JPH1145575A - Semiconductor integrated circuit device - Google Patents

Semiconductor integrated circuit device

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JPH1145575A
JPH1145575A JP9218160A JP21816097A JPH1145575A JP H1145575 A JPH1145575 A JP H1145575A JP 9218160 A JP9218160 A JP 9218160A JP 21816097 A JP21816097 A JP 21816097A JP H1145575 A JPH1145575 A JP H1145575A
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JP
Japan
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potential
dynamic ram
semiconductor integrated
power supply
address
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Application number
JP9218160A
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Japanese (ja)
Inventor
Isato Kawamura
勇人 川村
Kazuhiko Kajitani
一彦 梶谷
Shuichi Miyaoka
修一 宮岡
Masatoshi Hasegawa
雅俊 長谷川
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 その構成の最適化を図り、サブスレッショル
ド電流低減効果を高めうるダイナミック型RAM等を実
現する。 【解決手段】 サブスレッショルド電流低減方式を採る
ダイナミック型RAM等において、例えば、短い復帰時
間を必要とするが同時に動作状態とされる回路数の少な
いXアドレスデコーダXD,ワード線駆動回路WDなら
びにYアドレスデコーダYD等のアドレスデコーダ部に
スイッチドソース方式を採用し、復帰時間の影響を受け
にくくしかも同時に動作状態とされる回路数の多いアド
レスバッファXB及びYB,アドレスプリデコーダXP
及びXYならびにタイミング発生回路TG等のランダム
ロジック部にはウェル電位制御方式を採用するなどし
て、ダイナミック型RAM等の周辺回路を構成する各ブ
ロックの特性に応じて、二つのサブスレッショルド電流
低減方式を選択的に組み合わせて採用する。
(57) [Problem] To realize a dynamic RAM or the like capable of optimizing its configuration and enhancing a sub-threshold current reduction effect. For example, in a dynamic RAM or the like employing a subthreshold current reduction method, for example, an X address decoder XD, a word line drive circuit WD, and a Y address which require a short recovery time but have a small number of circuits simultaneously activated. The address buffers XB and YB, which have a large number of circuits which are hardly affected by the recovery time and which are simultaneously operated, adopt a switched source method for the address decoder section such as the decoder YD, and the address predecoder XP.
And two random sub-threshold current reduction schemes according to the characteristics of each block constituting a peripheral circuit such as a dynamic RAM by adopting a well potential control scheme in a random logic section such as an XY and timing generation circuit TG. Are selectively combined.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】この発明は半導体集積回路装
置に関し、例えば、スタンバイ時のサブスレッショルド
電流低減を図ったダイナミック型RAM(ランダムアク
セスメモリ)ならびにその構成の最適化に利用して特に
有効な技術に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor integrated circuit device, for example, a dynamic RAM (random access memory) for reducing a sub-threshold current during standby, and a technique particularly effective for use in optimizing its configuration. About.

【0002】[0002]

【従来の技術】所定の論理回路を構成しアクティブ時は
その高電位側電源電圧が例えば電源電圧VCCとされそ
の低電位側電源電圧が例えば接地電位VSSつまり0V
(ボルト)とされる論理ゲートのうち、スタンバイ時に
その入力信号がハイレベルに固定される論理ゲートの高
電位側電源電圧を例えば0.3V程度選択的に低くし、
その入力信号がロウレベルに固定される論理ゲートの低
電位側電源電圧を例えば0.3V程度選択的に高くする
ことで、ダイナミック型RAM等のスタンバイ時におけ
るサブスレッショルド電流低減を図り得るいわゆるスイ
ッチドソース(Switched Source)方式
がある。また、所定の論理ゲートを構成するPチャンネ
ルMOSFET(金属酸化物半導体型電界効果トランジ
スタ。この明細書では、MOSFETをして絶縁ゲート
型電界効果トランジスタの総称とする)等のウェル領域
に供給される基板電圧を、アクティブ時は例えば接地電
位VSSつまり0Vとし、スタンバイ時には例えば−1
Vのような所定の負電位とすることで、同様にダイナミ
ック型RAM等のスタンバイ時におけるサブスレッショ
ルド電流低減を図り得るいわゆるウェル電位制御方式が
ある。
2. Description of the Related Art When a predetermined logic circuit is constructed and active, its high-potential power supply voltage is, for example, a power supply voltage VCC and its low-potential power supply voltage is, for example, a ground potential VSS, that is, 0 V.
(V) of the logic gates whose input signals are fixed at the high level during standby, the high-potential-side power supply voltage is selectively lowered, for example, by about 0.3 V;
A so-called switched source capable of reducing a subthreshold current during standby of a dynamic RAM or the like by selectively increasing the low-potential-side power supply voltage of a logic gate whose input signal is fixed to a low level, for example, by about 0.3 V. (Switched Source) method. In addition, a predetermined logic gate is supplied to a well region such as a P-channel MOSFET (metal oxide semiconductor field effect transistor; in this specification, a MOSFET is generally referred to as an insulated gate field effect transistor). The substrate voltage is set to, for example, the ground potential VSS, that is, 0 V when active, and is set to, for example, -1 during standby
There is also a so-called well potential control method that can similarly reduce the subthreshold current during standby of a dynamic RAM or the like by setting a predetermined negative potential such as V.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】上記二つのサブスレッ
ショルド電流低減方式は、その基本原理に見合った利害
得失を持つ。すなわち、スイッチドソース方式は、高電
位側電源電圧より例えば0.3V程度低いサブ電源電圧
を供給するためのサブ電源電圧供給配線と、低電位側電
源電圧より例えば0.3V程度高いサブ接地電位を供給
するためのサブ接地電位供給配線とを必要とする。この
ため、比較的大きな配線幅を要する電源供給配線が二分
され、そのレイアウト所要面積が増大する。また、これ
に対処しようとして電源供給配線を細くすると、その配
線抵抗が増大し、回路動作の高速性を阻害する。しか
し、スイッチドソース方式では、寄生容量が小さいため
に回路のスタンバイ状態からアクティブ状態への復帰時
間が短くなるとともに、負電位の基板電圧を生成するた
めの内部電圧発生回路も必要なくなる。
The above two sub-threshold current reduction methods have advantages and disadvantages corresponding to the basic principle. That is, the switched source method uses a sub power supply voltage supply line for supplying a sub power supply voltage lower than the high potential power supply voltage by about 0.3 V, for example, and a sub ground potential higher than the low potential power supply voltage by about 0.3 V, for example. And a sub-ground potential supply wiring for supplying the same. For this reason, the power supply wiring requiring a relatively large wiring width is divided into two, and the required layout area increases. If the power supply wiring is made thinner to cope with this, the wiring resistance increases, and the high-speed operation of the circuit is hindered. However, in the switched source method, the time required for the circuit to return from the standby state to the active state is shortened due to small parasitic capacitance, and an internal voltage generating circuit for generating a negative substrate voltage is not required.

【0004】一方、ウェル電位制御方式では、電源供給
配線が二分されないため充分な配線幅を確保できるとと
もに、スイッチドソース方式に比較してスタンバイ−ア
クティブ状態切り換え時のタイミング制御が容易とな
る。しかし、基板電圧を受けるウェル領域等の寄生容量
が大きいために回路のスタンバイ状態からアクティブ状
態への復帰時間が長くなり、負電位の基板電圧を生成す
るための内部電圧発生回路も必要となる。また、特にウ
ェル電位制御をPチャンネル及びNチャンネルMOSF
ETの両方で実施する場合、いわゆるトリプルウェル
(3重ウェル)構造が必須となり、ダイナミック型RA
M等の製造工程が複雑となる。
On the other hand, in the well potential control method, a power supply wiring is not divided into two parts, so that a sufficient wiring width can be secured, and timing control at the time of switching between standby and active states becomes easier as compared with the switched source method. However, since the parasitic capacitance of the well region or the like receiving the substrate voltage is large, the return time of the circuit from the standby state to the active state becomes long, and an internal voltage generating circuit for generating a negative substrate voltage is also required. Particularly, the well potential control is performed by using P-channel and N-channel MOSFETs.
In the case of performing both of the ET and the ET, a so-called triple well (triple well) structure is essential, and the dynamic RA
The manufacturing process of M or the like becomes complicated.

【0005】ダイナミック型RAM等において、その周
辺回路を構成する各ブロックは、例えば復帰時間が与え
る影響の度合いや同時に動作状態となる回路数等に応じ
て、スイッチドソース方式又はウェル電位制御方式のい
ずれかに適合しやすい特性を持つ。ところが、従来のダ
イナミック型RAM等では、各ブロックの特性に関係な
く、スイッチドソース方式又はウェル電位制御方式のい
ずれか一方のみが採用されるため、ダイナミック型RA
M等の構成が最適化されたものとはならず、各サブスレ
ッショルド電流低減方式の効果も充分に発揮されない。
[0005] In a dynamic RAM or the like, each block constituting its peripheral circuit is of a switched source type or a well potential control type in accordance with, for example, the degree of influence on the recovery time and the number of circuits that are simultaneously operating. Has characteristics that easily fit into either. However, in a conventional dynamic RAM or the like, only one of the switched source method and the well potential control method is adopted regardless of the characteristics of each block.
The configuration of M or the like is not optimized, and the effect of each subthreshold current reduction method is not sufficiently exhibited.

【0006】この発明の目的は、その構成の最適化を図
り、サブスレッショルド電流低減効果を高めうるダイナ
ミック型RAM等を実現することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to realize a dynamic RAM or the like which can optimize its configuration and enhance the effect of reducing a subthreshold current.

【0007】この発明の前記ならびにその他の目的と新
規な特徴は、この明細書の記述及び添付図面から明らか
になるであろう。
The above and other objects and novel features of the present invention will become apparent from the description of this specification and the accompanying drawings.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち代表的なものの概要を簡単に説明すれば、次
の通りである。すなわち、サブスレッショルド電流低減
方式を採るダイナミック型RAM等において、例えば、
短い復帰時間を必要とするが同時に動作状態とされる回
路数の少ないXアドレスデコーダ,ワード線駆動回路な
らびにYアドレスデコーダ等のアドレスデコーダ部に、
スイッチドソース方式を採用し、復帰時間の影響を受け
にくくしかも同時に動作状態とされる回路数の多いアド
レスバッファ,アドレスプリデコーダならびにタイミン
グ発生回路等のランダムロジック部には、ウェル電位制
御方式を採用するなどして、ダイナミック型RAM等の
周辺回路を構成する各ブロックの特性に応じて、二つの
サブスレッショルド電流低減方式を選択的に組み合わせ
て採用する。また、ウェル電位制御方式を採用する回路
では、そのウェル電位をサブスレッショルド電流が低減
される電位に固定して用いる方式を選択的に組み合わせ
て採用する。
The following is a brief description of an outline of a typical invention among the inventions disclosed in the present application. That is, in a dynamic RAM or the like employing a subthreshold current reduction method, for example,
An address decoder such as an X address decoder, a word line drive circuit, and a Y address decoder which requires a short recovery time but has a small number of circuits which are simultaneously operated is provided.
The well-potential control method is adopted for the random logic part such as the address buffer, the address predecoder, and the timing generation circuit, which are less affected by the return time and are operated at the same time. For example, two sub-threshold current reduction methods are selectively combined in accordance with the characteristics of each block constituting a peripheral circuit such as a dynamic RAM. In a circuit adopting a well potential control method, a method in which the well potential is fixed to a potential at which a subthreshold current is reduced and selectively used is adopted.

