JPH11306756A - 半導体記憶装置 - Google Patents

半導体記憶装置

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JPH11306756A
JPH11306756A JP10108817A JP10881798A JPH11306756A JP H11306756 A JPH11306756 A JP H11306756A JP 10108817 A JP10108817 A JP 10108817A JP 10881798 A JP10881798 A JP 10881798A JP H11306756 A JPH11306756 A JP H11306756A
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circuit
internal voltage
potential
charge pump
vnn
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JP10108817A
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Hideyuki Yoko
秀之 余公
Shinichi Miyatake
伸一 宮武
Kanehide Kemizaki
兼秀 検見崎
Masatoshi Hasegawa
雅俊 長谷川
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Hitachi Ltd
Hitachi Solutions Technology Ltd
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Hitachi Ltd
Hitachi ULSI Systems Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ネガティブワード線方式をとるダイナミック
型RAM等の動作を安定化しつつ、その低消費電力化を
図る。 【解決手段】 ネガティブワード線方式のダイナミック
型RAM等において、ワード線の非選択レベルとなる負
電位の内部電圧VNNを生成するVNN発生回路VNN
Gを、比較的大きな供給能力を有しかつその動作が例え
ば電源電圧VCC等の電位を識別するパワーアップ検出
回路の出力信号たるパワーアップ検出信号PUP、又は
内部電圧VNNの電位をモニタするVNNモニタ回路V
NNMの出力信号VMOに従って選択的に停止されるチ
ャージポンプ回路PMP1と、比較的小さな供給能力を
有しかつ定常的に動作状態とされるチャージポンプ回路
PMP2とをもとに構成するとともに、所定のメタル配
線を選択的に形成することでVNNモニタ回路VNNM
の内部電圧VNNに対する識別電位を切り換え、内部電
圧VNNの電位を選択的にトリミングできるようにす
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は半導体記憶装置に
関し、例えば、ネガティブワード線方式をとるダイナミ
ック型RAM(ランダムアクセスメモリ)ならびにその
動作の安定化及び低消費電力化に利用して特に有効な技
術に関するものである。
【0002】
【従来の技術】情報蓄積キャパシタ及びアドレス選択M
OSFET(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)からなるダイナミ
ック型メモリセルが格子配列されてなるメモリアレイを
その基本構成要素とするダイナミック型RAMがある。
また、このようなダイナミック型RAM等において、メ
モリアレイをワード線の延長方向に分割し、ワード線を
メインワード線及びサブワード線に階層化してその負荷
容量を減らすことで、ダイナミック型RAM等の高速化
を図りうるいわゆるワード線分割方式がある。さらに、
ワード線の非選択レベルを所定の負電位として、ダイナ
ミック型メモリセルのアドレス選択MOSFETを完全
なオフ状態とすることでメモリセルのリーク電流を減ら
し、ダイナミック型RAM等の低消費電力化を図りうる
いわゆるネガティブワード線方式がある。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】本願発明者等は、この
発明に先立って、上記ネガティブワード線方式をとるダ
イナミック型RAMの開発に従事し、次のような問題点
に気付いた。すなわち、このダイナミック型RAMは、
いわゆるチャージポンプ回路を含み外部から供給される
電源電圧をもとに上記ワード線の非選択レベルとなる負
電位を生成する内部電圧発生回路を備える。ところが、
この内部電圧発生回路は、ダイナミック型RAMが動作
状態にある間定常的に動作状態とされるとともに、その
供給能力が比較的小さく、内部電圧の電位が比較的大き
く変動する。また、これに対処しようとして内部電圧発
生回路の供給能力を大きくしようとすると、その動作電
源が増大し、ダイナミック型RAMの低消費電力化が阻
害される。
【0004】この発明の目的は、ネガティブワード線方
式をとるダイナミック型RAM等の動作を安定化しつ
つ、その低消費電力化を図ることにある。
【0005】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。
【0006】
【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、次
の通りである。すなわち、ネガティブワード線方式をと
るダイナミック型RAM等において、ワード線の非選択
レベルとなる負電位の内部電圧を生成する内部電圧発生
回路を、比較的大きな供給能力を有しかつその動作が例
えば電源電圧の電位を識別するパワーアップ検出回路の
出力信号、又は内部電圧の電位をモニタするモニタ回路
の出力信号に従って選択的に停止される第1のチャージ
ポンプ回路と、比較的小さな供給能力を有しかつ定常的
に動作状態とされる第2のチャージポンプ回路とをもと
に構成するとともに、所定のメタル配線を選択的に形成
して、モニタ回路の内部電圧に対する識別電位を切り換
え、又はリングオシレータのCMOSインバータを構成
するMOSFETの有効段数を切り換え、あるいはチャ
ージポンプ動作を行うMOSFETの有効段数を切り換
えることで、内部電圧の電位を選択的にトリミングでき
るようにする。
【0007】上記手段によれば、比較的大きな供給能力
を有する第1のチャージポンプ回路を選択的に動作状態
としてその動作電流を低減しつつ、内部電圧の電位変動
を迅速に修正できるとともに、トリミングにより内部電
圧の電位を最適化できる。この結果、ネガティブワード
線方式をとるダイナミック型RAM等の動作を安定化し
てリフレッシュ特性を改善し、その消費電力を低減でき
る。
【0008】
【発明の実施の形態】図1には、この発明が適用された
ダイナミック型RAM(半導体記憶装置)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
施例のダイナミック型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MOSFET集積回路の製造技術によ
り、単結晶シリコンのような1個の半導体基板面上に形
成される。また、ダイナミック型RAMは、実際にはい
わゆるシェアドセンス方式をとってメモリアレイMAR
YはセンスアンプSAを挟んで対構成とされ、メモリア
レイMARY及び周辺回路はビット線延長方向にも多数
のサブメモリアレイに分割されるが、このことは本発明
の主旨に直接関係ないため、簡素化して示した。
【0009】図1において、この実施例のダイナミック
型RAMは、半導体基板面の大半を占めて配置されるメ
モリアレイMARYを基本構成要素とする。また、ダイ
ナミック型RAMはワード線分割方式をとり、メモリア
レイMARYは、ワード線延長方向にk+1個のサブメ
モリアレイSMA0〜SMAkに分割される。メモリア
