JP2002025256A - 半導体記憶装置及びその制御方法 - Google Patents
半導体記憶装置及びその制御方法Info
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Abstract
立ち上げることができる半導体記憶装置を提供する。 【解決手段】 ACT/REF信号が及びロウイネーブ
ル信号REが昇圧制御回路5に入力されると、昇圧制御
信号PREVBTが昇圧電位検出回路6に入力され、昇
圧信号VBUPの入力によりオシレータ回路7が発振し
て昇圧回路8が電圧VPPを予め昇圧する。従って、ワ
ード線の選択が行われると、ワード選択回路3に供給さ
れている電圧VPPがワード線に供給されるため、その
電圧降下が生じるが、電圧VPPは、その前に予め基準
電圧から昇圧されているので、基準電圧からの低下は小
さい。この結果、ワード線の電圧は瞬時に立ち上がり、
高速動作が可能となる。
Description
備えた半導体記憶装置及びその制御方法に関し、特に、
ワード線選択時における電圧低下の抑制により動作の高
速化を図った半導体記憶装置及びその制御方法に関す
る。
セス・メモリ(以下、DRAMという)においては、1
つのメモリセルはデータ保持用のキャパシタとN型トラ
ンジスタとで構成されており、このトランジスタのゲー
トがワード線に接続され、ドレイン(ソース)がビット
線に接続され、ソース(ドレイン)がキャパシタの一端
に接続されている。トランジスタのソース電位は、通
常、ゲートに印加された電位よりトランジスタのしきい
値電圧Vtだけ低い電位になる。従って、ワード線を通
常の電源電圧Vintで駆動すると、キャパシタに保持
される電位の最大値は「電源電圧Vint−しきい値電
圧Vt」となる。このため、ビット線に電源電圧Vin
t相当のデータ(電圧)を与えても、キャパシタにはし
きい値電圧Vtだけ低い電圧が供給されるため、有効な
記憶電荷の保持ができない。
ntより高い電圧を与えることが知られている。
としては、2つの方法がある。
け、この発振回路の出力を倍圧整流回路で昇圧すること
で定常的に電源電圧Vintより高い電圧を準備してお
く方法である。
ときだけ、ワード線駆動回路の電源に一時的にパルスを
重畳させることで、一時的に電源電圧Vintより高い
電圧を得る方法である。図9は従来のDRAMの一部を
示すブロック図である。
U)からのコマンドをデコードするコマンドデコーダ1
01が設けられている。また、アドレス信号を入力する
アドレスバッファ102及びこのアドレスバッファ10
2から出力されたアドレス信号に応じてワード線を選択
するワード選択回路103が設けられている。更に、コ
マンドデコーダからの出力信号によりアドレスバッファ
102及びワード選択回路103の動作を制御するロウ
系制御回路104が設けられている。
めに昇圧電圧VPPを出力する昇圧回路108が設けら
れている。更に、昇圧電圧VPPと所定の基準電位との
差を検出してその検出結果を昇圧信号VBUPとして出
力する昇圧電位検出回路106、及び昇圧信号VBUP
を入力し発振信号VBOSを出力するオシレータ回路1
07が設けられている。昇圧回路108には、昇圧信号
VBUP及び発振信号VBOSが入力される。図10は
昇圧電位検出回路106の構造を示す回路図であり、図
11はオシレータ回路107の構造を示す回路図であ
る。また、図12は昇圧回路108の構造を示す回路図
である。
06には、互いに直列に接続された抵抗素子R101a
及びR101bが設けられており、抵抗素子R101a
の一端には昇圧電圧VPPが供給され、抵抗素子R10
1bの一端は接地GNDに接続されている。抵抗素子R
101a及びR101bの共通接続点には、比較回路C
OM101の一入力端が接続されている。この比較回路
COM101の他の一入力端には基準電位が入力され
る。この比較回路COM101からの出力信号が昇圧電
位検出回路106の昇圧信号VBUPとして出力され
る。なお、抵抗素子R101a及びR101bの抵抗値
は昇圧電圧VPP及び基準電圧Vsの値によって決ま
り、昇圧電圧VPPを抵抗R101aとR101bとで
抵抗分割した電圧が基準電圧Vsに等しくなるように決
定される。
7には、NANDゲートNAND110と、NANDゲ
ートNAND110の出力に直列に接続されたインバー
タIV111乃至IV115とが設けられている。NA
NDゲートNAND110の一方の入力端子には昇圧信
号VBUPが入力され、他方の入力端子にはインバータ
IV114の出力信号が入力される。そして、インバー
タIV115の出力端子から発振信号VBOSが出力さ
れる。
シレータ回路107は発振し、発振信号VBOSは周期
的に変化する。一方、昇圧信号VBUPがロウレベルの
とき、オシレータ回路107は発振を停止し、発振信号
VBOSは一定の電位を保持される。
は、トランジスタTr111及びTr112と、昇圧容
量Ccと、平滑容量Cdと、インバータIV116とが
設けられている。トランジスタTr111のゲート及び
ソースに電源電圧Vintが入力され、インバータIV
116に発振信号VBOSが入力される。インバータI
V116の出力端に昇圧容量Ccの一端が接続され、昇
圧容量Ccの他端、トランジスタTr111のドレイン
並びにトランジスタTr112のゲート及びソースが共
通接続されている。また、トランジスタTr112のド
レインに平滑容量Cdの一端が接続され、これらの接続
