JPS5965467A - 基板電位発生回路 - Google Patents

基板電位発生回路

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JPS5965467A
JPS5965467A JP57176730A JP17673082A JPS5965467A JP S5965467 A JPS5965467 A JP S5965467A JP 57176730 A JP57176730 A JP 57176730A JP 17673082 A JP17673082 A JP 17673082A JP S5965467 A JPS5965467 A JP S5965467A
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JP
Japan
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substrate potential
substrate
transistor
oscillation
mos
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Pending
Application number
JP57176730A
Other languages
English (en)
Inventor
Toshio Nishimoto
敏夫 西本
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electronics Corp
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication date
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Publication of JPS5965467A publication Critical patent/JPS5965467A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05FSYSTEMS FOR REGULATING ELECTRIC OR MAGNETIC VARIABLES
    • G05F3/00Non-retroactive systems for regulating electric variables by using an uncontrolled element, or an uncontrolled combination of elements, such element or such combination having self-regulating properties
    • G05F3/02Regulating voltage or current
    • G05F3/08Regulating voltage or current wherein the variable is dc
    • G05F3/10Regulating voltage or current wherein the variable is dc using uncontrolled devices with non-linear characteristics
    • G05F3/16Regulating voltage or current wherein the variable is dc using uncontrolled devices with non-linear characteristics being semiconductor devices
    • G05F3/20Regulating voltage or current wherein the variable is dc using uncontrolled devices with non-linear characteristics being semiconductor devices using diode- transistor combinations
    • G05F3/205Substrate bias-voltage generators