レイMARYは、さらにサブメモリアレイSMA0〜S
MAkに対応して設けられるk+1個のサブワード線駆
動回路SWD0〜SWDkを備える。
【0010】メモリアレイMARYのサブメモリアレイ
SMA0〜SMAkのそれぞれは、図の垂直方向に平行
して配置される所定数のサブワード線SWと、図の水平
方向に平行して配置される所定数組の相補ビット線とを
含む。これらのサブワード線及び相補ビット線の交点に
は、情報蓄積キャパシタ及びアドレス選択MOSFET
からなる多数のダイナミック型メモリセルがそれぞれ格
子配列される。メモリアレイMARYの具体的構成につ
いては、後で詳細に説明する。
【0011】メモリアレイMARYのサブメモリアレイ
SMA0〜SMAkを構成するサブワードSWは、対応
するサブワード線駆動回路SWD0〜SWDkに結合さ
れ、択一的に選択レベルとされる。サブワード線駆動回
路SWD0〜SWDkは、サブメモリアレイSMA0〜
SMAkの各サブワード線SWに対応して設けられる所
定数の単位サブワード線駆動回路を備える。これらの単
位サブワード線駆動回路には、メインワード線駆動回路
MWDから対応するメインワード線MWB(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)を介してメインワード線駆動信号M
WBが順次4個ずつ共通に供給されるとともに、図示さ
れない4ビットのワード線選択駆動信号が共通に供給さ
れる。サブワード線駆動回路SWD0〜SWDkの具体
的構成については、後で詳細に説明する。
【0012】メインワード線駆動回路MWDには、Xア
ドレスデコーダXDから所定ビットのメインワード線選
択信号が供給される。また、XアドレスデコーダXDに
は、XアドレスバッファXBからi+1ビットの内部ア
ドレス信号X0〜Xiが供給され、タイミング発生回路
TGから内部制御信号XGが供給される。さらに、Xア
ドレスバッファXBには、外部のアクセス装置からアド
レス入力端子A0〜Aiを介してXアドレス信号AX0
〜AXiが時分割的に供給されるとともに、タイミング
発生回路TGから内部制御信号XLが供給される。
【0013】XアドレスバッファXBは、外部のアクセ
ス装置からアドレス入力端子A0〜Aiを介して供給さ
れるXアドレス信号AX0〜AXiを内部制御信号XL
に従って取り込み、保持するとともに、これらのXアド
レス信号をもとに非反転及び反転信号からなる内部アド
レス信号X0〜Xiを形成して、XアドレスデコーダX
Dに供給する。また、XアドレスデコーダXDは、内部
制御信号XGのハイレベルを受けて選択的に動作状態と
され、XアドレスバッファXBから供給される内部アド
レス信号X0〜Xiの上位i−1ビットすなわち内部ア
ドレス信号X2〜Xiをデコードして、メインワード線
駆動回路MWDに対するメインワード線選択信号の対応
するビットを択一的にハイレベルの選択レベルとする。
なお、内部アドレス信号X0〜Xiの下位2ビットすな
わち内部アドレス信号X0及びX1は、そのままメイン
ワード線駆動回路MWDに供給される。
【0014】一方、メインワード線駆動回路MWDは、
XアドレスデコーダXDから供給されるメインワード線
選択信号をもとに、メモリアレイMARYの対応するメ
インワード線つまりはメインワード線駆動信号MWBの
対応するビットを択一的にロウレベルの選択レベルとす
るとともに、XアドレスバッファXBからXアドレスデ
コーダXDを介して供給される下位2ビットの内部アド
レス信号X0及びX1をデコードして、非反転及び反転
信号からなる上記ワード線選択駆動信号の対応するビッ
トを択一的に論理“1”(ここで、その非反転信号がハ
イレベルとされ反転信号がロウレベルとされる状態を論
理“1”と称し、その逆の状態を論理“0”と称する。
以下同様)とする。また、サブワード線駆動回路SWD
0〜SWDkは、メインワード線駆動回路MWDから供
給されるメインワード線駆動信号MWB及びワード線選
択駆動信号を組み合わせて、対応するサブメモリアレイ
SMA0〜SMAkのサブワード線SWを択一的に選択
レベルとする。
【0015】この実施例において、ダイナミック型RA
Mは、ネガティブワード線方式をとる。したがって、サ
ブメモリアレイSMA0〜SMAkを構成するサブワー
ド線SWの非選択レベルは、例えば−0.9V(ボル
ト)のような負電位の内部電圧VNNとされ、その選択
レベルは、例えば+3.3Vのような正電位の電源電圧
VCCとされる。サブワード線SWの非選択レベルと内
部電圧発生回路VGによる内部電圧VNNの生成方法等
については、後で詳細に説明する。
【0016】次に、メモリアレイMARYのサブメモリ
アレイSMA0〜SMAkを構成する相補ビット線はセ
ンスアンプSAに結合され、これを介してj+1組ずつ
選択的に相補共通データ線CD0*〜CDj*(ここ
で、例えば非反転共通データ線CD0T及び反転共通デ
ータ線CD0Bを、合わせて相補共通データ線CD0*
のように*を付して表す。また、それが有効とされると
き選択的にハイレベルとされるいわゆる非反転信号線等
については、その名称の末尾にTを付して表す。以下同
様)つまりはデータ入出力回路IOに接続される。
【0017】センスアンプSAには、Yアドレスデコー
ダYDから図示されない所定ビットのビット線選択信号
が供給されるとともに、タイミング発生回路TGから内
部制御信号PAが供給される。また、Yアドレスデコー
ダYDには、YアドレスバッファYBからi+1ビット
の内部アドレス信号Y0〜Yiが供給され、タイミング
発生回路TGから内部制御信号YGが供給される。さら
に、YアドレスバッファYBには、外部のアクセス装置
からアドレス入力端子A0〜Aiを介してYアドレス信
号AY0〜AYiが時分割的に供給され、タイミング発
生回路TGから内部制御信号YLが供給される。なお、
センスアンプSA及びYアドレスデコーダYDは、実際
にはサブメモリアレイSMA0〜SMAkに対応して分
割されるが、本発明の主旨に関係ないため一体化して示
した。
【0018】YアドレスバッファYBは、アドレス入力
端子A0〜Aiを介して供給されるYアドレス信号AY
0〜AYiを内部制御信号YLに従って取り込み、保持
するとともに、これらのYアドレス信号をもとに非反転
及び反転信号からなる内部アドレス信号Y0〜Yiを形
成して、YアドレスデコーダYDに供給する。また、Y
アドレスデコーダYDは、内部制御信号YGのハイレベ
ルを受けて選択的に動作状態とされ、Yアドレスバッフ
ァYBから供給される内部アドレス信号Y0〜Yiをデ
コードして、センスアンプSAに対するビット線選択信
号の対応するビットを択一的にハイレベルの選択レベル
とする。
【0019】センスアンプSAは、メモリアレイMAR
YつまりサブメモリアレイSMA0〜SMAkの各相補
ビット線に対応して設けられる所定数の単位回路を含
み、これらの単位回路のそれぞれは、単位増幅回路,ビ
ット線プリチャージ回路ならびにスイッチMOSFET
を含む。このうち、各単位回路の単位増幅回路は、ダイ
ナミック型RAMが選択状態とされ内部制御信号PAが
ハイレベルとされることで選択的にかつ一斉に動作状態
とされ、メモリアレイMARYの選択サブワード線に結
合されるメモリセルから対応する相補ビット線を介して
出力される微小読み出し信号をそれぞれ増幅して、2値
読み出し信号とする。
【0020】一方、センスアンプSAの各単位回路のビ
ット線プリチャージ回路は、図示されない内部制御信号
PCのハイレベルを受けて選択的にかつ一斉に動作状態
となり、メモリアレイMARYつまりサブメモリアレイ
SMA0〜SMAkの対応する相補ビット線の非反転及
び反転信号線を所定の中間電位にプリチャージする。ま
た、各単位回路のスイッチMOSFETは、ビット線選
択信号の対応するビットのハイレベルを受けてj+1組
ずつ選択的にオン状態となり、メモリアレイMARYの
対応するj+1組の相補ビット線と相補共通データ線C
D0*〜CDj*すなわちデータ入出力回路IOとの間
