力にタイマ93に含まれるリング
オシレータ93−1およびバッファ回路93−2からの
反転発振信号φ「を受ける2人力NANDゲートN12
とを含む。NANDゲートNilから基板バイアス発生
回路100を動作制御するための信号φCが出力される
。次に間欠動作制御回路99の動作について説明する。
The SR flip-flop 99-2 receives the one-shot pulse signal φ, the self-refresh mode detection signal φ, and the output of the NAND gate N12, and receives the output of the NAND gate Nil at one input thereof, and the other inputs. A two-man power NAND gate N12 receives an inverted oscillation signal φ' from a ring oscillator 93-1 and a buffer circuit 93-2 included in the timer 93 at one input.
including. A signal φC for controlling the operation of substrate bias generation circuit 100 is output from NAND gate Nil. Next, the operation of the intermittent operation control circuit 99 will be explained.

まず、DRAMがセルフリフレッシュモード以外の状態
にあり、セルフリフレッシュモード検出信号φSが“L
“レベルにある場合の動作について第5A図を参照して
説明する。この場合、NANDゲートNil出力は、N
ANDゲートN12出力および信号φ丁、の状態にかか
わらず常に“H”レベルとなる。後述するように、この
信号φCが“Hoにある場合、基板バイアス電圧発生回
路100は活性化され、半導体基板へバイアス電位を供
給する。
First, the DRAM is in a state other than the self-refresh mode, and the self-refresh mode detection signal φS is “L”.
The operation when the NAND gate Nil is at the “level” will be explained with reference to FIG. 5A. In this case, the NAND gate Nil output is
Regardless of the state of the AND gate N12 output and the signal φd, it is always at the "H" level. As will be described later, when this signal φC is at "Ho", the substrate bias voltage generation circuit 100 is activated and supplies a bias potential to the semiconductor substrate.

次に、信号REFが“L”レベルとなり、所定時間が経
過してDRAMがセルフリフレッシュモードに入った場
合を考える。この場合、信号REFの“Hoレベルへの
移行に応答して、第5B図に示すようにセルフリフレッ
シュモード検出信号φ、は“Hルーベルとなる。所定時
間が経過せず、セルフリフレッシュ要求信号φ、が″′
L°レヘルレベる場合、ワンショットパルス発生回路9
9−1の出力信号φT、は“Hoレベルにある。次に所
定時間が経過し、リフレッシュ要求信号φ、が“H”に
立上がると、信号φT5が信号φ、の立上がりに応答し
て所定の時間幅(これはインバータ110〜112およ
びの遅延時間により決定される)の間′L2レベルに立
下がる。この結果、NANDゲートNl 1出力は“H
ルーベルに立上がる。このNANDゲートN11の出力
信号φCの立上がりは反転信号φrの立上がりに同期し
ており、この反転信号φrがH”レベルの間、信号φ。
Next, consider a case where the signal REF goes to the "L" level and the DRAM enters the self-refresh mode after a predetermined period of time has elapsed. In this case, in response to the transition of the signal REF to the "Ho" level, the self-refresh mode detection signal φ becomes "H level" as shown in FIG. 5B. The predetermined time has not passed and the self-refresh request signal φ is
When L° level is reached, one-shot pulse generation circuit 9
The output signal φT of 9-1 is at the "Ho level." Next, when a predetermined period of time elapses and the refresh request signal φ rises to "H", the signal φT5 changes to a predetermined level in response to the rise of the signal φ. (this is determined by the delay time of inverters 110 to 112) falls to the 'L2 level. As a result, the NAND gate Nl1 output goes to "H".
Rubel stands up. The rise of the output signal φC of the NAND gate N11 is synchronized with the rise of the inverted signal φr, and while the inverted signal φr is at H'' level, the signal φ is maintained.

が“Hoレベルとなる。次に、反転信号φTが“L°レ
ベルに移行すると、3人力NANDゲートNilの人力
はすべて“H“ レベルとなり、その出力信号φ、は“
L”レベルにリセットされる。この信号φ。が活性状態
になる時間幅は、タイマ93からの発振信号φ「の周期
が1μsの場合的0. 5μsとなる。
becomes "Ho" level.Next, when the inverted signal φT shifts to "L° level", all the input signals of the three-power NAND gate Nil become "H" level, and the output signal φ becomes "
The time width in which this signal φ becomes active is 0.5 μs when the period of the oscillation signal φ” from the timer 93 is 1 μs.

第6図は第1図に示す基板バイアス電圧発生回路100
の具体的構成の一例を示す図である。第6図の構成にお
いて、基板バイアス電位発生回路100は、チャージポ
ンプ用キャパシタC1および電位クランプ用のMOSト
ランジスタQl、Q2と、所定の周波数の発振信号φ(
Fを出力するリングオシレータ511とを含む。リング
オシレータ511は間欠動作制御回路99からの制御信
号φ。によりその動作が制御される。第7図に第6図に
示すリングオシレータ511の具体的構成の一例を示す
FIG. 6 shows the substrate bias voltage generation circuit 100 shown in FIG.
FIG. 2 is a diagram showing an example of a specific configuration. In the configuration shown in FIG. 6, the substrate bias potential generation circuit 100 includes a charge pump capacitor C1, potential clamping MOS transistors Ql and Q2, and an oscillation signal φ(
and a ring oscillator 511 that outputs F. The ring oscillator 511 receives a control signal φ from the intermittent operation control circuit 99. Its operation is controlled by FIG. 7 shows an example of a specific configuration of the ring oscillator 511 shown in FIG. 6.

第7図を参照してリングオシレータ511は、6段の互
いに縦続接続されたインバータ130〜136と、イン
バータI36出力をその一方入力に受け、かつ制御信号
φ。をその他方入力に受けるNANDゲートN30と、
NANDゲートN30出力を受ける2段の縦続接続され
たインバータ137.138から構成される。NAND
ゲートN30は制御信号φ。が“Hoレベルの場合イン
バータとして動作し、制御信号がφ。が“L°レベルの
場合、インバータ136の出力状態に無関係に“H°レ
ベルの信号を出力する。したがって、制御信号φ。が“
H”の場合、インバータ130〜136およびNAND
ゲートN30が7段のリングオシレータを形成する。N
ANDゲートN30の出力は、波形整形用のインバータ
137,138を介してチャージポンプ用キャパシタC
のチャージポンプ動作を規定する発振信号φcPとして
出力される。
Referring to FIG. 7, ring oscillator 511 receives at one input the output of inverter I36 from six stages of inverters 130 to 136 connected in cascade, and receives control signal φ. a NAND gate N30 receiving at its other input;
It consists of two stages of cascade-connected inverters 137 and 138 that receive the output of NAND gate N30. NAND
Gate N30 receives control signal φ. When the control signal φ is at the “Ho” level, it operates as an inverter, and when the control signal φ is at the “L° level, a signal at the “H°” level is output regardless of the output state of the inverter 136. Therefore, the control signal φ.
In the case of “H”, inverters 130 to 136 and NAND
Gate N30 forms a seven-stage ring oscillator. N
The output of the AND gate N30 is connected to a charge pump capacitor C via waveform shaping inverters 137 and 138.
It is output as an oscillation signal φcP that defines the charge pump operation.

第7図に示すリングオシレータの構成を第27図に示す
従来の構成と比較すれば明らかなように、第27図に示
す従来のリングオシレータにおいては、DRAMの動作
状態に無関係に常に発振しているが、第7図に示すこの
発明に従うリングオシレータ511は、制御信号φ。が
“Hoのときのみ発振し、制御信号φCが“L”の場合
には発振動作をせず、その出力信号は“H#レベルを維
持する。この制御信号φCは第5B図に示したごとく、
タイマ93からの出力であるリフレッシュ要求信号φ、
に応じて所定期間の間のみH”レベルになる。
As is clear from comparing the configuration of the ring oscillator shown in FIG. 7 with the conventional configuration shown in FIG. 27, the conventional ring oscillator shown in FIG. 27 always oscillates regardless of the operating state of the DRAM. However, the ring oscillator 511 according to the present invention shown in FIG. 7 receives the control signal φ. It oscillates only when the control signal φC is "L", and does not oscillate when the control signal φC is "L", and its output signal maintains the "H# level". This control signal φC is as shown in FIG. 5B.
A refresh request signal φ, which is an output from the timer 93,
The level is set to H'' only for a predetermined period of time.

一方、前述したごとく、リフレッシュ要求信号φ、に応
じてリフレッシュ制御回路92を介してリフレッシュア
ドレスカウンタ94が活性化され、その出力となるリフ
レッシュアドレス信号QO〜Q9の値に対応したアドレ
スのワード線がメモリアレイ97より選択され、この選
択されたワード線に接続されるメモリセルのデータがリ
フレッシュされる。このリフレッシュ要求信号φ、の活
性化のタイミングおよびワード線の選択のタイミングお
よびリングオシレータの発振信号のタイミングの時間的
関係に着目して、従来装置における場合とこの発明によ
る実施例の場合とを比較して示したものが第8A図およ
び第8B図に示すタイミング動作波形図である。ここで
第8A図は従来のDRAMにおけるリフレッシュ要求信
号、ワード線の選択状態およびチャージポンプ用発振信
号φcPの関係を示し、第8B図はこの発明の一実施例
におけるこれらの信号の関係を示す。
On the other hand, as described above, the refresh address counter 94 is activated via the refresh control circuit 92 in response to the refresh request signal φ, and the word line at the address corresponding to the value of the output refresh address signals QO to Q9 is activated. Data in memory cells selected from memory array 97 and connected to the selected word line is refreshed. Focusing on the temporal relationship between the activation timing of the refresh request signal φ, the word line selection timing, and the ring oscillator oscillation signal timing, the case of the conventional device and the case of the embodiment according to the present invention are compared. What is shown is the timing operation waveform diagram shown in FIGS. 8A and 8B. Here, FIG. 8A shows the relationship among the refresh request signal, word line selection state, and charge pump oscillation signal φcP in a conventional DRAM, and FIG. 8B shows the relationship among these signals in an embodiment of the present invention.

第8A図に示すように、リフレッシュ要求信号φ、が1
6μsごとに“H0レベルになると、それに応じてリフ
レッシュアドレスカウンタ94からのリフレッシュアド
レス信号に応答してワード線が順次選択され、選択され
たワード線の電位WLが“H#レベルになる。たとえば
第8A図に示すように時刻t (n)にn番目のワード
線が活性化され、その時刻t (n)より16μs後の
時刻t (n+1)に(n+1)番目のワード線が活性
化される。この場合、従来の基板バイアス電圧発生回路
の構成においては、そこに含まれるリングオシレータ4
11の出力信号φCPはこれらのワード線選択およびリ
フレッシュ要求信号φ、の発生タイミングとは全く無関
係に連続的に発振している。
As shown in FIG. 8A, the refresh request signal φ is 1
When the word line reaches the "H0 level" every 6 μs, the word lines are sequentially selected in response to the refresh address signal from the refresh address counter 94, and the potential WL of the selected word line becomes the "H# level." For example, as shown in FIG. 8A, the nth word line is activated at time t (n), and the (n+1)th word line is activated at time t (n+1) 16 μs after that time t (n). be done. In this case, in the configuration of the conventional substrate bias voltage generation circuit, the ring oscillator 4 included therein
The output signal φCP of No. 11 oscillates continuously regardless of the generation timing of these word line selection and refresh request signals φ.

しかしながら第8B図に示すようにこの発明の一実施例
による基板バイアス電位発生回路は、そのリングオシレ
ータ511からの発振信号φcPはリフレッシュ要求信
号φ、の立上がりから約0゜5μsの間のみ発振するこ
とになり、この期間のみ基板バイアス電圧が発生される
。このような構成とすることにより、第8B図から明ら
かように、ワード線が選択され、リフレッシュ動作が行
なわれる期間(これらは通常100〜200n s程度
)の前後のみ基板バイアス発生回路を動作させることが
可能となる。
However, as shown in FIG. 8B, in the substrate bias potential generation circuit according to one embodiment of the present invention, the oscillation signal φcP from the ring oscillator 511 oscillates only for about 0°5 μs from the rise of the refresh request signal φ. The substrate bias voltage is generated only during this period. With this configuration, as is clear from FIG. 8B, the substrate bias generation circuit can be operated only before and after the period (usually about 100 to 200 ns) during which a word line is selected and a refresh operation is performed. becomes possible.

