JPS60121591A - Semiconductor memory device - Google Patents

Semiconductor memory device

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Publication number
JPS60121591A
JPS60121591A JP59152898A JP15289884A JPS60121591A JP S60121591 A JPS60121591 A JP S60121591A JP 59152898 A JP59152898 A JP 59152898A JP 15289884 A JP15289884 A JP 15289884A JP S60121591 A JPS60121591 A JP S60121591A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
drain
voltage
switching
misfet
misfets
Prior art date
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Pending
Application number
JP59152898A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kunihiko Ikuzaki
生崎 邦彦
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.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
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Publication of JPS60121591A publication Critical patent/JPS60121591A/en
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    • 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

Abstract

PURPOSE:To supply the voltage loss caused in an information writing mode by setting the potential of the signal supplied to a gate electrode at a level higher the absolute value of the potential of a digit line within a period during which the 1st and 2nd electrodes of a switching MISFET serve as a drain and a source respectively. CONSTITUTION:If the address inputs of MISFETs Q1-Q11, for example, are all set at a low level when address information a1 and -a1 are fixed, a drive MISFET Q of an address decoder consisting of those MISFETs Q1-Q11 is turned on. Thus a word clock XWC applied to a drain is delivered to the source side to set a word line W1 at a high level. In this case, the drive MISFETs of the address decoder circuit groups of an X system are turned off excluding an MISFET Q8. A bootstrap capacitor is set between the source and the drain of the word line drive MISFETs Q8 and Q14. Then the gate voltage is set higher than the drain voltage. Thus the drain voltage is delivered as it is to the source side.

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、半導体記憶装置に関し、例えばダイナミッ
クMIS(金属絶縁膜半導体)メモリ回路に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a semiconductor memory device, and for example, to a dynamic MIS (metal insulating film semiconductor) memory circuit.

ダイナミックMISメモリ回路は、記憶容量に蓄積され
る電荷の有無を利用するものである。
A dynamic MIS memory circuit utilizes the presence or absence of charge accumulated in a storage capacitor.

この記憶容量には、ワード線で制御されるスイッチング
MISFETを介して、書き込みがなされるため、電源
電圧側レベルの情報を書き込む際、このMISFETに
おけるしきい値電圧分だけ充it圧レベルが低下する(
書き込みレベルとワード線の制御レベルが同一のとき)
Writing is performed in this storage capacity via a switching MISFET controlled by a word line, so when writing information on the power supply voltage side level, the charging pressure level is reduced by the threshold voltage of this MISFET. (
(When the write level and word line control level are the same)
.

このため、特に、1トランジス型のメモリセルで構成さ
れるダイナミックMISメモリ回路のように、蓄積記憶
レベルを直接読み出すものにおいては、電源電圧を高く
して、上記電圧ロス分を補うよう配慮されている。した
がって、低電源電圧(例えば5v程度)で動作するダイ
ナミックMISメモリ回路は実用化できなかった。
For this reason, especially in dynamic MIS memory circuits that directly read out the stored storage level, such as dynamic MIS memory circuits that are composed of one transistor memory cell, consideration is given to increasing the power supply voltage to compensate for the voltage loss. There is. Therefore, a dynamic MIS memory circuit that operates at a low power supply voltage (for example, about 5 V) could not be put into practical use.

なお、モノリシツク・メモリのワード若しくはビット線
を駆動する回路については、特開昭49−52938号
公報に示されている。
Note that a circuit for driving word or bit lines of a monolithic memory is shown in Japanese Patent Laid-Open No. 49-52938.

この発明は、メモリセルを構成するスイッチングMIS
FETKおける電圧ロスを防止したダイナミックMIS
メモリ回路を提供するためになされた。
This invention relates to a switching MIS that constitutes a memory cell.
Dynamic MIS that prevents voltage loss in FETK
Made to provide memory circuits.

この発明は、ワードクロックパルス出力回路にプートス
トラップコンデンサを付加することにより、ワードクロ
ックパルスのレベルを高め、前記スイッチングMISF
ETにおける電圧ロスを補おうとするものである。
This invention adds a Pootstrap capacitor to the word clock pulse output circuit to increase the level of the word clock pulse and
This is intended to compensate for voltage loss in ET.

