JPS61276198A - Cmosメモリバイアスシステム - Google Patents

Cmosメモリバイアスシステム

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JPS61276198A
JPS61276198A JP61097816A JP9781686A JPS61276198A JP S61276198 A JPS61276198 A JP S61276198A JP 61097816 A JP61097816 A JP 61097816A JP 9781686 A JP9781686 A JP 9781686A JP S61276198 A JPS61276198 A JP S61276198A
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JP
Japan
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bit line
coupled
coupling
dummy
biasing
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JP61097816A
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パトリック・ティー・チュアン
リー−リン・シュー
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Advanced Micro Devices Inc
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Publication date
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  • Engineering & Computer Science (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】 発明の背景 この発明は、一般に、ICCMOSダイナミックランダ
ムアクセスメモリ(DRAMS)に関するものであり、
より特定的に言えば、CMO3DRΔMのための電圧バ
イアス方法に関するものである。。
0MO3技術の最近の進歩によって、メモリ回路設計者
は、高密度を達成しつつ、0MO3設計に固有の電力の
減少を実現している。しかしながら、高密度アレイを与
えるためにメモリセルの大きさが減少すると、アレイで
のα粒子が誘起したソフトエラーの感受率は増加する。
Pナブストレートに形成されるN形井戸に配列されるP
チャンネルメモリセルを利用する0MO8DRAMは、
このソフトエラー感受率を著しく減じる。さらに、メモ
リセルのPチャンネル転送ゲートは、メモリセルストレ
ージの電荷蓄積に対する静かなバックグラウンドに役立
つ。
0MO3DRAMSのための設計は、チャン(Chwa
ng )他による、r70ns′R密度CMO3DRA
MJという題の論文、IEEE・インターナショナル・
ソリッド・ステーツ・フンファランス・プロシーディン
グズ(I E E E  I nternationa
l  5olid  5tates  Confere
nce  Proceedlnas)、2/23/83
.56頁、クン(Kuna)他による、rcvos  
m技術におけるサブ−100ns256K  DRAM
Jという題の論文、1984年、IEEE・インターナ
ショナル・ソリッド・ステーブ・リーーキツツΦコンフ
7ランス・プロシーディングズ、27B−279頁、お
よびシモヒガシ(3himohigashi )他によ
る「N形井戸CMOSダイナミックRAMJという題の
論文。
IEEE・インターナショナル・ソリッド・ステーブ・
サーキッツ、5G−17巻、第2号、4月。
1982年、344−348頁で提案されている。
これらの参考文献の各々には、0MO8Pチャンネルメ
モリのための特定のバイアス方法が提案されている。m
要なバイアス電圧は、ワードライン電圧レベル(V−L
)、ビットラインプリチャージ電圧レベル(VILL>
、コンデンサプレート電圧レベル(Vcr)、およびN
形井戸電圧レベル(Vu−)を含む。これらの電圧レベ
ルの選択は、メモリアレイの性能にとってai要である
高密度メモリに固有の問題には、プリチャージ電流スパ
イク、および電源電圧の大きさの変化による問題がある
メモリセルに記憶されるビットを検知する前に、ビット
ラインおよびダミービットライン上の電圧状態は等化さ
れる。この等化は、アレイのビットラインのすべてに電
荷を供給することを必要とし、かつその結果、ビットラ
イン電圧基準によって供給されるか・または吸い込まれ
るmmに、大きいスパイクが生じる。
各メモリアレイは、外部電源に結合される。バイアス電
圧状態に関するいくつかの問題は、電圧揺れとして公知
の電源電圧レベルのエクスカーション中に生じる。より
重大な問題には、電荷注入、センスレベル外乱、および
センスアンプでの差動センス電圧状態の減少がある。
上の参考文献で述べられたバイアス方法では、VMwお
゛よび/またはVcrtおよびVVLは、電源電圧レベ
ルVccに接続される。Vcc揺れ中、メモリセルの蓄
積接続点での電圧レベルは、コンデンサプレートを蓄8
N接続点から分離する酸化物層を介しての、かつ蓄積接
続点とN形井戸との圓に形成されるPN接合を介しての
容量結合のために変化する。しかしながら、蓄積接続点
での電圧変化の大きさは、電圧揺れの完全な大きさに等
