JP2002117680A - 半導体記憶装置 - Google Patents

半導体記憶装置

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JP2002117680A
JP2002117680A JP2000306655A JP2000306655A JP2002117680A JP 2002117680 A JP2002117680 A JP 2002117680A JP 2000306655 A JP2000306655 A JP 2000306655A JP 2000306655 A JP2000306655 A JP 2000306655A JP 2002117680 A JP2002117680 A JP 2002117680A
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signal
balance
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circuit
precharge
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JP2000306655A
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English (en)
Inventor
Keiichi Umemoto
敬一 梅本
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Renesas Micro Systems Co Ltd
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Renesas Micro Systems Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】データライトを確実に行うデジット線対間のレ
ベルバランスの実行タイミングを改善する。 【解決手段】デジット線対Dj(j=1〜n)、DjB(j
=1〜n)およびデータ転送バス線対I/OT,I/O
N間に挿入されるバス接続切換部(YSW)14とセン
スアンプ12とを接続するデジット線対間に、デジット
線対の電位を電源電位VCCの中間電位VCC/2レベ
ルに設定するバランス手段を設けるとともに、そのバラ
ンス手段は、ライト期間内に、カラムアドレスストロー
ブ(CAS)信号とその遅延信号Φcdlyとカラムア
ドレスを指定するカラムアドレスのデコード信号との論
理合成を行うバランス選択手段17j(j=1〜n)に
より、バランス動作が制御される構成を備える。

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係
わり、特に高周波動作時におけるデータ書き込みを確実
に行うデジット線対間のレベルバランスの実行タイミン
グを改善した半導体記憶装置に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、半導体素子の微細化技術の進展に
伴い、その半導体素子で構成するLSIも大規模化して
いる。特に半導体記憶装置の分野ではその傾向が顕著で
ある。
【0003】例えば、1チップに256メガビットの容
量を有する半導体記憶装置としてダイナミック型ランダ
ムアクセス・メモリ(DRAM)やシンクロナス・ラン
ダムアクセス・メモリ(SDRAM)も実用化されてい
る。
【0004】この種の半導体記憶装置の一例として、そ
の主要部の構成をブロック図で示した図7を参照する
と、この半導体記憶装置は、データを記憶するメモリセ
ルC(i,j)(i=1〜m、j=1〜n、mおよびn
は整数)が配置されたメモリセルアレイ部11cと、セ
ンスアンプ部12と、YSW部14と、ライト制御回路
(WS)15bと、カラムアドレスデコード回路(A
D)16と、YDEC部18j(j=1〜n)と、遅延
回路19とを有する。
【0005】アレイ部11cは、アレイ部11cの平面
上のX方向に延長されるワード線WL1〜WLmとY方
