JP2001344985A - 半導体記憶装置 - Google Patents

半導体記憶装置

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JP2001344985A
JP2001344985A JP2000166964A JP2000166964A JP2001344985A JP 2001344985 A JP2001344985 A JP 2001344985A JP 2000166964 A JP2000166964 A JP 2000166964A JP 2000166964 A JP2000166964 A JP 2000166964A JP 2001344985 A JP2001344985 A JP 2001344985A
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健次 日比野
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 列アドレスの変化と、読み出しデータの変化
に追従して、常に読み出しデータ速度の遅延を最小限に
し、高速で安定した読み出し動作を保証する。 【解決手段】 フラットセルを使用した仮想接地方式の
半導体記憶装置において、Yセレクタ回路2、仮想GN
Dセレクタ回路8およびメモリセル部7と、同じ構成を
持ったリファレンスセル部6があり、このリファレンス
セル部6のバンク選択線BS、ワード線WおよびGND
選択線GSをメモリセル部7と共通にし、しかもリファ
レンスセル部6のリファレンスセル構成を、参照される
リファレンスセルに隣接するバンクのリファレンスセル
を全てオフビットセルとする。 【効果】 何れのバンクが選択される場合にもメモリセ
ル部とリファレンスセル部の特性が同じになり、読み出
し特性のバンク依存性がなくなる。

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、特に仮想接地方式を採用した読み出し専用の半導
体記憶装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】一般に、ROM(Read Only
Memory)やEPROM(Erasable an
d Programable ROM)などの半導体記
憶装置は一般に、1つのトランジスタで1ビットの情報
を記憶することができる。これらの半導体記憶装置は、
複数のメモリセル用トランジスタが行列状に配置され、
行方向にはワード線と接続され、列方向にはデジット線
と接続されている。あるメモリセルから記憶情報を読み
出す場合は、アドレス信号によって定まるワード線とデ
ジット線にバイアスが印加されると、所定のメモリセル
が選択され、このメモリセルに流れる電流値を検出する
ことで記憶データを読み出す。このメモリセル用トラン
ジスタにはイオン注入などの手段により、供給されるワ
ード線電圧よりも低い閾値電圧を持つセルトランジスタ
(以下、オンビットセルと記す)と、高い閾値電圧を持
つセルトランジスタ(以下、オフビットセルと記す)と
を任意に作り分けることできる。
【0003】また、チップ面積の低減を目標に開発され
た仮想接地方式の半導体記憶装置では、複数のメモリセ
ルでソースおよびドレインを共通に接続してデジット線
として使用し、さらに、隣接するメモリセルのソースま
たはドレインを共用することで、ドレインコンタクトま
たはソースコンタクトの数を低減し、チップ面積を大幅
に低減している。
【0004】仮想接地方式のメモリセルから記憶情報を
読み出すには、上述と同様に、アドレス信号によって定
まるワード線とデジット線にバイアスを印加して、メモ
リセルに流れる電流値をセンスアンプで検出して記憶デ
ータを読み出す。またそれと同時に、センスアンプの情
報が「1」か「0」かを判別するために、差動回路に供
給するリファレンス信号が必要である。特に、バンク選
択方式の場合、そのバンクを切り替えるたびに信号線、
グランド線あるいはプリチャージ線等の構成が変化し、
それによりデジット線の立ち上がり時間が変化してリフ
ァレンス信号との間に時間差が生じる。また、メモリセ
ルの読み出しビットの隣接ビットがオンビットの場合、
そのオンビットセルを介して電流経路に拡散層等の容量
が付加され、その結果、センスアンプ電流あるいはリフ
ァレンス電流は、付加された容量をチャージアップする
ため一時的に増加するといった問題がある。
【0005】図12(a)は、第1の先行技術における
仮想接地方式の半導体記憶装置のリファレンスセル部の
回路図である。本リファレンスセル部は、2本のバンク
選択線BSと、このバンク選択線がゲートに接続された
トランジスタTrb0〜Trb3と、トランジスタTr
