JPH03141669A - Semiconductor integrated circuit - Google Patents

Semiconductor integrated circuit

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JPH03141669A
JPH03141669A JP1278412A JP27841289A JPH03141669A JP H03141669 A JPH03141669 A JP H03141669A JP 1278412 A JP1278412 A JP 1278412A JP 27841289 A JP27841289 A JP 27841289A JP H03141669 A JPH03141669 A JP H03141669A
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vbb
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勇夫 秋間
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Abstract

PURPOSE:To reduce power consumption while no chip is selected or a chip is on standby by connecting the discharge or charge path of an oscillator circuit with a resistor circuit composed of a series circuit of MOSFETs. CONSTITUTION:A back-bias generator includes a second generator Vbb-G2 that includes a resistor circuit RIG. The threshold voltage of n-channel MOSFETs Qr1-Qrn in the circuit RIG is steplessly adjusted according to the magnitude of the back bias voltage-Vbb. The back bias voltage -Vbb is converged without the intermittent operation of the second generator resistor circuit RIG. To make the operating interval of an oscillator OSC relatively short, therefore, there is no need for abrupt application of charge to the substrate, and circuit parameters do not have to be predetermined. As a result, power consumption can be reduced while a chip is not selected or is on standby.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は半導体集積回路ことにそれに含まれる基板バッ
クバイアス電圧発生回路に関し、例えばダイナミックR
AMや擬似スタティックRAMなどに適用して有効な技
術に関するものである。
Detailed Description of the Invention [Field of Industrial Application] The present invention relates to a semiconductor integrated circuit and a substrate back bias voltage generation circuit included therein.
The present invention relates to a technique that is effective when applied to AM, pseudo-static RAM, and the like.

〔従来技術〕[Prior art]

MOSFET (絶縁ゲート型電解効果1ヘランジスタ
)で構成された半導体集積回路において、MOS FE
Tのような回路素子と半導体基板との寄生容量を減少さ
せるなどのために、基板バックバイアス電圧を内蔵の基
板バイアス発生回路で発生させる技術がある。この技術
により、半導体集積回路に供給されるべき電源電圧を5
vのような屯−電圧化することができると共に、寄生M
OSトランジスタのゲートしきい値電圧を大きくして誤
動作防止を図ることができる。
In a semiconductor integrated circuit composed of MOSFET (insulated gate field effect transistor), MOS FE
In order to reduce the parasitic capacitance between a circuit element such as T and a semiconductor substrate, there is a technique of generating a substrate back bias voltage using a built-in substrate bias generation circuit. With this technology, the power supply voltage to be supplied to semiconductor integrated circuits can be reduced to 5
can be converted into a voltage such as v, and the parasitic M
Malfunctions can be prevented by increasing the gate threshold voltage of the OS transistor.

従来の基板バイアス発生回路は、リングオシレータのよ
うな発振回路と、この発振回路で形成された周期信号を
整流するチャージポンプ回路とを含み、その発振回路の
発振周波数に応して基板バンクバイアス電圧を発生する
A conventional substrate bias generation circuit includes an oscillation circuit such as a ring oscillator and a charge pump circuit that rectifies the periodic signal generated by this oscillation circuit, and adjusts the substrate bank bias voltage according to the oscillation frequency of the oscillation circuit. occurs.

ところで、内部回路が一斉に動作を開始するチップ選択
状態と、内部回路が殆ど動作を行わないチップ非選択状
態もしくはスタンバイ状態との間では基板に流れる電流
が大きく相違するため、双方の内部状態とは無関係に共
通の基板バイアス発生回路を動作させると、チップ非選
択状態においてもチップ選択状態と同じ動作が行われて
電力消費量が増大してしまう。
By the way, the current flowing through the board is significantly different between the chip selection state in which the internal circuits start operating all at once and the chip non-selection state or standby state in which the internal circuits hardly operate. If a common substrate bias generation circuit is operated regardless of the state, the same operation will be performed even in the chip non-selected state as in the chip selected state, resulting in an increase in power consumption.

そこで、特開昭61−59688号に記載されるように
、基板バックバイアス電圧のレベルに応して発振回路の
動作を断続的に開始/停止制御する技術が提案されてい
る。
Therefore, as described in Japanese Patent Laid-Open No. 61-59688, a technique has been proposed in which the operation of the oscillation circuit is controlled to start and stop intermittently depending on the level of the substrate back bias voltage.

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

しかしながら、基板バックバイアス電圧に応じて発振回
路の動作を完全に停止させたり再開したりする断続的な
制御を行う従来技術では、断続的な動作再開時には基板
に電荷を急激に供給しなければならないため、発振回路
の動作周期が比較的短くなるように予め回路定数を設定
しておかなければならないことが本発明者によって見出
され、これによりチップ非選択状態もしくはスタンバイ
状態においても比較的大きな消費電力を特徴とする特に
、擬似SRAMなどバッテリバックアップされる半導体
集積回路においてはスタンバイ時における低消費電力化
が要語される。
However, in the conventional technology that performs intermittent control in which the operation of the oscillation circuit is completely stopped and restarted depending on the substrate back bias voltage, charge must be suddenly supplied to the substrate when the operation is restarted intermittently. Therefore, the present inventor found that it is necessary to set the circuit constants in advance so that the operating cycle of the oscillation circuit is relatively short. In particular, in battery-backed semiconductor integrated circuits such as pseudo SRAMs, which are characterized by high power consumption, low power consumption during standby is essential.

本発明の目的は基板バックバイアス電圧に応じて発振周
波数を無段階に制御することができ、もってチップ非選
択時もしくはスタンバイ時における低消費電力化を図る
ことができる半導体集積回路を提供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a semiconductor integrated circuit that can steplessly control the oscillation frequency according to the substrate back bias voltage, thereby reducing power consumption when a chip is not selected or during standby. be.

前記ならびにその他のほかの目的と新規な特徴は本明細
書の記述及び添付図面から明らかになるであろう。
The above and other objects and novel features will become apparent from the description of this specification and the accompanying drawings.

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

本願において開示される発明のうち代表的なものの概要
を簡単に説明すれば下記の通りである。
A brief overview of typical inventions disclosed in this application is as follows.

すなわち、所定のノードの充電経路又は放電経路の時定
数に応じて発振周期が決定される発振回路と、チャージ
ポンプ回路とを含んで成る基板バックバイアス回路を備
える半導体集積回路において、前記発振回路の放電経路
又は充電経路に、発生される基板バックバイアス電圧の
絶対値の増大に従って相互コンダクタンスが減少される
MOSFETを直列多段接続した抵抗回路を結合したも
のである。
That is, in a semiconductor integrated circuit including a substrate back bias circuit including an oscillation circuit whose oscillation period is determined according to a time constant of a charging path or a discharging path of a predetermined node and a charge pump circuit, the oscillation circuit A resistor circuit in which MOSFETs whose mutual conductance decreases as the absolute value of the generated substrate back bias voltage increases is connected in series in multiple stages is coupled to the discharge path or the charging path.

〔作 用〕[For production]

上記した手段によれば、抵抗回路に含まれる多数のMO
SFETのしきい値電圧はその基板効果によりバックバ
イアス電圧の高低に応じて無段階に制御され、該バック
バイアス電圧の絶対値が増大する程そのMOSFETの
しきい値電圧が大きくなって発振回路の充電経路又は放
電経路のCR時定数が増大し、これによって発振回路の
発振周期が長くなってバックバイアス電圧の絶対値を低
下させるように作用し、逆に該バックバイアス電圧の絶
対値が減少する程そのMOSFETのしきい値電圧が小
さくなって発振回路の充電経路又は放電経路のCR時定
数が減少し、これによって発振回路の発振周期が短くな
ってバックバイアス電圧の絶対値を大きくするように作
用する。このように基板バックバイアス回路はその動作
を断続的に停止/再開することなく基板バックバイアス
7セ圧を所定値に収束させようとするから、従来技術の
ように基板に電荷を急激に供給する必要がないため、発
振回路の動作周期が比較的短くなるように予め回路定数
を設定しておかなければならないという制約から逃れ、
その結果としてチップ非選択状態もしくはスタンバイ状
態における電力消費量低減を達成する。
According to the above means, a large number of MOs included in the resistance circuit
The threshold voltage of the SFET is controlled steplessly according to the level of the back bias voltage due to its substrate effect, and as the absolute value of the back bias voltage increases, the threshold voltage of the MOSFET increases and the oscillation circuit The CR time constant of the charging path or discharging path increases, which lengthens the oscillation period of the oscillation circuit and acts to reduce the absolute value of the back bias voltage, and conversely the absolute value of the back bias voltage decreases. As the threshold voltage of the MOSFET becomes smaller, the CR time constant of the charging path or discharging path of the oscillation circuit decreases, which shortens the oscillation period of the oscillation circuit and increases the absolute value of the back bias voltage. act. In this way, the substrate back bias circuit attempts to converge the substrate back bias pressure to a predetermined value without intermittently stopping/resuming its operation, so unlike the conventional technology, charges are suddenly supplied to the substrate. Since it is not necessary, it is possible to avoid the restriction that circuit constants must be set in advance so that the operating cycle of the oscillation circuit is relatively short.
As a result, power consumption can be reduced in the chip non-selected state or standby state.

ここで抵抗回路に含まれるMOSFETがNチャンネル
型MO5FETによって構成される場合。
Here, when the MOSFET included in the resistance circuit is constituted by an N-channel type MO5FET.

当該MO3FETに対する基板効果によるしきい値電圧
の変動を大きくすることが望ましく、その場合には他の
Nチャンネル型MO3FETと切り離してそのMOSF
ETを高濃度に不純物を導入した専用のP型ウェル領域
に形成することが望ましい。抵抗回路を充電経路に配置
する場合には他のPチャンネル型MO3FETと切り離
して高濃度に不純物を導入した専用のN型ウェル領域に
形成するとよい。
It is desirable to increase the fluctuation in threshold voltage due to the substrate effect for the MO3FET, and in that case, separate it from other N-channel MO3FETs and separate the MOSFET.
It is desirable to form the ET in a dedicated P-type well region into which impurities are introduced at a high concentration. When a resistor circuit is placed in the charging path, it is preferable to separate it from other P-channel type MO3FETs and form it in a dedicated N-type well region doped with impurities at a high concentration.

断る抵抗回路を含む基板バックバイアス回路の構成を簡
素化するには、前記抵抗回路に含まれるMOSFETの
ゲート電極を一定の電圧でバイアスするようにしておく
ことが望ましい。
In order to simplify the configuration of the substrate back bias circuit including the resistor circuit, it is desirable to bias the gate electrode of the MOSFET included in the resistor circuit with a constant voltage.

