JPH11328952A - Semiconductor integrated circuit device - Google Patents

Semiconductor integrated circuit device

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Publication number
JPH11328952A
JPH11328952A JP10138105A JP13810598A JPH11328952A JP H11328952 A JPH11328952 A JP H11328952A JP 10138105 A JP10138105 A JP 10138105A JP 13810598 A JP13810598 A JP 13810598A JP H11328952 A JPH11328952 A JP H11328952A
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JP
Japan
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voltage
potential
substrate
power supply
supplied
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Application number
JP10138105A
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Japanese (ja)
Inventor
Kyoko Ishii
京子 石井
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To reduce the power consumption in a selfrefresh mode on the like while securing the high speed operations of a dynamic RAM in a normal mode. SOLUTION: In the dynamic RAM having a selfrefresh mode, MOSFETP1 to P4, which constitute the peripheral circuit of an X address decoder XD, and N1 to N4 are set to a low threshold value voltage. Then, a substrate voltage switching circuit VS is provided so that the potentials of substrate voltages VBP and VBN supplied to the MOSFETP1 to P4 and the N1 to N4 are made to the same potential of an internal voltage VDL supplied to the sources of each MOSFET as the operating power supply or a ground potential VSS during a normal mode. During a selfrefresh mode, the voltages are set to an internal voltage VPP, that is higher than the voltage VDL, or set to an internal voltage VBB, which is a prescribed negative potential.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】この発明は半導体集積回路装
置に関し、例えば、セルフリフレッシュモードを有する
ダイナミック型RAM(ランダムアクセスメモリ)なら
びにその高速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。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor integrated circuit device, and more particularly to a dynamic RAM (random access memory) having a self-refresh mode and a technique particularly effective when used for speeding up and reducing power consumption.

【0002】[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置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。
ダイナミック型RAMのメモリアレイを構成するダイナ
ミック型メモリセルは、その保持データを所定周期内に
読み出し、再書き込みするためのリフレッシュ動作を必
要とし、例えばスタンバイ時等において全ワード線に関
するリフレッシュ動作を自律的に実行するためのセルフ
リフレッシュモードを有する。
2. Description of the Related Art Information storage capacitor and address selection M
A memory array in which dynamic memory cells composed of OSFETs (metal oxide semiconductor type field effect transistors; in this specification, MOSFETs are collectively referred to as insulated gate type field effect transistors) are arranged in a lattice pattern as a basic component. There is a dynamic RAM.
The dynamic memory cells constituting the memory array of the dynamic RAM require a refresh operation for reading and rewriting the stored data within a predetermined period. For example, the refresh operation for all the word lines is autonomously performed during standby or the like. Has a self-refresh mode for execution.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】近年における半導体集
積回路の微細化・高集積化技術の進歩は目覚ましく、ダ
イナミック型RAM等もその恩恵を受けて大規模化・大
容量化の一途にある。また、微細化されたMOSFET
等の素子破壊を防止し、大規模化・大容量化されたダイ
ナミック型RAM等の低消費電力化を図るため、動作電
源の低電圧化が進みつつあり、動作電源の低電圧化にと
もなう動作の遅れを補うため、特に周辺回路等を構成す
るMOSFETの低しきい値電圧化が図られつつある。
ところが、MOSFETの低しきい値電圧化は、その一
方でサブスレッショルド電流を大きくする原因となり、
これによって特にセルフリフレッシュモード時における
ダイナミック型RAMの低消費電力化が阻害される結果
となっている。
In recent years, the technology for miniaturization and high integration of semiconductor integrated circuits has been remarkably advanced, and dynamic RAMs and the like have also benefited from them and have been increasing in scale and capacity. In addition, miniaturized MOSFET
In order to prevent the destruction of elements such as the above, and to reduce the power consumption of large-scale and large-capacity dynamic RAMs and the like, the operating voltage of the operating power supply is being reduced. In order to make up for the delay, the threshold voltage of MOSFETs, which constitute peripheral circuits and the like, is being reduced.
However, lowering the threshold voltage of the MOSFET, on the other hand, causes an increase in the subthreshold current,
As a result, a reduction in power consumption of the dynamic RAM particularly in the self-refresh mode is hindered.

【0004】この発明の目的は、通常モードにおける動
作の高速性を確保しつつ、セルフリフレッシュモード等
における消費電力の低減を図ったダイナミック型RAM
等の半導体集積回路装置を実現することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a dynamic RAM in which power consumption in a self-refresh mode or the like is reduced while ensuring high-speed operation in a normal mode.
And other semiconductor integrated circuit devices.

【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。
The above and other objects and novel features of the present invention will become apparent from the description of this specification and the accompanying drawings.

【0006】[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、セルフリフレッシュモードを
有するダイナミック型RAM等において、周辺回路等を
構成するMOSFETを低しきい値電圧化するととも
に、基板電圧切り換え回路を設け、周辺回路等を構成す
るPチャンネル及びNチャンネルMOSFETの基板部
に供給される基板電圧の電位を、通常モード時は、各M
OSFETのソースに供給される第1の内部電圧又は接
地電位と同電位とし、セルフリフレッシュモード時に
は、それぞれ第1の内部電圧より高い例えばワード線選
択電位又は所定の負電位とする。
The following is a brief description of an outline of a typical invention among the inventions disclosed in the present application. That is, in a dynamic RAM or the like having a self-refresh mode, the threshold voltage of a MOSFET constituting a peripheral circuit and the like is lowered, a substrate voltage switching circuit is provided, and P-channel and N-channel MOSFETs constituting a peripheral circuit and the like are provided. The potential of the substrate voltage supplied to the substrate unit is set to M
The same potential as the first internal voltage or the ground potential supplied to the source of the OSFET, and in the self-refresh mode, for example, a word line selection potential or a predetermined negative potential higher than the first internal voltage, respectively.

【0007】上記手段によれば、通常モード時は、低し
きい値電圧型MOSFETの特性を活かして高速動作を
行い、セルフリフレッシュモード時は、各MOSFET
を逆バイアス状態としてそのサブスレッショルド電流を
大幅に低減できるため、ダイナミック型RAM等の通常
動作時における高速性を保持しつつ、そのセルフリフレ
ッシュモード時における消費電力を大幅に低減すること
ができる。
According to the above means, in the normal mode, high-speed operation is performed by utilizing the characteristics of the low threshold voltage type MOSFET.
Can be greatly reduced in the reverse bias state, so that the power consumption in the self-refresh mode can be significantly reduced while maintaining the high speed in the normal operation of the dynamic RAM or the like.

【0008】[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(半導体集積回路装置)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。
FIG. 1 is a block diagram showing one embodiment of a dynamic RAM (semiconductor integrated circuit device) to which the present invention is applied. First, an outline of the configuration and operation of the dynamic RAM according to this embodiment will be described with reference to FIG. The circuit elements constituting each block in FIG. 1 are formed on a single semiconductor substrate surface such as single crystal silicon by a known MOSFET integrated circuit manufacturing technique.

【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をその基本構成要素とする。メモリ
アレイMARYは、図の垂直方向に平行して配置される
所定数のワード線と、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
モリセルが格子状に配置される。
Referring to FIG. 1, a dynamic RAM of this embodiment has a memory array MARY, which occupies most of the semiconductor substrate surface, as a basic component. Memory array MARY includes a predetermined number of word lines arranged in parallel in the vertical direction in the figure, and a predetermined number of sets of complementary bit lines arranged in parallel in the horizontal direction. At the intersections of these word lines and complementary bit lines, a large number of dynamic memory cells composed of information storage capacitors and address selection MOSFETs are arranged in a grid.