向に延長されるデジット線D1〜Dnおよびデジット線
D1B〜DnBとがマトリクス状に配置され、マトリク
スの交叉点にメモリセルが配置されている。
【0006】また、アレイ部11cは、プリチャージ電
圧の供給を受けてデジット線対をVCC/2レベルに設
定するデジットプリチャージ回路Dpj(j=1〜n)
がデジット線対ごとに設けられている。
【0007】デジット線対Dj、DjB(j=1〜n)
は、対応する各デジットプリチャージ回路DPj(j=
1〜n)によって、書き込み/読み出し動作時以外のと
きにはデジットプリチャージ制御信号PDL、PDLに
応答してVCC/2のレベルにプリチャージされてい
る。
【0008】センスアンプ部12のセンスアンプSAj
(j=1〜n)は、各デジット線対毎に設けられてい
る。ライト制御回路(WS)15bは、外部より取り込
まれたライトデータDwをアレイ部11c内に伝達させ
るライト制御信号Φwおよびカラムアドレスストローブ
(CAS)信号Φcにより活性化され、ライトデータD
wを相補のデータバス線I/OBus(I/ON、I/
OT)に転送する。
【0009】カラムアドレスデコード回路(AD)は、
カラムアドレス信号Φav(v=1〜x)をデコードし
て、カラムアドレスのデコード信号Φdj(j=1〜
n)を出力する。
【0010】YDEC部18j(j=1〜n)は、遅延
信号Φcdlyとデコード信号Φdj(j=1〜n)に
よってメモリーセルが接続された各デジット線対との接
続・分離を制御する。
【0011】従来の半導体記憶装置におけるライト動作
の説明用タイミングチャートを示した図8を参照する
と、ライト動作において、先ず、外部より取り込まれた
ライトデータDwをデータバス線対I/OBusを通じ
てアレイ部11cに伝達させるため、タイミングt0に
おいてライト制御信号ΦwをGNDレベルからVCCレ
ベルに変化させる。
【0012】次に、タイミングt1においてデジット線
対の選択制御およびライト・リード動作制御をを行うC
AS信号ΦcがVCCレベルになることにより、外部の
カラムアドレス信号Φav(v=1〜x)によりカラム
アドレスのデコード信号Φdj(j=1〜n)が選択さ
れる。ここでは仮にΦd1が選択されたとすると、この
カラムアドレスのデコード信号Φd1がGNDレベルか
らVCCレベルに変化する。
【0013】タイミングt2において、CAS信号Φc
を遅延回路(delay)を通して生成された遅延信号
ΦcdlyがGNDレベルからVCCレベルに変化し、
同時に カラムアドレスのデコード信号Φd1で選択さ
れたYSWの制御信号Φy1がGNDレベルからVCC
レベルに変化して、ライトデータDwがデータバス線対
I/OBus(I/OT、I/ON)を通じてメモリセ
ルC(1,1)にデータの書き込みを行う。
【0014】その後は、タイミングt4において、YS
W部14の制御信号Φy1がVCCレベルからGNDレ
ベルに変化して、ライトデータDwのアレイ部11cへ
の伝達期間を終了する。
【0015】次に、タイミングt7において、プリチャ
ージ信号ΦpがVCCレベルに変化することにより、選
択されたワード線WL1をGNDレベルとして、各デジ
ット線対のプリチャージを行うことによりライト動作が
完了する。
【0016】ここで、仮にプリチャージ信号Φpがタイ
ミングt4でVCCレベルに立ち上がったとする。その
場合も図中に点線で示す波形のように、選択されたワー
ド線WL1をGNDレベルにして、プリチャージ制御信
号PDLをVCCレベルに立ち上げ各デジット線対のプ
リチャージを行うことによりライト動作が完了する。
【0017】そのため、差電位がまだ充分についていな
い状態でプリチャージを開始してデジット線対の電位を
VCC/2レベルにすることになる。
【0018】
【発明が解決しようとする課題】上述したように従来の
半導体記憶装置では、プロセスの微細化からメモリセル
容量は小さく、またデジット容量は大きくなる傾向にあ
る。高周波での安定動作を強く要求されるDRAM等で
は、特にメモリセル容量が小さくなったことによりセル
のリストア効率が悪化し、高速動作に支障をきたしてき
た。
【0019】特に、クロック同期で内部制御信号を自動
