JP2000269459A - 半導体集積回路装置 - Google Patents
半導体集積回路装置Info
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Abstract
ード線選択時の低消費電力化を図りつつ、DRAM等の
高集積化を図る。 【解決手段】 サブワード線駆動部SWLBに配置され
た単位サブワード線駆動回路SWDは、メインワード線
MWL0の信号と、サブワード線非選択信号XWDと、
サブワード線駆動信号WDとを入力として受けて、サブ
ワード線SWを駆動する。サブワード線非選択信号XW
Dは、サブワード線駆動信号WDを入力として受けて、
交差領域SDR内のサブワード線非選択回路XWDGで
あるインバータで生成される。ワード線駆動信号WDの
有効レベルは、外部電源電位VDDよりも高い内部昇圧
電位VPPである。サブワード線非選択信号XWDの無
効レベルを外部電源電位VDDよりも低い内部降圧電位
VINTとすることにより、内部昇圧電位生成回路の消
費量を低減し低消費電力化を実現する。
Description
ック型RAM(ランダムアクセスメモリ)などの半導体
記憶装置として機能する半導体集積回路装置に関し、特
に、その低消費電力化などのための対策に関するもので
ある。
して、互いに直行して配置されている複数のワード線及
びビット線と、これらのワード線及びビット線の交点に
格子状に配置された多数のダイナミック型メモリセルと
を含むメモリセルアレイを構成要素とするダイナミック
型RAM等の半導体記憶装置がある。ダイナミック型R
AM等の高集積化・大規模化は目覚ましく、これをさら
に推進するための種々の技術が開示されつつある。
例えば、特開平8ー181292号公報に記載されてい
るものがある(以下、第1の従来例とする)。この第1
の従来例のダイナミック型RAMにおいては、同公報の
図3に示すように、互いに直行して配置されている複数
のワード線及びビット線と、これらのワード線及びビッ
ト線の交点に格子状に配置された多数のダイナミック型
メモリセルとを含む単位メモリセルアレイが基本構成要
素となっており、この単位メモリセルアレイの両側に、
単位サブワード線駆動回路を含むサブワード線駆動部が
配置されている一方、単位メモリセルアレイのサブワー
ド線駆動部が配置されている側とは異なる部位の両側に
単位増幅回路を含むセンスアンプが配置されている。
図6に例示されるように、メモリセルアレイの一方の側
に(図6においては下方)、出力端子がこのメモリセル
アレイの偶数番号のサブワード線に対応して配置された
単位サブワード線駆動回路が設けられている。ここで
は、256個の単位ワード線駆動回路を含むサブワード
線駆動部が配置されている。また、メモリセルアレイの
他方の側には(図6においては上方)、出力端子がこの
メモリセルアレイの奇数番号のサブワード線に対応して
配置された別の単位サブワード線駆動回路が設けられて
いる。ここでは、256個の単位ワード線駆動回路を含
むサブワード線駆動部が配置されている。偶数番号のサ
ブワード線に対応した一方の側のサブワード線駆動部の
256個のサブワード線駆動回路は4個ずつメインワー
ド線に共通接続されており、ここではこの4個のサブワ
ード線駆動信号DX40,DX42,DX44,DX4
6に順次接続されている。奇数番号のサブワード線に対
応した他方の側のサブワード線駆動部の256個のサブ
ワード線駆動回路も4個ずつメインワード線(主ワード
線)に共通接続されており、ここではこの4個のサブワ
ード線駆動信号DX41,DX43,DX45,DX4
7に順次接続されている。
RAMでは、サブメモリマットを構成する512本のサ
ブワード線はその両側(図では上下)に設けられた一対
のサブワード線駆動部内の対応する単位サブワード線駆
動回路にそれぞれ結合されている。また、各単位サブワ
ード駆動回路は、サブワード線の一方または他方に(同
図の上下)順次交互に配置されているとともに、各8個
の単位サブワード駆動回路が共通のメインワード線に順
次接続されている。よって、この第1従来例において
は、各単位サブワード線駆動回路はサブワード線の2倍
のピッチで配置され、各メインワード線はサブワード線
の8倍のピッチで配置されており、単位サブワード線駆
動回路及び相補メインワード線の配線ピッチが緩和され
ている。
的な構造及び動作に関する3つの例が、特開平8ー18
1292号公報中の図7,図8,図9(部分回路図及び
タイミングチャート図)に開示されている。
部は、256個の単位サブワード線駆動回路を含んでい
るが、同公報の図7に示す例においては、各単位サブワ
ード線駆動回路は、対応するサブワード線駆動信号線−
サブワード線間に介設されたPチャンネル型MOSトラ
ンジスタと、対応するサブワード線−接地電位との間に
設けられたNチャンネル型MOSトランジスタとを含ん
でいる。これらのMOSトランジスタのゲートは、対応
するメインワード線の反転信号線つまり反転メインワー
ド線に結合されている。また、単位サブワード線駆動回
路は、サブワード線駆動信号線−サブワード線間に並列
に配置され対応する非反転メインワード線に接続される
ゲートを有するNチャンネル型MOSトランジスタをさ
らに含んでいる。
非選択時には接地電位VSSとなり、選択時にはワード
線の活性化電位として用いられる内部昇圧電位VCHつ
まり+4Vのような有効レベルとなる。また、反転メイ
ンワード線の電位は、非選択時には内部昇圧電位VCH
となり、選択時には接地電位VSSとなる。さらに、サ
ブワード線駆動信号DX40の電位は、非選択時には接
地電位VSSとなり、選択時には内部昇圧電位VCHと
なる。なお、内部電圧VCHは、前述のように、ダイナ
ミック型RAMに内蔵された内部昇圧電位生成回路によ
り電源電位VCC例えば3.3Vをもとに生成され、昇
圧電位4Vの比較的安定した電位となっている。
ド線の電位が無効レベルであるとき、単位サブワード線
駆動回路内では、サブワード線駆動信号線−サブワード
線間に介設されたMOSトランジスタがともにオフ状態
であり、サブワード線−接地間に介設されたNチャンネ
ル型MOSトランジスタがオン状態になる。このため、
サブワード線の電位は、サブワード線駆動信号DX40
のレベルに関係なく接地電位VSSのような非選択レベ
ルとなる。一方、非反転メインワード線及び反転メイン
ワード線の電位が有効レベルになると、単位サブワード
線駆動回路では、サブワード線−接地間に介設されたN
チャンネル型MOSトランジスタがオフ状態になり、代
わってサブワード線駆動信号線−サブワード線間に介設
されたMOSトランジスタがオン状態となる。このた
め、サブワード線の電位は、サブワード線駆動信号DX
40の有効レベルを入力として受けて内部昇圧電位VC
Hとなり、その無効レベルを入力として受けて接地電位
VSSとなる。
ブワード線駆動回路は、対応する非反転メインワード線
−サブワード線間に介設されサブワード線駆動信号DX
40をゲートに入力として受けるPチャンネル型MOS
トランジスタと、サブワード線−接地間に並列に配置さ
れゲートがサブワード線駆動信号線DX40及び反転メ
インワード線にそれぞれ接続されるNチャンネル型MO
Sトランジスタとにより構成されている。
ブワード線駆動回路は、対応する非反転サブワード線駆
動信号線−サブワード線間に介設されゲートが反転メイ
ンワード線に接続されるPチャンネル型MOSトランジ
スタと、サブワード線−接地間に並列に配置されゲート
が反転メインワード線及び反転サブワード線駆動信号用
配線にそれぞれ接続されるNチャンネル型MOSトラン
ジスタとによって構成されている。ここで、反転メイン
ワード線の電位は、非選択時には内部昇圧電位VCHと
なり、選択時には接地電位VSSとなる。さらに、サブ
ワード線駆動信号は、非選択時には接地電位VSSとな
り、選択時には内部昇圧電位VCHとなる。反転サブワ
ード線駆動信号は、非選択時には内部昇圧電位VCHと
なり、選択時は接地電位VSSとなる。
VCHになるとき、単位サブワード線駆動回路では、サ
ブワード線駆動信号線−サブワード線間に介設されたP
チャンネル型MOSトランジスタがオフ状態となり、サ
ブワード線−接地間に介設されたNチャンネル型MOS
トランジスタがオン状態となる。このため、サブワード
線の電位は、サブワード線駆動信号DX40のレベルに
関係なく接地電位VSSのような非選択レベルとなる。
一方、反転メインワード線の電位が有効レベルになる
と、単位サブワード線駆動回路では、ゲートが反転メイ
ンワード線に接続されているNチャンネル型MOSトラ
ンジスタがオフ状態になり、代わってサブワード線駆動
信号線−サブワード線間に介設されたPチャンネル型M
OSトランジスタがオン状態になる。このため、サブワ
ード線駆動信号DX40が有効レベルである内部昇圧電
位VCHの場合、反転サブワード線駆動信号は接地電位
VSSとなり、反転サブワード線駆動信号をゲートに入
力として受けるNチャンネル型MOSトランジスタはオ
フ状態になり、サブワード線の電位はこれを入力として
受けて内部昇圧電位VCHとなる。また、対応するサブ
ワード線駆動信号が無効レベルである接地電位VSSの
場合、反転サブワード線駆動信号は内部昇圧電位VCH
となり、反転サブワード線駆動信号をゲートに入力とし
て受けるNチャンネル型MOSトランジスタはオン状態
となり、サブワード線の電位は、これを受けて接地電位
VSSとなる。
を充分に発揮しうるダイナミック型RAM等を実現し、
総合的にみたダイナミック型RAM等のさらなる高速
化,高集積化,大規模化ならびに低コスト化を図ろうと
するものである。
献:1997年10月付『電子情報通信学会 信学技
報』(ICD97−157)の第55頁〜第59頁に開
示されているごとく、低消費電力かつ高速のダイナミッ
クRAMに有効な新しい回路手法がある。この同文献中
の3.1章において、分割ワード線(階層ワード線)構
成のサブデコード線(サブワード線駆動信号又は反転サ
ブワード線)のフィッシュボーン型配置と称して低消費
電力化を図る方法が提案されている。
線)の配線のレイアウトピッチを緩和するために分割ワ
ード線構成を採用しているが、サブデコード回路(サブ
ワード線駆動回路)において主ワード線とサブデコード
線が選択されると、サブワード線が活性化されるように
構成されている。同文献の第57頁の図3bにはフィッ
シュボーン型配置の例が示されている。この図からわか
るように、メモりセルアレイの左側のセンスアンプ列上
にはサブデコード線SDL<0,1>のみが配置され、
このサブデコード線SDL<0,1>は、サブデコード
回路との交点においてバッファリングされずに、サブデ
コード回路の例えば下から奇数段目のみに接続されてい
る。また、メモりセルアレイの右側のセンスアンプ列上
にはサブデコード線SDL<2,3>のみが配置され、
このサブデコード線SDL<2,3>は、サブデコード
回路との交点においてバッファリングされずに、サブデ
コード回路の例えば下から奇偶数段目のみに接続されて
いる。このため、この例ではフィッシュボーン型配置の
階層ワード線構造により、複数のサブデコード線が同時
に駆動されることはなく、各サブデコード線が個別に駆
動される。
における低消費電力化を図ろうとするものである。
線構造を採っている第1の従来例である特開平8ー18
1292号公報中の図7,図8に示される構造において
は、非反転メインワード線と反転メインワード線が必要
となる。そして、これらの非反転メインワード線と反転
メインワード線を、この例では64組のメモリセル上に
交互に配置しておく必要がある。このように非反転メイ
ンワード線と反転メインワード線とは、メモリセル上を
交互に配置された非常に多くの配線により構成されてい
るため、製造工程等においてパーティクルなどの欠陥が
生成すると、設計通り配線形状が形成されず、非反転メ
インワード線と反転メインワード線が一部で短絡してい
る可能性がある。しかも、これらの非反転メインワード
線と反転メインワード線は、通常メタル層等の比較的低
抵抗の配線層である。また、非反転メインワード線の電
位は待機時には接地電位VSSである一方、反転メイン
ワード線の電位は待機時には昇圧電位VCHであって両
者の電位差は大きい。すなわち、待機時には、非反転メ
インワード線と反転メインワード線とが、互いに電位差
が大きい状態でかつ低抵抗で短絡するため、両者間には
非常に大きな電流が流れる。よって、製品の待機時にお
ける電流規格を満足できなくなったり、あるいは生成能
力の低い昇圧電位生成回路の電位を設計値通りに生成で
きなくなるという不具合があった。
示される構造においては、メモリセル上には非反転メイ
ンワード線のみしか存在していないが、以下のような不
具合がある。
おいて内部昇圧電位VCHとなり、選択時は接地電位V
SSとなる。さらに、サブワード線駆動信号は、非選択
時には接地電位VSSとなり、選択時には内部昇圧電位
VCHとなる。反転サブワード線駆動信号は、非選択時
には内部昇圧電位VCHとなり、選択時には接地電位V
SSとなる。つまり、反転サブワード駆動信号は、サブ
ワード駆動回路を非選択にすることにより、サブワード
線の電位を無効レベルにするサブワード線非選択信号と
考えることができる。
なると、単位サブワード線駆動回路では、ゲートが反転
メインワード線に接続されたNチャンネル型MOSトラ
ンジスタがオフ状態となり、代わってサブワード線駆動
信号線−サブワード線間に介設されたPチャンネル型M
OSトランジスタがオン状態になる。このため、サブワ
ード線駆動信号DX40が有効レベルである内部昇圧電
位VCHの場合、反転サブワード線駆動信号は接地電位
VSSとなり、反転サブワード線駆動信号に接続された
Nチャンネル型MOSトランジスタはオフ状態となり、
サブワード線はこれを受けて内部昇圧電位VCHとな
る。また、対応するサブワード線駆動信号が無効レベル
である接地電位VSSの場合、反転サブワード線駆動信
号であるサブワード線非選択信号は内部昇圧電位VCH
となり、反転サブワード線駆動信号をゲートに入力とし
て受けるNチャンネル型MOSトランジスタはオン状態
となり、サブワード線は、これを受けて接地電位VSS
となる。ここで、反転サブワード線駆動信号であるサブ
ワード線非選択信号が昇圧電位VCHと接地電位VSS
のレベルに充放電されることになる。
つのサブワード線駆動部において、この従来例では25
6個配置されており、この4分の1である64個のサブ
ワード線駆動回路が、共通の反転サブワード線駆動信号
であるサブワード線非選択信号を入力として受けるよう
になっている。その上、一般的にも、この第1の従来例
においても、例えばサブメモリマットSMA04〜SM
A74までの8ブロックのメモリセルマットが同時に選
択されるため、そのメモリセルマットの両側の9ブロッ
クのサブワード駆動部が同時に動作する。よって、反転
サブワード線駆動信号であるサブワード線非選択信号に
より、少なくとも64個×9ブロックのサブワード線駆
動回路が同時に動作することになる。ところで、反転サ
ブワード線駆動信号であるサブワード線非選択信号を入
力として受けるのはNチャンネル型MOSトランジスタ
のゲート電極であり、近年の微細化プロセスにおいては
ゲート酸化膜の厚みが薄くなっているため、チャンネル
型MOSトランジスタのゲート容量は大きな容量値とな
る。よって、サブワード線非選択信号を入力として受け
るチャンネル型MOSトランジスタの総ゲート容量は非
常に大きな値となる。
信号に接続されて同時に動作する複数のチャンネル型M
OSトランジスタの総ゲート容量は非常に大きな容量で
あり、しかもサブワード線非選択信号が昇圧電位VCH
と接地電位VSSという振幅の大きいレベルで充放電さ
れるため、動作時の昇圧電位生成回路の消費電力は非常
に大きなものとなってしまう。
『電子情報通信学会 信学技報』のような階層ワード線
構造を採り、上述のようにメモリセル上に配置されてい
るメインワード線を反転または非反転のどちらかのみと
した場合、センスアンプ列上にサブワードデコード線と
してサブワード線駆動信号用配線とサブワード線非選択
信号用配線という2種類の信号配線を配置する必要があ
る。よって、メモりセルアレイの左側のセンスアンプ列
上にはサブデコード線SDL<0,1>として、サブワ
ード線駆動信号用配線とサブワード線非選択信号用配線
とが2対分(4本)配置され、これらの配線はサブデコ
ード回路との交点においてバッファリングされずに、サ
ブデコード回路の例えば下から奇数段目のみに接続され
る。また、メモりセルアレイの右側のセンスアンプ列上
にはサブワードデコード線SDL<2,3>として、サ
ブワード線駆動信号用配線とサブワード線非選択信号用
配線とが2対分(4本)配置され、これらの配線はサブ
デコード回路との交点においてバッファリングされず
に、サブデコード回路の例えば下から奇偶数段目のみに
接続されている。このため、この例ではフィッシュボー
ン型配置の階層ワード線構造により、1本のサブデコー
ド線としてサブワード線駆動信号用配線とサブワード線
非選択信号用配線との1対(2本)が同時に駆動され
る。
階層ワード線構造においても、サブワード線駆動回路
が、同一のサブワードデコード線のひとつであるサブワ
ード線非選択信号に接続されている。その上、この従来
例だけでなく一般的にも、複数ブロックのメモリセルマ
ットが同時に選択されるため、そのメモリセルマットの
両側のブロックのサブワード駆動部が同時に動作する。
よって、サブデコード線から供給されるサブワード線非
選択信号により、多数のブロックのサブワード線駆動回
路が同時に動作することになる。上述のように、共通の
サブワード線非選択信号を多くのNチャンネル型MOS
トランジスタのゲート電極で受けるようになっており、
ゲート絶縁膜の厚みが薄膜化されていることから、サブ
ワード線非選択信号を入力として受けるチャンネル型M
OSトランジスタの総ゲート容量は非常に大きな値とな
る。しかも、サブワード線非選択信号が昇圧電位VCH
と接地電位VSSとに充放電されるため、動作時の昇圧
電位生成回路の消費電力は非常に大きなものとなってし
まう。また、共通のサブワード線非選択信号により大き
な容量値を有する多数のブロックのサブワード線駆動回
路のゲートの電位を充放電する必要があるため、充電時
または放電時において、電位を確定するまでに大きな遅
延時間を要する。
インワード線を反転または非反転させるときの動作につ
いて、サブワード線駆動回路として一般的に用いられる
特開平8ー181292号公報中の図9の回路を想定し
て説明する。
デコード線であるサブワード線駆動信号とサブワード線
非選択信号を先に有効レベルである昇圧電位VCHにし
た後、仮に時間をおいて反転メインワード線の電位を有
効レベルである接地電位VSSに変化させて選択される
べきサブワード線の電位を有効レベルである昇圧電位に
した場合であっても、反転メインワード線の電位が昇圧
電位から接地電位に遷移する時に、反転メインワード線
に接続されたPチャンネル型MOSトランジスタとNチ
ャンネル型MOSトランジスタが同時にオン状態とな
り、サブワード線駆動信号によって昇圧電位供給端子か
ら接地までサブワード線駆動回路を貫通して流れる電流
が生成してしまう。よって、不必要に昇圧電位生成回路
の消費電力を増加させてしまうことになる。
効レベルである接地電位VSSに変化させた後、仮に時
間をおいてサブデコード線から供給されるサブワード線
駆動信号とサブワード線非選択信号とを有効レベルにし
た場合、サブワード線駆動信号は昇圧電位まで上昇して
いき、サブワード線非選択信号は接地電位まで降下して
いく。しかし、その際、サブワード線非選択信号により
大きな容量値を有する多数のブロックのサブワード線駆
動回路のチャンネル型MOSトランジスタのゲートを充
放電するため、充電時または放電時において、電位を確
定するまでに大きな遅延時間を要する。つまり、サブワ
ード線非選択信号を受けて動作するNチャンネル型MO
Sトランジスタがオフ状態になるまで長い時間を要す
る。このとき、既に反転メインワード線の電位が有効レ
ベルである接地電位VSSとなっているために、反転メ
インワード線に接続されたPチャンネル型MOSトラン
ジスタはオン状態であり、サブワード線駆動信号に応じ
