JPH04329663A - Semiconductor memory - Google Patents

Semiconductor memory

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JPH04329663A
JPH04329663A JP3126793A JP12679391A JPH04329663A JP H04329663 A JPH04329663 A JP H04329663A JP 3126793 A JP3126793 A JP 3126793A JP 12679391 A JP12679391 A JP 12679391A JP H04329663 A JPH04329663 A JP H04329663A
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JP
Japan
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memory cell
substrate bias
bias voltage
voltage
substrate
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Application number
JP3126793A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Takeshi Ohira
大平 壮
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JFE Steel Corp
Original Assignee
Kawasaki Steel Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Kawasaki Steel Corp filed Critical Kawasaki Steel Corp
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Publication of JPH04329663A publication Critical patent/JPH04329663A/en
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Abstract

PURPOSE:To prevent a soft error at the time of writing data while preventing a soft error of stored data by reducing a leakage current to a bit line of each memory cell, etc. CONSTITUTION:A substrate bias circuit 20 can reduce an absolute value of a substrate bias voltage at each memory cell block 12. A substrate bias voltage change selector 30 selects the block 12 corresponding to a memory cell to be selected at the time of writing data. The absolute value of the bias voltage of the block 12 corresponding to the cell to be written with the data is reduced by that circuit 20 the selector 30. Thus, a writing potential of the cell in which the data is written, is obtained.

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

【0001】0001

【産業上の利用分野】本発明は、少なくともメモリセル
部に基板バイアス電圧を印加するようにした半導体記憶
装置に係り、特に、パッケージや配線材等に含まれる放
射性物質のα線によるソフトエラーの低減等の特性向上
に関する。このα線によるソフトエラーは、半導体基板
に入射されたα線により電子・正孔対が発生し、この電
子がメモリセル部に収集されて情報が破壊されるという
ものである。
[Field of Industrial Application] The present invention relates to a semiconductor memory device in which a substrate bias voltage is applied to at least a memory cell portion, and in particular, the present invention relates to a semiconductor memory device in which a substrate bias voltage is applied to at least a memory cell portion. Regarding improvement of characteristics such as reduction. This soft error caused by alpha rays occurs when the alpha rays incident on the semiconductor substrate generate electron-hole pairs, and these electrons are collected in the memory cell section, destroying information.

【0002】0002

【従来の技術】一般に、半導体記憶装置の入力部分や内
部の配線において、PN接合を順方向にするようなアン
ダーシュートが発生すると、該半導体記憶装置の基板へ
少数キャリアが注入されてしまう恐れがある。
2. Description of the Related Art Generally, if an undershoot occurs in the input portion or internal wiring of a semiconductor memory device, which causes the PN junction to move in the forward direction, there is a risk that minority carriers will be injected into the substrate of the semiconductor memory device. be.

【0003】このようなアンダーシュート等により基板
へ注入された少数キャリアは、例えば、P形基板の半導
体記憶装置の基板電位を上昇させ、ラッチアップ現象を
発生させてしまう恐れがある。
Minority carriers injected into the substrate due to such undershoot etc. may increase the substrate potential of a semiconductor memory device using a P-type substrate, for example, and cause a latch-up phenomenon.

【0004】通常、半導体記憶装置の内部においては、
このようなアンダーシュートが生じることがないように
設計上配慮されている。
Normally, inside a semiconductor memory device,
Design considerations are made to prevent such undershoot from occurring.

【0005】しかしながら、半導体記憶装置の入力部分
においては、該半導体記憶装置のユーザの便宜のために
、アンダーシュートに関する使用上の規定を設けること
は好ましいものではない。
However, in the input section of a semiconductor memory device, it is not desirable to provide usage regulations regarding undershoot for the convenience of the user of the semiconductor memory device.

【0006】このため、半導体記憶装置の入力部分等に
おいてアンダーシュートが発生したとしても、該半導体
記憶装置の基板にキャリアが注入されないようにするた
め、想定されるアンダーシュート時の電位よりも基板の
電位を低くするという、半導体記憶装置の基板への基板
バイアス電圧が印加されている。
Therefore, even if an undershoot occurs at the input portion of a semiconductor memory device, in order to prevent carriers from being injected into the substrate of the semiconductor memory device, the potential of the substrate is lower than the potential at the expected undershoot. A substrate bias voltage is applied to the substrate of the semiconductor memory device to lower the potential.

