JPH07230693A - 半導体記憶装置 - Google Patents

半導体記憶装置

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JPH07230693A
JPH07230693A JP6019532A JP1953294A JPH07230693A JP H07230693 A JPH07230693 A JP H07230693A JP 6019532 A JP6019532 A JP 6019532A JP 1953294 A JP1953294 A JP 1953294A JP H07230693 A JPH07230693 A JP H07230693A
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JP
Japan
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circuit
word line
substrate bias
substrate
semiconductor memory
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JP6019532A
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Masashi Someya
正志 染谷
Masami Masuda
正美 増田
Satoshi Hoshi
聡 星
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Toshiba Corp
Toshiba Electronic Device Solutions Corp
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Toshiba Corp
Toshiba Microelectronics Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】メモリセルの記憶ノードに対する書き込み終了
直後における放射線入射に対する記憶データの耐性を高
め、ソフトエラーの発生率を減少させることが容易に可
能になる半導体記憶装置を提供する。 【構成】半導体基板上に形成されるPMOSトランジス
タのN型基板領域を外部から供給される電源より高い電
位にバイアスする基板バイアスを出力する基板バイアス
発生回路14と、メモリセルが行列状に配置されたメモ
リセルアレイと、メモリセルアレイにおける同一行のメ
モリセルに接続されたワード線WL1と、ワード線の選
択時に上記ワード線に“H”レベルを出力するためのP
MOSトランジスタT25を有するワード線駆動回路12
とを具備し、前記基板バイアス発生回路の出力VPPがワ
ード線駆動回路のPMOSトランジスタのN型基板領域
21に供給されると共にその電源として供給されること
を特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体記憶装置に係
り、例えばCMOS型のスタティック型ランダムアクセ
スメモリ(SRAM)のワード線駆動回路に関する。
【0002】
【従来の技術】SRAMのメモリセルの一種としてE/
R型メモリセルが知られており、このメモリセルに接続
されているワード線を駆動するワード線駆動回路の一種
としてCMOSインバータ回路が用いられる場合が多
い。
【0003】図9は、E/R型メモリセルのアレイを用
いた従来のE/R型SRAMの一部を示している。ここ
で、91はメモリセルアレイ内のE/R型メモリセル、
D1、/D1は上記E/R型メモリセル91に接続され
ている相補的な一対のビット線、WL1は上記E/R型
メモリセル91に接続されているワード線、92は上記
ワード線WL1に接続されているCMOSインバータ回
路からなるワード線駆動回路、93はロウアドレスをデ
コードして対応するワード線駆動回路92を駆動制御す
るロウデコーダである。
【0004】前記E/R型メモリセル91は、駆動用の
エンハンスメント型MOSトランジスタT13、T14と負
荷用の高抵抗R11、R12とからなるE/R型インバータ
回路が2個クロス接続されてなるフリップフロップ回路