一般に、基板バイアス電圧は、MOSトランジスタのソ
ースおよびドレイン領域と半導体基板との間に生じるよ
うなリーク電流によって絶対値的に減少する。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はなく
その回路動作に影響される。この基板リーク電流はMO
Sトランジスタのスイッチ状態が固定または静止されて
いる場合には比較的小さいが、記憶装置の回路が動作状
態にあり、MOS)ランジスタのスイッチ状態が変化し
た場合にはそれに応じて増加する。したがって、基板バ
イアス電圧が変化する可能性があるのは、主にワード線
が活性化されてメモリのリフレッシュ動作が行なわれて
いる場合であるので、この間のみ基板バイアス電圧発生
回路を動作させることにより、この基板バイアス電圧の
変動を防ぐとともにまた基板バイアス電圧発生回路にお
ける消費電力を低減させることができる。
Generally, the substrate bias voltage decreases in absolute value due to leakage current such as that generated between the source and drain regions of the MOS transistor and the semiconductor substrate. here,
Leakage current to a semiconductor substrate is not necessarily constant and is influenced by its circuit operation. This substrate leakage current is MO
It is relatively small when the switch state of the S transistor is fixed or static, but increases accordingly when the circuit of the storage device is in an active state and the switch state of the MOS transistor changes. Therefore, since the substrate bias voltage may change mainly when the word line is activated and memory refresh operation is performed, it is possible to change the substrate bias voltage by operating the substrate bias voltage generation circuit only during this time. , it is possible to prevent fluctuations in the substrate bias voltage and also to reduce power consumption in the substrate bias voltage generation circuit.

第9図はセルフリフレッシュモード検出回路91の具体
的構成の一例を示す図である。第9図を参照して、検出
回路91は入力端子1に与えられる外部リフレッシュ信
号REFを受けるインバータ911を含む。入力端子1
とインバータ911の入力部との間には高抵抗のプルア
ップ用抵抗R5が設けられる。この構成においては、外
部リフレッシュ信号REFが′Hルベルまたはオーブン
状態となったとき、インバータ911の入力は高抵抗の
プルアップ抵抗Rsにより電源電位レベルVccにプル
アップされるため、インバータ911の出力φ、は“L
″レベルなる。外部リフレッシュ信号REFがL” レ
ベルとなると、インバータ911は“H#レベルの出力
信号φ、を出力する。この構成により、外部リフレッシ
ュ信号REFに応答してセルフリフレッシュモードを指
示する内部リフレッシュ指示信号φ、を出力することが
できる。信号φ、が所定時間以上“H”レベルを持続す
るとセルフリフレッシュモードが検出され、信号φ、が
立上がる。
FIG. 9 is a diagram showing an example of a specific configuration of the self-refresh mode detection circuit 91. Referring to FIG. 9, detection circuit 91 includes an inverter 911 that receives external refresh signal REF applied to input terminal 1. Referring to FIG. Input terminal 1
A high resistance pull-up resistor R5 is provided between the input section of the inverter 911 and the input section of the inverter 911. In this configuration, when the external refresh signal REF enters the 'H level or oven state, the input of the inverter 911 is pulled up to the power supply potential level Vcc by the high-resistance pull-up resistor Rs, so the output of the inverter 911 φ , is “L
When the external refresh signal REF goes low, the inverter 911 outputs an output signal φ at the high # level. With this configuration, the internal refresh signal REF that instructs the self-refresh mode in response to the external refresh signal A refresh instruction signal φ can be output. When the signal φ remains at the "H" level for a predetermined period of time or more, the self-refresh mode is detected and the signal φ rises.

第10図はリフレッシュを指示するための制御信号入力
端子専用に設けるのではなく、通常DRAMにおいて用
いられる外部からのロウアドレスストローブ信号RAS
およびコラムアドレスストローブ信号CASを用いてセ
ルフリフレッシュモードを指示する場合の構成を示す図
である。第10図の構成において、セルフリフレッシュ
モード検出回路91は、入力端子2を介して与えられる
信号RASを受けるセット人力Sと入力端子3を介して
与えられる信号CASを受けるリセット人力Rとを受け
るフリップフロップ921と、フリップフロップ921
の出力端子Qからの信号cbRを受ける比較回路922
と、比較回路922からの活性化信号に応答して起動さ
れ所定のセット時間をカウントするタイマ923とを含
む。タイマ923は信号CbRの活性状態への移行に応
答して比較回路922を介して起動される。比較囲路9
22はタイマ923からの計時情報に応答して信号Cb
Rが所定時間以上“H″レベル活性状態にあるときに内
部リフレッシュ指示信号φ。
FIG. 10 shows a row address strobe signal RAS from the outside, which is normally used in DRAMs, rather than a dedicated control signal input terminal for instructing refresh.
FIG. 12 is a diagram showing a configuration when instructing a self-refresh mode using a column address strobe signal CAS and a column address strobe signal CAS. In the configuration shown in FIG. 10, the self-refresh mode detection circuit 91 includes a flip-flop which receives a set power S which receives a signal RAS applied through an input terminal 2 and a reset power R which receives a signal CAS applied through an input terminal 3. flip-flop 921 and flip-flop 921
Comparison circuit 922 receiving signal cbR from output terminal Q of
and a timer 923 that is activated in response to an activation signal from comparison circuit 922 and counts a predetermined set time. Timer 923 is activated via comparison circuit 922 in response to the transition of signal CbR to the active state. Comparison enclosure 9
22 outputs a signal Cb in response to clock information from the timer 923.
When R is in the "H" level active state for a predetermined period of time or more, internal refresh instruction signal φ.

を立上げる。次に、第10図に示すセルフリフレッシュ
モード検出回路91の動作波形図である第11図を参照
してその動作について説明する。
launch. Next, the operation of self-refresh mode detection circuit 91 shown in FIG. 10 will be explained with reference to FIG. 11, which is an operation waveform diagram of self-refresh mode detection circuit 91 shown in FIG.

この構成においては、セルフリフレッシュの指示は信号
RASが“H”レベルにある状態で信号CASを“L′
に立下げることにより行なわれる。
In this configuration, the self-refresh instruction is given by setting the signal CAS to "L" while the signal RAS is at the "H" level.
This is done by lowering the

このCASビフォアRASリフレッシュ状態においては
、フリップフロップ921がセットされ、その出力信号
CbRが“H“レベルになる。タイマ923は、この信
号CbRの“H”レベルへの移行に応答して比較7回路
922を介して起動され、所定のセット時間Tをカウン
トする。比較回路922は、タイマ923が所定のカウ
ント値(所定のセット時間)をカウントしたときに信号
CbRが連続して“H”レベルにある場合には、“H″
レベル信号φ、を出力する。この信号CbRの“Hルベ
ルの状態は信号CASが“L”レベルにある間持続され
、その間“H“レベルの信号φ、が出力される。信号C
ASがH” レベルになるとフリップフロップ921が
リセットされ、その出力信号CbRが“Lルベルとなり
、応じて比較回路922からの信号φ、が“L″レベル
なる。これによりセルフリフレッシュ動作が完了する。
In this CAS-before-RAS refresh state, flip-flop 921 is set and its output signal CbR becomes "H" level. Timer 923 is activated via comparison 7 circuit 922 in response to the transition of signal CbR to the "H" level, and counts a predetermined set time T. If the signal CbR is continuously at the "H" level when the timer 923 counts a predetermined count value (predetermined set time), the comparison circuit 922 outputs "H".
A level signal φ is output. The "H" level state of the signal CbR is maintained while the signal CAS is at the "L" level, during which time the "H" level signal φ is output.
When AS becomes H level, the flip-flop 921 is reset, its output signal CbR becomes an "L" level, and the signal φ from the comparator circuit 922 accordingly becomes an "L" level. This completes the self-refresh operation.

第12図はこの発明の他の実施例である基板バイアス電
圧発生回路の構成を概略的に示すブロック図である。こ
の第12図に示す基板バイアス電圧発生回路は、バイア
ス能力(電流供給能力)の大きい主バイアス回路110
とバイアス能力が比較的小さくされた副バイアス回路1
20とを含む。
FIG. 12 is a block diagram schematically showing the structure of a substrate bias voltage generating circuit according to another embodiment of the present invention. The substrate bias voltage generation circuit shown in FIG. 12 has a main bias circuit 110 with large bias capability (current supply capability)
and sub-bias circuit 1 with relatively small bias capacity.
20.

この構成においては、主バイアス回路110および副バ
イアス回路120のいずれか一方へ、基板電位検出回路
610からの基板電位検出信号φ0応答して切換回路6
00の制御のもとにリングオシレータ511からの発振
信号φcPを伝達する構成がとられる。
In this configuration, the switching circuit 6 responds to the substrate potential detection signal φ0 from the substrate potential detection circuit 610 to either the main bias circuit 110 or the sub bias circuit 120.
A configuration is adopted in which the oscillation signal φcP from the ring oscillator 511 is transmitted under the control of the ring oscillator 511.

主バイアス回路110は切換回路600からの発振信号
φcPMを受けるチャージポンプ用キャパシタCr+と
、電位クランプ用のMOSトランジスタQ+n、Q2m
を備える。
The main bias circuit 110 includes a charge pump capacitor Cr+ receiving an oscillation signal φcPM from a switching circuit 600, and potential clamping MOS transistors Q+n and Q2m.
Equipped with

副バイアス回路120は切換回路600からの発振信号
φcpsを受けるチャージポンプ用キャパシタC8と、
電位クランプ用のMOSトランジスタQ+s、Qzsと
を備える。
The sub-bias circuit 120 includes a charge pump capacitor C8 receiving the oscillation signal φcps from the switching circuit 600;
It includes MOS transistors Q+s and Qzs for potential clamping.

通常、キャパシタのチャージポンプ作用を利用したバイ
アス電位発生回路のバイアス能力(電流供給能力)は、
1回の電荷注入量および単位時間あたりの電荷注入回数
、すなわちこのチャージポンプ用キャパシタの容量値お
よびリングオシレータの発振周波数および電位クランプ
用のMOSトランジスタの駆動能力により決定される。
Normally, the bias ability (current supply ability) of a bias potential generation circuit that uses the charge pump action of a capacitor is
The amount of charge injection per time and the number of charge injections per unit time are determined by the capacitance value of the charge pump capacitor, the oscillation frequency of the ring oscillator, and the driving ability of the potential clamping MOS transistor.

したがって、キャパシタCnの容量値をキャパシタC8
の容量値よりも大きくし、かつMOSトランジスタ02
Mの駆動能力(トランジスタサイズ)をMOSトランジ
スタQ2Sのそれよりも大きくすることにより生バイア
ス回路110のバイアス能力を副バイアス回路120の
バイアス能力よりも太き(することができる。
Therefore, the capacitance value of capacitor Cn is changed to capacitor C8.
is larger than the capacitance value of MOS transistor 02.
By making the drive capability (transistor size) of M larger than that of the MOS transistor Q2S, the bias capability of the raw bias circuit 110 can be made larger than the bias capability of the sub bias circuit 120.

次に動作について簡i11に説明する。リングオシレー
タ511が発振している状態を考える。基板電位検出回
路610が基板バイアス電圧VBBの電位レベルを検出
する。たとえばその検出値が予め定められた電位レベル
よりも絶対値的に小さい場合には、切換回路600を制
御して主バイアス回路110を活性化し、急速で基板バ
イアス電位Vaaを所定のレベルにまで低下させる。こ
の所定値に基板バイアス電位VaSが達した後には、基
板バイアス電位検出回路610からの検出信号φ0に応
答して切換回路600により副バイアス回路120を能
動化させる。このようにリングオシレータ511の発振
状態において基板バイアス電圧V[1[1の電位レベル
に応じて基板バイアス電圧発生回路のバイアス能力を調
整することにより第6因に示すような単一のバイアス能
力のみを有する基板バイアス発生回路を用いた場合より
もさらに消費電力を低減することが可能となる。
Next, the operation will be briefly explained. Consider a state in which the ring oscillator 511 is oscillating. Substrate potential detection circuit 610 detects the potential level of substrate bias voltage VBB. For example, if the detected value is smaller in absolute value than a predetermined potential level, the switching circuit 600 is controlled to activate the main bias circuit 110 and rapidly reduce the substrate bias potential Vaa to a predetermined level. let After the substrate bias potential VaS reaches this predetermined value, the switching circuit 600 activates the sub-bias circuit 120 in response to the detection signal φ0 from the substrate bias potential detection circuit 610. In this way, in the oscillation state of the ring oscillator 511, by adjusting the bias ability of the substrate bias voltage generation circuit according to the potential level of the substrate bias voltage V[1[1, only a single bias ability as shown in the sixth factor can be generated. It is possible to further reduce power consumption than when using a substrate bias generation circuit having the following structure.

第13因は第12図に示す基板バイアス電位検出回路の
具体的構成の一例を示す図である。
The thirteenth factor is a diagram showing an example of a specific configuration of the substrate bias potential detection circuit shown in FIG. 12.