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Nonlinear Science (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
  • Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、MOSダイナミックメモリ等に有用な基板電
位発生回路に関する。
従来例の構成とその問題点 たとえはMOSダイナミックメモリのように、周辺回路
をクロックに同期して動作させるものでは、外部から基
準クロック信号を入力し゛Cメモリ内部で複数のクロッ
クを発生させ、これによってそれぞれメモリ動作、たと
えばX−デコード、センスアップ動作、Y−デコード、
出力増幅などを行う。
このとき単一半導体基板内に集積化された回路各部は、
基板店の間に、接合容量でもつ°C結合されているので
、基板電位が浮動状態であればクロックに同期した形で
基板電位が変動する。ダイナミック型などのクロック同
期のものでは、一般的には待機時間にプリチャージし、
動作時間内に放電するものが多い。例えば第1図のダイ
ナミックメモリがその例である。第1I81において、
Mc、Mciは何れも同じメモリセル、DCはダミーセ
ル、BL、 BLはビットラインであり、プリチャージ
時にはクロックφ2が、また読出し時にはクロックφl
がそれぞれ対応したMOS )ランジスタをオンにする
。なお、選択したメモリセルMcまたはMciからの情
報をビットラインBL、 BLに取出してセンスアンプ
SAで読取る動作を低パワーで行うために、ビットライ
ンBL、BLはいずれも待機時間に電源電圧VDDによ
り“H1ルベルにプリチャージされる。そして第1図に
示すようにクロックに同期してメモリセルMc、Mci
のうちの例えはメモリセルMciのトランスファゲート
スイッチ〔図示せず〕が開成され、そのセルMciがビ
ットラインBLに接続されると、ビットラインHL側で
はダミーセルDc、が接続されて、ビットラインBL。
Ω、の電位は接続されたメモリセルMci、ダミーセル
Dcの蓄積電荷に応じて変化する。センスアンプSAは
このビットラインBL、 BLの電位に従って2つのト
ランジスタの一方がオン、他力がオフとなるように動作
し、“L”レベル側のビットラインの電荷をさらに抜い
て、ビットラインBLとBLとの間1ζ明確な電位差を
もたせるようにはたらく。これを図示しない読取りアン
プが検知し、読取り出力が生じる。こうして読取り動作
が完了したのちは次の動作に備えて元書こ戻される。つ
まりビットラインBL、 BLはいずれもプリチャージ
されて“HI+レベルとなる。
一般に、ビットラインBL、BLは拡散層で形成されて
おり、基板に対し大きな接合容量をもっているので、こ
のようなビットラインの電位変動はもろに基板電位を変
化させる。これは各種ゲート回路を構成するMOS )
ランジスタのソース・ドレイン拡F!li層につい°C
も同様である。そし°CビットラインBL、BLおよび
センスアンプSAなどは1チツプ内に多数収容されてい
るので発生するノイズ塩は太きい、、基板電位は、通常
、待機状態から動作状態になるときに大きな変動を受け
、一般にプリチー11−ジされた電荷が動作時に放電さ
れることより、基板電位はより深い方向に(負方向)に
変動する。また動作状態から待機状態に戻ると基板電位
は元に戻る。このような電位の変動はメモリの誤動作な
どの種々の弊害を生じる。
従来、基板電位の安定化のために基板電位発生回路を備
えたものも知られているが、その場合でも基板電位の深
い方向への変化については配慮され°Cおらず、基板電
、位は大きな変動を示す。すなわち、第2図に従来の基
板電位発生回路のインバータ群の例を示す。この発生電
圧は適当な整流回路を介して基板に与えられるものであ
る。一般に発振回路は奇数段のインバータにより構成さ
れる。
第2図ではMOS トランジスタQ0、コンデンサC1
によって発振周波数が決まる。したがって、この第2図
の従来回路では、MOS )ランジスタQ。のゲートは
電源型EEVDDに接続され、C1は固定であるため発
振周波数を制御できない。
発明の目的 本発明は、待機状態から動作状態において生じる基板電
位の深い方向ないしは負方向の変化を小さくし、半導体
記憶装置の主回路の動作を安定させることができる基板
電位発生回路を提供することを目的とする。
発明の構成 本発明の基板電位発生回路は、半導体基板上にMO8型
メモリセルならびに前記M6S型メモリセルを選択的に
検出する配線部を設けるとともに、前記基板の電位の変
動に応じた電圧を出力する基板電位検出センサおよび前
記基板電位を決定する発振回路を設け、前記センサの出
力によって前記発振回路の発振周波数を基板電位が一定
となるように制御したことを特徴とする。
実施例の説明 以下、本発明の一実施例を第8図(a> (b)に基づ
いて説明する。第8図(a)は基板電位検出センサSを
示す。VOはセンサの出力電圧、−VSIJBは基板電
位、VDDは電源電圧を示す。第8図(b)は基板電位
発生回路に含まれる発振用インバータ群を示す、 MO
Sトランジスタの閾値電圧をVTHとすると、@8図(
a)におい°rMO5I−ランジスタQ2がオフ状態の
出力電圧Voは(VDD −VTH)であり、この出力
電圧Vo が第8図(b)の基板電位発生回路中のVO
3)ランジスタQoのゲートに加えられる。このとき第
8図(b)のインバータ群は時定数τ。で発振する。電
源投入時には−VSUBはゼロボルトであり、第8図(
a)のVO5)ランジスタQ2はオフしている。したが
つ゛C前記インバータ群は時定数τ0で発振し基板電位
が発生する。基板電位発生後、基板−位が大きくなり、
VTRより大きくなるとMOSトランジスタQ33がオ
ンする。更に基板電位が大きくなると、MOSトランジ
スタQ3□、Q31がつぎつぎにオンし、MOSト、ラ
ンジスタQ2と031との接続点N10)電位が−v1
よりも小さくなると、MOSトランジスタQ2がオンし
て出力電圧vOはVO8)ランジスタ(Jl−Q2のト
ランジスタサイズとMOSトランジスタQ2のゲート・
ソース間電圧によって定まる値にまで下がり、前記イン
バータ群の時定数は時定数τ。よりも大きくなり、発振
周波数は低くなる。そして、この発振電圧を適当な整流
回路を介して基板に与えられると、基板電位は小さくな
り、前記接続点N1が再び−VTHより高くなつ°r1
MO8)ランジスタQ2がオフするtこめイシバ7詑群
の発振周波数は再び高くなる。こうして基板電位が安定
化される。
なお、第8図(a)の基板電位検出センサにおける基板
電位−VStJBと接続点Nl−’4の間の各MOSト
ラン/ジスタQsl+ Q32 、Q33はダイオニド
接続の縦続体である。すなわち、VO5)ランムスタQ
J1.のソースをMOSトランジスタQ32のドレイン
とゲートに接続し、VO3)ランジスタQ32のソース
をMosトランジスタQssのドレインとゲートに接続
し、MOSトランジスタQ31のドレインとゲートをM
osトランジスタQ2のソースに接続し、Mosトラン
ジスタQssのソースが基板電圧−VSUBに接続され
ている。
実際的には前記ダイオード縦続体のMOS )ランジス
タの個数を(N−2)個〔実施例ではN=5〕とし、各
MOSトランジスタの閾値電圧をVTHsセンサを用い
ない場合の待機状態における基板電位をV SOB s
待機状態と動作状態とでの基板電位の変動分を△として
表わすとき、 の関係を満たすように、VO5)ランジスタの個数を選
ぶことが好適である。
発明の詳細 な説明のように本発明によると次のような効果が得られ
る。
0 基板電位発生回路に基板電位検出センサを設け、こ
のセンサにより発振回路の発振周波数が制御されるよう
に帰還回路を形成したため、従来では制御できながった
基板電位の負方向への変動が抑制され、より変動の小さ
い安定した基板電位が得られる。
0 前記センサの基準出力電圧レベルはMOSトランジ
スタのスレッショルド電圧を最小単位とし可変であり、
出力電圧レベルもまたMOSトランジスタのゲート長を
変えることにより自由に設定できる。すなわち前記セン
サのセンス電圧および周波数制御用出力電圧のい丁れも
任意に設ボできる。
O基板電位を安定化できるため、半導体記憶装置の主回
路の動作を安定させることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来のダイナミックメモリの構成図、第2図は
従来の基板バイアス発生装置内の発振器のインバータ部
分の構成図、第8図(a)、(L+)はそれぞれ本発明
の基板電位発生回路の一実施例の基板電位検出センサと
基板バイアス発生装置内の発振器の構成図である。 BL、BL・・・ビットライン、Δ4c、Mci−・・
メモリセル、SA・・・センスアンプ、φ1.φ2・・
・クロック、Qo 、Q+ 、Q2 、Q3+ 、Q3
2 、Q33− MOS )ランジスタ、VDD・・・
電源電圧、=V 5LIB・・・基板電位、S・・・基
板電位検出センサ、VO・・・センサ出力電圧。 代理人 森本義弘

