JPH0628847A - Semiconductor device - Google Patents

Semiconductor device

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JPH0628847A
JPH0628847A JP4205919A JP20591992A JPH0628847A JP H0628847 A JPH0628847 A JP H0628847A JP 4205919 A JP4205919 A JP 4205919A JP 20591992 A JP20591992 A JP 20591992A JP H0628847 A JPH0628847 A JP H0628847A
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JP
Japan
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voltage
well
substrate
selectively
data retention
Prior art date
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Application number
JP4205919A
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Japanese (ja)
Inventor
Hiroshi Sato
弘 佐藤
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
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Publication of JPH0628847A publication Critical patent/JPH0628847A/en
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Abstract

PURPOSE:To reduce a current consumption in the data retention mode of a pseudo static type RAM or the like. CONSTITUTION:The pseudo static type RAM having the data retention mode is equipped with a substrate voltage generating circuit VBBG which prepares a prescribed substrate voltage VBB, and supplies it to a P type semiconductor substrate PSUB, and a well voltage generating circuit VWBG which prepares a prescribed well voltage VWB, and supplies it to an N type well area NWELL. When the data retention mode is designated, the solute values of the substrate voltages VBB and well voltage VWB are selectively made large. Thus, the threshold voltage of an MOSFET is selectively made large, and the sub-threshold current is made small, so that the current consumption in the data retention mode of the pseudo static type RAM or the like can be reduced.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この発明は、半導体装置に関する
もので、例えば、データリテンションモードを備える擬
似スタティック型RAM(ランダムアクセスメモリ)等
に利用して特に有効な技術に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor device, and more particularly to a technique which is particularly effective when used in a pseudo static RAM (random access memory) having a data retention mode.

【0002】[0002]

【従来の技術】MOSFET(金属酸化物半導体型電界
効果トランジスタ。この明細書では、MOSFETをし
て絶縁ゲート型電界効果トランジスタの総称とする)を
基本構成とするダイナミック型RAMがあり、このよう
なダイナミック型RAMを基本構成としかつスタティッ
ク型RAMとの互換性を有する擬似スタティック型RA
Mがある。さらに、これらの擬似スタティック型RAM
において、MOSFETが形成される半導体基板に適当
な基板電圧を与えることによって、半導体基板とMOS
FET等との間の寄生容量やしきい値電圧等を制御し、
動作の安定化を図る方法が公知であり、回路の電源電圧
をもとに所定の基板電圧を形成する基板電圧発生回路を
備える擬似スタティック型RAM等がある。
2. Description of the Related Art There is a dynamic RAM having a MOSFET (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor. In this specification, MOSFET as a general term for an insulated gate field effect transistor). Pseudo-static RA having a dynamic RAM as a basic configuration and compatibility with static RAM
There is M. Furthermore, these pseudo static RAMs
In the above, by applying an appropriate substrate voltage to the semiconductor substrate on which the MOSFET is formed,
Controls the parasitic capacitance between the FET and the like, the threshold voltage, etc.,
A method for stabilizing the operation is known, and there is a pseudo static RAM including a substrate voltage generating circuit that forms a predetermined substrate voltage based on the power supply voltage of the circuit.

【0003】一方、パーソナルコンピュータやワークス
テーション等において、主電源切断後も電池等によって
メモリ内容を保持するいわゆるバッテリーバックアップ
機能が一般化され、このようなバッテリーバックアップ
時等において、電源電圧の絶対値を小さくすることで擬
似スタティック型RAM等の消費電流を選択的に小さく
するためのデータリテンションモードが公知である。
On the other hand, in personal computers, workstations, etc., a so-called battery backup function has been generalized in which the contents of memory are held by a battery or the like even after the main power supply is cut off. At the time of such battery backup, the absolute value of the power supply voltage is There is known a data retention mode for selectively reducing the current consumption of a pseudo static RAM or the like by reducing the size.

【0004】基板電圧発生回路を内蔵するメモリ集積回
路装置について、例えば、特開昭61−059688号
公報等に記載されている。
A memory integrated circuit device incorporating a substrate voltage generating circuit is described in, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 61-059688.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】基板電圧発生回路を内
蔵する従来の擬似スタティック型RAM等において、基
板電圧は、電源電圧の変動や半導体基板及び装置周辺温
度の変動にともなって変化することの少ない安定した値
とされる。
In a conventional pseudo-static RAM or the like having a built-in substrate voltage generation circuit, the substrate voltage is less likely to change due to fluctuations in the power supply voltage and fluctuations in the semiconductor substrate and device ambient temperature. The value is stable.

【0006】一方、擬似スタティック型RAM等のデー
タリテンションモードにおける消費電流は、擬似スタテ
ィック型RAM等に含まれるMOSFETのサブスレッ
シホルド電流に相当する極めて小さな値と電圧発生回路
の消費電流で規定される。しかし、MOSFETのサブ
スレッシホルド電流は、図10及び図11から明らかな
ように、周辺温度にほぼ比例して変化し、例えば25℃
のような常温時と80℃のような比較的高温時とでは3
桁程度の差を呈して、pA(ピコアンペア)台であった
擬似スタティック型RAM等の全体のサブスレッシホル
ド電流を数十μA(マイクロアンペア)台にまで押し上
げる結果となる。この現象により、擬似スタティック型
RAM等の消費電流は、10μA程度より100μA程
度までに押し上げられる結果となる。このようなスタン
バイ電流の増加は、もともと常温時におけるスタンバイ
電流が数mA(ミリアンペア)台である通常のメモリ集
積回路では問題とならないが、データリテンションモー
ドを有する擬似スタティック型RAM等では、その製品
仕様を満たし得ない致命的な大きさとなる。
On the other hand, the current consumption in the data retention mode of the pseudo static RAM or the like is defined by an extremely small value corresponding to the subthreshold current of the MOSFET included in the pseudo static RAM and the current consumption of the voltage generating circuit. It However, as apparent from FIGS. 10 and 11, the subthreshold current of the MOSFET changes substantially in proportion to the ambient temperature, for example, 25 ° C.
3 at normal temperature like 80 ° C and at relatively high temperature like 80 ° C
This results in a difference of the order of magnitude, and results in pushing up the entire subthreshold current of the pseudo-static RAM or the like, which was on the order of pA (picoampere), to the order of tens of μA (microamperes). Due to this phenomenon, the consumption current of the pseudo static RAM or the like is increased from about 10 μA to about 100 μA. Such an increase in the standby current does not cause a problem in a normal memory integrated circuit in which the standby current is a few mA (milliamperes) at room temperature, but in the pseudo static RAM having the data retention mode, the product specifications are different. It will be a fatal size that can not satisfy.

【0007】この発明の目的は、擬似スタティック型R
AM等のデータリテンションモードにおける消費電流を
低減することにある。
An object of the present invention is to provide a pseudo static type R
It is to reduce current consumption in a data retention mode such as AM.

【0008】この発明の前記ならびにその他の目的と新
規な特徴は、この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 of the present invention will be apparent from the description of this specification and the accompanying drawings.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】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。すなわち、データリテンションモード
を有する擬似スタティック型RAM等に、所定の基板電
圧を形成し半導体基板に供給する基板電圧発生回路と、
所定のウェル電圧を形成しウェル領域に供給するウェル
電圧発生回路とを設け、データリテンションモードが指
定されるとき、上記基板電圧及びウェル電圧の絶対値を
選択的に大きくする。
The outline of a typical one of the inventions disclosed in the present application will be briefly described as follows. That is, a substrate voltage generating circuit for forming a predetermined substrate voltage and supplying it to a semiconductor substrate in a pseudo static RAM or the like having a data retention mode,
A well voltage generating circuit that forms a predetermined well voltage and supplies it to the well region is provided, and when the data retention mode is designated, the absolute values of the substrate voltage and the well voltage are selectively increased.

【0010】[0010]

【作用】上記手段によれば、擬似スタティック型RAM
等に含まれるMOSFETのしきい値電圧をデータリテ
ンションモードにおいて選択的に大きくし、そのサブス
レッシホルド電流を小さくすることができるため、擬似
スタティック型RAMのデータリテンションモードにお
ける消費電流を削減することができる。
According to the above means, the pseudo static RAM
Since it is possible to selectively increase the threshold voltage of the MOSFET included in the data retention mode in the data retention mode and reduce the subthreshold current thereof, it is possible to reduce the current consumption in the data retention mode of the pseudo static RAM. You can

【0011】[0011]

【実施例】図1には、この発明が適用された擬似スタテ
ィック型RAMの一実施例のブロック図が示されてい
る。同図をもとに、まずこの実施例の擬似スタティック
型RAMの構成及び動作の概要について説明する。な
お、図1の各ブロックを構成する回路素子は、公知のC
MOS(相補型MOS)集積回路の製造技術により、単
結晶シリコンのように1個の半導体基板上に形成され
る。
1 is a block diagram showing an embodiment of a pseudo static RAM to which the present invention is applied. An outline of the structure and operation of the pseudo static RAM of this embodiment will be described first with reference to FIG. The circuit elements forming each block in FIG.
It is formed on one semiconductor substrate like single crystal silicon by a manufacturing technique of a MOS (complementary MOS) integrated circuit.

【0012】図1において、この実施例の擬似スタティ
ック型RAM(PSRAM)は、メモリアレイ及びその
周辺回路を含む内部論理回路LCを基本構成とする。内
部論理回路LCには、外部端子VCC及びVSSを介し
て電源電圧VCC及び接地電位VSSがそれぞれ供給さ
れ、外部端子CEB,WEB,OEB及びRFBを介し
て起動制御信号となるチップイネーブル信号CEB(こ
こで、それが有効とされるとき選択的にロウレベルとさ
れるいわゆる反転信号及び反転信号線等については、そ
の名称の末尾にBを付して表す。以下同様),ライトイ
ネーブル信号WEB,出力イネーブル信号OEB及びリ
フレッシュ制御信号RFBがそれぞれ供給される。これ
らの起動制御信号は、内部論理回路LCに含まれるタイ
ミング発生回路TGに供給され、これによって内部制御
信号DRMならびにクロック信号CP1及びCP2等が
選択的に形成される。内部論理回路LCには、さらに外
部端子Dinを介して書き込みデータが1ビット単位で
入力され、外部端子Doutを介して読み出しデータが
1ビット単位で出力される。また、外部端子AX0〜A
Xiを介してi+1ビットのXアドレス信号が供給さ
れ、外部端子AY0〜AYjを介してj+1ビットのY
アドレス信号が供給される。
In FIG. 1, the pseudo static RAM (PSRAM) of this embodiment has an internal logic circuit LC including a memory array and its peripheral circuits as a basic structure. A power supply voltage VCC and a ground potential VSS are supplied to the internal logic circuit LC via external terminals VCC and VSS, respectively, and a chip enable signal CEB (here, a start enable signal which is a start control signal via external terminals CEB, WEB, OEB and RFB). For so-called inverted signals and inverted signal lines, etc., which are selectively brought to a low level when they are enabled, their names are suffixed with B. The same applies hereinafter), write enable signal WEB, output enable The signal OEB and the refresh control signal RFB are supplied respectively. These activation control signals are supplied to the timing generation circuit TG included in the internal logic circuit LC, whereby the internal control signal DRM and the clock signals CP1 and CP2 are selectively formed. Write data is further input to the internal logic circuit LC in 1-bit units via the external terminal Din, and read data is output in 1-bit units via the external terminal Dout. Also, the external terminals AX0-A
An i + 1-bit X address signal is supplied via Xi, and a j + 1-bit Y is supplied via external terminals AY0 to AYj.
An address signal is supplied.