b0〜Trb3のソースがデジット線となるリファレン
スセルと、Xデコーダ(図示せず)に接続されたワード
線Wと、4本のGND選択線GSと、このGND選択線
がゲートに接続されたトランジスタTrg0〜Trg4
と、から構成されている。
【0006】また、上述のTrb0、1とTrb2、3
のドレインはそれぞれ共通に接続され、リファレンスデ
ジット線RD0とRD1に接続されている。さらに、T
rg0〜Trg4の各ドレインは、リファレンスセルの
副仮想GND線となり、Trg0〜Trg3の各ソース
は共通に接続されて、リファレンス仮想GND線RVG
1に、Trg4のソースはリファレンス仮想GND線R
VG2に接続されている。
【0007】この先行技術では、リファレンスセル部の
バンク選択線BSとGND選択線GSはXデコーダから
独立しており、ただ1箇所のBANK[図12(a)で
はBANK3]を選択するために、トランジスタTrb
1とTrg2が、オンとなるようにバンク選択線とGN
D選択線の電位がハイレベルに固定されている。さら
に、リファレンスセル部はバンク列3がオンビットセ
ル、他のバンク列はオフビットセルである。そのため他
のバンク列の副デジット線、副仮想GND線の容量が付
加されることはない。しかしながら、後で説明するよう
に、メモリセル部ではバンクのタイプによりデジット線
電圧の立ち上がりに差が生じる。
【0008】この例では、リファレンスセル部がBAN
K3に固定されているため、メモリセルが、電圧の立ち
上がりが一番遅いBANK10を選択した場合[後述す
る図10(b)参照]など、図12(b)に示すよう
に、選択デジット線よりもリファレンスデジット線が早
くチャージアップされる。このような条件下でメモリセ
ル上のオフビットセルを選択しても、初期動作時に選択
デジット線の電位が逆転しているため、オフビットセル
の読み出しが遅くなる。すなわちこの先行技術のリファ
レンスセル部を使用した場合は、バンク列によって読み
出しが遅くなる場合が出てくる。以上述べた説明では、
特定のバンク選択線とGND選択線がローレベルに固定
されているので、それらに対応するトランジスタと、参
照しないリファレンスセルは不要であるが、メモリセル
とのサイズを揃えるためと、省略することに製造上のメ
リットがないのでこのような構造になっている。
【0009】図13(a)は、第1の先行技術の問題点
を解消すべく考案された第2の先行技術のリファレンス
セル部の回路図である。図13(a)において、図12
(a)に示した先行技術の部分と同等の部分には同じ参
照番号が付せられているので重複する説明は省略する。
本先行技術の図12(a)に示した回路と相違する点
は、バンク選択線BSとGND選択線GSも、全てメモ
リセル部のXデコーダに接続されており、また、リファ
レンスセルが全てオンビットセルで構成されている点で
ある。
【0010】この先行技術では、バンクを切り替えるこ
とにより、フラットセルのバンク依存性をメモリセル部
に合わせることができる(メモリセル部と全く同じ構成
のため)。しかしながら、同一ワード線上のセルがすべ
てオンビットであるため、隣接するオンビットのセルを
介してリファレンス電流の経路に副デジット線、副仮想
GND線の容量が付加され、そのため選択セルがオンビ
ットであっても、センスアンプ電流が過渡的に少ない場
合(選択セルに隣接するセルが、オフビットでセンスア
ンプ電流の経路に容量が付加されないメモリセルの場
合)図13(b)のように、一時的にリファレンス電流
IRAがセンスアンプ電流ISA'よりも多くなり、差
動回路においてオンビットセルの判定が遅れることにな
る。すなわち、この先行技術のリファレンスセルを使用
した場合、コードパターンにより読み出し(センスアン
プでのオン判定)速度が特に遅くなる場合がある。
【0011】このように先行技術のリファレンスセル部
の構成では、バンク列に依存する主デジット線、主仮想
GND線間の配線容量の変化が、読み出し動作に与える
影響(バンク依存性)と、コードパターンに依存する副
デジット線容量の変化が、読み出し動作に与える影響
(コードパターン依存性)を同時に回避することができ
ず、高速読み出し動作を安定化する回路設計が困難であ
った。
【0012】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、上述
の先行技術の問題点を解決することであって、その目的
は、列アドレスの変化と、それによる読み出しデータの
変化に追従して、常に読み出しデータ速度の遅延を最小
限にして、高速で安定した読み出し動作を保証できるよ
うにすることである。
【0013】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明によれば、メモリセルが行列状に配列され、
