JPS63239673A - 半導体集積回路装置 - Google Patents

半導体集積回路装置

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Publication number
JPS63239673A
JPS63239673A JP62071509A JP7150987A JPS63239673A JP S63239673 A JPS63239673 A JP S63239673A JP 62071509 A JP62071509 A JP 62071509A JP 7150987 A JP7150987 A JP 7150987A JP S63239673 A JPS63239673 A JP S63239673A
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JP
Japan
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voltage
circuit
signal
power supply
output
Prior art date
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Pending
Application number
JP62071509A
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English (en)
Inventor
Kyoko Ishii
石井 京子
Kazumasa Yanagisawa
一正 柳沢
Masaya Muranaka
雅也 村中
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 ULSI Engineering Corp
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi ULSI Engineering Corp
Hitachi Ltd
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Filing date
Publication date
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Pending legal-status Critical Current

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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〕 この発明は、半導体集積回路装置に関するもので、九と
えば、電源電圧以上の高いレベルにされたタイミング信
号を形成するための昇圧回路を有するダイナミックRA
M等の半導体集積回路装置に利用して有効な技術に関す
るものである。
〔従来の技術〕
情報記憶用キャパシタとアドレス選択用のMOSFET
により構成される1MO8FET型メモリセルな用い友
ダイナミック型RAM等の半導体集積回路装置において
は、上記アドレス選択用MO8FETのゲー)K結合さ
れる、ワード線の選択レベルを電源電圧以上の電圧に昇
圧する昇圧回路(ブートストラップ回路)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
MO8FET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あるいは再
書込みハイレベルが上記MO8FETのしきい値電圧に
より低下してしまうのを防止するとともに、メモリセル
からの情報読み出し時に、高速にしかも効率よく信号を
データ線に伝達するためである。
このような昇圧回路として、九とえばアイイーイーイー
 ジャーナル オブ ソリッド ステート サーキット
(I EEE Journal of 5olid−8
tate C1rcuits)のVol、 5C−16
、Ml 5の492頁〜497頁に記載されているよう
なダイレクトプートストラップ方式等の各種の昇圧回路
が提案されている。
〔発明が解決しようとする問題点〕
昇圧回路の出力信号は、前述のように、メモリセルにお
ける書込み信号の電圧レベルを電源電圧Vcc&C維持
するためのものである。従って、電源電圧Vccより少
し高い電圧であればよい。ところが、出力信号の電位は
、電源電圧Vccのほぼ2倍という高い電圧になってし
まう。出力信号が印加される後段の回路素子を保護する
点から、出力信号の電位をある程度抑えることが必要で
ある。
この発明の目的は、昇圧回路を備えた、高い信頼性の半
導体集積回路装置を提供することにある。
この発明の他の目的は、ワード線の選択レベルを昇圧す
る昇圧回路を備えた、高い信頼性の半導体メモリを提供
することにある。
この発明の他の目的は、出力電圧を抑える機能を持つ昇
圧回路を備えた半導体集積回路装置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。
〔問題点を解決するための手段〕
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
を簡単に説明すれば、下記のとおりである。
昇圧回路の入力側又は出力側に電圧制限手段を設けるこ
とによって、昇圧回路の出力信号が、電源電圧以上に昇
圧され、かつ、所定の電位以下にされる。
