JPS63251996A - Timer circuit - Google Patents

Timer circuit

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Publication number
JPS63251996A
JPS63251996A JP62087403A JP8740387A JPS63251996A JP S63251996 A JPS63251996 A JP S63251996A JP 62087403 A JP62087403 A JP 62087403A JP 8740387 A JP8740387 A JP 8740387A JP S63251996 A JPS63251996 A JP S63251996A
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JP
Japan
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capacitor
timekeeping
cell
capacity
timer circuit
Prior art date
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Application number
JP62087403A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yasuharu Nagayama
長山 安治
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.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Filing date
Publication date
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Publication of JPS63251996A publication Critical patent/JPS63251996A/en
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Abstract

PURPOSE:To sufficiently largely set a setting time in an allowable scope by connecting a prescribed number of cells for timing having the essentially same capacity structure as the cell capacity for storing the data in the memory cell of a dynamic RAM and forming a capacity for timing. CONSTITUTION:The titled circuit is equipped with a capacity C for timing and a precharging circuit 12 to precharge the capacity C for the timing. Since the capacity C for the timing is formed by using a cell for timing having the essentially same capacity structure as the cell capacity for storing the data in an actual memory cell 20 of a dynamic RAM, the minimum refreshing period requested by the actual memory cell 20 is changed by the temperature change and then, the discharging time constant of the capacity C for the timing at a timer circuit side is changed in the same way as this. Thus, the problem of the refreshing faulty due to the difference in both temperature characteristics does not occur and the setting time of the timer circuit can be enlarged.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、ダイナミックRAMのりフレッシュ要求信
号を発生するためのタイマ回路に関するもので、特に、
タイマ回路のセット時間を適切に設定するための技術に
関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a timer circuit for generating a dynamic RAM refresh request signal.
This invention relates to a technique for appropriately setting the set time of a timer circuit.

(従来の技術〕 周知のように、ダイナミックRAM (以下、rDRA
MJと呼ぶ。)は、トランジスタ1個と容量1個とによ
ってひとつのメモリセルを構成可能であるために、a集
積化に適した半導体メモリとなっている。一方、DRA
Mでは所定の期間内に各メモリセルの記憶言回をリフレ
ッシュする必要があり、そのために、所定時間ごとにリ
フレッシュ要求信号を自動的に発生するタイマ回路をD
RAM内に設けている。
(Prior art) As is well known, dynamic RAM (hereinafter referred to as rDRA)
I'll call you MJ. ) is a semiconductor memory suitable for a-integration because one memory cell can be configured with one transistor and one capacitor. On the other hand, D.R.A.
In M, it is necessary to refresh the memory words of each memory cell within a predetermined period, and for this purpose, a timer circuit that automatically generates a refresh request signal at predetermined intervals is installed in D.
It is located in RAM.

第8図はこのようなタイマ回路の従来例を示す図である
。同図において、この回路は、リングオシレータなどに
よって構成された発振器1を有しており、この発振器1
はクロックパルスφ。を発生するようになっている。こ
のクロックパルスφ。は容f!IC■の一方の電極に与
えられている。そして、この容量C□の他方の電極はN
チャネル形のMOSトランジスタ(以下、rNMO8T
Jと呼ぶ。)2.3に接続されている。これらのNMO
3T2.3は、後述する説明かられかるように、チャー
ジポンプ用トランジスタとして機能する。
FIG. 8 is a diagram showing a conventional example of such a timer circuit. In the figure, this circuit has an oscillator 1 composed of a ring oscillator or the like, and this oscillator 1
is the clock pulse φ. is starting to occur. This clock pulse φ. Ha yong f! It is applied to one electrode of IC■. The other electrode of this capacitance C□ is N
Channel type MOS transistor (hereinafter referred to as rNMO8T
Call it J. )2.3. These N.M.O.
3T2.3 functions as a charge pump transistor, as will be understood from the description below.

これらのうち、NMO8T2のソースは接地されている
。一方、NMO8T3のソースは、計時用容ff1CS
□と、この容量C8□をプリチャージする際に使用され
るNMO8T4との間のノードN8□に接続されている
Among these, the source of NMO8T2 is grounded. On the other hand, the source of NMO8T3 is the timing capacitor ff1CS
□ and NMO8T4, which is used when precharging this capacitor C8□, is connected to a node N8□.

このNMO8T4と容rIiCS□との直列接続は、電
源ライン5(電位V。。)と接地レベルとの間に介挿さ
れており、NMO8T4のゲートには、各リフレッシュ
サイクルの開始に応答して“H”レベルとなるプリチャ
ージ制御信号φ。が与えられる。さらに、上記ノードN
3□の電位はレベル検出器6によって検出されるように
なっている。
The series connection of this NMO8T4 and the capacitor rIiCS□ is inserted between the power supply line 5 (potential V..) and the ground level, and the gate of NMO8T4 is connected to “ Precharge control signal φ becomes H” level. is given. Furthermore, the above node N
The potential of 3□ is detected by the level detector 6.