を選択的に接続状態とする。
【0021】相補共通データ線CD0*〜CDj*は、
データ入出力回路IOの対応する単位回路に結合され
る。データ入出力回路IOには、タイミング発生回路T
Gから図示されない内部制御信号WP及びOCが供給さ
れる。
【0022】データ入出力回路IOは、相補共通データ
線CD0*〜CDj*に対応して設けられるj+1個の
単位回路を備え、これらの単位回路のそれぞれは、ライ
トアンプ及びメインアンプならびにデータ入力バッファ
及びデータ出力バッファを含む。このうち、各単位回路
のライトアンプには上記内部制御信号WPが共通に供給
され、データ出力バッファには内部制御信号OCが共通
に供給される。
【0023】データ入出力回路IOの各単位回路のデー
タ入力バッファは、ダイナミック型RAMが書き込みモ
ードで選択状態とされるとき、データ入力端子D0〜D
jを介して供給されるj+1ビットの書き込みデータを
取り込み、対応するライトアンプにそれぞれ伝達する。
このとき、各単位回路のライトアンプは、内部制御信号
WPのハイレベルを受けて選択的にかつ一斉に動作状態
となり、対応するデータ入力バッファから伝達される書
き込みデータをそれぞれ所定の相補書き込み信号とした
後、相補共通データ線CD0*〜CDj*からセンスア
ンプSAを介してメモリアレイMARYの選択されたj
+1個のメモリセルに書き込む。
【0024】一方、データ入出力回路IOの各単位回路
のメインアンプは、ダイナミック型RAMが読み出しモ
ードで選択状態とされるとき、メモリアレイMARYの
選択されたj+1個のメモリセルからセンスアンプSA
及び相補共通データ線CD0*〜CDj*を介して出力
される2値読み出し信号をさらに増幅し、対応するデー
タ出力バッファに伝達する。このとき、各単位回路のデ
ータ出力バッファは、内部制御信号OCのハイレベルを
受けて選択的にかつ一斉に動作状態となり、対応するメ
インアンプから伝達されるj+1ビットの読み出しデー
タをデータ入出力端子D0〜Djを介して外部のアクセ
ス装置に出力する。
【0025】タイミング発生回路TGは、外部のアクセ
ス装置から起動制御信号として供給されるロウアドレス
ストローブ信号RASB,カラムアドレスストローブ信
号CASBならびにライトイネーブル信号WEBをもと
に、上記各種の内部制御信号を選択的に形成して、ダイ
ナミック型RAMの各部に供給する。
【0026】この実施例において、ダイナミック型RA
Mには、外部端子VCC及びVSSを介して、その動作
電源となる電源電圧VCC及び接地電位VSSがそれぞ
れ供給される。また、ダイナミック型RAMは、前述の
ようにネガティブワード線方式をとり、メモリアレイM
ARYのサブメモリアレイSMA0〜SMAkを構成す
るサブワード線SWの非選択レベルが−0.9Vのよう
な負電位の内部電圧VNNとされるとともに、その周辺
回路の動作電源は、例えば+1.8Vのような比較的絶
対値の小さな内部電圧VDLとされる。このため、ダイ
ナミック型RAMは、外部から供給される電源電圧VC
C及び接地電位VSSをもとに内部電圧VDL及びVN
Nを生成する内部電圧発生回路VGと、電源投入時にお
いて電源電圧VCC等の電位が所定値に達したことを識
別するためのパワーアップ検出回路PDとを備える。な
お、内部電圧発生回路VGの具体的構成等ならびにパワ
ーアップ検出回路PDの作用等については、後で詳細に
説明する。
【0027】図2には、図1のダイナミック型RAMに
含まれるサブメモリアレイSMA0及びサブワード線駆
動回路SWD0の一実施例の部分的な回路図が示され、
図3には、その一実施例の信号波形図が示されている。
両図をもとに、この実施例のダイナミック型RAMに含
まれるサブメモリアレイSMA0〜SMAkならびにS
WD0〜SWDkの具体的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MOS
FETと区別して示される。また、図2では、サブメモ
リアレイSMA0をもってサブメモリアレイSMA0〜
SMAkを説明し、サブワード線駆動回路SWD0及び
単位サブワード線駆動回路UD0をもってサブワード線
駆動回路SWD0〜SWDkならびに単位サブワード線
駆動回路UD0〜UDmを説明する。
【0028】図2において、サブメモリアレイSMA0
は、図の垂直方向に平行して配置されるm+1本のサブ
ワード線SW0〜SWmと、水平方向に平行して配置さ
れるn+1組の相補ビット線B0*〜Bn*とを含む。
これらのサブワード線及び相補ビット線の交点には、図
示されない情報蓄積キャパシタ及びアドレス選択MOS
FETからなる(m+1)×(n+1)個のダイナミッ
ク型メモリセルMCが格子配列される。サブメモリアレ
イSMA0の同一列に配置されるm+1個のメモリセル
MCの情報蓄積キャパシタの一方の電極は、相補ビット
線B0*〜Bn*の非反転又は反転信号線に所定の規則
性をもって交互に結合され、同一行に配置されるn+1
個のメモリセルMCのアドレス選択MOSFETのゲー
トは、対応するサブワード線SW0〜SWmにそれぞれ
共通結合される。サブメモリアレイSMA0を構成する
すべてのメモリセルMCの情報蓄積キャパシタの他方の
電極には、図示されない所定のプレート電圧が共通に供
給される。
【0029】サブメモリアレイSMA0のサブワード線
SW0〜SWmは、その下方においてサブワード線駆動
回路SWD0の対応する単位サブワード線駆動回路UD
0〜UDmにそれぞれ結合される。サブワード線駆動回
路SWD0には、メインワード線駆動回路MWDからp
+1ビットのメインワード線駆動信号MWBすなわちM
W0B〜MWpBと、それぞれ非反転及び反転信号から
なる4ビットのワード線選択駆動信号FX*すなわちF
X0*〜FX3*とが供給される。なお、メインワード
線つまりメインワード線駆動信号MW0B〜MWpBの
ビット数p+1が、サブワード線SW0〜SWmのビッ
ト数m+1に対して、 p+1=(m+1)/j+1 なる関係にあることは言うまでもない。
【0030】ここで、サブワード線駆動回路SWD0の
単位サブワード線駆動回路UD0〜UDmは、特に制限
されないが、図の単位サブワード線駆動回路UD0に代
表されるように、そのソースに対応するワード線選択駆
動信号FX0*〜FX3*の非反転信号つまり非反転ワ
ード線選択駆動信号FX0T〜FX3Tを順次4個おき
に受けるPチャンネルMOSFETP1をそれぞれ含
む。MOSFETP1のドレインは、並列形態とされる
2個のNチャンネルMOSFETN1及びN2を介して
内部電圧供給点VNNに結合されるとともに、サブメモ
リアレイSMA0の対応するサブワード線SW0〜SW
mにそれぞれ結合される。隣接する4個の単位サブワー
ド線駆動回路UD0〜UD3ないしUDm−3〜UDm
を構成するMOSFETP1及びN1のゲートには、対
応するメインワード線駆動信号MW0B〜MWpBがそ
れぞれ共通に供給され、MOSFETN2のゲートに
は、ワード線選択駆動信号FX0*〜FX3*の反転信
号つまり反転ワード線選択駆動信号FX0B〜FX3B
が順次4個おきに供給される。
【0031】この実施例において、メインワード線MW
0B〜MWpBは、図3のメインワード線MW0Bに代
表して示されるように、それが非選択レベルとされると
き電源電圧VCCつまり+3.3Vのようなハイレベル
とされ、それが選択レベルとされるときには内部電圧V
NNつまり−0.9Vのようなロウレベルとされる。ま
た、ワード線選択駆動信号FX0*〜FX3*は、図3
のワード線選択駆動信号FX0*に代表して示されるよ
うに、それが非選択レベルとされるとき、それぞれその
非反転信号が内部電圧VNNのようなロウレベルまたそ
の反転信号が電源電圧VCCのようなハイレベルとさ
れ、それが選択レベルとされるときには、それぞれその
非反転信号が電源電圧VCCのようなハイレベルまたそ
の反転信号が内部電圧VNNのようなロウレベルとされ
る。
【0032】メインワード線MW0Bならびにワード線