【0009】上記した手段によれば、スイッチドソース
方式又はウェル電位制御方式を、それぞれに適合しうる
ブロックに選択的に採用することができるため、ダイナ
ミック型RAM等の構成を最適化し、各サブスレッショ
ルド電流低減方式の効果を充分に発揮することができ
る。
According to the above-described means, the switched source method or the well potential control method can be selectively adopted for blocks that can be adapted to each of them. The effect of the threshold current reduction method can be sufficiently exhibited.

【0010】[0010]

【発明の実施の形態】図1には、この発明が適用された
ダイナミック型RAMの一実施例のブロック図が示され
ている。同図をもとに、まずこの実施例のダイナミック
型RAMの構成及び動作の概要について説明する。な
お、図1の各ブロックを構成する回路素子は、特に制限
されないが、公知のMOSFET集積回路の製造技術に
より、単結晶シリコンのような1個の半導体基板面上に
形成される。
FIG. 1 is a block diagram showing one embodiment of a dynamic RAM to which the present invention is applied. First, an outline of the configuration and operation of the dynamic RAM according to this embodiment will be described with reference to FIG. Although the circuit elements constituting each block in FIG. 1 are not particularly limited, they are formed on a single semiconductor substrate surface such as single crystal silicon by a known MOSFET integrated circuit manufacturing technique.

【0011】図1において、この実施例のダイナミック
型RAMは、特に制限されないが、8個のメモリマット
MAT0〜MAT7を備え、これらのメモリマットのそ
れぞれは、図のメモリマットMAT0に代表して示され
るように、そのレイアウト所要面積の大半を占めて配置
されるメモリアレイMARYと、その直接周辺回路とな
るXアドレスデコーダXD,ワード線駆動回路WD,セ
ンスアンプSA,センスアンプ駆動回路SDならびにY
アドレスデコーダYDとを備える。
In FIG. 1, the dynamic RAM of this embodiment includes, but is not limited to, eight memory mats MAT0 to MAT7, each of which is represented by the memory mat MAT0 in FIG. As shown in the figure, a memory array MARY occupying most of the required area of the layout and an X address decoder XD, a word line drive circuit WD, a sense amplifier SA, a sense amplifier drive circuit SD and Y, which are direct peripheral circuits.
And an address decoder YD.

【0012】メモリマットMAT0〜MAT7のメモリ
アレイMARYは、図の垂直方向に平行して配置される
所定数のワード線と、水平方向に平行して配置される所
定数組の相補ビット線とをそれぞれ含む。これらのワー
ド線及び相補ビット線の交点には、情報蓄積キャパシタ
及びアドレス選択MOSFETからなる多数のダイナミ
ック型メモリセルがそれぞれ格子状に配置される。
The memory array MARY of the memory mats MAT0 to MAT7 includes a predetermined number of word lines arranged in parallel in the vertical direction in the figure and a predetermined number of complementary bit lines arranged in parallel in the horizontal direction. Include each. At the intersections of these word lines and complementary bit lines, a number of dynamic memory cells each composed of an information storage capacitor and an address selection MOSFET are arranged in a lattice.

【0013】メモリマットMAT0〜MAT7の各メモ
リアレイMARYを構成するワードは、その下方におい
て対応するワード線駆動回路WDに結合され、それぞれ
択一的に選択状態とされる。メモリマットMAT0〜M
AT7のワード線駆動回路WDには、対応するXアドレ
スデコーダXDから所定ビットのワード線駆動信号が供
給される。また、各メモリマットのXアドレスデコーダ
XDには、XプリデコーダXPから所定ビットのプリデ
コード信号が共通に供給され、タイミング発生回路TG
から内部制御信号XDGが共通に供給される。このXプ
リデコーダXPには、XアドレスバッファXBからi+
1ビットの内部アドレス信号X0〜Xiが供給される。
また、XアドレスバッファXBには、アドレス入力端子
A0〜Aiを介してXアドレス信号AX0〜AXiが時
分割的に供給され、タイミング発生回路TGから内部制
御信号XLが供給される。
The words forming each of the memory arrays MARY of the memory mats MAT0 to MAT7 are coupled to the corresponding word line drive circuits WD below the memory mats MAT0 to MAT7, and each of them is alternatively selected. Memory mats MAT0-M
A word line drive signal of a predetermined bit is supplied from the corresponding X address decoder XD to the word line drive circuit WD of the AT7. A predecode signal of a predetermined bit is commonly supplied from an X predecoder XP to an X address decoder XD of each memory mat, and a timing generation circuit TG
Supplies an internal control signal XDG in common. This X predecoder XP has i +
One-bit internal address signals X0 to Xi are supplied.
Further, X address signals AX0 to AXi are supplied to the X address buffer XB in a time-division manner via address input terminals A0 to Ai, and an internal control signal XL is supplied from the timing generation circuit TG.

【0014】XアドレスバッファXBは、外部のアクセ
ス装置からアドレス入力端子A0〜Aiを介して供給さ
れるXアドレス信号AX0〜AXiを内部制御信号XL
に従って取り込み、保持するとともに、これらのXアド
レス信号をもとに内部アドレス信号X0〜Xiを形成し
て、XプリデコーダXPに供給する。XプリデコーダX
Pは、XアドレスバッファXBから供給される内部アド
レス信号X0〜Xiを所定ビットずつ組み合わせてデコ
ードし、対応するプリデコード信号を選択的に形成し
て、メモリマットMAT0〜MAT7の各Xアドレスデ
コーダXDに供給する。メモリマットMAT0〜MAT
7の各XアドレスデコーダXDは、内部制御信号XDG
のハイレベルを受けて選択的に動作状態とされ、Xプリ
デコーダXPから供給されるプリデコード信号を組み合
わせてデコードし、対応するワード線駆動信号を択一的
に有効レベルとする。ワード線駆動回路WDは、これら
のワード線駆動信号の択一的な有効レベルを受けて、対
応するメモリアレイMARYの対応するワード線を択一
的にハイレベルの選択状態とする。
The X address buffer XB converts X address signals AX0 to AXi supplied from an external access device via address input terminals A0 to Ai into an internal control signal XL.
And the internal address signals X0 to Xi are formed based on these X address signals and supplied to the X predecoder XP. X predecoder X
P decodes the internal address signals X0 to Xi supplied from the X address buffer XB in combination by predetermined bits, selectively forms a corresponding predecode signal, and selects each X address decoder XD of the memory mats MAT0 to MAT7. To supply. Memory mats MAT0-MAT
7 is provided with an internal control signal XDG.
Is selectively activated in response to the high level, and the predecode signal supplied from the X predecoder XP is combined and decoded, and the corresponding word line drive signal is alternatively set to the valid level. The word line drive circuit WD receives the alternative valid level of these word line drive signals and selectively sets the corresponding word line of the corresponding memory array MARY to a high level selection state.

【0015】次に、メモリマットMAT0〜MAT7の
メモリアレイMARYを構成する相補ビット線は、その
左方において対応するセンスアンプSAに結合され、こ
のセンスアンプSAを介して相補共通データ線CD0*
〜CD7*(ここで、例えば非反転共通データ線CD0
及び反転共通データ線CD0Bを、合わせて相補共通デ
ータ線CD0*のように*を付して表す。また、それが
有効とされるとき選択的にロウレベルとされるいわゆる
反転信号等については、その名称の末尾にBを付して表
す。以下同様)にそれぞれ択一的に接続される。
Next, the complementary bit lines constituting the memory array MARY of the memory mats MAT0 to MAT7 are coupled to the corresponding sense amplifier SA on the left side, and the complementary common data line CD0 * is connected via the sense amplifier SA.
To CD7 * (here, for example, the non-inverted common data line CD0
In addition, the inverted common data line CD0B is indicated by asterisks like a complementary common data line CD0 *. In addition, a so-called inverted signal or the like which is selectively set to a low level when it becomes valid is indicated by adding a B to the end of its name. The same applies hereinafter).

【0016】メモリマットMAT0〜MAT7の各セン
スアンプSAには、対応するYアドレスデコーダYDか
ら所定数のビット線選択信号がそれぞれ供給され、対応
するセンスアンプ駆動回路SDから図示されないコモン
ソース線CSP及びCSNを介してその動作電源となる
電源電圧VCC及び接地電位VSSが選択的に供給され
る。これらのセンスアンプ駆動回路SDには、タイミン
グ発生回路TGから内部制御信号PAが共通に供給され
る。また、各メモリマットのYアドレスデコーダYDに
は、YプリデコーダYPから所定ビットのプリデコード
信号が共通に供給され、タイミング発生回路TGから内
部制御信号YDGが共通に供給される。Yプリデコーダ
YPには、YアドレスバッファYBからi+1ビットの
内部アドレス信号Y0〜Yiが供給される。また、Yア
ドレスバッファYBには、アドレス入力端子A0〜Ai
を介してYアドレス信号AY0〜AYiが時分割的に供
給され、タイミング発生回路TGから内部制御信号YL
が供給される。
Each of the sense amplifiers SA of the memory mats MAT0 to MAT7 is supplied with a predetermined number of bit line selection signals from a corresponding Y address decoder YD, and receives a common source line CSP (not shown) from a corresponding sense amplifier driving circuit SD. A power supply voltage VCC and a ground potential VSS as the operation power supply are selectively supplied via the CSN. These sense amplifier drive circuits SD are commonly supplied with an internal control signal PA from a timing generation circuit TG. Further, a predecode signal of a predetermined bit is commonly supplied from a Y predecoder YP to a Y address decoder YD of each memory mat, and an internal control signal YDG is commonly supplied from a timing generation circuit TG. The Y predecoder YP is supplied with i + 1-bit internal address signals Y0 to Yi from a Y address buffer YB. The Y address buffer YB has address input terminals A0 to Ai.
Address signals AY0 to AYi are supplied in a time-division manner through the internal control signal YL from the timing generation circuit TG.
Is supplied.

【0017】YアドレスバッファYBは、アドレス入力
端子A0〜Aiを介して供給されるYアドレス信号AY
0〜AYiを内部制御信号YLに従って取り込み、保持
するとともに、これらのYアドレス信号をもとに内部ア
ドレス信号Y0〜Yiを形成し、YプリデコーダYPに
供給する。YプリデコーダYPは、Yアドレスバッファ
YBから供給される内部アドレス信号Y0〜Yiを所定
ビットずつ組み合わせてデコードし、対応するプリデコ
ード信号を選択的に形成して、メモリマットMAT0〜
MAT7のYアドレスデコーダYDに供給する。メモリ
マットMAT0〜MAT7のYアドレスデコーダYD
は、内部制御信号YDGのハイレベルを受けてそれぞれ
選択的に動作状態とされ、YプリデコーダYPから供給
されるプリデコード信号を組み合わせてデコードし、そ
の出力信号たるビット線選択信号の対応するビットを択
一的にハイレベルの選択状態とする。
The Y address buffer YB is provided with a Y address signal AY supplied via address input terminals A0 to Ai.
0 to AYi are captured and held in accordance with the internal control signal YL, and the internal address signals Y0 to Yi are formed based on these Y address signals and supplied to the Y predecoder YP. Y predecoder YP decodes internal address signals Y0 to Yi supplied from Y address buffer YB in combination by predetermined bits, selectively forms corresponding predecode signals, and generates memory mats MAT0 to MAT0.
It is supplied to the Y address decoder YD of MAT7. Y address decoder YD of memory mats MAT0-MAT7
Are selectively turned on in response to the high level of the internal control signal YDG, and are decoded by combining the predecode signals supplied from the Y predecoder YP. Is alternatively set to a high-level selection state.