次に、第8図の回路の動作を説明する。まず、前回のリ
フレッシュが開始された時点でプリチャージ制御信号φ
。がパルス的に“H”となり、それによってNMO8T
4がオンとなる。この結果、電源ラインから容ωC8、
へと電流が流れ、それによってこの容量cs■がプリチ
ャージされて、ノードNs■は“H”レベルとなる。こ
のプリチャージが完了するまでの期間はあらかじめ求め
られており、この期間が経過する頃にプリチャージ制御
信号φ、はL″に戻る。したがって、それ以後は、電源
ライン5と容ff1c3.が電気的に切離された状態と
なる。
Next, the operation of the circuit shown in FIG. 8 will be explained. First, at the time when the previous refresh was started, the precharge control signal φ
. becomes “H” in a pulsed manner, which causes NMO8T
4 is turned on. As a result, the capacity ωC8 from the power line,
A current flows to the capacitor cs■, thereby precharging the capacitance cs■, and the node Ns■ goes to the "H" level. The period until this precharge is completed is determined in advance, and the precharge control signal φ returns to L'' around the time this period elapses.Therefore, from then on, the power supply line 5 and the capacitor ff1c3. It becomes a state of separation.

一方、発振器1からのクロックパルスφ。がL”レベル
となるごとにNMO8T3はオンとなる。このため、容
ff1cs丁に蓄積されていた電荷は、クロックパルス
φ。が“L”レベルとなるごとに、NMO8T3および
NMO8T2を介して接地レベルへと少しずつ放電され
る。その結果、ノードNs■の電位は“H”レベルから
接地レベルへと徐々に低下する。そして、このノードN
STの電位がレベル検出器6内に設定されている所定の
しきい値以下になると、このレベル検出器6からリフレ
ッシュ要求信号RQが出力される。このリフレッシュ要
求信号RQはリフレッシュ制御回路(図示せず)に与え
られ、それによって所望のDRAMの各メモリセルの次
回のリフレッシュが実行される。また、このリフレッシ
ュ要求信号RQに応答してプリチャージ制御信号φ。が
再び“H”となり、その次のリフレッシュ要求信号発生
のための動作を開始させる。
On the other hand, the clock pulse φ from the oscillator 1. NMO8T3 turns on every time clock pulse φ goes to "L" level. Therefore, every time clock pulse φ goes to "L" level, NMO8T3 turns on. As a result, the potential of the node Ns■ gradually decreases from the "H" level to the ground level.
When the potential of ST becomes equal to or less than a predetermined threshold value set in the level detector 6, the level detector 6 outputs a refresh request signal RQ. This refresh request signal RQ is applied to a refresh control circuit (not shown), thereby executing the next refresh of each memory cell of the desired DRAM. Further, in response to this refresh request signal RQ, a precharge control signal φ is generated. becomes "H" again, and the operation for generating the next refresh request signal is started.

このようにして、リフレッシュ要求信号RQが周期的に
発生することになるが、その発生時間間隔、つまり第8
図のタイマ回路のセット時間Tは、計時用容量CS□の
放電時定数によって定まる。そして、この放電時定数は
、クロックパルスφ。の1サイクルごとのノードN8□
の電位低下量ΔVと、クロックパルスφ。のサイクルレ
ートとによって調整することができる。具体的には、た
とえば容量比(C3□/C□)を約40とし、クロック
パルスφ。のサイクルレートfCを4MH2とすると、
上記セット時間Tは温度の関数として第9因に示された
ような値となる。この第9図かられかるように、この例
におけるセット時間Tは、温度25℃〜75℃の範囲で
10〜12μsec程度である。
In this way, the refresh request signal RQ is generated periodically, and the generation time interval, that is, the 8th
The set time T of the timer circuit shown in the figure is determined by the discharge time constant of the timekeeping capacitor CS□. This discharge time constant is equal to the clock pulse φ. Node N8□ per cycle of
The amount of potential decrease ΔV and the clock pulse φ. The cycle rate can be adjusted by. Specifically, for example, the capacitance ratio (C3□/C□) is about 40, and the clock pulse φ. If the cycle rate fC of is 4MH2,
The set time T has a value as shown in the ninth factor as a function of temperature. As can be seen from FIG. 9, the set time T in this example is about 10 to 12 μsec at a temperature range of 25° C. to 75° C.

一方、64にのDRAMの場合には、128サイクル/
 2 m Secのリフレッシュ仕様とされており、待
機時には16μsec以下の周期で1サイクルのリフレ
ッシュをする必要がある。この条件からすれば、上記第
8図の回路は十分に小さなセット時間Tを有しているこ
とになる。
On the other hand, in the case of 64 DRAM, 128 cycles/
The refresh specification is 2 mSec, and during standby, it is necessary to refresh one cycle at a cycle of 16 μsec or less. Based on this condition, the circuit shown in FIG. 8 has a sufficiently small set time T.

ところが、DRAMの記憶保持特性は、プロセス技術の
改善によって非常に向上しており、高温(約70℃)で
も100m5ec以上、常温テハ数sec以上にも達し
ている。このため、近年のDRAMのリフレッシュにお
いては、上記仕様のように、16μsec以下の周期で
リフレッシュをする必要はなくなっている。つまり、仕
様上から要求されるリフレッシュ周期でリフレッシュを
する必要はなく、もつと長い周期でリフレッシュを行な
えば足りる。
However, the memory retention characteristics of DRAMs have greatly improved due to improvements in process technology, reaching 100 m5 ec or more even at high temperatures (approximately 70° C.) and several sec or more at room temperature. Therefore, in refreshing DRAMs in recent years, it is no longer necessary to refresh at a cycle of 16 μsec or less as in the above specifications. In other words, it is not necessary to refresh at the refresh cycle required by the specifications, and it is sufficient to refresh at a longer cycle.

