KR100262437B1 - Semiconductor device operating with low supply voltage - Google Patents

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KR100262437B1 KR1019990038911A KR19990038911A KR100262437B1 KR 100262437 B1 KR100262437 B1 KR 100262437B1 KR 1019990038911 A KR1019990038911 A KR 1019990038911A KR 19990038911 A KR19990038911 A KR 19990038911A KR 100262437 B1 KR100262437 B1 KR 100262437B1
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우치기리다츠미
이소다마사노리
야마사키에이지
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가부시끼가이샤 히다치 세이사꾸쇼
스즈키 진이치로
히다치초엘에스아이 엔지니어링가부시키가이샤
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Abstract

PURPOSE: A semiconductor device operated at a low supply voltage is provided to operate stably a driving transistor for word line as a word driver though a supply voltage is reduced. CONSTITUTION: In the circuit, the transfer impedance between a common I/O line and a data line is changed depending on whether information is to be read or written. A current/voltage converter includes a MISFET different in conduction type to a select MISFET. Thus, the speed of reading information is increased. An intermediate voltage generator having high driving capability is provided. Thus, the circuit has sufficient driving capability for an LSI having large load capacitance. A voltage converter converts a data line supply voltage or word line supply voltage to a higher voltage. Therefore, stabilized signal transmission is ensured.

Description

저전원전압으로 동작하는 반도체장치{SEMICONDUCTOR DEVICE OPERATING WITH LOW SUPPLY VOLTAGE}Semiconductor device operating at low power supply voltage {SEMICONDUCTOR DEVICE OPERATING WITH LOW SUPPLY VOLTAGE}

본 발명은 반도체장치에 관한 것으로서, 특히 미세소자로 구성되고 전지동작이 가능하고 고속이며 또한 저전압 동작이 가능한 고집적도의 반도체장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor device, and more particularly, to a highly integrated semiconductor device capable of battery operation, high speed, and low voltage operation.

LSI(Large Scale Integration)의 집적도는 그의 구성소자로서의 MOS 트랜지스터를 미세화하는 것에 의해 향상된다. 소자의 치수가 0. 5미크론 이하인 소위 딥서브미크론(deep sub-micron)치수를 갖는 LSI에서는 LSI의 전력소비의 증대와 소자의 내압의 저하가 문제로 된다. 이와 같은 문제에 대처하기 위해서는 소자가 미세화됨에 따라서 소자의 동작전원전압을 저하시키는 것이 유효한 수단이라고 고려된다. 현재의 LSI의 전원전압으로서 주로 5V가 사용되므로, 미세한 소자로 LSI를 구성하는 수단으로서 LSI칩상에 외부 전원전압을 내부 전원전압으로 변환하는 전압강하 변환회로를 탑재하는 기술이 IEEE, Journal of Solid-State Circuits, Vol. 21, No. 5, pp. 605-610(1986년 10월 발행)에 기재되어 있다. 이 경우, 외부 및 내부 전원전압은 각각 5V 및 3. 5V이다. 이와 같이, LSI내에서 특히 최고집적도의 DRAM내에서도 전력소비가 문제시되고 있다. 이러한 경향에 따라서 LSI의 외부 전원전압을 저하시키고자 하는 움직임도 있다. 예를 들면, 0. 3미크론의 가공기술을 사용하는 64M비트 DRAM에서는 외부 전원전압이 약 3. 3V로 저하되게 된다. 또, LSI의 집적도의 향상에 따라서 외부 전원전압도 더욱 저하될 가능성이 있다.The degree of integration of LSI (Large Scale Integration) is improved by miniaturizing the MOS transistor as its component. In the LSI having a so-called deep sub-micron dimension of 0.5 micron or less, the problem is that the power consumption of the LSI is increased and the breakdown voltage of the device is a problem. In order to cope with such a problem, it is considered that an effective means is to lower the operating power supply voltage of the device as the device becomes finer. Since 5V is mainly used as the power supply voltage of the current LSI, a technology for mounting a voltage drop conversion circuit for converting an external power supply voltage to an internal power supply voltage on an LSI chip as a means of configuring the LSI with a minute device is IEEE, Journal of Solid- State Circuits, Vol. 21, No. 5, pp. 605-610, issued October 1986. In this case, the external and internal power supply voltages are 5V and 3.5V, respectively. As such, power consumption is a problem in the LSI, particularly in the highest density DRAM. According to this tendency, there is a movement to lower the external power supply voltage of the LSI. For example, in a 64-Mbit DRAM using a 0.3 micron processing technology, the external power supply voltage will drop to about 3V. In addition, as the degree of integration of the LSI is improved, the external power supply voltage may be further lowered.

근래, 휴대용 전자기기가 널리 사용되고 있는 것에 따라서 전지나 전지에 의한 정보를 기억할 수 있는 저전압-저소비전력의 LSI에 대한 요구가 높아져 가고 있다. 이와 같은 용도에 대해서는 최소전압 1∼1. 5V로 동작하는 LSI가 요구된다. 특히, 다이나믹 메모리의 경우, 그의 집적도는 이미 메가비트급에 도달하고 있다. 또한, 종래부터 자기디스크장치만을 사용해야 했던 대용량 기억장치의 분야에서도 다이나믹 메모리를 사용하고자 하는 움직임이 있다. 그를 의해서는 전원을 차단하더라도 데이타가 소실되지 않도록 전지에 의해 다이나믹 메모리를 백업할 필요가 있다. 일반적으로, 백업기간은 몇주∼몇년을 필요로 한다. 따라서, 메모리의 전력소비를 최소로 할 필요가 있다. 저전력화를 달성하기 위해서는 동작전압을 저감시키는 것이 유효하다. 동작전압을 약 1. 5V로 저감하면, 백업용전원에 대해서는 1개의 건전지로 충분하다. 또, 저렴하고 전원의 점유면적도 적어진다.Background Art In recent years, as portable electronic devices are widely used, demands for low voltage-low power consumption LSIs capable of storing information by batteries and batteries are increasing. For these applications, the minimum voltage is 1 to 1. LSI operating at 5V is required. In particular, in the case of dynamic memory, its density has already reached the megabit level. In addition, there is a movement to use dynamic memory in the field of mass storage device, which has conventionally used only a magnetic disk device. It is necessary to back up the dynamic memory by the battery so that data is not lost even if the power is cut off. In general, backup periods require weeks to years. Therefore, it is necessary to minimize the power consumption of the memory. In order to achieve low power, it is effective to reduce the operating voltage. When the operating voltage is reduced to about 1.5V, one battery is sufficient for the backup power supply. In addition, it is inexpensive and the area of power is reduced.

인버터와 각종 디지탈 논리회로만으로 구성되는 CMOS(상보성 MOS) LSI 예를 들면 프로세서에서는 MOS 트랜지스터의 치수와 게이트 임계값전압을 적절히 선택하면, 전원전압을 약 1. 5V로 저하시키더라도 큰 성능저하를 초래하는 일은 없다. 그러나, 외부 전원전압과 그의 중간전압을 동작에 사용하는 LSI에서는 명백한 성능저하를 초래하고 있다. 이러한 LSI의 대표적인 것이 DRAM이다.CMOS (complementary MOS) LSI consisting only of inverters and various digital logic circuits In processors, for example, if the dimensions of the MOS transistors and the gate threshold voltage are properly selected, even if the power supply voltage is lowered to about 1.5V, a significant performance degradation will occur. There is nothing to do. However, in the LSI using the external power supply voltage and its intermediate voltage for operation, there is an obvious performance degradation. One typical LSI is DRAM.

DRAM을 저전압으로 동작시킨 경우의 주로 종래 사용되고 있던 것에서는 고속동작 및 안정동작의 점에서 다음의 3개의 부분에서 문제가 발생한다.In the case where the DRAM is operated at a low voltage, a conventional problem mainly occurs in the following three parts in terms of high speed operation and stable operation.

즉, [1] 메모리셀에서 미소한 신호를 리드하는 입/출력(I/O)제어회로, [2] 신호를 전달하기 위해 워드선 구동용에 필요한 고전압을 발생하는 회로, [3] 중간전압 발생회로의 3가지이다.That is, [1] an input / output (I / O) control circuit that leads a minute signal in a memory cell, [2] a circuit that generates a high voltage necessary for driving a word line to transmit a signal, and [3] an intermediate voltage. There are three kinds of generating circuits.

이들 종래기술의 회로에 따라서 순차 설명한다. [1]에 대해서는 LSI의 고집적화, 대규모화에 따라서 신호배선상의 기생용량도 증대한다. 따라서, LSI의 동작속도가 저하한다. 다이나믹메모리의 경우에는 각 메모리셀에서 데이타선으로 리드되는 미소한 신호를 센스앰프를 사용해서 증폭하는 속도 및 선택된 데이타선에서 정보를 리드하는 입출력제어선(input/output signal line)(공통 I/O선)의 동작속도가 전체 메모리의 동작속도의 큰 비율을 차지하고 있으며, 이들을 고속화하는 기술이 메모리의 성능을 향상시키기 위해 불가결하다. 종래의 입출력제어회로로서는 예를 들면 IEEE, Journal of Solid-State Circuits, Vol. SC-22, No. 5, pp. 663-667 (1987년 10월 발행)에 기재되어 있는 것이 있다. 이 중에서도 2개의 MISFET(Metal Insulator Semiconductor Field Effect Transistors)의 게이트전극에 선택신호를 인가하는 것에 의해 1쌍의 공통I/O선과 1쌍의 데이타선의 접속을 제어하는 방식이 기재되어 있다. 그러나, 이 방식은 저전압하에서 신호의 전달지연이 크게 된다는 문제점이 있었다.Description will be made sequentially according to these prior art circuits. In [1], the parasitic capacitance on the signal wiring also increases as the LSI becomes more integrated and larger. Therefore, the operating speed of the LSI decreases. In the case of dynamic memory, the speed of amplifying a small signal from each memory cell to the data line using a sense amplifier, and an input / output signal line (common I / O) for reading information from the selected data line Line) occupies a large proportion of the operating speed of the entire memory, and a technique for speeding up these is indispensable for improving the performance of the memory. As a conventional input / output control circuit, for example, IEEE, Journal of Solid-State Circuits, Vol. SC-22, No. 5, pp. It is described in 663-667 (issued October 1987). Among them, a method of controlling the connection of a pair of common I / O lines and a pair of data lines by applying a selection signal to the gate electrodes of two MISFETs (Metal Insulator Semiconductor Field Effect Transistors) is described. However, this method has a problem that the propagation delay of a signal becomes large under low voltage.

[2]에 대해서는 도 9에 그의 종래예를 도시한다. 이것은 DRAM의 메모리 셀어레이(MA)와 워드 드라이버(WD)에 관련된 회로를 도시한 것이다. 도 10은 몇개의 회로소자의 파형을 도시한 도면이다. 이 회로는 예를 들면, IEEE, Journal of Solid-State Circuits, Vol. SC-21, No. 3, pp. 381-389(1986년 6월 발행)에 기재되어 있다. 이 방식에 의하면 저전원전압이 사용될 때에는 워드선에 고전압이 인가되지 않는다.Regarding [2], Fig. 9 shows a conventional example thereof. This shows a circuit related to the memory cell array MA and the word driver WD of the DRAM. 10 shows waveforms of several circuit elements. This circuit is described, for example, in IEEE, Journal of Solid-State Circuits, Vol. SC-21, No. 3, pp. 381-389 (June 1986). According to this method, when the low power supply voltage is used, no high voltage is applied to the word line.

[3]에 대해서는 예를 들면 IEEE, Journal of Solid-State Circuits, Vol. 21, No. 5, pp. 643-647(1986년 10월 발행)에 기재되어 있다. 그러나, 여기에 기재된 기술은 저전원전압이 사용될 때에는 구동능력이 크게 저하된다는 문제점이 있었다.[3], for example, IEEE, Journal of Solid-State Circuits, Vol. 21, No. 5, pp. 643-647 (issued October 1986). However, the technique described here has a problem that the driving capability is greatly lowered when a low power supply voltage is used.

본 발명에 따른 반도체기억장치에 관련된 저전압동작 반도체장치에 대한 선출원으로서는 1989년 6월 14일에 출원된 미국출원 No. 366, 869가 있다.As a prior application for a low voltage operation semiconductor device related to a semiconductor memory device according to the present invention, US application No. 366, 869.

이상의 종래기술에 대해 본 발명이 해결하고자 하는 문제점은 다음과 같다.The problem to be solved by the present invention with respect to the prior art is as follows.

먼저, [1]의 종래기술에 대해 해결할 문제점은 다음과 같다. 도 2a 및 도 2c는 종래의 방식을 도시한 도면이다. 도 2a 및 도 2c의 상세한 설명에 대해서는 다음에 기술한다. 이 방식에 따르면, I/O제어회로를 필요한 최소수의 트랜지스터로 구성할 수 있으므로, 메모리의 전체면적을 저감하는데는 유효하다. 그러나, 메모리는 다음과 같은 문제점이 있다.First, the problem to be solved with respect to the prior art of [1] is as follows. 2A and 2C show a conventional scheme. The detailed description of FIGS. 2A and 2C will be described later. According to this method, since the I / O control circuit can be configured with the minimum number of transistors required, it is effective to reduce the total area of the memory. However, the memory has the following problems.

[a] 데이타선(D0,) 사이의 전압차가 충분히 확립되기 전에 I/O제어용 MISFET(T50, T51)이 도통상태로 되면, 센스앰프SA0의 동작이 저해되어 오동작을 일으킨다.[a] data line (D 0 , If the I / O control MISFETs (T 50 , T 51 ) are in a conductive state before the voltage difference between the circuits is sufficiently established, the operation of the sense amplifier SA 0 is inhibited and causes a malfunction.

[b] 상기 이유에 의해, 센스앰프가 동작하고나서 부터 선택신호Y1을 투입해서 상기 MISFET가 도통상태로 될 때까지 시간지연(타이밍마진)을 설정할 필요가 있다. 그 때문에, 동작속도가 저하된다(도 2c).[b] For the reason described above, it is necessary to set a time delay (timing margin) until the MISFET is brought into a conduction state by applying the selection signal Y 1 after the sense amplifier is operated. Therefore, the operation speed is lowered (Fig. 2C).

[3] 이와 같은 오동작을 방지하기 위해, 상기 MISFET의 채널콘덕턴스(또는 드레인-소스간 도전율)와 센스앰프를 구성하는 MISFET의 채널콘덕턴스의 비에는 설계상의 제약이 발생한다. 일반적으로, 전자를 후자보다 작게 할 필요가 있다. 이 때, 공통I/O선(IO0,)의 구동능력을 크게 취하는 것이 곤란하다. 따라서, 동작속도가 더욱 저하된다.[3] In order to prevent such a malfunction, a design constraint occurs in the ratio between the channel conductance (or drain-source conductivity) of the MISFET and the channel conductance of the MISFET constituting the sense amplifier. In general, it is necessary to make the former smaller than the latter. At this time, common I / O line (IO 0 , It is difficult to take large driving capacity. Therefore, the operation speed is further lowered.

[d] 주로 상기 [c]의 이유에 의해, 1개의 공통I/O선쌍과 이 공통I/O선쌍에 접속되는 여러개의 데이타선 사이에서 병렬로 데이타를 리드 또는 라이트하는 것이 곤란하다. 따라서, 다중 I/O게이트를 선택하는 것에 의해 병렬테스트 방법을 종래의 방식에 적용할 수 없다.[d] It is difficult to read or write data in parallel between one common I / O line pair and several data lines connected to this common I / O line pair mainly for the reason of [c] above. Therefore, the parallel test method cannot be applied to the conventional method by selecting multiple I / O gates.

이들 이유에 의해, 저전압에서도 고속으로 동작하고 고속의 병렬테스트능력을 갖는 고집적 메모리에 적합한 회로방식을 제공할 수 없었다.For these reasons, it was not possible to provide a circuit system suitable for a highly integrated memory which operates at high speed even at low voltage and has a high speed parallel test capability.

도 9 및 도 10은 상기 [2]의 종래예를 도시한 도면이다. 도 10에 도시한 바와 같이 노드N2의 전압은 VL-VT+α(VL-2VT)/(1-α)로 된다. 워드선의 전압은 (VL-2VT)/(1-α)로 되고, 여기서 VL은 전원전압, VT는 트랜지스터의 임계값, α는 QD의 게이트용량과 노드N2의 전체용량의 비(즉, QD의 게이트용량과 노드N2의 기생용량의 합계)이다.9 and 10 show a conventional example of the above [2]. As shown in FIG. 10, the voltage at the node N 2 becomes V L -V T + α (V L -2V T ) / (1-α). The voltage of the word line is (V L -2V T ) / (1-α), where V L is the power supply voltage, V T is the threshold of the transistor, and α is the gate capacitance of Q D and the total capacitance of node N 2 . Ratio (ie, the sum of the gate capacitance of Q D and the parasitic capacitance of node N 2 ).

여기서, VL이 1. 1V인 경우를 가정한다. α=0. 9, VT=0. 5V로 하면, 상기 식에서 N2의 전압은 1. 5V로 된다. 따라서, 워드선의 전압은 1. 0V까지만 상승한다. 통상, 메모리셀의 스위칭 트랜지스터QS의 임계값은 주변회로의 임계값보다 높은 0. 5V이상이므로 메모리셀에 저장되는 전하량은 최대값(CS×1. 1)의 1/2이하인 (CS×0. 5)로 된다. 따라서, 소프트에러에 대한 내성, 센스앰프의 S/N비가 크게 저하된다. 이것에 의해 저장된 데이타의 파괴가 발생하기 쉽게 된다.Here, assume that V L is 1.1V. α = 0. 9, V T = 0. If a 5V, the voltage of the above formula are: 1. N 2 is at 5V. Therefore, the voltage of the word line rises only to 1.0V. In general, the threshold value of the switching transistor Q S of the memory cell is 0.5 V or more higher than the threshold value of the peripheral circuit, so that the amount of charge stored in the memory cell is less than 1/2 of the maximum value (C S x1.1) (C S ). 0.5). Therefore, the resistance to soft errors and the S / N ratio of the sense amplifier are greatly reduced. As a result, destruction of stored data is likely to occur.

이상과 같이 DRAM을 종래 기술을 사용하여 전지에 의해 동작시키고자 한 경우, 전지의 기전력이 MOS 트랜지스터의 임계값전압VT의 거의 2배인 값으로 저하하면, 워드 드라이버가 동작불량을 일으킨다. 따라서, 메모리셀로의 라이트전압이 저하하여 데이타의 파괴가 발생하기 쉽게 된다. 따라서, 이 문제점을 해결할 필요가 있었다.As described above, when the DRAM is operated by the battery using the prior art, the word driver causes an operation failure when the electromotive force of the battery drops to a value almost twice that of the threshold voltage V T of the MOS transistor. Therefore, the write voltage to the memory cell is lowered, and data destruction is more likely to occur. Therefore, it was necessary to solve this problem.

[3]에 대해서는 도 22에 그의 종래예를 도시한다. 종래 방식은 상보형 푸시풀회로의 1단을 사용하여 중간전압을 발생시키고 있었다. 그러나, LSI의 고집적화에 의해 부하용량이 증가한다. 따라서, 구동능력이 불충분하여 응답속도가 저하한다. 또, 전압설정정밀도가 저하해서 S/N비가 저하되므로 동작전압을 저하시켰을 때 VT변동이 일정하게 되지 않는다.Regarding [3], its conventional example is shown in FIG. In the conventional method, an intermediate voltage was generated using one stage of the complementary push-pull circuit. However, the load capacity is increased by the high integration of the LSI. Therefore, the driving capability is insufficient and the response speed is lowered. In addition, since the voltage setting accuracy is lowered and the S / N ratio is lowered, the V T fluctuation is not constant when the operating voltage is lowered.

본 발명에서는 데이타선에서 데이타를 리드/라이트하는 입출력(I/O)제어회로를 메모리어레이의 좌우에 교대로 배치하였다. 또, 공통I/O선과 데이타선 사이의 전달임피던스를 정보가 리드되거나 라이트되는 지에 따라서 변화시키는 회로구성으로 하였다. 또, 리드(RO)선의 신호를 검지하는 센스회로로서 I/O게이트와는 상보 도전형의 구동 MISFET에 의한 전류전압 변환수단을 마련하였다. 따라서, 입출력제어회로는 데이타선의 피치의 2배의 피치로 배치된다. 종래에 비해 칩면적을 크게 하는 일 없이 입출력회로구성을 취할 수 있다. 또한, 입출력회로의 동작마진이 매우 향상되므로 저전압에서도 고속으로 입출력회로를 동작시킬 수 있다.In the present invention, an input / output (I / O) control circuit for reading / writing data from data lines is alternately arranged on the left and right sides of the memory array. In addition, a circuit configuration is used in which the transfer impedance between the common I / O line and the data line is changed depending on whether information is read or written. In addition, as a sense circuit for detecting a signal of the lead (RO) line, a current voltage converting means using a drive MISFET of a complementary conductivity type with an I / O gate is provided. Therefore, the input / output control circuit is arranged at twice the pitch of the data line. Compared with the related art, the input / output circuit can be configured without increasing the chip area. In addition, since the operating margin of the input / output circuit is greatly improved, the input / output circuit can be operated at high speed even at a low voltage.

상보형 푸시풀회로와 전류미러 증폭회로를 포함하는 회로방식은 게이트 임계값전압을 낮게 할 수 있는 전계효과 트랜지스터로 구성된다. 또, 출력을 귀환시키는 것에 의해 중간전압 발생회로의 구동능력의 변동을 저전원전압으로 작게 할 수 있다. 중간전압 발생회로는 높은 구동능력을 가지므로, 고속으로 부하용량을 충전 및 방전시킬 수 있다.The circuit method including the complementary push-pull circuit and the current mirror amplification circuit is composed of field effect transistors capable of lowering the gate threshold voltage. In addition, the output can be fed back so that the variation in the driving capability of the intermediate voltage generating circuit can be reduced to the low power supply voltage. Since the intermediate voltage generation circuit has a high driving capability, the load capacity can be charged and discharged at high speed.

워드 드라이버의 전원으로서 본 발명의 전압변환수단의 출력을 사용하는 것에 의해, 워드선전압으로서 데이타선 전압보다 메모리셀어레이의 스위칭 트랜지스터의 임계값전압분 이상의 전압을 인가할 수 있다. 따라서, 전원전압이 약 1V로 저하되더라도 메모리동작이 안정하게 된다.By using the output of the voltage converting means of the present invention as a power source of the word driver, it is possible to apply a voltage equal to or more than the threshold voltage of the switching transistor of the memory cell array as the word line voltage than the data line voltage. Therefore, the memory operation becomes stable even when the power supply voltage drops to about 1V.

본 발명의 목적은 저전압에서도 고속으로 동작하는 초고집적도의 메모리의 입출력제어회로 방식을 제공하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide an input / output control circuit method of an ultra-high density memory that operates at high speed even at low voltage.

본 발명의 다른 목적은 저전압에서도 안정하게 동작하는 초고집적도의 메모리의 입출력제어회로 방식을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide an input / output control circuit method of an ultra-high density memory that operates stably even at low voltage.

본 발명의 또 다른 목적은 데이타파괴를 방지하는 충분히 높은 워드선전압을 발생하는 수단을 제공하는 것이다.It is another object of the present invention to provide a means for generating a sufficiently high word line voltage to prevent data destruction.

본 발명의 또 다른 목적은 큰 부하용량에서도 출력전압변동이 적은 중간전압 발생수단을 제공하는 것이다.Still another object of the present invention is to provide an intermediate voltage generating means having a small output voltage variation even under a large load capacity.

