JP2001101888A - 半導体記憶装置 - Google Patents

半導体記憶装置

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JP2001101888A
JP2001101888A JP27526599A JP27526599A JP2001101888A JP 2001101888 A JP2001101888 A JP 2001101888A JP 27526599 A JP27526599 A JP 27526599A JP 27526599 A JP27526599 A JP 27526599A JP 2001101888 A JP2001101888 A JP 2001101888A
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JP
Japan
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gate
precharge
signal
data lines
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JP27526599A
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Inventor
Hiroshi Sasaki
博 佐々木
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Toshiba Corp
Japan Semiconductor Corp
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Toshiba Corp
Iwate Toshiba Electronics Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 データ読み出し時間を短縮すること。 【解決手段】 データ線W1〜Wnは、一端がプリチャ
ージゲートP1〜Pmを介して電源に接続され、他端に
は読み出し回路14が接続されている。ワード線W1〜
Wnは、データ線に対して格子状に交差配置され、一端
にアドレスデコーダ12の出力信号が供給される。ワー
ド線およびデータ線の交差点にはメモリセル用FETト
ランジスタN11〜Nmnが配置されている。これらの
トランジスタのドレイン電極はデータ線に、また、ゲー
ト電極はワード線にそれぞれ接続されている。これらの
FETトランジスタのソース電極およびグランド間には
ソース遮断ゲート31が接続される。このソース遮断ゲ
ート31は、前記プリチャージゲートP1〜Pnがオン
の間はオフであり、前記プリチャージゲートP1〜Pn
がオフの間はオンとなるように、前記プリチャージ信号
により制御される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体記憶装置に
関し、特に記憶データの読み出し回路に関する。
【0002】
【従来の技術】図1は従来の半導体記憶装置の一種であ
るマスクROM装置の回路構成の一部を示す図で、格子
状に配列されたワード線W1、W2、…Wnおよびデー
タ線D1、D2、…Dmの各交点にFETトランジスタ
からなるメモリセルN11、N12、…、Nmnが選択
的に配置されている。すなわち、メモリセルを構成する
FETトランジスタは、記憶すべき“1"、“0"の記憶
情報に応じて選択的に配置され、例えば、“1"を記憶
する場合にはFETトランジスタを配置しないか、配置
してもワード線およびデータ線には接続しない。また、
“0"を記憶する場合にはFETトランジスタを配置
し、ワード線およびデータ線に接続する。このFETト
ランジスタのワード線およびデータ線への接続は、例え
ばメモリセルN11の場合に付いて説明すると、ドレイ
ン電極がデータ線D1に、ゲート電極はワード線W1
に、そしてソース電極はグランドにそれぞれ接続されて
いる。その他のメモリセルも同様に接続されている。な
お、一例として、図1ではメモリセルN12およびN2
nは“1"を記憶するものとし、メモリセルを構成する
FETトランジスタを点線で示している。
【0003】次に、アドレスバス11からのアドレス信
号はアドレスデコーダ部12に送られ、アドレス信号を
デコードするプリデコーダPDにより、各ワード線W
