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JPH0558264B2 - - Google Patents
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JPH0558264B2 - - Google Patents

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JPH0558264B2
JPH0558264B2 JP57000351A JP35182A JPH0558264B2 JP H0558264 B2 JPH0558264 B2 JP H0558264B2 JP 57000351 A JP57000351 A JP 57000351A JP 35182 A JP35182 A JP 35182A JP H0558264 B2 JPH0558264 B2 JP H0558264B2
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signal
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mos
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Katsuhiro Shimohigashi
Kunihiko Ikuzaki
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Hitachi Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、MOSFET(絶縁ゲート型電界効
果トランジスタ)で構成された半導体集積回路装
置に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a semiconductor integrated circuit device composed of MOSFETs (insulated gate field effect transistors).

MOS−ICチツプの基板にバイアス電圧VBB
供給するための基板バイアス電圧発生回路は、一
般に発振回路と、この発振回路の出力信号を増幅
するためのアンプと、このアンプの出力信号から
直流バイアス電圧を形成するためのポンプ回路に
よつて構成され、これらがICチツプ上に搭載さ
れている。
A substrate bias voltage generation circuit for supplying a bias voltage VBB to the substrate of a MOS-IC chip generally includes an oscillation circuit, an amplifier for amplifying the output signal of this oscillation circuit, and a DC bias voltage generator from the output signal of this amplifier. It consists of a pump circuit for generating voltage, and these are mounted on an IC chip.

上記基板バイアス電圧発生回路は、従来Nチヤ
ンネル型のMOSメモリICのP型基板にバイアス
電圧VBBを印加するために設けられ、このバイア
ス電圧VBBの印加によつて、Nチヤンネル
MOSFETのしきい値電圧Vthコントロール、接
合容量減少による高速動作化等を図つている。
The substrate bias voltage generation circuit is provided to apply a bias voltage V BB to the P-type substrate of a conventional N-channel MOS memory IC, and by applying this bias voltage V BB , the N-channel
Efforts are being made to control MOSFET threshold voltage V th and reduce junction capacitance to achieve faster operation.

従来、上記発振回路は、奇数段のインバータを
リング状に縦列接続したリングオシレータが用い
られている。そして、これらのインバータは、N
チヤンネル型負荷MOSFETと、Nチヤンネル型
駆動MOSFETとによつて構成されたNMOSイン
バータが用いられていた。
Conventionally, the above-mentioned oscillation circuit uses a ring oscillator in which an odd number of stages of inverters are connected in series in a ring shape. And these inverters are N
An NMOS inverter composed of a channel load MOSFET and an N-channel drive MOSFET was used.

ところが、NMOSインバータを構成する負荷
MOSFETと、駆動MOSFETとの基板には、基
板バイアス電圧VBBが印加されているので、基板
バイアス電圧VBBが変動した場合、その基板効果
によつて上記負荷MOSFETと駆動MOSFETの
しきい値電圧Vthが変動し、このために負荷
MOSFETと駆動MOSFETのコンダクタンスgm
が変動する。この結果、負荷MOSFETのコンダ
クタンスgmの変動によりインバータ出力信号の
立ち上りスピードが変動してしまう。
However, the load that makes up the NMOS inverter
Since a substrate bias voltage V BB is applied to the substrates of the MOSFET and drive MOSFET, if the substrate bias voltage V BB changes, the threshold voltage of the load MOSFET and drive MOSFET will change due to the substrate effect. V th varies and due to this the load
Conductance gm of MOSFET and drive MOSFET
changes. As a result, the rise speed of the inverter output signal fluctuates due to fluctuations in the conductance gm of the load MOSFET.

一方、駆動MOSFETのコンダクタンスgmの変
動によりインバータ出力信号の立ち下りスピード
が変動してしまう。すなわち、第1図に示すよう
に、各インバータにおいて、負荷MOSFETのコ
ンダクタンスgmが大きくなると、点線のように
立ち上りが速くなり、逆に上記コンダクタンス
gmが小さくなると、一点鎖線のように立ち上り
が遅くなる。
On the other hand, the fall speed of the inverter output signal fluctuates due to fluctuations in the conductance gm of the drive MOSFET. In other words, as shown in Figure 1, in each inverter, as the conductance gm of the load MOSFET increases, the rise becomes faster as shown by the dotted line, and conversely, as the conductance gm of the load MOSFET increases,
As gm becomes smaller, the rise becomes slower as shown by the dashed line.

一方、駆動MOSFETのコンダクタンスgmが大
きくなると、点線のように立ち下りが速くなり、
逆に上記コンダクタンスgmが小さくなると、一
点鎖線のように立ち下りが遅くなる。したがつ
て、このようなインバータ出力信号の立ち上り及
び立ち下りスピードの変動は、ともにこれらのイ
ンバータによつて構成されたリングオシレータの
発振周波数の変動を招き、発振周波数の安定化ひ
いては基板バイアス電圧の安定化を図る上で問題
となるものである。
On the other hand, as the conductance gm of the drive MOSFET increases, the fall speed becomes faster as shown by the dotted line.
Conversely, when the conductance gm becomes smaller, the fall becomes slower as shown by the dashed line. Therefore, such fluctuations in the rise and fall speeds of the inverter output signal both lead to fluctuations in the oscillation frequency of the ring oscillator configured by these inverters, and the stabilization of the oscillation frequency and, ultimately, the substrate bias voltage are affected. This poses a problem in terms of stabilization.

この発明の目的は、基板バイアス電圧VBBの安
定化を図つた半導体集積回路装置を提供すること
にある。
An object of the present invention is to provide a semiconductor integrated circuit device in which the substrate bias voltage V BB is stabilized.

この発明の他の目的は、以下の説明及び図面か
ら明らかになるであろう。
Other objects of the invention will become apparent from the following description and drawings.

以下、この発明を実施例とともに詳細に説明す
る。
Hereinafter, this invention will be explained in detail together with examples.

第2図は、P型基板に負のバイアス電圧−VBB
を供給するための基板バイアス電圧発生回路の一
実施例を示す回路図である。
Figure 2 shows a negative bias voltage -V BB on a P-type substrate.
FIG. 2 is a circuit diagram showing an embodiment of a substrate bias voltage generation circuit for supplying the voltage.

MOSFETQ1ないしQ13及びMOS容量C1ないし
C3は、公知のCMOS(相補型金属絶縁物半導体)
集積回路技術によつて、基板バイアス電圧を必要
とする半導体集積回路装置に搭載される。この実
施例では、基板バイアス電圧の安定化のために、
CMOS回路によつて基板バイアス電圧発生回路
が構成されている。
MOSFETQ 1 to Q 13 and MOS capacitance C 1 to
C3 is the well-known CMOS (complementary metal-insulator semiconductor)
With integrated circuit technology, it is mounted on a semiconductor integrated circuit device that requires a substrate bias voltage. In this example, in order to stabilize the substrate bias voltage,
A substrate bias voltage generation circuit is configured by a CMOS circuit.

NチヤンネルMOSFETQ1ないしQ3と、Pチヤ
ンネルMOSFETQ4ないしQ6とで3個のCMOSイ
ンバータが構成される。これらのインバータがリ
ング状に縦列接続されて、リングオシレータ
OSCが構成される。なお、この実施例では、特
に制限されないが、NチヤンネルMOSFETは、
P型基板上に形成され、PチヤンネルMOSFET
は、P型基板から分離されたN型ウエル(Well)
内に形成される。
Three CMOS inverters are configured by N-channel MOSFETs Q 1 to Q 3 and P-channel MOSFETs Q 4 to Q 6 . These inverters are connected in series in a ring to create a ring oscillator.
OSC is configured. Note that in this embodiment, although not particularly limited, the N-channel MOSFET is
Formed on a P-type substrate, P-channel MOSFET
is an N-type well separated from a P-type substrate.
formed within.

上記リングオシレータOSCは、発振周波数を
低くするために、抵抗手段としてのPチヤンネル
MOSFETQ7,Q8が、それぞれインバータ(Q1
Q4)と(Q2,Q5)及び(Q2,Q5)と(Q3,Q6
との間に挿入されている。またインバータ(Q2
Q5)及び(Q3,Q6)の入力端子にはMOS容量
C1,C2がそれぞれ設けられている。
The above ring oscillator OSC uses a P channel as a resistance means to lower the oscillation frequency.
MOSFETQ 7 and Q 8 are inverters (Q 1 ,
Q 4 ) and (Q 2 , Q 5 ) and (Q 2 , Q 5 ) and (Q 3 , Q 6 )
It is inserted between. In addition, the inverter (Q 2 ,
There are MOS capacitors at the input terminals of Q 5 ) and (Q 3 , Q 6 ).
C 1 and C 2 are provided respectively.

上記リングオシレータOSCには、各CMOSイ
ンバータにおける貫通電流を制限するために、こ
の実施例では接地電位側にNチヤンネル
MOSFETQ13による定電流源が上記各インバー
タに共通に設けられている。このために、上記
MOSFETQ13のゲートには、例えば、電源電圧
VCCが印加されている。
In this embodiment, the ring oscillator OSC has an N channel on the ground potential side in order to limit the through current in each CMOS inverter.
A constant current source formed by MOSFETQ 13 is provided in common to each of the above inverters. For this, the above
The gate of MOSFETQ 13 has, for example, a power supply voltage
V CC is applied.

上記リングオシレータOSCの発振出力信号は
電源電圧VCCと接地電位との間に設けられたPチ
ヤンネルMOSFETQ10とNチヤンネル
MOSFETQ9とで構成されたインバータを通し
て、次のポンプ回路PUMPに伝えられる。上記
インバータQ9,Q10は、アンプAMPとして作用
するものである。
The oscillation output signal of the ring oscillator OSC is generated by the P channel MOSFET Q 10 and the N channel provided between the power supply voltage V CC and the ground potential.
It is transmitted to the next pump circuit PUMP through an inverter consisting of MOSFETQ 9 . The inverters Q 9 and Q 10 function as amplifiers AMP.

ポンプ回路PUMPは、上記AMPを通した発振
出力信号を受けて、負の基板バイアス電圧−VBB
を形成する。すなわち、上記アンプAMPの出力
端子は、MOS容量C3の一端に接続されている。
このMOS容量C3の他端と接地電位間には、Nチ
ヤンネルMOSFETQ11で構成されたMOSダイオ
ードが設けられている。
The pump circuit PUMP receives the oscillation output signal through the above AMP and sets the negative substrate bias voltage -V BB
form. That is, the output terminal of the amplifier AMP is connected to one end of the MOS capacitor C3 .
A MOS diode constituted by an N-channel MOSFET Q 11 is provided between the other end of this MOS capacitor C 3 and the ground potential.

そして、上記MOS容量C3の他端とP型基板と
の間にNチヤンネルMOSFETQ12で構成された
MOSダイオードが設けられている。上記MOSダ
イオードQ11は、上記アンプAMPの出力レベル
が電源電圧VCCのようなハイレベルのときオンす
るように、そのゲートがMOS容量C3側に接続さ
れている。また、上記MOSダイオードQ12は、上
記アンプAMPの出力レベルが接地電位のような
ロウレベルのときにオンするように、そのゲート
がP基板側に接続されている。
Then, an N-channel MOSFET Q 12 was constructed between the other end of the MOS capacitor C 3 and the P-type substrate.
A MOS diode is provided. The gate of the MOS diode Q11 is connected to the MOS capacitor C3 side so that it is turned on when the output level of the amplifier AMP is at a high level such as the power supply voltage V CC . Further, the gate of the MOS diode Q12 is connected to the P substrate side so that it is turned on when the output level of the amplifier AMP is at a low level such as a ground potential.

このポンプ回路PUMPの動作を次に説明する。 The operation of this pump circuit PUMP will be explained next.

アンプAMPの出力信号がハイレベルのとき、
MOSダイオードQ11がオンして、MOS容量C3
充電が行なわれる。次に、アンプAMPの出力信
号がロウレベルのとき、MOS容量C3の他端側が
約VCC−VthQ11の負レベルとなるため、MOSダイ
オードQ11がオフし、MOSダイオードQ12がオン
する。したがつて、基板と回路の接続電位間の寄
生容量CPに電荷分散が行なわれる。
When the output signal of the amplifier AMP is high level,
MOS diode Q11 is turned on and MOS capacitor C3 is charged. Next, when the output signal of the amplifier AMP is at a low level, the other end of the MOS capacitor C3 has a negative level of about V CC -V thQ11 , so the MOS diode Q11 is turned off and the MOS diode Q12 is turned on. Therefore, charge is distributed in the parasitic capacitance C P between the connection potential of the substrate and the circuit.

これらの動作がリングオシレータOSCの発振
周波数に従つて繰り返し行なわれるため、基板に
負のバイアス電圧−VBBを供給することができ
る。
Since these operations are repeated according to the oscillation frequency of the ring oscillator OSC, a negative bias voltage -V BB can be supplied to the substrate.

この実施例では、CMOSインバータでリング
オシレータを構成している。したがつて、各イン
バータのハイレベルの立ち上り出力信号を形成す
るのはPチヤンネルMOSFETQ4ないしQ6が受け
持つことになる。これらのPチヤンネル
MOSFETQ4ないしQ6は、N型ウエル領域に形成
されるものであり、電源電圧VCCによつてバイア
スされている。このため、上記基板バイアス電圧
−VBBの変動があつても、そのコンダクタンス
gmが一定となる。これにより、各インバータに
おける出力信号のハイレベルへの立ち上りが、第
3図に実線で示すように基板バイアス電圧−VBB
の変動に対して無関係に一定となる。
In this embodiment, a ring oscillator is configured with a CMOS inverter. Therefore, the P-channel MOSFETs Q4 to Q6 are responsible for forming high-level rising output signals of each inverter. These P channels
MOSFETs Q 4 to Q 6 are formed in the N-type well region and are biased by the power supply voltage V CC . Therefore, even if the above substrate bias voltage −V BB fluctuates, the conductance
gm becomes constant. As a result, the rise of the output signal in each inverter to a high level is caused by the substrate bias voltage -V BB as shown by the solid line in Figure 3.
It remains constant regardless of fluctuations in .

なお、各インバータのロウレベルの立ち下り出
力信号は、NチヤンネルMOSFETQ1ないしQ3
形成されるものであるので、前記同様に基板バイ
アス電圧−VBBの影響を受け、そのコンダクタン
スgmが大きくなると、同図点線で示すように立
ち下りスピードが速く、逆に上記コンダクタンス
gmが小さくなると、同図一点鎖線で示すように
立ち下りスピードが遅くなる。
Note that since the low-level falling output signal of each inverter is formed by the N-channel MOSFETs Q1 to Q3 , it is similarly affected by the substrate bias voltage -VBB , and as its conductance gm increases, As shown by the dotted line in the same figure, the falling speed is fast, and conversely, the above conductance
As gm becomes smaller, the falling speed becomes slower, as shown by the dashed line in the figure.

以上のことより、各インバータにおける立ち上
りスピードが基板バイアス電圧−VBBの変動に無
関係に一定となるため、リングオシレータOSC
の周波数の安定化、ひいては基板バイアス電圧−
VBBの安定化を図ることができる。なお、基板バ
イアス電圧−VBBの変動は、基板へのリーク電流
の増減によつて生ずるものである。
From the above, the rise speed of each inverter is constant regardless of fluctuations in the substrate bias voltage -V BB , so the ring oscillator OSC
Stabilization of the frequency, and thus the substrate bias voltage -
V BB can be stabilized. Note that variations in the substrate bias voltage -V BB are caused by increases and decreases in leakage current to the substrate.

さらに、この実施例では、発振周波数の調整の
ための抵抗手段としてPチヤンネル
MOSFETQ7,Q8を用いており、上記
MOSFETQ4ないしQ6と同様に、そのgmが基板
バイアス電圧−VBBの変動の影響を受けないか
ら、発振周波数の安定化に役立つている。
Furthermore, in this embodiment, a P channel is used as a resistance means for adjusting the oscillation frequency.
MOSFETQ 7 and Q 8 are used, and the above
Like MOSFETQ4 to Q6 , its gm is not affected by fluctuations in the substrate bias voltage -VBB , which helps stabilize the oscillation frequency.

さらに、この実施例では、CMOSインバータ
を用いているので、入力信号がハイレベル又はロ
ウレベルに安定しているときには、直流電流を消
費しないから、低消費電力化をも図ることができ
る。また、この実施例では、よりいつそうの低消
費電力化を図るため、定電流MOSFETQ13が設
けられている。このMOSFETQ13のゲートに電
源電圧VCCが印加されているので、飽和領域でそ
のドレイン電流が流れることによつて、電流制限
動作を行なう。すなわち、上記各インバータの入
力信号が変化するときに、Pチヤンネル
MOSFETQ4等とNチヤンネルMOSFETQ1等を
通して流れる比較的大きな貫通電流を上記
MOSFETQ13を設けることによつて制限できる
から、よりいつそうの低消費電力化とすることが
できる。
Furthermore, since this embodiment uses a CMOS inverter, no direct current is consumed when the input signal is stable at a high level or low level, so that power consumption can be reduced. Further, in this embodiment, a constant current MOSFETQ 13 is provided in order to further reduce power consumption. Since the power supply voltage V CC is applied to the gate of this MOSFET Q 13 , a current limiting operation is performed by the drain current flowing in the saturation region. That is, when the input signal of each inverter changes, the P channel
The above describes the relatively large through current flowing through MOSFETQ 4 etc. and N-channel MOSFETQ 1 etc.
Since it can be limited by providing MOSFETQ 13 , it is possible to further reduce power consumption.