と、このフリップフロップ回路の相補的な一対の記憶ノ
ードa1 、b1 に対応して各一端が接続され、他端がビ
ット線対D1、/D1に対応して接続され、ゲートがワ
ード線WL1に共通に接続されたトランスファゲート用
の一対のMOSトランジスタT11、T12とにより構成さ
れている。
【0005】上記トランスファゲート用のMOSトラン
ジスタT11、T12は、ワード線WL1の論理レベルに応
じてスイッチ制御され、フリップフロップ回路の記憶ノ
ード対a1 、b1 とビット線対D1、/D1との間でデ
ータの授受(読み書き)を行うものである。
【0006】前記ワード線駆動用のCMOSインバータ
回路92は、SRAMの電源電圧(VDD)ノードにソー
ス・基板領域が接続されたPMOSトランジスタT15
と、接地電位(VSS)ノードにソース・基板領域が接続
されたNMOSトランジスタT16とからなり、両トラン
ジスタT15、T16のゲート相互が接続されて入力ノード
となり、ドレイン相互が接続されて出力ノードとなって
いる。
【0007】図10は、上記CMOSインバータ回路9
2の両トランジスタT15、T16の断面構造の一例を示し
ている。ここで、100は半導体基板、101はN- 型
のNウェル(PMOSトランジスタT15の基板領域)、
102はNウェル101のN+ 型の電極領域、103
a、103bはP+ 型の不純物領域(PMOSトランジ
スタT15のソース・ドレイン)、104はP- 型のPウ
ェル(NMOSトランジスタT16の基板領域)、105
はPウェル104のP+ 型の電極領域、106a、10
6bはN+ 型の不純物領域(NMOSトランジスタT16
のソース・ドレイン)、107は基板表面上の絶縁ゲー
ト膜、108はPMOSトランジスタT15のゲート電
極、109はNMOSトランジスタT16のゲート電極で
ある。
【0008】図11は、前記ビット線対D1、/D1に
データを書き込むための書き込みバッファ回路110の
一例を示す回路図である。図12は、図9中のメモリセ
ル91に対する書き込み動作における各ノードの波形の
一例を示している。
【0009】いま、初期状態においてメモリセル91の
フリップフロップ回路の一対の記憶ノードa1 、b1 が
対応して例えば“L”レベル(VSS)/“H”レベル
(VDD)になっている場合、書き込みバッファ回路11
0に入力する書き込みイネーブル信号/WEが“L”レ
ベル、書き込みデータ入力Dinが“H”レベルの時、
前記ワード線駆動回路92の入力信号が“H”から
“L”に変化すると、前記ワード線WL1が“H”レベ
ルになってトランスファゲート用のMOSトランジスタ
T11、T12がオンする。これにより、第1の記憶ノード
b1 はVSSレベルまで放電し、第2の記憶ノードa1
は、VDD−Vt11 (Vt11 はトランスファゲート用のM
OSトランジスタT11の閾値電圧)のレベルに充電され
る(“H”レベルが書き込まれる)。
【0010】また、上記第2の記憶ノードa1 は、VDD
ノードからも高抵抗R11を介して充電され、定常状態で
はVDDレベルまで上昇する。しかし、この充電は上記高
抵抗R11と上記第2の記憶ノードa1 の静電容量の時定
数によって行われ、通常、数ms〜数十msかかるの
で、メモリ動作には殆んど役に立っていない。
【0011】そして、書き込みが終了し、ワード線駆動
回路92が非駆動状態になり、ワード線WL1がVSSレ
ベルとなってトランスファゲート用のMOSトランジス
タT11、T12がオフ状態になった後は、第2の記憶ノー
ドa1 の電圧Va1と第2の記憶ノードa1 の静電容量C
a1で蓄えられる電荷Q+a1 =Ca1・Va1=Ca1・VDD−
Ca1・Vt11 によってメモリセルの記憶データが保持さ
れる。
【0012】ところで、SRAMのパッケージやSRA
Mを構成している材料に含まれる放射性物質からの放射
線、特にα線が半導体基板内に入射した場合、基板内に
電子が発生する。この電子が“H”レベル側データ記憶
ノード(本例では第2の記憶ノードa1 )に達すると、
正電荷と再結合して前記電荷Q+a1 を失わせ、メモリセ
ル91の記憶データを保てなくする、いわゆるソフトエ
ラーが発生する。
【0013】ソフトエラーの発生を軽減するためには、