〔作用〕
上記した手段によれば、昇圧回路の出力信号を受ける回
路素子の破壊を防止できる。
〔実施例〕
第2図には、この発明に係る昇圧回路を含むダイナミッ
ク型RAMの一実施例のプル2ク図が示されている。同
図における各回路素子および回路ブロックは、公知の0
MO8(相補型MO8FET)型半導体集積回路の製造
技術によって、特に制限されないが、P−型単結晶シリ
コンのような1個の半導体基板上に形成される。
1ビツトのメモリセルMCは、情報記憶キャパシタCs
と−1これに直列に接続されたアドレス選択用のNチャ
ネルMO8FXTQmとからなり、論理−1″ So”
の情報はキャパシタCsに電荷の形で記憶される。キャ
パシタCsの一方の電極には固定電位VG (=1/2
Vcc)が印加される。
メモリアレイ開−人RYは、特に制限されないが、折り
返しビット線方式とされる。第2図には、その一対の行
が具体的に示されている。一対の平行に配置された相補
データ線DL 、DLに、複数のメモリセルMCのそれ
ぞれの入出力ノードが、同図に示すように所定の規則性
をもって配分されて、結合されている。
プリチャージ回路PCは、代表として示されたMO8F
ETQ19のように、相補データ線DL。
DL間に設けられaNチャネル型のスイッチMO8FE
Tにより構成される。前の読出し又は書込みサイクルの
結果、センスアンプSAによって、相補データ線の一方
の電位は電源電圧Vccに、他方の電位は接地電位Vs
sにされる。次のサイクルに先立って、タイミング制御
回路TCで形成されたプリチャージ信号PCのハイレベ
ルによりて、相補データ線DL、DLはMO8FETQ
19を通して短絡される。これKより、データ線DL。
DLのプリチャージレベルV c c/2が得られる。
センスアンプSAは、代表として示されたPチャネ/l
/MO8FETQ21 、Q23と、NチャネルMO8
FETQ20 、Q22とからなる。すなわち、センス
アンプSAは、MO8FETQ20とQ21からなるC
MOSインバータと、MO8FETQ22とQ23から
なるCMOSインバータとの入出力を互いに結合して構
成されるCMOSラッチ回路で構成され、その一対の入
出力ノードが上記相補データ線DL 、DLに結合され
ている。また、°上記ラッチ回路には、特に制限されな
いが、並列形態のPチャ・ネルMO8FETQ26゜Q
27を通して電源電圧Vceが供給され、並列形態のN
チャネルMO8FETQ24 、Q25を通して回路の
接地電圧Vssが供給される。これらのパワースイッチ
MO8FETQ24 、Q25及びMO8FETQ26
 、Q27は、同じメモリマット内の他の同様な行に設
けられ九ラッチ回路に対して共通に用いられろ。言い換
えるならば、同じメモリマット内のラッチ回路における
Pチャネ/L/MO8FETとNチャネルMOS F 
E Tとはそれぞれそのソースが共通接続される。
上記MO8FETQ24 、Q26のゲートには、動作
サイクルではセンスアンプSAを活性化させる相補タイ
ミングパルスφpal 、φpalが印加され、MO8
FETQ25 、Q27のゲートには、上記タイξング
バルスφpal lφpal より遅れた、相補タイミ
ングパルスφpa2 、φpa2が印加される。このよ
うにすることによって、センスアンプSAの動′作は2
段階に分けられる。タイミングノくルスφpal、φp
alが発生されたとき、すなわち第1段階においては、
比較的小さいコンダクタンスを持つMO8FETQ24
及びQ26による電流制限作用によって、メモリセルか
らの一対のデータ線間に与えられ九微小読み出し電圧は
不所望なレベル変動を受けることなく増幅される。上記
センスアンプ8人での増幅動作によって相補データ線電
位の差が大きくされた後、タイミノグツくルスφpan
tφpa2が発生されると、すなわち第2段階になると
、比較的大きなコンダクタンスを持つMO8FETQ2
5 、Q27がオン状態にされる。センスアンプSAの
増幅動作は、MO3FETQ25.Q27がオン状態に
されることによって速くされる。このように2段階に分
けて、センスアンプSAの増幅動作を行わせることによ
りて、相補データ線の不所望なレベル変化を防止しつつ
、データ線の高速読み出しを行うことができる。
メモリセルMCからデータ線DLに与えられた電位がプ
リチャージ電圧Vcc/2より高い(低い)場合、セン
スアンプSAはその電位を電源電位Vcc  (接地電
位Vss)とする。センスアンプSAの差動的な増幅動
作の結果、最終的に、相補データ線DL 、DLの電位
は、一方が電源電位Vcc、他方が接地電位Vssとさ
れる。
ロウアドレスデコーダR−DCRは、1本のワード線を
選択する念めの選択信号を形成してメモリセルのアドレ
ッシングを行う。すなわち、ロウアドレスデコーダR−
DCRは、後述するロウアドレスバッファR−ADHか
ら供給される内部相補アドレス信号axo−axi を
解読し、ワード線選択タイミング信号φXに同期して所
定のワード線の選択動作を行う。
このワード線選択タイミング信号φXは、後述するタイ
ミング制御回路TCに含まれる昇圧回路(第1図に示さ
れる)により形成される。タイミング信号φXが電源電
圧Vccよりも高い電圧レベルなので、メモリセルへの
書込みあるいは再書込みにおけるハイレベルが低下して
しまうのを防止できるとともk、メモリセルからの情報
読み出し時に高速にしかも効率よく信号をデータ線に伝
達できる。
ロウアドレスバッファR−ADBは、ロウアドレススト