【0007】この基板バイアス電圧は、P型基板の場合
、グランド電位を基準として、通常−2〜−3V程度の
電圧である。
[0007] In the case of a P-type substrate, this substrate bias voltage is usually a voltage of about -2 to -3 V with respect to the ground potential.

【0008】又、このように半導体記憶装置に基板バイ
アス電圧を印加することにより、寄生容量低減等の効果
をも得ることが可能であり、動作速度を向上させること
ができる。
Furthermore, by applying a substrate bias voltage to the semiconductor memory device in this manner, it is possible to obtain effects such as reducing parasitic capacitance, and the operating speed can be improved.

【0009】又、半導体記憶装置のメモリセル部におい
ても、基板バイアス電圧を印加することにより、各メモ
リセルのビット線への漏れ電流の低減等を図ることが可
能である。
Furthermore, by applying a substrate bias voltage to the memory cell portion of a semiconductor memory device, it is possible to reduce leakage current to the bit line of each memory cell.

【0010】なお、図3を用いて詳しく後述するように
、基板をバイアスすることにより、スレッショルド電圧
Vthが変化する。以降、このことを基板効果と呼ぶ。
As will be described in detail later with reference to FIG. 3, the threshold voltage Vth changes by biasing the substrate. Hereinafter, this will be referred to as the substrate effect.

【0011】[0011]

【発明が達成しようとする課題】しかしながら、半導体
記憶装置の基板に基板バイアス電圧を印加した場合には
、データ書き込みの際に、該半導体記憶装置の書き込み
対象となるメモリセルにおいて、実質的な書き込み電位
が低下してしまうという問題がある。
However, when a substrate bias voltage is applied to the substrate of a semiconductor memory device, when data is written, it is difficult to effectively write data in a memory cell to be written in the semiconductor memory device. There is a problem that the potential decreases.

【0012】このように書き込み対象となるメモリセル
への実質的な書き込み電位が低下してしまうと、メモリ
セルの蓄積電荷が減少してしまい、ソフトエラーが起こ
り易くなるという問題を生じてしまう。
[0012] If the actual write potential to the memory cell to be written is reduced in this manner, the accumulated charge of the memory cell will be reduced, resulting in a problem that soft errors are likely to occur.

【0013】本発明は、前記従来の問題点を解決するべ
くなされたもので、少なくともメモリセル部に基板バイ
アス電圧を印加するようにした半導体記憶装置において
、データ書き込み時には、書き込み対象となるメモリセ
ルへの書き込み電位を確保して蓄積電荷を増やしソフト
エラー低減等を図ると共に、書き込みのために選択され
ていないブロックのセル部に対しては、リーク電流を増
加させてしまうことのない、半導体記憶装置を提供する
ことを目的とする。
The present invention has been made to solve the above-mentioned conventional problems, and in a semiconductor memory device in which a substrate bias voltage is applied to at least a memory cell portion, when writing data, the memory cell to be written is It is a semiconductor memory that secures write potential to increase accumulated charge and reduce soft errors, and does not increase leakage current to cells in blocks that are not selected for writing. The purpose is to provide equipment.

【0014】[0014]

【課題を達成するための手段】本発明は、少なくともメ
モリセル部に基板バイアス電圧を印加するようにした半
導体記憶装置において、複数のブロックに分割されたメ
モリセルブロック毎に、基板バイアス電圧を変化可能な
基板バイアス手段と、所定のメモリセルへのデータ書き
込み時に、このメモリセルに対応するメモリセルブロッ
クを選択して、基板バイアス電圧を変化させる基板バイ
アス電圧変化選択手段とを備えたことにより、前記課題
を達成したものである。
[Means for Accomplishing the Object] The present invention provides a semiconductor memory device in which a substrate bias voltage is applied to at least a memory cell portion, in which the substrate bias voltage is changed for each memory cell block divided into a plurality of blocks. By providing a possible substrate bias means and a substrate bias voltage change selection means for selecting a memory cell block corresponding to a predetermined memory cell and changing the substrate bias voltage when writing data to a predetermined memory cell, The above-mentioned problem has been achieved.

