JPH08195082A - 半導体記憶装置 - Google Patents
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Abstract
アンプを備える半導体記憶装置を得る。 【構成】 センス動作開始時におけるnチャネルセンス
アンプトランジスタ224cおよび224dのnチャネルバック
ゲート電位VBNをnチャネルプリチャージ電位供給回路
121cによりビット線172a,172b およびnチャネル共通ソ
ース線222bのプリチャージ電位(1/2)(V CC+VSS) よりも
高く、かつプリチャージ電位(1/2)(V CC+VSS) にpn接
合拡散電位φを加えた電位よりも低い電位にプリチャー
ジする。
Description
り、特にメモリセルから読み出される微小電位差を検知
増幅するセンスアンプに関するものである。
ションは、データを記憶するためのメモリを有してい
る。メモリの中には大容量でデータの読み出し、書き込
み可能なメモリであるDRAM(Dynamic Random Access Mem
ory)があり、パーソナルコンピュータやワークステーシ
ョンなどでメインメモリとして用いられている。
載された従来のDRAMのセンスアンプおよびその周辺回路
を示す回路図である。図において1aは電源電位VCCが
与えられる電源電位ノード、1bは接地電位VSSが与え
られる接地電位ノード、2aおよび2bはビット線、3
aおよび3bはそれぞれビット線2aおよび2bと交差
するワード線、4aはビット線2aとワード線3aとの
交点に対応して設けられ、一方の電極に(1/2) VCCのプ
リチャージ電位VP を受けるキャパシタ4aaと、この
キャパシタ4aaの他方の電極とビット線2aとの間に
接続され、ゲート電極がワード線3aに接続され、バッ
クゲートに負電位であるバックゲート電位VBBを受ける
nチャネルMOSトランジスタ4abとからなるメモリ
セル、4bはビット線2bとワード線3bとの交点に対
応して設けられ、一方の電極に(1/2) VCCのプリチャー
ジ電位VP を受けるキャパシタ4baと、このキャパシ
タ4baの他方の電極とビット線2bとの間に接続さ
れ、ゲート電極がワード線3bに接続され、バックゲー
トにバックゲート電位VBBを受けるnチャネルMOSト
ランジスタ4bbとからなるメモリセルである。
びSEN を受け、ビット線2aおよび2bに接続され、こ
のビット線2aと2bとの間の電位差を検知増幅するセ
ンスアンプで、電源電位ノード1aとノード5bとの間
に接続され、ゲート電極にセンスアンプイネーブル信号
SEP を受けるpチャネルMOSトランジスタ5aと、ノ
ード5bとビット線2aとの間に接続され、ゲート電極
がビット線2bに接続されたpチャネルMOSトランジ
スタ5caおよびノード5bとビット線2bとの間に接
続され、ゲート電極がビット線2aに接続されたpチャ
ネルMOSトランジスタ5cbからなるpMOSセンス
アンプ5cと、ビット線2aとノード5eとの間に接続
され、ゲート電極がビット線2bに接続されるnチャネ
ルMOSトランジスタ5daおよびビット線2bとノー
ド5eとの間に接続され、ゲート電極がビット線2aに
接続されるnチャネルMOSトランジスタ5dbからな
り、他の回路領域から分離されてウェル電位VSBが与え
られるウェルに形成されるnMOSセンスアンプ5d
と、ノード5eと接地電位ノード1bとの間に接続さ
れ、ゲート電極にセンスアンプイネーブル信号SEN を受
けるnチャネルMOSトランジスタ5fとを有する。
たウェルに与えるウェル電位VSBを出力するウェル電位
制御回路で、電源電位ノード1aとノード6abとの間
に接続され、ゲート電極にロウアドレスストローブ信号
RAS がHレベルおよびセンスアンプイネーブル信号SEN
がLレベルであるとLレベルとなりそれ以外はHレベル
となる制御信号/ φSTR を受けるpチャネルMOSトラ
ンジスタ6aaと、ノード6abとノード6adとの間
に接続され、ゲート電極もノード6adに接続されるp
チャネルMOSトランジスタ6acと、ノード6adと
接地電位ノード1bとの間に接続され、ゲート電極に基
準電位Vref を受けるnチャネルMOSトランジスタ6
aeと、ノード6abとノード6agとの間に接続さ
れ、ゲート電極がノード6adに接続されるpチャネル
MOSトランジスタ6afと、ノード6agと接地電位
ノード1bとの間に接続され、ゲート電極にセンスアン
プ5におけるノード5eの電位Va を受けるnチャネル
MOSトランジスタ6ahとからなるカレントミラー型
差動増幅回路6aを有する。
2) VCCが与えられるノード6bbとウェル電位VSBが
出力される出力ノード6bcとの間に接続され、ゲート
電極に制御信号/ φSTR の反転制御信号φSTR をゲート
電極に受けるnチャネルMOSトランジスタ6baと、
出力ノード6bcと接地電位ノード1bとの間に接続さ
れ、ゲート電極が差動増幅回路6aにおけるノード6a
gに接続されるnチャネルMOSトランジスタ6bd
と、出力ノード6bcと接地電位ノード1bとの間に接
続されるキャパシタ6beとからなる制御回路6bを有
する。
アンプ5およびその周辺回路の動作について図21に基
づき説明する。ここでは、便宜上メモリセル4aにLレ
ベルのデータが記憶されており、このデータを読み出す
際の動作について説明する。まず、ロウアドレスストロ
ーブ信号RAS が図21の(a)に示すようにHレベルに
立ち上がる時刻t0 以前は、センスアンプイネーブル信
号SEP およびSEN はそれぞれ図21の(b)および
(c)に示すようにHレベルおよびLレベルとなってお
り、このセンスアンプイネーブル信号SEP およびSEN の
それぞれをゲート電極に受けるpチャネルMOSトラン
ジスタ5aおよびnチャネルMOSトランジスタ5fは
非導通状態となり、pMOSセンスアンプ5cおよびn
MOSセンスアンプ5dに電源電位VCCおよび接地電位
VSSが供給されないので、センスアンプ5は非活性状態
とされている。
WL1 は図21の(e)および(f)にそれぞれ示すよう
にLレベルとなっており、メモリセル4aにおけるnチ
ャネルトランジスタ4abおよびメモリセル4bにおけ
るnチャネルMOSトランジスタ4bbはともに非導通
状態となり、このメモリセル4aおよび4bにデータが
保持された状態となっている。そして、センスアンプ5
に接続されているビット線2aおよび2bの電位BL,/BL
は図21の(g)に示すように図示されていないプリチ
ャージ回路により(1/2) VCCのプリチャージ電位にプリ
チャージされている。そして、ノード5eの電位Va は
図21の(i)に示すようにプリチャージ電位よりもn
チャネルMOSトランジスタ5daおよび5dbのしき
い値電圧ぶん低い電位となっている。
制御信号φSTR はLレベルのロウアドレスストローブ信
号RAS およびLレベルのセンスアンプイネーブル信号SE
N に応じて図21の(d)に示されるようにそれぞれH
レベルおよびLレベルとなっている。そして、このHレ
ベルの制御信号/ φSTR をゲート電極に受けるpチャネ
ルMOSトランジスタ6aaは非導通状態となり、差動
増幅回路6aには電源電位VCCが供給されないのでこの
差動増幅回路6aは非活性状態となっている。また、L
レベルの制御信号φSTR をゲート電極にうけるnチャネ
ルMOSトランジスタ6baも非導通状態となり制御回
路6bも非活性化され、出力ノード6bcから出力され
るウェル電位VSBは図21の(h)に示すように接地電
位VSSとなっている。
が図21の(a)に示すように時刻t0 でHレベルに立
ち上がると、これを受けて制御信号/ φSTR およびこの
反転制御信号φSTR は図21の(d)に示すようにそれ
ぞれLレベルおよびHレベルになり、これを受けるウェ
ル電位制御回路6における差動増幅回路6aおよび制御
回路6bが活性化する。この時、センスアンプ5におけ
るノード5eの電位Va はそのままで基準電位Vref よ
りも高く、差動増幅回路6aにおけるノード6agから
出力される信号はLレベルとなる。このLレベルの信号
をゲート電極に受ける制御回路6bにおけるnチャネル
MOSトランジスタ6bdは非導通状態となり、Hレベ
ルの制御信号φSTR を受けるnチャネルMOSトランジ
スタ6baは導通しているので出力ノード6bcから出
力されるウェル電位VSBは図21の(h)に示すように
所定の時定数で立ち上がり、(1/2) VCCとなる。
の立ち上がりエッジで取り込まれたロウアドレス信号に
基づいてワード線3aの電位WL0 が図21の(e)に示
すように時刻t1 で立ち上がると、メモリセル4aにお
けるnチャネルMOSトランジスタ4abが導通状態と
なり、(1/2) VCCにプリチャージされていたビット線2
aと接地電位VSSが保持されていたキャパシタ4aaの
他方の電極とが導通し、ビット線2aからキャパシタの
他方の電極に電荷が流れ込みビット線2aの電位BLは図
21の(g)に示すようにプリチャージ電位の(1/2) V
CCからわずかに低下する。一方、ワード線3bの電位WL
1 はLレベルのままなので、メモリセル4bからビット
線2bにはデータは読み出されず、ビット線2bの電位
/BL は図21の(g)に示すようにプリチャージ電位の
(1/2) VCCのままとなる。
が図21の(c)に示すように時刻t2 でHレベルに立
ち上げられると、センスアンプ5におけるnチャネルM
OSトランジスタ5fが導通状態となってnMOSセン
スアンプ5dが活性化し、ビット線2aの電位BLは図2
1の(g)に示すように接地電位VSSまで引き下げられ
る。また、ノード5eの電位Va も図21の(i)に示
すように接地電位VSSに低下して基準電位Vref よりも
低くなるので、差動増幅回路6aにおけるノード6ag
から出力される信号はHレベルとなり、この信号を受け
るnチャネルMOSトランジスタ6bdが導通状態とな
る。さらに、センスアンプイネーブル信号SEN がHレベ
ルになったのを受けて、制御信号/ φSTR およびφSTR
はそれぞれ図21の(d)に示すようにHレベルおよび
Lレベルとなり、制御回路6bにおけるnチャネルMO
Sトランジスタ6baは非導通状態となって、出力ノー
ド6bcから出力されるウェル電位VSBは図21の
(h)に示すように(1/2) VCCから接地電位VSSに低下
する。
が図21の(b)に示すように時刻t3 でLレベルに立
ち下げられると、センスアンプ5におけるpチャネルM
OSトランジスタ5aが導通状態となってpMOSセン
スアンプ5cが活性化し、ビット線2bの電位/BL は図
21の(g)に示すように電源電位VCCまで引き上げら
れる。このように、ビット線2aおよび2b間に生じる
電位差を電源電位VCCと接地電位VSSとの間の電位差に
増幅することで、このセンスアンプ5の検知増幅動作が
完了する。
形成されたウェルに負の電位VBBまたは接地電位VSSを
与え続けずに、センスアンプイネーブル信号SEN がHレ
ベルに立ち上げられる前にウェル電位VSBを(1/2) VCC
にして、その後nチャネルMOSトランジスタ5daお
よび5dbのソース電位であるノード5eの電位Vaの
低下にあわせて接地電位VSSに低下させることで、この
nチャネルMOSトランジスタ5daおよび5dbのバ
ックゲート・ソース間電圧の絶対値を小さくできる。そ
の結果、nチャネルMOSトランジスタ5daおよび5
dbのしきい値電圧を小さく保つことができるので、低
電圧および高速センス動作が可能となっていた。
した従来のセンスアンプ5では、nMOSセンスアンプ
5dが有するnチャネルMOSトランジスタ5daおよ
び5dbのバックゲート・ソース間電圧を小さくしてn
チャネルMOSトランジスタ5daおよび5dbのしき
い値電圧を小さくしてはいるものの、しきい値電圧の最
小値はバックゲート・ソース間電圧が0のときの値であ
り、これではまだしきい値電圧が大きくさらなる低電圧
および高速センス動作ができなかった。
のであり、センスアンプを形成するトランジスタのしき
い値電圧の絶対値をバックゲート・ソース間の電圧が0
のときのしきい値電圧の絶対値よりも小さくし、低電圧
および高速センス動作が可能な半導体記憶装置を得るこ
とを目的としている。
導体記憶装置は、第1の電位と第1の電位よりも高い第
2の電位との中間の中間電位にプリチャージされる第1
のビット線、中間電位にプリチャージされ、第1のビッ
ト線と対をなす第2のビット線、中間電位にプリチャー
ジされる第1のノードと第1の電位が与えられる第1の
電位ノードとの間に接続され、ゲートに第1のセンスア
ンプイネーブル信号を受けるn型のプルダウントランジ
スタ、中間電位にプリチャージされる第2のノードと第
2の電位が与えられる第2の電位ノードとの間に接続さ
れ、ゲートに第2のセンスアンプイネーブル信号を受け
るp型のプルアップトランジスタ、第1のビット線と第
1のノードとの間に接続され、ゲートが第2のビット線
に接続され、中間電位よりも高く、かつこの中間電位に
pn接合拡散電位を加えた電位よりも低いp型領域用プ
リチャージ電位にプリチャージされた後に第1のノード
の電位に追随して電位が下げられるp型半導体領域に形
成されるn型の第1のセンスアンプトランジスタと、第
2のビット線と第1のノードとの間に接続され、ゲート
が第1のビット線に接続され、p型半導体領域に形成さ
れるn型の第2のセンスアンプトランジスタと、第1の
ビット線と第2のノードとの間に接続され、ゲートが第
2のビット線に接続されるp型の第3のセンスアンプト
ランジスタと、第2のビット線と第2のノードとの間に
接続され、ゲートが第1のビット線に接続されるp型の
第4のセンスアンプトランジスタとを有するセンスアン
プを備えるものである。
請求項1に係る発明の半導体記憶装置における第3およ
び第4のセンスアンプトランジスタを、中間電位よりも
低く、かつこの中間電位からpn接合拡散電位を引いた
電位よりも高いn型領域用プリチャージ電位にプリチャ
ージされた後に第2のノードの電位に追随して電位が上
げられるn型半導体領域に形成するものである。