この観点からすれば、第8図のタイマ回路におけるセッ
ト時間Tを長くすることが可能であり、このようにすれ
ばリフレッシュ動作に要する電力消費の軽減にもなるた
め、かなりのメリットがあることになる。
From this point of view, it is possible to lengthen the set time T in the timer circuit shown in Figure 8, and in this way, the power consumption required for refresh operation can be reduced, which is a considerable advantage. Become.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problem that the invention seeks to solve]

しかしながら、タイマ回路のセット時間Tを大きく設定
した場合には、温度特性が問題になってくる。すなわち
、セット時間Tを小さめに設定した場合には、セット時
間Tが温度によって変化しても、必要とされる最低リフ
レッシュ周期以上となってしまう懸念はない。これに対
して、セット時間Tを大きめに設定した場合には、温度
上昇によって、セット時間Tと、DRAMのメモリセル
側が要求する最低リフレッシュ周期との関係が狂ってし
まい、それによってリフレッシュ不良を生じてしまうと
いう可能性がある。
However, when the set time T of the timer circuit is set to a large value, temperature characteristics become a problem. That is, if the set time T is set to a small value, even if the set time T changes depending on the temperature, there is no fear that the set time T will become longer than the required minimum refresh cycle. On the other hand, if the set time T is set to a large value, the relationship between the set time T and the minimum refresh cycle required by the DRAM memory cell side will be disrupted due to temperature rise, resulting in refresh failure. There is a possibility that it will happen.

このため、従来のタイマ回路では、温度特性が障害とな
って、タイマ回路のセット時間を許容限度内で十分に大
きくとることができないという問題があった。
For this reason, the conventional timer circuit has a problem in that the set time of the timer circuit cannot be set sufficiently large within the permissible limit due to temperature characteristics.

また、従来のタイマ回路では、計時用言ff1C8□を
MO8容量で形成しているため、この計時用容量c8.
を形成するために大きな面積を必要とするという問題も
あった。
In addition, in the conventional timer circuit, since the clocking capacitor ff1C8□ is formed by the MO8 capacitor, the clocking capacitor c8.
Another problem was that it required a large area to form.

この発明は従来技術における上述の問題を解消するため
になされたもので、DRAMのメモリセル側が要求する
最低リフレッシュ周期とタイマ回路のセット時間とのそ
れぞれの温度特性が異なっていることによるリフレッシ
ュ不良の可能性を除去し、許容範囲内でセット時間を十
分に大きく設定することができるとともに、回路形成の
ために必要とされる占有面積を小さくすることができる
タイマ回路を提供することを目的とする。
This invention has been made to solve the above-mentioned problems in the prior art, and is caused by refresh failures caused by the difference in temperature characteristics between the minimum refresh cycle required by the memory cell side of DRAM and the set time of the timer circuit. It is an object of the present invention to provide a timer circuit which can eliminate the possibility of setting a sufficiently large set time within an allowable range, and can reduce the occupied area required for circuit formation. .

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

上述の問題を解決するため、この発明は、所定の計時用
容量を備え、前記計時用容量の放電に基く計時を行なっ
て、前記計時が完了した時点でダイナミックRAMのリ
フレッシュ要求信号を発生するタイマ回路において、前
記ダイナミックRAMのメモリセル内のデータ記憶用セ
ル容量と実質的に同一の容量構造を有する計時用セルを
所定個数接続して前記計時用容量を形成する。
In order to solve the above-mentioned problems, the present invention provides a timer that includes a predetermined timekeeping capacitor, measures time based on the discharge of the timekeeping capacitor, and generates a dynamic RAM refresh request signal when the timekeeping is completed. In the circuit, the time-measuring capacitor is formed by connecting a predetermined number of time-measuring cells having substantially the same capacitance structure as the data storage cell capacitance in the memory cell of the dynamic RAM.

〔作用〕[Effect]

この発明においては計時用容量が、DRAMの実際のメ
モリセル内のデータ記憶用セル容量と実質的に同一の容
量構造を有する計時用セルを用いて形成されているため
、実際のメモリセルが要求する最低リフレッシュ周期が
温度変化によって変化すると、タイマ回路側の計時用容
量の放電時定数がこれと同様の変化をする。
In this invention, since the timekeeping capacitor is formed using a timekeeping cell having substantially the same capacitance structure as the data storage cell capacity in the actual memory cell of the DRAM, the actual memory cell is When the minimum refresh period changes due to temperature changes, the discharge time constant of the timer capacitor on the timer circuit side changes in the same way.

このため、双方の温度特性の相違によるリフレッシュ不
良という問題は発生せず、タイマ回路のセット時間を大
きくとることが可能となる。
Therefore, the problem of refresh failure due to the difference in temperature characteristics between the two does not occur, and the timer circuit can be set for a long time.