〔実施例〕〔Example〕

第2図には、この発明が適用された擬似スタティック型
RAMの一実施例回路ブロック図が示されている。同図
の各ブロックを構成する回路素子は、CMO8(相補型
MO8)製造技術によって。
FIG. 2 shows a circuit block diagram of an embodiment of a pseudo-static RAM to which the present invention is applied. The circuit elements constituting each block in the figure are manufactured using CMO8 (complementary MO8) manufacturing technology.

単結晶シリコンのような1個の半導体基板上に形成され
る。以下の図において、チャンネル(バックゲート)部
に矢印が付加されるMOSFETはPチャンネル型であ
り、矢印の付加されないNチャンネルMO8FETと区
別して表示される。
It is formed on a single semiconductor substrate such as single crystal silicon. In the figures below, the MOSFET with an arrow added to the channel (back gate) part is a P-channel type, and is displayed to be distinguished from the N-channel MO8FET with no arrow added.

この実施例の擬似スタティック型RAMは、そのメモリ
アレイがいわゆる1素子型のダイナミック型メモリセル
によって構成されることで、回路の高集積化と低消費電
力化が図られる。また、Xアドレス信号AXO〜AXi
及びYアドレス信号AYO〜AYjがそれぞれ個別の外
部端子を介して入力され、制御信号としてチップイネー
ブル信号CE、ライトイネーブル信号WE及び出力イネ
ーブル信号○Eが設けられることで、通常のスタティッ
ク型RAMとコンパチブルな入出力インタフェース条件
を持つ。擬似スタティック型RAMは、さらにリフレッ
シュ制御回路RFCを内蔵し、ダイナミック型メモリセ
ル特有のりフレンシュ動作を自律的に実行するセルフリ
フレッシュ機能を持つ。これにより、この実施例の擬似
スタティック型RAMは、そのアクセスタイムが問題と
ならない限りにおいて、比較的高価なバイポーラ型RA
MやCMOSスタティック型RAMと置換えて使用する
ことができるものである。
The pseudo-static RAM of this embodiment has a memory array composed of so-called one-element dynamic memory cells, thereby achieving higher circuit integration and lower power consumption. In addition, the X address signals AXO to AXi
and Y address signals AYO to AYj are input via separate external terminals, and chip enable signal CE, write enable signal WE, and output enable signal ○E are provided as control signals, making it compatible with ordinary static RAM. It has specific input/output interface conditions. The pseudo-static RAM further has a built-in refresh control circuit RFC, and has a self-refresh function that autonomously performs a refresh operation unique to dynamic memory cells. As a result, the pseudo-static type RAM of this embodiment can be used as a relatively expensive bipolar type RAM as long as its access time is not a problem.
It can be used in place of M or CMOS static type RAM.

この実施例の擬似スタティック型RAMにおいて、リフ
レッシュ制御回路RFCは、後述するように、リフレッ
シュアドレスカウンタRCTR。
In the pseudo-static RAM of this embodiment, the refresh control circuit RFC is a refresh address counter RCTR, as will be described later.

リフレッシュタイマー回路RTM及びリフレッシュ用タ
イミング発生回路RTGを含む。リフレッシュ制御回路
RFCには、外部端子を介してリフレッシュ制御信号R
FSHが供給される。このリフレッシュ制御信号RFS
Hが所定の周期で繰返しハイレベルからローレベルに変
化されるとき、擬似スタティック型RAMはオートリフ
レッシュサイクルとされる。このオートリフレッシュサ
イクルにおいて、リフレッシュ制御回路RFCは、リフ
レッシュ制御信号RFSHに従って上記リフレッシュア
ドレスカウンタRCTRを一つずつ歩進し、1ワード線
ごとのリフレッシュ動作を実行する。一方、リフレッシ
ュ制御信号RFSHが所定の期間以上継続してローレベ
ルとされるとき、擬似スタティック型RAMはセルフリ
フレッシュサイクルとされる。このセルフリフレッシュ
サイクルにおいて、リフレッシュ制御回路RFCは。
It includes a refresh timer circuit RTM and a refresh timing generation circuit RTG. The refresh control circuit RFC receives a refresh control signal R via an external terminal.
FSH is supplied. This refresh control signal RFS
When H is repeatedly changed from a high level to a low level at a predetermined period, the pseudo-static RAM is subjected to an auto-refresh cycle. In this auto-refresh cycle, the refresh control circuit RFC increments the refresh address counter RCTR one by one in accordance with the refresh control signal RFSH to perform a refresh operation for each word line. On the other hand, when the refresh control signal RFSH is kept at a low level for a predetermined period or longer, the pseudo-static RAM enters a self-refresh cycle. In this self-refresh cycle, the refresh control circuit RFC.

リフレッシュタイマー回路RTMから供給される起動用
のタイミング信号に従って、すべてのワード線に関する
一連のリフレッシュ動作を周期的に実行する。
A series of refresh operations regarding all word lines is periodically executed according to a timing signal for activation supplied from the refresh timer circuit RTM.

第2図において、メモリアレイM−ARYは、特に制限
されないが、2交点(折返しビット線)方式とされ、同
図の水平方向に配置されるn+1組の相補データ線Do
 −Do〜Dn−Dnと、垂直方向に配置されるm+1
本のワード線WO−Wm、及びこれらの相補データ線と
ワード線の交点に格子状に配置される(n+1)X (
m+1)個のメモリセルとを含む。
In FIG. 2, the memory array M-ARY has a two-intersection (folded bit line) system, although it is not particularly limited, and has n+1 sets of complementary data lines Do arranged in the horizontal direction of the figure.
-Do~Dn-Dn and m+1 arranged in the vertical direction
(n+1)X (
m+1) memory cells.

メモリセルアレイM−ARYの各メモリセルは、いわゆ
る1素子型のダイナミック型メモリセルとされ、それぞ
れ情報蓄積用キャパシタCs及びアドレス選択用M O
S F E T Q mにより構成される。
Each memory cell of the memory cell array M-ARY is a so-called one-element dynamic memory cell, and each memory cell has an information storage capacitor Cs and an address selection M O
It is composed of S F E T Q m.

メモリアレイM−ARYの同一の列に配置されるm+1
個のメモリセルのアドレス選択用MO3FE T Q 
mのドレインは、対応する相補データ線DO−DO”D
n−Dnの非反転信号線又は反転借量線に所定の規則性
をもって交互に結合される。
m+1 arranged in the same column of memory array M-ARY
MO3FE TQ for address selection of memory cells
The drain of m is connected to the corresponding complementary data line DO-DO”D
They are alternately coupled to n-Dn non-inverted signal lines or inverted borrowing lines with a predetermined regularity.

また、メモリアレイM−ARYの同一の行に配置される
n+1個のメモリセルのアドレス選択用MO8FETQ
mのゲートは、対応するワード線WO= W mにそれ
ぞれ共通結合される。各メモリセルの情報蓄積用キャパ
シタCsの他方の電極すなわちセルプレートには、所定
のセルフプレート電圧が共通に供給される。
Also, MO8FETQ for address selection of n+1 memory cells arranged in the same row of the memory array M-ARY
The gates of m are each commonly coupled to the corresponding word line WO=W m. A predetermined self-plate voltage is commonly supplied to the other electrode of the information storage capacitor Cs of each memory cell, that is, the cell plate.

メモリアレイM−ARYを構成するワード線WO〜Wm
は、ローアドレスデコーダRDCRに結合され、択一的
に選択状態とされる。
Word lines WO to Wm forming memory array M-ARY
is coupled to the row address decoder RDCR and is alternatively brought into a selected state.

ローアドレスデコーダRDCRには、後述するローアド
レスバッファRADBからi+1ピッ1−の相補内部ア
ドレス信号axo−axi(ここで、例えば非反転内部
アドレス信号aXOと反転内部アドレス信号aXOをあ
わせて相補内部アドレス信号axOのように表す。以下
同じ)が供給され。
The row address decoder RDCR receives a complementary internal address signal axo-axi of i+1 pin 1- from a row address buffer RADB, which will be described later. axO (the same applies hereafter) is supplied.

またタイミング発生回路TOからタイミング信号φXが
供給される。タイミング信号φXは、通常ローレベルと
され、擬似スタティック型RAMが通常の動作モード又
はリフレッシュモードで選択状態とされるとき所定のタ
イミングでハイレベルとされる。
Further, a timing signal φX is supplied from the timing generation circuit TO. The timing signal φX is normally set to a low level, and is set to a high level at a predetermined timing when the pseudo-static RAM is brought into a selected state in a normal operation mode or a refresh mode.

ローアドレスデコーダRDCRは5上記タイミング信号
φXがハイレベルとされることで、選択的に動作状態と
される。この動作状態において、ローアドレスデコーダ
RDCRは、上記相補内部アドレス信号aXO〜axi
をデコードし、対応する1本のワード線を択一的にハイ
レベルの選択状態とする。
The row address decoder RDCR is selectively brought into operation by the timing signal φX set to high level. In this operating state, the row address decoder RDCR outputs the complementary internal address signals aXO to axi.
is decoded, and one corresponding word line is alternatively set to a high level selection state.

ローアドレスバッファRADBは、アドレスマルチプレ
クサAMXから伝達されるローアドレス信号を受けて保
持する。また、これらのローアドレス信号をもとに、上
記相補内部アドレス信号axO〜axiを形成する。
Row address buffer RADB receives and holds a row address signal transmitted from address multiplexer AMX. Furthermore, the complementary internal address signals axO to axi are formed based on these row address signals.

アドレスマルチプレクサAMXの一方の入力端子には、
外部端子AXO〜AXiを介して入力されるi+1ビッ
トのXアドレス信号AXO−AXiが供給される。また
、アドレスマルチプレクサAMXの他方の入力端子には
、特に制限されないが、後述するリフレッシュ制御回路
RFCからi+1ビットのリフレッシュアドレス信号r
xo〜rxiが供給される。アドレスマルチプレクサA
MXには、さらにタイミング発生回路TGから、タイミ
ング信号φrefが供給される。タイミング信号φre
fは、擬似スタティック型RAMが通常の書込み又は読
出し動作モードとされるときローレベルとされ、オート
リフレッシュ又はセルフリフレッシュモードとされると
きハイレベルとされる。
One input terminal of the address multiplexer AMX has
An i+1-bit X address signal AXO-AXi is supplied via external terminals AXO-AXi. Further, the other input terminal of the address multiplexer AMX is supplied with an i+1-bit refresh address signal r from a refresh control circuit RFC, which will be described later, although it is not particularly limited.
xo to rxi are supplied. Address multiplexer A
MX is further supplied with a timing signal φref from a timing generation circuit TG. timing signal φre
f is set to a low level when the pseudo-static RAM is placed in a normal write or read operation mode, and set to a high level when placed in an auto-refresh or self-refresh mode.