ローブ信号RASに基づいてタイミング制御回路TCに
おいて形成され友タイミング信号φark同期して外部
端子AO〜Aiから供給され几ロウアドレス信号AXo
−AXiを取込む。
アドレス信号AXo−AXiから、ロウアドレスバッフ
ァR−ADBは、アドレス信号AXo−AXiと同相の
内部アドレス信号axo −axi と、逆相の内部ア
ドレス信号axo −axi  (これらを合せて内部
相補アドレス信号axo〜axi と言う)とを形成す
る。
カラムスイッチC−5Wは、代表として示されているM
O8FETQ28 、Q29のように、相補データ線D
L 、DLと共通相補データ線CD。
CDを選択的に結合させる。これらのMO8FETQ2
8.Q29のゲートには、カラムデコーダC−DCRか
らの選択信号が供給される。
カラムデコーダC−DCRは、1本のデータ線を選択す
るためのデータ線選択信号を形成し、カラムスイッチC
WVc供給する。すなわち、カラムアドレスデコーダC
−DCRは、後述するカラムアドレスバッファC−AD
Hから供給される内部相補アドレス信号ayo〜ayi
を解読し、データ線選択タイミング信号φyに同期して
所定のデータ線の選択動作を行う。
このデータ線選択タイミング信号φyは、タイミング制
御回路TCにおいて形成されるが、タイミング信号φX
とは異なり電源電圧vCCより高い電圧レベルとはされ
ない。
カラムアドレスバッファC−ADBは、カラムアドレス
ストローブ信号CASに基づいてタイミング制御回路T
Cにおいて形成されたタイミング信号φacに同期して
外部端子Ao−Aiから供給されたカラムアドレス信号
AYo−AYiを取込む。アドレス信号AYo〜AYi
から、カラムアドレスバッファC−ADBは、アドレス
信号AYo−AYi と同相の内部アドレス信号ay。
〜ayiと、逆相の内部アドレス信号ayo〜ayi(
これらを合せて内部相補アドレス信号ayo〜ayi 
と言う)とを形成する。
読み出し動作においてデータ出力バッファDOBはその
タイミング信号φrwによって動作状態にされ、これに
含まれて共通相補データ線CD。
CDの信号を受るメインアンプの出力信号を増幅して外
部(データ出力)端子Doutから送出する。
書込み動作において、上記タイミング信号φrwKよっ
てデータ出力バッ7アDOBの出力はノ)イインピーダ
ンス状態にされる。書込み動作において、データ人力バ
ッファDIRは、そのタイミング信号φrwによって動
作状態にされ、外部(データ入力)端子Dinから供給
された書込み信号に従り九相補書込み信号を上記共通相
補データ線CD、CDに伝える。これにより、選択され
たメモリセルへの書込みが行われる。なお、読出し動作
において、上記タイミング信号φrwによってデータ人
力バッファDIRの出力はハイインピーダンス状態属さ
れる。
タイミング制御回路TCは、外部端子から供給されたロ
ウアドレスストローブ信号RAS、カラムアドレススト
ローブ信号CASおよびライトイネーブル信号WEを受
け、上記代表として例示的に示され几タイミング信号の
他、メモリ動作に必要な他の各種タイミング信号を形成
する。
電圧発生回路VGは、公知の構成であり、外部端子から
供給される正極性の電源電圧Vccから負の極性の基板
バイアス電圧vBBを発生する。
基板バイアス電圧VSSは、NチャネルMO8FETに
共通の基体ゲートであるP−型半導体基板に供給される
。なお、PチャネルMO8FETはN−型ウェル領域内
に形成され、このウェル領域には、例えば、電源電位V
ccが供給される。
上記のようにMO8FETQmとキャパシタCsとから
なるダイナミック型メモリセルへの書込み動作において
、キャパシタCsにフルライトを行う几め、言い換える
ならば、MO8FETQm等のしきい値電圧によりキャ
パシタCsへの書込みハイレベルのレベル損失が生じな
いようにする九め、ワード線プートストラップ回路(第
1図)が設けられる。このワード線プートストラップ回
路は、タイミング信号drl とその遅延信号dr2を
用いて、ワード線選択タイミング信号φXのハイレベル
を電源電圧Vcc以上の高レベルとする。
すなわち、信号φXのハイレベルは、外部端子から供給
されるICの動作電圧Vcc以上のレベルとされる。ま
た、信号φXのハイレベルは、外部端子から供給される
ICの動作の九めの2つの固定電位(つまり電源の電位
)のうちの絶体値的に大きい方の電位より高くされる。
この実施例では、信号φXのハイレベルは、接地電位V
ssに対して正の極性の電位Vccよりも高くされる。
あるいは、信号φXのハイレベルは、メモリセルのアド
レス選択用NチャネルMO8FETにおいて、そのドレ
イン(ドレインは多数キャリアが到達する端子)電圧よ
りゲート電圧が高くなるように、高くされる。
第1図には、上記タイミング制御回路TCのワード線選
択タイミング信号発生回路に含まれる昇圧回路の一実施
例の回路図が示されている。
この昇圧回路は、ロウアドレスストローブ信号RASに
基づいて形成され几これと同相の内部タイミング信号r
as人を受け、電源電圧Vccより高い出力電圧とされ
tワード線選択タイミング制御回路を形成する。
ロウアドレスストローブ信号RASに基づいて形成され
る内部タイミング信号ras Aは、その遅延信号dr
lを形成するための直列形態の奇数個のインバータ回路
N4〜N6に伝えられる。上記タイミング信号ras 
Aは、また、その遅延信号dr2を形成するための直列
形態の奇数個のインバータ回路N1〜N3に伝えられる
。これらのインバータ回路N1〜N3から成る遅延回路