メモリセル91の第2の記憶ノードa1に蓄える電荷Q+a
1 を極力大きくすればよい。この記憶ノードa1 の静電
容量Ca1の主たるものは、このノードa1 に接続されて
いるトランスファゲート用MOSトランジスタT11およ
び駆動用MOSトランジスタT13の基板・拡散層間の接
合容量および駆動用MOSトランジスタT14のゲート・
チャネル間容量の合成容量である。
【0014】しかし、近年、SRAMの大容量化、高集
積化に伴い、メモリセルの微細化、トランジスタのサイ
ズの小型化が進んでおり、その結果、記憶ノードa1 、
b1の静電容量は小さくなってきているのが現状であ
る。
【0015】また、SRAMの低消費電力化などの理由
から、トランジスタの小型化に伴うゲート酸化膜の薄膜
化によりゲート耐圧が低下しており、VDDを低める傾向
にあるので、“H”レベル側データ記憶ノードの電圧も
低くなってきており、特に書き込み終了直後の“H”レ
ベル側データ記憶ノードの電圧は、VDD−VTH(VTHは
トランスファゲート用MOSトランジスタT11、T12の
閾値電圧)と低くなっている。
【0016】このため、大容量化、高集積化されたSR
AMにおいては、ソフトエラーの発生率が高くなり、特
に書き込み終了直後のメモリセルにおけるソフトエラー
の発生が顕著になる。
【0017】このような問題を回避するために、図13
に示すように、DRAMなどに採用されているワード線
昇圧回路131の一例およびこのワード線昇圧回路の出
力を用いたワード線駆動回路132を採用することが考
えられる。
【0018】図14は、図13の回路の動作波形の一例
を示す。図13のワード線昇圧回路131は、容量値が
大きなキャパシタCをVDDにプリチャージ回路133に
より充電し、ノードSVを0VからVDDレベルに遷移さ
せることにより、ノードWLVにはVDDよりも高い電位
を発生する。さらに、上記ノードWLVの電圧上昇によ
り、ワード線駆動回路132のワード線駆動用のNMO
SトランジスタTA のゲートが接続されているノードG
はそのトランジスタ自身のゲート・チャネル間容量結合
によってVDDよりも高いレベルに持ち上がり、上記ノー
ドGの昇圧レベルはNMOSトランジスタTB により保
持されるので、VDDよりも高い電位がワード線WLに出
力される。
【0019】このようにワード線WLにVDDよりも高い
“H”レベルを出力することにより、ビット線対とメモ
リセルのデータ記憶ノードとの間でデータを授受するた
めのトランスファゲートの閾値分の電圧降下を補償する
ことが可能になる。
【0020】これにより、“H”レベルデータ書き込み
終了直後のデータ記憶ノードの“H”レベルは高くな
り、その分だけ記憶ノードに蓄えられる電荷は増加する
ので、メモリセルの記憶データの安定性が向上し、ソフ
トエラーの発生率が低下する。
【0021】このように書き込み終了直後のソフトエラ
ー対策としてワード線電圧を昇圧することが考えられる
が、前記したようにワード線電圧を電源電圧以上に昇圧
するための昇圧回路131が必要になり、昇圧回路13
1の配線も増えるので、コストアップの問題が生じる。
【0022】また、前記ノードSVを駆動するドライバ
ー回路(図示せず)の駆動能力には限界があり、前記キ
ャパシタCの容量値をむやみに大きくすることができ
ず、昇圧回路出力ノードWLVが供給できる電力は小さ
いので、配線負荷の大きいワード線WLを上記したよう
な回路方式で駆動することは非常に困難である。
【0023】さらに、図13中に示した昇圧回路131
では、キャパシタCをプリチャージするために、ロウデ
コーダ134の出力/WLに同期してノードSVの入力
を制御しなければならず、同期信号を持たないSRAM
では上記方式は実現できない。
【0024】
【発明が解決しようとする課題】上記したように従来の
E/R型SRAMセルを用いたSRAMは、SRAMセ
ルの記憶ノードに対する書き込み終了直後における放射
線入射に起因するソフトエラーの発生率を低下させるこ
とが困難であるという問題があった。
【0025】本発明は上記の問題点を解決すべくなされ
たもので、メモリセルの記憶ノードに対する書き込み終
了直後における放射線入射に対する記憶データの耐性を
高め、ソフトエラーの発生率を減少させることが容易に
可能になる半導体記憶装置を提供することを目的とす