また、アンプとしてCMOSインバータを利用
しているため、ポンプ回路PUMPへ供給するパ
ルス信号振幅を電源電圧VCCレベルまで大きくす
ることができる。しかも、Nチヤンネル負荷
MOSFETを用いたアンプのように、出力ハイレ
ベル(VCC−Vth)が、基板バイアス電圧−VBB
変動を受けないという利点も有する。
Furthermore, since a CMOS inverter is used as an amplifier, the amplitude of the pulse signal supplied to the pump circuit PUMP can be increased to the power supply voltage V CC level. Moreover, N channel load
It also has the advantage that the output high level (V CC −V th ) is not affected by fluctuations in the substrate bias voltage −V BB , unlike amplifiers using MOSFETs.

このため、特別なプートストラツプ回路を用い
ることなく、大きなレベルの基板バイアス電圧−
VBBを形成することができる。
Therefore, large levels of substrate bias voltage can be applied without using a special putotstrap circuit.
V BB can be formed.

このように、安定しかつ大きな基板バイアス電
圧−VBBが得られるから、この実施例に係る基板
バイアス電圧発生回路を搭載した半導体集積回路
装置のNチヤンネルMOSFETのしきい値電圧の
安定化、及び接合容量の減少による高速動作化が
図られるとともに、入力波形のアンダーシユート
に耐え得る安定動作を実現することができる。
In this way, since a stable and large substrate bias voltage -V BB can be obtained, it is possible to stabilize the threshold voltage of the N-channel MOSFET of the semiconductor integrated circuit device equipped with the substrate bias voltage generation circuit according to this embodiment, and By reducing the junction capacitance, high-speed operation can be achieved, and stable operation that can withstand input waveform undershoot can be achieved.

第4図には、N型ウエル領域に電源電圧VCC
上の正のバイアス電圧+VBBを供給するための基
板バイアス電圧発生回路の一実施例の回路図が示
されている。
FIG. 4 shows a circuit diagram of an embodiment of a substrate bias voltage generating circuit for supplying a positive bias voltage +V BB higher than the power supply voltage V CC to the N-type well region.

この実施例回路は、Pチヤンネル
MOSFETQ4′ないしQ6′及びQ10′に基板バイアス
電圧+VBBが印加され、Nチヤンネル
MOSFETQ1′ないしQ3′等の基板には接地電位が
与えられる。
This example circuit has a P channel.
A substrate bias voltage +V BB is applied to MOSFET Q 4 ′ to Q 6 ′ and Q 10 ′, and the N-channel
A ground potential is applied to the substrates of MOSFETs Q 1 ′ to Q 3 ′, etc.

この点を除き、この実施例回路のリングオシレ
ータOSC及びアンプAMPは、第2図の回路と同
様である。
Except for this point, the ring oscillator OSC and amplifier AMP of this embodiment circuit are similar to the circuit of FIG. 2.

ポンプ回路PUMPは、電源電圧VCC以上の正の
基板バイアス電圧+VBBを形成するために、MOS
ダイオードQ11′が電源電圧VCC側に設けられると
ともに、アンプAMPの出力レベルがロウレベル
のときにオンするようにされている。またMOS
ダイオードQ12′は、アンプAMPの出力レベルが
ハイレベルのときにオンするようにされている。
The pump circuit PUMP is a MOS
A diode Q 11 ' is provided on the power supply voltage V CC side, and is turned on when the output level of the amplifier AMP is low level. Also MOS
The diode Q 12 ′ is turned on when the output level of the amplifier AMP is at a high level.

このポンプ回路PUPMの動作は、アンプAMP
の出力信号がロウレベルのときに、MOSダイオ
ードQ11′がオンしてMOS容量C3へ充電する。
The operation of this pump circuit PUPM is based on the amplifier AMP
When the output signal of is at low level, MOS diode Q 11 ' is turned on and charges MOS capacitor C 3 .

そして、アンプAMPの出力信号がハイレベル
のときに、上記MOS容量C3のプートストラツプ
効果により、電源電圧VCCレベル以上の高レベル
が形成されて、このときにオンしているMOSダ
イオードQ12′を通してN型ウエルと基板(接地
電位)との寄生容量CWに伝えられるため、基板
バイアス電圧+VBBを形成することができる。
Then, when the output signal of the amplifier AMP is at a high level, a high level higher than the power supply voltage V CC level is formed due to the putot strap effect of the MOS capacitor C 3 , and the MOS diode Q 12 which is turned on at this time is ' is transmitted to the parasitic capacitance C W between the N-type well and the substrate (ground potential), so that a substrate bias voltage +V BB can be formed.

この実施例では、NチヤンネルMOSFETのコ
ンダクタンスが正の基板バイアス電圧+VBBに無
関係に一定となるから、前記同様にリングオシレ
ータOSCの発振周波数の安定化、ひいては基板
バイアス電圧+VBBの安定化を図ることができ
る。
In this embodiment, the conductance of the N-channel MOSFET is constant regardless of the positive substrate bias voltage +V BB , so as above, the oscillation frequency of the ring oscillator OSC is stabilized, and in turn, the substrate bias voltage +V BB is stabilized. be able to.

また、この実施例ではCMOS回路による低消
費電力化、及び定電流MOSFETQ13′によるMOS
インバータの貫通電流の制限による低消費電力化
を前記同様に図ることができる。
In addition, this embodiment uses a CMOS circuit to reduce power consumption, and a constant current MOSFETQ13 ' to reduce power consumption.
Similarly to the above, power consumption can be reduced by limiting the through current of the inverter.

第5図には、他の一実施例を示す基板バイアス
電圧発生回路の回路図が示されている。
FIG. 5 shows a circuit diagram of a substrate bias voltage generation circuit showing another embodiment.

この実施例回路は、第2図の変形例を示すもの
であり、リングオシレータOSCに対して、その
電源電圧VCC側にもPチヤンネルMOSFETQ14
よる定電流源が設けられている。この
MOSFETQ14のゲートには接地電位が印加され
ている。このように、接地電位及び電源電圧VCC
の双方に定電流源としてのMOSFETQ13,Q14
設けられているので、リングオシレータの出力振
幅をさらに小さくできるので、低消費電力化を図
ることができる。
This embodiment circuit shows a modification of FIG. 2, and a constant current source formed by a P-channel MOSFET Q 14 is provided on the power supply voltage V CC side of the ring oscillator OSC. this
A ground potential is applied to the gate of MOSFETQ 14 . In this way, the ground potential and power supply voltage V CC
Since MOSFETs Q 13 and Q 14 as constant current sources are provided in both of the ring oscillators, the output amplitude of the ring oscillator can be further reduced, and power consumption can be reduced.

また、他の変形例としては、第4図の回路にお
いて、電源電圧VCC側にPチヤンネルによる定電
流MOSFETを設けるものであつてもよい。
Further, as another modification, in the circuit shown in FIG. 4, a P-channel constant current MOSFET may be provided on the power supply voltage V CC side.

また、抵抗手段としてのMOSFETQ7,Q8は、
NチヤンネルMOSFETを用いるもの、又は他の
抵抗手段とするものであつてもよい。そして、こ
れらのMOSFETQ7,Q8及びMOS容量C1,C2
省略するものであつてもよい。
In addition, MOSFETQ 7 and Q 8 as resistance means are
It is also possible to use an N-channel MOSFET or other resistance means. Further, these MOSFETs Q 7 and Q 8 and MOS capacitors C 1 and C 2 may be omitted.

ただ、比較的低い発振周波数を少ない段数のイ
ンバータで構成する場合には、上記抵抗手段及び
MOS容量が必要になる。
However, when configuring a relatively low oscillation frequency with a small number of inverters, the above resistance means and
MOS capacity is required.

なお、第2図及び第4図、第5図の実施例にお
けるポンプ回路PUMPとして、Nチヤンネル
MOSFETQ11,Q12によるMOSダイオードを用い
たのは、その応答性がPチヤンネルMOSFETを
用いる場合に比べて高いからである。この応答性
を問題にしない場合には、Pチヤンネル
MOSFETを用いてMOSダイオードを構成するも
のとしてもよいし、他の一方性素子を用いるもの
であつてもよい。さらに、定電流MOSFETを省
略してもよいし、この場合にはアンプAMPを省
略することができる。
In addition, the pump circuit PUMP in the embodiments shown in FIGS. 2, 4, and 5 is an N channel.
The reason why MOS diodes with MOSFETs Q 11 and Q 12 are used is that their responsiveness is higher than when using P-channel MOSFETs. If this responsiveness is not a problem, use the P channel.
The MOS diode may be configured using a MOSFET, or another unidirectional element may be used. Furthermore, the constant current MOSFET may be omitted, and in this case, the amplifier AMP may be omitted.

上記第2図及び/又は第4図に示すような基板
バイアス電圧発生回路は、特に制限されないが、
次に説明するようなCMOSダイナミツク型RAM
(ランダム・アクセス・メモリ)を構成する半導
体集積回路装置に搭載される。
Although the substrate bias voltage generation circuit as shown in FIG. 2 and/or FIG. 4 is not particularly limited,
CMOS dynamic RAM as described below
(Random Access Memory)

以下、CMOSダイナミツク型RAMを単にD−
RAMと略する。
Below, CMOS dynamic RAM is simply referred to as D-
Abbreviated as RAM.

〔D−RAMの構成及び動作〕[D-RAM configuration and operation]

D−RAMの構成を第6図に従つて説明する。
点線で囲まれたブロツクはD−RAMの集積回路
(以下、ICと称する。)を示している。
The configuration of the D-RAM will be explained with reference to FIG.
A block surrounded by a dotted line indicates a D-RAM integrated circuit (hereinafter referred to as IC).

上記ICにおいて、二点鎖線で囲まれたブロツ
クはタイミングパルス発生ブロツクであり、D−
RAMの各回路の動作を制御する信号を発生する
回路から構成されている。
In the above IC, the block surrounded by the two-dot chain line is the timing pulse generation block, and D-
It consists of circuits that generate signals that control the operation of each circuit in the RAM.

次にD−RAMの各回路の動作を第7図のタイ
ミング図に従つて説明する。
Next, the operation of each circuit of the D-RAM will be explained according to the timing diagram of FIG.

ロウアドレス信号A0〜Aiがアドレスバツフア
(以下、ADBと称する。)に取込まれ、ラツチさ
れるとロウアドレス信号A0〜Aiより遅れて
信号がロウレベルとなる。ここで、信号を
ロウアドレス信号A0〜Aiより遅らせる理由はメ
モリアレイにおけるロウアドレスとしてロウアド
レス信号A0〜Aiを確実に取込むためである。
When the row address signals A 0 -A i are taken into an address buffer (hereinafter referred to as ADB) and latched, the signals become low level with a delay from the row address signals A 0 -A i . Here, the reason why the signal is delayed from the row address signals A 0 to A i is to ensure that the row address signals A 0 to A i are taken in as the row address in the memory array.

次に信号から遅延した信号φARがADBに
印加され、上記ラツチされたロウアドレス信号に
対応したレベルa0,a0,……ai,aiをロウ・カラ
ムデコーダ(以下、RC−DCRと称する。)へ送
出する。RC−DCRに上記レベルa00,aii
印加されるとRC−DCRは選択されたものだけハ
イレベルに留り、選択されないものはロウレベル
となる動作を行なう。
Next, the signal φ AR delayed from the signal is applied to ADB, and the levels a 0 , a 0 , ... a i , a i corresponding to the latched row address signal are applied to the row/column decoder (hereinafter referred to as RC-DCR). ). When the above-mentioned levels a 0 , 0 , a i , and i are applied to RC-DCR, only the selected RC-DCR remains at high level, and the unselected ones become low level.

そして、上記選択された信号はφARから遅延し
た信号φXがRC−DCRに印加されるとM−ARY
へ送出される。ここで、φXがφARより遅らせる理
由はADBの動作完了後、RC−DCRを動作させる
ためである。こうしてM−ARYにおけるロウア
ドレスは、RC−DCRの2i+1本の出力信号のうち、
1本がハイレベルとなるため、それに対応したM
−ARY内の1本のロウアドレス線が選択される
ことによつて設定される。
Then, when the signal φ X delayed from φ AR is applied to RC-DCR, the selected signal is M-ARY
sent to. Here, the reason why φX is delayed from φAR is that the RC-DCR is operated after the ADB operation is completed. In this way, the row address in M-ARY is one of the 2 i + 1 output signals of RC-DCR.
Since one line will be at a high level, the corresponding M
-Set by selecting one row address line in ARY.

次にM−ARYにおける選択された1本のロウ
アドレス線に接続されているメモリセルの“1”
又は“0”の情報をセンスアツプ(以下、SAと
称する。)でそれぞれ増幅する。このSAの動作は
φPAが印加されると開始する。
Next, “1” of the memory cell connected to the selected one row address line in M-ARY
Alternatively, "0" information is amplified by sense up (hereinafter referred to as SA). This SA operation starts when φ PA is applied.

その後、カラムアドレス信号Ai+1〜AjがADB
に取込まれ、ラツチされるとカラムアドレス信号
Ai+1〜Ajより遅れて信号がロウレベルとな
る。ここで、信号をカラムアドレス信号Ai+1
〜Ajより遅らせる理由はメモリアレイにおける
カラムアドレスとしてカラムアドレス信号を確実
に取込むためである。
After that, column address signals A i+1 ~ A j are ADB
Column address signal
The signal becomes low level with a delay from A i+1 to A j . Here, the signal is column address signal A i+1
The reason why it is delayed from ~Aj is to ensure that the column address signal is taken in as the column address in the memory array.

次に信号から遅延した信号φACがADBに印
加されると上記カラムアドレス信号に対応したレ
ベルai+1i+1,……ajjをRC−DCRへ送出す
る。そしてRC−DCRは上記と同様の動作を行な
う。そして上記選択された信号はφACから遅延し
た信号φYがRC−DCRに印加されるとカラムスイ
ツチ(以下、C−SWと称する。)へ送出される。
こうしてM−ARYにおけるカラムアドレスはAD
−DCRの2J-i本の出力信号のうち、1本がハイレ
ベルとなるため、1つのC−SWが選択され、こ
のC−SWに接続されているカラムアドレス線す
なわちデータ線が選択されることによつて設定さ
れる。
Next, when the signal φ AC delayed from the signal is applied to ADB, the levels a i+1 , i+1 , . . . a j , j corresponding to the column address signal are sent to the RC-DCR. Then, RC-DCR performs the same operation as above. The selected signal is sent to the column switch (hereinafter referred to as C-SW) when the signal φ Y delayed from φ AC is applied to RC-DCR.
Thus, the column address in M-ARY is AD
- Since one of the 2 Ji output signals of DCR becomes high level, one C-SW is selected, and the column address line, that is, the data line connected to this C-SW is selected. Set by.

このようにして、M−ARY内の1つのアドレ
スが設定される。
In this way, one address within the M-ARY is set.

次に上記のように設定されたアドレスに対する
読出し及び書込み動作を説明する。
Next, read and write operations for the addresses set as described above will be explained.

読出しモードにおいては信号はハイレベル
となる。この信号は信号がロウレベルに
なる前にハイレベルになるように設計されてい
る。なぜなら、信号がロウレベルになると
結果的にM−ARYの1つのアドレスが設定され
るため、その前から信号をハイレベルにして
おき、読出し動作の準備をして読出し開始時間を
短くするためである。
In read mode, the signal is at high level. This signal is designed to go high before going low. This is because when the signal goes to low level, one address of M-ARY is set as a result, so the signal is set to high level before that to prepare for the read operation and shorten the read start time. .

また、CAS系信号のφOPが出力アンプに印加さ
れると出力アンプがアクテイブになり、上記設定
されたアドレスの情報が増幅され、データ出力バ
ツフア(以下、DOBと称する。)を介してデータ
出力(Dput)端子に読出される。このようにして
読出しが行なわれるが、信号がハイレベル
になると読出し動作は完了する。
Also, when the CAS system signal φ OP is applied to the output amplifier, the output amplifier becomes active, the information at the address set above is amplified, and the data is output via the data output buffer (hereinafter referred to as DOB). ( Dput ) terminal. Reading is performed in this manner, and the read operation is completed when the signal becomes high level.

次に書込みモードにおいては信号はロウレ
ベルとなる。このロウレベルの信号とロウレ
ベルの信号によりつくられる信号φRWがハイ
レベルとなつてデータ入力バツフア(以下、DIB
と称する。)に印加されるとDIBがアクテイブに
なり、入力データ(Dio)端子からの書込みデー
タを上記M−ARYの設定されたアドレスに送出
し、書込み動作が行なわれる。
Next, in the write mode, the signal becomes low level. The signal φ RW created by this low level signal and the low level signal becomes high level and the data input buffer (hereinafter referred to as DIB
It is called. ), DIB becomes active and the write data from the input data (D io ) terminal is sent to the address set in the M-ARY, thereby performing a write operation.

このとき、上記φRWの反転信号、つまりロウレ
ベルの信号RWがDOBに印加され、書込み動作時
に、データの読出しが行なわれないように制御し
ている。
At this time, an inverted signal of the above-mentioned φ RW , that is, a low level signal RW is applied to DOB to control so that data is not read out during the write operation.

〔D−RAMトランジスタ回路の構成と動作〕[Configuration and operation of D-RAM transistor circuit]

第8A図は本発明の基板バイアス電圧発生回路
が用いられるD−RAMの回路構成の1実施例を
示す。以下、実施例に基づき本発明を説明する。
FIG. 8A shows an embodiment of the circuit configuration of a D-RAM in which the substrate bias voltage generation circuit of the present invention is used. The present invention will be explained below based on Examples.

1 メモリセルM−CELの構成 1ビツトのM−CELは情報蓄積用のキヤパシ
タCSとアドレス選択用のP−MOSQMとからな
り、論理“1”,“0”の情報はキヤパシタCSに電
荷があるか、ないかの形で記憶される。
1 Configuration of memory cell M-CEL A 1-bit M-CEL consists of a capacitor C S for information storage and a P-MOS Q M for address selection. Information of logic “1” and “0” is sent to the capacitor C S. It is stored as having or not having a charge.