選択駆動信号FX0*〜FX3*が非選択レベルとされ
るとき、サブワード線駆動回路SWD0では、例えば4
個の単位サブワード線駆動回路UD0〜UD3のMOS
FETN1が対応するメインワード線MW0Bのハイレ
ベルを受けてオン状態となり、MOSFETP1はオフ
状態となる。また、各単位サブワード線駆動回路のMO
SFETN2が、対応する反転ワード線選択駆動信号F
X0B〜FX3Bのハイレベルを受けてオン状態とな
る。このため、サブメモリアレイSMA0のサブワード
線SW0〜SW3は、すべて内部電圧VNNのような非
選択レベルとされる。
【0033】一方、メインワード線MW0Bが択一的に
内部電圧VNNのようなロウレベルとされ、ワード線選
択駆動信号FX0*〜FX3*のうち例えばワード線選
択駆動信号FX0*が択一的に論理“1”とされると、
サブワード線駆動回路SWD0では、4個の単位サブワ
ード線駆動回路UD0〜UD3のMOSFETN1が対
応するメインワード線MW0Bのロウレベルを受けてオ
フ状態となり、代わってMOSFETP1が一斉にオン
状態となる。また、単位サブワード線駆動回路UD0,
UD4ないしUDm−3では、そのMOSFETN2が
対応する反転ワード線選択駆動信号FX0Bのロウレベ
ルを受けてオフ状態となる。
【0034】このため、単位サブワード線駆動回路UD
0では、オン状態となったMOSFETP1を介して非
反転ワード線選択駆動信号FX0Tのハイレベルがサブ
メモリアレイSMA0の対応するサブワード線SW0に
伝達され、このサブワード線SW0が電源電圧VCCの
ような選択レベルとされる。しかし、非反転ワード線選
択駆動信号FX0Tのハイレベルを受ける他の単位サブ
ワード線駆動回路UD4ないしUDm−1では、対応す
るメインワード線MW1BないしMWpBのハイレベル
を受けてMOSFETP1がオフ状態にあるため、サブ
ワード線SW4ないしSWm−3は非選択レベルのまま
とされる。この結果、サブメモリアレイSMA0では、
サブワード線SW0のみが択一的に選択レベルとされ、
相補ビット線B0*〜Bn*には、このサブワード線S
W0に結合されたn+1個のメモリセルMCの保持デー
タに従った微小読み出し信号が出力される。
【0035】サブメモリアレイSMA0の相補ビット線
B0*〜Bn*に出力される微小読み出し信号は、セン
スアンプSAの対応する単位回路の単位増幅回路により
それぞれ増幅され、2値読み出し信号とされる。この実
施例において、センスアンプSAの各単位増幅回路に供
給される高電位側動作電源は、前記+1.8Vの内部電
圧VDLとされ、低電位側動作電源は接地電位VSSと
される。したがって、微小読み出し信号の増幅後のハイ
レベルは、内部電圧VDLつまり+1.8Vとされ、そ
のロウレベルは接地電位VSSつまり0Vとされる。
【0036】このように、センスアンプSAを含む周辺
回路の動作電源を比較的絶対値の小さな内部電圧VDL
とし、いわゆる低電圧化することで、微細化・高集積化
が進んだダイナミック型RAMの低消費電力化・高速化
を図り、素子の耐圧破壊を防止することができる。しか
し、動作電源を低電圧化しつつダイナミック型RAMの
高速性を保持するためには、MOSFETの低しきい値
電圧化が必須となり、このMOSFETの低しきい値電
圧化は、メモリセルMCのリーク電流の増大を招いてそ
の情報保持特性を劣化させ、例えばスタンバイ時等にお
けるダイナミック型RAMの消費電力化を増大させる結
果となる。
【0037】ところが、この実施例では、前述のよう
に、ネガティブワード線方式をとり、サブワード線SW
0〜SWmの非選択レベルが−0.9Vのような負電位
の内部電圧VNNとされる。このため、メモリセルMC
を構成するアドレス選択MOSFETは、非選択時にお
いて逆バイアス状態となり、そのリーク電流が大幅に低
減される。この結果、メモリセルMCの情報保持特性が
相応して改善され、そのリフレッシュ周期を長くするこ
とができるため、ダイナミック型RAMのスタンバイ時
等における低消費電力化を図ることができるものとな
る。
【0038】なお、この実施例のダイナミック型RAM
において、サブワード線SW0〜SWmの非選択レベル
たる負電位の内部電圧VNNを生成する内部電圧発生回
路VGのVNN発生回路VNNGは、後述するように、
比較的大きな供給能力を有しかつ選択的に動作状態とさ
れる第1のチャージポンプ回路と、比較的小さな供給能
力を有しかつ定常的に動作状態とされる第2のチャージ
ポンプ回路とを備えるとともに、その出力電圧たる内部
電圧VNNの電位をトリミングするための手段を備え
る。これにより、内部電圧VNNの電位変動を抑制しつ
つその電位を最適化して、ダイナミック型RAMの動作
の安定化とさらなる低消費電力化を図ることができる
が、このことについては、後で詳細に説明する。
【0039】図4には、図1のダイナミック型RAMの
内部電圧発生回路VGの一実施例のブロック図が示さ
れ、図5には、図4の内部電圧発生回路VGのVNN発
生回路VNNGの第1の実施例の回路図が示されてい
る。これらの図をもとに、この実施例のダイナミック型
RAMの内部電圧発生回路VG及びそのVNN発生回路
VNNGの具体的構成及び動作ならびにその特徴につい
て説明する。
【0040】図4において、内部電圧発生回路VGは、
特に制限されないが、VDL発生回路VDLG及びVN
N発生回路VNNGを含む。これらのVDL発生回路V
DLG及びVNN発生回路VNNGには、動作電源とし
て電源電圧VCC及び接地電位VSSが供給され、VN
N発生回路VNNGには、さらに前記パワーアップ検出
回路PDからパワーアップ検出信号PUPが供給され
る。VDL発生回路VDLGの出力電圧たる+1.8V
の内部電圧VDLは、その動作電源としてセンスアンプ
SAを含むダイナミック型RAMの各周辺回路に供給さ
れ、VNN発生回路VNNGの出力電圧たる−0.9V
の内部電圧VNNは、メインワード線MW0B〜MWp
B,ワード線選択駆動信号FX0*〜FX3*ならびに
サブワード線SW0〜SWmの非選択レベルとして、メ
インワード線駆動回路MWD及びサブワード線駆動回路
SWD0〜SWDkに供給される。
【0041】ここで、内部電圧発生回路VGのVNN発
生回路VNNGは、図5に示されるように、その出力端
子が共通結合された2個のチャージポンプ回路PMP1
(第1のチャージポンプ回路)及びPMP2(第2のチ
ャージポンプ回路)と、これらのチャージポンプ回路に
共通に設けられる1個のVNNモニタ回路VNNMとを
含む。このうち、VNNモニタ回路VNNMの入力端子
は、チャージポンプ回路PMP1及びPMP2の共通結
合された出力端子つまりは内部電圧供給点VNNに結合
され、その出力信号VMOは、チャージポンプ回路PM
P1を構成する発振回路OSC1の一方の入力端子に供
給される。この発振回路OSC1の他方の入力端子に
は、前記パワーアップ検出回路PDからその出力信号つ
まりパワーアップ検出信号PUPが供給される。なお、
パワーアップ検出信号PUPは、ダイナミック型RAM
の電源投入当初において選択的に有効レベルつまり電源
電圧VCCのようなハイレベルとされ、電源電圧VCC
を含む動作電源の電位が所定値に達したとき接地電位V
SSのようなロウレベルとされる。
【0042】VNN発生回路VNNGのチャージポンプ
回路PMP1は、パワーアップ検出回路PDの出力信号
たるパワーアップ検出信号PUP及びVNNモニタ回路
VNNMの出力信号VMOを受ける発振回路OSC1
(第1の発振回路)と、その左方の電極に発振回路OS
C1の出力信号つまりパルス信号S1を受ける容量C1
(第1の容量)とを含む。このうち、発振回路OSC1
は、パワーアップ検出信号PUP又はVNNモニタ回路
VNNMの出力信号VMOが有効レベルつまりハイレベ
ルとされることで選択的に動作状態となり、その周波数
がf1とされる所定のパルス信号S1を生成する。この
ことから明らかなように、チャージポンプ回路PMP1
は、パワーアップ検出信号PUP及びVNNモニタ回路