アドレスマルチプレクサAMXは、上記タイミング信号
φrefがローレベルとされる通常のメモリアクセスに
おいて、外部端子A O= A iを介して供給される
Xアドレス信号AXO=AXiを選択し、ローアドレス
信号として上記ローアドレスバッファRADBに伝達す
る。また、タイミング信号φrefがハイレベルとされ
る各リフレッシュモードにおいて、リフレッシュ制御回
IRFCから供給されるリフレッシュアドレス信号rx
O−rxiを選択し、ローアドレス信号として上記ロー
アドレスバッファRADBに伝達する。
The address multiplexer AMX selects the X address signal AXO=AXi supplied via the external terminal AO=A i in normal memory access when the timing signal φref is at a low level, and selects the X address signal AXO=AXi as the row address signal. Transfer to address buffer RADB. Furthermore, in each refresh mode in which the timing signal φref is at a high level, the refresh address signal rx supplied from the refresh control circuit IRFC is
O-rxi is selected and transmitted as a row address signal to the row address buffer RADB.

一方、メモリアレイM−ARYを構成する相補データ線
Do−DO”Dn−Dnは、その一方において、センス
アンプSAの対応する単位増幅回路USAに結合される
On the other hand, complementary data lines Do-DO''Dn-Dn forming memory array M-ARY are coupled at one end to a corresponding unit amplifier circuit USA of sense amplifier SA.

センスアンプSAは、n+1個の単位増幅回路USAに
より構成される。センスアンプSAの各単位増幅回路U
SAは、第2図に例示的に示されるように、Pチャンネ
ルMOSFETQIO,Qll及びNチャンネルMO8
FETQ30.Q31からなるCMOSラッチ回路を基
本構成とする。
The sense amplifier SA is composed of n+1 unit amplifier circuits USA. Each unit amplifier circuit U of sense amplifier SA
SA includes P-channel MOSFETs QIO, Qll and N-channel MOSFETs MO8, as exemplarily shown in FIG.
FETQ30. The basic configuration is a CMOS latch circuit consisting of Q31.

これらのラッチ回路の入出力ノードは、対応する相補デ
ータ線Do −Do〜Dn−Dnの非反転信号線及び反
転信号線にそれぞれ結合される。また、上記センスアン
プSAの単位回路には、特に制限されないが、Pチャン
ネル型の駆動MO5FETQ9を介して回路の電源′電
圧Vccが供給され、Nチャンネル型の駆動MO3FE
TQ29を介して回路の接地電位が供給される。
The input/output nodes of these latch circuits are respectively coupled to the non-inverted signal line and the inverted signal line of the corresponding complementary data lines Do-Do to Dn-Dn. In addition, the unit circuit of the sense amplifier SA is supplied with the power supply voltage Vcc of the circuit via a P-channel drive MO5FETQ9, although it is not particularly limited, and a circuit power supply voltage Vcc is supplied to the unit circuit of the sense amplifier SA via a P-channel drive MO3FE
The ground potential of the circuit is supplied via TQ29.

駆f!IJMO3FETQ29のゲートには、タイミン
グ発生回路TGから、タイミング信号φpaが供給され
る。また、駆動MO8FETQ9のゲートには、上記タ
イミング信号φpaのインバータ回路N5による反転信
号が供給される。タイミング信号φpaは1通常ローレ
ベルとされ、この擬似スタティック型RAMが選択状態
とされ選択されたワード線に結合されるメモリセルから
出力される微小読出し信号が対応する相補データ線に確
立される時点で、ハイレベルとされる。タイミング信号
φpaがハイレベルとされることで、上記駆動MO8F
ETQ9及びQ29はともにオン状態となり、センスア
ンプSAのn+1個の単位増幅回路USAを一斉に動作
状態とする。
Drive f! A timing signal φpa is supplied to the gate of IJMO3FETQ29 from a timing generation circuit TG. Further, an inverted signal of the timing signal φpa by the inverter circuit N5 is supplied to the gate of the drive MO8FETQ9. The timing signal φpa is normally set to a low level 1, and this pseudo-static RAM is placed in a selected state, and the minute read signal output from the memory cell coupled to the selected word line is established on the corresponding complementary data line. It is considered to be at a high level. By setting the timing signal φpa to a high level, the drive MO8F
Both ETQ9 and Q29 are turned on, and all n+1 unit amplifier circuits USA of the sense amplifier SA are put into operation.

センスアンプSAの各単位増幅回路USAは、その動作
状態において、選択されたワード線に結合されるn+1
個のメモリセルから対応する相補データ線DO・DO〜
Dn−Dnを介して出力される微小読出し信号をそれぞ
れ増幅し、ハイレベル又はローレベルの2値読出し信号
とする。これらの2値読出し信号は、擬似スタティック
型RAMが読出しモード又は各リフレッシュサイクルと
されるとき、対応するメモリセルに再書込みされ、記憶
データのリフレッシュ動作が行われる。言い換えると、
ワードIX W O−W mを択一的にハイレベルの選
択状態とし、センスアンプSAの単位増幅回路USAを
一斉に動作状態とすることで、ダイナミック型メモリセ
ルのリフレッシュ動作を実現することができる。
In its operating state, each unit amplifier circuit USA of the sense amplifier SA has n+1 connected to the selected word line.
Complementary data lines DO and DO~ from each memory cell
The minute read signals outputted via Dn-Dn are respectively amplified and made into binary read signals of high level or low level. These binary read signals are rewritten into the corresponding memory cells when the pseudo-static RAM is placed in a read mode or in each refresh cycle, and a refresh operation of stored data is performed. In other words,
By selectively setting the word IX W OW - W m to a high level selection state and activating the unit amplifier circuits USA of the sense amplifiers SA all at once, a refresh operation of the dynamic memory cell can be realized. .

メモリアレイM−ARYを構成する相補データ線Do−
Do−Dn−Dnは、その他方において、カラムスイッ
チC8Wの対応するスイッチMO8FETに結合される
。カラムスイッチC8Wは、相補データ線Do−Do−
Dn−Dnに対応して設けられるn+1対のスイッチM
O3FETQ36、Q37〜Q38.Q39により構成
される。
Complementary data line Do- forming memory array M-ARY
Do-Dn-Dn, on the other hand, is coupled to the corresponding switch MO8FET of column switch C8W. Column switch C8W connects complementary data line Do-Do-
n+1 pair of switches M provided corresponding to Dn-Dn
O3FETQ36, Q37~Q38. It is composed of Q39.

これらのスイッチMO3FETの一方は対応する相補デ
ータ線にそれぞれ結合され、その他方は相補共通データ
線の非反転信号線CD及び反転信号線CDにそれぞれ共
通接続される。各対のスイッチMO8FETのゲートは
それぞれ共通接続され、カラムアドレスデコーダCDC
Rから対応するデータ線選択信号Y O= Y nがそ
れぞれ供給される。
One of these switches MO3FET is coupled to the corresponding complementary data line, and the other is commonly connected to the non-inverted signal line CD and the inverted signal line CD of the complementary common data line, respectively. The gates of each pair of MO8FET switches are connected in common, and the column address decoder CDC
Corresponding data line selection signals YO=Yn are supplied from R, respectively.

これにより、カラムスイッチC8Wを構成する各対のス
イッチMO8FETは、対応する上記データ線選択信号
YO〜Ynが択一的にハイレベルとされることでオン状
態となり、指定される一組の相補データ線と共通相補デ
ータ線CD−CDを選択的に接続する。
As a result, each pair of switches MO8FET constituting the column switch C8W is turned on by the corresponding data line selection signals YO to Yn being alternatively set to high level, and a specified set of complementary data is selected. selectively connect the line and the common complementary data line CD-CD.

カラムアドレスデコーダCDCRには、後述するカラム
アドレスバッファCADBからj+1ビットの相補内部
アドレス信号a y O= a 3/ jが供給され、
またタイミング発生回路TGからタイミング信号φyが
供給される。タイミング信号φyは、通常ローレベルと
され、擬似スタティック型RAMが選択状態とされ上記
センスアンプSAによる増幅動作が終了する時点で、ハ
イレベルとされる。
The column address decoder CDCR is supplied with a j+1-bit complementary internal address signal a y O= a 3/ j from a column address buffer CADB, which will be described later.
Further, a timing signal φy is supplied from a timing generation circuit TG. The timing signal φy is normally set to a low level, and is set to a high level when the pseudo-static RAM is selected and the amplification operation by the sense amplifier SA is completed.

カラムアドレスデコーダCD CRは、上記タイミング
信号φyがハイレベルとされることで、選択的に動作状
態とされる。この動作状態において、カラムアドレスデ
コーダCDCRは、上記相補内部ア1〜レス信号ayo
−ayjをデコードし、対応する上記データ線選択信号
YO−Ynを択一的にハイレベルとする。
The column address decoder CDCR is selectively brought into operation when the timing signal φy is set to a high level. In this operating state, the column address decoder CDCR outputs the complementary internal address signals ayo
-ayj is decoded, and the corresponding data line selection signal YO-Yn is alternatively set to high level.

カラムアドレスバッファCADBは、外部端子AYO−
AYjを介して供給されるj+1ピッI〜のYアドレス
信号AYO−Ayjを取込み、保持する。また、これら
のYアドレス信号AYO−AYjをもとに上記相補内部
アドレス信号ayo〜ayjを形成する。
Column address buffer CADB is connected to external terminal AYO-
It takes in and holds the Y address signal AYO-Ayj of j+1 pips I~ supplied via AYj. Furthermore, the complementary internal address signals ayo to ayj are formed based on these Y address signals AYO to AYj.