【0010】メモリアレイMARYを構成するワード線
は、XアドレスデコーダXDに結合され、択一的に所定
の選択レベルとされる。この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が供給されるとともに、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。ま
た、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、リ
フレッシュ制御回路RFCからi+1ビットのリフレッ
シュアドレス信号R0〜Riが供給され、さらにタイミ
ング発生回路TGから内部制御信号XL及びRFが供給
される。なお、内部制御信号RFは、ダイナミック型R
AMが通常の動作モードで選択状態とされるときロウレ
ベルとされ、セルフリフレッシュモード及びCBR(C
ASビフォアRAS)リフレッシュモード等のリフレッ
シュモードで選択状態とされるときハイレベルとされ
る。
A word line constituting the memory array MARY is coupled to an X address decoder XD and is alternatively set to a predetermined selection level. The X address decoder XD is supplied with i + 1-bit internal address signals X0 to Xi from an X address buffer XB, and is supplied with an internal control signal XG from a timing generation circuit TG. The X address buffer XB is supplied with X address signals AX0 to AXi from an external access device via address input terminals A0 to Ai in a time-division manner, and receives an i + 1-bit refresh address signal from a refresh control circuit RFC. R0 to Ri are supplied, and further, internal control signals XL and RF are supplied from the timing generation circuit TG. The internal control signal RF is a dynamic R
When the AM is selected in the normal operation mode, it is set to the low level, and the self-refresh mode and the CBR (C
(AS before RAS) When set to a selected state in a refresh mode such as a refresh mode, it is set to a high level.

【0011】XアドレスバッファXBは、ダイナミック
型RAMが通常の動作モードで選択状態とされ内部制御
信号RFがロウレベルとされるとき、アドレス入力端子
A0〜Aiを介して供給されるi+1ビットの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。また、ダイナミック型RAMがリフレ
ッシュモードで選択状態とされ内部制御信号RFがハイ
レベルとされるとき、リフレッシュ制御回路RFCから
供給されるi+1ビットのリフレッシュアドレス信号R
0〜Riを内部制御信号XLに従って取り込み、保持す
る。そして、これらのXアドレス信号又はリフレッシュ
アドレス信号をもとに内部アドレス信号X0〜Xiを形
成して、XアドレスデコーダXDに供給する。
When the dynamic RAM is selected in the normal operation mode and the internal control signal RF is at a low level, the X address buffer XB is an (i + 1) -bit X address supplied via address input terminals A0 to Ai. The signals AX0 to AXi are captured and held according to the internal control signal XL. When the dynamic RAM is selected in the refresh mode and the internal control signal RF is set to the high level, the i + 1-bit refresh address signal R supplied from the refresh control circuit RFC is supplied.
0 to Ri are captured and held in accordance with the internal control signal XL. Then, based on these X address signals or refresh address signals, internal address signals X0 to Xi are formed and supplied to an X address decoder XD.

【0012】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、内
部アドレス信号X0〜Xiをデコードして、メモリアレ
イMARYの対応するワード線を択一的に選択レベルと
する。
X address decoder XD is selectively activated in response to the high level of internal control signal XG, decodes internal address signals X0-Xi, and selects a corresponding word line of memory array MARY. To the selection level.

【0013】この実施例において、Xアドレスデコーダ
XDを含むダイナミック型RAMの周辺回路は、低しき
い値電圧型のMOSFETを中心に構成され、外部から
供給される電源電圧VDDを降圧して生成される内部電
圧VDLと接地電位VSSをその動作電源とする。ま
た、ワード線の選択レベルは、電源電圧VDDを昇圧し
て生成されかつ電源電圧VDDよりも絶対値の大きな内
部電圧VPPとされ、その非選択レベルは外部から供給
される接地電位VSSとされる。
In this embodiment, a peripheral circuit of a dynamic RAM including an X address decoder XD is constituted mainly by a low threshold voltage type MOSFET, and is generated by lowering a power supply voltage VDD supplied from the outside. The internal voltage VDL and the ground potential VSS are used as the operation power supply. The word line selection level is an internal voltage VPP generated by boosting the power supply voltage VDD and having an absolute value greater than the power supply voltage VDD. The non-selection level is the ground potential VSS supplied from the outside. .

【0014】一方、XアドレスデコーダXD等の周辺回
路を構成するPチャンネルMOSFETの基板部には、
基板電圧切り換え回路VSを介して基板電圧VBPが供
給され、NチャンネルMOSFETの基板部には基板電
圧VBNが供給される。このうち、PチャンネルMOS
FETの基板部に供給される基板電圧VBPは、ダイナ
ミック型RAMが通常の動作モードとされるとき周辺回
路の高電位側動作電源つまり内部電圧VDLと同電位さ
れ、ダイナミック型RAMがセルフリフレッシュモード
とされるときはワード線選択電位つまり内部電圧VPP
と同電位とされる。また、NチャンネルMOSFETの
基板部に供給される基板電圧VBNは、ダイナミック型
RAMが通常の動作モードとされるとき周辺回路の低電
位側動作電源つまり接地電位VSSと同電位とされ、ダ
イナミック型RAMがセルフリフレッシュモードとされ
るときは所定の負電位つまり内部電圧VBBとされる。
XアドレスデコーダXDの具体的構成例と基板電圧供給
経路の具体的接続形態ならびにその各電圧の電位等につ
いては、後で詳細に説明する。
On the other hand, a substrate portion of a P-channel MOSFET constituting a peripheral circuit such as an X address decoder XD has:
The substrate voltage VBP is supplied via the substrate voltage switching circuit VS, and the substrate voltage VBN is supplied to the substrate of the N-channel MOSFET. Of these, P-channel MOS
The substrate voltage VBP supplied to the substrate portion of the FET has the same potential as the high-potential-side operation power supply of the peripheral circuit, that is, the internal voltage VDL when the dynamic RAM is in the normal operation mode. Is applied, the word line selection potential, that is, the internal voltage VPP
And the same potential. The substrate voltage VBN supplied to the substrate portion of the N-channel MOSFET is set to the same potential as the low-potential-side operation power supply of the peripheral circuit, that is, the ground potential VSS when the dynamic RAM is set in the normal operation mode. Is set to a predetermined negative potential, that is, internal voltage VBB, when in the self-refresh mode.
A specific configuration example of the X address decoder XD, a specific connection form of the substrate voltage supply path, a potential of each voltage, and the like will be described later in detail.

【0015】リフレッシュ制御回路RFCには、タイミ
ング発生回路TGから内部制御信号RFが供給され、そ
の出力信号つまりリフレッシュアドレス信号R0〜Ri
は、前述のように、XアドレスバッファXBに供給され
る。なお、内部制御信号RFは、前述のように、ダイナ
ミック型RAMが通常モードで選択状態とされるときロ
ウレベルとされ、セルフリフレッシュモード又はCBR
リフレッシュモードで選択状態とされるとき所定のタイ
ミングでハイレベルとされる。
The refresh control circuit RFC is supplied with an internal control signal RF from the timing generation circuit TG, and its output signal, ie, refresh address signals R0 to Ri.
Is supplied to the X address buffer XB as described above. As described above, the internal control signal RF is set to a low level when the dynamic RAM is selected in the normal mode, and is set to the self refresh mode or the CBR mode.
When set to the selected state in the refresh mode, it is set to the high level at a predetermined timing.