発生するDRAMにおいては、高周波でのライト動作時
に、基準クロックが高速になって行くと、プリチャージ
動作も基準クロックに同期して生成されるので、周波数
によってはライト動作が妨げられ、高周波動作を制限す
る原因となっていた。
【0020】例えばライト動作時において、特にメモリ
セルC(i,j)(i=1〜m、j=1〜n)が予め蓄
えていた情報データの逆のライトデータDwをライトす
る場合、高周波ではライトデータDwのメモリセルC
(i,j)(i=1〜m、j=1〜n)への伝達期間が
規格値の下限近辺である最短となる場合がある。
【0021】そのため、デジット線対Dj、DjB(j
=1〜n)の反転動作、ひいてはメモリセルC(i,
j)(i=1〜m、j=1〜n)へのライトレベルが充
分でない状態で、プリチャージ信号Φpによってデジッ
ト線対をVCC/2レベルへプリチャージされることか
ら、所望のライトデータDwをアレイ部11cへ伝達で
きなくなる可能性がある。その結果、所望のリード動作
が不可能となり、選別歩留など生産性を圧迫してきた。
【0022】本発明の目的は、上述した従来の欠点に鑑
みなされたものであり、バランス手段およびバランス選
択手段によりデジット線対をバランスさせた後にデータ
転送を開始するようにバランス実行タイミングを改善し
て信頼性向上に寄与する半導体記憶回路を提供すること
にある。
【0023】
【課題を解決するための手段】本発明の半導体装置は、
デジット線対およびデータ転送バス線対間に挿入される
バス接続切換部とセンスアンプとを接続する前記デジッ
ト線対間に、前記デジット線対の電位を電源電位の中間
電位に設定するバランス手段を設けるとともに、前記バ
ランス手段は、書き込み期間内に、カラムアドレススト
ローブ信号とその遅延信号とカラムアドレスを指定する
カラムアドレスデコード信号との論理合成を行うバラン
ス選択手段により、バランス動作が制御されることを特
徴とする。
【0024】本発明の半導体装置の他の特徴は、書き込
み期間内で、かつプリチャージ電圧が非活性状態時に、
カラムアドレスストローブ信号とその遅延信号とカラム
アドレスを指定するカラムアドレスデコード信号との論
理合成を行うバランス選択手段の出力するバランス信号
に応答して、プリチャージ手段がデジット線対の電位を
電源電位の中間電位にバランスさせるプリチャージ制御
手段を有することにある。
【0025】また、書き込み期間内で、かつメモリセル
があらかじめ保持するデータの逆データを前記メモリセ
ル書き込むとき、カラムアドレスストローブ信号が活性
状態から非活性状態に変化した直後からプリチャージ信
号を活性化させるまでのあらかじめ規定された期間より
も短期間に前記プリチャージ信号が活性化しても、前記
バランス手段および前記バランス選択手段により前記デ
ジット線対をバランスさせた後にデータ転送を開始する
ことができる。
【0026】さらに、少なくとも外部からメモリセルに
書き込むデータ転送期間以前の期間に前記バランス手段
を活性化することもできる。
【0027】さらにまた、メモリセル内部のm(mは整
数)本のワード線を有するとき、m/n(nは整数でm
>n)の等間隔に対応する前記デジット線対間に前記バ
ランス手段を設け、さらに前記バランス手段を前記バラ
ンス選択手段で制御して前記デジット線対をバランスさ
せることもできる。
【0028】また、書き込み期間内で、かつメモリセル
があらかじめ保持するデータの逆データを前記メモリセ
ル書き込むとき、前記カラムアドレスストローブ信号が
活性状態から非活性状態に変化した直後からプリチャー
ジ信号を活性化させるまでのあらかじめ規定された期間
よりも短期間に前記プリチャージ信号が活性化しても、
前記バランス手段および前記バランス選択手段により前
記デジット線対の差電位をあらかじめ定める電圧範囲以
上生じさせることもできる。
【0029】さらに、前記バランス手段および前記バラ
ンス選択手段で生じさせた前記デジット線対の差電位に
より前記メモリセルに所望のデータを書き込むこともで
きる。
【0030】さらにまた、前記バランス手段はNチャネ
ル型MOSトランジスタであり、前記バランス選択手段