相補共通データ、IcD−CDには、メインアンプMA
の入力端子が結合されるとともに、データ人力バッファ
DIBの出力端子が結合される。メインアンプMAの出
力端子はさらにデータ出力バッファDOBの入力端子に
結合され、データ出力バッファDOBの出力端子にはデ
ータ入出力端子DIOに結合される。データ人力バッフ
ァI) r Bの入力端子も上記データ入出力端子DI
Oに共通結合される。
Complementary common data, IcD-CD, main amplifier MA
The input terminals of the data buffer DIB are coupled together, and the output terminal of the data manual buffer DIB is coupled thereto. The output terminal of main amplifier MA is further coupled to the input terminal of data output buffer DOB, and the output terminal of data output buffer DOB is coupled to data input/output terminal DIO. The input terminal of data manual buffer I) r B is also the above data input/output terminal DI.
Commonly connected to O.

メインアンプMAは、タイミング発生回路TGから供給
されるタイミング信号φmaに従って選択的に動作状態
とされる。この動作状態において。
Main amplifier MA is selectively brought into operation according to timing signal φma supplied from timing generation circuit TG. In this operating condition.

メインアンプMAは、メモリアレイM−ARYの選択さ
れたメモリセルから対応する相補データ線及び相補共通
データ線CD−CDを介して出力される2値読出し信号
をさらに増幅し、データ出力バッファDOBに伝達する
Main amplifier MA further amplifies the binary read signal outputted from the selected memory cell of memory array M-ARY via the corresponding complementary data line and complementary common data line CD-CD, and outputs it to data output buffer DOB. introduce.

データ出力バッファDOBは、擬似スタティック型RA
Mが読出し動作モードとされるとき、タイミング発生回
路1゛Gから供給されるタイミング信号φrに従って選
択的に動作状態とされる。この動作状態において、デー
タ出力バッファDOBは、メインアンプMAから伝達さ
れるメモリセルの読出し信号をデータ入出力端子DIO
を介して外部の装置に送出する。
The data output buffer DOB is a pseudo-static type RA
When M is placed in the read operation mode, it is selectively brought into operation according to the timing signal φr supplied from the timing generation circuit 1'G. In this operating state, the data output buffer DOB transfers the memory cell read signal transmitted from the main amplifier MA to the data input/output terminal DIO.
The data is sent to an external device via the .

データ人カバソファDIOは、ダイナミック型RAMが
書込み動作モードとされるとき、タイミング発生回路T
Gから選択的に動作状態とされる。
When the dynamic RAM is in the write operation mode, the data driver cover sofa DIO uses the timing generation circuit T.
It is selectively activated from G.

この動作状態において、データ人カパッファDIOは、
データ入出力端子DIOを介して供給される書込みデー
タを相補書込み信号とし、相補共通データ線CD−CD
に供給する。
In this operating state, the data person Capaffa DIO:
The write data supplied via the data input/output terminal DIO is used as a complementary write signal, and the complementary common data line CD-CD
supply to.

リフレッシュ制御回路RFCは、前述したように、リフ
レッシュタイマ回路RTMとリフレッシュアドレスカウ
ンタRCTR及びリフレッシュ用タイミング発生回路R
TGを含む。リフレッシュ制御回路RFCは、後述する
ように、外部端子を介して供給されるリフレッシュ制御
信号RF S Hに従って、オートリフレッシュサイク
ル又はセルフリフレッシュサイクルを選択的に実行する
As mentioned above, the refresh control circuit RFC includes a refresh timer circuit RTM, a refresh address counter RCTR, and a refresh timing generation circuit R.
Contains TG. As described later, the refresh control circuit RFC selectively executes an auto-refresh cycle or a self-refresh cycle in accordance with a refresh control signal RF SH supplied via an external terminal.

各リフレッシュサイクルにおいて、リフレッシュ制御回
路RFCは、タイミング発生回路TGにリフレッシュ動
作を開始するためのタイミング信号φrsを供給する。
In each refresh cycle, the refresh control circuit RFC supplies the timing generation circuit TG with a timing signal φrs for starting a refresh operation.

タイミング発生回路TGは、上記タイミング信号φrs
に従ってリフレッシュ動作に必要な各種のタイミング信
号を形成し、各回路に供給する。また、1つのワード線
に関するリフレッシュ動作が終了するごとに、タイミン
グ信号φreを上記リフレッシュ制御回路RFCに供給
する。このタイミング信号φreは、上記リフレッシュ
アドレスカウンタRCTRを歩進するためのカウントパ
ルスとされる6 タイミング発生回路TGは、チップイネーブル信号CE
、ライトイネーブル信号WE及び出力イネーブル信号O
Eをもとに、上記各種のタイミング信号を形成し、各回
路に供給する。また、上記リフレッシュ制御回路RFC
から供給されるタイミング信号φrsに従って、リフレ
ッシュ動作に必要な各種のタイミング信号を形成し、各
回路に供給する。さらに、タイミング発生回路TGは。
The timing generation circuit TG receives the timing signal φrs.
Accordingly, various timing signals necessary for refresh operations are formed and supplied to each circuit. Furthermore, every time the refresh operation for one word line is completed, a timing signal φre is supplied to the refresh control circuit RFC. This timing signal φre is used as a count pulse for incrementing the refresh address counter RCTR6.
, write enable signal WE and output enable signal O
Based on E, the various timing signals mentioned above are formed and supplied to each circuit. In addition, the refresh control circuit RFC
According to the timing signal φrs supplied from the circuit, various timing signals necessary for the refresh operation are formed and supplied to each circuit. Furthermore, the timing generation circuit TG.

1本のワード線に関するリフレッシュ動作が終了すると
、タイミング信号φreを形成し、上記リフレッシュ制
御回路RFCに供給する。
When the refresh operation for one word line is completed, a timing signal φre is formed and supplied to the refresh control circuit RFC.

基板バックバイアス回路(以下単に基板バイアス発生回
路とも記す)Vbb−Gは、集積回路の外部端子を構成
する電源端子Vccと基準電位端子(もしくはアース端
子)GNDとの間に加えられる+5■のような正の電源
電圧によって動作され、負のバイアス電圧を出力する。
A substrate back bias circuit (hereinafter also simply referred to as a substrate bias generation circuit) Vbb-G is a circuit such as +5■ that is applied between a power supply terminal Vcc and a reference potential terminal (or ground terminal) GND, which constitute an external terminal of an integrated circuit. It is operated by a positive power supply voltage and outputs a negative bias voltage.

基板バイアス発生回路Vbb−Gから出力させるバイア
ス電圧は、メモリアレイにおけるMO3FETQm及び
図示されている回路ブロックを構成するMOSFETの
基体ゲートとしての半導体領域に供給される。
The bias voltage output from the substrate bias generation circuit Vbb-G is supplied to the MO3FETQm in the memory array and the semiconductor region serving as the substrate gate of the MOSFET constituting the illustrated circuit block.

特に制限されないが、この実施例のCMO5集積回路は
、単結晶P型シリコンからなる半導体栽板に形成される
。メモリアレイM−ARYにおけるMO3FETQmの
ようなNチャンネルMO3FETは、かかる半導体基板
表面に形成されたソース領域、ドレイン領域、及びソー
ス領域とドレイン領域との間の半導体基板表面に薄い厚
さのゲート絶縁膜を介して形成されたポリシリコンから
なるようなゲート電極から構成される。Pチャシネ9M
O3FETは、上記半導体基板表面に形成されたN型ウ
ェル領域に形成される。これによって、半導体基板は、
その上に形成された複数のNチャンネルMO8FETの
基体ゲートを構成する。
Although not particularly limited, the CMO5 integrated circuit of this embodiment is formed on a semiconductor board made of single-crystal P-type silicon. An N-channel MO3FET such as MO3FETQm in the memory array M-ARY has a source region and a drain region formed on the surface of the semiconductor substrate, and a thin gate insulating film on the surface of the semiconductor substrate between the source region and the drain region. It consists of a gate electrode made of polysilicon formed through a polysilicon layer. P Chacinet 9M
The O3FET is formed in an N-type well region formed on the surface of the semiconductor substrate. This allows the semiconductor substrate to
It constitutes the base gate of a plurality of N-channel MO8FETs formed thereon.

N型ウェル領域は、その上に形成されたPチャンネルM
O5FETの基体ゲートを構成する。Pチャシネ9MO
3FETの基体ゲートすなわちN型ウェル領域は、第1
図の電源端子Vccに結合される。
The N-type well region has a P-channel M formed thereon.
Configures the base gate of O5FET. P Chacine 9MO
The base gate or N-type well region of the 3FET is
It is coupled to the power supply terminal Vcc in the figure.

この実施例のCMO3集積回路は、図示しないけれども
、半導体基板の主面のうち、活性領域とされるべき表面
部分以外の表面部分、すなわちMOSFET、MOSキ
ャパシタ及び半導体配線領域等を形成すべき表面部分以
外の表面部分は、比較的厚い厚さのフィールド絶縁膜に
よって覆われる。必要とされる配線層は、フィールド絶
縁膜上に延長されたり、活性領域上に絶縁膜を介して延
長される。
Although not shown in the drawings, the CMO3 integrated circuit of this embodiment includes a surface portion of the main surface of the semiconductor substrate other than the surface portion to be used as an active region, that is, a surface portion where MOSFETs, MOS capacitors, semiconductor wiring regions, etc. are to be formed. The other surface portions are covered with a relatively thick field insulating film. The required wiring layer extends over the field insulating layer or extends over the active region through the insulating layer.

この構造に従うと、基板バイアス発生回路vbb−Gか
ら出力されるバックバイアス電圧−vbbは、半導体基
板の表面に形成されたNチャンネルMOSFETの基体
ゲートに供給される。
According to this structure, the back bias voltage -vbb output from the substrate bias generation circuit vbb-G is supplied to the body gate of the N-channel MOSFET formed on the surface of the semiconductor substrate.

バックバイアス電圧は5NチャンネルMO3FETのソ
ース・ドレイン領域と半導体基板との間のPN接合によ
って形成される接合容量及び半導体配線領域と半導体基
板との間のPN接合によって形成される接合容量を減少
させる。これに応じて、集積回路は、それにおける動作
速度を制限する寄生容量が減少されるので、高速動作可
能となる。
The back bias voltage reduces the junction capacitance formed by the PN junction between the source/drain region of the 5N channel MO3FET and the semiconductor substrate and the junction capacitance formed by the PN junction between the semiconductor wiring region and the semiconductor substrate. Correspondingly, the integrated circuit can operate at high speed because the parasitic capacitances that limit its operating speed are reduced.