【0018】メモリマットMAT0〜MAT7のセンス
アンプSAは、メモリアレイMARYの各相補ビット線
に対応して設けられる所定数の単位回路をそれぞれ含
み、これらの単位回路のそれぞれは、一対のCMOS
(相補型MOS)インバータが交差結合されてなる単位
増幅回路と、一対のスイッチMOSFETとを含む。こ
のうち、各単位回路の単位増幅回路は、内部制御信号P
Aがハイレベルとされることで選択的にかつ一斉に動作
状態とされ、メモリアレイMARYの選択されたワード
線に結合される所定数のメモリセルから対応する相補ビ
ット線を介して出力される微小読み出し信号をそれぞれ
増幅して、ハイレベル又はロウレベルの2値読み出し信
号とする。また、各単位回路のスイッチMOSFET
は、ビット線選択信号の対応するビットがハイレベルと
されることでそれぞれ選択的にオン状態とされ、各メモ
リアレイMARYの対応する1組の相補ビット線と相補
共通データ線CD0*〜CD7*との間をそれぞれ選択
的に接続状態とする。
The sense amplifiers SA of the memory mats MAT0 to MAT7 each include a predetermined number of unit circuits provided corresponding to each complementary bit line of the memory array MARY. Each of these unit circuits is a pair of CMOS circuits.
(Complementary MOS) Includes a unit amplifier circuit in which inverters are cross-coupled and a pair of switch MOSFETs. Of these, the unit amplifier circuit of each unit circuit receives the internal control signal P
A is set to a high level to selectively and collectively operate, and a predetermined number of memory cells coupled to a selected word line of the memory array MARY are output via corresponding complementary bit lines. Each of the small read signals is amplified to be a high-level or low-level binary read signal. Also, switch MOSFET of each unit circuit
Are selectively turned on when the corresponding bit of the bit line select signal is set to a high level, and a corresponding set of complementary bit lines and complementary common data lines CD0 * to CD7 * of each memory array MARY are provided. Are selectively connected to each other.

【0019】相補共通データ線CD0*〜CD7*は、
データ入出力回路IOの対応する単位回路に結合され
る。データ入出力回路IOの各単位回路は、図示されな
いライトアンプ及びメインアンプならびにデータ入力バ
ッファ及びデータ出力バッファをそれぞれ含む。このう
ち、各単位回路のライトアンプの出力端子及びメインア
ンプの入力端子は、対応する相補共通データ線CD0*
〜CD7*にそれぞれ共通結合される。また、各単位回
路のライトアンプの入力端子は、対応するデータ入力バ
ッファの出力端子にそれぞれ結合され、各単位回路のデ
ータ入力バッファの入力端子は、対応するデータ入出力
端子D0〜D7にそれぞれ結合される。さらに、各単位
回路のメインアンプの出力端子は、対応するデータ出力
バッファの入力端子にそれぞれ結合され、各単位回路の
データ出力バッファの出力端子は、対応するデータ入出
力端子D0〜D7にそれぞれ結合される。
The complementary common data lines CD0 * to CD7 * are
The data input / output circuit IO is coupled to a corresponding unit circuit. Each unit circuit of the data input / output circuit IO includes a write amplifier and a main amplifier (not shown), a data input buffer and a data output buffer, respectively. Among these, the output terminal of the write amplifier and the input terminal of the main amplifier of each unit circuit are connected to the corresponding complementary common data line CD0 *.
To CD7 *. The input terminals of the write amplifier of each unit circuit are respectively coupled to the output terminals of the corresponding data input buffers, and the input terminals of the data input buffer of each unit circuit are respectively coupled to the corresponding data input / output terminals D0 to D7. Is done. Further, the output terminal of the main amplifier of each unit circuit is connected to the input terminal of the corresponding data output buffer, and the output terminal of the data output buffer of each unit circuit is connected to the corresponding data input / output terminals D0 to D7. Is done.

【0020】データ入出力回路IOの各単位回路のデー
タ入力バッファは、ダイナミック型RAMが書き込みモ
ードで選択状態とされるとき、データ入力端子D0〜D
7を介して供給される書き込みデータの対応するビット
を取り込み、対応するライトアンプに伝達する。これら
の書き込みデータは、各単位回路のライトアンプによっ
て所定の相補書き込み信号とされた後、相補共通データ
線CD0*〜CD7*を介してメモリマットMAT0〜
MAT7の各メモリアレイMARYの選択されたそれぞ
れ1個、合計8個のメモリセルに書き込まれる。
The data input buffers of the unit circuits of the data input / output circuit IO are provided with data input terminals D0 to D0 when the dynamic RAM is selected in the write mode.
The corresponding bit of the write data supplied via the interface 7 is fetched and transmitted to the corresponding write amplifier. These write data are converted into predetermined complementary write signals by write amplifiers of each unit circuit, and then are supplied to memory mats MAT0 to MAT0 via complementary common data lines CD0 * to CD7 *.
The data is written into a total of eight memory cells, one selected from each of the memory arrays MARY of the MAT7.

【0021】一方、データ入出力回路IOの各単位回路
のメインアンプは、ダイナミック型RAMが読み出しモ
ードで選択状態とされるとき、メモリマットMAT0〜
MAT7の選択された合計8個のメモリセルから相補共
通データ線CD0*〜CD7*を介して出力される2値
読み出し信号をさらに増幅して、対応するデータ出力バ
ッファにそれぞれ伝達する。これらの読み出しデータ
は、各単位回路のデータ出力バッファからデータ入出力
端子D0〜D7を介して出力される。
On the other hand, when the dynamic RAM is selected in the read mode, the main amplifiers of the unit circuits of the data input / output circuit IO are connected to the memory mats MAT0 to MAT0.
Binary read signals output from the selected eight memory cells of MAT7 via complementary common data lines CD0 * to CD7 * are further amplified and transmitted to corresponding data output buffers. These read data are output from the data output buffers of each unit circuit via the data input / output terminals D0 to D7.

【0022】タイミング発生回路TGは、外部のアクセ
ス装置から起動制御信号として供給されるロウアドレス
ストローブ信号RASB,カラムアドレスストローブ信
号CASBならびにライトイネーブル信号WEBをもと
に、上記各種の内部制御信号を選択的に形成して、ダイ
ナミック型RAMの各部に供給する。また、内部電圧発
生回路VGは、外部端子VCC又はVSSを介して供給
される電源電圧VCC及び接地電位VSSをもとに、所
定の内部電圧VWL及びVBBを生成し、ダイナミック
型RAMの各部に供給する。なお、特に制限されない
が、電源電圧VCCは、+3.3Vのような所定の正電
位とされる。また、内部電圧VWLは、−1Vのような
所定の負電位とされ、後述するように、所定の回路のP
チャンネルMOSFETが形成されるウェル領域に基板
電圧として供給される。さらに、内部電圧VBBは、同
様な所定の負電位とされ、ダイナミック型RAMの形成
基体となる半導体基板に基板バックバイアス電圧として
供給される。
The timing generation circuit TG selects various internal control signals based on a row address strobe signal RASB, a column address strobe signal CASB, and a write enable signal WEB supplied as an activation control signal from an external access device. And supply it to each part of the dynamic RAM. Further, the internal voltage generation circuit VG generates predetermined internal voltages VWL and VBB based on the power supply voltage VCC and the ground potential VSS supplied via the external terminals VCC or VSS, and supplies them to the respective parts of the dynamic RAM. I do. Although not particularly limited, the power supply voltage VCC is set to a predetermined positive potential such as + 3.3V. Further, the internal voltage VWL is set to a predetermined negative potential such as −1 V, and as described later, the P
A substrate voltage is supplied to a well region where a channel MOSFET is formed. Further, the internal voltage VBB is set to the same predetermined negative potential, and is supplied as a substrate back bias voltage to a semiconductor substrate serving as a formation base of the dynamic RAM.

【0023】この実施例において、ダイナミック型RA
Mは、周辺回路を構成する各ブロックの特性に合わせて
二つのサブスレッショルド電流低減方式、つまりスイッ
チドソース方式及びウェル電位制御方式を選択的に組み
合わせて採用している。すなわち、この実施例のダイナ
ミック型RAMでは、特に制限されないが、図1に網か
け表示されるように、XアドレスデコーダXD,ワード
線駆動回路WD,センスアンプ駆動回路SDならびにY
アドレスデコーダYDにおいてスイッチドソース方式が
採られるとともに、同図に斜線表示されるように、Xア
ドレスバッファXB,XプリデコーダXP,Yアドレス
バッファYB,YプリデコーダYPならびにタイミング
発生回路TGにおいてウェル電位制御方式が採られる。
これにより、スイッチドソース方式又はウェル電位制御
方式を、それぞれに適合しうるブロックに選択的に採用
し、ダイナミック型RAM等の構成を最適化して、各方
式の効果を充分に発揮することができる。スイッチドソ
ース方式及びウェル電位制御方式の利害得失等について
は、後で詳細に説明する。なお、タイミング発生回路T
Gは、図3に示されるように、スイッチドソース方式及
びウェル電位制御方式のいずれをも採らないブロックと
してもよい。
In this embodiment, a dynamic RA
M employs a selective combination of two sub-threshold current reduction methods, that is, a switched source method and a well potential control method, according to the characteristics of each block constituting the peripheral circuit. That is, in the dynamic RAM according to the present embodiment, although not particularly limited, as indicated by hatching in FIG. 1, the X address decoder XD, the word line drive circuit WD, the sense amplifier drive circuits SD and Y
A switched source method is employed in the address decoder YD, and as indicated by hatching in the figure, the well potentials in the X address buffer XB, the X predecoder XP, the Y address buffer YB, the Y predecoder YP, and the timing generation circuit TG. A control method is adopted.
As a result, the switched source method or the well potential control method can be selectively adopted for blocks that can be adapted to each of them, and the configuration of a dynamic RAM or the like can be optimized, and the effect of each method can be fully exhibited. . The advantages and disadvantages of the switched source method and the well potential control method will be described later in detail. Note that the timing generation circuit T
As shown in FIG. 3, G may be a block that does not employ any of the switched source method and the well potential control method.

【0024】図2には、図1のダイナミック型RAMの
一実施例の基板配置図が示されている。同図をもとに、
この実施例のダイナミック型RAMの基板レイアウトの
概要について説明する。なお、メモリマットMAT0〜
MAT7に関する以下の説明は、メモリマットMAT0
を例に進める。また、以下の記述では、図2の位置関係
をもって半導体基板CHIP面での上下左右を表す。
FIG. 2 is a substrate layout diagram of one embodiment of the dynamic RAM of FIG. Based on the figure,
The outline of the substrate layout of the dynamic RAM according to this embodiment will be described. Note that the memory mats MAT0 to MAT0
The following description regarding MAT7 is based on the description of the memory mat MAT0.
Let's take an example. Further, in the following description, the positional relationship shown in FIG.