は、前記カラムアドレスストローブ信号とライト制御信
号とから生成したバランス選択制御信号と外部アドレス
信号をデコードしたカラムアドレスデコード信号とを入
力する第1の論理積否定回路と、前記第1の論理積否定
回路出力と前記カラムアドレスストローブ信号の遅延信
号とを入力し前記バランス信号を生成して前記Nチャネ
ル型MOSトランジスタのゲートに与える第1の論理和
否定回路とから構成することができる。
【0031】また、前記バランス選択制御信号は、前記
カラムアドレスストローブ信号とライト制御信号とを入
力する第2の論理積否定回路と、前記第2の論理積否定
回路の出力を予め定める時間だけ遅らせる遅延手段と、
前記遅延手段の出力する遅延信号と前記第2の論理積否
定回路の出力とを入力する第3の論理積否定回路とから
構成したバランス選択制御信号生成手段により生成する
ことができる。
【0032】さらに、前記プリチャージ制御手段は、前
記プリチャージ信号と前記バランス選択手段で生成した
バランス信号との論理和結果をプリチャージ回路に供給
する論理和回路で構成することもできる。
【0033】
【発明の実施の形態】まず、本発明の第1の実施形態に
ついて図面を参照しながら説明する。
【0034】本発明の第1の実施形態の主要部の構成を
ブロック図で示した図1を参照すると、本発明の半導体
記憶装置1は、データを記憶するメモリセルC(i,
j)(i=1〜m、j=1〜n、mおよびnは整数)が
配置されたアレイ部11aと、センスアンプ部12と、
バランス回路13と、YSW部14と、ライト制御回路
(WS)15aと、カラムアドレスデコード回路(A
D)16と、バランス選択回路17j(j=1〜n)
と、YDEC部18j(j=1〜n)と、遅延回路(d
elay)19とを有する。
【0035】アレイ部11aは、アレイ部11aの平面
上のX方向に延長されるワード線WL1〜WLmとY方
向に延長されるデジット線D1〜Dnおよびデジット線
D1B〜DnBがマトリクス状に配置され、マトリクス
の交叉点にメモリセルC(i,j)(i=1〜m,j=
1〜n)が配置されている。
【0036】メモリセルC(i,j)(i=1〜m,j
=1〜n)は、転送ゲートとなるNチャネル型MOSト
ランジスタおよび記憶データを保持する容量素子を1つ
の記憶単位として構成される。
【0037】デジット線対DjおよびDjBは互いに相
補の関係を有し、デジット線DjBはデジット線Djの
信号レベルの極性反転レベルを転送する。
【0038】アレイ部11aは、デジット線対をVCC
/2レベルに設定するデジットプリチャージ回路DPj
(j=1〜n)がデジット線対Dj、DjB(j=1〜
n)ごとに設けられている。
【0039】これらのデジット線対Dj、DjB(j=
1〜n)は、対応する各デジットプリチャージ回路DP
j(j=1〜n)によって書き込み/読み出し動作が行
われる時以外は、VCC/2のレベルにプリチャージさ
れる。
【0040】そのデジットプリチャージ回路DPj(j
=1〜n)は、この半導体記憶装置のプリチャージ期間
にVCCレベルになりアクティブ期間にはGNDレベル
になるプリチャージ制御信号PDLにより制御される。
プリチャージ制御信号PDLはプリチャージ信号Φpか
ら生成される。
【0041】デジットプリチャージ回路DPj(j=1
〜n)は、その構成を示した図5を参照すると、デジッ
ト線対Dj、DjB(j=1〜n)間にソースまたはド
レインが接続されたNチャネル型MOSトランジスタN
1と、デジット線対Dj、DjB(j=1〜n)間に直
列接続されたNチャネル型MOSトランジスタN2およ
びN3とを有する。
【0042】これらのトランジスタN1,N2,N3の
各ゲートにはプリチャージ制御信号PDLの信号線が共
通接続される。トランジスタN2およびN3の直列接続
点となるソースにはVCC/2が供給される。トランジ
スタN2のドレインはデジット線Djに接続され、トラ
ンジスタN3のドレインはデジット線DjBに接続され
た構成である。
【0043】センスアンプ部12は、各デジット線対毎
に設けられるセンスアンプSAj(j=1〜n)を有
し、図示しないセンスアンプ制御信号により活性化され