【0013】この実施例において、電源電圧VCCは、
特に制限されないが、擬似スタティック型RAMが通常
の動作モードとされるとき+5Vのような正の電源電圧
とされ、データリテンションモードとされるとき+3V
のような比較的低い電源電圧とされる。また、各起動制
御信号や書き込みデータ及び読み出しデータならびにア
ドレス信号は、いわゆるTTL(Transistor
Transistor Logic)レベルのディジ
タル信号とされる。一方、内部制御信号DRMは、擬似
スタティック型RAMがデータリテンションモードとさ
れるとき、選択的にハイレベルとされる。また、クロッ
ク信号CP1は、所定の周期で一時的にハイレベルとさ
れ、クロック信号CP2は、上記クロック信号CP1に
やや遅れて周期的にかつ一時的にハイレベルとされる。
なお、内部論理回路LCの具体的な説明については、本
発明と直接関係がないので割愛する。
In this embodiment, the power supply voltage VCC is
Although not particularly limited, when the pseudo static RAM is in a normal operation mode, it is set to a positive power supply voltage such as + 5V, and when it is in a data retention mode, + 3V.
The power supply voltage is relatively low. Further, each start control signal, write data, read data, and address signal are so-called TTL (Transistor).
It is a digital signal of the Transistor Logic level. On the other hand, the internal control signal DRM is selectively set to the high level when the pseudo static RAM is in the data retention mode. Further, the clock signal CP1 is temporarily set to the high level in a predetermined cycle, and the clock signal CP2 is set to the high level cyclically and temporarily, slightly behind the clock signal CP1.
A detailed description of the internal logic circuit LC is omitted because it is not directly related to the present invention.

【0014】ところで、内部論理回路LCは、Nチャン
ネル及びPチャンネルMOSFETが組み合わされてな
るCMOS論理回路をその基本論理回路とする。このう
ち、NチャンネルMOSFETは、P型半導体基板上に
形成されるN型拡散層をそのソース及びドレインとし、
PチャンネルMOSFETは、P型半導体基板上のN型
ウェル領域に形成されるP型拡散層をそのソース及びド
レインとする。この実施例の擬似スタティック型RAM
では、NチャンネルMOSFETが形成されるP型半導
体基板に所定の基板電圧VBBを供給し、Pチャンネル
MOSFETが形成されるN型ウェル領域に所定のウェ
ル電圧VWBを供給することで、内部論理回路LCを構
成するMOSFETと半導体基板又はウェル領域との間
の寄生容量ならびにしきい値電圧を制御し、動作の安定
化を図る方法が採られる。このため、擬似スタティック
型RAMには、電源電圧VCCをもとに基板電圧VBB
を形成してP型半導体基板(PSUB)に供給する基板
電圧発生回路VBBGと、同じく電源電圧VCCをもと
にウェル電圧VWBを形成してN型ウェル領域(NWE
LL)に供給するウェル電圧発生回路VWBGとが設け
られる。
By the way, the internal logic circuit LC uses as its basic logic circuit a CMOS logic circuit in which N-channel and P-channel MOSFETs are combined. Of these, the N-channel MOSFET has an N-type diffusion layer formed on a P-type semiconductor substrate as its source and drain,
The P-channel MOSFET uses the P-type diffusion layer formed in the N-type well region on the P-type semiconductor substrate as its source and drain. Pseudo-static RAM of this embodiment
Then, a predetermined substrate voltage VBB is supplied to the P-type semiconductor substrate in which the N-channel MOSFET is formed, and a predetermined well voltage VWB is supplied to the N-type well region in which the P-channel MOSFET is formed. A method of stabilizing the operation by controlling the parasitic capacitance and the threshold voltage between the MOSFET and the semiconductor substrate or the well region constituting the device is adopted. Therefore, in the pseudo static RAM, the substrate voltage VBB is based on the power supply voltage VCC.
And a substrate voltage generating circuit VBBG which supplies the voltage to the P-type semiconductor substrate (PSUB) and a well voltage VWB based on the power supply voltage VCC.
Well voltage generating circuit VWBG supplied to LL) is provided.

【0015】一方、この実施例の擬似スタティック型R
AMは、バッテリーバックアップ時等においてその消費
電流を選択的に小さくするためのデータリテンションモ
ードを備える。このデータリテンションモードにおい
て、擬似スタティック型RAMでは、前述のように、電
源電圧VCCが+3Vとされ、これによってその消費電
流が全般的に低減される。また、データリテンションモ
ード時には、後述するように、基板電圧VBB及びウェ
ル電圧VWBの絶対値が選択的に大きくつまりは深くさ
れ、これによってNチャンネル及びPチャンネルMOS
FETのしきい値電圧が選択的に大きくされる。これら
の結果、MOSFETのサブスレッシホルド電流が小さ
くされ、特に高温下のデータリテンションモードにおけ
る擬似スタティック型RAMの消費電流が削減されるも
のとなる。
On the other hand, the pseudo static type R of this embodiment
The AM has a data retention mode for selectively reducing the current consumption when the battery is backed up. In the data retention mode, in the pseudo static RAM, the power supply voltage VCC is set to + 3V as described above, and the current consumption thereof is generally reduced. Further, in the data retention mode, as will be described later, the absolute values of the substrate voltage VBB and the well voltage VWB are selectively increased or deepened, whereby the N-channel and P-channel MOS transistors are formed.
The threshold voltage of the FET is selectively increased. As a result, the subthreshold current of the MOSFET is reduced, and the current consumption of the pseudo-static RAM in the data retention mode especially under high temperature is reduced.

【0016】この実施例において、擬似スタティック型
RAMのデータリテンションモードは、起動制御信号で
あるリフレッシュ制御信号RFBが所定時間以上継続し
てロウレベルとされることで、あるいは通常の動作モー
ドでは+5Vである電源電圧VCCの電位が+3Vに低
くされることで、選択的に指定される。このうち、リフ
レッシュ制御信号RFBは、前述のように、内部論理回
路LCのタイミング発生回路TGによってモニタされ、
このタイミング発生回路TGによりデータリテンション
モードが識別されたとき、内部制御信号DRMが選択的
にハイレベルとされる。一方、電源電圧VCCの電位
は、電源電圧センサVCCSによってモニタされ、この
電源電圧センサVCCSによりデータリテンションモー
ドが識別されたとき、あるいは上記内部制御信号DRM
がハイレベルとされるとき、その出力信号すなわち内部
制御信号VCLが選択的にハイレベルとされる。
In this embodiment, the data retention mode of the pseudo static RAM is + 5V in the normal operation mode when the refresh control signal RFB which is the start control signal is continuously set to the low level for a predetermined time or longer. It is selectively designated by lowering the potential of the power supply voltage VCC to + 3V. Of these, the refresh control signal RFB is monitored by the timing generation circuit TG of the internal logic circuit LC as described above,
When the data generation mode is identified by the timing generation circuit TG, the internal control signal DRM is selectively set to the high level. On the other hand, the potential of the power supply voltage VCC is monitored by the power supply voltage sensor VCCS, and when the data retention mode is identified by the power supply voltage sensor VCCS, or the internal control signal DRM.
Is set to the high level, its output signal, that is, the internal control signal VCL is selectively set to the high level.

【0017】内部制御信号VCLは、基板電圧発生回路
VBBG及びウェル電圧発生回路VWBGに供給され
る。基板電圧発生回路VBBGには、さらにクロック信
号CP1が供給され、ウェル電圧発生回路VWBGに
は、クロック信号CP1及びCP2が供給される。擬似
スタティック型RAMが通常の動作モードとされ内部制
御信号VCLがロウレベルとされるとき、基板電圧発生
回路VBBGは、−2Vに近い比較的小さな絶対値の基
板電圧VBBを形成して、P型半導体基板に供給する。
また、ウェル電圧発生回路VWBGは、電源電圧VCC
と同電位つまり+5Vのような比較的小さな絶対値のウ
ェル電圧VWBを形成し、N型ウェル領域に供給する。
一方、擬似スタティック型RAMがデータリテンション
モードとされ内部制御信号VCLがハイレベルとされる
とき、基板電圧発生回路VBBGは、−3Vに近い比較
的大きな絶対値の基板電圧VBBを形成し、P型半導体
基板に供給する。また、ウェル電圧発生回路VWBG
は、+6Vのような比較的大きな絶対値のウェル電圧V
WBを形成し、N型ウェル領域に供給する。基板電圧発
生回路VBBG及びウェル電圧発生回路VWBGの具体
的な構成及び動作ならびにその特徴については、後で詳
細に説明する。
The internal control signal VCL is supplied to the substrate voltage generating circuit VBBG and the well voltage generating circuit VWBG. Substrate voltage generation circuit VBBG is further supplied with clock signal CP1, and well voltage generation circuit VWBG is supplied with clock signals CP1 and CP2. When the pseudo-static RAM is set to the normal operation mode and the internal control signal VCL is set to the low level, the substrate voltage generation circuit VBBG forms the substrate voltage VBB having a relatively small absolute value close to −2V and the P-type semiconductor. Supply to the substrate.
In addition, the well voltage generation circuit VWBG has a power supply voltage VCC.
A well voltage VWB having the same potential as that, that is, a relatively small absolute value such as +5 V is formed and supplied to the N-type well region.
On the other hand, when the pseudo static RAM is set to the data retention mode and the internal control signal VCL is set to the high level, the substrate voltage generation circuit VBBG forms the substrate voltage VBB having a relatively large absolute value close to -3V and the P type. Supply to semiconductor substrate. In addition, the well voltage generation circuit VWBG
Is a well voltage V having a relatively large absolute value such as + 6V.
WB is formed and supplied to the N-type well region. Specific configurations and operations of the substrate voltage generating circuit VBBG and the well voltage generating circuit VWBG and their characteristics will be described in detail later.