点から昇圧電圧VPPが出力される。なお、平滑容量C
dの他端は接地されている。
について説明する。
ノードbはロウレベルになり、トランジスタTr111
がオンする。この結果、電源電圧Vintがトランジス
タTr111を介してノードaに印加され、昇圧容量C
cのノードaが電源電圧Vintに充電される。
ノードbはハイレベルになり、0Vから電源電圧Vin
tに変化する。このため、ノードaの電位は電源電圧V
intにインバータIV116の出力電圧が重畳したも
のになり、電源電圧Vintの2倍程度となる。
し、トランジスタTr112はオンするので、昇圧容量
Ccと平滑容量Cdの各容量をCとすると、昇圧容量C
cに蓄積された電荷(約2C・Vint)はトランジス
タTr112を介して平滑容量Cdに転送され、ノード
cの電位を上昇させる。
電位は、理想的には約2・Vintに昇圧される。
2及び昇圧容量Ccの段数を増やすことで更に高い電圧
とすることができる。
を示すタイミングチャートである。上述のように構成さ
れた従来のDRAMにおいては、コマンドがコマンドデ
コーダ101に入力されると、コマンドデコーダ101
はそのコマンドをデコードし、データの読み出し又は書
き込みを行う場合にはACT信号を、リフレッシュ動作
を行う場合にはREF信号を、例えばワンショット信号
としてロウ系制御回路104に出力する。これにより、
ロウ系制御回路104はアドレスバッファ102及びワ
ード選択回路103を活性化させるロウイネーブル信号
REを出力する。アドレスバッファ102にはアドレス
信号も入力される。アドレス信号は、ロウイネーブル信
号REの立ち上がりに同期して取り込まれる。
素子R101aの一端に昇圧電圧VPPが入力されてお
り、抵抗素子R101a及びR101bの接続点の電位
はVPP/2となっている。ACT/REF信号が立ち
上がる以前では、比較回路COM101によりVPP/
2と基準電位とが比較される。従って、VPP/2が基
準電位Vs(例えば、2.0V)より高い期間において
は、比較回路COM101の出力はロウである。しか
し、昇圧電圧VPPが低下し、VPP/2が基準電位V
sより低くなると、即ち昇圧電圧VPPが4.0Vより
小さくなると、図13に示すように、若干の遅延の後、
比較回路COM101の出力信号、即ち昇圧信号VBU
Pが立ち上がり、オシレータ回路107が動作して発振
信号VBOSを出力する。そして、昇圧回路108が昇
圧電圧VPPの昇圧を開始する。その後、昇圧電圧VP
Pが4.0Vを超えるようになると、比較回路COM1
01の出力が立ち下がって昇圧信号VBUPが立ち下が
るので、オシレータ回路107における発振が停止す
る。なお、昇圧電圧VPPが4.0Vに達してから昇圧
動作の開始、即ちオシレータ回路107の発信開始まで
には、時間Δt1の遅延が生じる。遅延が生ずる理由
は、昇圧電位検出回路106の遅延時間及び発振回路1
08が安定した発振動作を行うまでの立ち上がり時間等
があるためである。
EF信号が立ち上がると、所定時間経過した時刻t
wで、ワード選択回路103により1つのワード線が選
択される。このため、昇圧電圧VPPがワード線に供給
され、昇圧電圧VPPは瞬間的に低下して4.0V以下
となる。従って、昇圧電位検出回路106において、比
較回路COM101の出力信号、即ち昇圧信号VBUP
が立ち上がり、オシレータ回路107が発振する。そし
て、昇圧回路108は、昇圧電圧VPPが瞬間的に低下
してからΔt2の時間を経過してから昇圧電圧VPPの
昇圧を開始する。
下がると、昇圧信号VBUPはハイになり、昇圧電圧V
PPが上昇して4.0V以上になると、比較回路COM
101の出力が立ち下がって昇圧が停止される。
容量はますます増加しており、これに伴い、ワード線の
長さも長くなってきている。これに加えて、1つのワー
ド線につながるメモリセルの数も増えてきた。このた
め、ワード線選択回路からみた寄生容量Cwも大きくな
ってきた。
滑容量Cdに蓄積された電荷が寄生容量Cwに移動する
ので、昇圧電圧VPPがこれらの容量値で分割された電
圧に低下する。このため、前述のように、レベルダウン
から昇圧電圧VPPの上昇までにΔt2の時間が必要と
なる。つまり、昇圧電位検出回路106による電圧判
定、昇圧回路108の駆動及び電位復帰という過程が必
要とされるので、十分な昇圧電圧VPPを瞬時に得るこ
とができないという問題点がある。このように昇圧電圧
VPPが基準電位よりも著しく低下すると、図13に示
すように、ワード線の電位Vwの立ち上がり速度が遅く
なってしまう。このため、高速動作を行うことができな
い。
値を大きくすることで電圧降下の程度を緩和させる方法
もあるが、近時における省面積化の要請の下では、大き
な容量自体を配置するために面積を割くことが困難にな
っている。
1773号公報がある。
与えられたことを検出して、ワードドライバの電位RX
を一時的に上昇させようとするものである。しかしなが
ら、1つのパルスを利用して一時的に昇圧しているの
で、昇圧レベルのばらつきが大きい。昇圧レベルをばら
つかせる要因には、昇圧容量のばらつき、これを駆動す
るトランジスタの特性ばらつき、配線抵抗及び寄生容量
のばらつき並びに電源電圧及び周辺温度の変動等様々な
事項がある。
ンジスタの劣化を招き、半導体記憶装置の寿命を短くす
る。逆に昇圧レベルが低すぎると、前述のように、メモ
リセルのキャパシタに十分な電荷が供給できず、電荷保
持特性が悪くなり、リフレッシュの周期を短くする必要
