JPS6085493A - ブ−トストラツプ回路 - Google Patents

ブ−トストラツプ回路

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JPS6085493A
JPS6085493A JP58192388A JP19238883A JPS6085493A JP S6085493 A JPS6085493 A JP S6085493A JP 58192388 A JP58192388 A JP 58192388A JP 19238883 A JP19238883 A JP 19238883A JP S6085493 A JPS6085493 A JP S6085493A
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JP
Japan
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level
circuit
bootstrap
voltage
mosfet
Prior art date
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JP58192388A
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English (en)
Inventor
Kanji Ooishi
貫時 大石
Hiroshi Kawamoto
洋 川本
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.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
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Publication of JPS6085493A publication Critical patent/JPS6085493A/ja
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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

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Hardware Design (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】 〔技術分野〕 この発明は、ブートストラップ技術に関するもので、例
えば、MOSFET (絶縁ゲート形電界効果トランジ
スタ)により構成された半導体記憶装置におけるワード
線のブートストラップ動作に有効な技術に関するもので
ある。
(背景技術) アドレス選択用MO3FETと情報記憶キャパシタとで
構成された1MO3型メモリセルを用いたダイナミック
型RAMにおいては、上記アドレス選択用MOS F 
ETのゲートに結合されるワード線の選択レベルを電源
電圧以上に昇圧するブートストランプ回路が設けられる
。この理由は、上記メモリセルにおけるアドレス選択用
MO3FETのゲート(ワード線)レベルを電源電圧以
上に高くして、記憶用キャパシタへの書込み或いは再書
込みハイレベルが上記MO3FETのしきい値電圧によ
り低下してしまうのを防止するためである。
ところが、ワード線を長時間選択状態にする動作モード
等のロングサイクルにおいては、リーク電流によって上
記昇圧電圧が低下してしまうものである。これによって
、上述のように書込み又は再書込みレベルが低下して、
誤動作の原因になることが本願発明者によって明らかに
された。
〔発明の目的〕 この発明の目的は、ブートストランプ電圧のレベル補償
機能を持たせたプートストランプ回路を提供することに
ある。
この発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、
この明細書の記述および添付図面から明らかになるであ
ろう。
〔発明の[’) 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
を筒車に説明すれば、下記の通りである。
すなわち、ブートストラップ回路で形成した昇圧レベル
の低下を検出してパルス信号を発止させ、これを利用し
てブートストラップ電圧を形成して上記昇圧レベルの補
償に用いるようにするものである。
〔実施例1〕 第1図には、この発明をダイナミック型RAM(ランダ
ム・アクセス・メモリ)に通用した場合の一実施例の回
路図が示されている。
同図に示した実施例回路では、nチャンネル間O3FE
Tを代表とするI G F E T (I n5ula
tedGate Fleld Effect Tran
sistor )を例にして説明する。
1ビツトのメモリセルMCは、その代表として示されて
いるように情報記憶キャパシタCsとアドレス選択用M
O3FETQmとからなり、論理11′″、′0”の情
報はキャパシタCsに電荷が有るか無いかの形で記憶さ
れる。
情報の読み出しは、MO3IETQmをオン状態にして
キャパシタCsを共通のデータ線DLにつなぎ、データ
線DLの電位がキャパシタCsに蓄積された電荷量に応
じてどのような変化が起きるかをセンスすることによっ
て行われる。
メモリセルMCを小さく形成し、かつ共通のデータ線D