第1の電位と第1の電位よりも高い第2の電位との中間
の中間電位にプリチャージされる第1のビット線、中間
電位にプリチャージされ、第1のビット線と対をなす第
2のビット線、中間電位にプリチャージされる第1のノ
ードと第1の電位が与えられる第1の電位ノードとの間
に接続され、ゲートに第1のセンスアンプイネーブル信
号を受けるn型のプルダウントランジスタ、中間電位に
プリチャージされる第2のノードと第2の電位が与えら
れる第2の電位ノードとの間に接続され、ゲートに第2
のセンスアンプイネーブル信号を受けるp型のプルアッ
プトランジスタ、第1のビット線と第1のノードとの間
に接続され、ゲートが第2のビット線に接続されるn型
の第1のセンスアンプトランジスタと、第2のビット線
と第1のノードとの間に接続され、ゲートが第1のビッ
ト線に接続されるn型の第2のセンスアンプトランジス
タと、第1のビット線と第2のノードとの間に接続さ
れ、ゲートが第2のビット線に接続され、中間電位より
も低く、かつこの中間電位からpn接合拡散電位を引い
た電位よりも高いn型領域用プリチャージ電位にプリチ
ャージされた後に第2のノードの電位に追随して電位が
上げられるn型半導体領域に形成されるp型の第3のセ
ンスアンプトランジスタと、第2のビット線と第2のノ
ードとの間に接続され、ゲートが第1のビット線に接続
され、n型半導体領域に形成されるp型の第4のセンス
アンプトランジスタとを有するセンスアンプを備えるも
のである。
第1の電位と第1の電位よりも高い第2の電位との中間
の中間電位にプリチャージされる第1のビット線、中間
電位にプリチャージされ、第1のビット線と対をなす第
2のビット線、中間電位にプリチャージされる第1のノ
ードと第1の電位が与えられる第1の電位ノードとの間
に接続され、ゲートに第1のセンスアンプイネーブル信
号を受けるn型のプルダウントランジスタ、中間電位に
プリチャージされる第2のノードと第2の電位が与えら
れる第2の電位ノードとの間に接続され、ゲートに第2
のセンスアンプイネーブル信号を受けるp型のプルアッ
プトランジスタ、第1のビット線と第1のノードとの間
に接続され、ゲートが第2のビット線に接続され、p型
半導体領域に形成されるn型の第1のセンスアンプトラ
ンジスタと、第2のビット線と第1のノードとの間に接
続され、ゲートが第1のビット線に接続され、p型半導
体領域に形成されるn型の第2のセンスアンプトランジ
スタと、第1のビット線と第2のノードとの間に接続さ
れ、ゲートが第2のビット線に接続されるp型の第3の
センスアンプトランジスタと、第2のビット線と第2の
ノードとの間に接続され、ゲートが第1のビット線に接
続されるp型の第4のセンスアンプトランジスタとを有
するセンスアンプ、p型半導体領域を中間電位よりも高
く、かつこの中間電位にpn接合拡散電位を加えた電位
よりも低いp型領域用プリチャージ電位にプリチャージ
するp型領域用プリチャージ電位供給手段、第1のノー
ドとp型半導体領域との間に接続され、プルダウントラ
ンジスタが導通状態のとき導通状態となるプルダウンス
イッチ手段を備えるものである。
請求項4に係る発明の半導体記憶装置において、第3お
よび第4のセンスアンプトランジスタをn型半導体領域
に形成し、さらに、n型半導体領域を中間電位よりも低
く、かつこの中間電位からpn接合拡散電位を引いた電
位よりも高いn型領域用プリチャージ電位にプリチャー
ジするn型領域用プリチャージ電位供給手段、および、
第2のノードとn型半導体領域との間に接続され、プル
アップトランジスタが導通状態のとき導通状態となるプ
ルアップスイッチ手段を備えるものである。
第1の電位と第1の電位よりも高い第2の電位との中間
の中間電位にプリチャージされる第1のビット線、中間
電位にプリチャージされ、第1のビット線と対をなす第
2のビット線、中間電位にプリチャージされる第1のノ
ードと第1の電位が与えられる第1の電位ノードとの間
に接続され、ゲートに第1のセンスアンプイネーブル信
号を受けるn型のプルダウントランジスタ、中間電位に
プリチャージされる第2のノードと第2の電位が与えら
れる第2の電位ノードとの間に接続され、ゲートに第2
のセンスアンプイネーブル信号を受けるp型のプルアッ
プトランジスタ、第1のビット線と第1のノードとの間
に接続され、ゲートが第2のビット線に接続されるn型
の第1のセンスアンプトランジスタと、第2のビット線
と第1のノードとの間に接続され、ゲートが第1のビッ
ト線に接続されるn型の第2のセンスアンプトランジス
タと、第1のビット線と第2のノードとの間に接続さ
れ、n型半導体領域に形成されるp型の第3のセンスア
ンプトランジスタと、第2のビット線と第2のノードと
の間に接続され、ゲートが第1のビット線に接続され、
n型半導体領域に形成されるp型の第4のセンスアンプ
トランジスタとを有するセンスアンプ、n型半導体領域
を中間電位よりも低く、かつこの中間電位からpn接合
拡散電位を引いた電位よりも高いn型領域用プリチャー
ジ電位にプリチャージするn型領域用プリチャージ電位
供給手段、第2のノードとn型半導体領域との間に接続
され、プルアップトランジスタが導通状態のとき導通状
態となるプルアップスイッチ手段を備えるものである。
請求項1、請求項2、請求項4または請求項5に係る発
明の半導体記憶装置において、p型領域用プリチャージ
電位を電源電位としたものである。
請求項2、請求項3、請求項5または請求項6に係る発
明の半導体記憶装置において、n型領域用プリチャージ
電位を接地電位としたものである。
請求項1、請求項2、請求項4、請求項5または請求項
7に係る発明の半導体記憶装置において、p型半導体領
域を半導体基板上に形成された絶縁層上に形成したもの
である。
は、請求項2、請求項3、請求項5、請求項6または請
求項8に係る発明の半導体記憶装置において、n型半導
体領域を半導体基板上に形成したものである。
における第1および第2のトランジスタが形成されるp
型半導体領域を、第1および第2のビット線がプリチャ
ージされる中間電位よりも高く、かつこの中間電位にp
n接合拡散電位を加えた電位よりも低いp型領域用プリ
チャージ電位にプリチャージするので、第1および第2
のトランジスタのしきい値電圧が、p型半導体領域に中
間電位を与えるものに比べて小さくなり、これによって
低電圧および高速センス動作が可能な半導体記憶装置を
得ることができる。
に係る発明の作用に加え、センスアンプにおける第3お
よび第4のトランジスタが形成されるn型半導体領域
を、第1および第2のビット線がプリチャージされる中
間電位よりも低く、かつこの中間電位からpn接合拡散
電位を引いた電位よりも高いn型領域用プリチャージ電
位にプリチャージするので、第3および第4のトランジ
スタのしきい値電圧の絶対値が、n型半導体領域に中間
電位を与えるものに比べて小さくなり、これによってさ
らに低電圧および高速センス動作が可能な半導体記憶装
置を得ることができる。
ンプにおける第3および第4のトランジスタが形成され
るn型半導体領域を、第1および第2のビット線がプリ
チャージされる中間電位よりも低く、かつこの中間電位
からpn接合拡散電位を引いた電位よりも高いn型領域
用プリチャージ電位にプリチャージするので、第3およ
び第4のトランジスタのしきい値電圧の絶対値が、n型
半導体領域に中間電位を与えるものに比べて小さくな
り、これによって低電圧および高速センス動作が可能な
半導体記憶装置を得ることができる。
用プリチャージ電位供給手段が、センスアンプにおける
第1および第2のトランジスタが形成されるp型半導体
領域を、第1および第2のビット線がプリチャージされ
る中間電位よりも高く、かつこの中間電位にpn接合拡
散電位を加えた電位よりも低いp型領域用プリチャージ
電位にプリチャージするので、第1および第2のトラン
ジスタのしきい値電圧が、p型半導体領域に中間電位を
与えるものに比べて小さくなり、これによって低電圧お
よび高速センス動作が可能な半導体記憶装置を得ること
ができる。
に係る発明の作用に加え、n型領域用プリチャージ電位
供給手段が、センスアンプにおける第3および第4のト
ランジスタが形成されるn型半導体領域を、第1および
第2のビット線がプリチャージされる中間電位よりも低
く、かつこの中間電位からpn接合拡散電位を引いた電
位よりも高いn型領域用プリチャージ電位にプリチャー
ジするので、第3および第4のトランジスタのしきい値
電圧の絶対値が、n型半導体領域に中間電位を与えるも
のに比べて小さくなり、これによってさらに低電圧およ
び高速センス動作が可能な半導体記憶装置を得ることが
できる。
用プリチャージ電位供給手段がセンスアンプにおける第
3および第4のトランジスタが形成されるn型半導体領
域を、第1および第2のビット線がプリチャージされる
中間電位よりも低く、かつこの中間電位からpn接合拡
散電位を引いた電位よりも高いn型領域用プリチャージ
電位にプリチャージするので、第3および第4のトラン
ジスタのしきい値電圧の絶対値が、n型半導体領域に中
間電位を与えるものに比べて小さくなり、これによって
低電圧および高速センス動作が可能な半導体記憶装置を
得ることができる。
1、請求項2、請求項4または請求項5に係る発明の作
用に加え、p型領域用プリチャージ電位を電源電位とし
たので、電源電位および接地電位を基にp型領域用プリ
チャージ電位を発生する回路が不要となり、レイアウト
面積の小さい半導体記憶装置を得ることができる。
2、請求項3、請求項5または請求項6に係る発明の作
用に加え、n型領域用プリチャージ電位を接地電位とし
たので、電源電位および接地電位を基にn型領域用プリ
チャージ電位を出力する回路が不要となり、レイアウト
面積の小さい半導体記憶装置を得ることができる。
1、請求項2、請求項4、請求項5または請求項7に係
る発明の作用に加え、p型半導体領域を半導体基板上に
形成された絶縁層上に形成したので、ボディの寄生容量
を削除でき高速センスかつ、低消費電力の半導体記憶装
置を得ることができる。
2、請求項3、請求項5、請求項6または請求項8に係
る発明の作用に加え、n型半導体領域を半導体基板上に
形成された絶縁層上に形成したので、ボディの寄生容量
を削除でき高速センスかつ、低消費電力の半導体記憶装
置を得ることができる。
て、図1から図6に基づいて説明する。図1はこの実施
例1のDRAMのブロック図を示しており、100 は外部から
与えられる外部行アドレスストローブ信号ext/RAS を受
け、内部回路のための行アドレスストローブ信号/RASを
出力する/RASバッファ、110 は外部から与えられる外部
列アドレスストローブ信号ext/CAS を受け、内部回路の
ための列アドレスストローブ信号/CASを出力する/CASバ
ッファ、120 は電源電位VCC(例えば3.3V)および接地
電位VSS(例えば0V)を受け、これらの電位に基づき電
源電位VCCよりも高い昇圧電位VPP(例えば6V)、電源
電位VCCと接地電位VSSの中間電位(1/2)(VCC+VSS)
であるセルプレート電位VCPおよびビット線のプリチャ
ージ電位VBL、中間電位(1/2)(VCC+VSS) よりも高
く、かつ中間電位(1/2)(VCC+VSS) にpn接合拡散電
位φ(例えば0.6V)を加えた電位よりも低いnチャネル
プリチャージ電位VPRN に変化するnチャネルバックゲ
ート電位VBNを出力する内部電位発生回路を有する内部
電位発生回路群である。
よび/RASバッファ100 からの行アドレスストローブ信号
/RASを受け、この行アドレスストローブ信号/RASがHレ
ベルからLレベルに変化するとアドレス信号A i を行ア
ドレス信号としてラッチし、内部回路のための行アドレ
ス信号RAi (アドレス信号A i と同論理)および/RAi
(アドレス信号A i と逆論理)を出力する行アドレスバ
ッファ、140 は行アドレスバッファ130 からの行アドレ
ス信号RAi ,/RAi を受け、RA0,/RA0,RA1,/RA1に応じて
1つがHレベルとなるプリデコード信号X0〜X3、RA2,/R
A2,RA3,/RA3 に応じて1つがHレベルとなるプリデコー
ド信号X4〜X7、RA4,/RA4,RA5,/RA5 に応じて1つがHレ
ベルとなるプリデコード信号X8〜X11 、RA6,/RA6,RA7,/
RA7 に応じて1つがHレベルとなるプリデコード信号X
12 〜X15 、RA8,/RA8〜RA11,/RA11に基づき選択された
8つがHレベルとなるブロック選択信号BSj (j=0,1,・・
・,127) を出力する行プリデコーダである。
プリデコーダ140 からの行プリデコード信号X0〜X15 と
ブロックに対応したブロック選択信号BSj の1つを受
け、選択されたブロックから出力される行デコード信号
RDk (k=0,1,・・・,255) のうち1つをHレベルとする行デ
コーダ、160 は行デコーダ150 のブロックに対応して分
割され、対応した行デコーダ150 のブロックからの行デ
コード信号RDk を受け、行デコード信号RDk に対応した
256 本のワード線のうちHレベルとなった行デコード信
号に対応した1本を昇圧電位VPPレベルとするワードド
ライバ、170 は複数行および複数列に配置された複数の
メモリセルを有する128 個のメモリブロックを有し、そ
れぞれが32メモリブロックを有する4 つのメモリマット
を有するメモリセルアレイで、各ブロックに対応して行
デコーダ150 の各ブロックが対応している。
ァ110 からの列アドレスストローブ信号/CASを受け、こ
の列アドレスストローブ信号/CASがHレベルからLレベ
ルに変化するとアドレス信号A i を列アドレス信号とし
てラッチし、内部回路のための列アドレス信号CAi (ア
ドレス信号A i と同論理)および/CA i (アドレス信号
A i と逆論理)を出力する列アドレスバッファ、190 は
列アドレスバッファ180 からの列アドレス信号CAi ,/CA
i を受け、CA0,/CA0,CA1,/CA1 に応じて1つがHレベル
となるプリデコード信号Y0〜Y3、CA2,/CA2,CA3,/CA3 に
応じて1つがHレベルとなるプリデコード信号Y4〜Y7、