도 1a∼도 1g는 본 발명의 제1 실시예를 도시한 도면,1A to 1G show a first embodiment of the present invention;

도 2a∼도 2e는 본 발명의 효과를 설명하는 도면,2A to 2E are views for explaining the effect of the present invention;

도 3은 도 1a∼도 1g의 제1 실시예의 효과를 향상시킨 실시예를 도시한 도면,3 is a view showing an embodiment to improve the effect of the first embodiment of Figures 1a to 1g,

도 4는 여러개의 메모리 어레이를 마련한 실시예를 도시한 도면,4 is a diagram illustrating an embodiment in which a plurality of memory arrays are provided;

도 5a∼도 5f는 병렬테스트의 실시예를 도시한 도면,5A to 5F show an embodiment of a parallel test;

도 6은 메모리셀에 임의의 라이트전압을 라이트하는 실시예를 도시한 도면,6 is a view showing an embodiment of writing an arbitrary write voltage to a memory cell;

도 7은 본 발명의 실시예를 도시한 도면,7 is a view showing an embodiment of the present invention,

도 8은 상기 실시예의 동작을 나타내는 타이밍도,8 is a timing diagram showing the operation of the embodiment;

도 9는 종래기술과 그의 타이밍도를 도시한 도면,9 shows a prior art and a timing diagram thereof;

도 10은 종래기술과 그의 타이밍도를 도시한 도면,10 shows a prior art and a timing diagram thereof;

도 11은 본 발명의 실시예를 도시한 도면,11 is a view showing an embodiment of the present invention,

도 12는 상기 실시예의 동작을 나타내는 타이밍도,12 is a timing chart showing the operation of the embodiment;

도 13은 본 발명의 실시예를 도시한 도면,13 illustrates an embodiment of the present invention;

도 14는 본 발명의 실시예를 도시한 도면,14 illustrates an embodiment of the present invention;

도 15는 본 발명의 실시예를 도시한 도면,15 is a view showing an embodiment of the present invention;

도 16은 본 발명의 실시예를 도시한 도면,16 illustrates an embodiment of the present invention;

도 17은 상기 실시예의 동작을 나타내는 타이밍도,17 is a timing chart showing the operation of the embodiment;

도 18은 본 발명의 실시예를 도시한 도면,18 illustrates an embodiment of the present invention;

도 19는 본 발명의 실시예를 도시한 도면,19 illustrates an embodiment of the present invention;

도 20은 도 11의 실시예의 효과를 설명하는 도면,20 is a view for explaining the effect of the embodiment of FIG.

도 21a는 본 발명의 중간전압 발생회로의 기본개념을 설명하는 실시예를 도시한 도면,21A is a diagram showing an embodiment for explaining the basic concept of an intermediate voltage generating circuit of the present invention;

도 21b는 도 21a의 발생회로의 과도동작을 설명하는 도면,21B is a diagram for explaining the transient operation of the generation circuit of FIG. 21A;

도 22는 DRAM용의 종래의 중간전압 발생회로를 도시한 도면,Fig. 22 shows a conventional intermediate voltage generation circuit for DRAM;

도 23a는 본 발명의 중간전압 발생회로를 사용하는 DRAM의 구체적인 실시예를 도시한 도면,23A is a diagram showing a specific embodiment of a DRAM using the intermediate voltage generation circuit of the present invention;

도 23b 및 도 23c는 본 발명의 중간전압 발생회로의 효과를 설명하는 도면,23B and 23C are views for explaining the effect of the intermediate voltage generation circuit of the present invention;

도 24a는 본 발명의 중간전압 발생회로의 다른 기본개념을 설명하는 실시예를 도시한 도면,24A is a diagram showing an embodiment for explaining another basic concept of an intermediate voltage generation circuit according to the present invention;

도 24b는 도 24a의 중간전압 발생회로의 동작을 설명하는 도면,24B is a view for explaining the operation of the intermediate voltage generation circuit of FIG. 24A;

도 25a는 DRAM의 중간전압 발생회로의 실시예를 도시한 도면,25A is a diagram showing an embodiment of an intermediate voltage generation circuit of a DRAM;

도 25b는 도 25a의 실시예의 효과를 설명하는 도면,25B is a diagram for explaining the effect of the embodiment of FIG. 25A;

도 26a는 본 발명의 다른 기본개념을 적용한 DRAM의 중간전압 발생수단의 실시예를 도시한 도면,FIG. 26A is a diagram showing an embodiment of an intermediate voltage generating means of a DRAM to which another basic concept of the present invention is applied;

도 26b는 메모리동작시에 전원전압이 변동한 경우에 발생하는 도 26a의 실시예의 중간전압의 변화를 도시한 도면.Fig. 26B is a view showing a change in the intermediate voltage of the embodiment of Fig. 26A which occurs when the power supply voltage is changed during the memory operation.

본 발명의 상기 및 그 밖의 목적과 새로운 특징은 본 명세서의 기술 및 첨부도면에서 명확하게 될 것이다.The above and other objects and novel features of the present invention will become apparent from the description and the accompanying drawings.

이하, 본 발명의 실시예를 도면에 따라서 설명한다.Best Mode for Carrying Out the Invention Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

다음의 설명에서는 본 발명이 다이나믹 메모리(DRAM)에 적용된 예에 대해서 설명한다. 그러나, 본 발명은 스테이틱 메모리(SRAM) 및 ROM(Read Only Memory)에도 마찬가지로 적용할 수 있다. 또한, 바이폴라 소자를 사용한 메모리 소위 바이폴라소자와 MISFET를 조합한 Bi CMOS형 메모리와 실리콘 이외의 반도체재료를 사용한 메모리에도 마찬가지로 적용할 수 있다.In the following description, an example in which the present invention is applied to a dynamic memory (DRAM) will be described. However, the present invention can be similarly applied to static memory (SRAM) and read only memory (ROM). Further, the present invention can be similarly applied to a memory using a bipolar element, a Bi CMOS type memory in which a bipolar element and a MISFET are combined, and a memory using a semiconductor material other than silicon.

도 1a는 본 발명의 메모리회로의 1실시예를 도시한 도면이다. 도 1a에 있어서, MA는 하나의 MISFET와 하나의 축적용량으로 이루어지는 각각의 메모리셀의 2차원의 메모리셀 어레이, CKT0, CKT1은 메모리셀신호를 검지하고 리드/라이트선을 거쳐서 정보를 외부장치로 전송하는 입출력제어회로, D0, D1는 메모리셀과 상기 입출력제어회로 사이에서 신호를 전송하는 데이타선쌍, WD는 구동신호를 워드선으로 인가하도록 메모리셀 어레이내의 로우 어드레스를 지정하는 워드선 드라이버, W0∼Wm은 워드선, YD는 메모리셀 어레이내의 컬럼 어드레스를 지정하는 Y(컬럼)디코더, Y1은 컬럼선택신호선을 각각 나타낸다. 입출력제어회로에 있어서, SA0, SA1은 데이타선의 미소 신호전압을 검지하는 센스앰프, CSN0및 CSP0, CSN1및 CSP1은 각각 센스앰프SA0, SA1의 구동신호선, CD0, CD1은 대응하는 센스앰프의 구동신호 발생회로, PR0, PR1은 비동작시에 대응하는 데이타선쌍을 단락하고 센스앰프의 동작에 적당한 전압을 설정하는 프리차지회로, RG0, RG1은 대응하는 메모리어레이의 외부로 데이타선쌍에 나타나는 신호(전압차)를 리드하는 리드게이트, T1∼T4는 리드게이트를 구성하는 N채널 MISFET, WG0, WG1은 외부정보에 따라서 대응하는 데이타선을 구동하는 라이트게이트, T5∼T8은 라이트게이트를 구성하는 N채널 MISFET, RO0,, RO1,은 리드선, WI0,, WI1,는 라이트선, RCS0,, RCS1,는 리드제어선, WR0,, WR1,는 라이트제어선, SWR0, SWR1은 공통리드선CRO,과 리드선을 접속 또는 비접속하는 스위칭회로, SWW0, SWW1은 공통라이트선CW1,와 라이트선을 접속하는 스위칭회로, SEL0, SEL1은 좌우 스위치중의 어느 하나를 선택하는 신호, AMP는 CRO,상에 나타나는 신호를 검지하고 증폭하는 센스앰프, DOB는 출력버퍼, DIB는 입력버퍼를 각각 나타낸다. 이 실시예에서는 입출력제어회로CKT0, CKT1이 대응하는 데이타선쌍에 대해서 메모리셀 어레이의 좌우에 교대로 배치되어 있다. 입출력제어회로의 I/O선은 리드(RO)선과 라이트(WI)선으로 분리된다. 이들 소자의 구체적인 구조 및 효과를 다음에 기술한다.Fig. 1A shows one embodiment of the memory circuit of the present invention. In FIG. 1A, the MA is a two-dimensional memory cell array of each memory cell consisting of one MISFET and one storage capacitor, CKT 0 , CKT 1 detects a memory cell signal and externally transmits information via a read / write line. Input and output control circuit, D 0 and , D 1 and Is a data line pair for transmitting a signal between the memory cell and the input / output control circuit, WD is a word line driver specifying a row address in the memory cell array to apply a drive signal to the word line, W 0 to W m are word lines, and YD Is a Y (column) decoder designating a column address in the memory cell array, and Y 1 represents a column select signal line, respectively. In the input / output control circuit, SA 0 , SA 1 are sense amplifiers for detecting the small signal voltage of the data line, CSN 0 and CSP 0 , CSN 1 and CSP 1 are the drive signal lines of sense amplifiers SA 0 , SA 1 , CD 0 , CD 1 is a drive signal generation circuit of a corresponding sense amplifier, PR 0 , PR 1 is a precharge circuit for shorting a pair of data lines corresponding to non-operation and setting a voltage suitable for operation of the sense amplifier, and RG0, RG1 are corresponding Lead gates that lead to the signal (voltage difference) appearing on the data line pair outside the memory array, T 1 to T 4 are N-channel MISFETs constituting the lead gate, and WG 0 and WG 1 are corresponding data lines according to external information. The driving light gates, T 5 to T 8 are N-channel MISFETs constituting the light gate, RO 0 , , RO 1 , Silver lead wire, WI 0 , , WI 1 , Is a light wire, RCS 0 , , RCS 1 , Is the lead control line, WR 0 , , WR 1 , Is light control line, SWR 0 , SWR 1 is common lead line CRO, SWW 0 and SWW 1 are common light wires CW1, SEL 0 , SEL 1 is a signal for selecting any one of the left and right switches, and AMP is CRO, A sense amplifier for detecting and amplifying a signal appearing on the screen, DOB represents an output buffer, and DIB represents an input buffer. In this embodiment, the input / output control circuits CKT 0 and CKT 1 are alternately arranged on the left and right of the memory cell array with respect to the corresponding data line pairs. The I / O line of the input / output control circuit is separated into a lead (RO) line and a light (WI) line. The specific structure and effect of these elements are described next.

도 1b는 리드 게이트 및 라이트 게이트의 배치를 도시한 도면이다. 일반적으로 메모리의 고집적화가 진행함에 따라서 입출력제어회로Ci를 데이타선 피치로 배치하는 것이 한층 곤란하게 된다. 그러나, 이 실시예에서와 같이 메모리셀 어레이의 좌우에 입출력제어회로를 교대로 배치하는 것에 의해, 입출력제어회로의 배치피치는 데이타선쌍의 피치의 2배 또는 2dy로 된다. 따라서, 입출력회로의 배치를 칩면적의 증대없이 달성할 수 있다. 고집적 메모리에서는 예를 들면 IEEE, Journal of Solid-State Circuits, Vol. 23, No. 5, pp. 1113-1119(1988년 10월 발행)에 기재되어 있는 바와 같이, 인접하는 데이타선간의 용량결합에 의해 신호대잡음비가 크게 저하한다는 문제점이 있다. 메모리셀 어레이에 발생된 용량결합 노이즈는 데이타선을 메모리셀 어레이내에서 서로 교차시키는 것에 의해 저감시키는 것이 알려져 있다. 그러나, 입출력제어회로내에 인접하는 데이타선 간의 용량결합이 장소에 따라 변화되므로, 노이즈를 충분히 저감할 수 없다. 본 실시예에서는 입출력제어회로의 데이타선쌍 사이에 종래의 메모리에 비해 데이타선 간의 용량결합 노이즈를 크게 저감하는 차폐용의 도체(후술)를 마련한다. 도 1b에 도시한 입출력제어회로의 배치에 있어서는 데이타선쌍과 함께 형성된 신호선과 데이타선쌍 사이에 신호선을 배치하고 있다. 본 실시예에서는 예를 들면 리드게이트RGi의 데이타선과 교차하도록 배치된 리드선RO0,및 리드제어선RCS0,가 데이타선과 평행하게 되도록 데이타선과 함께 형성된 도체에 스루홀을 거쳐서 접속되어 있다. 이와 같이 하는 것에 의해, 인접하는 데이타선간의 기생용량이 저감되고 결합노이즈가 최소로 억제되므로 안정된 동작을 기대할 수 있다.FIG. 1B is a diagram illustrating an arrangement of a lead gate and a light gate. In general, as the memory density increases, it becomes more difficult to arrange the input / output control circuit Ci at the data line pitch. However, by alternately arranging the input / output control circuits on the left and right sides of the memory cell array as in this embodiment, the arrangement pitch of the input / output control circuit is twice or 2 dy the pitch of the data line pairs. Therefore, the arrangement of the input / output circuit can be achieved without increasing the chip area. Highly integrated memories are described, for example, in IEEE, Journal of Solid-State Circuits, Vol. 23, No. 5, pp. As described in 1113-1119 (issued in October 1988), there is a problem that the signal-to-noise ratio greatly decreases due to capacitive coupling between adjacent data lines. It is known that the capacitively coupled noise generated in the memory cell array is reduced by crossing the data lines with each other in the memory cell array. However, since the capacitive coupling between adjacent data lines in the input / output control circuit changes from place to place, the noise cannot be sufficiently reduced. In this embodiment, a shielding conductor (described later) is provided between the data line pairs of the input / output control circuit to significantly reduce the capacitive coupling noise between the data lines as compared with the conventional memory. In the arrangement of the input / output control circuit shown in Fig. 1B, a signal line is disposed between the signal line formed with the data line pair and the data line pair. In the present embodiment, for example, lead wires RO 0 , which are arranged to intersect the data lines of lead gates RG i. And lead control line RCS 0 , Is connected to the conductor formed with the data line via a through hole so that is parallel to the data line. By doing in this way, parasitic capacitance between adjacent data lines is reduced and coupling noise is suppressed to the minimum, and stable operation can be expected.

다음에, 리드스위치SWR0, 라이트스위치SWW0및 센스앰프AMP의 구체적인 구조에 대해서 기술한다.Next, the specific structures of the reed switch SWR 0 , the light switch SWW 0 and the sense amplifier AMP will be described.

도 1c는 여러개의 리드선쌍ROi,중의 하나를 공통리드선CRO,에 선택적으로 접속하는 리드스위치SWRi(i=0, 1)의 구조를 도시한 도면이다. 동시에, 선택된 메모리블럭의 리드제어선RCSi,의 전압을 제어하여 리드선으로 신호를 인출한다. 도 1c에 있어서, T10∼T17은 N채널 MISFET, INV100은 인버터, NAND1은 그의 입력이 모두 하이(High)일 때에만 로우레벨(저레벨)을 출력하는 2입력 NAND게이트이다. 메모리블럭이 선택되어 선택신호SELi가 하이이고 메모리가 리드상태에서 라이트신호가 하이일 때, MISFET T10∼T13이 도통상태로 되고, T14∼T17이 비도통상태로 된다. 따라서, 리드선ROi,는 공통리드선CRO,에 각각 접속되고, 리드제어선RCSi,는 접지된다. 이것에 의해, 예를 들면 도 1a에서의 컬럼선택신호Y1이 하이로 될 때, T3및 T4는 도통상태로 되고 데이타선쌍D0사이의 전압차에 따라서 리드선RO0,에서 리드제어선RCS0,로 흐르는 전류 사이의 차인 신호가 얻어진다. 리드제어선RCS0,가 분리되면, 후술하는 바와 같이 메모리셀내의 결함을 조사하는 병렬테스트를 실행할 수 있다.1C shows several lead wire pairs ROi, One of the common lead line CRO, Is a diagram showing the structure of the reed switch SWRi (i = 0, 1) selectively connected to the. At the same time, the lead control line RCSi of the selected memory block, The voltage is controlled to lead the signal to the lead wire. In Fig. 1C, T 10 to T 17 are N-channel MISFETs, INV 100 is an inverter, and NAND 1 is a two-input NAND gate that outputs a low level (low level) only when all of its inputs are high. The memory block is selected so that the selection signal Seli is high and the memory signal is in the read state. When is high, MISFETs T 10 to T 13 are in a conductive state, and T 14 to T 17 are in a non-conductive state. Therefore, the lead wire ROi, Common lead line CRO, Respectively connected to the lead control line RCSi, Is grounded. By this, for example, when the column select signal Y 1 in Fig. 1A becomes high, T 3 and T 4 become conductive and data line pairs D 0 and Depending on the voltage difference between the lead wires RO 0 , Lead control line RCS at 0 , A signal is obtained, which is the difference between the currents flowing in. Lead control line RCS 0 , When is separated, a parallel test for investigating defects in the memory cells can be executed as described later.

메모리블럭이 비선택으로 되고, 선택신호SELi가 로우레벨 또는 메모리가 라이트상태에서 라이트신호가 로우레벨로 되면, MISFET T10∼T13은 비도통으로 되고 T14∼T17은 도통으로 된다. 따라서, 리드선ROi,와 리드제어선RCSi,는 동일 전압레벨(이 경우에는 중간전압레벨 HVL)로 변화된다. 이것에 의해, 예를 들면 도 1a에서 컬럼선택신호Y1이 하이레벨(고레벨)로 되고 T3및 T4는 도통으로 되더라도 리드선ROi,에서 리드제어선RCSi,로 전류가 흐르지 않는다. 이것은 예를 들면 도 4에서 기술하는 바와 같이 1개의 컬럼선택신호선을 사용하여 여러개의 메모리블럭(선택 및 비선택블럭 포함)내의 컬럼어드레스를 선택하는 경우에 이점이 있다.The memory block is unselected and the write signal is selected when the select signal Seli is low or the memory is written. When a low level, MISFET T 10 ~T 13 is whole, the non-T 14 ~T 17 is in conduction. Therefore, the lead wire ROi, And lead control line RCSi, Is changed to the same voltage level (in this case, the intermediate voltage level HVL). As a result, for example, in Fig. 1A, even if the column select signal Y 1 becomes high level (high level) and T 3 and T 4 become conductive, lead wires ROi, Lead control wire RCSi, No current flows through the This is advantageous in the case of selecting column addresses in several memory blocks (including selected and non-selected blocks) by using one column select signal line as described, for example, in FIG.

도 1d는 라이트스위치SWWi(i=0, 1)의 구조를 도시한 도면이다. 이 회로는 라이트선쌍WIi,중의 하나를 공통라이트선CWI,에 선택적으로 접속한다. 동시에 라이트목적을 위해 선택된 메모리블럭의 라이트 제어선WRi를 하이레벨로 한다. 도 1d에 있어서, T20, T23∼T26은 N채널 MISFET, T21, T22는 P채널 MISFET, INV101∼INV103은 인버터, NAND2는 2입력 NAND 게이트를 각각 나타낸다. 메모리블럭이 선택되어 선택신호SELi가 하이레벨이고 메모리가 라이트상태에서 라이트신호가 하이레벨로 되면, MISFET T20∼T23은 도통으로 되고 T24∼T26은 비도통으로 된다. 따라서, 라이트선WIi,는 공통라이트선CWI,에 접속되고 라이트제어선WRi로는 하이레벨이 출력된다. 이것에 의해, 예를 들면 도 1a에서 컬럼선택신호Y1이 하이레벨로 되면, T5및 T6이 도통된다. 데이타선쌍D0,는 라이트선쌍WI0,에 접속되어 라이트선상의 라이트정보가 데이타선에 라이트된다.1D is a diagram showing the structure of the light switch SWWi (i = 0, 1). This circuit is a pair of light wires Wii, One of the common light lines CWI, Selectively connect to At the same time, the write control line WRi of the memory block selected for the write purpose is set high. In FIG. 1D, T 20 , T 23 to T 26 are N-channel MISFETs, T 21 and T 22 are P-channel MISFETs, INV 101 to INV 103 are inverters, and NAND 2 represents two-input NAND gates, respectively. The memory block is selected so that the select signal Seli is high level and the write signal is written when the memory is written. When a high-level, T 20 ~T MISFET 23 is a T-conductive 24 ~T 26 is whole, non. Thus, the light wire Wii, Is the common light line CWI, The high level is output to the light control line WRi. Thus, for example, when the column select signal Y 1 becomes high in FIG. 1A, T 5 and T 6 become conductive. Data line pair D 0 , Is the wire pair WI 0 , The write information on the write line is written to the data line.

메모리블럭이 비선택으로 되고 선택신호SELi가 로우레벨 또는 메모리가 리드상태이고 라이트신호WE가 로우레벨로 되면, MISFET T20∼T23은 비도통으로 되고 T24∼T26은 도통으로 된다. 따라서, 라이트선WIi,는 동일 전압레벨(이 경우는 중간전압레벨 HVL)에 접속된다. 동시에, 라이트제어선WRi가 로우레벨로 된다. 이것에 의해, 예를 들면 도 1a에 있어서 컬럼선택신호Y1이 하이레벨로 되고 T5및 T6이 도통되더라도 데이타선과 라이트선은 도통되지 않는다. 이것은 예를 들면 도 4에서 설명하는 바와 같이 1개의 컬럼선택신호선을 사용한 여러개의 메모리블럭(선택 및 비선택블럭 포함)의 컬럼 어드레스를 선택하는 경우에 이점이 있다.When the memory block is unselected and the selection signal Seli is low level or the memory is in the read state and the write signal WE is low level, the MISFETs T 20 to T 23 become non-conducting and T 24 to T 26 become conductive. Thus, the light wire Wii, Is connected to the same voltage level (in this case, the intermediate voltage level HVL). At the same time, the write control line WRi goes low. As a result, for example, in Fig. 1A, even if the column select signal Y 1 becomes high and T 5 and T 6 become conductive, the data line and the write line are not conductive. This is advantageous in the case of selecting column addresses of several memory blocks (including selected and non-selected blocks) using one column select signal line as described, for example, in FIG.

도 1e는 공통리드선CRO,에 리드된 신호를 증폭하는 센스앰프의 구조를 도시한 도면이다. 도 1e에 있어서, amp1은 공통리드선CRO,을 입력, d1,을 출력으로 하는 제1 센스앰프, amp2는 d1,을 입력, d2.를 출력으로 하는 제2 센스앰프, amp3은 d2,을 입력, d3.을 출력으로 하는 제3 센스앰프를 각각 나타내며, T42, T43은 그의 동작전에 제3 센스앰프를 초기화하는 MISFET이다. 제1 센스앰프amp1은 동일 구성의 2개의 전류전압 변환회로를 포함하고, 2개의 전류전압 변환회로는 차동증폭회로DA1, P채널 MISFET T30, N채널 MISFET T31로 이루어진다. 제2 센스앰프 amp2는 동일 구조의 2개의 차동증폭회로DA3 및 DA4를 포함한다. 제3 센스앰프 amp3은 2개의 NOR 게이트 NOR1 및 NOR2와 2개의 인버터 INV105및 INV106을 포함한다.1E is a common lead line CRO, Fig. 1 shows the structure of a sense amplifier for amplifying the signal read in. In Fig. 1E, amp1 represents a common lead line CRO, Type d1, The first sense amplifier outputs a, amp2 is d1, Enter d2. The second sense amplifier outputs a, amp3 is d2, Enter d3. Refers to each of the third sense amplifier to the output, T 42, T 43 is a MISFET for initializing the third sense amplifier prior to its operation. The first sense amplifier amp1 includes two current voltage conversion circuits of the same configuration, and the two current voltage conversion circuits are composed of a differential amplifier circuit DA1, a P-channel MISFET T 30 , and an N-channel MISFET T 31 . The second sense amplifier amp2 includes two differential amplifier circuits DA3 and DA4 of the same structure. The third sense amplifier amp3 includes two NOR gates NOR1 and NOR2 and two inverters INV 105 and INV 106 .