【0016】この実施例において、ダイナミック型RA
Mは、全ワード線に関するリフレッシュ動作を所定の周
期で自律的に実行しうるセルフリフレッシュモードと、
外部のアクセス装置の主導でしかもリフレッシュ制御回
路RFC内のリフレッシュアドレスカウンタによってワ
ード線を順次指定しながら実行しうるCBRリフレッシ
ュモードとを有する。このうち、CBRリフレッシュモ
ードは、起動制御信号が所定の組み合わせ、つまりカラ
ムアドレスストローブ信号CASB(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)がロウアドレスストローブ信号RASB
に先立ってロウレベルとされることで選択的に指定さ
れ、セルフリフレッシュモードは、ロウアドレスストロ
ーブ信号RASBがカラムアドレスストローブ信号CA
SBに遅れてロウレベルとされた後、さらに所定時間を
超えてロウレベルとされ続けることで選択的に指定され
る。
In this embodiment, a dynamic RA
M is a self-refresh mode capable of autonomously executing a refresh operation on all word lines at a predetermined cycle;
It has a CBR refresh mode in which an external access device takes the initiative and can be executed while sequentially specifying word lines by a refresh address counter in a refresh control circuit RFC. Among them, the CBR refresh mode uses a predetermined combination of start-up control signals, that is, a column address strobe signal CASB (here, a so-called inverted signal or the like which is selectively set to a low level when it is enabled) has the same name. The row address strobe signal RASB is denoted by suffix B.
The self-refresh mode is selectively designated by being set to a low level prior to the column address strobe signal CAB.
After being set to the low level after the delay of SB, it is selectively designated by continuing to be at the low level for more than a predetermined time.

【0017】リフレッシュ制御回路RFCは、ダイナミ
ック型RAMがリフレッシュモードとされ内部制御信号
RFがハイレベルとされるとき、内部のリフレッシュア
ドレスカウンタをカウントアップしてリフレッシュアド
レス信号R0〜Riを順次生成し、Xアドレスバッファ
XBに供給する。
When the dynamic RAM is set to the refresh mode and the internal control signal RF is set to the high level, the refresh control circuit RFC counts up the internal refresh address counter and sequentially generates the refresh address signals R0 to Ri. Supply to X address buffer XB.

【0018】次に、メモリアレイMARYを構成する相
補ビット線は、図の左方においてセンスアンプSAに結
合され、このセンスアンプSAを介して8組ずつ選択的
に相補共通データ線CD0*〜CD7*(ここで、例え
ば非反転共通データ線CD0及び反転共通データ線CD
0Bを、合わせて相補共通データ線CD0*のように*
を付して表す。以下同様)に接続される。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及び図示さ
れない内部制御信号PC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が供給されると
ともに、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
されるとともに、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。
Next, the complementary bit lines constituting the memory array MARY are coupled to a sense amplifier SA on the left side of the figure, and are selectively connected to the complementary common data lines CD0 * to CD7 through the sense amplifier SA in groups of eight. * (Here, for example, the non-inverted common data line CD0 and the inverted common data line CD
0B together with the complementary common data line CD0 *
And is represented by Hereinafter the same). To the sense amplifier SA, a bit line selection signal of a predetermined bit (not shown) is supplied from the Y address decoder YD, and an internal control signal PA and an internal control signal PC (not shown) are supplied from the timing generation circuit TG. In addition, the Y address decoder YD supplies i + from the Y address buffer YB.
1-bit internal address signals Y0 to Yi are supplied, and internal control signal YG is supplied from timing generation circuit TG.
Is supplied. Further, in the Y address buffer YB,
Y address signals AY0 to AYi are supplied from an external access device via address input terminals A0 to Ai in a time-division manner, and an internal control signal YL is supplied from a timing generation circuit TG.

【0019】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、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。
A Y address buffer YB is provided with a Y address signal AY supplied through address input terminals A0 to Ai.
0 to AYi are captured and held in accordance with the internal control signal YL, and internal address signals Y0 to Yi are formed based on these Y address signals and supplied to the Y address decoder YD. The Y address decoder YD is selectively activated in response to the high level of the internal control signal YG, decodes the internal address signals Y0 to Yi, and
The bit corresponding to the bit line selection signal for the sense amplifier SA is alternatively set to the high selection level.

【0020】センスアンプSAは、メモリアレイMAR
Y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、一対のC
MOS(相補型MOS)インバータが交差結合されてな
る単位増幅回路と、Nチャンネル型の3個のプリチャー
ジMOSFETが直並列結合されてなるビット線プリチ
ャージ回路と、Nチャンネル型の一対のスイッチMOS
FETとをそれぞれ含む。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
ワード線に結合される所定数の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、ハイレベル又はロウレベルの2値読み
出し信号とする。
The sense amplifier SA is connected to the memory array MAR
Y includes a predetermined number of unit circuits provided corresponding to respective complementary bit lines of Y. Each of these unit circuits includes a pair of C
A unit amplifier circuit in which MOS (complementary MOS) inverters are cross-coupled; a bit line precharge circuit in which three N-channel precharge MOSFETs are connected in series / parallel; and a pair of N-channel switch MOSs
And an FET. Among them, the unit amplifier circuit of each unit circuit is selectively and simultaneously operated by the dynamic RAM being selected and the internal control signal PA being set to the high level, and the selected word line of the memory array MARY is selected. The small read signals output from the predetermined number of memory cells coupled via the corresponding complementary bit lines are respectively amplified to produce high-level or low-level binary read signals.

【0021】一方、各単位回路のビット線プリチャージ
回路を構成するプリチャージMOSFETは、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オン
状態となり、メモリアレイMARY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
対は、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8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8組の相補ビット線と相補共通デ
ータ線CD0*〜CD7*との間を選択的に接続する。
On the other hand, the precharge MOSFETs constituting the bit line precharge circuit of each unit circuit are selectively and simultaneously turned on in response to the high level of the internal control signal PC, and the corresponding complementary bit of the memory array MARY is turned on. The non-inverted and inverted signal lines are precharged to a predetermined intermediate potential. Also, switch MOSFET of each unit circuit
The pair is selectively turned on eight sets at a time in response to the high level of the corresponding bit of the bit line selection signal, and the corresponding eight sets of complementary bit lines and complementary common data lines CD0 * to CD7 * of the memory array MARY are provided. To connect selectively.

【0022】相補共通データ線CD0*〜CD7*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。このデータ入出力回路IOには、タイミング発生回
路TGから図示されない内部制御信号WP及びOCが供
給される。
The complementary common data lines CD0 * to CD7 *
The data input / output circuit IO is coupled to a corresponding unit circuit. The data input / output circuit IO is supplied with internal control signals WP and OC (not shown) from the timing generation circuit TG.