が生じる。また、データの読み出し時には、メモリセル
トランジスタのゲート電圧からしきい値電圧Vt分を差
し引いた電圧がビット線に出力されるので、メモリセル
のキャパシタから十分な電荷が取り出せなくなり、セン
スアンプで記憶データを判定するまでの時間が長くな
る。リフレッシュ時には、書き込みと読み出しとが続け
て行われるので、前述の問題が同様に発生する。
ド線の寄生容量が大きくなると、昇圧容量を大きくしな
ければ、所定の昇圧レベルを確保できなくなる。このた
め、大きな昇圧容量を大きなトランジスタで駆動する必
要がでてくる。この結果、半導体記憶装置のチップサイ
ズが大きくなり、ノイズが発生して誤動作及び誤読み出
しが発生しやすくなる。
のであって、面積の増大を招くことなくワード線を高速
で立ち上げることができる半導体記憶装置及びその制御
方法を提供することを目的とする。
とき、昇圧電圧の出力電位の落ち込みを低減すると共
に、元の電位への復旧を短時間で行い、高速な読み出し
動作及び書き込み動作を可能にすることである。
き、昇圧電圧の出力からハザード等のノイズ発生を抑制
し、安定した読み出し動作及び書き込み動作を可能にす
ることである。
装置は、メモリセルアレイと、このメモリセルアレイに
おいて行をなす複数個のメモリセルが共通接続された複
数本のワード線と、これらのワード線の中から入力され
たアドレス信号が示すメモリセルが属するワード線をそ
の電圧を立ち上げることにより選択するワード選択回路
と、このワード選択回路が前記ワード線を選択する前に
予め前記ワード選択回路に前記ワード線に供給すべき電
圧として前記ワード線の選択に必要とされる電圧よりも
大きな電圧を供給しておく先行昇圧手段と、を有するこ
とを特徴とする。
れた際には、ワード選択回路に供給されている電圧がワ
ード線に供給されるため、従来と同様に電圧降下が生じ
るが、その選択前に予めワード選択回路にワード線の選
択に必要とされる電圧よりも高い電圧が供給されている
ので、昇圧電位検出回路等による判定が遅れても、昇圧
電圧VPPのレベルを短時間で所定のレベルまで戻すこ
とができる。この結果、ワード線の電圧は瞬時に立ち上
がり、高速動作が可能である。
ルアレイにおけるデータの読み出し若しくは書き込みを
行う命令又はリフレッシュ動作を行う命令を検出して前
記ワード選択回路に前記ワード線の選択に必要とされる
電圧よりも大きな電圧を供給するものとすることによ
り、また、前記先行昇圧手段に、オシレータ回路と、こ
のオシレータ回路からの発振信号により前記ワード選択
回路に供給される電圧を昇圧する昇圧回路と、一定の命
令が入力されると昇圧開始を示すワンショットの昇圧制
御信号を出力する昇圧制御回路と、前記ワード選択回路
に供給されている電圧が基準電圧を下回ったとき及び前
記昇圧制御信号が入力されたときに前記オシレータ回路
に発振動作を開始させる昇圧電位検出回路と、を設ける
ことにより、昇圧回路による過昇圧が生じない範囲でワ
ード選択回路に供給される電圧の基準電圧からの低下を
抑制することができる。
路と、このオシレータ回路からの発振信号により前記ワ
ード選択回路に供給される電圧を昇圧する昇圧回路と、
一定の命令が入力されると昇圧開始を示すワンショット
の昇圧制御信号を出力する昇圧制御回路と、前記ワード
選択回路に供給されている電圧が基準電圧を下回ったと
きに前記オシレータ回路に発振動作を開始させる昇圧電
位検出回路と、を設け、前記昇圧電位検出回路に、前記
昇圧制御信号が入力されたときに前記基準電圧をより高
い電圧に設定し前記ワード線の選択後に前記基準電圧を
元の電圧に戻す基準電圧変更手段を設けることにより、
昇圧回路による過昇圧を未然に防止することができる。
位検出回路から入力される信号の論理レベルに応じて一
方が動作する第1及び第2の遅延部を有してもよい。
は、オシレータ回路の出力を昇圧容量に充放電すること
により定常的に所望の昇圧電圧を発生する昇圧回路を有
する半導体記憶装置の制御方法において、ワード線を選
択するアドレス信号及びコマンドを入力するステップ
と、前記コマンドをデコードするステップと、前記コマ
ンドをデコードしたコマンド信号の変化に基づいて昇圧
制御信号を出力するステップと、前記昇圧制御信号の変
化に基づいて前記所望の昇圧電圧より高い事前昇圧電圧
まで昇圧するステップと、前記事前昇圧電圧を選択され
たワード線に供給するステップと、前記昇圧電圧の昇圧
を停止するステップと、前記選択されたワード線に接続
されたメモリセルにおいてデータの読み出し又は書き込
みを行うステップと、を有することを特徴とする。
体記憶装置について、添付の図面を参照して具体的に説
明する。図1は本発明の第1の実施例に係るDRAMの
一部を示すブロック図である。
ら供給されるクロックをクロックバッファ10で増幅し
たクロック信号CKに同期して中央処理装置(CPU)
から入力されたACTコマンド及びREFコマンド等を
取り込むコマンドデコーダ1が設けられている。コマン
ドデコーダ1では、ACTコマンド及びREFコマンド
等のコマンドがデコードされACT信号及びREF信号
等が出力される。また、コマンドデコーダ1から出力さ
れたACT信号及びREF信号を入力し所定時間経過後
にハイレベルで所定のパルス幅の信号PREVBTをワ
ンショット信号として出力する昇圧制御回路5が設けら
れている。更に、アドレス信号を入力するアドレスバッ
ファ2、このアドレスバッファ2から出力されたアドレ
ス信号に応じて所定のワード線11を選択するワード選