본 실시예의 동작을 도 1f 및 도 1g의 동작파형을 참조해서 설명한다. 여기서, 데이타선D0,에 리드된 정보를 리드하고, 외부로부터의 정보를 D0,에 라이트하는 경우의 예에 대해서 설명한다. 그러나, 마찬가지의 동작은 메모리어레이내의 모든 메모리셀에 대해 선택적으로 실행할 수 있다는 것은 명백하다. 여기서, 동작전압을 1. 5V라고 가정하고 설명한다. 그러나, 본 발명은 이것에 한정되는 것은 아니고 다른 동작전압이 마찬가지의 효과를 얻는데 사용되는 다른 경우에도 마찬가지로 적용할 수 있다.The operation of this embodiment will be described with reference to the operation waveforms of FIGS. 1F and 1G. Where data line D 0 , Read information read in D0, and get information from D 0 , An example in the case of writing to the above will be described. However, it is apparent that the same operation can be selectively executed for all memory cells in the memory array. Here, it is assumed that the operating voltage is 1.5V. However, the present invention is not limited to this, but can also be applied to other cases where other operating voltages are used to obtain the same effect.

먼저, 도 1f를 참조해서 리드동작을 설명한다. 프리차지회로PR0의 제어신호PC가 시간t0에서 하강하여 데이타선으로의 프리차지동작(예비충전동작)이 종료한다. 계속해서, 선택된 워드선W0이 시간t1에서 상승하여 메모리셀에서 데이타선d0,에 신호를 리드한다. 다음에, t3에 있어서 센스앰프 구동신호CSP가 그의 중간전압레벨에서 하이레벨로 변화되고, CSN이 그의 중간레벨에서 로우레벨로 변화되는 것에 의해 센스앰프SA0을 구동한다. 이것에 의해, 데이타선에 리드된 신호가 센스앰프에 의해 하이레벨 또는 로우레벨로 증폭된다. 이 실시예에서는 게이트RG0내의 트랜지스터T1, T2의 게이트에 데이타선이 접속되고 트랜지스터T3, T4를 거쳐서 리드선RO0,에 접속하고 있다. t1에 있어서 선택된 입출력회로CKT0의 리드제어선RCS0,은 로우로 구동된다. 이 구조에 의해 리드선에서 데이타선이 분리된다. 따라서, 데이타선이 하이, 로우레벨로 확정되기 전의 증폭도중의 t3에 있어서 컬럼선택신호선Y1이 입출력회로에 입력되어도 데이타선의 정보가 파괴되지 않는다. 따라서, 데이타선의 정보를 파괴하는 일 없이 리드선으로 데이타선의 정보를 전달할 수 있다. 따라서, 리드속도가 증가된다. 종래에 비해 리드속도를 고속화하는 이유 및 효과에 대해서 이하 상세히 설명한다. 리드선 및 공통리드선의 신호전압RO0,, CRO,사이의 전압차는 약 20㎷정도이고, 제1 센스앰프의 출력신호의 진폭(d1과사이의 전압차)은 약 200㎷정도이고, 제2 센스앰프의 출력신호의 진폭(d2와사이의 전압차)은 약 1∼1. 5V이다. 즉, 제1 센스앰프의 전압증폭율은 약 10이고, 제2 센스앰프의 전압증폭율은 약 5∼7이며, 제3 센스앰프의 전압증폭율은 약 1∼2이다. 제3 센스앰프는 출력정보를 기억하는 기능, 소위 데이타래치기능이 있다. 즉, 입력신호가 증폭된 후 다음의 입력이 수신될 때까지 입력에 대응하는 출력을 유지하도록 로우로 변환된다. 이것에 의해, 제1∼제3 앰프를 모두 항상 동작상태로 해 둘 필요가 없다. 신호가 제1∼제3 앰프에서 출력된 후, 제1 또는 제2 앰프 또는 양쪽의 앰프를 비동작상태로 해서 소비전력을 저감할 수 있다.First, the read operation will be described with reference to FIG. 1F. The control signal PC of the precharge circuit PR 0 falls at time t 0 , and the precharge operation (preliminary charging operation) to the data line ends. Subsequently, the selected word line W0 rises at time t 1 and the data line d 0 , in the memory cell. Leads to a signal. Next, at t 3 , the sense amplifier drive signal CSP is changed from its intermediate voltage level to a high level, and the CSN is driven from its intermediate level to a low level to drive the sense amplifier SA 0 . As a result, the signal read on the data line is amplified to a high level or low level by the sense amplifier. In this embodiment, and the data line connected to the gate of the transistor T 1, T 2 RG0 in the gate through the transistor T 3, T 4 lead RO 0, You are connected to. Lead control line RCS 0 , of input / output circuit CKT 0 selected in t 1 Is driven low. This structure separates the data lines from the lead wires. Therefore, even if the column select signal line Y 1 is input to the input / output circuit at t 3 during the amplification before the data line is set to the high and low levels, the information on the data line is not destroyed. Therefore, the information of the data line can be transferred to the lead line without destroying the information of the data line. Thus, the read speed is increased. The reason and effect of speeding up the read speed compared with the prior art are explained in full detail below. Signal voltage RO 0 , of lead wire and common lead wire , CRO, The voltage difference between them is about 20 mA, and the amplitude (d1) of the output signal of the first sense amplifier Voltage difference) is about 200 Hz, and the amplitude d2 of the output signal of the second sense amplifier Voltage difference) is about 1 to 1. 5V. That is, the voltage amplification ratio of the first sense amplifier is about 10, the voltage amplification ratio of the second sense amplifier is about 5-7, and the voltage amplification ratio of the third sense amplifier is about 1-2. The third sense amplifier has a function of storing output information, a so-called data latch function. That is, after the input signal is amplified, it is turned low to maintain the output corresponding to the input until the next input is received. This eliminates the need to keep all of the first to third amplifiers in an operating state all the time. After the signals are output from the first to third amplifiers, the power consumption can be reduced by making the first or second amplifiers or both amplifiers inactive.

도 1f는 하나의 정보를 리드한 후 대응하는 컬럼을 선택하는 것에 의해 다른 정보를 리드하는 소위 스테이틱 컬럼동작을 도시한 도면으로서, 즉 컬럼선택신호Y1의 다음에 신호Y23을 상승시켜 정보를 리드하고 있다. 본 실시예에 따르면, 후술하는 바와 같이, 리드선 및 공통리드선의 전압진폭은 센스앰프에 전류입력을 공급하는 것에 의해 종래 방식의 리드선과 공통리드선의 전압진폭의 1/10인 20mV로 저감되어 있다. 이것에 의해, 리드선과 공통 리드선의 기생용량을 충전 및 방전하는 데 필요한 시간을 종래기술에 비해 약 1/10로 저감할 수 있다. 또, 새로운 어드레스의 선택에서 정보를 출력할 때까지의 지연을 크게 단축할 수 있다.Fig. 1F shows a so-called static column operation in which one information is read and then another information is read by selecting a corresponding column, i.e., the signal Y 23 is raised after the column selection signal Y 1 and the information is shown. Leads. According to the present embodiment, as will be described later, the voltage amplitude of the lead wire and the common lead wire is reduced to 20 mV, which is 1/10 of the voltage amplitude of the conventional lead wire and the common lead wire by supplying a current input to the sense amplifier. As a result, the time required for charging and discharging the parasitic capacitance of the lead wire and the common lead wire can be reduced to about 1/10 as compared with the prior art. In addition, the delay from selecting a new address to outputting information can be greatly shortened.

리드동작에 계속해서 라이트동작의 예를 최초의 리드동작이 도 1f와 동일한 도 1g에 따라서 설명한다. WE가 t4에서 하이로 될 때, RG0의 제어신호선 RCS0이 HVL(0. 75V)로 되고, 라이트게이트WG0의 제어신호선WR0이 하이로 유지된 컬럼선택신호선Y1에 의해 하이로 된다. 이 때, 라이트될 데이타가 라이트입출력선WI0,에 인가되면 라이트게이트WG0내의 트랜지스터T5, T7및 T6, T8을 거쳐서 데이타선DO,에 데이타가 라이트된다.Following the read operation, an example of the write operation will be described according to Fig. 1G in which the first read operation is the same as in Fig. 1F. When WE goes high at t 4 , the control signal line RCS 0 of RG0 becomes HVL (0.75V) and becomes high by the column select signal line Y 1 in which the control signal line WR 0 of the write gate WG 0 remains high. . At this time, the data to be written is the write I / O line WI 0 , When applied to the data line DO through transistors T 5 , T 7 and T 6 , T 8 in write gate WG 0 , The data is written to.

상기 예에서 설명한 바와 같이 라이트동작 및 리드동작에서 I/O선과 데이타선 사이의 전달임피던스를 변화시키는 하나의 수단으로서 리드선이 라이트선에서 분리된다. 이것에 의해 리드 및 라이트 동작마진을 개별적으로 설정할 수 있다. 이것에 의해, 저전압동작에 있어서도 고속화 및 안정화를 도모할 수 있다.As described in the above example, the lead wire is separated from the light wire as one means of changing the transfer impedance between the I / O line and the data line in the write operation and the read operation. This makes it possible to individually set the read and write operation margins. As a result, speed and stabilization can be achieved even in a low voltage operation.

이 실시예에서 사용된 센스앰프의 효과를 도 2를 참조해서 설명한다. 도 2a는 종래의 센스앰프를 도시한 것이고, 도 2b는 본 발명에 따른 센스앰프의 구조를 모식적으로 도시한 것이다. 도 2c는 종래 및 본 발명의 센스앰프의 동작파형을 모식적으로 도시한 것이다. 종래의 센스앰프에서는 메모리셀MC에서 데이타선(D0,)에 리드된 미소신호는 센스앰프SA0에 의해 증폭되어 컬럼선택신호Y1에 의해 제어된 MISFET T50, T51을 온(ON)으로 하고, 리드선(IO0,)으로 출력된다. 종래의 앰프는 그의 고속화를 방해하는 2가지의 문제가 있다. 하나는 신호가 센스앰프에 의해 충분히 중폭된 후, MISFET를 온으로 할 필요가 있는 것이다. 그렇게 하지 않으면, 데이타선과 리드선에는 수십배의 용량차가 있으므로 리드선(CR의 약 8㎊)에서 데이타선(CD의 약 0. 3㎊)으로 대량의 전하가 흐른다. 따라서, 증폭되어 기동된 정보가 파괴된다. 다른 하나는 큰 기생용량을 갖는 리드선을 구동능력이 작은 센스앰프를 사용하여 200㎷와 같은 큰 전압까지 증폭할 필요가 있다는 것이다. 이것은 다음단의 제2 센스앰프에 의해 충분한 신호전압이 요구되기 때문이다.The effect of the sense amplifier used in this embodiment will be described with reference to FIG. Figure 2a shows a conventional sense amplifier, Figure 2b schematically shows the structure of a sense amplifier according to the present invention. 2C schematically illustrates operation waveforms of the sense amplifiers of the related art and the present invention. In the conventional sense amplifier, the data line D 0 , ) A small signal read on the sense amplifier is a MISFET T 50, T 51 is amplified by the SA 0 controlled by the column select signals Y 1 is turned on (ON), and the lead wire (IO 0, ) Conventional amplifiers have two problems that hinder their speed. One is that after the signal has been sufficiently amplified by the sense amplifier, it is necessary to turn on the MISFET. Otherwise, since there is a capacitance difference of several tens of times between the data line and the lead line, a large amount of charge flows from the lead line (approximately 8 ms of CR) to the data line (approximately 0.3 ms of CD). Thus, the amplified and started information is destroyed. On the other hand, it is necessary to amplify the lead wire having a large parasitic capacity to a large voltage such as 200 kW using a small sense amplifier. This is because a sufficient signal voltage is required by the second sense amplifier of the next stage.

이를 위해서 본 발명에서는 데이타선의 신호를 그의 게이트에서 받는 NMOS 트랜지스터 T1및 T2로 이루어지는 리드게이트를 마련하는 것에 의해, 리드선에서 센스앰프가 분리된다. 또, 이들 트랜지스터와는 상보도전형의 P채널 MISFET증폭기로 이루어지는 전류센스회로를 마련하였다. 즉, 전류를 센스앰프의 입력으로서 사용하는 것에 의해, 신호선의 전압의 진폭이 저감되어 전류입력에 비례한 전압출력이 얻어진다. 센스앰프를 리드선에서 분리하는 것에 의해 데이타선이 충분히 증폭되는 것을 대기하지 않고 컬럼선택신호에 의해 제어되는MISFET T3, T4를 온으로 할 수 있다. 이것에 의해, 데이타선의 전압정보를 고속으로 리드하기 위해 전류정보로 변환한다. 전류입력형 센스앰프를 사용하는 것에 의해 신호선의 전압진폭은 종래기술에 비해 1자리수(200㎷에서 20㎷로)정도 억제된다. 이것에 의해, 기생용량CR을 충방전하는데 소요되는 시간이 크게 단축되어 고속화할 수 있다.To this end, in the present invention, the sense amplifier is separated from the lead line by providing a lead gate composed of the NMOS transistors T 1 and T 2 that receive the data line signal at its gate. In addition, these transistors are provided with a current sense circuit comprising a P-channel MISFET amplifier of complementary conduction type. In other words, by using the current as the input of the sense amplifier, the amplitude of the voltage of the signal line is reduced to obtain a voltage output proportional to the current input. By separating the sense amplifiers from the lead wires, the MISFETs T 3 and T 4 controlled by the column select signals can be turned on without waiting for the data lines to be sufficiently amplified. This converts the voltage information of the data line into current information in order to read at high speed. By using the current input type sense amplifier, the voltage amplitude of the signal line is suppressed by one digit (from 200 kHz to 20 kHz) compared with the prior art. As a result, the time required for charging and discharging the parasitic capacitance CR can be greatly shortened and the speed can be increased.

본 발명에서는 리드게이트의 MISFET와 전류센스회로의 MISFET를 상보 도전형으로 했으므로, 이 구조는 최저전압으로 동작하는 전류센스회로를 마련할 수 있다. 이 구조의 효과를 다음에 기술한다. 도 2d는 전류 센스회로의 각종 구조를 도시한 것이다. 도 2d에 있어서, ISC1∼ISC3은 전류 센스회로, RO0은 공통 리드선이다. RO0의 아래에 접속된 N채널 MISFET는 리드게이트와 선택게이트의 직렬접속을 편의상 간단하게 나타낸 것이다. 조건을 서로 일치시키기 위해 어떤 경우에도 RO선은 전원전압VL의 1/2인로 바이어스된다.In the present invention, since the MISFET of the lead gate and the MISFET of the current sense circuit are complementary conductive types, this structure can provide a current sense circuit operating at the lowest voltage. The effect of this structure is described next. 2D shows various structures of the current sense circuit. In Fig. 2D, ISC 1 to ISC 3 are current sense circuits, and RO 0 is a common lead wire. The N-channel MISFET connected below RO 0 simply shows the series connection of the lead gate and the select gate for convenience. In any case, to match the conditions, the RO line must be half of the supply voltage V L. Biased to

도 2d에 있어서, (i)은 베이스 접지형(common base)이다. 바이폴라 트랜지스터와 저항으로 전류센스회로ISC1을 구성하고 있다. 이 회로방식은 예를 들면 ESSCIRC Digest of Technical Papers, pp. 184∼187, (1989년 9월 발행)에 기재되어 있다.In FIG. 2D, (i) is a common ground. A bipolar transistor and a resistor constitute the current sense circuit ISC 1 . This circuit is described, for example, in ESSCIRC Digest of Technical Papers, pp. 184-187, published in September 1989.

(ii)는 동일형이다. 전류센스회로ISC2는 리드게이트와 동일 도전형의 구동 MOS 트랜지스터와 차동증폭회로로 구성되어 있다. 이 회로방식은 예를 들면 IEEE, Journal of Solid-State Circuits, Vol. 23, No. 5, pp. 1113-1119(1988년 10월 발행)에 기재되어 있다.(ii) is of the same type. The current sense circuit ISC 2 is composed of a drive MOS transistor of the same conductivity type as the lead gate and a differential amplifier circuit. This circuit scheme is described, for example, in IEEE, Journal of Solid-State Circuits, Vol. 23, No. 5, pp. 1113-1119, issued October 1988.

(iii)은 리드게이트와는 상보 도전형의 구동 MOS 트랜지스터와 차동증폭회로로 이루어지는 상보 도전형이다. 이 경우, RO선의 전압과 기준전압 사이의 차는 부귀환을 위해 MISFET의 게이트전압을 제어하도록 증폭된다. 이것에 의해 RO선의 전압의 진폭이 저감된다. 신호전류를 IS, 차동증폭회로의 전압증폭율을 A, MISFET의 상호콘덕턴스를 Gm, 센스출력을 △V로 하면, 입력전압의 진폭은 △V/A이고, 센스출력은 △V=Is/Gm으로 된다. 따라서, 신호전류의 값에 따라서 Gm을 적당하게 선택(MISFET의 크기에 따라서 자유롭게 설정가능)하면, A=10이고, △V=200㎷인 종래기술에 비해 입력전압의 진폭을 20㎷ 또는 1/10로 저감할 수 있다.(iii) is a complementary conductive type consisting of a drive MOS transistor of a complementary conductivity type and a differential amplifier circuit with a lead gate. In this case, the difference between the voltage on the RO line and the reference voltage is amplified to control the gate voltage of the MISFET for negative feedback. As a result, the amplitude of the voltage on the RO line is reduced. If the signal current is IS, the voltage amplification ratio of the differential amplifier circuit is A, the mutual conductance of the MISFET is Gm, and the sense output is ΔV, the amplitude of the input voltage is ΔV / A, and the sense output is ΔV = Is /. It becomes Gm. Therefore, if Gm is appropriately selected (it can be freely set according to the size of the MISFET) according to the value of the signal current, the amplitude of the input voltage is 20 Hz or 1 / compared with the prior art in which A = 10 and ΔV = 200 Hz. It can be reduced to 10.

이하, 이들 센스회로의 최소동작전압을 비교한다. 간력화를 위해 다음과 같이 가정하였다. 모든 MOS 트랜지스터의 임계값전압은 동일하고 이 임계값전압의 절대값은 VT, 센스출력의 신호진폭(동적범위)은 △V, 리드신호선(RO선)의 바이어스전압은이다.The minimum operating voltages of these sense circuits are compared below. For the sake of simplicity, the following assumptions are made. The threshold voltages of all the MOS transistors are the same, the absolute value of this threshold voltage is V T , the signal amplitude (dynamic range) of the sense output is ΔV, and the bias voltage of the lead signal line (RO line) is to be.

(i)의 베이스 접지형에 있어서의 동작조건은The operating conditions in the base grounding type of (i)

VLVL/2+VCE+△VV L V L / 2 + VCE + △ V

로 주어진다.Is given by

따라서, 최소 동작전압은Therefore, the minimum operating voltage

VL2(VCE+△V)V L 2 (VCE + △ V)

로 주어진다.Is given by

여기서, VCE는 컬렉터-에미터간 전압의 차이다. 바이폴라 트랜지스터의 포화동작을 회피하기 위해 어느 정도 높은 값(예를 들면, 0. 7V이상)으로 VCE를 설정할 필요가 있다. △V는 센스출력의 신호진폭이다. 동작의 마진을 고려하여 그 진폭은 0. 4V이상을 확보하는 것이 바람직하다. 따라서, 최소 동작전압은 2. 2V이다.Where VCE is the voltage difference between the collector and the emitter. In order to avoid saturation operation of the bipolar transistor, it is necessary to set VCE to a certain value (for example, 0.7 V or more). ΔV is the signal amplitude of the sense output. In consideration of the margin of operation, the amplitude is preferably secured to more than 0.4V. Therefore, the minimum operating voltage is 2. 2V.

(ii)의 동일형에 있어서의 동작조건은The operating conditions in the same type of (ii)

VLVL/2+VT+△VV L V L / 2 + V T + △ V

로 주어진다.Is given by

따라서, 최소 동작전압은Therefore, the minimum operating voltage

VL2(VT+△V)V L 2 (V T + △ V)

로 주어진다.Is given by

임계값전압VT를 0. 5V로 하면, 최소 동작전압은 1. 8V이다.If the threshold voltage V T is 0.5V, the minimum operating voltage is 1.8V.

종래부터 제안되고 있는 (i) 및 (ii)의 방식에 대한 문제점은 RO선이 바이폴라 트랜지스터의 에미터 또는 MISFET의 소스에 접속되어 있다는 점이다. 따라서, 베이스-에미터간 전압차나 임계값전압이 전원전압VL과 RO선의 바이어스전압VL/2 사이의 값으로 할당될 필요가 있다. 한편, 본 발명에서는 (iii)에 설명한 바와 같이, 구동소자와 리드게이트는 각각 상보 도전형의 PMOS 트랜지스터로 구성된다. 이들 트랜지스터의 드레인이 RO선에 접속되어 상기 전압에 대한 제한이 없어진다. 상보 도전형에 있어서의 전류센스회로의 동작조건 및 최소 동작전압은A problem with the conventionally proposed schemes (i) and (ii) is that the RO line is connected to the emitter of the bipolar transistor or the source of the MISFET. Therefore, the voltage difference between the base-emitter or the threshold voltage needs to be assigned to a value between the power supply voltage V L and the bias voltage V L / 2 of the RO line. On the other hand, in the present invention, as described in (iii), the driving element and the lead gate are each composed of complementary conductive PMOS transistors. The drains of these transistors are connected to the RO line so that there is no restriction on the voltage. The operating condition and minimum operating voltage of the current sense circuit in the complementary conductive type

VLVT+△VV L V T + △ V

로 주어진다.Is given by

임계값전압VT를 0. 5V로 하면 최소 동작전압이 0. 9V로 된다. 이것에 의해 (iii)의 상보 도전형의 전류센스회로가 저전압동작에 가장 적합하다.If the threshold voltage V T is 0.5V, the minimum operating voltage is 0.9V. As a result, the complementary conductive current sense circuit of (iii) is most suitable for low voltage operation.

도 2e는 종래 및 본 발명의 센스앰프의 동작속도를 컴퓨터의 시뮬레이션의 결과에 따라서 비교한 것을 도시한 도면이다. 센스시간은 센스앰프를 기동하도록 신호CSN 및 CSP를 인가하고 나서 I/O선에 200㎷의 신호전압이 얻어질 때까지(종래의 전압센스형 앰프인 경우)의 지연시간에 의해 정의된다. 또는 신호CSN 및 CSP를 인가하고 나서 제1 센스앰프에 200㎷의 출력이 얻어질 때까지(전압센스형 앰프인 경우)의 지연시간에 의해 정의된다. 모든 전압센스형은 고속으로 동작한다. 그러나, 베이스 접지형과 동일형의 최소 동작전압은 각각 2. 5V와 1. 9V이고, 이들 증폭기는 1. 5V에서는 동작하지 않는다. 이것은 상술한 해석결과와 잘 일치하고 있다. 한편, 상보도전형 센스회로에서는 최소 동작전압은 1. 25V이고, 최저전압까지 고속으로 동작한다. 동작전압의 하한은 센스회로 자체의 동작에 의해 결정되는 것은 아니고, 데이타선의 신호를 증폭하는 센스앰프의 동작전압의 하한에 의해 결정된다. 즉, 센스회로 그 자체는 1. 25V이하의 전압에서는 동작가능하다. 종래의 전압센스형에 비해 본 발명은 1. 5V에서 20㎱ 고속화된다.Figure 2e is a diagram showing the comparison of the operating speed of the conventional and the sense amplifier of the present invention according to the results of the computer simulation. The sense time is defined by the delay time after applying the signals CSN and CSP to start the sense amplifier until a signal voltage of 200 Hz is obtained on the I / O line (in the case of a conventional voltage sense amplifier). Or the delay time from the application of the signals CSN and CSP to the first sense amplifier until an output of 200 Hz is obtained (in the case of a voltage sense amplifier). All voltage sense types operate at high speeds. However, the minimum operating voltages of the base ground type and the same type are 2.5V and 1.9V, respectively, and these amplifiers do not operate at 1.5V. This is in good agreement with the above-described analysis results. On the other hand, in the complementary conductive type sense circuit, the minimum operating voltage is 1.25V and operates at a high speed up to the lowest voltage. The lower limit of the operating voltage is not determined by the operation of the sense circuit itself, but by the lower limit of the operating voltage of the sense amplifier that amplifies the data line signal. In other words, the sense circuit itself is operable at a voltage of 1.25V or less. Compared with the conventional voltage sense type, the present invention speeds up to 20 mA at 1.5V.