る。
【0026】
【課題を解決するための手段】本発明の半導体記憶装置
は、半導体基板上に形成されるPMOSトランジスタの
N型基板領域を外部から供給される電源より高い電位に
バイアスする基板バイアスを出力する基板バイアス発生
回路と、メモリセルが行列状に配置されたメモリセルア
レイと、上記メモリセルアレイにおける同一行のメモリ
セルに接続されたワード線と、上記ワード線の選択時に
上記ワード線に“H”レベルを出力するためのPMOS
トランジスタを有するワード線駆動回路とを具備し、前
記基板バイアス発生回路の出力が前記ワード線駆動回路
のPMOSトランジスタのN型基板領域に供給されると
共にその電源として供給されることを特徴とする。
【0027】
【作用】基板バイアス発生回路の出力電位を、本来の目
的のほかに流用し、ワード線駆動用のPMOSトランジ
スタの基板領域に印加すると共に上記PMOSトランジ
スタの電源としても使用することにより、メモリセルの
記憶ノードに対する書き込み終了直後における“H”レ
ベルは従来例よりも高くなり、その分だけ記憶ノードに
蓄えられる電荷は増加する。
【0028】従って、メモリセルの記憶ノードに対する
書き込み終了直後における放射線入射に対する記憶デー
タの耐性が格段に高くなり、メモリセルの記憶データの
安定性が向上し、ソフトエラーの発生率が低下する。
【0029】この場合、電流駆動能力が高い基板バイア
ス発生回路の出力電圧を全てのワード線駆動用のPMO
Sトランジスタに共通に供給でき、ワード線昇圧回路な
どの専用回路を新たに付加しなくて済むので、チップサ
イズの増大を抑制することができる。
【0030】
【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細
に説明する。図1は、本発明の第1実施例に係るE/R
型メモリセルのアレイを用いたSRAMの一部を示して
いる。
【0031】図1において、11はE/R型のSRAM
セルであり、行列状に配置されてメモリセルアレイを構
成している。このE/R型のSRAMセル11は、駆動
用のエンハンスメント型MOSトランジスタT13、T14
と負荷用の高抵抗R11、R12とからなるE/R型インバ
ータ回路が2個クロス接続されてなるフリップフロップ
回路と、このフリップフロップ回路の相補的な一対の記
憶ノードa2 、b2 に対応して各一端が接続されたトラ
ンスファゲート用の一対のMOSトランジスタT11、T
12とにより構成されている。
【0032】D1、/D1は上記メモリセルアレイにお
ける同一列のSRAMセル11に共通に接続されたビッ
ト線対である。このビット線対D1、/D1は、トラン
スファゲート用のMOSトランジスタT11、T12の各他
端に接続されている。
【0033】WL1は上記メモリセルアレイにおける同
一行のSRAMセル11のトランスファゲート用のMO
SトランジスタT11、T12のゲートに共通に接続された
ワード線である。
【0034】前記トランスファゲート用のMOSトラン
ジスタT11、T12は、ワード線WL1の論理レベルに応
じてスイッチ制御され、フリップフロップ回路の記憶ノ
ード対a2 、b2 とビット線対D1、/D1との間でデ
ータの授受(読み書き)を行うものである。
【0035】12は前記ワード線WL1を駆動するため
のPMOSトランジスタT15および上記ワード線WL1
の電位を接地電位(VSS)にプルダウンするためのNM
OSトランジスタT16を有するCMOS(相補性MO
S)回路からなるワード線駆動回路である。
【0036】13はロウアドレスをデコードして上記ワ
ード線駆動回路12を駆動制御するロウデコーダであ
る。14は正極性の基板バイアス電圧VPPを発生するた
めの第1の基板バイアス発生回路、14aはこの第1の
基板バイアス発生回路14の出力電圧を前記半導体基板
の所定のN型領域に供給するための第1の基板バイアス
電源線である。
【0037】15は負極性の基板バイアス電圧VBBを発
生するための第2の基板バイアス発生回路、15aはこ
の第2の基板バイアス発生回路15の出力電圧を前記半
導体基板の所定のP型領域に供給するための第2の基板
バイアス電源線である。
【0038】14bは前記CMOSインバータ回路の動
作電源ノード(本例ではPMOSトランジスタT15のソ