しくない。
電荷注入は、蓄積接続点とN形井戸との園に形成される
PNダイオードが順バイアスされるとき生じる。たとえ
ば、蓄積接続点は、6■に等しい最初のVccに充電さ
れ、かつVwwはVccに等しいと仮定してみよう。V
ccが4Vまで揺れれば、PNダイオードは順バイアス
され、かつ電流は、蓄積接続点からN形井戸まで流れる
。成る状態のもとでは、この電流の結果、バイポーララ
ッチアップが生じる。
電荷(“1″)を蓄積する選択されていないセルが、電
荷をビットラインへ漏らし、それによってビットライン
上のブリセンス電圧状態を乱すとき、結果としてセンス
外乱が生じる。たとえば、蓄積接続点での電圧レベルが
6■であれば、アクセストランジスタのソース電圧は6
■である。アクセストランジスタのゲートは、ワードラ
インに接続され、そのためゲート電圧は、6vに等しい
VWLに等しい。Vccが6■から4vまで揺れれば、
アクセストランジスタに対するVasは負であり、アク
セストランジスタは導通し、かつ電荷は蓄積接続点から
ビットラインまで漏れる。この漏れた電荷は、ピットラ
イン上のプリセンス電圧レベルを変化させる。
センスアンプは、ビットラインおよびダミービットライ
ン上で生じる差動電圧によってトリガされる交差結合し
たラッチである。この差動電圧の大きさは非常に小さく
、かつこの大きさの減少は、センスアンプの性能を非常
に損うだろう。電圧揺れの結果、通常、差動センスアン
プ電圧の大きさが減少し、かつその結果、センス動作の
精度を減少させる。
それゆえに、プリチャージ電流スパイク、電荷注入、セ
ンス外乱、および差動センス電圧レベルの減少という問
題を減じまたは除去するCMO8メモリバイアス方法は
、半導体製造工業に非常に必要とされる。
及tgすL【 この発明は、外部電源電圧Vccに結合されるCMOS
メモリ回路のためのCMOSバイアス方法を提供するこ
とである。このシステムは、検知前に、ビットラインお
よびダミービットラインをVc c / 2までプリチ
ャージする。N井戸は、1゜5Vccでバイアスされ、
かつメモリセルのコンデンサプレートは、Vc c /
 2でバイアスされる。
好ましい実施例では、CMOSメモリは、KOMOSセ
ンスアンプ(SA>を含み、各々は、ビットラインおよ
びダミービットラインに結合され、各ビットラインおよ
びダミービットラインは、M個の記憶セルに結合される
メモリヒルは、Pドープされたシリコンサブストレート
に形成されるN形井戸に配列される。各記憶セルは、蓄
積接続点として機能する第1P領域、酸化物層によって
記憶セルから分離される蓄積接続点上に配列されるコン
デンサプレート、およびビットラインまたはダミービッ
トラインに結合される第2P+領域を含む。第1および
第2P領域は、第1と第2P領域との園に配列されるN
形井戸の領域であるチャンネルによって分離される。ア
クセスIII IIIゲートは、そのチャンネル上に配
列され、かつ酸化物層によってそのチャンネルから分離
される。第1および第2P領域、チャンネル、および制
御ゲートは、Pチャンネルアクセストランジスタおよび
第1P領域を形成し、かつコンデンサプレートは、静電
容11cgrを有する蓄積コンデンサを形成する。第2
P領域は、ビットライン結合として機能する。
すべての記憶セルのコンデンサプレートは、オンチップ
のビットラインをエミュレートする■ζC/2ζC/2
パイアス結合される。各SAのためのビットライン/ダ
ミービットラインの対は、結合トランジスタによって結
合され、その結合トランジスタのtIIItIゲートは
、第1外部制御信号に結合される。
この発明の1つの局面によると、ビットラインおよびダ
ミービットラインは、バイアストランジスタ回路網によ
って、ビットラインをエミュレートするVc c / 
2バイアス発生器に各々結合され、回路網のトランジス
タのゲートは、第2外部制御信号に結合される。
ビットラインおよびダミービットラインは、結合トラン
ジスタによって結合され、そのラインをプリチャージす
る。プリチャージの前に、前のセンスサイクルの結果と
して、ビットライン/ダミービットラインの対の一方の
ライン上の電圧状態はVccに等しく、かつ他方のライ
ン上の電圧状態はOに等しい。したがって、ビットライ
ンおよびダミービットラインを結合することによって、
各ライン上の電圧状態は、約Vc c / 2にプリチ
ャージされる。その結果、アレイのすべてのビットライ
ン上の電圧を等化するために、電流がビットラインをエ
ミュレートするVc c / 2バイアス発生器電圧に
よって供給される必要はほとんどない・したがって、標
準のプリチャージ動作中に生じる大きい電流スパイクは
、除去されている。
この発明の他の局面によると、ビットライン/ダミービ
ットラインの対は、センスサイクルの開始前にプリチャ
ージされ、そのためライン上の電圧が固定される。
この発明のさらに他の局面によると、オンチップのビッ
トラインをエミュレートするVc C/2バイアス発生
器は、ビットライン/ダミービットラインの対の特性を
エミュレートするための回路構成、結合トランジスタ、
バイアストランジスタ、およびSAのトランジスタを含
む。このエミュレーションによって、バイアス発生器の
出力は、プリチャージ中にその対を結合することから生
じるビットライン/ダミービットラインの対上の電圧を
密にトラッキングする。したがって、バイアス発生器が
、ビットライン/ダミービットラインの対に結合される
とき、その対上の電圧レベルをバイアス発生器の出力に
等化するために、電流はほとんど必要とされない。アレ
イのビットライン/ダミービットラインの対にTH流を