CA4,/CA4,CA5,/CA5 に応じて1つがHレベルとなるプリ
デコード信号Y8〜Y11 、CA6,/CA6〜CA11,/CA11に基づき
選択された1つがHレベルとなる列ブロック選択信号CB
S m (m=0,1,・・・,63)を出力する行プリデコーダである。
クごとに分割して設けられ、列プリデコーダ190 からの
列プリデコード信号Y0〜Y11 および列ブロック選択信号
CBSm を受け、列プリデコード信号Y0〜Y11 に応じて1
つがHレベルとなる列選択信号CSL n (n=0,1,・・・,63)を
出力してこの列選択信号CSL n に基づき各メモリブロッ
クで2対のビット線を選択し、列ブロック選択信号CBS
m に応じて行デコーダ150 により選択された8つのメモ
リブロックの各列ブロックの中の列選択信号CSL n によ
り選択された2対のビット線から出力される合計256 対
のビット線から読み出される256 ビットのデータから4
ビットを選択するためのデータ選択信号DSp (p=0,1,・・
・,255) を出力する列デコーダである。
ストローブ信号/RASおよび行アドレスバッファからの行
アドレス信号RA8,/RA8〜RA11,/RA11を受け、行アドレス
ストローブ信号/RASがLレベルに立ち下がり、行アドレ
ス信号RA8,/RA8〜RA11,/RA11によって選択された8 つの
メモリブロック以外のメモリブロックにおけるビット線
対を対応したセンスアンプから分離するためのビット線
分離信号BLI q (q=0,1,・・・,255) 、選択されたメモリブ
ロックに対応したセンスアンプを活性化するためのセン
スアンプイネーブル信号/SEPr ,SENr (r=0,1,・・・,131)
、選択されたメモリブロックに対応したローカルI/
O線をグローバルI/O線に接続するための選択信号SE
L r を出力するブロック関係信号発生回路、220 はメモ
リブロックに対応してブロック分割され、132 個のブロ
ックのうち124 個のブロックが2つのメモリブロックに
共有して対応し、各メモリブロックは2 つのセンスアン
プのブロックが対応しているセンスアンプおよびビット
線を介して出力されるメモリセルのデータを出力した
り、メモリセルに書き込まれるデータをビット線に伝え
るためのローカルI/O線およびグローバルI/O線を
含むI/O回路である。
アドレスストローブ信号/CAS、ライトイネーブル信号/W
E 、アウトプットイネーブル信号/OE を受け、書き込み
か読み出しかを示す書き込み/読み出し制御信号WOを出
力する書き込み/読み出し制御回路、240 は書き込み/
読み出し制御回路230 からの書き込み/読み出し制御信
号WOを受け、この信号WOが書き込みを示すときは、外部
から与えられる4 ビットのデータD s (s=0,1,2,3) に応
じたデータをI/O 回路220 に与え、信号WOが読み出しを
示すときは、I/O 回路220 から出力されるデータに応じ
たデータD s を外部に出力する入出力バッファである。
、センスアンプおよびI/O 回路220の一部を示す回路図
である。図2において170aはメモリブロックで、図2に
は一部しか示されていないが、1 つのメモリマットは32
のメモリブロック170aを有し、このDRAMは128 のメモリ
ブロックを有している。171 は各行に配置されたワード
線、172 は各列に配置されたビット線対で、2本のビッ
ト線172aおよび172bからなっている。173 はワード線17
1 とビット線対172 との交点に対応して複数行および複
数列に配置されたメモリセルで、一方の電極が(1/2)(V
CC+VSS) のセルプレート電位VCPを受けるメモリキャ
パシタ173aとこのメモリキャパシタ173aの他方の電極と
ビット線172aおよび172bのどちらか一方に接続され、ゲ
ートがワード線171 に接続されるメモリトランジスタ17
3bを有する。ワード線171 は1つのメモリブロック170a
に256 本配置され、ビット線対172 は2048対配置され
る。
ビット線対172 に渡って配置され、電源電位VCCが与え
られる電源電位線、221bは1 つのメモリマットに渡って
配置され、接地電位VSSが与えられる接地電位線で、こ
の電源電位VCCおよび接地電位VSSは外部から与えられ
た電源電位ext VCCおよび接地電位GND でもよいし、外
部から与えられた電源電位ext VCCを内部で降圧した内
部電源電位および接地電位を内部で昇圧した内部接地電
位でもよい。221cは1 つのメモリマットに渡って配置さ
れ、(1/2)(VCC+VSS) のビット線プリチャージ電位V
BLが与えられるビット線プリチャージ電位線、221dは(1
/2)(VCC+VSS) よりも高く、かつ(1/2)(VCC+VSS)
にpn接合電位φを加えた電位よりも低いnチャネルプ
リチャージ電位VPRN に変化するnチャネルバックゲー
ト電位VBNが与えられるnチャネルバックゲート電位
線、222aは1 つの列ブロック、つまり128 のビット線対
172に渡って配置されるpチャネル共通ソース線、222b
は1 つの列ブロックに渡って配置されるnチャネル共通
ソース線である。
ース線222aとの間に接続され、ゲートにpチャネルセン
スアンプイネーブル信号/SEPを受けるpチャネルMOS
トランジスタからなるプルアップトランジスタで、pチ
ャネルセンスアンプイネーブル信号/SEPがLレベルにな
ると導通状態となり、pチャネル共通ソース線222aを電
源電位VCCに引き上げる。223bは接地電位線221bとnチ
ャネル共通ソース線222bとの間に接続され、ゲートにn
チャネルセンスアンプイネーブル信号SEN を受けるnチ
ャネルMOSトランジスタからなるプルアップトランジ
スタで、nチャネルセンスアンプイネーブル信号SEN が
Hレベルになると導通状態となり、nチャネル共通ソー
ス線222bを接地電位VSSに引き下げる。
るセンスアンプで、pチャネル共通ソース線222aおよび
nチャネル共通ソース線222bから電位を受け、対応した
ビット線対172 に生じる電位差を増幅するセンスアン
プ、225 はpチャネル共通ソース線222aとnチャネル共
通ソース線222bとの間に接続され、ビット線イコライズ
信号BLEQおよびビット線プリチャージ電位VBLを受け、
ビット線イコライズ信号BLEQがHレベルであるとpチャ
ネル共通ソース線222aおよびnチャネル共通ソース線22
2bを(1/2)(VCC+VSS) にイコライズおよびプリチャー
ジする共通ソース線イコライズ回路で、pチャネル共通
ソース線222aとnチャネル共通ソース線222bとの間に接
続され、ゲートにビット線イコライズ信号BLEQを受ける
nチャネルMOSトランジスタ225 aおよびpチャネル
共通ソース線222aとビット線プリチャージ電位線221cと
の間に接続され、ゲートにビット線イコライズ信号BLEQ
を受けるnチャネルMOSトランジスタ225bおよびnチ
ャネル共通ソース線222bとビット線プリチャージ電位線
221cとの間に接続され、ゲートにビット線イコライズ信
号BLEQを受けるnチャネルMOSトランジスタ225cを有
している。
2aとビット線172bとの間に接続され、ビット線イコライ
ズ信号BLEQおよび(1/2)(V CC+VSS) のビット線プリチャ
ージ電位VBLを受け、ビット線イコライズ信号BLEQがH
レベルになるとビット線対172 におけるビット線172aの
電位とビット線172bの電位とをイコライズおよびビット
線プリチャージ電位VBLにプリチャージするビット線イ
コライズ回路で、ビット線172aとビット線172bとの間に
接続されゲートにビット線イコライズ信号BLEQを受ける
nチャネルMOSトランジスタ174aと、ビット線172aと
ビット線プリチャージ電位線221cとの間に接続され、ゲ
ートにビット線イコライズ信号BLEQを受けるnチャネル
MOSトランジスタ174bと、ビット線172bとビット線プ
リチャージ電位線221cとの間に接続され、ゲートにビッ
ト線イコライズ信号BLEQを受けるnチャネルMOSトラ
ンジスタ174cとを有している。
との間に接続され、ビット線分離信号BLI q を受け、こ
のビット線分離信号BLI q が昇圧電位VPPとなるとビッ
ト線対172 をセンスアンプ224 に接続し、Lレベルとな
るとビット線対172 をセンスアンプ224 から分離させる
シェアードセンスアンプ用ゲート回路で、ビット線172a
とセンスアンプ224 との間に接続されゲートにビット線
分離信号BLI q を受けるnチャネルMOSトランジスタ
175aと、ビット線172bとセンスアンプ224 との間に接続
されゲートにビット線分離信号BLI q を受けるnチャネ
ルMOSトランジスタ175bとを有する。
ット線対172 に渡って配置されるローカルI/O線対
で、ローカルI/O線226aa と226ab とを有する。226b
は1 つのメモリマットの半分の16メモリブロックに渡っ
て配置されるグローバルI/O線対で、グローバルI/
O線226ba と226bb とを有する。227aはビット線対172
とローカルI/O線対226aとの間に接続され、列選択信
号CSL n を受け、この列選択信号CSL n がHレベルとな
るとビット線対172 とローカルI/O線対226aとを接続
させるローカルI/Oゲート回路で、ビット線172aとロ
ーカルI/O線226aa との間に接続され、ゲートに列選
択信号CSL n を受けるnチャネルMOSトランジスタ22
7aa と、ビット線172bとローカルI/O線226ab との間
に接続され、ゲートに列選択信号CSL n を受けるnチャ
ネルMOSトランジスタ227ab とを有する。
ルI/O線対226bとの間に接続され、選択信号SEL r を
受け、この選択信号SEL r がHレベルになるとローカル
I/O線対226aとグローバルI/O線対226bとを接続す
るグローバルI/Oゲート回路で、ローカルI/O線22
6aa とグローバルI/O線226ba との間に接続され、ゲ
ートに選択信号SEL r を受けるnチャネルMOSトラン
ジスタ227ba と、ローカルI/O線226ab とグローバル
I/O線226bb との間に接続され、ゲートに選択信号SE
L r を受けるnチャネルMOSトランジスタ227bb とを
有する。
と、その周辺回路の回路図を示しており、図3において
センスアンプ224 はpチャネル共通ソース線222aとビッ
ト線172aとの間に接続され、ゲートがビット線172bに接
続されるpチャネルMOSトランジスタ224aと、pチャ
ネル共通ソース線222aとビット線172bとの間に接続さ
れ、ゲートがビット線172aに接続されるpチャネルMO
Sトランジスタ224bと、ビット線172aと共通ソース線22
2bとの間に接続され、ゲートがビット線172bに接続さ
れ、バックゲートにnチャネルバックゲート電位VBNを
受けるnチャネルMOSトランジスタ224cと、ビット線
172bと共通ソース線222bとの間に接続され、ゲートがビ
ット線172aに接続され、バックゲートにnチャネルバッ
クゲート電位VBNを受けるnチャネルMOSトランジス
タ224dとを有している。そして、pチャネルMOSトラ
ンジスタ224aおよび224bはクロスカップル型のpチャネ
ルセンスアンプを構成し、nチャネルMOSトランジス
タ224cおよび224dはクロスカップル型のnチャネルセン
スアンプを構成している。
け、この行アドレスストローブ信号/RASのHレベルから
Lレベルへの変化に応じて接地電位VSSから、中間電位
(1/2)(VCC+VSS) よりも高く、かつ中間電位(1/2)(V
CC+VSS) にpn接合拡散電位φ(例えば0.6V)を加え
た電位よりも低いnチャネルプリチャージ電位VPRNに
変化し、プルダウントランジスタ223bによりnチャネル
共通ソース線222bの電位CSN が接地電位VSSに下げられ
るのに追随して再び接地電位VSSに下がるnチャネルバ
ックゲート電位VBNを供給するnチャネルバックゲート
電位発生回路である。
121 は、行アドレスストローブ信号/RASを受けてこの行
アドレスストローブ信号/RASに基づき変化する制御信号
CT1,CT2,CT3 を発生するバックゲート電位制御回路121a
と、電源電位VCCおよび接地電位VSSを受けて駆動さ
れ、バックゲート電位制御回路121aからの制御信号CT2
を受け、この制御信号CT2 がHレベルとなると中間電位
(1/2)(VCC+VSS) よりも高く、かつ中間電位(1/2)(V
CC+VSS) にpn接合拡散電位φ(例えば0.6V)を加え
た電位よりも低いnチャネルプリチャージ電位VPRN を
nチャネルバックゲート電位出力ノード121bに供給する
nチャネルプリチャージ電位供給回路121cと、nチャネ
ルバックゲート電位出力ノード121bと接地電位ノード12
0bとの間に接続され、ゲートにバックゲート電位制御回
路121aからの制御信号CT1 を受けるnチャネルMOSト
ランジスタ121dと、nチャネル共通ソース線222bとnチ
ャネルバックゲート電位出力ノード121bとの間に接続さ
れ、ゲートにバックゲート電位制御回路121aからの制御
信号CT3 を受けるnチャネルMOSトランジスタ121eと
を有する。
アドレスストローブ信号/RASを受け、制御信号CT1 を出
力する2段のインバータ121aa および121ab からなる遅
延回路と、制御信号CT1 およびこの制御信号CT1 の3段
のインバータ121ac,121ad および121ae からなる反転遅
延回路による反転遅延信号を受け、この受けた信号が共
にLレベルであるとHレベルとなる制御信号CT2 を出力
するNOR 回路121af と、制御信号CT1 およびCT2 を受
け、この制御信号が共にLレベルとなるとHレベルとな
る制御信号CT3 を出力するNOR 回路121ag とを有する。
路121cは、電源電位ノード120aとノード121ca との間に
接続される抵抗素子121cb と、ノード121ca とノード12