また、上記のようにして計時用容量を形成すると、占有
面積も小さくなる。
Furthermore, when the timekeeping capacitor is formed as described above, the occupied area is also reduced.

〔実施例〕〔Example〕

A、−施例の回路構成と概略動作 第1図は、この発明の一実施例であるタイマ回路の回路
図である。同図において、このタイマ回路は、後述する
ような内部構造を有する計時用容量Cと、この計時用容
量Cをプリチャージするためのプリチャージ回路12と
を備えている。さらに、このタイマ回路には、ノードN
の電位レベルを検出して所定のしきい値と比較し、その
比較結果に応じてリフレッシュ要求信号RQを発生する
レベル検出回路として、CMOSインバータ15が設け
られている。
A. - Circuit configuration and general operation of embodiment FIG. 1 is a circuit diagram of a timer circuit which is an embodiment of the present invention. In the figure, this timer circuit includes a time-measuring capacitor C having an internal structure as described later, and a precharge circuit 12 for precharging this time-measuring capacitor C. Furthermore, this timer circuit has a node N
A CMOS inverter 15 is provided as a level detection circuit that detects the potential level of the memory, compares it with a predetermined threshold value, and generates a refresh request signal RQ according to the comparison result.

これらのうち、プリチャージ回路12は、計時用容量C
の一方の電極と電源ライン5との間に介挿されたPチャ
ネル形のMOSトランジスタ(以下、rPMO8TJと
呼ぶ。)11を有しており、そのゲートにはプリチャー
ジ制御信号φ。が与えられている。また、計時用容量C
の他方の電極は接地されている。
Of these, the precharge circuit 12 has a timekeeping capacitor C
It has a P-channel type MOS transistor (hereinafter referred to as rPMO8TJ) 11 inserted between one electrode of the power supply line 5 and the power supply line 5, and has a precharge control signal φ at its gate. is given. In addition, the timekeeping capacity C
The other electrode of is grounded.

CMOSインバータ15は、PMO8T13とNMO8
T14との直列接続を電源ライン5と接地レベルとの間
に介挿させることによって形成されている。そして、P
MO8TI 1と計時用容量Cとの間のノードNの電位
を入力とし、PMO8T13とNMO8T14との間の
ノードN1からリフレッシュ要求信号RQが取出されて
いる。
The CMOS inverter 15 has PMO8T13 and NMO8
It is formed by interposing a series connection with T14 between the power supply line 5 and the ground level. And P
The potential of the node N between MO8TI1 and the timekeeping capacitor C is input, and the refresh request signal RQ is taken out from the node N1 between PMO8T13 and NMO8T14.

したがって、図示しないストローブ信号[:xt。Therefore, a strobe signal (not shown) [:xt.

RASが動作するごとにプリチャージ制御信号φ。が“
L ITになると、PMO8T12がオンとなって計時
用容量Cが充電される。その後、プリチャージ制御信号
φ。が“H91に戻ると、計時用容量Cは電源ライン5
に対して電気的に切離される。
A precharge control signal φ is generated every time RAS operates. but"
When LIT is reached, PMO8T12 is turned on and the timekeeping capacitor C is charged. After that, the precharge control signal φ. returns to “H91,” the timekeeping capacitor C is connected to the power supply line 5.
electrically isolated from the

ところが、後述するように、計時用容ff1cにはリー
ク電流等があり、それによって計時用容量Cに蓄積され
ていた電荷は徐々に放電する。そして、ノードNの電位
が、プリチャージ直後の“H”レベル(#vco)から
徐々に低下し、CMOSインバータ15の反転しきい値
以下になると、PMO3T13はオフからオンへと、ま
た、NMO8T14はオンからオフへと変化する。その
結果、ノードN1の電位は“L”から“H”に変化し、
リフレッシュ要求信号RQが立上って、図示しないリフ
レッシュ制御回路にリフレッシュ要求を行なう。このリ
フレッシュ要求信号RQの発生に応答してDRAMのリ
フレッシュが実行されるとともに、再びプリチャージ制
御信号φ、が“L”とされる。
However, as will be described later, there is a leakage current in the timekeeping capacitor ff1c, and as a result, the charge accumulated in the timekeeping capacitor C is gradually discharged. Then, when the potential of the node N gradually decreases from the "H" level (#vco) immediately after precharging and becomes below the inversion threshold of the CMOS inverter 15, the PMO3T13 turns from off to on, and the NMO8T14 turns on. Changes from on to off. As a result, the potential of node N1 changes from "L" to "H",
Refresh request signal RQ rises and issues a refresh request to a refresh control circuit (not shown). In response to the generation of this refresh request signal RQ, the DRAM is refreshed, and the precharge control signal φ is again set to "L".

B、計時用容量Cの構造と 性 次に、計時用容量Cの構造と特性とについて説明する。B. Structure and characteristics of timekeeping capacitor C Next, the structure and characteristics of the timekeeping capacitor C will be explained.