供給することが電力を必要とするので、このことは重要
な利点である。供給される電流を最小にすることによっ
て、0MO8技術の固有の低電力特性が十分実現される
ビットラインをエミュレートするVcc/2バイアス発
生器は、ビットライン接合を介づる漏れ′IM流を補償
し、信号損失を防ぐためにVce揺れ中、正しいプリチ
ャージレベルを維持し、かつメモリセルコンデンサプレ
ートをバイアスする。
発明者は、Ve r eVc e / 2に接続すると
、電圧揺れ中、差a tンス電圧の大きざが安定化され
ることを発見した。さらに、Vc F −Vc c /
2に対して、センス外乱の大きさはわずかなレベルまで
減じ゛られる。
VNWが1.5■。、に等しいので、電荷注入問題もま
た、この発明で非常に減じられる。
したがって、この発明のCMOSメモリバイアス方法は
、電流スパイク、差動センスアンプ電圧の大きさの減少
、センスレベル外乱、および電荷注入という問題を減じ
、または除去する。さらに、ビットライン/ダミービッ
トラインの対が、センスサイクルの開始前にプリチャー
ジされるので、アクセスタイムは最小にされる。その上
、ビットラインをエミュレートするバイアス発生器を用
いると、電圧消散が最小になる。この発明の他の利点は
、次の図面、および好ましい実施例の詳細な説明から明
らかとなろう。
ましいf′  の  な霊 この発明は、CMOSメモリセルバイアス方法を提供す
る。
第1図は、この発明の好ましい実施例の概略図である。
第1図では、回路は、Pドープしたシリコンサブストレ
ートの表面上に構成される。N形井戸12は、P形サブ
ストレート13の表面上に形成される。センスアンプは
、Pチャンネル交差結合ラッチ14、およびNチ1!ン
ネル交差結合ラッチ16を協える。Pチャンネル交差結
合ラッチ14は、第1および第2Pチヤンネルトランジ
スタ18および20を含み、それらのソースは、Pチャ
ンネルソース駆動ライン21に接続される。
第1Pチヤンネルトランジスタ18のドレインは、第1
回路接続点22に結合され、第2トランジスタ20のゲ
ートはまた、第1回路接続点22に結合される。第2ト
ランジスタ20のドレインは、第2回路接続点24に結
合され、第1トランジスタ18のゲートは、第2接続点
24に結合される。
Nチャンネル交差結合ラッチ16は、第3および第4N
チヤンネルトランジスタ26および28を含み、それら
のソースは、Nチャンネルソース駆動ライン29に接続
される。第3トランジスタ26のドレインは、第3回路
接続点30に結合され、第4トランジスタ28のゲート
はまた、第3回路接続点30に結合される。同様に、第
4トランジスタ28のドレインは、第4回路接続点32
に結合され、第3トランジスタ26のゲートは、第4回
路接続点に結合される。
ビットライン34は、第1回路接続点22および第3回
路接続点30を結合し、かつダミービットライン36は
、第2回路接続点24および第4回路接続点32を結合
する。
ビットラインは、第1の組の128記憶セル38に結合
される。これらの記憶セルを、第3図および第4図に関
連し゛τ以下でより詳細に説明する。
各記憶セルは、蓄積接続点42をビットライン34に結
合するトランジスタ切換転送ゲート40を含む。M積接
続点42およびコンデンサプレート44は、静電容fl
cstを有する蓄積コンデンサ45を形成する。転送ゲ
ート40のトランジスタのゲートは、1組のワードライ
ン46に接続される。
ダミービットライン36は、第2の組のメモリセル38
に結合される。第1および第2の組のメモリセル38は
、ワードライン46を交互にすることによって規定され
る。用語、ビットラインおよびダミービットラインは相
対的であることを理解しなければならない。ビットライ
ンは、リード、ライト、またはリフレッシュ動作中、メ
モリセルに結合されるラインである。
たとえば、WL+によってアクセスされるセル38が読
出されれば、ライン34はビットラインであり、かつラ
イン36はダミービットラインである。しかしながら、
W L 2によってアクセスされるセル38が読出され
れば、ライン36はピットラインであり、かつライン3
4はダミービットラインである。
すべてのコンデンサプレート44は、第5回路接続点4
8で終端する共通のCPライン47に接続される。
第5Pチヤンネル結合トランジスタ50は、ピットライ
ン34上の第6回路接続点52を、ダミービットライン
36上の第7回路接続点54に結合する。第5トランジ
スタ50のゲートは、φ8Lc4M号ライン56に結合
される。第6Nチヤンネルバイアストランジスタ58は
、ピットライン34上の第8回路接続点60を、第5回
路接続点48に結合する。第7Nチヤンネルバイアスト
ランジスタ62は、ダミービットライン36上の第9回
路接続点64を、第5回路接続点48に結合する。第6
トランジスタ58および第7トランジスタ62のゲート
は、φ賀1イネーブルライン66に結合される。
1.5Vcc井戸バイアス発生gs70は、N形井戸1
2に結合される。ビットラインをエミュレートT(lV
c c /2バイアス発生vs72&*、VgLEQラ
イン74によってwI5接続点48に結合される。
典型的に、実際のアレイは、第1図に描かれる多数の回
路を含む。VBLε0ライン74は、その回路のすべて
に接続され、プリチャージレベルがアレイ全体を通じて
同じであることを保証する。
第1図に描かれる回路の動作を、ワードライン上の電圧
状aVvLSPチャンネルおよびNチャンネルソース駆
動ライン29および21上の電圧レベル、それぞれφ、
およびφ−7、ビットライン34およびダミービットラ