ワード線と交差して形成された、メモリセルのソース・
ドレイン領域が副デジット線または副仮想GND線とし
て機能するメモリセルアレイと、リファレンスセルが行
列状に配列され、前記ワード線と交差して形成された、
リファレンスセルのソース・ドレイン領域が副デジット
線または副仮想GND線として機能するリファレンスセ
ルアレイと、Yセレクタ回路により選択されて電流検出
回路に接続される主デジット線と、ダミーYセレクタ回
路により選択されて電流検出回路に接続されるリファレ
ンスデジット線と、前記メモリセルアレイおよび前記リ
ファレンスセルアレイの副デジット線を選択して前記主
デジット線と前記リファレンスデジット線に接続するバ
ンク選択回路と、仮想GNDセレクタ回路により選択さ
れてGNDに接続される主仮想GND線と、ダミー仮想
GNDセレクタ回路により選択されてGNDに接続され
るリファレンス仮想GND線と、前記メモリセルアレイ
および前記リファレンスセルアレイの副仮想GND線を
選択して前記主仮想GND線と前記リファレンス仮想G
ND線に接続するGND選択回路と、を備え、選択され
たメモリセルアレイとリファレンスセルアレイの副デジ
ット線を流れる電流の差を検出して情報を読み出す半導
体記憶装置であって、電流検出回路に接続された主デジ
ット線とGNDに接続された主仮想GND線との配置関
係が、電流検出回路に接続されたリファレンスデジット
線とGNDに接続されたリファレンス仮想GND線との
配置関係と同じであることを特徴とする半導体記憶装
置、が提供される。そして、好ましくは、前記リファレ
ンスセルアレイ部のビット構成が、偶数バンクがオンビ
ットセル、奇数バンクがオフビットセルの箇所と、偶数
バンクがオフビットセル、奇数バンクがオンビットセル
の箇所の、2つが並列して配置される。
【0014】
【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態につい
て実施例に即して説明する。図1は、本発明の半導体記
憶装置の実施例を示すブロック図である。一部のアドレ
ス信号がXデコーダ1に入力されており、またアドレス
信号に従って、Yセレクタ回路2、仮想GNDセレクタ
回路8、ダミー仮想GNDセレクタ回路9、ダミーYセ
レクタ回路5は駆動される。Xデコーダ1は、アドレス
信号をデコードしてバンク選択線、ワード線、GND選
択線のそれぞれのいずれか1つを選択する。
【0015】Yセレクタ回路2は、アドレス信号に従っ
て、主デジット線Dの中の複数対を、選択的にセンスア
ンプSA0〜Xとプリチャージ回路3に接続する。仮想
GNDセレクタ回路8は、主仮想GND線VGに、選択
的にグランド(GND)とサブプリチャージ回路10を
接続する。ダミーYセレクタ回路5は、リファレンスデ
ジット線RDの一対を、選択的にリファレンスアンプ4
とプリチャージ回路3に接続する。メモリセル部7は、
情報が記憶されたセルトランジスタが行列状に配置さ
れ、バンク選択線BS、ワード線W、GND選択線GS
により一定のバンク単位で選択される。
【0016】リファレンスセル部6は、メモリセル部7
から記憶情報を読み出す場合に、その読み出す信号を判
別するためのデジット線基準信号を生成する回路であ
る。プリチャージ回路3は、メモリセル部7内の選択メ
モリセルの位置により、該当する非選択メモリセルにバ
イアス電圧を供給する。
【0017】差動回路DF0〜Xは、センスアンプSA
0〜Xからメモリセルトランジスタに流れるセンスアン
プ電流ISAと、リファレンスアンプ4からリファレン
スセルに流れるリファレンス電流IRAを比較し、選択
セルがオンビットセル/オフビットセルのいずれである
かを判定して、それに対応したデータ(0or1)を出力
する。一般に差動回路にはデータ判定のためのレシオが
設定されており、 オンビットセル 0 : ISA > (IRA)/2 オフビットセル 1 : ISA < (IRA)/2 で判定がおこなわれる。
【0018】出力段OP0〜Xは、差動回路DF0〜X
からの信号を増幅して、OUT0〜OUTXとして出力
する。センスアンプSA0〜Xは、選択されたYセレク
タトランジスタ、バンクセレクタトランジスタを介して
メモリセルトランジスタに電圧を加える。リファレンス
アンプ4は、センスアンプと同一の回路構成であり、ダ
ミーYセレクタトランジスタ、バンクセレクタトランジ
スタを介してリファレンスセル部のセルトランジスタに
電圧を加える。ダミー仮想GNDセレクタ9は、リファ
レンス仮想GND線RVGを、選択的にグランドとサブ
プリチャージ回路10を接続する。サブプリチャージ回
路10は、プリチャージ回路3と同じ役割を担い、プリ