【0015】[0015]

【作用】本発明は、半導体記憶装置のメモリセル部にお
いて、基板バイアス電圧を印加することにより、各メモ
リセルのビット線等への漏れ電流を低減することができ
る等の効果を得ることができることに着目してなされた
ものである。
[Operation] The present invention provides effects such as reducing leakage current to bit lines of each memory cell by applying a substrate bias voltage to the memory cell portion of a semiconductor memory device. This was done with a focus on

【0016】更に、本発明は、半導体記憶装置のメモリ
セル部に基板バイアス電圧を印加する際、この基板バイ
アス電圧が大きくなる程、即ち例えばP型基板を用いた
半導体記憶装置においてグランド電位に対して基板の電
位が低くなる程、データ書き込み時の各メモリセルの実
質的な書き込み電位が低下してしまうことを見出だして
なされたものである。
Furthermore, in the present invention, when applying a substrate bias voltage to the memory cell portion of a semiconductor memory device, the larger the substrate bias voltage is, the more the substrate bias voltage becomes This was done based on the discovery that the lower the substrate potential, the lower the actual write potential of each memory cell during data writing.

【0017】図2は、本発明の原理を説明するためのメ
モリセルの第1例の回路図である。
FIG. 2 is a circuit diagram of a first example of a memory cell for explaining the principle of the present invention.

【0018】この図2において、メモリセルは、Nチャ
ネルMOSトランジスタT1と抵抗R1とで構成される
1つのインバータと、NチャネルMOSトランジスタT
2と抵抗R2とで構成されるもう1つのインバータとで
構成されている。
In FIG. 2, the memory cell includes one inverter composed of an N-channel MOS transistor T1 and a resistor R1, and an N-channel MOS transistor T1.
2 and another inverter consisting of a resistor R2.

【0019】即ち、この図2のメモリセルは、2つのイ
ンバータのそれぞれの出力が、他方のインバータの入力
に接続されるいわゆるフリップフロップで構成されてい
る。
That is, the memory cell shown in FIG. 2 is composed of a so-called flip-flop in which the output of each of two inverters is connected to the input of the other inverter.

【0020】このようなメモリセルに対するデータの書
き込みは、ワード線WLをH状態として、合計2つのN
チャネルMOSトランジスタT10、T11を共にオン
状態とすることにより行われる。
To write data to such a memory cell, the word line WL is set to the H state, and a total of two N
This is done by turning on both channel MOS transistors T10 and T11.

【0021】合計2つのNチャネルMOSトランジスタ
T10及びT11が共にオン状態となると、節点a と
節点b とはほぼ導通状態とされ、節点c と節点d 
とはほぼ導通状態とされる。
When a total of two N-channel MOS transistors T10 and T11 are both turned on, nodes a and b are almost conductive, and nodes c and d are almost conductive.
is almost in a conductive state.

【0022】従って、このような導通状態となると、節
点a の電位はビット線BLa の電位にほぼ等しくさ
れ、節点c の電位もビット線BLb (ビット線BL
a に対して反対の論理状態である)の電位とほぼ等し
くされ、ビット線対BLa −BLb の状態に応じて
メモリセルへのデータの書き込みが行われる。
Therefore, in such a conductive state, the potential of the node a is made almost equal to the potential of the bit line BLa, and the potential of the node c is also made equal to the potential of the bit line BLb (bit line BL).
The potential is made substantially equal to the potential of bit line pair BLa-BLb, which is the opposite logic state to a, and data is written into the memory cell according to the state of bit line pair BLa-BLb.

【0023】このとき、節点a あるいはc のいずれ
かH状態となる節点では、この図2の破線で示される寄
生容量に、電荷が蓄積される。
At this time, at either node a or c, which is in the H state, charge is accumulated in the parasitic capacitance shown by the broken line in FIG.

【0024】ここで、初期状態として、この図2に示さ
れるメモリセルには節点a がL状態となり、節点c 
がH状態となるようなデータが記憶されており、これに
対して、H状態であるビット線BLa とL状態である
ビット線BLb とにより、データの書き込みを行う場
合を例として考える。
As an initial state, in the memory cell shown in FIG. 2, the node a is in the L state, and the node c is in the L state.
Let us consider as an example a case where data is stored such that the data is in the H state, and data is written using the bit line BLa which is in the H state and the bit line BLb which is in the L state.

【0025】この場合、この図2に示されるフリップフ
ロップで構成されるメモリセルの論理状態は反転される
In this case, the logic state of the memory cell constituted by the flip-flop shown in FIG. 2 is inverted.

【0026】このようなメモリセルへのデータの書き込
みにおいては、例えば、まずワード線WLがH状態とさ
れ、この後、ビット線BLa がH状態とされ、ビット
線BLb がL状態とされる。
In writing data to such a memory cell, for example, the word line WL is first set to the H state, then the bit line BLa is set to the H state, and the bit line BLb is set to the L state.