【0023】データ入出力回路IOは、相補共通データ
線CD0*〜CD7*に対応して設けられる8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、各単位回路を構
成するライトアンプの出力端子及びメインアンプの入力
端子は、対応する相補共通データ線CD0*〜CD7*
にそれぞれ共通結合される。また、各単位回路のライト
アンプの入力端子は、対応するデータ入力バッファの出
力端子にそれぞれ結合され、各単位回路のメインアンプ
の出力端子は、対応するデータ出力バッファの入力端子
に結合される。各単位回路を構成するデータ入力バッフ
ァの入力端子及びデータ出力バッファの出力端子は、対
応するデータ入出力端子D0〜D7にそれぞれ共通結合
される。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、各単位回路のデータ出力バ
ッファには、内部制御信号OCが共通に供給される。
The data input / output circuit IO includes eight unit circuits provided corresponding to the complementary common data lines CD0 * to CD7 *. Each of these unit circuits includes a write amplifier, a main amplifier, and a data input buffer. And a data output buffer. Of these, the output terminals of the write amplifier and the input terminal of the main amplifier that constitute each unit circuit are connected to the corresponding complementary common data lines CD0 * to CD7 *.
Are commonly connected to each other. Also, the input terminals of the write amplifier of each unit circuit are respectively coupled to the output terminals of the corresponding data input buffers, and the output terminals of the main amplifier of each unit circuit are coupled to the input terminals of the corresponding data output buffers. The input terminal of the data input buffer and the output terminal of the data output buffer constituting each unit circuit are commonly coupled to the corresponding data input / output terminals D0 to D7, respectively. The internal control signal WP is commonly supplied to the write amplifier of each unit circuit, and the internal control signal OC is commonly supplied to the data output buffer of each unit circuit.

【0024】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
7を介して供給される8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*〜CD7*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8個のメモリセル
に書き込む。
The data input buffers of the unit circuits of the data input / output circuit IO are provided with data input terminals D0 to D0 when the dynamic RAM is selected in the write mode.
The 8-bit write data supplied through the interface 7 is fetched and transmitted to the corresponding write amplifier. At this time, the write amplifier of each unit circuit operates the internal control signal WP
, Selectively enter an operation state in response to the write data transmitted from the corresponding data input buffer as predetermined complementary write signals, and then from the complementary common data lines CD0 * to CD7 * via the sense amplifier SA. To write to the selected eight memory cells of the memory array MARY.

【0025】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8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*〜CD7*を介して出力され
る2値読み出し信号をさらに増幅して、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
けて選択的に動作状態となり、対応するメインアンプか
ら伝達される読み出しデータをさらに増幅した後、デー
タ入出力端子D0〜D7を介して外部のアクセス装置に
出力する。
On the other hand, when the dynamic RAM is selected in the read mode, the main amplifier of each unit circuit of the data input / output circuit IO changes the sense amplifiers SA and SA from the selected eight memory cells of the memory array MARY. The binary read signal output via complementary common data lines CD0 * to CD7 * is further amplified and transmitted to a corresponding data output buffer. At this time, the data output buffer of each unit circuit selectively operates in response to the high level of the internal control signal OC, further amplifies the read data transmitted from the corresponding main amplifier, and then outputs the data input / output terminal D0. Through D7 to an external access device.

【0026】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等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。
The timing generation circuit TG generates the above-mentioned various internal control signals and the like based on a row address strobe signal RASB, a column address strobe signal CASB and a write enable signal WEB supplied as a start control signal from an external access device. It is selectively formed and supplied to each part of the dynamic RAM.

【0027】ダイナミック型RAMには、さらに、外部
端子VDDを介して電源電圧VDDが供給され、外部端
子VSSを介して接地電位VSSが供給される。また、
ダイナミック型RAMは、電源電圧VDD及び接地電位
VSSをもとに所定の内部電圧VPP(第2の内部電
圧),VDL(第1の内部電圧)ならびにVBB(第3
の内部電圧)を生成する内部電圧発生回路VGと、Xア
ドレスデコーダXD等の周辺回路に対する基板電圧VB
P(第1の基板電圧)及びVBN(第2の基板電圧)の
電位を選択的に切り換える基板電圧切り換え回路VSと
を備える。基板電圧切り換え回路VSには、内部電圧発
生回路VGから内部電圧VPP,VDLならびにVBB
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SRFが供給される。特に制限されないが、
電源電圧VDDは例えば+2.5V(ボルト)とされ、
内部電圧VPP,VDLならびにVBBは、それぞれ+
3.6V(第1の電位),+1.8Vならびに−1.0
V(第2の電位)とされる。また、内部制御信号SRF
は、ダイナミック型RAMがセルフリフレッシュモード
とされるとき、所定のタイミングで選択的にハイレベル
とされる。
The dynamic RAM is further supplied with a power supply voltage VDD via an external terminal VDD and a ground potential VSS via an external terminal VSS. Also,
The dynamic RAM includes predetermined internal voltages VPP (second internal voltage), VDL (first internal voltage), and VBB (third internal voltage) based on power supply voltage VDD and ground potential VSS.
Voltage generator circuit VG for generating an internal voltage of the X-ray decoder, and a substrate voltage VB for peripheral circuits such as the X address decoder XD.
A substrate voltage switching circuit VS for selectively switching the potentials of P (first substrate voltage) and VBN (second substrate voltage). Substrate voltage switching circuit VS includes internal voltages VPP, VDL and VBB from internal voltage generating circuit VG.
And an internal control signal SRF is supplied from the timing generation circuit TG. Although not particularly limited,
The power supply voltage VDD is, for example, +2.5 V (volt).
The internal voltages VPP, VDL and VBB are each +
3.6V (first potential), + 1.8V and -1.0
V (second potential). Also, the internal control signal SRF
Is selectively set to a high level at a predetermined timing when the dynamic RAM is set to the self refresh mode.

【0028】基板電圧切り換え回路VSは、ダイナミッ
ク型RAMが通常の動作モードとされ内部制御信号SR
Fがロウレベルとされるとき、周辺回路を構成するPチ
ャンネル及びNチャンネルMOSFETの基板部に供給
される基板電圧VBP及びVBNの電位をそれぞれのソ
ースに供給される内部電圧VDL又は接地電位VSSと
同電位とし、ダイナミック型RAMがセルフリフレッシ
ュモードとされ内部制御信号SRFがハイレベルとされ
るときには、それぞれの電位を内部電圧VPP又はVB
Bとする。なお、基板電圧供給経路を含む基板電圧切り
換え回路VSの具体的構成及び動作等については、後で
詳細に説明する。
In the substrate voltage switching circuit VS, the dynamic RAM is set to the normal operation mode and the internal control signal SR
When F is at a low level, the substrate voltages VBP and VBN supplied to the substrate portions of the P-channel and N-channel MOSFETs constituting the peripheral circuit are made equal to the internal voltage VDL or the ground potential VSS supplied to the respective sources. When the dynamic RAM is set to the self-refresh mode and the internal control signal SRF is set to the high level, each potential is set to the internal voltage VPP or VB.
B. The specific configuration and operation of the substrate voltage switching circuit VS including the substrate voltage supply path will be described later in detail.