チャージ回路3の電流容量の不足を補う働きをする。
【0019】図2は、本発明の半導体記憶装置における
フラットセル構成のメモリセル部7の回路図の一部であ
る。Df〜D5は金属配線からなる主デジット線、VG
f〜VG2は金属配線からなる主仮想GND線である。
SDf1〜SD50は拡散層からなる副デジット線、S
VGf0〜SVG23は拡散層からなる副仮想GND線
である。W00〜Wnはワード線、BS0、BS1はバ
ンク選択線、GS0〜GS3はGND選択線を示す。
【0020】バンク選択線BS0は、バンクセレクタト
ランジスタTbf、Tb1、Tb3、Tb5、Tb7、
Tb9のゲートに接続され、バンク選択線BS1は、バ
ンクセレクタトランジスタTb0、Tb2、Tb4、T
b6、Tb8、Tb10のゲートに接続されている。ま
た、それらのトランジスタのドレインは、主デジット線
D0〜D5に共通に接続されている。また、各トランジ
スタのソースは、メモリセル部7の副デジット線SDf
1〜SD50に接続されている。
【0021】GNDセレクタトランジスタTg0〜Tg
3のゲートは、GND選択線GS0〜GS3にそれぞれ
接続され、そのドレインは、副仮想GND線SVG00
〜SVG03に接続され、各ソースは、主仮想GND線
VG0に共通に接続されている。同様にして、GNDセ
レクタトランジスタTg4〜Tg7のゲートは、GND
選択線GS0〜GS3に、そのドレインは、副仮想GN
D線SVG10〜SVG13に、各ソースは、主仮想G
ND線VG1に共通に接続されている。同様に、GND
セレクタトランジスタTg8〜Tg11のゲートは、G
ND選択線GS0〜GS3に、そのドレインは、副仮想
GND線SVG20〜SVG23に、各ソースは、主仮
想GND線VG2に共通に接続されている。同様に、G
NDセレクタトランジスタTgfのゲートは、GND選
択線GS3に、そのドレインは、副仮想GND線SVG
f0に、ソースは主仮想GND線VGfに接続されてい
る。
【0022】このような構成により、バンク選択線をゲ
ート電極とするバンクセレクタトランジスタを介して選
択的に主デジット線にメモリセルトランジスタの接続が
可能であり、副仮想GND線はGND選択線をゲート電
極とするGNDセレクタトランジスタを介して選択的に
主仮想GND線に接続が可能である。また、隣接する副
デジット線と副仮想GND線間に、ワード線をゲート電
極とするメモリセルトランジスタが1バンクずつあり、
それぞれ副デジット線と副仮想GND線を共用して8バ
ンク(BANK00〜07)を一つの単位として構成さ
れていて、必要なメモリ容量の数だけ存在する。
【0023】上記したXデコーダ1、センスアンプSA
0〜X、リファレンスアンプ4、差動回路DF0〜X、
出力段OP0〜X、プリチャージ回路3、サブプリチャ
ージ回路10に関しては公知の技術により構成可能であ
るので、詳細な説明は省略する。図3は、本発明のYセ
レクタ回路2の回路図の一部である。Yセレクタ回路2
は、セレクト信号線Y0〜Y3、PC0〜PC3と、ト
ランジスタ30〜37、70〜75で構成され、トラン
ジスタ30〜33のドレインはセンスアンプSA0に共
通に接続され、トランジスタ70、71のドレインは図
示の省略されたトランジスタのドレインと共にセンスア
ンプSA1に共通に接続され、トランジスタ72のドレ
インはセンスアンプSAfに接続されている。また、各
ゲートは、Y0〜Y3に接続され、各ソースは、デジッ
ト線D0〜D5とDfに接続される。また、他のセレク
ト信号線PC0〜PC3は、トランジスタ34〜37、
73〜75の各ゲートに接続され、ドレインはプリチャ
ージ回路3に共通に接続され、各ソースは、デジット線
D0〜D5とDfに接続される。従って、センスアンプ
SA0、SA1、・・・は、16バンク毎に1つ接続さ
れ、プリチャージ回路3は全てのバンクと共通に接続さ
れる。
【0024】図4は、本発明の仮想GNDセレクタ回路
8の回路図の一部である。仮想GNDセレクタ回路8
は、セレクト信号線VGSf、VGS0〜VGS2、S
PCf、SPC0〜SPC2、およびトランジスタ60
〜65とトランジスタ80、81で構成され、トランジ
スタ60〜65とトランジスタ80、81のドレイン
は、それぞれ、主仮想GND線VG0〜VG2とVGf
に接続され、各ゲートは、VGS0〜VGS2、VGS
fおよびSPC0〜SPC2、SPCfに接続され、ト
ランジスタ60〜62、81の各ソースは、グランドに
共通に接続され、トランジスタ63〜65、80の各ソ
ースは、サブプリチャージ回路10に共通に接続され
る。
【0025】図5は、本発明のメモリセル部7のバンク
選択のための真理値表であり、表中の「H」はその信号
がハイレベルであることを表している。表でBANK0