상술한 바와 같이, 이 실시예에서는 입출력 제어회로를 메모리셀 어레이의 좌우에 교대로 배치하고, 리드 및 라이트 입출력선을 서로 분리하는 것에 의해 DRAM의 고속화 및 저전압 동작에서도 안정한 동작을 할 수 있다. 리드선의 신호를 검출하는 제1 센스앰프를 전류전압 변환회로로 구성하고, 리드선 구동용 MISFET와 데이타선의 전압을 리드선을 거쳐서 전류로 변환하기 위한 MISFET와 는 상보도전형의 MISFET를 사용하는 것에 의해 약 1∼2V 등의 저전원전압에서도 고속으로 동작하는 센스앰프 방식이 마련된다.As described above, in this embodiment, the input / output control circuits are alternately arranged on the left and right sides of the memory cell array, and the read and write input / output lines are separated from each other so that stable operation can be achieved even at high speed and low voltage operation of the DRAM. The first sense amplifier for detecting the signal of the lead wire is constituted by a current voltage converting circuit, and the MISFET for the lead wire driving and the MISFET for converting the voltage of the data line into the current through the lead wire are used. There is provided a sense amplifier system that operates at high speed even at low power supply voltages such as 1 to 2 V.

도 3은 더욱 안정된 동작을 위한 실시예를 도시한 도면이다. 상술한 바와 같이, 데이타선간의 기생용량은 입출력 제어회로에서 저감된다. 이 실시예에서는 메모리셀 어레이의 일부에 있어서의 데이타선간의 기생용량의 균형을 취하는 것에 의해 더욱 안정된 동작을 도모하고 있다. 이를 위해, 데이타선은 메모리셀 어레이의 중심에 서로 쌍으로 배치된다. D1과 데이타선사이 및사이의 기생용량은 각각 CC1L과 CC1R이다. CC1L과 CC1R은 일치하므로, D1사이 및사이의 기생용량도 동일하게 된다. 마찬가지로, D1과 데이타선D2 사이 및과 데이타선D2 사이의 기생용량도 동일하게 된다. 따라서, 쌍으로 되는 각 데이타선과 인접하는 다른 데이타선 사이의 기생용량도 동일하게 되므로, 메모리셀 어레이내에서도 리드동작의 안정화를 더욱 도모할 수 있다.3 is a diagram illustrating an embodiment for more stable operation. As described above, the parasitic capacitance between the data lines is reduced in the input / output control circuit. In this embodiment, a more stable operation is achieved by balancing the parasitic capacitance between the data lines in a part of the memory cell array. For this purpose, the data lines are arranged in pairs at the center of the memory cell array. D 1 and the data line Between and And Parasitic doses between are C C 1 L and C C 1 R, respectively. C C 1 L and C C 1 R coincide, so D 1 and Between and And The parasitic capacity in between is the same. Similarly, between D 1 and data line D2 and The parasitic capacitance between and data line D2 is also the same. Therefore, the parasitic capacitance between each pair of data lines and other adjacent data lines is also the same, so that the read operation can be further stabilized even in the memory cell array.

도 4는 여러개의 메모리셀 어레이를 포함하는 1실시예를 도시한 도면이다. 여기서, 리드동작에 대해 설명한다. 입출력 제어회로CKTij는 입출력 제어회로의 좌우에 배치된 메모리셀 어레이에 의해 공용된다. 스위칭 트랜지스터T60, T61은 CKTij와 인접하는 메모리셀 어레이 사이에 배치되고, 스위칭 트랜지스터T62, T63은 CKTij와 인접하는 다른 메모리셀 어레이 사이에 배치된다. 스위칭 트랜지스터는 그의 게이트에 메모리셀 어레이 선택신호인 SHRij가 입력된다. SWRi는 리드선RO와 리드선RO를 포함하는 여러개의 RO선에 의해 공용되는 공통 리드선CRO를 접속하는 스위치로서, 메모리셀 어레이 선택신호SHRij가 입력된다. SHRij는 미리 하이로 설정되어 있다. 이 때문에, 예를 들면 메모리셀 어레이MA2가 선택되면, SHR1R과 SHR3L만이 로우로 된다. 여기서, 컬럼선택신호 Y1이 선택된다고 가정한다. 데이타선D1,과 D0,에 리드된 신호는 입출력 제어회로CKT12, CKT23을 거쳐서 RO12,, RO23,에 리드된다. 이들 신호는 또 스위치SWR1, SWR2를 거쳐서 공통I/O선 CRO0,, CRO1,에 리드된다. 이와 같이, 여러개의 메모리셀 어레이가 존재하더라도 입출력 제어회로를 메모리셀 어레이의 좌우에 교대로 배치하므로, 인접하는 메모리셀 어레이에 의해 공용하는 것은 칩면적을 크게 증가시킬 수 없다. 따라서, 상술한 특성에 대한 개선을 실현할 수 있다.4 is a diagram illustrating an embodiment including a plurality of memory cell arrays. Here, the read operation will be described. The input / output control circuit CKTij is shared by the memory cell arrays arranged on the left and right of the input / output control circuit. The switching transistors T 60 and T 61 are arranged between the memory cells array adjacent to CKTij and the switching transistors T 62 and T 63 are arranged between the other memory cell arrays adjacent to CKTij. The switching transistor SHRij, which is a memory cell array selection signal, is input to its gate. SWRi is a switch for connecting the common lead wire CRO shared by the lead wire RO and a plurality of RO wires including the lead wire RO. The memory cell array selection signal SHRij is input. SHRij is set to high in advance. For this reason, for example, when memory cell array MA 2 is selected, only SHR 1R and SHR 3L go low. It is assumed here that the column select signal Y 1 is selected. Data line D 1 , And D 0 , The signal read to RO 12 , through the input / output control circuit CKT 12 , CKT 23 . , RO 23 , Leads to. These signals are also passed through the switches SWR 1 and SWR 2 to the common I / O line CRO 0 , , CRO 1 , Leads to. As described above, even if a plurality of memory cell arrays exist, the input / output control circuits are alternately arranged on the left and right sides of the memory cell array, so that sharing by adjacent memory cell arrays does not significantly increase the chip area. Therefore, the improvement to the above-mentioned characteristic can be realized.

도 5a는 병렬로 메모리셀의 결함을 조사하는 본 발명의 실시예를 도시한 도면이다. 병렬테스트는 여러개의 컬럼선택신호를 동시에 선택(다중선택)하는 것에 의해 실행된다. 즉, 병렬테스트시에는 여러개의 컬럼선택신호가 테스트신호TEST에 의해 선택된다. 이것에 의해 리드시에는 데이타선으로부터의 리드신호가 다중도에 따라서 리드선에 동시에 리드된다. 동시에 리드된 데이타선의 정보가 일치하고 있으면, 리드선RO,중의 한쪽이 하이로 되고, 다른 한쪽이 로우로 된다. 적어도 하나라도 오정보가 리드되면, RO와모두 로우로 된다. 라이트동작에서는 라이트 입출력선에서 선택된 라이트 게이트에 접속된 데이타선에 데이타가 라이트된다. 본 발명의 특징은 병렬테스트에서도 새로운 테스트용 I/O선을 마련할 필요가 없다는 것이다. 따라서, 통상의 테스트와 마찬가지로 데이타선에서 AMP로 데이타가 전달된다. 또, 리드신호선이 라이트신호선으로부터 분리되므로, 상술한 바와 같이 리드 및 라이트동작의 각각에 대해서 분리 동작마진을 설정할 수 있다. 따라서, 다중도의 증가에 대한 제한이 없어져 고도의 병렬 리드/라이트동작이 달성된다. 도 5a에 있어서, 리드 게이트 RG에 대해 1쌍의 구동신호선 RCS가 있고 리드동작에 있어서 리드선RO,에 접속된 RCS선이 서로 분리된다. 이것은 다중도가 증가할 때에도 하나의 오리드동작을 판별하기 위해 유효한 수단이다. 다중도가 증가될 때, RO에서 RCS로 흐르는 전류를 증가시킬 필요가 있다. 한편, RCS에서 GND로 흐르는 전류는 리드선의 배선저항에 의해 임의의 일정 값으로 포화되어 RCS의 전압레벨이 상승된다. 따라서, RCS가 분리되지 않으면, 오리드가 있었던 측의 I/O선의 신호전류는 다중도의 상승에 따라서 저하되어 검출이 곤란하게 된다. RCS의 분리에 의해 오리드가 있었던 측의 RCS의 전압레벨은 상승되지 않으므로, RO에서 RCS로 흐르는 전류만을 검출하면 좋으므로 고정밀도 검출을 실행할 수 있다.FIG. 5A illustrates an embodiment of the present invention for examining defects in memory cells in parallel. Parallel testing is performed by selecting several column selection signals simultaneously. That is, in the parallel test, several column selection signals are selected by the test signal TEST. As a result, at the time of the read, the read signal from the data line is simultaneously read to the lead line according to the multiplicity. If the information of the data lines read at the same time is identical, lead wires RO, One of them goes high and the other goes low. If at least one misleading is lead, RO and All low. In the write operation, data is written to the data line connected to the light gate selected by the write input / output line. A feature of the present invention is that it is not necessary to prepare a new test I / O line even in parallel test. Therefore, data is transferred from the data line to the AMP as in the normal test. Further, since the read signal line is separated from the write signal line, the separation operation margin can be set for each of the read and write operations as described above. Thus, there is no limit to the increase in multiplicity, and a high degree of parallel read / write operation is achieved. In Fig. 5A, there is a pair of drive signal lines RCS with respect to the lead gate RG. The RCS lines connected to are separated from each other. This is a valid means for determining one order operation even when the multiplicity is increased. When multiplicity is increased, it is necessary to increase the current flowing from RO to RCS. On the other hand, the current flowing from the RCS to GND is saturated to an arbitrary value by the wiring resistance of the lead wire, thereby increasing the voltage level of the RCS. Therefore, if the RCS is not separated, the signal current of the I / O line on the side where the duck was on is lowered as the degree of multiplicity increases, making it difficult to detect. Since the voltage level of the RCS on the side where the order was removed does not rise by separation of the RCS, only the current flowing from the RO to the RCS needs to be detected, so that high precision detection can be performed.

상술한 바와 같이, 본 발명은 고도의 병렬테스트를 달성할 수 있으므로 테스트시간을 크게 단축시킬 수 있다.As described above, the present invention can achieve a high degree of parallel testing, thereby greatly reducing the test time.

도 5b는 다중도를 결정하는 구체적회로의 1실시예를 도시한 도면이다. 즉, Y0∼Yn-1은컬럼디코더YD에 입력된다. Yn-1은 열방향으로 2개로 분할되고, Yn-2는 4개로 분할된다. Y0은 각각의 컬럼선택신호에 응답해서 '0'(로우)에서 '1'(하이)로의 변환상태를 반복한다. 여기서, 테스트신호TEST를 하이로 하고, Yn-1,과 TEST에 따른 OR게이트 출력신호를 AYn-1과 AYn-1′로 한다. 이들 신호를 Yn-1,대신에 컬럼디코더에 입력하는 것에 의해 신호 AYn-1, AYn-1,′는 모두 Yn-1이 하이 또는 로우에 관계없이 하이로 된다. 따라서, 2개의 컬럼선택신호를 선택할 수 있으므로 다중도를 2로 할 수 있다.5B is a diagram illustrating an embodiment of a specific circuit for determining multiplicity. In other words, Y 0 to Y n-1 are input to the column decoder YD. Y n-1 is divided into two in the column direction, and Y n-2 is divided into four. Y 0 repeats the transition state from '0' (low) to '1' (high) in response to each column selection signal. Here, the test signal TEST is set high and Y n-1 , And OR gate output signals according to TEST and AY n-1 and AY n-1 ′. These signals are represented by Y n-1 , Instead, by inputting to the column decoder, the signals AY n-1 , AY n-1 , 'are all high regardless of whether Y n-1 is high or low. Therefore, since two column selection signals can be selected, the multiplicity can be set to two.

도 5c는 다중도가 4인 1실시예를 도시한 도면이다. Yn-1과 Yn-2에 대한 NAND게이트 출력은 TEST와 함께 대응하는 NAND 게이트에 입력하고, 그들 출력AYn-20∼AYn-23은 다중도가 4인 경우에 컬럼디코더에 입력한다. 도 5b 및 도 5c의 실시예에서는 컬럼디코더의 다중도를 병렬테스트시에 선택할 수 있다. 통상의 테스트시에는 테스트신호TEST를 로우로 하는 것에 의해 1개의 컬럼선택신호가 선택된다.5C is a diagram illustrating an embodiment in which multiplicity is four. The NAND gate outputs for Y n-1 and Y n-2 are input to the corresponding NAND gate with TEST, and their outputs AY n-20 to AY n-23 are input to the column decoder when the multiplicity is four. . 5B and 5C, the multiplicity of the column decoder can be selected during parallel testing. In the normal test, one column select signal is selected by setting the test signal TEST low.

도 5d는 병렬테스트를 실현하기 위한 센스앰프의 1실시예를 도시한 도면이다. 병렬테스트의 결과를 출력하는 방법에 대해서 도 5d를 참조해서 설명한다. 통상의 리드동작에서는 전류전압변환에 의해 얻어진 출력이 amp2T를 구성하는 2개의 차동증폭회로DA4와 DA5의 반전 및 비반전단자에 입력된다. amp2T의 출력은 amp3에 입력된다. 병렬테스트시에는 VRT가기준전압으로서 2개의 차동증폭회로DA4 및 DA5의 비반전 입력에 입력된다. 병렬테스트에서 오정보중의 적어도 하나가 다중선택된 데이타선에 있으면 RO 및에는 모두 전류가 흐른다. 따라서, 제1 센스앰프amp1의 전류전압 변환출력d1,가 로우로 된다. 기준전압VRT는 전류전압 변환출력의 하이레벨과 로우레벨 사이의 전압으로 미리 설정되어 있다. 이와 같이 하는 것에 의해 적어도 하나의 오정보가 포함되어 있는 경우이면, 2개의 증폭기DA4와 DA5의 출력이 하이로 된다. 한편, 전압레벨d2,가 하이이면, 병렬로 리드된 정보가 오정보를 포함하고 있다고 판정할 수 있다. 병렬테스트시에는 DA4, DA5로부터의 출력을 판정회로TEJ에 입력하기 위해를 로우로 한다. 만약 병렬테스트의 결과가 모두 정확하면, ERR은 로우를 출력하고 그 결과중의 적어도 하나라도 틀리면 ERR은 하이를 출력한다. 이와 같이 하는 것에 의해, 다중도를 증가한 병렬테스트의 결과의 판별도 본 발명에 따른 입출력회로 방식 및 센스앰프를 사용하여 실행할 수 있다.5D is a diagram showing an embodiment of a sense amplifier for implementing parallel test. A method of outputting the result of the parallel test will be described with reference to FIG. 5D. In the normal read operation, the output obtained by the current voltage conversion is input to the inverting and non-inverting terminals of the two differential amplifier circuits DA4 and DA5 constituting amp2T. The output of amp2T is input to amp3. In parallel testing, V RT is applied as the reference voltage to the noninverting inputs of the two differential amplifier circuits DA4 and DA5. In a parallel test, if at least one of the false information is on a multiselected data line, RO and In both current flows. Accordingly, the current voltage conversion output d1 of the first sense amplifier amp1, Goes low. The reference voltage V RT is preset to a voltage between the high and low levels of the current voltage conversion output. In this case, when at least one misinformation is included, the outputs of the two amplifiers DA4 and DA5 go high. On the other hand, voltage level d2, If is high, it can be determined that the information read in parallel includes false information. In parallel test, to input the outputs from DA4 and DA5 to the judgment circuit TEJ. To low. If the results of the parallel test are all correct, ERR outputs low. If at least one of the results is incorrect, ERR outputs high. By doing in this way, the result of the parallel test which increased the multiplicity can also be discriminated using the input / output circuit system and the sense amplifier which concerns on this invention.

도 5e는 병렬테스트에 사용된 기준전압VRT발생회로의 1실시예를 도시한 도면이다. 도 5e에서도 상술한 전류전압 변환회로를 사용하고 있다. 병렬테스트시에는 병렬테스트신호TEST를 하이로 하는 것에 의해 VRT가 발생된다. 이 회로에 있어서는 전류전압 변환회로의 입력에 신호전류의 1/2에 해당하는 기준전류를 부여하고 있다. 이것에 의해 양측의 RO선을 거쳐서 신호전류가 흐르면 변환후의 전압이 VRT보다 작아진다. 병렬테스트의 결과가 정확하면, 한쪽의 변환후의 전압이 VRT보다 크게 된다. 따라서, 변환후의 전압과 VRT를 비교하는 것에 의해 테스트결과의 판별이 가능하게 된다.FIG. 5E is a diagram showing an embodiment of a reference voltage V RT generating circuit used for parallel testing. 5E also uses the above-described current voltage conversion circuit. In the parallel test, VRT is generated by setting the parallel test signal TEST high. In this circuit, the reference current corresponding to 1/2 of the signal current is applied to the input of the current voltage converting circuit. As a result, when the signal current flows through the RO lines on both sides, the voltage after conversion becomes smaller than V RT . If the result of the parallel test is correct, the voltage after one conversion is larger than V RT . Therefore, the test result can be discriminated by comparing the voltage after conversion with V RT .

도 5f는 라이트스위치SWW의 구체적인 실시예를 도시한 도면이다. 여기서, WE는 라이트신호이다. 이 실시예는 도 4에 도시한 여러개의 메모리셀 어레이가 있는 경우이다. SWW의 우측의 메모리셀 어레이가 동작한다고 가정한다(SELR이 하이이고, SELL이 로우). 병렬테스트시에는 TEST가 로우이다. 리드동작시는 WE가 로우로, WI,가 회로WST에 의해 동일 전압레벨로 설정되어 있다. 라이트동작이 개시되면, WE는 하이로 된다. GR에 입력되는 신호는 리드동작시에 모두 하이로 된다. 따라서, WER이 로우로 되고 WEL은 하이로 된다. 이 때문에, 라이트 제어신호WR은 하이로 된다. 또, N채널 MISFET T77, T78및 P채널 MISFET T75, T76을 거쳐서 CWI,에서 WI,로 데이타가 라이트된다.5F illustrates a specific embodiment of the light switch SWW. Here, WE is a write signal. This embodiment is a case where there are several memory cell arrays shown in FIG. Assume that the memory cell array on the right side of the SWW is operating (SELR is high and SELL is low). TEST is low for parallel testing. WE goes low during lead operation, WI, Is set to the same voltage level by the circuit WST. When the write operation is started, WE goes high. The signals input to GR are all high during the read operation. Thus, WER goes low and WEL goes high. For this reason, the write control signal WR goes high. In addition, CWI, via N-channel MISFETs T 77 , T 78 and P-channel MISFETs T 75 , T 76 In WI, The data is written to.

도 6은 메모리셀에서 데이타선으로 리드된 신호를 검지해서 증폭하는 센스앰프의 고전압측의 전원전압선의 전압레벨을 임의의 레벨로 설정할 수 있는 1실시예를 도시한 도면이다. 메모리셀에 '1'이 라이트될 때 사용된 라이트 전압레벨은 센스앰프의 고전압측의 전원전압선의 전압레벨이다. 따라서, 고전압측의 전원전압선의 전압레벨을 임의의 레벨로 설정해야 할 필요가 있다. 여기서는 고전압측에 2종류의 전원전압을 마련하고, 한쪽의 전원전압선을 VDL로 해서 통상의 라이트목적을 위해 사용한다. 전원전압선VDM은 칩의 외부에서 임의의 값으로 설정할 수 있도록 배치된다. 이것에 의해, 신호MT0, MT1이 로우로 되면, 센스앰프의 구동신호CSP는 VDL로 된다. 반대로, 신호MT0, MT1이 하이로 되면, 센스앰프의 구동신호CSP는 VDM으로 된다. 이 실시예에 따르면, 정보'1'의 전압레벨만을 임의의 값으로 설정할 수 있다. 또한, 정보'1''의 전압레벨을 1쌍 걸러 변경해서 설정할 수 있다. 따라서, 데이타선간의 결합잡음을 테스트할 때와 같이 정보가 반전되는 임계값전압을 1쌍 걸러 라이트할 수 있다. 또한, 이것은 마진 테스트에 유효하다. 또, 메모리셀의 정보유지특성을 테스트하는데 소요되는 시간을 단축하는데 효과가 있다.FIG. 6 shows an embodiment in which the voltage level of the power supply voltage line on the high voltage side of the sense amplifier for detecting and amplifying a signal read from the memory cell to the data line can be set to an arbitrary level. The write voltage level used when '1' is written in the memory cell is the voltage level of the power supply voltage line on the high voltage side of the sense amplifier. Therefore, it is necessary to set the voltage level of the power supply voltage line on the high voltage side to an arbitrary level. In this case, two kinds of power supply voltages are provided on the high voltage side, and one power supply voltage line is used as V DL for normal light purposes. The power supply line V DM is arranged to be set to an arbitrary value outside the chip. As a result, when the signals MT0 and MT1 go low, the drive signal CSP of the sense amplifier becomes V DL . On the contrary, when the signals MT0 and MT1 go high, the drive signal CSP of the sense amplifier becomes V DM . According to this embodiment, only the voltage level of the information '1' can be set to an arbitrary value. Further, the voltage level of the information '1' can be changed and set every other pair. Therefore, every pair of threshold voltages at which information is inverted can be written as in the case of testing the coupling noise between data lines. This is also valid for margin testing. It is also effective in reducing the time required for testing the information retention characteristics of the memory cells.

도 9 및 도 10은 종래의 워드 드라이버를 도시한 도면이다.9 and 10 show a conventional word driver.

도 9에 도시한 바와 같이, 워드드라이버WD는 트랜지스터 QD및 QT로 구성된다. X디코더 XD의 출력N1이 하이(VL)로 되면, QD의 게이트N2는 QT를 거쳐서 충전되어 QD가 온상태로 된다. 이 때, N2의 전압은 VL-VT로 된다. 주변회로FX에 의해 발생된 워드선 구동신호ΦX(VL+VT이상의 진폭을 가짐)는 하이로 되고, QD의 드레인에서 그의 소스로 전류가 흐르는 것에 의해 워드선W를 하이레벨로 한다. 이 때, QT의 게이트와 N1사이의 전압차가 0으로 되고 QT의 게이트와 N2사이의 전압이 Vt로 되므로, QT가 차단상태로 된다. 따라서, ΦX가 상승하는 것에 따라서 N2의 전압이 QD의 게이트-소스간 용량에 의한 커플링에 의해서 ΦX와 함께 상승된다. ΦX가 그의 최대값에 도달했을 때 QD의 게이트-소스간 전압차가 VT이상이면, 워드선의 전압은 ΦX와 동일하게 된다. ΦX가 상승하는 도중일 때 QD의 게이트-소스간 전압차가 VT이하 또는 VT와 동일하게 되면, QD의 게이트-소스간 용량은 N2의 전압상승이 정지하는 시간인 0으로 되고, 도 4에 도시한 바와 같이로 된다. 워드선전압은 (VL-2VT)/(1-α)로 된다. 여기서, α는 QD의 게이트용량과 노드N2의 전체용량의 비이다.As shown in Fig. 9, the word driver WD is composed of transistors Q D and Q T. Output N 1 of the X decoder XD is when a high (V L), the gate of the N 2 Q D is charged via the Q T is in a state where Q D on. At this time, the voltage of N 2 is V L -V T. The word line driving signal Φ X (having an amplitude equal to or greater than V L + V T ) generated by the peripheral circuit FX becomes high, and the word line W is made high by flowing current from the drain of Q D to its source. . At this time, the voltage difference between the gate and the Q T N 1 is 0 in the voltage between the gate and the Q T N 2 so as V t, Q T is in the off state. Thus, as Φ X rises, the voltage of N 2 rises with Φ X by coupling by the gate-source capacitance of Q D. When the gate-source voltage difference of Q D is greater than or equal to V T when Φ X reaches its maximum value, the voltage of the word line becomes equal to Φ X. When trying to Φ X increases in Q D gate - when the voltage difference between the source in the same manner as V T less than or V T, the gate of Q D - source capacitance is to the time that the voltage increase of the N 2 Stop 0 , As shown in FIG. It becomes The word line voltage becomes (V L -2V T ) / (1-α). Is the ratio of the gate capacitance of Q D to the total capacitance of node N 2 .

