JPH02312095A - Semiconductor memory - Google Patents

Semiconductor memory

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JPH02312095A
JPH02312095A JP1133313A JP13331389A JPH02312095A JP H02312095 A JPH02312095 A JP H02312095A JP 1133313 A JP1133313 A JP 1133313A JP 13331389 A JP13331389 A JP 13331389A JP H02312095 A JPH02312095 A JP H02312095A
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instruction signal
oscillator
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Akira Yamazaki
彰 山崎
Masaki Kumanotani
正樹 熊野谷
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Mitsubishi Electric Corp
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Abstract

PURPOSE:To reduce power consumption by reducing a voltage supplied to an oscillator in a substrate bias voltage generating circuit in self-refresh mode. CONSTITUTION:In the self-refresh mode, a self-refresh mode detection signal phis is at an H level, a p type MOS transistor (TR) P1 does not supply a source voltage Vcc to a ring oscillator 411A-1, and an n type MOS TR N1 turns off instead. The oscillator 411A-1 is supplied with a voltage which is the threshold value of the TR N1 lower. When voltages applied to respective inverters I1 - IN drop, a delay time becomes longer and the oscillation period of the oscilla tor 411A-1 becomes long. Consequently, the number of times of charge pump operation per unit time of a substrate voltage generating circuit 41 decreases and the power consumption is reducible.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、リフレッシュ機能を内蔵したダイナミック
型の半導体記憶装置ニ命じ、特に、その消費電力をより
低減するための構成に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a dynamic semiconductor memory device with a built-in refresh function, and particularly to a structure for further reducing power consumption thereof.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

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(バフテリバックアップ)が可能な低消費電力の
ものが要求され、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袋Wt(SRAM)が用いられる
In recent years, personal computers have become extremely popular and are used in various fields. Among such personal computers, demand for portable personal computers has particularly increased recently. The storage devices used in these portable personal computers are required to have low power consumption and are capable of battery retention (battery backup).
A dynamic semiconductor memory device (DRAM) or a static semiconductor memory Wt (SRAM) is used.

このうち、DRAMは、MOSキャパシタ(金属層を一
方の電極とし、半導体領域を他方の電極とし、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の電極と
なる半導体領域と半導体基板との間に形成される1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、あ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う必要が
ある。
Among these, DRAM utilizes the principle of storing 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 at one junction formed between the semiconductor region that is the other electrode and the semiconductor substrate, so the stored information is not stored at regular intervals. Needs to be rewritten. 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 memory at regular intervals even during battery backup.

DRAMの通常のリフレッシュモードには、πN3オン
リリフレッシュ、mビフォアmリフレッシュがある。π
W3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■τ1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7Xミ
オンリリフレツシユにおいてはコラムアドレスストロー
ブ信号mは“H”のレベルにある。
Typical refresh modes for DRAM include πN3 only refresh and m-before-m refresh. π
The W3-only refresh is a refresh mode in which a refresh row address (refresh address) is externally applied, and the row address strobe signal τ1 is lowered to put the DRAM in a selected state. In this 7X million refresh, column address strobe signal m is at the "H" level.

τW3ビフォアWτ3リフレッシュモードは、信号π人
Kを“L”レベルにする前に先に信号CX3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π”
8,117に3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。従っ
て、バッテリバックアップ時にこのような通常のリフレ
・ン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。
The τW3 before Wτ3 refresh mode is a mode in which the signal CX3 is first set to L level before the signal πK is set to the L level, and a refresh instruction signal is given, and refresh is automatically performed according to the state of this signal. In these normal refresh modes, the signal π”
Refreshing is executed cycle by cycle by external clock signals such as 8, 117 and 3. Therefore, it is not preferable to use such a normal refresh mode during battery backup because it requires complicated control.

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、例えば山田等が、電子通信学会論文
誌、1983年1月、第J66−C巻、第1号、第62
頁ないし第69頁に掲載された論文“Auto/5el
f  Refresh機能内蔵64Kbit  MOS
ダイナミックRAM″で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, for example, Yamada et al.
The paper “Auto/5el” published on pages 69 to 69
f 64Kbit MOS with built-in refresh function
As explained in "Dynamic RAM," DRAM has a built-in address counter that generates refresh addresses and a timer circuit that provides refresh timing for each row, and has a self-refresh mode that automatically performs refresh operations. It 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、図面を参照して簡単に説
明する。
Although this self-refresh operation is explained in detail in the above-mentioned literature, it will be briefly explained below with reference to the drawings.

第3図はセルフリフレッシュモードを有する従来の64
にピッ)DRAMの構成の一例を示すブロック図である
。第3図の構成においては、リフレッシュ動作に関連す
る部分のみを示している・。
Figure 3 shows a conventional 64 with self-refresh mode.
FIG. 2 is a block diagram showing an example of the configuration of a DRAM. In the configuration of FIG. 3, only the portions related to the refresh operation are shown.

第3図において、DRAMは256 (=2” )行、
256 (=2” )列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、アドレス切替回路95
からのアドレス信号を受け、これを一時的に保持し、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かもの内部行アドレス信号に応
答してメモリアレイ97から対応する1行を選択する行
デコーダ9日とを含むものである。
In Figure 3, the DRAM has 256 (=2”) rows,
A memory array 97 comprising 256 (=2”) columns of memory cells arranged in a matrix, and an address switching circuit 95.
An address buffer 96 receives an address signal from the memory array 96, temporarily holds it, and generates an internal address signal, and the address buffer 96 selects a corresponding row from the memory array 97 in response to the internal row address signal. 9 row decoders.

アドレスバッファ96からの7ビツトの内部アドレス信
号RAO−RA6が行デコーダ98に与えられる0図に
は示さないが、メモリアレイ97は各々128行、25
6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〜RASにより、各ブロックから
1本のワード線、即ち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R
A7はブロック選択用のアドレス信号として用いられる
A 7-bit internal address signal RAO-RA6 from address buffer 96 is applied to row decoder 98. Although not shown in the figure, memory array 97 has 128 rows and 25 rows, respectively.
It is divided into two blocks of 6 columns, and one word line, ie, two word lines, from each block is simultaneously selected by 7-bit lower address signals RAO-RAS. Most significant address signal R from address buffer 96
A7 is used as an address signal for block selection.