アドレス選択MO8FETのようなMOSFETは、そ
れがオフ状態にされているときでも、往々にしてリーク
電流を生ずる。このMOSFETは、バックバイアス電
圧−vbbが印加されたときの基板バイアス効果によっ
てそのしきい値電圧が適当に増加され、それによって、
斯るリーク電流が減少される。アドレス選択MO3FE
Tにおけるリーク電流の減少の結果として、情報記憶キ
ャパシタCsにおける保持電荷は、比較的長時間にわた
って保持されるようになる。
MOSFETs such as the address select MO8FET often produce leakage current even when it is turned off. The threshold voltage of this MOSFET is appropriately increased by the substrate bias effect when the back bias voltage -vbb is applied, and thereby,
Such leakage current is reduced. Address selection MO3FE
As a result of the reduced leakage current in T, the retained charge in the information storage capacitor Cs will be retained for a relatively long period of time.

集積回路において、フィールド絶縁膜とその上に延長さ
れる信号配線のような配線からなる構造は、寄生MOS
FET構造の一部を構成するとみなされる。バックバイ
アス電圧−vbbは、寄生MO3FETのしきい値電圧
を増加させ、寄生MO8FETが動作しないようにさせ
る。
In an integrated circuit, a structure consisting of a field insulating film and wiring such as signal wiring extending over it is a parasitic MOS.
It is considered to form part of the FET structure. The back bias voltage -vbb increases the threshold voltage of the parasitic MO3FET and prevents the parasitic MO8FET from operating.

基板バイアス発生回路Vbb−Gは、後の説明から明ら
かとなるように、キャパシタを利用するチャージポンプ
作用によって周期的にバイアス電圧を発生する。このバ
ックバイアス電圧は、それが与えられる半導体基板と電
源配線、半導体領域との間に存在する寄生容量、浮遊容
量によって平滑される。
The substrate bias generation circuit Vbb-G periodically generates a bias voltage by a charge pump action using a capacitor, as will become clear from the description later. This back bias voltage is smoothed by parasitic capacitance and stray capacitance that exist between the semiconductor substrate to which it is applied, the power supply wiring, and the semiconductor region.

バックバイアス電圧は、MOSFETのソース・ドレイ
ン領域と半導体基板との間に生ずるようなリーク電流に
よって減少する。
The back bias voltage is reduced by leakage currents such as those generated between the source/drain regions of the MOSFET and the semiconductor substrate.

ここで、半導体基板に対するリーク電流は、必ずしも一
定でなく、回路動作に影響される。このリーク電流は、
チップ非選択状態もしくはスタンバイ状態におけるよう
にMOSFETのスイッチ状態が変化されずに固定もし
くは静止されているなら比較的小さい。これに対し、こ
のリーク電流は、チップ選択状態におけるようにMOS
FETのスイッチ状態が変化されると、それに応じて増
加されてしまう。なお、基板へのリーク電流の発生メカ
ニズムについては、必要なら、1981年付ジョーンウ
イリイ アンドサンズ(J h o nWi l l 
y  &  5ons)社発行、エスエムスツェー(S
、M、5ze)著フィジックスオブセミコンダクタ デ
バイセズ(physics  。
Here, leakage current to the semiconductor substrate is not necessarily constant and is influenced by circuit operation. This leakage current is
It is relatively small if the switch state of the MOSFET is not changed and remains fixed or stationary, such as in the chip non-selection state or standby state. On the other hand, this leakage current is caused by the MOS
If the switch state of the FET is changed, it will be increased accordingly. If necessary, please refer to John Willey and Sons (1981) regarding the mechanism of leakage current generation to the board.
Published by S.Y & 5ons), S.M.S.
, M, 5ze), Physics of Semiconductor Devices.

f  semiconductor  devices
)第480頁ないし487頁を参照されたい。
f semiconductor devices
), pages 480 to 487.

第2図の擬似SRAMにおいては、基板リーク電流は、
チップイネーブル信号CEやアウトプットイネーブル信
号OEなどにもとづいてタイミング制御回路TC,アド
レスバッファ、デコーダ。
In the pseudo SRAM shown in Fig. 2, the substrate leakage current is
Timing control circuit TC, address buffer, decoder based on chip enable signal CE, output enable signal OE, etc.

センスアンプ等の回路が動作されると、それに応じて増
加される。
When a circuit such as a sense amplifier is operated, it is increased accordingly.

この実施例に従うと、基板バイアス発生回路Vbb−a
は、チップ選択状態において基板リーク電流が増加され
たときにおいても、基板バイアス電位を適切な値に維持
させることができるようにするために、比較的大きな電
流駆動能力をもった第1発生回路Vbb−01と、チッ
プ非選択状態もしくはスタンバイ状態において必要な最
小限の電流駆動能力をもった第2発生回路Vbb−02
とを備えている。このように擬似SRAMの動作状態に
応じて双方の回路を使い分けることにより、低消費電力
化を図るものである。
According to this embodiment, the substrate bias generation circuit Vbb-a
In order to maintain the substrate bias potential at an appropriate value even when the substrate leakage current increases in the chip selection state, the first generating circuit Vbb has a relatively large current driving capability. -01 and a second generating circuit Vbb-02 with the minimum current driving capability required in the chip non-selection state or standby state.
It is equipped with In this way, by selectively using both circuits depending on the operating state of the pseudo SRAM, power consumption is reduced.

特に制限されないが、この実施例に従うと、基板バイア
ス発生回路Vbb−Gにおける第1発生回路Vbb−0
1と第2発生回路Vbb−G2との動作状態はチップイ
ネーブル信号CEに基づいてタイミング制御回路TGか
ら出力される制御信号φQe及びリフレッシュ制御信号
φrefに基づいて制御される。即ち、チップイネーブ
ル信号CEがローレベルにアサートされてチップ状態に
されているとき、並びにリフレッシュ制御信号φref
によってリフレッシュ動作が指示されるときに、第1発
生回路Vbb−G1の動作が選択され、それ以外のチッ
プ非選択時もしくはスタンバイ時には第2発生回路Vb
b−02の動作が選択される。
Although not particularly limited, according to this embodiment, the first generation circuit Vbb-0 in the substrate bias generation circuit Vbb-G
The operating states of the first generation circuit Vbb-G2 and the second generation circuit Vbb-G2 are controlled based on the control signal φQe and the refresh control signal φref output from the timing control circuit TG based on the chip enable signal CE. That is, when the chip enable signal CE is asserted to low level and is in the chip state, and the refresh control signal φref
When a refresh operation is instructed by
Operation b-02 is selected.

第1図には基板バイアス発生回路Vbb−Gに含まれる
第2発生回路Vbb−02の一例が示される。
FIG. 1 shows an example of the second generation circuit Vbb-02 included in the substrate bias generation circuit Vbb-G.

同図に示される第2発生回路VBB−02は、発振回路
O8Cと、その出力波形の整形並びに増幅を行うCMO
Sインバータ回路INVaにて成る増幅回路AMP、及
び整流回路として機能するチャージポンプ回路PUMP
から構成される。
The second generation circuit VBB-02 shown in the figure includes an oscillation circuit O8C and a CMO circuit that shapes and amplifies the output waveform of the oscillation circuit O8C.
An amplifier circuit AMP consisting of an S inverter circuit INVa and a charge pump circuit PUMP functioning as a rectifier circuit
It consists of

発振回路○SCは、電源電圧Vccによって動作され、
例えば奇数段のCMOSインバータ回路INVI〜IN
Viがリング状に結合されることによって構成されたリ
ングオシレータとして構成される。
The oscillation circuit ○SC is operated by the power supply voltage Vcc,
For example, an odd-numbered CMOS inverter circuit INVI~IN
It is configured as a ring oscillator configured by coupling Vi in a ring shape.

前記チャージポンプ回路PUMPは、チャージポンプ用
のキャパシタC1と、整流素子として動作するようにそ
のゲート電極がそのドレイン電極(印加される電圧極性
によってドレイン電極として作用するかソース電極とし
て作用するか異なるが便宜上ドレイン電極と称する)に
結合されたNチャンネル型MO5FETQ40及びG4
1とからなる。特に制限されないが、キャパシタC】は
The charge pump circuit PUMP includes a charge pump capacitor C1, and a gate electrode thereof which operates as a rectifying element, and a drain electrode thereof (depending on the polarity of the applied voltage, it may act as a drain electrode or a source electrode). N-channel MO5FETs Q40 and G4 (referred to as drain electrodes for convenience)
Consists of 1. Although not particularly limited, the capacitor C] is.

NチャンネルMO8FETと類似の構造にされることに
よってMOSキャパシタ構造をとるようにされている。
By making the structure similar to an N-channel MO8FET, it has a MOS capacitor structure.

キャパシタC1の一方の電極、すなわちMOSFETの
ゲート電極と対応される電極は、前記CMOSインバー
タ回路INVaの出力端子に結合されている。キャパシ
タC1の他方の電極すなわちMOSFETのソース又は
ドレイン電極と対応される電極は、MO8FETQ40
とG41の共通接続点に接続されている。
One electrode of the capacitor C1, that is, the electrode corresponding to the gate electrode of the MOSFET, is coupled to the output terminal of the CMOS inverter circuit INVa. The other electrode of the capacitor C1, that is, the electrode corresponding to the source or drain electrode of the MOSFET, is MO8FETQ40.
and G41 are connected to the common connection point.

整流素子としてのMO8FETQ40は、キャパシタC
1の他方の電極と回路の接地点GNDとの間に設けられ
、MO8FETQ41は上記他方の電極と基板バイアス
用電極パッドPADとの間に設けられている。この電極
パッドPADは半導体基板等に電気的に接続されていて
、基板バイアス電圧−vbbを供給する。尚、この基板
などと回路の接地電位点との間には、実質的にバックバ
イアス電圧を保持する図示しない寄生容量cbが存在す
る。
MO8FETQ40 as a rectifying element has a capacitor C
The MO8FETQ41 is provided between the other electrode of 1 and the ground point GND of the circuit, and the MO8FETQ41 is provided between the other electrode and the substrate bias electrode pad PAD. This electrode pad PAD is electrically connected to a semiconductor substrate or the like, and supplies a substrate bias voltage -vbb. Note that a parasitic capacitance cb (not shown) exists between this substrate and the ground potential point of the circuit, which substantially holds a back bias voltage.