VNNMの出力信号VMOに従って選択的に動作状態と
される。
【0043】パルス信号S1をその左方の電極に受ける
容量C1の右方の電極つまり内部ノードn1は、Nチャ
ンネルMOSFETN11(第1のMOSFET)を介
して接地電位VSSに結合されるとともに、Nチャンネ
ルMOSFETN13(第2のMOSFET)を介して
内部電圧供給点VNNに結合される。このうち、MOS
FETN11は、そのゲートが内部ノードn1に共通結
合されることから、内部ノードn1側をアノードとする
形でダイオード形態とされ、MOSFETN13は、そ
のゲートが内部電圧供給点VNNに共通結合されること
から、内部電圧供給点VNN側をアノードとする形でダ
イオード形態とされる。
【0044】発振回路OSC1の出力信号たるパルス信
号S1が接地電位VSSのようなロウレベルから電源電
圧VCCのようなハイレベルに変化されるとき、内部ノ
ードn1の電位は、電源電圧VCCの絶対値分だけ押し
上げられる。しかし、接地電位VSSとの間にダイオー
ド形態のMOSFETN11が設けられるため、その電
位は接地電位VSSつまり0VよりMOSFETN11
のしきい値電圧Vthn分だけ高い電位、すなわち+V
thnに制限される。
【0045】一方、パルス信号S1が電源電圧VCCの
ようなハイレベルから接地電位VSSのようなロウレベ
ルに変化されると、内部ノードn1の電位は、逆に電源
電圧VCCの絶対値分だけ引き下げられる。前述のよう
に、パルス信号S1がロウレベルとされる直前、内部ノ
ードn1における電位は+Vthnとされる。このた
め、パルス信号S1がロウレベルに変化された後におけ
る内部ノードn1の電位は、上記電位より電源電圧VC
Cの絶対値VCCだけ低い電位つまり−VCC+Vth
nとされ、内部電圧供給点VNNにおける内部電圧VN
Nの電位は、これよりさらにMOSFETN13のしき
い値電圧Vthn分だけ高い電位つまり−VCC+2V
thnとされる。したがって、MOSFETN11及び
N13は、内部電圧VNNの電位−VCC+2Vthn
の中心値が−0.9Vとなるべく、所定のしきい値電圧
Vthnを有するものとされる。
【0046】次に、チャージポンプ回路PMP2は、発
振回路OSC2(第2の発振回路)と、その左方の電極
に発振回路OSC2の出力信号つまりパルス信号S2を
受ける容量C2(第2の容量)とを含む。このうち、発
振回路OSC2は、ダイナミック型RAMが電源投入状
態とされる間、定常的に動作状態となり、その周波数が
f2とされる所定のパルス信号S2を生成する。
【0047】パルス信号S2をその左方の電極に受ける
容量C2の右方の電極つまり内部ノードn2は、Nチャ
ンネルMOSFETN21(第1のMOSFET)を介
して接地電位VSSに結合されるとともに、Nチャンネ
ルMOSFETN23(第2のMOSFET)を介して
内部電圧供給点VNNに結合される。このうち、MOS
FETN21は、そのゲートが内部ノードn2に共通結
合されることから、内部ノードn2側をアノードとする
形でダイオード形態とされ、MOSFETN23は、そ
のゲートが内部電圧供給点VNNに共通結合されること
から、内部電圧供給点VNN側をアノードとする形でダ
イオード形態とされる。
【0048】発振回路OSC2の出力信号たるパルス信
号S2が接地電位VSSのようなロウレベルから電源電
圧VCCのようなハイレベルに変化されるとき、内部ノ
ードn2の電位は、電源電圧VCCの絶対値分だけ押し
上げられる。しかし、接地電位VSSとの間にダイオー
ド形態のMOSFETN21が設けられるため、その電
位は接地電位VSSつまり0VよりMOSFETN21
のしきい値電圧Vthn分だけ高い電位、つまり+Vt
hnに制限される。
【0049】一方、パルス信号S1が電源電圧VCCの
ようなハイレベルから接地電位VSSのようなロウレベ
ルに変化されると、内部ノードn2の電位は、逆に電源
電圧VCCの絶対値分だけ引き下げられる。前述のよう
に、パルス信号S2がロウレベルとされる直前、内部ノ
ードn2における電位は+Vthnとされる。このた
め、パルス信号S2がロウレベルに変化された後におけ
る内部ノードn2の電位は、上記電位より電源電圧VC
Cの絶対値VCCだけ低い電位つまり−VCC+Vth
nとされ、内部電圧供給点VNNにおける内部電圧VN
Nの電位は、これよりさらにMOSFETN23のしき
い値電圧Vthn分だけ高い電位つまり−VCC+2V
thnとされる。したがって、MOSFETN21及び
N23は、内部電圧VNNの電位−VCC+2Vthn
の中心値が−0.9Vとなるべく、所定のしきい値電圧
Vthnを有するものとされる。
【0050】この実施例において、チャージポンプ回路
PMP1を構成する発振回路OSC1は、前述のよう
に、パワーアップ検出回路PDから供給されるパワーア
ップ検出信号PUP又はVNNモニタ回路VNNMの出
力信号VMOのハイレベルを受けて選択的に動作状態と
される。また、パワーアップ検出信号PUPは、ダイナ
ミック型RAMの電源投入直後にハイレベルとされた
後、電源電圧VCCを含む動作電源の電位が所定値に達
した時点でロウレベルとされ、VNNモニタ回路VNN
Mの出力信号VMOは、内部電圧VNNの電位が所定値
つまり例えば−0.9Vに達しないとき、言い換えるな
らば−0.9Vより高いとき選択的に電源電圧VCCの
ようなハイレベルとされる。さらに、VNNモニタ回路
VNNMは、その内部電圧VNNに対する電位識別値
が、例えば所定のメタルスイッチの所定の金属配線層を
選択的に形成することで切り換えうる構成とされ、これ
によって内部電圧VNNの電位をトリミングすることが
可能とされる。
【0051】一方、この実施例のVNN発生回路VNN
Gでは、チャージポンプ回路PMP1の発振回路OSC
1から出力されるパルス信号S1の周波数f1が、チャ
ージポンプ回路PMP2の発振回路OSC2から出力さ
れるパルス信号S2の周波数f2より充分に高くされる
とともに、チャージポンプ回路PMP1を構成する容量
C1の容量値C1が、チャージポンプ回路PMP2を構
成する容量C2の容量値C2よりも充分に大きくされ
る。このため、チャージポンプ回路PMP1は、チャー
ジポンプ回路PMP2に比較して充分に大きな供給能力
を持つとともに、その動作状態における消費電力も相応
して大きなものとされる。
【0052】ところが、チャージポンプ回路PMP1
は、パワーアップ検出信号PUP又はVNNモニタ回路
VNNMの出力信号VMOのハイレベルを受けて選択的
に、つまりダイナミック型RAMの電源投入当初あるい
は内部電圧VNNの電位が変動して所定値に達しないと
き選択的に動作状態とされる。したがって、この実施例
のVNN発生回路VNNGでは、その動作電流を低減し
つつ、内部電圧VNNの電位変動を迅速に修正できると
ともに、トリミングにより内部電圧の電位を最適化する
ことができる。この結果、ダイナミック型RAMの動作
を安定化してリフレッシュ特性を改善し、その低消費電
力化を図ることができる。
【0053】図6には、図4の内部電圧発生回路VGに
含まれるVNN発生回路VNNGの第2の実施例の回路
図が示されている。なお、この実施例のVNN発生回路
VNNGは、前記図5の実施例を基本的に踏襲するもの
であるため、これと異なる部分についてのみ説明を追加
する。
【0054】図6において、この実施例のVNN発生回
路VNNGは、内部電圧VNNの電位のトリミング機能
を持たないVNNモニタ回路VNNMと、発振回路OS
C1及びOSC2をそれぞれ含むチャージポンプ回路P
MP1及びPMP2とを備える。このうち、チャージポ
ンプ回路PMP1を構成する容量C1の右方の電極つま
り内部ノードn1は、2個のNチャンネルMOSFET
N11及びN12を介して接地電位VSSに結合される
とともに、2個のNチャンネルMOSFETN13及び
N14を介して内部電圧供給点VNNに結合される。
【0055】チャージポンプ回路PMP1を構成するM
OSFETN11は、そのゲートが内部ノードn1に結