【0018】図2には、図1の擬似スタティック型RA
Mに含まれる電源電圧センサVCCSの一実施例の回路
図が示されている。同図をもとに、この実施例の擬似ス
タティック型RAMに含まれる電源電圧センサVCCS
の具体的な構成及び動作について説明する。なお、以下
の回路図において、そのチャンネル(バックゲート)部
に矢印が付されるMOSFETはPチャンネル型であっ
て、矢印の付されないNチャンネルMOSFETと区別
して示される。
FIG. 2 shows the pseudo static RA of FIG.
A circuit diagram of one embodiment of the power supply voltage sensor VCCS included in M is shown. Based on the figure, the power supply voltage sensor VCCS included in the pseudo static RAM of this embodiment.
The specific configuration and operation of will be described. In the following circuit diagrams, the MOSFET with an arrow added to its channel (back gate) portion is a P-channel type MOSFET, and is shown separately from the N-channel MOSFET without an arrow.

【0019】図2において、電源電圧センサVCCS
は、特に制限されないが、電源電圧VCC及び接地電位
VSS間に直列形態に設けられる3個のPチャンネルM
OSFETQP1〜QP3ならびに1個のNチャンネル
MOSFETQN1を含む。このうち、MOSFETQ
P1〜QP3は、ともにそのゲート及びドレインが共通
結合されることでダイオード形態とされ、MOSFET
QN1のゲートには、前記クロック信号CP1が供給さ
れる。MOSFETQP3及びQN1の共通結合された
ドレインは、内部ノードn1として、インバータN1の
入力端子に結合される。このインバータN1の出力端子
は、オアゲートOG1の一方の入力端子に結合され、オ
アゲートOG1の他方の入力端子には、前記内部制御信
号DRMが供給される。オアゲートOG1の出力信号
は、電源電圧センサVCCSの出力信号すなわち内部制
御信号VCLとして、基板電圧発生回路VBBG及びウ
ェル電圧発生回路VWBGに供給される。
In FIG. 2, the power supply voltage sensor VCCS
Is not particularly limited, but three P-channel M provided in series between the power supply voltage VCC and the ground potential VSS.
It includes OSFETs QP1 to QP3 and one N-channel MOSFET QN1. Of these, MOSFETQ
The gates and drains of P1 to QP3 are commonly coupled to form a diode,
The clock signal CP1 is supplied to the gate of QN1. The commonly coupled drains of MOSFETs QP3 and QN1 are coupled to the input terminal of inverter N1 as internal node n1. The output terminal of the inverter N1 is coupled to one input terminal of the OR gate OG1, and the internal control signal DRM is supplied to the other input terminal of the OR gate OG1. The output signal of the OR gate OG1 is supplied to the substrate voltage generation circuit VBBG and the well voltage generation circuit VWBG as the output signal of the power supply voltage sensor VCCS, that is, the internal control signal VCL.

【0020】擬似スタティック型RAMが通常の動作モ
ードとされ内部制御信号DRMがロウレベルとされると
き、電源電圧VCCは、前述のように、+5Vとされ
る。このとき、電源電圧センサVCCSでは、クロック
信号CP1がハイレベルとされることを条件にMOSF
ETQP1〜QP3ならびにQN1を介して所定のセン
ス電流が流されるが、内部ノードn1は、電源電圧VC
Cが+5VとされることでインバータN1の論理スレッ
シホルドを超える比較的高い電位とされる。しかるに、
インバータN1の出力信号もロウレベルとなり、これに
よってオアゲートOG1の出力信号すなわち内部制御信
号VCLがロウレベルとなる。
When the pseudo static RAM is in the normal operation mode and the internal control signal DRM is at low level, the power supply voltage VCC is + 5V as described above. At this time, in the power supply voltage sensor VCCS, the MOSF is provided on condition that the clock signal CP1 is at the high level.
A predetermined sense current flows through ETQP1 to QP3 and QN1, but internal node n1 receives power supply voltage VC.
By setting C to + 5V, the potential is set to a relatively high potential exceeding the logic threshold of the inverter N1. However,
The output signal of the inverter N1 also becomes low level, whereby the output signal of the OR gate OG1, ie, the internal control signal VCL becomes low level.

【0021】一方、擬似スタティック型RAMがデータ
リテンションモードとされるとき、前述のように、内部
制御信号DRMがハイレベルとされ、あるいは電源電圧
VCCが+3Vとされる。内部制御信号DRMがハイレ
ベルとされるとき、電源電圧センサVCCSでは、イン
バータN1の出力信号に関係なく、オアゲートOG1の
出力信号すなわち内部制御信号VCLがハイレベルとさ
れる。また、電源電圧VCCが+3Vとされるとき、電
源電圧センサVCCSでは、クロック信号CP1がハイ
レベルとされることを条件にMOSFETQP1〜QP
3ならびにQN1を介して比較的小さなセンス電流が流
され、これを受けて内部ノードn1がインバータN1の
論理スレッシホルドより低い所定の電位とされる。しか
るに、インバータN1の出力信号がハイレベルとなり、
これによってオアゲートOG1の出力信号すなわち内部
制御信号VCLがハイレベルとなる。
On the other hand, when the pseudo static RAM is set to the data retention mode, the internal control signal DRM is set to the high level or the power supply voltage VCC is set to + 3V as described above. When the internal control signal DRM is set to the high level, in the power supply voltage sensor VCCS, the output signal of the OR gate OG1, that is, the internal control signal VCL is set to the high level regardless of the output signal of the inverter N1. Further, when the power supply voltage VCC is +3 V, the power supply voltage sensor VCCS has MOSFETs QP1 to QP provided that the clock signal CP1 is at a high level.
A relatively small sense current is passed through 3 and QN1, and in response thereto, internal node n1 is set to a predetermined potential lower than the logic threshold of inverter N1. However, the output signal of the inverter N1 becomes high level,
As a result, the output signal of the OR gate OG1, that is, the internal control signal VCL becomes high level.

【0022】なお、クロック信号CP1がロウレベルと
されるとき、電源電圧センサVCCSでは、電源電圧V
CCの電位に関係なく、MOSFETQN1がオフ状態
とされる。このため、インバータN1の入力端子は、M
OSFETQP1〜QP3を介して電源電圧VCCのよ
うなハイレベルとされ、その出力信号は無条件にロウレ
ベルとされる。つまり、この実施例の擬似スタティック
型RAMでは、電源電圧センサVCCSによる電源電圧
VCCのモニタが、クロック信号CP1のハイレベルを
受けて選択的に実行され、これによって擬似スタティッ
ク型RAMの定常的な消費電流が削減されるものとな
る。
When the clock signal CP1 is at low level, the power supply voltage sensor VCCS detects that the power supply voltage V
The MOSFET QN1 is turned off regardless of the potential of CC. Therefore, the input terminal of the inverter N1 is M
It is set to a high level like the power supply voltage VCC via the OSFETs QP1 to QP3, and its output signal is unconditionally set to a low level. That is, in the pseudo static RAM of this embodiment, the monitoring of the power supply voltage VCC by the power supply voltage sensor VCCS is selectively executed in response to the high level of the clock signal CP1, thereby the steady consumption of the pseudo static RAM. The current will be reduced.

【0023】図3には、図1の擬似スタティック型RA
Mに含まれる基板電圧発生回路VBBGの一実施例のブ
ロック図が示され、図4及び図5には、図3の基板電圧
発生回路VBBGに含まれる通常動作用基板電圧センサ
VBSN及びデータリテンション用基板電圧センサVB
SRの一実施例の回路図がそれぞれ示されている。ま
た、図6には、図1の擬似スタティック型RAMに含ま
れるウェル電圧発生回路VWBGの一実施例のブロック
図が示され、図7及び図8には、図6のウェル電圧発生
回路VWBGに含まれるウェル電圧センサVWBS及び
ウェル電位リーク回路VWBLの一実施例の回路図がそ
れぞれ示されている。さらに、図9には、図3の基板電
圧発生回路VBBGならびに図6のウェル電圧発生回路
VWBGの一実施例の信号波形図が示され、図10及び
図11には、擬似スタティック型RAMを構成するNチ
ャンネルMOSFET及びPチャンネルMOSFETの
ゲート・ソース間電圧とドレイン電流との関係を説明す
るための一般的な特性図がそれぞれ示されている。これ
らの図をもとに、この実施例の擬似スタティック型RA
Mの基板電圧発生回路VBBG及びウェル電圧発生回路
VWBGの具体的な構成及び動作ならびにその特徴につ
いて説明する。なお、図9において、信号SN及びSR
ならびにSWは、後述するように、クロック信号CP1
及びCP2に同期して変化されるが、煩雑を避けるた
め、これらのクロック信号と関係なく変化されるものと
した。また、擬似スタティック型RAMは、電源電圧V
CCが所定の電位VCRより低くされることで選択的に
データリテンションモードとされるものとし、このため
に内部制御信号VCLは、電源電圧VCCが上記電位V
CRより低くされるとき選択的にハイレベルとされるも
のとした。
FIG. 3 shows the pseudo static RA of FIG.
A block diagram of an embodiment of the substrate voltage generation circuit VBBG included in M is shown, and FIGS. 4 and 5 show a substrate voltage sensor VBSN for normal operation and data retention included in the substrate voltage generation circuit VBBG of FIG. Substrate voltage sensor VB
The circuit diagrams of one embodiment of SR are respectively shown. 6 is a block diagram of an embodiment of the well voltage generating circuit VWBG included in the pseudo static RAM of FIG. 1, and FIGS. 7 and 8 show the well voltage generating circuit VWBG of FIG. The circuit diagrams of one embodiment of the well voltage sensor VWBS and the well potential leak circuit VWBL included therein are respectively shown. Further, FIG. 9 shows a signal waveform diagram of one embodiment of the substrate voltage generating circuit VBBG of FIG. 3 and the well voltage generating circuit VWBG of FIG. 6, and FIG. 10 and FIG. 11 constitute a pseudo static RAM. General characteristic diagrams for explaining the relationship between the gate-source voltage and the drain current of the N-channel MOSFET and the P-channel MOSFET, respectively, are shown. Based on these figures, the pseudo static RA of this embodiment
The specific configurations and operations of the M substrate voltage generating circuit VBBG and the well voltage generating circuit VWBG and the features thereof will be described. In FIG. 9, the signals SN and SR
And SW are clock signals CP1 as described later.
, And CP2, but in order to avoid complication, they are changed independently of these clock signals. In addition, the pseudo static RAM has a power supply voltage V
It is assumed that the data retention mode is selectively set by setting CC lower than a predetermined potential VCR. Therefore, the internal control signal VCL has a power supply voltage VCC of the above potential VCR.
When it is lower than CR, it is selectively set to the high level.