0〜07およびBANK10〜17は、以後同じように
BANK20〜27、BANK30〜37とメモリ容量
に応じてBANK2n0〜2n7、BANK(2n+
1)0〜(2n+1)7と繰り返される。次に、図2の
メモリセル部7において、メモリセルトランジスタA
(BANK02、ワード線W00)が選択された場合の
メモリセルの動作を図3、図4および図5と併せて説明
する。図5の真理値表により、バンク選択線はBS1、
GND選択線はGS1、Yセレクタ回路はY0とPC
1、仮想GNDセレクタ回路はVGS0とSPC1をそ
れぞれハイレベルにする。
【0026】この結果、バンク選択線BS1によりバン
クセレクタトランジスタTb1、3、Tb5、Tb7が
オンとなり、GND選択線GS1により、GNDセレク
タトランジスタTg1、Tg5がオンとなる。また、主
仮想GND線VG0は図4の仮想GNDセレクタ8によ
り、VGS0がハイレベルでトランジスタ60がオンと
なりグランドに接続され、VG1はSPC1がハイレベ
ルでトランジスタ64がオンとなり、サブプリチャージ
回路10に接続される。ここまでで、主デジット線D0
は、Tb1−メモリセルトランジスタA−Tg1−Vg
0−仮想GNDセレクタ回路8内のトランジスタ60−
グランドのルートができ、主デジット線D2は、Tb5
−メモリセルトランジスタA'−Tg5−仮想GNDセ
レクタ回路8内のトランジスタ64−サブプリチャージ
回路10のルートができる。
【0027】この時、図3のYセレクタ回路2は、Y0
がハイレベルでトランジスタ30をオンにし、主デジッ
ト線D0をSA0に接続するが、主デジット線D2は、
PC1で選択されないため、メモリセルA'にはSA0
から電圧は印加されないが、メモリセルAはオンビット
セルのため電流が流れ込み情報が読み出される。また、
主デジット線D1にはプリチャージ回路3が接続され、
バンクセレクタトランジスタTb3を通って、セルトラ
ンジスタ03〜06にプリチャージ電圧を印加する。こ
のプリチャージ電圧は、センスアンプSA0からのバイ
アス電圧と同電位であるので、これにより、例えばメモ
リセルAがオフビットセルの時、BANK03〜06の
セルトランジスタのソースとドレインの電位が同一とな
り、読み出し電流がBANK03〜06のセルトランジ
スタに流れることはなく、メモリセルAがオフビットセ
ルであると正しく認識される。
【0028】また、主仮想GND線VG1にはサブプリ
チャージ回路10が接続され、前述のプリチャージ回路
3と同様にGNDセレクタトランジスタTg5を通っ
て、BANK11、12のセルトランジスタにチャージ
電圧を印加する。この例では両サイドのメモリセルはオ
フビットのため、前記のプリチャージ回路3からの電圧
は他に波及しないが、仮に、全てのメモリセルがオンビ
ットの場合、プリチャージ回路3だけでは容量が不足す
る可能性があるので、それを補充するための電流を供給
する。
【0029】図6は、本実施例のリファレンスセル部の
回路図である。本発明の特徴であるリファレンスセル部
6は、参照の対象となるセルトランジスタの隣接バンク
のセルトランジスタを常にオフビットセルとするため
に、偶数BANKがオンビットセル(BANK0、2、
4、6がオンビットセル)、奇数BANKがオフビット
セル(BANK1、3、5、7がオフビットセル)の箇
所が8バンクと、偶数BANKがオフビットセル、奇数
BANKがオンビットセルの箇所が8バンクの計16バ
ンクで構成されている。また、ワード線、バンク選択線
およびGND選択線は、Xデコーダ1から導出された信
号線であってメモリセル部7と共通に使用されている。
【0030】リファレンスセル部6の構成は、上述のメ
モリセル部7の構成と部分的に同じであり、その動作
は、リファレンスデジット線RD0〜RD3を主デジッ
ト線D0〜D3に、バンクセレクタトランジスタTrb
0〜Trb7をバンクセレクタトランジスタTb0〜T
b7に、GNDセレクタトランジスタTrg0〜Trg
7をGNDセレクタトランジスタTg0〜Tg7に、リ
ファレンス仮想GND線RVG0〜RVG2を主仮想G
ND線VG0〜VG2に、それぞれ対応させることによ
り容易に理解することことができるので、その説明は省
略する。
【0031】図7は、本実施例のダミーYセレクタ回路
5の回路図である。ダミーYセレクタ回路5の構成も、
上述のYセレクタ回路2の構成と同様であり、その動作
も、信号線DY0〜DY3を信号線Y0〜Y3に、信号
線DPC0〜DPC3を信号線PC0〜PC3に、トラ
ンジスタ40〜47をトランジスタ30〜37に、リフ
ァレンスデジット線RD0〜RD3を主デジット線D0
〜D3に、それぞれ対応させることにより容易に理解す
ることができるので、その説明は省略する。