P−MOSQMのゲートはワード線に接続され、
ソース・ドレインの一方はデータ線に、他方はキ
ヤパシタCSに接続されている。
The gate of P-MOSQ M is connected to the word line,
One of the source and drain is connected to the data line, and the other to the capacitor CS .

2 メモリセルM−CELのスイツチング動作 P−MOSQMのゲート電圧すなわちワード電圧
が電源電圧VCCからしきい値電圧Vthp(P−
MOSQMのしきい値電圧)だけ低下するとP−
MOSQMがオンし、メモリセルM−CELの選択が
可能となる。
2 Switching operation of memory cell M-CEL The gate voltage, that is, the word voltage of P-MOSQ M changes from the power supply voltage V CC to the threshold voltage V thp (P-
When the threshold voltage of MOSQ M decreases by
MOSQ M is turned on and memory cell M-CEL can be selected.

またメモリセルにN−MOSを使用した場合
(図示せず)には、ワード電圧を0Vから(VCC
Vtho)(Vtho;N−MOSQMのしきい値電圧)に変
化させた時、N−MOSQMがオンし、メモリセル
の選択が可能となる。
In addition, when N-MOS is used for the memory cell (not shown), the word voltage can be changed from 0V to (V CC
V tho ) (V tho ; threshold voltage of N-MOSQ M ), N-MOSQ M is turned on and memory cells can be selected.

従つて、P−MOSQMのスイツチング速度は
VCCと|Vthp|の間だけで、論理“1”,“0”の
情報を決定できるため、N−MOSQMのスイツチ
ング速度よりかなり早い。なお、PMOSQMのス
イツチング動作の詳細説明は特願54−119403に記
載してあるので省略する。
Therefore, the switching speed of P-MOSQ M is
Since logical "1" and "0" information can be determined only between V CC and |V thp |, the switching speed is considerably faster than that of N-MOSQ M. A detailed explanation of the switching operation of PMOSQ M is omitted since it is described in Japanese Patent Application No. 54-119403.

3 センスアンプの構成 センスアンプSA1,SA′1はアドレス時に折返し
データ線DL1-11-1に生ずる電位変化の差を
タイミング信号φPAPA(センスアンプ制御信
号)で決まるセンス期間に拡大するセンスアンプ
であり、1対の平行に配置された、折返しデータ
線DL1-11-1にその入出力ノードが結合され
ている。
3. Sense amplifier configuration Sense amplifiers SA 1 and SA' 1 convert the difference in potential changes that occur on the folded data lines DL 1-1 and 1-1 during address into a sensing period determined by timing signals φ PA and PA (sense amplifier control signal). The input/output node is connected to a pair of folded data lines DL 1-1 and DL 1-1 arranged in parallel.

センスアンプSA1,SA′1は並列に接続されてお
り、両方で1つのセンスアンプと考えることもで
きるが、SA′1がN−MOSで構成されているのに
対し、SA1が反対導電型のP−MOSで構成され
ているところが異なつている。それぞれのセンス
アンプは正帰還差動増幅動作をするための1対の
交差接続されたFETとそのソース側に接続され、
正帰還差動増幅動作を制御するためのFETとか
ら成る。
Sense amplifiers SA 1 and SA′ 1 are connected in parallel and can be considered as one sense amplifier, but while SA′ 1 is composed of N-MOS, SA 1 is of opposite conductivity. The difference is that it is composed of a type of P-MOS. Each sense amplifier is connected to the source side of a pair of cross-connected FETs for positive feedback differential amplification operation.
It consists of a FET for controlling positive feedback differential amplification operation.

センスアンプSA1とSA′1は前述したように1つ
のコンプリメンタリーセンスアンプと考えること
もできるので、隣合せて配置してもよいが、配
線、トランジスタ、ウエル領域などの配置、形状
を考慮し、効率よく集積するために、第8A図の
ようにお互に離して(例えばM−ARYの両端に)
配置することもできる。
As mentioned above, sense amplifiers SA 1 and SA′ 1 can be considered as one complementary sense amplifier, so they may be placed next to each other, but the arrangement and shape of wiring, transistors, well regions, etc. should be taken into account. , and spaced apart from each other (for example, at both ends of M-ARY) as shown in Figure 8A, in order to accumulate them efficiently.
It can also be placed.

つまり、P−MOSで構成されているセンスア
ンプSA′1とメモリアレイM−ARYとN−MOSで
構成されているセンスアンプSA′1とプリチヤー
ジ回路PCとを分離して配置できるため、チツプ
内の回路配置がP−MOS部とN−MOS部とで分
離可能となり、効率よく集積することができる。
In other words, since the sense amplifier SA' 1 made up of P-MOS, the sense amplifier SA' 1 made up of memory array M-ARY and N-MOS, and the precharge circuit PC can be placed separately, The circuit layout can be separated into a P-MOS section and an N-MOS section, and can be efficiently integrated.

折り返しデータ線DL1-11-1はAl,Au,
Mo,Ta,W等の金属で形成されている。上記金
属は抵抗値が非常に小さいため、動作時の上記デ
ータ線の電圧降下が小さく、誤動作を生じない。
Folded data line DL 1-1 , 1-1 is Al, Au,
It is made of metals such as Mo, Ta, and W. Since the metal has a very low resistance value, the voltage drop of the data line during operation is small and no malfunction occurs.

4 プリチヤージ回路の構成 プリチヤージ回路PCは電源電圧VCCの約半分
(VDP)にプリチヤージするための1対のN−
MOSQS2,QS3と両データ線間のプリチヤージ電
圧のアンバランスを解消するためのN−MOSQS1
とから成り、これらのN−MOSは図中*の記号
で示したとおり、他のN−MOSより低いしきい
値電圧をもつように設計されている。
4 Precharge circuit configuration The precharge circuit PC consists of a pair of N-
N-MOSQ S1 to eliminate imbalance of precharge voltage between MOSQ S2 , Q S3 and both data lines
These N-MOSs are designed to have a lower threshold voltage than other N-MOSs, as indicated by the symbol * in the figure.

折り返しデータ線DL1-11-1に結合される
メモリセルの数は検出精度を上げるため等しくさ
れる。各メモリセルは1本のワード線WLと折返
しデータ線の一方との間に結合される。各ワード
線WLは1対のデータ線と交差しているので、ワ
ード線WLに生じる雑音成分が静電結合によりデ
ータ線にのつても、その雑音成分は双方のデータ
線に等しく現われ、差動型のセンスアンプSA1
SA′1によつて相殺される。
The number of memory cells coupled to the folded data lines DL 1-1 and DL 1-1 is made equal to increase detection accuracy. Each memory cell is coupled between one word line WL and one of the folded data lines. Since each word line WL crosses a pair of data lines, even if the noise component generated on the word line WL is transferred to the data line due to capacitive coupling, the noise component appears equally on both data lines, and the differential Type sense amplifier SA 1 ,
canceled by SA′ 1 .

5 回路動作 第8A図の回路動作は第8B図の動作波形図を
参考にしながら説明する。
5 Circuit Operation The circuit operation of FIG. 8A will be explained with reference to the operation waveform diagram of FIG. 8B.

メモリセルの記憶信号をよみ出す前にプリチヤ
ージ制御信号φPCがハイレベルのとき(VCCより
高い)、N−MOSQS2,QS3が導通し、折返しデー
タ線DL1-11-1の浮遊容量C0,C0が約1/2VCC
にプリチヤージされる。このときN−MOSQS1
同時に導通するのでN−MOSQS2,QS3によるプ
リチヤージ電圧にアンバランスが生じても折返し
データ線DL1-11-1は短絡され同電位に設定
される。N−MOSQS1乃至QS3はそれぞれのソー
ス・ドレイン間に電圧損失が生じないよう*印の
ないトランジスタに比べVthが低く設定されてい
る。
When the precharge control signal φ PC is at a high level (higher than V CC ) before reading the storage signal of the memory cell, N-MOSQ S2 and Q S3 become conductive, and the folded data lines DL 1-1 and 1-1 are turned on. Stray capacitance C 0 , C 0 is approximately 1/2V CC
will be pre-charged. At this time, N-MOSQ S1 is also conductive at the same time, so even if an imbalance occurs in the precharge voltages caused by N-MOSQ S2 and Q S3 , the folded data lines DL 1-1 and DL 1-1 are short-circuited and set to the same potential. The V th of N-MOSQ S1 to Q S3 is set lower than that of transistors not marked with an * so that voltage loss does not occur between the respective sources and drains.

一方、メモリセル内のキヤパシタCSは書き込ま
れた情報が論理“0”の場合にほぼ零ボルトの電
位を保ち、論理“1”の場合、ほぼVCCの電位を
保つており、データ線のプリチヤージ電圧VDP
両記憶電位の中間に設定されている。
On the other hand, the capacitor C S in the memory cell maintains a potential of approximately zero volts when the written information is a logic "0", and maintains a potential of approximately V CC when the written information is a logic "1". The precharge voltage V DP is set between both storage potentials.

従つて、リード線制御信号φXがハイレベルと
なり、所望のメモリセルをアドレスする場合、メ
モリセルに結合される一方のデータ線の電位VDL
は、“1”の情報が読出された時はVDPより高く
なり、“0”の情報が読出された時はVDPより低
くなる。上記データ線の電位とVDPの電位を維持
している他方のデータ線の電位と比較することに
より、アドレスされたメモリセルの情報が“1”
であるか“0”であるか判別することができる。
Therefore , when the read line control signal φ
becomes higher than V DP when information of “1” is read, and becomes lower than V DP when information of “0” is read. By comparing the potential of the above data line with the potential of the other data line that maintains the V DP potential, the information of the addressed memory cell is set to "1".
It can be determined whether the value is "0" or "0".

上記センスアンプSA1,SA2の正帰還差動増幅
動作は、FETQS9,QS4がタイミング信号(セン
スアンプ制御信号)φPAPAによつて導通し始め
ると開始され、アドレシング時に与えられた電位
差にもとづき、高い方のデータ線電位(VH)と
低い方のそれ(VL)はそれぞれVCCと零電位VGND
に向つて変化していき、その差が広がる。N−
MOSQS7,QS8,QS9からなるセンスアンプSA1
データ線の電位を零電位VGNDに下げるのに寄与
しており、またP−MOSQS4,QS5,QS6からなる
センスアンプSA1はデータ線の電位をVCCにもち
上げるのに寄与している。それぞれのセンスアン
プSA1,SA′1はソース接地モードで動作する。
The positive feedback differential amplification operation of the sense amplifiers SA 1 and SA 2 starts when FETQ S9 and Q S4 start conducting by the timing signals (sense amplifier control signals) φ PA and PA , and Based on the potential difference, the higher data line potential (V H ) and the lower one (V L ) are V CC and zero potential V GND, respectively.
As the world changes towards the future, the gap widens. N-
The sense amplifier SA 1 consisting of MOSQ S7 , Q S8 and Q S9 contributes to lowering the potential of the data line to zero potential V GND , and the sense amplifier SA 1 consisting of P-MOSQ S4 , Q S5 and Q S6 contributes to lowering the potential of the data line to zero potential V GND. contributes to raising the potential of the data line to V CC . Each sense amplifier SA 1 and SA′ 1 operates in source common mode.

こうして(VL−VGND)の電位がセンスアンプ
SA′1のN−MOSQS7,QS8のしきい値電圧Vtho
等しくなつたとき、センスアンプSA′1の正帰還
動作が終了する。また(VCC−VH)の電位がセン
スアンプSA1のP−MOSQS5,QS6のしきい値電
圧Vthpと等しくなつたとき、センスアンプSA1
正帰還動作が終了する。最終的にはVLは零電位
に、VHはVCCに到達し、低インピーダンスの状態
で安定になる。
In this way, the potential of (V L −V GND ) changes to the sense amplifier.
When the threshold voltage V tho of N-MOSQ S7 and Q S8 of SA' 1 becomes equal, the positive feedback operation of the sense amplifier SA' 1 ends. Further, when the potential of (V CC -V H ) becomes equal to the threshold voltage V thp of P-MOSQ S5 and Q S6 of sense amplifier SA 1 , the positive feedback operation of sense amplifier SA 1 ends. Eventually, V L reaches zero potential, V H reaches V CC , and they become stable in a low impedance state.

なお、センスアンプSA1とSA′1は同時に動作を
開始させても、SA′1をSA1より先に動作開始させ
ても、SA1をSA′1より先に動作開始させてもどち
らでもよい。読出し速度の点では、SA1とSA′1
同時に動作させた方が高速となるが、貫通電流が
流れるため、消費電力が多くなる。一方、SA1
たはSA′1の動作開始時期を異ならせることによ
つて、貫通電流がなくなり、消費電力が減少する
利点があるが、読出し速度の点では上記よりやや
劣る。
Note that it does not matter whether sense amplifiers SA 1 and SA′ 1 start operating at the same time, SA′ 1 starts operating before SA 1 , or SA 1 starts operating before SA′ 1 . good. In terms of read speed, it is faster to operate SA 1 and SA′ 1 at the same time, but power consumption increases due to the flow of through current. On the other hand, by making the operation start timings of SA 1 or SA′ 1 different, there is an advantage that there is no through current and power consumption is reduced, but the read speed is slightly inferior to the above.

第8C図は本発明の基板バイアス電圧発生回路
が用いられるD−RAMの回路構成の他の実施例
を示す。第8A図と対応する部分は同一符号を付
す。第8A図と相違するところはSA′1の正帰還
動作制御手段をN−MOSQS9,QS10の並列接続で
構成している点である。
FIG. 8C shows another embodiment of the circuit configuration of a D-RAM in which the substrate bias voltage generation circuit of the present invention is used. Portions corresponding to those in FIG. 8A are given the same reference numerals. The difference from FIG. 8A is that the positive feedback operation control means of SA'1 is constituted by N-MOSQ S9 and Q S10 connected in parallel.

センスアンプSA1及びSA′1の動作を第8D図に
従つて説明する。折り返しデータ線は予め、約1/
2VCCに充電されているものとする。
The operation of sense amplifiers SA1 and SA'1 will be explained with reference to FIG. 8D. The folded data line should be approximately 1/
Assume that it is charged to 2V CC .

センスアンプSA′1の正帰還動作制御手段の
FETQS10がセンスアンプ制御信号φ1によつて導
通することによりFETQS7またはFETQS8の1方
のみが導通させ、低い方のデータ線の電位(VL
を零電位VGND方向に少し低下させる。このとき、
高い方のデータ線の電位(VH)はFETQS7または
FETQS8の1方が非導通のため、変化しない。な
お、FETQS10のコンダクタンスはFETQS9のコン
ダクタンスよりも小さく設計されている。
The positive feedback operation control means of sense amplifier SA′ 1
When FETQ S10 is made conductive by the sense amplifier control signal φ 1 , only one of FETQ S7 or FETQ S8 is made conductive, and the potential of the lower data line (V L )
Lower the zero potential V a little towards GND . At this time,
The potential of the higher data line (V H ) is set to FETQ S7 or
One side of FETQ S8 is non-conductive, so it does not change. Note that the conductance of FETQ S10 is designed to be smaller than that of FETQ S9 .

次にセンスアンプ制御信号φPAによつて
FETQS9を導通し始めるとセンスアンプSA′1が正
帰還動作を開始し、上記電位VLを零電位VGND
向つて変化させる。
Next, by the sense amplifier control signal φPA,
When the FETQ S9 starts to conduct, the sense amplifier SA'1 starts a positive feedback operation and changes the potential V L toward the zero potential V GND .

すなわち、センスアンプ制御信号φ1によつて
折返しデータ線の電位の差を少し広げてから、セ
ンスアンプ制御信号φPAを印加し、センスアンプ
SA′1の正帰還動作を行なわせるようにすると、
折返しデータ線の電位差が小さくても、センスア
ンプSA′1で増幅することが可能となる。言い換
えるとセンスアンプの感度がよくなる。
In other words, after slightly widening the potential difference between the folded data lines using the sense amplifier control signal φ1 , the sense amplifier control signal φPA is applied, and the sense amplifier
When SA′ 1 is made to perform positive feedback operation,
Even if the potential difference between the folded data lines is small, it can be amplified by the sense amplifier SA'1 . In other words, the sensitivity of the sense amplifier improves.

次にセンスアンプSA1の正帰還差動増幅動作は
FETQS4がセンスアンプ制御信号φPA又はφ2によ
つて導通し始めると開始され、高い方のデータ線
の電位(VH)はVCCに向つて上昇する。
Next, the positive feedback differential amplification operation of sense amplifier SA 1 is
It starts when FETQ S4 starts conducting by sense amplifier control signal φ PA or φ 2 , and the potential of the higher data line (V H ) rises towards V CC .

データ線の電位は、最終的にVLは零電位に、
VHはVCCに到達し、低いインピーダンスの状態で
安定になる。
The potential of the data line is finally VL , which is zero potential.
V H reaches V CC and becomes stable in a low impedance state.

第8E図は本発明の基板バイアス電圧発生回路
が用いられるD−RAMの回路構成の他の実施例
を示す。第8A図と対応する部分は同一符号を付
す。第8A図と相違するところは折り返しデータ
線にダミーセルD−CELを接続している点であ
る。
FIG. 8E shows another embodiment of the circuit configuration of a D-RAM in which the substrate bias voltage generation circuit of the present invention is used. Portions corresponding to those in FIG. 8A are given the same reference numerals. The difference from FIG. 8A is that a dummy cell D-CEL is connected to the folded data line.