第13図を参照して基板電位検出回路610は、電源電
位Vccと半導体基板バイアス電位Vaaとの間に直列
に接続されるpチャネルMOSトランジスタQ3、nチ
ャネルMOSトランジスタロ4およびnチャネルMOS
)ランジスタQ5を含む。MOSトランジスタQ3の一
方導通端子は電源電位Vccに接続され、そのゲートは
接地電位GNDに接続され、その他方導通端子がノード
N1に接続される。nチャネルMOSトランジスタロ4
はそのゲートが接地電位に接続され、その−方導通端子
がノードN1に接続され、その他方導通端子がノードN
2に接続される。nチャネルMOSトランジスタロ5は
そのゲートおよび一方導通端子がノードN2に接続され
、その他方導通端子が基板バイアス電位V[1flに結
合される。このノードN1の出力電位レベルは波形整形
用の2段のインバータ150,151を介して基板電位
検出信号φ0として切換回路600へ与えられる。
Referring to FIG. 13, a substrate potential detection circuit 610 includes a p-channel MOS transistor Q3, an n-channel MOS transistor 4, and an n-channel MOS transistor connected in series between a power supply potential Vcc and a semiconductor substrate bias potential Vaa.
) includes transistor Q5. One conductive terminal of MOS transistor Q3 is connected to power supply potential Vcc, its gate is connected to ground potential GND, and the other conductive terminal is connected to node N1. n channel MOS transistor ro 4
has its gate connected to ground potential, its - conduction terminal connected to node N1, and its other conduction terminal connected to node N1.
Connected to 2. The gate and one conduction terminal of n-channel MOS transistor RO5 are connected to node N2, and the other conduction terminal is coupled to substrate bias potential V[1fl. The output potential level of node N1 is applied to switching circuit 600 as substrate potential detection signal φ0 via two stages of inverters 150 and 151 for waveform shaping.

次にこの回路の動作について説明する。Next, the operation of this circuit will be explained.

MOS)ランジスタQ3は、そのゲートが接地電子GN
Dに接続されてい・るため、常時導通状態にある。今、
基板バイアス電圧Vaaが絶対値的に小さく、基板バイ
アスが浅い状態を考える。今仮に、基板バイアス電位V
[1[1がOvの場合、ノードN2の電位はトランジス
タQ5のしきい値電圧レベルに等しい値となる。nチャ
ネルMOSトランジスタロ4のゲートは接地電位に接続
され、かつノードN2の電位がOv以上あるため、MO
SトランジスタQ4はオフ状態にある。したがって、ノ
ードN2の電位はMOSトランジスタQ3を介して高レ
ベルに充電される。したがって、この場合基板電位検出
信号φ0は“H“レベルとなる。
MOS) transistor Q3 has its gate connected to the ground electron GN.
Since it is connected to D, it is always in a conductive state. now,
Consider a state where the substrate bias voltage Vaa is small in absolute value and the substrate bias is shallow. Now, hypothetically, substrate bias potential V
When [1[1 is Ov, the potential of node N2 has a value equal to the threshold voltage level of transistor Q5. Since the gate of the n-channel MOS transistor Ro4 is connected to the ground potential and the potential of the node N2 is higher than Ov, the MO
S transistor Q4 is in an off state. Therefore, the potential of node N2 is charged to a high level via MOS transistor Q3. Therefore, in this case, the substrate potential detection signal φ0 becomes "H" level.

今、基板バイアス電位Vaaが−(Vv s+vT4)
より絶対値的に大きくなった場合を考える。
Now, the substrate bias potential Vaa is -(Vv s+vT4)
Let us consider a case where the absolute value becomes larger.

ここでV、、、V□4はそれぞれトランジスタQ5、Q
4のしきい値電圧である。この場合、ノードN2の電位
レベルは−VT4よりも絶対値的に大きくなる。この結
果MOSトランジスタQ4がオン状態となり、MOSト
ランジスタQ4.Q5が共に導通状態となる。このとき
、MOS)ランジスタQ3とMOS)ランジスタQ4の
コンダクタンスの比を適切に選ぶことによりノードN1
のレベルをインバータ150に対する“L”レベルとす
ることができる。したがって基板バイアスが深い場合、
信号φDは“L“レベルとなる。その後、基板へのリー
ク電流等によって基板バイアス電圧Vaaが−(VT 
s +VT 4 ) ヨ”)絶対fa的に小さくなると
、MOS)ランジスタQ4が非導通状態となり、ノード
N1電位が“H°レベルになり、再び制御信号φ0が″
H″レベルになる。
Here, V, , V□4 are transistors Q5 and Q, respectively.
The threshold voltage is 4. In this case, the potential level of node N2 becomes greater than -VT4 in absolute value. As a result, MOS transistor Q4 is turned on, and MOS transistor Q4. Both Q5 become conductive. At this time, by appropriately selecting the ratio of the conductances of the MOS) transistor Q3 and the MOS) transistor Q4, the node N1
can be set as the “L” level for the inverter 150. Therefore, if the substrate bias is deep,
Signal φD becomes "L" level. After that, the substrate bias voltage Vaa decreases to -(VT
When s + VT 4 ) becomes smaller in terms of absolute fa, MOS) transistor Q4 becomes non-conductive, the potential of node N1 becomes "H° level, and control signal φ0 becomes "" again.
It becomes H'' level.

ここで、MOSトランジスタQ4.Q5が共にオン状態
となった場合、電源電位Vccから基板へ電流が流れ込
むことになり、基板バイアス電圧を変化させることにな
る。この電源電位Vccから半導体基板へ流れ込む電流
は基板バイアス電圧Vaaを絶対値的に小さくする。こ
の電位検出回路を流れるリーク電流による基板バイアス
電圧V11[1の変動を少なくするためにおよびノード
N1の“L°レベルを十分に低下させるために、MOS
トランジスタQ3のコンダクタンスはできるだけ小さな
値すなわち高抵抗に設定される。
Here, MOS transistor Q4. When Q5 are both turned on, current flows from the power supply potential Vcc to the substrate, changing the substrate bias voltage. The current flowing into the semiconductor substrate from this power supply potential Vcc reduces the substrate bias voltage Vaa in absolute value. MOS
The conductance of transistor Q3 is set to a value as small as possible, that is, a high resistance.

第14図は第12図に示す切換回路600の具体的構成
の一例を示す図である。第14図を参照して切換回路6
00はリングオシレータ511からの発振信号φcPと
基板電位検出回路10からの検出信号φ0を受けるAN
DゲートAD1と、発振信号φCFおよび制御信号φ0
を受ける2人力NORゲートNR1とを含む。ANDゲ
ートAD1から第1主バイアス回路110の動作を制御
する信号φ(Pfiが出力される。NORゲートNR1
から副バイアス回路120の動作を制御する信号φ。P
、が伝達される。次に第14図に示す切換回路600の
動作をその動作波形図である第15図を参照して説明す
る。
FIG. 14 is a diagram showing an example of a specific configuration of the switching circuit 600 shown in FIG. 12. With reference to FIG. 14, the switching circuit 6
00 is an AN that receives the oscillation signal φcP from the ring oscillator 511 and the detection signal φ0 from the substrate potential detection circuit 10.
D gate AD1, oscillation signal φCF and control signal φ0
and a two-man powered NOR gate NR1. A signal φ (Pfi) that controls the operation of the first main bias circuit 110 is output from the AND gate AD1.NOR gate NR1
A signal φ for controlling the operation of the sub-bias circuit 120. P
, is transmitted. Next, the operation of the switching circuit 600 shown in FIG. 14 will be explained with reference to FIG. 15, which is an operational waveform diagram.

まず基板バイアスが浅く基板電位検出回路610からの
検出信号φ。が′Hmレベルの場合を考える。この場合
NORゲートNR1は、その発振信号φcPの状態にか
かわらず“L2レベルとなる信号φcpsを出力する。
First, when the substrate bias is shallow, the detection signal φ from the substrate potential detection circuit 610 is detected. Consider the case where is at the 'Hm level. In this case, the NOR gate NR1 outputs the signal φcps at the "L2 level" regardless of the state of the oscillation signal φcP.

一方ANDゲートAD1は発振信号φ。Pをそのまま通
過させる。したがってこの信号φ0が“H″の場合、信
号φ。
On the other hand, AND gate AD1 receives oscillation signal φ. Let P pass through as is. Therefore, when this signal φ0 is "H", the signal φ.

Poは発振信号φ(rと同様の発振動作をすることにな
り、主バイアス回路110におけるチャージポンプ動作
が活性化され、この主バイアス回路110を介して半導
体基板へバイアス電圧Vaaが印加される。
Po performs an oscillation operation similar to that of the oscillation signal φ(r, the charge pump operation in the main bias circuit 110 is activated, and the bias voltage Vaa is applied to the semiconductor substrate via the main bias circuit 110.

次に基板バイアスが深くなり、制御信号φDが“L″レ
ベルなった場合を考える。この場合、上述の場合と逆に
ANDゲートADI出力信号φcP、、は“L°レベル
固定となり、一方NORゲートNR1はインバータとし
て機能し、出力信号φ。P、として発振信号φcrを反
転させた信号を出力する。この結果、主バイアス回路1
10は動作せず、バイアス能力の小さな副バイアス回路
120がチャージポンプ動作を開始し、基板電圧V[l
[1を半導体基板へ印加する。
Next, consider a case where the substrate bias becomes deep and the control signal φD becomes "L" level. In this case, contrary to the above case, the AND gate ADI output signal φcP,, is fixed at "L° level," while the NOR gate NR1 functions as an inverter, and the output signal φ.P is a signal obtained by inverting the oscillation signal φcr. As a result, main bias circuit 1
10 does not operate, and the sub-bias circuit 120 with small bias capacity starts charge pump operation, and the substrate voltage V[l
[1 is applied to the semiconductor substrate.

第16図はこの発明の他の実施例である基板バイアス電
圧発生回路100の構成を示すブロック図である。第1
6図に示す基板バイアス電圧発生回路100は、主バイ
アス回路110と副バイアス回路120のいずれかを択
一的に動作させるための制御回路700を含む。制御回
路700は、予め定められた負の基準電位を発生する基
準電位発生回路720と、高入力インピーダンスを有し
この高入力インピーダンスの入力部を介して半導体基板
の電位を検出する基板電位検出回路730と、基準電位
発生回路720からの基準電位と基板電位検出回路73
0からの検出電位とを比較する比較回路740と、比較
回路740からの比較結果を示す信号に応答してリング
オシレータ511からの発振信号φcrを主バイアス回
路110および副バイアス回路120のいずれか一方へ
選択的に伝達する切換回路710とを備える。
FIG. 16 is a block diagram showing the configuration of a substrate bias voltage generation circuit 100 according to another embodiment of the present invention. 1st
The substrate bias voltage generation circuit 100 shown in FIG. 6 includes a control circuit 700 for selectively operating either the main bias circuit 110 or the sub-bias circuit 120. The control circuit 700 includes a reference potential generation circuit 720 that generates a predetermined negative reference potential, and a substrate potential detection circuit that has a high input impedance and detects the potential of the semiconductor substrate via an input section with this high input impedance. 730, the reference potential from the reference potential generation circuit 720 and the substrate potential detection circuit 73
A comparison circuit 740 that compares the detected potential from 0 to 0 and a comparison circuit 740 that outputs an oscillation signal φcr from the ring oscillator 511 to either the main bias circuit 110 or the sub-bias circuit 120 in response to a signal indicating the comparison result from the comparison circuit 740. and a switching circuit 710 for selectively transmitting the signal to the.

この高人力インピーダンスを介して基板電位を検出する
構成は以下の利点を有する。たとえば第13図に示す基
板電位検出回路の構成の場合、MOSトランジスタQ4
.Q5が共に導通状態となった場合型R電位Vccから
基板バイアス電位Vaaへ電流が流れ込むことになる。
This configuration of detecting the substrate potential through high human power impedance has the following advantages. For example, in the configuration of the substrate potential detection circuit shown in FIG.
.. When both Q5 become conductive, a current flows from the type R potential Vcc to the substrate bias potential Vaa.

この場合、このリーク電流量をできるだけ小さくするた
めにトランジスタQ3のコンダクタンスが可能な限り小
さくされていたとしても、この基板へ流入するり−り電
流を防止することはできない。この基板へ流入する電流
は基板バイアス電位Vaaを絶対値的に小さくし基板バ
イアスを浅くする。基板バイアスが浅くなるとバイアス
能力の大きな基板バイアス回路110が動作することに
なる。したがって、主バイアス回路110が基板電位検
出回路自体のリーク電流により動作することになり、基
板バイアス電位検出回路自体が基板バイアスを浅くする
方向に機能しているため、いたずらに主バイアス回路1
10を動作させてしまうという問題が発生する。
In this case, even if the conductance of transistor Q3 is made as small as possible in order to minimize the amount of leakage current, it is not possible to prevent the current from flowing into the substrate. This current flowing into the substrate reduces the substrate bias potential Vaa in absolute value, making the substrate bias shallow. When the substrate bias becomes shallow, the substrate bias circuit 110 with a large bias ability operates. Therefore, the main bias circuit 110 is operated by the leakage current of the substrate potential detection circuit itself, and the substrate bias potential detection circuit itself is functioning in the direction of shallowing the substrate bias.
10 is activated.

