JPH07120750B2 - Semiconductor memory device - Google Patents

Semiconductor memory device

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JPH07120750B2
JPH07120750B2 JP2096513A JP9651390A JPH07120750B2 JP H07120750 B2 JPH07120750 B2 JP H07120750B2 JP 2096513 A JP2096513 A JP 2096513A JP 9651390 A JP9651390 A JP 9651390A JP H07120750 B2 JPH07120750 B2 JP H07120750B2
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memory device
semiconductor memory
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満 清水
清史 櫻井
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Description

【発明の詳細な説明】 [発明の目的] (産業上の利用分野) 本発明は、半導体記憶装置に係り、特に入力回路の素子
構造に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Object of the Invention] (Field of Industrial Application) The present invention relates to a semiconductor memory device, and more particularly to an element structure of an input circuit.

(従来の技術) TTLレベルのデータである外部入力電圧(以下、VINと称
する。)を基準電位(以下、Vrefと称する。)と比較し
て“High",“Low"または“1",“0"を検出し、その検出
された信号を増幅して装置の内部のMOSレベルの信号に
変換するめに、アドレスピンの場合はアドレスバッファ
回路、データピンの場合は、データインバッファ回路と
いう入力回路がある。
(Prior Art) An external input voltage (hereinafter, referred to as V IN ) that is TTL level data is compared with a reference potential (hereinafter, referred to as Vref), and “High”, “Low” or “1”, In order to detect "0" and amplify the detected signal to convert it to the MOS level signal inside the device, the input is called the address buffer circuit for the address pin and the data-in buffer circuit for the data pin. There is a circuit.

第4図は、アドレスバッファ回路の等価回路図である。
外部入力制御信号(DRAMにおいては、RAS、CAS等)によ
って生成された内部制御信号φ、φ、φが、この
内部制御信号のタイミングで、そのアドレスがラッチさ
れる。そして、VINがVrefより電位が高いか否かで、“H
igh"または“Low"を検出する。
FIG. 4 is an equivalent circuit diagram of the address buffer circuit.
Addresses of internal control signals φ 1 , φ 2 , φ 3 generated by an external input control signal (RAS, CAS, etc. in DRAM) are latched at the timing of this internal control signal. Then, depending on whether or not V IN is higher than Vref, “H
Detects "igh" or "Low".

ここでVrefとは、半導体記憶装置内部で発生していて、
半導体記憶装置の回路動作上の基準となる所定の電位を
言い、通常、正の電位を有するが、かかるVrefの変動を
防止することは、回路動作上特に注意せなばならない問
題である。
Here, Vref is generated inside the semiconductor memory device,
It refers to a predetermined potential that serves as a reference for the circuit operation of the semiconductor memory device, and usually has a positive potential. However, preventing such fluctuations in Vref is a problem that must be paid special attention to in the circuit operation.

ところで、入力回路を備えた半導体記憶装置において
は、VINに負電位を印加して(例えば、VINを〜−2.0
[V]程度まで)半導体記憶装置の動作特性を検査する
VILマイナス試験が行われているが、この試験において
以下のようなことが考えられる。以下、第2図をもとに
説明する。第2図は従来のN型半導体基板から構成され
た半導体記憶装置の断面図である。
Meanwhile, in a semiconductor memory device having an input circuit applies a negative potential to V IN (e.g., the V IN ~-2.0
Inspect the operating characteristics of the semiconductor memory device (up to about [V])
The V IL minus test has been conducted, and the following may be considered in this test. Hereinafter, description will be given with reference to FIG. FIG. 2 is a sectional view of a semiconductor memory device composed of a conventional N-type semiconductor substrate.

第2図に示す半導体記憶装置は、N型半導体基板21と、
この半導体基板21内に形成されており、第3の端子27、
p+拡散層28を介して接地電位(以下、VSSと称する。)
が印加されたpウエル26と、このpウエル内26に形成さ
れており、第1の端子24を介しVINが印加された第1のn
+拡散層22と、前記pウエル26内に形成されており、第
2の端子25を介しVrefが印加された第2のn+拡散層23と
から構成されている。
The semiconductor memory device shown in FIG. 2 includes an N-type semiconductor substrate 21,
The third terminal 27, which is formed in the semiconductor substrate 21,
Ground potential (hereinafter referred to as V SS ) via the p + diffusion layer 28.
Is applied to the p-well 26 and the first n-well formed in the p-well 26 and to which V IN is applied via the first terminal 24.
The + diffusion layer 22 and the second n + diffusion layer 23 formed in the p well 26 and to which Vref is applied via the second terminal 25.