ダミーセルD−CELの構成はP−MOSQD1とP
−MOSQD2の直列接続回路からなり、P−
MOSQD1のゲートはダミーワード線に、ソース・
ドレインの一方はデータ線に、他方はP−
MOSQD2のソース・ドレインの一方に接続されて
おり、他方は接地されている。
The configuration of dummy cell D-CEL is P-MOSQ D1 and P
- Consists of a series connection circuit of MOSQ D2 , P-
The gate of MOSQ D1 is connected to the dummy word line, and the source
One of the drains is connected to the data line, the other is connected to P-
It is connected to one of the source and drain of MOSQ D2 , and the other is grounded.

ダミーセルD−CELには基準電位を蓄える容
量CdSは必要ない。なぜなら、データ線に基準電
位をプリチヤージさせるからである。ダミーセル
D−CELはメモリセルM−CELと同じ製造条件、
同じ設計定数で作られている。
The dummy cell D-CEL does not require a capacitor C dS to store the reference potential. This is because the data line is precharged with the reference potential. Dummy cell D-CEL has the same manufacturing conditions as memory cell M-CEL,
Made with the same design constants.

ダミーセルD−CELはメモリ情報の書込み及
び読出し動作時等に折り返しデータ線に発生する
種々の雑音を相殺する働きをもつている。
The dummy cell D-CEL has the function of canceling out various noises generated on the folded data line during memory information writing and reading operations.

〔D−RAMトランジスタ回路の時系列的な動作〕[Time-series operation of D-RAM transistor circuit]

第8A図に従つて、D−RAMトランジスタ回
路の時系列的な動作を説明する。
The time-series operation of the D-RAM transistor circuit will be described with reference to FIG. 8A.

1 読み出し信号量 情報の読み出しはP−MOSQMをONにしてCS
を共通のカラムデータ線DLにつなぎ、データ線
DLの電位がCSに蓄積された電荷量に応じてどの
ような変化がおきるかをセンスすることによつて
行なわれる。データ線DLの浮遊容量C0に前もつ
て充電されていた電位を電源電圧の半分、つまり
1/2VCCとするとCSに蓄積されていた情報が
“1”(VDLの)であつた場合、アドレス時におい
てデータ線DLの電位(VDL)“1”はVCC・(C0
2CS)/2(C0+CS)となり、それが“0”(0V)
あつた場合、(VDL)“1”はVCC・C0/2(C0
CS)となる。ここで論理“1”と論理“0”との
間の差すなわち検出される信号量△VSは △VS=(VDL)“1”−(VDL)“0”=VCC・CS
(C0+CS)=(CS+C0)・VCC/{1+(CS/C0)} となる。
1 Read signal amount To read information, turn on P-MOSQ M and turn on C S
to the common column data line DL, and connect the data line to the common column data line DL.
This is done by sensing how the potential of DL changes depending on the amount of charge accumulated in CS . If the potential previously charged in the stray capacitance C0 of the data line DL is half of the power supply voltage, that is, 1/2V CC , the information stored in C S is "1" (of V DL ). In this case, the potential of the data line DL (V DL ) “1” at the time of address is V CC・(C 0 +
2C S )/2(C 0 +C S ), which is “0” (0V)
In the case of heating, (V DL ) “1” is V CC・C 0 /2 (C 0 +
C S ). Here, the difference between logic "1" and logic "0", that is, the detected signal amount △V S is △V S = (V DL ) "1" - (V DL ) "0" = V CC・C S
(C 0 +C S )=(C S +C 0 )・V CC /{1+(C S /C 0 )}.

メモリセルを小さくし、かつ共通のデータ線に
多くのメモリセルをつないでも高集積不容量のメ
モリマトリクスにしてあるため、CS≪C0、すな
わち(CS/C0)は1に対して殆んど無視できる
値となつている。従つて、上式は△VSVCC
(CS/C0)で表わされ、△VSは非常に微少な信号
となつている。
Since the memory cells are made small and many memory cells are connected to a common data line to create a highly integrated non-capacitance memory matrix, C S ≪ C 0 , that is, (C S /C 0 ) is The value is almost negligible. Therefore, the above formula is △V S V CC
It is expressed as (C S /C 0 ), and ΔV S is an extremely small signal.

2 読み出し動作 プリチヤージ期間 前述のプリチヤージ動作と全く同一である。2 Read operation Pre-charge period This is exactly the same as the precharge operation described above.

ロウアドレス期間 タイミング信号(アドレスバツフア制御信号)
φAR(第7図参照)のタイミングでアドレスバツフ
アADBから供給されたロウアドレス信号A0ない
しAjはロウ・カラムデコーダRC−DCRによつて
デコードされ、ワード線制御信号φXの立上りと
同時にメモリセルM−CELのアドレツシングが
開始される。
Row address period timing signal (address buffer control signal)
The row address signals A 0 to A j supplied from the address buffer ADB at the timing of φ AR (see Figure 7) are decoded by the row/column decoder RC-DCR, and are synchronized with the rising edge of the word line control signal φ At the same time, addressing of memory cell M-CEL is started.

その結果、折返しデータ線DL1-11-1の間
には前述した通りメモリセルの記憶内容にもとづ
きほぼ△VSの電圧差が生じる。
As a result, a voltage difference of approximately ΔV S occurs between the folded data lines DL 1-1 and 1-1 based on the stored contents of the memory cells, as described above.

センシング タイミング信号(センスアンプ制御信号)φPA
によりN−MOSQS9が導通し始めると同時にセン
スアンプSA′1は正帰還動作を開始し、アドレス
時に生じた△VSの検出信号を増幅する。この増
幅動作と同時もしくは増幅動作開始後タイミング
信号φPAによりセンスアンプSA1が正帰還動作を
開始し、論理“1”のレベルをVCCに回復する。
Sensing timing signal (sense amplifier control signal) φ PA
As a result, the sense amplifier SA'1 starts a positive feedback operation at the same time as the N-MOSQ S9 starts to conduct, and amplifies the detection signal of ΔV S generated at the address time. At the same time as this amplification operation or after the start of the amplification operation, the sense amplifier SA 1 starts a positive feedback operation by the timing signal φ PA and restores the logic "1" level to V CC .

データ出力動作 タイミング信号(アドレスバツフア制御信号)
φACに同期してアドレスバツフアADBから送られ
てきたカラムアドレス信号Ai+1ないしAjはロウ・
カラムデコーダRC−DCRで解読され、次いでタ
イミング信号(カラムスイツチ制御信号)φY
よつて選択されたカラムアドレスにおけるメモリ
セルM−CELの記憶情報がカラムスイツチC−
SW1を介してコモン入出力線CDL11に伝達
される。
Data output operation timing signal (address buffer control signal)
Column address signals A i+1 to A j sent from address buffer ADB in synchronization with φ AC are low.
The information stored in the memory cell M-CEL at the column address selected by the timing signal (column switch control signal) φ Y is decoded by the column decoder RC-DCR and then sent to the column switch C-DCR.
It is transmitted to the common input/output lines CDL 1 , 1 via SW 1 .

次にタイミング信号(データ出力バツフア及び
出力アンプ制御信号)φOPによつて出力アンプ・
データ出力バツフアOA&DOBが動作し、読み取
つた記憶情報がチツプの出力端子Dputに送り出さ
れる。なおこのOA&DOBは書き込み時にはタイ
ミング信号(データ出力バツフア制御信号)RW
により不動作にされる。
Next, the timing signal (data output buffer and output amplifier control signal) φ OP is used to
The data output buffer OA&DOB operates and the read memory information is sent to the chip's output terminal D put . Note that this OA&DOB is a timing signal (data output buffer control signal) when writing RW
is disabled by

3 書き込み動作 ロウアドレツシング期間 プリチヤージ、アドレツシング、センシング動
作は前述の読み出し動作と全く同じである。従つ
て折返しデータ線DL1-11-1には入力書き込
み情報Dioの論理値にかまわず本来書き込みを行
なうべきメモリセルの記憶情報が読み出される。
この読み出し情報は後述の書き込み動作によつて
無視されることになつているのでここまでの動作
は実質的にはロウアドレスの選択が行なわれてい
ると考えてよい。
3 Write Operation Row Addressing Period The precharge, addressing, and sensing operations are exactly the same as the read operation described above. Therefore, regardless of the logic value of the input write information D io , the storage information of the memory cell to which writing is originally to be performed is read to the folded data lines DL 1-1 , 1-1 .
Since this read information is to be ignored in the write operation described later, the operation up to this point can be considered to be essentially row address selection.

書き込み期間 読み出し動作と同様タイミング信号(カラムス
イツチ制御信号)φYに同期して選択されたカラ
ムに位置する折返しデータ線DL1-11-1がカ
ラムスイツチC−SW1を介してコモン入出力線
CDL11に結合されれる。
Write period Similar to the read operation, the folded data lines DL 1-1 , 1-1 located in the selected column are connected to the common input via column switch C-SW 1 in synchronization with the timing signal (column switch control signal) φY . output line
Combined with CDL 1 , 1 .

次にタイミング信号(データ入力バツフア制御
信号)φRWに同期してデータ入力バツフアDIBか
ら供給される相補書き込み入力信号dioioがカ
ラムスイツチC−SW1を介してメモリセルM−
CELに書き込まれる。このとき、センスアンプ
SAも動作しているがデータ入力バツフアDIBの
出力インピーダンスが低いので、折返しデータ線
DL1-11-1に現われる情報は入力Dioの情報に
よつて決定される。
Next, complementary write input signals d io and io supplied from the data input buffer DIB in synchronization with the timing signal (data input buffer control signal) φ RW are applied to the memory cell M- through the column switch C- SW1 .
Written to CEL. At this time, the sense amplifier
SA is also working, but the output impedance of the data input buffer DIB is low, so the data line is folded back.
The information appearing in DL 1-1 and 1-1 is determined by the information in the input D io .

4 リフレツシユ動作 リフレツシユはメモリセルM−CELに記憶さ
れた失なわれつつある情報を一担カラム共通デー
タ線DLに読み出し、読み出した情報をセンスア
ンプSA1,SA′1によつて回復したレベルにして再
びメモリセルM−CELに書き込むことによつて
行なわれる。従つてリフレツシユの動作は読み出
し動作で説明したところのロウアドレツシングな
いしセンシング期間の動作と同様である。ただし
この場合、カラムスイツチC−SW1は不動作にし
て全カラム同時にかつ各ロウ順番にリフレツシユ
が行なわれる。
4. Refresh operation Refresh reads the information that is being lost stored in the memory cell M-CEL onto the column common data line DL, and restores the read information to the restored level by the sense amplifiers SA 1 and SA' 1 . This is done by writing to the memory cell M-CEL again. Therefore, the refresh operation is similar to the row addressing or sensing period operation described in the read operation. However, in this case, the column switch C- SW1 is made inactive and refresh is performed simultaneously for all columns and for each row in turn.

〔2マツト方式64K−D−RAM回路構成〕 第9A図は、約64Kビツトのメモリセルを、そ
れぞれ128列(ロウ)×256行(カラム)=32768ビ
ツト(32Kビツト)の記憶容量を持つ2つのメモ
リセルマトリクス(メモリアレイM−ARY1,M
−ARY2)に分けて配列したD−RAM回路構成
図を示している。この図における主要なブロツク
は実際の幾何学的な配置に合わせて描かれてい
る。
[2-mat type 64K-D-RAM circuit configuration] Figure 9A shows memory cells of about 64K bits each having a storage capacity of 128 columns (rows) x 256 rows (columns) = 32768 bits (32K bits). memory cell matrix (memory array M-ARY 1 , M
-ARY2 ) is shown. The main blocks in this figure are drawn according to their actual geometrical arrangement.

各メモリアレイM−ARY1,M−ARY2のロウ
系のアドレス選択線(ワード線WL)には、ロウ
アドレス信号A0〜A6に基づいて得られる2r=128
通りのデコード出力信号が、各ロウデコーダ(兼
ワードドライバ)R−DCR1,R−DCR2より印
加される。
The row address selection line (word line WL) of each memory array M-ARY 1 , M-ARY 2 has 2 r = 128, which is obtained based on the row address signals A 0 to A 6 .
The corresponding decode output signals are applied from each row decoder (and word driver) R-DCR 1 and R-DCR 2 .

カラムデコーダC−DCRは、カラムアドレス
信号A9〜A15に基づいて128通りのデコード出力
信号を提供する。このカラム選択用デコード出力
信号は、左右のメモリアレイ並びに各メモリアレ
イ内の隣り合う上下のカラムに対して、すなわち
合計4つのカラムに対して共通である。
The column decoder C-DCR provides 128 decoded output signals based on column address signals A9 to A15 . This column selection decode output signal is common to the left and right memory arrays and adjacent upper and lower columns in each memory array, that is, to a total of four columns.

これら4つのカラムのうちいずれか1つを選択
するために、アドレス信号A7およびA8が割り当
てられる。例えばA7は左右の選択、A8は上下の
選択に割り当てられる。
Address signals A 7 and A 8 are assigned to select any one of these four columns. For example, A 7 is assigned to left/right selection, and A 8 is assigned to top/bottom selection.

アドレス信号A7,A8に基づいて4通りの組み
合せに解読するのがφyij信号発生回路φyij−SGで
あり、その出力信号φy00,φy01,φy10,φy11に基
づいてカラムを切り換えるのがカラムスイツチセ
レクタCSW−S1,CSW−S2である。
The φ yij signal generation circuit φ yij -SG decodes four combinations based on the address signals A 7 and A 8 , and the columns are decoded based on the output signals φ y00 , φ y01 , φ y10 , and φ y11 . The column switch selectors CSW-S 1 and CSW-S 2 are used for switching.

このように、メモリアレイのカラムを選択する
ためのデコーダは、カラムデコーダC−DCRお
よびカラムスイツチセレクタCSW−S1,CSW−
S2の2段に分割される。デコーダを2段に分割し
たねらいは、まず第1に、ICチツプ内で無駄な
空白部分が生じないようにすることにある。つま
り、カラムデコーダC−DCRの左右一対の出力
信号線を担う比較的大きな面積を有するNORゲ
ートの縦方向の配列間隔(ビツチ)を、メモリセ
ルのカラム配列ピツチに合わせることにある。す
なわち、デコーダを2段に分割することによつ
て、前記NORゲートを構成するトランジスタの
数が低減され、その占有面積を小さくできる。
In this way, the decoder for selecting a column of the memory array includes the column decoder C-DCR and the column switch selectors CSW-S 1 and CSW-
It is divided into two stages of S 2 . The purpose of dividing the decoder into two stages is, first, to prevent unnecessary blank areas from occurring within the IC chip. In other words, the vertical arrangement interval (bit) of the NOR gates, which have a relatively large area and carry the pair of left and right output signal lines of the column decoder C-DCR, is adjusted to the column arrangement pitch of the memory cells. That is, by dividing the decoder into two stages, the number of transistors forming the NOR gate can be reduced, and the area occupied by the NOR gate can be reduced.

デコーダを2段に分割した第2のねらいは、1
つのアドレス信号線に接続される前記NORゲー
トの数を減少させることにより、1つのアドレス
信号線の有する負荷を軽くし、スイツチングスピ
ードを向上させることにある。
The second aim of dividing the decoder into two stages is to
By reducing the number of NOR gates connected to one address signal line, the load on one address signal line is reduced and switching speed is improved.

アドレスバツフアADBは、マルチプレクスさ
れたそれぞれ8つの外部アドレス信号A0〜A7
A8〜A15を、それぞれ8種類の相補対アドレス信
号(a00)〜(a77):(a88)〜(a15
a15)に加工し、ICチツプ内の動作に合わせたタ
イミングφAR,φACでデコーダ回路に送出する。
The address buffer ADB receives eight multiplexed external address signals A0 to A7 ;
A 8 to A 15 are respectively converted into eight types of complementary pair address signals (a 0 , 0 ) to (a 7 , 7 ): (a 8 , 8 ) to (a 15 ,
a15 ) and sent to the decoder circuit at timings φ AR and φ AC that match the operations within the IC chip.

〔2マツト方式64K−D−RAM回路動作〕 2マツト方式64K−D−RAMにおけるアドレ
ス設定過程の回路動作を、第9A図,第9B図に
従つて説明する。
[Two-mat type 64K-D-RAM circuit operation] The circuit operation in the address setting process in the two-mat type 64K-D-RAM will be explained with reference to FIGS. 9A and 9B.

まずロウ系のアドレスバツフア制御信号φAR
ハイレベルに立上ることによつて、ロウアドレス
信号A0〜A6に対応した7種類の相補対ロウアド
レス信号(a00)〜(a66)が、アドレスバ
ツフアADBからロウアドレス線R−ADLを介し
てロウデコーダR−DCR1,R−DCR2に印加さ
れる。
First, when the row-related address buffer control signal φ AR rises to a high level, seven types of complementary pair row address signals (a 0 , 0 ) to (a 6 , 6 ) are applied from the address buffer ADB to the row decoders R- DCR1 and R- DCR2 via the row address line R-ADL.

次にワード線制御信号φXがハイレベルに立上
ることによつて、ロウデコーダR−DCR1,R−
DCR2がアクテイブとなり、各メモリアレイM−
ARY1,M−ARY2のワード線WLのうちそれぞ
れ1本づつが選択され、ハイレベルにされる。
Next, the word line control signal φ
DCR 2 becomes active and each memory array M-
One each of the word lines WL of ARY 1 and M-ARY 2 is selected and set to high level.