1ccとの間に接続され、ゲートがノード121cc に接続さ
れるpチャネルMOSトランジスタ121cd と、ノード12
1cc とノード121ce との間に接続され、ゲートがノード
121ce に接続され、pチャネルMOSトランジスタ121c
d と同じサイズのpチャネルMOSトランジスタ121cf
と、ノード121ce と接地電位ノード120bとの間に接続さ
れ、抵抗素子121cb と同じ抵抗値の抵抗素子121cg と、
電源電位ノード120aとnチャネルプリチャージ電位出力
ノード121ch との間に接続される抵抗素子121ci と、n
チャネルプリチャージ電位出力ノード121ch とノード12
1cj との間に接続されるダイオード素子121ck と、ノー
ド121cj と接地電位ノード120bとの間に接続され、ゲー
トがノード121ce に接続されたpチャネルMOSトラン
ジスタ121cm とを有するnチャネルプリチャージ電位発
生回路121cn およびnチャネルプリチャージ電位出力ノ
ード121ch とnチャネルバックゲート電位出力ノード12
1bとの間に接続されゲートに制御信号CT2 を受けるnチ
ャネルMOSトランジスタ121cp を有する。
おけるセンスアンプトランジスタ224cおよび224dが形成
された半導体基板の簡略化した断面図を示しており、図
4において301 はp- 型の半導体基板、302 は半導体基
板301 に形成されたn型のnウェル、303aおよび303bは
nウェル302 内に互いに電気的に離隔して形成され、半
導体基板301 の不純物濃度よりも高い不純物濃度のp型
のpウェル、304aはnウェル302 に形成され、nウェル
よりも不純物濃度の高いn+ 型拡散領域で、電源電位線
221aに接続されており、このn+ 拡散領域304aを介して
nウェル302 に電源電位VCCが与えられている。304bは
pウェル303aに形成され、pウェル303aよりも不純物濃
度の高いp+ 型拡散領域で、nチャネルバックゲート電
位VBNが与えられるnチャネルバックゲート電位線221d
に接続され、このp+ 型拡散領域を介してpウェル303a
にnチャネルバックゲート電位VBNが与えられている。
304cはpウェル303bに形成され、pウェル303bよりも不
純物濃度の高いp+ 型拡散領域で、接地電位線221bに接
続され、このp+ 型拡散領域を介してpウェル303bに接
地電位VSSが与えられている。
線172aに接続されるn+ 拡散領域からなるドレイン、22
4cb はpウェル303aにドレイン224ca と離隔して形成さ
れ、nチャネル共通ソース線222bに接続されるn+ 拡散
領域からなるソース、224ccはドレイン224ca とソース2
24cb に挟まれたpウェル303aにおけるチャネル領域と
ゲート絶縁膜224cd を介して対向して設けられ、ビット
線172bに接続されるゲートで、ドレイン224ca およびソ
ース224cb とでセンスアンプトランジスタ224cを構成し
ている。224da はpウェル303aに形成され、ビット線17
2bに接続されるn+ 拡散領域からなるドレイン、224db
はpウェル303aにドレイン224da と離隔して形成され、
nチャネル共通ソース線222bに接続されるn+ 拡散領域
からなるソースで、センスアンプトランジスタ224cにお
けるソース224cb と共有されている。224dc はドレイン
224da とソース224db に挟まれたpウェル303aにおける
チャネル領域とゲート絶縁膜224dd を介して対向して設
けられ、ビット線172aに接続されるゲートで、ドレイン
224da およびソース224db とでセンスアンプトランジス
タ224dを構成している。
ネル共通ソース線222bに接続されるn+ 拡散領域からな
るドレイン、223bb はpウェル303bにドレイン223ba と
離隔して形成され、接地電位線221bに接続されるn+ 拡
散領域からなるソース、223bc はドレイン223ba とソー
ス223bb に挟まれたpウェル303bにおけるチャネル領域
とゲート絶縁膜223bd を介して対向して設けられ、nチ
ャネルセンスアンプイネーブル信号SEN0を受けるゲート
で、ドレイン223ba およびソース223bb とでプルダウン
トランジスタ223bを構成している。
3aとセンスアンプトランジスタ224cおよび224dにおける
ソース224cb およびドレイン224ca,224da との間のpn
接合拡散電位である。図5はpn接合特性を示すグラフ
で、横軸はpウェル303aの電位VBNとソース224ca の電
位CSN0との間の電位差VBN−CSN0、縦軸はpウェル303a
からソース224ca に流れる電流Iを示しており、pウェ
ル303aの電位VBNとソース224ca の電位CSN0との間の電
位差VBN−CSN0がpn接合拡散電位φを越えるとpウェ
ル303aからソース224ca に急激に電流Iが流れる。
および/BL が中間電位(1/2)(VCC+VSS) であるビット
線プリチャージ電位VBLにプリチャージされているとき
に、pウェル303aに与えられるnチャネルバックゲート
電位VBNが中間電位(1/2)(VCC+VSS) よりも高く、か
つ中間電位(1/2)(VCC+VSS) にpn接合拡散電位φを
加えた電位よりも低いnチャネルプリチャージ電位V
PRN に変化して、このpウェル303aがnチャネルプリチ
ャージ電位VPRN にプリチャージされてもpウェル303a
からドレイン224ca,224da およびソース224cb にはわず
かしか電流が流れない。ここで、nチャネルプリチャー
ジ電位VPRN は(1/2)(VCC+VSS) +φぎりぎりにして
おくよりも、ビット線172aまたは172bにL側のデータが
読み出されてビット線172aまたは172bの電位BLまたは/B
L がビット線プリチャージ電位VBLからわずかにΔV
(例えば0.1V)だけ低下したときに、pウェル303aとビ
ット線172aまたは172bとの間の電位差がpn接合拡散電
位φを越えてpウェル303aからビット線172aまたは172b
に電流が流れてビット線172aまたは172bに生じた電位変
化量ΔVが小さくなってしまう恐れがあるため、(1/2)
(VCC+VSS) +φ−ΔVにしておく方が好ましい。
施例1のDRAMの動作について説明するが、ここでは説明
を簡略化するためにLレベルのデータの読み出し動作の
説明をする。従って、ライトイネーブル信号/WE はHレ
ベル、アウトプットイネーブル信号/OE はLレベルにさ
れている。まず、図6の(a)に示すように行アドレス
ストローブ信号/RASがHレベルからLレベルに変化する
時刻t1 以前は、ビット線イコライズ信号BLEQが図6の
(d)に示すようにHレベル、ビット線分離信号BLI q
が図6の(g)に示すように全て昇圧電位VPPとなって
いるので、ビット線イコライズ回路174 におけるnチャ
ネルMOSトランジスタ174a,174b,174cおよびシェアー
ドセンスアンプ用ゲート回路175 におけるnチャネルM
OSトランジスタ175a,175b が導通状態となり、ビット
線イコライズ回路174 によってシェアードセンスアンプ
用ゲート回路175 を介してビット線対172 の電位BL,/BL
は図6の(f)に示すように(1/2)(VCC+VSS) のビッ
ト線プリチャージ電位VBLにプリチャージされている。
ネルセンスアンプイネーブル信号/SEPr が全てHレベ
ル、図6の(i)に示すようにおよびnチャネルセンス
アンプイネーブル信号SEN r が全てLレベルとなってい
るため、これを受けるプルアップトランジスタ223aおよ
びプルダウントランジスタ223bは共に非導通状態となっ
ており、Hレベルのビット線イコライズ信号BLEQを受け
る共通ソース線イコライズ回路225 におけるnチャネル
MOSトランジスタ225a,225b および225cが導通状態と
なっているので、この共通ソース線イコライズ回路225
によりpチャネル共通ソース線222aの電位CSP r および
nチャネル共通ソース線222bの電位CSN rは中間電位(1/
2)(VCC+VSS) にイコライズされている。
レベルの/RASを受けるバックゲート電位制御回路121aに
おける2段のインバータ121aa および121ab により図6
の(l)に示されるようにHレベルとされ、バックゲー
ト電位制御信号CT2 はHレベルのバックゲート電位制御
信号CT1 を受けるNOR 回路121af により図6の(m)に
示されるようにLレベルとされ、バックゲート電位制御
信号CT3 はHレベルのバックゲート電位制御信号CT1 を
受けるNOR 回路121ag により図6の(n)に示されるよ
うにLレベルとされている。従って、nチャネルバック
ゲート電位発生回路121 におけるnチャネルプリチャー
ジ電位供給回路121cのnチャネルMOSトランジスタ12
1cp は非導通状態、nチャネルMOSトランジスタ121d
は導通状態、nチャネルMOSトランジスタ121eは非導
通状態となっているため、nチャネルバックゲート電位
VBNは図6の(o)に示すように接地電位VSSとなって
いる。
(e)に示すように全てLレベル、ローカルI/O線対
226aおよびグローバルI/O線対226bを行アドレス信号
に応じて選択的に接続するための選択信号SEL r も図6
の(p)に示すように全てLレベル、列選択信号CSL n
も図6の(q)に示すように全てLレベルとなってい
る。ローカルI/O線対226aの電位LIO r ,/LIO r は図
6の(r)に示すように(1/2)(V CC+VSS) にプリチャー
ジおよびイコライズされ、グローバルI/O線対226bの
電位GIO t ,/GIO t (t=0,1,・・・,255) は図6の(s)に
示すようにVCCにプリチャージおよびイコライズされ、
データD s はグローバルI/O線対226bの電位GIO t ,/
GIO t がイコライズされているのに応じて図6の(t)
に示すようにハイインピーダンス(Hi-Z)状態になってい
る。
ス信号A i を行アドレスに変化させ、行アドレスストロ
ーブ信号/RASを図6の(a)に示すように時刻t1 でH
レベルからLレベルに変化させると、これに応じてビッ
ト線イコライズ信号BLEQがHレベルからLレベルに変化
し、ビット線対172 とpチャネル共通ソース線222aおよ
びnチャネル共通ソース線222bのイコライズおよびプリ
チャージが中断される。そして、時刻t1 でHレベルか
らLレベルへ変化した行アドレスストローブ信号/RASを
受けてnチャネルバックゲート電位発生回路121 のバッ
クゲート電位制御回路121aにおける2段のインバータ12
1aa および121ab から出力されるバックゲート電位制御
信号CT1 が図6の(l)に示すように時刻t2 でLレベ
ルに変化し、これを受けるnチャネルバックゲート電位
発生回路121 におけるnチャネルMOSトランジスタ12
1dが非導通状態となる。
レベルに変化したのを受けてバックゲート電位制御回路
121aにおけるNOR 回路121af から出力されるバックゲー
ト電位制御信号CT2 が図6の(m)に示すようにHレベ
ルとなり、3段のインバータ121ac,121ad,121ae から出
力されるバックゲート電位制御信号CT1 の反転遅延信号
がHレベルに変化する時刻t5 までHレベルとなる。こ
れを受けてnチャネルプリチャージ電位供給回路121cに
おけるnチャネルMOSトランジスタ121cp は導通状態
となり、nチャネルバックゲート電位出力ノード121bに
nチャネルプリチャージ電位VPRN が供給され、nチャ
ネルバックゲート電位VBNは図6の(o)に示すように
nチャネルプリチャージ電位VPRN に上昇する。
メモリブロック170aに対応したビット線分離信号BLI q
は図6の(g)に示すようにVPPのままで、選択されな
いメモリブロック170aに対応したビット線分離信号BLI
q は図6の(g)に示すように時刻t3 でLレベルへ立
ち下げられ、選択されないメモリブロック170aに対応し
たシェアードセンスアンプ用ゲート回路175 におけるn
チャネルMOSトランジスタ175aおよび175bが非導通状
態となり、選択されないメモリブロック170aにおけるビ
ット線対172 とセンスアンプ224 とが分離される。そし
て、ローカルI/O線対226aおよびグローバルI/O線
対226bを接続するための選択信号SEL rのうち行アドレ
ス信号により選択されたものが図6の(p)に示すよう
にほぼ時刻t3 付近でHレベルに立ち上がってこれを受
けるグローバルI/Oゲート回路227bにおけるnチャネ
ルMOSトランジスタ227ba および227bb が導通状態と
なり、対応するローカルI/O線対226aとグローバルI
/O線対226bとが接続される。すると、(1/2)(V CC+
VSS) にプリチャージされていたローカルI/O線対226
aの電位LIO r ,/LIO r が図6の(r)に示すようにグ
ローバルI/O線対226bの電位VCCに上昇する。
たワード線171 の電位WLが図6の(e)に示すように時
刻t4 で昇圧電位VPPへ立ち上げられる。すると、メモ
リセル173 におけるメモリトランジスタ173bが導通し、
メモリセル173 が接続されたビット線172aまたは172bと
メモリキャパシタ173aとの間で電荷の授受が行われ、ビ
ット線172aまたは172bの電位BLまたは/BL は図6の
(f)に示すようにビット線プリチャージ電位VBLから
ΔVだけ変化する。
回路121 のバックゲート電位制御回路121aにおけるNOR
回路121af から出力されるバックゲート電位制御信号CT
2 が、図6の(m)に示すように時刻t5 でLレベルに
変化するとこれを受けるnチャネルプリチャージ電位供
給回路121cにおけるnチャネルMOSトランジスタ121c
p は非導通状態となり、NOR 回路121ag から出力される
バックゲート電位制御信号CT3 はHレベルに立ち上が
り、これを受けるnチャネルMOSトランジスタ121eは