の遅延時間は、インバータ回路N4〜N6から成る遅延
回路の遅延時間より大きくされる。
遅延信号dr2は、PチャネルMO8FETQ5のゲー
トと、NチャネルMO8FETQ9のゲートにそれぞれ
供給される。上記MO8FETQ5は、上記遅延信号d
r2を受けて、レベルIJ ミッタ用MO8FETQ6
を介して電源電圧Vccをブースト容量cptの入力側
電極に伝える。上記容量Cplは、この実施例では、メ
モリセルMCの容量素子Csと同一構造とされる。容−
31cplの入力側電極は、例えばP−型半導体基板内
に形成されたN型半導体領域であり、出力側電極は、例
えば基板上に形成され次長結晶シリコン膜である。容量
Cplの構造は、公知の種々の構造であってよい。上記
MO8FETQ9は、上記容量Cplの入力側電極と回
路の接地電位点との間に設けられる。上記MO8FET
Q6のゲートには、ダイオード形態のNチャネルMO8
FETQ7を介して基準電圧VCが供給される。上記M
O8FETQ6のゲート電圧を上記基準電圧(固定電圧
)VCVCより制限するため、上記MO8FETQ6の
ゲートには、上記基準電圧VCに向かって電流を流すダ
イオード形態のNチャネルMO8FETQ8が設けられ
る。上記基準電圧VCは、電源電圧Vccと回路の接地
電位との間に設けられる直列形態のNチャネルMO8F
ETQI 5〜Q18によって形成される。MO8FE
TQ15は、そのコンダクタンスが他のMO8FETQ
I 6ないしQlBに比べて十分小さくされ、MO8F
ETQ16〜Q18はそれぞれしきい値電圧vthを持
つようにされる。これにより、上記基準電圧VCは、上
記直列形態のMO8FETQi 6ないしQlBの合成
しきい値電圧(3Vth)のような定電圧にされる。直
列接続されるMOSFETの数を変えることによって、
基準電圧VCの値は他の値に設定できる。上記レベル制
限用のMO8FETQ6の両端と回路の接地電位点との
間には、リセット用のNチャネNMO8FETQ10お
よびQllが設けられる。これらのMOS F E T
QIOおよびQllのゲートには、プリチャージ信号p
Cが供給される。
ブースト容量Cplの出力側電極と電源電圧Vccの間
には、プリチャージ用MO8FETQ1が設けられる。
このMO8FETQIのゲートには、ダイナミック型R
AMが非選択状態〔信号RASがハイレベル〕の時にハ
イレベルとなるプリチャージ信号pcが供給される。上
記ブースト容量Cplの出力側電極から得られる電圧は
、PチャネルMO8FETQ2およびNチャネルMO8
FETQ3により構成される出力用のCMOSインバー
タ回路の動作電源電圧としてMO8FETQ2のソース
に供給される。MO8FETQ2のドレインから前記ワ
ード線選択タイミング信号φXが出力される。MO8F
ETQ2とQ3の間には、上記昇圧されたワード線選択
タイミング信号φXがNチャネルMO8FETQ3のド
レインに加わるのを防止する九め、そのゲートに電源電
圧Vccが定常的に供給されeNチャネルMO8FET
Q4が設けられる。これにより、MO8FETQ3のゲ
ート絶縁膜の破壊、ホットキャリアの発生が抑えられる
特に制限されないが、PチャネルMO8FETQ2が形
成されるN型ウェル領域、言い換えるならば、そのチャ
ネル領域は、他のPチャネル間O8FETと異なり、上
記MO8FETQ2のソース電極(ブーストラップ容:
1Cplの他方の電極側)に結合される。これにより、
昇圧されたタイミング信号φXと同一レベルの電圧がM
O8FETQ2のチャネルに印加されるので、高速に昇
圧され几タイミング信号φXを出力できる。
特に制限されないが、電源電圧VccとMO8FETQ
2のドレイン、すなわち昇圧回路の出力端子(φX)と
の間には、NテヤネNMO8FETQ12〜Q14およ
びブースト容量Cp2により構成される電圧補充回路が
設けられる。この電圧補充回路は、内部タイミング信号
ras Aより所定の時間遅れた内部タイミング信号r
as Bにより動作状態とされ、発振信号O8Cを受け
ろブースト容量Cp2による高電圧を出力端子φxK供
給する。
発振信号O8Cは、特に制限されないが、基板バイアス
電圧発生回路VGを構成する発振回路の発振出力が供給
される。このため、電圧発生回路VGは、例えば、この
明細書にrefferenceとしてciteされる米
国特杵出願号763.615 に示される構成とされ、
所定の信号をブースト容量Cp2に供給する。発振信号
O8Cがロウレベルのとき、MO8FETQI 2とQ
13を介して容量Cp2にプリチャージがなされる。発
振信号OC8がハイレベルにされることによって容量C
p2の出力側電極に発生する昇圧電圧は、MOS F 
ETQ14を介して上記昇圧回路の出力端子(φX)に
伝えられる。上記容量Cp2は、その容量値が小さく形
成されることによって、上記昇圧回路の出力電圧、言い
換えるならば、ブースト製置Cplの出力側電極におけ
る電圧がリーク電流によりレベル低下する分を補償する
程度の電流供給能力を持つようにされる。これKより、
ダイナミック型RAMが選択状態とされる間、ワード線
選択タイミンク信号φXの電圧レベルがリーク等により
低下するのを防いでいる。
タイミング信号φXは、第2図に示すように、ロウアド
レスデコーダR−DCHに供給される。
第3図には、上記ロウアドレスデコーダR−DCRの一
実施例の回路図が示されている。ロウアドレスデコーダ
R−DCRは、特に制限されないが、ロウデコーダR−