次にカラム系のアドレスバツフア制御信号φAC
がハイレベルに立上ることによつて、カラムアド
レス信号A9〜A15に対応した7種類の相補対カラ
ムアドレス信号(a99)〜(a1515)がアド
レスバツフアADBからカラムアドレス線C−
ADLを介してカラムデコーダC−DCRに印加さ
れる。
Next, the column system address buffer control signal φ AC
By rising to high level, seven types of complementary column address signals ( a9 , 9 ) to ( a15 , 15 ) corresponding to column address signals A9 to A15 are sent from address buffer ADB to the column. Address line C-
It is applied to the column decoder C-DCR via ADL.

この結果カラムデコーダC−DCRの128対の出
力信号線のうち1対がハイレベルとなり、このハ
イレベル信号がカラムスイツチセレクタCSW−
S1,CSW−S2に印加される。
As a result, one pair of the 128 pairs of output signal lines of the column decoder C-DCR becomes high level, and this high level signal is transmitted to the column switch selector CSW-
Applied to S 1 and CSW−S 2 .

次にカラムスイツチ制御信号φYがハイレベル
に立上ると、φyij信号発生回路φyij−SGが動作可
能となる。
Next, when the column switch control signal φ Y rises to a high level, the φ yij signal generating circuit φ yij -SG becomes operational.

一方、すでにアドレス信号A7に対応した相補
対信号(a77)はアドレスバツフア制御信号
φARがハイレベルになつたときに、またアドレス
信号A8に対応した相補対信号(a88)はアド
レスバツフア制御信号φACがハイレベルになつた
ときに、それぞれφyij信号発生回路φyij−SGに印
加されている。従つてカラムスイツチ制御信号
φYがハイレベルになると、これとほぼ同時にφyij
信号発生回路φyij−SGはカラムスイツチセレクタ
CSW−S1,CSW−S2に信号を送出する。
On the other hand, when the address buffer control signal φ AR becomes high level, the complementary pair signal (a 7 , 7 ) corresponding to the address signal A 7 becomes the complementary pair signal (a 8 , 7 ) corresponding to the address signal A 8 . , 8 ) are respectively applied to the φ yij signal generating circuit φ yij −SG when the address buffer control signal φ AC becomes high level. Therefore, when the column switch control signal φ Y goes high, almost simultaneously φ yij
Signal generation circuit φ yij −SG is column switch selector
Sends signals to CSW-S 1 and CSW-S 2 .

このようにして、カラムスイツチC−SW1,C
−SW2における合計512のトランジスタ対のうち
一対が選択され、メモリアレイ内の一対のデータ
線DLがコモンデータ線CDLに接続される。
In this way, the column switches C-SW 1 , C
One pair out of a total of 512 transistor pairs in -SW 2 is selected, and a pair of data lines DL in the memory array are connected to the common data line CDL.

〔2マツト方式D−RAMICレイアウトパター
ン〕 一個のICチツプの中でメモリアレイが2つに
分けられたいわゆる2マツト方式のD−RAMIC
レイアウトパターンを第10図に従つて説明す
る。
[2-mat D-RAMIC layout pattern] A so-called 2-mat D-RAMIC where the memory array is divided into two parts within one IC chip.
The layout pattern will be explained according to FIG.

まず、複数のメモリセルによつて構成された2
つのメモリアレイM−ARY1,M−ARY2は互い
に離間してICチツプの中に配置されている。
First, two
The two memory arrays M-ARY 1 and M-ARY 2 are arranged spaced apart from each other in the IC chip.

このM−ARY1とM−ARY2との間のICチツプ
中央部に共通のカラムデコーダC−DCRが配置
されている。
A common column decoder C-DCR is arranged in the center of the IC chip between M-ARY 1 and M-ARY 2 .

M−ARY1のためのカラムスイツチC−SW1
M−ARY1とC−DCRとの間に配置されている。
Column switch C-SW 1 for M-ARY 1 is located between M-ARY 1 and C-DCR.

一方、M−ARY2のためのカラムスイツチC−
SW2は、M−ARY2とC−DCRとの間に配置され
ている。
On the other hand, column switch C- for M-ARY 2
SW 2 is placed between M-ARY 2 and C-DCR.

センスアンプSA1,SA2は雑音、例えばC−
DCRに印加される信号によつて誤動作しないよ
うにするため、また配線のレイアウトを容易にす
るためにICチツプの左端部、右端部にそれぞれ
配置されている。
The sense amplifiers SA 1 and SA 2 are affected by noise, such as C-
They are placed at the left and right ends of the IC chip to prevent malfunctions caused by signals applied to the DCR and to facilitate wiring layout.

ICチツプの上部左側には、データ入力バツフ
アDIB、リード・ライト信号発生回路R/W−
SG,RAS信号発生回路RAS−SGおよびRAS系
信号発生回路SG1が配置されている。そして、こ
れらの回路に近接して信号印加パツドP−
RAS,信号印加パツドP−、データ信号
印加パツドP−Dioが配置されている。
On the upper left side of the IC chip, there is a data input buffer DIB and a read/write signal generation circuit R/W-.
SG, RAS signal generation circuit RAS-SG, and RAS system signal generation circuit SG1 are arranged. Then, a signal application pad P- is placed close to these circuits.
RAS, signal application pad P-, and data signal application pad P- Dio are arranged.

一方、ICチツプの上部右側には、データ出力
バツフアDOB,CAS信号発生回路CAS−SGおよ
びCAS系信号発生回路SG2が配置されている。そ
して、これらの回路に近接してVSS電圧供給パツ
ドP−VSS,信号印加パツドP−,デー
タ信号取り出しパツドP−Dputおよびアドレス信
号A6供給パツドP−A6が配置されている。
On the other hand, on the upper right side of the IC chip, a data output buffer DOB, a CAS signal generation circuit CAS-SG, and a CAS system signal generation circuit SG2 are arranged. A V SS voltage supply pad P-V SS , a signal application pad P-, a data signal output pad P-D put , and an address signal A 6 supply pad P-A 6 are arranged adjacent to these circuits.

RAS系信号発生回路SG1とCAS系信号発生回
路SG2との間にはメインアンプMAが配置されて
いる。
A main amplifier MA is arranged between the RAS signal generation circuit SG 1 and the CAS signal generation circuit SG 2 .

RAS系信号発生回路SG1,CAS系信号発生回
路SG2あるいはメインアンプMAのように占有面
積の大きい回路の上部にはVBB発生回路VBB−G
が配置されている。なぜならば、VBB−Gは少数
キヤリアを発生し、この少数キヤリアによつてM
−ARY1,M−ARY2を構成するメモリセルが不
所望な情報反転をこうむる危険がある。それゆ
え、これを防止するためにVBB発生回路VBB−G
は上述したようにM−ARY1,M−ARY2からで
きるだけ離れた位置に配置されている。
The V BB generation circuit V BB -G is installed above circuits that occupy a large area such as the RAS signal generation circuit SG 1 , the CAS signal generation circuit SG 2 , or the main amplifier MA.
is located. This is because V BB −G generates minority carriers, and M
There is a risk that the memory cells forming -ARY 1 and M-ARY 2 will undergo undesired information inversion. Therefore, to prevent this, the V BB generation circuit V BB −G
As mentioned above, is placed as far away from M-ARY 1 and M-ARY 2 as possible.

ICチツプの下部左側にM−ARY1のためのロウ
デコーダR−DCR1が配置されている。そして、
このR−DCR1に近接してアドレス信号供給パツ
ドP−A0,P−A1,P−A2およびVCC電圧供給
パツドP−VCCが配置されている。
A row decoder R-DCR 1 for M-ARY 1 is arranged on the lower left side of the IC chip. and,
Address signal supply pads P-A 0 , P-A 1 , P-A 2 and V CC voltage supply pad P-V CC are arranged adjacent to R-DCR 1 .

一方、ICチツプの下部右側には、M−ARY2
ためのロウデコーダR−DCR2が配置されてい
る。そして、このロウデコーダR−DCR2に近接
してアドレス信号印加パツドP−A3,P−A4
P−A5,P−A7が配置されている。
On the other hand, a row decoder R-DCR 2 for M-ARY 2 is arranged on the lower right side of the IC chip. Address signal application pads P- A 3 , P-A 4 ,
P-A 5 and P-A 7 are arranged.

そして、R−DCR1とR−DCR2との間にはア
ドレスバツフアADBが配置されている。
An address buffer ADB is arranged between R-DCR 1 and R-DCR 2 .

〔電源供給ラインのレイアウトパターン図〕[Layout pattern diagram of power supply line]

64Kビツト、D−RAMにおける、メモリアレ
イM−ARYとセンスアンプSA1,SA′1を中心と
した一部のレイアウトパターン図を第11A図に
従つて説明する。M−ARY及びSA1は一点鎖線
で囲まれた別々のNチヤンネル型ウエル領域内に
形成されている。なお、カラムデコーダC−
DCRを中心としてM−ARY及びSA1等は線対称
のレイアウトであるため、右側のウエル領域内の
M−ARYとSA2,SA′2等は省略する。
A layout pattern diagram of a portion of a 64K-bit D-RAM centering on the memory array M-ARY and sense amplifiers SA 1 and SA' 1 will be explained with reference to FIG. 11A. M-ARY and SA 1 are formed in separate N-channel type well regions surrounded by dashed lines. In addition, column decoder C-
Since the M-ARY, SA 1 , etc. have a line-symmetrical layout with the DCR as the center, the M-ARY, SA 2 , SA' 2, etc. in the right well region are omitted.

Nチヤンネル型ウエルは電源電圧VCCが供給さ
れるため、電源供給ラインVCC−Lが第7A図に
示すように形成される。
Since the N-channel type well is supplied with the power supply voltage V CC , a power supply line V CC -L is formed as shown in FIG. 7A.

第11A図ではM−ARY1-1を1行とすると電
源供給ラインをM−ARY32行毎に形成している。
In FIG. 11A, assuming that M-ARY 1-1 is one row, power supply lines are formed for every 32 rows of M-ARY.

電源供給ラインの間隔が大きくなるほどウエル
電圧は不均一になるため、電源供給ラインを各M
−ARY1行毎に形成すればよいが、チツプ面積が
大きくなるので、各M−ARY等間隔おきになる
よう、例えば8行毎、16行毎、32行毎、64行毎に
形成することが好ましい。
Since the well voltage becomes uneven as the distance between power supply lines increases,
-ARY can be formed every 1 row, but since the chip area becomes large, it is recommended to form each M-ARY at equal intervals, for example every 8th row, every 16th row, every 32nd row, or every 64th row. preferable.

ウエル電圧を均一にするために、電源供給ライ
ンを、電圧損失がほとんどない、Al,Au,
MMo,Ta等の金属で形成している。上記金属で
形成されている電源供給ラインをウエル内に形成
する場合、Alで形成されているデータ線に短絡
しないように、データ線と平行に配置することが
好ましい。
In order to make the well voltage uniform, the power supply line is made of Al, Au,
It is made of metals such as MMo and Ta. When a power supply line made of the above-mentioned metal is formed in a well, it is preferably arranged in parallel with the data line made of Al so as not to be short-circuited to the data line.

また上記Nチヤンネル型ウエル領域をメモリア
レイM−ARYとセンスアンプSA1とで分離する
のは以下の理由である。
The reason why the N-channel type well region is separated into the memory array M-ARY and the sense amplifier SA1 is as follows.

センスアンプSA1におけるウエル領域内の電源
供給ラインとセンスアンプSA1内の正帰還動作制
御手段(図示せず)との間に電圧降下が生じ、電
源供給ラインから離れたセンスアンプSA1ほど上
記電圧降下が大きくなり、この電圧降下が雑音と
なる。もし、上記N型ウエル領域内にメモリアレ
イM−ARYとセンスアンプSA1とを形成した場
合、上記電圧降下により上記ウエル電位が下が
り、メモリセルのP−MOSQM(図示せず)のし
きい値電圧VTHを下げてしまう。そうすると上記
P−MOSQMはオンしやすくなり、誤動作の原因
となる。
A voltage drop occurs between the power supply line in the well region of the sense amplifier SA 1 and the positive feedback operation control means (not shown) in the sense amplifier SA 1 , and the voltage drop occurs in the sense amplifier SA 1 farther away from the power supply line. The voltage drop becomes large, and this voltage drop becomes noise. If the memory array M-ARY and sense amplifier SA 1 are formed in the N-type well region, the well potential will drop due to the voltage drop, and the threshold of the P-MOSQ M (not shown) of the memory cell will decrease. This lowers the value voltage V TH . In this case, the P-MOSQ M is likely to turn on, causing malfunction.

メモリアレイM−ARYとセンスアンプSA1
形成するNチヤンネル型ウエル領域をそれぞれ独
立に形成することによつて、上記センスアンプ
SA1で発生する雑音がメモリ動作に影響を与えな
いようにする。
By independently forming the N-channel type well regions forming the memory array M-ARY and the sense amplifier SA1 , the sense amplifier
Prevent noise generated by SA 1 from affecting memory operations.

第11B図は64Kビツト、D−RAMにおける、
メモリアレイM−ARYとセンスアンプSA1
SA′1を中心とした一部のレイアウトパターン図
を示す。
Figure 11B shows 64K bits in D-RAM.
Memory array M-ARY and sense amplifier SA 1 ,
Some layout pattern diagrams centering on SA′ 1 are shown.

第11A図と対応する部分は同一符号を付す。
第11A図と相違するところは、同一ウエル領域
内にメモリアレイM−ARYとセンスアンプSA1
を形成する点である。
Portions corresponding to those in FIG. 11A are given the same reference numerals.
The difference from FIG. 11A is that the memory array M-ARY and sense amplifier SA 1 are provided in the same well area.
This is the point that forms the .

チツプ面積の点では第11A図のレイアウトに
よるチツプ面積より小さくなる利点がある。た
だ、上記で説明したようにセンスアンプSA1で発
生する雑音がメモリ動作に影響を与えやすい欠点
がある。
There is an advantage that the chip area is smaller than that of the layout shown in FIG. 11A. However, as explained above, the disadvantage is that the noise generated in sense amplifier SA 1 tends to affect memory operation.

〔メモリセルの素子構造〕[Memory cell element structure]

第12A図は一個のメモリセルM−CELの素
子構造を示す斜断面図であり、1はP型半導体基
板、2は比較的厚い絶縁膜(以下フイールド絶縁
膜という)、3は比較的薄い絶縁膜(以下ゲート
絶縁膜という)、4および5はP+型半導体領域、
6は第1多結晶シリコン層、7はN型表面反転
層、8は第2多結晶シリコン層、9はPSG(リ
ン・シリケート・ガラス)層、10はアルミニウ
ム層、100はN型ウエル領域を示す。
FIG. 12A is a perspective cross-sectional view showing the element structure of one memory cell M-CEL, in which 1 is a P-type semiconductor substrate, 2 is a relatively thick insulating film (hereinafter referred to as field insulating film), and 3 is a relatively thin insulating film. film (hereinafter referred to as gate insulating film), 4 and 5 are P + type semiconductor regions,
6 is a first polycrystalline silicon layer, 7 is an N-type surface inversion layer, 8 is a second polycrystalline silicon layer, 9 is a PSG (phosphorus silicate glass) layer, 10 is an aluminum layer, and 100 is an N-type well region. show.

一個のメモリセルM−CEL中のMOSQMは、そ
の基板、ウエル領域、ドレイン領域、ソース領
域、ゲート絶縁膜およびゲート電極が上述のP型
半導体基板1、N型ウエル領域100、P+型半
導体領域4、P+型半導体領域5、ゲート絶縁膜
3および第2多結晶シリコン層8によつてそれぞ
れ構成される。第2多結晶シリコン層8は、例え
ば第4A図に示したワード線WL1-2として使用さ
れる。P+型半導体領域5に接続されたアルミニ
ウム層10は例えば第8A図に示したデータ線
DL1-1として使用される。
MOSQ M in one memory cell M-CEL has a substrate, a well region, a drain region, a source region, a gate insulating film, and a gate electrode as described above, the P-type semiconductor substrate 1, the N-type well region 100, and the P + -type semiconductor. They are each composed of a region 4, a P + type semiconductor region 5, a gate insulating film 3, and a second polycrystalline silicon layer 8. The second polycrystalline silicon layer 8 is used, for example, as the word line WL 1-2 shown in FIG. 4A. The aluminum layer 10 connected to the P + type semiconductor region 5 is, for example, a data line shown in FIG. 8A.
Used as DL 1-1 .

一方、メモリセルM−CEL中の記憶用キヤパ
シタCSは、一方の電極、誘電体層および他方の電
極が、第1多結晶シリコン層6、ゲート絶縁膜3
およびP型表面反転層7によつてそれぞれ構成さ
れる。すなわち、第1多結晶シリコン層6には接
地電圧VSSが印加されているため、この接地電圧
VSSはゲート絶縁膜3を介しての電界効果によつ
てN型ウエル領域100の表面にP型表面反転層
7を誘起せしめる。
On the other hand, in the storage capacitor C S in the memory cell M-CEL, one electrode, the dielectric layer, and the other electrode are connected to the first polycrystalline silicon layer 6 and the gate insulating film 3.
and P-type surface inversion layer 7, respectively. That is, since the ground voltage V SS is applied to the first polycrystalline silicon layer 6, this ground voltage
V SS induces a P-type surface inversion layer 7 on the surface of the N-type well region 100 due to the electric field effect via the gate insulating film 3 .

なお、上記メモリセルM−CEL中のMOSQM
Pチヤンネル型の場合を示したが、上記導電型を
全て異なる導電型に変えればNチヤンネル型の
MOSQMを形成することができる。
Although MOSQ M in the above memory cell M-CEL is of P-channel type, if all the above conductivity types are changed to different conductivity types, it becomes N-channel type.
MOSQ M can be formed.