【0025】図2において、ダイナミック型RAMは、
いわゆるLOC(Lead OnChip)パッケージ
方式を採り、ボンディングパッドは、半導体基板CHI
Pの長辺方向つまり縦の中心線に沿って直線状に集中し
て配置される。これらのボンディングパッドの近傍に
は、静電保護回路を含む入力回路(入力バッファ)及び
出力回路(出力バッファ)や、これを含むXアドレスバ
ッファXB,YアドレスバッファYBならびにタイミン
グ発生回路TG等が配置される。
In FIG. 2, the dynamic RAM is
A so-called LOC (Lead On Chip) package method is adopted, and the bonding pads are formed on the semiconductor substrate CHI.
P is linearly concentrated along the long side direction of P, that is, along the vertical center line. In the vicinity of these bonding pads, an input circuit (input buffer) and an output circuit (output buffer) including an electrostatic protection circuit, an X address buffer XB and a Y address buffer YB including the same, and a timing generation circuit TG are arranged. Is done.

【0026】半導体基板CHIPの縦の中心線の左側に
は、上からメモリマットMAT0,MAT2,MAT4
ならびにMAT6が順次配置され、その右側には、メモ
リマットMAT1,MAT3,MAT5ならびにMAT
7が配置される。
On the left side of the vertical center line of the semiconductor substrate CHIP, the memory mats MAT0, MAT2, MAT4
MAT6 are sequentially arranged, and on the right side thereof, memory mats MAT1, MAT3, MAT5 and MAT are arranged.
7 are arranged.

【0027】ここで、メモリマットMAT0〜MAT7
のそれぞれは、前述のように、メモリアレイMARYを
備え、このメモリアレイMARYは、メモリマットMA
T0に例示されるように、XアドレスデコーダXD及び
ワード線駆動回路WDをはさむべく8対のサブメモリア
レイMARYL及びMARYRに分割される。サブメモ
リアレイMARYL及びMARYRの内側には、同様に
分割されたセンスアンプSAL及びSARが配置され、
そのさらに内側には、やはり分割されたYアドレスデコ
ーダYDL及びYDRが配置される。対をなすセンスア
ンプSAL及びSARの間には、対応するセンスアンプ
駆動回路SDが配置される。
Here, memory mats MAT0-MAT7
Have a memory array MARY as described above, and the memory array MARY includes a memory mat MA
As exemplified by T0, the memory cell is divided into eight pairs of sub-memory arrays MARYL and MARYR so as to sandwich the X address decoder XD and the word line drive circuit WD. Sense amplifiers SAL and SAR, which are similarly divided, are arranged inside the sub memory arrays MARYL and MARYR,
Further on the inside, divided Y address decoders YDL and YDR are also arranged. A corresponding sense amplifier drive circuit SD is arranged between a pair of sense amplifiers SAL and SAR.

【0028】前述のように、この実施例では、図2に網
かけ表示されたXアドレスデコーダXD,ワード線駆動
回路WD,センスアンプ駆動回路SDならびにYアドレ
スデコーダYDにスイッチドソース方式が採られ、斜線
表示されたXアドレスバッファXB,XプリデコーダX
P,YアドレスバッファYB,YプリデコーダYPなら
びにタイミング発生回路TGにはウェル電位制御方式が
採られる。なお、タイミング発生回路TGは、図4に示
されるように、スイッチドソース方式及びウェル電位制
御方式のいずれをも採らないブロックとしてもよい。
As described above, in this embodiment, a switched source system is employed for the X address decoder XD, the word line drive circuit WD, the sense amplifier drive circuit SD, and the Y address decoder YD, which are shaded in FIG. , X address buffer XB, X predecoder X indicated by oblique lines
The P, Y address buffers YB, Y predecoder YP, and timing generation circuit TG adopt a well potential control method. Note that the timing generation circuit TG may be a block that does not employ any of the switched source method and the well potential control method as shown in FIG.

【0029】図5には、図1のダイナミック型RAMに
含まれるアドレスデコーダ部(第1の論理回路)の一実
施例の基本的回路図が示され、図6には、その一実施例
の信号波形図が示されている。両図をもとに、この実施
例のダイナミック型RAMのXアドレスデコーダXD,
ワード線駆動回路WDならびにYアドレスバッファYB
に代表されるアドレスデコーダ部の基本的回路構成とそ
の特徴について説明する。なお、図5に示される回路構
成は、この実施例のダイナミック型RAMのアドレスデ
コーダ部の基本的構成を示すものであって、アドレスデ
コーダ部の実際の具体的構成や論理構成を言及するもの
ではない。また、図5において、そのチャネル(バック
ゲート)部に矢印が付されるMOSFETはPチャンネ
ル型であって、矢印の付されないNチャンネルMOSF
ETと区別される。
FIG. 5 is a basic circuit diagram of an embodiment of an address decoder section (first logic circuit) included in the dynamic RAM of FIG. 1, and FIG. 6 is a circuit diagram of the embodiment. A signal waveform diagram is shown. Based on these figures, the X address decoder XD,
Word line drive circuit WD and Y address buffer YB
The basic circuit configuration of the address decoder unit represented by the above and its features will be described. The circuit configuration shown in FIG. 5 shows the basic configuration of the address decoder section of the dynamic RAM of this embodiment, and does not refer to the actual specific configuration or logical configuration of the address decoder section. Absent. In FIG. 5, the MOSFET with an arrow at its channel (back gate) portion is a P-channel type, and an N-channel MOSF without an arrow.
It is distinguished from ET.

【0030】図5において、アドレスデコーダ部は、特
に制限されないが、直列結合された4個のCMOSイン
バータV1〜V4を含む。これらのインバータV1〜V
4のそれぞれは、周知のように、そのゲート及びドレイ
ンが共通結合された一対のPチャンネル及びNチャンネ
ルMOSFETからなる。各対のPチャンネル及びNチ
ャンネルMOSFETの共通結合されたゲートは、各イ
ンバータの入力端子となり、共通結合されたドレイン
は、その出力端子となる。
In FIG. 5, although not particularly limited, the address decoder section includes four CMOS inverters V1 to V4 connected in series. These inverters V1 to V
Each of the four, as is well known, comprises a pair of P-channel and N-channel MOSFETs whose gates and drains are commonly coupled. The commonly coupled gate of each pair of P-channel and N-channel MOSFETs is the input terminal of each inverter, and the commonly coupled drain is its output terminal.

【0031】アドレスデコーダ部を構成する先頭のイン
バータV1の入力端子には、図示されない前段回路から
内部信号ADIが供給され、最後のインバータV4の出
力信号は、内部信号ADOとして図示されない後段回路
に供給される。なお、特に制限されないが、ダイナミッ
ク型RAMならびにこれを含むシステムがスタンバイ状
態とされるとき、内部信号ADIは接地電位VSSのよ
うなロウレベル‘L’に固定される。したがって、イン
バータV1の出力信号のスタンバイ時における論理レベ
ルは、電源電圧VCCのようなハイレベル‘H’とな
り、インバータV2及びV3の出力信号のスタンバイ時
における論理レベルは、それぞれロウレベル‘L’及び
ハイレベル‘H’となる。言うまでもなく、インバータ
V4の出力信号つまり内部信号ADOのスタンバイ時に
おける論理レベルは、ロウレベル‘L’となる。言い換
えるならば、スタンバイ時におけるインバータV1及び
V3の入力信号の論理レベルは、ともにロウレベル
‘L’となり、インバータV2及びV4の入力信号の論
理レベルは、ともにハイレベル‘H 'となる。
The input signal of the first inverter V1 constituting the address decoder section is supplied with an internal signal ADI from a preceding circuit (not shown), and the output signal of the last inverter V4 is supplied to a subsequent circuit (not shown) as an internal signal ADO. Is done. Although not particularly limited, when the dynamic RAM and the system including the dynamic RAM are in a standby state, the internal signal ADI is fixed at a low level “L” such as the ground potential VSS. Therefore, the logic level of the output signal of the inverter V1 at the standby time becomes a high level “H” like the power supply voltage VCC, and the logic levels of the output signals of the inverters V2 and V3 at the standby time are the low level “L” and the high level, respectively. It becomes level 'H'. Needless to say, the logic level of the output signal of the inverter V4, that is, the internal signal ADO during standby is low level "L". In other words, the logic levels of the input signals of the inverters V1 and V3 at the time of standby are both low level 'L', and the logic levels of the input signals of the inverters V2 and V4 are both high level 'H'.

【0032】この実施例において、Xアドレスデコーダ
XD,ワード線駆動回路WDならびにYアドレスデコー
ダYDを含むアドレスデコーダ部には、サブスレッショ
ルド電流の低減を図るため、スイッチドソース方式が採
られる。すなわち、ダイナミック型RAMならびにこれ
を含むシステムがスタンバイ状態とされるとき、その入
力信号の論理レベルがロウレベル‘L’に固定されるイ
ンバータV1及びV3では、その高電位側電源端子が電
源電圧供給配線SVCCに結合されるが、その低電位側
電源端子はサブ接地電位供給配線SVSTに結合され
る。また、その入力信号の論理レベルがハイレベル
‘H’に固定されるインバータV2及びV4では、その
低電位側電源端子が接地電位供給配線SVSSに結合さ
れるが、その高電位側電源端子はサブ電源電圧供給配線
SVCTに結合される。
In this embodiment, a switched source system is employed for the address decoder section including the X address decoder XD, the word line drive circuit WD and the Y address decoder YD in order to reduce the subthreshold current. That is, when the dynamic RAM and the system including the same are in the standby state, the high potential side power supply terminals of the inverters V1 and V3 whose input signal logic levels are fixed to the low level "L" are connected to the power supply line. Although coupled to SVCC, its lower potential side power supply terminal is coupled to sub-ground potential supply line SVST. In the inverters V2 and V4 in which the logic level of the input signal is fixed to the high level "H", the low-potential-side power supply terminal is coupled to the ground potential supply line SVSS, but the high-potential-side power supply terminal is It is coupled to power supply voltage supply wiring SVCT.