【0029】図2には、図1のダイナミック型RAMの
基板電圧供給経路を説明するための一実施例の接続図が
示され、図3には、図1のダイナミック型RAM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の基板電圧供給経路の具
体的接続形態とXアドレスデコーダXD及び基板電圧切
り換え回路VS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。なお、図2に示されるXアドレスデ
コーダXDの回路構成は、基板電圧供給経路を説明する
ための基本構成例であって、XアドレスデコーダXDの
論理的な構成及び機能に制約を与えるものではない。ま
た、その基板(チャネル)部に矢印が付されるMOSF
ETはPチャンネル型(第1導電型)であって、矢印の
付されないNチャンネル型(第2導電型)MOSFET
と区別して示される。
FIG. 2 is a connection diagram of one embodiment for explaining a substrate voltage supply path of the dynamic RAM of FIG. 1, and FIG. 3 is a diagram of one embodiment of the dynamic RAM of FIG. A signal waveform diagram is shown. The specific connection form of the substrate voltage supply path of the dynamic RAM of this embodiment, the specific configuration and operation of the X address decoder XD and the substrate voltage switching circuit VS, and the features thereof will be described with reference to both figures. Note that the circuit configuration of the X address decoder XD shown in FIG. 2 is a basic configuration example for explaining the substrate voltage supply path, and does not limit the logical configuration and function of the X address decoder XD. . In addition, a MOSF whose substrate (channel) portion is marked with an arrow
ET is a P-channel type (first conductivity type) and an N-channel type (second conductivity type) MOSFET without an arrow.
Are shown separately from

【0030】図2において、XアドレスデコーダXD
は、特に制限されないが、インバータV1及びV2なら
びにナンド(NAND)ゲートNA1を含む。このう
ち、インバータV1及びV2は、それぞれPチャンネル
MOSFETP1及びNチャンネルMOSFETN1な
らびにPチャンネルMOSFETP2及びNチャンネル
MOSFETN2からなり、ナンドゲートNA1は、そ
れぞれ2個のPチャンネルMOSFETP3及びP4な
らびにNチャンネルMOSFETN3及びN4からな
る。なお、インバータV1及びV2ならびにナンドゲー
トNA1を構成するPチャンネルMOSFETP1〜P
4ならびにNチャンネルMOSFETN1〜N4は、と
もに低しきい値電圧型MOSFETとされ、その通常動
作時におけるしきい値電圧は、例えば0.8Vのように
比較的小さな値とされる。
In FIG. 2, X address decoder XD
Includes, but is not limited to, inverters V1 and V2 and a NAND (NAND) gate NA1. The inverters V1 and V2 each include a P-channel MOSFET P1 and an N-channel MOSFET N1, and a P-channel MOSFET P2 and an N-channel MOSFET N2. The NAND gate NA1 includes two P-channel MOSFETs P3 and P4 and N-channel MOSFETs N3 and N4, respectively. It should be noted that P-channel MOSFETs P1 to P2 constituting inverters V1 and V2 and NAND gate NA1
4 and N-channel MOSFETs N1 to N4 are both low threshold voltage type MOSFETs, and have a relatively small threshold voltage, for example, 0.8 V during normal operation.

【0031】インバータV1及びV2ならびにナンドゲ
ートNA1を構成するPチャンネルMOSFETP1〜
P4のソースには、内部電圧VDL(第1の動作電源)
が供給され、NチャンネルMOSFETN1〜N4のソ
ースには、接地電位VSS(第2の動作電源)が供給さ
れる。また、これらのインバータ及びナンドゲートを構
成するPチャンネルMOSFETP1〜P4の基板部に
は、基板電圧切り換え回路VSから基板電圧VBPが共
通に供給され、NチャンネルMOSFETN1〜N4の
基板部には基板電圧VBNが共通に供給される。
P channel MOSFETs P1 to P1 constituting inverters V1 and V2 and NAND gate NA1
The source of P4 has an internal voltage VDL (first operating power supply)
And the ground potential VSS (second operation power supply) is supplied to the sources of the N-channel MOSFETs N1 to N4. A substrate voltage VBP is commonly supplied from the substrate voltage switching circuit VS to the substrate portions of the P-channel MOSFETs P1 to P4 constituting these inverters and NAND gates, and the substrate voltage VBN is supplied to the substrate portions of the N-channel MOSFETs N1 to N4. Supplied in common.

【0032】XアドレスデコーダXDを構成するインバ
ータV1の入力端子つまりMOSFETP1及びN1の
共通結合されたゲートには、図示されない前段回路から
内部信号S1が供給される。また、インバータV1の出
力信号S2は、インバータV2の入力端子つまりMOS
FETP2及びN2の共通結合されたゲートに供給さ
れ、このインバータV2の出力信号S3は、ナンドゲー
トNA1の一方の入力端子つまりMOSFETP3及び
N3の共通結合されたゲートに供給される。ナンドゲー
トNA1の他方の入力端子つまりMOSFETP4及び
N4の共通結合されたゲートには、図示されない他の前
段回路から内部信号S5が供給され、その出力信号S4
は、図示されない後段回路に供給される。
An internal signal S1 is supplied from a preceding circuit (not shown) to an input terminal of an inverter V1 constituting the X address decoder XD, that is, a commonly coupled gate of the MOSFETs P1 and N1. The output signal S2 of the inverter V1 is the input terminal of the inverter V2, that is, the MOS transistor.
The output signal S3 of the inverter V2 is supplied to one input terminal of the NAND gate NA1, that is, the commonly coupled gate of the MOSFETs P3 and N3. The internal signal S5 is supplied to the other input terminal of the NAND gate NA1, that is, the commonly coupled gates of the MOSFETs P4 and N4 from another preceding circuit (not shown).
Are supplied to a subsequent circuit (not shown).

【0033】これにより、インバータV1は、内部信号
S1を論理反転して内部信号S2とし、インバータV2
は、この内部信号S2を論理反転して内部信号S3とす
る。また、ナンドゲートNA1は、内部信号S3及びS
5がともにハイレベルとされることで選択的にその出力
信号つまり内部信号S4を接地電位VSSのようなロウ
レベルとし、内部信号S3及びS5のいずれかがロウレ
ベルとされるときには内部信号S4を内部電圧VDLの
ようなハイレベルとする。
As a result, the inverter V1 logically inverts the internal signal S1 to generate an internal signal S2.
Logically inverts the internal signal S2 to obtain an internal signal S3. The NAND gate NA1 is connected to the internal signals S3 and S3.
5 are both set to a high level to selectively set the output signal, that is, the internal signal S4 to a low level such as the ground potential VSS. When one of the internal signals S3 and S5 is set to a low level, the internal signal S4 is set to the internal voltage. High level such as VDL.

【0034】次に、基板電圧切り換え回路VSは、その
一方の入力端子に内部電圧VPPを受けその他方の入力
端子に内部電圧VDLを受けるスイッチSW1と、その
一方の入力端子に接地電位VSSを受けその他方の入力
端子に内部電圧VBBを受けるスイッチSW2とを含
む。これらのスイッチSW1及びSW2の出力端子にお
ける電位は、それぞれ前記基板電圧VBP及びVBNと
してXアドレスデコーダXDを始めとするダイナミック
型RAMの周辺回路に供給される。スイッチSW1及び
SW2の制御端子には、タイミング発生回路TGから内
部制御信号SRFが共通に供給される。なお、スイッチ
SW1及びSW2は、例えばそのゲートに内部制御信号
SRF又はその反転信号を受けるMOSFETからな
る。
Next, substrate voltage switching circuit VS has a switch SW1 receiving internal voltage VPP at one input terminal and internal voltage VDL at the other input terminal, and a ground potential VSS at one input terminal. A switch SW2 for receiving the internal voltage VBB at the other input terminal. The potentials at the output terminals of these switches SW1 and SW2 are supplied to the peripheral circuits of the dynamic RAM including the X address decoder XD as the substrate voltages VBP and VBN, respectively. An internal control signal SRF is commonly supplied to the control terminals of the switches SW1 and SW2 from the timing generation circuit TG. The switches SW1 and SW2 are composed of, for example, MOSFETs whose gates receive the internal control signal SRF or its inverted signal.