DCRIとR−DCR2との組み合わせによって構成さ
れる。第3図には、第1及び第2のデコーダR−DCR
I及びR−DCR2の1単位回路が代味として示されて
いる。
第3図に示す回路は、ワード1114本(WO−W3)
に対応する回路である。
ロウデコーダを2分割することによって、第20ウデコ
ーダR−DCR2のピッチ(間隔)とワード線のピッチ
とを合わせることができる。その結果、無駄な空間が半
導体基板上に生じない。
第1デコーダR−DCRIは、2ピツトの内部相補アド
レス信号axo 、axlに基づいて4通りのワード線
選択タイミング信号φxOO、φxo1 。
φxlO及びφxllを形成する。特に制限されないが
、タイミング信号φxoOは、アドレス信号aXO及ヒ
a x 1 カロウレベル(axOとaxlb”sハイ
レベル)にされているとき、タイミング信号φXに同期
してハイレベルにされる。同様に、タイミング信号φx
o1.φx10.φxllは、それぞれ、アドレス信号
axO及びaxl、axo及び5d、aXO及びaxl
がハイレベルにされているときタイミング信号φXに同
期してハイレベルにされる。
例えば、内部アドレス信号axOとaxlは、第1デコ
ーダの単位回路の2人力NANDゲート()lに入力さ
れる。ゲートG1の出力は、一方でCMOSインバータ
N7及びNチャネlvMO8FETQ30を通・してN
チャネルMOS F E TQ32のゲートに供給され
、他方でCMOSインバータN7及びN8を通してNチ
ャネルMO8FETQ34のゲートに供給される。従っ
て、タイミング信号φXの印加される端子と接地電位と
の間に直列接続され−ft:、MO8FETQ32とQ
34とは、相補的なスイッチ動作をする。これにより、
信号aXOと50とが共にハイレベルのとき、タイミン
グ信号φXのハイレベルに応じて、信号φxoOがハイ
レベルとなる。これに先立ち、NチャネルMO8FET
Q31により、チップの非選択期間つまりプリチャージ
信号PCのハイレベル期間に、MO8FETQ32のゲ
ートの電位は、Vcc −Vth  (Vth はMO
8FETQ3 xの1.きい値電圧)にプリチャージさ
れる。なお、そのゲートに電源電圧Vccが供給されm
NチャネルMO8FETQ33がMO8FETQ32と
Q34との間に直列に接続されることに゛より、信号φ
Xの高い電位が、直接MO8FETQ34のドレインに
印加されることを避けている。これにより、MO3FE
TQ34におけろゲート絶縁膜等の破壊、ホットキャリ
アの発生が抑えられる。
信号φxo1〜φxllのための単位回路UR−DCR
Iも同様の構成とされる。
4通りに変換されたワード線選択タイミング信号φxO
O、φxO1、φxlO及びφxllは、伝送ゲートM
O8FETQ35 、Q36 、Q37及びQ38を介
してメモリアレイM−ARYのワード線wo 、Wl 
、W2及びW3に伝えられる。MO3FETQ35 、
Q36 、Q37及びQ38のゲートには、第2デコー
ダR−DCR2の1つの単位回路UR−DCR2の出力
信号が、共通に、供給される。
第2デコーダの各単位回路には、残りの内部アドレス信
号ax2〜axiが所定の組合せ、例えば信号ax2〜
axiの組合せで供給される。単位回路UR−DCR2
は、そのゲートに信号ax2〜axiを受ける、互いに
直列接続されたNチャネルMO8FETQ39〜Q42
と、互いに並列接続されたPチャネルMO8FETQ4
3〜Q46とからなる。このCMO8回路はNANDゲ
ートとして働き、4本のワード線(WO−W3)の選択
信号を形成する。このNAND回路の出力は、CMOS
インバータN9で反転され、Nチャネル型のカットMO
3FETQ47〜Q50を通して、スイッチ回路として
のNチャネル型の伝送ゲートMO8FETQ35〜Q3
8のゲートに伝えられる。カットMO8FETQ47〜
Q50のゲートには、電源電圧Vccが印加される。ま
九、特に制限されないが、各ワード線と接地電位Vss
 との間には、ディスチャージMO8FETQ51〜Q
54が設けられ、そのゲートに上記NAND回路の出力
が供給される。
伝送ゲートMO8FETQ35〜Q38の各ゲートと電
源電圧Vccとの間には、プリチャージMO8FETQ
55〜Q58がそれぞれ設けられる。これにより、伝送
ゲートMO8FETQ35〜Q38のゲート電位は、プ
リチャージ信号PCのハイレベルにより、ワード線Wの
選択に先立って、Vcc−Vth (VthはMO8F
ETQ55〜Q58のしきい値電圧)にプリチャージさ
れる。
この実施例の動作は、基本的には、公知のダイナミック
RAMと同一である。従って、第1図の昇圧回路の動作
及びワード線選択動作が第4図を用いて、主として説明
される。
ダイナミック型RAMが非選択状態の時は、口ウアドレ
スストロープ信号RASおよびプリチャージ信号pcが
ハイレベルとされる。この九め、MO,5FETQ10
およびQllとプリチャージMO8FETQIがオン状
態にされて、ブースト容t ′Cp1は、電圧Vcc 
−Vth  (Vccは電源電圧、Vth はMO8F
ETQ1のLきい値電圧)にプリチャージされる。MO
8FETQIOにより、MO8FETQ5とQ6との接
続ノードに蓄積され比電荷はディスチャージされる。信
号RASのハイレベルに応じた内部信号ras Aのp
ウレペリにより、MO8FETQ5とQ2はオフ状態に
、MO8FETQ9とQ3はオン状態にされる。したが
って、ワード線選択タイミング信号φXはロウレベルと
される。
信号pcのハイレベ/I/により、同様に、MO5FE