【0033】アドレスデコーダ部の電源電圧供給配線S
VCCとサブ電源電圧供給配線SVCTとの間には、そ
のゲートにスイッチ制御信号つまり内部制御信号CSP
を受けるPチャンネル型のスイッチMOSFETP1が
設けられ、接地電位供給配線SVSSとサブ接地電位供
給配線SVSTとの間には、そのゲートに内部信号CS
Nを受けるNチャンネル型のスイッチMOSFETN1
が設けられる。なお、電源電圧供給配線SVCCには、
図6に示されるように、ダイナミック型RAMの動作状
態に関係なく電源電圧VCCが常時供給され、接地電位
供給配線SVSSには、接地電位VSSつまり0Vが常
時供給される。一方、内部制御信号CSPは、ダイナミ
ック型RAMがスタンバイ状態とされるとき、電源電圧
VCCのようなハイレベルとされ、ダイナミック型RA
Mがアクティブ状態とされるときには、接地電位VSS
のようなロウレベルとされる。また、内部制御信号CS
Nは、ダイナミック型RAMがスタンバイ状態とされる
とき、接地電位VSSのようなハイレベルとされ、ダイ
ナミック型RAMがアクティブ状態とされるときには、
電源電圧VCCのようなハイレベルとされる。
The power supply voltage supply line S of the address decoder section
Between VCC and the sub power supply voltage supply line SVCT, a gate is provided with a switch control signal, that is, an internal control signal CSP.
A P-channel type switch MOSFET P1 is provided between the ground potential supply line SVSS and the sub-ground potential supply line SVST.
N-channel type switch MOSFET N1 receiving N
Is provided. The power supply voltage supply wiring SVCC has
As shown in FIG. 6, the power supply voltage VCC is always supplied irrespective of the operation state of the dynamic RAM, and the ground potential VSS, that is, 0 V is always supplied to the ground potential supply wiring SVSS. On the other hand, when the dynamic RAM is in the standby state, the internal control signal CSP is set to a high level such as the power supply voltage VCC, and the dynamic RA
When M is activated, the ground potential VSS
Is set to a low level. Also, the internal control signal CS
N is set to a high level such as the ground potential VSS when the dynamic RAM is in the standby state, and N is set when the dynamic RAM is in the active state.
It is set to a high level like the power supply voltage VCC.

【0034】ダイナミック型RAMがアクティブ状態と
されるとき、スイッチMOSFETP1は、内部制御信
号CSPのロウレベルを受けてオン状態となり、スイッ
チMOSFETN1は、内部制御信号CSNのハイレベ
ルを受けてオン状態となる。したがって、サブ電源電圧
供給配線SVCTには、スイッチMOSFETP1を介
して電源電圧VCCが供給され、サブ接地電位供給配線
SVSTには、スイッチMOSFETN1を介して接地
電位VSSが供給される。
When the dynamic RAM is activated, the switch MOSFET P1 is turned on in response to the low level of the internal control signal CSP, and the switch MOSFET N1 is turned on in response to the high level of the internal control signal CSN. Accordingly, power supply voltage VCC is supplied to sub power supply voltage supply wiring SVCT via switch MOSFET P1, and ground potential VSS is supplied to sub ground potential supply wiring SVST via switch MOSFET N1.

【0035】一方、ダイナミック型RAMがスタンバイ
状態とされるとき、スイッチMOSFETP1は、内部
制御信号CSPのハイレベルを受けてオフ状態となり、
スイッチMOSFETN1は、内部制御信号CSNのロ
ウレベルを受けてオフ状態となる。したがって、サブ電
源電圧供給配線SVCTの電位は、スイッチMOSFE
TP1とインバータV2及びV4を構成するPチャンネ
ルMOSFETとのオフ抵抗比に応じて、例えば電源電
圧VCCより0.3Vだけ低い3.0Vに設定され、サ
ブ接地電位供給配線SVSTの電位は、インバータV1
及びV3を構成するNチャンネルMOSFETとスイッ
チMOSFETN1とのオフ抵抗比に応じて、接地電位
VSSより0.3Vだけ高い0.3Vに設定される。
On the other hand, when the dynamic RAM is in the standby state, the switch MOSFET P1 is turned off in response to the high level of the internal control signal CSP,
The switch MOSFET N1 is turned off in response to the low level of the internal control signal CSN. Therefore, the potential of sub power supply voltage supply line SVCT is
According to the off-resistance ratio between TP1 and the P-channel MOSFETs constituting the inverters V2 and V4, for example, it is set to 3.0 V lower than the power supply voltage VCC by 0.3 V, and the potential of the sub-ground potential supply line SVST is set to the inverter V1.
And 0.3 V higher than the ground potential VSS by 0.3 V in accordance with the off-resistance ratio between the N-channel MOSFET and the switch MOSFET N1 forming V3.

【0036】これらのことから、その入力信号のスタン
バイ時における論理レベルがロウレベル‘L’に固定さ
れるアドレスデコーダ部のインバータV1及びV3で
は、PチャンネルMOSFETは各入力信号のロウレベ
ルを受けてオン状態となるが、NチャンネルMOSFE
Tはそのゲート及びソース間が逆バイアス状態となって
深いオフ状態となり、これによってそのサブスレッショ
ルド電流が低減される。一方、その入力信号のスタンバ
イ時における論理レベルがハイレベル‘H’に固定され
るアドレスデコーダ部のインバータV2及びV4では、
NチャンネルMOSFETは各入力信号のハイレベルを
受けてオン状態となるが、PチャンネルMOSFETは
そのゲート及びソース間が逆バイアス状態となって深い
オフ状態となり、これによってそのサブスレッショルド
電流が低減される。
From these facts, in the inverters V1 and V3 of the address decoder unit in which the logic level of the input signal during standby is fixed to the low level "L", the P-channel MOSFET receives the low level of each input signal and turns on. , But N-channel MOSFE
T is in a deep off state due to a reverse bias state between its gate and source, thereby reducing its subthreshold current. On the other hand, in the inverters V2 and V4 of the address decoder unit in which the logic level of the input signal during standby is fixed to the high level “H”,
The N-channel MOSFET is turned on in response to the high level of each input signal, while the P-channel MOSFET is in a deep off state with a reverse bias between its gate and source, thereby reducing its subthreshold current. .

【0037】XアドレスバッファXB,ワード線駆動回
路WDならびにYアドレスデコーダYDを含むアドレス
デコーダ部は、比較的短い復帰時間を必要とするが、そ
の同時に動作状態とされる回路数は、例えばワード線が
択一的に選択状態とされるため、少ない。アドレスデコ
ーダ部のこのような特性は、後述するように、スイッチ
ドソース方式と相性が良く、これによってダイナミック
型RAMの構成を最適化し、スイッチドソース方式の効
果を充分に活かすことができる。
The address decoder section including the X address buffer XB, the word line driving circuit WD, and the Y address decoder YD requires a relatively short recovery time. Is selectively selected, so the number is small. Such characteristics of the address decoder section are compatible with the switched-source method, as described later, so that the configuration of the dynamic RAM can be optimized and the effect of the switched-source method can be fully utilized.

【0038】図7には、図1のダイナミック型RAMに
含まれるランダムロジック部(第2の論理回路)の第1
の実施例の基本的断面構造図が示されている。同図によ
り、この実施例のダイナミック型RAMのタイミング発
生回路TGに代表されるランダムロジック部の基本的断
面構造とその特徴について説明する。なお、図7は、ラ
ンダムロジック部の基本的デバイス構造の概要を示すも
のであって、その実際の具体的デバイス構成や形状を言
及するものではない。
FIG. 7 shows a first example of a random logic section (second logic circuit) included in the dynamic RAM of FIG.
2 is a basic sectional structural view of the embodiment. The basic cross-sectional structure of the random logic section represented by the timing generation circuit TG of the dynamic RAM of this embodiment and its features will be described with reference to FIG. FIG. 7 shows an outline of the basic device structure of the random logic unit, and does not refer to the actual specific device configuration or shape.

【0039】図7において、この実施例のダイナミック
型RAMは、P型半導体基板PSUBをその形成基体と
する。また、ランダムロジック部を構成するPチャンネ
ルMOSFET(PMOS)は、半導体基板PSUB面
上のN型ウェル領域NWELLに形成された一対のP型
拡散層P+ をそのソース及びドレインとし、Nチャンネ
ルMOSFET(NMOS)は、半導体基板PSUB面
上のP型ウェル領域PWELLに形成された一対のN型
拡散層N+ をそのソース及びドレインとする。Pチャン
ネル及びNチャンネルMOSFETのソース又はドレイ
ンとなる一対のP型拡散層P+ 又はN型拡散層N+
間、つまりそのチャネルの上層には、所定の膜厚の絶縁
膜ILを挟んでゲート層FGがそれぞれ形成される。こ
れらのゲート層FGつまり各MOSFETのゲートに
は、電源電圧VCCをハイレベルとし接地電位VSSを
ロウレベルとする所定の内部信号が供給され、これを受
けて各MOSFETが選択的にオン状態又はオフ状態と
される。
In FIG. 7, the dynamic RAM of this embodiment has a P-type semiconductor substrate PSUB as a base body. The P-channel MOSFET (PMOS) constituting the random logic portion has a pair of P-type diffusion layers P + formed in an N-type well region NWELL on the surface of the semiconductor substrate PSUB as its source and drain, and has an N-channel MOSFET (PMOS). The NMOS has a pair of N-type diffusion layers N + formed in the P-type well region PWELL on the surface of the semiconductor substrate PSUB as its source and drain. A gate is provided between a pair of P-type diffusion layers P + or N-type diffusion layers N + serving as a source or a drain of the P-channel and N-channel MOSFETs, that is, an upper layer of the channel with an insulating film IL having a predetermined thickness interposed therebetween. The layers FG are respectively formed. A predetermined internal signal for setting the power supply voltage VCC to a high level and the ground potential VSS to a low level is supplied to these gate layers FG, that is, the gates of the MOSFETs. In response to this, each MOSFET is selectively turned on or off. It is said.

【0040】この実施例において、NチャンネルMOS
FETが形成されるP型ウェル領域PWELLには、対
応するP型拡散層P+ を介して所定の内部電圧VWLが
供給される。この内部電圧VWLは、ダイナミック型R
AMがアクティブ状態とされるとき、接地電位VSSつ
まり0Vとされ、ダイナミック型RAMがスタンバイ状
態とされるときには、例えば−1Vのような負電位とさ
れる。この結果、ランダムロジック部を構成するNチャ
ンネルMOSFETは、ダイナミック型RAMがアクテ
ィブ状態とされ内部電圧VWLが接地電位VSSとされ
るとき、比較的浅いバイアス状態となって高速動作する
ことが可能となるが、ダイナミック型RAMがスタンバ
イ状態とされ内部電圧VWLが−1Vのような負電位と
されるときには、そのゲート及びソース間が比較的深い
逆バイアス状態となり、これによってそのサブスレッシ
ョルド電流が低減されるものとなる。
In this embodiment, an N-channel MOS
A predetermined internal voltage VWL is supplied to a P-type well region PWELL in which an FET is formed via a corresponding P-type diffusion layer P + . This internal voltage VWL is
When the AM is in the active state, it is set to the ground potential VSS, that is, 0V, and when the dynamic RAM is in the standby state, it is set to a negative potential such as -1V. As a result, when the dynamic RAM is activated and the internal voltage VWL is set to the ground potential VSS, the N-channel MOSFET constituting the random logic section is in a relatively shallow bias state and can operate at high speed. However, when the dynamic RAM is set to the standby state and the internal voltage VWL is set to a negative potential such as -1 V, a relatively deep reverse bias state is established between the gate and the source, thereby reducing the subthreshold current. It will be.

【0041】タイミング発生回路TGと、Xアドレスバ
ッファXB,XプリデコーダXP,Yアドレスバッファ
YBならびにYプリデコーダYPを含むランダムロジッ
ク部は、アクティブ時、同時に動作状態とされる回路数
は多いが、復帰時間の影響は受けにくい。ランダムロジ
ック部のこのような特性は、後述するように、ウェル電
位制御方式と相性が良く、これによってダイナミック型
RAMの構成を最適化し、スイッチドソース方式の効果
を充分に活かすことができる。
Although the timing generation circuit TG and the random logic section including the X address buffer XB, the X predecoder XP, the Y address buffer YB and the Y predecoder YP are active at the same time when active, there are many circuits. It is hardly affected by the return time. Such characteristics of the random logic section are compatible with the well potential control method, as described later, so that the configuration of the dynamic RAM can be optimized and the effect of the switched source method can be fully utilized.