【0035】基板電圧切り換え回路VSのスイッチSW
1は、ダイナミック型RAMが通常の動作モードとされ
内部制御信号SRFがロウレベルとされるときオフ状態
となり、内部電圧VDLを選択して基板電圧VBPとす
る。また、ダイナミック型RAMがセルフリフレッシュ
モードとされ内部制御信号SRFがハイレベルとされる
ときはオン状態となり、内部電圧VPPを選択して基板
電圧VBPとする。同様に、スイッチSW2は、ダイナ
ミック型RAMが通常の動作モードとされ内部制御信号
SRFがロウレベルとされるときオフ状態となり、接地
電位VSSを選択して基板電圧VBNとする。そして、
ダイナミック型RAMがセルフリフレッシュモードとさ
れ内部制御信号SRFがハイレベルとされるときはオン
状態となり、内部電圧VBBを選択して基板電圧VBN
とする。
Switch SW of substrate voltage switching circuit VS
Reference numeral 1 denotes an off state when the dynamic RAM is set to the normal operation mode and the internal control signal SRF is set to the low level, and the internal voltage VDL is selected to be the substrate voltage VBP. When the dynamic RAM is in the self-refresh mode and the internal control signal SRF is at the high level, it is turned on, and the internal voltage VPP is selected to be the substrate voltage VBP. Similarly, the switch SW2 is turned off when the dynamic RAM is set in the normal operation mode and the internal control signal SRF is set to the low level, and selects the ground potential VSS to set the substrate potential VBN. And
When the dynamic RAM is set to the self-refresh mode and the internal control signal SRF is set to the high level, the dynamic RAM is turned on, the internal voltage VBB is selected and the substrate voltage VBN is selected.
And

【0036】ところで、ダイナミック型RAMのセルフ
リフレッシュモードは、特に制限されないが、図3に示
されるように、ロウアドレスストローブ信号RASBが
カラムアドレスストローブ信号CASBに先立って接地
電位VSSのようなロウレベルとされた後、さらに所定
時間tsを超えてロウレベルとされ続けることにより選
択的に指定され、これを受けて内部制御信号SRFが接
地電位VSSのようなロウレベルから内部電圧VDLの
ようなハイレベルに変化される。
The self-refresh mode of the dynamic RAM is not particularly limited, but as shown in FIG. 3, the row address strobe signal RASB is set to a low level such as the ground potential VSS prior to the column address strobe signal CASB. Thereafter, the internal control signal SRF is selectively designated by being kept at the low level for more than the predetermined time ts. In response to this, the internal control signal SRF is changed from a low level such as the ground potential VSS to a high level such as the internal voltage VDL. You.

【0037】ダイナミック型RAMが通常の動作モード
とされ内部制御信号SRFがロウレベルとされるとき、
基板電圧切り換え回路VSでは、上記のように、スイッ
チSW1及びSW2がオフ状態となる。したがって、X
アドレスデコーダXDのインバータV1及びV2ならび
にナンドゲートNA1を構成するPチャンネルMOSF
ETP1〜P4の基板部に供給される基板電圧VBP
は、そのソースに供給される内部電圧VDLと同電位つ
まり例えば+1.8Vとされ、NチャンネルMOSFE
TN1〜N4の基板部に供給される基板電圧VBNは、
そのソースに供給される接地電位VSSと同電位つまり
0Vとされる。このため、MOSFETP1〜P4なら
びにN1〜N4のしきい値電圧は、低しきい値電圧型M
OSFET本来の比較的小さな値つまり例えば0.8V
となり、そのドレイン・ソース電流が大きくなって、ダ
イナミック型RAMの通常モードにおける高速性が保持
される。しかし、そのしきい値電圧が小さくされること
で各MOSFETのサブスレッショルド電流はある程度
大きくなるが、このことはむしろ高速動作が重要視され
る通常の動作モード時ではそれほど問題とならない。
When the dynamic RAM is set to the normal operation mode and the internal control signal SRF is set to the low level,
In the substrate voltage switching circuit VS, the switches SW1 and SW2 are turned off as described above. Therefore, X
P-channel MOSF forming inverters V1 and V2 of address decoder XD and NAND gate NA1
Substrate voltage VBP supplied to substrate parts of ETP1 to P4
Is set to the same potential as the internal voltage VDL supplied to its source, that is, for example, +1.8 V, and an N-channel MOSFET
The substrate voltage VBN supplied to the substrate units TN1 to N4 is
The same potential as the ground potential VSS supplied to the source, that is, 0V. Therefore, the threshold voltages of MOSFETs P1 to P4 and N1 to N4 are low threshold voltage type M
OSFET's original relatively small value, for example, 0.8V
And the drain-source current becomes large, and the high-speed operation in the normal mode of the dynamic RAM is maintained. However, the sub-threshold current of each MOSFET is increased to some extent by reducing the threshold voltage, but this does not cause much problem in a normal operation mode in which high-speed operation is regarded as important.

【0038】一方、ダイナミック型RAMがセルフリフ
レッシュモードとされ内部制御信号SRFがハイレベル
とされると、基板電圧切り換え回路VSでは、スイッチ
SW1及びSW2がオン状態となる。したがって、Xア
ドレスデコーダXDのインバータV1及びV2ならびに
ナンドゲートNA1を構成するPチャンネルMOSFE
TP1〜P4の基板部に供給される基板電圧VBPは、
内部電圧VDLより絶対値の大きな内部電圧VPPつま
り例えば+3.8Vとされ、NチャンネルMOSFET
N1〜N4の基板部に供給される基板電圧VBNは、負
電位の内部電圧VBBつまり−1.0Vとされる。この
ため、MOSFETP1〜P4ならびにN1〜N4は、
いわゆる逆バイアス状態となり、そのしきい値電圧は比
較的大きな値となる。この結果、これらのMOSFET
のサブスレッショルド電流は大幅に小さくなり、これに
よってダイナミック型RAMのセルフリフレッシュモー
ドにおける消費電力が大幅に低減される。しかし、その
しきい値電圧が大きくされることで各MOSFETの動
作は相応して遅くなるが、このことは低消費電力性が重
要視されるセルフリフレッシュモードでは問題とならな
い。
On the other hand, when the dynamic RAM is set to the self-refresh mode and the internal control signal SRF is set to the high level, the switches SW1 and SW2 are turned on in the substrate voltage switching circuit VS. Therefore, inverters V1 and V2 of X address decoder XD and P-channel MOSFE forming NAND gate NA1 are provided.
The substrate voltage VBP supplied to the substrate portions of TP1 to P4 is
An internal voltage VPP having an absolute value larger than the internal voltage VDL, that is, for example, +3.8 V, and an N-channel MOSFET
The substrate voltage VBN supplied to the substrate portions N1 to N4 is the negative potential internal voltage VBB, that is, −1.0V. Therefore, MOSFETs P1 to P4 and N1 to N4
It becomes a so-called reverse bias state, and its threshold voltage takes a relatively large value. As a result, these MOSFETs
Of the dynamic RAM in the self-refresh mode is greatly reduced. However, the operation of each MOSFET is correspondingly delayed by increasing the threshold voltage, but this is not a problem in the self-refresh mode where low power consumption is regarded as important.

