JPS6052997A - 半導体記憶装置 - Google Patents

半導体記憶装置

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JPS6052997A
JPS6052997A JP58161464A JP16146483A JPS6052997A JP S6052997 A JPS6052997 A JP S6052997A JP 58161464 A JP58161464 A JP 58161464A JP 16146483 A JP16146483 A JP 16146483A JP S6052997 A JPS6052997 A JP S6052997A
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は高集積化された半導体記憶装置に係シ、特にワ
ード線の電位を制御してメモリセルの電荷保持時間を長
くしたダイナミックメモリに関する。
〔発明の技術的背景〕
ダイナミックメモリは、通常第1図に示すようにトラン
スファダート用のNチャンネルエンハンスメント@)型
MO8)ランジスタ1および記憶用の容量素子2が直列
接続されてなるメモリセル回路3がマトリクス状に多数
並べられて構成される。このメモリセル回路3に対する
データの書き込みに際しては、トランジスタ1のダート
に接続されているワード線4の電位を上げてトランジス
タ1を導通させ、トランジスタ1の一端に接続されてい
るビット線5から容量素子2に電荷を充電したのちワー
ド線4の電位を下ケチトランジスタ1をカットオフにす
る。これにより、メモリセル回路3は容量素子2に電荷
を蓄えて記憶作用を行々い、記憶は容量素子2内の電荷
がリークなどにょシ消失するまで保持されることになシ
、この保持電荷の多少が2進データの1″、″0”に対
応する。メモリセル回路3からのデータの読み出しに際
しては、ワード線4の電位を上げてトランジスタ1を導
通させ、容量素子2から保持電荷をビット線5に読み出
したのちワード線4の電位を下げてトランジスタ1をカ
ットオフにする。
なお、上述したデータの曹き込み、読み出しに際して、
従来は第2図に示すようにワード線4の電位を接地電位
と高電位との間で振幅させている。
第3図は、上述したようなトランスファゲート用のMO
S )ランジスタ1のダート電圧対ドレイン・ソース間
電流よりl+特性の一例を示している。ここで、曲線A
は高集積化されていないダイナミックメモリに用いられ
たチャンネル長の比較的長いMOS )ランジスタの特
性である。このMOS )ランジスタは、カットオフ特
性が急勾配であシ、ケ゛−トに接地電位を印加すればソ
ース・ドレイン間のリーク電流は10 A以下となって
良好な特性を示す。したがって、このようかMOS )
ランジスタを第1図のメモリセル回路3に用いれば、記
憶保持状態においてMOS トランジスタはカットオフ
状態であってリークが少ないので、容量素子2の電荷は
充分な時間にわたって消失せずに保持される。
〔背景技術の問題点〕
ところで、ダイナミックメモリの高集積化に伴なってメ
モリセルサイズが縮少され、極く微細なMOSトランジ
スタをメモリセル内のトランスファゲートに用いる必要
がでてきた。しかし他く微細なMOS )ランジスタは
カットオフ特性が劣化、たとえば1メガビツトないし4
メガビツト以上の高集積化ダイナミックメモリに使用さ
れる極く微細なMOS )ランジスタのカットオフ特性
は第3図中の曲線Bの如くなる。このようなMOS )
ランジスタは、r−)に接地電位を印加しても10 ア
ンペア以上のリーク電流が流れるので、これをメモリセ
ル内のトランスファダートに用いた場合にはワード酸を
接地電位にしたときのリーク電流が大きく、容量素子2
中の電荷を充分な時間にわたって保持できないという問
題がある・ 〔発明の目的〕 本発明は上記の事情に鑑みてなされたもので、ダイナミ
ックメモリセルの高集積化に伴ってトランスファダート
素子が極くす細に々っても、記憶用容量素子中の電荷を
充分A時間にわたって保持でき、電荷保持特性の向上を
図り得る半導体記憶装置を提供するものである。
〔発明の櫃要〕
即ち、本発明は、トランスファゲートとしてMOS )
ランジスタを用い、電荷記憶用として容量素子を用いた
ダイナミックメモリセル回路がマトリクス状に形成され
、これらのメモリセル回路を選択するための選択線およ
びメモリセル回路との間でデータの書き込みもしくは読