ース)および上記PMOSトランジスタT15の基板領域
を前記第1の基板バイアス電源線14aに接続する第1
の配線、15bは前記CMOS回路のNMOSトランジ
スタT16の基板領域を前記第2の基板バイアス電源線1
5aに接続する第2の配線である。
【0039】図2は、図1中のCMOSインバータ回路
12の両トランジスタの断面構造の一例を示している。
図2において、20は半導体基板、21はN- 型のNウ
ェル(PMOSトランジスタT15の基板領域)、22は
Nウェル21のN+ 型の電極領域、23a、23bはP
+ 型の不純物領域(PMOSトランジスタT15のソース
・ドレイン)、24はP- 型のPウェル(NMOSトラ
ンジスタT16の基板領域)、25はPウェル24のP+
型の電極領域、26a、26bはN+ 型の不純物領域
(NMOSトランジスタT16のソース・ドレイン)、2
7は基板表面上の絶縁ゲート膜、28はPMOSトラン
ジスタT15のゲート電極、29はNMOSトランジスタ
T16のゲート電極である。
【0040】ここで、PMOSトランジスタT15および
NMOSトランジスタT16のゲート相互が接続されて入
力(IN)ノードとなり、ドレイン相互が接続されて出
力(OUT)ノードとなり、CMOSインバータ回路1
2の基準電位ノード(本例ではNMOSトランジスタT
16のソース26a)はVSSノードに接続されている。
【0041】さらに、前記Nウェル21のN+ 型の電極
領域22およびCMOSインバータ回路の動作電源ノー
ド(本例ではPMOSトランジスタT15のソース23
a)は前記第1の基板バイアス発生回路14から第1の
基板バイアス電位VPPが供給され、Pウェル24のP+
型の電極領域25は前記第2の基板バイアス発生回路1
5から第2の基板バイアス電位VBBが供給されている。
【0042】上記実施例のSRAMによれば、従来と同
様に、ワード線駆動用のCMOSインバータ回路12の
NMOSトランジスタT16の基板領域(Pウェル)24
にVSSより低い第2の基板バイアス電位VBBを加えてい
る。これにより、上記Pウェル24にVSSを加える場合
よりも、NMOSトランジスタT16のドレイン・基板間
のPN接合は逆方向に強くバイアスされ、このドレイン
・基板間の空乏層が大きく広がり、ドレインの寄生容量
を減らすことができる。
【0043】ここで、NMOSトランジスタT16の基板
バイアス電圧VBBの絶対値とドレイン・基板間の単位面
積当りの容量との関係の一例を図3に示す。この特性図
から分かるように、基板バイアスVBBが深くなるにつれ
てドレイン・基板間容量は減少していく。また、ドレイ
ン・基板間のPN接合が逆方向にバイアスされているの
で、ドレインに信号のオーバー・シュートが生じた場合
でもドレイン・基板間のPN接合が順方向にバイアスさ
れ難くなり、いわゆるラッチアップなども防止される。
【0044】さらに、本実施例のSRAMによれば、P
MOSトランジスタの寄生容量を減らすことにより一層
の高速化を図るために、VDDより高い基板バイアス電位
をPMOSトランジスタのN型基板にも加えるという新
技術を採用し、このN型基板バイアスをワード線駆動用
PMOSトランジスタの電源に流用している。
【0045】すなわち、前記第1の基板バイアス電位V
PPをワード線駆動用のCMOSインバータ回路12のN
ウェル21のN+ 型の基板領域(Nウェル)22に加え
ていると共に動作電源ノード(本例ではPMOSトラン
ジスタT15のソース23a)にも加えている。
【0046】これにより、上記Nウェル21にVDDを加
える場合よりも、PMOSトランジスタT15のドレイン
・基板間のPN接合は逆方向に強くバイアスされ、この
ドレイン・基板間の空乏層が大きく広がり、ドレインの
寄生容量を減らすことができる。
【0047】しかも、ワード線駆動用のCMOSインバ
ータ回路12は、SRAMセルや他の回路に供給される
電源電圧VDDよりも高い“H”レベルをワード線WL1
に出力するので、ビット線対D1、/D1とメモリセル
記憶ノードa2 、b2 との間でデータを授受するための
トランスファゲートT11、T12の閾値VTH分の電圧降下
を補償することが可能になる。
【0048】なお、本例では、VPP、VDD、トランスフ