以下、実施例により、この発明を具体的に説明するO 第1図は、この発明の一実施例であるダイナミックMI
Sメモリの要部を示す回路図である◎(1)は、ワード
クロック発生回路であり、ワードmcW)の選択パルス
を形成する。この回路は、アドレス情報(ao〜aS 
)が確定されたタイミングでワードクロック(Xwc)
を発生させるため、チップ非選択期間(CLK)にプリ
チャージされた電荷によりオン動作を保持して〜)る駆
動MISFET(Qs)を、アドレス情報(aoyao
)のいずれかの立ち上りでM I S F E T (
Q p又はQ、)をオンさせることにより、オフさせて
ワードクロック(Xwc)を発生させる。
Hereinafter, this invention will be specifically explained with reference to examples. FIG. 1 shows a dynamic MI
In the circuit diagram showing the main parts of the S memory, ◎ (1) is a word clock generation circuit, which forms a selection pulse for the word mcW). This circuit uses address information (ao to aS
) is confirmed, the word clock (Xwc)
In order to generate
) at the rising edge of M I S F E T (
By turning on Qp or Q, it turns off and generates a word clock (Xwc).

(2)は、行系アドレスデコーダ回路群の一部を示して
いる。本図では説明の便宜土工つのX系アドレスデコー
ダが示されている。アドレス情報(al。
(2) shows a part of the row-related address decoder circuit group. In this figure, two X-based address decoders are shown for convenience of explanation. Address information (al.

al )が確定した時、仮にM I S F E T 
(Qo〜Q+1)のアドレス入力が全てローレベルであ
ったとすると、これらのMISFETでなるアドレスデ
コーダの駆動MISFETQ がオンする。こうしてド
レインに印加されたワードクロック(Xwc)をソース
側に出力して、ワード線(W、)をハイレベルにする。
al) is confirmed, if M I S F E T
Assuming that the address inputs (Qo to Q+1) are all at low level, the drive MISFETQ of the address decoder made up of these MISFETs is turned on. The word clock (Xwc) thus applied to the drain is output to the source side, making the word line (W,) high level.

この時X系アドレスデコーダ回路群のQ、以外の駆動M
ISFETはオフしている。
At this time, driving M other than Q of the X-system address decoder circuit group
ISFET is off.

ワード線駆動MI 5FET (Qs 、Qsa )の
ゲート・ソース間には、プートストラップ用コンデンサ
を設け、ゲート電圧をドレイン電圧より大とすることに
より、ドレイン電圧をそのままソース側に出力するよう
考慮されている。
A bootstrap capacitor is provided between the gate and source of the word line drive MI 5FET (Qs, Qsa), and by making the gate voltage higher than the drain voltage, it is considered that the drain voltage is directly output to the source side. There is.

この選択されたワード線(上の例ではWS )にゲート
が接続されたメモリセル(4、4’)の書き込み/読み
出しMISFET(Qs。、Q□)には、上記ワードク
ロック(XWC)が印加されてオンするものであり、例
えばハイレベルの書き込みのとき、ディジット線のハイ
レベルが上記MISFET(Q!。、Q、、)を介しテ
記憶容量(Cs 1 y Cg 2)に書き込まれる。
The word clock (XWC) is applied to the write/read MISFETs (Qs., Q□) of the memory cells (4, 4') whose gates are connected to the selected word line (WS in the above example). For example, when writing a high level, the high level of the digit line is written to the storage capacitor (Cs 1 y Cg 2) via the MISFET (Q!., Q, .).

このとき、ディジット線の電圧レベル中ワード線の電圧
レベルであれば、書き込み電圧としては。
At this time, if the voltage level of the word line is within the voltage level of the digit line, the write voltage is set as the write voltage.

ワード線電圧レベル−MISFET(Qz。、Q□)の
しきい値電圧となる。このため、書き込みレベルが低下
して、記憶容量(C8)のリーク電流による放電を考慮
すると、前述のように、低電源電圧の下でのメそり動作
が困難となる。
Word line voltage level - threshold voltage of MISFET (Qz., Q□). Therefore, when the write level is lowered and discharge due to leakage current of the storage capacitor (C8) is taken into consideration, it becomes difficult to carry out mesori operation under a low power supply voltage as described above.