イン36上の電圧レベル、VIILおよびVIILNお
よびφV−ライン56I3よびφ冒1ライン66上の電
圧レベルを引出すタイミング図である第2図に関連して
説明する。タイミング図に示される電圧レベルは、リー
ド°゛1′′センスサイクルを図解する。
第1図および第2図を参照すると、リード゛1″センス
サイクルは、RAS信号の大きさをハイ状態からロー状
態まで外部で変化させることによって開始される。この
例では、W L +に結合され、データエレメント1″
を記憶している記憶エレメントがアクセスされると仮定
される。
データエレメント1”は、蓄積接続点42をVccに等
しい電圧レベルまで充電することによって記憶される。
蓄積コンデンサ45の静電容認は、CATに等しい1、
それゆえに、′1”を示す蓄積接続点上の電荷Qgr(
1)は、C5rVccに等しい。0が記憶されるとき、
Qsv(0)は、0に等しい。
リードセンスサイクルの前に、RASはハイであり、φ
6Lεはローであり、かつφV古はハイである。したが
って、リードセンスサイクルの前に、ビットラインおよ
びダミービットラインは、第5トランジスタ50.およ
び第6トランジスタ58および第7トランジスタ62を
備える直列回路によって結合される。さらに、ビットラ
インおよびダミービットラインは、第6トランジスタ5
8および第7トランジスタ62によって、Vcc/2バ
イアス発生器72の出力に接続される。その結果、リー
ドセンスサイクルの前に、ビットラインおよびダミービ
ットラインは、V c c / 2にプリチャージされ
る。センスサイクルを開始する前に、ピットライン/ダ
ミービットラインの対をプリチせ−ジすることによって
、ライン上の電圧は、固定されることができ、それによ
って雑音を減じる。信号φ、およびφ丁はまた、Vcc
/2に初期設定される。
リードセンスサイクルがRASをローにクロックするこ
とによって開始されるとき、φBLεはハイにクロック
され、かつφ「Tτはローにクロックされる。その結果
、結合およびバイアストランジスタ50.58.および
62は、非導通状態に駆動され、かつビットライン34
は、ダミービットライン36およびバイアス発生器72
から電気的に分離される。W L +上のVWLは、ロ
ーに引張られ、蓄積接続点44をビットライン34に結
合する。
ピットライン上の電荷は、IItQ* r  (1)だ
け増加される。その結果、ピットライン上の電圧は、タ
イミング図の点Aで示されるように、ダミービットライ
ン上の電圧よりわずかに高い。点Aでのこの電圧差は、
SAに与えられるMuセンスアンプ電圧である。
ソース駆動信号φSおよびφ7は、それか、ら、Pチ1
!ンネル交差結合ラッチ14およびNチャンネル交差結
合ラッチ16に与えられる。第1接続点22および第3
接続点30での電圧は、タイミング図の点Aで示される
VaLの値に等しい。同様に、第2接続点24および第
4接続点32での電圧レベルは、タイミング図の点Aで
示されるV7τの値に等しい。交差結合Pチャンネルラ
ッチ14は、タイミング図の点へでの電圧差によってト
リガされ、ビットライン34を点Bでの完全なVat値
まで引張る。同様に、交差結合Nチャンネルラッチ16
は、点Aで示される差動センスアンプ電圧によってトリ
ガされ、ダミービットライン36をタイミング図の点B
での0■まで引張る。
ビットライン34およびダミービットライン36をV 
c c / 2までプリチャージすると、タイミング図
に図解されるVaLおよびV−を同時にプルアップおよ
びプルダウンすることが容易になる。
リード“1”センスサイクルが完了すると、RASはハ
イにクロックされる。少し後、φBLEはローにクロッ
クされ、それによって結合トランジスタ50を介して、
ビットライン34およびダミービットライン36を結合
する。ビットライン34の静電容l1CaL1およびダ
ミービットライン36の静電容ff1CaLは、はぼ等
しい。ビットライン34およびダミービットライン36
の結合の前に、VB、LがVcc”C’あり、かつVa
tがOであることに注目されたい。その結果、ラインが
結合されるとき、ビットライン34およびダミービット
ライン36上の電圧レベルVcは、0とVccとの闇の
中間レベル、すなわち約Vc c / 2に等しくなる
だろう。
ピットライン/ダミービットラインの対の結合に続いて
、φ[lLEはハイにクロックされ、結合トランジスタ
58および67を介して、ビットライン/ダミービット
ラインの対をVa L E Q出カフ4に結合する。
φBLEおよびφ口]信号は、τnに関してクロックさ
れる。信号の発生は、当該技術分野に周知の標準の技術
によって達成される。
第3図は、この実施例で利用される記憶セル38の断面
図である。第1図および第3図の同一のまたは対応する
部分は、同じ参照数字が与えられている。ビットライン
34は、転送ゲート40にトランジスタの第1−子を形
成するP+ビットライン接合34Aに結合される。アク
セストランジスタの第2端子は、蓄積接続点を形成する
P1領域42である。コンデンサプレート44は、蓄積
接続点42の部分上に析出されるポリシリコン層であり
、かつ薄い酸化物層80によって蓄積接続点から分離さ
れる。薄い酸化物層80の静電容量は、co×に等しい
。蓄積領域42とNy井戸12との間の境界は、ダイオ
ードとして作用するPN接合を形成する。P N )1
合は、CJに等しい静電容量を有する。
第4図は、第3図に描かれるメモリセルの概略図である
。蓄積領域42に蓄積される電荷の大きさQ s T 
sおよび蓄積接続点での電圧Vsrに対する電圧揺れの