【0032】図8は、本実施例のダミー仮想GNDセレ
クタ回路9の回路図である。ダミー仮想GNDセレクタ
9の構成も、上述の仮想GNDセレクタ回路8の構成と
同様であり、その動作も、信号線DVGS0〜DVGS
2を信号線VGS0〜VGS2はに信号線DSPC0〜
DSPC2を信号線SPC0〜SPC2に、トランジス
タ50〜55をトランジスタ60〜65に、リファレン
ス仮想GND線RVG0〜RVG2を主仮想GND線V
G0〜VG2に、それぞれ対応させることにより容易に
理解することができるので、その説明は省略する。本発
明のダミーYセレクタ5と、ダミー仮想GNDセレクタ
9のセレクト信号は、メモリセル部のセレクト信号とは
独立している。また前記セレクト信号はメモリセル部の
いずれのバンク列が選択されるかによって決定され、そ
の真理値表を図9に示す。前に述べた図5の真理値表で
動作するメモリセルの、BANK00と10、01と1
1、02と12、03と13、04と14、05と1
5、06と16、07と17では、図9の真理値表で動
作するリファレンスセルと同じリファレンスセルが使用
される。
【0033】次に、図6、図7、図8および図9を併せ
て本発明のリファレンスセル部の動作について説明す
る。リファレンスセル部は前記のメモリセル部と同様の
動作であるので詳細な説明は省略するが、最終的に、R
amp4−ダミーYセレクタ回路のトランジスタ40−
リファレンスデジット線RD0−Trb1−リファレン
スセルB−GNDセレクタトランジスタTrg1−リフ
ァレンス仮想GND線RVG0−ダミー仮想GNDセレ
クタ回路9内のトランジスタ50−グランドに接続さ
れ、リファレンスセルBの情報が読み出される。
【0034】図10(a)は、選択するバンク列毎に変
化する主デジット線と主仮想GND線の位置関係を示す
図である。わかりやすくするために、主デジット線は上
側に、主仮想GND線は下側にずらして表している。こ
の例では、図5のBANK10〜17のタイプがあり、
プリチャージ回路(PC)とセンスアンプ(SA)に接
続するデジット線が隣接しているBANK11、13、
14、16が最も速くデジット線電圧が立ちあがる[図
10(b)]。この理由は、センスアンプにプリチャー
ジ線が近いため、センスアンプからのチャージ電流が少
なくてすむためである。
【0035】図10(b)に各バンク列を選択した場合
の、そして読み出し対象セルがオンビットセルである場
合のデジット線電圧立ち上がり特性のグラフを示す。本
発明のリファレンスセル部ではメモリセル部で選択され
たバンク列と同等の構成のバンク列が常に選択されるた
め、配線間の容量の影響によりバンク列毎に異なる主デ
ジット線のチャージアップ速度をメモリセル部とリファ
レンスセル部とで揃えることができ、読み出し時のバン
ク列依存性を打ち消すことができる。
【0036】図11(a)に図2のメモリセルA(隣接
セルがオンビットセル)を読み出した場合のISAおよ
びIRAを、図11(b)にメモリセルA'(隣接セル
オフビットセル)を読み出した場合のISA'、IRA
の関係を示す。(メモリセルA、A'いずれを選択した
場合でも、リファレンスセルは偶数バンクであるから図
6中のBが選択される)A、A'を選択した場合のセン
スアンプ電流ISA、ISA'を比較した場合、隣接セ
ルを介して副仮想GND線SVG02等をチャージアッ
プするため、セルAを選択した場合のISAは、セル
A'を選択した場合のISA'と比較して一時的に増加す
る。しかし、ISA>IRAのため、電流が流れ始めた
時点で、差動回路は速やかにオンビットセルの判定がで
きる。
【0037】本発明のリファレンスセル部は、選択され
たリファレンスセルに対し隣接セルが常にオフビットセ
ルであるため、リファレンス電流経路に容量が付加され
ることがない。従って、メモリセルA'(隣接セルオフ
ビットセル)を読み出した場合リファレンス電流IRA
はISA'と等しくなる。そのためセンスアンプ電流I
SA'が流れ始めた時点で、差動回路は速やかにオンビ
ットセルの判定ができる。
【0038】
【発明の効果】以上説明したように、本発明による半導
体記憶装置は、リファレンスセル部の構成をメモリセル
部と同一にして、メモリセル部のアドレス変化に追従し
て、リファレンスデジット線の特性を合わせることによ
り、バンク依存性を回避することができる。また、リフ
ァレンスセル部の隣接バンクのセルトランジスタをオフ
ビットセルにして、電流経路の容量付加の影響を無くす
ことで、コードパターン依存性を回避することができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の一実施例における半導体記憶装置の
ブロック図。