て昇圧電位供給端子から接地までサブワード線駆動回路
を貫通して流れる電流が生じる。よって、不必要に昇圧
電位生成回路の消費電力を増加させてしまう。つまり、
反転メインワード線とサブデコード線であるサブワード
線駆動信号とサブワード線非選択信号とを、どの順番に
動作させた場合においても不必要に昇圧電位生成回路の
消費電力を増加させてしまうことになる。
ずれにおいても、昇圧電位を生成するためにはその供給
電荷量に比べて非常に大きな消費電荷量が必要となり、
かつ、回路規模も膨大となり大きなレイアウト面積を必
要とするという不具合があった。
不具合がいずれも内部昇圧電位生成回路の電荷の供給能
力が比較的低い点に起因することに着目してなされたも
のであり、本発明の主たる目的は、内部昇圧電位生成回
路が低消費電力化された半導体集積回路装置を提供する
ことにある。
発明のうち代表的なものの概要を簡単に説明すれば、以
下の通りである。
ワード線選択時の低消費電力化を図りつつ、DRAM等
の高集積化を図ることを目的として、サブメモリセルア
レイを、格子状に配置したダイナミック型メモリセルを
含むメモリセルブロックと、単位サブワード線駆動回路
を含むサブワード線駆動部と、サブワード線駆動回路に
接続され選択する配線であるメインワード線を生成する
メインワード線生成回路と、サブワード線駆動回路に接
続されサブワード線に選択電位を供給するサブワード線
駆動信号生成回路と、サブワード線駆動回路に接続され
非選択にするサブワード線非選択信号生成回路と、単位
増幅回路を含むセンスアンプとを備え、サブメモリセル
アレイとその両横にサブワード線駆動回路部を、その上
下にセンスアンプ列を配置しサブメモリブロックとす
る。サブワード線駆動部とセンスアンプ列の交点に上記
したサブワード線非選択信号生成回路を配置する。そし
て、このメモリセルと周辺回路含んだサブメモリブロッ
クを格子状に配置する。このサブワード線駆動信号の有
効レベルを外部電源電位よりも高い昇圧電位とし、この
サブワード線非選択信号の有効レベルを外部電源電位よ
りも低い内部降圧電位とする構成を採る。
は、ロウ系回路動作時、同時に多くのサブワード線駆動
回路に接続した信号が動作するため、大容量化に伴い消
費電力が増大しており、特に内部昇圧電位生成回路の消
費電力が大きくなる。ところが、内部昇圧電位生成回路
は生成効率が低く、昇圧電位生成時に多大な消費電流が
必要になる。そのため、内部昇圧電位生成回路の消費電
力はできる限り小さくする必要がある。そこで、上記し
た構成をとることにより、サブワード線非選択信号に接
続された回路による消費を生成効率の悪い内部昇圧電位
生成回路から生成効率の良い内部降圧電位生成回路にす
ることで、大幅な低消費電力化が可能となる。具体的に
は、以下のような手段を講じている。
導体基板の上に多数のMOSトランジスタと配線とを集
積して構成される半導体集積回路装置であって、メイン
ワード線及びこのメインワード線から分岐して延びる複
数のサブワード線と、上記複数のサブワード線と交差す
るように延びる複数のビット線と、上記サブワード線及
びビット線に接続されてマトリックス状に配置された複
数のメモリセルを含むメモリセルアレイと、上記各ビッ
ト線に接続される複数のセンスアンプを含むセンスアン
プ列と、メインワード線駆動信号を生成するためのメイ
ンワード線駆動信号生成回路と、サブワード線駆動信号
を生成するためのサブワード線駆動信号生成回路と、サ
ブワード線非選択信号を生成するサブワード線非選択信
号生成回路と、上記メインワード線駆動信号生成回路,
サブワード線駆動信号生成回路及び上記サブワード線非
選択信号生成回路に接続されて、上記メインワード線駆
動信号,サブワード線駆動信号及びサブワード線非選択
信号に応じて上記各サブワード線を駆動するための複数
のサブワード線駆動回路を含むサブワード線駆動部とを
備えるとともに、上記サブワード線駆動信号は外部電源
電位よりも高い昇圧電位である状態を有し、上記サブワ
ード線非選択信号は上記外部電源電位または外部電源電
位よりも低い内部降圧電位である状態を有している。
することができる。上述のように、同時に動作するサブ
ワード線非選択信号が接続されているMOSトランジス
タの総ゲート容量は非常に大きな容量である。したがっ
て、サブワード線非選択信号が昇圧電位と接地電位の電
位差で充放電されると動作時の昇圧電位生成回路の消費
電力は非常に大きなものとなるのに対し、本発明の第1
の半導体集積回路装置では、サブワード線非選択信号が
内部降圧電位と接地電位との電位差で充放電すればすむ
ため、外部電源電位よりも高い内部昇圧電位を生成する
ための電荷供給量を削減できる。つまり、サブワード線
駆動回路を非選択するための駆動源として、生成効率の
よくない内部昇圧電位を用いる代わりに、外部電源電位
よりも低く生成効率の良い内部降圧電位を用いること
で、低消費電力化が可能となる。また、電荷供給量の低
い内部昇圧電位を生成する回路を用いることにより、回
路構成も簡素化されるので、回路面積の縮小によるレイ
アウト面積の低減を図ることができる。
上記サブワード線駆動部と上記センスアンプ列とを互い
に交差する方向に配置し、上記サブワード線非選択信号
生成回路を上記サブワード線駆動部と上記センスアンプ
列とが交差する交差領域に配置することが好ましい。
号を有効レベルである接地電位に変化させた後、サブデ
コード線であるサブワード線駆動信号とサブワード線非
選択信号を有効レベルにすることでサブワード線を選択
するように構成した場合、サブワード線駆動信号は昇圧
電位まで上昇してき、サブワード線非選択信号は内部降
圧電位から接地電位まで降下していく。その際、各交差
領域にサブワード線非選択信号生成回路が配置されてい
るため、1つのサブワード線非選択信号用の配線に接続
される容量は1つのサブワード線駆動部内のサブワード
線駆動回路のMOSトランジスタのゲートのみとなる。
すなわち、サブワード線非選択信号の遷移レベルが内部
降圧電位と接地電位との電位差に小さくなるのに加え
て、配線に接続されるゲートの容量が小さくなることに
より、サブワード線非選択信号を入力として受けるMO
Sトランジスタをオフ状態にする時間を短くすることが
できるので、放電時において電位を確定するまでの遅延
時間を短くすることができる。
上記サブワード線非選択信号生成回路を上記サブワード
線駆動信号を入力として受けて上記サブワード線非選択
信号を生成するように構成することにより、比較的小さ
な面積である交差領域に配置されるべき回路量を少なく
でき、高集積化に適した回路構成を採ることができる。
上記昇圧電位及び上記内部降圧電位を上記外部電源電位
を入力として受けて生成されるものとし、上記昇圧電位
及び内部降圧電位を上記外部電源電位の値が所定範囲内
のときにはそれぞれほぼ一定とすることが好ましい。
あるときには、それぞれ外部電圧依存性の小さいサブワ
ード線駆動信号の有効レベルである昇圧電位の変化特性
と、サブワード線非選択信号の無効レベルである内部降
圧電位の変化特性とを外部電源電位に対して同じにする
ことが可能となる。このようにすれば、サブワード線駆
動信号とメインワード線駆動信号及びサブワード線非選
択信号の変化特性が外部電源電位に対して比較的近くな
るので、外部電源電位に対する動作マージンが大きくな
り、安定動作を可能とすることができる。
上記交差領域に配置され、上記センスアンプを駆動する
ためのセンスアンプ駆動回路をさらに備えている場合に
は、上記センスアンプ駆動回路及び上記サブワード線非
選択信号生成回路に、上記半導体基板内に形成された共
通のソースまたはドレインを有するMOSトランジスタ
をそれぞれ配置することが好ましい。
領域にセンスアンプ駆動回路とサブワード線非選択信号
生成回路の両方を配置する際、センスアンプ駆動回路と
サブワード線非選択信号生成回路内のMOSトランジス
タのソース又はドレインを共通としたレイアウト配置が
可能となり、レイアウト面積の削減が可能となること
で、高集積化に適した回路構成を採ることができる。
上記サブワード線非選択信号生成回路を上記サブワード
線駆動部の両側に配置し、上記サブワード線駆動部に、
上記両側のサブワード線非選択信号生成回路からのサブ
ワード線非選択信号を入力信号として受けさせることが
できる。
らサブワード線非選択信号を入力できるため、片側の比
較的小さな面積である交差領域に配置するサブワード線
非選択回路の数はサブワード線駆動部に入力されるサブ
ワード線非選択信号の数の半分だけでよく、交差領域に
配置されているべき回路量を少なくでき、高集積化に適
した回路構成を採ることができる。
上記サブワード線駆動部に、4本以上の上記サブワード
線非選択信号用の配線を接続し、上記サブワード線非選
択信号生成回路と上記サブワード線駆動部とを互いに隣
接しながら交互に配置しておき、端部に配置されたもの
を除く上記サブワード線非選択信号生成回路で生成され
た上記サブワード線非選択信号を、その両隣を含む4ブ
ロック以上の上記サブワード線駆動部に入力させること
ができる。
されるサブワード線非選択信号用の配線が4本以上あっ
たとしても、各サブワード線駆動部片側の比較的小さな
面積である交差領域の一つ一つに4個以上のサブワード
線非選択信号生成回路を配置する必要がなく、この交差
領域には最低1個のサブワード線非選択信号生成回路を
配置するだけでよく、このサブワード線非選択信号生成
回路により生成されたサブワード線非選択信号を複数の
しかも隣接する4個以上のサブワード線駆動部で共用す
ることができる。よって、交差領域に配置されているべ
き回路量を少なくでき、高集積化に適した回路構成を採
ることができる。
上記サブワード線駆動部と上記サブワード線非選択信号
生成回路とを互いに隣接しながら交互に配置し、上記サ
ブワード線駆動信号を上記サブワード線駆動部の両側か
ら上記サブワード線駆動部に入力させ、上記サブワード
線非選択信号を上記サブワード線駆動部の両側の上記サ
ブワード線非選択信号生成回路から上記サブワード線駆
動部に入力させることができる。
を入力として受けるサブワード線駆動部の数を削減し、
高速でサブワード線の選択を行うことが可能となるとと
もに、交差領域に、サブワード線駆動部,サブワード線
駆動信号生成回路,サブワード線駆動部,サブワード線
非選択信号生成回路,…の順に連続して配置すること
で、各サブワード線駆動部においてサブワード線駆動信
号とサブワード線非選択信号を共用することができる。
よって、交差領域に配置されているべき回路量を少なく
でき、高集積化に適した回路構成を採ることができる。
上記外部電源電位を入力として受けて上記内部降圧電位
を生成する内部降圧電位生成回路と、上記内部降圧電位
生成回路で生成された内部降圧電位を駆動源とするMO
Sトランジスタを有し上記内部降圧電位の変化に応じて
変化する選択内部降圧電位生成回路と、上記選択内部降
圧電位生成回路から延びて上記サブワード線非選択信号
生成回路に接続される選択内部降圧電位供給用配線とを
さらに備え、上記選択内部降圧電位供給用配線を上記セ
ンスアンプ列の上に配置することができる。
タがPチャンネル型で基板電位が昇圧電位であり、ソー
ス電位であるサブワード線非選択信号の有効レベルが降
圧電位であった場合、電源投入時等において昇圧電位と
内部降圧電位の立ち上がり状態に差が生じ、一時的に内
部降圧電位が昇圧電位より高くなった時であっても、こ
のPチャンネル型MOSトランジスタの基板電位よりソ
ース電位が高くなることがない。したがって、PNジャ
ンクションの順方向電流等が流れず、ラッチアップにい
たるおそれを回避できる。
上記外部電源電位を入力として受けて上記内部降圧電位
を生成する内部降圧電位生成回路と、上記内部降圧電位
生成回路で生成された内部降圧電位を駆動源とするMO
Sトランジスタを有し、上記内部降圧電位の変化に応じ
て変化する選択内部降圧電位生成回路と、上記選択内部
降圧電位生成回路から延びて上記サブワード線非選択信
号生成回路に接続される選択内部降圧電位供給用配線と
をさらに備え、上記選択内部降圧電位供給用配線を上記
サブワード線駆動部の上に配置することができる。
ランジスタがPチャンネル型で基板電位が昇圧電位であ
り、ソース電位であるサブワード線非選択信号の有効レ
ベルが降圧電位であった場合、電源投入時等において昇
圧電位と内部降圧電位の立ち上がり状態に差が生じ、一
時的に内部降圧電位が昇圧電位より高くなった時であっ
ても、このPチャンネル型MOSトランジスタの基板電
位よりソース電位が高くなることがなく、PNジャンク
ションの順方向電流等が流れず、ラッチアップにいたる
おそれを回避できる。
上記外部電源電位を入力として受けて上記内部降圧電位
を生成する内部降圧電位生成回路と、上記内部降圧電位
生成回路で生成された内部降圧電位を駆動源とするMO
Sトランジスタを有し上記内部降圧電位の変化に応じて
変化する選択内部降圧電位生成回路と、上記選択内部降
圧電位生成回路から延びて上記サブワード線非選択信号
生成回路に接続される選択内部降圧電位供給用配線と、
上記昇圧電位を入力として受け、上記昇圧電位が所定電
位に達するまで上記選択内部降圧電位供給用配線への電
荷の供給を停止させるように上記MOSトランジスタを
制御する制御回路とをさらに備えることによっても、上
述と同様の作用により、内部降圧電位が昇圧電位より高
くなった時のラッチアップにいたるおそれを回避するこ
とができる。
上記外部電源電位を入力として受け、外部電源が投入さ
れてから所定時間が経過するまで上記選択内部降圧電位
供給用配線への電荷の供給を停止させるように上記MO
Sトランジスタを制御する制御回路をさらに備えること
によっても、上述と同様の作用により、内部降圧電位が
昇圧電位より高くなった時のラッチアップにいたるおそ
れを回避することができる。
モリセルアレイに、第1のNウェル領域内のPウェル領
域に形成されたNチャンネル型MOSトランジスタを配
置し、かつ、上記Nチャンネル型MOSトランジスタの
動作時には上記Pウェル領域には負電位が印加されるよ
うに構成し、上記センスアンプ列に、上記第1のNウェ
ル領域よりも浅い第2のNウェル領域に形成されたPチ
ャンネル型MOSトランジスタを配置し、上記サブワー
ド線駆動部に、上記第1のNウェル領域よりも浅い第3
のNウェル領域に形成されたPチャンネル型MOSトラ
ンジスタを配置しておき、上記第2のウェル領域と第3
のウェル領域とを互いに電気的に分離しておくことがで
きる。
ブワード線駆動部内のPチャンネル型MOSトランジス
タの基板電位である昇圧電位に維持される第3のNウェ
ル領域と、センスアンプ内のPチャンネル型MOSトラ
ンジスタが形成されており内部降圧電位に維持されるN
ウェル領域とが電気的に分離されているので、外部電源
の投入時等において昇圧電位と内部降圧電位の立ち上が
り状態に差が生じ、一時的に内部降圧電位が昇圧電位よ
り高くなった時であっても、このセンスアンプを構成す
るPチャンネル型MOSトランジスタの基板電位よりソ
ース電位が高くなることがなく、PNジャンクションの
順方向電流等が流れず、ラッチアップにいたるおそれを
回避できる。
上記メモリセルアレイ及び上記サブワード線駆動部に、
第1のNウェル領域内のPウェル領域に形成されたNチ
ャンネル型MOSトランジスタを配置し、上記Nチャン
ネル型MOSトランジスタの動作時に、上記Pウェル領
域には負電位が印加される一方、上記第1のNウェル領
域には昇圧電位が印加されるように構成し、上記センス
アンプ列に上記第1のNウェル領域よりも浅い第2のN
ウェル領域に配置されたPチャンネル型MOSトランジ
スタを設けておき、上記第1のウェル領域と第2のウェ
ル領域とを互いに電気的に分離しておくことができる。
動回路を深いNウェルで囲むトリプルウェル構造の半導
体集積回路であっても、トランジスタの動作時に、サブ
ワード線駆動部内のPチャンネル型MOSトランジスタ
の基板電位である昇圧電位に維持される第1のNウェル
領域と、センスアンプ内のPチャンネル型MOSトラン
ジスタが形成されており内部降圧電位に維持されている
第2のNウェル領域とが電気的に分離されているので、
電源投入時等において昇圧電位と内部降圧電位との立ち
上がり状態に差が生じ、一時的に内部降圧電位が昇圧電
位より高くなった時であっても、このセンスアンプを構
成するPチャンネル型MOSトランジスタの基板電位よ
りソース電位が高くなることがなく、PNジャンクショ
ンの順方向電流等が流れず、ラッチアップにいたるおそ
れを回避できる。
上記メモリセルアレイの端部において上記第1のNウェ
ル領域よりも浅い第4のNウェル領域に形成され、デー
タの記憶を行わないダミーメモリセルをさらに備え、上
記第4のNウェル領域と上記第1のNウェル領域とを互
いに電気的に接続しておくことができる。
て、サブワード線駆動部内のPチャンネル型MOSトラ
ンジスタの基板電位である昇圧電位に維持される(第1
又は第3の)Nウェル領域と、センスアンプ内のPチャ
ンネル型MOSトランジスタの内部降圧電位に維持され
る(第2の)Nウェル領域とが電気的に分離されている
ようにレイアウト配置を行う際、サブワード線駆動部の
Nウェル領域とセンスアンプ列のNウェル領域の分離を
ダミーメモリセル部で行うことで、ラッチアップにいた
るおそれを回避しつつ、高集積化にあった回路構成を採
ることができる。
導体基板の上に多数のMOSトランジスタと配線とを集
積して構成される半導体集積回路装置であって、メイン
ワード線及びこのメインワード線から分岐して延びる複
数のサブワード線と、上記複数のサブワード線と交差す
るように延びる複数のビット線と、上記サブワード線及
びビット線に接続されてマトリックス状に配置された複
数のメモリセルを含むメモリセルアレイと、上記各ビッ
ト線に接続される複数のセンスアンプを含むセンスアン
プ列と、メインワード線駆動信号を生成するためのメイ
ンワード線駆動信号生成回路と、サブワード線駆動信号
を生成するためのサブワード線駆動信号生成回路と、サ
ブワード線非選択信号を生成するサブワード線非選択信
号生成回路と、上記メインワード線駆動信号生成回路,
サブワード線駆動信号生成回路及び上記サブワード線非
選択信号生成回路に接続されて、上記メインワード線駆
動信号,サブワード線駆動信号及びサブワード線非選択
信号に応じて上記各サブワード線を駆動するための複数
のサブワード線駆動回路を含むサブワード線駆動部とを
備え、上記半導体基板内に、上記センスアンプ列に平行
な方向に沿って複数の列を構成するように並ぶ複数のN
型拡散領域を形成し、上記1つのサブワード線駆動部に
上記N型拡散領域の複数の列に含まれる複数のN型拡散
領域を設け、上記各N型拡散領域上に各々ゲート電極を
有する複数のMOSトランジスタを配置して、1つのサ
ブワード線非選択信号回路から延びるサブワード線非選
択信号用の配線を、その両側のサブワード線駆動部で共
通の列に属するN型拡散領域の上のゲート電極に接続さ
せたものである。
レイアウト配置にした場合、各サブワード線駆動部にお
いて、複数のサブワード線駆動信号が接続される配線の
順番が共通化される。よって、各メモリセルアレイにお
けるサブワード線の物理的アドレス配置が簡単化でき
る。
導体基板の上に多数のMOSトランジスタと配線とを集
積して構成される半導体集積回路装置であって、メイン
ワード線及びこのメインワード線から分岐して延びる複
数のサブワード線と、上記複数のサブワード線と交差す
るように延びる複数のビット線と、上記サブワード線及
びビット線に接続されてマトリックス状に配置された複
数のメモリセルを含むメモリセルアレイと、上記各ビッ
ト線に接続される複数のセンスアンプを含むセンスアン
プ列と、メインワード線駆動信号を生成するためのメイ
ンワード線駆動信号生成回路と、サブワード線駆動信号
を生成するためのサブワード線駆動信号生成回路と、サ
ブワード線非選択信号を生成するサブワード線非選択信
号生成回路と、上記メインワード線駆動信号生成回路,
サブワード線駆動信号生成回路及び上記サブワード線非
選択信号生成回路に接続されて、上記メインワード線駆
動信号,サブワード線駆動信号及びサブワード線非選択
信号に応じて上記各サブワード線を駆動するための複数
のサブワード線駆動回路を含むサブワード線駆動部とを