【0024】図3において、基板電圧発生回路VBBG
は、特に制限されないが、クロック信号CP1及び内部
制御信号VCLを受ける通常動作用基板電圧センサVB
SN(第1の基板電圧センサ)と、クロック信号CP1
ならびに内部制御信号VCLのインバータN2による反
転信号つまり反転内部制御信号VCLBを受けるデータ
リテンション用基板電圧センサVBSR(第2の基板電
圧センサ)とを備え、さらに、比較的大きな電流供給能
力を有する大容量基板電圧出力回路VBGL(第1の基
板電圧出力回路)と、比較的小さな電流供給能力を有す
る小容量基板電圧出力回路VBGS(第2の基板電圧出
力回路)とを備える。
In FIG. 3, the substrate voltage generating circuit VBBG
Is not particularly limited, but is a substrate voltage sensor VB for normal operation which receives the clock signal CP1 and the internal control signal VCL.
SN (first substrate voltage sensor) and clock signal CP1
And a data retention substrate voltage sensor VBSR (second substrate voltage sensor) for receiving an inverted signal of the internal control signal VCL by the inverter N2, that is, an inverted internal control signal VCLB, and further, a large capacity having a relatively large current supply capability. A substrate voltage output circuit VBGL (first substrate voltage output circuit) and a small capacity substrate voltage output circuit VBGS (second substrate voltage output circuit) having a relatively small current supply capability are provided.

【0025】大容量基板電圧出力回路VBGLには、相
補ゲートG1を介して通常動作用基板電圧センサVBS
Nの出力信号SNが選択的に供給され、相補ゲートG2
を介してデータリテンション用基板電圧センサVBSR
の出力信号SRが選択的に供給される。このうち、相補
ゲートG1を構成するNチャンネル及びPチャンネルM
OSFETには、反転内部制御信号VCLB及び内部制
御信号VCLがそれぞれ供給され、相補ゲートG2を構
成するNチャンネル及びPチャンネルMOSFETに
は、内部制御信号VCL及び反転内部制御信号VCLB
がそれぞれ供給される。これにより、大容量基板電圧出
力回路VBGLには、内部制御信号VCLがロウレベル
とされ反転内部制御信号VCLがハイレベルとされると
き、つまり擬似スタティック型RAMが通常の動作モー
ドとされるとき、相補ゲートG1を介して通常動作用基
板電圧センサVBSNの出力信号SNが選択的に供給さ
れ、内部制御信号VCLがハイレベルとされ反転内部制
御信号VCLがロウレベルとされるとき、つまり擬似ス
タティック型RAMがデータリテンションモードとされ
るとき、相補ゲートG2を介してデータリテンション用
基板電圧センサVBSRの出力信号SRが選択的に供給
される。
The large capacity substrate voltage output circuit VBGL is connected to the normal operation substrate voltage sensor VBS through the complementary gate G1.
The output signal SN of N is selectively supplied to the complementary gate G2.
Through the data retention substrate voltage sensor VBSR
Output signal SR of is selectively supplied. Of these, the N channel and the P channel M forming the complementary gate G1
The OSFET is supplied with the inverted internal control signal VCLB and the internal control signal VCL, respectively, and the N-channel and P-channel MOSFETs forming the complementary gate G2 are supplied with the internal control signal VCL and the inverted internal control signal VCLB.
Are supplied respectively. As a result, the large-capacity substrate voltage output circuit VBGL is complemented when the internal control signal VCL is at the low level and the inverted internal control signal VCL is at the high level, that is, when the pseudo static RAM is in the normal operation mode. When the output signal SN of the normal operation substrate voltage sensor VBSN is selectively supplied through the gate G1, the internal control signal VCL is set to the high level and the inverted internal control signal VCL is set to the low level, that is, the pseudo static RAM is In the data retention mode, the output signal SR of the data retention substrate voltage sensor VBSR is selectively supplied via the complementary gate G2.

【0026】大容量基板電圧出力回路VBGLは、通常
動作用基板電圧センサVBSNの出力信号SNあるいは
データリテンション用基板電圧センサVBSRの出力信
号SRがロウレベルとされることで選択的に動作状態と
され、所定の基板電圧VBBを形成する。また、小容量
基板電圧出力回路VBGSは、擬似スタティック型RA
Mの動作モードに関係なく定常的に動作状態とされ、所
定の基板電圧VBBを形成する。大容量基板電圧出力回
路VBGL及び小容量基板電圧出力回路VBGSにより
形成される基板電圧VBBは、P型半導体基板に供給さ
れるとともに、通常動作用基板電圧センサVBSN及び
データリテンション用基板電圧センサVBSRにも供給
される。なお、基板電圧発生回路VBBGが比較的大き
な電流供給能力を有する大容量基板電圧出力回路VBG
Lと比較的小さな電流供給能力を有する小容量基板電圧
出力回路VBGSとからなることで、擬似スタティック
型RAMの待機状態における消費電流がさらに削減され
るものとなる。
The large-capacity substrate voltage output circuit VBGL is selectively activated by setting the output signal SN of the normal operation substrate voltage sensor VBSN or the output signal SR of the data retention substrate voltage sensor VBSR to low level. A predetermined substrate voltage VBB is formed. Further, the small-capacity substrate voltage output circuit VBGS is a pseudo static type RA.
Regardless of the operating mode of M, the operating state is constantly made, and a predetermined substrate voltage VBB is formed. The substrate voltage VBB formed by the large-capacity substrate voltage output circuit VBGL and the small-capacity substrate voltage output circuit VBGS is supplied to the P-type semiconductor substrate and supplied to the normal operation substrate voltage sensor VBSN and the data retention substrate voltage sensor VBSR. Is also supplied. It should be noted that the substrate voltage generation circuit VBBG has a large capacity substrate voltage output circuit VBG having a relatively large current supply capability.
By including L and the small-capacity substrate voltage output circuit VBGS having a relatively small current supply capability, the current consumption in the standby state of the pseudo static RAM can be further reduced.

【0027】通常動作用基板電圧センサVBSNは、図
4に示されるように、電源電圧VCC及び基板電圧VB
B間に直列形態に設けられる1個のPチャンネルMOS
FETQP4ならびに3個のNチャンネルMOSFET
QN2〜QN4を含む。このうち、MOSFETQP4
のゲートには、クロック信号CP1のインバータN3に
よる反転信号が供給され、MOSFETQN2のゲート
には、内部制御信号VCLが供給される。MOSFET
QN3及びQN4は、そのゲート及びドレインが共通結
合されることで、ともにダイオード形態とされる。MO
SFETQP4及びQN2の共通結合されたドレイン
は、内部ノードn2として、インバータN4の入力端子
に結合される。このインバータN4の出力信号は、通常
動作用基板電圧センサVBSNの出力信号SNとなる。
As shown in FIG. 4, the substrate voltage sensor VBSN for normal operation has a power supply voltage VCC and a substrate voltage VB.
One P-channel MOS provided in series between B
FET QP4 and 3 N-channel MOSFETs
Includes QN2 to QN4. Of these, MOSFET QP4
An inverted signal of the clock signal CP1 generated by the inverter N3 is supplied to the gate of the MOSFET, and an internal control signal VCL is supplied to the gate of the MOSFET QN2. MOSFET
The gates and drains of QN3 and QN4 are commonly coupled, so that both QN3 and QN4 have a diode configuration. MO
The commonly coupled drains of SFETs QP4 and QN2 are coupled to the input terminal of inverter N4 as internal node n2. The output signal of the inverter N4 becomes the output signal SN of the normal operation substrate voltage sensor VBSN.

【0028】擬似スタティック型RAMがデータリテン
ションモードとされ内部制御信号VCLがハイレベルと
されるとき、通常動作用基板電圧センサVBSNでは、
MOSFETQN2がほぼ定常的にオン状態となり、内
部ノードn2は、MOSFETQP4のオン状態に関係
なくほぼ定常的にインバータN4の論理スレッシホルド
レベルより低い電位となる。このため、インバータN4
すなわち通常動作用基板電圧センサVBSNの出力信号
SNは、図9に示されるように、定常的にハイレベルす
なわち無効レベルとされ、大容量基板電圧出力回路VB
GLは、構成するデータリテンション用基板電圧センサ
VBSRの出力信号SRに従って選択的に動作状態とさ
れるものとなる。
When the pseudo static RAM is set to the data retention mode and the internal control signal VCL is set to the high level, the normal operation substrate voltage sensor VBSN:
MOSFET QN2 is turned on almost constantly, and internal node n2 is set to a potential lower than the logic threshold level of inverter N4 almost constantly regardless of the on state of MOSFET QP4. Therefore, the inverter N4
That is, the output signal SN of the normal operation substrate voltage sensor VBSN is constantly set to a high level, that is, an invalid level, as shown in FIG. 9, and the large capacity substrate voltage output circuit VBSN is output.
The GL is selectively activated in accordance with the output signal SR of the constituent data retention substrate voltage sensor VBSR.