しかしながら、この第16図に示す構成においては、高
入力インピーダンスを何する入力部を介して基板電位が
検出されるので基板電位への影響をなくしながら正確に
基板電位を検出することができる。この基板電位は、内
部で発生される所定の負電位と比較され、その比較結果
により主バイアス回路110および副バイアス回路12
0のいずれかが動作させられる。これにより、より正確
に基板電位に応答してバイアス能力の異なるバイアス回
路を適切に動作させることができ、より低消費電力な基
板バイアス電位発生回路を実現することができる。
However, in the configuration shown in FIG. 16, since the substrate potential is detected through an input section having a high input impedance, it is possible to accurately detect the substrate potential while eliminating the influence on the substrate potential. This substrate potential is compared with a predetermined negative potential generated internally, and based on the comparison result, the main bias circuit 110 and the sub bias circuit 12
0 is activated. As a result, bias circuits having different bias capacities can be operated appropriately in response to the substrate potential more accurately, and a substrate bias potential generation circuit with lower power consumption can be realized.

第17図は第16図に示す選択制御回路700の具体的
構成の一例を示す図である。第17[を参照して、所定
の負電位レベル(半導体基板がP型の場合)に達する基
準電位V「を発生する基準電位発生回路720と、基準
電位発生回路720の出力電位V「を検出するpチャネ
ルMOS)ランジスタQIGと、基板電位v8[1を検
出するpチャネルMOSトランジスタ02Gと、これら
のMOSトランジスタQIG、02Gの検出出力に応答
して主バイアス回路110および副バイアス回路120
の一方を不活性化し、かつ他方のバイアス回路を活性化
する信号を発生するMOS)ランジスタQ7G、Q8G
、QIIG、Q12Gを含む。トランジスタQ7G、Q
8G、QIIG。
FIG. 17 is a diagram showing an example of a specific configuration of the selection control circuit 700 shown in FIG. 16. Referring to No. 17, the reference potential generating circuit 720 that generates the reference potential V' reaching a predetermined negative potential level (when the semiconductor substrate is P-type) and the output potential V' of the reference potential generating circuit 720 are detected. A p-channel MOS transistor QIG that detects the substrate potential v8[1, a p-channel MOS transistor 02G that detects the substrate potential v8[1, and a main bias circuit 110 and a sub-bias circuit 120 in response to the detection outputs of these MOS transistors QIG and 02G.
MOS) transistors Q7G and Q8G that generate a signal that inactivates one of the bias circuits and activates the other bias circuit.
, QIIG, and Q12G. Transistor Q7G, Q
8G, QIIG.

Q12Gは、CMOS構成のフリップフロップ型差動増
幅器を構成し、出力ノードPI、P2に電位検出用MO
S)ランジスタQIG、02Gの出力に応じた信号を発
生する。ノードPI、P2からそれぞれ主バイアス回路
110および副バイアス回路120へ印加される発振信
号φCr$+  φcPMが出力される。電位検出用M
O8)ランジスタQIG、Q2Gと出力ノードPi、P
2の間にはそれぞれpチャネルMOS)ランジスタQ3
G、04Gが設けられる。これらのMOSトランジスタ
03G、04Gは、それぞれ電位検出用MOSトランジ
スタQIC;、Q2C;が導通状態となったときに電源
電位Vccから出力ノードP1゜P2へ貫通電流が流れ
るのを防止するためのカットオフトランジスタの機能を
有する。
Q12G constitutes a flip-flop type differential amplifier with a CMOS configuration, and output nodes PI and P2 have MO for potential detection.
S) Generate a signal according to the output of transistors QIG and 02G. Oscillation signals φCr$+φcPM are output from nodes PI and P2 to be applied to main bias circuit 110 and sub bias circuit 120, respectively. M for potential detection
O8) Transistors QIG, Q2G and output nodes Pi, P
2, a p-channel MOS) transistor Q3 between each
G, 04G are provided. These MOS transistors 03G and 04G have a cutoff function to prevent a through current from flowing from the power supply potential Vcc to the output nodes P1 and P2 when the potential detection MOS transistors QIC and Q2C become conductive, respectively. It has the function of a transistor.

出力ノードPI、P2をそれぞれ所定電位レベルにプリ
チャージするために、MOSトランジスタ07G、08
Gと並列にpチャネルMOS)ランジスタQ5G、06
Gが設けられる。MOS)ランジスタQ5G、Q6Gの
ゲートへはリングオシレータ511からの発振信号φc
Pが印加される。したがって、MOSトランジスタQ5
G、Q10は、発振信号φ(rがL“レベルとなったと
きにオン状態となり、ノードPi、P2をそれぞれ電源
電位Vccレベルにプリチャージする。
MOS transistors 07G and 08 are used to precharge output nodes PI and P2 to predetermined potential levels, respectively.
p channel MOS) transistor Q5G, 06 in parallel with G
G is provided. MOS) The oscillation signal φc from the ring oscillator 511 is sent to the gates of transistors Q5G and Q6G.
P is applied. Therefore, MOS transistor Q5
G and Q10 are turned on when the oscillation signal φ(r goes to the L level), and precharge the nodes Pi and P2 to the power supply potential Vcc level, respectively.

フリップフロップ型の差動増幅器(MOS)ランジスタ
Q7G、Q8G、QIIG、Q12Gで構成される差動
増幅回路)を活性状態とするために、nチャネルMOS
)ランジスタQIIG、012Gの一方導通端子(ソー
ス)には、インバータ11を介した発振信号φcPが印
加される。
In order to activate the flip-flop type differential amplifier (MOS differential amplifier circuit consisting of transistors Q7G, Q8G, QIIG, and Q12G), an n-channel MOS
) An oscillation signal φcP via an inverter 11 is applied to one conduction terminal (source) of the transistors QIIG and 012G.

さらに、カットオフトランジスタとして機能するMOS
トランジスタQ3G、04Gのゲートへは内部制御信号
φ 、/が印加される。この内部制御信号φ 、/ は
リングオシレータ511からの発振信号φ(Pをインバ
ータ120,120を通すことにより生成される。内部
制御信号φcP′はインバータ12Gおよび■IGによ
り発振信号φ、Pに対し所定の遅延時間を有している。
Furthermore, a MOS that functions as a cut-off transistor
Internal control signals φ and / are applied to the gates of transistors Q3G and 04G. These internal control signals φ, / are generated by passing the oscillation signal φ(P) from the ring oscillator 511 through inverters 120, 120.The internal control signal φcP' is generated by inverter 12G and It has a predetermined delay time.

基準電位Vrを生成する基準電位発生回路720は、第
18図に示すような構成を有する。
The reference potential generation circuit 720 that generates the reference potential Vr has a configuration as shown in FIG.

第18図を参照して、基準電位発生回路720は、チャ
ージポンプ用キャパシタCIGと、キャパシタCIGの
チャージポンプ動作に協働してノードB1の電位をそれ
ぞれ所定の電位にクランプするpチャネルMOS)ラン
ジスタQ9G、QlOGと、寄生容jlc2Gとを有す
る。pチャネルMOS)ランジスタQ9Gは、ノードB
1と接地電位との間にダイオード接続して設けられ、ノ
ードB1電位をそのしきい値電圧レベルにクランプする
。pチャネルMOSトランジスタQIOGはノードB1
と出力ノードB2との間に設けられ、ノードB2電位を
そのしきい値電圧と基準電位V「とで決定される値にク
ランプする。pチャネルMOS)ランジスタQIOGも
ダイオード接続される。
Referring to FIG. 18, reference potential generation circuit 720 includes a charge pump capacitor CIG and a p-channel MOS transistor that cooperates with the charge pump operation of capacitor CIG to clamp the potential of node B1 to a predetermined potential. It has Q9G, QlOG, and a parasitic capacitance jlc2G. p channel MOS) transistor Q9G is node B
1 and the ground potential, and clamps the node B1 potential to its threshold voltage level. p-channel MOS transistor QIOG is connected to node B1
and the output node B2, and clamps the potential of the node B2 to a value determined by its threshold voltage and the reference potential V'.The p-channel MOS transistor QIOG is also diode-connected.

この基準電位発生回路720は、その構成要素がキャパ
シタとpチャネルMOSトランジスタであるため、第1
9図に示すように、p型半導体基板150の表面に形成
されたn型ウェル領域160内に形成される。寄生容J
IC2Gはこの基準電位発生回路720が形成されるp
型不純物領域(明確に示さず)とnウェル160との間
に形成される接合容量などを含む。この基準電位発生回
路720からの出力V「は、n型ウェル160内に形成
された小容積のp+型不純物領域170へ印加され、こ
のp+型不純物領域170を所定の負電位レベルにバイ
アスする。この基$電位発生回路720を動作させるた
めの発振信号φCFはインバータIIGを介して印加さ
れる。
This reference potential generation circuit 720 has a capacitor and a p-channel MOS transistor as its constituent elements.
As shown in FIG. 9, it is formed in an n-type well region 160 formed on the surface of a p-type semiconductor substrate 150. Parasitic capacity J
IC2G is connected to p where this reference potential generation circuit 720 is formed.
It includes a junction capacitance formed between a type impurity region (not clearly shown) and the n-well 160, and the like. The output V'' from this reference potential generation circuit 720 is applied to a small volume p+ type impurity region 170 formed in the n type well 160, and biases this p+ type impurity region 170 to a predetermined negative potential level. Oscillation signal φCF for operating base $ potential generation circuit 720 is applied via inverter IIG.

第20図は第17図に示される基板バイアス電位発生回
路の動作を示す信号波形図である。以下、第17図ない
し第20図を参照してこの発明の他の実施例である基板
バイアス発生回路の動作について説明する。
FIG. 20 is a signal waveform diagram showing the operation of the substrate bias potential generation circuit shown in FIG. 17. The operation of a substrate bias generation circuit according to another embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. 17 to 20.

まず、セルフリフレッシュモードとは直接関係はしない
が、この選択制御回路700の動作をよりよく理解する
ために、記憶装置への電源投入直後の過渡的な動作につ
いて説明する。
First, although not directly related to the self-refresh mode, in order to better understand the operation of the selection control circuit 700, the transient operation immediately after power is turned on to the storage device will be described.

半導体記憶装置への電源投入時などの初期状態において
は、基準電位V「および基板バイアス電位Vaaは共に
Ovの接地電位レベルにある。この電源投入に応答して
、第12図に示すリングオシレータ511の発振動作を
開始させて急速に基板バイアス電位を所定電位まで低下
させる必要がある。このため、リングオシレータ511
は、第4図に示すように、通常動作モード時においても
動作するような構成がとられる。このリングオシレータ
511を通常動作時においても動作させる構成は第4図
に示すように信号φ、が“L”レベルの開信号φ。が“
H” レベルにあり、基板バイアス電圧発生回路100
が活性化される構成により実現されている。
In an initial state such as when power is applied to the semiconductor memory device, the reference potential V' and the substrate bias potential Vaa are both at the ground potential level of Ov.In response to this power application, the ring oscillator 511 shown in FIG. It is necessary to start the oscillation operation of the ring oscillator 511 and rapidly lower the substrate bias potential to a predetermined potential.
As shown in FIG. 4, the configuration is such that it operates even in the normal operation mode. The configuration in which the ring oscillator 511 is operated even during normal operation is that the signal φ is an open signal φ at the "L" level, as shown in FIG. but"
H” level, and the substrate bias voltage generation circuit 100
This is realized by a configuration in which the

このようなiS電源投入応じてリングオシレータ511
が動作した場合には、基準電位発生回路720の出力で
ある基準電位Vrは急速に所定レベル−■、へ到達する
。しかしながら一方、半導体基板150へ印加される基
板バイアス電位VBaは基準電位Vrの立下がりに比べ
て緩やかに所定のバイアスレベルへ到達する。この基準
電位V「と基板バイアス電位Vaaとの電位低下におけ
る時間差は、以下の理由により生じる。すなわち基準電
位発生回路720はたとえばn型ウェル領域160内に
形成されており、その基準電位Vrを生成するためには
、n型ウェル領域160内に形成された小容積のp+型
不純物領域170の電位を低下させればよいため、高速
で所定のバイアス電位−Vrに達成させることができる
。一方、半導体基板150を所定の電位にまで低下させ
るためには、この半導体基板150全体の電位を低下さ
せる必要があり、p+型不純物領域170と半導体基板
150との容量比(約数千倍)から考えても半導体基板
150の電位の低下には比較的長い時間(約数百マイク
ロ秒)を有するからである。
When the iS power is turned on, the ring oscillator 511
When the reference potential generation circuit 720 operates, the reference potential Vr, which is the output of the reference potential generation circuit 720, quickly reaches a predetermined level -■. However, on the other hand, the substrate bias potential VBa applied to the semiconductor substrate 150 reaches the predetermined bias level more slowly than the fall of the reference potential Vr. The time difference in the potential drop between the reference potential V' and the substrate bias potential Vaa occurs due to the following reason. In other words, the reference potential generation circuit 720 is formed in, for example, the n-type well region 160, and generates the reference potential Vr. In order to achieve this, it is sufficient to lower the potential of the small volume p + type impurity region 170 formed in the n type well region 160, so that the predetermined bias potential -Vr can be quickly achieved.On the other hand, In order to lower the potential of the semiconductor substrate 150 to a predetermined level, it is necessary to lower the potential of the entire semiconductor substrate 150, and considering the capacitance ratio (approximately several thousand times) between the p+ type impurity region 170 and the semiconductor substrate 150, This is because it takes a relatively long time (approximately several hundred microseconds) for the potential of the semiconductor substrate 150 to decrease.