このように、VINが印加された第1のn+拡散層22とVref
が印加された第2のn+拡散層23が同一のpウエル26内に
取り囲まれていて、そのウエルはVSSに接続されてい
る。この場合、VINに負電位を印加したときに発生する
少数キャリアは第3図(a)のポテンシャルエネルギー
図に示すように、一部はN型半導体基板21へ流れるが、
行き場を失った少数キャリアは、同一のpウエル内の第
2のn+拡散層23へ流れ込み、Vrefを低下させるおそれが
ある。このVrefは、回路動作上の基準となる電位ゆえ
に、この電位が変動すると、半導体記憶装置が誤動作を
起こすという結果を生じる。
Thus, the first n + diffusion layer 22 to which V IN is applied and V ref
The second n + diffusion layer 23 to which is applied is surrounded by the same p well 26, and the well is connected to V SS . In this case, some minority carriers generated when a negative potential is applied to V IN flow to the N-type semiconductor substrate 21 as shown in the potential energy diagram of FIG. 3 (a),
Minority carriers that have lost their place may flow into the second n + diffusion layer 23 in the same p-well and reduce Vref. Since this Vref is a reference potential for circuit operation, fluctuations in this potential result in malfunction of the semiconductor memory device.

(発明が解決しようとする課題) このようにN型半導体基板から構成された半導体記憶装
置においては、少数キャリアの流入による基準電位の変
動によって生じる半導体記憶装置の誤動作が大きな問題
となっていた。本発明は、従来技術の欠点を除去し、信
頼性の高い半導体記憶装置を提供するものである。
(Problems to be Solved by the Invention) In the semiconductor memory device thus configured from the N-type semiconductor substrate, malfunction of the semiconductor memory device caused by fluctuation of the reference potential due to inflow of minority carriers has been a serious problem. The present invention eliminates the drawbacks of the prior art and provides a highly reliable semiconductor memory device.

[発明の構成] (課題を解決するための手段) 上記目的を達成するために、本発明では、ドレインに外
部入力電位が印加され、ゲートが第1の制御信号によっ
て制御される第1のN型MOSトランジスタと、この第1
のN型MOSトランジスタのソースに接続された第1の容
量素子と、ドレインに基準電位が印加され、ゲートが第
1の制御信号によって制御される第2のN型MOSトラン
ジスタと、この第2のN型MOSトランジスタのソースに
接続された第2の容量素子と、第1の制御信号により取
り込まれ第1及び第2の容量素子上に残された電位を、
さらに第2及び第3の制御信号に基づいて比較しつつこ
の比較結果をラッチする比較・ラッチ手段とから構成さ
れる入力保護回路を有する半導体記憶装置において、こ
の半導体記憶装置は、N型半導体領域を有する半導体基
板と、この半導体基板のN型半導体領域内に形成されて
いて、P型ウェル電位設定用拡散層を介して外部から論
理信号として動作時に通常入力される入力信号の電位の
下限よりもさらに低い電位が印加されたP型ウェルと、
このウェル内に形成されていて、入力信号が印加され、
第1のMOSトランジスタのドレインとして用いられるN
型の第1の拡散層と、ウェル内に形成されていて、基準
電位が印加され、第2のMOSトランジスタのドレインと
して用いられるN型の第2の拡散層とから構成されるウ
ェル構造を有していることを特徴とする半導体記憶装置
を提供する。
[Structure of the Invention] (Means for Solving the Problem) In order to achieve the above object, in the present invention, an external input potential is applied to the drain, and a gate is controlled by a first control signal. Type MOS transistor and this first
A first capacitive element connected to the source of the N-type MOS transistor, a second N-type MOS transistor in which a reference potential is applied to the drain, and a gate is controlled by a first control signal; The second capacitance element connected to the source of the N-type MOS transistor and the potential that is taken in by the first control signal and remains on the first and second capacitance elements are
Further, in a semiconductor memory device having an input protection circuit composed of comparison / latch means for latching the comparison result while making a comparison based on the second and third control signals, the semiconductor memory device has an N-type semiconductor region. And a lower limit of the potential of an input signal that is normally input from the outside as a logic signal through the P-type well potential setting diffusion layer when formed in the N-type semiconductor region of the semiconductor substrate. A P-type well to which a lower potential is applied,
It is formed in this well, the input signal is applied,
N used as the drain of the first MOS transistor
-Type first diffusion layer and a well structure formed in the well and having an N-type second diffusion layer formed in the well and applied with a reference potential and used as the drain of the second MOS transistor. A semiconductor memory device is provided.

