JPS5968891A - 半導体メモリ - Google Patents

半導体メモリ

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Publication number
JPS5968891A
JPS5968891A JP57178804A JP17880482A JPS5968891A JP S5968891 A JPS5968891 A JP S5968891A JP 57178804 A JP57178804 A JP 57178804A JP 17880482 A JP17880482 A JP 17880482A JP S5968891 A JPS5968891 A JP S5968891A
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JP
Japan
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vcc
power supply
voltage
drain
supply voltage
Prior art date
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Pending
Application number
JP57178804A
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English (en)
Inventor
Toru Furuyama
古山 透
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.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
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Priority to EP19830109635 priority patent/EP0106222B1/en
Publication of JPS5968891A publication Critical patent/JPS5968891A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • GPHYSICS
    • G11INFORMATION STORAGE
    • G11CSTATIC STORES
    • G11C5/00Details of stores covered by group G11C11/00
    • G11C5/14Power supply arrangements, e.g. power down, chip selection or deselection, layout of wirings or power grids, or multiple supply levels
    • G11C5/141Battery and back-up supplies
    • GPHYSICS
    • G11INFORMATION STORAGE
    • G11CSTATIC STORES
    • G11C11/00Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor
    • G11C11/21Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor using electric elements
    • G11C11/34Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor using electric elements using semiconductor devices
    • G11C11/40Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor using electric elements using semiconductor devices using transistors
    • G11C11/41Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor using electric elements using semiconductor devices using transistors forming static cells with positive feedback, i.e. cells not needing refreshing or charge regeneration, e.g. bistable multivibrator or Schmitt trigger
    • G11C11/413Auxiliary circuits, e.g. for addressing, decoding, driving, writing, sensing, timing or power reduction
    • G11C11/417Auxiliary circuits, e.g. for addressing, decoding, driving, writing, sensing, timing or power reduction for memory cells of the field-effect type