【0029】一方、擬似スタティック型RAMが通常の
動作モードとされ内部制御信号VCLがロウレベルとさ
れると、通常動作用基板電圧センサVBSNでは、MO
SFETQP4がクロック信号CP1のインバータN3
による反転信号がロウレベルであることを条件に選択的
にオン状態となり、これによって通常動作用基板電圧セ
ンサVBSNが有効状態となる。このとき、基板電圧V
BBの絶対値が、 VBB1=3×Vthn なる所定値VBB1(第1の所定値)より大きく、充分
に深い電位にあると、MOSFETQN2〜QN4はオ
ン状態となり、内部ノードn2が、インバータN4の論
理スレッシホルドより低い電位とされる。これにより、
インバータN4すなわち通常動作用基板電圧センサVB
SNの出力信号SNはハイレベルすなわち無効レベルと
され、大容量基板電圧出力回路VBGLは非動作状態と
される。ところが、このとき、基板電圧VBBの絶対値
が上記所定値VBB1より小さく、比較的浅い状態にあ
ると、MOSFETQN2〜QN4はオフ状態となり、
内部ノードn2は電源電圧VCCのようなハイレベルと
される。したがって、インバータN4すなわち通常動作
用基板電圧センサVBSNの出力信号SNがロウレベル
すなわち有効レベルとされ、これによって大容量基板電
圧出力回路VBGLが動作状態とされる。なお、上式に
おけるVthnは、NチャンネルMOSFETのしきい
値電圧を示すものである。
On the other hand, when the pseudo static RAM is set to the normal operation mode and the internal control signal VCL is set to the low level, the normal operation substrate voltage sensor VBSN outputs MO.
SFETQP4 is an inverter N3 for the clock signal CP1
Is turned on selectively on condition that the inversion signal by is low level, whereby the normal operation substrate voltage sensor VBSN is enabled. At this time, the substrate voltage V
When the absolute value of BB is larger than a predetermined value VBB1 (first predetermined value) of VBB1 = 3 × Vthn and is at a sufficiently deep potential, the MOSFETs QN2 to QN4 are turned on, and the internal node n2 becomes the logic of the inverter N4. The potential is lower than the threshold. This allows
Inverter N4, that is, substrate voltage sensor VB for normal operation
The output signal SN of SN is set to the high level, that is, the invalid level, and the large-capacity substrate voltage output circuit VBGL is set to the inactive state. However, at this time, if the absolute value of the substrate voltage VBB is smaller than the predetermined value VBB1 and is in a relatively shallow state, the MOSFETs QN2 to QN4 are turned off,
The internal node n2 is at a high level like the power supply voltage VCC. Therefore, the output signal SN of the inverter N4, that is, the normal operation substrate voltage sensor VBSN is set to the low level, that is, the effective level, whereby the large capacity substrate voltage output circuit VBGL is activated. Note that Vthn in the above equation indicates the threshold voltage of the N-channel MOSFET.

【0030】次に、データリテンション用基板電圧セン
サVBSRは、図5に示されるように、電源電圧VCC
及び基板電圧VBB間に直列形態に設けられる1個のP
チャンネルMOSFETQP5ならびに4個のNチャン
ネルMOSFETQN5〜QN8を含む。このうち、M
OSFETQP5のゲートには、クロック信号CP1の
インバータN5による反転信号が供給され、MOSFE
TQN5のゲートには反転内部制御信号VCLBが供給
される。MOSFETQN6〜QN8は、そのゲート及
びドレインが共通結合されることで、ともにダイオード
形態とされる。MOSFETQP5及びQN5の共通結
合されたドレインは、内部ノードn3として、インバー
タN6の入力端子に結合される。インバータN6の出力
信号は、データリテンション用基板電圧センサVBSR
の出力信号SRとなる。
Next, the data retention substrate voltage sensor VBSR, as shown in FIG.
And a P provided in series between the substrate voltage VBB and the substrate voltage VBB.
It includes a channel MOSFET QP5 and four N-channel MOSFETs QN5 to QN8. Of these, M
An inverted signal of the clock signal CP1 from the inverter N5 is supplied to the gate of the OSFET QP5, and
The inverted internal control signal VCLB is supplied to the gate of TQN5. The gates and drains of the MOSFETs QN6 to QN8 are commonly coupled to each other so that they have a diode configuration. The commonly coupled drains of MOSFETs QP5 and QN5 are coupled to the input terminal of inverter N6 as internal node n3. The output signal of the inverter N6 is a substrate voltage sensor VBSR for data retention.
Output signal SR.

【0031】擬似スタティック型RAMが通常の動作モ
ードとされ反転内部制御信号VCLBがハイレベルとさ
れるとき、データリテンション用基板電圧センサVBS
Rでは、MOSFETQN5がほぼ定常的にオン状態と
なり、内部ノードn3は、MOSFETQP5のオン状
態に関係なくほぼ定常的にインバータN6の論理スレッ
シホルドレベルより低い電位とされる。しかるに、イン
バータN6すなわちデータリテンション用基板電圧セン
サVBSRの出力信号SRは、図9に示されるように、
ほぼ定常的にハイレベルすなわち無効レベルとされるた
め、大容量基板電圧出力回路VBGLは、通常動作用基
板電圧センサVBSNの出力信号SNに従って選択的に
動作状態とされるものとなる。
When the pseudo static RAM is in the normal operation mode and the inverted internal control signal VCLB is at the high level, the substrate voltage sensor for data retention VBS is used.
At R, the MOSFET QN5 is turned on almost constantly, and the internal node n3 is set to a potential lower than the logic threshold level of the inverter N6 almost constantly regardless of the on state of the MOSFET QP5. However, the output signal SR of the inverter N6, that is, the data retention substrate voltage sensor VBSR, is as shown in FIG.
Since the high-level substrate voltage output circuit VBGL is almost constantly set to the high level, that is, the ineffective level, the large-capacity substrate voltage output circuit VBGL is selectively operated according to the output signal SN of the normal operation substrate voltage sensor VBSN.

【0032】一方、擬似スタティック型RAMがデータ
リテンションモードとされ反転内部制御信号VCLBが
ロウレベルとされると、データリテンション用基板電圧
センサVBSRでは、MOSFETQP5がクロック信
号CP1のインバータN5による反転信号がロウレベル
であることを条件に選択的にオン状態となり、これによ
ってデータリテンション用基板電圧センサVBSRが有
効状態となる。このとき、基板電圧VBBの絶対値が、 VBB2=4×Vthn なる所定値VBB2(第2の所定値)より大きいとき、
言い換えるならば基板電圧VBBが前記所定値VBB1
よりさらにVthn以上深いと、MOSFETQN5〜
QN8が一斉にオン状態となり、内部ノードn3が、イ
ンバータN6の論理スレッシホルドレベルより低い電位
とされる。これにより、インバータN6すなわちデータ
リテンション用基板電圧センサVBSRの出力信号SR
がハイレベルすなわち無効レベルとされ、大容量基板電
圧出力回路VBGLは非動作状態とされる。ところが、
このとき、基板電圧VBBの絶対値が上記所定値VBB
2より小さいと、MOSFETQN5〜QN8がオフ状
態となり、内部ノードn3は電源電圧VCCのようなハ
イレベルとされる。したがって、インバータN6すなわ
ちデータリテンション用基板電圧センサVBSRの出力
信号SRがロウレベルすなわち有効レベルとされ、この
出力信号SRのロウレベルを受けて大容量基板電圧出力
回路VBGLが動作状態とされる。
On the other hand, when the pseudo static RAM is set to the data retention mode and the inverted internal control signal VCLB is set to the low level, in the data retention substrate voltage sensor VBSR, the MOSFET QP5 inverts the clock signal CP1 by the inverter N5 to the low level. Under certain conditions, it is selectively turned on, whereby the data retention substrate voltage sensor VBSR is enabled. At this time, when the absolute value of the substrate voltage VBB is larger than a predetermined value VBB2 (second predetermined value) VBB2 = 4 × Vthn,
In other words, the substrate voltage VBB is the predetermined value VBB1.
If it is deeper than Vthn by more than Vthn, MOSFET QN5-5
QN8 is turned on all at once, and internal node n3 is set to a potential lower than the logic threshold level of inverter N6. As a result, the output signal SR of the inverter N6, that is, the data retention substrate voltage sensor VBSR is output.
Is set to a high level, that is, an invalid level, and the large-capacity substrate voltage output circuit VBGL is set to the non-operation state. However,
At this time, the absolute value of the substrate voltage VBB is the predetermined value VBB.
When it is smaller than 2, the MOSFETs QN5 to QN8 are turned off and the internal node n3 is set to a high level like the power supply voltage VCC. Therefore, the output signal SR of the inverter N6, that is, the data retention substrate voltage sensor VBSR is set to the low level, that is, the effective level, and the large capacity substrate voltage output circuit VBGL is activated in response to the low level of the output signal SR.

【0033】これらの結果、この実施例の基板電圧発生
回路VBBGでは、図9に示されるように、基板電圧V
BBの電位が、擬似スタティック型RAMが通常の動作
モードにある場合、 VBB=−3×Vthn すなわち例えば−2Vに近い比較的浅い電位となるべく
制御され、擬似スタティック型RAMがデータリテンシ
ョンモードにある場合には、 VBB=−4×Vthn すなわち−3Vに近い比較的深い電位となるべく制御さ
れる。基板電圧VBBが1V程度深くされるとき、擬似
スタティック型RAMの各部では、NチャンネルMOS
FETのしきい値電圧が例えば0.1〜0.3V程度大
きくされる。このしきい値電圧の変化は、図10から明
らかなように、NチャンネルMOSFETのドレイン電
流すなわちサブスレッシホルド電流を1ないし3桁程度
小さくする効果を生み、これによってデータリテンショ
ンモードにおける擬似スタティック型RAMのスタンバ
イ電流が、周辺温度にかかわらず、例えば数μAないし
数百pA程度に削減されるものとなる。
As a result, in the substrate voltage generating circuit VBBG of this embodiment, as shown in FIG.
When the pseudo static RAM is in the normal operation mode, the potential of BB is controlled to be VBB = −3 × Vthn, that is, a relatively shallow potential close to, for example, −2 V, and the pseudo static RAM is in the data retention mode. Is controlled so that VBB = −4 × Vthn, that is, a relatively deep potential close to −3V. When the substrate voltage VBB is deepened by about 1V, in each part of the pseudo static RAM, an N channel MOS is
The threshold voltage of the FET is increased, for example, by about 0.1 to 0.3V. As is apparent from FIG. 10, this change in the threshold voltage produces an effect of reducing the drain current of the N-channel MOSFET, that is, the subthreshold current by about 1 to 3 digits, and thereby the pseudo static type in the data retention mode. The standby current of the RAM is reduced to, for example, several μA to several hundred pA regardless of the ambient temperature.

【0034】次に、ウェル電圧発生回路VWBGは、特
に制限されないが、図6に示されるように、クロック信
号CP1を受けるウェル電圧センサVWBSと、内部制
御信号VCLを受けるウェル電位リーク回路VWBLと
を備え、さらに、比較的大きな電流供給能力を有する大
容量ウェル電圧出力回路VWGL(第1のウェル電圧出
力回路)と、比較的小さな電流供給能力を有する小容量
ウェル電圧出力回路VWGS(第2のウェル電圧出力回
路)とを備える。
Well voltage generating circuit VWBG is not particularly limited, but as shown in FIG. 6, a well voltage sensor VWBS receiving clock signal CP1 and a well potential leak circuit VWBL receiving internal control signal VCL are provided. And a large capacity well voltage output circuit VWGL (first well voltage output circuit) having a relatively large current supply capacity and a small capacity well voltage output circuit VWGS (second well) having a relatively small current supply capacity. Voltage output circuit).