影響を、第4図にtmibで説明する。第4図には、蓄
積領域42とN形井戸12との間に形成されるPNダイ
オ−plおよびPN接合の固有の静電容llCJは、ダ
イオード9oおよびコンデンサ92によって表わされる
たとえば、6■に等しいVccから4■に等しいVcc
までの電圧揺れ中、蓄積領域42に蓄積される電荷の量
子は、容量プレートを蓄積領域から分離する薄い酸化物
Ig80、および蓄積領域42とN形井戸12との間に
形成されるPH1域の静電容I CJを介する容置結合
のため変化する。
さらに、PNダイオード90は順バイアスされ、それに
よって電荷は蓄積領域42からN形井戸12に注入され
ることができる。
電圧揺れのため蓄積領域42に蓄積される電荷レベルが
このように変化すると、リード動作中に発生されるビッ
トライン34とダミービットライン36との間の差動セ
ンス電圧の大きさを減じがちである。この差動センス電
圧の大きさの減少は、センスアンプの効率を非常に減じ
、それによってメモリの記憶されたビットの読出にエラ
ーが生じる。発明者は、アレイのコンデンサプレートを
Vc c / 2でバイアスすると、Vcc揺れに対し
て、差動センスアンプ電圧の大きさが安定化されること
を発見した。
電圧揺れにm″iするさらに他の問題は、選択されてい
ない記憶された”1”とビットライン34との圓の電荷
結合による、ビットライン上のセンスレベルの外乱であ
る。このセンス外乱を、次の例で説明し、与えられた電
圧レベルの値は、単に、含まれる原理を説明するのに役
立ち、かつ実際の回路で達成される値であることは意図
されていない。
Vccが6vから4vまで揺れ、かつワードライン46
はVccに接続されるので、転送ゲート40のトランジ
スタのゲートでの電圧が、6■から4vまで降下すると
仮定しよう。転送ゲート40のトランジスタのソース電
圧は、Vtrに等しい。蓄積接続点で蓄積される電荷は
、■。、が6Vに等しく、かつその結果Vsrが6■に
等しいとき、蓄積コンデンサ45を充電することによっ
てセットされる。コンデンサプレートが接地に接続され
、かつN形井戸が1.5Vccでバイアスされれば1.
蓄積接続点での電圧レベルは、■。。
揺れ中、6Vから約5.4vまで降下する。蓄積接続点
は、転送ゲート40のトランジスタのソースであり、か
つその結果、ゲート電圧−ソース電圧に等しいVcsは
、−1,4Vに等しい。Pチャンネルトランジスタのし
きい値電圧は、約−7■に等しいので、アクセストラン
ジスタはターンオンされ、かつ電流は、蓄w4領域から
ビットラインまで流れ、それによってセンス動作の前に
Va、を変化させる。
しかしながら、コンデンサプレートが、供給電圧、また
はそのいくつか多数に接続されれば、センス外乱問題は
、減じられまたは除去される。この発明では、センス外
乱および差動センス電圧減少の防止はともに、■CPを
Vc c / 2に等しくセットすることによりて達成
される。
さらに、l811領域とN形井戸との間のPNダイオー
ドを逆バイアスすることによる電荷注入は、■Mwが1
.5Vccに等しいので防がれる。Vccが6■から4
■まで揺れればs Vw wの値は6vであり、かつダ
イオード92は逆バイアスされて留まる。
第5図は、第1図のビットラインをエミュレートするV
cc/2バイアス発生器72の回路図である。第5図を
参照すると、Pチャンネルトランジスタ100は、Vc
c入力102を回路接続点104に結合する。回路接続
点104は、ビットラインをエミュレートするコンデン
サCBLE106に結合される。Nチャンネルトランジ
スタ108は、接地端子110を回路接続点111に結
合する。回路接続点111は、ダミービットラインをエ
ミュレートするコンデンサC11LE112に結合され
る。トランジスタ100のゲートは、φ「77入力11
4に直接結合され、一方トランジスタ108のゲートは
、インバータ116を介してφ「T]八へ114に結合
される。コンデンサ゛CaLεおよびCattは、Pチ
ャンネルトランジスタ118、およびNチャンネルトラ
ンジスタ120および122を備える直列回路によって
結合される。トランジスタ118のゲートは、φ。、ζ
入力124に直接結合され、かつトランジスタ120お
よび122のゲートは、インバータ126を介してφ。
5.入力124に結合される。
トランジスタ120のソースおよびトランジスタ122
のドレインは、回路接続点128に結合される。回路接
続点128は、Va L E Oライン74上でv8L
εQ信号を与える出力を有する、単位利得バッファ回路
130の入力に結合される。
第5A図に描かれるビットラインをエミュレートするバ
イアス電圧発生器72の回路エレメントは、第1図に描
かれる回路エレメントに対応する。
特に、CaLt106JjよびCatc112は、アレ
イのピットライン34、ダミービットライン36および
転送ゲート40の静電容量に対応し、トランジスタ10
2および110は、交差結合ラッチ14および16のト
ランジスタに対応する。
トランジスタ118は、第5結合トランジスタ50に対
応し、かつトランジスタ120および122は、第6お
よび第7結合トランジスタ58および62に対応する。
ピットラインをエミュレートするバイアス発生器72の
回路エレメントの各々は、第1図に描かれる回路の対応
するエレメントの特性をエミュレートするために製作さ
れる。
第5B図は、C11LεおよびCa L Eの構造を描
く。したがって、CLI L EおよびCa L Eは
共に、第1図のメモリセル38の全静電容態を密にエミ
ュレートする。