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Dram (AREA)
  • Static Random-Access Memory (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】 〔発明の技術分野〕 本発明はスタティック型の半導体メモリに関する。
〔発明の技術的背景とその問題点〕
第1図に最も一般的な抵抗負荷のスタティッり型メモリ
セルの等価回路を示す。1゜2はフリップフロップ7を
構成するためのMOS l・ランジスタ、3.4はデー
タ伝送ダートで、高抵抗負荷5.6は電゛源vccに接
続されている。BL。
BLはビット線(データ入出力線)、WLはワード線で
あ石。この回路は、通常動作時は電源■。。には例えば
5vの電圧が印加され、電源V s sは0■であるが
、読み出し、書き込みを一切せず単にデータを保存する
場合、電池で電源vcoに2.5■程度の電圧を印加す
る方法がある。
これはバッテリバックアップと呼ばれ、簡便にデータを
保持する方法としてひろく用いられている。
一方、近年・ヤツケージやLSIの構成材料中のU 、
 ’rh等の不純物から放出されるα粒子によって引き
起こされるソフトエラーがクローズアップされている。
当初ダイナミック型メモリやCCDに関して指摘された
が、その後の検討で(スタティック型メモリもこの例外
でないことが明らかとなった。これはα粒子がシリコン
基板に入射すると電子・正孔対を生成し・この電子が高
電位の記憶ノードに流入して記憶情報を破壊するもので
ある(ただしNチャネル素子の場合)。即ちスタティッ
ク型メモリの場合、メモリセルのフリップフロップ7の
高電位側のノードに電子が流入し、このノードの電位が
下が広フリップフロップ7の状態が逆転してしまう。
特に高抵抗負荷5,6を用いたメモリセルは、褐電位側
のノードが高抵抗負荷5,6によって電源■ceに接続
しているだけ々ので、α粒子による瞬間的な電子の流入
に対、してはフローティング状態にあるのと等価であシ
、このノードの容量がダイナミック型メモリセルよシも
むしろ小さいことと併せて、゛スタティック型メモリの
ソフトエラーはダイナミック型メモリよりも深刻でさえ
ある。
特にバッテリバックアップのために電源vccを2.5
■程度に下ければ、電5vccが5vの通常動作状態に
比べて記憶ノードの電荷量は半減し、ソフトエラーに対
してますます厳しい状況になる。従ってスタティック型
メモリのソフトエラーに対する強さは、バッテリバック
アップ時の強さで決まると云える口 〔発明の目的〕 本発明は上記実情に鑑みてなされたものでバッテリバッ
クアップで外部から印加する電源電圧を、通常動作時よ
シ下げた時オンチップの昇圧回路により、外部から印加
されている上記低い電源電圧よシ高い電圧をメモリセル
に印加し、これによって記憶ノードの電荷量を増し、ソ
フトエラーに強いスタティック型の半導体メモリを提供
しようとするものである。
〔発明の概要〕
例えばリングオシレータのような発振回路と・MOS 
)ランジスタからなるダイオードと、コンデンサの組み
合わせによシ、チップに印加されている電源より高い電
位或いは逆に低い電位をオンチップでつくる技術は、一
般にLSIの技術としてひろく知られている。本発明で
は、上記のような外圧回路を用いてバッテリパックアッ
5− プ時のメモリセルに、外部からの電源よ′シ高い電圧を
印加するようにしたものである。
〔発明の実施例〕
以下図面を参照して本発明の一実施例を説明する◇第2
図は昇圧回路の一例の概念図、第3図はメモリセルの等
価回路図で、第1図とは負荷素子に接続している電源端
子(y、、 j/にて示される)が異なる。また第4図
はメモリセルの電源を印加する回路の概念図である。第
4図中の昇圧回路12には例えば第2図に示すような回
路を用いる。
まず昇圧回路12について述べる。第2図に示される如
く発振器(例えばリングオシレータ91)の出力振幅が
vcc、周波数がfであるとする。コンデンサの容量を
C,電源Vccとvc≦との間のノードのを主容量をC
1とする。V誤は理想的な場合、周波数fとは無関係に まで上昇する。寄生容量Cpが容量Cに比べて充6− 分率さいとすれば、(1)式は Vo(、may = 2 (Voc−VT)     
  ・・・(2)となる。ここでVTU MOS )ラ
ンジスタ8.9のしきい値電圧である。VC8= 2.
5 V 、V、=0.5■とすれハvcc mBX−4
V、一方vcc=3vとすればvccmax=5Vとな
シ、通常動作時のvcoと同等の電圧が得られる。なお
上記リングオシレータ11は、奇数段のインバータをリ
ング状にカスケード接続したものとして実現できる。
上記昇圧回路12の出力V。≦と外部から与えられる電
源■。。とを適宜切シ換えるのが第4図中のスイッチ回
路13である。このスイッチ回路13の働きは、出力端
16の出力紙圧vc:を、通常動作時はvcc端子15
に接続し、バッテリバックアップで電源■ccが下がっ
た時は昇圧回路の出力vc;の供給端14に接続するも
のである。このスイッチ回路の出力vcHは第3図に示
されるように、メモリセルの′電源として負荷素子5.
6に供給される。
スイッチ回路13の一例を第5図に示す。トラン)スf
i 27 、18ハNチヤネル・エンハンスメント型、
トランジスタ19.20はNチャネル・デプレッション
型。トランジスタ21゜2214 Pチャネル・エンハ
ンスメント型とする。
第5図の回路動作は、トランジスタ17のしきい値電圧
に関しては略3vと設定すると、vo。
の電位により各ノードは下記の第1光のような値をとる
ことになシ、第4図中のスイッチ回路13が実現される
第  1  表 しかしてバッテリバックアップで、データ保持している
場合を想定し、故意にα粒子を照射してソフトエラーを
強制的に起こさせ、ソフトエラーに対する強さを測定し
てみると、従来のスタティック型メモリでは、vcoか
2.5Vと4■とでは、エラー率にして1桁半オの差が
あることが分っている。即ち本発明によりバッテリバッ
クアップ時、例えば外から2.5vOVccヲ与えた場
合、これを昇圧した4■をメモリセルの電源として印加
したとすれば、ソフトエラーに対して従来よ910倍以
上強くするととができることになる。これはソフトエラ
一対策の上で非常に1襞な改善でおる。
一方−昇圧回路のリングオシレータ1ノの電源を直接■
ccに接続せず、第6図に示すような回路の出力yc/
//に接続すれば、昇圧回路は■。。
が下がったバッテリバックアップ時のみ動作させること
ができる。ただし第6図においてトランジスタ25.2
6はNチャネル・デプレッション型、トランジスタ27
.28.29FiNチヤネル・エンハンスメント型、ト
ランジスタ30はPチャネル・エンハンスメント型とし
、トランジスタ27に関してはしきい値電圧が略3vと
設定する。このときリングオシレータ電源■g′は下記
の第2表のようになる。
−9= 第  2  表 即ちvccが5vの通常動作では、リングオシレータ1
1の電源yc///がOvだから、リングオシレータ1
1が動作せず、昇圧回路12も動作しないO一方・Vc
cが2.5 V (ノクツテリ、々ツクアップ時)のみ
V。g′=2.5■で昇圧回路が動作し低消費電力化等
に役立つものである。
なお本発明は実施例のみに限定されるものではなく、種
々の応用が可能である。例えば実施例では第4図に示す
スイッチ回路13を用いたが、これを用いず昇圧回路1
2の出力vc;を直接vcりに接続してもよい。この場
合昇圧回路は第6図に示すような回路による制御をせず
、通常動作時も常に動作させねばならない。また本発明
にあっては、他の昇圧回路やスイッチ回路によって実現
することも可能である。
10− 〔発明の効果〕 以上説明した如く本発明によれば、h機状態にあるとき
高い電圧をメモリセルの電源として与えるようにしたた
め、待機時に動作時よシミ圧の低い電池によるデータ保
持が可能で、かつα線によって引きおこされるソフトエ
ラーに対して強いスタティック型のメモリが提供できる
ものである。
【図面の簡単な説明】
第1図はスタティック型メモリセルを示す回路図、第2
図ないし第6図は本発明の詳細な説明するだめのもので
、第2図は昇圧回路の概念図、第3図はスタティック型
メモリセルを示す回路図、第4図はスイッチ回路例を示
す概念図、第5図は同回路の一部詳細回路図、第6図は
昇圧回路のリングオシレータ電源の供給回路図である。 1.2・・・MOS )ランジスタ、5,6・・・負荷
素子、7・・・フリップフロップ、12・・・昇圧回路
、13・・・スイッチ回路。 出願人代理人  弁理士 鈴 江 武 彦第1図 第2図 第3図 第4図