備え、上記半導体基板内に、上記センスアンプ列に平行
な方向に沿って複数の列を構成するように並ぶ複数のN
型拡散領域を形成し、上記1つのサブワード線駆動部に
上記N型拡散領域の複数の列に含まれる複数のN型拡散
領域を設け、上記各N型拡散領域上に各々ゲート電極を
有する複数のMOSトランジスタを配置して、1つのサ
ブワード線非選択信号回路から延びるサブワード線非選
択信号用の配線を、その両側のサブワード線駆動部で互
いに異なる列に属するN型拡散領域の上のゲート電極に
接続されている。
同じにすることが可能となるため、各交差領域を一つの
セルとしてレイアウトできる。よって、半導体集積回路
のレイアウト設計の簡略化が可能となる。
導体基板の上に多数のMOSトランジスタと配線とを集
積して構成される半導体集積回路装置であって、複数の
ワード線と、上記複数のワード線と交差するように延び
る複数のビット線と、上記ワード線及びビット線に接続
されてマトリックス状に配置された複数のメモリセルを
含むメモリセルアレイと、上記各ビット線に接続される
複数のセンスアンプを含むセンスアンプ列と、上記各サ
ブワード線を駆動するための複数のサブワード線駆動回
路を含むサブワード線駆動部と、上記ワード線を構成す
る第1の配線層と、上記第1の配線層より低抵抗の第2
の配線層と、上記第1の配線層と上記第2の配線層とを
接続するワード線裏打ち部とを備え、上記メモリセルア
レイには、第1のNウェル領域内のPウェル領域に形成
されたNチャンネル型MOSトランジスタが配置され、
かつ、上記Nチャンネル型MOSトランジスタの動作時
には上記Pウェル領域には負電位が印加されるように構
成され、上記センスアンプ列には、第2のNウェル領域
に形成されたPチャンネル型MOSトランジスタが配置
されている。
ド線構造を備えた半導体集積回路装置においても、メモ
リセルアレイ内のNチャンネル型MOSトランジスタが
形成されており昇圧電位に維持される第1のNウェル領
域と、センスアンプ内のPチャンネル型MOSトランジ
スタが形成されており内部降圧電位に維持されるNウェ
ル領域とが電気的に分離されるレイアウト配置を行うこ
とで、ラッチアップにいたるおそれを回避ことができ
る。
導体基板の上に多数のMOSトランジスタと配線とを集
積して構成される半導体集積回路装置であって、メイン
ワード線及びこのメインワード線から分岐して延びる複
数のサブワード線と、上記複数のサブワード線と交差す
るように延びる複数のビット線と、上記サブワード線及
びビット線に接続されてマトリックス状に配置された複
数のメモリセルを含むメモリセルアレイと、上記各ビッ
ト線に接続される複数のセンスアンプを含むセンスアン
プ列と、メインワード線駆動信号を生成するためのメイ
ンワード線駆動信号生成回路と、サブワード線駆動信号
を生成するためのサブワード線駆動信号生成回路と、サ
ブワード線非選択信号を生成するサブワード線非選択信
号生成回路と、上記メインワード線駆動信号生成回路,
サブワード線駆動信号生成回路及び上記サブワード線非
選択信号生成回路に接続されて、上記メインワード線駆
動信号,サブワード線駆動信号及びサブワード線非選択
信号に応じて上記各サブワード線を駆動するための複数
のサブワード線駆動回路を含むサブワード線駆動部とを
備え、上記サブワード線駆動回路は、ゲートが上記メイ
ンワード線に接続され、ソースまたはドレインに上記サ
ブワード線駆動信号を入力として受けて上記サブワード
線を選択するためのMOSトランジスタを有するととも
に、選択されていた上記サブワード線駆動回路が非選択
に変化する際には、上記サブワード線が非選択になった
後上記メインワード線駆動信号が非選択になるように構
成されている。
る際に、先にサブワード線駆動信号を非選択状態である
接地電位にしてから、メインワード線駆動信号を接地電
位から非選択状態である昇圧電位に遷移させることで、
メインワード線駆動信号の状態遷移に伴ってサブワード
線駆動信号の電位である昇圧電位と接地電位との電位差
によってサブワード線駆動回路での貫通電流が生じるこ
とがなく、供給能力が比較的低い昇圧電位生成回路の電
荷供給量を削減できる。
上記サブワード線駆動信号に外部電源電位よりも高い昇
圧電位である状態をもたせ、上記サブワード線非選択信
号に上記外部電源電位または外部電源電位よりも低い内
部降圧電位である状態をもたせるとともに、上記サブワ
ード線駆動部と上記センスアンプ列とを互いに交差する
方向に配置し、上記サブワード線非選択信号生成回路
を、上記サブワード線駆動部と上記センスアンプ列とが
交差する交差領域に配置して、上記サブワード線駆動信
号を入力として受けるインバータにより構成することが
できる。
回路をインバータという比較的小さな回路で構成できる
ため、比較的小さな面積である交差領域に配置しなけれ
ばならない回路量を少なくでき、高集積化に適した回路
構成を採ることができる。
導体基板の上に多数のMOSトランジスタと配線とを集
積して構成される半導体集積回路装置であって、メイン
ワード線及びこのメインワード線から分岐して延びる複
数のサブワード線と、上記複数のサブワード線と交差す
るように延びる複数のビット線と、上記サブワード線及
びビット線に接続されてマトリックス状に配置された複
数のメモリセルを含むメモリセルアレイと、上記各ビッ
ト線に接続される複数のセンスアンプを含むセンスアン
プ列と、メインワード線駆動信号を生成するためのメイ
ンワード線駆動信号生成回路と、サブワード線駆動信号
を生成するためのサブワード線駆動信号生成回路と、サ
ブワード線非選択信号を生成するサブワード線非選択信
号生成回路と、上記メインワード線駆動信号生成回路,
サブワード線駆動信号生成回路及び上記サブワード線非
選択信号生成回路に接続されて、上記メインワード線駆
動信号,サブワード線駆動信号及びサブワード線非選択
信号に応じて上記各サブワード線を駆動するための複数
のサブワード線駆動回路を含むサブワード線駆動部とを
備え、上記サブワード線駆動回路は、ゲートが上記メイ
ンワード線に接続されソースまたはドレインに上記サブ
ワード線駆動信号を入力として受けて上記サブワード線
を選択するための第1のMOSトランジスタと、ゲート
に上記サブワード線非選択信号を入力として受けて上記
サブワード線を非選択にするための第2のMOSトラン
ジスタとを有するとともに、上記サブワード線駆動回路
が選択される際には、上記第2のMOSトランジスタが
オフした後上記サブワード線が選択される一方、選択さ
れていた上記サブワード線駆動回路が非選択に変化する
際には、上記サブワード線が非選択になった後上記メイ
ンワード線駆動信号が非選択になるように構成されてい
る。
態遷移に伴ってサブワード線駆動信号の電位である昇圧
電位と接地電位との電位差によってサブワード線駆動回
路での貫通電流が生じることがなく、供給能力が比較的
低い昇圧電位生成回路の電荷供給量を削減できる。
て、図面を用いて説明する。
は、本発明の実施形態の半導体集積回路装置であるダイ
ナミック型RAM(半導体記憶装置)のブロック配置を
示す図である。図1に示す各ブロックを構成する回路素
子は、絶縁ゲート型電界効果トランジスタ(以下、チャ
ンネル型MOSトランジスタと略記する)により構成さ
れており、単結晶シリコンのような1個の半導体基板上
に形成されるものである。以下の回路図中のチャンネル
型MOSトランジスタにおいて、そのチャンネル(バッ
クゲート)部にチャンネル型MOSトランジスタから外
側に向かう矢印が示されているものはPチャンネル型M
OSトランジスタを表し、矢印の付されていないものは
Nチャンネル型MOSトランジスタを表すものとする。
ック型RAMは、P型半導体基板PSUB上に、基本構
成要素である4個の大メモリセルブロックMB0〜MB
3と、大メモリセルブロックMB0〜MB3にそれぞれ
隣接して配置された4つのメインワード線駆動回路ブロ
ックMWDB0〜MWDB3とを備えている。
B3は、後述するように、格子状に配置された128個
のサブメモリセルアレイを含んでいる。そして、単位サ
ブワード線駆動回路を含むサブワード線駆動部SWLB
と、サブワード線駆動回路に接続されるメインワード線
を選択する信号であるメインワード線駆動信号を生成す
るメインワード線駆動回路と、サブワード線駆動回路に
接続されサブワード線に選択電位を供給するサブワード
線駆動信号生成回路WDGと、サブワード線駆動回路に
接続され非選択にするサブワード線非選択信号生成回路
XWDGと、単位増幅回路を含むセンスアンプSABと
を備えている。このサブメモリセルアレイSMAの図中
横方向の両側にサブワード線駆動部SWLBを、図中縦
方向の両側にセンスアンプ列をそれぞれ配置してなる部
分をサブメモリブロックとする。サブワード線駆動部S
WLBとセンスアンプ列SABとが交差する領域である
交差領域に上記サブワード線非選択信号生成回路XWD
Gを配置する。そして、このメモリセルアレイとその周
辺部とからなるサブメモリブロックを格子状に配置す
る。また、マトリックス状に配置された128個のサブ
メモリセルアレイの上層には、メインワード線駆動回路
により駆動されるメインワード線MWLが配置されてい
る。なお、メモリブロックMB0〜MB3と各メモリブ
ロックを構成するサブメモリセルアレイの具体的構成及
び動作ならびに配置等については、後に詳細に説明す
る。
のチップレイアウトの概要について説明する。なお、レ
イアウトに関する以下の説明では、対応する配置図の位
置関係をもってチップ等の各配置面における上下左右を
表す。
AMは、P型半導体基板PSUB上に形成され、実装構
造としていわゆるLOC(Lead On Chip)
形態を採り、インナーリードと半導体基板PSUBを結
合するためのボンディングパッドや、アドレス入力バッ
ファ,データ出力バッファ,その他の制御回路等を含む
周辺回路PCは、半導体基板PSUBの縦横の中央線に
沿って設けられた十字状の領域に配置されている。さら
に、半導体基板PSUBの左上部には大メモリセルブロ
ックMB0が、その右上部には大メモリセルブロックM
B1が、その左下部には大メモリセルブロックMB2
が、その右下部には大メモリセルブロックMB3がそれ
ぞれ配置されている。また、各大メモリセルブロックM
B0〜MB3にそれぞれ隣接して、多数のメインワード
線駆動回路を配置してなるメインワード線駆動回路ブロ
ックMWDB0〜MWBD3が配置されている。本実施
形態においては、メインワード線駆動回路ブロックMW
DB0〜MWBD3は、半導体基板PSUBにおける各
大メモリセルブロックMB0〜MB3の外側の隣接領域
に配置されている。
ック,メインワード線駆動回路ブロックの数や位置は、
図1に示すそれらの数や位置に限定されるものではな
い。
図1のダイナミック型RAMに含まれる大メモリセルブ
ロックMB0の本実施形態における構造を示すブロック
図である。
る4つの大メモリセルブロックのうちの1つの大メモリ
セルブロックMB0の構成について説明するが、その他
のメモリブロックMB1〜MB3もこれと同一の構成を
有している。
MB0には、16×8のマトリックス状に配置された1
28個のサブメモリセルアレイSMA00〜SMAFが
配設されている。また、各サブメモリセルアレイSMA
00〜SMAFの周辺部は、同図の縦方向に沿って配置
されたサブワード線駆動部SWLBと、同図の横方向に
沿って配置されたセンスアンプ列SABと、サブワード
線駆動部SWLBとセンスアンプ列SABとの交差領域
SDRとに区切られている。例えば、最下行のサブメモ
リセルアレイ群(サブメモリセルアレイSMA00〜S
MA07)の両端の領域と各サブメモリセルアレイSM
A00〜SMA07同士の間の領域とには、左端から順
に、8つのサブワード線駆動部SWLB00〜SWLB
08が設けられている。そして、最下行のサブメモリセ
ルアレイ群の下側には左端から順に8つのセンスアンプ
列SAB00〜SAB07と9つの交差領域SDRSD
R00〜SDR08とが交互に配置され、上側には左端
から順に8つのセンスアンプ列SAB10〜SAB17
と9つの交差領域SDR10〜SDR18とが交互に配
置されている。また、最左端部のサブメモリセルアレイ
群(サブメモリセルアレイSMA00〜SMAF0)の
左側には下端から順に17個のセンスアンプ列SAB0
0〜SABG0と18個の交差領域SDR00〜SDR
G0とが交互に配置され、右側には下端から順に17個
のセンスアンプ列SAB00〜SABG0と18個の交
差領域SDR01〜SDRG1とが交互に配置されてい
る。
リセルブロックMB0の左側に配置されたメインワード
線駆動回路から横方向に延びるメインワード線が、大メ
モリセルブロックMB0内のサブワード線駆動部SWD
内の複数の単位サブワード線駆動回路に接続されてい
る。そして、外部ロウアドレスに基づき、メインワード
線駆動回路からメインワード線を経てサブワード線駆動
部SWDB内の複数の単位サブワード線駆動回路を選択
するように構成されている。例えば、1つのメインワー
ド線を介して、9個のサブワード線駆動部SWLB20
〜SWLB28内の各2個の単位サブワード線駆動回路
が同時に選択される。
次に、図2に示すサブメモリセルアレイの周辺部の構成
に関する各具体例について説明する。
1の具体例について、図2に示す4つのメモリセルアレ
イSMA24,SMA25,SMA34,SMA35の
周辺部を例にとって説明する。
ルアレイSMA24,SMA25,SMA34,SMA
35及びその周辺部の構成を示す部分ブロック回路図で
ある。ただし、他のサブメモリセルアレイの周辺部につ
いても、これらと同じ構成を有している。
4の左側及び右側にはサブワード線駆動部SWLB24
及びSWLB25が設けられ、サブメモリセルアレイS
MA24の上側及び下側にはセンスアンプ列SAB34
及びSAB24が配置されている。また、このサブワー
ド線駆動部とセンスアンプ列とが交差する部分である交
差領域SDRは、以下のように示されている。例えばサ
ブワード線駆動部SWLB25,SWLB35の間、か
つセンスアンプ列SAB34,SAB35の間には、交
差領域SDR35が存在する。ここで、本具体例の場合
は、各交差領域SDRにサブワード線非選択信号生成回
路XWDGが配置されており、例えば交差領域SDR3
5にはサブワード線非選択信号生成回路XWDG35<
0,2>が配置されている。ただし、サブワード線非選
択信号生成回路XWDG35<0,2>とは、ワード線
非選択信号XWD35<0>及びXWD35<2>な
ど,複数の信号を扱うサブワード線非選択信号生成回路
を意味する。
内には、図3の横方向に延びる512本のサブワード線
SW(SW0〜SW511)が配置されている(図3に
おいては、4本のサブワード線SW0〜SW3のみが示
されている)。また、図示されていないが、サブメモリ
セルアレイSMA24内には、図3の縦方向に延びる2
56組のビット線対BIT,XBIT(BIT0,XB
IT〜BIT255,XBIT255)が配置されてい
る。ここで、特に明記された場合を除いて反転信号また
は反転信号用配線には、その名称のはじめに“X”を付
すものとし、以後、ビット線対BIT0,XBIT0〜
BIT255,XBIT255のような相補信号または
相補信号用配線には、“*BIT0〜*BIT255”
のように、“*”を名称のはじめに付すものとする。
は、以上で説明した本数に限定されるものではないこと
はいうまでもない。
線の交点には、情報蓄積キャパシタ及びアドレス選択M
OSトランジスタからなる512×256個のダイナミ
ック型メモリセルがマトリックス状に配置されている。
これにより、本実施形態において、各サブメモリセルア
レイSMA00〜SMAF7は、いわゆる128キロビ
ットのダイナミック型の記憶容量を有し、各大メモリセ
ルブロックMB0〜MB3は、128キロ×128つま
り16メガビットの記憶容量を有し、ダイナミック型R
AMは、16メガ×4つまり64メガビットの記憶容量
を有することになる。
には、サブメモリセルアレイSMA24の奇数番号のサ
ブワード線SW1,SW3,…につながる256個の単
位サブワード線駆動回路SWD1,SWD3,…が設け
られている。一方、サブメモリセルアレイSMA24,
SMA25間に配置されているサブワード線駆動部SW
LB25内には、サブメモリセルアレイSMA24の偶
数番号のサブワード線SW0,SW2,…につながる2
56個の単位サブワード線駆動回路SWD0,SWD
2,…が設けられている。つまり、各単位サブワード線
駆動回路SWDは、その両側で隣接する2個のサブメモ
リセルアレイSMAの双方のメモリセルに伝達するため
のサブワード線活性化信号を生成するものである。ま
た、このことは、相隣接する2つのサブメモリセルアレ
イSMAのサブワード線SWは互いに電気的に接続され
ていることを意味する。
への入力信号の伝達経路び選択方法について説明する。
各単位サブワード線駆動回路SWDには、メインワード
線駆動信号と、サブワード線駆動信号WDとサブワード
線非選択信号XWDとが入力されるように構成されてお
り、これらのメインワード線駆動信号とサブワード線駆
動信号WDとサブワード線非選択信号XWDとは外部か
ら入力されたロウアドレスにより選択される。
について説明する。メインワード線駆動信号は、大メモ
リセルブロックMBに隣接したメインワード線駆動回路
ブロックMWDB内のメインワード線駆動回路内で生成
され、メインワード線MWLを介して大メモリセルブロ
ックMBに入力されている。メインワード線MWLは、
複数のサブワード線駆動部SWLB内の複数の単位サブ
ワード線駆動回路SWDにそれぞれ接続されており、例
えばこの具体例では、1本のメインワード線MWL0
が、サブワード線駆動部SWLB24内の2個の単位サ
ブワード線駆動回路SWD1,SWD3や、サブワード
線駆動部SWLB25内の2個の単位サブワード線駆動
回路SWD0,SWD2など、図中横方向に並ぶ各サブ
ワード線駆動部SWLB20〜SWLB27内における
各2個の単位サブワード線駆動回路SWDに接続されて
いる。つまり、1つのメインワード線MWLに単位サブ
ワード線駆動回路SWDが2個ずつ接続されているの
で、1つの大メモリセルブロックMBにおいて、1本の
メインワード線MWLに、2×9個の単位サブワード線
駆動回路SWDが共通に接続されていることになる。
ード線非選択信号XWDの伝達経路について説明する。
例えば、サブワード線駆動信号WD2<0,2>は、周
辺回路部PCまたはメインワード線駆動回路内において
生成される。そして、この具体例においては、サブワー
ド線駆動信号WD2<0,2>用の各配線は、センスア
ンプ列SAB24,SAB25上にメタル層等で配線さ
れ、交差領域SDR25で分岐して縦方向に延びてい
る。そして、サブワード線駆動信号WD2<0,2>用
の各分岐配線は、サブワード線駆動部SWLB25上に
メタル層などで配線され、単位サブワード線駆動回路S
WD0,SWD2にそれぞれ接続されている。例えば、
別のサブワード線駆動信号WD2<1,3>も同様に周
辺回路部PCまたはメインワード線駆動回路内において
生成される。そして、サブワード線駆動信号WD2<
1,3>用の配線は、センスアンプ列SAB24,SA
B25上にメタル層等で配線され、交差領域SDR2
4,SDR26で分岐し、このサブワード線駆動信号W
D2<1,3>用の分岐配線は、サブワード線駆動部S
WLB24及びSWLB26上にメタル層などで配線さ
れ、単位サブワード線駆動回路SWD1,SWD3にそ
れぞれ接続されている。つまり、サブワード線駆動信号
WDは、大メモリセルブロックMBの外で生成された
後、センスアンプ列SAB上の配線と、横方向に数えて
奇数番目または偶数番目すなわち1個おきの交差領域S
DRで分岐する分岐配線と、サブワード線駆動部SWL
B上の配線とを経て、単位サブワード線駆動回路SWD
に入力接続されている。よって、サブワード線駆動信号
WD2<0,2>が、図2におけるサブワード線駆動部
SWLB21,SWLB23,SWLB25,SWLB
27中の4個の単位サブワード線駆動回路に入力されて
選択が行なわれる。また、サブワード線駆動信号WD2
<1,3>が、図2におけるサブワード線駆動部SWL