【0027】このとき、節点a の電圧(以降、書き込
み電圧Va と呼ぶ)が高くなる程、セルへの蓄積電荷
を増加することができ、例えば、パッケージや配線材等
に含まれる放射性物質のα線によるソフトエラーを低減
することができる。
At this time, the higher the voltage at node a (hereinafter referred to as write voltage Va), the more the charge accumulated in the cell can be increased. Soft errors caused by lines can be reduced.

【0028】この書き込み電圧Va は、電源電圧Vc
cの電位となっているビット線BLa の節点b の電
圧をVb とし、ワード線の電位を電源電圧Vccとす
ると、次式のように表わすことができる。
This write voltage Va is equal to the power supply voltage Vc
Assuming that the voltage at node b of bit line BLa, which is at potential c, is Vb, and the potential of the word line is power supply voltage Vcc, it can be expressed as in the following equation.

【0029】Va =Vb −Vth        
…(1)
Va=Vb-Vth
...(1)

【0030】なお、Vthはスレッショルド電
圧である。
Note that Vth is a threshold voltage.

【0031】ここで、NチャネルMOSトランジスタT
10のスレッショルド電圧Vthは、図3のグラフに示
されるような特性をもっている。
Here, N channel MOS transistor T
The threshold voltage Vth of No. 10 has characteristics as shown in the graph of FIG.

【0032】図3は、NチャネルMOSトランジスタの
、基板バイアス電圧が印加されているバルク(ウェルあ
るいは基板)とソースとの間の電圧Vbsと、スレッシ
ョルド電圧Vthとの関係を示し、いわゆる基板効果を
示すグラフである。
FIG. 3 shows the relationship between the voltage Vbs between the source and the bulk (well or substrate) to which a substrate bias voltage is applied, and the threshold voltage Vth of an N-channel MOS transistor, and shows the relationship between the so-called substrate effect. This is a graph showing.

【0033】このグラフにおいて、Vbs1は、基板バ
イアス電圧が0Vのときに節点a に“H”情報を書き
込む際の電圧である。このときのNチャネルMOSトラ
ンジスタT10のスレッショルド電圧はVth1である
In this graph, Vbs1 is the voltage when writing "H" information to node a when the substrate bias voltage is 0V. The threshold voltage of N-channel MOS transistor T10 at this time is Vth1.

【0034】又、この図3のグラフにおいて、Vbs2
は、基板バイアス電圧印加時に節点aに“H”情報を書
き込む際のNチャネルMOSトランジスタT10のバル
ク−ソース間電圧であり、印加された基板バイアス電圧
分だけ電圧Vbs1よりも上昇している。このような基
板バイアス電圧印加時のNチャネルMOSトランジスタ
T10のスレッショルド電圧はVth2である。
[0034] Also, in the graph of Fig. 3, Vbs2
is the bulk-source voltage of N-channel MOS transistor T10 when writing "H" information to node a when a substrate bias voltage is applied, and is higher than voltage Vbs1 by the applied substrate bias voltage. The threshold voltage of N-channel MOS transistor T10 when such a substrate bias voltage is applied is Vth2.

【0035】即ち、NチャネルMOSトランジスタT1
0のスレッショルド電圧は、基板バイアス電圧の印加に
従って上昇する。
That is, N channel MOS transistor T1
The zero threshold voltage increases as the substrate bias voltage is applied.

【0036】従って、基板バイアス電圧の印加時のこの
NチャネルMOSトランジスタT10のスレッショルド
電圧Vth2は、スレッショルド電圧の上昇分電圧をΔ
Vthとすると、基板バイアス電圧を印加しない時のス
レッショルド電圧Vth1に対して次式のように表わす
ことができる。
Therefore, the threshold voltage Vth2 of this N-channel MOS transistor T10 when the substrate bias voltage is applied is set by the increase in the threshold voltage by Δ
Letting Vth be Vth, the threshold voltage Vth1 when no substrate bias voltage is applied can be expressed as follows.

【0037】Vth2=Vth1+ΔVth     
       …(2)
[0037]Vth2=Vth1+ΔVth
...(2)

【0038】従って、前述の(1)式とこの(2)式と
により、節点a の書き込み電圧Vaは、次式のように
表わすことができる。
Accordingly, from the above equation (1) and this equation (2), the write voltage Va at the node a can be expressed as follows.