上記ダイオード形態のMO3FETQ40は、発振パル
スがハイレベル(電源電圧V c c )のときオン状
態となる。これにより、キャパシタC1は上記出力ハイ
レベルによってプリチャージが行ねれる。発振パルスが
ローレベル(回路の接地電位)にされたとき、キャパシ
タC1の他方の電極は、−(Vcc−Vth)の負電位
となる。ここで、VthはMO5FETQ40のしきい
値電圧である。この負電位によりダイオード形態のMO
3FETQ41はオン状態にされ、上記寄生容量cbに
負電位を与える。これにより、基板等には−vb bの
基板バイアス電圧が与えられる。
The diode-type MO3FET Q40 is turned on when the oscillation pulse is at a high level (power supply voltage Vcc). Thereby, the capacitor C1 is precharged by the output high level. When the oscillation pulse is set to a low level (ground potential of the circuit), the other electrode of the capacitor C1 has a negative potential of -(Vcc-Vth). Here, Vth is the threshold voltage of MO5FETQ40. Due to this negative potential, the MO in diode form
The 3FET Q41 is turned on and applies a negative potential to the parasitic capacitance cb. As a result, a substrate bias voltage of -vb b is applied to the substrate and the like.

この第2発生回路Vbb−G2の電流供給能力は、実質
的にキャパシタC1のキャパシタンスと発振回路O8C
の発振周波数とによって決定される。すなわち、1個の
発振出力パルスに応答して半導体基板等に注入される電
荷量は、キャパシタC1のキャパシタンスが大きければ
、それに応じて大きくなる。また、単位時間当りに半導
体基板等に電荷が注入される回数は、発振回路○SCの
発振周波数が大きければそれに応じて多くなる。
The current supply capability of the second generation circuit Vbb-G2 is substantially the same as the capacitance of the capacitor C1 and the oscillation circuit O8C.
is determined by the oscillation frequency of That is, the amount of charge injected into the semiconductor substrate or the like in response to one oscillation output pulse increases as the capacitance of the capacitor C1 increases. Furthermore, the number of times that charges are injected into the semiconductor substrate or the like per unit time increases as the oscillation frequency of the oscillation circuit SC increases.

この実施例に従うと、第2発生回路Vbb−02は、チ
ップ非選択状態もしくはスタンバイ状態において基板に
対して流れるリーク電流を補償することかできる程度の
比較的小さな電流供給能力を持てばよいようになってい
る。即ち、必要とされる比較的小さい電流供給能力を確
保しつつ低消費電力特性を示すような構成にされる。発
振回路O8Cの発振周波数は、その発振回路を構成する
CMOSインバータ回路の適当な個数の設定と、それぞ
れの信号遅延特性との適当な設定とによって、例えば1
ないし2メガヘルツのような比較的低い値にされる。キ
ャパシタC1のキャパシタンスは比較的小さい値に設定
される。
According to this embodiment, the second generating circuit Vbb-02 only needs to have a relatively small current supply capacity that can compensate for the leakage current flowing to the substrate in the chip non-selected state or standby state. It has become. That is, the configuration is such that it exhibits low power consumption characteristics while ensuring the required relatively small current supply capability. The oscillation frequency of the oscillation circuit O8C is determined by setting an appropriate number of CMOS inverter circuits constituting the oscillation circuit and appropriately setting the signal delay characteristics of each, for example, 1.
to a relatively low value such as 2 MHz. The capacitance of capacitor C1 is set to a relatively small value.

ここで発振回路○SCにおける消費電力は、発振周波数
に比例する。すなわち、発振回路○SCを構成するそれ
ぞれのCMOSインバータ回路の動作電流もしくは消費
電流は、良く知られているCMOSインバータ回路のそ
れと同様に、それぞれの出力に結合されている負荷容量
(配線容量や後段のインバータ回路の入力容量等からな
る)の充放電のために必要とされるところのいわゆる過
渡電流に比例され、それぞれの入力もしくは出力がハイ
レベルもしくはローレベルにされている静止状態におい
ては実質的に0である。それぞれのCMOSインバータ
回路の過渡電流が動作周波数に比例されるので、低発振
周波数の発振回路○SCの消費電力は、そもそも第1発
生回路vbb−61に比べて小さくされている。
Here, the power consumption in the oscillation circuit SC is proportional to the oscillation frequency. In other words, the operating current or current consumption of each CMOS inverter circuit constituting the oscillation circuit ○SC is similar to that of a well-known CMOS inverter circuit. It is proportional to the so-called transient current required for charging and discharging the inverter circuit (consisting of the input capacitance, etc.), and is substantially is 0. Since the transient current of each CMOS inverter circuit is proportional to the operating frequency, the power consumption of the low oscillation frequency oscillation circuit SC is originally smaller than that of the first generation circuit vbb-61.

さらにこの発振回路○SCは、その発振周波数をバック
バイアス電圧レベルに応じて自律的に制御可能にされ、
これにより、−層の低消費電力化を図っている。以下こ
れについて詳細に説明する。
Furthermore, this oscillation circuit ○SC can autonomously control its oscillation frequency according to the back bias voltage level,
This is intended to reduce the power consumption of the negative layer. This will be explained in detail below.

前記発振回路O8Cに含まれるCMOSインバータ回路
INV2の出力端子とCMOSインバータ回路INV3
の入力端子との間に、所定の静電容量を持つ容量性素子
としてのキャパシタC2が配置されている。このキャパ
シタC2は、特に制限されないが、Nチャンネル型MO
3FETのゲート容量、或いはシリコン基板上に形成さ
れた薄い酸化膜の上に金属電極を被せた構造の容量など
によって構成される。キャパシタC2の一方の電極は回
路の接地電位に結合され、その他方の電極はノードN1
としてCMOSインバータ回路INv2の出力端子とC
MOSインバータ回路INV3の入力端子とに結合され
ている。前記CMOSインバータ回路INV2を構成す
るNチャンネル型MO5FETQ42のソース電極と回
路の接地電位との間には、直列多段接続されたNチャン
ネル型MO3FETQr 1〜Qrnを含む抵抗回路R
EGが配置されている。
The output terminal of the CMOS inverter circuit INV2 included in the oscillation circuit O8C and the CMOS inverter circuit INV3
A capacitor C2 as a capacitive element having a predetermined capacitance is arranged between the input terminal and the input terminal of the capacitor C2. Although not particularly limited, this capacitor C2 may be an N-channel type MO
It is formed by the gate capacitance of a 3FET, or the capacitance of a structure in which a thin oxide film formed on a silicon substrate is covered with a metal electrode. One electrode of capacitor C2 is coupled to the circuit ground potential, and the other electrode is connected to node N1.
As output terminal of CMOS inverter circuit INv2 and C
It is coupled to the input terminal of the MOS inverter circuit INV3. Between the source electrode of the N-channel type MO5FET Q42 constituting the CMOS inverter circuit INV2 and the ground potential of the circuit, there is a resistor circuit R including N-channel type MO3FETs Qr 1 to Qrn connected in series in multiple stages.
EG is placed.

前記CMOSインバータ回路INV2におけるPチャン
ネル型MO8FETQ43は前記キャパシタC2を電源
電圧Vccに充電するための充電経路を構成し、また、
前記MOSFETQ42及びMO3FETQr 1〜Q
r nはキャパシタC2の放電経路を構成する。前記ノ
ードN1に入力端子が結合されたCMOSインバータ回
路INV3は当該ノードN1のレベルを所定の論理しき
い値をもって判定するレベル判定回路として機能する。
The P-channel MO8FET Q43 in the CMOS inverter circuit INV2 constitutes a charging path for charging the capacitor C2 to the power supply voltage Vcc, and
Said MOSFETQ42 and MO3FETQr 1-Q
r n constitutes a discharge path of capacitor C2. The CMOS inverter circuit INV3 whose input terminal is coupled to the node N1 functions as a level determination circuit that determines the level of the node N1 using a predetermined logical threshold.

そして、該CMOSインバータ回路INV3の出力端子
と前記CMOSインバータ回路INV2の入力端子との
間に結合されたCMOSインバータ回路I NV4〜I
NVIは、キャパシタC2を充電してノードN1の電圧
レベルを電源電圧Vccに初期化するためのリセット回
路として機能する。
CMOS inverter circuits I NV4 to I coupled between the output terminal of the CMOS inverter circuit INV3 and the input terminal of the CMOS inverter circuit INV2;
NVI functions as a reset circuit for charging capacitor C2 and initializing the voltage level of node N1 to power supply voltage Vcc.

尚、前記CMOSインバータ回路INV3の出力端子に
ゲート電極が結合されたNチャンネル型MOS F E
 T Q 44 ハ、該CMOSインバータ回路INV
3の出力レベルがハイレベルに反転された後キャパシタ
C2の電荷を急速に放電させて電源ノイズなどによる誤
動作防止若しくはノイズマージン拡大のために設けられ
ている。
Incidentally, an N-channel MOS F E whose gate electrode is coupled to the output terminal of the CMOS inverter circuit INV3 is used.
T Q 44 C, the CMOS inverter circuit INV
After the output level of C2 is inverted to a high level, the capacitor C2 is rapidly discharged to prevent malfunctions due to power supply noise or to expand the noise margin.

ここで、前記抵抗回路REGの説明を先に進める前に発
振回路○SCの基本的な動作について説明する。
Here, before proceeding with the explanation of the resistance circuit REG, the basic operation of the oscillation circuit SC will be explained.

前記CMOSインバータ回路INVIの出力がローレベ
ルにされると、これに同期してMO3FETQ43がタ
ーン・オンされ、キャパシタC2を介してノードN1が
ハイレベルに充電される。
When the output of the CMOS inverter circuit INVI is set to a low level, the MO3FET Q43 is turned on in synchronization with this, and the node N1 is charged to a high level via the capacitor C2.

この状態はインバータ回路INVIの出力信号をハイレ
ベルに反転させる。これによりノードN1はオン状態の
MO8FETQ42及び抵抗回路REGを介して徐々に
放電され、該レベルN1がCMOSインバータ回路IN
V3の論理しきい値電圧以下まで低下されたとき、これ
を検出する該CMOSインバータ回路INV3の出力が
反転される。この出力変化は順次CMOSインバータ回
路INV2に帰還され、再びノードN1が初期レベルに
充電される。このようにしてノードN1に対する充放電
動作が繰返されることによって発振し、その発振周期に
応する周期を持つパルス信号が増幅回路AMPを介して
チャージポンプ回路PUMPに与えられる。
This state inverts the output signal of the inverter circuit INVI to a high level. As a result, the node N1 is gradually discharged via the MO8FET Q42 in the on state and the resistor circuit REG, and the level N1 becomes the level of the CMOS inverter circuit IN.
When the voltage is lowered to below the logical threshold voltage of V3, the output of the CMOS inverter circuit INV3 that detects this is inverted. This output change is sequentially fed back to the CMOS inverter circuit INV2, and the node N1 is charged to the initial level again. In this way, the charging and discharging operations for the node N1 are repeated, causing oscillation, and a pulse signal having a cycle corresponding to the oscillation cycle is applied to the charge pump circuit PUMP via the amplifier circuit AMP.