B20,SWLB22,SWLB24,SWLB26,
SWLB28内の5個の単位サブワード線駆動回路に入
力されて選択が行なわれる。
達経路について説明する。サブワード線駆動部SWLB
とセンスアンプ列SABの各交差領域SDR内に配置さ
れたサブワード線非選択信号生成回路において、サブワ
ード線駆動信号を入力としてサブワード線非選択信号X
WDが生成される。図3に示す本具体例では、センスア
ンプ列SAB24上の配線から伝達されるワード線駆動
信号WD2<0,2>が、交差領域SDR25内のサブ
ワード線非選択信号生成回路XWDG25<0,2>に
入力されると、サブワード線非選択信号生成回路XWD
G25<0,2>によりサブワード線非選択信号XWD
25<0,2>が生成される。このサブワード線非選択
信号XWD25<0,2>用の配線は、サブワード線駆
動部SWLB上にメタル層などで形成され、各単位サブ
ワード線駆動回路SWD0,SWD2に接続されてい
る。共通の行に沿って並ぶ交差領域群において、サブワ
ード線非選択信号生成回路XWDG<0,2>は偶数番
目の交差領域のみに配置され、サブワード線非選択信号
生成回路XWDG<1,3>は奇数番目の交差領域のみ
に配置されている。
号WD用の配線と、サブワード線非選択信号XWD用の
配線とは、共通のサブワード線駆動部SWLB内に配置
されている全部の単位サブワード線駆動回路SWDでは
なく1つおきの単位サブワード線駆動回路SWDに接続
されている。よって、サブワード線駆動信号WD用の配
線も、サブワード線非選択信号XWD用の配線も、各サ
ブワード駆動部SWLB内で128個の単位サブワード
線駆動回路SWDに共通接続されている。
サブワード線駆動信号WDとサブワード線非選択信号X
WDとにより、各単位サブワード線駆動回路SWDの動
作が制御される。この各単位サブワード線駆動回路SW
Dの動作の例については後述することとし、サブメモリ
セルアレイの周辺部の構成についての他の具体例につい
てさらに説明する。
線非選択信号XWD用の配線が複数の例えば9個のサブ
ワード線駆動部SWLBに共通接続されていたのに対
し、各交差領域SDRにサブワード線非選択信号生成回
路XWDGを配置することにより、1つのサブワード線
駆動信号WDによって駆動されるMOSトランジスタの
数が少なくなり、サブワード線駆動信号WDの電位の遷
移速度が速くなる。特に、サブワード線SWの選択時
に、このサブワード線駆動信号WDの電位が高電位から
低電位(接地電位)への遷移速度が速くなることで、サ
ブワード線駆動回路SWD内における過渡的な貫通電流
を抑制することができる。この作用の詳細については後
述するが、この貫通電流の抑制により、消費電力の低減
効果を発揮することができる。
2の具体例について、図2に示す4つのメモリセルアレ
イSMA24,SMA25,SMA34,SMA35の
周辺部を例にとって説明する。
ルアレイSMA24,SMA25,SMA34,SMA
35及びその周辺部の構成を示す部分ブロック回路図で
ある。ただし、他のサブメモリセルアレイの周辺部につ
いても、これらと同じ構成を有している。ここでは、図
3に示す第1の具体例との相違点のみについて説明す
る。
選択信号生成回路XWDGが各交差領域SDRに2個ず
つ配置されていたが、第2の具体例においては、各交差
領域SDRに1つのサブワード線非選択信号生成回路X
WDGのみが配置されている。具体的に説明すると、図
4に示すように、交差領域SDR25にはサブワード線
非選択信号XWD25<0>を生成するためのサブワー
ド線非選択信号生成回路XWDG25<0>だけが配置
され、交差領域SDR26にはサブワード線非選択信号
XWD35<2>を生成するためのサブワード線非選択
信号生成回路XWDG35<2>だけが配置され、交差
領域SDR45にはサブワード線非選択信号XWD45
<0>を生成するためのサブワード線非選択信号生成回
路XWDG45<0>だけが配置されている。そして、
サブワード線非選択信号XWD25<0>用の配線は上
下2個のサブワード線駆動部SWLB15,SWLB2
5に接続されており、サブワード線非選択信号XWD3
5<2>用の配線は上下2個のサブワード線駆動部SW
LB25,SWLB35に接続されており、サブワード
線非選択信号XWD45<0>用の配線は上下2個のサ
ブワード線駆動部SWLB35,SWLB45に接続さ
れている。
(n番目)の交差領域SDRn5(横方向に沿った偶数
番目の交差領域の一例)にはサブワード線非選択信号X
WDn5<0>の生成回路XWDGn5<0>が配置さ
れ、縦方向に沿った奇数番目(m番目)の交差領域SD
Rm5にはサブワード線非選択信号XWDm5<2>の
生成回路XWDGm5<2>が配置されている。また、
図2の縦方向に沿った偶数番目(n番目)の交差領域S
DRn4(横方向に奇数番目の交差領域の一例)にはサ
ブワード線非選択信号XWDn4<1>の生成回路XW
DGn4<1>が配置され、縦方向に沿った奇数番目
(m番目)の交差領域SDRm4にはサブワード線非選
択信号XWDm4<3>の生成回路XWDGm4<3>
が配置されている。
(x番目)で縦方向に沿った偶数番目(n番目)の交差
領域SDRnxにはサブワード線非選択信号XWDnx
<0>の生成回路XWDGnx<0>が配置され、横方
向に沿った偶数番目(x番目)で縦方向に沿った奇数番
目(m番目)の交差領域SDRmxにはサブワード線非
選択信号XWDmx<2>の生成回路XWDGmx<2
>が配置されている。また、図2の横方向に沿った奇数
番目(y番目)で縦方向に沿った偶数番目(n番目)の
交差領域SDRnyにはサブワード線非選択信号XWD
ny<1>の生成回路XWDGny<1>が配置され、
横方向に沿った奇数番目(y番目)で縦方向に沿った奇
数番目(m番目)の交差領域SDRmyにはサブワード
線非選択信号XWDmy<3>の生成回路XWDGmy
<3>が配置されている。本具体例における各回路及び
配線の構成や信号の伝達経路は、図3に示す第1の具体
例と同様である。
SWLBとセンスアンプ列SABが比較的小さな面積で
構成されるため、両者の交差する部分にある交差領域S
DRも比較的小さな面積しか確保することができない
が、上述のように、交差領域SDRには1つのサブワー
ド線非選択信号生成回路XWDGを配置すればよいの
で、各交差領域SDRにレイアウトしなければならない
回路を削減することができ、高集積化に適した回路構成
を採ることができる。
3の具体例について、図2に示す4つのメモリセルアレ
イSMA24,SMA25,SMA34,SMA35,
SMA44,SMA45,SMA54,SMA55の周
辺部を例にとって説明する。
ルアレイSMA24,SMA25,SMA34,SMA
35,SMA44,SMA45,SMA54,SMA5
5及びその周辺部の構成を示す部分ブロック回路図であ
る。ただし、他のサブメモリセルアレイの周辺部につい
ても、これらと同じ構成を有している。ここでは、図3
に示す第1の具体例との相違点のみについて説明する。
選択信号生成回路XWDGが各交差領域SDRには2個
ずつ配置されていたが、第3の具体例においては、第2
の具体例と同様に、各交差領域SDRには1個のサブワ
ード線非選択信号生成回路XWDGのみが配置されてい
る。また、各サブワード線駆動部SWLBには、4本の
サブワード線駆動信号WD用の配線が順次単位サブワー
ド線駆動回路SWDに接続され、サブワード線非選択信
号XWDも4本順次単位サブワード線駆動回路SWDに
接続されている。具体的には、図5に示すように、交差
領域SDR25にはサブワード線非選択信号XWD25
<0>を生成するためのサブワード線非選択信号生成回
路XWDG25<0>だけが配置され、交差領域SDR
26にはサブワード線非選択信号XWD35<2>を生
成するためのサブワード線非選択信号生成回路XWDG
35<2>だけが配置され、交差領域SDR45にはサ
ブワード線非選択信号XWD45<4>を生成するため
のサブワード線非選択信号生成回路XWDG45<4>
だけが配置され、交差領域SDR55にはサブワード線
非選択信号XWD55<6>を生成するためのサブワー
ド線非選択信号生成回路XWDG55<6>だけが配置
されている。このサブワード線非選択信号XWD25<
0>,XWD35<2>,XWD45<4>,XWD5
5<6>用の各配線は、それぞれ少なくとも4個のサブ
ワード線駆動部SWLB25〜55に接続されている。
列においては、縦方向に4ブロックごとの交差領域SD
Rにそれぞれサブワード線非選択信号XWD<0,2,
4,6>を生成するためのサブワード線非選択信号生成
回路XWDG<0,2,4,6>が順次配置され、横方
向に数えて奇数番目の列においては、縦方向に4ブロッ
クごとの交差領域SDRにそれぞれサブワード線非選択
信号XWD<1,3,5,7>を生成するためのワード
線非選択信号生成回路XWDG<1,3,5,7>が順
次配置されている。各回路及び配線の構成や信号伝達経
路は図3に示す第1の具体例と同様である。なお、理解
を容易にするために図5には示されていないが、サブワ
ード線選択信号WDは、上記第2の具体例と同様に構成
されている。
WLBとセンスアンプ列SABが比較的小さな面積で構
成されるため、両者の交差する部分にある交差領域SD
Rも比較的小さな面積しか確保することができないが、
上述のように、交差領域SDRには1つのサブワード線
非選択信号生成回路XWDGを配置すればよいので、各
交差領域SDRにレイアウトしなければならない回路を
削減することができ、高集積化に適した回路構成を採る
ことができる。
信号WDの選択数を第1の具体例の2分の1から4分の
1にしているため、メインワード線MWLによる選択数
を減らせることができ、従ってメインワード線MWLの
ピッチを2倍にできる。これによりメインワード線MW
Lの製造工程が容易になり、メインワード線間の短絡な
どによる不具合が起こる確率を減少できる。
4の具体例について、図2に示す4つのメモリセルアレ
イSMA24,SMA25,SMA34,SMA35の
周辺部を例にとって説明する。
ルアレイSMA24,SMA25,SMA34,SMA
35及びその周辺部の構成を示す部分ブロック回路図で
ある。ただし、他のサブメモリセルアレイの周辺部につ
いても、これらと同じ構成を有している。ここでは、図
3に示す第1の具体例との相違点のみについて説明す
る。
ド線非選択信号生成回路XWDGが配置される交差領域
SDRのみが存在していたが、第4の具体例ではサブワ
ード線駆動信号生成回路WDGのみが配置される交差領
域SDRも設けられている。つまり、サブワード線非選
択信号生成回路XWDGを有する交差領域SDRと、サ
ブワード線駆動信号生成回路WDGを有する交差領域S
DRとが縦方向に交互に配置されている。具体的には、
図6に示すように、交差領域SDR25にはサブワード
線非選択信号XWD25<0,2>を生成するためのサ
ブワード線非選択信号生成回路XWDG25<0,2>
だけが配置され、交差領域SDR35にはサブワード線
駆動信号WD35<0,2>を生成するサブワード線駆
動信号生成回路WDG35<0,2>だけが配置され、
交差領域SDR45にはサブワード線非選択信号XWD
45<0,2>を生成するサブワード線非選択信号生成
回路XWDG45<0,2>だけが配置されている。サ
ブワード線非選択信号XWD25<0,2>用の配線は
上下2個のサブワード線駆動部SWLB15,SWLB
25に接続されており、サブワード線駆動信号WD35
<0,2>用の配線は、上下2個のサブワード線駆動部
SWLB25,SWLB35に接続されており、サブワ
ード線非選択信号XWD45<0,2>用の配線は上下
2個のサブワード線駆動部SWLB35,SWLB45
に接続されている。本具体例における各回路及び配線の
構成や信号の伝達経路は、図3に示す第1の具体例と同
様である。
WLBとセンスアンプ列SABが比較的小さな面積で構
成されるため、両者の交差する部分にある交差領域SD
Rも比較的小さな面積しか確保することができないが、
上述のように、交差領域SDRには1つのサブワード線
非選択信号生成回路XWDGを配置すればよいので、各
交差領域SDRにレイアウトしなければならない回路を
削減することができ、高集積化に適した回路構成を採る
ことができる。
に示すサブワード線駆動部SWLBの構成に関する各具
体例について説明する。
ド線駆動部の構成を示す回路図及び回路動作を示すタイ
ミングチャート図である。本具体例においては、図3に
示すサブメモリセルアレイSMA24,SMA25と、
そのサブワード線SW0〜SW3と、そのサブワード線
に接続されたメモリセルMCと、単位サブワード線駆動
回路SWD0〜SWD3と、交差領域SDR25内に配
置されたサブワード線非選択信号生成回路XWDG25
<0,2>とに関する構成や動作などを例にとって説明
する。ただし、メモリセルアレイの周辺部の構成が図4
〜図6に示す第2〜第4の具体例の構成であっても、本
具体例のサブワード線駆動部SWLBの構造を適用する
ことができる。
WL0は大メモリセルブロックMBに隣接して配置され
たメインワード線生成回路MWDB0から延びて、図7
に示されるサブワード線駆動部SWLB24内の多数の
単位サブワード線駆動回路SWDのうちの2個の単位サ
ブワード線駆動回路SWD1,SWD3や、サブワード
線駆動部SWLB25内の2個の単位サブワード線駆動
回路SWD0,SWD2となど、横方向に並ぶ各サブワ
ード線駆動部SWLB内の2個のサブワード線駆動回路
SWDに共通に接続されている。さらに詳細には、メイ
ンワード線MWL0は、各単位サブワード線駆動回路S
WD0〜SWD3のサブワード線SW0〜SW3の電位
を有効レベルである内部昇圧電位VPPまで上昇させる
ためのPチャンネル型MOSトランジスタP01〜P3
1のゲート電極と、サブワード線SWの電位を無効レベ
ルである接地電位VSSまで引き下げるためのNチャン
ネル型MOSトランジスタN01〜N31のゲート電極
とに接続されている。
3>は、すでに説明したように、周辺回路部PCまたは
メインワード線生成回路MWDB内で生成され、図2の
横方向に沿った奇数番目または偶数番目のサブワード線
駆動部SWLB内の単位サブワード線駆動回路SWDに
接続されているとともに、図2の横方向に沿った奇数番
目または偶数番目の交差領域SDR内のサブワード線非
選択信号生成回路XWDGに接続されている。さらに詳
細には、図7に示すように、サブワード線駆動信号WD
2<0>用の配線は、交差領域SDR25内のサブワー
ド線非選択信号生成回路XWDG25<0>であるイン
バータの入力ゲートに接続されるとともに、サブワード
線駆動部SWLB25内の単位サブワード線駆動回路S
W0内のPチャンネル型MOSトランジスタP01のソ
ース領域に接続されている。また、別のサブワード線駆
動信号WD2<2>用の配線は、交差領域SDR25内
のサブワード線非選択信号生成回路XWDG25<2>
であるインバータの入力ゲートに接続されるとともに、
サブワード線駆動部SWLB25内の単位サブワード線
駆動回路SW2内のPチャンネル型MOSトランジスタ
P21のソース領域に接続されている。
各交差領域SDR内に配置されたサブワード線非選択信
号生成回路XWDGにより、サブワード線駆動信号WD
を入力として生成され、その交差領域に隣接した上方に
配置されているサブワード線駆動部SWLB内の単位サ
ブワード線駆動回路SWDに入力される。詳細には、サ
ブワード線非選択信号XWD25<0>は、サブワード
線駆動信号WD2<0>を入力として、交差領域SDR
25内のサブワード線非選択回路XWDG25<0>で
あるインバータで生成される。そして、サブワード線非
選択信号XWD25<0>用の配線は、交差領域SDR
25の上側に配置されているサブワード線駆動部SWL
B25内の単位サブワード線駆動回路SWD0を構成す
るNチャンネル型MOSトランジスタN02のゲート電
極に接続されている。また、別のサブワード線非選択信
号XWD25<2>は、サブワード線駆動信号WD2<
2>を入力として、交差領域SDR25内のサブワード
線非選択回路XWDG25<2>であるインバータで生
成される。そして、サブワード線非選択信号XWD25
<2>用の配線は、交差領域SDR25の上方に配置さ
れているサブワード線駆動部SWLB25内の単位サブ
ワード線駆動回路SWD2を構成するNチャンネル型M
OSトランジスタN22のゲート電極に接続されてい
る。なお、この具体例ではサブワード線非選択信号生成
回路はインバータによって構成されているが、NAND
回路やNOR回路等により構成されていてもよく、また
複数の論理回路を組み合わせた回路にサブワード線非選
択信号を生成する機能を持たせるようにしてもよい。
Dの動作について、図7(b)を参照しながら説明す
る。ここでは、図7(b)のタイミングチャートに示さ
れているように、サブワード線駆動部SWLB25内の
単位サブワード線駆動回路SWD0が選択され、サブワ
ード線SW0の電位が有効レベルである内部昇圧電位V
PPに上昇する動作と、単位サブワード線駆動回路SW
D0が非選択にされ、サブワード線SW0の電位が無効
レベルである接地電位VSSに降下する動作とについて
説明する。
3段目に示すように、タイミングt01において、外部
入力されたロウアドレスに基づいて、メインワード線M
WL0の電位がその無効レベルである内部昇圧電位VP
Pからその有効レベルである接地電位VSSまで引き下
げられることにより単位サブワード線駆動回路SWD0
が選択され、サブワード線駆動部SWLB24,SWL
B25内の単位サブワード線駆動回路SWD0〜SWD
3を構成するMOSトランジスタの状態が変化する。そ
の内容を説明すると、メインワード線MWL0は単位サ
ブワード線駆動回路SWD0内のPチャンネル型MOS
トランジスタP01とNチャンネル型MOSトランジス
タN01のゲート電極に接続されており、その電位が内
部昇圧電位VPPから接地電位VSSに変化するため、
このNチャンネル型MOSトランジスタN01はオン状
態からオフ状態に変化する。同様に、各単位サブワード
線駆動回路SWD1〜SWD3内のNチャンネル型MO
SトランジスタN11〜N31はオン状態からオフ状態
に変化する。しかし、メインワード線MWL0の電位が
有効レベルである接地電位VSSになったとしても、各
サブワード線SW0〜SW3の電位は無効レベルである
接地電位VSSのままである。それは、各単位サブワー
ド線駆動信号WD2<0〜3>がまだ無効レベルである
接地電位VSSのままで、単位サブワード線非選択信号
XWD24<1,3>,XWD25<0,2>がまだ内
部降圧電位VINTのままであり、各単位サブワード線
駆動回路SWD0〜SWD3内のNチャンネル型MOS
トランジスタN01〜N31はオン状態であるので、こ
れらのMOSトランジスタにより各サブワード線SW0
〜SW3の電位は接地電位VSSに引き下げられたまま
であるからである。
ように、タイミングt02において、サブワード線駆動
信号WD2<0>が無効レベルである接地電位VSSか
ら有効レベルである内部昇圧電位VPPまで引き上げら
れる。その結果、まず交差領域SDR25内のサブワー
ド線非選択信号生成回路XWDG25<0>に入力され
たサブワード線駆動信号WD2<0>により、タイミン
グチャートの2段目に示すように、タイミングt03に
おいて、サブワード線非選択信号XWD25<0>が内
部降圧電位VINTから接地電位VSSまで引き下げら
れる。
XWDGには選択内部降圧電位VXWDを供給する配線
が接続されており、この選択内部降圧電位VXWDが回
路の電源電位として用いられる。本具体例においては、
この選択内部降圧電位VXWDの有効レベルは、内部降
圧電位VINTである。このため、サブワード線非選択
信号XWDの無効レベルも内部降圧電位VINTとな
る。なお、ここでは選択内部降圧電位VXWDの有効レ
ベルを内部降圧電位VINTとしたが、外部電源電位V
DDとしてもよい。この選択内部降圧電位VXWDの制
御については後で述べる。本具体例においては、内部昇
圧電位VPPは約4V、内部降圧電位VINTは約2.
5V、接地電位は約0V、外部電源電位VDDは約3.