【0042】なお、ウェル電位制御方式は、P型ウェル
領域PWELL等に結合される寄生容量が大きいことか
ら、スタンバイ状態からアクティブ状態への復帰時間が
比較的長くなるという欠点を持つが、ランダムロジック
部は、復帰時間の影響を受けにくいため、深刻な問題と
はならない。また、この復帰時間が問題となる場合に
は、この部分のウェル電圧VWLをサブスレッショルド
電流が低減される電位に固定してもよい。この場合、動
作速度が少し増加する。
The well potential control method has a disadvantage that the return time from the standby state to the active state is relatively long because the parasitic capacitance coupled to the P-type well region PWELL or the like is relatively long. The section is not a serious problem because it is less susceptible to return time. If the recovery time becomes a problem, the well voltage VWL in this portion may be fixed to a potential at which the subthreshold current is reduced. In this case, the operation speed slightly increases.

【0043】図8には、図1のダイナミック型RAMに
含まれるランダムロジック部の第2の実施例の基本的断
面構造図が示されている。なお、この実施例のランダム
ロジック部は、前記図7の実施例を基本的に踏襲するも
のであるため、これと異なる部分についてのみ説明を追
加する。
FIG. 8 is a basic sectional structural view of a second embodiment of the random logic section included in the dynamic RAM of FIG. It should be noted that the random logic section of this embodiment basically follows the embodiment of FIG. 7, and therefore, only the different parts will be described.

【0044】図8において、ダイナミック型RAMは、
いわゆるSOI(SiliconOn Insulat
or)構造を採り、ランダムロジック部を構成するPチ
ャンネルMOSFETは、絶縁層INS上のN型ウェル
領域NWELLに形成された一対のP型拡散層P+ をそ
のソース及びドレインとし、NチャンネルMOSFET
は、やはり絶縁層INS上のP型ウェル領域PWELL
に形成された一対のN型拡散層N+ をそのソース及びド
レインとする。NチャンネルMOSFETが形成される
P型ウェル領域PWELLには、P型拡散層P+ を介し
て、スタンバイ時に選択的に負電位とされる内部電圧V
WLが供給される。
In FIG. 8, the dynamic RAM is
So-called SOI (SiliconOn Insulat)
or) a P-channel MOSFET forming a random logic part having a structure, a pair of P-type diffusion layers P + formed in an N-type well region NWELL on an insulating layer INS as its source and drain,
Is a P-type well region PWELL on the insulating layer INS.
The + pair of N-type diffusion layer N formed as its source and drain. An internal voltage V that is selectively set to a negative potential during standby is supplied to a P-type well region PWELL where an N-channel MOSFET is formed via a P-type diffusion layer P +.
WL is supplied.

【0045】周知のように、SOI構造を採るダイナミ
ック型RAMでは、P型ウェル領域PWELL等に結合
される寄生容量が比較的小さくなり、相応してスタンバ
イ状態からアクティブ状態への復帰時間が短くなる。こ
の結果、SOI構造を採ることで、復帰時間が長くなる
というウェル電位制御方式の欠点を抑制することがで
き、これによってその適用範囲を拡大することが可能と
なる。
As is well known, in the dynamic RAM having the SOI structure, the parasitic capacitance coupled to the P-type well region PWELL and the like becomes relatively small, and the time required to return from the standby state to the active state is correspondingly reduced. . As a result, by employing the SOI structure, it is possible to suppress the disadvantage of the well potential control method that the return time is lengthened, thereby expanding the applicable range.

【0046】図9には、この実施例のダイナミック型R
AMで採用される二つのサブスレッショルド電流低減方
式つまりスイッチドソース方式及びウェル電位制御方式
の利害得失を比較説明するための解説図が示されてい
る。同図をもとに、スイッチドソース方式及びウェル電
位制御方式の利害得失を整理し、本実施例のダイナミッ
ク型RAMにおける組み合わせ及びその特徴について説
明する。
FIG. 9 shows the dynamic type R of this embodiment.
FIG. 3 is an explanatory diagram for comparing the advantages and disadvantages of two sub-threshold current reduction methods used in AM, that is, a switched source method and a well potential control method. The advantages and disadvantages of the switched source method and the well potential control method will be summarized based on the drawing, and the combination and the characteristics of the dynamic RAM according to the present embodiment will be described.

【0047】図9において、スイッチドソース方式は、
既に前記図5及び図6で説明したように、スタンバイ時
にその入力信号がハイレベルに固定されるインバータ等
の論理ゲートの高電位側電源電圧を例えば0.3V程度
選択的に低くし、その入力信号がロウレベルに固定され
る論理ゲートの低電位側電源電圧を例えば0.3V程度
選択的に高くすることで、スタンバイ時のサブスレッシ
ョルド電流を低減するものであって、そのスタンバイ状
態からアクティブ状態への復帰時間は、サブ電源電圧供
給配線及びサブ接地電位供給配線に結合される寄生容量
が少ないため、短くて済む。また、サブ電源電圧供給配
線及びサブ接地電位供給配線の電位が、スイッチMOS
FETと各論理ゲートを構成するPチャンネル又はNチ
ャンネルMOSFETとのオフ抵抗比に従って設定され
るため、例えば−1Vのような負電位の内部電圧を生成
する必要がなく、これを生成する内部電圧発生回路の設
置も必要ない。さらに、本方式をPチャンネル及びNチ
ャンネルMOSFETの両方に適用したとしても、ウェ
ル電位制御方式のようにトリプルウェル構造を採る必要
がないため、ダイナミック型RAMの製造工程が簡素化
される。
In FIG. 9, the switched source method is as follows.
As already described with reference to FIGS. 5 and 6, the high-potential-side power supply voltage of a logic gate such as an inverter whose input signal is fixed at the high level during standby is selectively lowered by, for example, about 0.3 V. The sub-threshold current at the time of standby is reduced by selectively increasing the low-potential-side power supply voltage of the logic gate whose signal is fixed at the low level by, for example, about 0.3 V, and the state is changed from the standby state to the active state. Can be short because the parasitic capacitance coupled to the sub power supply voltage supply line and the sub ground potential supply line is small. Further, the potentials of the sub power supply voltage supply line and the sub ground potential supply line are
Since it is set according to the off-resistance ratio between the FET and the P-channel or N-channel MOSFET constituting each logic gate, there is no need to generate a negative potential internal voltage such as -1 V, for example. No circuit installation is required. Further, even if this method is applied to both the P-channel and N-channel MOSFETs, it is not necessary to adopt a triple well structure as in the well potential control method, so that the manufacturing process of the dynamic RAM is simplified.

【0048】ところが、スイッチドソース方式では、電
源供給経路が電源電圧供給配線及び接地電位供給配線と
サブ電源電圧供給配線及びサブ接地電位供給配線とに二
分されるため、そのレイアウト所要面積が増大し、この
レイアウト所要面積の増大を抑制しようとすると逆に電
源電圧供給配線及び接地電位供給配線の配線幅が小さく
なって、その配線抵抗が大きくなるという欠点を持つ。
However, in the switched-source method, the power supply path is divided into a power supply voltage supply line and a ground potential supply line and a sub power supply voltage supply line and a sub-ground potential supply line. On the other hand, if an attempt is made to suppress an increase in the required layout area, on the contrary, the width of the power supply voltage supply wiring and the ground potential supply wiring is reduced, and the wiring resistance is increased.

【0049】次に、ウェル電位制御方式は、既に前記図
7で説明したように、論理ゲートを構成するPチャンネ
ルMOSFET等のウェル領域に供給される基板電圧
を、アクティブ時は例えば接地電位VSSつまり0Vと
し、スタンバイ時には例えば−1Vのような所定の負電
位とすることで、スタンバイ時のサブスレッショルド電
流を低減するものであって、そのスタンバイ状態からア
クティブ状態への復帰時間は、P型ウェル領域に結合さ
れる寄生容量が大きいために長くなる。また、基板電圧
は、例えば−1Vのような負電位とされるため、これを
生成する内部電圧発生回路が必要となり、その供給能力
も寄生容量に応じて大きくなる。さらに、本方式をPチ
ャンネル及びNチャンネルMOSFETの両方に適用し
た場合、ウェル領域の分離が必要となってトリプルウェ
ル構造を採る必要が生じ、ダイナミック型RAMの製造
工程が複雑化するという欠点を持つ。
Next, in the well potential control method, as described with reference to FIG. 7, the substrate voltage supplied to the well region such as the P-channel MOSFET constituting the logic gate is changed to, for example, the ground potential VSS when active. The sub-threshold current at the time of standby is reduced by setting the potential to 0 V and a predetermined negative potential such as -1 V at the time of standby. Becomes longer due to the large parasitic capacitance coupled to the IGBT. Further, since the substrate voltage is set to a negative potential, for example, -1 V, an internal voltage generating circuit for generating the substrate voltage is required, and its supply capability increases in accordance with the parasitic capacitance. Furthermore, when this method is applied to both P-channel and N-channel MOSFETs, it is necessary to separate a well region, and it is necessary to adopt a triple well structure, which has the disadvantage that the manufacturing process of a dynamic RAM is complicated. .

【0050】ところが、ウェル電位制御方式では、アク
ティブ状態からスタンバイ状態あるいはスタンバイ状態
からアクティブ状態への切り換え時において複雑なタイ
ミング制御をする必要がなくなるとともに、サブ電源電
圧供給配線及びサブ接地電位供給配線を設ける必要なく
なり、これによって電源電圧供給配線及び接地電位供給
配線の配線幅が制限されることもないという利点を持
つ。
However, in the well potential control method, it is not necessary to perform complicated timing control when switching from the active state to the standby state or from the standby state to the active state, and the sub power supply voltage supply wiring and the sub ground potential supply wiring are not required. There is no need to provide, and this has the advantage that the wiring width of the power supply voltage supply wiring and the ground potential supply wiring is not limited.

【0051】前述のように、本実施例のダイナミック型
RAMのXアドレスデコーダXD,ワード線駆動回路W
DならびにYアドレスデコーダYDを含むアドレスデコ
ーダ部では、スイッチドソース方式が採られ、Xアドレ
スバッファXB,XプリデコーダXP,Yアドレスバッ
ファYB,YプリデコーダYPならびにタイミング発生
回路TGを含むランダムロジック部では、ウェル電位制
御方式が採られる。スイッチドソース方式の復帰時間が
短いという利点は、短い復帰時間を必要とするアドレス
デコーダ部の特性に適合し、その配線幅に関する欠点
は、アクティブ時において同時に動作状態となる回路数
が少ないアドレスデコーダ部の特性によって救われる。
一方、ウェル電位制御方式の復帰時間が長いという欠点
は、短い復帰時間を必要としないランダムロジック部の
特性によって救われ、ウェル電位制御方式の電源供給配
線の配線幅が細くならないという利点は、同時に動作状
態となる回路数の多いランダムロジック部の特性に適合
する。
As described above, the X address decoder XD and the word line drive circuit W of the dynamic RAM of the present embodiment are used.
In the address decoder section including the D and Y address decoders YD, a switched source system is adopted, and a random logic section including an X address buffer XB, an X predecoder XP, a Y address buffer YB, a Y predecoder YP, and a timing generation circuit TG. Then, a well potential control method is adopted. The advantage of the switched-source method that the recovery time is short is suitable for the characteristics of the address decoder unit that requires a short recovery time, and the disadvantage of the wiring width is that the address decoder has a small number of circuits that are simultaneously operating when active. Saved by the character of the department.
On the other hand, the disadvantage that the recovery time of the well potential control method is long is saved by the characteristics of the random logic portion that does not require a short recovery time, and the advantage that the width of the power supply wiring of the well potential control method does not become thinner is also reduced. It conforms to the characteristics of the random logic unit having a large number of circuits in the operating state.