合されることから、内部ノードn1側をアノードとする
形でダイオード形態とされ、MOSFETN13は、そ
のゲートがMOSFETN14のソースに結合されるこ
とから、内部電圧供給点VNN側をアノードとする形で
ダイオード形態とされる。また、MOSFETN12の
ゲートは、メタルスイッチMS11を介して選択的にそ
のドレイン又は電源電圧VCCに結合され、MOSFE
TN14のゲートは、メタルスイッチMS12を介して
選択的にそのドレイン又は電源電圧VCCに結合され
る。言うまでもなく、MOSFET12及びN14は、
そのゲートがそのドレインに結合されるとき、ともに対
応するMOSFETN11又はN13と同じ向きでダイ
オード形態とされ、そのゲートが電源電圧VCCに結合
されるときは定常的にオン状態とされる。
【0056】MOSFETN12及びN14が定常的に
オン状態とされるとき、内部電圧供給点VNNにおける
内部電圧VNNの電位は、前記図5の実施例の場合と同
様、−VCC+2Vthnなる電位となる。しかし、M
OSFETN12及びN14がともにダイオード形態さ
れるときには、内部電圧供給点VNNにおける内部電圧
VNNの電位は、前記図5に関する説明から明らかなよ
うに、−VCC+4Vthnとなり、MOSFETN1
2及びN14のいずれか一方のみがダイオード形態とさ
れるときには、−VCC+3Vthnとなる。
【0057】同様に、チャージポンプ回路PMP2を構
成する容量C2の右方の電極つまり内部ノードn2は、
2個のNチャンネルMOSFETN21及びN22を介
して接地電位VSSに結合されるとともに、2個のNチ
ャンネルMOSFETN23及びN24を介して内部電
圧供給点VNNに結合される。
【0058】チャージポンプ回路PMP2を構成するM
OSFETN21は、そのゲートが内部ノードn2に結
合されることから、内部ノードn2側をアノードとする
形でダイオード形態とされ、MOSFETN23は、そ
のゲートがMOSFETN24のソースに結合されるこ
とから、内部電圧供給点VNN側をアノードとする形で
ダイオード形態とされる。また、MOSFETN22の
ゲートは、メタルスイッチMS21を介して選択的にそ
のドレイン又は電源電圧VCCに結合され、MOSFE
TN24のゲートは、メタルスイッチMS22を介して
選択的にそのドレイン又は電源電圧VCCに結合され
る。言うまでもなく、MOSFET22及びN24は、
そのゲートがそのドレインに結合されるとき、ともに対
応するMOSFETN21又はN23と同じ向きでダイ
オード形態とされ、そのゲートが電源電圧VCCに結合
されるとき定常的にオン状態とされる。
【0059】MOSFETN22及びN24が定常的に
オン状態とされるとき、内部電圧供給点VNNにおける
内部電圧VNNの電位は、前記図5の実施例の場合と同
様、−VCC+2Vthnなる電位となる。しかし、M
OSFETN22及びN24がともにダイオード形態さ
れるときには、内部電圧供給点VNNにおける内部電圧
VNNの電位は、前記図5に関する説明から明らかなよ
うに、−VCC+4Vthnとなり、MOSFETN2
2及びN24のいずれか一方のみがダイオード形態とさ
れるときには、−VCC+3Vthnとなる。
【0060】以上のように、この実施例のVNN発生回
路VNNGでは、VNNモニタ回路VNNMが内部電圧
VNNの電位をトリミングする機能を持たないものの、
チャージポンプ回路PMP1及びPMP2は、メタルス
イッチMS11〜MS12ならびにMS21〜MS22
の所定の金属配線層が選択的に形成されることによっ
て、チャージポンプ動作を行うMOSFETの有効段数
を選択的に切り換え、内部電圧VNNの電位を選択的に
切り換える機能を有するものとされ、前記図5の実施例
と同様な効果を得ることができるものとされる。
【0061】図7には、図4の内部電圧発生回路VGに
含まれるVNN発生回路VNNGの第3の実施例の回路
図が示され、図8には、図7のVNN発生回路VNNG
に含まれる発振回路OSC2の一実施例の回路図が示さ
れている。なお、この実施例のVNN発生回路VNNG
は、前記図5の実施例を基本的に踏襲するものであるた
め、これと異なる部分についてのみ説明を追加する。ま
た、発振回路OSC1は、図8の発振回路OSC2と基
本的に同様な構成とされる。
【0062】図7において、この実施例のVNN発生回
路VNNGは、内部電圧VNNの電位のトリミング機能
を持たないVNNモニタ回路VNNMを備え、容量C1
及びC2をそれぞれ含むチャージポンプ回路PMP1及
びPMP2のチャージポンプ動作に関する回路は、前記
図5の実施例と同一構成とされる。
【0063】ここで、発振回路OSC1及びOSC2
は、図8の発振回路OSC2に代表して示されるよう
に、PチャンネルMOSFETP31〜P33ならびに
NチャンネルMOSFETN41〜N43からなる3個
のCMOSインバータをその基本構成素子とする。これ
らのインバータは、いわゆるリング状に結合されること
で一つのリングオシレータを構成し、例えば定常的に動
作状態となって、その周波数をf2とする所定のパルス
信号S2を生成する。
【0064】この実施例において、チャージポンプ回路
PMP2の発振回路OSC2の各インバータを構成する
PチャンネルMOSFETP31〜P33のソースは、
対応するNチャンネルMOSFETN31〜N33を介
して電源電圧VCCにそれぞれ結合され、各インバータ
を構成するNチャンネルMOSFETN41〜N43の
ソースは、対応するNチャンネルMOSFETN51〜
N53を介して接地電位VSSに結合される。このう
ち、MOSFETN31〜N33のゲートは、対応する
メタルスイッチMS31〜MS33を介して選択的にそ
のドレイン又は内部電圧供給点VPPに結合され、MO
SFETN51〜N53のゲートは、対応するメタルス
イッチMS41〜MS43を介して選択的にそのドレイ
ン又は電源電圧VCCに結合される。なお、内部電圧供
給点VPPにおける内部電圧VPPの電位は、電源電圧
VCCより少なくともMOSFETN31〜N33なら
びにN51〜N53のしきい値電圧分以上高い所定の高
電位とされる。
【0065】これらのことから、発振回路OSC2の各
インバータを構成するMOSFETP31〜P33のソ
ースにおける電位は、対応するMOSFETN31〜N
33のゲートが内部電圧供給点VPPに結合されるとき
電源電圧VCCとされ、これらのMOSFETのゲート
がそのドレインに結合され各MOSFETがダイオード
形態とされるとき、電源電圧VCCよりしきい値電圧V
thn分だけ低い電位とされる。同様に、各インバータ
を構成するMOSFETN41〜N43のソースにおけ
る電位は、対応するMOSFETN51〜N53のゲー
トが電源電圧VCCに結合されるとき接地電位VSSと
され、これらのMOSFETのゲートがそのドレインに
結合され各MOSFETがダイオード形態とされるとき
には、接地電位VSSよりしきい値電圧Vthn分だけ
高い電位とされる。
【0066】言うまでもなく、発振回路OSC2の各イ
ンバータを構成するMOSFETP31〜P33のソー
ス電位が電源電圧VCCよりMOSFETN31〜N3
3のしきい値電圧Vthn分だけ低い電位とされ、各イ
ンバータを構成するMOSFETN41〜N43のソー
ス電位が接地電位VSSよりMOSFETN51〜N5
3のしきい値電圧Vthn分だけ高い電位とされると
き、各インバータに対する動作電源の絶対値は2×Vt
hn分だけ圧縮される。この結果、発振回路OSC1及
びOSC2を構成するインバータのソース側に設けられ
るMOSFETの有効段数を選択的に切り換え、発振回
路OSC1及びOSC2から出力されるパルス信号S1
及びS2の振幅を選択的に切り換えることができるもの
となり、これによって内部電圧VNNの電位を選択的に
切り換え、前記図5及び図6の実施例と同様な効果を得
ることができるものとなる。
【0067】図9には、図4の内部電圧発生回路VGに
含まれるVNN発生回路VNNGの第4の実施例の回路