導通状態となる。また、選択されたメモリブロック170a
に対応するセンスアンプイネーブル信号SEN r が図6の
(i)に示すように時刻t5 でHレベルに立ち上げら
れ、これを受けるプルダウントランジスタ223bが導通状
態となり、nチャネル共通ソース線222bの電位CSN r が
図6の(k)に示すように接地電位VSSに引き下げられ
る。一方、nチャネルバックゲート電位供給回路121 に
おけるnチャネルMOSトランジスタ121eは導通状態と
なっているので、nチャネルバックゲート電位VBNはn
チャネル共通ソース線222bの電位CSN r が接地電位VSS
に引き下げられるのに追随して図6の(o)に示すよう
にnチャネルプリチャージ電位VPRN から接地電位VSS
に引き下げられる。
電位差が生じているビット線対172のうち、低い電位と
なっているビット線の電位BLがnチャネルセンスアンプ
224cおよび224dにより接地電位VSSに引き下げられ、高
い電位の方のビット線の電位/BL はわずかに低下する。
そして、選択されたメモリブロック170aに対応するセン
スアンプイネーブル信号/SEPr が図6の(h)に示すよ
うに時刻t6 でLレベルになると、これを受けるプルア
ップトランジスタ223aが導通状態となり、pチャネル共
通ソース線222aの電位CSP r が図6の(j)に示すよう
に電源電位VCCに引き上げられる。すると、図6の
(f)に示すように高い電位の方のビット線の電位/BL
がpチャネルセンスアンプ224aおよび224bにより電源電
位VCCに引き上げられ、ビット線対172 の検知増幅動作
が終了する。
ス信号A i を列アドレスに変化させ、列アドレスストロ
ーブ信号/CASを図6の(b)に示すように時刻t7 でH
レベルからLレベルに変化させると、列アドレス信号に
より選択された列選択信号CSL n が図6の(q)に示す
ように時刻t8 でHレベルに立ち上げられ、これを受け
るローカルI/Oゲート回路227aにおけるnチャネルM
OSトランジスタ227aa および227ab が導通状態とな
り、ビット線対172 とローカルI/O線対226aとが接続
される。すると、V CC-VSSに電位差の開いたビット線対
172 の電位がローカルI/O線対226aに伝わり、ローカ
ルI/O線226ab の電位/LIOr は図6の(r)に示すよ
うに電源電位VCCからクランプレベルまで低下する。そ
して、電位差の生じたローカルI/O線226ab の電位が
グローバルI/O線対226bに伝わり、グローバルI/O
線対226bに図6の(s)に示すように電位差が生じる。
GIO t ,/GIO t を図示されていないレベルシフタで図6
の(s)に示すようにシフトダウンしてグローバルI/
O線対226bに接続される図示されないプリアンプのゲイ
ンが大きくなるようにし、このプリアンプでグローバル
I/O線対226bの電位差を増幅して入出力バッファ240
にこの増幅したデータが出力される。そして、入出力バ
ッファ240 は時刻t9でLレベルのデータD s を出力す
る。
プ224 がセンス動作を開始する時刻t5 のとき、nチャ
ネルセンスアンプトランジスタ224cおよび224dが形成さ
れるpウェル303aに与えられるnチャネルバックゲート
電位VBNをビット線プリチャージ電位VBLよりも高く、
かつこのビット線プリチャージ電位VBLにpウェル303a
とnチャネルセンスアンプトランジスタ224cおよび224d
のソース/ドレイン224ca,224cb,224da とのpn接合拡
散電位φを加えた電位よりも低いnチャネルプリチャー
ジ電位VPRN (=(1/2)(V CC+VSS)+φ- ΔV)にするので、
nチャネルセンスアンプトランジスタ224cおよび224dの
センス動作開始時のしきい値電圧が小さくなり、これに
よって低電圧および高速センス動作が可能なDRAMを得る
ことができる。
了するときにはpウェル303aに与えられるnチャネルバ
ックゲート電位VBNを接地電位VSSにするので、センス
動作開始時にくらべnチャネルセンスアンプトランジス
タ224cおよび224dのしきい値電圧が大きくなるため、n
チャネルセンスアンプトランジスタ224cまたは224dを介
して接地電位線221bに流れるサブスレッショルド電流が
小さくなり、センスアンプ224 がデータラッチする際の
消費電力が小さくなる。
るDRAMについて、図7から図10に基づいて説明する。
この実施例2のDRAMと実施例1のDRAMとは、センスアン
プ224 およびその周辺回路の構成が異なっている。以下
この異なる点について説明し、同じ点については同一符
号を付けて説明を省略する。図7はこの実施例2のDRAM
のメモリセルアレイ170 、センスアンプおよびI/O回
路220 を示す回路図で、図7において図2に示された実
施例1のDRAMのメモリセルアレイ170 、センスアンプお
よびI/O回路220 と異なる点は、図7に示された回路
ではnチャネルバックゲート電位線221dが設けられてお
らず、代わりに1つのメモリマット、つまり2048のビッ
ト線対172 に渡って配置され、(1/2)(V CC+VSS) よりも
低く、かつ(1/2)(VCC+VSS) からpn接合電位φを引い
た電位よりも高いpチャネルプリチャージ電位VPRP に
変化するpチャネルバックゲート電位VBPが与えられる
pチャネルバックゲート電位線221eが設けられ、センス
アンプ224 がこのpチャネルバックゲート電位線221eに
接続されている点である。
と、その周辺回路の回路図を示しており、図8において
図3に示された実施例1の回路と異なる点は、センスア
ンプ224 におけるnチャネルセンスアンプトランジスタ
224cおよび224dがバックゲート電位としてnチャネルバ
ックゲート電位VBNを受けておらず、代わりにpチャネ
ルセンスアンプトランジスタ224aおよび224bがバックゲ
ート電位としてpチャネルバックゲート電位VBPを受け
ている点、およびnチャネルバックゲート電位発生回路
121 が設けられておらず、代わりに行アドレスストロー
ブ信号/RASを受け、この行アドレスストローブ信号/RAS
のHレベルからLレベルへの変化に応じて電源電位VCC
から、中間電位(1/2)(V CC+VSS) よりも低く、かつ中間
電位(1/2)(V CC+VSS) からpn接合拡散電位φ(例えば
0.6V)を引いた電位よりも高いpチャネルプリチャージ
電位VPRP に変化し、プルアップトランジスタ223aによ
りpチャネル共通ソース線222aの電位CSP が電源電位V
CCに引き上げられるのに追随して再び電源電位VCCに上
昇するpチャネルバックゲート電位VBPを供給するpチ
ャネルバックゲート電位発生回路122 が設けられている
点である。
は、図3に示されたバックゲート電位制御回路121aと、
このバックゲート電位制御回路121aから出力されるバッ
クゲート電位制御信号CT1,CT2,CT3 を受けてこれらを反
転させたバックゲート電位制御信号/CT1,/CT2,/CT3を出
力するインバータ122a,122b,122cと、電源電位VCCおよ
び接地電位VSSを受けて駆動され、インバータ122cから
の制御信号/CT2を受け、この制御信号/CT2がLレベルと
なると中間電位(1/2)(V CC+VSS) よりも低く、かつ中間
電位(1/2)(V CC+VSS) からpn接合拡散電位φ(例えば
0.6V)を引いた電位よりも高いpチャネルプリチャージ
電位VPRP をpチャネルバックゲート電位線221eに供給
するpチャネルプリチャージ電位供給回路122dと、pチ
ャネルバックゲート電位線221eと電源電位ノード120aと
の間に接続され、ゲートにインバータ122aからの制御信
号/CT1を受けるpチャネルMOSトランジスタ122eと、
pチャネル共通ソース線222aとpチャネルバックゲート
電位線221eとの間に接続され、ゲートにインバータ122b
からの制御信号/CT3を受けるpチャネルMOSトランジ
スタ122fとを有する。
は、電源電位ノード120aとノード122da との間に接続さ
れる抵抗素子122db と、ノード122da とノード122dc と
の間に接続され、ゲートがノード122da に接続されるn
チャネルMOSトランジスタ122dd と、ノード122dc と
ノード122de との間に接続され、ゲートがノード122dc
に接続され、nチャネルMOSトランジスタ122dd と同
じサイズのnチャネルMOSトランジスタ122df と、ノ
ード122de と接地電位ノード120bとの間に接続され、抵
抗素子122db と同じ抵抗値の抵抗素子122dg と、電源電
位ノード120aとノード122dh との間に接続され、ゲート
がノード122da に接続されるnチャネルMOSトランジ
スタ122di と、ノード122dh とpチャネルプリチャージ
電位出力ノード122dj との間に接続されるダイオード素
子122dk と、pチャネルプリチャージ電位出力ノード12
2dj と接地電位ノード120bとの間に接続される抵抗素子
122dm とを有するpチャネルプリチャージ電位発生回路
122dn およびpチャネルプリチャージ電位出力ノード12
2dj とpチャネルバックゲート電位線221eとの間に接続
されゲートに制御信号/CT2を受けるpチャネルMOSト
ランジスタ122dp を有する。
おけるpチャネルセンスアンプトランジスタ224aおよび
224bが形成された半導体基板の簡略化した断面図を示し
ており、図9において304aおよび304bは半導体基板301
に互いに電気的に離隔して形成されるn型のnウェル、
305aはnウェル304aに形成され、nウェル304aよりも不
純物濃度の高いn+ 型拡散領域で、pチャネルバックゲ
ート電位VBPが与えられるpチャネルバックゲート電位
線221eに接続され、このn+ 型拡散領域305aを介してn
ウェル304aにpチャネルバックゲート電位VBPが与えら
れている。305bはnウェル304bに形成され、nウェル30
4bよりも不純物濃度の高いn+ 型拡散領域で、電源電位
線221aに接続され、このn+ 型拡散領域305bを介してn
ウェル304bに電源電位VCCが与えられている。
線172aに接続されるp+ 拡散領域からなるドレイン、22
4ab はnウェル304aにドレイン224aa と離隔して形成さ
れ、pチャネル共通ソース線222aに接続されるp+ 拡散
領域からなるソース、224acはドレイン224aa とソース2
24ab に挟まれたnウェル304aにおけるチャネル領域と
ゲート絶縁膜224ad を介して対向して設けられ、ビット
線172bに接続されるゲートで、ドレイン224aa およびソ
ース224ab とでpチャネルセンスアンプトランジスタ22
4aを構成している。224ba はnウェル304aに形成され、
ビット線172bに接続されるp+ 拡散領域からなるドレイ
ン、224bb はnウェル304aにドレイン224ba と離隔して
形成され、pチャネル共通ソース線222aに接続されるp
+ 拡散領域からなるソースで、pチャネルセンスアンプ
トランジスタ224aにおけるソース224ab と共有されてい
る。224bc はドレイン224ba とソース224bb に挟まれた
nウェル304aにおけるチャネル領域とゲート絶縁膜224b
d を介して対向して設けられ、ビット線172aに接続され
るゲートで、ドレイン224ba およびソース224bbとでp
チャネルセンスアンプトランジスタ224bを構成してい
る。
ネル共通ソース線222aに接続されるp+ 拡散領域からな
るドレイン、223ab はnウェル304bにドレイン223aa と
離隔して形成され、電源電位線221aに接続されるp+ 拡
散領域からなるソース、223ac はドレイン223aa とソー
ス223ab に挟まれたnウェル304bにおけるチャネル領域
とゲート絶縁膜223ad を介して対向して設けられ、pチ
ャネルセンスアンプイネーブル信号/SEP0 を受けるゲー
トで、ドレイン223aa およびソース223ab とでプルアッ
プトランジスタ223aを構成している。
4aとpチャネルセンスアンプトランジスタ224aおよび22
4bにおけるソース224ab およびドレイン224aa,224ba と
の間のpn接合拡散電位である。従って、ビット線172a
および172bの電位BLおよび/BL が中間電位(1/2)(V CC+V
SS) であるビット線プリチャージ電位VBLにプリチャー
ジされているときに、nウェル304aに与えられるpチャ
ネルバックゲート電位VBPが中間電位(1/2)(V CC+VSS)
よりも低く、かつ中間電位(1/2)(V CC+VSS) からpn接
合拡散電位φを引いた電位よりも高いpチャネルプリチ
ャージ電位VPR P に変化して、このnウェル304aがpチ
ャネルプリチャージ電位VPRP にプリチャージされても
nウェル304aからドレイン224aa,224ba およびソース22
4ab に電流が流れない。ここで、pチャネルプリチャー
ジ電位VPRP は(1/2)(V CC+VSS)-φぎりぎりにしておく
よりも、ビット線172aまたは172bにH側のデータが読み
出されてビット線172aまたは172bの電位BLまたは/BL が
ビット線プリチャージ電位VBLからわずかにΔV(例え
ば0.1V)だけ上昇したときに、nウェル304aとビット線
172aまたは172bとの間の電位差の絶対値がpn接合拡散
電位φを越えてビット線172aまたは172bからnウェル30
4aに電流が流れてビット線172aまたは172bに生じた電位
変化量ΔVが小さくなってしまう恐れがあるため、(1/
2)(V CC+VSS)-φ+ ΔV にしておく方が好ましい。
明する。実施例2のDRAMの動作と実施例1のDRAMの動作
とは、nチャネルバックゲート電位VBNを与える動作が
なくなり、代わりにpチャネルバックゲート電位VBPを
与える動作があらたに加わっている点で異なる。この動
作の異なる点について図6および図10に基づき説明す
る。まず、行アドレスストローブ信号/RASが図6の