도 7 및 도 8은 본 발명에 따른 워드 드라이버(워드 구동회로)의 1실시예를 도시한 도면이다. 이 실시예는 종래의 다이나믹형 워드 드라이버 대신에 QD1, QD2, QP및 QT로이루어지는 스테이틱형 워드 드라이버를 사용한 것을 특징으로 한다. 또, 메모리셀의 스위칭 트랜지스터QS의 VT또는 데이타선전압 VL이상의 고전압을 발생하는 전원으로서 전압 변환회로VCHG가 마련되어 있다. 이 실시에의 동작을 다음에 설명한다. 먼저, X디코더XD가 어드레스신호Ai에 의해 선택되었을 때 X디코더XD의 출력N1은 로우로 된다. 그렇게 하면, 트랜지스터QT를 거쳐서 N2의 노드의 전하가 인출되어 N2도 로우로 된다. 이것에 의해 트랜지스터QD1이 온으로 되어 워드선W가 VCH레벨까지 상승하게 되어 메모리셀CS에 정보가 라이트된다.7 and 8 show one embodiment of a word driver (word driver circuit) according to the present invention. This embodiment is characterized by using a static word driver consisting of Q D1 , Q D2 , Q P and Q T instead of the conventional dynamic word driver. In addition, the voltage conversion circuit VCHG is provided as a power supply for generating a high voltage of V T or the data line voltage V L of the switching transistor Q S of the memory cell. The operation in this embodiment will be described next. First, when X decoder XD is selected by the address signal Ai, the output N 1 of the X decoder XD goes low. Then, through the transistor Q T is drawn out of the electric charge of the node N 2 is also a low N 2. As a result, the transistor Q D1 is turned on, the word line W is raised to the V CH level, and information is written to the memory cell CS.

다음에, 프리차지 사이클에서는 먼저가 로우레벨로 되어 Qp가 온으로 되고, 노드N2를 VCH로 한다. 이것에 의해, QD1이 오프하고 QD2가 온되므로, 워드선W가 로우로 되어 메모리셀에는 전하가 유지된다.Next, in the precharge cycle, Becomes low level, Qp is turned on, and node N 2 is set to V CH . As a result, since Q D1 is turned off and Q D2 is turned on, the word line W is turned low to hold charge in the memory cell.

상술한 바와 같이, 이 실시예에서는 워드선의 전압을 워드선 전압 변환회로VCHG에 의해 출력되는 최대VCH전압으로 설정할 수 있다. 워드 드라이버는 구동 트랜지스터의 게이트전압이 로우레벨일 때 동작하므로, 전원전압이 낮아지더라도 워드 드라이버로서 안정하게 동작한다.As described above, in this embodiment, the voltage of the word line can be set to the maximum V CH voltage output by the word line voltage conversion circuit VCHG. Since the word driver operates when the gate voltage of the driving transistor is at the low level, the word driver operates stably as a word driver even when the power supply voltage is lowered.

도 11은 도 7의 워드선 전압변환회로VCHG의 구체적인 실시예를 도시한 도면이다. 도 12는 그의 회로가 기동할 때 발생된 내부파형과 입력타이밍을 도시한 도면이다. 이 실시예는 저전원전압에서도 신속한 상승 및 고출력전압을 얻기 위해 차지펌프회로CP에 있어서 그의 출력전압을 프리차지용 N채널 MOS 트랜지스터(도 11의 QB)로 귀환시키고 있는 것에 특징이 있다.FIG. 11 illustrates a specific embodiment of the word line voltage conversion circuit VCHG of FIG. 7. Fig. 12 shows internal waveforms and input timings generated when the circuit is started. This embodiment is characterized in that the feedback and an N-channel MOS transistor (Q B in Fig. 11) for pre-charging its output voltage in the charge pump circuit CP in order to obtain quick rising and high output voltage in the low power supply voltage.

먼저, 동작시에 입력펄스ψ,를 각각 하이와 로우레벨이라고 가정한다. 이 때, 노드B의 전압은 QC를 거쳐서 내부전원전압에 의해 충전되므로 VL-VT로 된다. 노드A는 캐패시터CA, CD에 저장된 전하와 ψ의 진폭에 의해 결정된 전압값으로 된다. 이 실시예에서는 이 전압을 VL로 가정하고 있다. 다음에, ψ 및의 전압이 서로 교체되면, 노드B의 전압은 캐패시터CB에 의해 승압되어 VL-VT+αVL로 된다. 여기서, α는 CB와 노드B의 전체용량의 비이다. 이 때, 노드A의 전압은 B의 전압보다 N채널 MOS 트랜지스터 QA의 VT이하인 VL-2VT+αVL로 된다.First, input pulse ψ, Let be the high and low levels, respectively. At this time, since the voltage of the node B is charged by the internal power supply voltage via Q C , it becomes V L -V T. The node A becomes a voltage value determined by the charges stored in the capacitors CA and CD and the amplitude of ψ. In this embodiment, this voltage is assumed to be V L. Next, ψ and When the voltages of V are replaced with each other, the voltage of the node B is stepped up by the capacitor C B to become V L -V T + αV L. Where α is the ratio of the total capacitance of C B and Node B. At this time, the voltage of the node A becomes V L -2V T + αV L which is less than V T of the N-channel MOS transistor Q A than the voltage of B.

다음에, 재차 ψ,의 전압이 서로 교체하면, 노드A는 다시 승압된다. 만약, 이 때 이것이 VL보다 δ만큼 높으면, 노드B의 전압은 N채널 MOS 트랜지스터QC에 의해 VL-VT로 프리차지되므로, N채널 MOS 트랜지스터 QB가 온으로 되어 노드B의 전압을 또 δ만큼 상승시킨다. 따라서, 다음의 사이클에서 노드B는 더욱 높은 전압레벨로 상승되고, 노드A의 전압도 상승된다. 이러한 동작을 반복하는 것에 의해 노드A의 전압이 상승되고, 최종적으로는 VL과 2VL사이를 왕복하게 된다.Next, again ψ, When the voltages of A are replaced with each other, the node A is boosted again. If this is higher than V L , the voltage of node B is precharged to V L -V T by N-channel MOS transistor Q C , so that N-channel MOS transistor Q B is turned on to reduce the voltage of node B. It also raises by δ. Thus, in the next cycle, Node B is raised to a higher voltage level, and the voltage at Node A is also raised. By repeating this operation, the voltage of the node A is raised, and finally, the reciprocating between V L and 2V L is performed.

이 출력은 정류회로(2) 또는 다이오드 접속한 MOS 트랜지스터 QD에 접속된다. 평활캐패시터CD를 QD의 출력에 접속하는 것에 의해 승압된 직류(DC)전압VCH로 되어 무부하상태하에서 2VT-VT로 된다.This output is connected to the rectifier circuit 2 or the diode-connected MOS transistor Q D. The smoothed capacitor C D is connected to the output of Q D to obtain a boosted direct current (DC) voltage V CH , which becomes 2V T -V T under no load.

QA와 CA를 접속한 회로를 2개의 회로로 분할한다. MOS 트랜지스터QA와 캐패시터CA의 접속점중의 한쪽을 정류회로(2)에 접속하고, 다른 한쪽을 QB의 게이트에 접속하여 QB의 게이트가 부하회로에서 분리된다. 따라서, 게이트전압이 부하회로에 전류가 흐르지 않는 것에 대응한 분만큼 높아져 노드A의 전압을 더욱 신속하게 상승시킬 수 있다. 도 11에 있어서, QA, QB, QC∼QE는 각각 N채널 MOS 트랜지스터이다.The circuit connecting Q A and C A is divided into two circuits. One of the connection points of the MOS transistor Q A and the capacitor C A is connected to the rectifier circuit 2, and the other is connected to the gate of Q B so that the gate of Q B is separated from the load circuit. Therefore, the gate voltage is increased by the amount corresponding to the fact that no current flows in the load circuit, so that the voltage of the node A can be raised more quickly. In Fig. 11, Q A , Q B and Q C to Q E are N-channel MOS transistors, respectively.

본 회로의 특징은 상술한 바와 같이 출력전압을 프리차지회로에 귀환시키는 것에 의해 프리차지전압을 높게 하여 저전원전압에서도 고출력전압을 공급하는 것이다. 예를 들면, VL=0. 8(V), VT=0. 5(V)로 하면, 귀환이 없는 경우 또는 QB가 없는 경우에 노드B에서의 전압은 최대1. 1V(α=1일 때 2VL-VT)를 초과하지 않는다. 그 결과, 노드A에서의 전압은 1. 4V(3VL-2VT), 출력전압VCH는 0. 9V(3VL-3VT)로 된다. 반대로, QB가 있는 경우에 노드B에서의 전압, 노드A에서의 전압 및 VCH는 각각 1. 6V(2VL), 1. 6V(2VL) 및 1. 1V(2VL-VT)로 되어 전자의 값보다 높아진다. 본 발명의 워드선 드라이버에 대해서 이 고전압발생회로를 전원으로 하면, 종래의 워드선 드라이버보다 우수하다는 것을 이해할 수 있다.The characteristic of this circuit is to supply a high output voltage even at a low power supply voltage by increasing the precharge voltage by returning the output voltage to the precharge circuit as described above. For example, V L = 0. 8 (V), V T = 0. When 5 (V) is set, the voltage at node B is maximum when there is no feedback or when there is no Q B. It does not exceed 1V (2V L -V T when α = 1). As a result, the voltage at node A is 1.4V (3V L -2V T ) and the output voltage VCH is 0.9V (3V L -3V T ). In contrast, when Q B is present, the voltage at node B, the voltage at node A, and V CH are respectively 1.6V (2V L ), 1.6V (2V L ), and 1.1V (2V L -V T ). It becomes higher than the former value. It can be understood that the word line driver of the present invention is superior to the conventional word line driver when the high voltage generation circuit is used as a power source.

도 20은 귀환용 트랜지스터QB를 갖는 워드선 전압변환회로(본 발명)와 비귀환용 트랜지스터QB를 갖는 워드선 전압변환회로(종래기술)의 승압률의 비교결과를 도시한 도면이다. 도 20에 있어서, 실선은 트랜지스터의 임계값전압이 표준인 경우, 점선은 트랜지스터의 임계값전압이 낮은 경우를 각각 나타낸 것이다. 도 20에 있어서, 종래기술에서는 승압률이 전원전압이 1∼1. 5V일 때 급격히 감소하고 있다는 것을 이해할 수 있다. 반대로 본 발명에서는 승압률이 0. 8V까지 일정하여 워드선 전압변환회로가 저전원전압에서도 안정하게 동작하는 것을 알 수 있다. 여기서, 정류회로에는 트랜지스터의 임계값전압에 의한 전압강하는 없다고 가정한다.20 is a view showing the comparison result of the step-up ratio of the feedback transistor word line voltage converter circuit (present invention) and the non-word line voltage converter having a feedback circuit for the transistor Q B (prior art) having a Q B for. In FIG. 20, the solid line shows the case where the threshold voltage of the transistor is standard, and the dotted line shows the case where the threshold voltage of the transistor is low. In Fig. 20, in the prior art, the boosting rate is 1 to 1. It is understood that the voltage is rapidly decreasing at 5V. On the contrary, in the present invention, it can be seen that the word-voltage voltage conversion circuit operates stably even at a low power supply voltage because the boost ratio is constant up to 0.8V. It is assumed here that there is no voltage drop in the rectifier circuit due to the threshold voltage of the transistor.

도 13은 도 11의 노드B에서도 출력을 인출한 것을 도시한 것이다. 노드A 및 B에서의 출력은 시간축상에서 서로 보상하는 것에 의해 약 2배의 VL을 출력하므로 보다 안정된 출력이 얻어진다.FIG. 13 illustrates that the output is also drawn from the node B of FIG. 11. The outputs at the nodes A and B output about twice as much V L by compensating each other on the time axis, so that a more stable output is obtained.

도 14는 도 11의 회로에 증폭단(QA2, QE2)을 마련하고, 출력을 QB의 게이트에서 분리하는 회로를 도시한 도면이다. 그 결과, QB의 게이트전압이 출력에 의해서 저하되는 것을 방지한다. 이것에 의해, 이 출력전압을 더욱 고속으로 2배 상승시킬 수 있다.FIG. 14 is a diagram showing a circuit in which the amplifier stages Q A2 and Q E2 are provided in the circuit of FIG. 11 and the output is separated from the gate of Q B. As a result, the gate voltage of Q B is prevented from being lowered by the output. As a result, this output voltage can be increased twice more at high speed.

도 15에는 도 14의 회로에 증폭단(QB2, QC2) 및 정류용 트랜지스터(QD2)를 부가해서 마련하는 것에 의해, 출력전압의 고속상승 및 안정된 출력을 얻도록 한 것이다.In FIG. 15, the amplification stages Q B2 and Q C2 and the rectifying transistor Q D2 are additionally provided in the circuit of FIG. 14 to obtain a high speed rise of the output voltage and a stable output.

도 16 및 도 17은 도 11의 회로를 사용해서 높은 출력전압을 생성하기 위한 회로를 갖는 실시예를 도시한 도면이다. 이 실시예는 간략화를 위해서 도 11의 회로를 사용했지만, 도 13∼도 15의 회로를 사용하면 더욱 높은 출력전압을 얻을 수 있다는 것은 명백하다.16 and 17 show an embodiment having a circuit for generating a high output voltage using the circuit of FIG. Although this embodiment uses the circuit of Fig. 11 for simplicity, it is apparent that higher output voltages can be obtained by using the circuits of Figs.

본 실시예의 특징은 정류용 트랜지스터에서의 전압강하를 감소시키기 위해 정류용 트랜지스터에 대한 게이트전압을 차지펌프회로의 출력전압과 동기시키고, 출력의 하이레벨(2VL)일 때에는 게이트전압을 VT이상으로 높게 하고 출력이 로우레벨(VL)일 때에는 게이트전압을 VL로 하는 점에 있다.The characteristic of this embodiment is to synchronize the gate voltage of the rectifying transistor with the output voltage of the charge pump circuit in order to reduce the voltage drop in the rectifying transistor, and when the output is at the high level (2V L ), the gate voltage is higher than VT . The gate voltage is set to V L when the output voltage is high and the output is at a low level (V L ).

도 16에 있어서, CP 및 QD는 각각 차지펌프회로 및 정류회로, Q1∼Q19, C1∼C4는 추가한 소자로서, Q1은 정류용 트랜지스터, Q3∼Q10및 C1∼C3은 게이트전압을 제어하는 게이트전압 제어회로, Q11∼Q13, Q15∼Q18및 C4는 게이트승압용 캐패시터C3을 위한 차지회로, Q19는 VCH의 상승을 빠르게 하는 프라차지 트랜지스터, PA,는 차지펌프회로의 제어신호, PB,는 게이트전압 제어회로의 제어신호를 나타낸다.In Fig. 16, CP and Q D are charge pump circuits and rectifier circuits, Q 1 to Q 19 , and C 1 to C 4 are added elements, and Q 1 is a rectifying transistor, Q 3 to Q 10 and C 1. ? C 3 is a gate voltage control circuit for controlling the gate voltage, Q 11 ? Q 13 , Q 15 ? Q 18 and C 4 are the charge circuits for the gate boost capacitor C 3 , and Q 19 is a fast rising of V CH . Pracharge transistors, PA, The control signal of the charge pump circuit, PB, Denotes a control signal of the gate voltage control circuit.

동작에 있어서, CP는 상술한 차지펌프를 나타낸다. PA,가 교대로 하이 및 로우로 되는 것에 의해 노드A에서의 전압은 승압되어 VL과 βVL(β≒2) 사이에서 변화된다. 이 때, PA,는 도 8에 도시한 바와 같이 하이기간이 서로 중복되지 않도록 한다. 이것은 도 5에서 상기에 해당하는가 0V로 완전히 하강하지 않을 때, 노드B에서의 전압이 아직 VL+VT이상에 있을 때에 상기 PA에 해당하는 ψ가 노드A에서의 전압으로 상승하면, QA는 온상태에 있으므로 CA에 축적된 전하는 QA를 거쳐서 전원측으로 누설되기 때문이다.In operation, the CP represents the charge pump described above. PA, By alternately going high and low, the voltage at node A is stepped up and changed between V L and βV L (β # 2). At this time, PA, As shown in FIG. 8, high periods do not overlap each other. This is the above in FIG. Corresponds to Does not fall completely to 0V, if ψ corresponding to PA rises to the voltage at node A when the voltage at node B is still above V L + V T , QA is on and accumulates in CA. This is because the charged charge leaks to the power supply side via QA.

정류회로에 있어서, PA, PB가 로우, 가 하이일 때, Q4의 게이트는 C1에 의해 VL+VT이상으로 승압된다. 그 때문에, Q1의 게이트G의 전압은 VL과 동일하게 된다. 이 때, 노드A가 VL에 있으므로, VCH에서 노드A의 역류는 없다. Q11의 게이트가 Q13, Q18에 의해 C4를 2VL-VT로 프리차지한 후에(VL)로 승압하므로, Q11의 게이트는 3VL-VT로 된다. 따라서, VL≥2VT이면 VCH(2VL)+VT이상으로 승압되어 노드C는 VCH로 된다. 이 때, Q10의 게이트- 소스간 전압차가 VT를 초과하는 VCH-VL이므로, Q10은 온으로 되고 Q9의 게이트전압은 노드C의 전압과 동일하게 된다. 따라서, Q9는 오프로 되고 노드C에서 노드G로 전류가 흐르는 일은 없다.In the rectifier circuit, PA, PB is low, When is high, the gate of Q 4 is stepped up by V 1 or more than V L + V T. Therefore, the voltage of the gate G of Q 1 becomes equal to V L. At this time, since node A is at V L , there is no reverse flow of node A from V CH . After gate of Q 11 precharges C 4 to 2V L -V T by Q 13 , Q 18 Since it boosts to (V L ), the gate of Q 11 becomes 3V L -V T. Thus, if V L ≥2V T is boosted to V CH (2V L) + V T more than the node C is a V CH. At this time, the gate Q 10 - because the voltage difference between the source V CH -V greater than V T L, Q 10 is a on-gate voltage of Q 9 becomes equal to the voltage at the node C. Therefore, Q 9 is turned off and no current flows from node C to node G.

PA, PB가 하이, 가 로우로 될 때, 노드A에서의 전압은 2VL로 되고 노드C에서의 전압은 VL+VCH로 된다. Q7의 게이트가 C3에 의해 VL+VT이상으로 승압하므로, 그의 소스전압은 VL로 된다. 즉, Q9의 게이트전압은 VL로 된다. 따라서, Q9의 게이트-소스간 전압차는 VCH로 된다. 그래서, Q9가 온으로 되고 Q1의 게이트는 VL+γVCH(γ≒1)로 된다. 따라서, 도 11의 실시예와 마찬가지로 출력이 VT만큼 강하하는 일 없이 2VL이 그대로 출력된다.PA, PB is high, When is low, the voltage at node A becomes 2V L and the voltage at node C becomes V L + V CH . Since the gate of Q 7 is stepped up by V 3 or more than V L + V T , its source voltage becomes V L. In other words, the gate voltage of Q 9 is V L. Therefore, the gate-source voltage difference of Q 9 is V CH . Thus, Q 9 is turned on and the gate of Q 1 is V L + γV CH (γ # 1). Thus, the 2V L is output without Like the embodiment of Figure 11-day output drops as V T.

본 실시예에서, PB는 출력에서 노드A로 전하가 억류되는 것을 방지하기 위해 PA보다 먼저 로우레벨로 변화된다. PB와 PA가 동시에 로우레벨로 변화하면, Q1의 게이트전압은 VL+VT이상으로 되고 노드A의 전압은 VL이하로 된다. 그것은 전하가 출력에서 노드A로 억류하는 원인으로 된다. Q4, Q7의 소스와 같이 게이트제어회로의 최저전위를 VL로 하는 이유는 트랜지스터의 전극간 전압차를 감소시키기 위해서이다. 이것에 의해, 트랜지스터 전극간 전압차가 2VL이하로 되므로, 다른 회로에서의 것과 동일한 미세한 트랜지스터가 사용가능하게 된다.In this embodiment, the PB is changed to low level before the PA to prevent the charge from being retained at the output to Node A. When PB and PA simultaneously change to the low level, the gate voltage of Q 1 becomes more than V L + V T and the voltage of node A becomes less than V L. It causes charge to detain from the output to node A. The reason why the lowest potential of the gate control circuit is set to V L , such as the sources of Q 4 and Q 7 , is to reduce the voltage difference between the electrodes of the transistor. As a result, the voltage difference between the transistor electrodes becomes 2 V L or less, so that the same fine transistor as in the other circuit can be used.

이상은 도 16의 실시예의 특징이다. 그러나, 도 16에 있어서 Q7, Q10을 삭제하고 또, Q9의 게이트를 Q4의 게이트에 접속해도 마찬가지의 효과가 얻어진다. 예를 들면, PB가 VL,가 0일 때, 노드C는 VCH+VL로 되며, Q4및 Q9의 게이트는 VL로 된다. 따라서, Q4는 오프, Q9는 온으로 되고 노드G는 VCH+VL로 된다. PB가 0,가 VL일 때, 노드C는 VCH(2VL)로 되고, Q4및 Q9의 게이트는 2VL로 된다. 따라서, Q4는 온, Q9는 오프로 되고 노드G는 VL로 된다.The above is the characteristic of the Example of FIG. However, similar effects are obtained even if Q 7 and Q 10 are deleted in FIG. 16 and the gate of Q 9 is connected to the gate of Q 4 . For example, if PB is V L , When is 0, the node C becomes V CH + V L and the gates of Q 4 and Q 9 become V L. Therefore, Q 4 turns off, Q 9 turns on, and the node G turns to V CH + V L. PB is 0, Is V L , the node C becomes V CH (2V L ), and the gates of Q 4 and Q 9 become 2V L. Therefore, Q 4 is on, Q 9 is off and the node G is V L.

도 18 및 도 19는 도 17에 사용된 타이밍신호를 발생시키기 위한 회로를 도시한 도면이다. 도 18에 있어서, 인버터I5∼I8, 저항R2, 캐패시터C2, NAND게이트 NA2및 NOR게이트 NO1은 PA,의 중복을 방지하기 위한 회로를 구성하고, I2, I3, R1및 C1은 PA 및 PB의 하강지연시간을 결정하기 위한 회로를 구성하고, I9∼I13및 NA3은 PA 및 PB의 하강지연을 생성하기 위한 회로를 구성하며, I14∼I25는 버퍼용 인버터이다. 버퍼용 인버터의 단 수는 단 수의 우수, 기수만 동일하면 여러단 있어도 된다. 인버터의 단 수는 부하의 크기에 따라서 조정하면 좋다.18 and 19 show a circuit for generating the timing signal used in FIG. In Fig. 18, inverters I 5 to I 8 , resistor R 2 , capacitor C 2 , NAND gate NA 2 and NOR gate NO 1 are PA, Circuits to prevent overlapping, and I 2 , I 3 , R 1 and C 1 constitute a circuit for determining the fall delay time of PA and PB, and I 9 to I 13 and NA 3 represent PA and A circuit for generating the fall delay of the PB is configured, and I 14 to I 25 are buffer inverters. The number of stages of the buffer inverter may be several stages as long as the even number and the number of stages are the same. The number of stages of the inverter may be adjusted according to the size of the load.