(作用) このように構成されたものにおいては、第1の拡散層と
第2の拡散層がウエルで取り囲まれており、、このウエ
ルは、VINより低い電位(すなわち、その絶対値はVIN
り大きくなる。)が印加されている。このためVINに負
電位を印加した場合に発生する少数キャリアは、エネル
ギーポテンシャルの高いウエルに移動することなく、ゆ
えに第2の拡散層に移動することはないのでVrefに変動
を与えることはない。
(Operation) In the structure as described above, the first diffusion layer and the second diffusion layer are surrounded by the well, and this well has a potential lower than V IN (that is, its absolute value is V Is greater than IN ). Therefore, the minority carriers generated when a negative potential is applied to V IN do not move to the well with high energy potential, and therefore do not move to the second diffusion layer, and thus do not change Vref. .

(実施例) 本発明の実施例を以下に説明する。第1図は本実施例に
おける半導体記憶装置である。
(Examples) Examples of the present invention will be described below. FIG. 1 shows a semiconductor memory device in this embodiment.

すなわち、N型半導体基板11と、この半導体基板11内に
形成されていて、第3の端子17、p+拡散層18を介して半
導体基板の基板電位(以下VBBと称する。)が印加され
たpウエル16と、このpウエル16内に形成されていて、
第1の端子14を介してVINが印加された第1のn+拡散層1
2と、前記pウエル16内に形成されていて、第2の端子1
5を介してVrefが印加された第2のn+拡散層13とから構
成されている。このような構成においては、第3図
(b)のポテンシャルエネルギー図が示すように、pウ
エルに印加する電位を従来のVSSからVBB(例えば、−3.
0[V]程度)にすることで、VINに負電位を与えてもV
BB以下にしない限り(すなわち、|VIN|>|VBB|にしない
限り)、少数キャリアはpウエル16に移動することはな
く、ゆえに、第2のn+拡散層13に移動することはないの
でVrefの電位をさげることはない。
That is, the substrate potential of the semiconductor substrate (hereinafter referred to as V BB ) is applied through the N-type semiconductor substrate 11 and the third terminal 17 formed in the semiconductor substrate 11 and the p + diffusion layer 18. And the p-well 16 formed in the p-well 16.
The first n + diffusion layer 1 to which V IN is applied via the first terminal 14
2 and the second terminal 1 formed in the p-well 16
And a second n + diffusion layer 13 to which Vref is applied via 5. In such a configuration, as shown in the potential energy diagram of FIG. 3B, the potential applied to the p-well is changed from the conventional V SS to V BB (for example, −3.
By setting it to 0 [V]), even if a negative potential is applied to V IN , V
Minority carriers do not move to the p-well 16 unless they are lower than BB (that is, | V IN |> | V BB |), and hence to the second n + diffusion layer 13. Since it is not present, the potential of Vref is not reduced.

従って、少数キャリアの流入によるVref低下を原因とし
た半導体記憶装置の誤動作の発生を有効に防止できる。
Therefore, it is possible to effectively prevent the malfunction of the semiconductor memory device due to the decrease of Vref due to the inflow of minority carriers.