3Vである。
用の配線は、単位サブワード線駆動回路SWD0内のP
チャンネル型MOSトランジスタP01のソース領域に
接続されており、既にメインワード線MWL0によりこ
のPチャンネル型MOSトランジスタP01のゲート電
位は接地電位VSSになっているので、上述のようにサ
ブワード線駆動信号WD2<0>が接地電位VSSから
内部昇圧電位VPPまで引き上げられると、サブワード
線SW0の電位もタイミングt04において無効レベル
である接地電位VSSから有効レベルである内部昇圧電
位VPPまで引き上げられる。このとき、サブワード線
非選択信号XWD25<0>がすでに内部降圧電位VI
NTから接地電位VSSに変化しているため、単位サブ
ワード線駆動回路SWD0内のNチャンネル型MOSト
ランジスタN02はオフ状態となっており、サブワード
線SW0の電位が接地電位VSSに引き下げられること
はない。
2<1,2,3>は無効レベルである接地電位VSSの
ままであるため、別のサブワード線非選択信号XWD2
5<2>,XWD24<1,3>は内部降圧電位VIN
Tのままである。そのため、選択されていない単位サブ
ワード線駆動回路SWD1,SWD2,SWD3のNチ
ャンネル型MOSトランジスタN12,N22,N32
はオン状態であり、これらに接続されている各サブワー
ド線は接地電位VSSに電位固定されたままである。こ
れにより、サブワード線がハイインピーダンスになるこ
とを回避している。
トを参照しながら、単位サブワード線駆動回路SWD0
が非選択にされ、サブワード線SW0が無効レベルであ
る接地電位VSSに降下する動作について説明する。
に示すように、タイミングt05において、サブワード
線駆動信号WD2<0>が有効レベルである内部昇圧電
位VPPから無効レベルである接地電位VSSまで引き
下げられると、まず交差領域SDR25内のサブワード
線非選択信号生成回路XWDG25<0>に入力された
サブワード線駆動信号WD2<0>により、タイミング
チャートの2段目に示すように、タイミングt06にお
いてサブワード線非選択信号XWD25<0>が接地電
位VSSから内部降圧電位VINTまで引き上げられ
る。また、サブワード線駆動信号WD2<0>用の配線
は単位サブワード線駆動回路SWD0内のPチャンネル
型MOSトランジスタP01のソース領域に接続されて
おり、メインワード線MWL0の電位に等しいPチャン
ネル型MOSトランジスタP01のゲート電位は接地電
位VSSになっていることから、タイミングt05にお
いてサブワード線駆動信号WD2<0>が内部昇圧電位
VPPから接地電位VSSまで引き下げられると、サブ
ワード線SW0の電位は、有効レベルである内部昇圧電
位VPPから無効レベルである接地電位VSSにPチャ
ンネル型MOSトランジスタP01のスレッシュホール
ド電圧Vtpを加算した電位まで引き下げられる。その
後、サブワード線非選択信号XWD25<0>が接地電
位VSSから内部降圧電位VINTに変化するため、単
位サブワード線駆動回路SWD0内のNチャンネル型M
OSトランジスタN02はオン状態となり、タイミング
チャートの4段目に示すように、サブワード線SW0の
電位は接地電位VSSまで引き下げられる。このサブワ
ード線SW0の電位の変化をタイミングチャートの4段
目に示す。
すように、タイミングt07において、メインワード線
MWL0の電位が有効レベルである接地電位VSSから
無効レベルである内部昇圧電位VPPまで引き上げられ
る。メインワード線MWL0は単位サブワード線駆動回
路SWD0を構成するPチャンネル型MOSトランジス
タP01とNチャンネル型MOSトランジスタN01の
ゲート電極に接続されていることから、メインワード線
MWL0の電位が接地電位VSSから内部昇圧電位VP
Pに変化すると、Pチャンネル型MOSトランジスタP
01はオン状態からオフ状態に変化し、Nチャンネル型
MOSトランジスタN01はオフ状態からオン状態に変
化する。同様に、各単位サブワード線駆動回路SWD1
〜SWD3内のNチャンネル型MOSトランジスタN1
1〜N31はオフ状態からオン状態に変化する。このよ
うに、メインワード線MWL0の電位が無効レベルであ
る内部昇圧電位VPPになるので、メインワード線MW
L0にゲート電極が接続されたNチャンネル型MOSト
ランジスタN01〜N31によっても、各サブワード線
SW0〜SW3の電位は無効レベルである接地電位VS
Sに固定される。
の配線は、すでに説明したように、各単位サブワード線
駆動部SWLB内の多くの各単位サブワード線駆動回路
SWDのNチャンネル型MOSトランジスタのゲート電
極に接続されている。この具体例では、サブワード線非
選択信号XWD用の配線は、各サブワード線駆動部内の
128個のNチャンネル型MOSトランジスタのゲート
電極に接続されている。また、すでに説明したように、
図2に示される通常サブワード線駆動部SWLB20〜
SWLB28のうちの4個または5個が同時に動作す
る。よって、この具体例では、同時に少なくとも128
×4個のNチャンネル型MOSトランジスタが動作する
ので、サブワード線非選択トランジスタのNチャンネル
型MOSトランジスタN01の容量値をCnとすると、
Cn×128×4個という大きな容量を充放電する必要
がある。
ド線非選択の動作のために必要なトランジスタのゲート
の充放電における電位差を、従来の内部昇圧電位VPP
−接地電位VSS間の電位差から、内部降圧電位VIN
T−接地電位VSS間の電位差に低減することで、電位
差が小さくなった分だけ消費電力を小さくすることがで
きる。言い換えると、サブワード線非選択信号XWD用
の駆動源を内部昇圧電位生成回路ではなく、内部昇圧電
位VPP(本具体例では4V)よりも低い内部降圧電位
VINT(本具体例では2.5V)を生成する内部降圧
電位生成回路に切り換えることにより、回路全体の消費
電力を低減することができる。
ド線非選択信号XWD用の配線が複数の例えば9個のサ
ブワード線駆動部SWLBに共通接続されているが、上
記メモリセルアレイの周辺部に関する各具体例のよう
に、各交差領域SDRにサブワード線非選択信号生成回
路XWDGを配置することにより、共通のサブワード線
非選択信号XWD用の配線に接続されるNチャンネル型
MOSトランジスタの数が少なくなり、このサブワード
線非選択信号XWDの遷移速度が速くなる。サブワード
線SWの選択時に、このサブワード線非選択信号XWD
の内部降圧電位VINTから接地電位VSSへの遷移速
度が遅い場合には、内部昇圧電位VPPに保持されてい
るサブワード線駆動信号WD用の配線から、Pチャンネ
ル型MOSトランジスタP01とNチャンネル型トラン
ジスタN02を介して、接地に貫通電流が流れてしま
う。これは、先にメインワード線MWL0が接地電位V
SSになってチャンネル型MOSトランジスタP01が
オン状態になっており、サブワード線駆動信号WDも内
部昇圧電位VPPになるが、Nチャンネル型MOSトラ
ンジスタN02がなかなかオフ状態にならないことによ
り起こってしまう。そこで、以上のように、サブワード
線非選択信号XWDの内部降圧電位VINTから接地電
位VSSへの遷移速度が速くなれば、貫通電流を削減す
ることが可能となる。つまり、貫通電流に起因する内部
昇圧電位生成回路の無駄な消費を抑制することにより、
内部昇圧電位生成回路の消費電力を低減することができ
る。
る過程で、先にサブワード線駆動信号WD2<0>を接
地電位VSSに引き下げてから、十分時間をとってメイ
ンワード線MWL0の電位を上昇させる方式を採ってい
る。これにより、単位サブワード線駆動回路SWD0内
でサブワード線駆動信号WD2<0>に応じてPチャン
ネル型MOSトランジスタP01とNチャンネル型MO
SトランジスタN01とを通過して接地に至る貫通電流
が生じるのを防止している。もし、先にメインワード線
MWL0の電位が接地電位VSSから内部昇圧電位VP
Pに上昇された後、サブワード線駆動信号WDが内部昇
圧電位VPPから接地電位VSSに引き下げられたとす
ると、メインワード線MWL0の電位が(接地電位VS
S+Nチャンネル型MOSトランジスタN01のスレッ
シュホールド電圧Vtn)から(内部昇圧電位VPP−
Pチャンネル型MOSトランジスタP01のスレッシュ
ホールド電圧Vtp)に上昇される間、単位サブワード
線駆動回路SW0のPチャンネル型MOSトランジスタ
P01とNチャンネル型MOSトランジスタN01とが
同時にオンする状態が存在するので、これにより、サブ
ワード線駆動信号WD用の配線から接地に達する貫通電
流が発生する。これを回避するために、サブワード線S
Wを非選択にする際には、先にサブワード線駆動信号W
D2<0>を接地電位VSSに引き下げ、それから充分
時間が経過した後にメインワード線MWL0の電位を上
昇する方式をとる。つまり、この貫通電流に起因する内
部昇圧電位生成回路の無駄な消費を抑制することによっ
ても、内部昇圧電位生成回路の消費電力を低減すること
ができる。
ては、以上のように内部昇圧電位生成回路の消費電力を
低減することにより、半導体記憶装置全体の低消費電力
化を効果的に実現することができる。その詳細につい
て、以下に説明する。
位生成回路であるチャージポンプ方式の回路により生成
される。すなわち、巨大なポンプ容量に電圧VDDを有
する外部電源等などから電荷を蓄積した後、このポンプ
容量の電位差を更に押し上げて内部昇圧電位VPPを生
成するのである。しかし、チャージポンプ方式は、電源
の生成効率が低く、内部昇圧電位生成回路への供給電荷
量に対して、内部昇圧電位VPPを生成するための外部
電源の消費電荷量が理想的にも200%以上必要であ
り、また、外部電源電位VDDが低電圧の時にはいっそ
う生成効率が下がってしまうという特性を有している。
また、このポンプ容量も非常に大きいため、内部昇圧電
位生成回路用の回路のために大きなレイアウト面積を要
する。よって、本発明のように、内部昇圧電位生成回路
の消費電力を削減することで、全体の電源の消費電力を
低減するために大きな効果をあげることができ、かつ、
レイアウト面積の削減にも大きな効果をあげることがで
きる。
ド線駆動部の構成を示す回路図及び回路動作を示すタイ
ミングチャート図である。本具体例においては、サブメ
モリセルアレイSMA24,SMA25と、そのサブワ
ード線SW0〜SW3と、そのサブワード線SW0〜S
W3に接続されたメモリセルMCと、単位サブワード線
駆動回路SWD0〜SWD3とに関する構成や動作など
を例にとって説明する。以下の説明においては、主とし
て上述した図7に示す第1の具体例の構成及び動作との
違いについて説明する。
択信号生成回路XWDGが各交差領域SDRに配置され
ていたが、第2の具体例においては、サブワード線非選
択信号生成回路XWDGは、サブワード線駆動回路WD
と同様に、周辺回路部PCまたはメインワード線駆動回
路に配置されている。そのため、サブワード線非選択信
号XWD用の配線は、サブワード線駆動信号WD用の配
線と同様に、センスアンプ列SAB上を経由して、各交
差領域SDRにおいて分岐し、各サブワード線駆動部S
WDに接続される構成となっている。すなわち、図3〜
図6に示すようなサブメモリセルアレイの周辺部の構成
を前提とはしていない。
駆動信号WDに応じてサブワード線非選択信号XWDを
生成していた第1の具体例とは異なり、サブワード線駆
動信号WDとサブワード線非選択信号XWDとの生成時
期の制限がないため、この2つの信号遷移の順番を制御
することにより消費電流を低減することができる。この
効果については、以下、本具体例における各部の構成と
動作について説明することにより明らかにする。
Dの動作について、図8(a)に示す本具体例のサブワ
ード線駆動部の構成と、図8(b)に示す各信号のタイ
ミングチャートとを参照しながら説明する。ここでは、
特に、サブワード線駆動部SWLB25内の単位サブワ
ード線駆動回路SWD0が選択され、サブワード線SW
0の電位が有効レベルである内部昇圧電位VPPに上昇
する動作と、単位サブワード線駆動回路SWD0が非選
択にされ、サブワード線SW0の電位が無効レベルであ
る接地電位VSSに降下する動作とについて説明する。
本具体例においては、内部昇圧電位VPPは約4V、内
部降圧電位VINTは約2.5V、接地電位は約0Vで
ある。また、外部電源電位VDDは約3.3Vである。
3段目に示すように、外部入力されたロウアドレスに基
づいて、タイミングt11において、メインワード線M
WL0の電位が、その無効レベルである内部昇圧電位V
PPからその有効レベルである接地電位VSSまで引き
下げられることにより、単位サブワード線駆動回路SW
D0が選択される。メインワード線MWL0は、単位サ
ブワード線駆動回路SWD0を構成するPチャンネル型
MOSトランジスタP01とNチャンネル型MOSトラ
ンジスタN01のゲート電極に接続されており、メイン
ワード線MWL0の電位が内部昇圧電位VPPから接地
電位VSSに変化すると、このNチャンネル型MOSト
ランジスタN01はオン状態からオフ状態に変化する。
同様に、各単位サブワード線駆動回路SWD1〜SWD
3内のNチャンネル型MOSトランジスタN11〜N3
1はオン状態からオフ状態に変化する。しかし、メイン
ワード線MWL0の電位が有効レベルである接地電位V
SSになったとしても、各サブワード線SW0〜SW3
の電位は無効レベルである接地電位VSSのままであ
る。それは、各単位サブワード線駆動信号WD2<0〜
3>がまだ無効レベルである接地電位VSSのままで、
単位サブワード線非選択信号XWD2<0,1,2,3
>がまだ内部降圧電位VINTのままであり、各単位サ
ブワード線駆動回路SWD0〜SWD3内のNチャンネ
ル型MOSトランジスタN01〜N31はオン状態であ
るので、これらのMOSトランジスタにより各サブワー
ド線SW0〜SW3は接地電位VSSに引き下げられた
ままである。
ミングチャートの2段目に示すように、タイミングt1
2においてサブワード線非選択信号XWD2<0>が内
部降圧電位VINTから接地電位VSSまで引き下げら
れる。これにより、まず単位サブワード線駆動回路SW
D0内のNチャンネル型MOSトランジスタN02はオ
フ状態となる。
ように、タイミングt13においてサブワード線駆動信
号WD2<0>が無効レベルである接地電位VSSから
有効レベルである内部昇圧電位VPPまで引き上げられ
る。また、サブワード線駆動信号WD2<0>用の配線
は、単位サブワード線駆動回路SWD0内のPチャンネ
ル型MOSトランジスタP01のソース領域に接続され
ており、メインワード線MWL0に接続されているPチ
ャンネル型MOSトランジスタP01のゲート電極の電
位はすでに接地電位VSSになっているので、サブワー
ド線駆動信号WD2<0>が接地電位VSSから内部昇
圧電位VPPまで引き上げられると、タイミングチャー
トの4段目に示すように、タイミングt14においてサ
ブワード線SW0の電位は無効レベルである接地電位V
SSから有効レベルである内部昇圧電位VPPまで引き
上げられる。
2<1,2,3>は無効レベルである接地電位VSSの
ままであるため、別のサブワード線非選択信号XWD2
<1,2,3>は内部降圧電位VINTのままである。
そのため、選択されていない単位サブワード線駆動回路
SWD1,SWD2,SWD3のNチャンネル型MOS
トランジスタN12,N22,N32はオン状態であ
り、これらに接続されている各サブワード線は接地電位
VSSに電位固定されたままである。これにより、サブ
ワード線がハイインピーダンスになることを回避してい
る。
ブワード線SW0を選択する過程で、先にサブワード線
非選択信号XWD2<0>を接地電位VSSに引き下げ
てから、充分時間が経過した後でサブワード線駆動信号
WD2<0>を内部昇圧電位VPPまで上昇させる方式
を採っている。これにより、単位サブワード線駆動回路
SWD0におけるサブワード線駆動信号WD2<0>用
の配線からPチャンネル型MOSトランジスタP01と
Nチャンネル型MOSトランジスタN02を経て接地に
達する貫通電流の発生を防止している。
2<0>を内部昇圧電位VPPまで上昇させた後、サブ
ワード線非選択信号XWD2<0>を接地電位VSSに
引き下げるとすると、サブワード線駆動信号WD2<0
>を内部昇圧電位VPPまで上昇させてからサブワード
線非選択信号XWD2<0>が(接地電位VSS+Nチ
ャンネル型MOSトランジスタN02のスレッシュホー
ルド電圧Vtn)まで降下する間に、単位サブワード線
駆動回路SW0のPチャンネル型MOSトランジスタP
01とNチャンネル型MOSトランジスタN02とが同
時にオンする状態が存在し、これにより内部昇圧電位V
PPに維持されているサブワード線駆動信号WD用の配
線から接地に達する貫通電流が発生する。これを回避す
るために、先にサブワード線非選択信号XWD2<0>
を接地電位VSSに引き下げ、それから充分時間が経過
した後に、サブワード線駆動信号WD2<0>を内部昇
圧電位VPPまで上昇させる方式を採っている。
トを参照しながら、単位サブワード線駆動回路SWD0
が非選択にされ、サブワード線SW0の電位が無効レベ
ルである接地電位VSSに降下する動作について説明す
る。
ように、タイミングt15においてサブワード線駆動信
号WD2<0>が有効レベルである内部昇圧電位VPP
から無効レベルである接地電位VSSまで引き下げられ
る。また、サブワード線駆動信号WD2<0>用の配線
は単位サブワード線駆動回路SWD0内のPチャンネル
型MOSトランジスタP01のソース領域に接続されて
おり、メインワード線MWL0に接続されているPチャ
ンネル型MOSトランジスタP01のゲート電位は接地
電位VSSになっているので、サブワード線駆動信号W
D2<0>が内部昇圧電位VPPから接地電位VSSま
で引き下げられると、サブワード線SW0の電位は有効
レベルである内部昇圧電位VPPから無効レベルである
接地電位VSSにPチャンネル型MOSトランジスタP
01のスレッシュホールド電圧Vtpを加算した電位ま
で引き下げられる。この時から充分時間が経過した後
に、タイミングチャートの2段目に示すように、タイミ
ングt16においてサブワード線非選択信号XWD5<
0>が接地電位VSSから内部降圧電位VINTまで引
き上げられる。このとき、単位サブワード線駆動回路S
WD0内のNチャンネル型MOSトランジスタN02は
オン状態となり、サブワード線SW0は接地電位VSS
まで引き下げられる。このサブワード線SW0の電位の
変化は、タイミングチャートの4段目に示されている。
すように、タイミングt17において、メインワード線
MWL0の電位がその有効レベルである接地電位VSS
からその無効レベルである内部昇圧電位VPPまで引き
上げられる。ここで、メインワード線MWL0は単位サ
ブワード線駆動回路SWD0を構成するPチャンネル型
MOSトランジスタP01とNチャンネル型MOSトラ
ンジスタN01のゲート電極に接続されており、メイン
ワード線MWL0の電位が内部昇圧電位VPPから接地
電位VSSに変化するため、このPチャンネル型MOS
トランジスタP01はオン状態からオフ状態に変化し、
Nチャンネル型MOSトランジスタN01はオフ状態か
らオン状態に変化する。同様に、各単位サブワード線駆
動回路SWD1〜SWD3内のNチャンネル型MOSト
ランジスタN11〜N31はオフ状態からオン状態に変
化する。この状態でメインワード線MWL0の電位が無
効レベルである内部昇圧電位VPPになるので、ゲート
電極がメインワード線MWL0に接続さているNチャン
ネル型MOSトランジスタN01〜N31によっても、
各サブワード線SW0〜SW3の電位は無効レベルであ
る接地電位VSSに電位固定される。
する過程で、先にサブワード線駆動信号WD2<0>を
接地電位VSSに引き下げてから充分時間を経過した後
に、サブワード線非選択信号XWD2<0>を内部昇圧
電位VPPに上昇させる方式を採っている(図8(b)
のタイミングt15〜t16参照)。これにより、サブ
ワード線駆動信号WD2<0>用の配線から、単位サブ
ワード線駆動回路SWD0におけるPチャンネル型MO
SトランジスタP01とNチャンネル型MOSトランジ
スタN02を通過して接地に達する貫通電流を防止する
ようにしている。一方、先にサブワード線非選択信号X
WD2<0>が接地電位VSSから内部降圧電位VIN
Tに上昇した後、サブワード線駆動信号WDが内部昇圧
電位VPPから接地電位VSSに引き下げられる場合に
は、サブワード線非選択信号XWD2<0>が(接地電
位VSS+Nチャンネル型MOSトランジスタN02の
スレッシュホールド電圧Vtn)に上昇してからサブワ
ード線駆動信号WD2<0>が降下するまでの間に、単
位サブワード線駆動回路SW0のPチャンネル型MOS
トランジスタP01とNチャンネル型MOSトランジス
タN02とが同時にオンする状態が存在し、これによ
り、内部昇圧電位VPPに維持されているサブワード線
駆動信号WD用配線から接地に達する貫通電流が発生す
る。これを回避するために、先にサブワード線駆動信号
WD2<0>を接地電位VSSに引き下げてから充分時
間が経過した後に、サブワード線非選択信号XWD2<
0>を内部昇圧電位VPPに上昇させる方式をとる。
イミングチャートに示すように、サブワード線SW0を
選択する際には、先にサブワード線非選択信号XWD2
<0>を接地電位VSSに引き下げ、それから充分時間
が経過した後にサブワード線駆動信号WD2<0>を内
部昇圧電位VPPまで上昇させるとともに、サブワード
線を非選択にする際には、先にサブワード線駆動信号W
D2<0>を接地電位VSSに引き下げ、それから充分
時間が経過した後にサブワード線非選択信号XWD2<
0>を内部昇圧電位VPPに上昇させる方式を採ること
により、上記第1の具体例において説明したように、内
部昇圧電位生成回路の消費電力を削減することができ、
大幅な低消費電力化が可能となる。
に、図7(a),(b)に示す選択内部降圧電位VXW
Dの制御及び内部降圧電位生成回路について説明する。
路XWDGは、サブワード線駆動部SWLBとセンスア
ンプ列SABとの交差領域SDRに配置されており、サ