【図2】 本発明の一実施例におけるメモリセル部の回
路図。
【図3】 本発明の一実施例におけるYセレクタ回路の
回路図。
【図4】 本発明の一実施例における仮想GNDセレク
タ回路の回路図。
【図5】 本発明の一実施例におけるメモリセル部バン
ク選択のための真理値表。
【図6】 本発明の一実施例におけるリファレンスセル
部の回路図。
【図7】 本発明の一実施例におけるダミーYセレクタ
回路の回路図。
【図8】 本発明の一実施例におけるダミー仮想GND
セレクタ回路の回路図。
【図9】 本発明の一実施例におけるリファレンスセル
部バンク選択のための真理値表。
【図10】 本発明の一実施例におけるBANK10〜
17選択時のバンクパターン。
【図11】 本発明の一実施例におけるセルトランジス
タA、A'を読み出した場合のISAとIRAの関係を
示すグラフ。
【図12】 第1の先行技術におけるリファレンスセル
部の回路図とその問題点を説明するための電圧特性図。
【図13】 第2の先行技術におけるリファレンスセル
部の回路図とその問題点を説明するための電流特性図。
【符号の説明】
1 Xデコーダ 2 Yセレクタ回路 3 プリチャージ回路 4 リファレンスアンプ 5 ダミーYセレクタ回路 6 リファレンスセル部 7 メモリセル部 8 仮想GNDセレクタ回路 9 ダミー仮想GNDセレクタ回路 10 サブプリチャージ回路 30〜37、70〜75 Yセレクタトランジスタ 40〜47 ダミーYセレクタトランジスタ 50〜55 ダミー仮想GNDセレクタトランジスタ 60〜65、80、81 仮想GNDセレクタトランジ
スタ Tbf、Tb0〜Tb10、Trb0〜Trb7 バン
クセレクタトランジスタ Tgf、Tg0〜Tg11、Trg0〜Trg8 GN
Dセレクタトランジスタ SAf、SA0〜SAX センスアンプ DF0〜DFX 差動回路 OP0〜OPX 出力段

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 メモリセルが行列状に配列され、ワード
    線と交差して形成された、メモリセルのソース・ドレイ
    ン領域が副デジット線または副仮想GND線として機能
    するメモリセルアレイと、リファレンスセルが行列状に
    配列され、前記ワード線と交差して形成された、リファ
    レンスセルのソース・ドレイン領域が副デジット線また
    は副仮想GND線として機能するリファレンスセルアレ
    イと、Yセレクタ回路により選択されて電流検出回路に
    接続される主デジット線と、ダミーYセレクタ回路によ
    り選択されて電流検出回路に接続されるリファレンスデ
    ジット線と、前記メモリセルアレイおよび前記リファレ
    ンスセルアレイの副デジット線を選択して前記主デジッ
    ト線と前記リファレンスデジット線に接続するバンク選
    択回路と、仮想GNDセレクタ回路により選択されてG
    NDに接続される主仮想GND線と、ダミー仮想GND
    セレクタ回路により選択されてGNDに接続されるリフ
    ァレンス仮想GND線と、前記メモリセルアレイおよび
    前記リファレンスセルアレイの副仮想GND線を選択し
    て前記主仮想GND線と前記リファレンス仮想GND線
    に接続するGND選択回路と、を備え、選択されたメモ
    リセルアレイとリファレンスセルアレイの副デジット線
    を流れる電流の差を検出して情報を読み出す半導体記憶
    装置であって、電流検出回路に接続された主デジット線
    とGNDに接続された主仮想GND線との配置関係が、
    電流検出回路に接続されたリファレンスデジット線とG
    NDに接続されたリファレンス仮想GND線との配置関
    係と同じであることを特徴とする半導体記憶装置。
  2. 【請求項2】 メモリセルが行列状に配列され、ワード
    線と交差して形成された、メモリセルのソース・ドレイ
    ン領域が副デジット線または副仮想GND線として機能
    するメモリセルアレイと、リファレンスセルが行列状に
    配列され、前記ワード線と交差して形成された、リファ
    レンスセルのソース・ドレイン領域が副デジット線また
    は副仮想GND線として機能するリファレンスセルアレ
    イと、Yセレクタ回路により選択されて電流検出回路ま
    たはプリチャージ回路に接続される主デジット線と、ダ
    ミーYセレクタ回路により選択されて電流検出回路また
    はプリチャージ回路に接続されるリファレンスデジット
    線と、前記メモリセルアレイおよび前記リファレンスセ
    ルアレイの副デジット線を選択して前記主デジット線と
    前記リファレンスデジット線に接続するバンク選択回路