第5図に描かれる回路の動作を、第6図のタイミング図
に関連して説明する。第6図では、φ。
5.およびφ「「1の状態は、時間の関数として描かれ
る。時間間隔11 I +を中、φateはハイにクロ
ックされ、トランジスタ118,120.および122
をター ンオフし、かつC1ILE106およびC[1
LE112を電気的に分離する。この時間間隔中、φ7
古はローにクロックされ、トランジスタ102をターン
オンし、かつコンデンサCaLt106をVccまで充
電し、一方トランジスタ108はまた、ターンオンされ
、コンデンサC11LE112をOVまで充電する。そ
の結果、時間間隔411”中、C1ILE106はVc
cまで充電さ、れ、かつCnta112はOまで充電さ
れる。
時間間隔” I I″中、φoscはハイにクロックさ
れ、トランジスタ100および108をターンオフし、
それによりてCIIL−E106および0丁で1112
を、それぞれVcc端子102および接地端子110か
ら分離する。信号φ。8cはローにクロックされ、トラ
ンジスタ118,120、および122をターンオンし
、Catc106をC1ILE106に結合する。この
実施例では、C1ILE106およびCatil12の
大きさは等しく、そのため上で説明した結合ステップの
ため、電荷は2つのコンデンサ間に等しく分布し、かつ
そのため両方のコンデンサ上の電圧は、約■c c /
 2に等しい。
コンデンサ106および112は、時III1ml隔I
I I I II中、出力端子129に結合される。出
力端子129での出力信号の大きさva t Eは、し
たがって、Oatε106と0首1112との間で共用
している電荷によって定められる。
出力端子129は、単位利得バッファ130の入力に結
合される。単位利得バッファ130の出力VB1.EO
は、したがって、約Vc c / 2に等しい。
出力電圧の大きさVa L E Oは、対応プ゛る回路
エレメントのエミュレーションのために、ピットライン
34およびダミービットライン36を結合することによ
って発生される電圧レベルの大きさVcを密にトラッキ
ングする。このトラッキングの重要さを、次の例によっ
て説明する。
いかなる電圧基準の出力も、温度、および回路パラメー
タの望ましくない変動によって影警を及ぼされることは
周知である。したがって、■。およびVIILEQは、
公称的には■。、/2に等しいが、上で説明したファク
タによって、わずかな偏差が誘起される。
第1図を再び参照すると、Vccは5vであり、かつピ
ットライン34およびダミービットライン36を結合す
ることによって接続点48に生じる電圧v心が、処理パ
ラメータの変動のために、2゜2Vであると仮定しよう
。さらに、Vn L r: eは2.5■であると仮定
しよう。したがって、ピットラインをエミュレートする
バイアス発生器は、電流を供給することによって、アレ
イのピットライン/ダミービットラインの対を2.5V
まで充電しなければならない。充W1′i11!流の発
生は、電力を消散し、かつメモリアレイのパラメータ全
体に有害である。
対照的に、この発明では、VcおよびVOILEOは、
回路コンポーネントのエミュレーションのため、はぼ等
しい。ビットライン/ダミービットラインの対を充電す
るには電流はほとんど必要とされず、かつしたがって、
最小の電力が消散される。
ビットラインをエミュレートするバイアス電圧発生器7
2は、電流をビットライン/ダミービットラインの対に
供給し、長いプリチャージサイクル中、ビットライン接
合を介して漏れ電流を補償する。さらに、それは、信号
損失を防ぐため、Vcc揺れ中、m準電圧レベルをN持
し、かつメモリセルのコンデンサプレートをバイアスす
る。
したがって、バッファ130は、これらのlll能を果
たすため、電流ソース/シンク能力をイ■しなければな
らない。このシステムに用いるのに癲する低電力0MO
3基準電圧ドライバは、チャンによる「低インピーダン
スドライバを有する低電力CMO8基準発生器」という
題の同時継続中の共通に譲渡された特許出願9代理人−
書類第A298号で説明されてiJ3す、ここで参照す
ることによって援用する。このバッファは、電流ソース
/シンク能力を有し、すべてのCPをVc c / 2
で維持し、かつビットラインおよびダミービットライン
の対のブリチ1!−ジレベルをV c c / 2で維
持する。
したがって、この発明のバイアス方法は、プリチャージ
N流スパイクの問題、差動センス電圧信号の減少、セン
ス外乱および電荷注入の問題を減じまたは除去する。さ
らに、センスサイクルを開始する前にビットライン/ダ
ミービットラインの対をプリチャージすると、アクセス
タイムは最小限に保持される。電圧基準で利用されるエ
ミュレーシミン技術は、電力消散を最小にする。
この発明を、特定の実施例に関して説明してきた。他の
実施例も、当業音に明らかとなろう。特に、ビットライ
ン、メモリセル、および他の回路コンポーネントの配列
は、この発明を実行するのに重要ではない。さらに、上
述の例として挙げたバイアス電圧レベルからのわずかな
偏差は、特定的な応用では重要ではない。
さらに、この発明のバイアス方法は、N形サブストレー
トに形成されるP形井戸に配列されるNチャンネルメモ
リセルを有するCMOSメモリで用いるのに適する。
したがって、この発明は、前掲の特許請求の範囲によっ
て示されるものを除いて制限されることを意図していな
い。
【図面の簡単な説明】
第1図は、この発明の実施例の回路図である。 第2図は、第1図の実施例の動作を図解するタイミング