このような初期状態などのように、基準電位■「が基板
バイアス電位VB[1よりも絶対値的に大きい場合、す
なわち基板バイアスが浅い場合、電位検出用のMOS)
ランジスタQIG、Q2Gにおいては、MOSトランジ
スタQIGのインピーダンスがMOSトランジスタ02
Gのそれよりも小さくなる。
In such an initial state, when the reference potential ■ is larger in absolute value than the substrate bias potential VB[1, that is, when the substrate bias is shallow, the potential detection MOS)
In transistors QIG and Q2G, the impedance of MOS transistor QIG is the same as that of MOS transistor 02.
It will be smaller than that of G.

発振信号φePが“L“レベルとなると、プリチャージ
用MOSトランジスタQ5G、Q10がオン状態となり
、出力ノードPi、P2が電源電位Vccレベルの“H
2レベルにプリチャージされる。このとき、インバータ
IIGからの出力信号φCFは“H°レベルにあるため
、MOSトランジスタQ7G−Q10.QIIG、Q1
2Gからなるフリップフロップは動作しない。
When the oscillation signal φeP goes to the "L" level, the precharge MOS transistors Q5G and Q10 turn on, and the output nodes Pi and P2 go to the "H" level of the power supply potential Vcc level.
Precharged to level 2. At this time, since the output signal φCF from the inverter IIG is at the "H° level," the MOS transistors Q7G-Q10.QIIG, Q1
Flip-flops consisting of 2G do not work.

次に、発振信号φ。Pが“H゛レベルなると、プリチャ
ージ用MOSトランジスタQ5G、Q10がオフ状態と
なり、出力ノードPi、P2のプリチャージ動作を停止
する。このとき、カットオフ用のMOSトランジスタ0
3G、04Gのゲートへは発振信号φCPがインバータ
120,121を介して伝達されるため、その信号φ 
、/ は発振信号にφcPに対してこの2段のインバー
タ11G、12Gが有する遅延時間分遅延されて伝達さ
れる。
Next, the oscillation signal φ. When P goes to "H" level, precharging MOS transistors Q5G and Q10 turn off, stopping the precharging operation of output nodes Pi and P2.At this time, cutoff MOS transistor 0
Since the oscillation signal φCP is transmitted to the gates of 3G and 04G via inverters 120 and 121, the signal φ
, / are transmitted to the oscillation signal after being delayed by the delay time of these two stages of inverters 11G and 12G with respect to φcP.

したがって、MOSトランジスタQ3G、Q10のオフ
状態への移行はプリチャージ用トランジスタQ5G、Q
10のオフ状態への移行よりもこの遅延時間分だけ遅れ
て行なわれる。この状態で、インバータIIGの出力信
号φ(rが′L°レベルとなると、このときまだカット
オフ用MOSトランジスタQ3G、04Gはオン状態に
あるため、出力ノードPI、P2間に電位差が生じ、M
OSトランジスタQ7G、Q10.QIIG、Q12G
からなるフリップフロップが動作し、出力ノードP1の
電位レベルは′Hルベル、出力ノードP2の出力レベル
が“L°レベルとなる。次に発振信号φcPが“L゛レ
ベル立下がると、出力ノードPi、P2は前述の動作と
同様にして所定の電源電位Vccレベルにまでプリチャ
ージされる。この結果、発振信号φcPに応答して基準
電位V「が基板バイアス電位VllBよりも絶対値的に
大きい場合には、出力ノードP1からの出力信号φcp
、は“L”レベル、出力ノードP2からの出力信号φ(
Ffiは発振信号φcPに対応する発振信号となる。こ
の結果、第12図に示す主7バイアス回路110がチャ
ージポンプ動作を行なって高速で基板電位を低下させる
ことになる。
Therefore, the transition of MOS transistors Q3G and Q10 to the off state is caused by the precharging transistors Q5G and Q
The transition to the OFF state of No. 10 is delayed by this delay time. In this state, when the output signal φ(r of the inverter IIG reaches the 'L° level, since the cutoff MOS transistors Q3G and 04G are still in the on state at this time, a potential difference is generated between the output nodes PI and P2, and the M
OS transistors Q7G, Q10. QIIG, Q12G
operates, the potential level of the output node P1 becomes 'H level, and the output level of the output node P2 becomes the "L° level."Next, when the oscillation signal φcP falls to the "L" level, the output node Pi , P2 are precharged to a predetermined power supply potential Vcc level in the same manner as described above. As a result, in response to the oscillation signal φcP, if the reference potential V'' is larger in absolute value than the substrate bias potential VllB, the output signal φcp from the output node P1 is
, is at “L” level, and the output signal φ(
Ffi becomes an oscillation signal corresponding to the oscillation signal φcP. As a result, the main 7 bias circuit 110 shown in FIG. 12 performs a charge pump operation to lower the substrate potential at high speed.

なお、第20図に示す波形図においては、図面を簡略化
するために信号φ。Pと信号φ 、/ とは同相の波形
であるようにして示しているが、実際には、この信号φ
 、/ は、インバータIIG。
In the waveform diagram shown in FIG. 20, the signal φ is used to simplify the drawing. Although P and the signals φ, / are shown as having in-phase waveforms, in reality, this signal φ
, / is inverter IIG.

12Gが有する遅延時間分だけ信号φ(Pに対して遅延
して変化している。
The signal φ(P changes with a delay from the signal φ(P) by the delay time of 12G.

また上述の動作では電源投入直後にリングオシレータ5
11が動作しているとして説明している。
In addition, in the above operation, immediately after the power is turned on, the ring oscillator 5
11 is in operation.

しかしながら、セルフリフレッシュモード時においてリ
ングオシレータ511が制御信号φ、に応答して活性状
態にある場合に、基準電位発生回路720からの基準電
位V「よりも基板バイアス電位V[1&が絶対値的に小
さい場合、すなわち基板バイアスがより浅い場合におい
てそのまま適用することができ、リングオシレータ51
1が発振動作している場合に基板電位検出回路730の
検出信号に応答して急速に基板バイアスを所定レベルに
まで低下させることができ、より安定な基板バイアスの
供給を行なうことができる。
However, when the ring oscillator 511 is activated in response to the control signal φ in the self-refresh mode, the absolute value of the substrate bias potential V[1 & It can be applied as is when the substrate bias is small, that is, when the substrate bias is shallower, and the ring oscillator 51
1 is operating in oscillation, the substrate bias can be rapidly lowered to a predetermined level in response to a detection signal from the substrate potential detection circuit 730, and a more stable substrate bias can be supplied.

次に、リングオシレータ511が制御信号φ。Next, the ring oscillator 511 receives the control signal φ.

の制御のもとに発振動作を開始している場合に基板バイ
アス電位Vaaが基準電位V「よりも絶対値的に大きい
場合の動作について説明する。この場合、上述の動作と
逆に信号φCPSが発振信号φcPに対応する発振信号
となり、一方、信号φCFfflは“H″レベル信号と
なる。この結果、半導体基板バイアス電位が所定の基準
電位−■。
We will explain the operation when the substrate bias potential Vaa is larger in absolute value than the reference potential V'' when the oscillation operation is started under the control of the The oscillation signal corresponds to the oscillation signal φcP, and the signal φCFffl becomes an "H" level signal.As a result, the semiconductor substrate bias potential becomes the predetermined reference potential -■.

(−Vr)よりも絶対値的に大きくなると、バイアス能
力の小さな副バイアス回路120のみが動作することに
なり、低消費電力で基板バイアスを安定に供給し続ける
When the absolute value becomes larger than (-Vr), only the sub-bias circuit 120 with a small bias ability operates, and the substrate bias continues to be stably supplied with low power consumption.

上述の構成により、リングオシレータ511の発振動作
中において基板電位に応じてバイアス能力の異なるバイ
アス回路のうちいずれか一方のみをその能力に応じて選
択的に動作させることができ、基板バイアス電位発生回
路のより低消費電力化を図ることができる。
With the above configuration, during the oscillation operation of the ring oscillator 511, it is possible to selectively operate only one of the bias circuits having different bias capacities depending on the substrate potential, and the substrate bias potential generation circuit It is possible to achieve lower power consumption.

また、上述の構成においては、半導体基板電位Vaaを
検出する構成として、MOS)ランジスタQ2Gのゲー
ト電極を半導体基板に結合させる構成としているため、
基板電位検出回路としては高入力インピーダンスを有す
る入力針を介して基板電位を検出することになり、基板
電位検出回路自体を通って半導体基板へ流れる電流が生
じることはないため、検出動作が半導体基板電位へ悪影
響を及ぼすことがなく正確に半導体基板電位を検出する
ことが可能となる。
Furthermore, in the above configuration, the gate electrode of the MOS transistor Q2G is coupled to the semiconductor substrate as the configuration for detecting the semiconductor substrate potential Vaa.
The substrate potential detection circuit detects the substrate potential through an input needle with high input impedance, and since no current flows to the semiconductor substrate through the substrate potential detection circuit itself, the detection operation is performed on the semiconductor substrate. It becomes possible to accurately detect the semiconductor substrate potential without adversely affecting the potential.

第21図は第17図に示す選択制御回路の他の構成例を
示す図である。第21図において第17図と対応する部
分には同一の参照番号が付されている。
FIG. 21 is a diagram showing another example of the configuration of the selection control circuit shown in FIG. 17. In FIG. 21, parts corresponding to those in FIG. 17 are given the same reference numerals.

第21図に示す構成においては、カットオフ用のMOS
トランジスタ03G、Q10の動作制御する制御信号φ
 、/が、第17図に示すインバータ12Gに代えて、
フリップフロップ750により発生される。フリップフ
ロップ750は、インバータIIGからの信号φ、Pと
バッファ回路760からの信号φapt  +  φ 
、、#とを受ける。バッファ回路760は比較検出回路
700′からの信号φ。PrI′およびφCF5′に応
答してフリップフロップ750の動作制御用信号φ、、
Jおよびφcps′のみならず、主バイアス回路110
および副バイアス回路120の動作制御用信号φ。F 
rlr  φcpsを出力する。
In the configuration shown in FIG. 21, the cutoff MOS
Control signal φ that controls the operation of transistors 03G and Q10
, / is replaced with the inverter 12G shown in FIG.
Generated by flip-flop 750. Flip-flop 750 receives signals φ and P from inverter IIG and signal φapt + φ from buffer circuit 760.
,, # is received. Buffer circuit 760 receives signal φ from comparison detection circuit 700'. In response to PrI' and φCF5', the operation control signals φ, . . .
J and φcps' as well as the main bias circuit 110
and an operation control signal φ for the sub-bias circuit 120. F
Output rlr φcps.

比較検出回路700′は、基準電位発生回路720から
の基準電位Vrと、基板電位V[1[1とを比較し、そ
の比較結果に応じた信号φ 、、r およびφeFs′
をそれぞれ出力ノードPI、P2から出力する。フリッ
プフロップ750の具体的構成の一例を第22図に示す
The comparison detection circuit 700' compares the reference potential Vr from the reference potential generation circuit 720 and the substrate potential V[1[1, and generates signals φ, , r and φeFs' according to the comparison result.
are output from output nodes PI and P2, respectively. An example of a specific configuration of the flip-flop 750 is shown in FIG.

第22図を参照してフリップフロップ750は、2つの
NORゲートN70.N71を含む。NORゲートN7
0は、インバータIIGからの信号φcP とNORゲ
ートN71出力とを受ける。NORゲートN71は、バ
ッファ回路760からの2つの制御信号φ。 、jおよ
びφCPM′とNORゲートN70の出力とを受ける。
Referring to FIG. 22, flip-flop 750 includes two NOR gates N70. Contains N71. NOR gate N7
0 receives the signal φcP from the inverter IIG and the output of the NOR gate N71. NOR gate N71 receives two control signals φ from buffer circuit 760. , j and φCPM' and the output of NOR gate N70.

NORゲートN70からのカットオフ用MOSトランジ
スタ03Gおよび04Gの動作を制御する信号φ(P′
が出力される。このフリップフロップ750においては
、信号φcPが“H″mレベル場合、その出力信号φ 
、/ は“L“レベルにリセットされる。
A signal φ(P'
is output. In this flip-flop 750, when the signal φcP is at “H”m level, the output signal φ
, / are reset to "L" level.