Lに多くのメモリセルをつないで高集積大容量のメモリ
マトリックスにしであるため、上記キャパシタC8と、
共通データl*DLの浮遊容量Co(図示せず)との関
係は、Ca / Coの比が非常に小さな値になる。し
たがって、上記キャパシタCsに蓄積された電荷量によ
るデータ線DLの電位変化は、非常に微少な信号となっ
ている。
このような微少な信号を検出するための基準としてダミ
ーセルDCが設けられている。このダミーセルDCは、
そのキャパシタCdの容量値がメモリセルMCのキャパ
シタCsのほぼ半分であることを除き、メモリセルMC
と同じ製造条件、同じ設計定数で作られている。キャパ
シタCdは、アドレッシングに先立って、MO3FET
Qd’によって接地電位に充電される。
上記のように、キャパシタCdは、キャパシタCsの約
半分の容量値に設定されているので、メモリセルMCか
らの読み出し信号のほぼ半分に等しい基準電圧を形成す
ることになる。
同図において、SAは、上記アドレッシングにより生じ
るこのような電位変化の差を、タイミング信号(センス
アンプ制御信号)φpaLφpa2で決まるセンス期間
に拡大するセンスアンプであり(その動作は後述する)
、1対の平行に配置された相補データ線DL、DLにそ
の入出力ノードが結合されている。相補データ線DL、
DLに結合されるメモリセルの数は、検出精度を上げる
ため等しくされ、DL、DLのそれぞれに1個ずつのダ
ミーセルが結合されている。また、各メモリセルMCは
1,1本のワード線WLと相補対データ線の一方との間
に結合される。各ワード線WLは双方のデータ線対と交
差しているので、ワード線WLに生じる雑音成分が静電
結合によりデータ線にのっても、その雑音成分が双方の
データ線対DL。
DLに等しく現れ、差動型のセンスアンプSAによって
相殺される。
上記アドレッシングにおいて、相補データ線対DL、D
Lの一方に結合されたメモリセルMCが選択された場合
、他方のデータ線には必ずダミーセルDCが結合される
ように一対のダミーワード線DWL、DWLの一方が選
択される。
上記センスアンプSAは、一対の交差結線されたMO3
FETQI、Q2を有し、これらの正帰還作用により、
相補データ線DL、DLに現れた微少な信号を差動的に
増幅する。この正帰還動作は、2段回に分けておこなわ
れ比較的小さいコンダクタンス特性にされたMO3FE
TQ7が比較的早いタイミング信号φpalによって導
通し始めると同時に開始され、アドレッシングによって
相補データ線DL、DLに与えられた電位差に基づき高
い方のデータ線電位は遅い速度で、低い方のそれは速い
速度で共にその差が広がりながら下降していく。この時
、上記差電位がある程度大きくなったタイミングで比較
的大きいコンダクタンス特性にされたMO3FETQ8
がタイミング信号φpa2によって導通するので、上記
低い方のデータ線電位が急速に低下する。このように2
段階にわけてセンスアンプSAの動作を行わせることに
よって、上記高い方の電位落ち込みを防止する。
こうして低い方の電位が交差結合MO3FETのしきい
値電圧以下に低下したとき正帰還動作が終了し、高い方
の電位の下降は電源電圧Vccより低く上記しきい値電
圧より高い電位に留まるとともに、低い方の電位は最終
的に接地電位(Ov)に到達する。
上記のアドレッシングの際、一旦破壊されかかったメモ
リセルMCの記憶情報は、このセンス動作によって得ら
れたハイレベル若しくはロウレベルの電位をそのまま受
け取ることによって回復する。しかしながら、前述のよ
うにハイレベルが電源電圧Vccに対して一定以上落ち
込むと、何回かの読み出し、再書込みを繰り返している
うちに論理“0゛として読み取られるところの誤動作が
生じる。この誤動作を防ぐために設けられるのがアクテ
ィブリストア回路ARである。このアクティブリストア
回路ARは、タイミング信号φresを利用してロウレ
ベルの信号に対して何ら影響を与えずにハイレベルの信
号にのみ選択的に電源電圧Vccの電位にブートストラ
ップする働きがある。
同図において代表として示されているデータ線対DL、
DLは、カラムスイッチCWを構成するMO3FETQ
3.Q4を介してコモン相補データ線対CDL、CDL
に接続される。他の代表として示されているデータ線対
についても同様なMO3FETQ5.Q6を介してコモ
ン相補データ線対CDL、CDLに接続される。このコ
モン相補データ線対CDL、CDLには、出力アンプを
含むデータ出カバソファDOBの入力端子とデータ入カ
バンファDIBの出力端子に接続される。
ロウデコーダ及びカラムデコーダRC−OCRは、アド
レスバッファADBで形成された内部相補アドレス信号
を受けて、1本のワード線及びダミーワード線並びにカ
ラムスイッチ選択信号を形成してメモリセル及びダミー
セルのアドレッシングを行う。すなわち、ロウアドレス
ストローブ信号RASにより形成されたタイミング信号
φarに同期して外部アドレス信号AXO〜AXnをア
ドレスバッファADHに取込み、ロウデコーダR−DC
Hに伝えるとともに、ワード線選択タイミング信号φX
により所定のワード線及びダミーワード線選択動作を行
う。このタイミング信号φXは、プートストラップ回路
φx−Bに入力されることにより、特に開眼されないが
、その遅延信号を用いて電源電圧Vcclu、hに昇圧
される。
また、カラムアドレスストローブ信号CASにより形成