図である。 第3図は、Pチャンネルメモリセルの断面図である。 第4図は、第3図に描かれるセルの回路図である。 第5A図は、ビットラインをエミュレートするVcc/
2バイアス発生器のための回路図である。 第5B図は、ビットラインをエミュレートするコンデン
サの概略図である。 第6図は、第5図の回路の動作を図解するタイミング図
である。 図において、10はPドープしたシリコンサブストレー
トの表面、12はN形井戸、13はP形サブストレート
、14はPチャンネル交差結合ラッチ、16はNチャン
ネル交差結合ラッチ、18゜20.100および118
はPチャンネルトランジスタ、26.28,108.1
20および122はNチャンネルトランジスタ、21は
Pチt!ンネルソース駆動ライン、29はNチャンネル
ソース駆動ライン、22.24.30.32.48゜5
2.54.60.64,104.111および128は
回路接続点、34はビットライン、36はダミービット
ライン、38は記憶セル、40はトランジスタ切換転送
ゲート、42はiff接続点、44はコンデンサプレー
ト、45は蓄積コンデンサ、46はワードライン、47
はCPライン、50および67はPチャンネル結合トラ
ンジスタ、58および62はNチ1pンネルバイアスト
ランジスタ、56はφaLE信号ライン、66はφBL
iイネーブルライン、70は1.5Vcc井戸バイアス
発生器、72はビットラインをエミュレート’j’6V
c c /2バイアス発生器、74はVIIL[Qライ
ン、80は薄い酸化物層、90はPNダイオード、92
および112はコンデンサ、102および110は接地
端子、106はビットラインをエミュレートするコンデ
ンサ、112はダミービットラインをエミュレートする
コンデンサ、114はφ。8.入力、124はφ。sc
大入力116および126はインバータ、129は出力
端子、130は単位利得バッファ回路である。

Claims (18)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)CMOSメモリバイアスシステムであつて、前記
    CMOSメモリは、外部電源電圧ソースV_c_cに結
    合され、かつ第1導電形式のサブストレートに形成され
    る第2導電形式の井戸に配列される第1導電形式のチャ
    ンネルを有する複数のメモリセルおよびダミーメモリセ
    ルを含むタイプのものであり、 センスサイクル中、前記メモリセルに記憶されるビット
    を検知するCMOSセンスアンプ、前記センスアンプの
    第1入力に結合されるビットライン、 前記センスアンプの第2入力に結合されるダミービット
    ライン、および 蓄積コンデンサを前記ビットラインに結合するゲートを
    有する少なくとも1つのメモリセルを備え、前記蓄積コ
    ンデンサは、蓄積接続点およびコンデンサプレートを含
    み、 前記ビットライン/ダミービットラインの対を約V_c
    _c/2までプリチャージするために、前記ビットライ
    ンおよび前記ダミービットラインを結合する手段、およ
    び 前記結合されたビットラインおよびダミービットライン
    、ならびに前記コンデンサプレートを、多数のV_c_
    cまでバイアスする手段をさらに備える、システム。
  2. (2)メモリセルは、P形転送ゲートを有し、井戸はN
    形井戸であり、かつサブストレートはP形シリコンであ
    る、特許請求の範囲第1項記載のシステム。
  3. (3)前記センスサイクルの開始前に、前記結合手段お
    よび前記バイアス手段を活性化する手段をさらに備える
    、特許請求の範囲第2項記載のシステム。
  4. (4)前記コンデンサプレートおよびダミーコンデンサ
    プレートをバイアスする前記手段は、約V_c_c/2
    に等しい大きさを有するV_B_L_E_Q出力信号を
    発生させる、ビットラインをエミュレートするバイアス
    発生器を備える、特許請求の範囲第3項記載のシステム
  5. (5)前記ビットラインおよび前記ダミービットライン
    を、前記ビットラインをエミュレートするバイアス発生
    器の出力に結合する手段をさらに備える、特許請求の範
    囲第4項記載のシステム。
  6. (6)井戸を約1.5V_c_cでバイアスする手段を
    さらに備える、特許請求の範囲第5項記載のシステム。
  7. (7)前記結合手段は、 φ_B_L_E結合信号を第1状態から第2状態までク
    ロックすることによつて活性化され、前記ビットライン
    および前記ダミービットラインを選択的に結合する結合
    トランジスタを備える、特許請求の範囲第5項記載のシ
    ステム。
  8. (8)前記バイアスする手段は、 φ@_B_L_E@信号を第1状態から第2状態までク
    ロックすることによつて活性化され、前記ビットライン
    を前記V_B_L_E_Q出力信号に結合する第1バイ
    アストランジスタ、および φ@_B_L_E@信号を第1状態から第2状態までク
    ロックすることによつて活性化され、前記ダミービット
    ラインを前記V_B_L_E_Q出力信号に結合する第
    2バイアストランジスタを備える、特許請求の範囲第7
    項記載のシステム。
  9. (9)前記結合手段は、 前記センスサイクルの開始前に、φ_B_L_E信号の
    状態を変化させる手段をさらに備える、特許請求の範囲
    第8項記載のシステム。
  10. (10)前記バイアス手段は、 前記センスサイクルの開始前に、φ@_B_L_E@信