択回路3及び所定のビット線12を選択するビット選択
回路9が設けられている。なお、ワード線11及びビッ
ト線12は、従来のDRAMと同様に、夫々メモリセル
アレイ10の行、列を構成する複数個のメモリセル13
に共通接続されている。更に、コマンドデコーダ1から
の出力信号によりアドレスバッファ2及びワード選択回
路3の動作を制御するロウ系制御回路4が設けられてい
る。また、ビット線12を介して入出力される信号はセ
ンスアンプで増幅され、入出力回路(I/O)15を介
して記憶データとしてクロック信号CKに同期して入出
力される。
ク図である。
REFコマンドが各ゲートに印加されるPチャネルトラ
ンジスタTr1及びNチャネルトランジスタTr2が設
けられている。また、ロウイネーブル信号を反転するイ
ンバータIV1及びその出力信号がゲートに印加される
NチャネルトランジスタTr3が設けられている。トラ
ンジスタTr1のソースには電源電位Vccが供給さ
れ、トランジスタTr3のソースは接地されている。ま
た、トランジスタTr1及びTr2の各ドレインは共通
接続され、トランジスタTr2のソースはトランジスタ
Tr3のドレインに接続されている。
なるインバータの出力信号をラッチするラッチ回路L1
及び前記出力信号を入力する第1の遅延回路D1が設け
られている。ラッチ回路L1は、互いの入力端と出力端
とが接続されたインバータIV2及びIV3から構成さ
れている。一方、第1の遅延回路D1は偶数段のインバ
ータチェーンから構成されている。更に、第1の遅延回
路D1の出力信号を入力する第2の遅延回路D2及びそ
の出力信号と第1の遅延回路D1の出力信号との否定論
理積をとるナンド回路NAND1が設けられている。第
2の遅延回路D2は奇数段のインバータチェーンから構
成されている。また、第2の遅延回路D2の出力信号を
入力する第3の遅延回路D3及びその出力信号とナンド
回路NAND1の出力信号との論理積をとるナンド回路
NAND2が設けられている。第3の遅延回路D3は奇
数段のインバータチェーンから構成されている。ナンド
回路NAND2の出力信号がワンショットの昇圧制御信
号PREVBTとなる。
りACT/REF信号が入力されてから信号PREVB
Tが立ち上がるまでの時間が決定され、第2の遅延回路
D2及び第3の遅延回路D3の各遅延時間の和により信
号PREVBTのパルス幅が決定される。第2の遅延回
路D2及び第3の遅延回路D3を設けることにより、短
いパルス幅のACT/REF信号が入力されても、確実
に所定のパルス幅の信号PREVBTを出力することが
できる。
以上であれば、第3の遅延回路D3及びナンド回路NA
ND2はなくてもよい。
し又は書き込みを示す命令であり、REFコマンドは、
リフレッシュ動作を示す命令であり、ACTコマンド及
びREFコマンドに同期して行アドレス信号が半導体記
憶装置に入力される。これらのコマンドは、例えばワン
ショット信号又はワンサイクル信号で構成される。ま
た、ロウイネーブル信号は、アドレスバッファ2及びワ
ード選択回路3を活性化させる信号である。
の昇圧制御信号PREVBTを入力すると共に、ワード
線に供給される昇圧電圧VPPを検出する昇圧電位検出
回路6が設けられている。図3は第1の実施例における
昇圧電位検出回路6の構造を示す回路図である。
続された抵抗素子R1a及びR1bが設けられており、
抵抗素子R1aの一端には昇圧電圧VPPが供給され、
抵抗素子R1bの一端は接地GNDに接続されている。
例えば、抵抗素子R1a及びR1bの抵抗値は1000
kΩであるが、これに限定されるものではない。抵抗素
子R1a及びR1bの接続点は比較回路COM1の一入
力端に接続されている。この比較回路COM1の他の一
入力端には基準電位が入力される。基準電位は、例えば
2.0Vであるが、これに限定されるものではない。比
較回路COM1は、トランジスタTr4の他端の電位
(VPP/2)が基準電位よりも高いときにロウを出力
し、基準電位以下となるとハイを出力する。
出力信号と昇圧制御信号PREVBTとの論理和をとる
オア回路OR1が設けられており、このオア回路OR1
からの出力信号が昇圧電位検出回路6の昇圧信号VBU
Pとして出力される。この昇圧信号VBUPは、ワード
線の電位レベルを上昇させることを示す信号である。
入力し発振信号VBOSを出力するオシレータ回路7が
設けられている。図4はオシレータ回路7の構造を示す
回路図である。オシレータ回路7は、第1のリングオシ
レータ部7aと第2のリングオシレータ部7bとを有す
る。第1のリングオシレータ部7aは、昇圧信号VBU
Pがハイレベルのとき、即ちACTコマンド又はREF
コマンドが入力されたときに一時的に動作し、第2のリ
ングオシレータ部7bは、昇圧信号VBUPがロウレベ
ルのとき、即ちACTコマンド又はREFコマンドが入
力されたとき以外の通常の状態で動作する。
ングオシレータ部7aに比べて低い周波数で発振するた
め、消費電流の増加を抑制できる。逆に、第1のリング
オシレータ部7aは第2のリングオシレータ部7bに比
べて高い周波数で発振するため、高速に昇圧電圧を上昇
させることができる。
がゲートに入力されるNチャネルトランジスタTr11
及びTr12が設けられている。トランジスタTr11
のソースは接地されており、トランジスタTr11のド
レインとトランジスタTr12のソースとが接続されて
いる。また、ソースに電源電位が供給されゲートがトラ
ンジスタTr12のドレインに接続されたPチャネルト