(a)に示すようにHレベルからLレベルに変化する時
刻t1 以前では、pチャネルバックゲート電位発生回路
122 におけるインバータ122aから出力される制御信号/C
T1は図10の(a)に示すようにLレベル、インバータ
122cから出力される制御信号/CT2は図10の(b)に示
すようにHレベル、インバータ122bから出力される制御
信号/CT3は図10の(c)に示すようにHレベルとなっ
ており、制御信号/CT1を受けるpチャネルMOSトラン
ジスタ122eは導通状態、制御信号/CT2を受けるpチャネ
ルプリチャージ電位供給回路122dにおけるpチャネルM
OSトランジスタ122dp は非導通状態、制御信号/CT3を
受けるpチャネルMOSトランジスタ122fは非導通状態
となり、pチャネルバックゲート電位線221eの電位VBP
は図10の(d)に示すように電源電位VCCとなってい
る。
図6の(a)に示すように時刻t1でHレベルからLレ
ベルに変化すると、これに応じて制御信号CT1 が図6の
(l)に示すように時刻t2 でLレベルに変化し、これ
を受けて制御信号CT2 が図6の(m)に示すようにHレ
ベルに変化する。すると、この反転信号である制御信号
/CT1は図10の(a)に示すように時刻t10でHレベル
に変化し、制御信号/CT2は図10の(b)に示すように
Lレベルに変化し、制御信号/CT1を受けるpチャネルM
OSトランジスタ122eは非導通状態、制御信号/CT2を受
けるpチャネルプリチャージ電位供給回路122dにおける
pチャネルMOSトランジスタ122dp が導通状態とな
り、pチャネルバックゲート電位線221eにpチャネルプ
リチャージ電位VPRP が供給され、pチャネルバックゲ
ート電位VBPは図10の(d)に示すように(1/2)(V CC
+VSS)-φ+ ΔV のpチャネルプリチャージ電位VPRP と
なる。
すように時刻t5 でLレベルに変化すると、これを受け
て制御信号CT3 が図6の(n)に示すようにHレベルに
変化する。すると、この反転信号である制御信号/CT2は
図10の(b)に示すようにセンスアンプイネーブル信
号/SEPr がLレベルとなりプルアップトランジスタ223a
が導通状態となる時刻t6 付近でHレベルに変化し、制
御信号/CT3は図10の(c)に示すようにLレベルに変
化し、制御信号/CT2を受けるpチャネルプリチャージ電
位供給回路122dにおけるpチャネルMOSトランジスタ
122dp は非導通状態、制御信号/CT3を受けるpチャネル
MOSトランジスタ122fが導通状態となり、pチャネル
バックゲート電位線221eとpチャネル共通ソース線222a
とが導通し、pチャネルバックゲート電位VBPは図6の
(j)に示されたpチャネル共通ソース線222aの電位CS
P r に追随して図10の(d)に示すように再び電源電
位VCCに上昇する。
プ224 がセンス動作を開始する時刻t5 のとき、pチャ
ネルセンスアンプトランジスタ224aおよび224bが形成さ
れるnウェル304aに与えられるpチャネルバックゲート
電位VBPをビット線プリチャージ電位VBLよりも低く、
かつこのビット線プリチャージ電位VBLからnウェル30
4aとpチャネルセンスアンプトランジスタ224aおよび22
4bのソース/ドレイン224aa,224ab,224ba とのpn接合
拡散電位φを引いた電位よりも高いpチャネルプリチャ
ージ電位VPRP (=(1/2)(V CC+VSS)-φ+ ΔV)にするの
で、pチャネルセンスアンプトランジスタ224aおよび22
4bのセンス動作開始時のしきい値電圧の絶対値が小さく
なり、これによって低電圧および高速センス動作が可能
なDRAMを得ることができる。
了するときにはnウェル304aに与えられるpチャネルバ
ックゲート電位VBPを電源電位VCCにするので、センス
動作開始時にくらべpチャネルセンスアンプトランジス
タ224aおよび224bのしきい値電圧の絶対値が大きくなる
ため、pチャネルセンスアンプトランジスタ224aまたは
224bを介して電源電位線221aから流れるサブスレッショ
ルド電流が小さくなり、センスアンプ224 がデータラッ
チする際の消費電力が小さくなる。
るDRAMについて、図11および図12に基づいて説明す
る。この実施例3のDRAMと実施例1のDRAMとはセンスア
ンプ224 およびその周辺回路の構成が異なる。以下この
異なる点について説明し、同じ点については同一符号を
付けて説明を省略する。図11はこの実施例3のDRAMの
メモリセルアレイ170 、センスアンプおよびI/O回路
220 を示す回路図で、図11において図2に示された実
施例1のDRAMのメモリセルアレイ170 、センスアンプお
よびI/O回路220 と異なる点は、図11に示された回
路では図7に示された実施例2における回路と同様に1
つのメモリマット、つまり2048のビット線対172 に渡っ
て配置され、(1/2)(V CC+VSS) よりも低く、かつ(1/2)
(V CC+VSS) からpn接合電位φを引いた電位よりも高
いpチャネルプリチャージ電位VPRP に変化するpチャ
ネルバックゲート電位VBPが与えられるpチャネルバッ
クゲート電位線221eがさらに設けられ、センスアンプ22
4 がこのpチャネルバックゲート電位線221eにさらに接
続されている点である。
4 と、その周辺回路の回路図を示しており、図12にお
いて図3に示された実施例1の回路と異なる点は、図8
に示された実施例2における回路と同様にセンスアンプ
224 におけるpチャネルセンスアンプトランジスタ224a
および224bがバックゲート電位としてpチャネルバック
ゲート電位VBPを受けている点、および行アドレススト
ローブ信号/RASのHレベルからLレベルへの変化に応じ
て電源電位VCCから、中間電位(1/2)(V CC+VSS) よりも
低く、かつ中間電位(1/2)(V CC+VSS) からpn接合拡散
電位φ(例えば0.6V)を引いた電位よりも高いpチャネ
ルプリチャージ電位VPRP に変化し、プルアップトラン
ジスタ223aによりpチャネル共通ソース線222aの電位CS
P が電源電位VCCに引き上げられるのに追随して再び電
源電位VCCに上昇するpチャネルバックゲート電位VBP
を供給するpチャネルバックゲート電位発生回路122 が
設けられている点である。
において、図8に示された実施例2におけるpチャネル
バックゲート電位発生回路122 と異なる点は、図8に示
された実施例2におけるpチャネルバックゲート電位発
生回路122 がバックゲート電位制御回路121aを有してい
たのに対し、この図12に示されたpチャネルバックゲ
ート電位発生回路122 はバックゲート電位制御回路121a
を有していない点で、nチャネルバックゲート電位発生
回路121 におけるバックゲート電位制御回路121aをnチ
ャネルバックゲート電位発生回路121 と共有している。
ルセンスアンプトランジスタ224aおよび224bが形成され
た半導体基板の簡略断面図は図9に示された実施例2に
おける断面図と同様で、nチャネルセンスアンプトラン
ジスタ224cおよび224dが形成された半導体基板の簡略断
面図は図4に示された実施例1における断面図と同様と
なる。そして、この実施例3のDRAMの動作を示すタイミ
ングチャートは図6および図10と同様となり、実施例
1および実施例2のDRAMと同様の動作をする。
プ224 がセンス動作を開始する時刻t5 のとき、nチャ
ネルセンスアンプトランジスタ224cおよび224dが形成さ
れるpウェル303aに与えられるnチャネルバックゲート
電位VBNをビット線プリチャージ電位VBLよりも高く、
かつこのビット線プリチャージ電位VBLにpウェル303a
とnチャネルセンスアンプトランジスタ224cおよび224d
のソース/ドレイン224ca,224cb,224da とのpn接合拡
散電位φを加えた電位よりも低いnチャネルプリチャー
ジ電位VPRN (=(1/2)(V CC+VSS)+φ- ΔV)にするので、
nチャネルセンスアンプトランジスタ224cおよび224dの
センス動作開始時のしきい値電圧が小さくなり、これに
よって低電圧および高速センス動作が可能なDRAMを得る
ことができる。
始する時刻t5 のとき、pチャネルセンスアンプトラン
ジスタ224aおよび224bが形成されるnウェル304aに与え
られるpチャネルバックゲート電位VBPをビット線プリ
チャージ電位VBLよりも低く、かつこのビット線プリチ
ャージ電位VBLからnウェル304aとpチャネルセンスア
ンプトランジスタ224aおよび224bのソース/ドレイン22
4aa,224ab,224ba とのpn接合拡散電位φを引いた電位
よりも高いpチャネルプリチャージ電位VPRP(=(1/2)(V
CC+VSS)-φ+ ΔV)にするので、pチャネルセンスアン
プトランジスタ224aおよび224bのセンス動作開始時のし
きい値電圧の絶対値が小さくなり、これによってさらに
低電圧および高速センス動作が可能なDRAMを得ることが
できる。
するときにはpウェル303aに与えられるnチャネルバッ
クゲート電位VBNを接地電位VSSにするので、センス動
作開始時にくらべnチャネルセンスアンプトランジスタ
224cおよび224dのしきい値電圧が大きくなるため、nチ
ャネルセンスアンプトランジスタ224cまたは224dを介し
て接地電位線221bに流れるサブスレッショルド電流が小
さくなり、センスアンプ224 がデータラッチする際の消
費電力が小さくなる。
するときにはnウェル304aに与えられるpチャネルバッ
クゲート電位VBPを電源電位VCCにするので、センス動
作開始時にくらべpチャネルセンスアンプトランジスタ
224aおよび224bのしきい値電圧の絶対値が大きくなるた
め、pチャネルセンスアンプトランジスタ224aまたは22
4bを介して電源電位線221aから流れるサブスレッショル
ド電流が小さくなり、センスアンプ224 がデータラッチ
する際の消費電力が小さくなる。
回路121 とpチャネルバックゲート電位発生回路122 と
でバックゲート電位制御回路121aを共有しているので、
共有しないものに比べて面積の小さいDRAMを得ることが
できる。
るDRAMについて、図13に基づいて説明する。この実施
例4のDRAMと実施例1のDRAMとは電源電位VCCおよび接
地電位VSSの大きさと、nチャネルバックゲート電位発
生回路121 の構成が異なる。以下この異なる点について
説明し、同じ点については同一符号を付けて説明を省略
する。まず、この実施例4では電源電位VCCと接地電位
VSSの電位差V CC-VSSがpウェル303aとnチャネルセン
スアンプトランジスタ224c,224d のドレイン/ソース22
4ca,224da,224cb との間のpn接合拡散電位φの2倍の
2φよりも低い値となっている。従って電源電位VCC自
体がすでにビット線のプリチャージ電位VBLである(1/
2)(V CC+VSS) よりも高く、かつ(1/2)(V CC+VSS) にp
n接合電位φを加えた電位よりも低いnチャネルプリチ
ャージ電位VPRN となっている。
バックゲート電位発生回路121 を示しており、この回路
が図3に示された実施例1におけるnチャネルバックゲ
ート電位発生回路121 と異なる点は、nチャネルプリチ
ャージ電位供給回路121cにおけるnチャネルプリチャー
ジ電位発生回路121cn がなくなり、代わりに電源電位V
CCが与えられる電源電位ノード120aが接続されている点
である。その他は実施例1のDRAMと同じで、従って実施
例1のDRAMと同様の動作をする。
プ224 がセンス動作を開始する時刻t5 のとき、nチャ
ネルセンスアンプトランジスタ224cおよび224dが形成さ
れるpウェル303aに与えられるnチャネルバックゲート
電位VBNをビット線プリチャージ電位VBLよりも高く、
かつこのビット線プリチャージ電位VBLにpウェル303a
とnチャネルセンスアンプトランジスタ224cおよび224d
のソース/ドレイン224ca,224cb,224da とのpn接合拡
散電位φを加えた電位よりも低いnチャネルプリチャー
ジ電位VPRN (=VCC) にするので、nチャネルセンスア
ンプトランジスタ224cおよび224dのセンス動作開始時の
しきい値電圧が小さくなり、これによって低電圧および
高速センス動作が可能なDRAMを得ることができる。
するときにはpウェル303aに与えられるnチャネルバッ
クゲート電位VBNを接地電位VSSにするので、センス動
作開始時にくらべnチャネルセンスアンプトランジスタ
224cおよび224dのしきい値電圧が大きくなるため、nチ
ャネルセンスアンプトランジスタ224cまたは224dを介し
て接地電位線221bに流れるサブスレッショルド電流が小
さくなり、センスアンプ224 がデータラッチする際の消
費電力が小さくなる。
回路121 のnチャネルプリチャージ電位供給回路121cに
おけるnチャネルプリチャージ電位発生回路121cn が不
要となるので実施例1のDRAMに比べて面積の小さいDRAM
を得ることができる。
るDRAMについて、図14に基づいて説明する。この実施
例5のDRAMと実施例2のDRAMとは電源電位VCCおよび接
地電位VSSの大きさと、pチャネルバックゲート電位発
生回路122 の構成が異なる。以下この異なる点について
説明し、同じ点については同一符号を付けて説明を省略
する。まず、この実施例5では電源電位VCCと接地電位
VSSの電位差V CC-VSSがnウェル304aとpチャネルセン
スアンプトランジスタ224a,224b のドレイン/ソース22
4aa,224ba,224ab との間のpn接合拡散電位φの2倍の
2φよりも低い値となっている。従って接地電位VSS自
体がすでにビット線のプリチャージ電位VBLである(1/
2)(V CC+VSS) よりも低く、かつ(1/2)(V CC+VSS) から
pn接合電位φを引いた電位よりも高いpチャネルプリ
チャージ電位VPRP となっている。
バックゲート電位発生回路122 を示しており、この回路