そこで、この実施例においては、メモリセルのスイッチ
ングMISFETのしきい値電圧による書き込み電圧ロ
スを防止するため、遅延回路(3)とブートストラップ
容量CCmθを図るものである。
Therefore, in this embodiment, in order to prevent write voltage loss due to the threshold voltage of the switching MISFET of the memory cell, the delay circuit (3) and the bootstrap capacitance CCmθ are designed.

すなわち、遅延回路(3)により、ワードクロック(X
wc)より所定時間(td)だけ遅れたタイミング信号
(Xw c )を形成し、一端がワードクロック発生回
路(1)の出力端子に接続されたブートストラップ容量
(c、 I )の他端に上記タイミング信号(Xwc’
)を印加する。
That is, the word clock (X
A timing signal (Xw c ) delayed by a predetermined time (td) from wc) is formed, and one end of the bootstrap capacitor (c, I) is connected to the output terminal of the word clock generation circuit (1). Timing signal (Xwc'
) is applied.

これにより、vIJ2図に示すように、アドレス情報(
ao又はao )の立ち りで立ち上るワードクロック
(Xwc)により、この出力端の寄生容量(CAT)及
びブートストラップ容量に充電がなされた後、タイミン
グ信号<xwc’>の立ち上りで、ブートストラップ容
量の他端が持ち上げられるため、ワードクロックの電圧
レベルは、ΔVだけ大きくなる。
As a result, address information (
The word clock (Xwc) that rises at the rising edge of ao or ao) charges the parasitic capacitance (CAT) and bootstrap capacitance at this output terminal, and then the bootstrap capacitance is charged at the rising edge of the timing signal <xwc'>. Since the other end is raised, the voltage level of the word clock increases by ΔV.

この電圧(aV)は、コンデンサ(CIIT # c、
 I)の容量比によるチャージ分割で定められ、次式(
1)%式% ( ここで、■φは、ワードクロック及びタイミング信号の
電圧レベルである。
This voltage (aV) is applied to the capacitor (CIIT #c,
It is determined by charge division according to the capacity ratio of I), and is determined by the following formula (
1) % formula % (where ■φ is the voltage level of the word clock and timing signal.

したがって、■φ−4.5V、C5T−CBI とおく
とlvは、2.25Vとなり、このブートストラップ効
果により、このときのワードクロック(Xwc)の電圧
レベルを6.75V程度に高くすることができ、ワード
線駆動MISFETが、そのブートストラップ効果によ
り、ドレイン電圧であるワードクロック電圧をそのまま
ソース側に出力するから、メモリセルの書き込み/読み
出しMISFETのゲート電圧は、このMISFETを
非飽和動作させるに足る値でディジット線の電圧より高
くなり、記憶容t<は電圧ロスなしでディジット線の電
圧が伝えられる。
Therefore, if we set ■φ-4.5V and C5T-CBI, lv becomes 2.25V, and due to this bootstrap effect, the voltage level of the word clock (Xwc) at this time can be raised to about 6.75V. Because the word line drive MISFET outputs the word clock voltage, which is the drain voltage, to the source side as it is due to its bootstrap effect, the gate voltage of the memory cell write/read MISFET is sufficient to operate this MISFET in a non-saturated manner. With a sufficient value, it becomes higher than the voltage of the digit line, and the voltage of the digit line is transmitted to the storage capacitor t< without voltage loss.

上記遅延回路(3)は、ダイナミックインバータ(Q1
4 #Qts )及び(Qts −Q*テ)を直列方式
で接続したもので、この回路による遅延時間(td)は
、上記ワードクロック(Xwc)の立ち上りに要する時
間に少なくとも設定することが、ブートストラップ効果
を高める上で望ましい。このことは、前記動作説明より
容易に理解されよう。この時間設定は、上記インバータ
のMI SFE’l’のコンダクタンス等により調整で
きる。
The delay circuit (3) is a dynamic inverter (Q1
4 #Qts ) and (Qts -Q*te) are connected in series, and the delay time (td) by this circuit must be set at least to the time required for the rising edge of the word clock (Xwc) mentioned above. Desirable for enhancing the strap effect. This will be easily understood from the above explanation of the operation. This time setting can be adjusted by the conductance of MI SFE'l' of the inverter.