ランジスタTr13及びTr15乃至Tr20が設けら
れている。トランジスタTr13においては、ドレイン
もトランジスタTr12のドレインに接続されている。
更に、ソースに電源電位が供給されドレインがトランジ
スタTr12のドレインに接続されたPチャネルトラン
ジスタTr14が設けられている。更にまた、昇圧信号
VBUPを反転するインバータIV11及びその出力信
号を反転するインバータIV12が設けられている。イ
ンバータIV12の出力信号はトランジスタTr14の
ゲートに入力される。
ートに入力されソースが接地されたNチャネルトランジ
スタTr21が設けられている。このトランジスタTr
21のドレインはトランジスタTr15のドレインに接
続されている。更に、トランジスタTr15及びTr2
1の各ドレインにゲートが接続されソースが接地された
NチャネルトランジスタTr22乃至Tr27が設けら
れている。トランジスタTr22においては、ドレイン
もトランジスタTr15及びTr21の各ドレインに接
続されている。
のドレインに、夫々ソースが接続されたPチャネルトラ
ンジスタTr28乃至Tr32が設けられている。更
に、トランジスタTr23乃至Tr27のドレインに、
夫々ソースが接続されたTr33乃至Tr37が設けら
れている。トランジスタTr28乃至Tr32の各ドレ
インとトランジスタTr33乃至Tr37の各ドレイン
とは、夫々共通接続されている。
BUPを反転するインバータIV13及びその出力信号
を反転するインバータIV14が設けられている。ま
た、インバータIV14の出力信号がゲートに入力され
るPチャネルトランジスタTr41乃至Tr45及びイ
ンバータIV13の出力信号がゲートに入力されるNチ
ャネルトランジスタTr46乃至Tr50が設けられて
いる。トランジスタTr41乃至Tr45のソースには
電源電位Vintが供給され、トランジスタTr46乃
至Tr50のソースは接地されている。
のドレインに、夫々ソースが接続されたPチャネルトラ
ンジスタTr51乃至Tr55が設けられている。更
に、トランジスタTr46乃至Tr50のドレインに、
夫々ソースが接続されたTr56乃至Tr50が設けら
れている。トランジスタTr51乃至Tr55の各ドレ
インとトランジスタTr56乃至Tr60の各ドレイン
とは、夫々共通接続されている。
ンジスタTr32、Tr37、Tr55及びTr60の
各ドレインにPチャネルトランジスタTr61及びNチ
ャネルトランジスタTr62からなるトランスファゲー
トG1の一端(入力側)が接続されている。トランジス
タTr61及びTr62のゲートには、夫々インバータ
IV13及びIV14の出力信号が入力される。トラン
スファゲートG1の他端(出力側)には、トランジスタ
Tr28、Tr33、Tr51及びTr56のゲートが
接続されている。トランジスタTr28、Tr33、T
r51及びTr56のドレインには、トランジスタTr
29、Tr34、Tr52及びTr57のゲートが接続
されている。トランジスタTr29、Tr34、Tr5
2及びTr57のドレインには、トランジスタTr3
0、Tr35、Tr53及びTr58のゲートが接続さ
れている。トランジスタTr30、Tr35、Tr53
及びTr58のドレインには、トランジスタTr31、
Tr36、Tr54及びTr59のゲートが接続されて
いる。トランジスタTr31、Tr36、Tr54及び
Tr59のドレインには、トランジスタTr32、Tr
37、Tr55及びTr60のゲートが接続されてい
る。
は、インバータIV15乃至IV17が直列に接続され
ている。また、インバータIV14及びIV13の各出
力信号が、夫々ゲートに入力されるPチャネルトランジ
スタTr63及びNチャネルトランジスタTr64、ト
ランジスタTr63のドレインにソースが接続されたP
チャネルトランジスタTr65、並びにトランジスタT
r63のドレインにソースが接続されたNチャネルトラ
ンジスタTr66が設けられている。トランジスタTr
65及びTr66のゲートはインバータIV15及びI
V16間に共通接続され、ドレインはトランスファゲー
トG1とインバータIV15との間に共通接続されてい
る。そして、インバータIV17から発振信号VBOS
が出力される。
び発振信号VBOSを入力しワード線の電位レベルを昇
圧する昇圧回路8が設けられている。
例のDRAMの動作について説明する。図5は昇圧制御
回路5の動作を示すタイミングチャートであり、図6は
第1の実施例における昇圧動作を示すタイミングチャー
トである。
ると、コマンドデコーダ1はそのコマンドをデコード
し、データの読み出し又は書き込みを行う場合にはAC
T信号を、リフレッシュ動作を行う場合にはREF信号
を、例えばワンショット信号としてロウ系制御回路4及
び昇圧制御回路5に出力する。これにより、ロウ系制御
回路4はアドレスバッファ2及びワード選択回路3を活
性化させるロウイネーブル信号REを出力する。このロ
ウイネーブル信号REは昇圧制御回路5にも入力され
る。一方、アドレスバッファ2にはアドレス信号も入力
される。
ーダ1からACT/REF信号が入力され、ロウ系制御
回路4からロウイネーブル信号REが入力されると、図
5に示すように、第1の遅延回路D1によりACT/R
EF信号の入力から時間T1の遅延が生じた後、昇圧制
御信号PREVBTが立ち上がる。また、その立ち上が
りから、遅延回路D2及びD3による時間T2の遅延が
生じた後、昇圧制御信号PREVBTは立ち下がる。