【0039】以上のことから、この実施例では、ダイナ
ミック型RAMの通常動作時における高速性を保持しつ
つ、そのセルフリフレッシュモード時におけるサブスレ
ッショルド電流を大幅に低減し、低消費電力化を図るこ
とができる。
As described above, in this embodiment, the sub-threshold current in the self-refresh mode is greatly reduced and the power consumption is reduced while maintaining the high speed in the normal operation of the dynamic RAM. Can be.

【0040】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)セルフリフレッシュモードを有するダイナミック
型RAM等において、周辺回路等を構成するMOSFE
Tを低しきい値電圧化するとともに、基板電圧切り換え
回路を設け、周辺回路等を構成するPチャンネル及びN
チャンネルMOSFETの基板部に供給される基板電圧
の電位を、通常モード時は、各MOSFETのソースに
供給される第1の内部電圧又は接地電位と同電位とし、
セルフリフレッシュモード時には、それぞれ第1の内部
電圧より高い例えばワード線選択電位又は所定の負電位
とすることで、通常モード時は、低しきい値電圧型MO
SFETの特性を活かして高速動作を行い、セルフリフ
レッシュモード時は、各MOSFETを逆バイアス状態
としてそのサブスレッショルド電流を大幅に低減するこ
とができるという効果が得られる。 (2)上記(1)項により、ダイナミック型RAM等の
通常動作時における高速性を保持しつつ、そのセルフリ
フレッシュモード時における消費電力を大幅に低減する
ことができるという効果が得られる。
The operation and effect obtained from the above embodiment are as follows. That is, (1) In a dynamic RAM or the like having a self-refresh mode, a MOSFE constituting a peripheral circuit or the like is used.
In addition to lowering the threshold voltage of T, a substrate voltage switching circuit is provided, and P channel and N
In the normal mode, the potential of the substrate voltage supplied to the substrate portion of the channel MOSFET is the same as the first internal voltage or the ground potential supplied to the source of each MOSFET,
In the self-refresh mode, the potential is set to, for example, a word line selection potential or a predetermined negative potential higher than the first internal voltage.
By utilizing the characteristics of the SFET, high-speed operation is performed, and in the self-refresh mode, each MOSFET can be reverse-biased to greatly reduce its sub-threshold current. (2) According to the above item (1), an effect is obtained that the power consumption in the self-refresh mode can be significantly reduced while maintaining the high speed in the normal operation of the dynamic RAM or the like.

【0041】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、その直接周辺回路を含めて任意数のメモ
リマットに分割できる。また、ダイナミック型RAM
は、×4ビット又は×16ビット等、任意のビット構成
をとることができるし、アドレスマルチプレクスをとる
ことを必須条件ともしない。さらに、ダイナミック型R
AMは、任意のブロック構成をとりうるし、起動制御信
号,アドレス信号ならびに内部制御信号等の名称,組み
合わせ,有効レベルならびに電源電圧及び各内部電圧の
極性及び絶対値等も、種々の実施形態をとりうる。
Although the invention made by the inventor has been specifically described based on the embodiments, the invention is not limited to the above-described embodiments, and can be variously modified without departing from the gist of the invention. Needless to say, there is. For example, in FIG. 1, a memory array MARY of a dynamic RAM can be divided into an arbitrary number of memory mats including its direct peripheral circuits. Also, dynamic RAM
Can have any bit configuration, such as × 4 bits or × 16 bits, and does not require address multiplexing as an essential condition. Furthermore, dynamic type R
The AM may have an arbitrary block configuration, and various embodiments may be adopted for the names, combinations, effective levels, power supply voltages and polarities and absolute values of the internal voltages of the start control signal, the address signal, and the internal control signal. sell.

【0042】図2おいて、XアドレスデコーダXD及び
基板電圧切り換え回路VSの具体的構成ならびにMOS
FETの導電型等は、本発明による制約を受けない。ま
た、この実施例では、Pチャンネル及びNチャンネルM
OSFETの基板部に供給される基板電圧VBP及びV
BNの電位を内部制御信号SRFに従って同時に切り換
えるものとしているが、効果の大きいいずれか一方のみ
を切り換えるようにしてもよい。図3において、セルフ
リフレッシュモードを指定するための起動制御信号のレ
ベル及びタイミング条件は、任意に設定できる。また、
基板電圧VBP及びVBNの通常モード時及びセルフリ
フレッシュモード時の具体的な電位は、この実施例の限
りではない。さらに、この実施例では、セルフリフレッ
シュモード時においてのみ基板電圧VBP及びVBNの
電位を選択的に高く又は低くしているが、例えばいわゆ
るデータリテンションモード時やパワーダウンモード時
にも各基板電圧の電位を選択的に高く又は低くすること
ができる。
In FIG. 2, the specific configuration of the X address decoder XD and the substrate voltage switching circuit VS and the MOS
The conductivity type and the like of the FET are not limited by the present invention. In this embodiment, the P channel and the N channel M
The substrate voltages VBP and V supplied to the substrate portion of the OSFET
Although the potential of BN is switched at the same time in accordance with the internal control signal SRF, it is also possible to switch only one of them which has a large effect. In FIG. 3, the level and timing condition of the activation control signal for designating the self-refresh mode can be arbitrarily set. Also,
The specific potentials of the substrate voltages VBP and VBN in the normal mode and the self-refresh mode are not limited to those in this embodiment. Further, in this embodiment, the potentials of the substrate voltages VBP and VBN are selectively raised or lowered only in the self-refresh mode. For example, the potential of each substrate voltage is also lowered in the so-called data retention mode or power down mode. It can be selectively raised or lowered.

【0043】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、少なくとも基板電圧を必
要としかつ通常の動作モードと消費電力が抑制された他
の動作モードとを有する半導体集積回路装置ならびにこ
れを含む装置又はシステムに広く適用できる。
In the above description, the case where the invention made by the present inventor is mainly applied to the dynamic RAM, which is the field of application as the background, has been described.
The present invention is not limited to this, and can be applied to, for example, various memory integrated circuit devices having a dynamic RAM as a basic configuration, and logic integrated circuit devices including such a memory integrated circuit device. INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be widely applied to a semiconductor integrated circuit device requiring at least a substrate voltage and having a normal operation mode and another operation mode in which power consumption is suppressed, and a device or system including the same.

【0044】[0044]

【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、セルフリフレッシュモード
を有するダイナミック型RAM等において、周辺回路等
を構成するMOSFETを低しきい値電圧化するととも
に、基板電圧切り換え回路を設け、周辺回路等を構成す
るPチャンネル及びNチャンネルMOSFETの基板部
に供給される基板電圧の電位を、通常モード時は、各M
OSFETのソースに動作電源として供給される第1の
内部電圧又は接地電位と同電位とし、セルフリフレッシ
ュモード時には、それぞれ第1の内部電圧より高い例え
ばワード線選択電位又は所定の負電位とすることで、通
常モード時は、低しきい値電圧型MOSFETの特性を
活かして高速動作を行い、セルフリフレッシュモード時
は、各MOSFETを逆バイアス状態としてそのサブス
レッショルド電流を大幅に低減できるため、ダイナミッ
ク型RAM等の通常動作時における高速性を保持しつ
つ、そのセルフリフレッシュモード時における消費電力
を大幅に低減することができる。
The effects obtained by typical ones of the inventions disclosed in the present application will be briefly described as follows. That is, in a dynamic RAM or the like having a self-refresh mode, the threshold voltage of a MOSFET constituting a peripheral circuit and the like is lowered, a substrate voltage switching circuit is provided, and P-channel and N-channel MOSFETs constituting a peripheral circuit and the like are provided. The potential of the substrate voltage supplied to the substrate unit is set to M
The first internal voltage or the ground potential supplied to the source of the OSFET as the operating power is the same as the first internal voltage, and in the self-refresh mode, for example, the word line selection potential or the predetermined negative potential is higher than the first internal voltage. In the normal mode, high-speed operation is performed by utilizing the characteristics of the low threshold voltage type MOSFET. In the self-refresh mode, each MOSFET can be reverse-biased and its subthreshold current can be greatly reduced. The power consumption in the self-refresh mode can be significantly reduced while maintaining the high-speed operation in the normal operation.