【0039】[0039]

【0040】この(3)式において、図2に示されるメ
モリセルのデータ書き込み時の実質的な書き込み電圧V
a をより上昇させて書き込み特性を向上させるために
は、基板バイアス電圧の印加によるスレッショルド電圧
の増加分電圧ΔVthを、より小さくしなければならな
いことを理解することができる。
In this equation (3), the effective write voltage V when writing data to the memory cell shown in FIG.
It can be understood that in order to further increase a and improve the writing characteristics, the voltage ΔVth, which is the increase in the threshold voltage due to the application of the substrate bias voltage, must be made smaller.

【0041】即ち、実質的な書き込み電圧Va を上昇
させるためには、基板バイアス電圧の絶対値を小さくし
なければならない。
That is, in order to increase the substantial write voltage Va, the absolute value of the substrate bias voltage must be reduced.

【0042】一方、基板バイアスの目的、即ち、寄生容
量を低減して高速動作を図るという目的や、アンダーシ
ュートを防止してラッチアップ等を防止するという目的
等のためには、基板バイアス電圧が深いことが望ましい
。又、蓄積電荷の減少の防止のためにサブスレッショル
ド電流を少なくするには、基板バイアス電圧が高い方が
よい。
On the other hand, for the purpose of substrate bias, that is, to reduce parasitic capacitance to achieve high-speed operation, to prevent undershoot and latch-up, etc., the substrate bias voltage is Deeper is better. Further, in order to reduce the subthreshold current in order to prevent a decrease in accumulated charge, it is better to have a higher substrate bias voltage.

【0043】図4は、NチャネルMOSトランジスタT
10のゲート電圧Vgsと、ドレイン−ソース間電流I
d との関係を示すグラフである。
FIG. 4 shows an N-channel MOS transistor T.
10 gate voltage Vgs and drain-source current I
d is a graph showing the relationship with d.

【0044】この図4において、ゲート電圧Vgs1は
、このNチャネルMOSトランジスタT10のチャネル
を遮断状態にする電圧で、NチャネルMOSトランジス
タT10のスレッショルド電圧Vthと言われるもので
ある。
In FIG. 4, gate voltage Vgs1 is a voltage that turns off the channel of N-channel MOS transistor T10, and is called the threshold voltage Vth of N-channel MOS transistor T10.

【0045】しかしながら、この図4のグラフに示され
る如く、ゲート電圧がスレッショルド電圧以下であって
も、極僅かなドレイン−ソース間電流Id (サブスレ
ッショルド電流)が流れるものである。たとえゲート電
圧が0Vであってもサブスレッショルド電流は存在し、
これがセルのリーク電流の原因となる。
However, as shown in the graph of FIG. 4, even if the gate voltage is below the threshold voltage, a very small drain-source current Id (subthreshold current) flows. Even if the gate voltage is 0V, a subthreshold current exists,
This causes cell leakage current.

【0046】このようなNチャネルMOSトランジスタ
のオフ状態時のドレイン−ソース間電流(サブスレッシ
ョルド電流)を減少させるためには、スレッショルド電
圧を高くする。
In order to reduce the drain-source current (subthreshold current) of such an N-channel MOS transistor when it is in the off state, the threshold voltage is increased.

【0047】前述のようにNチャネルMOSトランジス
タのスレッショルド電圧Vthは、バルク−ソース間電
圧Vbsに影響を受け、基板バイアス電圧が深くなる程
高くなるものである。
As described above, the threshold voltage Vth of the N-channel MOS transistor is influenced by the bulk-source voltage Vbs, and increases as the substrate bias voltage becomes deeper.

【0048】従って、メモリセルに記憶されているデー
タのH状態を保持するために、サブスレッショルド電流
を低減するためには、基板バイアス電圧が深いことか望
ましい。
Therefore, in order to maintain the H state of the data stored in the memory cell and to reduce the subthreshold current, it is desirable that the substrate bias voltage be deep.

【0049】以上、図2〜図4を用いて説明したような
、基板バイアス電圧を低くすることによる効果と、基板
バイアス電圧を高くすることによる効果を両立させるた
め、通常時には基板バイアス電圧を印加し、データ書き
込み時にはメモリセル部の対象となるメモリセルの基板
バイアス電圧を変化すべきことを見出だしてなされたも
のである。
As explained above using FIGS. 2 to 4, in order to achieve both the effect of lowering the substrate bias voltage and the effect of increasing the substrate bias voltage, the substrate bias voltage is normally applied. However, it was discovered that the substrate bias voltage of the target memory cell in the memory cell section should be changed when writing data.