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、半導体基板上にMOS型メモリセルならびにti(
    +記MO3型メモリセルを選択的に検出する配線部を設
    けると共Iこ、前記基板の電位の変動に応じtこ電圧を
    出力する基板重代検出センサおよび前記基板電位を決定
    す□る発振回路を設け、前記センサの出力によって前記
    発振回路の発振周波数を基板電位が一定となるように制
    御した基板電位発生回路。 2 基板電位検出センサを、N個のMOS j−ランジ
    スタで構成す、−と共fこ、第1のMOS )ランジス
    タのドレインとゲートを電飾に、ソースを第2のMOS
     )ランジスタのドレインと接続し、第2のMOSトラ
    ンジスタのゲートをアース点に、ソースをダイオード接
    続されかつ縦続接続された(N−2)個のMOS )ラ
    ンジスタBYに接続し、前記(N−2)個のMOS !
    −ランジスタ群の他端を基板を位に接続し、第2のMO
    S )ランジスタのドレインをセンサ出力としたことを
    特徴とする特許請求の範囲第1項記載の基板電位発生回
    路。 3、発振回路を、奇数段のインバータ群で構成すると共
    に、各インバータ段の出力に接続されるMOS )ラン
    ジスタのゲートに前記基板電位検出センサのセンサ出力
    を接続したことを特徴とする特許請求の範囲第1項記載
    の基板電位発生回路。            /′4
    、(N−2)4fJOJMOSトランジスタ群を、MO
    Sトランジスタのしきい値電圧VTII s基板電位検
    出センサを用いない場合の待機状態における基板電位V
    st+B、待機状態と動作状態における基板電位の変動
    分△に対して の条件を満たす整数にしたことを特徴とする特許請求の
    範囲第2項記載の基板電位発生回路。
JP57176730A 1982-10-06 1982-10-06 基板電位発生回路 Pending JPS5965467A (ja)

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