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

【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。
FIG. 1 is a block diagram showing one embodiment of a dynamic RAM to which the present invention is applied.

【図2】図1のダイナミック型RAMの基板電圧供給経
路を説明するための一実施例を示す接続図である。
FIG. 2 is a connection diagram showing one embodiment for describing a substrate voltage supply path of the dynamic RAM of FIG. 1;

【図3】図1のダイナミック型RAMの一実施例を示す
信号波形図である。
FIG. 3 is a signal waveform diagram showing one embodiment of the dynamic RAM of FIG. 1;

【符号の説明】[Explanation of symbols]

MARY……メモリアレイ、XD……Xアドレスデコー
ダ、XB……Xアドレスバッファ、RFC……リフレッ
シュ制御回路、SA……センスアンプ、YD……Yアド
レスデコーダ、YB……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、VG
……内部電圧発生回路、VS……基板電圧切り換え回
路、D0〜D7……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、WEB……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、VDD……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、VPP,VDL,VBB
……内部電圧、VBP,VBN……基板電圧。S1〜S
5……内部信号、V1〜V2……インバータ、NA1…
…ナンド(NAND)ゲート、P1〜P4……Pチャン
ネルMOSFET、N1〜N4……NチャンネルMOS
FET、SW1〜SW2……スイッチ。
MARY ... memory array, XD ... X address decoder, XB ... X address buffer, RFC ... refresh control circuit, SA ... sense amplifier, YD ... Y address decoder, YB ... Y address buffer, IO ...
Data input / output circuit, TG ... Timing generation circuit, VG
..., Internal voltage generation circuit, VS, substrate voltage switching circuit, D0 to D7, input / output data or input / output terminals thereof,
RASB... Row address strobe signal or its input terminal, CASB... Column address strobe signal or its input terminal, WEB... Write enable signal or its input terminal, A0 to Ai... Address signal or its input terminal, VDD. Power supply voltage or its input terminal, VSS ...
... ground potential or its input terminal, VPP, VDL, VBB
...... Internal voltage, VBP, VBN ...... Substrate voltage. S1-S
5 internal signal, V1 to V2 inverter, NA1
... Nand (NAND) gates, P1-P4 ... P-channel MOSFET, N1-N4 ... N-channel MOS
FET, SW1 to SW2 ... switch.

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 MOSFETを含んでなり、かつ、所定
の上記MOSFETの基板部に供給される基板電圧の電
位が動作モードに応じて選択的に切り換えられることを
特徴とする半導体集積回路装置。
1. A semiconductor integrated circuit device comprising a MOSFET, wherein a potential of a substrate voltage supplied to a substrate portion of the predetermined MOSFET is selectively switched according to an operation mode.
【請求項2】 請求項1において、 上記所定のMOSFETは、 そのソースに第1の動作電源を受け、その基板部に第1
の基板電圧を受ける第1導電型のMOSFETと、 そのソースに第2の動作電源を受け、その基板部に第2
の基板電圧を受ける第2導電型のMOSFETとを含む
ものであって、 上記第1の基板電圧の電位は、動作モードに応じて選択
的に上記第1の動作電源電位又は上記第1の動作電源電
位より高い第1の電位とされ、 上記第2の基板電圧の電位は、動作モードに応じて選択
的に上記第2の動作電源電位又は上記第2の動作電源電
位より低い第2の電位とされるものであることを特徴と
する半導体集積回路装置。
2. The device according to claim 1, wherein the predetermined MOSFET receives a first operating power supply at a source thereof and a first operating power supply at a substrate thereof.
A first conductivity type MOSFET receiving a substrate voltage of
And a second conductivity type MOSFET receiving the substrate voltage of the first operation voltage, wherein the potential of the first substrate voltage is selectively set to the first operation power supply potential or the first operation voltage in accordance with an operation mode. A first potential higher than a power supply potential; a potential of the second substrate voltage is selectively set to a second operation power supply potential or a second potential lower than the second operation power supply potential according to an operation mode; A semiconductor integrated circuit device.
【請求項3】 請求項1又は請求項2において、 上記第1及び第2導電型のMOSFETは、低しきい値
電圧型のMOSFETとされるものであることを特徴と
する半導体集積回路装置。
3. The semiconductor integrated circuit device according to claim 1, wherein the first and second conductivity type MOSFETs are low threshold voltage type MOSFETs.
【請求項4】 請求項1,請求項2又は請求項3におい
て、 上記半導体集積回路装置は、セルフリフレッシュモード
を有するダイナミック型RAMであり、上記第1及び第
2導電型のMOSFETは、上記ダイナミック型RAM
の周辺回路を構成するものであって、 上記第1及び第2の基板電圧の電位は、上記ダイナミッ
ク型RAMがセルフリフレッシュモードとされるときそ
れぞれ選択的に上記第1又は第2の電位とされるもので
あることを特徴とする半導体集積回路装置。
4. The semiconductor integrated circuit device according to claim 1, wherein the semiconductor integrated circuit device is a dynamic RAM having a self-refresh mode, and the first and second conductivity type MOSFETs are the dynamic RAMs. Type RAM
Wherein the potentials of the first and second substrate voltages are selectively set to the first and second potentials, respectively, when the dynamic RAM is in a self-refresh mode. And a semiconductor integrated circuit device.
【請求項5】 請求項1,請求項2,請求項3又は請求
項4において、 上記第1の動作電源は、外部供給される電源電圧を降圧
して得られる第1の内部電圧であり、上記第2の動作電
源は、外部供給される接地電位であって、 上記第1の電位は、上記電源電圧を昇圧して得られワー
ド線の選択レベルともなる第2の内部電圧の電位であ
り、上記第2の電位は、所定の負電位とされる第3の内
部電圧の電位であることを特徴とする半導体集積回路装
置。
5. The first operating power supply according to claim 1, wherein the first operating power supply is a first internal voltage obtained by stepping down an externally supplied power supply voltage, The second operating power supply is a ground potential supplied from the outside, and the first potential is a potential of a second internal voltage which is obtained by boosting the power supply voltage and is also a word line selection level. A semiconductor integrated circuit device, wherein the second potential is a potential of a third internal voltage which is a predetermined negative potential.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7251170B2 (en) 2005-09-05 2007-07-31 Hynix Semiconductor Inc. Peripheral voltage generator
JP2009517796A (en) * 2005-11-30 2009-04-30 モサイド・テクノロジーズ・インコーポレーテッド Low power consumption semiconductor integrated circuit using self-refresh
JP2010118133A (en) * 2008-11-12 2010-05-27 Hynix Semiconductor Inc Semiconductor memory apparatus
US9112488B2 (en) 2011-05-12 2015-08-18 Winbond Electronics Corp. Semiconductor memory device with a clock circuit for reducing power consumption in a standby state

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