ァゲート用のMOSトランジスタT11、T12の閾値電圧
VTHN 、CMOSインバータ回路のPMOSトランジス
タT15の閾値電圧の絶対値|VTHP |との間に次式に示
すような関係を有する。
【0049】 VTHN 《 |VTHP | …(1) VDD+VTHN ≦VPP<VDD+|VTHP | …(2) つまり、第1の基板バイアス電位VPPは、電源電圧VDD
よりもSRAMセルのトランスファゲート用のMOSト
ランジスタT11、T12の閾値電圧VTHN 分以上高く、電
源電圧VDDとCMOSインバータ回路のPMOSトラン
ジスタT15の閾値電圧の絶対値|VTHP |との和の電圧
よりも低い。
【0050】図4は、図1中のSRAMセル11に対す
る書き込み動作における各ノードの波形の一例を示して
いる。なお、図1中には示していないが、前記ビット線
対D1、/D1にデータを書き込むための書き込みバッ
ファ回路などが設けられている。
【0051】ここでは、従来例の書き込み動作の説明と
同様に、SRAMセル11に対する書き込み動作の初期
状態は、メモリセルのフリップフロップ回路の一対の記
憶ノードa2 、b2 が対応して例えば“L”レベル(V
SS)/“H”レベル(VDD)であり、書き込みバッファ
回路に入力する書き込みイネーブル信号/WEが“L”
レベル、書き込みデータ入力Dinが“H”レベル(V
DD)になり、ビット線D1がVDD、ビット線/D1がV
SSになった場合を考える。
【0052】この時、CMOSインバータ回路12の入
力信号が“H”から“L”に変化すると、ワード線WL
1がVDD+VTHN 以上の“H”レベルになってトランス
ファゲート用のMOSトランジスタT11、T12がオンす
る。これにより、第1の記憶ノードb2 はVSSレベルま
で放電し、第2の記憶ノードa2 は、ビット線D1の電
位VDDがトランスファゲート用のMOSトランジスタT
11による電圧降下を受けずに伝達され、VDDレベルに充
電される(“H”レベルが書き込まれる)。
【0053】そして、書き込みが終了し、ワード線駆動
回路12が非選択状態になり、ワード線WL1がVSSレ
ベルとなってトランスファゲート用のMOSトランジス
タT11、T12がオフ状態になった直後は、第2の記憶ノ
ードa2 の電圧は既にVDDレベルであるので、第2の記
憶ノードa2 の静電容量Ca2で蓄えられる電荷Q+a2
(=Ca2・VDD)によってメモリセルの記憶データが保
持される。
【0054】ここで、従来例の書き込み動作と比較する
ために、第2の記憶ノードa2 の静電容量Ca2が従来例
の第2の記憶ノードa1 の静電容量Ca1と等しい(Ca2
=Ca1=C)ものとすれば、電荷Q+a2 (=Ca2・VD
D)は、従来例の書き込み動作時に第2の記憶ノードa1
に蓄えられる電荷(Ca1・VDD−Ca1・VTH)と比べ
て、Ca2・VTHだけ多くなっており、次式で示される。
【0055】 Q+a2 =Q+a1 +C・VTH …(3) 従って、上記実施例のSRAMによれば、書き込み終了
直後の記憶ノードa2の“H”レベルは従来例よりも高く
なり、その分だけ記憶ノードa2に蓄えられる電荷Q+a2
は増加するので、メモリセルの記憶データの安定性が向
上し、ソフトエラーの発生率が低下する。
【0056】即ち、上記第1実施例のSRAMによれ
ば、第1の基板バイアス発生回路14の出力電位VPP
を、本来の目的のほかに流用し、ワード線駆動用のCM
OSインバータ回路12の動作電源ノードおよびPMO
SトランジスタT15の基板領域21に印加することによ
り、E/R型SRAMセル11の“H”レベル側データ
記憶ノードに対する書き込み終了直後における放射線入
射に対する記憶データの耐性を格段に高め、ソフトエラ
ーの発生率を減少させることが容易に可能になる。
【0057】この場合、既存の電流駆動能力が高い基板
バイアス発生回路14の出力電圧をワード線駆動用の全
てのCMOSインバータ回路12のPMOSトランジス
タ動作電源ノードおよび基板領域に共通に供給でき、ワ
ード線昇圧回路などの専用回路を新たに付加しなくて済
むので、チップサイズの増大を抑制することができる。
【0058】図5は、図1中の第1の基板バイアス発生
回路14の一例を示しており、その動作時における主要