ブワード線駆動部SWLBとは図中縦方向に沿って交互
に隣接して配置されているため、サブワード線駆動部S
WLBの比較的浅いNウェルと交差領域SDRのNウェ
ルとは、互いに電気的に接続されている場合が比較的多
い。その理由を説明すると、例えばトリプルウェル構成
の半導体集積回路装置において、大メモリセルブロック
MB全体が比較的深いNウェルであるバリアーNウェル
によってP型半導体基板から分離されていたとすると、
このバリアーNウェルは大メモリセルブロックMBの下
部全体を下方から覆っている。また、バリアーNウェル
は通常比較的浅いNウェル領域の底面部とはつながって
いるので、バリアーNウェル上の比較的浅いNウェル領
域同士は全て電気的に接続されている。つまり、トリプ
ルウェル構成を有する半導体集積回路装置で、大メモリ
セルブロックMBの下部全体がバリアーNウェルに覆わ
れている場合、大メモリセルブロックMB内の比較的浅
いNウェル領域同士は全て電気的に接続されており、同
電位になっている。そして、このサブワード線駆動部S
WLBの単位サブワード線駆動回路SWD内に設けられ
たPチャンネル型MOSトランジスタP01,P11,
…の基板電位は内部昇圧電位VPPであるため、サブワ
ード線非選択信号生成回路XWDGを構成するインバー
タのPチャンネル型MOSトランジスタ(図示せず)の
基板電位も内部昇圧電位VPPである。
成回路の低消費電力化のためサブワード線非選択信号X
WDの有効レベルを内部降圧電位としていることを説明
したが、このような構成では、サブワード線非選択信号
生成回路XWDGを構成するインバータのPチャンネル
型MOSトランジスタのソース領域の最も高い電位は内
部降圧電位VINTであり、基板領域の最も高い電位は
内部昇圧電位VPPである。ここで、Pチャンネル型M
OSトランジスタのソース領域はP型半導体領域であ
り、基板領域はN型半導体領域であるので、両者によっ
てPN接続のダイオードが形成されている。したがっ
て、N型の基板電位がP型のソース領域の電位より高け
れば逆バイアスがこのダイオードに印加されており、大
電流がこのPN接続のダイオードに流れることはない
が、基板電位がソース電位よりある程度以上低ければ順
バイアスがダイオードに印加されたことになって、大電
流がこのPN接続のダイオードに流れてしまう。一方、
内部昇圧電位VPPや内部降圧電位VINTなどの内部
で生成される電位は外部電源電位VDDを利用して半導
体集積回路装置内で生成するため、外部電源電位VDD
を供給時したときに内部生成電位によって昇圧される速
さが異なる。上述のように、内部昇圧電位生成回路はチ
ャージポンプ方式等で構成されているため生成効率が低
いことから、外部電源電位の投入時も内部昇圧電位VP
Pが上昇するのは遅く、内部降圧電位VINTが上昇す
るのは比較的早い。もし、サブワード線非選択信号生成
回路XWDGのPチャンネル型MOSトランジスタのソ
ース領域が内部降圧電位VINT用の配線につながって
いるとすると、内部昇圧電位VPPより先に内部降圧電
位VINTが上昇するので、N型の基板電位がP型のソ
ース領域の電位よりある程度以上低く順バイアスであ
り、大電流がこのPN接続のダイオードに流れ、ラッチ
アップを引き起こす可能性がある。これを回避するた
め、選択内部降圧電位VXWDをサブワード線非選択信
号生成回路XWDGの制御信号として用いる構成を採
る。
じて内部降圧電位VINTを供給する制御を行なうため
の内部降圧電位生成回路に関する2つの具体例について
説明する。
1の具体例を示すブロック回路図及びタイミングチャー
ト図である。
においては、外部電源電位VDDを入力として受けて内
部降圧電位VINTを生成する内部降圧回路11と、内
部昇圧電位VPPを入力として受けて制御信号を生成す
る制御信号生成回路12と、内部降圧電位VINTをソ
ース領域に制御信号XSELをゲート電極に入力として
受けるPチャンネルトランジスタを配設した選択内部降
圧電位生成回路13とを備えている。
作を説明すると、まず外部電源が投入されて、内部降圧
回路11の入力が外部電源電位VDDまで上昇する。そ
れにより、内部降圧電位VINTと内部昇圧電位VPP
とが上昇し始めるが、上述のように、内部降圧電位VI
NTは内部昇圧電位VPPより速く上昇する。そして、
内部昇圧電位VPPの値を検知している制御信号生成回
路12において内部昇圧電位VPPが所定値に上昇した
ときに、制御信号XSELが無効レベルから有効レベル
である接地電位VSSまで降下する。これにより、選択
内部電位生成回路13内のPチャンネル型MOSトラン
ジスタがオン状態となり、選択内部降圧電位VXWDと
して内部降圧電位VINTがPチャンネル型MOSトラ
ンジスタを介して供給されるので、選択内部降圧電位V
XWDが内部降圧電位VINTまで上昇する。選択内部
降圧電位生成回路13がこのように動作することによ
り、内部昇圧電位VPPが所定電位に到達してから、サ
ブワード線非選択信号生成回路XWDGのPチャンネル
型MOSトランジスタのソース電位が内部降圧電位VI
NTに上昇し始める。そのため、外部電源投入時であっ
ても、常にN型の基板領域の電位(内部昇圧電位VP
P)がP型のソース領域の電位より高い状態であるよう
に逆バイアスに設定できるので、大電流がこのPN接続
のダイオードに流れることはなく、ラッチアップ状態に
なるのを回避することができる。
第2の具体例を示すブロック回路図及びタイミングチャ
ート図である。
具体例においては、外部電源電位VDDを入力として受
けて内部降圧電位VINTを生成する内部降圧回路21
と、外部電源電位VDDを入力として受けて制御信号を
生成する制御信号生成回路22と、内部降圧電位VIN
Tをソース領域に制御信号XSELをゲート電極に入力
として受けるPチャンネルトランジスタを配設した選択
内部電位生成回路23とを備えている。本具体例では、
制御信号生成回路23には、外部電源電位VDDが投入
された時に立ち上がり、その後所定時間が経過したとき
に降下するように調整されたタイマー回路付きの電源投
入時検出信号PORを生成する回路が組み込まれてい
る。
の動作を説明すると、まず外部電源が投入されて、内部
降圧回路21の入力である外部電源電位VDDが次第に
上昇する。それに応じて、内部昇圧電位VPPも上昇し
始める。また、制御信号生成回路122内において、外
部電源電位VDDが立ち上がったことを受けて、電源投
入時検出信号PORが無効レベルである接地電位VSS
から有効レベルに上昇する。ここで、制御信号生成回路
22において、電源投入時検出信号PORが立ち上が
り、その後所定時間が経過するとタイマー回路のタイム
アップに応じて電源投入検出信号PORが有効レベルか
ら再び無効レベルである接地電位VSSまで降下する。
この信号の降下をうけて、制御信号XSELが無効レベ
ルから有効レベルである接地電位VSSまで降下する。
これにより、選択内部電位生成回路23内のPチャンネ
ル型MOSトランジスタがオン状態となり、選択内部降
圧電位VXWDとして内部降圧電位VINTがPチャン
ネル型MOSトランジスタを介して供給されるので、選
択内部降圧電位VXWDが内部降圧電位VINTまで上
昇する。選択内部降圧電位生成回路13がこのように動
作することにより、内部昇圧電位VPPが充分高くなる
所定時間が経過してから、サブワード線非選択信号生成
回路XWDGのPチャンネル型MOSトランジスタのソ
ース電位が内部降圧電位VINTに上昇し始める。その
ため、外部電源投入時であっても、常にN型の基板領域
の電位(内部昇圧電位VPP)がP型のソース領域の電
位より高い状態であるように逆バイアスに設定できるの
で、大電流がこのPN接続のダイオードの順方向に流れ
ることはなく、ラッチアップ状態になるのを回避するこ
とができる。
にサブワード線非選択信号生成回路XWDGを設けた場
合における交差領域SDRの回路構成及びレイアウト構
成に関する具体例について説明する。ここでは、例えば
図4に示す交差領域SDR25のように、交差領域SD
Rに1つのサブワード線非選択信号生成回路XWDGの
みを備えている場合を例にとって説明する。
非選択信号生成回路XWDGのみを備えた交差領域SD
Rの回路構成を示すブロック回路図である。
は、サブワード線非選択信号生成回路XWDGとセンス
アンプ駆動回路SADとが配設されている。サブワード
線非選択信号生成回路XWDGは、選択内部降圧電位V
XWDを供給する端子と接地との間に、Pチャンネル型
MOSトランジスタP4とNチャンネル型MOSトラン
ジスタN4を直列に接続してなるインバータを備えてい
る。このインバータは、サブワード線駆動信号WDを制
御信号として受け、サブワード線非選択信号XWDを生
成するものである。そして、インバータ出力であるサブ
ワード線非選択信号XWDは、前述の通り、複数のサブ
ワード線駆動回路SWDに接続されている。一方、セン
スアンプ駆動回路SADは、選択内部降圧電位VXWD
を電源電位とし反転センスアンプ駆動制御信号XSEを
ゲート入力とするPチャンネル型MOSトランジスタP
3と、接地電位VSSを電源電位とし非反転センスアン
プ駆動制御信号SEをゲート入力とするNチャンネル型
MOSトランジスタN3とを備えている。センスアンプ
駆動回路SAD内のPチャンネル型MOSトランジスタ
P3及びNチャンネル型MOSトランジスタN3は、セ
ンスアンプ列SAB内の各センスアンプ(単位増幅回
路)のPチャンネル型MOSトランジスタ,Nチャンネ
ル型MOSトランジスタ(図示せず)にそれぞれ接続さ
れている。すなわち、センスアンプ駆動回路により生成
されたP型センスアンプ駆動信号SAPは、センスアン
プ列SAB内の各センスアンプのPチャンネル型MOS
トランジスタの電源電位となり、N型センスアンプ駆動
信号SANはセンスアンプ列SAB内の各センスアンプ
のNチャンネル型MOSトランジスタの電源電位とな
る。
その製造コストの低コスト化のためできるだけそのチッ
プサイズを縮小することが好ましい。特に、大メモリセ
ルブロックMBの縮小化はそのチップサイズを決定する
要素の大きなものであり、大メモリセルブロックMBの
縮小化のため、それを構成するサブメモリセルアレイS
MAやサブワード線駆動部SWLBやセンスアンプ列S
ABの低面積化を図ることが望まれる。つまり、交差領
域SDRの面積も当然小さくすることが要求されるの
で、この小さな面積を有する交差領域SDRにサブワー
ド線非選択信号生成回路XWDGとセンスアンプ駆動回
路SADという2つの回路をレイアウトしなければなら
ない。そこで、これらの回路のレイアウト面積効率を上
げるためのレイアウト構成について、以下に説明する。
域SDRの一部におけるレイアウトを示す平面図であ
る。上述のように、サブワード線非選択信号XWDの有
効レベルをセンスアンプ駆動信号SAPの有効レベルと
同じ内部降圧電位VINTとしたことの効果として、本
具体例の構成を採ることができる。
Pチャンネル型MOSトランジスタP3,P4のソース
領域PS3,PS4はともに選択内部降圧電位VXWD
用の配線に接続され、Nチャンネル型MOSトランジス
タN3,N4のソース領域NS3,NS4はともに接地
に接続されている。そこで、図12(a),(b)に示
すように、Pチャンネル型MOSトランジスタP3,P
4とNチャンネル型MOSトランジスタN3,N4との
いずれにおいても、ソース領域を共通したレイアウト構
成を採ることができる。
P3,P4のレイアウトは、P型拡散領域に、ポリシリ
コンまたはポリサイドにより、反転センスアンプ駆動制
御信号XSE用の配線に電気的に接続されたゲート電極
GP3とサブワード線駆動信号WD用の配線に電気的に
接続されたゲート電極GP4が形成された構成となって
いる。そして、これらのゲート電極GP3,GP4間に
挟まれたP型拡散領域(ソース領域)PS3,PS4に
選択内部降圧電位VXWD用の配線を接続する。そし
て、ゲート電極GP3の左方のP型拡散領域PD3(ド
レイン領域)にP型センスアンプ駆動信号SAP用の配
線を接続し、ゲート電極GP4の右方のP型拡散領域P
D4(ドレイン領域)にサブワード線非選択信号XWD
用の配線を接続する。一方、Nチャンネル型MOSトラ
ンジスタN3,N4のレイアウトは、N型拡散領域に、
ポリシリコンまたはポリサイドにより、非反転センスア
ンプ駆動制御信号SE用の配線に電気的に接続されたゲ
ート電極GN3とサブワード線駆動信号WD用の配線に
電気的に接続されたゲート電極GN4とが形成された構
成となっている。そして、これらのゲート電極GN3,
GN4に挟まれたN型拡散領域(ソース領域)NS3,
NS4を接地に接続する。そして、ゲート電極GN3の
左方のN型拡散領域(ドレイン領域)ND3にN型セン
スアンプ駆動信号SAN用の配線を接続し、ゲート電極
GN4の右方のN型拡散領域(ドレイン領域)ND4に
サブワード線非選択信号XWDを接続する。
OSトランジスタともにソース領域(NS3,NS4,
PS3,PS4)の面積を縮小することができる。
の有効レベルをセンスアンプ駆動信号SAPの有効レベ
ルと同じ内部降圧電位VINTとした構成と、上記図1
2(a),(b)に示すレイアウト構成とを採ること
で、半導体集積回路装置のレイアウト効率を上げること
ができ、比較的小さな面積の交差領域SDRにサブワー
ド線非選択信号生成回路XWDGとセンスアンプ駆動回
路SADとをレイアウトすることができる。
Rを構成するPチャンネル型MOSトランジスタP3,
P4のソース領域に選択内部降圧電位VXWD用の配線
を接続した例を示したが、本発明はかかる例に限定され
るものではなく、例えばPチャンネル型MOSトランジ
スタのソース領域が選択内部降圧電位VXWDの代わり
に、内部降圧電位VINT用の配線や外部電源電位VD
D用の配線に接続されていてもよい。
図13は、本実施形態における内部昇圧電位VPPと内
部降圧電位VINTの外部電源電位依存性を示す図であ
る。このような外部電源電位依存性をもたせることの意
味について、以下に説明する。
SWDに入力される信号の有効レベルの電位は内部昇圧
電位VPPと内部降圧電位VINTと異なった電位であ
る。ところで、ダイナミック型RAM等の半導体集積回
路装置には、外部電源電位VDDの下限値が仕様によっ
て定まっており、外部電源電位VDDはその下限値以上
の範囲に安定して維持されなければならない。しかも、
内部で生成される電位は外部電源電位VDDと異なって
いる場合が多い。よって、内部昇圧電位VPPに等しい
電位を有効レベルとするサブワード線駆動信号WDの外
部電源電位VDDの変化に応じた生成タイミングなどの
変化特性と、内部降圧電位VINTを有効レベルとする
サブワード線非選択信号XWDの外部電源電位VDDの
変化に応じた生成タイミングなどの変化特性とは異なっ
てしまう可能性がある。その場合、外部電源電位VDD
の変化時(投入時など)に外部電源電位VDDがある値
になる時点では、サブワード線駆動信号WD及びサブワ
ード線非選択信号XWDを入力として受けて動作するX
WD単位サブワード線駆動回路SWDが誤動作してしま
うこともありえる。
VDDの範囲で安定動作させるために、本実施形態の半
導体集積回路装置においては、内部昇圧電位VPPと内
部降圧電位VINTの外部電源電位VDDに対する変化
率を同程度にしている。
電位VDDが変化するときの所定範囲で、内部降圧電位
VINTと内部昇圧電位VPPがそれぞれ互いに異なる
一定値CVINT,CVPP になるようにしている。このよう
に、内部降圧電位VINT及び内部昇圧電位VPP共
に、外部電源電位依存性がほとんどない一定値CVINT,
CVPP にすることで、外部電源電位VDDの変化に応じ
た両者の生成タイミングをほぼ同じにするなど、内部電
源電位の変化特性の調整が可能となる。よって、単位サ
ブワード線駆動回路SWDを外部電源電位VDDの所定
範囲で安定動作させることができる。
ている外部電源電位VDDの上限値を越えた高レベル領
域での電圧加速試験等を行う場合があり、これに対応す
るためにも、所定範囲における外部電源電位依存性が少
ない領域と、外部電源電位VDDに対する依存性が比較
的大きい領域とを有していることが好ましい。そこで、
本実施形態の半導体集積回路装置においては、図13に
示すように、高レベル領域においては、外部電源電位V
DDの上限値を超えた領域である高レベル領域において
は、外部電源電位VDDの変化に対する内部昇圧電位V
PPの変化率と内部降圧電位VINTの変化率とをほぼ
同じにすることにより、単位サブワード線駆動回路SW
Dを外部電源電位VDDの幅広い変化範囲で安定動作さ
せるようにしている。
ブワード線駆動部の回路構成とレイアウト構成との具体
例について、図4に示すサブメモリセルアレイの周辺部
の第2の具体例中のサブワード線駆動部SWLBを例に
とって、図14〜図16を参照しながら説明する。図4
に示す構成では、交差領域SDRにサブワード線非選択
信号生成回路XWDG<0>とXWDG<2>が交互に
配置されており、各交差領域SDRにはサブワード線非
選択信号生成回路XWDGが1個ずつ配置されている。
ここで、図4においては<>を用いた信号線名の表記は
添え字を表すものであるが、図14〜図16において
は、図4に示すWD<0>はWD0と、図4に示すXW
D<0>はXWD0と表している。また、図14〜図1
6においては、簡単化のためWD25<0>の25など
のブロック名の添え字を省略してWD0として説明す
る。
動部SWLBの回路構成を示す図である。ここでは、4
個の単位サブワード線駆動回路SWD0,SWD2,S
WD4,SWD6のみが表示されている。
駆動回路SWD0,SWD2,SWD4,SWD6は、
それぞれ、インバータを構成するPチャンネル型MOS
トランジスタP5,P6,P7,P8及びNチャンネル
型MOSトランジスタP51,P61,P71,P81
と、1個のNチャンネル型MOSトランジスタN52,
N62,N72,N82とを備えている。そして、2つ
の単位サブワード線駆動回路SWD0,SWD2内の各
Pチャンネル型MOSトランジスタP5,P6及びNチ
ャンネル型MOSトランジスタP51,P61のゲート
電極は、共通のメインワード線MWL0に接続されてい
る。また、2つの単位サブワード線駆動回路SWD4,
SWD6内の各Pチャンネル型MOSトランジスタP
7,P8及びNチャンネル型MOSトランジスタP7
1,P81のゲート電極は、共通のメインワード線MW
L1に接続されている。一方、1個おきの単位サブワー
ド線駆動回路SWD0,SWD4において、各Nチャン
ネル型MOSトランジスタN52,N72のゲート電極
に共通のサブワード線非選択信号XWD0用の配線が接
続されており、各Pチャンネル型MOSトランジスタP
5,P7のドレイン領域に共通のサブワード線選択信号
WD0用の配線が接続されている。また、1個おきの単
位サブワード線駆動回路SWD2,SWD6において、
各Nチャンネル型MOSトランジスタN62,N82の
ゲート電極に共通のサブワード線非選択信号XWD2用
の配線が接続されており、各Pチャンネル型MOSトラ
ンジスタP6,P8のドレイン領域に共通のサブワード
線選択信号WD2用の配線が接続されている。
動部SWLBのレイアウト構成を示す平面図である。同
図において、NSはソース領域を、NDはドレイン領域
をそれぞれ表している。図15においては、交差領域S
DR25,SDR35,SDR45と、各交差領域SD
R25,SDR35,SDR45の間に配置されている
サブワード線駆動部SWLB25,SWLB35内にお
けるNチャンネル型MOSトランジスタN51,N6
1,N71,N81とNチャンネル型MOSトランジス
タN52,N62,N72,N82のレイアウト構成が
示されている。
SWLB25,SWLB35内において、サブワード線
非選択信号XWD0をゲート電極に受けるNチャンネル
型MOSトランジスタN52,N72は、メインワード
線MWL0,MWL1がそれぞれゲート接続されるNチ
ャンネル型MOSトランジスタN51,N71と交互
に、図中下側のN型拡散領域に配置されている。すなわ
ち、図中左方からNチャンネル型MOSトランジスタN
51,N52,N71,N72の順に配置されている。
また、サブワード線非選択信号XWD2をゲート電極に
受けるNチャンネル型MOSトランジスタN62,N8
2は、メインワード線MWL0,MWL1がそれぞれゲ
ート接続されるNチャンネル型MOSトランジスタN6
1,N81と交互に図中上側のN型拡散領域に配置され
ている。すなわち、図中左方からNチャンネル型MOS
トランジスタN61,N62,N81,N82の順に配
置されている。
り、Nチャンネル型MOSトランジスタN52,N71
同士と、Nチャンネル型MOSトランジスタN62,N
81同士とは、いずれも接地に接続されるソース領域N
Sを共有化するようにレイアウトされているので、半導
体集積回路装置のレイアウト面積の縮小化を図ることが
できる。
サブワード線非選択信号XWD2を伝達するための配線
が、交差領域35に隣接する両側のサブワード線駆動部
SWLB25,SWLB35内の共通のN型拡散領域上
に設けられた各Nチャンネル型MOSトランジスタN6
2,N82のゲート電極に接続されている。また、交差
領域SDR25で生成されたサブワード線非選択信号X
WD0がその隣接する両側のサブワード線駆動部SWL
B15,25(サブワード線駆動部SWLB15は図示
せず)内の共通のN型拡散領域上に設けられた各Nチャ
ンネル型MOSトランジスタN52,N72のゲート電
極に接続されている。
たサブワード線非選択信号XWDがその両側のサブワー
ド線駆動部SWLB内の共通のN型拡散領域上に設けら
れた2つのNチャンネル型MOSトランジスタのゲート
電極に接続されていることにより、各サブワード線駆動
部SWLB25,SWLB35内におけるサブワード線
SW0,SW2,SW4,SW6の位置関係が共通化さ
れたレイアウトとすることができる。これによって、各
サブワード線SWの配置順序がどのサブワード線駆動部
SWLBにおいても共通化されていることから、各サブ
メモリセルアレイ内における物理的なアドレスの配置順
序を同じくすることができ、解析及び検査を簡略化する
ことができる。