が図8に示された実施例2におけるpチャネルバックゲ
ート電位発生回路122 と異なる点は、pチャネルプリチ
ャージ電位供給回路122dにおけるpチャネルプリチャー
ジ電位発生回路122dn がなくなり、代わりに接地電位V
SSが与えられる接地電位ノード120bが接続されている点
である。その他は実施例2のDRAMと同じで、従って実施
例2のDRAMと同様の動作をする。
プ224 がセンス動作を開始する時刻t5 のとき、pチャ
ネルセンスアンプトランジスタ224aおよび224bが形成さ
れるnウェル304aに与えられるpチャネルバックゲート
電位VBPをビット線プリチャージ電位VBLよりも低く、
かつこのビット線プリチャージ電位VBLからnウェル30
4aとpチャネルセンスアンプトランジスタ224aおよび22
4bのソース/ドレイン224aa,224ab,224ba とのpn接合
拡散電位φを引いた電位よりも高いpチャネルプリチャ
ージ電位VPRP (=VSS) にするので、pチャネルセンス
アンプトランジスタ224aおよび224bのセンス動作開始時
のしきい値電圧の絶対値が小さくなり、これによって低
電圧および高速センス動作が可能なDRAMを得ることがで
きる。
するときにはnウェル304aに与えられるpチャネルバッ
クゲート電位VBPを電源電位VCCにするので、センス動
作開始時にくらべpチャネルセンスアンプトランジスタ
224aおよび224bのしきい値電圧の絶対値が大きくなるた
め、pチャネルセンスアンプトランジスタ224aまたは22
4bを介して電源電位線221aから流れるサブスレッショル
ド電流が小さくなり、センスアンプ224 がデータラッチ
する際の消費電力が小さくなる。
回路122 のpチャネルプリチャージ電位供給回路122dに
おけるpチャネルプリチャージ電位発生回路122dn が不
要となるので実施例2のDRAMに比べて面積の小さいDRAM
を得ることができる。
るDRAMについて、図15に基づいて説明する。この実施
例6のDRAMと実施例3のDRAMとは電源電位VCCおよび接
地電位VSSの大きさと、nチャネルバックゲート電位発
生回路121 およびpチャネルバックゲート電位発生回路
122 の構成が異なる。以下この異なる点について説明
し、同じ点については同一符号を付けて説明を省略す
る。まず、この実施例6では電源電位VCCと接地電位V
SSの電位差V CC-VSSがpウェル303aとnチャネルセンス
アンプトランジスタ224c,224d のドレイン/ソース224c
a,224da,224cb との間のpn接合拡散電位φ1 の2倍の
2φ1 およびnウェル304aとpチャネルセンスアンプト
ランジスタ224a,224b のドレイン/ソース224aa,224ba,
224ab との間のpn接合拡散電位φ2 の2倍の2φ2 よ
りも低い値となっている。従って電源電位VCC自体がす
でにビット線プリチャージ電位である(1/2)(V CC+VSS)
よりも高く、かつ(1/2)(V CC+VSS) にpn接合電位φ1
を加えた電位よりも高いnチャネルプリチャージ電位V
PRN となっており、接地電位VSS自体がすでにビット線
のプリチャージ電位VBLである(1/2)(V CC+VSS) よりも
低く、かつ(1/2)(V CC+VSS) からpn接合電位φ2 を引
いた電位よりも高いpチャネルプリチャージ電位VPRP
となっている。
バックゲート電位発生回路121 およびpチャネルバック
ゲート電位発生回路122 を示しており、この回路が図1
2に示された実施例3におけるnチャネルバックゲート
電位発生回路121 およびpチャネルバックゲート電位発
生回路122 と異なる点は、nチャネルプリチャージ電位
供給回路121cにおけるnチャネルプリチャージ電位発生
回路121cn がなくなり、代わりに電源電位VCCが与えら
れる電源電位ノード120aが接続されている点およびpチ
ャネルプリチャージ電位供給回路122dにおけるpチャネ
ルプリチャージ電位発生回路122dn がなくなり、代わり
に接地電位VSSが与えられる接地電位ノード120bが接続
されている点である。その他は実施例3のDRAMと同じ
で、従って実施例3のDRAMと同様の動作をする。
プ224 がセンス動作を開始する時刻t5 のとき、nチャ
ネルセンスアンプトランジスタ224cおよび224dが形成さ
れるpウェル303aに与えられるnチャネルバックゲート
電位VBNをビット線プリチャージ電位VBLよりも高く、
かつこのビット線プリチャージ電位VBLにpウェル303a
とnチャネルセンスアンプトランジスタ224cおよび224d
のソース/ドレイン224ca,224cb,224da とのpn接合拡
散電位φ1 を加えた電位よりも低いnチャネルプリチャ
ージ電位VPRN (=VCC) にするので、nチャネルセンス
アンプトランジスタ224cおよび224dのセンス動作開始時
のしきい値電圧が小さくなり、これによって低電圧およ
び高速センス動作が可能なDRAMを得ることができる。
始する時刻t5 のとき、pチャネルセンスアンプトラン
ジスタ224aおよび224bが形成されるnウェル304aに与え
られるpチャネルバックゲート電位VBPをビット線プリ
チャージ電位VBLよりも低く、かつこのビット線プリチ
ャージ電位VBLからnウェル304aとpチャネルセンスア
ンプトランジスタ224aおよび224bのソース/ドレイン22
4aa,224ab,224ba とのpn接合拡散電位φ2 を引いた電
位よりも高いpチャネルプリチャージ電位VPR P (=
VSS) にするので、pチャネルセンスアンプトランジス
タ224aおよび224bのセンス動作開始時のしきい値電圧の
絶対値が小さくなり、これによってさらに低電圧および
高速センス動作が可能なDRAMを得ることができる。
するときにはpウェル303aに与えられるnチャネルバッ
クゲート電位VBNを接地電位VSSにするので、センス動
作開始時にくらべnチャネルセンスアンプトランジスタ
224cおよび224dのしきい値電圧が大きくなるため、nチ
ャネルセンスアンプトランジスタ224cまたは224dを介し
て接地電位線221bに流れるサブスレッショルド電流が小
さくなり、センスアンプ224 がデータラッチする際の消
費電力が小さくなる。
するときにはnウェル304aに与えられるpチャネルバッ
クゲート電位VBPを電源電位VCCにするので、センス動
作開始時にくらべpチャネルセンスアンプトランジスタ
224aおよび224bのしきい値電圧の絶対値が大きくなるた
め、pチャネルセンスアンプトランジスタ224aまたは22
4bを介して電源電位線221aから流れるサブスレッショル
ド電流が小さくなり、センスアンプ224 がデータを保持
する際の消費電力が小さく、かつ接地電位VSSに増幅さ
れた側のビット線の電位が、pチャネルセンスアンプト
ランジスタ224aまたは224bに流れるサブスレッショルド
電流のため上昇することが抑制されるので、データ保持
特性がさらによくなる。
回路121 とpチャネルバックゲート電位発生回路122 と
でバックゲート電位制御回路121aを共有しているので、
共有しないものに比べて面積の小さいDRAMを得ることが
できる。
回路121 のnチャネルプリチャージ電位供給回路121cに
おけるnチャネルプリチャージ電位発生回路121cn およ
びpチャネルバックゲート電位発生回路122 のpチャネ
ルプリチャージ電位供給回路122dにおけるpチャネルプ
リチャージ電位発生回路122dn が不要となるので実施例
3のDRAMに比べて面積の小さいDRAMを得ることができ
る。
るDRAMについて、図16から図18に基づいて説明す
る。この実施例7のDRAMは実施例1から実施例6のDRAM
をSOI(Silicon OnInsulator) 基板上に形成した点で実
施例1から実施例6のDRAMと異なっている。図16は実
施例1、実施例3、実施例4および実施例6のDRAMのセ
ンスアンプ224 におけるnチャネルセンスアンプトラン
ジスタ224cおよび224dが形成されたSOI 基板の簡略化し
た平面図、図17は図16におけるXVII−XVII面での簡
略化した断面図である。図16および図17において31
1 はp型のシリコン半導体基板、312 はこの半導体基板
311 に形成されたシリコン酸化膜からなる絶縁層、313
はこの絶縁層312 上の活性領域に形成されるLOCOS(LOCa
l Oxidation of Silicon) 酸化膜からなる素子間分離領
域である。
拡散領域からなり、ビット線172aにコンタクトホール31
4aを介して接続されるドレイン、224cf はドレイン224c
e を取り囲むように絶縁層312 上に形成されたp- 型の
ボディ領域、224cg は絶縁層312 上にドレイン224ce と
離隔して形成されたn+ 型拡散領域からなり、nチャネ
ル共通ソース線222bにコンタクトホール314bを介して接
続されるソース、224ch はゲート絶縁膜224ci を介して
ボディ領域224cf と対向して設けられ、コンタクトホー
ル314cを介してビット線172bに接続されるゲートで、ド
レイン224ce とソース224cg とでnチャネルセンスアン
プトランジスタ224cを構成している。
拡散領域からなり、ビット線172bにコンタクトホール31
4dを介して接続されるドレイン、224df はドレイン224d
e を取り囲むように絶縁層312 上に形成されたp- 型の
ボディ領域、224dg はnチャネルセンスアンプトランジ
スタ224cにおけるソース224cg と共有されるソース、22
4dh はゲート絶縁膜224di を介してボディ領域224df と
対向して設けられ、コンタクトホール314eを介してビッ
ト線172aに接続されるゲートで、ドレイン224de とソー
ス224dg とでnチャネルセンスアンプトランジスタ224d
を構成している。
タ224cにおけるp- 型のボディ領域224cf に接して絶縁
層312 上に形成されるp+ 型の拡散領域からなり、コン
タクトホール314fを介してnチャネルバックゲート電位
線221dに接続されるボディ電位供給領域で、このボディ
電位供給領域315aを介してボディ領域224cf にnチャネ
ルバックゲート電位VBNが与えられる。315bはnチャネ
ルセンスアンプトランジスタ224dにおけるp- 型のボデ
ィ領域224df に接して絶縁層312 上に形成されるp+ 型
の拡散領域からなり、コンタクトホール314gを介してn
チャネルバックゲート電位線221dに接続されるボディ電
位供給領域で、このボディ電位供給領域315bを介してボ
ディ領域224df にnチャネルバックゲート電位VBNが与
えられる。
nチャネルセンスアンプトランジスタ224cにおけるボデ
ィ領域224cf とドレイン/ソース224ce,224cg との間お
よびnチャネルセンスアンプトランジスタ224dにおける
ボディ領域224df とドレイン/ソース224de,224cg との
間のpn接合拡散電位となっている。
よび実施例6のDRAMのセンスアンプ224 におけるpチャ
ネルセンスアンプトランジスタ224aおよび224bが形成さ
れたSOI 基板の簡略化した平面図、図19は図18にお
けるXIX −XIX 面での簡略化した断面図である。図18
および図19において図16および図17と同じ構成は
同一符号を付けている。そして、224ae は絶縁層312 上
に形成されたp+ 型拡散領域からなり、ビット線172aに
コンタクトホール314hを介して接続されるドレイン、22
4af はドレイン224ae を取り囲むように絶縁層312 上に
形成されたn-型のボディ領域、224ag は絶縁層312 上
にドレイン224ae と離隔して形成されたp+ 型拡散領域
からなり、pチャネル共通ソース線222aにコンタクトホ
ール314iを介して接続されるソース、224ah はゲート絶
縁膜224ai を介してボディ領域224af と対向して設けら
れ、コンタクトホール314jを介してビット線172bに接続
されるゲートで、ドレイン224ae とソース224ag とでp
チャネルセンスアンプトランジスタ224aを構成してい
る。
拡散領域からなり、ビット線172bにコンタクトホール31
4kを介して接続されるドレイン、224bf はドレイン224b
e を取り囲むように絶縁層312 上に形成されたn- 型の
ボディ領域、224bg はpチャネルセンスアンプトランジ
スタ224aにおけるソース224ag と共有されるソース、22
4bh はゲート絶縁膜224bi を介してボディ領域224bf と
対向して設けられ、コンタクトホール314mを介してビッ
ト線172aに接続されるゲートで、ドレイン224be とソー
ス224bg とでpチャネルセンスアンプトランジスタ224b
を構成している。
タ224aにおけるn- 型のボディ領域224af に接して絶縁
層312 上に形成されるn+ 型の拡散領域からなり、コン
タクトホール314nを介してpチャネルバックゲート電位
線221eに接続されるボディ電位供給領域で、このボディ
電位供給領域315cを介してボディ領域224af にpチャネ
ルバックゲート電位VBPが与えられる。315dはpチャネ
ルセンスアンプトランジスタ224bにおけるn- 型のボデ
ィ領域224bf に接して絶縁層312 上に形成されるn+ 型
の拡散領域からなり、コンタクトホール314pを介してp
チャネルバックゲート電位線221eに接続されるボディ電
位供給領域で、このボディ電位供給領域315dを介してボ
ディ領域224bf にpチャネルバックゲート電位VBPが与
えられる。
pチャネルセンスアンプトランジスタ224 aにおけるボ
ディ領域224 af とドレイン/ソース224ae,224ag との
間およびpチャネルセンスアンプトランジスタ224bにお
けるボディ領域224bf とドレイン/ソース224be,224ag
との間のpn接合拡散電位となっている。
ら実施例6のDRAMと同様の動作をし、同様の効果を奏す
る。さらに、この実施例7のDRAMはSOI 基板上に形成さ