도 19는 도 18의 회로에 입력용 펄스 osc를 발생하기 위한 회로 일반적으로는 링발진기(ring oscillator)라 불리는 회로를 도시한 도면이다. 이 회로는 전원전압의 변동에 의한 발진주파수의 변동을 억제하기 위해, R, C의 시정수를 인버터의 지연시간보다 충분히 크게 되도록 선택하는데 특징이 있다. 따라서, 트랜지스터의 VT대 전원전압의 비율이 1/3이상이라도 또 인버터의 지연시간이 전원전압에 크게 의존하더라도 발진주파수는 안정하게 된다.FIG. 19 shows a circuit generally called a ring oscillator for generating an input pulse osc in the circuit of FIG. This circuit is characterized in that the time constants of R and C are selected so as to be sufficiently larger than the delay time of the inverter in order to suppress fluctuations in the oscillation frequency due to variations in the power supply voltage. Therefore, even if any abnormality is V T ratio of the power supply voltage of the third transistor also the delay time of the inverter highly dependent on the supply voltage frequency of oscillation is stable.

이상의 대책에 부가해서, 도 11 및 도 16의 실시예의 트랜지스터의 VT를 저감시키는 것에 의해 더욱더 저전압에서의 메모리의 동작이 안정하게 된다. 이것은 VT의 저감화에 의해 트랜지스터의 구동능력이 증가하기 때문이다. VT의 저감화에 의해 서브 임계값전류는 증가한다. 그러나, 전압변환회로가 기껏해야 10개의 소자를 포함하므로, 서브 임계값전류는 전체 칩을 고려하면 대체로 무시할 수 있다. 워드 드라이버 및 메모리셀 트랜지스터의 구동능력은 VT의 저감화에 의해서도 증가한다. 그러나, 전자는 M비트급 DRAM에서 103∼104개 이상 사용하므로, 트랜지스터가 오프일 때 흐르는 누설전류는 무시할 수 없게 된다. 후자에서는 전하를 유지하는 시간이 감소하여 재생간격을 단축시키지 않으면 안된다. 이것은 소비전력을 증가시킨다. 따라서, VT를 전압변환회로에서는 낮고, 워드 드라이버에서는 표준, 메모리셀에서는 표준보다 높게 설정하는 것이 가장 바람직하다.In addition to the above countermeasures, the operation of the memory at low voltage is further stabilized by reducing V T of the transistors of the embodiments of FIGS. 11 and 16. This is because the driving capability of the transistor increases by the reduction of V T. As the V T decreases, the sub-threshold current increases. However, since the voltage conversion circuit includes at most ten elements, the sub-threshold current can be largely ignored, considering the entire chip. Word driver and the drivability of the memory cell transistor is increased by the reduction in V T. However, since 10 3 to 10 4 electrons are used in the M-bit class DRAM, the leakage current flowing when the transistor is off cannot be ignored. In the latter case, the time required to hold the electric charges is reduced to shorten the regeneration interval. This increases the power consumption. Therefore, it is most preferable to set V T low in the voltage conversion circuit, high in the word driver, and high in the memory cell.

도 20은 본 발명과 종래기술의 비교를 도시한 도면이다. 도 20에서 명백한 바와 같이, 본 발명에서의 승압률은 저전원전압하에서 종래기술에서의 승압률보다 높다.20 shows a comparison between the present invention and the prior art. As is apparent from Fig. 20, the boost ratio in the present invention is higher than that in the prior art under low power supply voltage.

상술한 바와 같이, 본 실시예에 의하면, 정류용 트랜지스터의 게이트전압을 정류용 트랜지스터의 드레인전압보다 임계값전압VT이상 높은 값으로 설정할 수 있다. 또, 전하의 억류도 방지되므로 출력전압은 배전압발생회로의 논리값인 2VL까지 증가된다. RC지연을 이용한 발진회로 및 타이밍 발생회로를 사용하는 것에 의해 발진주파수 및 타이밍상호간 지연시간이 전원전압 변동에 대해 안정하게 된다. 그 때문에, 전압변환효율을 항상 최량의 상태로 유지할 수 있다. 트랜지스터의 VT를 3종류 마련하고, VT를 전압변환회로에서는 낮고, 워드 드라이버에서는 표준, 메모리셀에서는 표준보다 높게 한다. 이것에 의해, 저전압에서의 동작의 안정화 및 고속화, 동작속도의 증대 및 소비전력의 감소를 도모할 수 있다. 따라서, 전원전압이 하나의 전지에 의해 생성된 기전력에서도 안정하게 동작하는 반도체집적회로를 실현할 수 있다.As described above, according to this embodiment, the threshold value than the drain voltage of the rectification transistor, the gate voltage of the rectification transistor voltage V T or higher can be set to a high value. In addition, since the arrest of charge is also prevented, the output voltage is increased to 2V L which is a logic value of the double voltage generating circuit. By using the oscillation circuit and the timing generator circuit using RC delay, the oscillation frequency and the timing mutual delay time become stable against the power supply voltage fluctuation. Therefore, the voltage conversion efficiency can always be maintained at the best state. Providing a V T of the transistors 3 type, and the lower V T the voltage converting circuit, in the word driver in a standard memory cell is higher than the standard. This makes it possible to stabilize and speed up operation at low voltage, increase the operating speed, and reduce the power consumption. Therefore, it is possible to realize a semiconductor integrated circuit which operates stably even in an electromotive force generated by a single battery with a power supply voltage.

이하, 본 발명에 사용된 중간전압 발생회로를 설명한다. 이하의 설명중에서 VCC는 높은 쪽의 전원전압을 나타내는 기호로서 사용한다. 그러나, 이제까지 사용한 VL과 다르게 할 필요는 없으므로 VCC를 VL로 대체해도 된다. HVC는 중간전압을 나타내는 기호로서 사용된다. 그러나, 이제까지 사용한 HVL과 다르게 할 필요는 없으므로 HVC를 HVL로 대체해도 된다.Hereinafter, an intermediate voltage generation circuit used in the present invention will be described. In the following description, VCC is used as a symbol representing the higher power supply voltage. However, VCC may be replaced with V L since it does not need to be different from V L used so far. HVC is used as a symbol representing the intermediate voltage. However, HVC can be replaced with HVL since it does not need to be different from HVL used so far.

도 21은 입력에 인가된 전압과 동일한 전압을 출력하고 큰 부하용량을 구동하도록 하는 전압폴로워회로의 구조를 도시한 도면이다. 도 22는 부하용량이 LSI의 고집적화에 의해 증가하는 경우에 충분한 전류출력을 제공할 수 없는 종래구조를 도시한 도면이다. 이것은 구동능력이 낮으므로 그것의 출력전압은 크게 변동하게 된다. 이하, 본 발명을 설명한다. 도 21a에 있어서, (i)은 N채널 MOS 트랜지스터 TN2, P채널 MOS 트랜지스터 TP2와 바이어스용 전압원VN1, VP1을 포함하는 제1 상보형 푸시풀회로를 나타낸다. (ii)는 전류미러회로를 구성하는 한쌍의 N채널 MOS 트랜지스터 TN1 및 TN3과는 다른 전류미러회로를 구성하는 한쌍의 P채널 MOS 트랜지스터 TP1 및 TP3을 포함하는 전류미러형 푸시풀증폭회로를 나타낸다. (iii)은 N채널 MOS 트랜지스터 TN4 및 P채널 MOS 트랜지스터 TP4와 바이어스용 전압원 VN2 및 VP2를 포함하는 제2 상보형 푸시풀회로를 나타낸다.FIG. 21 is a diagram showing the structure of a voltage follower circuit for outputting the same voltage as the voltage applied to the input and driving a large load capacity. Fig. 22 is a diagram showing a conventional structure in which a sufficient current output cannot be provided when the load capacity is increased by high integration of the LSI. It is low in driving capacity and its output voltage fluctuates greatly. Hereinafter, the present invention will be described. In Fig. 21A, (i) shows a first complementary push-pull circuit including an N-channel MOS transistor TN2 and a P-channel MOS transistor TP2 and bias voltage sources VN1 and VP1. (ii) shows a current mirror type push-pull amplifier circuit including a pair of P-channel MOS transistors TP1 and TP3 constituting a current mirror circuit different from the pair of N-channel MOS transistors TN1 and TN3 constituting the current mirror circuit. (iii) shows a second complementary push-pull circuit comprising N-channel MOS transistors TN4 and P-channel MOS transistors TP4 and bias voltage sources VN2 and VP2.

이하, 이 회로의 각종 트랜지스터와 전압원의 정수설정과 정상상태에서의 동작에 대해 설명한다. 전원전압VN1 및 VP1의 값은 각각 트랜지스터TN2 및 TP2의 게이트 임계값전압과 동일하도록 선택된다. 이것에 의해, 어떤 동작조건하에서도 트랜지스터TN2 및 TP2가 동시에 차단되는 것을 회피할 수 있다. 따라서, 출력 임피던스가 전압레벨을 변동시키기 위해 증가되거나 또는 출력전압이 부하조건에 의해 변동되는 것을 방지한다. 전원전압의 값은 트랜지스터의 게이트 임계값전압과 동일하게 된다. 이것에 의해, 정상상태에 있어서 2개의 트랜지스터를 거쳐서 흐르는 전류는 낮은 값으로 억제된다. 집적회로가 대기상태일 때에 소비되는 전력을 감소하면서 높은 부하구동능력을 얻도록 하고 있다. 이러한 바이어스 조건하에서의 트랜지스터의 동작을 일반적으로 AB급 동작이라 한다.The constant setting and operation in the steady state of various transistors and voltage sources of this circuit will be described below. The values of the power supply voltages VN1 and VP1 are selected to be equal to the gate threshold voltages of the transistors TN2 and TP2, respectively. As a result, it is possible to avoid the transistors TN2 and TP2 being blocked at the same time under any operating conditions. Thus, the output impedance is increased to change the voltage level or the output voltage is prevented from changing by the load condition. The value of the power supply voltage is equal to the gate threshold voltage of the transistor. As a result, the current flowing through the two transistors in the steady state is suppressed to a low value. High load driving capability is achieved while reducing the power consumed when the integrated circuit is in the standby state. The operation of the transistor under such a bias condition is generally referred to as class AB operation.

TN2 및 TP2를 거쳐서 흐르는 전류값을 각각 IC1 및 ID1로 하면, 이들 전류는 각각 한쌍의 P채널 MOS 트랜지스터 TP1 및 TP3과 한쌍의 N채널 MOS 트랜지스터 TN1 및 TN3을 포함하는 전류미러회로에 의해 각각 TP3, TN3을 거쳐서 흐르는 전류IC2 및 ID2로 변환된다. IC2 대 IC1의 전류비는 트랜지스터TP3 대 TP1의 β비와 동일하며, ID2 대 ID1의 전류비(미러비)는 트랜지스터TN3 대 TN1의 β비와 동일하다. 즉,If the current values flowing through TN2 and TP2 are IC1 and ID1, respectively, these currents are respectively obtained by a current mirror circuit including a pair of P-channel MOS transistors TP1 and TP3 and a pair of N-channel MOS transistors TN1 and TN3, respectively. The current flows through TN3 to IC2 and ID2. The current ratio of IC2 to IC1 is equal to the β ratio of transistors TP3 to TP1, and the current ratio (mirror ratio) of ID2 to ID1 is equal to the β ratio of transistors TN3 to TN1. In other words,

이다. 이 비를 1(단일)이상의 값으로 설정하는 것에 의해, 전류를 증폭하여 다음단의 부하(단자(6), (7))의 구동능력을 높일 수 있다. 이 회로에서는 이 비를 1∼10정도의 값으로 선정하고 있다. 전원전압VN2 및 VP2의 값은 제1 상보형 푸시풀회로와 마찬가지로 각각 트랜지스터TN4 및 TP4의 게이트 임계값전압과 동일하게 선정된다. 이것에 의해, 제2 상보형 푸시풀회로로 AB급 동작을 수행한다.to be. By setting this ratio to a value of 1 (single) or more, the current can be amplified to increase the driving capability of the load (terminals 6 and 7) of the next stage. In this circuit, the ratio is selected to a value of about 1 to 10. The values of the power supply voltages VN2 and VP2 are selected to be equal to the gate threshold voltages of the transistors TN4 and TP4, similarly to the first complementary push-pull circuit. As a result, the class AB operation is performed with the second complementary push-pull circuit.

이하, 제1 상보형 푸시풀회로가 정상상태 즉 IC1=ID1이 성립하고 있는 상태에서 벗어난 경우에 어떻게 되는지에 대해서 설명한다. 출력전압을 정상상태에서 강제적으로 전압δV만큼 변경했을 때에 발생하는 전류값을 다음과 같이 나타낸다.Hereinafter, what happens when the first complementary push-pull circuit deviates from the normal state, that is, the state where IC1 = ID1 is established. The current value generated when the output voltage is forcibly changed by the voltage δV from the steady state is shown as follows.

여기서, βN및 βP는 각각 트랜지스터TN2 및 TP2의 β값을, I는 정상상태에 있어서 제1 상보형 푸시풀회로를 거쳐서 흐르는 전류 즉 I=IC1=ID1을 나타낸다.Here, β N and β P denote β values of the transistors TN 2 and TP 2, respectively, and I denotes a current flowing through the first complementary push-pull circuit in a steady state, that is, I = IC 1 = ID 1.

이하, 간단화를 위해 TN2 및 TP2의 특성이 동일하거나 또는 βN및 βP가 동일하다고 가정한다(β=βNP).Hereinafter, for simplicity, it is assumed that the characteristics of TN2 and TP2 are the same or that β N and β P are the same (β = β N = β P ).

상기 식은 다음에The formula is

로 변환된다.Is converted to.

2개의 전류미러회로의 미러비가 동일(M=MN=MP)하다고 가정하면,Assuming that the mirror ratios of the two current mirror circuits are the same (M = M N = M P ),

로 된다.It becomes

예를 들면, M=5, β=1㎃/V2 ,I=0. 2㎂로 하면, 출력전압이 0. 1V로 저하할 때(δV=-0. 1V)에는 IC2-ID2=20㎂로 된다.For example, M = 5, β = 1 μs / V 2 , I = 0. When the output voltage is set to 2 kV, IC2-ID2 = 20 kV when the output voltage decreases to 0.01 V (? V = 0.1 V).

출력전압이 0. 1V로 미소하게 변화할 때, IC2 및 ID2의 정상상태전류1㎂(0. 2㎂×5)에 대해 충분히 큰 20㎂의 구동전류가 얻어진다. 따라서, 출력전압이 미소하게 변화하더라도 단자(6)을 최소VSS까지, 또 단자(7)을 최대VCC까지 구동할 수 있다. 즉, 전원전압 범위의 한계까지 상보형 푸시풀회로(3)을 구동할 수 있다. 구동하는 방향은 출력전압이 저하할 때에는 단자(7)이 VCC로, 출력전압이 상승할 때에는 단자(6)이 VSS로 구동된다. 이것에 의해, 출력전압에 오차가 있는 경우에는 오차를 증폭한 신호에 의해 제2 상보형 푸시풀회로를 구동하고 출력전압의 오차를 없앨 수 있다. 따라서, 소소폴로워에 의해서만 구동되는 종래기술에 비해 본 발명은 높은 구동능력을 갖는다. 정상상태의 바이어스 전류를 충분히 낮은 값으로 억제해도 오차를 증폭하는 것에 의해 높은 구동전류를 얻을 수 있다. 상기 식에서 용이하게 이해할 수 있는 바와 같이, 이 회로가 오차의 방향에 대해 대칭적으로 동작하므로, 출력의 충전과 방전에 대해 동일한 구동능력을 얻을 수 있다. 이 회로의 전압폴로워회로로서의 정밀도에 대해서 설명한다. 이 회로는 제1 상보형 푸시풀회로를 사용해서 출력전압의 오차를 검출한다. 제2 상보형 푸시풀회로는 증폭해서 검출된 오차신호에 의해 구동된다. 따라서, 출력전압의 정밀도(입출력 전압차)는 제1 상보형 푸시풀회로의 전압정밀도(입출력 전압차)에 의해 결정된다. 제1 상보형 푸시풀회로에 있어서, 정상상태 또는 IC1=ID1이 성립하고 있는 조건을 구하면, 입력전압V(IN)과 출력전압V(OUT) 사이의 관계는 다음과 같이 주어진다.When the output voltage slightly changes to 0.1 V, a drive current of 20 mA is sufficiently large with respect to the steady state current 1 mA (0.2 mA x 5) of IC2 and ID2. Therefore, even if the output voltage changes minutely, the terminal 6 can be driven to the minimum VSS and the terminal 7 to the maximum VCC. That is, the complementary push-pull circuit 3 can be driven to the limit of the power supply voltage range. In the driving direction, the terminal 7 is driven to VCC when the output voltage decreases, and the terminal 6 is driven to VSS when the output voltage rises. As a result, when there is an error in the output voltage, the second complementary push-pull circuit can be driven by the signal with the amplified error, thereby eliminating the error in the output voltage. Thus, the present invention has a high driving capability compared to the prior art driven only by the small follower. Even if the bias current in the steady state is suppressed to a sufficiently low value, a high driving current can be obtained by amplifying the error. As can be easily understood from the above equation, since this circuit operates symmetrically with respect to the direction of error, the same driving capability can be obtained for charging and discharging the output. The precision as a voltage follower circuit of this circuit will be described. This circuit uses a first complementary push-pull circuit to detect an error in the output voltage. The second complementary push-pull circuit is driven by the amplified and detected error signal. Therefore, the accuracy (input / output voltage difference) of the output voltage is determined by the voltage precision (input / output voltage difference) of the first complementary push-pull circuit. In the first complementary push-pull circuit, when a steady state or a condition in which IC1 = ID1 is obtained, the relationship between the input voltage V (IN) and the output voltage V (OUT) is given as follows.

여기서,이고, VTN 및 VTP는 각각 N 및 P채널 MOS 트랜지스터의 게이트 임계값전압의 절대값이다. 상기 식에서 명백한 바와 같이, VN1 및 VP1은 각각 VTN 및 VTP의 변화에 따라 변화하는 특성을 갖게 된다. 선택적으로 트랜지스터의 β값을 적정하게 선정한다. 이와 같이 하는 것에 의해, 예를 들면 불균일한 제조프로세스에 의해 N채널 및 P채널 트랜지스터의 소자특성이 독립적으로 변화해도 출력과 입력 사이의 전압차를 0으로 할 수 있다. 다음의 실시예에서 상기 전원전압에 대해서 설명한다. 각각의 채널도전형 MOS 트랜지스터의 게이트와 드레인을 접속한다. 소정의 전류를 MOS 트랜지스터에 흐르게 하는 것에 의해 상기한 전원전압을 용이하게 구성한다. 일반적으로, 동일한 도전형의 트랜지스터는 동일한 제조프로세스를 거친다. 따라서, 다른 도전형의 소자간 특성이 변화해도 소자간 특성차는 충분히 작은 값으로 억제된다. 특히, 불균일한 프로세스 구성을 고려해서 게이트폭과 길이를 가공정밀도에 비해 충분히 큰 값을 갖도록 설계한다. 이것에 의해, 소자간 특성차는 더욱 감소된다. 게이트 임계값전압을 예로서 든다. 동일 도전형의 소자간 전압차는 용이하게 20∼30㎷정도 이하로 감소시킬 수 있어 통상 다른 도전형의 소자사이서 그 차의 변동이 최대200㎷정도로 동일한 도전형의 소자들에 비해 한 자리수분만큼 크게 된다. 상술한 바와 같이, 제1 상보형 푸시풀회로의 전압정밀도(입출력전압차)는 트랜지스터의 임계값전압차에 의해 결정된 20∼30㎷정도로 억제되어 종래기술에 비해 한자리수분만큼 이들 값이 낮아지게 된다.here, And VTN and VTP are absolute values of the gate threshold voltages of the N and P-channel MOS transistors, respectively. As is apparent from the above formula, VN1 and VP1 have characteristics that change with the change of VTN and VTP, respectively. Optionally, the β value of the transistor is appropriately selected. By doing this, even if the device characteristics of the N-channel and P-channel transistors change independently by, for example, a non-uniform manufacturing process, the voltage difference between the output and the input can be zero. The power supply voltage will be described in the following embodiment. The gate and the drain of each channel conductive MOS transistor are connected. The above-described power supply voltage is easily configured by allowing a predetermined current to flow through the MOS transistor. In general, transistors of the same conductivity type go through the same fabrication process. Therefore, even if the element-to-element characteristic of another conductivity type changes, the element-to-element characteristic difference is suppressed to a sufficiently small value. In particular, considering the nonuniform process configuration, the gate width and length are designed to have a sufficiently large value compared to the processing precision. As a result, the characteristic difference between the elements is further reduced. Take the gate threshold voltage as an example. The voltage difference between devices of the same conductivity type can be easily reduced to about 20 to 30 mA or less, so that the difference between the devices of different conductivity types is about 200 mA at most by one order of magnitude compared to the devices of the same conductivity type. It becomes big. As described above, the voltage accuracy (input / output voltage difference) of the first complementary push-pull circuit is suppressed to about 20 to 30 kΩ determined by the threshold voltage difference of the transistor, and these values are lowered by one order of magnitude compared to the prior art. .

전압 폴로워회로의 과도시의 동작을 도 21b를 참조해서 설명한다. 이하, 입력전압V(IN)이 시각t0에서 t1에 걸쳐 강하하고 t4에서 t5에 걸쳐 상승한다고 가정한다. 출력이 즉시 입력전압의 강하에 추종하지 않으므로 트랜지스터TN2는 시각t1에서 t2에 걸쳐 차단상태로 되어 전류IC1의 값은 0으로 된다. 반대로, ID1이 증가하여 단자(6)의 전압V(6)을 VSS(0V)로 낮아지게 한다. 이것에 의해, 트랜지스터TP4의 구동능력이 증가하여 출력OUT를 고속으로 방전한다. 시각t2후에 입출력전압차가 작아지면, 트랜지스터TN2는 도통하기 시작한다. 입출력간 전압차가 최종적으로 0으로 감소될 때의 시각t3에 있어서 IC1=ID1로 되어 정상상태로 된다. 입력전압이 상승할 때, 단자(7)에서의 전압은 입력전압의 상승에 대해 대칭적으로 VCC까지 증가하여 출력을 고속으로 충전한다.The operation of overshowing the voltage follower circuit will be described with reference to FIG. 21B. In the following, it is assumed that the input voltage V (IN) falls across t 1 at time t 0 and rises over t 5 at t 4 . Since the output does not immediately follow the drop of the input voltage, the transistor TN2 is cut off from time t 1 to t 2 and the value of the current IC1 becomes zero. On the contrary, ID1 increases to lower the voltage V6 of the terminal 6 to VSS (0V). As a result, the driving capability of the transistor TP4 is increased to discharge the output OUT at a high speed. When the input / output voltage difference decreases after time t 2 , the transistor TN 2 starts to conduct. At time t 3 when the voltage difference between the input and output finally decreases to 0, IC1 = ID1 is brought to a steady state. When the input voltage rises, the voltage at terminal 7 increases symmetrically with respect to the rise of the input voltage to charge VCC at high speed.