アドレス切替回路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は、行アドレス信
号と列アドレス信号とが時分割多重して与えられる。
The address switching circuit 95 receives externally applied row address signals AO to A7 and refresh addresses QO to Q6 generated from the refresh address counter 94, and selects one of them as an address under the control of the refresh control circuit 92. It is transmitted to buffer 96. Address signals AO to A7 applied from the outside are provided by time-division multiplexing of a row address signal and a column address signal.

また、DRAMはそ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Tπ丁を
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φ、に応答してアドレス切
替回路95、リフレッシュアドレスカウンタ94及びタ
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も含むものである。
In order to specify the self-refresh operation, the DRAM also includes a self-refresh mode detection circuit 91 that receives a signal Tπ-d applied through the input terminal 1 and detects whether or not the self-refresh mode is instructed; It also includes a refresh control circuit 92 that generates signals for controlling the operations of an address switching circuit 95, a refresh address counter 94, and a timer 93 in response to a self-refresh mode detection signal φ from a refresh mode detection circuit 91.

アドレス切替回路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。
Address switching circuit 95 selects refresh addresses QO to Q6 from refresh address counter 94 in response to a refresh instruction signal from refresh control circuit 92.
is given to the address buffer 96.

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ア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えを出力する。
Timer 93 outputs refresh request signal φe at predetermined intervals in response to refresh instruction signal φa from refresh control circuit 92.

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φ7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〜Q6をアドレス切替回路95に与える。
Refresh address counter 94 has its count value incremented in response to refresh request signal φ7 from timer 93, and provides refresh addresses QO-Q6 corresponding to the count value to address switching circuit 95.

次にその動作について簡単に説明する。入力端子2に与
えられる信号πτ下を“H11レベルに保ち(スタンバ
イ状態)、かつ入力端子1へ与えられる外部リフルッシ
ェ信号πTゴ1を“L”レベルに立下げるこ1・とによ
り、セルフリフレッシュモード検出回路911はリフレ
ッシュが指示されたことを検出し、す1フレッシュ指示
信号φ、を出力する。
Next, its operation will be briefly explained. The self-refresh mode is activated by keeping the signal πτ applied to the input terminal 2 at the "H11 level" (standby state) and lowering the external refresh signal πT applied to the input terminal 1 to the "L" level. Detection circuit 911 detects that refresh is instructed, and outputs refresh instruction signal φ.

このリフレッシュ指示信号φ3に応答してアドレス切替
回峰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9
6へ与える。アドレスバッファ96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0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〜RAS)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
ュが行われる。
In response to this refresh instruction signal φ3, address switching circuit 95 transfers refresh addresses QO to Q6 from refresh address counter 94 to address buffer 9.
Give to 6. The address buffer 96 generates internal refresh addresses RAO-RA6 from the applied refresh addresses QO-Q6, and supplies them to the row decoder 98. The 0-row decoder 98 decodes this 7-bit refresh address QO-Q6 (RAO-RAS). Then, one row out of 128 rows in each block of memory array 97 is selected. Subsequently, a circuit (not shown) refreshes the data in the memory cells connected to the selected row.

次に、この外部リフレッシュ信号π′F!:丁が予め定
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。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φ7を立上げて
タイマ93を起動する。タイマはこの起動信号φ1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φ1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え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に与える。
Next, this external refresh signal π′F! : If the signal continues to be held at the "L" level for a predetermined set time (maximum 16 μs) or more, the self-refresh mode detection circuit 91 detects the designation of the self-refresh mode. In response to the detection of this self-refresh mode designation, refresh control circuit 92 raises signal φ7 and starts timer 93. In response to this activation signal φ1, the timer outputs a refresh request signal φ1 and applies 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 this refresh request signal φ. In response, refresh address counter 94 provides address switching circuit 95 with a refresh address QO-Q6 that is different from the refresh address output in the previous refresh cycle.

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−Q6に対応する1行がメモリセル97にお
いて選択され、この選択された1行において選択される
メモリセルのデータのリフレッシュが行われる。このタ
イマ93からのリフレッシュ要求信号φ、は外部リフレ
ッシュ信号π丁丁が“L”レベルにあり、かつ信号mが
“H”レベルの状態にある限り、予め定められた周期で
繰り返し発生される。従って、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6例えば64にビットのDRAMの場合、
16μs×128〜約2 m sごとにメモリアレイ9
7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。
Similarly to the previous refresh operation, one row corresponding to this refresh address QO-Q6 is selected in memory cell 97, and data in the selected memory cell is refreshed in this selected one row. The refresh request signal φ from the timer 93 is repeatedly generated at a predetermined period as long as the external refresh signal π is at the "L" level and the signal m is at the "H" level. Therefore, 128 word lines in each block in the memory array 97 are sequentially selected in this self-refresh mode, and the data of the memory cells connected to the selected word lines are refreshed. case,
Memory array 9 every 16 μs × 128 to about 2 m s
All 7 memory cells will be refreshed.

従って、DRAMを予めセルフリフレッシュモードにし
ておけば、主電源が切られたバッテリバックアップ時に
おいても上述のようにリフレッシュが自動的に行われる
Therefore, if the DRAM is set in the self-refresh mode in advance, refresh will be automatically performed as described above even during battery backup when the main power is turned off.

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、かつDRAMの高速
動作及び安定動作を保証するために基板バイアス電圧発
生回路が設けられている。!IJ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)ランジスタの
しきい値電圧の安定化及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を抑止する等を目
的として、半導体基板がP型の場合、負の電位■□にな
るよう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 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. ! In general, in DRAM, 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. When the semiconductor substrate is of P type, the semiconductor substrate is biased to a negative potential ■□ 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4図は従来のセルフリフレッシュモードを有するDR
AMの基板バイアス電圧発生回路の一例を示す図である
。第4図において、基板バイアス電圧発生回路41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N8と
接地電位との間に設けられ、ノードN3の電位をそのし
きい値電圧レベルVt+にクランプするnチャネルMO
S)ランジスタQ1と、ノードN、と出力端子412と
の間に設けられ、ノードNlをそのしきい値電圧v0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MOS)ランジスタQ2とを有するもの
である。
Figure 4 shows a conventional DR with self-refresh mode.
FIG. 3 is a diagram showing an example of an AM substrate bias voltage generation circuit. In FIG. 4, the substrate bias voltage generation circuit 41 includes a ring oscillator 411 that outputs an oscillation signal φCP of a predetermined frequency, a charge pump capacitor C that receives the oscillation signal from the ring oscillator 411, and a node N8 and a ground potential. an n-channel MO provided between the two and clamping the potential of node N3 to its threshold voltage level Vt+;
S) An n-channel MOS transistor Q2 provided between the transistor Q1, the node N, and the output terminal 412, and clamping the node Nl to a potential determined by the difference between its threshold voltage v0 and the semiconductor substrate potential. It has the following.