〔ダミーセルの素子構造〕[Dummy cell element structure]

第12B図は一個のダミーセルD−CELの素
子構造を示す斜断面図である。第12B図におい
て、特に11,12,14はP+型半導体領域、
17および18は第2多結晶シリコン層、19は
アルミニウム層を示す。
FIG. 12B is a perspective cross-sectional view showing the element structure of one dummy cell D-CEL. In FIG. 12B, in particular, 11, 12, and 14 are P + type semiconductor regions;
17 and 18 are second polycrystalline silicon layers, and 19 is an aluminum layer.

一個のダミーセルD−CEL中のMOSQD1は、そ
の基板、ウエル領域、ソース領域、ドレイン領
域、ゲート絶縁膜およびゲート電極がP型半導体
基板1、N型ウエル領域100、P+型半導体領
域11、P+型半導体領域12、ゲート絶縁膜3
および第2多結晶シリコン層17によつてそれぞ
れ構成される。そして、この第2多結晶シリコン
層17は、例えば第8E図に示したダミーワード
線DWL1-2としてN型ウエル領域100上に延び
ている。P+型半導体領域に接続されたアルミニ
ウム層19は、例えば第8E図に示したダミーデ
ータ線DL1-1としてP型半導体基板1上に延びて
いる。
MOSQ D1 in one dummy cell D-CEL has a substrate, a well region, a source region, a drain region, a gate insulating film, and a gate electrode of a P type semiconductor substrate 1, an N type well region 100, a P + type semiconductor region 11, P + type semiconductor region 12, gate insulating film 3
and a second polycrystalline silicon layer 17, respectively. This second polycrystalline silicon layer 17 extends over the N-type well region 100 as, for example, a dummy word line DWL 1-2 shown in FIG. 8E. The aluminum layer 19 connected to the P + type semiconductor region extends on the P type semiconductor substrate 1 as, for example, a dummy data line DL 1-1 shown in FIG. 8E.

ダミーセルD−CEL中のMOSQD2はその基板、
ウエル領域、ソース領域、ドレイン領域、ゲート
絶縁膜およびゲート電極がP型半導体領域1、N
型ウエル領域100、P+型半導体領域12、P+
型半導体領域14、ゲート絶縁膜3および第2多
結晶シリコン層18によつてそれぞれ構成され
る。そして、この多結晶シリコン層18には、例
えば第8E図のダミーセルD−CEL内に図示し
たデイスチヤージ信号φdcが印加される。
MOSQ D2 in dummy cell D-CEL is its substrate,
The well region, source region, drain region, gate insulating film and gate electrode are P-type semiconductor region 1, N
type well region 100, P + type semiconductor region 12, P +
The semiconductor region 14 is composed of a type semiconductor region 14, a gate insulating film 3, and a second polycrystalline silicon layer 18, respectively. Then, the discharge signal φ dc shown in the dummy cell D-CEL in FIG. 8E, for example, is applied to this polycrystalline silicon layer 18.

なお、上記ダミーセルD−CEL中のMOSQD1
よびQD2はPチヤンネル型の場合を示したが、上
記導電型を全て異なる導電型に変えればNチヤン
ネル型のMOSQD1,QD2を形成することができる。
Although MOSQ D1 and Q D2 in the above dummy cell D-CEL are shown as P channel type, if all the above conductivity types are changed to different conductivity types, N channel type MOSQ D1 and Q D2 can be formed. can.

〔メモリアレイのレイアウトパターン〕[Memory array layout pattern]

メモリアレイM−ARYのレイアウトパターン
を第13A図に従つて説明する。
The layout pattern of memory array M-ARY will be explained with reference to FIG. 13A.

第13A図に示すメモリアレイM−ARYは第
13A図に示したメモリセルM−CELの複数個
がN型ウエル領域100に配列されたものであ
る。
The memory array M-ARY shown in FIG. 13A has a plurality of memory cells M-CEL shown in FIG. 13A arranged in an N-type well region 100.

まず、メモリアレイM−ARYは以下のように
構成されている。
First, the memory array M-ARY is configured as follows.

N型ウエル領域100の表面でMOSQMと記憶
用キヤパシタCSから構成された複数のメモリセル
M−CEL間を互いに分離するため、フイールド
絶縁膜2が第13B図に示したパターンを基本と
して形成されている。
On the surface of the N-type well region 100, a field insulating film 2 is formed based on the pattern shown in FIG. 13B in order to isolate a plurality of memory cells M-CEL each consisting of a MOSQ M and a storage capacitor C S from each other. has been done.

第1多結晶シリコン層6に接地電圧VSSを印加
するためのコンタクトホールCH0の下部にフイー
ルド絶縁膜2aが例外的に配置されている。従つ
て、このコンタクトホールCH0付近でのアルミニ
ウム層と多結晶シリコン層との相互反応に基づい
て形成されるアルミ・シリコン合金がコンタクト
ホールCH0直下の絶縁膜を貫通しN型ウエル領域
100の表面に不所望に到達するという事故を防
止することができる。
A field insulating film 2a is exceptionally disposed below a contact hole CH 0 for applying a ground voltage V SS to the first polycrystalline silicon layer 6 . Therefore, the aluminum-silicon alloy formed based on the interaction between the aluminum layer and the polycrystalline silicon layer near this contact hole CH 0 penetrates the insulating film directly under the contact hole CH 0 and forms the N-type well region 100. Accidents of reaching surfaces undesirably can be prevented.

このフイールド絶縁膜2およびゲート絶縁膜3
上にはメモリセルM−CEL中の記憶用キヤパシ
タCSの一方の電極として使用する第1多結晶シリ
コン層6が第13C図に示したパターンを基本と
して形成されている。
This field insulating film 2 and gate insulating film 3
A first polycrystalline silicon layer 6, which is used as one electrode of the storage capacitor C S in the memory cell M-CEL, is formed thereon based on the pattern shown in FIG. 13C.

さらに、第1多結晶シリコン層6上には第13
A図のたて方向に沿つて第12A図中の第2多結
晶シリコン層8によつて形成されたところのワー
ド線WL1-1〜WL1-6が延びている。
Furthermore, a thirteenth layer is formed on the first polycrystalline silicon layer 6.
Word lines WL 1-1 to WL 1-6 formed by the second polycrystalline silicon layer 8 in FIG. 12A extend along the vertical direction of FIG. 12A.

さらに、上記記憶用キヤパシタCSの一電極とし
ての多結晶シリコン層6上に上記コンタクトホー
ルCH0を介して接地電圧VSSを供給するための電
源供給線VSS-Lが、第9A図の横方向に延びてい
る。
Furthermore, a power supply line V SS-L for supplying the ground voltage V SS to the polycrystalline silicon layer 6 as one electrode of the storage capacitor CS through the contact hole CH 0 is provided as shown in FIG. 9A. Extends laterally.

一方、第12図中のアルミニウム層10によつ
て形成されたところのデータ線DL1-11-1が、
第13A図に示すように上記電源供給線VSS-L
ほぼ平行に延びている。データ線DL1-1はコンタ
クトホールCH1を介してメモリセルM−CEL中の
MOSQMのソース領域に接続され、データ線1-
はコンタクトホールCH2を介して他のメモリセ
ルM−CEL中のMOSQMのソース領域に接続され
ている。また、データ線DL1-21-2はデータ
線DL1-11-1と同様に第13A図のよこ方向
に延び、所定の部分でコンタクトホールを介して
メモリセルM−CEL中のMOSQMのソース領域に
接続されている。
On the other hand, the data lines DL 1-1 , 1-1 formed by the aluminum layer 10 in FIG.
As shown in FIG. 13A, it extends substantially parallel to the power supply line V SS-L . Data line DL 1-1 is connected to memory cell M-CEL through contact hole CH 1 .
Connected to the source region of MOSQ M , data line 1-
1 is connected to the source region of MOSQ M in another memory cell M-CEL via a contact hole CH 2 . Further, the data lines DL 1-2 , 1-2 extend in the horizontal direction of FIG . Connected to the source region of MOSQ M.

N型ウエル領域100を電源電圧VCCにバイア
スするため、メモリアレイM−ARYの端にデー
タ線にほぼ平行に電源供給線VCC-Lが第13A図
の横方向に延びている。
In order to bias the N-type well region 100 to the power supply voltage V CC , a power supply line V CC-L extends in the lateral direction of FIG. 13A at the end of the memory array M-ARY substantially parallel to the data line.

〔メモリアレイおよびダミーアレイのレイアウトパターン〕[Memory array and dummy array layout pattern]

メモリアレイM−ARYおよびダミーアレイD
−ARYのレイアウトパターンを第13D図に示
す。第13A図と対応する部分は同一符号を付
す。第13A図と相違するところは、ダミーアレ
イD−ARYを追加した点である。
Memory array M-ARY and dummy array D
-ARY layout pattern is shown in Figure 13D. Portions corresponding to those in FIG. 13A are given the same reference numerals. The difference from FIG. 13A is that a dummy array D-ARY is added.

第13D図に示すダミーセルD−CELは以下
のように構成されている。
The dummy cell D-CEL shown in FIG. 13D is configured as follows.

N型ウエル領域100の表面の一部分にはフイ
ールド絶縁膜2が形成され、N型ウエル領域10
0の表面の他の部分にはゲート絶縁膜3が形成さ
れている。
A field insulating film 2 is formed on a part of the surface of the N-type well region 100.
A gate insulating film 3 is formed on the other part of the surface of 0.

P+型半導体領域14は複数のダミーセルD−
CELの共通アースラインとして使用される。
The P + type semiconductor region 14 has a plurality of dummy cells D−
Used as a common ground line for CEL.

フイールド絶縁膜2上には第12B図中の第2
多結晶シリコン層17によつて形成されたところ
のダミーワード線DWL1-1が延びている。
On the field insulating film 2, the second
A dummy word line DWL 1-1 formed by a polycrystalline silicon layer 17 extends.

ダミーワード線DWL1-1はダミーセルD−CEL
中のMOSQD1のゲート電極を構成している。一
方、第8E図に示したデイスチヤージ制御信号
φdcを印加するために第12B図中の第2多結晶
シリコン層18によつて形成されたところの制御
信号線φdc-L1がダミーワード線DWL1-1から離さ
れるとともにこれと平行に延びている。制御信号
線φdc-L1はダミーセルD−CEL中のMOSQD2のゲ
ート電極を構成している。同様にダミーワード線
DWL1-1および制御信号φdc-L1と平行にダミーワ
ード線DWL1-2および制御信号線φdc-L2が延びて
いる。
Dummy word line DWL 1-1 is dummy cell D-CEL
It constitutes the gate electrode of MOSQ D1 inside. On the other hand, in order to apply the discharge control signal φ dc shown in FIG. 8E, the control signal line φ dc-L1 formed by the second polycrystalline silicon layer 18 in FIG. 12B is connected to the dummy word line DWL. It is separated from 1-1 and extends parallel to it. The control signal line φ dc-L1 constitutes the gate electrode of MOSQ D2 in the dummy cell D-CEL. Similarly, dummy word line
Dummy word line DWL 1-2 and control signal line φ dc-L2 extend in parallel with DWL 1-1 and control signal φ dc-L1 .

そして、データ線DL1-1DL1 -1,DL1-21
−2が第13D図に示すようにメモリアレイM−
ARYから延びている。1-1はコンタクトホー
ルCH3を介してダミーセルD−CEL中のMOSQD1
のソース領域に接続され、1-2も同様にコンタ
クトホールCH4を介して他のD−CEL中の
MOSQD1のソース領域に接続されている。
And data lines DL 1-1 , DL 1 -1 , DL 1-2 , 1
-2 is the memory array M-2 as shown in FIG. 13D.
Extends from ARY. 1-1 connects MOSQ D1 in dummy cell D-CEL through contact hole CH3
1-2 is also connected to the source region of other D-CEL through contact hole CH4 .
Connected to the source region of MOSQ D1 .

〔C−MOSダイナミツクRAMの製造プロセス〕[C-MOS dynamic RAM manufacturing process]

N−MOSとP−MOSとを有する相補型(以
下、C−MOSと称する。)ダイナミツクRAMの
製造プロセスを第14A図〜第14W図に従つて
説明する。各図において、X1は第13A図に示
したメモリアレイM−ARYのX1−X1切断部分の
工程断面図、X2は第8A図に示したセンスアン
プSAのCMOS回路部分の工程断面図である。
The manufacturing process of a complementary type (hereinafter referred to as C-MOS) dynamic RAM having an N-MOS and a P-MOS will be described with reference to FIGS. 14A to 14W. In each figure , X 1 is a process cross-sectional view of the X 1 - It is a diagram.

(酸化膜形成工程) 第14A図に示すように半導体基板101の表
面に酸化膜102を形成する。半導体基板101
および酸化膜102の好ましい具体的な材料とし
て(100)結晶面を有するP型単結晶シリコン
(Si)基板および二酸化シリコン(SiO2)膜がそ
れぞれ使用される。
(Oxide film forming step) As shown in FIG. 14A, an oxide film 102 is formed on the surface of the semiconductor substrate 101. Semiconductor substrate 101
As preferred specific materials for the oxide film 102, a P-type single crystal silicon (Si) substrate having a (100) crystal plane and a silicon dioxide (SiO 2 ) film are used, respectively.

(酸化膜の選択的除去工程) 第14B図に示すように半導体基板と異なる導
電型のウエル領域を形成するために、ウエル形成
領域の半導体基板101上のSiO2膜102を除
去する。それには、まずエツチング用マスクとし
て窒化シリコン(Si3N4)膜103をSiO2膜の表
面上に選択的に形成する。この状態で、エツチ液
によりSi3N4膜103がおおつていないSiO2膜を
除去する。
(Selective Oxide Film Removal Step) As shown in FIG. 14B, in order to form a well region of a conductivity type different from that of the semiconductor substrate, the SiO 2 film 102 on the semiconductor substrate 101 in the well formation region is removed. To do this, first, a silicon nitride (Si 3 N 4 ) film 103 is selectively formed on the surface of the SiO 2 film as an etching mask. In this state, the SiO 2 film that is not covered by the Si 3 N 4 film 103 is removed using an etchant.

(基板の選択的除去工程) 第14C図に示すように半導体基板101内に
半導体基板の導電型と異なる導電型のウエル領域
を形成するために、Si3N4膜103をエツチング
用マスクとして半導体基板101をwetエツチ法
またはdryエツチ法により所望の深さまでエツチ
ングする。
(Selective Substrate Removal Step) As shown in FIG. 14C, in order to form a well region of a conductivity type different from that of the semiconductor substrate in the semiconductor substrate 101, the semiconductor substrate is etched using the Si 3 N 4 film 103 as an etching mask. The substrate 101 is etched to a desired depth by wet etching or dry etching.

(N型ウエル領域形成工程) 第14D図に示すように半導体基板101内の
エツチングされた領域に、Si単結晶をエピタキシ
ヤル成長させる。また同時にヒ素をドーブする。
(N-type well region forming step) As shown in FIG. 14D, Si single crystal is epitaxially grown in the etched region in the semiconductor substrate 101. Also dope with arsenic at the same time.

このようにして、半導体基板101上に不純物
濃度1015cm-3程度のN型のウエル領域が形成され
る。その後、半導体基板101上のSiO2膜10
2及びSi3N4膜を除去する。
In this way, an N-type well region with an impurity concentration of about 10 15 cm -3 is formed on the semiconductor substrate 101 . After that, the SiO 2 film 10 on the semiconductor substrate 101 is
2 and remove the Si 3 N 4 film.

N型ウエル領域を形成することによつて次の利
点が上げられる。
Forming an N-type well region provides the following advantages.

(1) α線がメモリセルのキヤパシタCSに吸収され
ることによつて、蓄積情報が反転するのを防止
するため、N型ウエル領域内にメモリセルを構
成するとα線によるN型ウエル以下で発生する
ホールはPN接合でのバリヤで反射され、キヤ
パシタCSへの上記ホールの影響がなくなる。ま
た上記ウエル領域をエピタキシヤルで形成する
ことにより拡散で形成する場合と比べて次の利
点が上げられる。
(1) In order to prevent stored information from being inverted due to alpha rays being absorbed by the capacitor C S of the memory cell, if the memory cell is configured within an N-type well region, the The holes generated are reflected by the barrier at the PN junction, eliminating the effect of the holes on the capacitor C S. Furthermore, by forming the well region epitaxially, the following advantages can be raised compared to forming it by diffusion.

(1) ウエルの濃度を容易に制御できるため、濃
度を均一にすることができる。
(1) Since the concentration in the well can be easily controlled, the concentration can be made uniform.

(2) ウエル表面での接合容量を小さくすること
ができ、メモリ動作のスピードが速くなる。
(2) The junction capacitance on the well surface can be reduced, increasing the speed of memory operation.

(3) ウエル表面での濃度を低くできるため、耐
圧が大きくなる。
(3) Since the concentration on the well surface can be lowered, the withstand voltage can be increased.

(4) しきい値電圧の制御が容易になる。 (4) Threshold voltage can be easily controlled.

(5) ウエルの深さを精度よく調節することがで
きる。
(5) The depth of the well can be adjusted with high precision.

次に別の方法によつてN型ウエル領域を形成す
る工程を第14a図〜第14c図に従つて説明す
る。
Next, the process of forming an N-type well region by another method will be explained with reference to FIGS. 14a to 14c.

第14a図は半導体基板101表面全面にヒ素
をドープしながらSi単結晶をエピタキシヤル成長
させる。ヒ素の不純物濃度は1015cm-3である。こ
のようにして深さ約3μmのN型ウエル領域が半
導体基板101上に一様に形成される。
In FIG. 14a, a Si single crystal is grown epitaxially while doping the entire surface of a semiconductor substrate 101 with arsenic. The impurity concentration of arsenic is 10 15 cm -3 . In this way, an N-type well region with a depth of about 3 μm is uniformly formed on the semiconductor substrate 101.