상술한 바와 같이, 본 중간전압 발생회로는 트랜지스터의 제조프로세스에 의한 특성이 변화해도 입출력전압 사이의 오차를 작아지게 한다. 또한, 과도시에는 대용량의 부하를 고속으로 충방전할 수 있는 전압 폴로워회로를 마련한다. 전압 폴로워회로의 작용에 부가해서 이 회로는 출력단자OUT에 신호전류를 공급하여 단자(6) 또는 단자(7)에서 출력을 추출하는 것에 의해 고성능인 전류검출회로로서 사용해도 된다.As described above, the intermediate voltage generator circuit makes the error between the input and output voltages small even when the characteristics of the transistor manufacturing process change. In addition, a voltage follower circuit capable of charging and discharging a large capacity load at a high speed is provided in an over-show. In addition to the operation of the voltage follower circuit, this circuit may be used as a high performance current detection circuit by supplying a signal current to the output terminal OUT and extracting the output from the terminal 6 or the terminal 7.

도 23을 참조해서 상술한 회로를 다이나믹 메모리의 중간전압(VCC/2)발생회로 방식에 적용한 실시예를 설명한다. 도 23a는 구체적인 중간전압 발생회로의 구성을 도시한 도면이다. 도 23a에 있어서, (30)은 기준전압 발생회로, (31)은 제1 상보형 푸시풀회로, (32)는 전류미러형 증폭회로, (33)은 제2 상보형 푸시풀회로를 나타낸다. 기준전압 발생회로는 동일한 저항값을 갖는 2개의 저항R3 및 R4로 전원전압을 1/2로 분압하는 것에 의해 단자(34)에 중간전압을 발생한다. 저항R3 및 R4로서 동일한 종류의 소자를 사용하는 것에 의해 매우 고정밀도를 갖는 중간전압 이 얻어진다. 중간전압을 얻기 위한 소자는 저항에 한정되지 않는다. 예를 들면 MOS 트랜지스터를 사용해도 마찬가지의 회로를 구성할 수 있는 것은 명백하다. 제1 상보형 푸시풀회로는 기본적으로 도 21a의 푸시풀회로(1)과 동일하다. 이 회로에 있어서, 전압원VN1 대신에 저항R5 및 N채널 MOS 트랜지스터 TN10을, 전압원VP1 대신에 저항R6 및 P채널 MOS 트랜지스터 TP10을 각각 사용한다. 이와 같이 하는 것에 의해, 상술한 실시예에서 설명한 바와 같이 단자(35)에서의 전압은 입력단자(34)에서 N채널 MOS 트랜지스터의 게이트 임계값전압분만큼 높은 값으로 자동적으로 항상 설정된다. 저항R5 및 R6에 흐르는 전류가 저항R3 및 R4에 흐르는 전류의 1/2과 1/10 사이의 적은 값으로 되도록 R5 및 R6의 저항값이 선정되므로, N 및 P채널 트랜지스터의 특성이 독립적으로 변동하여 푸시풀회로에서 기준전압 발생회로로 유입되는 전류값의 변동에 의해 단자(34)에서의 전압이 영향을 받아 변동되는 일이 없다. 전류미러형 증폭회로(32)는 도 21a의 전류미러형 증폭회로(2)와 동일한 구성을 갖는다. 제2 상보형 푸시풀회로는 기본적으로 도 21a의 푸시풀회로(3)과 동일하다.An embodiment in which the above-described circuit is applied to the intermediate voltage (VCC / 2) generation circuit system of the dynamic memory will be described with reference to FIG. Fig. 23A is a diagram showing the configuration of a specific intermediate voltage generation circuit. In Fig. 23A, reference numeral 30 denotes a reference voltage generator circuit, 31 denotes a first complementary push-pull circuit, 32 denotes a current mirror amplifier, and 33 denotes a second complementary push-pull circuit. The reference voltage generating circuit generates an intermediate voltage at the terminal 34 by dividing the power supply voltage by half with two resistors R3 and R4 having the same resistance value. By using the same kind of elements as the resistors R3 and R4, an intermediate voltage with very high accuracy is obtained. The device for obtaining the intermediate voltage is not limited to the resistance. For example, it is clear that the same circuit can be configured using a MOS transistor. The first complementary push pull circuit is basically the same as the push pull circuit 1 of Fig. 21A. In this circuit, the resistor R5 and the N-channel MOS transistor TN10 are used in place of the voltage source VN1, and the resistor R6 and the P-channel MOS transistor TP10 are used in place of the voltage source VP1, respectively. By doing so, as described in the above-described embodiment, the voltage at the terminal 35 is always set automatically to a value as high as the gate threshold voltage of the N-channel MOS transistor at the input terminal 34. Since the resistance values of R5 and R6 are selected so that the current flowing through the resistors R5 and R6 is less than 1/2 and 1/10 of the current flowing through the resistors R3 and R4, the characteristics of the N and P channel transistors change independently. Therefore, the voltage at the terminal 34 is not affected by the change in the current value flowing from the push-pull circuit to the reference voltage generating circuit, so that it does not change. The current mirror amplification circuit 32 has the same configuration as the current mirror amplification circuit 2 of Fig. 21A. The second complementary push-pull circuit is basically the same as the push-pull circuit 3 of Fig. 21A.

도 23a에 있어서, 전압원 VN2 대신에 N채널 MOS 트랜지스터 TN14를, 전압원 VP2 대신에 P채널 MOS 트랜지스터 TP14를 각각 사용한다. 이와 같이 하는 것에 의해, 푸시풀회로에 흐르는 바이어스 전류의 값은 트랜지스터의 임계값전압의 변화에 의해 변동되지 않는다. 이러한 구조를 취하는 것에 의해 고정밀도의 중간전압은 출력HVC에서 얻어진다. 또, 부하용량CL을 고속으로 충방전할 수 있다.In Fig. 23A, an N-channel MOS transistor TN14 is used instead of the voltage source VN2, and a P-channel MOS transistor TP14 is used instead of the voltage source VP2. By doing this, the value of the bias current flowing through the push-pull circuit does not change due to the change in the threshold voltage of the transistor. By taking this structure, a high-precision intermediate voltage is obtained at the output HVC. Further, the load capacity CL can be charged and discharged at high speed.

도 23b 및 도 23c는 도 23a의 본 발명의 회로방식과 도 22의 종래 회로방식의 성능비교를 컴퓨터해석에 의해 구한 결과를 도시한 도면이다. 도 23b에 있어서, 횡축은 N 및 P채널 트랜지스터의 게이트 임계값전압 사이의 절대값의 차, 종축은 중간전압의 값을 나타낸다. 이 결과에서, 종래의 회로에서는 임계값전압차가 ±0. 2V로 변동할 때에 출력전압이 약 ±100㎷(0. 75V에 대해 약 ±13%)로 변동되는 것을 알 수 있다. 반대로, 본 발명의 회로에서는 출력전압이 약 ±8㎷(0. 75V에 대해 약 ±1%)로 변화하여 종래기술에 비해 한자리수 이상 감소된다. 도 23c는 전원투입후의 출력전압의 상승시간을 전원전압에 대해 도시한 그래프이다. 상승시간은 출력 전압이 전원투입후의 정상값의 90%에 달하는 시간으로 정의된다. 부하용량값은 64M비트 DRAM의 비트선을 프리차지하기 위한 전원의 용량과 플레이트 전극의 용량을 합한 것이라고 가정한다. 이 해석결과에서 알 수 있는 바와 같이, 본 중간전압 발생회로의 사용은 종래 회로에 비해 한자리수정도 짧아지는 기간에서 부하를 올리는데 사용된다.23B and 23C show results obtained by computer analysis of the performance comparison between the circuit method of the present invention of FIG. 23A and the conventional circuit method of FIG. In Fig. 23B, the horizontal axis represents the difference between the absolute values between the gate threshold voltages of the N and P-channel transistors, and the vertical axis represents the value of the intermediate voltage. As a result, in the conventional circuit, the threshold voltage difference is ± 0. It can be seen that when changing to 2V, the output voltage fluctuates to about ± 100 kV (about ± 13% for 0.7V). In contrast, in the circuit of the present invention, the output voltage changes to about ± 8 kV (about ± 1% for 0.7V), which is reduced by more than one digit compared to the prior art. Fig. 23C is a graph showing the rise time of the output voltage after the power is turned on with respect to the power supply voltage. Rise time is defined as the time at which the output voltage reaches 90% of its normal value after power up. The load capacitance value is assumed to be the sum of the capacity of the power source and the plate electrode for precharging the bit line of the 64M bit DRAM. As can be seen from this analysis result, the use of the intermediate voltage generating circuit is used to raise the load in a period of one digit shorter than the conventional circuit.

도 24a는 다른 중간전압 발생회로의 회로도이다. 도 24a에 있어서, (40)은 상보형 푸시풀 전압 폴로워회로, (41)은 3상태버퍼를 나타낸다. 전압 폴로워회로는 기본적으로 도 21a의 상보형 푸시풀회로(1)과 동일하다. 도 24a에 있어서, 3상태 버퍼는 푸시풀회로의 구동능력을 보상하도록 동작한다. 3상태 버퍼는 부하구동용 P 및 N채널 트랜지스터 TP21 및 TN21, 이들 트랜지스터를 구동하는 2개의 다른 차동형 증폭회로(비교회로) AMP1 및 AMP2와 오프셋량을 설정하기 위한 2개의 전원전압VOSL 및 VOSH를 포함한다. 이 회로의 동작은 다음의 3가지 전압조건을 유지하는데 따라서 결정된다.24A is a circuit diagram of another intermediate voltage generation circuit. In Fig. 24A, reference numeral 40 denotes a complementary push-pull voltage follower circuit, and 41 denotes a tri-state buffer. The voltage follower circuit is basically the same as the complementary push-pull circuit 1 of Fig. 21A. In Fig. 24A, the tri-state buffer operates to compensate for the drive capability of the push-pull circuit. The tri-state buffer includes load-driven P and N-channel transistors TP21 and TN21, two other differential amplifier circuits (non-crosswise) AMP1 and AMP2 for driving these transistors, and two supply voltages VOLS and VOSH to set the offset amount. do. The operation of this circuit is determined by maintaining the following three voltage conditions.

[1] V(OUT)>V(IN)+VOSH[1] V (OUT)> V (IN) + VOSH

[2] V(IN)+VOSH>V(OUT)>V(IN)-VOSL[2] V (IN) + VOSH> V (OUT)> V (IN) -VOSL

[3] V(IN)-VOSL>V(OUT)[3] V (IN) -VOSL> V (OUT)

[1]의 전압조건에 있어서, 출력OUT에서의 전압이 단자(43)에서의 전압보다 높으므로 단자(45)에서의 전압은 하이(VCC)로 된다. 단자(44)에서의 전압도 하이(VCC)로 된다. 따라서, N채널 트랜지스터 TN21이 도통, P채널 트랜지스터 TP21이 차단으로 되어 부하를 방전한다. [2]의 전압조건에 있어서, 출력OUT에서의 전압이 단자(43)에서의 전압보다 낮으므로 단자(45)에서의 전압은 로우(VSS)로 된다. 단자(44)에서의 전압은 하이(VCC)로 유지된다. 따라서, 2개의 트랜지스터 TN21 및 TP21이 모두 차단되어 출력은 고임피던스로 된다. [3]의 전압조건에 있어서, 출력OUT에서의 전압이 단자(42)에서의 전압보다 낮으므로 단자(44)에서의 전압은 로우(VSS)로 된다. 단자(45)에서의 전압은 로우(VSS)로 유지된다. 따라서, N채널 트랜지스터 TN21은 차단되며, P채널 트랜지스터 TP21은 부하를 충전하기 위해 도통된다. 상술한 바와 같이, 출력전압이 입력전압을 중심으로 한 소정범위를 초과해서 커지면 부하는 방전되며, 출력전압이 소정범위 이하로 작아지면 부하는 충전된다. 출력전압이 소정범위내에 있으면, 부하는 방전도 충전도 하지 않는다. 즉, 3상태를 갖는 구동회로가 실현된다. 이 회로의 과도시의 동작을 도 24b에 도시한다. 이하, 입력전압V(IN)이 시각t0에서 하강, 시각t2에서 상승한다고 가정한다. 입력전압이 하강할 때, 시각t0에서 출력전압이 '(정상상태에서의 전압)+VOSH'와 동일하게 되는 시각t1까지 단자(45)에서의 전압이 VCC로 되고 트랜지스터TN21을 도통시켜 부하를 방전한다. 입력전압이 상승할 때, 시각t2에서 출력전압이 '(정상상태에서의 전압)-VOSL'과 동일하게 되는 시각t3까지 단자(44)에서의 전압이 VSS로 되고 트랜지스터TP21을 도통시켜 부하를 충전한다.Under the voltage condition of [1], the voltage at the terminal 45 is high (VCC) because the voltage at the output OUT is higher than the voltage at the terminal 43. The voltage at the terminal 44 also becomes high (VCC). Therefore, the N-channel transistor TN21 is turned on and the P-channel transistor TP21 is cut off to discharge the load. Under the voltage condition of [2], since the voltage at the output OUT is lower than the voltage at the terminal 43, the voltage at the terminal 45 goes low (VSS). The voltage at terminal 44 remains high (VCC). Thus, both transistors TN21 and TP21 are shut off, resulting in a high impedance output. Under the voltage condition of [3], since the voltage at the output OUT is lower than the voltage at the terminal 42, the voltage at the terminal 44 becomes low (VSS). The voltage at terminal 45 remains low (VSS). Thus, the N-channel transistor TN21 is cut off and the P-channel transistor TP21 is conducted to charge the load. As described above, the load is discharged when the output voltage becomes larger than the predetermined range centered on the input voltage, and the load is charged when the output voltage becomes smaller than the predetermined range. If the output voltage is within a predetermined range, the load neither discharges nor charges. That is, a driving circuit having three states is realized. The operation of over-showing this circuit is shown in Fig. 24B. Hereinafter, it is assumed that the input voltage V (IN) falls at time t 0 and rises at time t 2 . When a falling input voltage, the output voltage at time t 0 the voltage at the (steady-state voltage at) + VOSH 'with the same time terminal 45 to t 1 which is the VCC by conduction of transistor TN21 load To discharge. When the input voltage rises, at time t 2 , the voltage at terminal 44 becomes VSS until time t 3 when the output voltage becomes equal to '(voltage in normal state) -VOSL' and the transistor TP21 conducts the load. To charge.

상술한 바와 같이, 3상태버퍼와 푸시풀회로를 조합시키는 것에 의해 입출력전압차가 어느정도 증가할 때에 구동능력이 높은 트랜지스터를 도통시킨다. 이것에 의해 과도시의 응답속도는 개선된다. 오프셋량을 설정하기 위한 2개의 전원전압VOSL 및 VOSH의 값은 설정전압에 집속을 가속화하기 위해 가능한한 작게 해야 한다. 그러나, 오동작을 회피하기 위해서는 차동증폭회로(비교회로) AMP1 및 AMP2의 입력오프셋 전압보다 충분히 높은 값으로 2개의 전원전압VOSL 및 VOSH를 설정할 필요가 있다. 이 회로가 MOS 트랜지스터로 구성되면, 이들 값은 50㎷이상이 바람직하다. 3상태 버퍼의 회로구성은 도시된 실시예에 한정되지 않는다. 마찬가지의 기능을 실현하는 것이면, 다른 방식도 사용가능하다.As described above, the combination of the tri-state buffer and the push-pull circuit causes the transistor having high driving capability to conduct when the input / output voltage difference increases to some extent. This improves the response speed of oversight. The values of the two supply voltages VOLS and VOSH to set the offset amount should be as small as possible to accelerate the focusing on the set voltage. However, in order to avoid malfunction, it is necessary to set the two power supply voltages VOLS and VOSH to values sufficiently higher than the input offset voltages of the differential amplifier circuits AMP1 and AMP2. If this circuit is composed of MOS transistors, these values are preferably 50 ns or more. The circuit configuration of the tri-state buffer is not limited to the illustrated embodiment. If the same function is realized, other methods can be used.

도 25를 참조해서 3상태 버퍼를 사용하는 전압 폴로워회로를 적용한 다이나믹 메모리의 중간전압(VCC/2) 발생회로 방식의 실시예에 대해 설명한다. 도 25a는 본 발명에 따른 중간전압 발생회로의 구조를 도시한 도면이다. 도 25a에 있어서, (50)은 기준전압 발생회로, (51)은 도 21을 참조해서 설명된 전압 폴로워회로, (52)는 3상태 버퍼를 나타낸다. 이 회로는 도 23a의 중간전압 발생회로와 3상태 버퍼의 조합을 포함한다. 이것에 의해, 입출력간 전압차가 증가할 때에 나타나는 복원능력이 개선된다. 이하, 3상태 버퍼의 구조 및 동작에 대해 설명한다. 본 실시예는 제1 상보형 푸시풀회로를 그대로 이용하고, 전류미러회로의 미러비의 차를 이용하여 전압차를 검출하고 3상태버퍼를 기동하는데 특징이 있다. 도 25a에 있어서, TP36, TP37은 P채널 MOS 트랜지스터, TN36, TN37은 N채널 MOS 트랜지스터, INV1, INV2는 인버터, TP38은 인버터INV1의 출력으로 부하를 구동하는 P채널 MOS 트랜지스터, TN38은 인버터INV2의 출력으로 부하를 구동하는 N채널 MOS 트랜지스터를 각각 나타낸다. TP32와 TP36, TP32와 TP37, TN32와 TN36, TN32와 TN37의 각각이 전류미러회로를 구성한다. [1] 트랜지스터 TN31에 흐르는 전류를 IC1로 나타내고, [2] 트랜지스터 TP31에 흐르는 전류를 ID1로 나타내고, [3] 트랜지스터 TN36에 흐르는 전류를 ID2로 나타내며, [4] 트랜지스터 TP36에 흐르는 전류를 IC2로 나타내면, 출력전압에서 오차δV와 IC1, ID1 사이의 관계는 상술한 바와 같이,An embodiment of an intermediate voltage (VCC / 2) generation circuit method of a dynamic memory to which a voltage follower circuit using a three-state buffer is applied will be described with reference to FIG. 25. 25A is a diagram showing the structure of an intermediate voltage generating circuit according to the present invention. In Fig. 25A, reference numeral 50 denotes a reference voltage generator circuit, 51 denotes a voltage follower circuit described with reference to Fig. 21, and 52 denotes a three-state buffer. This circuit includes a combination of the intermediate voltage generating circuit of Fig. 23A and the tri-state buffer. This improves the restoring ability which appears when the voltage difference between input and output increases. Hereinafter, the structure and operation of the tri-state buffer will be described. The present embodiment is characterized in that the first complementary push-pull circuit is used as it is, the voltage difference is detected using the difference in the mirror ratio of the current mirror circuit, and the tri-state buffer is started. In FIG. 25A, TP36 and TP37 are P-channel MOS transistors, TN36 and TN37 are N-channel MOS transistors, INV 1 and INV 2 are inverters, TP38 is a P-channel MOS transistor which drives a load to the output of inverter INV 1 , and TN38 is Each of the N-channel MOS transistors driving the load with the output of the inverter INV 2 is shown. Each of TP32 and TP36, TP32 and TP37, TN32 and TN36, and TN32 and TN37 constitute a current mirror circuit. [1] The current flowing through transistor TN31 is represented by IC1, [2] The current flowing through transistor TP31 is represented by ID1, [3] The current flowing through transistor TN36 is represented by ID2, and [4] The current flowing through transistor TP36 is represented by IC2 In other words, the relationship between the error δV and IC1, ID1 in the output voltage is as described above,

로 근사된다.Is approximated by

전류미러회로의 미러비를Mirror ratio of the current mirror circuit

로 하면 다음식과 같이 된다.If you set it as follows.

이하, 출력에 오프셋 전압Vos를 인가했을 때에는 IC2=ID2라고 가정한다. 그 시간에서 전류값을 I2로 나타내면, 오프셋전압Vos는 다음과 같이 주어진다.Hereinafter, it is assumed that IC2 = ID2 when the offset voltage Vos is applied to the output. If the current value is represented by I 2 at that time, the offset voltage Vos is given as follows.

여기서,, β는 제1 상보형 푸시풀회로를 구성하는 트랜지스터의 β, I1은 정상상태에서 제1 상보형 푸시풀회로를 거쳐서 흐르는 전류이다. 예를 들면, I1=0. 2㎂, I2=1㎂, β=1㎃/V2 ,MN1=1, MP1=0. 2로 하면, 오프셋전압Vos의 값은 -100㎷로 된다. 즉, 출력전압이 정상상태에서 100㎷이상 하강하면, 인버터INV1로의 입력전압은 로우에서 하이로, 출력전압은 하이에서 로우로 변화한다. 따라서, 구동용 P채널 MOS 트랜지스터 TP38이 도통하여 부하를 충전한다. 동시에, 트랜지스터TP37과 TN37의 정수는 적당히 선정된다. 이것에 의해, 소정의 플러스(+)측의 오프셋이 있을 때에 N채널 MOS 트랜지스터 TN38을 도통시켜 부하를 방전한다.here, , Β is the β 1, I 1 of the transistors constituting a complementary push-pull circuit is in the steady-state current flowing through the first complementary push-pull circuit. For example, I 1 = 0. 2 ㎂, I 2 = 1 ㎂, β = 1 ㎃ / V 2 , M N1 = 1, M P1 = 0. If it is set to 2, the value of the offset voltage Vos is -100 Hz. That is, when the output voltage falls below 100 kV under the normal state, the input voltage to inverter INV 1 changes from low to high and the output voltage changes from high to low. Accordingly, the driving P-channel MOS transistor TP38 conducts to charge the load. At the same time, the constants of the transistors TP37 and TN37 are appropriately selected. As a result, the N-channel MOS transistor TN38 is turned on to discharge the load when there is a predetermined positive offset.

상술한 바와 같이, 본 실시예에서 설명한 바와 같은 회로구성을 취하는 것에 의해, 도 24에 도시된 것과 마찬가지의 기능이 실현된다. 이 회로방식에 있어서, 오프셋량은 전류미러회로의 미러비에 의해 결정된다. 따라서, 한쌍의 트랜지스터 간의 특성차가 감소되도록 배열하면, 오프셋량은 고정밀도로 설정된다. 부가적으로 고정밀도의 차동증폭회로를 별도로 마련할 필요가 없으므로, 전력소비가 작고 또한 간단한 구성으로 고성능을 실현할 수 있다.As described above, by adopting the circuit configuration described in the present embodiment, the same function as that shown in FIG. 24 is realized. In this circuit system, the offset amount is determined by the mirror ratio of the current mirror circuit. Therefore, when arranged so that the characteristic difference between a pair of transistors may be reduced, the offset amount is set with high precision. In addition, since there is no need to provide a high-precision differential amplifier circuit separately, high performance can be realized with a small power consumption and a simple configuration.

도 25b는 본 발명의 회로방식과 도 22의 종래회로 방식 사이의 성능비교를 컴퓨터해석에 의해 구한 결과를 도시한 도면이다. 도 25b는 전원투입후의 출력전압의 상승시간을 전원전압에 대해 도시한 그래프이다. 상승시간은 출력전압이 전원투입후의 정상상태의 값의 90%에 도달하는 시간으로 정의된다. 부하용량의 값은 64M비트 DRAM용 비트선을 프리차지하기 위한 전원과 플레이트전극의 총합용량이다. 이 해석결과에서 알 수 있는 바와 같이, 본 중간전압 발생회로에 의하면, 상승시간은 도 23a의 실시예에 비해 약 반자리수만큼 단축된다. 본 중간전압 발생회로는 종래회로에 비해 약 반자리수 만큼 단축되는 시간에서 부하를 상승시킨다. 상술한 바와 같이, 푸시풀회로와 3상태버퍼를 조합하는 것에 의해 전압폴로워회로는 고속으로 입력에 추종하도록 마련된다. 전압설정 정밀도는 푸시풀회로에 의해 결정된다. 따라서, 이전의 실시예와 마찬가지로 입출력간 전압차는 매우 작은 값으로 감소된다.FIG. 25B is a diagram showing the results obtained by computer analysis of the performance comparison between the circuit method of the present invention and the conventional circuit method of FIG. 25B is a graph showing the rise time of the output voltage after the power is turned on with respect to the power supply voltage. Rise time is defined as the time at which the output voltage reaches 90% of the steady state value after power up. The value of the load capacity is the total capacity of the power supply and the plate electrode for precharging the bit line for the 64M bit DRAM. As can be seen from this analysis result, according to the intermediate voltage generating circuit, the rise time is shortened by about half as compared with the embodiment of Fig. 23A. The intermediate voltage generating circuit raises the load at a time shortened by about half a digit compared with the conventional circuit. As described above, the voltage follower circuit is provided to follow the input at high speed by combining the push-pull circuit and the tri-state buffer. The voltage setting accuracy is determined by the push-pull circuit. Therefore, as in the previous embodiment, the voltage difference between input and output is reduced to a very small value.