第5図は第4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。以下、第4図及び
第5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。
FIG. 5 is a signal waveform diagram for explaining the operation of the substrate bias voltage generation circuit shown in FIG. 4. Hereinafter, the operation of the substrate bias voltage generation circuit will be briefly explained with reference to FIGS. 4 and 5.

リングオシレータ411からの発振信号φePが”H”
レベルに立上がると、ノードN、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
立上がろうとする。このとき、ノードN、の電位の立上
がりに応答してMOSl−ランジスタQlが導通状態と
なり、このノードN、の電位はMOS)ランジスタQl
のしきい値電圧レベルvy+にクランプされる。一方、
MOSトランジスタQ2は非導通状態にある。
Oscillation signal φeP from ring oscillator 411 is “H”
When the level rises, the potential of node N becomes capacitor C.
Due to the capacitive coupling, the power supply potential VCC level attempts to rise to the "H" level. At this time, in response to the rise in the potential of the node N, the MOS transistor Ql becomes conductive, and the potential of the node N becomes the MOS transistor Ql.
is clamped to the threshold voltage level vy+. on the other hand,
MOS transistor Q2 is in a non-conductive state.

次に、発振信号φCFが“L”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N、の電位も容量結
合より低下する。このノードN、の電位低下に応じてM
OS)ランジスタQ1はオフ状態になり、MOS)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N、へ流入する。このノードNsの電位が半導
体基板電位■。とMOS)ランジスタQ2のしきい値電
圧vyz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。4
この1回の発振信号φ6.の立上り及び立下りにより、
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■□は徐々
に低下し、所定の負電位となる。今、動作電源電圧をV
CCとすると、この半導体基板のバイアス電圧V□は理
想的な場合Vア、+V7□−vccとなり、通常、−3
V程度の値である。
Next, when the oscillation signal φCF falls to the "L" level, the potential of the node N also decreases due to the capacitive coupling of the capacitor C. In response to the potential drop of this node N, M
OS) transistor Q1 is turned off, MOS) transistor Q2 is turned on, and positive charges flow from the semiconductor substrate to node N. The potential of this node Ns is the semiconductor substrate potential ■. When the value becomes equal to the difference between the threshold voltage vyz of the transistor Q2 and the MOS transistor Q2, the MOS transistor Q2 becomes non-conductive and the movement of charge stops. 4
This one oscillation signal φ6. Due to the rise and fall of
The potential of the semiconductor substrate decreases a little; as such cycles continue several times, the voltage of the semiconductor substrate gradually decreases to a predetermined negative potential. Now, set the operating power supply voltage to V
CC, the bias voltage V□ of this semiconductor substrate is ideally Va, +V7□-vcc, and usually -3
The value is about V.

第6図は第4図の基板バイアス発生回路41におけるリ
ングオシレータ411の一例を示す図である。第6図に
おいて、リングオシレータ411は奇数段のインバータ
11〜INから構成され、最終段のインバータINの出
力を初段のインバータ■1の入力とすることにより発振
信号φC2を出力している。この回路におけるインバー
タ11〜INは直接に電源電圧を与えられており、通常
モード及びセルフリフレッシュモードのいずれのモード
においても全く同じ動作を行なうため、常時一定周期を
持つ発振信号φC2が出力される。
FIG. 6 is a diagram showing an example of the ring oscillator 411 in the substrate bias generation circuit 41 of FIG. 4. In FIG. 6, a ring oscillator 411 is composed of odd-numbered stages of inverters 11 to IN, and outputs an oscillation signal φC2 by inputting the output of the final stage inverter IN to the first stage inverter 1. Inverters 11-IN in this circuit are directly supplied with a power supply voltage and operate exactly the same in both normal mode and self-refresh mode, so that an oscillation signal φC2 having a constant period is always output.

第7図は第3図に示されるタイマ93の構成の一例を示
す図である0図において、タイマ93はリフレッシュ制
御回路92からの信号φ7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φ1を出力するカウンタ回路93−3とを
備える。
FIG. 7 is a diagram showing an example of the configuration of timer 93 shown in FIG. 3. In FIG. 93-1, a buffer circuit 93-2 that performs waveform shaping of the oscillation signal from the ring oscillator 93-1, and a pulse signal from the buffer circuit 93-2, and outputs a refresh request signal φ1 at every predetermined count value. and a counter circuit 93-3 for output.

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INI〜INSと、インバータIN6出力をその
一方の入力に受け、その他方の入力にリフレッシュ制御
回路92からの起動信号φ7を受けるNANDゲートN
1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I
NIの入力部へ帰還される。
The ring oscillator 93-1 includes six stages of cascade-connected inverters INI to INS, and a NAND gate N that receives the output of the inverter IN6 at one input and receives the activation signal φ7 from the refresh control circuit 92 at the other input.
1. The NAND gate N1 output is given to the buffer circuit 93-2, and the first stage inverter I
It is fed back to the input section of NI.

バッファ回路93−2は4段の縦続接続されたインバー
タIN7〜lNl0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lNl0から発振信号
φ□が出力され、インバータrN10出力をインバータ
INIIで反転して反転出力信号T1が出力される。こ
の互いに相補な発振信号φrlTTはカウンタ回路93
−3へ与えられる。カウンタ回路93−3 ハ互イに縦
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の各々はそれぞれその
入力部I、T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。
Buffer circuit 93-2 includes four stages of cascade-connected inverters IN7 to IN10. This buffer circuit 93-2
The roundness of the waveform of the oscillation signal output from the ring oscillator 93-1 is corrected, the oscillation signal φ□ is output from the inverter lNl0, and the output of the inverter rN10 is inverted by the inverter INII to output an inverted output signal T1. These mutually complementary oscillation signals φrlTT are sent to the counter circuit 93.
−3 is given. Counter circuit 93-3 includes four stages of binary counters BCI to BC4 connected in cascade. Each of the binary counters BCI to BC4 divides the frequency of the signal applied to its input portions I and T into half the frequency and outputs the divided frequency.