第14b図は所望のN型ウエル領域を形成する
ためにN型ウエル形成領域上にSiO2膜102及
びホトレジスト膜104を形成する。その後、前
記SiO2膜及びホトレジスト膜104をマスクと
してN型ウエル表面上に2×1015cm-3の不純物濃
度を有するボロンをイオン打込みし、熱拡散を行
なつてボロンを拡散させ半導体基板101と同じ
P型領域を形成させる。
In FIG. 14b, a SiO 2 film 102 and a photoresist film 104 are formed on the N-type well formation region in order to form a desired N-type well region. Thereafter, using the SiO 2 film and the photoresist film 104 as a mask, boron having an impurity concentration of 2×10 15 cm -3 is ion-implanted onto the surface of the N-type well, and thermal diffusion is performed to diffuse the boron into the semiconductor substrate 101. The same P-type region is formed.

第14c図は上記SiO2膜102及びホトレジ
スト膜104を除去し、半導体基板101内に所
望のN型ウエル領域を形成する。
In FIG. 14c, the SiO 2 film 102 and photoresist film 104 are removed to form a desired N-type well region in the semiconductor substrate 101. As shown in FIG.

なお、N型ウエル領域形成方法は上記の2種類
の方法に限らず他の方法を用いてもよいことはも
ちろんである。またウエル領域を拡散で形成させ
てもよいことはもちろんである。
Note that the method for forming the N-type well region is not limited to the above two types of methods, and other methods may of course be used. Of course, the well region may also be formed by diffusion.

(酸化膜および耐酸化膜形成工程) 第14E図に示すように半導体基板101及び
N型ウエル100の表面にSiO2膜102及び酸
素を通さない絶縁膜すなわち耐酸化膜103を形
成する。
(Step of forming oxide film and oxidation-resistant film) As shown in FIG. 14E, an SiO 2 film 102 and an oxygen-proof insulating film, that is, an oxidation-resistant film 103 are formed on the surfaces of the semiconductor substrate 101 and the N-type well 100.

耐酸化膜103の好ましい具体的な材料として
窒化シリコン(Si3N4)膜が使用される。
A silicon nitride (Si 3 N 4 ) film is used as a preferred specific material for the oxidation-resistant film 103 .

上記SiO2膜102は下記の理由でSi基板10
1の表面酸化によつて約500Åの厚さに形成され
る。すなわち、Si3N4膜103を直接Si基板10
1の表面に形成した場合、Si基板101とSi3N4
膜103との熱膨張係数との違いによりSi基板1
01の表面に熱歪を与える。このため、Si基板1
01の表面に結晶欠陥を与える。これを防止する
ためにSi3N4膜103の形成前にSiO2膜102が
Si基板101の表面に形成される。一方、Si3N4
膜103は後で詳しく述べるようにSi基板101
の選択酸化用マスクとして使用するために、例え
ばCVD(Chemical Vapor Deposition)法により
約1400Åの厚さに形成される。
The SiO 2 film 102 is attached to the Si substrate 10 for the following reasons.
It is formed to a thickness of about 500 Å by surface oxidation of 1. That is, the Si 3 N 4 film 103 is directly attached to the Si substrate 10.
When formed on the surface of Si substrate 101 and Si 3 N 4
Due to the difference in thermal expansion coefficient with the film 103, the Si substrate 1
Apply thermal strain to the surface of 01. For this reason, Si substrate 1
Give crystal defects to the surface of 01. To prevent this, the SiO 2 film 102 is formed before the Si 3 N 4 film 103 is formed.
It is formed on the surface of the Si substrate 101. On the other hand, Si 3 N 4
The film 103 is formed on the Si substrate 101 as will be described in detail later.
For use as a mask for selective oxidation, it is formed to a thickness of about 1400 Å by, for example, CVD (Chemical Vapor Deposition).

(耐酸化膜の選択的除去およびイオン打込み工
程) 比較的厚い絶縁膜すなわちフイールド絶縁膜を
形成すべきSi基板101の表面上のSi3N4膜10
3を選択的に除去するために、まずエツチング用
マスクとしてホトレジスト膜104をSi3N4膜1
03の表面上に選択的に形成する。この状態で、
例えば精度のよいエツチングが可能なプラズマエ
ツチ法により露出している部分のSi3N4膜103
を除去する。
(Selective removal of oxidation-resistant film and ion implantation process) Si 3 N 4 film 10 on the surface of the Si substrate 101 on which a relatively thick insulating film, that is, a field insulating film is to be formed.
In order to selectively remove the Si 3 N 4 film 1, the photoresist film 104 is first used as an etching mask.
selectively formed on the surface of 03. In this state,
For example, the exposed portion of the Si 3 N 4 film 103 is removed by plasma etching, which allows for highly accurate etching.
remove.

つづいて、フイールド絶縁膜が形成されるとこ
ろのSi基板101の表面に基板と反対導電型の層
いわゆる反転層が形成されないようにするため、
第14F図に示すようにホトレジスト膜104を
残した状態で露出しているSiO2膜102を通し
てSi基板101中へ基板と同じ導電型の不純物す
なわちP型不純物を導入する。このP型不純物の
導入法としては、イオン打込みが好ましい。例え
ばP型不純物であるボロンイオンが打込みエネル
ギー75KeVでSi基板101中へ打込まれる。こ
の時のイオンのドーズ量は3×1012原子/cm2であ
る。
Next, in order to prevent a layer of the opposite conductivity type from that of the substrate, so-called inversion layer, from being formed on the surface of the Si substrate 101 where the field insulating film is formed.
As shown in FIG. 14F, impurities of the same conductivity type as the substrate, that is, P-type impurities, are introduced into the Si substrate 101 through the exposed SiO 2 film 102 with the photoresist film 104 remaining. Ion implantation is preferred as a method for introducing this P-type impurity. For example, boron ions, which are P-type impurities, are implanted into the Si substrate 101 with implantation energy of 75 KeV. The ion dose at this time was 3×10 12 atoms/cm 2 .

(フイールド絶縁物形成工程) Si基板101の表面にフイールド絶縁物105
を選択的に形成する。すなわち、第14G図に示
すようにホトレジスト膜104を除去した後、
Si3N4膜103をマスクとしてSi基板101の表
面を熱酸化によつて選択的に酸化し、厚さ約9500
ÅのSiO2膜105(以下、フイールドSiO2膜と
称する。)を形成する。このフイールドSiO2膜1
05の形成時に、イオン打込みされたボロンがSi
基板101内へ引き伸し拡散され、所定の深さを
有するP型反転防止層(図示せず)がフイールド
SiO2膜105の直下に形成される。
(Field insulator formation process) Field insulator 105 is formed on the surface of Si substrate 101.
selectively formed. That is, as shown in FIG. 14G, after removing the photoresist film 104,
Using the Si 3 N 4 film 103 as a mask, the surface of the Si substrate 101 is selectively oxidized by thermal oxidation to a thickness of approximately 9500 mm.
A SiO 2 film 105 (hereinafter referred to as a field SiO 2 film) with a thickness of 100 Å is formed. This field SiO 2 film 1
During the formation of 05, the ion-implanted boron is Si
A P-type anti-inversion layer (not shown) is stretched and diffused into the substrate 101 and has a predetermined depth.
It is formed directly under the SiO 2 film 105.

(耐酸化膜および酸化膜除去工程) フイールドSiO2膜105が形成されていない
ところのSi基板101の表面を露出するために、
Si3N4膜103を例えば熱リン酸(H3PO4)液を
用いて除去する。つづいて、SiO2膜102を例
えばフツ酸(HF)液を用いて除去し、第14H
図に示すようにSi基板101の表面を選択的に露
出する。
(Oxidation-resistant film and oxide film removal process) In order to expose the surface of the Si substrate 101 where the field SiO 2 film 105 is not formed,
The Si 3 N 4 film 103 is removed using, for example, hot phosphoric acid (H 3 PO 4 ) solution. Subsequently, the SiO 2 film 102 is removed using, for example, a hydrofluoric acid (HF) solution, and the 14th H.
As shown in the figure, the surface of the Si substrate 101 is selectively exposed.

(第1ゲート絶縁膜形成工程) メモリセルM−CEL中のキヤパシタCSの誘電
体層を得るために露出したSi基板101及びN型
ウエル100の表面に第1ゲート絶縁膜106を
第14I図に示すように形成する。すなわち、露
出したSi基板101及びN型ウエルの表面を熱酸
化することによつて厚さ約430Åの第1ゲート絶
縁膜106をその表面に形成する。従つて、第1
ゲート絶縁膜106はSiO2から成つている。
(First gate insulating film forming step) A first gate insulating film 106 is formed on the exposed surfaces of the Si substrate 101 and the N-type well 100 to obtain the dielectric layer of the capacitor C S in the memory cell M-CEL. Form as shown. That is, by thermally oxidizing the exposed surfaces of the Si substrate 101 and the N-type well, a first gate insulating film 106 having a thickness of about 430 Å is formed on the surfaces. Therefore, the first
The gate insulating film 106 is made of SiO 2 .

(第1導体層被着工程) メモリセル中のキヤパシタCSの一方の電極とし
て使用するために第1導体層107をSi基板10
1上全面に第14J図に示すように形成する。す
なわち、第1導体層107として例えば多結晶シ
リコン層をCVD法によりSi基板101上全面に
形成する。この多結晶シリコン層の厚さは約4000
Å程度である。つづいて、多結晶シリコン層10
7の抵抗値を小さくするため、この多結晶シリコ
ン層107中に拡散法によりN型不純物、例えば
リンを導入する。この結果、多結晶シリコン層1
07の抵抗値は料16Ω/□となる。
(First conductor layer deposition process) The first conductor layer 107 is attached to the Si substrate 10 to be used as one electrode of the capacitor C S in the memory cell.
1 as shown in FIG. 14J. That is, as the first conductor layer 107, for example, a polycrystalline silicon layer is formed over the entire surface of the Si substrate 101 by CVD. The thickness of this polycrystalline silicon layer is approximately 4000
It is about Å. Subsequently, polycrystalline silicon layer 10
In order to reduce the resistance value of the polycrystalline silicon layer 107, an N-type impurity such as phosphorus is introduced into the polycrystalline silicon layer 107 by a diffusion method. As a result, polycrystalline silicon layer 1
The resistance value of 07 is 16Ω/□.

(第1導体層の選択除去工程) 第1導体層すなわち第1多結晶シリコン層10
7を所定の電極形状とするために第14K図に示
すようにホトエツチング法によつて第1多結晶シ
リコン層107を選択的に除去し、電極108を
形成する。この第1多結晶シリコン層107の選
択的除去として精度の良いエツチングが可能なプ
ラズマエツチングが適している。引きつづいて露
出した第1ゲートSiO2膜106もエツチングし、
N型ウエル100の表面を部分的に露出する。
(Selective removal step of first conductor layer) First conductor layer, that is, first polycrystalline silicon layer 10
In order to form electrode 7 into a predetermined shape, first polycrystalline silicon layer 107 is selectively removed by photoetching, as shown in FIG. 14K, and electrode 108 is formed. Plasma etching is suitable for selectively removing the first polycrystalline silicon layer 107 because it allows for highly accurate etching. Subsequently, the exposed first gate SiO 2 film 106 is also etched,
The surface of the N-type well 100 is partially exposed.

(第2ゲート絶縁膜形成工程) メモリアレイM−CEL、ダミーアレイD−
CEL並びに周辺回路部中のMOSのゲート絶縁膜
を得るために露出したSi基板101及びN型ウエ
ル100の表面に第2ゲート絶縁膜109を第1
4L図に示すように形成する。すなわち、露出し
たSi基板101及びN型ウエル100の表面を熱
酸化することによつて厚さ約530Åの第2ゲート
絶縁膜109をその表面に形成する。従つて、第
2ゲート絶縁膜109はSiO2から成つている。
第2ゲート絶縁膜すなわち第2ゲートSiO2膜1
09の形成と同時に第1多結晶シリコンから成る
電極108の表面も酸化され、その表面に厚さ約
2200ÅのSiO2膜110が形成される。このSiO2
膜110は電極108と後述する第2多結晶シリ
コンから成る電極との層間絶縁の役目を果す。
(Second gate insulating film formation step) Memory array M-CEL, dummy array D-
A second gate insulating film 109 is first deposited on the exposed surfaces of the Si substrate 101 and the N-type well 100 to obtain gate insulating films for the MOS in the CEL and peripheral circuit sections.
Form as shown in Figure 4L. That is, by thermally oxidizing the exposed surfaces of the Si substrate 101 and the N-type well 100, a second gate insulating film 109 having a thickness of about 530 Å is formed on the surfaces. Therefore, the second gate insulating film 109 is made of SiO 2 .
Second gate insulating film, that is, second gate SiO 2 film 1
At the same time as the formation of electrode 09, the surface of electrode 108 made of first polycrystalline silicon is also oxidized, and a thickness of approximately
A SiO 2 film 110 of 2200 Å is formed. This SiO2
The film 110 serves as interlayer insulation between the electrode 108 and a second electrode made of polycrystalline silicon, which will be described later.

(しきい値電圧制御イオン打込み工程) 第14M図に示すようにN−MOSのしきい値
電圧を制御するために、N型ウエル表面上にホト
レジスト膜104をイオン打込み用マスクとして
用いて、N−MOSの形成されるSi基板101表
面にP型不純物をイオン打込み法によつて導入す
る。P型不純物は例えばボロンが使用される。打
込みエネルギーは30KeVでイオンのドーズ量は
4.5×1011原子/cm2が好ましい。
(Threshold voltage control ion implantation step) As shown in FIG. 14M, in order to control the threshold voltage of the N-MOS, a photoresist film 104 is used as an ion implantation mask on the N-type well surface, -P-type impurities are introduced into the surface of the Si substrate 101 on which the MOS is to be formed by ion implantation. For example, boron is used as the P-type impurity. The implantation energy is 30KeV and the ion dose is
4.5×10 11 atoms/cm 2 is preferred.

(第2導体層被着工程) すべてのMOSのゲート電極並びに配線層とし
て使用するために第2導体層113をSi基板10
1上全面に形成する。すなわち、第14N図に示
すように第2導体層113として例えば多結晶シ
リコン層をCVD法によりSi基板101上全面に
形成する。この多結晶シリコン層113の厚さは
約3500Å程度である。つづいて、抵抗値を小さく
するため、この多結晶シリコン層113中に拡散
法によりN型不純物、例えばリンを導入する。こ
の結果、多結晶シリコン層113の抵抗値は約
10Ω/□となる。
(Second conductor layer deposition process) The second conductor layer 113 is attached to the Si substrate 10 to be used as the gate electrode and wiring layer of all MOS.
1. Form on the entire surface. That is, as shown in FIG. 14N, for example, a polycrystalline silicon layer is formed as the second conductor layer 113 over the entire surface of the Si substrate 101 by the CVD method. The thickness of this polycrystalline silicon layer 113 is approximately 3500 Å. Subsequently, in order to reduce the resistance value, an N-type impurity such as phosphorus is introduced into this polycrystalline silicon layer 113 by a diffusion method. As a result, the resistance value of the polycrystalline silicon layer 113 is approximately
It becomes 10Ω/□.

(第2導体層の選択除去工程) 第2導体層すなわち第2多結晶シリコン層11
3を所定の電極あるいは配線形状にするためにホ
トエツチング法によつて選択的に除去する。つま
り、第14O図に示すようにホトエツチング後の
シリコン層113は第13D図で示したワード線
WL1-1〜WL1-6、ダミーワード線DWL1-1
DWL1-2、制御信号線φdc-L1,φdc-L2を形成する。
さらに露出した第2ゲートSiO2膜109を除去
し、Si基板101及びN型ウエル100の表面を
露出する。
(Selective removal process of second conductor layer) Second conductor layer, that is, second polycrystalline silicon layer 11
3 is selectively removed by photoetching in order to form a predetermined electrode or wiring shape. In other words, as shown in FIG. 14O, the silicon layer 113 after photoetching forms the word line shown in FIG. 13D.
WL 1-1 ~ WL 1-6 , dummy word line DWL 1-1 ,
DWL 1-2 and control signal lines φ dc-L1 and φ dc-L2 are formed.
Furthermore, the exposed second gate SiO 2 film 109 is removed to expose the surfaces of the Si substrate 101 and the N-type well 100.

(表面酸化工程) MOSのソース領域並びにドレイン領域を形成
すべき表面が汚染されないようにするため、第1
4P図に示すように露出したSi基板101及びN
型ウエル100の表面にその表面の熱酸化によつ
て厚さ100ÅのSiO2膜115を形成する。SiO2
115の形成と同時に第2多結晶シリコンから成
るワード線WL1-1〜WL1-6、ダミーワード線
DWL1-1,DWL1-2、制御信号線φdc-L1,φdc-L2
相補型MOSのゲート電極の表面も酸化され、そ
の結果それらの表面に厚さ300ÅのSiO2膜116
が第14P図に示すように形成される。
(Surface oxidation process) In order to avoid contamination of the surface where the source and drain regions of the MOS are to be formed, the first
As shown in Figure 4P, the exposed Si substrate 101 and N
A SiO 2 film 115 with a thickness of 100 Å is formed on the surface of the mold well 100 by thermal oxidation of the surface. At the same time as the SiO 2 film 115 is formed, word lines WL 1-1 to WL 1-6 and dummy word lines made of second polycrystalline silicon are formed.
DWL 1-1 , DWL 1-2 , control signal line φ dc-L1 , φ dc-L2 ,
The surfaces of the complementary MOS gate electrodes are also oxidized, resulting in a 300 Å thick SiO 2 film 116 on their surfaces.
is formed as shown in FIG. 14P.