以上説明した、この実施例回路によれば、遅延回路(3
)とコンデンサを付加するだけで、メモリセルへの書ぎ
込みレベルを高めることができる。
According to this embodiment circuit explained above, the delay circuit (3
) and a capacitor, it is possible to increase the write level to the memory cell.

そして、これに伴なって、メモリ回路の電源電圧を低く
することも可能となり、TTC回路との接続が容易にな
ることの他、消費電力の大幅な削減が期待できる。
Along with this, it is also possible to lower the power supply voltage of the memory circuit, which not only facilitates connection with the TTC circuit, but also allows for a significant reduction in power consumption.

この発明は、前記実施例に限定されず、種々の実施形態
を採ることができる。
This invention is not limited to the above embodiments, and can take various embodiments.

ブートストラップ容t(CBt)は、ワードクロック出
力線における寄生容量に対しては、大きくすればするほ
ど、(1)式より明らかなように電圧を高めることがで
きるが、反面、ワードクロックの立ち上りが遅くなるた
め、必要にして最小の値を選ぶことが望ましい。
As is clear from equation (1), the larger the bootstrap capacitance t (CBt) is against the parasitic capacitance in the word clock output line, the higher the voltage can be. is slow, so it is desirable to choose the smallest value necessary.

また、遅延回路(3)は、伝送ゲートMI S FET
を用いるもの等、種々変形することができる。
Moreover, the delay circuit (3) is a transmission gate MI S FET
Various modifications can be made, such as using .

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

第1図は、この発明の一実施例を示す回路図、第2図は
、その動作波形図である。 (1)・・・ワードクロック発生回路、(2)・・・行
系アドレスデコーダ、(3)・・・遅延回路、(4)〜
(41”・・・メモリセル。
FIG. 1 is a circuit diagram showing an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is an operational waveform diagram thereof. (1)... Word clock generation circuit, (2)... Row-related address decoder, (3)... Delay circuit, (4) ~
(41”...Memory cell.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、 ディジット線と、 情報記憶手段と、上記ディジット線に結合された第1!
極と上記情報記憶手段に結合された第2電極とゲート電
極とを持つスイッチングMI 5FETとを有するメそ
リセルと、 少なくとも上記スイッチングMISFETの第1電極が
ドレインとして働き、上記スイッチングMISFETの
第2電極がソースとして働いている期間において、上記
スイッチングMI 5FETのゲート電極に供給される
信号の電位を上記ディジット線の電位の絶対値よりも高
い値にさせる手段 とを含むことを特徴とする半導体記憶装置。 2、上記手段は、ブートストラップ手段であることを特
徴とする特許請求の範囲第1項記載の半導体記憶装置。 3、上記ブートストラップ手段は、 1対の電極を有し、一方の電極が上記スイッチングMI
SFETのゲート電極に結合されるブートストラップ容
量と、 充電されたブートストラップ容量の他方の電極に所定の
タイミング信号を供給するタイミング信号発生回路とを
含むことを特徴とする特許請求の範囲第2項記載の半導
体記憶装置。 以下余白
[Scope of Claims] 1. A digit line, an information storage means, and a first digit line coupled to the digit line!
a switching MI 5FET having a pole, a second electrode coupled to the information storage means, and a gate electrode, at least a first electrode of the switching MISFET serving as a drain, and a second electrode of the switching MISFET serving as a drain; a semiconductor memory device characterized by comprising means for making the potential of the signal supplied to the gate electrode of the switching MI 5FET higher than the absolute value of the potential of the digit line during a period when the switching MI 5FET is working as a source. . 2. The semiconductor memory device according to claim 1, wherein the means is a bootstrap means. 3. The bootstrap means has a pair of electrodes, one of which is connected to the switching MI.
Claim 2, comprising: a bootstrap capacitor coupled to the gate electrode of the SFET; and a timing signal generation circuit that supplies a predetermined timing signal to the other electrode of the charged bootstrap capacitor. The semiconductor storage device described above. Margin below
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