次に動作について説明する。まず、リングオシ制御回路
92からの起動信号φ7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N1百力は一定の”H″レベルあり、
リングオシレータ93−1は発振動作を行わない。
Next, the operation will be explained. First, when the activation signal φ7 from the ring oscillator control circuit 92 is at the 'L' level and the self-refresh mode is not specified, the NAND gate N1 is at a certain 'H' level.
Ring oscillator 93-1 does not perform oscillation operation.

次に信号φ3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φ7が″H
ルベルに立上がると、NANDゲー)Nlはインバータ
として動作する。従って、インバータINI〜IN6及
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。
Next, the signal φ3 becomes “H” level for a predetermined time or longer, self-refresh mode is detected, and the activation signal φ7 becomes “H” level.
When the voltage level rises, the NAND gate (Nl) operates as an inverter. Therefore, the inverters INI to IN6 and the NAND gate N1 become equivalent to seven stages of inverters, and the ring oscillator 93-1 starts oscillating. The oscillation signal from ring oscillator 93-1 is applied to buffer circuit 93-2, where the waveform is shaped.

この波形整形された互いに相補な発振信号φ、。These waveform-shaped oscillation signals φ, which are complementary to each other.

T7はカウンタ回路93−3へ与えられる。T7 is applied to counter circuit 93-3.

動作を行なう、即ち、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O1を導出する。従って、2進カウンタBCIの出
力O1は信号φ7が周期1μsの場合、デユーティ50
の周期2μs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がらは周
期8μ、デユーティ50の出力信号o3が導出される。
In other words, the binary counter BCI receives the oscillation signal φ
, is applied twice, an output signal O1 that rises to the "H" level is derived. Therefore, when the signal φ7 has a period of 1 μs, the output O1 of the binary counter BCI has a duty of 50
A signal with a period of 2 μs is output. Similarly, 2
An output signal 02 with a duty cycle of 4 μs is derived from the binary counter BC2, and an output signal o3 of the duty cycle 50 with a cycle of 8 μs is derived from the binary counter BC3.

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諏としてデユーティ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、がH”レベ
ルになるとリフレッシュ動作が行われる。
As a result, the binary counter BC4 outputs the refresh request signal φS with a duty of 50. A signal with a period of 16 μs is output. When this refresh request signal φ becomes H'' level, a refresh operation is performed.

なお、各2進カウンタBC1〜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 BC1 to BC4, so that the count output can be reset to a predetermined value as necessary.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problem to be solved by the invention]

従来のリフレッシュ内蔵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、通常モード時及び内部
リフレッシュモード時のいずれにおいても基板バイアス
電圧発生回路内のオシレータは同一周期で信号を発振し
ている。このためいずれのモードにおいても単位時間当
たりのチャージボンピングの回数は変わらず、基板バイ
アス回路による消費電力は同じになる。
A conventional dynamic semiconductor memory device with built-in refresh is configured as described above, and the oscillator in the substrate bias voltage generation circuit oscillates a signal at the same period in both the normal mode and the internal refresh mode. Therefore, in either mode, the number of charge bombings per unit time remains the same, and the power consumption by the substrate bias circuit remains the same.

しかしながら、内部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、例えばデータの書込
/読出及び列選択動作等は行われないため、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。従って
、特にバッテリバックアップ時における内部リフレッシ
ュモード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 internal refresh mode,
Since operations other than the refresh operation, such as data writing/reading and column selection operations, are not performed, the substrate leakage current flowing into the semiconductor substrate is smaller than in normal mode, and the amount of leakage can be predicted. It is something. Therefore, although it is necessary to reduce power consumption as much as possible, especially in internal refresh mode during battery backup, the substrate bias voltage generation circuit consumes the same amount of power as in normal operation mode, so unnecessary power consumption is avoided. There was a problem that it was causing.

また、通常のメモリセルは室温で1秒以上のリフレッシ
ュ時間の実力値を持つのに対し、内部リフレッシュモー
ド時におけるリフレッシュ時間の標準規格は相当短い時
間に設定されており(例えば4MDRAMでは16m5
)、このため単位時間当たりのリフレッシュサイクル数
が不必要に多くなり、消費電力を小さくする必要のある
内部リフレッシュモード時においても余分な電力量を消
費しているという問題があった。
In addition, while normal memory cells have a refresh time of 1 second or more at room temperature, the standard refresh time in internal refresh mode is set to a considerably short time (for example, 4MDRAM has a refresh time of 16m5).
), this causes the problem that the number of refresh cycles per unit time becomes unnecessarily large, and that an excessive amount of power is consumed even in an internal refresh mode in which power consumption needs to be reduced.

この発明は上記のような問題点を解消するためになされ
たもので、 ■ 第1の発明の目的は、内部リフレッシュモード時に
おいて基板バイアス電圧発生回路により消費される電力
量を低減することができ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を提供することであり、 ■ 第2の発明の目的は、内部リフレッシュモード時に
おいてリフレッシュ動作により消費される電力量を低減
することができるリフレッシュ機能内蔵ダイナミック型
半導体記憶装置を提供することである。
This invention was made to solve the above-mentioned problems. ■ The first object of the invention is to reduce the amount of power consumed by the substrate bias voltage generation circuit during internal refresh mode. It is an object of the present invention to provide a dynamic semiconductor memory device with a built-in refresh function, which is capable of reducing the amount of power consumed by a refresh operation in an internal refresh mode. The purpose is to provide equipment.