(ソース・ドレイン領域形成工程) まず、N−MOSのソース・ドレイン領域をSi
基板101内に選択的に形成するために第14Q
図に示すようにN型ウエル100上にイオン打込
用マスク、例えばCVDSiO2膜119が形成され、
CVDSiO2膜119がない領域のSiO2膜115を
通してN型不純物、例えばヒ素をSi基板101内
に導入する。このN型不純物の導入法としてはイ
オン打込みが好ましい。例えばヒ素イオンが打込
みエネルギー80KeVでSi基板101内に打込ま
れる。このときのイオンのドーズ量は1×1016
子/cm2である。つづいて熱処理を行ない、イオン
打込みされたヒ素不純物は引き伸し拡散され、所
定の深さを有するN+型半導体領域120,12
1が形成される。これらN+型半導体領域120,
121がソース、ドレイン領域となる。
(Source/drain region formation process) First, the source/drain regions of the N-MOS are formed using Si.
14th Q for selectively forming in the substrate 101
As shown in the figure, an ion implantation mask, for example, a CVDSiO 2 film 119, is formed on the N-type well 100.
An N-type impurity, for example, arsenic, is introduced into the Si substrate 101 through the SiO 2 film 115 in a region where the CVDSiO 2 film 119 is not present. Ion implantation is preferred as a method for introducing this N-type impurity. For example, arsenic ions are implanted into the Si substrate 101 with an implant energy of 80 KeV. The ion dose at this time was 1×10 16 atoms/cm 2 . Subsequently, heat treatment is performed, and the implanted arsenic impurities are stretched and diffused into N + type semiconductor regions 120, 12 having a predetermined depth.
1 is formed. These N + type semiconductor regions 120,
Reference numeral 121 represents the source and drain regions.

次にP−MOSのソース・ドレイン領域をN型
ウエル100内に選択的に形成するために第14
R図に示すようにN型ウエル100上以外のSi基
板101上にイオン打込用マスク、例えば
CVDSiO2膜119が形成され、N型ウエル10
0上のSiO2膜115を通してP型不純物、例え
ばボロンをイオン打込法によりN型ウエル内に導
入する。例えばボロンイオンが打込みエネルギー
80KeVでN型ウエル内に打込まれる。このとき
のイオンのドーズ量は3×1015原子/cm2である。
Next, in order to selectively form source/drain regions of P-MOS in the N-type well 100,
As shown in Figure R, an ion implantation mask, for example, is placed on the Si substrate 101 other than on the N-type well 100.
A CVDSiO 2 film 119 is formed and the N-type well 10
A P-type impurity, for example, boron, is introduced into the N-type well through the SiO 2 film 115 on the SiO 2 film 115 by ion implantation. For example, boron ions are implanted with energy
It is implanted into the N-type well at 80KeV. The ion dose at this time was 3×10 15 atoms/cm 2 .

つづいて熱処理を行ない、イオン打込みされた
ボロン不純物は引き伸し拡散され、所定の深さを
有するP+型半導体領域122〜127が形成さ
れる。
Subsequently, heat treatment is performed, and the ion-implanted boron impurity is stretched and diffused, forming P + -type semiconductor regions 122 to 127 having a predetermined depth.

これらP+型半導体領域122〜127がソー
ス、ドレイン領域となる。
These P + type semiconductor regions 122 to 127 become source and drain regions.

なお、P−MOSのソース・ドレインをN型
MISFETのソース・ドレインより後で形成する
理由は上記熱処理工程を1回だけにしてボロンが
必要以上に拡散することを防ぐためである。
Note that the source and drain of P-MOS are N type.
The reason why it is formed after the source and drain of the MISFET is to perform the above heat treatment process only once to prevent boron from diffusing more than necessary.

(コンタクトホール形成工程(1)) 第1導体層すなわち第1多結晶シリコン層10
8と後で述べる第3導体層との接続用コンタクト
ホールをSiO2膜110に形成する。すなわち、
第14S図に示すようにコンタクトホールCH101
をホトレジスト膜(図示せず)をマスクとして
SiO2膜110中に選択的に形成する。なお、こ
のコンタクトホールCH101は第13A図に示した
コンタクトホールCH0に対応している。
(Contact hole formation step (1)) First conductor layer, that is, first polycrystalline silicon layer 10
A contact hole for connecting 8 and a third conductor layer to be described later is formed in the SiO 2 film 110. That is,
Contact hole CH 101 as shown in Figure 14S
using a photoresist film (not shown) as a mask.
It is selectively formed in the SiO 2 film 110. Note that this contact hole CH 101 corresponds to the contact hole CH 0 shown in FIG. 13A.

第1多結晶シリコン層108と第3導体層との
接続用コンタクトホールCH101のみを形成する理
由は以下の通りである。すなわち、前述したよう
に第1多結晶シリコン層108の表面に形成され
たSiO2膜110の厚さは300Åである。一方、Si
基板101及びN型ウエル100の表面に形成さ
れたSiO2膜115の厚さ100Åである。従つて、
これらのSiO2膜110,115を同時にエツチ
ングすると第1多結晶シリコン膜108が完全に
露出するまでにSiO2膜115がオーバーエツチ
されてしまう危険がある。
The reason why only the contact hole CH 101 for connecting the first polycrystalline silicon layer 108 and the third conductor layer is formed is as follows. That is, as described above, the thickness of the SiO 2 film 110 formed on the surface of the first polycrystalline silicon layer 108 is 300 Å. On the other hand, Si
The thickness of the SiO 2 film 115 formed on the surfaces of the substrate 101 and the N-type well 100 is 100 Å. Therefore,
If these SiO 2 films 110 and 115 are etched at the same time, there is a risk that the SiO 2 film 115 will be overetched before the first polycrystalline silicon film 108 is completely exposed.

これを防止するために上述したようにコンタク
トホールCH101は独立に形成される。
In order to prevent this, the contact hole CH 101 is formed independently as described above.

(コンタクトホール形成工程(2)) ソース・ドレイン領域と第3導体層との接続用
コンタクトホールをSiO2膜115に形成する。
すなわち、所定のマスクを用いてSiO2膜115
の選択的エツチングにより第14T図に示すよう
にコンタクトホールCH102〜CH107を形成する。
(Contact hole forming step (2)) Contact holes for connecting the source/drain regions and the third conductor layer are formed in the SiO 2 film 115.
That is, using a predetermined mask, the SiO 2 film 115 is
By selective etching, contact holes CH 102 to CH 107 are formed as shown in FIG. 14T.

上記マスクはコンタクトホールCH101に対応す
る部分にも開口を有しているが、コンタクトホー
ルCH101におけるSiO2膜110のオーバーエツチ
は実際問題とならない。
Although the above mask also has an opening in a portion corresponding to the contact hole CH 101 , overetching of the SiO 2 film 110 in the contact hole CH 101 does not actually pose a problem.

なお、コンタクトホールCH102は第13A図の
コンタクトホールCH1に対応している。
Note that contact hole CH 102 corresponds to contact hole CH 1 in FIG. 13A.

(層間絶縁膜形成工程) Si基板101上全面に層間絶縁膜を形成する。
すなわち、第14U図に示すように層間絶縁膜1
18、例えば厚さ約8000Åのリン・シリケート・
ガラス(PSG)膜をSi基板101上全面に形成す
る。このPSG膜118はMOSの特性に影響を与
えるナトリウムイオンのゲーターを兼ねている。
(Interlayer insulating film forming step) An interlayer insulating film is formed on the entire surface of the Si substrate 101.
That is, as shown in FIG. 14U, the interlayer insulating film 1
18. For example, phosphorus silicate with a thickness of about 8000 Å
A glass (PSG) film is formed on the entire surface of the Si substrate 101. This PSG film 118 also serves as a gator for sodium ions that affect the characteristics of the MOS.

(コンタクトホール形成工程(3)) 第2多結晶シリコン層と第3導体層との間およ
びソース・ドレイン領域と第3導体層との間を接
続するためにPSG膜118にコンタクトホール
を形成する。
(Contact hole formation step (3)) Contact holes are formed in the PSG film 118 to connect between the second polycrystalline silicon layer and the third conductor layer and between the source/drain region and the third conductor layer. .

すなわち、第14V図に示すようにPSG膜1
18を選択的にエツチし、コンタクトホール
CH101〜CH107を形成する。このコンタクトホー
ルCH101〜CH107を形成する際に使用されるマス
クは前記コンタクトホール形成工程(2)でコンタク
トホールCH101〜CH107を形成するために使用さ
れたマスクと同じものが使用される。つづいて、
PSG膜118の平坦化を計るために約1000℃の
温度でPSG膜118を熱処理する。
That is, as shown in FIG. 14V, the PSG film 1
18 is selectively etched and the contact hole is
Forms CH 101 to CH 107 . The mask used to form the contact holes CH 101 to CH 107 is the same as the mask used to form the contact holes CH 101 to CH 107 in the contact hole forming step (2). . Continuing,
In order to planarize the PSG film 118, the PSG film 118 is heat-treated at a temperature of about 1000°C.

ところで、上記コンタクトホール形成工程(2)で
説明したSiO2膜115に対するコンタクトホー
ル形成はPSG膜118に対するコンタクトホー
ル形成と同時に達成することも可能である。しか
しながら、SiO2膜115に対するコンタクトホ
ールが完成される間にPSG膜118もエツチさ
れてしまう。すなわち、PSG膜118のオーバ
ーエツチが生じる。従つて、このオーバーエツチ
を防止するために上述したようにPSG膜118
に対するコンタクトホール形成とSiO2膜115
に対するコンタクトホール形成は別々に行なうこ
とが好ましい。
By the way, the formation of contact holes in the SiO 2 film 115 described in the above contact hole formation step (2) can be accomplished simultaneously with the formation of contact holes in the PSG film 118. However, while the contact hole for the SiO 2 film 115 is being completed, the PSG film 118 is also etched. That is, overetching of the PSG film 118 occurs. Therefore, in order to prevent this overetching, the PSG film 118 is
contact hole formation and SiO 2 film 115
It is preferable to form contact holes for the two separately.

(第3導体層形成工程) 第13A図で示した電源供給線VSS-L、データ
線DL1-11-1,DL1-21-2を形成するため
に、まずSi基板101上全面に第3の導体層、例
えば厚さ12000Åのアルミニウム層を形成する。
つづいて、このアルミニウム層を選択的にエツチ
し、第14W図に示すように電源供給線VSS-L
データ線DL1-1および配線層127を形成する。
(Third conductor layer forming step) In order to form the power supply line V SS-L and data lines DL 1-1 , 1-1 , DL 1-2 , 1-2 shown in FIG. 13A, first a Si substrate is formed. A third conductor layer, for example, an aluminum layer with a thickness of 12000 Å, is formed on the entire surface of the substrate 101.
Next, this aluminum layer is selectively etched, and as shown in FIG. 14W, the power supply lines V SS-L ,
A data line DL 1-1 and a wiring layer 127 are formed.

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

第1図は、従来のリングオシレータにおけるイ
ンバータの出力波形図、第2図は、この発明に係
る基板バイアス電圧発生回路の一実施例を示す回
路図、第3図は、その動作を説明するためのイン
バータ出力波形図、第4図及び第5図は、それぞ
れこの発明に係る基板バイアス電圧発生回路の他
の一実施例を示す回路図、第6図はD−RAMブ
ロツクダイアグラム、第7図はD−RAMのタイ
ミングダイアグラム、第8A図は本発明の一実施
例のD−RAMブロツクダイアグラム、第8B図
本発明の一実施例のD−RAMタイミングダイア
グラム、第8C図は本発明の他の実施例のD−
RAMブロツクダイアグラム、第8D図は本発明
の他の実施例のD−RAMタイミングダイアグラ
ム、第8E図は本発明の他の実施例のD−RAM
ブロツクダイアグラム、第9A図は2マツト方式
64KD−RAMの回路構成図、第9B図は2マツ
ト方式64KD−RAMタイミングダイアグラム、
第10図は2マツト方式D−RAMICレイアウト
パターン図、第11A図、第11B図は2マツト
方式D−RAMICレイアウトパターン部分図、第
12A図はメモリセルの素子構造図、第12B図
はダミーセルの素子構造図、第13A図はメモリ
アレイのレイアウトパターン図、第13B図はフ
イールド絶縁膜のパターン図、第13C図は記憶
用キヤパシタCSの電極パターン図、第13D図は
メモリアレイ及びダミーアレイのレイアウトパタ
ーン図、第14A図〜第14W図、第14a図〜
第14c図はC−MOSダイナミツクRAMの製造
プロセス図である。 SA1,SA′1,SA2,SA′2……センスアンプ、
PC……プリチヤージ回路、CDL,……コモ
ンデータ線、M−CEL……メモリセル、D−
CEL……ダミーセル、MA……メインアンプ、
MS……メモリ起動信号、nk……nkビツト集積回
路、X1……メモリアレイ形成部、X2……CMOS
形成部、CH……コンタクトホール、VCC-L……
ウエル電源供給ライン、VSS-L……接地電圧供給
線、DL,……データ線、WL……ワード線、
REFGRNT……リフレツシユ指示信号、
REFREQ……リフレツシユ要求信号、……ラ
イトイネーブル信号、CS1〜CSn……チツプ選択
制御信号、100……N型ウエル領域、2,10
5……フイールド絶縁膜、3……ゲート絶縁膜、
6……第1多結晶シリコン層、7……P型表面反
転層、8,17,18,114……第2多結晶シ
リコン層、9,118……PSG層、10,19,
127……アルミニウム層、4,5,11,1
2,14……P+型半導体領域、116……SiO2
膜。
Fig. 1 is an output waveform diagram of an inverter in a conventional ring oscillator, Fig. 2 is a circuit diagram showing an embodiment of the substrate bias voltage generation circuit according to the present invention, and Fig. 3 is a diagram for explaining its operation. FIGS. 4 and 5 are circuit diagrams showing other embodiments of the substrate bias voltage generation circuit according to the present invention, FIG. 6 is a D-RAM block diagram, and FIG. 7 is an inverter output waveform diagram. D-RAM timing diagram; FIG. 8A is a D-RAM block diagram of an embodiment of the present invention; FIG. 8B is a D-RAM timing diagram of an embodiment of the present invention; FIG. 8C is a diagram of another embodiment of the present invention. Example D-
RAM block diagram; FIG. 8D is a D-RAM timing diagram of another embodiment of the present invention; FIG. 8E is a D-RAM timing diagram of another embodiment of the present invention.
Block diagram, Figure 9A shows two mat system
64KD-RAM circuit configuration diagram, Figure 9B is a 2-mat 64KD-RAM timing diagram,
Figure 10 is a two-mat type D-RAMIC layout pattern diagram, Figures 11A and 11B are partial diagrams of a two-mat type D-RAMIC layout pattern, Figure 12A is an element structure diagram of a memory cell, and Figure 12B is a diagram of a dummy cell. 13A is a layout pattern diagram of a memory array, FIG. 13B is a pattern diagram of a field insulating film, FIG. 13C is a diagram of an electrode pattern of a storage capacitor CS , and FIG. 13D is a diagram of a memory array and a dummy array. Layout pattern diagrams, Figures 14A to 14W, Figures 14a to
FIG. 14c is a manufacturing process diagram of a C-MOS dynamic RAM. SA 1 , SA′ 1 , SA 2 , SA′ 2 ...Sense amplifier,
PC...Precharge circuit, CDL,...Common data line, M-CEL...Memory cell, D-
CEL...dummy cell, MA...main amplifier,
MS...Memory start signal, nk...nk bit integrated circuit, X 1 ...Memory array forming section, X 2 ...CMOS
Formation part, CH……Contact hole, V CC-L ……
Well power supply line, V SS-L ...Ground voltage supply line, DL,...Data line, WL...Word line,
REFGRNT...Refresh instruction signal,
REFREQ...Refresh request signal,...Write enable signal, CS1 to CSn ...Chip selection control signal, 100...N-type well region, 2,10
5... Field insulating film, 3... Gate insulating film,
6... First polycrystalline silicon layer, 7... P-type surface inversion layer, 8, 17, 18, 114... Second polycrystalline silicon layer, 9, 118... PSG layer, 10, 19,
127...Aluminum layer, 4, 5, 11, 1
2, 14...P + type semiconductor region, 116...SiO 2
film.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 複数のCMOSインバータを含む発振回路と、
上記発振回路の出力を受けるアンプと、上記アン
プの出力を受けるポンプ回路とを含む基板バイア
ス電圧発生回路を有するダイナミツク型RAMに
おいて、 上記複数のCMOSインバータのうち、少なく
とも1つのCMOSインバータを成すMOSFETと
直列に貫通電流制限用の定電流MOSFETを設け
たことを特徴とするダイナミツク型RAM。 2 上記CMOSインバータのPチヤンネル
MOSFETのソースと第1電源電圧端子との間に
第1の定電流MOSFETを接続するとともに上記
CMOISインバータのNチヤンネルMOSFETのソ
ースと第2電源電圧端子との間に第2の定電流
MOSFETを接続したことを特徴とする特許請求
の範囲第1項記載のダイナミツク型RAM。
[Claims] 1. An oscillation circuit including a plurality of CMOS inverters;
In a dynamic RAM having a substrate bias voltage generation circuit including an amplifier receiving the output of the oscillation circuit and a pump circuit receiving the output of the amplifier, a MOSFET forming at least one CMOS inverter among the plurality of CMOS inverters described above; A dynamic RAM characterized by having a constant current MOSFET connected in series to limit the through current. 2 P channel of the above CMOS inverter
A first constant current MOSFET is connected between the source of the MOSFET and the first power supply voltage terminal, and the
A second constant current is connected between the source of the N-channel MOSFET of the CMOIS inverter and the second power supply voltage terminal.
A dynamic RAM according to claim 1, characterized in that a MOSFET is connected.
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