TQ31及びQ55〜Q58がオン状態にされる。これ
により、信号φXのロウレベルが、MO8FETQ32
及びMO8FETQ35〜Q38を通して、各ワード線
WO−W3に供給される。
ダイナミックRAMが選択状態にされると、これに応じ
てプリチャージ信号pcはロウレベルにされ、上記MO
8FETQI(lよびQllとプリチャージMO8FE
TQIがオフ状態にされる。
上記ダイナミックRAMは、ロウアドレスストローブ信
号RASのロウレベルにより選択状態にされるものであ
り、このロウレベルによりロウ系の内部タイミング信号
ras Aはハイレベルにされる。
この内部タイミング信号ras Aのハイレベルにより
、その遅延信号drlが先にロウレベルとなり、MO8
FETQ2がオン状態、MO8FETQ3がオフ状態と
なる。上記MO8FETQ2のオン状態により、ワード
線選択タイミング信号φXは、ブースト容量Cplのプ
リチャージ電圧(Vcc=v th)に従ったハイレベ
k (Vcc−Vth)に立ち上がる。遅延信号drl
より遅れて遅延信号dr2がロウレベルとなると、MO
8FETQ5がオン状態となり電源電圧Vccに立ち上
がる入力信号を形成する。しかしながら、MO8FET
Q6は、そのゲートに上記基準電圧vc−vth (v
thはMO8FETQ7のしきい値電圧)が供給される
ことによってオン状態にされるものである。上記MO8
FETQ5のオン状態によって伝えられるハイレベルの
信号によってMO5FETQ6には、セルフブートスト
ラップがかかりそのゲート電圧が上昇しようとする。し
かし、MO8FETQ8が設けられているため、MO8
FETQ6のゲート電圧性、VC+Vth (Vth 
G!、MO8FETQ8のしきい値電圧)にレベルクラ
ンプされる。
し九がって、MO8FETQ6を介してブースト容量C
plの入力側電極に伝えられるハイレベルの信号は、そ
のゲート電圧からしきい値電圧vthを差し引い九電圧
VCに制限される。このため、ブースト容量cp1の出
力側電極には、上記電圧VCにプリチャージ電圧(Vc
c−Vth)を加えた昇圧電圧が得られる。上記のよう
に基準電圧VCが約avthのときには、昇圧電圧は、
約Vcc +2Vth となる。これにより、信号φX
はハイレベル電圧(Vcc−Vth)がさらに高い電圧
(Vcc十vth)にされる。昇圧回路の能力、つまり
容量Cplの両方の電極に所定のタイミングで電源電圧
を供給して得られる昇圧電圧とは独立に、昇圧回路の出
力電圧が決定される。つまり、昇圧回路の出力は、その
昇圧の能力以下とされる。
このように昇圧電圧が制限されろことによって、その出
力側(MO8FETQI 2〜Q14およびデコーダU
R−DCR1のMOSFET)に設けられる回路素子の
高電圧による破壊を防止することができる。昇圧回路を
構成する回路素子(MO8FETQ2〜Q4)の破壊も
防止できる。上記のような電圧制限を行う友めの回路素
子であるMO8FETQ6にかかる電圧は、電源電圧以
下の低い電圧であるため、電圧制限用の回路素子が破壊
されるおそれはない。
信号RASのロウレベルへの立下がりに同期して、ロウ
アドレス信号AXO〜AXiが取込まれ、内部アドレス
信号aXO〜axiが形成される。
内部アドレス信号aXOとaxlがハイレベルである場
合、ワード線選択タイミング信号φXのハイレベルに同
期して1つのワード線選択タイミング信号φx00がハ
イレベルに立ち上がる。この時上記MO8FETQ32
のチャネルが信号φx00のハイレベルにされることに
よって、すでにノ・イレベルにプリチャージされてい友
ゲート電圧はセルフブートストラップ作用によって高レ
ベルに持ち上げられる。これによって、信号φxOOは
、レベル損失なく(信号φXと同一レベルに昇圧され)
MO8FETQ35に伝えられる。この時、上記昇圧さ
れたM OS F E T Q 32のゲート電圧によ
ってMO8FETQ30は、そのゲートに電源電圧Vc
cが供給されるにもかかわらずオフ状態にされる。この
ようなMO8FETQ30のオフ状態によって、上記昇
圧された電圧が単位回路側の寄生容量との電荷分散によ
り低下させられてしまうことを防ぐことができる。
信号φXの昇圧レベルが制限されるので、MO5FET
Q32とQ33のゲート絶縁膜の破壊が防止できる。ま
た、信号φXのレベルの制御及びMO8FETQ33に
より、MO8FETQ34の同様の破壊及びホットキャ
リアの発生等を防止できる。
一方、非選択の第1デコーダの単位回路UR−DCRI
の出力φxO1〜φxllはロウレベルとされる。この
時、MO8FETQ32に相当するMOSFETはオフ
状態とされるので、そのゲートとドレイン間に高い電圧
(信号φXのレベルそのまま)が印加され、そのドレイ
ンと基板間にも高い電圧(信号φXのハイレベル電位の
絶対値と基板バイアス電圧Vllflの絶対値の和)が
印加される。しかし、この実施例では、信号φXの昇圧
レベルが制限されるので、MO8FETQ32に相当す
るMOSFETのゲート絶縁膜及び接合の降伏が防止で
きる。
内部アドレス信号ax2〜axiがハイレベルである場
合、第2デコーダの一つの単位回路UR−D CR2の
出力がロウレベルとされる。これにより、MO8FET
Q51〜Q54がオフ状態とされ、かつ、MO8FET
Q35〜Q38のゲートにハイレベルが供給される。こ
れにより、ワード線WO〜W3にそれぞれ、信号φxo
O〜φx01が伝送される。すなわち、ワード線W1〜
W3はロウレベルとされる。一方、MO8FETQ35