1、W2、…Wnに対応したワード線選択信号に変換さ
れる。デコーダ部12には、また、各ワード線W1、W
2、…Wnに対応して設けられたアンドゲートQ1、Q
2、…、Qnが設けられており、プリデコーダPDの出
力がこれらのアンドゲートQ1、Q2、…、Qnにそれ
ぞれ一方の入力として供給される。これらのアンドゲー
トの他方の入力には、プリチャージ信号線13からプリ
チャージ信号が反転供給されている。データ線D1、D
2、…DnはFETトランジスタP1、P2、…、Pn
を介して直流電源VDDに接続されている。FETトラ
ンジスタP1、P2、…、Pnは例えば、pチャンネル
トランジスタでそれぞれのゲートには、プリチャージ信
号線13からのプリチャージ信号が反転供給されてい
る。データ線D1、D2、…Dnは一括して読み出し回
路14に接続されている。
【0004】このようなマスクROMメモリにおいては、
記憶されたデータの読み出し動作は、先ず、ワード線W
1、W2、…Wnが閉じられている状態で、プリチャー
ジが行われる。すなわち、プリチャージ信号線13から
図2(A)に示すような反転されたプリチャージ信号が
供給され、pチャンネルFETトランジスタP1、P
2、…、Pnからなるゲートが開く。これにより、電源
DDから各データ線D1、D2、…Dnに対して電流
が供給され、プリチャージが行われる。この結果、各デ
ータ線D1、D2、…Dnの電位はVDDに向かって徐
々に上昇する。図2(C)(D)には、データ線D1、
D2の電位変化が例示されている。このプリチャージ期
間においては、デコーダ部12のゲートQ1、Q2、
…、Qnには、プリチャージ信号が供給されているた
め、これらのゲートは全て閉じられている。すなわち、
ワード線W1、W2、…Wnは閉じられたままの状態に
置かれている。
【0005】図2(A)に示すプリチャージ信号期間が
終了すると、デコーダ部12のアンドゲートQ1、Q
2、…、Qnが開き、アドレスバス11からのアドレス
信号により選択されたワード線のみに図2(B)に示す
ような電位VDDが供給される。これによって、例え
ば、選択されたワード線W2に接続されたメモリセルN
22のゲート電極にはバイアス電位VDDが与えられ、
メモリセルNN22はオン状態になる。この結果、メモ
リセルN22が接続されたデータ線D2の電位はグラン
ドレベルに低下してこの電位に確定される。図2(D)
に示されるように、メモリセルN22には情報“0"が
記憶されているため、データ線D2の電位はプリチャー
ジ信号期間の終了後においてはハイレベルVDDからグ
ランドレベルに向かって徐々に低下している。これに対
して、情報“0"が記憶されているメモリセルN12に
は、FETトランジスタが存在しないか接続されていな
いため、データ線D1の電位はプリチャージ信号期間の
終了後、ワード線が開いた後においてもプリチャージ電
位VDDに維持されたまま、この電位に確定される。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】上記のような従来の半
導体記憶装置においては、プリチャージ信号期間の終了
後、ワード線が開くまでに時間遅れが生じ、この遅延時
間は半導体記憶装置の記憶容量の大規模化に伴い増大す
る傾向にある。すなわち、記憶容量が大規模化すると、
各ワード線に接続されるメモリセルの数が増え、ワード
線の負荷が増大するためである。
【0007】一般に、マスクROM装置におけるデータ
の読み出し時間は、プリチャージ時間とメモリセルを介
してデータ線をディスチャージする時間との和であり、
通常、15ns程度である。ところでこのデータの読み
出し時間には、上記プリチャージ信号期間の終了後、ワ
ード線が開くまでの遅延時間が含まれるため、この遅延
時間の増加はそのまま、データの読み出し時間の増加に
なる。この遅延時間はメモリの容量に依存するが、2〜
5ns程度にもなり、半導体記憶装置の動作速度の大幅な
低下をもたらす結果となる。
【0008】したがって、本発明の目的は、上述した欠
点を解決するもので、データ読み出し時間を短縮した半
導体記憶装置を提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明の半導体記憶装置
は、一端がプリチャージ信号によりオン・オフ制御され
るプリチャージゲートを介して電源に接続され、他端に
読み出し回路が接続された複数本のデータ線と、これら