    と、仮想GNDセレクタ回路により選択されてGNDに
    接続される主仮想GND線と、ダミー仮想GNDセレク
    タ回路により選択されてGNDに接続されるリファレン
    ス仮想GND線と、前記メモリセルアレイおよび前記リ
    ファレンスセルアレイの副仮想GND線を選択して前記
    主仮想GND線と前記リファレンス仮想GND線に接続
    するGND選択回路と、を備え、選択されたメモリセル
    アレイとリファレンスセルアレイの副デジット線を流れ
    る電流の差を検出して情報を読み出す半導体記憶装置で
    あって、電流検出回路に接続された主デジット線とプリ
    チャージ回路に接続された主デジット線とGNDに接続
    された主仮想GND線との配置関係が、電流検出回路に
    接続されたリファレンスデジット線とプリチャージ回路
    に接続されたリファレンスデジット線とGNDに接続さ
    れたリファレンス仮想GND線との配置関係と同じであ
    ることを特徴とする半導体記憶装置。
  3. 【請求項3】 メモリセルが行列状に配列され、ワード
    線と交差して形成された、メモリセルのソース・ドレイ
    ン領域が副デジット線または副仮想GND線として機能
    するメモリセルアレイと、リファレンスセルが行列状に
    配列され、前記ワード線と交差して形成された、リファ
    レンスセルのソース・ドレイン領域が副デジット線また
    は副仮想GND線として機能するリファレンスセルアレ
    イと、Yセレクタ回路により選択されて電流検出回路ま
    たはプリチャージ回路に接続される主デジット線と、ダ
    ミーYセレクタ回路により選択されて電流検出回路また
    はプリチャージ回路に接続されるリファレンスデジット
    線と、前記メモリセルアレイおよび前記リファレンスセ
    ルアレイの副デジット線を選択して前記主デジット線と
    前記リファレンスデジット線に接続するバンク選択回路
    と、仮想GNDセレクタ回路により選択されてGNDま
    たはサブプリチャージ回路に接続される主仮想GND線
    と、ダミー仮想GNDセレクタ回路により選択されてG
    NDまたはサブプリチャージ回路に接続されるリファレ
    ンス仮想GND線と、前記メモリセルアレイおよび前記
    リファレンスセルアレイの副仮想GND線を選択して前
    記主仮想GND線と前記リファレンス仮想GND線に接
    続するGND選択回路と、を備え、選択されたメモリセ
    ルアレイとリファレンスセルアレイの副デジット線を流
    れる電流の差を検出して情報を読み出す半導体記憶装置
    であって、電流検出回路に接続された主デジット線とプ
    リチャージ回路に接続された主デジット線とGNDに接
    続された主仮想GND線とサブプリチャージ回路に接続
    された主仮想GND線との配置関係が、電流検出回路に
    接続されたリファレンスデジット線とプリチャージ回路
    に接続されたリファレンスデジット線とGNDに接続さ
    れたリファレンス仮想GND線とサブプリチャージ回路
    に接続されたリファレンス仮想GND線との配置関係と
    同じであることを特徴とする半導体記憶装置。
  4. 【請求項4】 参照のために選択されるリファレンスセ
    ルに副デジット線を介して隣接するリファレンスセルが
    オフビットセルであることを特徴とする請求項1〜3の
    何れかに記載の半導体記憶装置。
  5. 【請求項5】 前記リファレンスセルアレイのビット構
    成が、偶数バンクがオンビットセル、奇数バンクがオフ
    ビットセルの箇所と、偶数バンクがオフビットセル、奇
    数バンクがオンビットセルの箇所の、2つが並列して配
    置されていることを特徴とする請求項1〜3の何れかに
    記載の半導体記憶装置。
  6. 【請求項6】 前記バンク選択回路が、Xデコーダから
    メモリセル部とリファレンスセル部とに共通に延びるバ
    ンク選択線と各副デジット線毎に設けられたセレクタト
    ランジスタとによって構成されていることを特徴とする
    請求項1〜5の何れかに記載の半導体記憶装置。
  7. 【請求項7】 前記GND選択回路が、Xデコーダから
    メモリセル部とリファレンスセル部とに共通に延びるG
    ND選択線と各副仮想GND線毎に設けられたセレクタ
    トランジスタとによって構成されていることを特徴とす
    る請求項1〜6の何れかに記載の半導体記憶装置。
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