ロウイネーブル信号REが立ち上がらなければ、昇圧制
御信号PREVBTは立ち上がらないので、ACT/R
EF信号は内部の状態に関係なく発生するものではある
が、昇圧制御信号PREVBTの立ち上がりはワード線
が選択されるタイミングのみに限定される。また、図2
に示すように、昇圧制御回路5にはラッチ回路L1が設
けられているため、ACT/REF信号がロウで、ロウ
イネーブル信号REがハイとなった場合でも、その前の
タイミングにおける論理がラッチ回路L1にラッチされ
るため、遅延回路D1の入力がフローティングになるこ
とが予め防止されている。
R1aの一端に昇圧電圧VPPが入力されており、抵抗
素子R1a及びR1bの接続点の電位はVPP/2とな
っている。ACT/REF信号が立ち上がる以前で昇圧
制御信号PREVBTがロウとなっている間、トランジ
スタTr4はオンとなっているので、比較回路COM1
によりVPP/2と基準電位とが比較される。従って、
VPP/2が基準電位(例えば、2.0V)より高い期
間においては、比較回路COM1の出力はロウである。
しかし、昇圧電圧VPPが低下し、VPP/2が基準電
位より低くなると、即ち昇圧電圧VPPが4.0Vより
小さくなると、図6に示すように、若干の遅延の後、比
較回路COM1の出力が立ち上がる。これにより、昇圧
信号VBUPも立ち上がり、オシレータ回路7が動作し
て発振信号VBOSを出力する。そして、昇圧回路8が
昇圧電圧VPPの昇圧を開始する。その後、昇圧電圧V
PPが4.0Vを超えるようになると、比較回路COM
1の出力が立ち下がって昇圧信号VBUPが立ち下がる
ので、オシレータ回路7における発振が停止する。な
お、昇圧電圧VPPが4.0Vに達してから昇圧動作の
開始、即ちオシレータ回路7の発信開始までには、時間
Δtの遅延が生じる。
F信号が立ち上がって昇圧制御信号PREVBTが立ち
上がると、トランジスタTr4がオフとなる一方で、オ
ア回路OR1の出力信号である昇圧信号VBUPはハイ
に固定される。この結果、オシレータ回路7が発振を開
始し、昇圧回路8が昇圧電圧VPPの昇圧を開始する。
そして、昇圧中にワード選択回路3によりワード線が選
択されると、昇圧電圧VPPがワード線に供給されるの
で、昇圧電圧VPPは瞬間的に低下する。しかし、予め
昇圧されているので、その低下によるワード線の電位の
立ち上がり遅れは生じない。
信号PREVBTが立ち下がり、通常動作へと移行する
が、この移行の時点で昇圧電圧VPPが4.0Vよりも
下がっていると、比較回路COM1の出力が立ち上が
り、昇圧信号VBUPはハイのままとなる。そして、昇
圧電圧VPPが上昇して4.0Vに達すると、比較回路
COM1の出力が立ち下がって昇圧が停止される。な
お、ここでいう通常動作とは、昇圧電圧VPPを4.0
Vに保持しようとする動作のことである。
について説明する。オシレータ回路7においては、昇圧
信号VBUPがハイであると、カレントミラーを構成す
るトランジスタTr11乃至Tr15及びTr21及び
Tr22等の後段に接続されたトランジスタTr16乃
至Tr37からなる遅延部(発振回路)を通じてレベル
が推移する。このとき、インバータIV13及びIV1
4の後段に接続されたトランジスタTr41乃至Tr6
0からなる遅延部(発振回路)は非導通状態となってい
る。また、トランスファゲートG1はオンとなるので、
インバータIV17から発振信号VBOSが出力され
る。
インバータIV13及びIV14の後段に接続されたト
ランジスタTr41乃至Tr60からなる遅延部が活性
化され、トランジスタTr16乃至Tr37からなる遅
延部は非活性の状態となる。また、トランスファゲート
G1はオフとなっており、トランジスタTr63乃至T
r66を介してインバータIV17から発振信号VBO
Sが出力される。この場合、前記カレントミラー内のト
ランジスタTr14がオンしてカレントミラーにおける
電源供給が停止するので、消費電流が削減される。
消費電流削減用のトランジスタTr14が設けられてい
るが、トランジスタTr41乃至Tr60からなる低速
の遅延部(発振回路)が設けられ、トランジスタTr4
1乃至Tr60からなる遅延部(発振回路)の後段には
トランスファゲートG1が設けられているので、昇圧信
号VBUPのレベルが変化した場合であっても、ハザー
ドが発生する虞がない。
を、本実施例におけるオシレータ回路7の代替とした場
合には、昇圧信号VBUPがロウの場合に、オシレータ
回路7と昇圧回路8との間にオシレータ回路7の前回動
作における最後の出力レベルを保持しておくための回路
が必要となるという欠点がある。また、このような回路
では、昇圧信号VBUPがロウとなる度に最後の出力レ
ベルのリセットを行う必要があるため、昇圧信号VBU
Pがハイとなる直前にロウに変化した場合には、短パル
スとして発振信号VBOSが昇圧回路8に入力されてハ
ザードが発生する虞がある。
EVBTのパルス幅、即ち第2の遅延回路D2及び第3
の遅延回路D3の各遅延時間の和T2によって決定さ
れ、パルス幅T2を短く設定すると、従来と同様の課題
を生じ、長く設定すると、メモリセルトランジスタが破
壊する。従って、事前昇圧電圧VPPBは、ワード線1
1が選択されると平滑容量Cdと寄生容量Cwとで分割
された電圧になるが、このとき、ワード線11に生ずる
電圧Vwがメモリセルトランジスタのゲート耐圧以下に
収まるようにパルス幅T2(事前昇圧電圧VPPB)を