第1図の計時用容IiCは、この発朗の特徴に従って、
リフレッシュを行なうべきDRAMのメモリセル内のデ
ータ記憶用セル容量と実質的に同一の構造を用いて形成
される。そこで、まず、この実施例で想定しているDR
AMのメモリセル構造について説明する。ただし、この
構造そのものは公知であるため、計時用容量Cとの対応
関係の説明に必要な範囲内で概説する。
The timekeeping case IiC in Fig. 1 is based on the characteristics of this
It is formed using substantially the same structure as the data storage cell capacity in the DRAM memory cell to be refreshed. Therefore, first of all, the DR assumed in this example
The AM memory cell structure will be explained. However, since this structure itself is publicly known, an outline will be provided within the scope necessary to explain the correspondence relationship with the timekeeping capacitor C.

第2図はリフレッシュを行なうべきDRAMの部分平面
模式図であり、第3図は第2図の■−■拡大断面図であ
る。これらの図において、このDRAMのメモリセル2
0は、P形のS、M板21(第3図)の−主面上に、P
+領域22とN+領域23.24とを有している。これ
らの上面にはS i O2からなるゲート酸化膜25が
設けられており、このゲート酸化膜25中には、ポリシ
リコンからなるキャパシタゲート26およびワード線W
 、W2が埋込まれている。このうち、第3図の右半分
に示したメモリセル20においては、ワード線W1がト
ランス77ゲートとして機能する。
FIG. 2 is a partial schematic plan view of the DRAM to be refreshed, and FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view taken along the line 2--2 in FIG. In these figures, memory cell 2 of this DRAM
0 is a P-shaped S, M plate 21 (FIG. 3) on the main surface.
+ region 22 and N+ region 23,24. A gate oxide film 25 made of SiO2 is provided on the upper surface of these, and a capacitor gate 26 made of polysilicon and a word line W are provided in this gate oxide film 25.
, W2 are embedded. In the memory cell 20 shown in the right half of FIG. 3, the word line W1 functions as a transformer 77 gate.

また、キャパシタゲート26は、たとえば(vcc/2
)の電位に保持されている。
Further, the capacitor gate 26 is, for example, (vcc/2
) is held at a potential of

さらに、N+領1i123は、S i O2125のコ
ンタクトホール27を介してAオビットIiBに接続さ
れている。このため、1込時にワード線W1が選択され
ることによって、このメモリセル20内の領域28がチ
ャネルとなり、ビット#!Bに与えられた電荷がN+領
域24へ移動する。そして、データ記憶用セル容量29
によって記憶保持が行なわれる。このデータ記憶用セル
室ω29は、■N+領域24とP形基板21との間の接
合容量と、■N+領域24とキャパシタゲート26との
間の容量との両者によって形成されている。つまり、こ
のメモリセル20は、いわゆるHi −C構造による記
憶保持を行なう。
Further, the N+ region 1i123 is connected to the A obit IiB via the contact hole 27 of the S i O 2125. Therefore, by selecting the word line W1 at the time of 1-setting, the region 28 in this memory cell 20 becomes a channel, and the bit #! The charge applied to B moves to N+ region 24. And data storage cell capacity 29
Memory retention is performed by This data storage cell chamber ω29 is formed by both the junction capacitance between the N+ region 24 and the P-type substrate 21, and the capacitance between the N+ region 24 and the capacitor gate 26. In other words, this memory cell 20 performs memory retention using a so-called Hi-C structure.

一方、このようなメモリセルに対して、第1図の計時用
容ff1Cは、第4図に示すように、所定個数の計時用
セル30をA1線32によって並列接続して形成されて
いる。この接続個数は任意であり、たとえば数百個程度
とされるが、第4図(および後述する第6図)では、図
示の便宜上、4個の計時用セル30のみを示している。
On the other hand, for such a memory cell, the time measurement capacitor ff1C shown in FIG. 1 is formed by connecting a predetermined number of time measurement cells 30 in parallel via A1 wires 32, as shown in FIG. The number of connected cells is arbitrary, for example about several hundred cells, but in FIG. 4 (and FIG. 6, which will be described later), only four time measurement cells 30 are shown for convenience of illustration.

また、上記AI線32が第1、図のノードNに相当する
。ざらに、この計時用容量Cは、DRAMのメモリアレ
イと同一の基板上に設けられている。
Further, the above-mentioned AI line 32 corresponds to the first node N in the figure. Roughly speaking, this time measurement capacitor C is provided on the same substrate as the DRAM memory array.

第4図のv−■断面図である第5図に示すように各計時
用セル30は、第3図のP形基板21と同一の基板上に
形成されており、P+領域22゜キャパシタゲート26
およびゲート酸化膜25が、第4図のメモリセル20と
同様の位置関係で設けられている。ただし、第5図の計
時用セル30はメモリとして使用するものではないため
、第3図のメモリセル20では必要とされた転送トラン
ジスタを設けていない。具体的には、第3図のワード線
W 、W2は存在せず、また、チャネルとすべき領域2
8を設ける必要はないため、第3図のN+領域23.2
4を連結させてN+領域31としている。
As shown in FIG. 5, which is a cross-sectional view taken along the line v-■ in FIG. 4, each timing cell 30 is formed on the same substrate as the P-type substrate 21 in FIG. 26
and a gate oxide film 25 are provided in the same positional relationship as the memory cell 20 of FIG. However, since the clock cell 30 in FIG. 5 is not used as a memory, the memory cell 20 in FIG. 3 does not have the transfer transistor required. Specifically, the word lines W and W2 in FIG. 3 do not exist, and the region 2 that should be a channel
Since there is no need to provide 8, the N+ region 23.2 in FIG.
4 are connected to form an N+ region 31.