【0050】即ち、本発明においては、複数のブロック
に分割されたメモリセルブロック毎に、基板バイアス電
圧を変化可能な基板バイアス手段を有している。
That is, in the present invention, each memory cell block divided into a plurality of blocks has substrate bias means capable of changing the substrate bias voltage.

【0051】又、本発明は、所定のメモリセルへのデー
タ書き込み時に、このメモリセルに対応するメモリセル
ブロックを選択して、基板バイアス電圧を変化させる基
板バイアス電圧変化選択手段をも備えている。
The present invention also includes substrate bias voltage change selection means for selecting a memory cell block corresponding to a predetermined memory cell and changing the substrate bias voltage when writing data to a predetermined memory cell. .

【0052】本発明においては、これら基板バイアス手
段と基板バイアス電圧変化選択手段とを用いることによ
り、データの書き込みを行っているメモリセルに対応す
るメモリセルブロックへの基板バイアス電圧のみを、変
化させるようにしている。
In the present invention, by using these substrate bias means and substrate bias voltage change selection means, only the substrate bias voltage applied to the memory cell block corresponding to the memory cell in which data is being written is changed. That's what I do.

【0053】例えば、この基板バイアス電圧がP型基板
に対するものである場合には、データの書き込み時には
、この基板バイアス電圧の絶対値を小さくしている。
For example, when this substrate bias voltage is applied to a P-type substrate, the absolute value of this substrate bias voltage is made small when writing data.

【0054】これにより、通常、メモリセルのビット線
への漏れ電流の低減等を図りながら、該メモリセルへの
データ書き込み時には、実質的な書き込み電位を確保す
ると共に、書き込み速度向上等を図ることが可能である
[0054] As a result, it is usually possible to reduce leakage current to the bit line of a memory cell, secure a substantial write potential when writing data to the memory cell, and improve the write speed. is possible.

【0055】なお、本発明は、複数のブロックに分割さ
れたメモリセル部の構成を限定するものではなく、それ
ぞれのブロックのメモリセル数が相互に異なってもよい
Note that the present invention does not limit the structure of the memory cell section divided into a plurality of blocks, and the number of memory cells in each block may be different from each other.

【0056】なお、これまでの半導体記憶装置の基板バ
イアス電圧に関する説明は、図2の回路図に示されるよ
うな、メモリセルを用いた半導体記憶装置だけでなく、
他の形態のメモリセルを用いた半導体記憶装置において
もほぼ同様である。
Note that the explanation regarding the substrate bias voltage of semiconductor memory devices up to now applies not only to semiconductor memory devices using memory cells as shown in the circuit diagram of FIG.
The same applies to semiconductor memory devices using other types of memory cells.

【0057】例えば、図5に示されるような、Nチャネ
ルMOSトランジスタT1とPチャネルMOSトランジ
スタT3とによるインバータと、NチャネルMOSトラ
ンジスタT2とPチャネルMOSトランジスタT4とに
よるもう1つのインバータとで構成されるメモリセルを
用いた半導体記憶装置においても同様である。
For example, as shown in FIG. 5, an inverter includes an N-channel MOS transistor T1 and a P-channel MOS transistor T3, and another inverter includes an N-channel MOS transistor T2 and a P-channel MOS transistor T4. The same applies to semiconductor memory devices using memory cells.

【0058】なお、この図5において、符号T1、T2
、T10、T11、WL、BLa 、BLb 、Vcc
、GND、Va 、Vds、Vth、Vgs、Id 、
a 〜d は、前出の図2の同符号のものと同一のもの
である。
Note that in FIG. 5, the symbols T1 and T2
, T10, T11, WL, BLa, BLb, Vcc
, GND, Va, Vds, Vth, Vgs, Id,
a to d are the same as those with the same symbols in FIG. 2 described above.

【0059】[0059]

【実施例】以下、図を用いて本発明の実施例を詳細に説
明する。
Embodiments Hereinafter, embodiments of the present invention will be explained in detail with reference to the drawings.

【0060】図1は、本発明の実施例のブロック図であ
る。
FIG. 1 is a block diagram of an embodiment of the invention.

【0061】この図1において、半導体記憶装置1は、
メモリセル部10と、基板バイアス回路部20と、基板
バイアス電圧変化選択部30とにより構成されている。
In FIG. 1, the semiconductor memory device 1 includes:
It is composed of a memory cell section 10, a substrate bias circuit section 20, and a substrate bias voltage change selection section 30.