設定すればよい。特に、ワード線11が選択されたとき
に低下した結果の昇圧電圧VPPが所定の昇圧電圧(4
V)になるように、パルス幅T2(事前昇圧電圧VPP
B)を設定することがより望ましい。
ド線を選択する前に予め昇圧電圧VPPをその基準電位
である4.0Vよりも高い電圧に昇圧しているので、ワ
ード線選択によりそのレベルが低下したとしても、ワー
ド線の電位レベルは、十分早いタイミングで立ち上がる
ことが可能となる。また、オシレータ回路7において
は、昇圧信号VBUPのレベルが変化した場合のハザー
ドを防止することが可能である。
する。第2の実施例においては、昇圧電位検出回路6の
構成が第1の実施例と異なっている。図7は第2の実施
例における昇圧電位検出回路6を示す回路図である。
には、互いに直列に接続された抵抗素子R1a及びR1
bが設けられており、抵抗素子R1aの一端には昇圧電
圧VPPが供給され、抵抗素子R1bの一端は接地GN
Dに接続されている。また、互いに直列に接続された抵
抗素子R2及びR3が設けられており、抵抗素子R2の
一端には昇圧電圧VPPが供給され、抵抗素子R3の一
端は接地GNDに接続されている。例えば、抵抗素子R
1a及びR1bの抵抗値は1000kΩであり、抵抗素
子R2の抵抗値は1048kΩ、抵抗素子R3の抵抗値
は952kΩであるが、これらに限定されるものではな
い。抵抗素子R1a及びR1bの接続点にNチャネルト
ランジスタTr4が接続されており、このトランジスタ
Tr4のゲートには、昇圧制御信号PREVBTを反転
するインバータIV4が接続されている。また、抵抗素
子R2及びR3の接続点にNチャネルトランジスタTr
5が接続され、このトランジスタTr5のゲートには、
インバータIV4の出力信号を反転するインバータIV
5が接続されている。トランジスタTr4及びTr5の
他端は互いに共通接続されて比較回路COM1の一入力
端に接続されている。この比較回路COM1の他の一入
力端には基準電位が入力される。基準電位は、例えば
2.0Vであるが、これに限定されるものではない。こ
の比較回路COM1からの出力信号が昇圧電位検出回路
6の昇圧信号VBUPとして出力される。
様である。
例のDRAMの動作について説明する。図8は第2の実
施例における昇圧動作を示すタイミングチャートであ
る。
同様に、昇圧電位検出回路に設けられた抵抗素子R1a
の一端に昇圧電圧VPPが入力されており、抵抗素子R
1a及びR1bの接続点の電位はVPP/2となってい
る。ACT/REF信号が立ち上がる以前で昇圧制御信
号PREVBTがロウとなっている間、トランジスタT
r4はオンとなり、トランジスタTr5はオフとなって
いるので、比較回路COM1によりVPP/2と基準電
位とが比較される。従って、VPP/2が基準電位(例
えば、2.0V)より高い場合には比較回路COM1の
出力はロウとなる。しかし、昇圧電圧VPPが低下し、
VPP/2が基準電位より低くなると、即ち昇圧電圧V
PPが4.0Vより小さくなると、図8に示すように、
若干の遅延の後、比較回路COM1の出力信号、即ち昇
圧信号VBUPが立ち上がり、オシレータ回路7が動作
して発振信号VBOSを出力する。そして、昇圧回路8
が昇圧電圧VPPの昇圧を開始する。その後、昇圧電圧
VPPが4.0Vを超えるようになると、比較回路CO
M1の出力が立ち下がって昇圧信号VBUPが立ち下が
るので、オシレータ回路7における発振が停止する。な
お、昇圧電圧VPPが4.0Vに達してから昇圧動作の
開始、即ちオシレータ回路7の発信開始までには、第1
の実施例と同様に、時間Δtの遅延が生じる。
F信号が立ち上がって昇圧制御信号PREVBTが立ち
上がると、トランジスタTr4がオフとなり、トランジ
スタTr5がオンになる。この結果、比較回路COM1
により、VPP×952/(1048+952)と基準
電位とが比較される。従って、VPP×0.472が基
準電位(例えば、2.0V)より高い場合には、即ち電
位VPPが約4.2Vより高い場合には比較回路COM
1の出力はロウとなる。つまり、図8に示すように、昇
圧電圧VPPの基準電位が4.0Vから4.2Vに変化
することになる。しかし、昇圧制御信号PREVBTが
立ち上がった瞬間においては、昇圧電圧VPPは4.0
Vより若干高いだけで、4.2Vには達していない。こ
のため、比較回路COM1の出力信号、即ち昇圧信号V
BUPが立ち上がる。この結果、オシレータ回路7が発
振を開始し、昇圧回路8が昇圧電圧VPPの昇圧を開始
する。そして、昇圧中にワード選択回路3によりワード
線が選択されると、昇圧電圧VPPがワード線に供給さ
れるので、昇圧電圧VPPは瞬間的に低下する。しか
し、予め昇圧されているので、その低下によるワード線
の電位の立ち上がり遅れは生じない。
信号PREVBTが立ち下がり、通常動作へと移行す
る。昇圧制御信号PREVBTの立ち下がりにより、ト
ランジスタTr4がオンし、トランジスタTr5がオフ
するため、比較回路COM1の一端には抵抗素子R1a
及びR1bによりVPPが抵抗分割されたVPP/2が
入力される。即ち、VPPの基準電圧は、4.0Vに戻
る。従って、昇圧制御信号PREVBTの立ち下がりの
タイミングで昇圧電圧VPPが4.0Vよりも下がって
いると、比較回路COM1の出力が立ち上がり、昇圧信
号VBUPはハイのままとなる。そして、昇圧電圧VP
Pが上昇して4.0Vに達すると、比較回路COM1の
出力が立ち下がって昇圧が停止される。
4.2Vとして説明したが、これに限定されるものでは