において、MO8FETQ32でのセルフブートストラ
ップ作用と同様の作用が生じることにより、ワード線W
Oには、信号φx00 がレベル損失なく伝えられる。
この結果、選択されたワード線WOには、昇圧されt信
号φXが、レベル損失なく、伝えられろ。この時、MO
8FETQ47は、MO8FETQ30と同じ働きをす
る。
信号φXの昇圧レベルが制限されるので、MO8FET
Q35のゲート絶縁膜の破壊及び接合降伏が防止できる
一方、非選択の第2デコーダの単位回路UR−DCR2
の出力はハイレベルとされる。この時、MO8FETQ
35に相当するMOSFETはオフ状態とされるので、
そのゲートとドレイン間に高い電圧(信号φXのレベル
そのまま)が印加され、そのドレインと基板間にも高い
電圧(信号φXの電位の絶対値と基板バイアス電圧VE
Rの絶対値の相)が印加される。しかし、この実施例で
は、信号φXの昇圧レベルが制限されるので、MO8F
ETQ35に相当するMOSFETのゲート絶縁膜及び
接合の降伏が防止できる。MO8FETQ51〜Q54
のオンにより、ワード線Wは、その非運時に、接地電位
とされる。
信号RASの立下がりから所定の時間だけ遅れて、カラ
ムアドレスストローブ信号CAS  (図示せず)が立
下がる。これに同期して取込まれたアドンス信号AYO
−AYiに基づいて、1つのカラムスイッチ、例えばM
O8FETQ28とQ29が選択される。これにより、
一対の相補データ線DL 、DLが共通データ線CD 
、CDに接続される。
ライトイネーブル信号WEのロウレベル又はハイレベル
に従って、入力バッファDIR又は出力バッファDOB
が動作状態にされる。これにより、データ入力端子Di
nに供給され友データが選択され几メモリセルMCに書
込まれるか、ま几は、選択され几メモリセルMCのデー
タがデータ出力端子Doutに出力される。
本発明によれば、次の効果が得られる。
(1)昇圧回路の出力信号が電源電圧以上であって、か
つ所定の値以下の電圧とされる。これにより、昇圧回路
の出力信号を受ける回路素子の破壊を防止することがで
きる。
(2)昇圧回路の昇圧され比出力電圧を得るために、そ
の電圧値が制限された信号を用いている。これにより、
出力電圧のレベルを確実に制限できる。
(3)  昇圧回路を構成するブースト容量の入力側電
極にレベル制限された入力信号を供給することにより出
力側電極から得られる出力電圧を所定の電圧に制限する
ことができる。これにより、レベル制限用の回路素子に
は、電源電圧以下の低い電圧しか供給されないから、回
路素子の破壊を防止することができるという効果が得ら
れる。
(4)上記(3)項により、動作電圧範囲を拡大できる
高信頼性の半導体集積回路装置を得ることができるとい
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。
たとえば、第5図の回路によって、電源電圧Vcc以上
であって所定の電圧以下にされたワード線選択タイミン
グ信号φXを形成してもよい。
第5図の昇圧回路では、ブースト容量Cplの入力側電
極に供給されるブースト信号φdrがローレベルの時、
すなわち、ダイナミックrtAMの非選択状態において
、ブースト容jlcalの出力側電極がプリチャージM
O8FETQIを介して電圧Vcc −V thにプリ
チャージされる。すなわち、プリチャージ信号pcのハ
イレベルによりMO8FETQIがオン状態となり、ブ
ースト容1cplを電圧Vcc−VthKプリチャージ
させる。ダイナミックRAMが選択状態となり、ブース
ト信号φdrがハイレベルになると、ブースト容1cp
lの出力側電極の電位は、はぼ電源電圧Vccの2倍の
電圧(2Vcc−Vth)に押し上げられ、電源電圧よ
りも高い電圧の信号φXが得られる。信号φxのハイレ
ベルを制限するために、この例では、電圧制限手段が昇
圧回路の出力側に設けられる。
すなわち、第5図に示すように、ダイオード形態とされ
たMO8FETQ59およびQ60による出力電圧のレ
ベル制限回路が設けられる。これにより、信号φXのハ
イレベルはVcc + 2 Vth(Vth&!MO8
FETQ59とQ60のり、きい値電圧)に制限される
。ダイオード形態のMOSFETの数を変えることKよ
りて、信号φXのハイレベルの値を変えることができる
第1図の実施例の回路は、種々、変更可能である。例え
ば、基準電圧VCを形成するための回路は、その消費電
流を小さくするため、チップ選択状態のときにのみ定電
圧を形成するようにするものでありてもよい。この几め
、例えばゲートに信号PCの同相の信号を受けるPチャ
ネルMO3FETが、電源電圧Vcc とMO8FET
Q15との間に設けられる。基準電圧VCの発生手段は
、公知の種々の手段を用いてもよい。また、この基準電
圧VCは、ヒエーズ手段等を用いることにより製品の特
性に応じて適当な電圧に調整しうるものであってもよい
。また、昇圧回路の出力端子の電圧補充回路は、昇圧さ
れた出力タイミング信号が比較的短い期間だけ発生され
る場合、あるいはそのレベル低下が問題にされない場合
には省略するものであってもよい。遅延回路の構成や、
ブースト容量の周辺回路等、種々の形態を採ることがで
きる。
第1図の回路において、昇圧回路(ブースト容量Cpl
)の入力側に設けられる電圧制限手段は、種々、変更可
能である。例えば、MO8FETQ1によるプリチャー
ジ動作のときに、ブースト容量Cp1の入力側電極に回
路の接地電位より高い電圧を加えることによって、実質