れており、pチャネルセンスアンプトランジスタ224aお
よび224bのドレイン/ソース224ae,224be,224ag の底面
およびnチャネルセンスアンプトランジスタ224cおよび
224dのドレイン/ソース224ce,224de,224cg の底面が絶
縁層312 に接し、ドレイン/ソース224ae,224be,224ag
とボディ領域224af,224bf との接合面積およびドレイン
/ソース224ce,224de,224cg とボディ領域224cf,224df
との接合面積が小さくなっているので、この接合間に流
れるリーク電流が減少して消費電力が低減される。
g とボディ領域224af,224bf との接合面積およびドレイ
ン/ソース224ce,224de,224cg とボディ領域224cf,224d
f との接合面積が小さくなっているので、ドレイン/ソ
ース224ae,224be,224ag およびドレイン/ソース224ce,
224de,224cg の寄生容量が小さくなると共に、バルクの
様にウエル−ウエル間の接合容量がないため、さらに、
この寄生容量も小さくできる。これより、高速センス動
作およびバックバイアス変化に伴う消費電力の大幅削減
が可能となる。
アンプにおける第1および第2のトランジスタが形成さ
れるp型半導体領域を、第1および第2のビット線がプ
リチャージされる中間電位よりも高く、かつこの中間電
位にpn接合拡散電位を加えた電位よりも低いp型領域
用プリチャージ電位にプリチャージするので、低電圧お
よび高速センス動作が可能な半導体記憶装置を得ること
ができるという効果がある。
に係る発明の効果に加え、センスアンプにおける第3お
よび第4のトランジスタが形成されるn型半導体領域
を、第1および第2のビット線がプリチャージされる中
間電位よりも低く、かつこの中間電位からpn接合拡散
電位を引いた電位よりも高いn型領域用プリチャージ電
位にプリチャージするので、さらに低電圧および高速セ
ンス動作が可能な半導体記憶装置を得ることができると
いう効果がある。
ンプにおける第3および第4のトランジスタが形成され
るn型半導体領域を、第1および第2のビット線がプリ
チャージされる中間電位よりも低く、かつこの中間電位
からpn接合拡散電位を引いた電位よりも高いn型領域
用プリチャージ電位にプリチャージするので、低電圧お
よび高速センス動作が可能な半導体記憶装置を得ること
ができるという効果がある。
用プリチャージ電位供給手段が、センスアンプにおける
第1および第2のトランジスタが形成されるp型半導体
領域を、第1および第2のビット線がプリチャージされ
る中間電位よりも高く、かつこの中間電位にpn接合拡
散電位を加えた電位よりも低いp型領域用プリチャージ
電位にプリチャージするので、低電圧および高速センス
動作が可能な半導体記憶装置を得ることができるという
効果がある。
に係る発明の効果に加え、n型領域用プリチャージ電位
供給手段が、センスアンプにおける第3および第4のト
ランジスタが形成されるn型半導体領域を、第1および
第2のビット線がプリチャージされる中間電位よりも低
く、かつこの中間電位からpn接合拡散電位を引いた電
位よりも高いn型領域用プリチャージ電位にプリチャー
ジするので、さらに低電圧および高速センス動作が可能
な半導体記憶装置を得ることができるという効果があ
る。
用プリチャージ電位供給手段がセンスアンプにおける第
3および第4のトランジスタが形成されるn型半導体領
域を、第1および第2のビット線がプリチャージされる
中間電位よりも低く、かつこの中間電位からpn接合拡
散電位を引いた電位よりも高いn型領域用プリチャージ
電位にプリチャージするので、低電圧および高速センス
動作が可能な半導体記憶装置を得ることができる。
1、請求項2、請求項4または請求項5に係る発明の効
果に加え、p型領域用プリチャージ電位を電源電位とし
たので、レイアウト面積の小さい半導体記憶装置を得る
ことができるという効果がある。
2、請求項3、請求項5または請求項6に係る発明の効
果に加え、n型領域用プリチャージ電位を接地電位とし
たので、レイアウト面積の小さい半導体記憶装置を得る
ことができるという効果がある。
1、請求項2、請求項4、請求項5または請求項7に係
る発明の効果に加え、p型半導体領域を半導体基板上に
形成された絶縁層上に形成したので、ボディの寄生容量
を削除でき高速センスかつ、低消費電力の半導体記憶装
置を得ることができる。
2、請求項3、請求項5、請求項6または請求項8に係
る発明の効果に加え、n型半導体領域を半導体基板上に
形成された絶縁層上に形成したので、ボディの寄生容量
を削除でき高速センスかつ、低消費電力の半導体記憶装
置を得ることができる。
である。
路図である。
プが形成された基板の簡略化した断面図である。
ある。
図である。
路図である。
プが形成された基板の簡略化した断面図である。
グ図である。
る。
回路図である。
ート電位発生回路の回路図である。
ート電位発生回路の回路図である。
ート電位発生回路およびnチャネルバックゲート電位発
生回路の回路図である。
ンプが形成された基板の簡略化した平面図である。
ンプが形成された基板の簡略化した平面図である。
ある。
る。
ソース線 223a プルアップトランジスタ、223b プルダウントラ
ンジスタ 224 センスアンプ 224a pチャネルセンスアンプトランジスタ、224af
n型ボディ領域 224b pチャネルセンスアンプトランジスタ、224bf
n型ボディ領域 224c nチャネルセンスアンプトランジスタ、224cf
p型ボディ領域 224d nチャネルセンスアンプトランジスタ、224df
p型ボディ領域 303a pウェル、304a nウェル 311 半導体基板、312 絶縁層
Claims (10)
- 【請求項1】 第1の電位と第1の電位よりも高い第2
の電位との中間の中間電位にプリチャージされる第1の
ビット線、 上記中間電位にプリチャージされ、上記第1のビット線
と対をなす第2のビット線、 上記中間電位にプリチャージされる第1のノードと上記
第1の電位が与えられる第1の電位ノードとの間に接続
され、ゲートに第1のセンスアンプイネーブル信号を受
けるn型のプルダウントランジスタ、 上記中間電位にプリチャージされる第2のノードと上記
第2の電位が与えられる第2の電位ノードとの間に接続
され、ゲートに第2のセンスアンプイネーブル信号を受
けるp型のプルアップトランジスタ、 上記第1のビット線と上記第1のノードとの間に接続さ
れ、ゲートが上記第2のビット線に接続され、上記中間
電位よりも高く、かつこの中間電位にpn接合拡散電位
を加えた電位よりも低いp型領域用プリチャージ電位に
プリチャージされた後に上記第1のノードの電位に追随
して電位が下げられるp型半導体領域に形成されるn型
の第1のセンスアンプトランジスタと、上記第2のビッ
ト線と上記第1のノードとの間に接続され、ゲートが上
記第1のビット線に接続され、上記p型半導体領域に形
成されるn型の第2のセンスアンプトランジスタと、上
記第1のビット線と上記第2のノードとの間に接続さ
れ、ゲートが上記第2のビット線に接続されるp型の第
3のセンスアンプトランジスタと、上記第2のビット線
と上記第2のノードとの間に接続され、ゲートが上記第
1のビット線に接続されるp型の第4のセンスアンプト
ランジスタとを有するセンスアンプを備える半導体記憶
装置。 - 【請求項2】 第3および第4のセンスアンプトランジ
スタは、中間電位よりも低く、かつこの中間電位からp
n接合拡散電位を引いた電位よりも高いn型領域用プリ
チャージ電位にプリチャージされた後に第2のノードの
電位に追随して電位が上げられるn型半導体領域に形成
される請求項2記載の半導体記憶装置。 - 【請求項3】 第1の電位と第1の電位よりも高い第2
の電位との中間の中間電位にプリチャージされる第1の
ビット線、 上記中間電位にプリチャージされ、上記第1のビット線
と対をなす第2のビット線、 上記中間電位にプリチャージされる第1のノードと上記
第1の電位が与えられる第1の電位ノードとの間に接続
され、ゲートに第1のセンスアンプイネーブル信号を受
けるn型のプルダウントランジスタ、 上記中間電位にプリチャージされる第2のノードと上記
第2の電位が与えられる第2の電位ノードとの間に接続
され、ゲートに第2のセンスアンプイネーブル信号を受
けるp型のプルアップトランジスタ、 上記第1のビット線と上記第1のノードとの間に接続さ
れ、ゲートが上記第2のビット線に接続されるn型の第
1のセンスアンプトランジスタと、上記第2のビット線
と上記第1のノードとの間に接続され、ゲートが上記第
1のビット線に接続されるn型の第2のセンスアンプト
ランジスタと、上記第1のビット線と上記第2のノード
との間に接続され、ゲートが上記第2のビット線に接続
され、上記中間電位よりも低く、かつこの中間電位から
pn接合拡散電位を引いた電位よりも高いn型領域用プ
リチャージ電位にプリチャージされた後に上記第2のノ
ードの電位に追随して電位が上げられるn型半導体領域
に形成されるp型の第3のセンスアンプトランジスタ
と、上記第2のビット線と上記第2のノードとの間に接
続され、ゲートが上記第1のビット線に接続され、上記
n型半導体領域に形成されるp型の第4のセンスアンプ
トランジスタとを有するセンスアンプを備える半導体記
憶装置。 - 【請求項4】 第1の電位と第1の電位よりも高い第2
の電位との中間の中間電位にプリチャージされる第1の
ビット線、 上記中間電位にプリチャージされ、上記第1のビット線
と対をなす第2のビット線、 上記中間電位にプリチャージされる第1のノードと上記
第1の電位が与えられる第1の電位ノードとの間に接続
され、ゲートに第1のセンスアンプイネーブル信号を受
けるn型のプルダウントランジスタ、 上記中間電位にプリチャージされる第2のノードと上記
第2の電位が与えられる第2の電位ノードとの間に接続
され、ゲートに第2のセンスアンプイネーブル信号を受
けるp型のプルアップトランジスタ、 上記第1のビット線と上記第1のノードとの間に接続さ
れ、ゲートが上記第2のビット線に接続され、p型半導
体領域に形成されるn型の第1のセンスアンプトランジ
スタと、上記第2のビット線と上記第1のノードとの間
に接続され、ゲートが上記第1のビット線に接続され、
p型半導体領域に形成されるn型の第2のセンスアンプ
トランジスタと、上記第1のビット線と上記第2のノー
ドとの間に接続され、ゲートが上記第2のビット線に接
続されるp型の第3のセンスアンプトランジスタと、上
記第2のビット線と上記第2のノードとの間に接続さ
れ、ゲートが上記第1のビット線に接続されるp型の第
4のセンスアンプトランジスタとを有するセンスアン
プ、 上記p型半導体領域を上記中間電位よりも高く、かつこ
の中間電位にpn接合拡散電位を加えた電位よりも低い
p型領域用プリチャージ電位にプリチャージするp型領
域用プリチャージ電位供給手段、 上記第1のノードと上記p型半導体領域との間に接続さ
れ、上記プルダウントランジスタが導通状態のとき導通
状態となるプルダウンスイッチ手段を備える半導体記憶
装置。 - 【請求項5】 第3および第4のセンスアンプトランジ
スタはn型半導体領域に形成され、さらに、 上記n型半導体領域を中間電位よりも低く、かつこの中
間電位からpn接合拡散電位を引いた電位よりも高いn
型領域用プリチャージ電位にプリチャージするn型領域
用プリチャージ電位供給手段、および、 第2のノードと上記n型半導体領域との間に接続され、
プルアップトランジスタが導通状態のとき導通状態とな
るプルアップスイッチ手段を備える請求項4記載の半導
体記憶装置。 - 【請求項6】 第1の電位と第1の電位よりも高い第2
の電位との中間の中間電位にプリチャージされる第1の
ビット線、 上記中間電位にプリチャージされ、上記第1のビット線
と対をなす第2のビット線、 上記中間電位にプリチャージされる第1のノードと上記
第1の電位が与えられる第1の電位ノードとの間に接続
され、ゲートに第1のセンスアンプイネーブル信号を受
けるn型のプルダウントランジスタ、 上記中間電位にプリチャージされる第2のノードと上記
第2の電位が与えられる第2の電位ノードとの間に接続
され、ゲートに第2のセンスアンプイネーブル信号を受
けるp型のプルアップトランジスタ、 上記第1のビット線と上記第1のノードとの間に接続さ
れ、ゲートが上記第2のビット線に接続されるn型の第
1のセンスアンプトランジスタと、上記第2のビット線
と上記第1のノードとの間に接続され、ゲートが上記第
1のビット線に接続されるn型の第2のセンスアンプト
ランジスタと、上記第1のビット線と上記第2のノード
との間に接続され、n型半導体領域に形成されるp型の
第3のセンスアンプトランジスタと、上記第2のビット
線と上記第2のノードとの間に接続され、ゲートが上記
第1のビット線に接続され、n型半導体領域に形成され
るp型の第4のセンスアンプトランジスタとを有するセ
ンスアンプ、 上記n型半導体領域を上記中間電位よりも低く、かつこ
の中間電位からpn接合拡散電位を引いた電位よりも高
いn型領域用プリチャージ電位にプリチャージするn型
領域用プリチャージ電位供給手段、 上記第2のノードと上記n型半導体領域との間に接続さ
れ、プルアップトランジスタが導通状態のとき導通状態
となるプルアップスイッチ手段を備える半導体記憶装
置。 - 【請求項7】 p型領域用プリチャージ電位は電源電位
である請求項1、請求項2、請求項4または請求項5記
載の半導体記憶装置。 - 【請求項8】 n型領域用プリチャージ電位は接地電位
である請求項2、請求項3、請求項5または請求項6記
載の半導体記憶装置。 - 【請求項9】 p型半導体領域は半導体基板上に形成さ
れた絶縁層上に形成される請求項1、請求項2、請求項
4、請求項5または請求項7記載の半導体記憶装置。 - 【請求項10】 n型半導体領域は半導体基板上に形成
された絶縁層上に形成される請求項2、請求項3、請求
項5、請求項6または請求項8記載の半導体記憶装置。
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