ノードの波形の一例を図6に示している。この基板バイ
アス発生回路14は、周知のように、リング発振回路5
1と、キャパシタC1およびダイオード接続されたPM
OSトランジスタQ1、Q2を用いたチャージポンプ回
路52とを備えた電源回路からなり、その動作も、周知
のように、図6に示すように行われる。
【0059】この電源回路における出力電圧VPPの電力
供給能力は、リング発振回路51の発振周波数fとチャ
ージポンプ回路52のキャパシタの容量C1および発振
回路出力ノードaの電圧振幅Va の積f・C・Va に比
例している。
【0060】上記電源回路を第1の基板バイアス発生回
路14として用いた場合、一般的に、チャージポンプ回
路52のキャパシタの容量C1よりも半導体基板自身が
持っている容量の方が遥かに大きいが、SRAMの電源
投入と同時にリング発振回路51が発振動作を開始し、
連続的に電力を供給し続け、電源投入後からSRAMが
動作待機状態になる数m秒の間に基板への充電は完了す
る。
【0061】このようなN型基板バイアス出力をワード
線駆動回路12の動作電源に利用することによる大きな
利点の1つとして、N型基板が持つ静電容量がワード線
駆動回路12により駆動されるワード線WL1の容量と
比べて遥かに大きいので、容量負荷の大きなワード線を
持つメモリにも十分に対応できる点が上げられる。
【0062】なお、図1中の第2の基板バイアス発生回
路15も、上記した第1の基板バイアス発生回路14と
ほぼ同様に構成される(チャージポンプ回路にNMOS
トランジスタが用いられ、その基準電位としてVSSが与
えられる点が異なる)。
【0063】図7は、本発明の第2実施例に係る分割ワ
ード線方式のSRAMの一部を示しており、セクション
・ワード線駆動用のCMOSノア回路に本発明を適用し
た例を示している。
【0064】図7において、71はメインロウデコー
ダ、MWL1はメインワード線、SSL1、SSL2は
セクションデコーダ出力信号線、72はセクションワー
ド線駆動用のCMOSノア回路、14および15は前記
実施例と同様の第1の基板バイアス発生回路および第2
の基板バイアス発生回路、SWL1およびSWL2はセ
クションワード線、(BL1、/BL1)〜(BL4、
/BL4)はビット線対、11は図1中に示したような
E/R型SRAMセルである。
【0065】図8は、図7中のセクションワード線駆動
用のCMOSノア回路72の一例を示している。このノ
ア回路72は、動作電源ノードと出力ノードとの間に2
個のPMOSトランジスタT31、T32が直列に接続さ
れ、出力ノードとVSSノードとの間に2個のNMOSト
ランジスタT33、T34が並列に接続されている。上記P
MOSトランジスタT31およびNMOSトランジスタT
33の各ゲートにセクションデコーダ出力信号線(例えば
SSL1)の電圧が印加され、PMOSトランジスタT
32およびNMOSトランジスタT34の各ゲートにメイン
ワード線MWL1の電圧が印加される。そして、動作電
源ノードと2個のPMOSトランジスタT31、T32の基
板領域に第1の基板バイアスVPPが供給され、2個のN
MOSトランジスタT33、T34の基板領域に第2の基板
バイアスVBBが供給されている。
【0066】ここで、上記VPP、電源電圧VDD、SRA
Mセル11のトランスファゲート用のMOSトランジス
タT11、T12の閾値電圧VTHN 、CMOSノア回路72
のPMOSトランジスタT31、T32の閾値電圧の絶対値
|VTHP |は、次式(4)に示すように、前式(2)と
同様な関係を有する。
【0067】 VDD+VTHN ≦VPP<VDD+|VTHP | …(4) 従って、上記第2実施例のSRAMにおいても、前記第
1実施例のSRAMの動作に準じた動作により、第1実
施例のSRAMと同様の効果が得られる。なお、上記実
施例はSRAMを示したが、本発明は、DRAMなどの
他の半導体記憶装置にも適用できる。
【0068】
【発明の効果】上述したように本発明によれば、メモリ
セルの記憶ノードに対する書き込み終了直後における放
射線入射に対する記憶データの耐性を高め、ソフトエラ
ーの発生率を減少させることが容易に可能になる半導体
記憶装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施例に係るSRAMの一部を示