路構成は、図14に示す第1の具体例と同じあるが、レ
イアウト構成が第1の具体例とは異なる。
動部SWLBのレイアウト構成を示す平面図である。同
図において、NSはソース領域を、NDはドレイン領域
をそれぞれ表している。図16においても、交差領域S
DR25,SDR35,SDR45と、各交差領域SD
R25,SDR35,SDR45の間に配置されている
サブワード線駆動部SWLB25,SWLB35内にお
けるNチャンネル型MOSトランジスタN51,N6
1,N71,N81とNチャンネル型MOSトランジス
タN52,N62,N72,N82のレイアウト構成が
示されている。
SWLB25内において、サブワード線非選択信号XW
D0をゲート電極に受けるNチャンネル型MOSトラン
ジスタN62,N82は、メインワード線MWL0,M
WL1がそれぞれゲート接続されるNチャンネル型MO
SトランジスタN61,N81と交互に、図中下側のN
型拡散領域に配置されている。すなわち、図中左方から
Nチャンネル型MOSトランジスタN61,N62,N
81,N82の順に配置されている。また、サブワード
線非選択信号XWD2をゲート電極に受けるNチャンネ
ル型MOSトランジスタN52,N72は、メインワー
ド線MWL0,MWL1がそれぞれゲート接続されるN
チャンネル型MOSトランジスタN51,N71と交互
に図中上側のN型拡散領域に配置されている。すなわ
ち、図中左方からNチャンネル型MOSトランジスタN
51,N52,N71,N72の順に配置されている。
においては、サブワード線非選択信号XWD0,XWD
2をゲート電極に受けるトランジスタの配置関係がサブ
ワード線駆動部SWLB25内とは異なっている。サブ
ワード線駆動部SWLB35内において、サブワード線
非選択信号XWD0をゲート電極に受けるNチャンネル
型MOSトランジスタN52,N72は、メインワード
線MWL0,MWL1がそれぞれゲート接続されるNチ
ャンネル型MOSトランジスタN51,N71と交互
に、図中下側のN型拡散領域に配置されている。すなわ
ち、図中左方からNチャンネル型MOSトランジスタN
51,N52,N71,N72の順に配置されている。
また、サブワード線非選択信号XWD2をゲート電極に
受けるNチャンネル型MOSトランジスタN62,N8
2は、メインワード線MWL0,MWL1がそれぞれゲ
ート接続されるNチャンネル型MOSトランジスタN6
1,N81と交互に図中上側のN型拡散領域に配置され
ている。すなわち、図中左方からNチャンネル型MOS
トランジスタN61,N62,N81,N82の順に配
置されている。つまり、図15に示す第1の具体例にお
けるサブワード線駆動部SWLB35と同じレイアウト
構成を有する。
成により、Nチャンネル型MOSトランジスタN52,
N71と、Nチャンネル型MOSトランジスタN62,
N81とは、いずれも接地に接続されるソース領域NS
を共有化するようにレイアウトされているので、半導体
集積回路装置のレイアウト面積の縮小化を図ることがで
きる。
Rで生成されたサブワード線非選択信号XWD0,XW
D2を伝達するための配線は、いずれも交差領域SDR
の右方で隣接するサブワード線駆動部SWLBにおいて
は上側のN型拡散領域上に設けられたNチャンネル型M
OSトランジスタのゲート電極に入力され、左方で隣接
するサブワード線駆動部SWLBにおいては下側のN型
拡散領域上に設けられたNチャンネル型MOSトランジ
スタのゲート電極に接続されている。このような構成を
採ることにより、各サブワード線駆動部SWLB25,
SWLB35内におけるサブワード線SW0,SW2,
SW4,SW6の位置関係は共通化されていないもの
の、サブワード線駆動部SWLB25,SWLB35内
の上側の各N型拡散領域におけるサブワード線SW0,
SW2,SW4,SW6の配置位置と、各サブワード線
駆動部SWLB25,SWLB35内の下側の各N型拡
散領域におけるサブワード線SW0,SW2,SW4,
SW6の配置位置とが回転対称の関係にある。つまり、
各交差領域SDRのレイアウト構成を共通化することが
できる。これによって、交差領域SDRのレイアウトセ
ル数を1個にでき、レイアウト工数の削減を図ることが
できる。
半導体集積回路装置においてトリプルウェル構造を採用
した場合におけるメモリセルアレイ及び周辺部の断面構
造の具体例について、図17〜図19を参照しながら、
説明する。
セルへの少数キャリアの注入による記憶情報の破壊防止
や、記憶情報保持特性の向上や、拡散容量の低減等のた
め、情報を記憶するメモリセルの基板領域であるPウェ
ルの電位(基板電位VBB)として、接地電位VSSよ
り低いレベルである負電位を用いている。ところが、負
電圧である基板電位VBBも半導体集積回路装置内部で
生成させる必要があり、この基板電位VBBを生成させ
る基板電位生成回路もチャージポンプ方式で構成される
のが一般的であるが、この基板電位生成回路は電流供給
能力が比較的低い。そのため、基板電位VBBを生成す
るための電力消費量が大きくなる。
積回路装置の消費電力量をできるだけ低減するために、
基板電位VBBが印加される負荷の容量をできるだけ低
減するための工夫を行なっている。
構成するトランジスタの電流能力の増加のためや、ウェ
ル分離のレイアウト面積の削減のために、周辺部のPウ
ェルには接地電位VSSを印加することが多い。そのた
め、メモリセルアレイのPウェルと周辺回路部のPウェ
ルとは比較的深いNウェルであるバリアーNウェルで分
離されている。ところで、通常サブワード線駆動回部を
構成するPチャンネル型MOSトランジスタはそのソー
ス電位の有効レベルが内部昇圧電位VPPであるため、
サブワード線駆動部のPチャンネル型MOSトランジス
タの基板電位に等しい比較的浅いNウェルの電位は、内
部昇圧電位VPP以上の電圧でなければならない。ま
た、通常センスアンプを構成するPチャンネル型MOS
トランジスタのソース電位の有効レベルが内部降圧電位
VINTであるため、センスアンプのPチャンネル型M
OSトランジスタの基板電位に等しい比較的浅いNウェ
ルの電位は内部降圧電位VINT以上であればよい。と
ころが、上述のように、大メモリセルブロックMB全体
の下部をバリアーNウェルで覆うような構成にすると、
大メモリセルブロックMBの中に配置されている回路の
全ての比較的浅いNウェルがバリアーNウェルを介して
電気的に接続されるので、比較的浅い各Nウェルの電位
は共通の電位となる。そして、内部昇圧電位VPPが内
部降圧電位VINTより高いため、サブワード線駆動部
のPチャンネル型MOSトランジスタの基板電位である
比較的浅いNウェルの電位を内部昇圧電位VPPとする
と、センスアンプのPチャンネル型MOSトランジスタ
の基板電位である比較的浅いNウェルの電位も内部昇圧
電位VPPとなってしまう。この場合、センスアンプの
Pチャンネル型MOSトランジスタのソース電位の有効
レベルは内部降圧電位VINTであり、基板電位が内部
昇圧電位VPPであると、バックバイアス効果により、
このMOSトランジスタのスレッシュホールド電圧の絶
対値が大きくなり、電流供給能力が低下してしまう。
な電流供給能力の低下を回避するために、以下の各具体
例に示すような断面構造を採用している。
レイ及びサブワード線駆動部の断面構造と、メモリセル
アレイ及びセンスアンプ列の断面構造とをそれぞれ示す
断面図である。
板PSUBの基板本体部PBBの上には、トリプルウェ
ル内の比較的浅いPウェルPWMと、このPウェルPW
Mと基板本体部PBBとを分離するための比較的深いバ
リアーNウェルNWDとが形成されており、メモリセル
アレイ部の両端にトリプルウェル内の比較的浅いPウェ
ルPWMとトリプルウェル外の比較的浅いPウェルPW
Wとを電気的に分離するための比較的浅いNウェルNW
1が形成されている。また、トリプルウェル外のサブワ
ード線駆動部には比較的浅いNウェルNWWと比較的浅
いPウェルPWWとが形成されている。ここで、バリア
ーNウェルNWDとトリプルウェル内の比較的浅いNウ
ェルNW1とは互いに電気的に接続されており、両者の
電位は同電位となる。また、基板本体部PBBとトリプ
ルウェル外の比較的浅いPウェルPWWとは互いに電気
的に接続されており、両者の電位は同電位となる。
各ウェルへの電圧の印加方法は、以下の通りである。上
述のように、メモリセルアレイのPウェルPWMには負
電位である基板電位VBBが印加されており、このPウ
ェルPWMと基板本体部PBBとを分離するためのバリ
アーNウェルNWDと、それに接続されている比較的浅
いNウェルNW1には内部昇圧電位VPPが印加され
る。サブワード線駆動部においては、比較的浅いNウェ
ルNWWには内部昇圧電位VPPが印加され、比較的浅
いPウェルPWWには接地電位VSSが印加される。
導体基板PSUBの基板本体部PBの上には、トリプル
ウェル内の比較的浅いPウェルPWMと、このPウェル
PWMと基板本体部PBBとを電気的に分離するための
比較的深いバリアーNウェルNWDとが形成されてお
り、メモリセルアレイ部の両端にトリプルウェル内の比
較的浅いPウェルPWMとトリプルウェル外の比較的浅
いPウェルPWSとを電気的に分離するための比較的浅
いNウェルNW1が形成されている。また、トリプルウ
ェル外のサセンスアンプ列には比較的浅いNウェルNW
Sと比較的浅いPウェルPWSとが形成されている。こ
こで、バリアーNウェルNWDとトリプルウェル内の比
較的浅いNウェルNW1とは互いに電気的に接続されて
おり、両者の電位は同電位となる。また、基板本体部P
BBとトリプルウェル外の比較的浅いPウェルPWSと
は互いに電気的に接続されており、両者の電位は同電位
となる。
各ウェルへの電圧の印加方法は、以下の通りである。上
述のように、メモリセルアレイのPウェルPWMには負
電位である基板電位VBBが印加され、このPウェルP
WMと基板本体部PBBとを分離するためのバリアーN
ウェルNWDと、それに接続されている比較的浅いNウ
ェルNW1とには内部昇圧電位VPPが印加される。サ
ブワード線駆動部において、比較的浅いNウェルNWW
には内部降圧電位VINTが印加され、比較的浅いPウ
ェルPWWには接地電位VSSが印加される。
ことにより、サブワード線駆動部のNウェルNWWとセ
ンスアンプ列のNウェルNWSとがバリアーNウェルN
WDを介して互いに電気的に接続されることがなく、両
者の電位を相異ならせることができる。そのため、セン
スアンプ列のNウェルNWSには、内部昇圧電位VPP
ではなく内部降圧電位VINTを印加することが可能に
なり、センスアンプ内のPチャンネル型MOSトランジ
スタにおいて、バックバイアス効果によりMOSトラン
ジスタのスレッシュホールド電圧の絶対値が大きくなる
ことに起因する電流能力の低下を回避することができ
る。
示されていないが、周辺部における交差領域(SDR)
は、サブワード線駆動部とセンスアンプ列と同様に、ト
リプルウェル外の領域でありバリアーNウェルMWDが
形成される領域ではないため、交差領域のNウェルの電
位も内部降圧電位VINTにするなど自由に設定できる
ので、上述したような電源投入時にラッチアップにいた
るおそれを有効に回避することができる。
メモリセルアレイ部のバリアーNウェルNWDには内部
昇圧電位VPPが印加されることを例示したが、これに
は特に制限がなく、バリアーNウェルNWDに外部電源
電位VDDや内部降圧電位VINTを印加するようにし
てもよい。
ーセルを形成することで、段差の低減などを図り、高集
積化に適した構成とすることができる。
レイ及びサブワード線駆動部の断面構造と、メモリセル
アレイ及びセンスアンプ列の断面構造とをそれぞれ示す
断面図である。
示す第1の具体例と異なる点は、サブワード線駆動部も
トリプルウェル内に形成し、その比較的浅いNウェルN
WWもバリアーNウェルNWDに接続されている構成と
している点にある。
板PSUBの基板本体部PBBの上には、トリプルウェ
ル内の比較的浅いPウェルPWM,PWWと、この比較
的浅いPウェルPWM,PWWと基板本体部PBBとを
電気的に分離するための比較的深いバリアーNウェルN
WDとが形成されており、メモリセルアレイ部の両端に
トリプルウェル内の比較的浅いPウェルPWMと比較的
浅いPウェルPWWとを電気的に分離するための比較的
浅いNウェルNW1が形成されている。また、トリプル
ウェル内にサブワード線駆動部の比較的浅いNウェルN
WWと比較的浅いPウェルPWWとが形成されている。
ここで、バリアーNウェルNWDとトリプルウェル内の
比較的浅いNウェルNW1とサブワード線駆動部の比較
的浅いNウェルNWWとは互いに電気的に接続されてお
り、3者の電位は同電位となる。
各ウェルへの電圧の印加方法は、以下の通りである。上
述のように、メモリセルアレイのPウェルPWMには負
電位である基板電位VBBが印加され、基板本体部PB
Bと分離するためのバリアーNウェルNWDとそれに接
続されている比較的浅いNウェルNW1とサブワード線
駆動部の比較的浅いNウェルNWWとには内部昇圧電位
VPPが印加される。サブワード線駆動部において、比
較的浅いNウェルNWWには内部昇圧電位VPPが印加
され、比較的浅いPウェルPWWには接地電位VSSが
印加される。
導体基板PSUBの基板本体部PBBの上には、トリプ
ルウェル内の比較的浅いPウェルPWMと、このPウェ
ルPWMと基板本体部PBBとを電気的に分離するため
の比較的深いバリアーNウェルNWDとが形成されてお
り、メモリセルアレイ部の両端にトリプルウェル内の比
較的浅いPウェルPWNとトリプルウェル外の比較的浅
いPウェルPWSとを電気的に分離するための比較的浅
いNウェルNW1が形成されている。また、トリプルウ
ェル外のセンスアンプ列には比較的浅いNウェルNWS
と比較的浅いPウェルPWSとが形成されている。ここ
で、バリアーNウェルNWDとトリプルウェル内の比較
的浅いNウェルNW1とは互いに電気的に接続されてお
り、両者の電位は同電位となる。また、基板本体部PB
Bとトリプルウェル外の比較的浅いPウェルPWSとは
互いに電気的に接続されており、両者の電位は同電位と
なる。
各ウェルへの電圧の印加方法は、以下の通りである。上
述のように、メモリセルアレイのPウェルPWMには負
電位である基板電位VBBが印加され、P型半導体基板
と分離するためのバリアーNウェルとそれに接続されて
いる比較的浅いNウェルNW1には内部昇圧電位VPP
が印加される。前述の通りサブワード線駆動部の比較的
浅いNウェルNWWには内部降圧電位VINTが印加さ
れ、その比較的浅いPウェルPWWには接地電位VSS
が印加される。
ことにより、メモリセルアレイ部の両端のNウェルNW
1とサブワード線駆動部のNウェルNWWとがバリアー
NウェルNWDを介して接続されるだけで、サブワード
線駆動部のNウェルNWWとセンスアンプ列のNウェル
NWSとがバリアーNウェルNWDを介して互いに電気
的に接続されることがなく、両者の電位を相異ならせる
ことができる。そのため、センスアンプ列のNウェルN
WSには、内部昇圧電位VPPではなく内部降圧電位V
INTを印加することが可能になり、センスアンプ内の
Pチャンネル型MOSトランジスタにおいて、バックバ
イアス効果によりMOSトランジスタのスレッシュホー
ルド電圧の絶対値が大きくなることに起因する電流能力
の低下を回避することができる。
域のNウェルの電位も内部降圧電位VINTにするなど
自由に設定できるので、上述したような電源投入時にラ
ッチアップにいたるおそれを有効に回避することができ
る。
サブワード線駆動部の比較的浅いPウェルPWMには接
地電位VSSが印加されることを例示したが、本発明は
これ二元て利されるものではなく、比較的浅いPウェル
PWMに基板電位VBBを印加するようにしてもよい。
ウェルNW1上にダミーセルを形成することで、段差の
低減などを図り、高集積化に適した構成とすることがで
きる。
レイ及びワード線裏打ち部の断面構造と、メモリセルア
レイ及びセンスアンプ列の断面構造とをそれぞれ示す断
面図である。
に示す第1の具体例と異なる点は、第3の具体例は階層
構成を有したワード線構成ではなく裏打ち構成のワード
線構成を採用している点である。ワード線裏打ち構成
は、階層構成と異なり、ワード線1本の長さが長い場合
にメモリセルトランジスタのゲートを形成する比較的抵
抗値の高いポリサイド配線とその抵抗による遅延を抑制
すべくポリサイド配線と同電位で比較的抵抗値の低いメ
タル配線により各メモリセルアレイ部のポリサイド配線
を接続するようにした構成である。このメモリセルアレ
イ部とワード線裏打ち部とをトリプルウェル内に形成
し、その両端の比較的浅いNウェルNW1がバリアーN
ウェルNWDに接続された構成とするのである。
板PSUBの基板本体部PBBの上には、トリプルウェ
ル内の比較的浅いPウェルPWMと、このPウェルPW
Mと基板本体部PBBとを電気的に分離するための比較
的深いバリアーNウェルNWDとが形成されており、メ
モリセルアレイ部の両端にトリプルウェル内の比較的浅
いPウェルPWMと周辺部の比較的浅いPウェルとを電
気的に分離するための比較的浅いNウェルNW1が形成
されている。
各ウェルへ電圧の印加方法は、以下の通りである。上述
のように、メモリセルアレイのPウェルPWMには負電
位である基板電位VBBが印加され、PウェルPWMと
基板本体部PBBとを電気的に分離するためのバリアー
Nウェルと、それに接続されている比較的浅いNウェル
NW1とには内部昇圧電位VPPが印加される。
導体基板PSUBの基板本体部PBBの上には、トリプ
ルウェル内の比較的浅いPウェルPWMと、このPウェ
ルPWMとP型半導体基板PSUBを分離するための比
較的深いバリアーNウェルNWDとが形成されており、
メモリセルアレイ部の両端にトリプルウェル内の比較的
浅いPウェルPWMとトリプルウェル外の比較的浅いP
ウェルPWSとを分離するための比較的浅いNウェルN
W1が形成されている。また、トリプルウェル外のセン
スアンプ列には比較的浅いNウェルNWSと比較的浅い
PウェルPWSとが形成されている。ここで、バリアー
NウェルNWDとトリプルウェル内の比較的浅いNウェ
ルNW1とは互いに電気的に接続されており、両者の電
位は同電位となる。また、半導体基板PSUBとトリプ
ルウェル外の比較的浅いPウェルPWSとは互いに電気
的に接続されており、両者の電位は同電位となる。
各ウェルへの電圧の印加方法は、以下の通りである。上
述のように、メモリセルアレイのPウェルPWMには負
電位である基板電位VBBが印加され、PウェルPWM
と基板本体部PBBとを電気的に分離するためのバリア
ーNウェルNWDとそれに接続されている比較的浅いN
ウェルNW1には内部昇圧電位VPPが印加される。
ことにより、裏打ち構成のワード線構成であってもメモ
リセルアレイ部の両端のNウェルNW1とサブワード線
駆動部のNウェルNWWとがバリアーNウェルNWDに
より接続されるだけで、サブワード線駆動部のNウェル
NWWとセンスアンプ列のNウェルNWSとがバリアー
NウェルNWDを介して互いに電気的に接続されること
がなく、両者の電位を相異ならせることができる。その
ため、センスアンプ列のNウェルNWSには、内部昇圧
電位VPPではなく内部降圧電位VINTを印加するこ
とが可能になり、センスアンプ内のPチャンネル型MO
Sトランジスタにおいて、バックバイアス効果によりM
OSトランジスタのスレッシュホールド電圧の絶対値が
大きくなることに起因する電流能力の低下を回避するこ
とができる。
列の比較的浅いPウェルPWMには接地電位VSSが印
加されることを例示したが、本発明はこれに限定される
ものではなく、比較的浅いPウェルPWMに基板電位V
BBを印加するようにしてもよい。
いて説明したが、この発明は、上記具体例に限定される
ものではなく、それら以外の構成を採ることも可能であ
ることは言うまでもない。
AMは、任意の記憶容量、任意数のメモリブロックを備
えることができ、基板配置や半導体基板の形状等は、図
1に示す構成に限定されるものではない。
採りうるし、さらに、ダイナミック型RAMのブロック
構成や起動制御信号の名称及び組み合わせならびに各メ
モリブロックの構成等は、種々の構成を採りうる。
B3のそれぞれは、任意数のサブメモリセルアレイを備
えることができるし、サブメモリセルアレイの対構成の
組み合わせや各信号線の配置方向等は、種々の構成を採
りうる。
サブワード線駆動部の単位サブワード線駆動回路とメモ
リアレイのサブワード線との関係は、種々の組み合わせ
を採りうる。
2,4,8,16本のサブワード線に対応して設けても
よい。
の各単位サブワード線駆動回路は、例えばメインワード
線MWL0とサブワード線駆動信号WDとサブワード線
非選択信号XWDを入力として受けるNMOSのみの構
成としてもよい。この場合、サブワード線駆動回路にお
いて比較的浅いNウェル領域がなくなるためバリアーN
ウェルの電位を自由に設定することができる。単位サブ
ワード線駆動回路の具体的構成は、種々の具体例を採り
うる。
部降圧電位VINTの外部電源電位特性は図の特性のみ
に制限されない。
位置やその順序ならびに金属配線層等の素材等は、この
具体例による制約を受けない。また、P型半導体基板上
に設けられることがダイナミック型RAMの必須条件と
なる訳ではなくN型基板上でもかまわない。さらに、各
具体例における具体的なウェル構造や基板電圧ならびに
その組み合わせ等は、種々の構成を採りうる。
装置を主としてダイナミック型RAMに適用した場合に
ついて説明したが、本発明はそれに限定されるものでは
なく、例えば、シンクロナスDRAM,スタティック型
RAM等の各種メモリ集積回路装置やこのようなメモリ
集積回路を内蔵するデジタル集積回路装置に適用した場
合にも、上記実施形態と同様の効果,つまり低消費電力
化などの効果を発揮することができる。
階層構造が効果的となる半導体記憶装置ならびにこのよ
うな半導体記憶装置を内蔵する装置及びシステムに広く
適用でき、上記実施形態と同様の効果を発揮することが
できる。
れば、階層ワード線構造を有する半導体集積回路装置に
おいて、サブワード線駆動信号に外部電源電位よりも高
い昇圧電位である状態をもたせ、サブワード線非選択信
号に外部電源電位または外部電源電位よりも低い内部降