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)第1のMOS )ランジスタのドレイン、ダート
    にそれぞれ第2のMOS )ランジスタのダート、ドレ
    インを接続し、前記第1.第2のMOSトランジスタの
    ソースを共通接続し、一端が前記第1のMOS )ラン
    ジスタのドレインに接続される第1の負荷素子を設け、
    一端が前記第2のMOS )ランジスタのドレインに接
    続され他端が前記第1の負荷素子の他端に接続される第
    2の負荷素子を設けてなるフリツプフロツプをメモリセ
    ルとするスタティック型メモリ装置であって、該メモリ
    装置を構成するメモリチップに、待機時にチップに供給
    される電源電圧を昇圧する昇圧回路と、前記電源電圧よ
    シ昇圧された前記昇圧回路の出力電圧を前記メモリセル
    の第1゜第2の負荷素子の他端に印加する手段とを具備
    したことを%徴とする半導体メモリ。
  2. (2)前記待機時には前記昇圧回路の出力電圧を前記第
    1.第2の負荷素子の他端に印加し・前記動作時には該
    動作時の電源電圧を前記第1゜第2の負荷素子の他端に
    そのまま印加するスイッチ回路を有することを特徴とす
    る特許請求の範囲第1項に記載の半導体メモリ。
  3. (3)  前記動作時から待機時に移行したことにより
    電源電圧が下がると、これを感知して昇圧回路が作動開
    始するようにしたことを特徴とする特許請求の範囲第1
    項または第2項に記載の半導体メモリ。
  4. (4)前記第1.第2の負荷素子が抵抗素子である特許
    請求の範囲第1項ないし第3項のいずれかに記載の半導
    体メモリ。
JP57178804A 1982-10-12 1982-10-12 半導体メモリ Pending JPS5968891A (ja)

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JP57178804A JPS5968891A (ja) 1982-10-12 1982-10-12 半導体メモリ
DE8383109635T DE3377600D1 (en) 1982-10-12 1983-09-27 Semiconductor memory device
EP19830109635 EP0106222B1 (en) 1982-10-12 1983-09-27 Semiconductor memory device

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JP (1) JPS5968891A (ja)
DE (1) DE3377600D1 (ja)

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EP0106222A3 (en) 1986-01-22
EP0106222B1 (en) 1988-08-03
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