第23図は第21図に示すバッファ回路760の具体的
構成の一例を示す図である。第23図を参照してバッフ
ァ回路760は、主バイアス回路120の動作を制御す
る信号φ。Fiを出力する経路と、副バイアス回路11
0の動作を制御する信号φcP、を出力する経路とを備
える。信号φ(Fylを出力する経路は、比較検出回路
700′の出力ノードP2からの信号φeFM′を受け
る2段の縦続接続されたインバータ180,181を含
む。インバータ180からフリップフロップ750の動
作を制御するための信号φCFM′が出力され、インバ
ータI81から主バイアス回路110の動作を制御する
信号φCP+1が出力される。
FIG. 23 is a diagram showing an example of a specific configuration of the buffer circuit 760 shown in FIG. 21. Referring to FIG. 23, buffer circuit 760 receives signal φ that controls the operation of main bias circuit 120. Fi output path and sub bias circuit 11
and a path for outputting a signal φcP that controls the operation of 0. The path for outputting the signal φ (Fyl) includes two stages of cascade-connected inverters 180 and 181 that receive the signal φeFM' from the output node P2 of the comparison detection circuit 700'.The inverter 180 controls the operation of the flip-flop 750. A signal φCFM' for controlling the main bias circuit 110 is outputted, and a signal φCP+1 for controlling the operation of the main bias circuit 110 is outputted from the inverter I81.

信号φCPSを出力する経路は、比較検出回路700′
の出力ノードP1からの信号φCP5を麦ける2段の縦
続接続されたインバータ182゜183を含む。インバ
ータ182からフリップフロップ750の動作を制御す
る信号φCFS′が出力され、インバータ183から副
バイアス回路120の動作を制御する信号φePsが出
力される。次に第21図ないし第23図を参照してこの
発明の他の実施例であるバイアス回路切換用選択制御回
路の動作について説明する。
The path for outputting the signal φCPS is the comparison detection circuit 700'
It includes two stages of cascade-connected inverters 182 and 183 that convert the signal φCP5 from the output node P1 of the circuit. Inverter 182 outputs signal φCFS' that controls the operation of flip-flop 750, and inverter 183 outputs signal φePs that controls the operation of sub-bias circuit 120. Next, the operation of a bias circuit switching selection control circuit according to another embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 21 to 23.

今、リングオシレータ511が制御信号φ。のちとに発
振動作をしており、発振信号φcPが発振状態を繰返し
ており、インバータIIGの出力信号φcPが“H0レ
ベルの場合を考える。この場合、フリップフロップ75
0はリセット状態となる。すなわち、NORゲートN7
0の一方入力にはH”レベルの信号が入力されるため、
制御信号φ。PM  +  φCPg″の状態の如何に
かかわらず、NORゲートN70からは“Lmレベルの
信号が出力される。これに応答して、カットオフ用MO
3)ランジスタQ3G、Q4Gは共に導通状態となって
いる。
Now, the ring oscillator 511 receives the control signal φ. Consider the case where the oscillation operation is performed later, the oscillation signal φcP repeats the oscillation state, and the output signal φcP of the inverter IIG is at the "H0 level. In this case, the flip-flop 75
0 is a reset state. That is, NOR gate N7
Since an H” level signal is input to one input of 0,
Control signal φ. Regardless of the state of "PM+φCPg", a signal of "Lm level" is output from NOR gate N70. In response, the cutoff MO
3) Both transistors Q3G and Q4G are in a conductive state.

次にインバータIIGからの出力信号φcPが“L“レ
ベルに移行すると、MOS)ランジスタQ7G、Q8G
、QIIG、Q12Gからなるフリップフロップ型差動
増幅器が活性化され、基準電位発生回路720からの基
準電位■「と基板バイアス電位VB[1とを比較し始め
る。この差動増幅器の活性化の前には、出力ノードPI
、P2はそれぞれMOSトランジスタQ5G、Q10を
介して所定の電源電位のレベルにプリチャージされてい
るため、出力ノードPI、P2からの出力信号φca1
1’ +  φCPS′は共に“H“レベルにあり、応
じてバッファ回路760からの出力信号φC’ M  
r  φCPS′は共に“L″mレベルなる。したがっ
て、このCM OS JM成のフリップフロップ型差動
増幅器の活性化の初期状態(基■電位Vrと基板バイア
ス電位Vaaとの電位差が拡大されていない状態)にお
いては、フリップフロップ750はリセット状態のまま
であり、出力信号φ 、/ は“L”レベルのままであ
る。したがって、CMOS構成のフリップフロップ型差
動増幅器が活性化されてもまだカットオフ用のMOSト
ランジスタ03G、04Gは共にオン状態となっている
Next, when the output signal φcP from the inverter IIG shifts to the "L" level, the transistors Q7G, Q8G
, QIIG, and Q12G is activated and starts comparing the reference potential "■" from the reference potential generation circuit 720 with the substrate bias potential VB[1. has an output node PI
, P2 are precharged to the level of a predetermined power supply potential via MOS transistors Q5G and Q10, respectively, so that the output signals φca1 from output nodes PI and P2
1' + φCPS' are both at "H" level, and accordingly, the output signal φC' M from the buffer circuit 760
Both r φCPS' are at "L" m level. Therefore, in the initial state of activation of this CM OS JM flip-flop type differential amplifier (state in which the potential difference between the base potential Vr and the substrate bias potential Vaa is not expanded), the flip-flop 750 is in the reset state. The output signals φ and / remain at the "L" level. Therefore, even if the CMOS-configured flip-flop differential amplifier is activated, both cutoff MOS transistors 03G and 04G are still in the on state.

次に、差動増幅器の動作により、出力ノードP1、P2
の電位レベルが基準電位Vrと基板バイアス電位Vaa
との比較結果により、“H″レベル“L″レベル確定す
ると、バッファ回路760からの出力信号φCP rl
  r φl:F1′のいずれか一方がH” レベルと
なる。この結果、フリップフロップ750がセットされ
、出力信号φ、/が′H”レベルとなる。すなわち、フ
リップフロップ750において、NORゲートN71の
1つの入力が″H″レベルとなると、応じてNORゲー
トN71出力が“L”レベルとなる。この結果、NOR
ゲートN70は、その入力が共に“L”レベルとなるた
め、その出力信号φeFがH’ レベルとなる。この′
Hmレベルの信号φcP′に応答してカットオフ用MO
5)ランジスタQ3G、04Gが共にオフ状態となり、
電位検出用MOSトランジスタQIG、Q10からの出
力ノードPI、P2へ貫通電流が流れる経路を遮断する
Next, due to the operation of the differential amplifier, output nodes P1 and P2
The potential level of the reference potential Vr and the substrate bias potential Vaa
When the "H" level and "L" level are determined based on the comparison result, the output signal φCP rl from the buffer circuit 760
Either one of rφl:F1' becomes H" level. As a result, flip-flop 750 is set, and the output signal φ, / becomes H" level. That is, in flip-flop 750, when one input of NOR gate N71 becomes "H" level, the output of NOR gate N71 becomes "L" level. As a result, NOR
Since both inputs of gate N70 are at "L" level, its output signal φeF is at H' level. this'
In response to the Hm level signal φcP', the cutoff MO
5) Both transistors Q3G and 04G are turned off,
The path through which the through current flows from the potential detection MOS transistors QIG and Q10 to the output nodes PI and P2 is cut off.

一方において、出力ノードPI、P2の電位レベルはバ
ッファ回路760から制御信号φl:pH。
On the other hand, the potential level of the output nodes PI and P2 is set to the control signal φl:pH from the buffer circuit 760.

φctsとして出力され、主バイアス回路110゜副バ
イアス回路120へそれぞれ伝達される。次に再び発振
信号φ。?が“L″レベル立下がり、インバータIIG
からの出力信号φcPが“H″レベル立上がると、フリ
ップフロップ750がリセットされ、出力ノードPI、
P2がそれぞれ電源電位Vccレベルの“H”レベルに
プリチャージされる。
It is output as φcts and transmitted to the main bias circuit 110° and the sub bias circuit 120, respectively. Next, the oscillation signal φ is generated again. ? falls to “L” level, inverter IIG
When the output signal φcP from PI rises to "H" level, the flip-flop 750 is reset and the output node PI,
P2 are each precharged to the "H" level of the power supply potential Vcc level.

第17図に示す構成の場合、基III電位発生回路72
0からの基準電位V「基板バイアス電位VaBの値が非
常に接近した場合などにおいては、MOS)ランジスタ
Q7G、Q8G、QIIG、Q12Gから構成されるC
MOSフリップフロップ型差動増幅器の検出感度によっ
ては、この基準電位Vrと基板バイアス電位Vaaの差
が検出されないうちにカットオフ用MOS)ランジスタ
Q3G、Q4Gがオフ状態となってしまうことが考えら
れる。これは、このカットオフ用MO3)ランジスタQ
3G、04Gの動作制御は単にインバータIIG、12
Gの有する遅延時間により構成が行なわれていたため、
差動増幅器における検出動作すなわち出力ノードPi、
P2の出力レベルと無関係に所定のタイミングでカット
オフ用MOSトランジスタ03G、04Gがオフ状態に
なるようにされているためである。
In the case of the configuration shown in FIG. 17, the base III potential generation circuit 72
When the reference potential V from 0 is very close to the value of the substrate bias potential VaB, C
Depending on the detection sensitivity of the MOS flip-flop type differential amplifier, it is possible that the cutoff MOS transistors Q3G and Q4G are turned off before the difference between the reference potential Vr and the substrate bias potential Vaa is detected. This is MO3) transistor Q for this cutoff.
Operation control of 3G and 04G is simply done by inverters IIG and 12.
Since the configuration was performed using the delay time of G,
Detection operation in the differential amplifier, that is, the output node Pi,
This is because the cutoff MOS transistors 03G and 04G are turned off at a predetermined timing regardless of the output level of P2.

このような基板電位V[IBと基準電位V「との差が検
出されないうちにカットオフ用MOSトランジスタ03
G、04Gがオフ状態となると、出力ノードPI、P2
の電位レベルが共に中間レベルとなってしまい、発振信
号φ(Pが“H°レベルの期間中、CMOSフリップフ
ロップ型差動増幅器を介して電源電位Vccから接地電
位レベルへ貫通電流が流れ続けるおそれが生じる。しか
しながら、第21図に示すようにフリップフロップ75
0をカットオフ信号発生用のインバータに代えて用いる
ことにより、CMOSフリップフロップ型差動増幅器が
活性化され、確実に出力ノードPI、P2の電位レベル
が基準電位V「と基板バイアス電位Vaaとの差を差動
増幅したレベルに確立された後にカットオフ用MOSト
ランジスタQ3G、04Gをオフ状態とすることができ
る。
Before such a difference between the substrate potential V[IB and the reference potential V'' is detected, the cutoff MOS transistor 03
When G, 04G turns off, the output node PI, P2
There is a risk that the potential levels of both become intermediate levels, and that a through current continues to flow from the power supply potential Vcc to the ground potential level through the CMOS flip-flop differential amplifier while the oscillation signal φ(P is at the "H° level". However, as shown in FIG.
By using 0 in place of the inverter for generating the cutoff signal, the CMOS flip-flop differential amplifier is activated and the potential levels of the output nodes PI and P2 are reliably kept between the reference potential V' and the substrate bias potential Vaa. After the difference is established at a differentially amplified level, the cutoff MOS transistors Q3G and 04G can be turned off.

この結果、出力ノードPL、P2の電位レベルが中間レ
ベルとなる時間をごくわずかとすることができ、その間
CMO5構成のフリップフロップ型差動増幅器を流れる
貫通電流が生じる期間を微少にすることができ、より一
層消費電流を低減することが可能となるとともに、確実
に基準電位V「と基板バイアス電位VB[1との差を検
出することができる。
As a result, the time during which the potential levels of the output nodes PL and P2 reach an intermediate level can be minimized, and the period during which a through current flows through the CMO5-configured flip-flop differential amplifier can be minimized. , it becomes possible to further reduce current consumption, and it is also possible to reliably detect the difference between the reference potential V' and the substrate bias potential VB[1.

第24図は基準電位発生回路の他の構成例を示す図であ
る。第24図を参照して基準電位発生回路720は、反
転発振信号φcPを受けるチャージポンプ用キャパシタ
CIGと、ノードB5電位を基準電位V「と自身のしき
い値電圧Vtとの差に応じた値にクランプするpチャネ
ルMOSトランジスタQIOGと、ノードB5電位を接
地電位レベルにクランプするためのpチャネルMOSト
ランジスタ09Gと、MOS)ランジスタ09Gのクラ
ンプ動作を制御するためのキャパシタよびpチャネルM
OSトランジスタQl 1Gと、MOSトランジスタQ
IOGの一方導通領域(不純物領域)と半導体基板(こ
の例ではn型ウェル領域)との間に形成される寄生容f
f1c2Gとを含む。MOSトランジスタ09Gのゲー
トに、発振信号φcPを受けるチャージポンプ用キャパ
シタC3Gが結合される。ノードB6と接地電位との間
にはダイオード接続されたpチャネルMOS)ランジス
タQI IGが設けられる。
FIG. 24 is a diagram showing another example of the configuration of the reference potential generation circuit. Referring to FIG. 24, reference potential generation circuit 720 sets charge pump capacitor CIG receiving inverted oscillation signal φcP and node B5 potential to a value corresponding to the difference between reference potential V' and its own threshold voltage Vt. a p-channel MOS transistor QIOG for clamping the node B5 potential to the ground potential level, a p-channel MOS transistor 09G for clamping the node B5 potential to the ground potential level, and a capacitor and p-channel MOS transistor for controlling the clamping operation of the MOS transistor 09G.
OS transistor Ql 1G and MOS transistor Q
Parasitic capacitance f formed between one conduction region (impurity region) of the IOG and the semiconductor substrate (n-type well region in this example)
including f1c2G. A charge pump capacitor C3G receiving an oscillation signal φcP is coupled to the gate of the MOS transistor 09G. A diode-connected p-channel MOS transistor QIIG is provided between node B6 and the ground potential.