圧電位である状態をもたせることにより、サブワード線
非選択信号に接続された回路による消費を生成効率の悪
い内部昇圧電位生成回路から生成効率の良い内部降圧電
位生成回路にすることで、大幅な低消費電力化が可能と
なる。
ば、階層ワード線構造を有する半導体集積回路装置にお
いて、複数の列を構成するN型拡散領域を形成し、1つ
のサブワード線非選択信号回路から延びるサブワード線
非選択信号用の配線を、その両側のサブワード線駆動部
で共通の列に属するN型拡散領域の上のゲート電極に接
続させることにより、各サブワード線駆動部において、
複数のサブワード線駆動信号が接続される配線の順番を
共通化することができ、よって、サブワード線の物理的
アドレス配置の簡素化を図ることができる。
ば、階層ワード線構造を有する半導体集積回路装置にお
いて、複数の列を構成するN型拡散領域を形成し、1つ
のサブワード線非選択信号回路から延びるサブワード線
非選択信号用の配線を、その両側のサブワード線駆動部
で互いになる列に属するN型拡散領域の上のゲート電極
に接続させることにより、交差領域のレイアウト構成を
共通化して各交差領域を一つのセルとしてレイアウトす
ることができ、よって、半導体集積回路のレイアウト設
計の簡略化を図ることができる。
ば、階層構造でないワード線構造を有する半導体集積回
路装置において、ワード線を構成する第1の配線層と低
抵抗の第2の配線層とを接続するワード線裏打ち部を設
け、メモリセル部を囲む昇圧電位に維持される第1のN
ウェル領域と、センスアンプ内のPチャンネル型MOS
トランジスタが形成される内部降圧電位に維持されるN
ウェル領域とが電気的に分離されるレイアウト配置を行
うようにしたので、ラッチアップの防止を図ることがで
きる。
ば、階層ワード線構造を有する半導体集積回路装置にお
いて、サブワード線駆動回路に、ゲートがメインワード
線に接続されソースまたはドレインにサブワード線駆動
信号を入力として受けるMOSトランジスタを設け、選
択状態から非選択状態に変化する際には、サブワード線
が非選択になった後上記メインワード線駆動信号が非選
択になるように構成することにより、サブワード線が非
選択にされる際に、サブワード線駆動信号の電位である
昇圧電位と接地電位との電位差によってサブワード線駆
動回路での貫通電流が生じるのを防止することができ、
供給能力が低い昇圧電位生成回路の電荷供給量の削減を
図ることができる。
ば、階層ワード線構造を有する半導体集積回路装置にお
いて、サブワード線駆動回路に、ゲートがメインワード
線に接続されソースまたはドレインにサブワード線駆動
信号を入力として受ける第1のMOSトランジスタとゲ
ートにサブワード線非選択信号を受ける第2のMOSト
ランジスタとを設け、選択される際には第2のMOSト
ランジスタがオフした後サブワード線が選択される一
方、選択状態から非選択状態にはサブワード線が非選択
になった後メインワード線駆動信号が非選択になるよう
に構成することにより、メインワード線駆動信号の状態
遷移に伴ってサブワード線駆動信号の電位である昇圧電
位と接地電位との電位差によってサブワード線駆動回路
での貫通電流が生じるのを防止することができ、供給能
力が比較的低い内部昇圧電位生成回路の電荷供給量の削
減を図ることができる。
施形態を示すブロック配置図である。
M中の大メモリセルブロックの構成を示すブロック図で
ある。
メモリセルアレイの周辺部の第1の具体例を示すブロッ
ク図である。
メモリセルアレイの周辺部の第2の具体例を示すブロッ
ク図である。
メモリセルアレイの周辺部の第3の具体例を示すブロッ
ク図である。
メモリセルアレイの周辺部の第4の具体例を示すブロッ
ク図である。
おける構成を示す回路図及び回路動作を示すタイミング
チャート図である。
おける構成を示す回路図及び回路動作を示すタイミング
チャート図である。
成回路の第1の具体例を示すブロック回路図及びタイミ
ングチャート図である。
生成回路の第2の具体例を示すブロック回路図及びタイ
ミングチャート図である。
信号生成回路のみを備えた交差領域の回路構成を示すブ
ロック回路図である。
ウトを示す平面図である。
部降圧電位の外部電源電位依存性を示す図である。
体例を示す部分的な回路図及びレイアウト構成図であ
る。
レイアウト構成を示す平面図である。
レイアウト構成を示す平面図である。
の第1の具体例におけるメモリセルアレイ及びサブワー
ド線駆動部の断面構造と、メモリセルアレイ及びセンス
アンプ列の断面構造とをそれぞれ示す断面図である。
の第2の具体例におけるメモリセルアレイ及びサブワー
ド線駆動部の断面構造と、メモリセルアレイ及びセンス
アンプ列の断面構造とをそれぞれ示す断面図である。
の第3の具体例におけるメモリセルアレイ及びワード線
裏打ち部の断面構造と、メモリセルアレイ及びセンスア
ンプ列の断面構造とをそれぞれ示す断面図である。
Claims (21)
- 【請求項1】 半導体基板の上に多数のMOSトランジ
スタと配線とを集積して構成される半導体集積回路装置
であって、 メインワード線及びこのメインワード線から分岐して延
びる複数のサブワード線と、 上記複数のサブワード線と交差するように延びる複数の
ビット線と、 上記サブワード線及びビット線に接続されてマトリック
ス状に配置された複数のメモリセルを含むメモリセルア
レイと、 上記各ビット線に接続される複数のセンスアンプを含む
センスアンプ列と、 メインワード線駆動信号を生成するためのメインワード
線駆動信号生成回路と、 サブワード線駆動信号を生成するためのサブワード線駆
動信号生成回路と、 サブワード線非選択信号を生成するサブワード線非選択
信号生成回路と、 上記メインワード線駆動信号生成回路,サブワード線駆
動信号生成回路及び上記サブワード線非選択信号生成回
路に接続されて、上記メインワード線駆動信号,サブワ
ード線駆動信号及びサブワード線非選択信号に応じて上
記各サブワード線を駆動するための複数のサブワード線
駆動回路を含むサブワード線駆動部とを備えるととも
に、 上記サブワード線駆動信号は外部電源電位よりも高い昇
圧電位である状態を有し、上記サブワード線非選択信号
は上記外部電源電位または外部電源電位よりも低い内部
降圧電位である状態を有することを特徴とする半導体集
積回路装置。 - 【請求項2】 請求項1記載の半導体集積回路装置にお
いて、 上記サブワード線駆動部と上記センスアンプ列とは互い
に交差する方向に配置されており、 上記サブワード線非選択信号生成回路は、上記サブワー
ド線駆動部と上記センスアンプ列とが交差する交差領域
に配置されていることを特徴とする半導体集積回路装
置。 - 【請求項3】 請求項1または2記載の半導体集積回路
装置において、 上記サブワード線非選択信号生成回路は、上記サブワー
ド線駆動信号を入力として受けて上記サブワード線非選
択信号を生成するように構成されていることを特徴とす
る半導体集積回路装置。 - 【請求項4】 請求項1〜3のうちいずれか1つに記載
の半導体集積回路装置において、 上記昇圧電位及び上記内部降圧電位は、上記外部電源電
位を入力として受けて生成されるものであり、 上記昇圧電位及び内部降圧電位は、上記外部電源電位の
値が所定範囲内のときにはそれぞれほぼ一定であること
を特徴とする半導体集積回路装置。 - 【請求項5】 請求項2記載の半導体集積回路装置にお
いて、 上記交差領域に配置され、上記センスアンプを駆動する
ためのセンスアンプ駆動回路をさらに備え、 上記センスアンプ駆動回路及び上記サブワード線非選択
信号生成回路には、上記半導体基板内に形成された共通
のソースまたはドレインを有するMOSトランジスタが
それぞれ配置されていることを特徴とする半導体集積回
路装置。 - 【請求項6】 請求項2記載の半導体集積回路装置にお
いて、 上記サブワード線非選択信号生成回路は、上記サブワー
ド線駆動部の両側に配置されており、 上記サブワード線駆動部は、上記両側のサブワード線非
選択信号生成回路からのサブワード線非選択信号を入力
信号として受けるものであることを特徴とする半導体集
積回路装置。 - 【請求項7】 請求項2記載の半導体集積回路装置にお
いて、 上記サブワード線駆動部には、4本以上の上記サブワー
ド線非選択信号用の配線が接続されており、 上記サブワード線非選択信号生成回路と上記サブワード
線駆動部とは、互いに隣接しながら交互に配置されてお
り、 端部に配置されたものを除く上記サブワード線非選択信
号生成回路で生成された上記サブワード線非選択信号
は、その両隣を含む4ブロック以上の上記サブワード線
駆動部に入力されることを特徴とする半導体集積回路装
置。 - 【請求項8】 請求項2記載の半導体集積回路装置にお
いて、 上記サブワード線駆動部と上記サブワード線非選択信号
生成回路とは、互いに隣接しながら交互に配置されてお
り、 上記サブワード線駆動信号は、上記サブワード線駆動部
の両側から上記サブワード線駆動部に入力され、 上記サブワード線非選択信号は、上記サブワード線駆動
部の両側の上記サブワード線非選択信号生成回路から上
記サブワード線駆動部に入力されることを特徴とする半
導体集積回路装置。 - 【請求項9】 請求項2記載の半導体集積回路装置にお
いて、 上記外部電源電位を入力として受けて上記内部降圧電位
を生成する内部降圧電位生成回路と、 上記内部降圧電位生成回路で生成された内部降圧電位を
駆動源とするMOSトランジスタを備え、上記内部降圧
電位の変化に応じて変化する選択内部降圧電位生成回路
と、 上記選択内部降圧電位生成回路から延びて上記サブワー
ド線非選択信号生成回路に接続される選択内部降圧電位
供給用配線とをさらに備え、 上記選択内部降圧電位供給用配線は上記センスアンプ列
の上に配置されていることを特徴とする半導体集積回路
装置。 - 【請求項10】 請求項2記載の半導体集積回路装置に
おいて、 上記外部電源電位を入力として受けて上記内部降圧電位
を生成する内部降圧電位生成回路と、 上記内部降圧電位生成回路で生成された内部降圧電位を
駆動源とするMOSトランジスタを有し、上記内部降圧
電位の変化に応じて変化する選択内部降圧電位生成回路
と、 上記選択内部降圧電位生成回路から延びて上記サブワー
ド線非選択信号生成回路に接続される選択内部降圧電位
供給用配線とをさらに備え、 上記選択内部降圧電位供給用配線は上記サブワード線駆
動部の上に配置されていることを特徴とする半導体集積
回路装置。 - 【請求項11】 請求項2記載の半導体集積回路装置に
おいて、 上記外部電源電位を入力として受けて上記内部降圧電位
を生成する内部降圧電位生成回路と、 上記内部降圧電位生成回路で生成された内部降圧電位を
駆動源とするMOSトランジスタを有し、上記内部降圧
電位の変化に応じて変化する選択内部降圧電位生成回路
と、 上記選択内部降圧電位生成回路から延びて上記サブワー
ド線非選択信号生成回路に接続される選択内部降圧電位
供給用配線と、 上記昇圧電位を入力として受け、上記昇圧電位が所定電
位に達するまで上記選択内部降圧電位供給用配線への電
荷の供給を停止させるように上記MOSトランジスタを
制御する制御回路とをさらに備えていることを特徴とす
る半導体集積回路装置。 - 【請求項12】 請求項9または10記載の半導体集積
回路装置において、 上記外部電源電位を入力として受け、外部電源が投入さ
れてから所定時間が経過するまで上記選択内部降圧電位
供給用配線への電荷の供給を停止させるように上記MO
Sトランジスタを制御する制御回路をさらに備えている
ことを特徴とする半導体集積回路装置。 - 【請求項13】 請求項1記載の半導体集積回路装置に
おいて、 上記メモリセルアレイには、第1のNウェル領域内のP
ウェル領域に形成されたNチャンネル型MOSトランジ
スタが配置され、かつ、上記Nチャンネル型MOSトラ
ンジスタの動作時には上記Pウェル領域には負電位が印
加されるように構成され、 上記センスアンプ列には、上記第1のNウェル領域より
も浅い第2のNウェル領域に形成されたPチャンネル型
MOSトランジスタが配置され、 上記サブワード線駆動部には、上記第1のNウェル領域
よりも浅い第3のNウェル領域に形成されたPチャンネ
ル型MOSトランジスタが配置されており、 上記第2のウェル領域と第3のウェル領域とは、互いに
電気的に分離されていることを特徴とする半導体集積回
路装置。 - 【請求項14】 請求項1記載の半導体集積回路装置に
おいて、 上記メモリセルアレイ及び上記サブワード線駆動部に
は、第1のNウェル領域内のPウェル領域に形成された
Nチャンネル型MOSトランジスタが配置され、 上記Nチャンネル型MOSトランジスタの動作時に、上
記Pウェル領域には負電位が印加される一方、上記第1
のNウェル領域には昇圧電位が印加されるように構成さ
れており、、 上記センスアンプ列には、上記第1のNウェル領域より
も浅い第2のNウェル領域に配置されたPチャンネル型
MOSトランジスタが設けられていて、 上記第1のウェル領域と第2のウェル領域とは、互いに
電気的に分離されていることを特徴とする半導体集積回
路装置。 - 【請求項15】 請求項13又は14記載の半導体集積
回路装置において、 上記メモリセルアレイの端部において上記第1のNウェ
ル領域よりも浅い第4のNウェル領域に形成され、デー
タの記憶を行わないダミーメモリセルをさらに備え、 上記第4のNウェル領域と上記第1のNウェル領域とは
互いに電気的に接続されていることを特徴とする半導体
集積回路装置。 - 【請求項16】 半導体基板の上に多数のMOSトラン
ジスタと配線とを集積して構成される半導体集積回路装
置であって、 メインワード線及びこのメインワード線から分岐して延
びる複数のサブワード線と、 上記複数のサブワード線と交差するように延びる複数の
ビット線と、 上記サブワード線及びビット線に接続されてマトリック
ス状に配置された複数のメモリセルを含むメモリセルア
レイと、 上記各ビット線に接続される複数のセンスアンプを含む
センスアンプ列と、 メインワード線駆動信号を生成するためのメインワード
線駆動信号生成回路と、 サブワード線駆動信号を生成するためのサブワード線駆
動信号生成回路と、 サブワード線非選択信号を生成するサブワード線非選択
信号生成回路と、 上記メインワード線駆動信号生成回路,サブワード線駆
動信号生成回路及び上記サブワード線非選択信号生成回
路に接続されて、上記メインワード線駆動信号,サブワ
ード線駆動信号及びサブワード線非選択信号に応じて上
記各サブワード線を駆動するための複数のサブワード線
駆動回路を含むサブワード線駆動部とを備え、 上記半導体基板内には、上記センスアンプ列に平行な方
向に沿って複数の列を構成するように並ぶ複数のN型拡
散領域が形成されており、 上記1つのサブワード線駆動部には、上記N型拡散領域
の複数の列に含まれる複数のN型拡散領域が存在し、 上記各N型拡散領域上に各々ゲート電極を有する複数の
MOSトランジスタが配置されており、 1つのサブワード線非選択信号回路から延びるサブワー
ド線非選択信号用の配線が、その両側のサブワード線駆
動部で共通の列に属するN型拡散領域の上のゲート電極
に接続されていることを特徴とする半導体集積回路装
置。 - 【請求項17】 半導体基板の上に多数のMOSトラン
ジスタと配線とを集積して構成される半導体集積回路装
置であって、 メインワード線及びこのメインワード線から分岐して延
びる複数のサブワード線と、 上記複数のサブワード線と交差するように延びる複数の
ビット線と、 上記サブワード線及びビット線に接続されてマトリック
ス状に配置された複数のメモリセルを含むメモリセルア
レイと、 上記各ビット線に接続される複数のセンスアンプを含む
センスアンプ列と、 メインワード線駆動信号を生成するためのメインワード
線駆動信号生成回路と、 サブワード線駆動信号を生成するためのサブワード線駆
動信号生成回路と、 サブワード線非選択信号を生成するサブワード線非選択
信号生成回路と、 上記メインワード線駆動信号生成回路,サブワード線駆
動信号生成回路及び上記サブワード線非選択信号生成回
路に接続されて、上記メインワード線駆動信号,サブワ
ード線駆動信号及びサブワード線非選択信号に応じて上
記各サブワード線を駆動するための複数のサブワード線
駆動回路を含むサブワード線駆動部とを備え、 上記半導体基板内には、上記センスアンプ列に平行な方
向に沿って複数の列を構成するように並ぶ複数のN型拡
散領域が形成されており、 上記1つのサブワード線駆動部には、上記N型拡散領域
の複数の列に含まれる複数のN型拡散領域が存在し、 上記各N型拡散領域上に各々ゲート電極を有する複数の
MOSトランジスタが配置されており、 1つのサブワード線非選択信号回路から延びるサブワー
ド線非選択信号用の配線が、その両側のサブワード線駆
動部で互いに異なる列に属するN型拡散領域の上のゲー
ト電極に接続されていることを特徴とする半導体集積回
路装置。 - 【請求項18】 半導体基板の上に多数のMOSトラン
ジスタと配線とを集積して構成される半導体集積回路装
置であって、 複数のワード線と、 上記複数のワード線と交差するように延びる複数のビッ
ト線と、 上記ワード線及びビット線に接続されてマトリックス状
に配置された複数のメモリセルを含むメモリセルアレイ
と、 上記各ビット線に接続される複数のセンスアンプを含む
センスアンプ列と、 上記各サブワード線を駆動するための複数のサブワード
線駆動回路を含むサブワード線駆動部と、 上記ワード線を構成する第1の配線層と、 上記第1の配線層より低抵抗の第2の配線層と、 上記第1の配線層と上記第2の配線層とを接続するワー
ド線裏打ち部とを備え、 上記メモリセルアレイには、第1のNウェル領域内のP
ウェル領域に形成されたNチャンネル型MOSトランジ
スタが配置され、かつ、上記Nチャンネル型MOSトラ
ンジスタの動作時には上記Pウェル領域には負電位が印
加されるように構成され、 上記センスアンプ列には、第2のNウェル領域に形成さ
れたPチャンネル型MOSトランジスタが配置されてい
ることを特徴とする半導体集積回路装置。 - 【請求項19】 半導体基板の上に多数のMOSトラン
ジスタと配線とを集積して構成される半導体集積回路装
置であって、 メインワード線及びこのメインワード線から分岐して延
びる複数のサブワード線と、 上記複数のサブワード線と交差するように延びる複数の
ビット線と、 上記サブワード線及びビット線に接続されてマトリック
ス状に配置された複数のメモリセルを含むメモリセルア
レイと、 上記各ビット線に接続される複数のセンスアンプを含む
センスアンプ列と、 メインワード線駆動信号を生成するためのメインワード
線駆動信号生成回路と、 サブワード線駆動信号を生成するためのサブワード線駆
動信号生成回路と、 サブワード線非選択信号を生成するサブワード線非選択
信号生成回路と、 上記メインワード線駆動信号生成回路,サブワード線駆
動信号生成回路及び上記サブワード線非選択信号生成回
路に接続されて、上記メインワード線駆動信号,サブワ
ード線駆動信号及びサブワード線非選択信号に応じて上
記各サブワード線を駆動するための複数のサブワード線
駆動回路を含むサブワード線駆動部とを備え、 上記サブワード線駆動回路は、ゲートが上記メインワー
ド線に接続され、ソースまたはドレインに上記サブワー
ド線駆動信号を入力として受けて上記サブワード線を選
択するためのMOSトランジスタを有するとともに、選
択されていた上記サブワード線駆動回路が非選択に変化
する際には、上記サブワード線が非選択になった後上記
メインワード線駆動信号が非選択になるように構成され
ていることを特徴とする半導体集積回路装置。 - 【請求項20】 請求項19記載の半導体集積回路装置
において、 上記サブワード線駆動信号は外部電源電位よりも高い昇
圧電位である状態を有し、上記サブワード線非選択信号
は上記外部電源電位または外部電源電位よりも低い内部
降圧電位である状態を有するとともに、 上記サブワード線駆動部と上記センスアンプ列とは互い
に交差する方向に配置されており、 上記サブワード線非選択信号生成回路は、上記サブワー
ド線駆動部と上記センスアンプ列とが交差する交差領域
に配置されて、上記サブワード線駆動信号を入力として
受けるインバータにより構成されていることを特徴とす
る半導体集積回路装置。 - 【請求項21】 半導体基板の上に多数のMOSトラン
ジスタと配線とを集積して構成される半導体集積回路装
置であって、 メインワード線及びこのメインワード線から分岐して延
びる複数のサブワード線と、 上記複数のサブワード線と交差するように延びる複数の
ビット線と、 上記サブワード線及びビット線に接続されてマトリック
ス状に配置された複数のメモリセルを含むメモリセルア
レイと、 上記各ビット線に接続される複数のセンスアンプを含む
センスアンプ列と、 メインワード線駆動信号を生成するためのメインワード
線駆動信号生成回路と、 サブワード線駆動信号を生成するためのサブワード線駆
動信号生成回路と、 サブワード線非選択信号を生成するサブワード線非選択
信号生成回路と、 上記メインワード線駆動信号生成回路,サブワード線駆
動信号生成回路及び上記サブワード線非選択信号生成回
路に接続されて、上記メインワード線駆動信号,サブワ
ード線駆動信号及びサブワード線非選択信号に応じて上
記各サブワード線を駆動するための複数のサブワード線
駆動回路を含むサブワード線駆動部とを備え、 上記サブワード線駆動回路は、ゲートが上記メインワー
ド線に接続されソースまたはドレインに上記サブワード
線駆動信号を入力として受けて上記サブワード線を選択
するための第1のMOSトランジスタと、ゲートに上記
サブワード線非選択信号を入力として受けて上記サブワ
ード線を非選択にするための第2のMOSトランジスタ
とを有するとともに、上記サブワード線駆動回路が選択
される際には、上記第2のMOSトランジスタがオフし
た後上記サブワード線が選択される一方、選択されてい
た上記サブワード線駆動回路が非選択に変化する際に
は、上記サブワード線が非選択になった後上記メインワ
ード線駆動信号が非選択になるように構成されているこ
とを特徴とする半導体集積回路装置。
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