的な入力電圧のレベル制限を行うようにするものであっ
てもよい。
また、MO8FETQIVCよってブースト容量Cpl
の出力側電極にプリチャージされる電圧が適当な電圧制
限回路によって所定の電圧レベルに制限されてもよい。
昇圧回路は、ブースト容量をプリチャージしておいて、
それに実質的にレベル制限された入力電圧を加えろこと
によって電源電圧以上にされた電圧を得るようなもので
あれば何であってもよい。
本発明は、他の半導体メモリ、例えばスタティックRA
Mにおいて、ワード線の電位の昇圧回路に有効である。
本発明は、半導体メモリに限らず、ブースト容量を用い
る昇圧回路を含む半導体集積回路装置に適用できろ。さ
らに、本発明は、ブースト容量を用いない昇圧回路を含
む半導体集積回路装置に適用できる。
〔発明の効果〕
本願において開示される発明のうち代表的なものによっ
て得られる効果を簡単に説明すれば、下記のとおりであ
る。
すなわち、ワード線選択タイミング信号を形成するため
の昇圧回路の出力電圧が、電圧制限手段を設けることに
よって電源電圧以上であって所定の電位以下とされるの
で、前記出力電圧を受ける回路素子の破壊を防止できる
【図面の簡単な説明】
第1図は、この発明をダイナミックRAMのワード線選
択タイミング信号発生回路のtめの昇圧回路に適用した
場合の一実施例を示す回路図、第2図は、第1図の昇圧
回路を含むダイナミックRAMの一実施例を示すブロッ
ク図、第3図は、第2図のダイナミックRAMのワード
線選択回路を示す回路図、 第4図は、第1図の回路の動作を説明するためのタイミ
ング図、 第5図は、この発明の他の実施例であるダイナミック型
RAMのワード線選択タイミング発生回路の昇圧回路を
示す回路図である。 Cpl 、Cp2・・・ブースト容量、N1〜N6・・
・インバータ回路、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、R−
DCR・・・ロウデコーダ、C−DCR・・・カラムデ
コーダ、R−ADB・・・ロウアドレスバッファ、C−
ADB・・・カラムアドレスバッファ、DOB・・・デ
ータ出力バッファ、DIB・・・データ人力バッファ、
TC・・・タイミング制御回路。 //−+、 代理人 弁理士  小 川 勝 男1゛第1図 第3図 VI−1− 第4図 菖5コ

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、電源電圧以上であって第一の所定の電圧以下にされ
    た出力電圧を供給するための電圧発生手段であって、前
    記電源電圧以上の電圧を発生する昇圧手段と、前記電源
    電圧以上の電圧を第一の所定の電圧以下にする電圧制限
    手段からなる電圧発生手段を備えた半導体集積回路装置
    。 2、前記電圧制限手段は、前記昇圧手段の出力側に設け
    られ、前記昇圧手段の出力を前記第一の所定の電圧以下
    に制限することを特徴とする特許請求の範囲第1項記載
    の半導体集積回路装置。 3、前記電圧制限手段は、前記昇圧手段の入力側に設け
    られ、前記昇圧手段に供給される電圧を第二の所定の電
    圧以下に制限することによって、前記昇圧手段の出力を
    前記第一の所定の電圧以下に制限することを特徴とする
    特許請求の範囲第1項記載の半導体集積回路装置。 4、電源電圧以上であって第一の所定の電圧以下にされ
    た出力電圧を供給するための電圧発生手段であって、前
    記電源電圧以上の電圧を発生する昇圧手段と、前記電源
    電圧以上の第一の所定の電圧以下にする電圧制限手段と
    、 第一の方向に延在された複数のワード線と、第二の方向
    に延在された複数のデータ線と、前記ワード線と前記デ
    ータ線との交点に対応して配置された複数のメモリセル
    とを含むメモリアレイと、 前記ワード線を選択するための第一選択手段と、 前記データ線を選択するための第二の選択手段とを備え
    、 前記電圧発生手段が前記第一選択手段に前記出力電圧を
    供給することによって、選択されたワード線の電位が、
    実質的に、前記出力電圧にされることを特徴とする半導
    体集積回路装置。 5、前記第一選択手段は、第一選択回路、第二選択回路
    、前記第一選択回路と前記ワード線との間に接続され、
    そのゲートに前記第二選択回路の出力が供給されるMO
    SFETとからなり、前記電圧発生手段の前記出力電圧
    は、前記第一選択回路に供給されることを特徴とする特
    許請求の範囲第4項記載の半導体集積回路装置。
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0323898U (ja) * 1989-07-17 1991-03-12
JPH0323897U (ja) * 1989-07-17 1991-03-12
JPH0419897A (ja) * 1990-05-11 1992-01-23 Nec Corp ブートストラップ回路
JPH04102292A (ja) * 1990-08-20 1992-04-03 Fujitsu Ltd 昇圧回路
US5287307A (en) * 1990-02-27 1994-02-15 Ricoh Company, Ltd. Semiconductor memory device

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