상술한 실시예에 있어서, LSI의 대용량부하를 고속으로 구동하는 회로구성에 대해서 설명하였다. 그러나, 부하를 고속으로 구동하고자 하면, 부하의 충방전시에 생성된 과도전류는 큰 문제점으로 된다. 예를 들면, 64M비트 정도의 DRAM의 중간전압 발생회로의 부하용량은 115㎋정도로 된다. 이 부하가 5㎲의 동안에 전류1V로 구동될 때 흐르는 전류가 23㎃에 도달하면, 이것은 DRAM에 소비된 전류값과 일치된다. 부하가 아직 고속으로 구동되면, 주된 회로특성으로의 영향 예를 들면 전원선상에 발생되는 잡음과 구동신호선의 신뢰성은 저하하므로 바람직하지 않다. 일반적으로, 초고집적LSI 특히 메모리에서는 LSI전체를 동일종류의 여러개의 블럭으로 구성하고, 동작시에는 블럭의 일부를 활성화하도록 구성을 취하는 경우가 많다. 이러한 LSI에서는 다음에 설명하는 실시예를 사용하는 것이 유용하다.In the above embodiment, the circuit configuration for driving the large capacity load of the LSI at high speed has been described. However, if the load is to be driven at high speed, the transient current generated at the time of charge / discharge of the load is a big problem. For example, the load capacity of an intermediate voltage generation circuit of a DRAM of about 64 M bits is about 115 kW. If this current reaches 23 mA when this load is driven with current 1 V during 5 mA, this is consistent with the current value consumed by the DRAM. If the load is still driven at high speed, it is not preferable because the influence on the main circuit characteristics, for example, noise generated on the power supply line and reliability of the drive signal line are lowered. In general, an ultra high density LSI, in particular, a memory is composed of several blocks of the same kind, and a part of the block is activated during operation. In such LSI, it is useful to use the embodiments described below.

도 26은 본 발명이 적용된 다이나믹 메모리(DRAM)의 중간전압 공급방식의 실시예를 도시한 도면이다. 도 26a에 있어서, MB0, MB1∼MBi는 (i+1)개의 메모리블럭, (60)∼(62)는 워드선 선택회로, (68)∼(70)은 각 메모리블럭에서의 중간전압 인출선, (76), (77)은 중간전압 발생회로, (74), (75)는 중간전압 발생회로에서 각 메모리블럭에 중간전압 HVC1, HVC2를 공급하는 신호선, (71)∼(73)은 2개의 신호선 중의 하나를 메모리블럭에 공급하도록 각 블럭내에 마련된 스위치를 나타낸다. 메모리블럭MB0은 메모리셀을 2차원적으로 배열한 메모리셀 어레이 MA0, 메모리셀에서 리드한 신호를 증폭하고 이 증폭된 신호를 외부회로로 출력하며 외부신호를 메모리셀에 라이트하는 입출력제어회로 블럭MC0 및 입출력회로(67)을 포함한다.FIG. 26 is a diagram illustrating an embodiment of an intermediate voltage supply method of a dynamic memory (DRAM) to which the present invention is applied. In Fig. 26A, MB0, MB1-MBi are (i + 1) memory blocks, (60)-(62) are word line selection circuits, and (68)-(70) are intermediate voltage lead-out lines in each memory block. , (76) and (77) are intermediate voltage generation circuits, (74) and (75) are intermediate voltage generation circuits, and the signal lines for supplying the intermediate voltages HVC1 and HVC2 to each memory block, and (71) to (73) are 2 A switch provided in each block is provided to supply one of the three signal lines to the memory block. The memory block MB0 is an input / output control circuit block for amplifying a signal read from the memory cell array MA 0 , which is a two-dimensional array of memory cells, and outputting the amplified signal to an external circuit and writing the external signal to the memory cell. MC0 and input / output circuit 67 are included.

DL0,, DLj,는 메모리셀로 신호를 전송하는 데이타선, (63)은 축적캐패시터의 대향전극을 구성하는 플레이트전극, (64)는 비선택시에 데이타선을 중간전압레벨로 하기 위해 배치된 프리차지전압 공급선, PC는 프리차지 신호선, SA0∼SAj는 메모리셀에서 리드한 신호를 검지하고 증폭하는 센스앰프, (65), (66)은 입출력회로(67)과 각 데이타선 사이의 신호를 전송하는 한쌍의 공통 입출력선, IO0∼IOj는 어드레스 지정신호에 의해 선택된 한쌍의 데이타선과 한쌍의 공통 입출력선 사이의 접속을 제어하는 IO게이트를 나타낸다.DL0, , DLj, Is a data line for transmitting a signal to a memory cell, 63 is a plate electrode constituting the counter electrode of the storage capacitor, 64 is a precharge voltage supply line arranged to bring the data line to an intermediate voltage level when not selected, and PC Is a precharge signal line, SA 0 to SAj are sense amplifiers for detecting and amplifying a signal read from a memory cell, and 65 and 66 are a common pair of signals for transmitting a signal between the input / output circuit 67 and each data line. input and output lines, IO 0 ~IOj represents an IO gate for controlling the pair of data lines connected between the pair of common output line selected by the address designation signal.

이하, (i+1)개의 메모리블럭중의 하나의 MB0만이 선택되고 동작상태로 된다고 가정한다. 이 때, 워드선 선택회로(60)에 의해 MA0중의 하나의 워드선이 선택되고 하이레벨로 변환된다. 동시에, 스위치(71)이 제어되어 중간전압 인출선(68)은 중간전압 공급용 신호선(75)에 접속된다. 비선택상태에 있어서 메모리블럭MB1∼MBi에서의 인출선(69), (70)은 중간전압을 공급하기 위한 신호선(74)에 접속된다. 이와 같이 하는 것에 의해, i개의 메모리블럭의 부하는 중간전압 발생회로(76)에 접속되며, 하나의 메모리블럭의 부하만이 중간전압 발생회로(77)에 접속된다. 예를 들면, i=15로 하면, 중간전압 발생회로(77)에 의해 구동되는 부하용량은 중간전압 발생회로(76)에 의해 구동되는 부하용량의 1/5로 된다. 따라서, 동일한 회로가 (76)과 (77)에 사용되어도 선택된 블럭MB0의 중간전압은 비선택블럭의 중간전압에 비해 15배 빠른 속도로 동작한다. 회로성능의 점에서는 비선택의 메모리블럭의 응답속도는 메모리의 성능과는 관계가 없다. 따라서, 메모리의 전체성능은 과도전류를 증대시키는 일 없이 개선된다.Hereinafter, it is assumed that only one MB0 of the (i + 1) memory blocks is selected and put into an operating state. At this time, one word line of MA 0 is selected by the word line selection circuit 60 and is converted to a high level. At the same time, the switch 71 is controlled so that the intermediate voltage lead-out line 68 is connected to the intermediate voltage supply signal line 75. In the non-selection state, the lead lines 69 and 70 in the memory blocks MB1 to MBi are connected to the signal line 74 for supplying the intermediate voltage. By doing so, the loads of the i memory blocks are connected to the intermediate voltage generation circuit 76, and only the load of one memory block is connected to the intermediate voltage generation circuit 77. For example, when i = 15, the load capacity driven by the intermediate voltage generation circuit 77 is 1/5 of the load capacity driven by the intermediate voltage generation circuit 76. Thus, even if the same circuit is used for 76 and 77, the intermediate voltage of the selected block MB0 operates at a speed 15 times faster than the intermediate voltage of the unselected block. In terms of circuit performance, the response speed of an unselected memory block is independent of the memory performance. Therefore, the overall performance of the memory is improved without increasing the transient current.

도 26b는 메모리동작시에 전원전압이 변동하는 경우의 중간전압의 시각변화를 도시한 도면이다. 특히, 전압VCC가 시각t0에서 t2사이에서 하강한다고 가정한다. 또, 메모리블럭MB0이 시각t0에서 시각t1사이 및 시각t3이후에 선택되고, 메모리블럭MB1이 시각t1에서 시각t3사이에 선택된다. 블럭MB1이 시각t0에서 시각t1사이에 선택되지 않으므로 중간전압V(69)는 서서히 응답한다. 반대로, 블럭MB0이 선택되므로 중간전압V(68)은 고속으로 추종한다. 시각t1에서 블럭MB1이 선택되고 블럭MB0이 비선택상태로 전환될 때 다음에 V(69)는 설정할 전압을 향하여 빠르게 변화한다. 상술한 바와 같이, 본 실시예에 의하면, 다이나믹 메모리에서 중간전압과 같은 대용량부하를 과도전류를 거의 증대시키는 일 없이 실질적으로 고속으로 구동할 수 있다. 본 발명을 다이나믹 메모리에서의 중간전압에 적용한 실시예에 대해서 설명했지만, 본 발명은 이 실시예에 한정되지 않고 요지를 이탈하지 않는 범위에서 여러가지로 변경가능하다. 본 발명은 동작시에 일부가 활성화되는 집적회로에 일반적으로 적용할 수 있다.Fig. 26B is a view showing the time change of the intermediate voltage when the power supply voltage is changed during the memory operation. In particular, assume that the voltage VCC falls between time t 0 and t 2 . Further, memory block MB0 is selected between time t 0 and time t 1 and after time t 3 , and memory block MB 1 is selected between time t 1 and time t 3 . Since the block MB1 is not selected between time t 0 and time t 1 , the intermediate voltage V 69 responds slowly. On the contrary, since the block MB0 is selected, the intermediate voltage V 68 follows at high speed. When block MB1 is selected at time t 1 and block MB0 is switched to the non-selected state, V69 rapidly changes toward the voltage to be set. As described above, according to the present embodiment, a large capacity load such as an intermediate voltage in a dynamic memory can be driven at a substantially high speed without substantially increasing the transient current. Although the embodiment in which the present invention is applied to the intermediate voltage in the dynamic memory has been described, the present invention is not limited to this embodiment and can be variously changed within the scope not departing from the gist. The present invention is generally applicable to integrated circuits in which some are activated during operation.

상술한 바와 같이, 본 발명은 각 실시예에 있어서 상세하게 설명하였다. 그러나, 본 발명을 적용할 수 있는 범위는 이들 실시예에 한정되지 않는다. 예를 들면, 이제까지는 LSI가 CMOS 트랜지스터로 구성되는 경우를 주로 설명했지만, 본 발명은 예를 들면 바이폴라 트랜지스터를 사용한 LSI, 접합형 FET를 사용한 LSI, CMOS 트랜지스터와 바이폴라 트랜지스터를 조합한 Bi CMOS형 LSI 및 예를 들면 실리콘 이외에 갈륨비소로 제작된 기판상에 소자를 형성한 LSI에 그대로 적용할 수 있다.As mentioned above, this invention was demonstrated in detail in each Example. However, the scope to which the present invention can be applied is not limited to these examples. For example, although the case where the LSI is composed of CMOS transistors has been mainly described so far, the present invention is, for example, an LSI using a bipolar transistor, an LSI using a junction FET, a Bi CMOS LSI in which a CMOS transistor and a bipolar transistor are combined. For example, the present invention can be applied directly to LSI in which an element is formed on a substrate made of gallium arsenide in addition to silicon.

본 실시예에서는 전류미러회로를 전류증폭회로로서 사용하였다. 그러나, 다른 전류증폭회로를 사용해도 된다. 상술한 바와 같이, 본 발명은 데이타선과 I/O선을 접속한 입출력제어회로를 메모리셀 어레이의 좌우에 교대로 배치하고 또한 데이타선과 I/O선 사이의 전달 임피던스를 리드동작을 수행하거나 또는 라이트동작을 수행하는데 따라서 변화시키는 회로구성을 갖는다. 이것에 의해, 본 발명의 메모리는 저전원전압에서도 안정하고 또한 고속으로 동작한다.In this embodiment, the current mirror circuit is used as the current amplifier circuit. However, other current amplifier circuits may be used. As described above, the present invention alternately arranges an input / output control circuit connecting data lines and I / O lines to the left and right sides of the memory cell array and performs read operation or write transfer impedance between the data lines and I / O lines. It has a circuit configuration that changes according to performing an operation. As a result, the memory of the present invention operates stably and at high speed even at a low power supply voltage.

본 발명은 병렬테스트에도 적용할 수 있어 테스트시간을 크게 단축할 수 있다.The present invention can also be applied to parallel test can greatly reduce the test time.

본 발명에 의하면, 워드선용 구동 트랜지스터가 로우 게이트전압레벨에서 동작하므로 전원전압이 감소하더라도 워드 드라이버로서 안정하게 동작한다. 전압변환회로는 데이타선 전압VL을 통상 데이타선전압VL보다 메모리셀의 스위칭 트랜지스터의 임계값전압VT분만큼 높은 전압레벨VCH로 승압한다. 워드 드라이버용 전원은 그 내부의 정류용 트랜지스터의 게이트전압을 드레인전압보다 임계값전압분만큼 높은 레벨로 설정한다. 전하의 역류를 방지할 수 있으므로 출력전압은 배전압 발생회로의 이론값인 2VL까지 상승된다. 각각 RC지연을 사용한 발진회로 및 타이밍발생회로를 사용하므로, 발진주파수 타이밍상호의 지연시간이 전원전압 변동에 대해 안정하게 된다. 따라서, 전압변환효율을 항상 최량의 상태로 유지할 수 있게 된다. 트랜지스터의 임계값을 3종류 선택하는 것에 의해 저전원전압에서의 안정화, 고속화 및 저소비전력화를 도모할 수 있다. 이것에 의해, 전원전압이 전지 1개분의 기전력이라도 안정하게 동작하는 반도체집적회로를 실현할 수 있다.According to the present invention, since the word transistor driving transistor operates at the low gate voltage level, it operates stably as a word driver even if the power supply voltage is reduced. The voltage conversion circuit boosts the data line voltage V L to the voltage level V CH higher than the data line voltage V L by the threshold voltage V T of the switching transistor of the memory cell. The word driver power supply sets the gate voltage of the rectifier transistor therein to a level higher than the drain voltage by the threshold voltage. Since the reverse flow of the charge can be prevented, the output voltage rises to 2V L which is a theoretical value of the double voltage generating circuit. Since the oscillation circuit and the timing generation circuit using RC delay are used, respectively, the delay time of the oscillation frequency timing mutual becomes stable to the power supply voltage variation. Therefore, the voltage conversion efficiency can always be maintained at the best state. By selecting three threshold values of the transistor, stabilization, high speed, and low power consumption at low power supply voltage can be achieved. As a result, it is possible to realize a semiconductor integrated circuit which operates stably even when the power supply voltage is one electromotive force for one battery.

본 발명에 의하면, 초고집적 LSI에 있어서 높은 전압정밀도로 큰 부하용량을 고속으로 구동하는 회로구성 또는 큰 과도전류를 흐르게 하는 일 없이 큰 부하용량을 고속으로 구동하는 회로방식을 제공한다. 본 발명에 의하면, 예를 들면 트랜지스터의 임계값전압차가 0. 2V이면, 0. 75V의 기준출력전압은 약 1%변동하고, 종래회로에서 기준출력전압은 동일한 조건하에서 약 13% 변동한다. 즉, 본 발명에 의하면, 전압정밀도는 한자리수만큼 개선된다. 또한, 전원투입후의 출력전압의 상승시간이 종래회로에 비해 약 한 자리수 이상 개선되는 고속응답성이 얻어진다.According to the present invention, there is provided a circuit configuration for driving large load capacity at high voltage with high voltage accuracy at high voltage density, or a circuit system for driving large load capacity at high speed without flowing a large transient current. According to the present invention, for example, when the threshold voltage difference of the transistor is 0.2V, the reference output voltage of 0.775V fluctuates by about 1%, and in the conventional circuit, the reference output voltage fluctuates by about 13% under the same conditions. That is, according to the present invention, the voltage accuracy is improved by one digit. In addition, high-speed response is obtained in which the rise time of the output voltage after power-on is improved by about one or more orders of magnitude compared with the conventional circuit.

Claims (9)

기수위치에 배치되는 여러개의 제1 데이타선쌍, 우수위치에 배치되는 여러개의 제2 데이타선쌍, 상기 여러개의 제1 및 제2 데이타선쌍과 교차하는 여러개의 제1 워드선의 교점에 마련된 여러개의 제1 메모리셀을 포함하고 4각형의 영역에 형성된 제1 메모리어레이;A plurality of first data line pairs arranged at odd positions, a plurality of second data line pairs arranged at even positions, and a plurality of first data lines provided at intersections of a plurality of first word lines crossing the plurality of first and second data line pairs A first memory array including memory cells and formed in a quadrangular region; 기수위치에 배치되는 여러개의 제3 데이타선쌍, 우수위치에 배치되는 여러개의 제4 데이타선쌍, 상기 여러개의 제3 및 제4 데이타선쌍과 교차하는 여러개의 제2 워드선의 교점에 마련된 여러개의 제2 메모리셀을 포함하고 4각형의 영역에 형성된 제2 메모리어레이;A plurality of third data line pairs arranged at odd positions, a plurality of fourth data line pairs arranged at even positions, and a plurality of second provided at intersections of a plurality of second word lines crossing the plurality of third and fourth data line pairs; A second memory array including memory cells and formed in a quadrangular region; 상기 제1 메모리어레이의 4각형의 영역에 있어서의 1개의 변을 따라서 마련된 Y디코더;A Y decoder provided along one side of the quadrilateral area of the first memory array; 상기 제1 메모리어레이의 4각형의 영역에 있어서의 상기 1개의 변과 상기 Y디코더 사이에 마련되고, 상기 여러개의 제2 데이타선쌍의 각각에 대해서 제1 스위치수단을 거쳐서 접속되는 여러개의 제1 입출력 제어회로 및;A plurality of first input / outputs provided between the one side and the Y decoder in the quadrangular region of the first memory array, and connected to each of the plurality of second data line pairs through first switch means; A control circuit; 상기 제1 메모리어레이의 4각형의 영역에 있어서의 상기 1개의 변과 대향하는 다른 변과 상기 제2 메모리어레이의 4각형의 영역에 있어서의 1개의 변 사이를 따라서 마련되고, 상기 여러개의 제1 데이타선쌍의 각각에 대해서 제2 스위치수단을 거쳐서 접속됨과 동시에 상기 여러개의 제3 데이타선쌍의 각각에 대해서 제3 스위치수단을 거쳐서 접속되는 여러개의 제2 입출력 제어회로를 구비하는 반도체장치.The first and second sides of the first memory array facing each other and the one side in the quadrangular region of the second memory array; And a plurality of second input / output control circuits connected to each of the data line pairs through second switch means and simultaneously connected to each of the plurality of third data line pairs through third switch means. 제2항에 있어서,The method of claim 2, 상기 제1 입출력 제어회로 및 상기 제2 입출력 제어회로의 각각은 대응하는 데이타선쌍에 결합되고 교차 결합된 1쌍의 P형 MISFET와 교차 결합되는 1쌍의 N형 MISFET를 갖는 센스앰프를 포함하는 반도체장치.Each of the first input / output control circuit and the second input / output control circuit includes a sense amplifier having a pair of N-type MISFETs coupled to a pair of P-type MISFETs and cross-coupled to corresponding data line pairs; Device. 제3항에 있어서,The method of claim 3, 상기 제1 입출력 제어회로 및 상기 제2 입출력 제어회로의 각각은 대응하는 데이타선쌍에 리드된 신호를 리드선에 결합하기 위한 리드게이트 및 대응하는 데이타선쌍에 결합되는 프리차지회로를 더 포함하는 반도체장치.And each of the first input / output control circuit and the second input / output control circuit further comprises a lead gate for coupling a signal read in a corresponding data line pair to a lead line, and a precharge circuit coupled to the corresponding data line pair. 제2항에 있어서,The method of claim 2, 상기 제1 입출력 제어회로는 상기 제1 데이타선쌍과 상기 제2 데이타선쌍의 합계 4개의 데이타선에 대해서 1개의 비율로 배치되고,The first input / output control circuit is arranged at one ratio for four data lines in total of the first data line pair and the second data line pair, 상기 제2 입출력 제어회로는 상기 제3 데이타선쌍과 상기 제4 데이타선쌍의 합계 4개의 데이타선에 대해서 1개의 비율로 배치되는 반도체장치.And the second input / output control circuit is arranged at one ratio for four data lines in total of the third data line pair and the fourth data line pair. 제2항 내지 제5항 중의 어느 한항에 있어서,The method according to any one of claims 2 to 5, 상기 제1 데이타선쌍과 상기 제2 데이타선쌍은 서로 인접해서 배치되고,The first data line pair and the second data line pair are disposed adjacent to each other, 상기 제3 데이타선쌍과 상기 제4 데이타선쌍은 서로 인접해서 배치되는 반도체장치.And the third data line pair and the fourth data line pair are disposed adjacent to each other. 제2항 내지 제5항 중의 어느 한항에 있어서,The method according to any one of claims 2 to 5, 상기 제1 메모리어레이 내에 있어서 상기 여러개의 제1 데이타선쌍은 교차가 없고 상기 여러개의 제2 데이타선쌍은 교차를 갖고,In the first memory array, the plurality of first data line pairs have no intersection and the plurality of second data line pairs have intersections. 상기 제2 메모리어레이 내에 있어서 상기 여러개의 제3 데이타선쌍은 교차가 없고 상기 여러개의 제4 데이타선쌍은 교차를 갖는 반도체장치.And the plurality of third data line pairs do not intersect and the plurality of fourth data line pairs intersect in the second memory array. 제2항 내지 제5항 중의 어느 한항에 있어서,The method according to any one of claims 2 to 5, 상기 여러개의 제1 및 제2 메모리셀의 각각은 다이나믹형 메모리셀인 반도체장치.And each of the plurality of first and second memory cells is a dynamic memory cell. 제2항에 있어서,The method of claim 2, 기수위치에 배치되는 여러개의 제5 데이타선쌍, 우수위치에 배치되는 여러개의 제6 데이타선쌍, 상기 여러개의 제5 및 제6 데이타선쌍과 교차하는 여러개의 제3 워드선의 교점에 마련된 여러개의 제3 메모리셀을 포함하고 4각형의 영역에 형성된 제3 메모리어레이 및;A plurality of fifth data line pairs arranged at odd positions, a plurality of sixth data line pairs arranged at even positions, and a plurality of thirds provided at intersections of a plurality of third word lines crossing the plurality of fifth and sixth data line pairs; A third memory array including memory cells and formed in a quadrangular region; 상기 제2 메모리어레이의 4각형의 영역에 있어서의 상기 다른 변과 상기 제3 메모리어레이의 4각형의 영역에 있어서의 1개의 변 사이를 따라서 마련되고, 상기 여러개의 제4 데이타선쌍의 각각에 대해서 제4 스위치수단을 거쳐서 접속됨과 동시에, 상기 여러개의 제6 데이타선쌍의 각각에 대해서 제5 스위치수단을 거쳐서 접속되는 여러개의 제3 입출력 제어회로를 더 구비하는 반도체장치.Along the other side in the quadrilateral region of the second memory array and one side in the quadrilateral region of the third memory array, each of the plurality of fourth data line pairs is provided. And a plurality of third input / output control circuits connected via a fourth switch means and connected to each of the plurality of sixth data line pairs through a fifth switch means. 제9항에 있어서,The method of claim 9, 상기 여러개의 제1, 제2 및 제3 메모리셀의 각각은 다이나믹형 메모리셀인 반도체장치.And each of the plurality of first, second and third memory cells is a dynamic memory cell.
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