このため、第5図の計時用セル30の全体は第3図のメ
モリセル20と完全同一ではないが、計時用セル30に
含まれるセル容量33の容量構造は、メモリセル20中
のデータ記憶用セル容量29の容量構造と実質的に同一
となっていることになる。
Therefore, although the entire timing cell 30 in FIG. 5 is not completely the same as the memory cell 20 in FIG. 3, the capacitance structure of the cell capacitor 33 included in the timing cell 30 is This means that the capacitance structure is substantially the same as that of the cell capacitor 29.

すなわち、第5図のセル容量33は、■N+領域31と
P+領域22との間の接合容量と、■N1領域31とキ
ャパシタゲート26との間の容量とによって電荷保持作
用を行なうことになる。なお、計時用セル30内のキャ
パシタゲート26には、メモリセル20内のキャパシタ
ゲート26と同様の電位を与えておく。
That is, the cell capacitance 33 in FIG. 5 performs a charge retention function by ■ junction capacitance between the N+ region 31 and P+ region 22, and ■ capacitance between the N1 region 31 and the capacitor gate 26. . Note that the same potential as the capacitor gate 26 in the memory cell 20 is applied to the capacitor gate 26 in the clock cell 30.

このため、温度変化によってメモリセル20の記憶保持
時間(したがって、最低リフレッシュ周期)が変化して
も、これと同じ変化が計時用容量Cにおいて生ずる。具
体的には、■データ記憶用セル容量29に保持されてい
る電荷が、接合リーク、パンチスルー、テール電流など
によって徐々に失われて行く速度と、■計時用容flC
に含まれているセル容量33に保持されている電荷が同
様の原因で失われて行く速度とが、温度にかかわらず互
いに同一となる。それは、微細化の程度や印加電圧の条
件、それに構造上のストレスなどが同一になるためであ
る。その結果、たとえばメモリセル20の記憶保持時間
が短くなった際には、第1図のノードNの電位降下率も
速くなり、比較的早い時期にリフレッシュ要求信号RQ
が出力されることになる。
Therefore, even if the memory retention time (therefore, the minimum refresh period) of the memory cell 20 changes due to a temperature change, the same change occurs in the timekeeping capacitor C. Specifically, ■ the speed at which the charge held in the data storage cell capacitor 29 is gradually lost due to junction leakage, punch-through, tail current, etc., and ■ the timekeeping capacitor flC.
The speed at which the charge held in the cell capacitor 33 contained in the cell capacitance 33 is lost due to similar causes is the same regardless of the temperature. This is because the degree of miniaturization, applied voltage conditions, and structural stress are all the same. As a result, for example, when the memory retention time of the memory cell 20 becomes shorter, the rate of potential drop at the node N in FIG.
will be output.

したがって、このタイマ回路では、許容限度内でセット
時間Tを十分に大きく設定することが可能となる。この
セット時間Tは、接続する計時用セル30の個数や、C
MOSインバータ(レベル検出回路)15のしきい値を
適宜選択することによって設定すればよい。
Therefore, with this timer circuit, it is possible to set the set time T to be sufficiently large within the allowable limits. This set time T depends on the number of time measurement cells 30 to be connected and C
The threshold value may be set by appropriately selecting the threshold value of the MOS inverter (level detection circuit) 15.

また、メモリセル20の占有面積が小さいことから、こ
れに対応して形成された計時用セル30の集合としての
計時用容量Cの占有面積も小さくなる。
Furthermore, since the area occupied by the memory cell 20 is small, the area occupied by the timekeeping capacitor C as a set of timekeeping cells 30 formed correspondingly is also small.

ところで1.この実施例では、第4図に示すように、計
時用容量Cを形成する所定個数の計時用セル30の周囲
に、これと同一の構造を有する付随セル40を配置して
いる。そして、この付随セル40のうち、第5図のN+
領域31に対応する領域には、第4図のAI線41.4
2を介して接地電位が与えられている。このようにする
ことによって、プリチャージ時に“H”レベルとなる計
時用セル30は、“し”レベルの付随セル40によって
囲まれることになり、計時用セル30からの放電(リー
ク電流等)が加速される。換言すれば、計時用セル30
は最悪のバイアス条件とされている。その結果、メモリ
セル20の中で最も記憶保持時間が短いセルの記憶保持
特性に合せてリフレッシュ要求信号RQが発生されるこ
とになり、リフレッシュ不良の発生をさらに防止するこ
とができる。
By the way, 1. In this embodiment, as shown in FIG. 4, a predetermined number of time-measuring cells 30 forming a time-measuring capacitor C are surrounded by auxiliary cells 40 having the same structure. Of these auxiliary cells 40, N+ in FIG.
In the area corresponding to area 31, AI line 41.4 in FIG.
A ground potential is applied via 2. By doing this, the timekeeping cell 30 that goes to "H" level during precharging is surrounded by the accompanying cells 40 that go to "HIGH" level, and discharge (leakage current, etc.) from the timekeeping cell 30 is prevented. be accelerated. In other words, the timing cell 30
is considered to be the worst bias condition. As a result, the refresh request signal RQ is generated in accordance with the memory retention characteristic of the cell with the shortest memory retention time among the memory cells 20, making it possible to further prevent refresh failures from occurring.