図が示されている。なお、この実施例のVNN発生回路
VNNGは、前記図5の実施例を基本的に踏襲するもの
であるため、これと異なる部分についてのみ説明を追加
する。
【0068】図9において、この実施例のVNN発生回
路VNNGは、内部電圧VNNの電位のトリミング機能
を持つVNNモニタ回路VNNMと、発振回路OSC1
及びOSC2をそれぞれ含むチャージポンプ回路PMP
1及びPMP2とを備える。このうち、チャージポンプ
回路PMP1を構成する発振回路OSC1の出力信号た
るパルス信号S1は、容量C1の左方の電極に供給され
る。また、容量C1の右方の電極つまり内部ノードn1
は、ダイオード形態とされるPチャンネルMOSFET
P11を介して接地電位VSSに結合されるとともに、
同じくダイオード形態されるPチャンネルMOSFET
P13を介して内部電圧供給点VNNに結合される。こ
れにより、内部電圧供給点VNNには、前記図5の実施
例と同様に、MOSFETP11及びP13のしきい値
電圧をVthpとするとき、−VCC+2Vthpなる
電位の内部電圧VNNが得られる。
【0069】同様に、チャージポンプ回路PMP2を構
成する発振回路OSC2の出力信号たるパルス信号S2
は、容量C2の左方の電極に供給される。また、容量C
2の右方の電極つまり内部ノードn2は、ダイオード形
態とされるPチャンネルMOSFETP21を介して接
地電位VSSに結合されるとともに、同じくダイオード
形態されるPチャンネルMOSFETP23を介して内
部電圧供給点VNNに結合される。これにより、内部電
圧供給点VNNには、前記図5の実施例と同様に、MO
SFETP21及びP23のしきい値電圧をVthpと
するとき、−VCC+2Vthpなる電位の内部電圧V
NNが得られる。
【0070】この実施例において、ダイナミック型RA
Mは、いわゆる2重ウェル構造をとり、容量C1及びC
2とともにチャージポンプ動作を行うPチャンネル型の
MOSFETP11及びP13ならびにP21及びP2
3は、半導体基板面上に独立して形成されたN型ウェル
領域内に形成される。この結果、この実施例では、前記
図5の実施例と同様な効果を得つつ、少数キャリアがチ
ャージポンプ用のMOSFETを介してメモリアレイM
ARYの各メモリセルMCに伝達されるのを防止し、メ
モリセルMCのリーク特性が劣化するのを防止できる。
【0071】以上の実施例から得られる作用効果は、下
記の通りである。すなわち、 (1)ネガティブワード線方式をとるダイナミック型R
AM等において、ワード線の非選択レベルとなる負電位
の内部電圧を生成する内部電圧発生回路を、比較的大き
な供給能力を有しかつその動作が例えば電源電圧等の電
位を識別するパワーアップ検出回路の出力信号、又は内
部電圧の電位をモニタするモニタ回路の出力信号に従っ
て選択的に停止される第1のチャージポンプ回路と、比
較的小さな供給能力を有しかつ定常的に動作状態とされ
る第2のチャージポンプ回路とをもとに構成すること
で、比較的大きな供給能力を有する第1のチャージポン
プ回路を選択的に動作状態としてその動作電流を低減し
つつ、内部電圧の電位変動を迅速に修正することができ
るという効果が得られる。
【0072】(2)上記(1)項において、所定のメタ
ル配線を選択的に形成して、モニタ回路の内部電圧に対
する識別電位を切り換え、又はリングオシレータのCM
OSインバータを構成するMOSFETの有効段数を切
り換え、あるいはチャージポンプ動作を行うMOSFE
Tの有効段数を切り換えることで、内部電圧の電位をト
リミングすることができるという効果が得られる。 (3)上記(2)項により、内部電圧発生回路により生
成される内部電圧の電位を最適化することができるとい
う効果が得られる。 (4)上記(1)項ないし(3)項により、ネガティブ
ワード線方式をとるダイナミック型RAM等の動作を安
定化しリフレッシュ特性を改善して、その低消費電力化
を図ることができるという効果が得られる。
【0073】(5)上記(1)項ないし(4)項におい
て、ダイナミック型RAM等が2重ウェル構造をとると
き、チャージポンプ回路のチャージポンプ動作を行うM
OSFETをPチャンネル型とすることで、少数キャリ
アがこれらのMOSFETを介してメモリアレイの各メ
モリセルに伝達されるのを防止し、そのリーク特性が劣
化するのを防止することができるという効果が得られ
る。
【0074】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、ダイナミック型RAMのメモリアレ
イMARYは、前記した通り、ビット線延長方向にも任
意数のサブメモリアレイに分割することができる。ま
た、サブメモリアレイSMA0〜SMAkのそれぞれ
は、所定数の冗長素子を含むことができるし、ダイナミ
ック型RAMは欠陥救済のための回路を備えることがで
きる。ダイナミック型RAMは、ワード線分割方式をと
ることを必須条件とはしない。また、ダイナミック型R
AMは、メモリアレイMARY及びその直接周辺回路か
らなる複数のバンクを備えることができるし、そのブロ
ック構成や起動制御信号及びアドレス信号の名称及び有
効レベル等は、種々の実施形態をとりうる。
【0075】図2において、サブワード線駆動回路SW
D0の単位サブワード線駆動回路UD0〜UDmの具体
的構成は、その基本的な論理条件が変わらない限りにお
いて種々の実施形態をとりうる。図3において、メイン
ワード線MW0B,ワード線選択駆動信号FX0*,サ
ブワード線SW0ならびに相補ビット線B0*〜Bn*
の具体的なレベル及び時間関係は、この発明の主旨に影
響を与えない。
【0076】図4において、内部電圧発生回路VGは、
内部電圧VDL及びVNNに加えて他の所定電位とされ
る各種の内部電圧を生成できるものであってよい。図
5,図6,図7ならびに図9において、チャージポンプ
回路PMP1及びPMP2は、パルス信号S1及びS2
の周波数f1及びf2あるいは容量C1及びC2の容量
値C1及びC2のいずれか一方のみに差異を持たせるこ
とで、その供給能力に差をつけることができる。チャー
ジポンプ回路PMP1の発振回路OSC1は、パワーア
ップ検出信号PUP又はVNNモニタ回路VNNMの出
力信号VMOのいずれか一方に従って選択的に動作状態
としてもよい。図6において、チャージポンプ動作を行
うNチャンネルMOSFETの有効段数は、最大3個以
上に設定できるし、図8のMOSFETP31〜P33
ならびにN41〜N43のソース側に設けられるMOS
FETについても同様である。さらに、各実施例のチャ
ージポンプ回路PMP1及びPMP2の具体的構成,電
源電圧の極性及び絶対値ならびに各内部電圧の具体的電
位は、種々の実施形態をとりうる。
【0077】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ダイ
ナミック型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、ダイナミック
型RAMを基本構成とする各種メモリ集積回路装置やこ
のようなメモリ集積回路装置を含む論理集積回路装置等
にも適用できる。この発明は、少なくともネガティブワ
ード線方式をとる半導体記憶装置ならびにこれを含む装
置又はシステムに広く適用できる。
【0078】
【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、ネガティブワード線方式を
とるダイナミック型RAM等において、ワード線の非選
択レベルとなる負電位の内部電圧を生成する内部電圧発
生回路を、比較的大きな供給能力を有しかつその動作が
電源電圧等の電位を識別するパワーアップ検出回路の出
力信号、又は内部電圧の電位をモニタするモニタ回路の
出力信号に従って選択的に停止される第1のチャージポ
ンプ回路と、比較的小さな供給能力を有しかつ定常的に
動作状態とされる第2のチャージポンプ回路とをもとに
構成するとともに、所定のメタル配線を選択的に形成し