第18図に示す基準電位発生回路の構成においては、そ
の発生される基準電位Vrの電位は−(Vcc−Vt 
(9G)−Vt (10G))(7)レベルである。こ
こで、Vt  (9G)およびVt(IOC)はそれぞ
れMOSトランジスタ09G。
In the configuration of the reference potential generation circuit shown in FIG. 18, the potential of the generated reference potential Vr is -(Vcc-Vt
(9G)-Vt (10G)) (7) level. Here, Vt (9G) and Vt (IOC) are MOS transistor 09G, respectively.

QIOGのしきい値電圧の絶対値である。したがって、
第18図に示す構成においては、基準電位Vrの到達電
位はこの値より小さくすなわち絶対値的に大きくするこ
とはできない。しかしながら第24図に示す構成におい
ては、基準電位Vrの値をより低い電位に設定すること
ができる。この第24図に示す基準電位発生回路の動作
について以下に簡単に説明する。
This is the absolute value of the QIOG threshold voltage. therefore,
In the configuration shown in FIG. 18, the potential reached by the reference potential Vr cannot be made smaller than this value, that is, it cannot be made larger in absolute value. However, in the configuration shown in FIG. 24, the value of the reference potential Vr can be set to a lower potential. The operation of the reference potential generation circuit shown in FIG. 24 will be briefly explained below.

発振信号φ。eが“H”レベルの場合、キャパシタC3
Gの容量結合によりノードB6の電位はH″ レベルに
立上がろうとする。しかしながら、MOS)ランジスタ
QI IGの機能により、このノードB6の電位は接地
電位レベルの1Vt(QllG)lにクランプされる。
Oscillation signal φ. When e is at “H” level, capacitor C3
Due to the capacitive coupling of G, the potential of node B6 tries to rise to H'' level.However, due to the function of MOS transistor QIIG, the potential of node B6 is clamped to the ground potential level of 1Vt(QllG)l. .

次に発振信号φ。Next is the oscillation signal φ.

rが“L″レベルなり、反転発振信号φ(−Pが°H”
レベルに立上がると、ノードB5の電位が”H” レベ
ルに立上がろうとし、−万ノードB6の電位は負電位に
低下する。このとき、ノードB6の電位がMOS)ラン
ジスタ09Gのしきい値電圧Vt (9G)よりも低い
電位となるようにキャパシタC3Gの容量およびMOS
トランジスタQ11Gのしきい値電圧をそれぞれ設定し
ておけば、MOS)ランジスタ09Gは完全にオン状態
となり、ノードB5の電位レベルは接地電位レベルにク
ランプされる。したがって、次に反転発振信号φcPが
“L″レベル立下がると、ノード85m位は−(Vr−
Vt (IOC))のレベルとなる。このノードB5の
電位低下の場合、反転発振信号φcPが“L″レベル立
下がるが、その場合同時に発振信号φ、Pが“H″レベ
ル立上がるため、MOSトランジスタQIIGのクラン
プ動作にもかかわらず、そのノードB6の電位レベルが
MOSトランジスタQ9Gのしきい値電圧レベルとなる
ため、MOSトランジスタ09Gはオフ状態となる。し
たがって、ノードB5の到達電位レベルは上述の値とな
る。したがって、この発振信号φ、Pが連続的に与えら
れていると、基準電位V「の到達電位は−(Vcc−V
t (10G))にまで低下することができる。
r goes to "L" level, and the inverted oscillation signal φ (-P goes to °H)
When the level rises, the potential of the node B5 tries to rise to the "H" level, and the potential of the -10,000 node B6 decreases to a negative potential. At this time, the capacitance of the capacitor C3G and the MOS
By setting the respective threshold voltages of the transistors Q11G, the MOS transistor 09G is completely turned on, and the potential level of the node B5 is clamped to the ground potential level. Therefore, when the inverted oscillation signal φcP falls to the "L" level next time, the node 85m becomes -(Vr-
Vt (IOC)) level. When the potential of node B5 decreases, the inverted oscillation signal φcP falls to the "L" level, but at the same time, the oscillation signals φ and P rise to the "H" level, so that despite the clamping operation of the MOS transistor QIIG, Since the potential level of node B6 becomes the threshold voltage level of MOS transistor Q9G, MOS transistor 09G is turned off. Therefore, the potential level reached at node B5 is the above-mentioned value. Therefore, if these oscillation signals φ and P are continuously applied, the potential reached by the reference potential V' is -(Vcc-V
t (10G)).

今仮に、MOS)ランジスタQ9G、QIOGのしきい
値電圧の絶対値をそれぞれ1.5V、動作電源電圧Vc
cを5Vとすると、第18図に示す基準電位発生回路の
構成の場合には、基準電位Vrの到達電位が一2■であ
るのに対し、第24図に示す構成の基準電位発生回路の
場合、基l$電位Vrの到達電位を−3,5Vとするこ
とができる。
Now, suppose that the absolute values of the threshold voltages of the MOS transistors Q9G and QIOG are each 1.5V, and the operating power supply voltage Vc.
If c is 5V, in the case of the configuration of the reference potential generation circuit shown in FIG. 18, the reached potential of the reference potential Vr is 12■, whereas in the case of the reference potential generation circuit configured as shown in FIG. In this case, the potential of the base l$ potential Vr can be set to -3.5V.

第24図に示す基準電位発生回路の構成を基板バイアス
電位発生回路に適用すれば第25図に示すような構成の
バイアス回路を得ることができる。
If the configuration of the reference potential generation circuit shown in FIG. 24 is applied to a substrate bias potential generation circuit, a bias circuit having the configuration shown in FIG. 25 can be obtained.

第25図を参照して、バイアス能力の大きな主バイアス
回路110は、発振信号φCPMを受ける2段の縦続接
続されたインバータ’I’l l +  In 2と、
インバータI02出力に結合されるチャージポンプ用キ
ャパシタC0と、インバータI1.l、出力に結合され
るチャージポンプ用キャパシタC0Pと、基準電位発生
用のpチャネルMOSトランジスタQlffl+  Q
2111  Q311を含む。MOSトランジスタQ、
門+ Q2 M I Q3゜は第24図に示すMOSト
ランジスタ09G、QIOG、およびQI IGと同様
の機能を有しかつ同様の接続構成を有している。
Referring to FIG. 25, a main bias circuit 110 with a large bias ability includes two stages of cascade-connected inverters 'I'l l + In 2 that receive an oscillation signal φCPM,
Charge pump capacitor C0 coupled to inverter I02 output, inverter I1. l, a charge pump capacitor C0P coupled to the output, and a p-channel MOS transistor Qlffl+Q for generating a reference potential.
2111 Includes Q311. MOS transistor Q,
The gate MOS transistors 09G, QIOG, and QIIG shown in FIG. 24 have the same function and the same connection configuration.

バイアス能力の小さな副バイアス回路20は、発振信号
φCFSを受ける2段の縦続接続されたインバータlS
l+  lS2と、インバータ151出力に応じてチャ
ージポンプ動作を行なうキャパシタC1F と、インバ
ータ1g2出力に応じてチャージポンプ動作を行なうキ
ャパシタC8と、キャパシタC5,C5Fのチャージポ
ンプ動作に応答して所定レベルのバイアス電位を発生す
るPチャネルMOSトランジスタQ+ S+  Qzs
、Qs、を含む。MOSトランジスタQ+s+Qzs+
Q3Sは第24図に示すMOSトランジスタQ9G、Q
IOG、QIIGと同様の機能を有し、かつ同様の接続
構成を有している。したがって、第25図に示すバイア
ス回路の構成の場合、第24図に示した基準電位発生回
路と同様に、その基板バイアス電位Vaaを−(Vcc
−Vt)I:設定することが可能となる。ここでしきい
値電圧VtはpチャネルMOSトランジスタQ2MIQ
2Sのしきい値電圧の絶対値である。したがって、この
構成を用いることによりより深く半導体基板をバイアス
することが可能となり、半導体記憶装置の寄生容量の低
減およびMOSトランジスタ素子のしきい値電圧を安定
化させることができ、半導体記憶装置のより確実な動作
および高速動作が可能となる。
The sub-bias circuit 20 with a small bias capacity includes two stages of cascade-connected inverters IS that receive an oscillation signal φCFS.
l+ lS2, a capacitor C1F that performs a charge pump operation according to the output of the inverter 151, a capacitor C8 that performs a charge pump operation according to the output of the inverter 1g2, and a predetermined level bias in response to the charge pump operation of the capacitors C5 and C5F. P-channel MOS transistor Q+ S+ Qzs that generates potential
, Qs. MOS transistor Q+s+Qzs+
Q3S are MOS transistors Q9G and Q shown in FIG.
It has the same functions as IOG and QIIG, and has the same connection configuration. Therefore, in the case of the configuration of the bias circuit shown in FIG. 25, similarly to the reference potential generation circuit shown in FIG. 24, the substrate bias potential Vaa is set to -(Vcc
-Vt)I: It becomes possible to set. Here, the threshold voltage Vt is the p-channel MOS transistor Q2MIQ
This is the absolute value of the 2S threshold voltage. Therefore, by using this configuration, it becomes possible to bias the semiconductor substrate more deeply, reducing the parasitic capacitance of the semiconductor memory device, stabilizing the threshold voltage of the MOS transistor element, and improving the semiconductor memory device. Reliable and high-speed operation is possible.

なお、上記実施例において、基板バイアス電位発生回路
に含まれるMOSトランジスタの導電型を逆の導電型に
しても上記実施例と同様の効果を得ることができる。
Note that in the above embodiment, even if the conductivity type of the MOS transistor included in the substrate bias potential generation circuit is reversed, the same effect as in the above embodiment can be obtained.

また、上記実施例においては、リングオシレータの発振
動作の制御、バイアス能力の異なるバイアス電位発生回
路の切換を実現するための回路においてNANDゲート
およびNORゲートが用いられているが、これらはそれ
ぞれ他のゲート構造を用いても同様の論理が実現される
限り上記実施例と同様の効果を得ることができる。
Furthermore, in the above embodiment, a NAND gate and a NOR gate are used in the circuit for controlling the oscillation operation of the ring oscillator and switching between bias potential generation circuits with different bias capacities, but each of these gates is different from other gates. Even if a gate structure is used, the same effects as in the above embodiment can be obtained as long as the same logic is realized.

さらに、上記実施例においては、半導体記憶装置として
4MDRAMを一例として示したが、本発明が適用され
る半導体記憶装置の容量はこれに限定されずどのような
容量の半導体記憶装置にも本発明を適用することは言う
までもない。
Furthermore, in the above embodiments, a 4M DRAM was shown as an example of the semiconductor memory device, but the capacity of the semiconductor memory device to which the present invention is applied is not limited to this, and the present invention can be applied to a semiconductor memory device of any capacity. Needless to say, it applies.

また、セルフリフレッンユモード時におけるリフレッシ
ュ間隔および行なわれるリフレッシュサイクル数につい
ても標準的に用いられている値と同一の値(たとえばI
MビットDRAMでは8m51512サイクル、4MD
RAMでは16m5/1024サイクル、16MDRA
Mでは32m5 / 1024サイクル等)について説
明したが、これらの値を、メモリセルデータに不良が生
じない範囲で通常の値よりも長く (たとえば4MDR
AMでは32 m s / 2048サイクル、あるい
は256 m s / 4096サイクル等)の値に設
定することにより、リフレッシュ動作時の消費電力をよ
り低減することができる。このようなリフレッシュ間隔
の長期化およびリフレッシュサイクル数の低減は、リフ
レッシュアドレスカウンタ94のカウントの最大値を増
加させたり、また、リフレッシュ要求信号を導出するタ
イマ93の発振周期を長く設定することなどにより実現
可能である。
Furthermore, the refresh interval and the number of refresh cycles performed in self-refresh mode are the same as the standard values (for example, I
M-bit DRAM: 8m51512 cycles, 4MD
RAM: 16m5/1024 cycles, 16MDRA
32m5 / 1024 cycles, etc.), but these values can be set longer than normal values (for example, 4MDR) within the range that does not cause defects in memory cell data.
By setting the value to a value of 32 m s / 2048 cycles, 256 ms / 4096 cycles, etc. in AM, the power consumption during refresh operation can be further reduced. Such lengthening of the refresh interval and reduction of the number of refresh cycles can be achieved by increasing the maximum count value of the refresh address counter 94, or by setting a longer oscillation cycle of the timer 93 that derives the refresh request signal. It is possible.