【0035】大容量ウェル電圧出力回路VWGLには、
ナンドゲートNAG1の出力信号が起動信号として供給
され、小容量ウェル電圧出力回路VWGSには、ナンド
ゲートNAG2の出力信号が起動信号として供給され
る。ナンドゲートNAG1及びNAG2の第1の入力端
子には、クロック信号CP2が供給され、ナンドゲート
NAG1の第3の入力端子及びナンドゲートNAG2の
第2の入力端子には、内部制御信号VCLが供給され
る。ナンドゲートNAG1の第2の入力端子には、ウェ
ル電圧センサVWBSの出力信号SWが供給される。
In the large capacity well voltage output circuit VWGL,
The output signal of the NAND gate NAG1 is supplied as a start signal, and the output signal of the NAND gate NAG2 is supplied as a start signal to the small capacity well voltage output circuit VWGS. The clock signal CP2 is supplied to the first input terminals of the NAND gates NAG1 and NAG2, and the internal control signal VCL is supplied to the third input terminal of the NAND gate NAG1 and the second input terminal of the NAND gate NAG2. The output signal SW of the well voltage sensor VWBS is supplied to the second input terminal of the NAND gate NAG1.

【0036】これにより、大容量ウェル電圧出力回路V
WGLは、ナンドゲートNAG1の出力信号がロウレベ
ルとされるとき、言い換えるならば擬似スタティック型
RAMがデータリテンションモードとされ内部制御信号
VCLがハイレベルとされるとき、ウェル電圧センサV
WBSの出力信号SWのハイレベルを受けて選択的に動
作状態とされ、電源電圧VCCを昇圧することにより比
較的大きな絶対値のウェル電圧VWBを形成する。ま
た、小容量ウェル電圧出力回路VWGSは、ナンドゲー
トNAG2の出力信号がロウレベルとされるとき、言い
換えるならば擬似スタティック型RAMがデータリテン
ションモードとされるとき、ほぼ定常的に動作状態とさ
れ、同じく電源電圧VCCを昇圧することにより比較的
大きな絶対値のウェル電圧VWBを形成する。
As a result, the large capacity well voltage output circuit V
WGL is a well voltage sensor V when the output signal of the NAND gate NAG1 is at a low level, in other words, when the pseudo static RAM is in the data retention mode and the internal control signal VCL is at a high level.
Upon receiving the high level of the output signal SW of WBS, it is selectively brought into an operating state, and the well voltage VWB having a relatively large absolute value is formed by boosting the power supply voltage VCC. In addition, the small-capacity well voltage output circuit VWGS is almost constantly operated when the output signal of the NAND gate NAG2 is at a low level, in other words, when the pseudo static RAM is in the data retention mode, and the power supply is also the same. By boosting the voltage VCC, the well voltage VWB having a relatively large absolute value is formed.

【0037】なお、クロック信号CP2によりストロー
ブされるナンドゲートNAG1及びNAG2の出力信号
は、大容量ウェル電圧出力回路VWGL及び小容量ウェ
ル電圧出力回路VWGSに設けられるラッチ回路によっ
て、クロック信号CP2の1サイクルに相当する間、保
持される。また、大容量ウェル電圧出力回路VWGL及
び小容量ウェル電圧出力回路VWGSにより形成される
ウェル電圧VWBは、PチャンネルMOSFETが形成
されるN型ウェル領域に供給されるとともに、ウェル電
圧センサVWBS及びウェル電位リーク回路VWBLに
も供給される。このように、ウェル電圧発生回路VWB
Gが比較的大きな電流供給能力を有する大容量ウェル電
圧出力回路VWGLと比較的小さな電流供給能力を有す
る小容量ウェル電圧出力回路VWGSとからなること
で、擬似スタティック型RAMの待機状態における消費
電流がさらに削減されるものとなる。
The output signals of the NAND gates NAG1 and NAG2 strobed by the clock signal CP2 are set in one cycle of the clock signal CP2 by the latch circuits provided in the large capacity well voltage output circuit VWGL and the small capacity well voltage output circuit VWGS. Hold for a corresponding period. The well voltage VWB formed by the large-capacity well voltage output circuit VWGL and the small-capacity well voltage output circuit VWGS is supplied to the N-type well region where the P-channel MOSFET is formed, and the well voltage sensor VWBS and the well potential. It is also supplied to the leak circuit VWBL. In this way, the well voltage generation circuit VWB
Since G is composed of the large capacity well voltage output circuit VWGL having a relatively large current supply capacity and the small capacity well voltage output circuit VWGS having a relatively small current supply capacity, the current consumption in the standby state of the pseudo static RAM is reduced. It will be further reduced.

【0038】ウェル電圧センサVWBSは、図7に示さ
れるように、ウェル電圧VWBと接地電位VSSとの間
に直列形態に設けられる2個のPチャンネルMOSFE
TQP6及びQP7ならびに1個のNチャンネルMOS
FETQN9を含む。このうち、MOSFETQP6
は、そのゲート及びドレインが共通結合されることでダ
イオード形態とされ、MOSFETQP7のゲートは、
電源電圧VCCに結合される。また、MOSFETQN
9のゲートにはクロック信号CP1が供給され、MOS
FETQP7及びQN9の共通結合されたドレインは、
内部ノードn4として、インバータN7の入力端子に結
合される。このインバータN7の出力信号は、ウェル電
圧センサVWBSの出力信号SWとなる。
As shown in FIG. 7, the well voltage sensor VWBS includes two P-channel MOSFEs arranged in series between the well voltage VWB and the ground potential VSS.
TQP6 and QP7 and one N-channel MOS
Includes FET QN9. Of these, MOSFET QP6
Is formed into a diode by commonly connecting its gate and drain, and the gate of MOSFET QP7 is
It is coupled to the power supply voltage VCC. In addition, MOSFETQN
The clock signal CP1 is supplied to the gate of
The commonly coupled drains of FETs QP7 and QN9 are
Internal node n4 is coupled to the input terminal of inverter N7. The output signal of the inverter N7 becomes the output signal SW of the well voltage sensor VWBS.

【0039】クロック信号CP1がロウレベルとされる
とき、ウェル電圧センサVWBSでは、MOSFETQ
N9がオフ状態とされる。このとき、内部ノードn4
は、インバータN7の論理スレッシホルドレベルより高
いハイレベルとされ、これによってインバータN7すな
わちウェル電圧センサVWBSの出力信号SWがロウレ
ベルとされる。一方、クロック信号CP1がハイレベル
とされると、ウェル電圧センサVWBSでは、MOSF
ETQN9がオン状態とされる。このとき、MOSFE
TQP6及びQP7は、ウェル電圧VWBの絶対値が、
VWB=VCC+2×Vthpすなわち例えば6Vのよ
うな比較的大きな所定値より小さいことを条件に選択的
にオフ状態となる。これにより、内部ノードn4が、イ
ンバータN7の論理スレッシホルドレベルより低いロウ
レベルとなり、インバータN7すなわちウェル電圧セン
サVWBSの出力信号SWがハイレベルとなって、大容
量ウェル電圧出力回路VWGLの昇圧動作が停止され
る。なお、上式におけるVthpは、PチャンネルMO
SFETのしきい値電圧を示すものである。
When the clock signal CP1 is at low level, the well voltage sensor VWBS has the MOSFET Q
N9 is turned off. At this time, the internal node n4
Is set to a high level that is higher than the logic threshold level of the inverter N7, which sets the output signal SW of the inverter N7, that is, the well voltage sensor VWBS to a low level. On the other hand, when the clock signal CP1 is set to the high level, the well voltage sensor VWBS has the MOSF
ETQN9 is turned on. At this time, the MOSFE
For TQP6 and QP7, the absolute value of the well voltage VWB is
VWB = VCC + 2 × Vthp, that is, it is selectively turned off under the condition that it is smaller than a relatively large predetermined value such as 6V. As a result, the internal node n4 becomes low level lower than the logic threshold level of the inverter N7, the output signal SW of the inverter N7, that is, the well voltage sensor VWBS becomes high level, and the boosting operation of the large capacity well voltage output circuit VWGL is performed. Be stopped. Note that Vthp in the above equation is P channel MO
It shows the threshold voltage of the SFET.

【0040】次に、ウェル電位リーク回路VWBLは、
図8に示されるように、一対のインバータN9及びN1
0が交差結合されてなるラッチ回路と、そのゲートに直
列形態とされる2個のインバータN11及びN12を介
して上記ラッチ回路の出力信号を受けるPチャンネルM
OSFETQP8とを含む。インバータN9の出力端子
及びインバータN10の入力端子が共通結合されるラッ
チ回路の反転出力ノードn5は、そのゲートに内部制御
信号VCLを受けるNチャンネルMOSFETQN10
を介して接地電位VSSに結合される。また、インバー
タN9の入力端子及びインバータN10の出力端子が共
通結合される非反転出力ノードn6は、そのゲートに内
部制御信号VCLのインバータN8による反転信号を受
けるNチャンネルMOSFETQN11を介して接地電
位VSSに結合される。MOSFETQP8のソース
は、ウェル電圧供給点VWBに結合され、そのドレイン
は、電源電圧供給点VCCに結合される。なお、インバ
ータN8は、電源電圧VCCを動作電源とするが、イン
バータN9ないしN12は、電源電圧整合のためにウェ
ル電圧VWBをその動作電源とする。
Next, the well potential leak circuit VWBL is
As shown in FIG. 8, a pair of inverters N9 and N1
A latch circuit in which 0s are cross-coupled, and a P-channel M for receiving the output signal of the latch circuit via two inverters N11 and N12 which are serially connected to their gates.
And OSFET QP8. The inverting output node n5 of the latch circuit, to which the output terminal of the inverter N9 and the input terminal of the inverter N10 are commonly coupled, has an N-channel MOSFET QN10 whose gate receives the internal control signal VCL.
Is coupled to the ground potential VSS via. The non-inverting output node n6, to which the input terminal of the inverter N9 and the output terminal of the inverter N10 are commonly coupled, is connected to the ground potential VSS via the N-channel MOSFET QN11 whose gate receives the inverted signal of the internal control signal VCL by the inverter N8. Be combined. MOSFET QP8 has its source coupled to well voltage supply point VWB and its drain coupled to power supply voltage supply point VCC. The inverter N8 uses the power supply voltage VCC as the operating power supply, while the inverters N9 to N12 use the well voltage VWB as the operating power supply for power supply voltage matching.