〔課題を解決するための手段〕[Means to solve the problem]

この発明に係る半導体記憶装置は、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、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、供給電圧又は供給電流によりそ
の発振周期を調整できるオシレータを用いて、チャージ
ボンピングにより前記半導体基板を所定の電位にバイア
スする手段、前記内部リフレッシュ時に前記オシレータ
への供給電圧又は供給電流を低減する手段を同一半導体
基板上に設けたものである。
A semiconductor memory device according to the present invention is a semiconductor memory device having a function of automatically refreshing memory cell data in response to an external refresh instruction signal; means for generating an internal refresh instruction signal, means for refreshing the memory cell data, and a signal that is periodically generated at predetermined intervals while the internal refresh instruction signal is in an active state and activates the refresh means. means for biasing the semiconductor substrate to a predetermined potential by charge bombing using an oscillator whose oscillation period can be adjusted by supply voltage or supply current; supply voltage or supply to the oscillator during the internal refresh; Means for reducing current is provided on the same semiconductor substrate.

また、第2の発明に係る半導体記憶装置は、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、供給電
圧又は供給電流によりその発振周期を調整できるオシレ
ータを用いて、前記内部リフレッシュ指示信号が活性状
態にある間、一定周期で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、前記オシレータへの供給電圧
又は供給電流を低減する手段を同一半導体基板上に設け
たものである。
Further, a semiconductor memory device according to a second invention is a semiconductor memory device having a function of automatically refreshing memory cell data in response to an external refresh instruction signal, wherein the semiconductor memory device has a function of automatically refreshing memory cell data in response to an external refresh instruction signal. The internal refresh instruction signal is in an active state using means for generating an internal refresh instruction signal in response to the internal refresh instruction signal, means for refreshing the memory cell data, and an oscillator whose oscillation period can be adjusted by a supply voltage or a supply current. Means for generating a signal for activating the refresh means at regular intervals, and means for reducing the voltage or current supplied to the oscillator are provided on the same semiconductor substrate.

〔作用〕[Effect]

第1の発明に係る半導体記憶装置においては、基板バイ
アス内のチャージポンプ用オシレータへの供給電圧又は
供給電流を内部リフレッシュ時に低減する手段は、内部
リフレッシュ時においてオシレータにより発生されるパ
ルス信号の周期を長くし、必要以上のチャージボンピン
グ回数を減らし、内部リフレッシュ時における基板バイ
アス発生回路による電力消費を低減させる。
In the semiconductor memory device according to the first aspect of the invention, the means for reducing the supply voltage or supply current to the charge pump oscillator within the substrate bias during internal refreshing reduces the period of the pulse signal generated by the oscillator during internal refreshing. This reduces the unnecessary number of charge bombing operations and reduces power consumption by the substrate bias generation circuit during internal refresh.

また、第2の発明に係る半導体記憶装置においては、内
部リフレッシュ活性化信号発生手段内のオシレータへの
供給電圧又は供給電流を低減する手段は、内部リフレッ
シュ時においてオシレータにより発生される信号の周期
を長くし、内部リフレッシュ時における必要以上のリフ
レッシュ動作回数を減らし、内部リフレッシュ時におけ
るリフレッシュ動作による電力消費を低減させる。
Furthermore, in the semiconductor memory device according to the second aspect of the invention, the means for reducing the supply voltage or supply current to the oscillator in the internal refresh activation signal generating means reduces the period of the signal generated by the oscillator during internal refresh. This reduces the number of refresh operations more than necessary during internal refresh, and reduces power consumption due to refresh operations during internal refresh.

〔実施例〕〔Example〕

体記憶装置を示し、ここでは特に、チャージポンプ用オ
シレータとしてリングオシレータを含み、かつセルフリ
フレッシュモード時にリングオシレータへの供給電圧を
降圧することのできる装置を数段のインバータ11〜I
Nで構成されるリングオシレータ411A−1と、セル
フリフレッシュモード時に電源電圧Vccを降圧した電
圧をリングオシレータ411A−1へ供給するn型MO
SトランジスタN1と、通常モード時に電源電圧vcc
をリングオシレータ411A−1へ供給するp型MOS
)ランジスタP1と、リングオシレータ411A−1よ
り出力される発振信号の振幅を電源電圧Vccに等しく
するためのインバータIWIとpW!!MO3)ランジ
スタP2とから構成される。
In particular, a device including a ring oscillator as a charge pump oscillator and capable of stepping down the voltage supplied to the ring oscillator in the self-refresh mode is connected to several stages of inverters 11 to I.
A ring oscillator 411A-1 composed of N, and an n-type MO that supplies a voltage obtained by stepping down the power supply voltage Vcc to the ring oscillator 411A-1 in the self-refresh mode.
S transistor N1 and power supply voltage vcc in normal mode
p-type MOS that supplies ring oscillator 411A-1 with
) Inverters IWI and pW! for making the amplitude of the oscillation signal output from the transistor P1 and the ring oscillator 411A-1 equal to the power supply voltage Vcc! ! MO3) transistor P2.

次にこの回路の動作説明を行なう0通常モード時におい
てはセルフリフレッシュモード検出信号φ3はLレベル
であり、この時この信号φSをそのゲート電極に受けた
p型MO3)ランジスタP1はオン状態となり、一方n
型MO3)ランジスタN1はオフ状態となる。そのため
そのトランジスタP1のソース電極に与えられた電源電
圧vceをリングオシレータ411A−1へ供給するこ
とになる。
Next, the operation of this circuit will be explained. In the normal mode, the self-refresh mode detection signal φ3 is at L level, and at this time, the p-type MO3) transistor P1, which receives this signal φS at its gate electrode, is turned on. On the other hand n
Type MO3) transistor N1 is turned off. Therefore, the power supply voltage vce applied to the source electrode of the transistor P1 is supplied to the ring oscillator 411A-1.

これに対しセルフリフレッシュモード時にはセルフリフ
レッシュモード検出信号φ、はHレベルにあり、p型M
O3)ランジスタP1は電源電圧vccをリングオシレ
ータ411A−1へ供給しなくなり、代わってn型MO
3)ランジスタN1がオフ状態となる。そのためリング
オシレータ411A−1はn型MO3)ランジスタN1
により電圧を供給されることになる。このトランジスタ
N1はそのゲート電橋及びソース電極に電源電圧VeC
を与えられており、リングオシレータ411A−1へは
トランジスタN1のしきい値Vい(N1)だけ低い電圧
Vcc  Vい(N1)を供給することになる。
On the other hand, in the self-refresh mode, the self-refresh mode detection signal φ is at H level, and the p-type M
O3) The transistor P1 no longer supplies the power supply voltage vcc to the ring oscillator 411A-1, and instead supplies the n-type MO
3) The transistor N1 is turned off. Therefore, the ring oscillator 411A-1 is an n-type MO3) transistor N1.
The voltage will be supplied by This transistor N1 has a power supply voltage VeC at its gate bridge and source electrode.
The ring oscillator 411A-1 is supplied with a voltage VccV(N1) which is lower by the threshold value V(N1) of the transistor N1.