また上記実施例においては、リフレッシュ要求信号導出
用のタイマ93とは別にリフレッシュ指示信号発生用の
タイマ923 (CASビフォアRASリフレッシュモ
ードの構成の場合)を用いているが、この構成はたとえ
ば2進カウンタとリングオシレータを用いることにより
共用することも可能ある。
In addition, in the above embodiment, a timer 923 for generating a refresh instruction signal (in the case of the CAS-before-RAS refresh mode configuration) is used separately from the timer 93 for deriving the refresh request signal, but this configuration uses, for example, a binary counter. It is also possible to share this by using a ring oscillator.

また、所望の発振周波数を有する信号を導出するリング
オシレータの段数についても、所定の発振周期を得るた
めに種々適当な値に設定することが可能である。
Furthermore, the number of stages of the ring oscillator that derives a signal having a desired oscillation frequency can be set to various appropriate values in order to obtain a predetermined oscillation period.

また、リングオシレータの出力信号を波形整形するため
のインバータの段数についても同様であり、またこれら
は場合によっては削除することも可能である。
Further, the same applies to the number of inverter stages for waveform shaping the output signal of the ring oscillator, and these may be deleted depending on the case.

さらに、リフレッシュ要求信号を導出するためのタイマ
93に用いられている2進カウンタの段数についても目
的に応じて種々変更することができる。
Furthermore, the number of stages of the binary counter used in the timer 93 for deriving the refresh request signal can be varied depending on the purpose.

さらに、第2図ないし第4図に示す構成においては、基
板バイアス回路の間欠動作制御用信号φ。を、タイマ9
3内の発振信号φrおよびφ、を用いて発生させた構成
を示しているが、これは、たとえばタイマ内の2進カウ
ンタの初段のカウン夕の相補出力01と最終段の真出力
信号φ1、または次段の相補出力02と最終段の出力信
号φ。
Furthermore, in the configurations shown in FIGS. 2 to 4, the intermittent operation control signal φ of the substrate bias circuit. , timer 9
For example, the complementary output 01 of the first stage counter of the binary counter in the timer and the true output signal φ1 of the final stage are generated using the oscillation signals φr and φ in the timer. Or the complementary output 02 of the next stage and the output signal φ of the final stage.

等を用いて制御信号φCを発生するように構成すれば、
第5B図に示す制御信号φCのパルス幅をそれぞれ2倍
、4倍と所定の値に長く設定することが可能となり、こ
れらの制御信号φ。のパルス幅を、半導体記憶装置にお
ける基板バイアス電位発生回路の消費電力量およびバイ
アス能力に応じて適当に設定することができる。
If the control signal φC is generated using the following,
It becomes possible to set the pulse width of the control signal φC shown in FIG. 5B to a predetermined value twice or four times longer, respectively. The pulse width of can be appropriately set according to the power consumption and bias capability of the substrate bias potential generation circuit in the semiconductor memory device.

[発明の効果] 以上のように、この発明によれば、セルフリフレッシュ
モード時における、各リフレッシュ動作サイクルにおい
て半導体記憶装置が動作している期間のみ基板バイアス
電圧発生回路を動作させるように構成しているので、不
必要な電力消費を除去することができ、低消費電力のダ
イナミック型半導体記憶装置を得ることが可能となる。
[Effects of the Invention] As described above, according to the present invention, the substrate bias voltage generation circuit is configured to operate only during the period when the semiconductor memory device is operating in each refresh operation cycle in the self-refresh mode. Therefore, unnecessary power consumption can be eliminated, and a dynamic 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であるダイナミック型半導
体記憶装置の要部の構成を概略的に示すブロック図であ
る。第2図は第1図に示されるタイマ93の構成の一例
を示す図である。第3A図および第3B図は第2図に示
すタイマの動作を示す信号波形図である。第4図は第1
図に示す間欠動作制御回路99の構成の一例を示す図で
ある。 および第5B図は第4図に示す間欠動作制御回路の動作
を示す信号波形図である。第6図は第1図に示される基
板バイアス発生回路の構成の一例を示す図である。第7
図は第6図に示されるリングオシレータの構成の一例を
示す図である。第8A図および第8B図は、セルフリフ
レッシュサイクル時におけるワード線活性信号および基
板バイアし スミ位発生回路の動作のタイミング関係を示mツ劣舟、
第8戸は従来の基板バイアス電位発生回路の動作関係を
示す図であり、第8B図はこの発明による基板バイアス
電圧発生回路の動作タイミングを示す図である。第9図
は第1図に示されるセルフリフレッシュモード検出回路
の構成の一例を示す図である。第1O図は第1図に示さ
れるセルフリフレッシュモード検出回路の他の構成例を
示す図である。第11図は第10図に示されるセルフリ
フレッシュモード検出回路の動作を示す信号波形図であ
る。第12図は第1図に示す基板バイアス電圧発生回路
の他の構成例を示す図である。 第13図は第12図に示す基板バイアス電位検出回路の
構成の一例を示す図である。第14図は第12図に示す
切換回路の構成−例を示す図である。 第15図は第14図に示す切換回路の動作を示す信号波
形図である。第16図は第1図に示す基板バイアス電位
発生回路のさらに他の構成例を示す図である。第17図
は第16図に示す選択制御回路の構成の一例を示す図で
ある。第18図は第17図に示す基準電位発生回路の構
成の一例を示す図である。第19図は第18図に示す基
準電位発生回路の基準電位が印加される基板バイアス電
位が印加される半導体基板の関係を示す図である。 第20図は第17図に示す選択制御回路の動作を示す信
号波形図である。第21図は第16図に示す選択制御回
路のさらに他の構成例を示す図である。第22図は第2
1図に示すフリップフロップの構成の一例を示す図であ
る。第23図は第21図に示すバッファ回路の構成の一
例を示す図である。第24図は第17図および第21図
に示す基準電位発生回路の他の構成例を示す図である。 第25図は第12図および第16図に示すバイアス回路
のさらに他の構成例を示す図である。第26図は従来の
半導体記憶装置の要部の構成を概略的に示す図である。 第27図は第26図に示す半導体記憶装置に用いられる
基板バイアス電圧発生回路の構成例を示す図である。第
28図は第27図に示す基板バイアス電圧発生回路の動
作を示す信号波形図である。 図において、91はセルフリフレッシュモード検出回路
、92はリフレッシュ制御回路、93はリフレッシュ要
求信号発生用タイマ、94はリフレッシュアドレスカウ
ンタ、95はアドレス切換回路、97はメモリアレイ、
99は間欠動作制御回路、100は基板バイアス電圧発
生回路、110はバイアス能力の大きな主バイアス回路
、120はバイアス能力の比較的小さな副バイアス回路
、150は半導体基板、511は基板バイアス電圧発生
回路に含まれるリングオンレータ、600はバイアス能
力の異なるバイアス回路を切換えるための切換回路、6
10は基板電位検出回路、700はバイアス能力の異な
るバイアス回路を選択的に活性化するための選択制御回
路、700′はバイアス能力の異なるバイアス回路を選
択的に切換えるための信号を発生する回路、720は基
I$電位発生回路、730は高人力インピーダンスを有
する基板電位検出回路、740は比較回路、760はバ
ッファ回路である。 なお、図中、同一符号は同一または相当部分を示す。
FIG. 1 is a block diagram schematically showing the structure of a main part of a dynamic semiconductor memory device according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a diagram showing an example of the configuration of timer 93 shown in FIG. 1. 3A and 3B are signal waveform diagrams showing the operation of the timer shown in FIG. 2. Figure 4 is the first
2 is a diagram showing an example of the configuration of an intermittent operation control circuit 99 shown in the figure. FIG. 5B is a signal waveform diagram showing the operation of the intermittent operation control circuit shown in FIG. 4. FIG. 6 is a diagram showing an example of the configuration of the substrate bias generation circuit shown in FIG. 1. 7th
This figure shows an example of the configuration of the ring oscillator shown in FIG. 6. FIGS. 8A and 8B show the timing relationship between the word line activation signal and the operation of the substrate via gap generation circuit during the self-refresh cycle.
No. 8 is a diagram showing the operational relationship of the conventional substrate bias voltage generation circuit, and FIG. 8B is a diagram showing the operation timing of the substrate bias voltage generation circuit according to the present invention. FIG. 9 is a diagram showing an example of the configuration of the self-refresh mode detection circuit shown in FIG. 1. FIG. 1O is a diagram showing another example of the configuration of the self-refresh mode detection circuit shown in FIG. 1. FIG. 11 is a signal waveform diagram showing the operation of the self-refresh mode detection circuit shown in FIG. 10. FIG. 12 is a diagram showing another example of the structure of the substrate bias voltage generation circuit shown in FIG. 1. FIG. 13 is a diagram showing an example of the configuration of the substrate bias potential detection circuit shown in FIG. 12. FIG. 14 is a diagram showing an example of the configuration of the switching circuit shown in FIG. 12. FIG. 15 is a signal waveform diagram showing the operation of the switching circuit shown in FIG. 14. FIG. 16 is a diagram showing still another configuration example of the substrate bias potential generation circuit shown in FIG. 1. FIG. 17 is a diagram showing an example of the configuration of the selection control circuit shown in FIG. 16. FIG. 18 is a diagram showing an example of the configuration of the reference potential generation circuit shown in FIG. 17. FIG. 19 is a diagram showing the relationship between the semiconductor substrate to which the reference potential of the reference potential generation circuit shown in FIG. 18 is applied and the substrate bias potential is applied. FIG. 20 is a signal waveform diagram showing the operation of the selection control circuit shown in FIG. 17. FIG. 21 is a diagram showing still another example of the configuration of the selection control circuit shown in FIG. 16. Figure 22 is the second
2 is a diagram showing an example of the configuration of a flip-flop shown in FIG. 1. FIG. FIG. 23 is a diagram showing an example of the configuration of the buffer circuit shown in FIG. 21. FIG. 24 is a diagram showing another example of the configuration of the reference potential generation circuit shown in FIGS. 17 and 21. FIG. 25 is a diagram showing still another configuration example of the bias circuit shown in FIGS. 12 and 16. FIG. 26 is a diagram schematically showing the configuration of the main parts of a conventional semiconductor memory device. FIG. 27 is a diagram showing a configuration example of a substrate bias voltage generation circuit used in the semiconductor memory device shown in FIG. 26. FIG. 28 is a signal waveform diagram showing the operation of the substrate bias voltage generation circuit shown in FIG. 27. In the figure, 91 is a self-refresh mode detection circuit, 92 is a refresh control circuit, 93 is a refresh request signal generation timer, 94 is a refresh address counter, 95 is an address switching circuit, 97 is a memory array,
99 is an intermittent operation control circuit, 100 is a substrate bias voltage generation circuit, 110 is a main bias circuit with a large bias capacity, 120 is a sub bias circuit with a relatively small bias capacity, 150 is a semiconductor substrate, and 511 is a substrate bias voltage generation circuit. The included ring onlator 600 is a switching circuit for switching bias circuits with different bias capacities, 6
10 is a substrate potential detection circuit; 700 is a selection control circuit for selectively activating bias circuits having different bias capacities; 700' is a circuit for generating a signal for selectively switching bias circuits having different bias capacities; 720 is a basic I$ potential generation circuit, 730 is a substrate potential detection circuit having high human power impedance, 740 is a comparison circuit, and 760 is a buffer circuit. In addition, in the figures, the same reference numerals indicate the same or corresponding parts.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 外部からのリフレッシュ指示信号に応答してメモリセル
データのリフレッシュを自動的に行なう機能を有する半
導体記憶装置であって、前記半導体記憶装置は半導体基
板上に形成されており、前記外部からのリフレッシュ指
示信号に応答して内部リフレッシュ指示信号を発生する
手段、前記メモリセルデータのリフレッシュを行なう手
段、 前記内部リフレッシュ指示信号に応答して、前記リフレ
ッシュ手段を活性化する信号を発生する手段、前記活性
化信号は前記内部リフレッシュ信号が活性状態にある間
予め定められた間隔で周期的に発生されて前記リフレッ
シュ手段を活性化し、前記半導体基板を所定の電位にバ
イアスする手段、 前記リフレッシュ指示信号と前記活性化信号とに応答し
て、前記活性化信号が活性状態にある時間よりも短い時
間前記バイアス手段を活性化する手段とを備える、リフ
レッシュ機能内蔵ダイナミック型半導体記憶装置。
[Scope of Claims] A semiconductor memory device having a function of automatically refreshing memory cell data in response to an external refresh instruction signal, the semiconductor memory device being formed on a semiconductor substrate, means for generating an internal refresh instruction signal in response to the external refresh instruction signal; means for refreshing the memory cell data; and generating a signal for activating the refresh means in response to the internal refresh instruction signal. means for generating the activation signal periodically at predetermined intervals while the internal refresh signal is in an active state to activate the refresh means and bias the semiconductor substrate to a predetermined potential; A dynamic semiconductor memory device with a built-in refresh function, comprising means for activating the bias means for a shorter time than the time that the activation signal is in an active state in response to a refresh instruction signal and the activation signal.
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