されたタイミング信号φ8cに同期して外部アドレス信
号AYO〜AYnをアドレスバッファADBに取込み、
カラムデコーダC−DCHに伝えるとともに、データ線
選択タイミング信号φyによりデータ線の選択動作を行
う。
この実施例においては、上記ワード線を長時間選択状態
にするような動作モードにおいて、そのブートストラン
プ電圧レベルが低下してしまうのを補償するため、レベ
ル補償回路LVが設けられる。
第2図には、上記レベル補償回路LVの具体的一実施例
の回路図が示されている。
上記ブートストラップ回路φx−Bにより昇圧されたワ
ード線選択タイミング信号φXは、MO3FETQIO
のゲートに供給され、このMO3FETQIOと直列形
態に接続されたMO3FETQIIとのコンダクタンス
特性の比に従ってレベルシフトされる。この実施例では
、ワード線選択タイミング信号φXのレベルが電源電圧
Vccのとき、そのレベルシフトされた電圧がインバー
タIVIのロジックスレッショルド電圧とはり一致する
ようにレベルシフト量が設定される。これによって、上
記タイミング信号φXのレベル検出動作を行うものであ
る。上記インバータIVIの出力は、縦列形態のインバ
ータIV2.IV3を通ずことによって時間tdだけ遅
延させられたパルスφとして出力される。このパルス出
力φは、キャパシタCの一方の電極に供給される。キャ
パシタCの他方の電極と電源電圧Vccとの間には、ダ
イオード形態のMO3FETQ12により構成されたプ
リチャージ手段が設けられる。また、上記キャパシタC
の他方の電極は、MO3FETQI 3のゲートに供給
され、このMO3FETQI 3を通してそのブートス
トラップ電圧をワード線選択タイミング信号φX側に供
給する。
次に、この実施例回路の動作を第3図のタイミング図に
従って説明する。
ブートストラップ回路φx−Bが動作して、ワード線選
択タイミング(IN号φXを昇圧すると、その昇圧レベ
ルによって、MO3FETQIO,Qllによりレベル
シフトした電圧がインバータ■■1のロジックスレッシ
ョルド電圧より高くなるので、その出力がロウレベルに
なる。これにより、遅延時間tdだけ遅れてパルスφが
ロウレベルなる。
1 したがって、プリチャージMO3FETQ12よリキャ
パシタC1にプリチャージが行われる。この場合、キャ
パシタCには、Vcc −Vth (MO5FETQ1
2のしきい値電圧)までプリチャージが行われる。この
電圧Vcc−VthがMO5FETQ13のゲートに供
給されるが、上記タイミング信号φXが電源電圧Vcc
以上の高レベルになっているので、この間MO3FE’
I’QI 3がオフ状態になる。これにより、ブートス
トランプ回路φX−Bにより形成した昇圧電圧がMO5
FETQI3を通して逆流してしまうことはない。
上記ワード線選択状態が長時間継続する動作モードにお
いては、そのリーク電流によって徐々に低下してしまう
。この場合、電源電圧Vcc以下に低下すると、インバ
ータIVIがこれを検出して、その出力をハイレベルと
する。すなわち、遅延時間tdだけ遅れてパルスφがハ
イレベル(Vcc)ニなる。したがって、キャパシタC
によるブートストラップ作用により、MO3FETQI
 3のゲートが昇圧される。これにより、MO3FET
Q12 3はオン状態となってキャパシタCで形成した昇圧電圧
を上記タイミング信号φXに伝えるので、再びタイミン
グ信号φXは電源電圧Vcc以上の高レベルに復旧する
。このレベル補償動作をインバータIVIは検出するの
で、上記パルスφは遅延時間【dだけ遅れてロウレベル
になり、上記同様なプリチャージ動作を開始する。
上記ワード線選択タイミング信号φXのレベルが低下す
る毎に上記同様な動作を繰り返すので、ワード線選択レ
ベルを電源電圧Vcc以上に補償することができる。
特に制限されないが、ワード線を選択状態にしておいて
、カラムスイッチを切り換えることにより、高速に多数
のデータを連続して書込み又は読み出しを行うような動
作モードにおいては、上記レベル補償動作は必要不可欠
なものとなる。
〔実施例2〕 上記第2図に示されている実施例化においては、ブート
ストラップ回路φx−Hの出力がロウレベル(回路の接
地電位)のとき、MO3FETQI2、Q13を介して
電源電圧Vccから回路の接地電位へと電流が流れてし
まい、消費電力が比較的大きくなってしまう。
そこで、上記第2図において、MO5FETQ12のソ
ース(そのゲートに接続されていない方の電極)と、上
記MO3FETQI 3のドレイン(そのゲートに接続
されている方の電極)とを切り離して、その間に主導電
路が形成されるように、そのソースとドレインを上記M
O3FETQ13のドレインと上記MO5FETQI 
2のソースにそれぞれ接続させ、そのゲートを上記MO
5FETQ13のソースに接続させたMO3FETQI
4 (図示しない)を新に設ける。これにより、上記ブ
ートストラップ回路φx−Bの出力がロウレベルのとき
、上記MO3FETQ14がオフ状態となるため、上述
のような電流が流れるのを防ぐことができ、低消費電力
化を図ることができる。
〔効 果〕
(1)ブートストラップ電圧のレベルが低下したことを
検出してハイレベルに立ち上がるパルスを形成すること
によって、昇圧電圧を形成するとともに上記ブートスト
ラップ出力側に伝えることによって、そのレベル補償を
行うことができるという効果が得られる。
(2)レベルシフト回路と複数個の縦列形態とされたイ