み出しを行なうためのデータ線を有し、前記選択線を選
択駆動するための選択線駆動回路を有する半導体記憶装
量において、待機時には各選択線の電位を、前記選択線
駆動回路の選択時出力電圧に対して非選択時出力電圧が
有する電位差よシも一層大きい電位差を持つように設定
するリーク電流抑制手段を設けたことを特徴とするもの
である。
〔発明の実施例〕
以下、図面を参照して本発明の一実施例を詳細に説明す
る。
第4図は1メガビツトないしは4メガビツト以上の高集
積化されたダイナミックメモリの一部を示しており、メ
モリセル回路10は極く微細なトランスファゲ−ト用の
NチャンネルE型MO8)シンジスタ11と記憶保持用
の容量素子12とが直列接続されてなり、容量素子12
の一端は接地されている。このようなメモリセル回路1
0はマトリクス状に多数釜べられておシ、上記MO8)
ランジスタ11の一′端はデータ線であるビット線13
に接続され、ダートは選択線であるワード線14に接続
されている。上記ワード線14は、たとえばMOS )
ランジスタからなるスイッチ素子15を介してワード線
駆動回路16の出力端に接続されている。一方、17は
ダイナミックメモリと同じチップ上に通常膜ケラレるチ
ャージポンプ回路であシ、メモリの電源■。Cがたとえ
ば正電圧であれば、上記チャージポンプ回路17は所定
の負電圧を発生すんそして、このチャージポンプ回路1
7の出力端と前記ワード線14とは高抵抗18により結
合されている。なお、チャージポンプ回路17は、たと
えばドレイン・ソース相互が接続されたそれぞれNチャ
ンネルエンハンスメント型の2個のMOS )ランジス
タ21.22が直列接続され、その一端が接地され、ト
ランジスタ21.22相互の接続点と振動電圧入力端2
3との間にコンデンサ24が接続されてガる。そして、
駆動電圧入力端23に接地電位と電源電圧vccとの間
で変化するパルス電圧が印加されることによって、出力
ノード25に所定の負電圧が発生する。なお、この出力
ノード25と接地端との間には出力電圧安定化用のコン
デンサ26が接続されている。
次に、上記ダイナミックメモリの動作を第5図を参照し
て説明する。データの書き込みもしくは読み出しに際し
て、ワード線駆動回路16の出力電圧は高電位になシ、
このときスイッチ素子15はスイッチ制御信号によりオ
ン状態になっており、ワード線14は高電位になる。し
たがって、トランスファゲート用のMOS )ランジス
タ11は導通し、ビット線13と容量素子12との間で
データの書き込みもしくは読み出しが行なわれる。この
とき、ワード線14とチャージポンプ回路17との間に
高抵抗18が存在するので、ワード線14はチャージポ
ンプ回路17による影響を殆んど受けない。
一方、メモリチップの待機時(アクセスされていないと
き)および前記ワード線14の非選択時(メモリチップ
はアクセスされているが別のワード線が選択されている
とき)には、前記ワード線駆動回路16の出力電位は接
地電位になり、このときスイッチ素子15はスイッチ制
御信号によりオフ状態になる。したがって、ワード線1
4の電位はチャージポンプ回路17の出力電位によシ規
定されて所定の負電位(たとえば−3V)まで低下する
。これによって、トランスファタート用のMOS )ラ
ンジスタ11のリーク電流は充分小さく抑制され、容量
素子12の電荷は充分な時間にわたって保持され、電荷
保持特性が向上する。
なお、本発明は上記実施例に限られるものではなく、ワ
ード線14とワード線駆動回路16との間のスイッチ素
子15をワード線駆動回路16内にまとめることも可能
であり、また上記スイッチ素子15を省略し、ワード線
14とチャージポンプ回路17との間の高抵抗18に代
えてスイッチ素子を挿入し、このスイッチ素子に接続さ
れているワード線14の選択時のみスイッチ素子をオフ
状態に制御するようにしてもよい。また、メモリの回路
構成によっては、ワード線電位を待機時のみ前述したよ
うにチャージポンプ回路の出力電圧により規定し、非選
択時(待機時よシ短かい)の非選択ワード線の電位はチ
ャージポンプ回路の出力電圧により規定しないようにし
てもよく、この場合でもリーク電流抑制効果が得られる
。
また、上記実施例はNチャンネル型のメ、モリな示した
が、Pチャンネル型のメモリの場合には、ワード線駆動
回路はワード線選択時には出力が接地電位になシ、ワー
ド線非選択時には出力が電源電位(正電圧vcc)にな
る。そして、ワード線が接地電位のときにメモリセル内