リングオシレータ411A−1の発振周期は各インバー
タ11〜INの遅延時間により決まっており、各インバ
ータ11〜INに供給される電圧が下がると各インバー
タIf−INの入出力の充放電に要する時間が長くなる
。このため各インバータ11〜INの遅延時間が大きく
なり、その結果としてリングオシレータ411A−1の
発振周期は長くなる。そしてこのリングオシレータ41
1A−1から出力された信号はインバータIWIとp型
MO3)ランジスタP2とによってその振幅を電源電圧
■。に上げられる。
The oscillation period of the ring oscillator 411A-1 is determined by the delay time of each inverter 11 to IN, and when the voltage supplied to each inverter 11 to IN decreases, the time required to charge and discharge the input and output of each inverter If-IN decreases. become longer. For this reason, the delay time of each inverter 11 to IN becomes large, and as a result, the oscillation cycle of ring oscillator 411A-1 becomes long. And this ring oscillator 41
The signal output from 1A-1 is changed in amplitude to the power supply voltage by inverter IWI and p-type MO3) transistor P2. It is raised to.

従ってセルフリフレッシュモード時においてパルス発生
回路411Aにより出力されるチャージポンプ用発振信
号φCPの発振周期は通常モード時より長くなる。その
ため基板電圧発生回路41(第4図)における単位時間
当たりのチャージポンプ動作回数は減少し、チャージポ
ンプ動作により消費される電力は低減される。
Therefore, in the self-refresh mode, the oscillation cycle of the charge pump oscillation signal φCP output by the pulse generation circuit 411A is longer than in the normal mode. Therefore, the number of charge pump operations per unit time in the substrate voltage generation circuit 41 (FIG. 4) is reduced, and the power consumed by the charge pump operation is reduced.

以上のように、通常モードと比較してセルフリフレッシ
ュモード時に基板バイアス電圧発生回路41により消費
される電力は低減される。従って、に用いれば、バッテ
リバックアップに適したリフレッシュ機能内蔵DRAM
を提供することができる。
As described above, the power consumed by the substrate bias voltage generation circuit 41 in the self-refresh mode is reduced compared to the normal mode. Therefore, DRAM with a built-in refresh function suitable for battery backup can be used for
can be provided.

なお、以上の説明においては、チャージポンプ用パルス
発生回路の発振周期はn型MO3)ランジスタN1の閾
値Vtb(Nl)だけで調整できるように述べたが、ト
ランジスタN1のコンダクタンスと各インバータ11〜
IN内のp型MOSトランジスタのコンダクタンスとの
比を変えることによっても発振周期を調整できることは
言うまでもない。例えばトランジスタN1のコンダクタ
ンスが小さければリングオシレータ411A−1への供
給電流は小さくなり、各インバータ11〜INの入出力
における充放電に要する時間は長くなり、各インバータ
による遅延が長くなって、リングオシレータ411A−
1からの発振信号の周期は長くなる。
In the above explanation, it was stated that the oscillation period of the charge pump pulse generation circuit could be adjusted only by the threshold value Vtb (Nl) of the n-type MO3) transistor N1.
It goes without saying that the oscillation period can also be adjusted by changing the ratio to the conductance of the p-type MOS transistor in IN. For example, if the conductance of the transistor N1 is small, the current supplied to the ring oscillator 411A-1 will be small, and the time required for charging and discharging at the input and output of each inverter 11 to IN will become longer, and the delay caused by each inverter will become longer. 411A-
The period of the oscillation signal from 1 becomes longer.

より低い電圧を与える外部電源(例えば電池)を用いる
ことによっても、リングオシレータ411A−1からの
発振周期を長くすることができる。
The oscillation period from ring oscillator 411A-1 can also be lengthened by using an external power source (for example, a battery) that provides a lower voltage.

また供給電圧がvccより低いことによりリングオシレ
ータ411A−1による出力波形がなまり、411A−
1とインバータIWIの間にインバータIAI、IA2
を挿入することにより、リングオシレータ411A−1
の出力波形を整形し、インバータIWIによる貫通電流
を確実に低減するイマ用オシレータとしてリングオシレ
ータを含み、そのリングオシレータへの供給電圧を降圧
する装偶数段のインバータINI〜INNと、インバー
タINHの出力とリフレッシュ指示信号φ7を入力とし
たNANDゲー)NAIと、これらのインバータINI
〜INNとNANDゲー)NAIから構成されるリング
オシレータ93A−11への供給電圧を降圧するn型M
O3)ランジスタN1と、リングオシレータ93A−1
より出力される発振信号の振幅を電源電圧■ccにする
ためのインバータIWIとp型MOS)ランジスタP2
とによって構成される。
In addition, since the supply voltage is lower than vcc, the output waveform of the ring oscillator 411A-1 is rounded, and the 411A-
Inverter IAI, IA2 between 1 and inverter IWI
By inserting the ring oscillator 411A-1
It includes a ring oscillator as a timer oscillator that shapes the output waveform of the inverter IWI and reliably reduces the through current caused by the inverter IWI, and an even number of stages of inverters INI to INN that step down the voltage supplied to the ring oscillator, and the output of the inverter INH. and refresh instruction signal φ7) NAI, and these inverters INI
~INN and NAND game) n-type M that steps down the supply voltage to the ring oscillator 93A-11 composed of NAI
O3) Transistor N1 and ring oscillator 93A-1
Inverter IWI and p-type MOS) transistor P2 to make the amplitude of the oscillation signal output from the power supply voltage ■cc
It is composed of