    号の状態を変化させる手段をさらに備える、特許請求の
    範囲第9項記載のシステム。
  11. (11)前記ビットラインをエミュレートするバイアス
    発生器は、 前記ビットライン、前記ダミービットライン、および転
    送ゲートの特性をエミュレートする手段、前記CMOS
    センスアンプの特性をエミュレートする手段、 前記結合トランジスタの特性をエミュレートする手段、
    および 前記バイアストランジスタの特性をエミュレートする手
    段を備える、特許請求の範囲第10項記載のシステム。
  12. (12)前記センスアンプは、 前記ビットラインおよび前記ダミービットラインを結合
    する交差結合Pチャンネルラッチ、および 前記ビットラインおよび前記ダミービットラインを結合
    する交差結合Nチャンネルラッチを備える、特許請求の
    範囲第11項記載のシステム。
  13. (13)外部電圧供給源V_c_cに結合されるCMO
    Sメモリアレイのためのバイアスシステムであつて、こ
    のタイプの前記メモリは、ビットラインおよびダミービ
    ットラインに結合されるCMOSセンスアンプを有し、
    前記アンプは、センスサイクル中、メモリセルに記憶さ
    れるビットを検知し、ビットラインは、1組のメモリセ
    ルに接続され、メモリセルの各々は、蓄積コンデンサを
    ビットラインに結合する第1導電形式の転送ゲートを有
    し、蓄積コンデンサは、蓄積接続点およびコンデンサプ
    レートを有し、かつメモリセルは、第1導電形式のサブ
    ストレートに形成される第2導電形式の井戸に配列され
    、 前記ビットラインおよびダミービットラインを結合し、
    ラインをV_cにプリチャージする手段を備え、ここで
    V_cは約V_c_c/2に等しく、かつプリチャージ
    されたビットラインおよびダミービットライン、および
    コンデンサプレートを約V_c_c/2までバイアスす
    る手段をさらに備える、システム。
  14. (14)前記バイアス手段は、 V_B_L_E_Q出力を与えるビットラインをエミュ
    レートするバイアス発生器を備え、ここでV_B_L_
    E_Qは実質的にV_cに等しい、特許請求の範囲第1
    3項記載のシステム。
  15. (15)井戸を約1.5V_c_cでバイアスする手段
    をさらに備える、特許請求の範囲第14項記載のシステ
    ム。
  16. (16)前記センスサイクルの開始前に、前記プリチャ
    ージ手段を活性化する手段をさらに備える、特許請求の
    範囲第15項記載のシステム。
  17. (17)外部電圧供給源V_c_cに接続されるCMO
    Sメモリアレイをバイアスするシステムであつて、アレ
    イは、第1導電形式のサブストレート上に形成され、こ
    のタイプの前記アレイは、外部で開始されたセンスサイ
    クル中、センスアンプの第1および第2入力接続点で生
    じる差動電圧信号を検知する少なくとも1つのセンスア
    ンプを有し、かつこのタイプの前記アレイは、複数のメ
    モリセルを有し、各セルは、コンデンサプレートおよび
    蓄積接続点を含む蓄積コンデンサ、かつまた第1導電形
    式の転送ゲートを有し、メモリセルは、サブストレート
    に形成される第2導電形式の井戸に配列され、 センスアンプの第1入力接続点に結合されるビットライ
    ン、 前記ビットラインに制御可能に結合される第1の組のメ
    モリセル、 前記センスアンプの第2入力接続点に結合されるダミー
    ビットライン、 前記ダミービットラインに制御可能に結合される第2の
    組のメモリセル、および φ_B_L_E信号を第1状態から第2状態までクロッ
    クすることによつて活性化され、前記ビットラインおよ
    び前記ダミービットラインを選択的に結合する結合トラ
    ンジスタを備え、結合後、ビットラインおよびダミービ
    ットライン上で生じる電圧レベルの大きさはV_cであ
    り、 V_B_L_E_Q出力信号を発生させる、ビットライ
    ンをエミュレートする電圧バイアス発生器、および φ@_B_L_E@信号を第1状態から第2状態までク
    ロックすることによって活性化され、前記ビットライン
    およびダミービットラインをそれぞれ前記V_B_L_
    E_Q信号に選択的に結合する第1および第2バイアス
    トランジスタをさらに備え、前記ビットラインをエミュ
    レートするバイアス発生器は、前記センスアンプ、ビッ
    トライン、ダミービットライン、結合トランジスタ、お
    よびバイアストランジスタの特性をエミュレートする回
    路エレメントを含み、そのためV_B_L_E_Qの大
    きざは、実質的にV_cに等しく、V_B_L_E_Q
    およびV_cは、約V_c_c/2に等しく、 前記第1および第2の組のメモリセルのコンデンサプレ
    ートを前記V_B_L_E_Q出力信号へ結合するCP
    ライン、 約1.5V_c_cで井戸をバイアスする手段、および 前記センスサイクルの開始前に、φ_B_L_Eおよび
    φ@_B_L_E@を第2状態までクロックする手段を
    さらに備える、システム。
  18. (18)P形サブストレート、N形井戸、P形転送ゲー
    トを有する、特許請求の範囲第17項記載のシステム。
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