【0041】これらの結果、インバータN9及びN10
からなるラッチ回路は、擬似スタティック型RAMがデ
ータリテンションモードとされ内部制御信号VCLがハ
イレベルとされるとき、その非反転出力ノードn6をハ
イレベルとし、また擬似スタティック型RAMが通常の
動作モードとされ内部制御信号VCLがロウレベルとさ
れるとき、その非反転出力ノードn6をロウレベルとす
べく選択的にラッチ状態とされる。擬似スタティック型
RAMがデータリテンションモードとされインバータN
9及びN10からなるラッチ回路の非反転出力ノードn
6がハイレベルとされるとき、MOSFETQP8はオ
フ状態となり、ウェル電圧供給点VWBと電源電圧供給
点VCCとの間は分離される。このとき、大容量ウェル
電圧出力回路VWGL及び小容量ウェル電圧出力回路V
WGSは、前述のように、動作可能な状態とされる。し
たがって、ウェル電圧VWBの電位は、図9に示される
ように、VCC+2Vthpすなわち+6Vのような比
較的高いレベルとされる。一方、擬似スタティック型R
AMが通常の動作モードとされインバータN9及びN1
0からなるラッチ回路の非反転出力ノードn6がロウレ
ベルとされるとき、MOSFETQP8はオン状態とな
り、これによってウェル電圧供給点VWBと電源電圧供
給点VCCとが短絡される。このとき、大容量ウェル電
圧出力回路VWGL及び小容量ウェル電圧出力回路VW
GSは、前述のように、非動作状態とされる。しかる
に、+6Vのような比較的高いレベルにあったウェル電
圧VWBは、図9に示されるように、MOSFETQP
8を介して電源電圧VCCに急速にリークされ、電源電
圧VCCと同電位とされる。
As a result of these, the inverters N9 and N10
When the pseudo static RAM is in the data retention mode and the internal control signal VCL is at the high level, the non-inverted output node n6 is at the high level, and the pseudo static RAM is in the normal operation mode. When the internal control signal VCL is set to the low level, the non-inverted output node n6 is selectively latched to bring it to the low level. The pseudo static RAM is set to the data retention mode and the inverter N
Non-inverting output node n of the latch circuit composed of 9 and N10
When 6 is set to the high level, the MOSFET QP8 is turned off, and the well voltage supply point VWB and the power supply voltage supply point VCC are separated. At this time, the large capacity well voltage output circuit VWGL and the small capacity well voltage output circuit V
The WGS is put into an operable state as described above. Therefore, the potential of the well voltage VWB is set to a relatively high level such as VCC + 2Vthp, or + 6V, as shown in FIG. On the other hand, pseudo static type R
AM is in normal operating mode and inverters N9 and N1
When the non-inverting output node n6 of the latch circuit consisting of 0 is set to the low level, the MOSFET QP8 is turned on, whereby the well voltage supply point VWB and the power supply voltage supply point VCC are short-circuited. At this time, the large capacity well voltage output circuit VWGL and the small capacity well voltage output circuit VW
The GS is deactivated, as described above. However, as shown in FIG. 9, the well voltage VWB at a relatively high level such as + 6V is not included in the MOSFET QP.
It is rapidly leaked to the power supply voltage VCC via 8 and has the same potential as the power supply voltage VCC.

【0042】つまり、この実施例のウェル電圧発生回路
VWBGは、擬似スタティック型RAMが通常の動作モ
ードとされる場合、電源電圧VCCに相当するウェル電
圧VWBを形成してウェル領域に供給するが、擬似スタ
ティック型RAMがデータリテンションモードとされる
場合には、+6Vのような比較的大きな絶対値のウェル
電圧VWBを形成してウェル領域に供給する。このと
き、ウェル領域に形成されるPチャンネルMOSFET
のしきい値電圧は、例えば0.1ないし0.3V程度大
きくされるが、このようなしきい値電圧の変化は、図1
1から明らかなように、PチャンネルMOSFETのド
レイン電流すなわちサブスレッシホルド電流を1ないし
2桁程度小さくする効果を生み、これによって擬似スタ
ティック型RAMのデータリテンションモードにおける
消費電流が、周辺温度にかかわらず数μAないし数百p
A程度に削減されるものとなる。
That is, the well voltage generation circuit VWBG of this embodiment forms the well voltage VWB corresponding to the power supply voltage VCC and supplies it to the well region when the pseudo static RAM is in the normal operation mode. When the pseudo static RAM is in the data retention mode, a well voltage VWB having a relatively large absolute value such as + 6V is formed and supplied to the well region. At this time, the P-channel MOSFET formed in the well region
The threshold voltage of is increased by, for example, about 0.1 to 0.3 V. Such a change in the threshold voltage of FIG.
As is clear from 1, the effect of reducing the drain current of the P-channel MOSFET, that is, the subthreshold current by about 1 to 2 digits is produced, and thus the consumption current in the data retention mode of the pseudo static RAM depends on the ambient temperature. A few μA to a few hundred p
It will be reduced to about A.

【0043】以上の本実施例に示されるように、この発
明をデータリテンションモードを有する擬似スタティッ
ク型RAM等の半導体装置に適用することで、次のよう
な作用効果が得られる。すなわち、 (1)データリテンションモードを有する擬似スタティ
ック型RAM等に、所定の基板電圧を形成し半導体基板
に供給する基板電圧発生回路と、所定のウェル電圧を形
成しウェル領域に供給するウェル電圧発生回路とを設
け、データリテンションモードが指定されるとき、上記
基板電圧及びウェル電圧の絶対値を選択的に大きくする
ことで、擬似スタティック型RAM等に含まれるMOS
FETのしきい値電圧を選択的に大きくすることができ
るという効果が得られる。 (2)上記(1)項により、データリテンションモード
におけるMOSFETのサブスレッシホルド電流を小さ
くすることができるという効果が得られる。 (3)上記(1)項及び(2)項により、擬似スタティ
ック型RAMのデータリテンションモードにおける消費
電流を、その周辺温度にかかわらず削減することができ
るという効果が得られる。
By applying the present invention to a semiconductor device such as a pseudo static RAM having a data retention mode as shown in the above embodiment, the following operational effects can be obtained. That is, (1) a substrate voltage generating circuit for forming a predetermined substrate voltage and supplying it to a semiconductor substrate, and a well voltage generating circuit for forming a predetermined well voltage and supplying it to a well region in a pseudo static RAM having a data retention mode. Circuit, and when the data retention mode is designated, by selectively increasing the absolute values of the substrate voltage and the well voltage, the MOS included in the pseudo static RAM or the like is provided.
The effect that the threshold voltage of the FET can be selectively increased is obtained. (2) According to the above item (1), the subthreshold current of the MOSFET in the data retention mode can be reduced. (3) According to the above items (1) and (2), it is possible to reduce the current consumption of the pseudo static RAM in the data retention mode regardless of the ambient temperature.

【0044】以上、本発明者によってなされた発明を実
施例に基づき具体的に説明したが、この発明は、上記実
施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない
範囲で種々変更可能であることは言うまでもない。例え
ば、図1において、擬似スタティック型RAMのデータ
リテンションモードは、チップイネーブル信号CEBを
所定時間以上ハイレベルとすることにより指定してもよ
い。また、基板電圧発生回路VBBG及びウェル電圧発
生回路VWBGは、それぞれを複数分割して半導体基板
上に分散配置することができる。擬似スタティック型R
AMは、基板電圧発生回路又はウェル電圧発生回路のい
ずれか一方のみを備えることができる。擬似スタティッ
ク型RAMは、複数の記憶データを同時に入出力するい
わゆる多ビット構成を採ることができるし、そのブロッ
ク構成や起動制御信号及び内部制御信号の名称及び組み
合わせ等は、種々の実施形態を採りうる。
Although the invention made by the present inventor has been specifically described based on the embodiments, the invention is not limited to the above embodiments, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention. Needless to say. For example, in FIG. 1, the data retention mode of the pseudo static RAM may be designated by setting the chip enable signal CEB to the high level for a predetermined time or longer. Further, the substrate voltage generation circuit VBBG and the well voltage generation circuit VWBG can be divided into a plurality of parts and can be distributed and arranged on the semiconductor substrate. Pseudo-static type R
The AM can include only one of the substrate voltage generating circuit and the well voltage generating circuit. The pseudo-static RAM can have a so-called multi-bit configuration that inputs and outputs a plurality of storage data at the same time, and its block configuration and names and combinations of start control signals and internal control signals have various embodiments. sell.

【0045】図2,図4,図5ならびに図7において、
電源電圧センサVCCS,通常動作用基板電圧センサV
BSN,データリテンション用基板電圧センサVBSR
ならびにウェル電圧センサVWBSの識別レベルは、ダ
イオード形態とされるMOSFETの数を変えることに
よって任意に設定できるし、その具体的構成は種々の実
施形態を採りうる。図3に示される基板電圧発生回路V
BBGのブロック構成や図6に示されるウェル電圧発生
回路VWBGのブロック構成ならびに図8に示されるウ
ェル電位リーク回路VWBLの具体的な構成等について
も同様である。電源電圧や基板電圧及びウェル電圧の極
性及び絶対値ならびにMOSFETの導電型等も、各実
施例による制約を受けない。
2, FIG. 4, FIG. 5 and FIG.
Power supply voltage sensor VCCS, substrate voltage sensor V for normal operation
BSN, substrate voltage sensor for data retention VBSR
Also, the discrimination level of the well voltage sensor VWBS can be arbitrarily set by changing the number of MOSFETs in the diode form, and its specific configuration can take various embodiments. The substrate voltage generation circuit V shown in FIG.
The same applies to the block configuration of the BBG, the block configuration of the well voltage generation circuit VWBG shown in FIG. 6, and the specific configuration of the well potential leak circuit VWBL shown in FIG. The polarities and absolute values of the power supply voltage, the substrate voltage, and the well voltage, the conductivity type of the MOSFET, and the like are not limited by each embodiment.

【0046】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、例えば通常のスタ
ティック型RAM及びダイナミック型RAM等の各種メ
モリ集積回路装置やゲートアレイ集積回路等の論理集積
回路装置にも適用できる。この発明は、少なくともデー
タリテンションモードを有する半導体装置に広く適用で
きる。
In the above description, the case where the invention made by the present inventor is mainly applied to the pseudo static RAM which is the field of use as the background has been described, but the present invention is not limited to this and, for example, a normal The present invention can be applied to various memory integrated circuit devices such as static RAM and dynamic RAM, and logic integrated circuit devices such as gate array integrated circuits. The present invention can be widely applied to semiconductor devices having at least a data retention mode.