以下、この回路の動作を説明する。n型MOSトランジ
スタNilはそのゲート電極とソース電極に電源電圧V
(cを受けており、その電源電圧V、Cよりトランジス
タNilの閾値Vth (N 41 )だけ低い電圧V
cc  Vth (N 11 )をタイマ用リングオシ
レータ93A−11へ供給する。通常モード時において
、リフレッシュ指示信号φアはLレベルにあり、NAN
DゲートNA1の出力信号はHレベルで一定となり、リ
ングオシレータ93A−11は発振動作を行っていない
、これに対しセルフリフレッシュモード時において、リ
フレッシュ指示信号φ丁はHレベルにあり、このときN
ANDゲートNAIはインバータとして動作する。
The operation of this circuit will be explained below. The n-type MOS transistor Nil has its gate electrode and source electrode connected to the power supply voltage V.
(c, and the voltage V is lower than the power supply voltage V, C by the threshold value Vth (N 41 ) of the transistor Nil
cc Vth (N 11 ) is supplied to the timer ring oscillator 93A-11. In normal mode, refresh instruction signal φa is at L level, and NAN
The output signal of the D gate NA1 remains at a constant H level, and the ring oscillator 93A-11 does not perform oscillation. On the other hand, in the self-refresh mode, the refresh instruction signal φd is at an H level, and at this time the N
AND gate NAI operates as an inverter.

このためリングオシレータ93A−11はインバータI
NI〜INNと合わせて奇数段のインバータを含むこと
になり発振動作を行なう、その後リングオシレータ93
A−11から出力された信号は、インバータIWIとp
型MO3)ランジスタpHによりその振幅を電源電圧V
CCに上げられたパルス信号φが出力される。
Therefore, the ring oscillator 93A-11 is connected to the inverter I.
Together with NI to INN, it includes an odd number of stages of inverters and performs oscillation operation, and then the ring oscillator 93
The signal output from A-11 is connected to inverter IWI and p
Type MO3) Its amplitude depends on the pH of the transistor and the power supply voltage V.
The pulse signal φ raised to CC is output.

リングオシレータ93A−11の発振周期は各インバー
タINI〜INN及びNANDゲートNA1の遅延時間
に依存しており、各インバータIIN−INN及びNA
NDゲートNAIに供給される電圧が電源電圧veeよ
り低い電圧■、c−vth(Nil)にしているため、
各インバータ■1〜IN及びNANDゲートNA1の入
出力の充放電に要する時間が長くなる。そのためリング
オシレータ93A−11により出力される発振信号の周
期は、従来回路(第6図)で同じ段数のリングオシレー
タを用いたときより長くなる。
The oscillation period of the ring oscillator 93A-11 depends on the delay time of each inverter INI-INN and NAND gate NA1.
Since the voltage supplied to the ND gate NAI is set to a voltage ■, c-vth (Nil) lower than the power supply voltage vee,
The time required to charge and discharge the input and output of each inverter (1)-IN and NAND gate NA1 becomes longer. Therefore, the period of the oscillation signal output by the ring oscillator 93A-11 becomes longer than when using the same number of stages of ring oscillators in the conventional circuit (FIG. 6).

なお、従来技術でリングオシレータの周期を長くする場
合、リングオシレータの段数を増やすかリングオシレー
タに使用されている各トランジス型MO3)ランジスタ
Nilを1個だけ増やせばよいだけで、従来の方法より
もパルス発生回路93A−1による占有面積を小さくし
て長周期のパルスを発生することができる。
In addition, in order to lengthen the period of the ring oscillator using the conventional technique, it is only necessary to increase the number of stages of the ring oscillator or increase the number of each transistor type MO3) transistor Nil used in the ring oscillator. It is possible to generate long-period pulses by reducing the area occupied by the pulse generating circuit 93A-1.

このように、リングオシレータ93A−11の周期はト
ランジスタNilのVtk(Nil)により調整でき、
例えば従来回路で同じ段数のリングオシレータによる周
期の倍にもできる。これにより最終的なタイマ信号φも
倍の周期となり、単位時間当たりのリフレッシュ動作回
数は半減する。
In this way, the period of the ring oscillator 93A-11 can be adjusted by Vtk (Nil) of the transistor Nil,
For example, it is possible to double the period of a ring oscillator with the same number of stages in a conventional circuit. As a result, the final timer signal φ also has a double period, and the number of refresh operations per unit time is halved.

これによりセルフリフレッシュによる消費電力は半減す
ることになる。
As a result, power consumption due to self-refreshing will be halved.

従って、従来回路のリングオシレータ93−1−ドに消
費される電力は低減され、バッテリバックアップに適し
たリフレッシュ機能内蔵DRAMを提供することができ
る。
Therefore, the power consumed by the ring oscillator 93-1- of the conventional circuit is reduced, and a DRAM with a built-in refresh function suitable for battery backup can be provided.

なお、以上では、タイマ用パルス発生回路93A−1の
周期はn型MO3)ランジスタN1のしきい値Vい(N
l)だけで調整できるものとして説明したが、リングオ
シレータ93A−11内の各MO3)ランジスタのコン
ダクタンスの比を変えることによっても調整できること
は言うまでもない。例えばトランジスタNilのコンダ
クタンスが小さければリングオシレータ93A−11へ
の供給電流が小さくなり、各インバータINI〜INN
及びNANDゲートNAIの入出力の充放電に要する時
間が長くなり、各インバータによる遅延は長くなって、
リングオシレータ93A−11からの発振周期は長くな
る。
In the above description, the period of the timer pulse generation circuit 93A-1 is determined by the threshold voltage V(N) of the n-type MO3) transistor N1.
Although the explanation has been made on the assumption that the adjustment can be made only by 1), it goes without saying that adjustment can also be made by changing the conductance ratio of each MO3) transistor in the ring oscillator 93A-11. For example, if the conductance of the transistor Nil is small, the current supplied to the ring oscillator 93A-11 becomes small, and each inverter INI to INN
The time required to charge and discharge the input and output of the NAND gate NAI becomes longer, and the delay caused by each inverter becomes longer.
The oscillation cycle from ring oscillator 93A-11 becomes longer.