て、モニタ回路の内部電圧に対する識別電位を切り換
え、又はリングオシレータのCMOSインバータを構成
するMOSFETの有効段数を切り換え、あるいはチャ
ージポンプ動作を行うMOSFETの有効段数を切り換
えることで、内部電圧の電位をトリミングできるように
する。
【0079】これにより、比較的大きな供給能力を有す
る第1のチャージポンプ回路を選択的に動作状態として
その動作電流を低減しつつ、内部電圧の電位変動を迅速
に修正できるとともに、トリミングによって内部電圧の
電位を最適化できる。この結果、ネガティブワード線方
式をとるダイナミック型RAM等の動作を安定化してリ
フレッシュ特性を改善し、その低消費電力化を図ること
ができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明が適用されたダイナミック型RAMの
一実施例を示すブロック図である。
【図2】図1のダイナミック型RAMに含まれるサブメ
モリアレイ及びサブワード線駆動回路の一実施例を示す
部分的な回路図である。
【図3】図2のサブメモリアレイ及びサブワード線駆動
回路の一実施例を示す信号波形図である。
【図4】図1のダイナミック型RAMに含まれる内部電
圧発生回路の一実施例を示すブロック図である。
【図5】図4の内部電圧発生回路に含まれるVNN発生
回路の第1の実施例を示す回路図である。
【図6】図4の内部電圧発生回路に含まれるVNN発生
回路の第2の実施例を示す回路図である。
【図7】図4の内部電圧発生回路に含まれるVNN発生
回路の第3の実施例を示す回路図である。
【図8】図7のVNN発生回路に含まれる発振回路OS
C2の一実施例を示す回路図である。
【図9】図4の内部電圧発生回路に含まれるVNN発生
回路の第4の実施例を示す回路図である。
【符号の説明】
MARY……メモリアレイ、SMA0〜SMAk……サ
ブメモリアレイ、SWD0〜SWDk……サブワード線
駆動回路、MWB……メインワード線、SW……サブワ
ード線、MWD……メインワード線駆動回路、XD……
Xアドレスデコーダ、XB……Xアドレスバッファ、S
A……センスアンプ、YD……Yアドレスデコーダ、Y
B……Yアドレスバッファ、IO……データ入出力回
路、TG……タイミング発生回路、PD……パワーアッ
プ検出回路、VG……内部電圧発生回路、D0〜Dj…
…入出力データ又はその入出力端子、RASB……ロウ
アドレスストローブ信号又はその入力端子、CASB…
…カラムアドレスストローブ信号又はその入力端子、W
EB……ライトイネーブル信号又はその入力端子、A0
〜Ai……アドレス信号又はその入力端子、VCC……
電源電圧又はその入力端子、VSS……接地電位又はそ
の入力端子。MW0B〜MWpB……メインワード線、
FX0*〜FX3*……ワード線選択駆動信号、SW0
〜SWm……サブワード線、B0*〜Bn*……相補ビ
ット線、MC……メモリセル、UD0〜UDm……単位
サブワード線駆動回路。VDLG……VDL発生回路、
VNNG……VNN発生回路。PUP……パワーアップ
検出信号、VNNM……VNNモニタ回路、PMP1〜
PMP2……チャージポンプ回路、OSC1〜OSC2
……発振回路、f1〜f2……周波数、n1〜n2……
内部ノード。P1,P11〜P13,P21〜P23,
P31〜P33……PチャンネルMOSFET、N1〜
N2,N11〜N14,N21〜N24,N31〜N3
3,N41〜N43,N51〜N53……Nチャンネル
MOSFET、C1〜C2……容量、MS11〜MS1
1,MS21〜MS22,MS31〜MS33,MS4
1〜MS43……メタルスイッチ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 宮武 伸一 東京都小平市上水本町五丁目22番1号 株 式会社日立超エル・エス・アイ・システム ズ内 (72)発明者 検見崎 兼秀 東京都小平市上水本町五丁目22番1号 株 式会社日立超エル・エス・アイ・システム ズ内 (72)発明者 長谷川 雅俊 東京都青梅市新町六丁目16番地の3 株式 会社日立製作所デバイス開発センタ内

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 その非選択レベルが所定の負電位とされ
    るワード線を含むメモリアレイと、 外部から供給される電源電圧をもとに上記負電位の内部
    電圧を生成し、かつ、比較的大きな供給能力を有する第
    1のチャージポンプ回路、及び比較的小さな供給能力を
    有する第2のチャージポンプ回路を含む内部電圧発生回
    路とを具備す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において、 上記第1及び第2のチャージポンプ回路は、第1又は第
    2の容量をそれぞれ含むものであり、かつ、それぞれ第
    1又は第2の発振回路の出力信号を受けてチャージポン
    プ動作を行うものであって、 上記第1のチャージポンプ回路は、上記第1の容量の容
    量値が上記第2の容量より大きくされ、あるいは上記第
    1の発振回路の出力信号の周波数が上記第2の発振回路
    の出力信号より高くされることで、上記第2のチャージ
    ポンプ回路より大きな供給能力を持つものとされること
    を特徴とする半導体記憶装置。
  3. 【請求項3】 請求項1又は請求項2において、 上記半導体記憶装置は、その電源投入時、所定の電源電
    圧又は内部電圧の電位が所定値に達したことを識別して
    その出力信号を選択的に有効レベルとするパワーアップ
    検出回路を具備するものであり、 上記内部電圧発生回路は、上記内部電圧の電位が所定値
    に達したことを識別してその出力信号を選択的に有効レ
    ベルとするモニタ回路を含むものであって、 上記第1のチャージポンプ回路は、上記パワーアップ検
    出回路又はモニタ回路の出力信号が有効レベルとされる
    とき、選択的にそのチャージポンプ動作を停止するもの
    であることを特徴とする半導体記憶装置。
  4. 【請求項4】 請求項3において、 上記第1及び第2の発振回路は、それぞれ所定数のCM
    OSインバータがリング状に結合されてなるリングオシ
    レータを含むものであり、 上記第1及び第2のチャージポンプ回路は、その一方の
    電極に上記第1又は第2の発振回路の出力信号をそれぞ
    れ受ける上記第1及び第2の容量と、該容量の他方の電
    極と回路の接地電位との間にダイオード形態に設けられ
    る第1のMOSFETと、該容量の他方の電極と上記内
    部電圧の供給点との間にダイオード形態に設けられる第
    2のMOSFETとをそれぞれ含むものであって、 上記内部電圧の電位は、所定の金属配線層が選択的に形
    成されることによって上記モニタ回路の上記内部電圧に
    対する識別電位が切り換えられ、又は上記リングオシレ
    ータのCMOSインバータを構成するMOSFETの有
    効段数が切り換えられ、あるいは上記第1及び第2のチ
    ャージポンプ回路のチャージポンプ動作を行うMOSF
    ETの有効段数が切り換えられることで、選択的にトリ
    ミングされるものであることを特徴とする半導体記憶装
    置。
  5. 【請求項5】 請求項3又は請求項4において、 上記半導体記憶装置は、2重ウェル構造とされるもので
    あって、 上記第1及び第2のMOSFETは、PチャンネルMO
    SFETからなるものであることを特徴とする半導体記
    憶装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002343082A (ja) * 2001-05-04 2002-11-29 Samsung Electronics Co Ltd 半導体メモリ装置のネガティブ電圧発生器

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