[発明の効果] このように本発明によれば、外部入力電位に負電位を印
加した場合に発生する少数キャリアが基準電位を変動さ
せることによる半導体記憶装置の誤動作の発生を有効に
防止せしめ、半導体記憶装置の信頼性を高めることが可
能となる。
[Effects of the Invention] As described above, according to the present invention, it is possible to effectively prevent the malfunction of the semiconductor memory device due to the fluctuation of the reference potential by the minority carriers generated when a negative potential is applied to the external input potential, The reliability of the semiconductor memory device can be improved.

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

第1図は本発明の実施例における半導体記憶装置の断面
図、第2図は従来のN型半導体基板から構成された半導
体記憶装置の断面図、第3図はポテンシャルエネルギー
図、第4図はアドレスバッファ回路の等価回路図であ
る。 11,21……N型半導体基板、12,22……第1のn+拡散層、
13,23……第2のn+拡散層、14,24……第1の端子、15,2
5……第2の端子、16,26……pウエル、17,27……第3
の端子,18,28……p+拡散層。
FIG. 1 is a sectional view of a semiconductor memory device according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a sectional view of a semiconductor memory device composed of a conventional N-type semiconductor substrate, FIG. 3 is a potential energy diagram, and FIG. It is an equivalent circuit diagram of an address buffer circuit. 11,21 …… N-type semiconductor substrate, 12,22 …… First n + diffusion layer,
13,23 …… Second n + diffusion layer, 14,24 …… First terminal, 15,2
5 …… second terminal, 16,26 …… p well, 17,27 …… third
Terminal, 18, 28 …… p + diffusion layer.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】ドレインに外部入力電位が印加され、ゲー
トが第1の制御信号によって制御される第1のN型MOS
トランジスタと、 この第1のN型MOSトランジスタのソースに接続された
第1の容量素子と、 ドレインに基準電位が印加され、ゲートが前記第1の制
御信号によって制御される第2のN型MOSトランジスタ
と、 この第2のN型MOSトランジスタのソースに接続された
第2の容量素子と、 前記第1の制御信号により取り込まれ前記第1及び第2
の容量素子上に残された電位を、さらに第2及び第3の
制御信号に基づいて比較しつつこの比較結果をラッチす
る比較・ラッチ手段とから構成される入力保護回路を有
する半導体記憶装置において、 前記半導体記憶装置は、 N型半導体領域を有する半導体基板と、 この半導体基板の前記N型半導体領域内に形成されてい
て、P型のウェル電位設定用拡散層を介して外部から論
理信号として動作時に通常入力される入力信号の電位の
下限よりもさらに低い電位が印加されたP型ウェルと、 このウェル内に形成されていて、前記入力信号が印加さ
れ、前記第1のMOSトランジスタのドレインとして用い
られる第1のN型拡散層と、 前記ウェル内に形成されていて、前記基準電位が印加さ
れ、前記第2のMOSトランジスタのドレインとして用い
られる第2のN型拡散層とから構成されるウェル構造を
有していることを特徴とする半導体記憶装置。
1. A first N-type MOS having a drain to which an external input potential is applied and a gate controlled by a first control signal.
A transistor, a first capacitive element connected to the source of the first N-type MOS transistor, and a second N-type MOS whose reference potential is applied to the drain and whose gate is controlled by the first control signal. A transistor, a second capacitive element connected to the source of the second N-type MOS transistor, and the first and second transistors fetched by the first control signal.
In a semiconductor memory device having an input protection circuit configured by comparing / latching means for latching the comparison result while further comparing the potentials left on the capacitive element of the second control signal on the basis of the second and third control signals. The semiconductor memory device includes: a semiconductor substrate having an N-type semiconductor region; and a semiconductor substrate formed in the N-type semiconductor region of the semiconductor substrate, which receives a logic signal from the outside via a P-type well potential setting diffusion layer. A P-type well to which a potential lower than the lower limit of the potential of the input signal that is normally input during operation is applied, and the drain of the first MOS transistor formed in the well and to which the input signal is applied And a first N-type diffusion layer that is formed in the well, is applied with the reference potential, and is used as a drain of the second MOS transistor. The semiconductor memory device characterized by having a well structure composed of a second N-type diffusion layer.
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