イのように外部電源を用いてもよく、これによってもリ
ングオシレータ93A−11の発振周期を93A−11
とインバータIWIの間にインバータIAI、IA2を
挿入することにより、リングオシレータ93A−11か
らの出力波形を整形し、インバータIWIによる貫通電
流を確実に低減することもできる。
An external power supply may be used as shown in A, and this also allows the oscillation period of the ring oscillator 93A-11 to be changed to 93A-11.
By inserting the inverters IAI and IA2 between the ring oscillator 93A-11 and the inverter IWI, it is possible to shape the output waveform from the ring oscillator 93A-11 and reliably reduce the through current caused by the inverter IWI.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

■ 以上のように、第1の発明によれば、内蔵リフレッ
シュモード時において基板バイアス電圧発生回路内のオ
シレータへの供給電圧または供給電流を低減することに
より、単位時間当たりのチャージボンピング回数を減ら
せることができ、これより内部リフレッシュモード時に
おいて基板バイアス電圧発生回路内で消費される電力は
低減され、低消費電力の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得ることができる。
■ As described above, according to the first invention, the number of charge bombings per unit time can be reduced by reducing the supply voltage or supply current to the oscillator in the substrate bias voltage generation circuit during the built-in refresh mode. As a result, the power consumed within the substrate bias voltage generation circuit in the internal refresh mode is reduced, and a dynamic semiconductor memory device with a built-in refresh function that consumes low power can be obtained.

■ また第2の発明によれば、内部リフレッシュ活性化
信号発生手段のオシレータへの供給電圧または供給電流
を低減することにより、内部リフレッシュモード時にお
ける単位時間当たりのリフレッシュ動作回数を減らせる
ことができ、これにより内部リフレッシュモード時にお
けるリフレッシュ動作による消費電力を低減することが
でき、低消費電力の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得ることができる。
■ Also, according to the second invention, by reducing the voltage or current supplied to the oscillator of the internal refresh activation signal generating means, the number of refresh operations per unit time in the internal refresh mode can be reduced. As a result, it is possible to reduce the power consumption due to the refresh operation in the internal refresh mode, and it is possible to obtain a dynamic semiconductor memory device with a built-in refresh function that consumes low power.

す、第4図に示す基板バイアス電圧発生回路41内のリ
ングオシレータ411に相当するチャージける、第7図
に示すセルフリフレッシュ用タイマ93内のリングオシ
レータ93−1に相当するパを示す図である。
7 is a diagram showing a circuit that corresponds to the ring oscillator 93-1 in the self-refresh timer 93 shown in FIG. 7, which charges the ring oscillator 411 in the substrate bias voltage generation circuit 41 shown in FIG. 4. .

第3図は従来からの半導体記憶装置の主要部の構成を概
略的に示す図である。
FIG. 3 is a diagram schematically showing the configuration of the main parts of a conventional semiconductor memory device.

第4図は第3図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。
FIG. 4 is a diagram showing an example of the configuration of the substrate bias voltage generation circuit used in FIG. 3.

第5図は第4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。
FIG. 5 is a signal waveform diagram showing the operation of the substrate bias voltage generation circuit shown in FIG. 4.

第6図は第4図の従来の基板バイアス電圧発生回路41
におけるリングオシレータ411の構成例を示す図であ
る。
FIG. 6 shows the conventional substrate bias voltage generation circuit 41 of FIG.
4 is a diagram illustrating a configuration example of a ring oscillator 411 in FIG.

第7図は第3図に示されるタイマ93の構成側動作を示
す信号波形図である。
FIG. 7 is a signal waveform diagram showing the operation of the timer 93 shown in FIG. 3 on the component side.

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、96はアドレスバッフ
ァ、97はメモリアレイ、98は行デコーダ、411A
はパルス発生回路、411A−1はリングオシレータ、
93A−1はパルス発生回路、93A−11はリングオ
シレータである。
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, 96 is an address buffer, 97 is a memory array, and 98 is a Row decoder, 411A
is a pulse generation circuit, 411A-1 is a ring oscillator,
93A-1 is a pulse generation circuit, and 93A-11 is a ring oscillator.

なお図中同一符号は同−又は相当部分を示す。Note that the same reference numerals in the figures indicate the same or equivalent parts.

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)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う機能を有す
る半導体記憶装置であって、 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と、前記内部リフレ
ッシュ指示信号に応じて前記メモリセルデータのリフレ
ッシュを行う手段と、前記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発生さ
れ、前記リフレッシュ手段を活性化する信号を発生する
手段と、 供給電圧または供給電流によりその発振周期を調整でき
るオシレータを用いて、チャージポンピングにより前記
半導体基板を所定の電位にバイアスする手段と、 前記内部リフレッシュ時に前記オシレータへの供給電圧
または供給電流を低減する手段とを備え、前記各手段は
同一の半導体基板上に形成されていることを特徴とする
半導体記憶装置。
(1) A semiconductor memory device having a function of automatically refreshing memory cell data in response to an external refresh instruction signal, which generates an internal refresh instruction signal in response to the external refresh instruction signal. means for refreshing the memory cell data in response to the internal refresh instruction signal; and means for refreshing the memory cell data in response to the internal refresh instruction signal; means for generating an activation signal; means for biasing the semiconductor substrate to a predetermined potential by charge pumping using an oscillator whose oscillation period can be adjusted by supply voltage or supply current; 1. A semiconductor memory device comprising: means for reducing a supply voltage or a supply current, each of said means being formed on the same semiconductor substrate.
(2)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う機能を有す
る半導体記憶装置であって、 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と、前記内部リフレ
ッシュ指示信号に応じて前記メモリセルデータのリフレ
ッシュを行う手段と、供給電圧または供給電流によりそ
の発振周期を調整できるオシレータを用いて、前記内部
リフレッシュ指示信号が活性状態にある間、一定周期で
前記リフレフシェ手段を活性化する信号を発生する手段
と、 前記オシレータへの供給電圧または供給電流を低減する
手段とを備え、 前記各手段は同一の半導体基板上に形成されていること
を特徴とする半導体記憶装置。
(2) A semiconductor memory device having a function of automatically refreshing memory cell data in response to an external refresh instruction signal, which generates an internal refresh instruction signal in response to the external refresh instruction signal. means for refreshing the memory cell data in response to the internal refresh instruction signal; and an oscillator whose oscillation period can be adjusted by a supply voltage or current, the internal refresh instruction signal is in an active state. means for generating a signal for activating the refresher means at regular intervals during the period of time, and means for reducing the supply voltage or supply current to the oscillator, each of the means being formed on the same semiconductor substrate. A semiconductor memory device characterized by:
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