【0062】又、この図1の半導体記憶装置1において
、メモリセル部10は、合計4個のメモリセルブロック
12により構成されている。
In the semiconductor memory device 1 of FIG. 1, the memory cell section 10 is composed of a total of four memory cell blocks 12.

【0063】基板バイアス回路部20は、合計4個のブ
ロック毎基板バイアス回路22により構成されている。 これら合計4個のブロック毎基板バイアス回路22は、
前述の合計4個のメモリセルブロック12毎に設けられ
ている。
The substrate bias circuit section 20 is composed of a total of four substrate bias circuits 22 for each block. These four block-by-block substrate bias circuits 22 are as follows:
It is provided for each of the aforementioned four memory cell blocks 12 in total.

【0064】又、これらメモリセルブロック12は、基
板バイアス電圧の変化が相互に独立して可能である。
Further, these memory cell blocks 12 can change the substrate bias voltage independently of each other.

【0065】基板バイアス電圧変化選択部30は、合計
4個の2入力ANDゲート34と、ブロックセレクタ3
2とにより構成されている。ブロックセレクタ32は、
合計2本のアドレス信号A0、A1をデコードして、チ
ップ選択信号CEが活性化状態のときに、合計4個の出
力のうち、いずれか1個を選択状態とするものである。
The substrate bias voltage change selection section 30 includes a total of four 2-input AND gates 34 and a block selector 3.
2. The block selector 32 is
A total of two address signals A0 and A1 are decoded to select one of the total four outputs when the chip selection signal CE is in an active state.

【0066】ブロックセレクタ32の合計4個の出力は
、それぞれメモリセルブロック12に入力されていると
共に、2入力ANDゲート34にも入力されている。
A total of four outputs of the block selector 32 are input to each memory cell block 12 and also to a two-input AND gate 34.

【0067】2入力ANDゲート34は、ブロックセレ
クタ32から入力される信号の活性化状態と、書き込み
選択信号WEの活性化状態との論理積により、ブロック
毎基板バイアス回路22へ出力されている出力を選択状
態とする。
The two-input AND gate 34 outputs an output to the substrate bias circuit 22 for each block by ANDing the activation state of the signal input from the block selector 32 and the activation state of the write selection signal WE. is selected.

【0068】従って、この図1に示される半導体記憶装
置1においては、チップ選択信号CEが活性化状態とな
って、合計2本のアドレス信号A0、A1により所定の
メモリセルブロック12が選択され、書き込み選択信号
WEが活性化状態となると、該メモリセルブロック12
に対応して設けられているブロック毎基板バイアス回路
22により、選択された該メモリセルブロック12の基
板バイアス電圧が変化、即ち、絶対値が小さくされるよ
うになっている。
Therefore, in the semiconductor memory device 1 shown in FIG. 1, the chip selection signal CE is activated, and a predetermined memory cell block 12 is selected by a total of two address signals A0 and A1. When the write selection signal WE becomes activated, the memory cell block 12
By the block-by-block substrate bias circuit 22 provided correspondingly, the substrate bias voltage of the selected memory cell block 12 is changed, that is, its absolute value is made smaller.

【0069】従って、本発明の実施例によれば、選択さ
れたメモリセルブロック12へのデータ書き込み時には
、このメモリセルブロックの基板バイアス電圧の絶対値
が小さくされ、データ書き込み対象であるメモリセルの
実質的な書き込み電位(前述の図2や図5の電圧Va 
に相当)を上昇させることができる。
Therefore, according to the embodiment of the present invention, when writing data to the selected memory cell block 12, the absolute value of the substrate bias voltage of this memory cell block is reduced, and the absolute value of the substrate bias voltage of the memory cell to which data is written is reduced. Substantive write potential (voltage Va in FIGS. 2 and 5 described above)
(equivalent to) can be increased.