また、既述したように計時用セル30とメモリセル20
とは同一のチップ上に形成されるが、第1図のPMO8
T11,13およびNMO8TI4もまた、このチップ
上に形成される。そして、好ましくは、これらのPMO
8T11.13およびNMO8T14は、計時用セル3
0の近傍に設ける。こうすることにより、これらの各セ
ルや各MOSトランジスタが同一の温度変化を受けるこ
とになり、特性変化の共通性がざらに^まることになる
Further, as described above, the clock cell 30 and the memory cell 20
is formed on the same chip as PMO8 in FIG.
T11,13 and NMO8TI4 are also formed on this chip. And preferably these PMOs
8T11.13 and NMO8T14 are timing cell 3
Set near 0. By doing so, each of these cells and each MOS transistor will undergo the same temperature change, and the commonality of characteristic changes will become more pronounced.

Cレベル  回 のし い 次に、第1図のCMOSインバータ15(レベル検出回
路)のしきい値について説明する。周知のようにメモリ
セル20からの読出されたデータはセンスアンプ(図示
せず)によって検出・増幅されるのに対して、計時用容
量Cの放電によるレベル低下はCMOSインバータ15
によって検出される。このため、センスアンプの感度よ
りもCMOSインバータ15の感度を轟くしておけば、
メモリセル20内の保持電位がセンスアンプの検出限界
以下になる以前に必ずリフレッシュ要求信号RQを発生
させることができることとなる。
Next, the threshold value of the CMOS inverter 15 (level detection circuit) shown in FIG. 1 will be explained. As is well known, the data read from the memory cell 20 is detected and amplified by a sense amplifier (not shown), whereas the level drop due to the discharge of the timekeeping capacitor C is detected and amplified by the CMOS inverter 15.
detected by. Therefore, if the sensitivity of the CMOS inverter 15 is made higher than the sensitivity of the sense amplifier,
This means that the refresh request signal RQ can be generated without fail before the potential held in the memory cell 20 becomes below the detection limit of the sense amplifier.

このため、この実施例では、メモリセル20が要求する
最低り、フレッシュ周期が18eCである場合に、タイ
マ回路のセット時間Tが2Q Q m5ec〜500 
m5ecとなるようにしておく。具体的には、ノードN
の電圧降下特性に応じてPMO8T13およびN M 
OS T 1 ’4のトランジスタサイズを適宜選択し
、それによって、上記セット時間Tが得られるようにし
きい値の設定を行なっておくようにする。
Therefore, in this embodiment, when the minimum refresh period required by the memory cell 20 is 18 eC, the set time T of the timer circuit is 2Q Q m5ec~500
Make it m5ec. Specifically, node N
PMO8T13 and N M depending on the voltage drop characteristics of
The transistor size of the OS T1'4 is appropriately selected, and the threshold value is set so that the above-mentioned set time T can be obtained.

旦−」E府10I■ 第6図は第1図の計時用言ff1cに他の構造を用いた
例を示す部分模式図であり、第7図はその■−■拡大断
面図である。この実施例では、計時用セル50を所定個
数配列してAI線52で接続し、このAI線52をノー
ドNとするが、付随セルは設けられていない。計時用セ
ル50の構造は第5図と同様であって、第7図のセル容
!I51が第5図のセル容量33に対応している。
Fig. 6 is a partial schematic diagram showing an example in which another structure is used for the timekeeping term ff1c in Fig. 1, and Fig. 7 is an enlarged sectional view taken along the line -■. In this embodiment, a predetermined number of time measurement cells 50 are arranged and connected by an AI line 52, and this AI line 52 is defined as a node N, but no accompanying cells are provided. The structure of the timing cell 50 is the same as that shown in FIG. 5, and the cell capacity shown in FIG. 7! I51 corresponds to the cell capacity 33 in FIG.

このように、最悪のバイアス条件を課さない場合でも、
この発明による効果を得ることができる。
Thus, even without imposing worst-case bias conditions,
The effects of this invention can be obtained.

なお、上記各実施例において計時・用セル30゜50の
接続個数は任意であることは既述したが、メモリセル2
0のそれぞれが要求する最低リフレッシュ周期のバラツ
キが大きいときには、比較的多数の計時用セル30.5
0を接続することにより、これらの最低リフレッシュ周
期をより正確にモニターすることができる。逆に、最低
リフレッシュ周期のバラツキが小さいときには、比較的
小数の計時用セル30.50を接続するだけでよい。
Note that in each of the above embodiments, the number of time measurement cells 30, 50 connected is arbitrary, but the memory cell 2
When there is a large variation in the minimum refresh period required by each of the clock cells 30.5, a relatively large number of clock cells 30.5
By connecting 0, these minimum refresh periods can be monitored more accurately. Conversely, when the variation in the minimum refresh period is small, it is sufficient to connect a relatively small number of time measurement cells 30.50.