このパルス信号の周期は、前記ノードN1の初期電位が
ディスチャージされるときのCR時定数で及びCMOS
インバータ回路INV3の論理しきい値電圧によって専
ら決定され、そのCR時定数τの抵抗成分は前記MOS
FETQ42のオン抵抗及び抵抗回路REGの抵抗値に
よって決定される。
The period of this pulse signal is the CR time constant when the initial potential of the node N1 is discharged and the CMOS
The resistance component of the CR time constant τ is determined exclusively by the logic threshold voltage of the inverter circuit INV3, and the resistance component of the CR time constant τ is determined by the logic threshold voltage of the inverter circuit INV3.
It is determined by the on-resistance of FETQ42 and the resistance value of resistance circuit REG.

ここで前記抵抗回路REGに含まれるMO5FETQr
l〜Qrnのゲート電極はバイアス回路VBによってバ
イアスされ、それらに基準とされるコンダクタンスが設
定されている。更に、抵抗回路REGに含まれるM O
S F E T Q r 1〜Q rn並びにMOSF
ETQ42のバックゲートにはバックバイアス電圧−v
bbが供給されるようになっている。これにより、バッ
クバイアス電圧−vbbに応じてそれらMOSFETの
コンダクタンスが基板効果によって自律的に制御される
。即ち、抵抗回路REGに含まれる多数のMOSFET
 Q r 1〜Qrnのしきい値電圧はその基板効果に
よりバックバイアス電圧−vbbの高低に応じて無段階
に制御され、該バックバイアス電圧−■bbの絶対値が
増大する程そのM OS F E T Q r1〜Qr
nのしきい値電圧が大きくなって発振回路O8Cの放電
経路のCR時定数が増大し、これによって発振回路○S
Cの発振周期が長くなってバックバイアス電圧−vbb
の絶対値を低下させるように作用する。逆にバックバイ
アス電圧−Vbbの絶対値が減少する程そのMO8FE
TQr1〜Qrnのしきい値電圧が小さくなって発振回
路O8Cの放電経路のCR時定数が減少し、これによっ
てoSCの発振周期が短くなってバックバイアス電圧−
vbbの絶対値を大きくするように作用する。このよう
に基板バイアス発生回路vbb−Gの第2発生回路Vb
b−G2はその動作を断続的に停止/再開することなく
基板バックバイアス電圧−vbbを所定値に収束させよ
うとするから、従来技術のように基板に電荷を急激に供
給する必要がないため、発振回路の動作周期が比較的短
くなるように予め回路定数を設定しておかなければなら
ないという制約から逃れ、その結果としてチップ非選択
状態もしくはスタンバイ状態における電力消費量の低減
を達成することができる。
Here, MO5FETQr included in the resistance circuit REG
The gate electrodes l to Qrn are biased by a bias circuit VB, and a reference conductance is set for them. Furthermore, M O included in the resistance circuit REG
S F E T Q r 1 to Q rn and MOSF
Back bias voltage -v is applied to the back gate of ETQ42.
bb is now supplied. Thereby, the conductance of these MOSFETs is autonomously controlled by the substrate effect according to the back bias voltage -vbb. That is, a large number of MOSFETs included in the resistance circuit REG
The threshold voltages of Qr1 to Qrn are controlled steplessly according to the level of the back bias voltage -vbb due to the substrate effect, and as the absolute value of the back bias voltage -bb increases, the MOS F E T Q r1~Qr
The threshold voltage of n increases, and the CR time constant of the discharge path of the oscillation circuit O8C increases, which causes the oscillation circuit ○S
The oscillation period of C becomes longer and the back bias voltage -vbb
acts to reduce the absolute value of Conversely, as the absolute value of the back bias voltage -Vbb decreases, the MO8FE
The threshold voltages of TQr1 to Qrn become smaller and the CR time constant of the discharge path of the oscillation circuit O8C decreases, which shortens the oscillation period of oSC and lowers the back bias voltage -
It acts to increase the absolute value of vbb. In this way, the second generating circuit Vb of the substrate bias generating circuit vbb-G
Since the b-G2 attempts to converge the substrate back bias voltage -vbb to a predetermined value without intermittently stopping/resuming its operation, there is no need to suddenly supply charge to the substrate as in the prior art. , it is possible to avoid the restriction that circuit constants must be set in advance so that the operating cycle of the oscillation circuit is relatively short, and as a result, it is possible to achieve a reduction in power consumption in the chip non-selected state or standby state. can.

ここで抵抗回路REGに含まれる一つのNチャンネル型
MOSFETにおける基板効果によるしきい値電圧の変
動分は比較的小さい。基板効果によって得られる抵抗回
路REG全体の抵抗値の変化量を数倍或いは10倍程度
に大きくするには、その倍率に応じて多数のMOSFE
Tを直列接続しておけばよい。また個々のMOSFET
に対する基板効果によるしきい値電圧の変動分を大きく
するには、第3図に示されるように他のNチャンネル型
MOSFETと切り離してMO3FETQr1〜Q r
 nを高1度に不純物を導入した抵抗回路REG専用の
P型つェル領域P−WELLに形成するとよい。この場
合にはダブルウェルCMOSプロセスが必要になり、代
表的に示されたその他のNチャンネル型MO8FETQ
nはP型半導体基板P−SUBに形成され1代表的に示
されたPチャンネル型MO3FETQPはN型つェル領
域N−WELLに形成される。このN型つェル領域N−
WELLは電源端子Vccに結合され、前記P型ウェル
領域P−WE L L及び半導体基板P−3UBにはバ
ックバイアス電圧−vbbが与えられる。尚、第3図に
おいて1はフィールド酸化膜、2はMOSFETのソー
ス・ドレイン領域、3はポリシリコンなどで成るMOS
FETのゲート電極、4はゲート酸化膜、5は絶縁層、
6はアルミニウム配線層であり、その上層の構造につい
ては省略されている。
Here, the variation in threshold voltage due to the substrate effect in one N-channel MOSFET included in the resistance circuit REG is relatively small. In order to increase the amount of change in the resistance value of the entire resistance circuit REG obtained by the substrate effect by several times or about 10 times, a large number of MOSFEs are required according to the multiplication factor.
It is sufficient to connect T in series. Also individual MOSFET
In order to increase the fluctuation in the threshold voltage due to the substrate effect on the MOSFET, as shown in FIG.
It is preferable to form a P-type well region P-WELL dedicated to the resistance circuit REG into which impurities are introduced to a high degree of n. In this case, a double-well CMOS process is required, and other N-channel MO8FETQ
n is formed in a P-type semiconductor substrate P-SUB, and a representatively shown P-channel type MO3FET QP is formed in an N-type well region N-WELL. This N-type well region N-
WELL is coupled to the power supply terminal Vcc, and a back bias voltage -vbb is applied to the P-type well region P-WELL and the semiconductor substrate P-3UB. In FIG. 3, 1 is a field oxide film, 2 is a source/drain region of a MOSFET, and 3 is a MOS made of polysilicon, etc.
FET gate electrode, 4 is a gate oxide film, 5 is an insulating layer,
6 is an aluminum wiring layer, and the structure of the upper layer is omitted.

尚、第1図には第2発生回路Vbb−02の動作選択の
ための回路構成が図示されていないが、例えば発振回路
oSCのループ内に含まれる少なくとも一つのCMOS
インバータ回路の代わりに、又は当該ループに出力端子
を結合した2人力ナンドゲート回路などを配置しておけ
ばよい。このナントゲート回路の一方の入力端子には動
作選択のための制御信号を与えるようにする。この制御
信号がハイレベルにされると発振動作が可能になり、ロ
ーレベルにされるとその発振回路O8Cの動作が非選択
とされる。また、第1発生回路vbb−61については
特に図示していないが、必要な電流駆動能力をもって第
1図と同様に、若しくは抵抗回路REGを設けずに構成
したりすることができる。
Although the circuit configuration for selecting the operation of the second generation circuit Vbb-02 is not shown in FIG. 1, for example, at least one CMOS included in the loop of the oscillation circuit oSC
Instead of the inverter circuit, a two-man NAND gate circuit or the like having an output terminal coupled to the loop may be provided. A control signal for operation selection is applied to one input terminal of this Nant gate circuit. When this control signal is set to high level, oscillation operation is enabled, and when set to low level, the operation of the oscillation circuit O8C is deselected. Further, although the first generating circuit vbb-61 is not particularly illustrated, it can be configured in the same manner as in FIG. 1 with the necessary current drive capability, or without providing the resistor circuit REG.

以上本発明者によってなされた発明を実施例に基づいて
具体的に説明したが、本発明はそれに限定されるもので
はなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更可
能である。
Although the invention made by the present inventor has been specifically explained based on examples, the present invention is not limited thereto, and can be modified in various ways without departing from the gist thereof.

例えば上記実施では初期状態においてノードN1を充電
してからディスチャージする形式の発振回路において説
明したが、それとは逆に初期状態においてノードN1を
ディスチャージしてから当該ノードN1を充電するとい
う動作を繰り返して発信する形式を採用してもよい。こ
の場合に抵抗回路はノードN1に対して電源端子Vce
側に配置される。
For example, in the above implementation, the oscillation circuit is described in which the node N1 is charged and then discharged in the initial state, but conversely, the operation of discharging the node N1 in the initial state and then charging the node N1 is repeated. You may also adopt the format of transmitting information. In this case, the resistor circuit connects the power supply terminal Vce to the node N1.
placed on the side.

また、第4図に示されるようにCMOSインバータ回路
INVaの出力端子と容量C1との間に、バックゲート
にバックバイアス電圧−vbbを受けるNチャンネル型
MO3FETQ46を挿入してもよい。斯るMO8FE
TQ46はそのしきい値電圧分だけ低い電圧を容量C1
に与えるため、MOSFETの微細化などにより、外部
から供給される電源電圧に対して内部回路で実際に利用
される電源電圧が低いような場合に、バックバイアス電
圧−vbbの絶対値を簡単に小さくすることができる。
Furthermore, as shown in FIG. 4, an N-channel MO3FET Q46 receiving a back bias voltage -vbb at its back gate may be inserted between the output terminal of the CMOS inverter circuit INVa and the capacitor C1. Such MO8FE
TQ46 connects the capacitor C1 with a voltage lower by the threshold voltage.
In order to increase can do.