【0070】一方、選択されていない他の合計3個のメ
モリセルブロック12に関しては、通常の深い基板バイ
アス電圧が印加されており、各メモリセルのビット線へ
の漏れ電流の低減等により、所定の基板効果を得ること
ができるようになっている。
On the other hand, a normal deep substrate bias voltage is applied to the other three memory cell blocks 12 that are not selected, and a predetermined voltage is applied by reducing the leakage current to the bit line of each memory cell. It is now possible to obtain the substrate effect of

【0071】[0071]

【発明の効果】以上説明した通り、本発明によれば、少
なくともメモリセル部に基板バイアス電圧を印加するよ
うにした半導体記憶装置において、データ書き込み時に
は、書き込み対象となるメモリセルへの書き込み電位を
確保して蓄積電荷を増やしソフトエラー低減等を図ると
共に、書き込みのために選択されていないブロックのセ
ル部では、リーク電流を増加させてしまうことのないと
いう優れた効果を得ることができる。
As explained above, according to the present invention, in a semiconductor memory device in which a substrate bias voltage is applied to at least a memory cell portion, when data is written, the write potential to the memory cell to be written is changed. In addition to increasing accumulated charge and reducing soft errors, it is possible to obtain an excellent effect of not increasing leakage current in cell portions of blocks that are not selected for writing.

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

【図1】図1は、本発明の実施例のブロック図である。FIG. 1 is a block diagram of an embodiment of the invention.

【図2】図2は、本発明の原理を説明するためのメモリ
セルの第1例の回路図である。
FIG. 2 is a circuit diagram of a first example of a memory cell for explaining the principle of the present invention.

【図3】図3は、メモリセルとビット線との間に用いら
れるNチャネルMOSトランジスタの、バルク−ソース
間電圧Vbsとスレッショルド電圧Vthとの関係を示
すグラフである。
FIG. 3 is a graph showing the relationship between bulk-source voltage Vbs and threshold voltage Vth of an N-channel MOS transistor used between a memory cell and a bit line.

【図4】図4は、前記NチャネルMOSトランジスタの
、ゲート電圧Vgsとドレイン−ソース間電流Id と
の関係を示すグラフである。
FIG. 4 is a graph showing the relationship between gate voltage Vgs and drain-source current Id of the N-channel MOS transistor.

【図5】図5は、本発明の原理を説明するためのメモリ
セルの第2例の回路図である。
FIG. 5 is a circuit diagram of a second example of a memory cell for explaining the principle of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10…メモリセル部、 12…メモリセルブロック、 20…基板バイアス回路部、 22…プロック毎基板バイアス回路、 30…基板バイアス電圧変化選択部、 32…ブロックセレクタ、 34…2入力ANDゲート、 T1、T2、T10、T11…NチャネルMOSトラン
ジスタ、 T3、T4…PチャネルMOSトランジスタ、R1、R
2…抵抗、 WE…書き込み選択信号、 CE…チップ選択信号、 A0、A1…アドレス信号、 WL…ワード線、 BLa 、BLb …ビット線、 Vcc…電源電圧、 GND…グランド、 Vgs、Vgs1…ゲート電圧、 Vbs、Vbs1、Vbs2…バルクーソース間電圧、
Vth、Vth1、Vth2…スレッショルド電圧、I
d 、Id 1…ドレイン−ソース間電流、a 〜d 
…節点。
10... Memory cell section, 12... Memory cell block, 20... Substrate bias circuit section, 22... Substrate bias circuit for each block, 30... Substrate bias voltage change selection section, 32... Block selector, 34... 2-input AND gate, T1, T2, T10, T11...N channel MOS transistor, T3, T4...P channel MOS transistor, R1, R
2...Resistor, WE...Write selection signal, CE...Chip selection signal, A0, A1...Address signal, WL...Word line, BLa, BLb...Bit line, Vcc...Power supply voltage, GND...Ground, Vgs, Vgs1...Gate voltage , Vbs, Vbs1, Vbs2... bulk source voltage,
Vth, Vth1, Vth2...Threshold voltage, I
d, Id 1...Drain-source current, a to d
…node.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】少なくともメモリセル部に基板バイアス電
圧を印加するようにした半導体記憶装置において、複数
のブロックに分割されたメモリセルブロック毎に、基板
バイアス電圧を変化可能な基板バイアス手段と、所定の
メモリセルへのデータ書き込み時に、このメモリセルに
対応するメモリセルブロックを選択して、基板バイアス
電圧を変化させる基板バイアス電圧変化選択手段と、を
備えたことを特徴とする半導体記憶装置。
1. A semiconductor memory device configured to apply a substrate bias voltage to at least a memory cell portion, comprising substrate bias means capable of changing a substrate bias voltage for each memory cell block divided into a plurality of blocks; 1. A semiconductor memory device comprising substrate bias voltage change selection means for selecting a memory cell block corresponding to a memory cell and changing a substrate bias voltage when data is written to the memory cell.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9310878B2 (en) 2012-09-06 2016-04-12 Fujitsu Limited Power gated and voltage biased memory circuit for reducing power

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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