また、上記実施例はDRAMとして1トランジスタセル
を用いたDRAMを想定したが、3トランジスタセルや
4トランジスタセルを用いたDRAMなど、他のDRA
Mにもこの発明のタイマ回路は使用可能である。セル容
量の構造も、上記実施例のようなHi −C構造以外で
あってもよい。
In addition, although the above embodiment assumes a DRAM using a one-transistor cell as a DRAM, other DRAMs such as a DRAM using a three-transistor cell or a four-transistor cell may also be used.
The timer circuit of the present invention can also be used in M. The structure of the cell capacitor may also be other than the Hi-C structure as in the above embodiment.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上説明したように、この発明によれば、タイマ回路内
の計時用容量の特性の温度変化がメモリセル内のデータ
記憶用セル容量の特性の温度変化と同一となるため、メ
モリセル側が要求する最低リフレッシュ周期とタイマ回
路のセット時間との温度特性の相違によってリフレッシ
ュ不良を招くことなく、許容範囲内でセット時間を十分
に大ぎくとることができる。
As explained above, according to the present invention, the temperature change in the characteristics of the timekeeping capacitor in the timer circuit is the same as the temperature change in the characteristics of the data storage cell capacitor in the memory cell. The set time can be set sufficiently large within the allowable range without causing refresh failure due to the difference in temperature characteristics between the minimum refresh period and the set time of the timer circuit.

また、メモリセル内のデータ記憶用セル容量と実質的に
同一の容量構造を持つ計時用セルを使用することによっ
て、回路形成に必要とされる占有面積も小さくなる。
Further, by using a timekeeping cell having a capacitance structure that is substantially the same as the data storage cell capacitance in the memory cell, the area required for circuit formation is also reduced.

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

第1図はこの発明の実施例の回路図、第2図は実施例に
対応するメモリセルの構造を示す部分模式図、第3図は
第2図のIII−III拡大断面図、第4 図は実施例
に用いられる計時用容量の構造を示す部分模式図、第5
図は第4図のv−■拡大断面図、第6図は他の実施例に
おける計時用容量の構造を示す部分模式図、第7図は第
6図の■−■拡大断面図、第8図は従来のタイマ回路の
回路図、第9図は従来のタイマ回路のセット時間の温度
特性を示す図である。 図において、Cは計時用容量、12はプリチャージ回路
、15はCMOSインバータ(レベル検出回路)、20
はメモリセル、30.50は計時用セル、RQはリフレ
ッシュ要求信号である。 なお、各図中同一符号は同一または相当部分を示す。
FIG. 1 is a circuit diagram of an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a partial schematic diagram showing the structure of a memory cell corresponding to the embodiment, FIG. 3 is an enlarged sectional view taken along line III-III in FIG. 2, and FIG. 5 is a partial schematic diagram showing the structure of the timekeeping capacitor used in the example.
The figures are an enlarged sectional view taken along the line v-■ in FIG. The figure is a circuit diagram of a conventional timer circuit, and FIG. 9 is a diagram showing the temperature characteristics of the set time of the conventional timer circuit. In the figure, C is a timekeeping capacitor, 12 is a precharge circuit, 15 is a CMOS inverter (level detection circuit), and 20
is a memory cell, 30.50 is a clock cell, and RQ is a refresh request signal. Note that the same reference numerals in each figure indicate the same or corresponding parts.

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)所定の計時用容量を備え、前記計時用容量の放電
に基く計時を行なって、前記計時が完了した時点でダイ
ナミックRAMのリフレッシュ要求信号を発生するタイ
マ回路であって、 前記ダイナミックRAMのメモリセル内のデータ記憶用
セル容量と実質的に同一の容量構造を有する計時用セル
を所定個数接続して前記計時用容量が形成されているこ
とを特徴とするタイマ回路。
(1) A timer circuit that includes a predetermined timekeeping capacitor, performs timekeeping based on discharge of the timekeeping capacitor, and generates a refresh request signal for the dynamic RAM when the timekeeping is completed, the timer circuit comprising: 1. A timer circuit characterized in that the timekeeping capacitor is formed by connecting a predetermined number of timekeeping cells having substantially the same capacitance structure as a data storage cell capacitance in a memory cell.
(2)計時用容量を形成する所定個数の計時用セルの周
囲に、これと同一の構造を有する付随セルが設けられ、
前記付随セルに、前記計時用セルの放電を加速させる電
位を与えていることを特徴とする、特許請求の範囲第1
項記載のタイマ回路。
(2) Ancillary cells having the same structure are provided around a predetermined number of timekeeping cells forming a timekeeping capacitor,
Claim 1, characterized in that a potential for accelerating the discharge of the time-measuring cell is applied to the auxiliary cell.
Timer circuit described in section.
JP62087403A 1987-04-08 1987-04-08 Timer circuit Pending JPS63251996A (en)

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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6150287A (en) * 1984-08-20 1986-03-12 Toshiba Corp Automatic refresh control circuit of dynamic memory

Patent Citations (1)

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6150287A (en) * 1984-08-20 1986-03-12 Toshiba Corp Automatic refresh control circuit of dynamic memory

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