また、上記実施例ではノードN1の充放電によるレベル
変化を検出するレベル判定回路をCMOSインバータに
よって構成したが、その他の回路形式を持つインバータ
、さらには別の回路形式を採用してもよい。また、ノー
ドN1に対する放電経路及び充電経路をCMOSインバ
ータTNVI(7)Nチャンネル型MO5FET及びP
チャンネル型MO5FETによって基本的に構成したが
、この回路形式についても適宜変更することができる。
Further, in the embodiment described above, the level determination circuit for detecting level changes due to charging and discharging of the node N1 is configured by a CMOS inverter, but an inverter having another circuit type or even another circuit type may be employed. In addition, the discharge path and charging path to node N1 are connected to CMOS inverter TNVI (7) N-channel type MO5FET and P
Although the circuit is basically constructed using a channel type MO5FET, the circuit format can be changed as appropriate.

そして、第2図の回路ブロックにおいて、メモリアレイ
M−ARYは複数個のメモリマットによって構成しても
よい。但しこの場合には、各メモリマットにおいて夫々
1本のワード線を選択するようにして、複数ワード線に
関するリフレッシュ動作を同時に行うようにしてもよい
。また、擬似スタティック型RAMは、同時に複数ビッ
トの情報を入出力することができるものであってもよい
し、前記複数個のメモリマットによって各アドレスデコ
ーダを共用するようにしてもよい。擬似スタティック型
RAMの回路ブロック構成や制御信号及びアドレス信号
などはその他種々の態様を採り得る。
In the circuit block shown in FIG. 2, the memory array M-ARY may be composed of a plurality of memory mats. However, in this case, one word line may be selected in each memory mat, so that refresh operations regarding a plurality of word lines may be performed simultaneously. Furthermore, the pseudo-static RAM may be capable of simultaneously inputting and outputting information of a plurality of bits, or each address decoder may be shared by the plurality of memory mats. The circuit block configuration, control signals, address signals, etc. of the pseudo-static RAM may take various other forms.

以上の説明では主として本発明者によってなされた発明
をその背景となった利用分野である擬似スタティック型
RAMに適用した場合について説明したが、それに限定
されるものではなく、例えば、通常のダイナミック型R
AMなどの半導体記憶装置やマイクロコンピュータなど
各種半導体集積回路に広く適用することができる。本発
明は。
In the above explanation, the invention made by the present inventor was mainly applied to a pseudo-static type RAM, which is the background field of application, but the invention is not limited thereto.
It can be widely applied to various semiconductor integrated circuits such as semiconductor memory devices such as AM and microcomputers. The present invention is.

少なくとも基板バックバイアスを必要とする条件のもの
に広く適用することができる。
It can be widely applied to conditions that require at least a substrate back bias.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

本願において開示される発明のうち代表的なものによっ
て得られる効果を簡単に説明すればF記の通りである。
A brief description of the effects obtained by typical inventions disclosed in this application is as in Section F.

すなわち、所定のノードの充放電時間によって発振周期
が決定される発振回路の放電経路又は充電経路に、基板
バックバイアス電圧の絶対値の増大に従って相互コンダ
クタンスが減少されるMOS FETを直列多段接続し
た抵抗回路を結合して。
That is, a resistor in which MOS FETs whose mutual conductance decreases as the absolute value of the substrate back bias voltage increases is connected in series in multiple stages in the discharge path or charging path of an oscillation circuit whose oscillation period is determined by the charging and discharging time of a predetermined node. Combine the circuits.

チャージポンプ回路と共に基板バックバイアス回路を構
成することにより、抵抗回路に含まれる多数のMOSF
ETのしきい値電圧は、その基板効果によりバックバイ
アス電圧の高低に応じて無段階に制御されるため、基板
バックバイアス回路はその動作を断続的に停止/再開す
ることなく基板バックバイアス電圧を所定値に収束させ
ようとすることができ、これにより、断続制御する従来
技術のように基板に電荷を急激に供給する必要がなくな
るため、発振回路の動作周期を比較的短くするように予
め回路定数を設定しておかなければならないという制約
から逃れ、その結果としてチップ非選択状態もしくはス
タンバイ状態における電力消費量の低減を達成すること
ができるという効果がある。
By configuring a substrate back bias circuit together with a charge pump circuit, a large number of MOSFs included in a resistor circuit can be
Because the threshold voltage of ET is controlled steplessly according to the level of the back bias voltage due to its substrate effect, the substrate back bias circuit can control the substrate back bias voltage without intermittently stopping and restarting its operation. This allows the circuit to converge to a predetermined value, which eliminates the need to suddenly supply charge to the board as in the conventional technology that uses intermittent control. This has the effect of escaping the constraint of having to set a constant and, as a result, reducing power consumption in the chip non-selected state or standby state.

また、抵抗回路に含まれるMOSFETを他のNチャン
ネル型MO8FETから切り離してそのMOSFETを
高濃度に不純物を導入した専用のウェル領域に形成する
ことにより、抵抗回路に含まれるMOSFETそれ自体
において基板効果によるしきい値電圧の変動を大きくす
ることができる。したがって、抵抗回路に含まれるMO
SFETの直列段数をむやみに増やさなくても充電経路
又は放電経路のCR時定数の制御範囲を容易に大きくす
ることができる。
In addition, by separating the MOSFET included in the resistance circuit from other N-channel type MO8FETs and forming the MOSFET in a dedicated well region doped with impurities at a high concentration, the MOSFET included in the resistance circuit itself is free from the substrate effect. Fluctuations in threshold voltage can be increased. Therefore, MO included in the resistance circuit
The control range of the CR time constant of the charging path or the discharging path can be easily increased without unnecessarily increasing the number of series stages of SFETs.

そして、前記抵抗回路に含まれるMOSFETのゲート
電極を一定の電圧でバイアスするようにしておくことに
より、断る抵抗回路の構成を簡素化することができる。
By biasing the gate electrode of the MOSFET included in the resistor circuit with a constant voltage, the configuration of the resistor circuit can be simplified.

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

第1図は本発明の一実施例に係る擬似S RAMに含ま
れるバックバイアス電圧発生回路の一部を示す回路図。 第2図は本発明の一実施例に係る擬似S RAM全体の
回路ブロック図、 第3図はその擬似SRAMにおけるデバイス構造的な部
分断面図。 第4図はバックバイアス電圧発生回路における発振回路
とチャージポンプ回路との間でバックバイアス電圧を受
けてそのしきい値電圧が制御されるMOSFETを配置
した場合の回路図である。 M−ARY・・・メモリアレイ、Qm・・・選択用MO
3FET、Cs・・・情報蓄積用キャパシタ、TG・・
タイミングジェネレータ、Vbb−G・・・基板バック
バイアス発生回路、Vbb−G1・・・第1発生回路、
Vbb−02・・・第2発生回路、−vbb・・・基板
バックバイアス電圧、oSC・・・発振回路、AMP・
・・増幅回路、PUMP・・・チャージポンプ回路。 INV2・・・CMOSインバータ、C2・・・キャパ
シタ、REG・・・抵抗回路、Qrl〜Qrn・・・N
チャン*)Lt型MOS F E T、V B・・・ゲ
ートバイアス回路、P−WE L L・・・P型ウェル
領域、N−WELL・・・N型ウェル領域、P−SUB
・・・半導体基板。 第  I  図 Vbb−62 ノ / REG楚坑回誘
FIG. 1 is a circuit diagram showing part of a back bias voltage generation circuit included in a pseudo SRAM according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a circuit block diagram of the entire pseudo SRAM according to an embodiment of the present invention, and FIG. 3 is a partial cross-sectional view of the device structure of the pseudo SRAM. FIG. 4 is a circuit diagram in which a MOSFET whose threshold voltage is controlled by receiving a back bias voltage is arranged between an oscillation circuit and a charge pump circuit in a back bias voltage generating circuit. M-ARY...Memory array, Qm...Selection MO
3FET, Cs... Information storage capacitor, TG...
Timing generator, Vbb-G... substrate back bias generation circuit, Vbb-G1... first generation circuit,
Vbb-02...Second generation circuit, -vbb...Substrate back bias voltage, oSC...Oscillation circuit, AMP.
...Amplification circuit, PUMP...Charge pump circuit. INV2...CMOS inverter, C2...capacitor, REG...resistance circuit, Qrl~Qrn...N
Chan*) Lt type MOS FET, VB...Gate bias circuit, P-WELL...P type well region, N-WELL...N type well region, P-SUB
...Semiconductor substrate. Figure I Vbb-62 No. REG Chu Pit Excursion

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、発振回路と、この発振回路で形成された周期信号を
整流するチャージポンプ回路とを含んで成る基板バック
バイアス回路を備える半導体集積回路において、 前記発振回路は、それに含まれる所定のノードの充電経
路又は放電経路の時定数に応じて発振周期が決定される
ものであって、 前記放電経路又は充電経路に、発生される基板バックバ
イアス電圧の絶対値の増大に従って相互コンダクタンス
が減少されるMOSFETを直列多段接続した抵抗回路
を結合したことを特徴とする半導体集積回路。 2、前記抵抗回路に含まれるMOSFETはその他のM
OSFETとは独立したウェル領域に形成され、当該ウ
ェル領域に基板バックバイアス電圧が印加可能にされて
成るものであることを特徴とする請求項1記載の半導体
集積回路。 3、前記抵抗回路に含まれるMOSFETのゲート電極
には一定の電圧でバイアスされるようにされて成るもの
であることを特徴とする請求項2記載の半導体集積回路
[Claims] 1. A semiconductor integrated circuit including a substrate back bias circuit including an oscillation circuit and a charge pump circuit that rectifies a periodic signal generated by the oscillation circuit, wherein the oscillation circuit is included in the semiconductor integrated circuit. The oscillation period is determined according to the time constant of the charging path or the discharging path of a predetermined node, and the transconductance is increased in the discharging path or the charging path according to the increase in the absolute value of the generated substrate back bias voltage. 1. A semiconductor integrated circuit comprising a resistance circuit in which MOSFETs are connected in series in multiple stages, the resistance of which is reduced. 2. The MOSFET included in the resistance circuit is
2. The semiconductor integrated circuit according to claim 1, wherein the semiconductor integrated circuit is formed in a well region independent of the OSFET, and a substrate back bias voltage can be applied to the well region. 3. The semiconductor integrated circuit according to claim 2, wherein the gate electrode of the MOSFET included in the resistor circuit is biased with a constant voltage.
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