す回路図。
【図2】図1中のCMOSインバータ回路の両トランジ
スタの一例を示す断面図。
【図3】図1中のCMOSインバータ回路のNMOSト
ランジスタの基板バイアス電圧の絶対値とドレイン・基
板間の単位面積当りの容量との関係の一例を示す特性
図。
【図4】図1中のSRAMセルに対する書き込み動作に
おける各ノードの波形の一例を示す図。
【図5】図1中の第1の基板バイアス発生回路の一例を
示す回路図。
【図6】図5の回路の一動作例を示す波形図。
【図7】本発明の第2実施例に係る分割ワード線方式の
SRAMの一部を示す回路図。
【図8】図7中のセクションワード線駆動用のCMOS
ノア回路の一例を示す回路図。
【図9】E/R型メモリセルのアレイを用いた従来のS
RAMの一部を示す回路図。
【図10】図9中のCMOSインバータ回路の両トラン
ジスタの構造を示す断面図。
【図11】図9中のビット線対にデータを書き込むため
の書き込みバッファ回路の一例を示す回路図。
【図12】図9中のメモリセルに対する書き込み動作時
の各ノードの電圧波形を示す図。
【図13】DRAMで使用されているワード線昇圧回路
およびワード線駆動回路の一例を示す回路図。
【図14】図13の回路の動作例における各ノードの電
圧波形の一例を示す図。
【符号の説明】
11…E/R型SRAMセル、12…ワード線駆動用C
MOS回路、13…ロウデコーダ、14…第1の基板バ
イアス発生回路、15…第1の基板バイアス発生回路、
21…Nウェル、24…Pウェル、T15…PMOSトラ
ンジスタ、T16…NMOSトランジスタ。
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01L 21/822 21/8244 27/11 H01L 27/04 G 7210−4M 27/10 381 (72)発明者 星 聡 神奈川県川崎市川崎区駅前本町25番地1 東芝マイクロエレクトロニクス株式会社内

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半導体基板上に形成されるPMOSトラ
    ンジスタのN型基板領域を外部から供給される電源より
    高い電位にバイアスする基板バイアスを出力する基板バ
    イアス発生回路と、 メモリセルが行列状に配置されたメモリセルアレイと、 上記メモリセルアレイにおける同一行のメモリセルに接
    続されたワード線と、 上記ワード線の選択時に上記ワード線に“H”レベルを
    出力するためのPMOSトランジスタを有するワード線
    駆動回路とを具備し、前記基板バイアス発生回路の出力
    が前記ワード線駆動回路のPMOSトランジスタのN型
    基板領域に供給されると共にその電源として供給される
    ことを特徴とする半導体記憶装置。
  2. 【請求項2】 請求項1記載の半導体記憶装置におい
    て、 前記メモリセルは、駆動用のエンハンスメント型MOS
    トランジスタと負荷用の高抵抗からなるE/R型インバ
    ータ回路が2個クロス接続されてなるフリップフロップ
    回路およびこのフリップフロップ回路の相補的な一対の
    記憶ノードに対応して各一端が接続されたトランスファ
    ゲート用の一対のMOSトランジスタとにより構成され
    たE/R型のSRAMセルであることを特徴とする半導
    体記憶装置。
  3. 【請求項3】 請求項2記載の半導体記憶装置におい
    て、 前記基板バイアス発生回路が発生する基板バイアス電圧
    は、半導体記憶装置に供給される電源電圧よりも前記S
    RAMセルのトランスファゲート用のMOSトランジス
    タの閾値電圧分以上高いことを特徴とする半導体記憶装
    置。
  4. 【請求項4】 請求項2または3記載の半導体記憶装置
    において、 前記基板バイアス発生回路が発生する基板バイアス電圧
    は、半導体記憶装置に供給される電源電圧と前記ワード
    線駆動回路のPMOSトランジスタの閾値電圧の絶対値
    との和の電圧よりも低いことを特徴とする半導体記憶装
    置。
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