ない。事前昇圧電圧VPPBを低く設定すると、従来と
同様の課題を生じ、高く設定すると、メモリセルトラン
ジスタが破壊する。従って、事前昇圧電圧VPPBは、
ワード線11が選択されると平滑容量Cdと寄生容量C
wとで分割された電圧になるが、このとき、ワード線1
1に生ずる電圧Vwがメモリセルトランジスタのゲート
耐圧以下に収まるように抵抗素子R2及びR3の各抵抗
値(事前昇圧電圧VPPB)を設定すればよい。特に、
ワード線11が選択されたときに低下した結果の昇圧電
圧VPPが所定の昇圧電圧(4V)になるように、抵抗
素子R2及びR3の各抵抗値(事前昇圧電圧VPPB)
を設定することがより望ましい。
及び図7に示す回路を統合し、第1の実施例として使用
する場合には、トランジスタTr5のゲートを接地電位
に固定されたものとし、第2の実施例として使用する場
合には、オア回路OR1の一入力端を昇圧制御信号PR
EVBTが入力されるものではなく接地電位に固定され
たものとしてもよい。このような構成としておけば、実
際の製造工程では、マスタースライスにより、第1及び
第2の実施例から一方のDRAMを選択することができ
るようになる。
先行昇圧手段により、ワード線の選択前に予めワード選
択回路にワード線の選択に必要とされる電圧よりも高い
電圧が供給されているので、電圧降下が生じても、基準
電圧からの低下を小さなものとすることができる。この
ため、ワード線の電圧は選択から瞬時に立ち上がり、高
速動作を行うことができる。また、補償容量は必要ない
ので、面積の増大を回避することができる。
示すブロック図である。
る。
造を示す回路図である。
トである。
グチャートである。
す回路図である。
グチャートである。
る。
である。
ある。
ミングチャートである。
Claims (7)
- 【請求項1】 メモリセルアレイと、このメモリセルア
レイにおいて行をなす複数個のメモリセルが共通接続さ
れた複数本のワード線と、これらのワード線の中から入
力されたアドレス信号が示すメモリセルが属するワード
線をその電圧を立ち上げることにより選択するワード選
択回路と、このワード選択回路が前記ワード線を選択す
る前に予め前記ワード選択回路に前記ワード線に供給す
べき電圧として前記ワード線の選択に必要とされる電圧
よりも大きな電圧を供給しておく先行昇圧手段と、を有
することを特徴とする半導体記憶装置。 - 【請求項2】 前記先行昇圧手段は、前記メモリセルア
レイにおけるデータの読み出し又は書き込みを行う命令
を検出して前記ワード選択回路に前記ワード線の選択に
必要とされる電圧よりも大きな電圧を供給することを特
徴とする請求項1に記載の半導体記憶装置。 - 【請求項3】 前記先行昇圧手段は、前記メモリセルア
レイにおけるリフレッシュ動作を行う命令を検出して前
記ワード選択回路に前記ワード線の選択に必要とされる
電圧よりも大きな電圧を供給することを特徴とする請求
項1又は2に記載の半導体記憶装置。 - 【請求項4】 前記先行昇圧手段は、オシレータ回路
と、このオシレータ回路からの発振信号により前記ワー
ド選択回路に供給される電圧を昇圧する昇圧回路と、一
定の命令が入力されると昇圧開始を示すワンショットの
昇圧制御信号を出力する昇圧制御回路と、前記ワード選
択回路に供給されている電圧が基準電圧を下回ったとき
及び前記昇圧制御信号が入力されたときに前記オシレー
タ回路に発振動作を開始させる昇圧電位検出回路と、を
有することを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項
に記載の半導体記憶装置。 - 【請求項5】 前記先行昇圧手段は、オシレータ回路
と、このオシレータ回路からの発振信号により前記ワー
ド選択回路に供給される電圧を昇圧する昇圧回路と、一
定の命令が入力されると昇圧開始を示すワンショットの
昇圧制御信号を出力する昇圧制御回路と、前記ワード選
択回路に供給されている電圧が基準電圧を下回ったとき
に前記オシレータ回路に発振動作を開始させる昇圧電位
検出回路と、を有し、前記昇圧電位検出回路は、前記昇
圧制御信号が入力されたときに前記基準電圧をより高い
電圧に設定し前記ワード線の選択後に前記基準電圧を元
の電圧に戻す基準電圧変更手段を有することを特徴とす
る請求項1乃至3のいずれか1項に記載の半導体記憶装
置。 - 【請求項6】 前記オシレータ回路は、前記昇圧電位検
出回路から入力される信号の論理レベルに応じて一方が
動作する第1及び第2の遅延部を有することを特徴とす
る請求項4又は5に記載の半導体記憶装置。 - 【請求項7】 オシレータ回路の出力を昇圧容量に充放
電することにより定常的に所望の昇圧電圧を発生する昇
圧回路を有する半導体記憶装置の制御方法において、ワ
ード線を選択するアドレス信号及びコマンドを入力する
ステップと、前記コマンドをデコードするステップと、
前記コマンドをデコードしたコマンド信号の変化に基づ
いて昇圧制御信号を出力するステップと、前記昇圧制御
信号の変化に基づいて前記所望の昇圧電圧より高い事前
昇圧電圧まで昇圧するステップと、前記事前昇圧電圧を
選択されたワード線に供給するステップと、前記昇圧電
圧の昇圧を停止するステップと、前記選択されたワード
線に接続されたメモリセルにおいてデータの読み出し又
は書き込みを行うステップと、を有することを特徴とす
る半導体記憶装置の制御方法。
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