ンバータ及びブートストラップ回路という帰還ループを
用いることによって、簡単な回路によりレベル補償動作
を行うことができるという効果が得られる。
(3)レベル補償回路をダイナミック型RAMのような
ワード線選択タイミング発生回路に適用することによっ
て、ロングサイクルのもとでもメモリセルの記憶用キャ
パシタに対してフルライトを行うことができ、次の読み
出し動作での記憶電荷置を多くすることができるという
効果が得られる。
(4)上記(3)により、実質的な記憶情報量を大きく
できるから、α線等による情報電荷の喪失分を補うこと
ができるという作用によって、その動作マージンを大き
くできるという効果が得られる。
以上本発明者によってなされた発明を実施例に5 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いうまでもない0例えば、レベ
ル補償回路LVの具体的構成は、ワード線の選択レベル
の低下を判定して、ハイレベルとなるパルスを発生させ
ることによって、ブートストラップ電圧を形成してレベ
ル補償用に用いる回路であれば何であってもよい。
〔利用分野〕
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RA
Mのワード線選択タイミング信号発生回路に適用した場
合について説明したが、それに限定されるものでなく、
この発明は、上記昇圧電圧を必要とするスタティック型
RAM等のような各種記憶装置の他、ダイナミック型回
路により、昇圧電圧を形成して比較的長時間保持させる
必要のある回路に広(利用できるものである。
【図面の簡単な説明】
第1図は、この発明をダイナミック型RAMに6 通用した場合の一実施例を示す回路図、第2図は、その
レベル補償回路の具体的一実施例を示す回路図、 第3図は、その動作を説明するためのタイミング図であ
る。 MC・・メモリセル、DC・・ダミーセル、CW・・カ
ラムスイッチ、SA・・センスアンプ、AR・・アクテ
ィブリストア回路、RC−DCR・・ロウ/カラムデコ
ーダ、ADB・・アドレスバッファ、DOB・・データ
出カバソファ、DIB・・データ人力バッファ、φx−
B・・ブートストラップ回路、LV・・レベル補償回路
代理人弁理士 高欄 明夫 第 1 図 第 2 図 71/1−

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、所定のタイミング信号により電源電圧以上の昇圧電
    圧を形成するブートストラップ回路において、上記昇圧
    電圧のレベル低下を検出するレベル検出回路と、この検
    出出力を受けて電源電圧側レベルに立ち上がるパルスを
    形成するパルス発生回路と、このパルス発生回路により
    形成した出力パルスが一方の電極に供給され、他方の電
    極に一方向性素子により構成されたプリチャージ手段が
    設けられた容量素子と、この容量素子の他方の電極の電
    圧を受けてその昇圧出力レベルをブートストラップ回路
    の出力端子側に供給するスイッチ手段とを付加したこと
    を特徴とするブートストラップ回路。 2、上記レベル検出回路とパルス発生回路は、上記昇圧
    電圧をレベルシフトするレベルシフト回路と、このレベ
    ルシフト回路の出力信号を受けて反転出力信号を形成す
    る遅延回路とにより構成されるものであることを特徴と
    する特許請求の範囲第1項記載のブートストラップ回路
    。 3、上記ブートスI・ランプ回路は、MOSFETによ
    り構成されるものであることを特徴とする特許請求の範
    囲第1又は第2項記載のブートストラップ回路。 4、上記ブートストラップ回路により形成される昇圧電
    圧は、半導体記憶装置におけるワード線選択信号として
    使用されるものであることを特徴とする特許請求の範囲
    第1、第2又は第3項記載のブートストラップ回路。
JP58192388A 1983-10-17 1983-10-17 ブ−トストラツプ回路 Pending JPS6085493A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4811292A (en) * 1985-07-01 1989-03-07 Nec Corporation Semiconductor memory in which data readout operation is carried out over wide power voltage range
US5265056A (en) * 1989-12-28 1993-11-23 International Business Machines Corporation Signal margin testing system for dynamic RAM
US5521871A (en) * 1993-11-17 1996-05-28 Samsung Electronics Co., Ltd. Voltage boosting circuit of a semiconductor memory circuit
WO2018143087A1 (ja) * 2017-02-01 2018-08-09 株式会社デンソー 超音波出力装置

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