のデータ線に対して格子状に交差配置され、一端にアド
レスデコーダの出力信号が供給される複数本のワード線
と、これらのワード線および前記データ線が交差する格
子点に配置され、ドレイン電極が前記データ線に、ま
た、ゲート電極が前記ワード線にそれぞれ接続されたメ
モリセル用FETトランジスタと、これらのFETトラ
ンジスタのソース電極およびグランド間に接続され、前
記プリチャージ信号によりオンオフ制御されるソース遮
断ゲートとを備え、このソース遮断ゲートは、前記プリ
チャージゲートがオンの間はオフであり、前記プリチャ
ージゲートがオフの間はオンとなるように、前記プリチ
ャージ信号により制御されることを特徴とするものであ
る。
【0010】また、本発明の半導体記憶装置において
は、前記メモリセル用FETトランジスタは、前記ワー
ド線に供給されるアドレス信号により、オン状態にな
り、前記データ線に蓄積されたプリチャージ電荷を前記
ソース遮断ゲートを介して放電することを特徴とするも
のである。
【0011】さらに、本発明の半導体記憶装置において
は、前記プリチャージゲートおよび前記ソース遮断ゲー
トはそれぞれ反対導電型のFETトランジスタであり、
これらのゲート電極に前記プリチャージ信号が供給され
ていることを特徴とするものである。
【0012】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態について
図3及び図4を参照して説明する。図3は本発明の実施
形態であるマスクROM装置を示す回路図で、図4はその
動作を説明するための信号波形図である。図3において
は、図1に示される構成要素と同じ構成要素には同一の
符号を付すことにより、重複する説明は避けるものと
し、以下では主として図1と異なる部分を中心に説明す
る。
【0013】図3に示す回路と図1に示す回路との相違
点は、第1に、配置されたあるいは接続された全てのメ
モリセルN11、N12、…、Nmnのソース電極が、
共通に接続され、ソース遮断トランジスタ31を介して
グランドに接続されている。このソース遮断トランジス
タ31は、プリチャージゲート用のFETトランジスタ
P1、P2、…、Pmとは反対導電型、すなわち、nチ
ャンネルFETトランジスタで構成されている。そして
このソース遮断トランジスタ31ゲート電極にはプリチ
ャージ信号線13からのプリチャージ信号が印加されて
いる。第2に、アドレスバス11からのアドレス信号が
供給されるデコーダ12は、アンドケートの代わりに、
アドレス信号をそのままワード線に供給するバッファ回
路R1、R2、…、Rnを含んでいる。
【0014】このように構成された本発明の半導体記憶
装置における、データの読み出し動作を説明する。図1
の場合と同様に、先ず、プリチャージ信号線13から図
4(A)に示すようなプリチャージ信号が供給され、F
ETトランジスタP1、P2、…、Pmからなるゲート
を開く。これによって電源VDDから各データ線D1、
D2、…Dmに対して電流を供給して、プリチャージを
行う。この結果、各データ線D1、D2、…Dmの電位
はVDDに向かって徐々に上昇する。図4(C)(D)
には、データ線D1、D2の電位変化が例示されてい
る。
【0015】このプリチャージ期間の開始と同時に、ア
ドレスバス11からデコーダ12を介して各ワード線W
1、W2、…Wnにアドレス信号が供給され、これによ
ってワード線が開く。図4(B)にはワード線W2の電
位変化を示す波形図が示されているが、この波形の立ち
上がりはワード線W2の負荷により遅れている。このよ
うにプリチャージ期間内にワード線W1、W2、…Wn
は開くが、この期間中はソース遮断トランジスタ31が
閉じられているため、読み出しは行われない。すなわ
ち、ワード線が開き、アドレスバス11からのアドレス
信号により選択されたワード線に図4(B)に示すよう
な電位VDDが供給される。これによって、例えば、選
択されたワード線W2に接続されたメモリセルN22が
そのゲート電極にバイアス電位VDDが与えられる。し
かしながら、ソース遮断トランジスタ31がオフしてい
るため、プリチャージ期間中においては、全てのデータ
線線D1、D2、…Dnの電位はハイレベルVDDに向
かって上昇し続ける。
【0016】プリチャージ期間が終了すると、プリチャ
ージ信号がソース遮断トランジスタ31に印加されオン
状態となるため、メモリセルN22のソース電極はグラ