【0052】以上のように、この実施例のダイナミック
型RAMでは、特に周辺回路を構成する各ブロックの特
性に応じてスイッチドソース方式及びウェル電位制御方
式を選択的に組み合わせて採用する方法が採られる。こ
の結果、ダイナミック型RAM等の構成を最適化するこ
とができ、これによってスイッチドソース方式及びウェ
ル電位制御方式の効果を充分に発揮することができるも
のとなる。なお、この実施例のダイナミック型RAM
は、内部電圧発生回路VGを備えるが、内部電圧VWL
の供給ブロックがウェル電位制御方式が適用されるブロ
ックに限定されるため、内部電圧VWLに関する供給能
力は比較的小さくて済む。
As described above, the dynamic RAM of this embodiment employs a method of selectively combining the switched source method and the well potential control method according to the characteristics of each block constituting the peripheral circuit. Can be As a result, the configuration of the dynamic RAM or the like can be optimized, and thereby, the effects of the switched source method and the well potential control method can be sufficiently exhibited. The dynamic RAM of this embodiment
Has an internal voltage generation circuit VG, but has an internal voltage VWL.
Is limited to the block to which the well potential control method is applied, so that the supply capacity for the internal voltage VWL can be relatively small.

【0053】以上の実施例から得られる作用効果は、下
記の通りである。すなわち、 (1)サブスレッショルド電流低減方式を採るダイナミ
ック型RAMにおいて、例えば、短い復帰時間を必要と
するが同時に動作状態とされる回路数の少ないXアドレ
スデコーダ,ワード線駆動回路ならびにYアドレスデコ
ーダ等のアドレスデコーダ部には、スイッチドソース方
式を採用し、復帰時間の影響を受けにくくしかも同時に
動作状態とされる回路数の多いアドレスバッファ,アド
レスプリデコーダならびにタイミング発生回路等のラン
ダムロジック部には、ウェル電位制御方式を採用するな
どして、ダイナミック型RAM等の周辺回路を構成する
各ブロックの特性に応じて二つのサブスレッショルド電
流低減方式を選択的に組み合わせて採用することで、ス
イッチドソース方式又はウェル電位制御方式を、それぞ
れに適合しうるブロックに選択的に採用できるという効
果が得られる。
The operational effects obtained from the above embodiment are as follows. (1) In a dynamic RAM employing a sub-threshold current reduction method, for example, an X address decoder, a word line drive circuit, a Y address decoder, etc. which require a short recovery time but have a small number of circuits which are simultaneously activated. The address decoder section adopts a switched-source method, and is not easily affected by the recovery time and has a large number of circuits that are simultaneously operated. By selectively combining two sub-threshold current reduction methods according to the characteristics of each block constituting a peripheral circuit such as a dynamic RAM by adopting a well potential control method, etc. Method or well potential control method The effect is obtained that the blocks can be selectively adopted.

【0054】(2)ウェル電位制御方式で復帰時間が問
題となる回路では、ウェル電位をサブスレッショルド電
流が低減される電位に固定して使うことで、同様の効果
を得ることができる。 (3)上記(1)項及び(2)項により、ダイナミック
型RAMの構成を最適化し、各サブスレッショルド電流
低減方式の効果を充分に発揮できるという効果が得られ
る。 (4)上記(1)項ないし(3)項において、ダイナミ
ック型RAM等の形成基体となる半導体基板をSOI構
造とすることで、ウェル領域に結合される寄生容量を削
減することができるという効果が得られる。 (5)上記(4)項により、ウェル電位制御方式の欠点
とされる復帰時間を短縮し、その適用範囲を拡大するこ
とができるという効果が得られる。
(2) In a circuit in which the recovery time becomes a problem in the well potential control method, the same effect can be obtained by fixing the well potential to a potential at which the subthreshold current is reduced. (3) According to the above items (1) and (2), it is possible to obtain the effect that the configuration of the dynamic RAM is optimized and the effect of each sub-threshold current reduction method can be sufficiently exhibited. (4) In the above items (1) to (3), the effect that the parasitic capacitance coupled to the well region can be reduced by using an SOI structure for the semiconductor substrate as a formation base of the dynamic RAM or the like. Is obtained. (5) According to the above item (4), an effect is obtained that the recovery time, which is a drawback of the well potential control method, can be shortened, and the applicable range can be expanded.

【0055】以上、本発明者によってなされた発明を実
施例に基づき具体的に説明したが、この発明は、上記実
施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない
範囲で種々変更可能であることは言うまでもない。例え
ば、図1及び図3において、ダイナミック型RAMは、
任意数のメモリマットを備えることができるし、そのビ
ット構成も任意である。メモリマットMAT0〜MAT
7のメモリアレイMARYは、任意数の冗長素子を含む
ことができる。さらに、ダイナミック型RAMは、アド
レスマルチプレックス方式を採ることを必須条件としな
いし、そのブロック構成や起動制御信号,アドレス信号
及び内部制御信号等の組み合わせならびに電源電圧の極
性及び具体的電位等は、種々の実施形態を採りうる。
Although the invention made by the inventor has been specifically described based on the embodiments, the invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the gist of the invention. Needless to say, there is. For example, in FIGS. 1 and 3, the dynamic RAM is
Any number of memory mats can be provided, and the bit configuration is also arbitrary. Memory mats MAT0-MAT
The seven memory arrays MARY can include any number of redundant elements. Furthermore, the dynamic RAM does not require the use of the address multiplex system, and its block configuration, the combination of the start control signal, the address signal and the internal control signal, the polarity and the specific potential of the power supply voltage, etc. Various embodiments can be adopted.

【0056】図2及び図4において、ダイナミック型R
AMは、LOCパッケージ方式を採ることを必須条件と
はしないし、半導体基板CHIPの形状やメモリマット
MAT0〜MAT7の配置順序ならびに各部の具体的配
置等は、本発明に制約を与えない。図5において、アド
レスデコーダ部は、各種の論理ゲートを含むことができ
るし、その論理構成や各信号のスタンバイ時における論
理レベルもこの限りではない。図6において、サブ電源
電圧供給配線SVCT及びサブ接地電位供給配線SVS
Tのアクティブ時における電位とスタンバイ時における
電位との電位差は、任意に設定することができる。図7
及び図8において、例示される断面構造は、各素子の実
際の具体的デバイス構造やその形状に制約を与えない。
In FIG. 2 and FIG.
The AM does not make it mandatory to adopt the LOC package system, and the shape of the semiconductor substrate CHIP, the arrangement order of the memory mats MAT0 to MAT7, the specific arrangement of each part, and the like do not limit the present invention. In FIG. 5, the address decoder unit can include various logic gates, and the logic configuration and the logic level of each signal during standby are not limited to this. 6, a sub power supply voltage supply line SVCT and a sub ground potential supply line SVS
The potential difference between the potential when T is active and the potential during standby can be set arbitrarily. FIG.
8 and FIG. 8, the cross-sectional structure illustrated does not limit the actual specific device structure or shape of each element.

【0057】以上の説明では、主として本発明者によっ
てなされた発明をその背景となった利用分野であるダイ
ナミック型RAMに適用した場合について説明したが、
それに限定されるものではなく、例えば、スタティック
型RAM等の各種メモリ集積回路やシングルチップマイ
クロコンピュータ等の論理集積回路装置等にも適用でき
る。この発明は、少なくともサブスレッショルド電流低
減方式に関し異なる利害得失を有する複数のブロックを
備える半導体集積回路装置ならびにこのような半導体集
積回路装置を含む装置又はシステムに広く適用できる。
In the above description, the case where the invention made by the present inventor is mainly applied to the dynamic RAM, which is the field of application as the background, has been described.
The present invention is not limited to this, and can be applied to, for example, various memory integrated circuits such as a static RAM, and a logic integrated circuit device such as a single-chip microcomputer. INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be widely applied to a semiconductor integrated circuit device including a plurality of blocks having different interests and disadvantages with respect to at least a subthreshold current reduction method, and a device or a system including such a semiconductor integrated circuit device.

【0058】[0058]

【発明の効果】本願において開示される発明のうち代表
的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、下
記の通りである。すなわち、サブスレッショルド電流低
減方式を採るダイナミック型RAM等において、例え
ば、短い復帰時間を必要とするが同時に動作状態とされ
る回路数の少ないXアドレスデコーダ,ワード線駆動回
路ならびにYアドレスデコーダ等を含むアドレスデコー
ダ部には、スイッチドソース方式を採用し、復帰時間の
影響を受けにくくしかも同時に動作状態とされる回路数
の多いアドレスバッファ,アドレスプリデコーダならび
にタイミング発生回路等を含むランダムロジック部に
は、ウェル電位制御方式を採用するなどして、ダイナミ
ック型RAM等の周辺回路を構成する各ブロックの特性
に応じて二つのサブスレッショルド電流低減方式を選択
的に組み合わせて採用することで、スイッチドソース方
式又はウェル電位制御方式を、それぞれに適合しうるブ
ロックに選択的に採用し、ダイナミック型RAM等の構
成を最適化して、各サブスレッショルド電流低減方式の
効果を充分に発揮することができる。
The effects obtained by typical ones of the inventions disclosed in the present application will be briefly described as follows. That is, in a dynamic RAM or the like employing a sub-threshold current reduction method, for example, an X address decoder, a word line drive circuit, a Y address decoder, etc. which require a short recovery time but have a small number of circuits which are simultaneously operated are included. The address decoder section employs a switched source method, and is not easily affected by the recovery time and has a large number of circuits that are simultaneously operated. By selectively combining two sub-threshold current reduction methods according to the characteristics of each block constituting a peripheral circuit such as a dynamic RAM by adopting a well potential control method, etc. Method or well potential control method Selectively employed to block that can be adapted, it is possible to optimize the structure of such a dynamic RAM, and sufficiently exhibit the effect of each sub-threshold current reduction scheme.

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

【図1】この発明が適用されたダイナミック型RAMの
第1の実施例を示すブロック図である。
FIG. 1 is a block diagram showing a first embodiment of a dynamic RAM to which the present invention is applied.