のトランスファゲート用MO8トランジスタがオンに匁
る。そこで、この場合には、チャージポンプ回路として
は出力電圧がたとえば1.5 Vcc電圧となるように
形成しておけば、ワード線の電位は第6図に示すように
女シ、非選択時にトランスファダート用MO8)ランジ
スタのリーク電流が充分小さく抑えられるようになる。
即ち、チャージポンプ回路は、ワード線駆動回路のワー
ド線選択時の出力電圧に対してワード線非選択時の出力
電圧が有する電位差よりも大きい電位差を持つ出力電圧
を発生すればよい。
また、上記実施例はメモリセル回路としてよく用いられ
ている1トランジスタ、1キャノマシタ方式のものを示
したが、これに限らずたとえば3トランジスタ、1キャ
ノ卆シタ方式のように書き込み、読み出し用に別々の選
択線、データ線を有するものにも本発明を適用し得る。
また、チャージポンプ回路はメモリチップ内に通常設け
られるものを兼用することなく、所定の電圧を発生する
ように専用のものを設けてもよい。
〔発明の効果〕
上述したように本発明の半導体記憶装置によれば、ダイ
ナミックメモリセルの高集積化に伴ってトランスファゲ
ート素子が極く微細になっても、記憶用容量素子中の電
荷を充分な時間にわたって保持でき、高集積化記憶装置
の電荷保持特性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図はダイナミックメモリセルの一例を示す回路図、
第2図は従来のワード線の電位変化を示す波形図、第3
図は第1図のメモリセル内のMOS )ランジスタのカ
ットオフ特性の二側を示す特性図、第4図は本発明に係
る半導体記憶装置の一実施例を示す回路図、第5図は第
4図のワード線の電位変化の一例を示す波形図、第6図
は他の実施例におけるワード線の電位変化の一例を示す
波形図である。 10・・・ダイナミックメモリセル回路、11・・。 MOS )う/ジスタ、12・・・容量素子、13・・
・ビット線(データ線)、z4・・・ワード線(選択線
\15・・・スイッチ素子、16・・・ワード線駆動回
路、1701.チャージポンプ回路。 出願人代理人 弁理士 鈴 江 武 彦−二′ 第1図 第2図 第3図 □ ヅ!ト(に〕E

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)トランスファゲートとしてMOS )ランジスタ
    を用い、電荷記憶用として容量素子を用いたダイナミッ
    クメモリセル回路がマトリクス状に形成され、これらの
    メモリセル回路を選択するための選択線およびメモリセ
    ル回路との間でデータの書き込みもしくは読み出しな折
    々うためのデータ線を有し、前記選択線を選択駆動する
    ための選択線駆動回路を有する半導体記憶装置において
    、待機時には各選択線の電位を、前記選択線駆動回路の
    選択時出力電圧に対して非選択時出力電圧が有する電位
    差よりも一層大きい電位差を持つよう(設定するリーク
    電流抑III手段を具備することを特徴とする半導体記
    憶装置。
  2. (2) 前記MO8)ランジスタはNチャンネル型であ
    り、前記リーク電流抑制手段は負電圧な発生するチャー
    ジポンプ回路の出力端を前記選択線に接続し、この接続
    もしくは前記選択線と選択線駆動回路の出力端との接続
    をスイッチ素子によりスイッチ制御するようにして々る
    ことを特徴とする特許 導体記憶装置。
  3. (3) 前記MOS}ランジスタはPチャンネル型であ
    り、前記リーク電流抑制手段は記憶装置電源電圧Vcc
    よりも大きい正電圧を発生するチャージポンプ回路の出
    力端を前記選択線に接続しこの接続もしくは前記選択線
    と選択線駆動回路の出力端との接続をスイッチ素子によ
    りスイッチ制御するようにしてなることを特徴とする前
    記特許請求の範囲第1項記載の半導体記憶装置。
  4. (4)前記リーク電流抑制手段は、さらに選択線駆動回
    路の非選択時に、非選択状態の選択線駆動回路に対応す
    る選択線の電位を、選択線駆動回路の選択時出力′電圧
    に対して非選択時出力電圧が有する電位差よシも一層大
    きい電位差を持つように設定するようにしてなることを
    特徴とする前記特許請求の範囲第1項記載の半導体記憶
    装置。
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