ンドレベルに設置される。この結果、図4(D)に示さ
れるように、メモリセルN22が接続されたデータ線D
2の電位がグランドレベルに低下し、このレベルに確定
される。他方、情報“1"が記憶されているメモリセル
N12は、FETトランジスタ自体が存在しないかある
いは接続されていないため、図4(C)に示されるよう
に、データ線D1の電位はプリチャージ信号期間の終了
後においてもハイレベルVDDを維持している。
【0017】図4(C)(D)から明らかなように、本
発明の記憶装置においては、プリチャージ信号期間中に
ワード線を開くため、プリチャージ信号期間の終了と同
時に、選択されたメモリセルの記憶情報に応じたデータ
線への放電が開始される。このため、図2の従来の装置
において問題とされたメモリセルの容量増加によるワー
ド線遅延が読み出し期間には全く影響することがない。
したがって、本発明の記憶装置においては、記憶容量の
増加に対しても迅速な読み出しが可能となる。
【0018】本発明は上記の実施形態に限定されるもの
ではなく、本発明の技術思想の範囲内で種々の変形が可
能である。例えば、本発明はマスクROM装置の他、S
RAM等にも適用可能である。
【0019】
【発明の効果】本発明によれば、メモリセルの容量増加
によるワード線遅延が読み出し期間には全く影響するこ
とがないため、大容量の記憶装置における読み出し時間
を大幅に短縮することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】従来のマスクROM装置の回路構成の一部を示
す図である。
【図2】図1に示すマスクROM装置の動作を説明するた
めの信号波形図である。
【図3】本発明の実施形態であるマスクROM装置を示す
回路図である。
【図4】図3に示すマスクROM装置の動作を説明するた
めの信号波形図である。
【符号の説明】
11 アドレスバス 12 アドレスデコーダ部 13 プリチャージ信号線 14 読み出し回路 W1〜Wn ワード線 D1〜Dn データ線 P1〜Pn プリチャージゲート用FETトランジ
スタ Q1〜Qn アンドゲート N11〜Nnn メモリセル R1〜Rn バッファ回路 31 ソース遮断トランジスタ

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 一端がプリチャージ信号によりオン・オ
    フ制御されるプリチャージゲートを介して電源に接続さ
    れ、他端に読み出し回路が接続された複数本のデータ線
    と、これらのデータ線に対して格子状に交差配置され、
    一端にアドレスデコーダの出力信号が供給される複数本
    のワード線と、これらのワード線および前記データ線が
    交差する格子点に配置され、ドレイン電極が前記データ
    線に、また、ゲート電極が前記ワード線にそれぞれ接続
    されたメモリセル用FETトランジスタと、これらのF
    ETトランジスタのソース電極およびグランド間に接続
    され、前記プリチャージ信号によりオン・オフ制御され
    るソース遮断ゲートとを備え、このソース遮断ゲート
    は、前記プリチャージゲートがオンの間はオフであり、
    前記プリチャージゲートがオフの間はオンとなるよう
    に、前記プリチャージ信号により制御されることを特徴
    とする半導体記憶装置。
  2. 【請求項2】 前記メモリセル用FETトランジスタ
    は、前記ワード線に供給されるアドレス信号により、オ
    ン状態になり、前記データ線に蓄積されたプリチャージ
    電荷を前記ソース遮断ゲートを介して放電することを特
    徴とする請求項1記載の半導体記憶装置。
  3. 【請求項3】 前記プリチャージゲートおよび前記ソー
    ス遮断ゲートはそれぞれ反対導電型のFETトランジス
    タであり、これらのゲート電極に前記プリチャージ信号
    が供給されていることを特徴とする請求項1記載の半導
    体記憶装置。
JP27526599A 1999-09-28 1999-09-28 半導体記憶装置 Abandoned JP2001101888A (ja)

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Cited By (5)

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