【図2】図1のダイナミック型RAMの一実施例を示す
基板配置図である。
FIG. 2 is a board layout diagram showing one embodiment of a dynamic RAM of FIG. 1;

【図3】この発明が適用されたダイナミック型RAMの
第2の実施例を示すブロック図である。
FIG. 3 is a block diagram illustrating a dynamic RAM according to a second embodiment of the present invention;

【図4】図3のダイナミック型RAMの一実施例を示す
基板配置図である。
FIG. 4 is a board layout diagram showing one embodiment of the dynamic RAM of FIG. 3;

【図5】図1のダイナミック型RAMに含まれるアドレ
スデコーダ部の一実施例を示す部分的な基本回路図であ
る。
FIG. 5 is a partial basic circuit diagram showing one embodiment of an address decoder section included in the dynamic RAM of FIG. 1;

【図6】図5のアドレスデコーダ部の一実施例を示す信
号波形図である。
FIG. 6 is a signal waveform diagram illustrating an embodiment of the address decoder unit of FIG. 5;

【図7】図1のダイナミック型RAMに含まれるランダ
ムロジック部の第1の実施例を示す部分的な基本断面構
造図である。
FIG. 7 is a partial basic sectional structural view showing a first embodiment of a random logic unit included in the dynamic RAM of FIG. 1;

【図8】図1のダイナミック型RAMに含まれるランダ
ムロジック部の第2の実施例を示す部分的な基本断面構
造図である。
FIG. 8 is a partial basic sectional structural view showing a second embodiment of the random logic section included in the dynamic RAM of FIG. 1;

【図9】図1のダイナミック型RAMで採られるスイッ
チドソース方式及びウェル電位制御方式の利害得失を説
明するための解説図である。
FIG. 9 is an explanatory diagram for explaining the advantages and disadvantages of the switched source method and the well potential control method adopted in the dynamic RAM of FIG. 1;

【符号の説明】[Explanation of symbols]

MAT0〜MAT7……メモリマット、MARY……メ
モリアレイ、XD……Xアドレスデコーダ、WD……ワ
ード線駆動回路、SA……センスアンプ、SD……セン
スアンプ駆動回路、YD……Yアドレスデコーダ、XP
……Xプリデコーダ、XB……Xアドレスバッファ、Y
P……Yプリデコーダ、YB……Yアドレスバッファ、
IO……データ入出力回路、VG……内部電圧発生回
路、TG……タイミング発生回路。D0〜D7……入力
又は出力データあるいはその入出力端子、RASB……
ロウアドレスストローブ信号又はその入力端子、CAS
B……カラムアドレスストローブ信号又はその入力端
子、WEB……ライトイネーブル信号又はその入力端
子、A0〜Ai……アドレス信号又はその入力端子、V
CC……電源電圧又はその入力端子、VSS……接地電
位又はその入力端子。CHIP……半導体基板、MAR
YL,MARYR……サブメモリアレイ、SAL,SA
R……センスアンプ、YDL,YDR……Yアドレスデ
コーダ。P1……PチャンネルMOSFET、N1……
NチャンネルMOSFET、V1〜V4……CMOSイ
ンバータ、SVCC……電源電圧供給配線、SVSS…
…接地電位供給配線、SVCT……サブ電源電圧供給配
線、SVST……サブ接地電位供給配線、CSP,CS
N……内部制御信号。PSUB……P型半導体基板、P
WELL……P型ウェル領域、NWELL……N型ウェ
ル領域、P+ ……P型拡散層、N+ ……N型拡散層、F
G……ゲート層、IL……絶縁膜、PMOS……Pチャ
ンネルMOSFET、NMOS……NチャンネルMOS
FET、VWL……内部電圧、INS……絶縁層。
MAT0 to MAT7: Memory mat, MARY: Memory array, XD: X address decoder, WD: Word line drive circuit, SA: Sense amplifier, SD: Sense amplifier drive circuit, YD: Y address decoder, XP
... X predecoder, XB ... X address buffer, Y
P ... Y predecoder, YB ... Y address buffer,
IO: data input / output circuit, VG: internal voltage generation circuit, TG: timing generation circuit. D0 to D7 ... input or output data or input / output terminals thereof, RASB ...
Row address strobe signal or its input terminal, CAS
B: column address strobe signal or input terminal thereof, WEB: write enable signal or input terminal thereof, A0 to Ai: address signal or input terminal thereof, V
CC: power supply voltage or its input terminal, VSS: ground potential or its input terminal. CHIP: Semiconductor substrate, MAR
YL, MARYR: Sub-memory array, SAL, SA
R: sense amplifier, YDL, YDR: Y address decoder. P1 ... P-channel MOSFET, N1 ...
N-channel MOSFET, V1 to V4 CMOS inverter, SVCC power supply voltage supply wiring, VSSS
… Ground potential supply wiring, SVCT… sub power supply voltage supply wiring, SVST… sub ground potential supply wiring, CSP, CS
N: Internal control signal. PSUB ... P-type semiconductor substrate, P
WELL: P-type well region, NWELL: N-type well region, P +: P-type diffusion layer, N +: N-type diffusion layer, F
G: gate layer, IL: insulating film, PMOS: P-channel MOSFET, NMOS: N-channel MOS
FET, VWL: internal voltage, INS: insulating layer.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 長谷川 雅俊 東京都青梅市今井2326番地 株式会社日立 製作所デバイス開発センタ内 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Masatoshi Hasegawa 2326 Imai, Ome-shi, Tokyo Inside Device Development Center, Hitachi, Ltd.

Claims (9)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 スタンバイ時にその入力信号がハイレベ
ルに固定される論理ゲートの高電位側電源電圧を選択的
に所定値だけ低くし、かつ/又はその入力信号がロウレ
ベルに固定される論理ゲートの低電位側電源電圧を選択
的に所定値だけ高くすることでサブスレッショルド電流
の低減が図られる第1の論理回路と、 スタンバイ時にNチャンネルMOSFETに対するその
実質的な基板電圧の電位を選択的に所定の負電位とし、
かつ/又はPチャンネルMOSFETに対するその実質
的な基板電圧の電位を選択的に所定のソース電位以上の
正電位とすることでサブスレッショルド電流の低減が図
られる第2の論理回路とを実質的に同一基板上に具備す
ることを特徴とする半導体集積回路装置。
1. A logic gate whose input signal is fixed at a high level during standby is selectively lowered by a predetermined value to a high potential side power supply voltage, and / or a logic gate whose input signal is fixed at a low level. A first logic circuit in which a subthreshold current is reduced by selectively increasing a low-potential-side power supply voltage by a predetermined value, and a potential of a substantial substrate voltage with respect to an N-channel MOSFET during standby is selectively determined And the negative potential of
And / or substantially the same as the second logic circuit in which the sub-threshold current is reduced by selectively setting the substantial substrate voltage potential of the P-channel MOSFET to a positive potential equal to or higher than a predetermined source potential. A semiconductor integrated circuit device provided on a substrate.
【請求項2】 請求項1において、 上記半導体集積回路装置の形成基体となる半導体基板
は、SOI構造とされるものであることを特徴とする半
導体集積回路装置。
2. The semiconductor integrated circuit device according to claim 1, wherein a semiconductor substrate serving as a formation base of the semiconductor integrated circuit device has an SOI structure.
【請求項3】 請求項1又は請求項2において、 上記半導体集積回路装置は、ダイナミック型RAMであ
って、 上記第1の論理回路は、上記ダイナミック型RAMのア
ドレスデコーダ及びセンスアンプ駆動回路を含むもので
あり、上記第2の論理回路は、そのタイミング発生回
路,アドレスバッファならびにアドレスプリデコーダを
含むものであることを特徴とする半導体集積回路装置。
3. The semiconductor integrated circuit device according to claim 1, wherein the semiconductor integrated circuit device is a dynamic RAM, and the first logic circuit includes an address decoder and a sense amplifier driving circuit of the dynamic RAM. Wherein the second logic circuit includes a timing generation circuit, an address buffer, and an address predecoder.
【請求項4】 請求項1又は請求項2において、 上記第1の論理回路の信号振幅が、上記第2の論理回路
の信号振幅より大きくされるものであることを特徴とす
る半導体集積回路装置。
4. The semiconductor integrated circuit device according to claim 1, wherein the signal amplitude of the first logic circuit is made larger than the signal amplitude of the second logic circuit. .
【請求項5】 請求項4において、 上記第2の論理回路の所定の負電位かつ/又は正電位
が、上記第1の論理回路の高電位側電源電圧かつ/又は
低電位側電源電圧とほぼ等しくされるものであることを
特徴とする半導体集積回路装置。
5. The power supply according to claim 4, wherein the predetermined negative potential and / or positive potential of the second logic circuit is substantially equal to a high potential power supply voltage and / or a low potential power supply voltage of the first logic circuit. A semiconductor integrated circuit device characterized by being equalized.
【請求項6】 スタンバイ時にその入力信号がハイレベ
ルに固定される論理ゲートの高電位側電源電圧を選択的
に所定値だけ低くし、かつ/又はその入力信号がロウレ
ベルに固定される論理ゲートの低電位側電源電圧を選択
的に所定値だけ高くすることでサブスレッショルド電流
の低減が図られる第1の論理回路と、 NチャンネルMOSFETに対するその実質的な基板電
圧の電位を所定の負電位とし、かつ/又はPチャンネル
MOSFETに対するその実質的な基板電圧の電位を所
定のソース電位以上の正電位とすることでサブスレッシ
ョルド電流の低減が図られる第2の論理回路とを実質的
に同一基板上に具備することを特徴とする半導体集積回
路装置。
6. The logic gate whose input signal is fixed at a high level during standby is selectively lowered by a predetermined value, and / or the logic gate whose input signal is fixed at a low level. A first logic circuit in which the sub-threshold current is reduced by selectively increasing the low-potential-side power supply voltage by a predetermined value; and setting the substantial substrate voltage potential of the N-channel MOSFET to a predetermined negative potential, And / or providing a second logic circuit capable of reducing a subthreshold current by setting the substantial substrate voltage potential of the P-channel MOSFET to a positive potential equal to or higher than a predetermined source potential on substantially the same substrate. A semiconductor integrated circuit device comprising:
【請求項7】 請求項6において、 上記半導体集積回路装置は、ダイナミック型RAMであ
って、 上記第1の論理回路は、上記ダイナミック型RAMのア
ドレスデコーダ及びセンスアンプ駆動回路を含むもので
あり、上記第2の論理回路は、そのタイミング発生回
路,アドレスバッファならびにアドレスプリデコーダを
含むものであることを特徴とする半導体集積回路装置。
7. The semiconductor integrated circuit device according to claim 6, wherein the semiconductor integrated circuit device is a dynamic RAM, and the first logic circuit includes an address decoder and a sense amplifier driving circuit of the dynamic RAM. A semiconductor integrated circuit device, wherein the second logic circuit includes a timing generation circuit, an address buffer, and an address predecoder.
【請求項8】 請求項6において、 上記第1の論理回路の信号振幅が、上記第2の論理回路
の信号振幅より大きくされるものであることを特徴とす
る半導体集積回路装置。
8. The semiconductor integrated circuit device according to claim 6, wherein the signal amplitude of the first logic circuit is made larger than the signal amplitude of the second logic circuit.
【請求項9】 請求項8において、 上記第2の論理回路の所定の負電位かつ/又は正電位
が、上記第1の論理回路の高電位側電源電圧かつ/又は
低電位側電源電圧とほぼ等しくされるものであることを
特徴とする半導体集積回路装置。
9. The method according to claim 8, wherein the predetermined negative potential and / or positive potential of the second logic circuit is substantially equal to a high potential power supply voltage and / or a low potential power supply voltage of the first logic circuit. A semiconductor integrated circuit device characterized by being equalized.
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