【0047】[0047]

【発明の効果】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、下
記の通りである。すなわち、データリテンションモード
を有する擬似スタティック型RAM等に、所定の基板電
圧を形成し半導体基板に供給する基板電圧発生回路と、
所定のウェル電圧を形成しウェル領域に供給するウェル
電圧発生回路とを設け、データリテンションモードが指
定されるとき、上記基板電圧及びウェル電圧の絶対値を
選択的に大きくすることで、擬似スタティック型RAM
等に含まれるMOSFETのしきい値電圧を選択的に大
きくし、そのサブスレッシホルド電流を小さくすること
ができるため、擬似スタティック型RAMのデータリテ
ンションモードにおける消費電流を削減することができ
る。
The effects obtained by the typical ones of the inventions disclosed in the present application will be briefly described as follows. That is, a substrate voltage generating circuit for forming a predetermined substrate voltage and supplying it to a semiconductor substrate in a pseudo static RAM or the like having a data retention mode,
A well voltage generating circuit that forms a predetermined well voltage and supplies it to the well region is provided, and when the data retention mode is specified, by selectively increasing the absolute values of the substrate voltage and the well voltage, a pseudo static type RAM
Since it is possible to selectively increase the threshold voltage of MOSFETs included in the above and to reduce the subthreshold current thereof, it is possible to reduce the current consumption in the data retention mode of the pseudo static RAM.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】この発明が適用された擬似スタティック型RA
Mの一実施例を示す部分的なブロック図である。
FIG. 1 is a pseudo static RA to which the present invention is applied.
It is a partial block diagram which shows one Example of M.

【図2】図1の擬似スタティック型RAMに含まれる電
源電圧センサの一実施例を示す回路図である。
FIG. 2 is a circuit diagram showing an embodiment of a power supply voltage sensor included in the pseudo static RAM shown in FIG.

【図3】図1の擬似スタティック型RAMに含まれる基
板電圧発生回路の一実施例を示すブロック図である。
3 is a block diagram showing an embodiment of a substrate voltage generating circuit included in the pseudo static RAM shown in FIG.

【図4】図3の基板電圧発生回路に含まれる通常動作用
基板電圧センサの一実施例を示す回路図である。
4 is a circuit diagram showing an embodiment of a normal operation substrate voltage sensor included in the substrate voltage generating circuit of FIG.

【図5】図3の基板電圧発生回路に含まれるデータリテ
ンション用基板電圧センサの一実施例を示す回路図であ
る。
5 is a circuit diagram showing an embodiment of a data retention substrate voltage sensor included in the substrate voltage generation circuit of FIG.

【図6】図1の擬似スタティック型RAMに含まれるウ
ェル電圧発生回路の一実施例を示すブロック図である。
6 is a block diagram showing an embodiment of a well voltage generation circuit included in the pseudo static RAM of FIG.

【図7】図6のウェル電圧発生回路に含まれるウェル電
圧センサの一実施例を示す回路図である。
7 is a circuit diagram showing an embodiment of a well voltage sensor included in the well voltage generating circuit of FIG.

【図8】図6のウェル電圧発生回路に含まれるウェル電
圧リーク回路の一実施例を示す回路図である。
8 is a circuit diagram showing an embodiment of a well voltage leak circuit included in the well voltage generation circuit of FIG.

【図9】図1の擬似スタティック型RAMに含まれる基
板電圧発生回路及びウェル電圧発生回路の一実施例を示
す信号波形図である。
9 is a signal waveform diagram showing an embodiment of a substrate voltage generating circuit and a well voltage generating circuit included in the pseudo static RAM of FIG.

【図10】NチャンネルMOSFETのゲート・ソース
間電圧とドレイン電流との関係を示す一般的な特性図で
ある。
FIG. 10 is a general characteristic diagram showing the relationship between the gate-source voltage and the drain current of an N-channel MOSFET.

【図11】PチャンネルMOSFETのゲート・ソース
間電圧とドレイン電流との関係を示す一般的な特性図で
ある。
FIG. 11 is a general characteristic diagram showing the relationship between the gate-source voltage and the drain current of a P-channel MOSFET.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

PSRAM・・・擬似スタティック型RAM、LC・・
・内部論理回路、TG・・・タイミング発生回路、VC
CS・・・電源電圧センサ、VBBG・・・基板電圧発
生回路、VWBG・・・ウェル電圧発生回路。 VBSN・・・通常動作用基板電圧センサ、VBSR・
・・データリテンション用基板電圧センサ、VBGL・
・・大容量基板電圧出力回路、VBGS・・・小容量基
板電圧出力回路。 VWBS・・・ウェル電圧センサ、VWGL・・・・大
容量ウェル電圧出力回路、VWGS・・・小容量ウェル
電圧出力回路、VWBL・・・ウェル電圧リーク回路。 QN1〜QN11・・・NチャンネルMOSFET、Q
P1〜QP8・・・PチャンネルMOSFET、G1〜
G2・・相補ゲート、N1〜N12・・・インバータ、
OG1・・・オアゲート、NAG1〜NAG2・・・ナ
ンドゲート。
PSRAM: Pseudo static RAM, LC ...
・ Internal logic circuit, TG ... Timing generation circuit, VC
CS ... Power supply voltage sensor, VBBG ... Substrate voltage generation circuit, VWBG ... Well voltage generation circuit. VBSN ... Substrate voltage sensor for normal operation, VBSR
..Substrate voltage sensor for data retention, VBGL
..Large-capacity substrate voltage output circuit, VBGS ... Small-capacity substrate voltage output circuit. VWBS ... Well voltage sensor, VWGL ... Large capacity well voltage output circuit, VWGS ... Small capacity well voltage output circuit, VWBL ... Well voltage leak circuit. QN1 to QN11 ... N-channel MOSFET, Q
P1-QP8 ... P-channel MOSFET, G1-
G2 ... Complementary gate, N1 to N12 ... Inverter,
OG1 ... OR gate, NAG1 to NAG2 ... NAND gate.

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 所定の基板電圧を形成し半導体基板に供
給する基板電圧発生回路及び/又は所定のウェル電圧を
形成しウェル領域に供給するウェル電圧発生回路を具備
し、データリテンションモードにおいて上記基板電圧及
び/又はウェル電圧の電位が選択的に深くされることを
特徴とする半導体装置。
1. A substrate voltage generating circuit for forming a predetermined substrate voltage and supplying it to a semiconductor substrate and / or a well voltage generating circuit for forming a predetermined well voltage and supplying it to a well region, wherein the substrate is in a data retention mode. A semiconductor device characterized in that the potential of a voltage and / or a well voltage is selectively deepened.
【請求項2】 上記半導体装置は、上記基板電圧及び/
又はウェル電圧の電位が深くされることでそのしきい値
電圧が選択的に大きくされる複数のMOSFETを含む
ものであり、そのデータリテンションモードにおける消
費電流は、上記複数のMOSFETのしきい値電圧が大
きくされることで選択的に小さくされるものであること
を特徴とする請求項1の半導体装置。
2. The semiconductor device comprises:
Alternatively, it includes a plurality of MOSFETs whose threshold voltage is selectively increased by increasing the potential of the well voltage, and the current consumption in the data retention mode is the threshold voltage of the plurality of MOSFETs. 2. The semiconductor device according to claim 1, wherein the semiconductor device is selectively made smaller by increasing.
【請求項3】 上記データリテンションモードは、起動
制御信号が所定の組み合わせとされあるいは電源電圧の
絶対値が小さくされることで選択的に指定されるもので
あることを特徴とする請求項1又は請求項2の半導体装
置。
3. The data retention mode is selectively designated by a combination of start-up control signals or a small absolute value of a power supply voltage. The semiconductor device according to claim 2.
【請求項4】 上記基板電圧発生回路は、通常の動作モ
ードにおいて選択的に動作状態とされかつ上記基板電圧
の絶対値が第1の所定値以下となったときその出力信号
を選択的に有効とする第1の基板電圧センサと、データ
リテンションモードにおいて選択的に動作状態とされか
つ上記基板電圧の絶対値が上記第1の所定値より大きな
第2の所定値以下となったときその出力信号を選択的に
有効とする第2の基板電圧センサと、比較的大きな電流
供給能力を有しかつ上記第1又は第2の基板電圧センサ
の出力信号が有効とされるとき選択的に動作状態とされ
る第1の基板電圧出力回路と、比較的小さな電流供給能
力を有しかつ定常的に動作状態とされる第2の基板電圧
出力回路とを備えるものであって、上記ウェル電圧発生
回路は、データリテンションモードにおいて選択的に動
作状態とされかつ上記ウェル電圧の絶対値が所定値以下
となったときその出力信号を選択的に有効とするウェル
電圧センサと、比較的大きな電流供給能力を有しかつデ
ータリテンションモードにおいて上記ウェル電圧センサ
の出力信号が有効とされるとき選択的に動作状態とされ
る第1のウェル電圧出力回路と、比較的小さな電流供給
能力を有しかつデータリテンションモードにおいて定常
的に動作状態とされる第2のウェル電圧出力回路と、通
常の動作モードにおいてウェル電圧供給点と電源電圧供
給点との間を選択的に短絡するウェル電圧リーク回路と
を具備するものであることを特徴とする請求項1,請求
項2又は請求項3の半導体装置。
4. The substrate voltage generation circuit is selectively operated in a normal operation mode, and selectively outputs its output signal when the absolute value of the substrate voltage becomes equal to or lower than a first predetermined value. A first substrate voltage sensor, and an output signal when the substrate voltage sensor is selectively operated in the data retention mode and the absolute value of the substrate voltage is less than or equal to a second predetermined value larger than the first predetermined value. And a second substrate voltage sensor for selectively validating an active state and a selectively operating state when the output signal of the first or second substrate voltage sensor having a relatively large current supply capability is valid. And a second substrate voltage output circuit which has a relatively small current supply capability and is in a steady operating state. The well voltage generating circuit comprises: , Data Lite Well mode sensor that is selectively activated in the operation mode and selectively validates its output signal when the absolute value of the well voltage becomes a predetermined value or less, and has a relatively large current supply capability. A first well voltage output circuit that is selectively activated when the output signal of the well voltage sensor is enabled in the data retention mode; and a first well voltage output circuit that has a relatively small current supply capability and is stationary in the data retention mode. And a well voltage leak circuit that selectively short-circuits the well voltage supply point and the power supply voltage supply point in the normal operation mode. The semiconductor device according to claim 1, claim 2, or claim 3.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08249882A (en) * 1995-03-15 1996-09-27 Nec Corp Semiconductor integrated circuit
US5805508A (en) * 1996-02-27 1998-09-08 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Semiconductor memory device with reduced leak current

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