プリチャージ制御信号PDLと同程度の時間で非活性と
なる。
【0044】バランス回路13は、デジット線対Dj、
DjB(j=1〜n)間にソースまたはドレインが接続
されたNチャネル型MOSトランジスタBj(j=1〜
n)を有し、ゲートにそれぞれ対応するバランス信号Φ
wpj(j=1〜n)の信号線が接続されている。
【0045】バス接続切換部(YSW)部は、デジット
線Djごとにソースまたはドレインが個別に接続され、
I/OTバスにドレインまたはソースが共通接続される
Nチャネル型MOSトランジスタYjT(j=1〜n)
が設けられている。同様に、デジット線DjBごとにソ
ースまたはドレインが個別に接続され、I/ONバスに
ドレインまたはソースが共通接続されるNチャネル型M
OSトランジスタYjN(j=1〜n)が設けられてい
る。
【0046】データバス線対I/OBus(I/ON、
I/OT)は、後述するライト制御回路(WS)15a
により増幅されたライトデータDwを、アレイ部11a
内に伝達する相補の信号線である。
【0047】ライト制御回路(WS)15aは、その構
成を示した図3を参照すると、ライト制御信号Φwおよ
びカラムアドレスストローブ(CAS)信号Φcを入力
するNAND回路151と、このNAND回路151の
出力を遅延させる遅延回路(delay)152と、こ
の遅延回路152の出力およびNAND回路151の出
力を入力すると共にその論理積否定結果をバランス選択
制御信号(Φwae)として出力するNAND回路15
3と、NAND回路153の出力およびライトデータD
wを入力し論理積否定をとるNAND回路154と、N
AND回路153の出力を極性反転させるインバータ1
55と、インバータ155の出力およびライトデータD
wを入力し論理和否定をとるNOR回路156と、ゲー
トにNAND回路154の出力を入力しソースをVCC
に接続するとともにドレインを出力端子I/OTに接続
するPチャネル型MOSトランジスタP11と、ゲート
にNOR回路156の出力を入力しドレインをGNDに
接続するとともにソースを出力端子I/ONに接続する
Nチャネル型MOSトランジスタN11とを有する。
【0048】さらに、書き込みデータDwを極性反転す
るインバータ157と、インバータ157の出力とNA
ND回路153の出力を入力し論理積否定をとるNAN
D回路158と、インバータ155の出力およびインバ
ータ157の出力を入力し論理和否定をとるNOR回路
159と、ゲートにNAND回路158の出力を入力し
ソースをVCCに接続するとともにドレインを出力端子
I/ONに接続するPチャネル型MOSトランジスタP
12と、ゲートにNOR回路159の出力を入力しドレ
インをGNDレベルに接続するとともにソースを出力端
子I/ONに接続するNチャネル型MOSトランジスタ
N12とを有して構成する。すなわち、CAS信号Φc
およびライト制御信号Φwにより活性化される。
【0049】カラムアドレスデコード回路(AD)16
は、その構成を示した図4を参照すると、インバータ1
61v(v=1〜x)と、NAND回路162j(j=
1〜n)と、インバータ163j(j=1〜n)とを有
し、カラムアドレス信号Φav(v=1〜x)をCAS
信号Φcに同期してデコードし、カラムアドレスのデコ
ード信号Φdj(j=1〜n)を出力する構成である。
すなわち、CAS信号Φcにより活性化される。
【0050】本発明のバランス選択回路(BA)17j
(j=1〜n)は、カラムアドレスのデコード信号Φd
j(j=1〜n)およびバランス選択制御信号Φwea
とを入力するNAND回路BNAj(j=1〜n)と、
CAS信号Φcを遅延回路(delay)19で遅延さ
せた遅延信号ΦcdlyおよびNAND回路BNAj
(j=1〜n)の出力を入力するNOR回路BNOj
(j=1〜n)とから構成する。
【0051】列デコーダ(YDEC)部18は、遅延信
号Φcdlyおよびカラムアドレスデコード信号Φdj
(j=1〜n)を入力するNAND回路YNAj(j=
1〜n)と、NAND回路YNAjの出力を極性反転さ
せるインバータYIj(j=1〜n)とから構成する。
すなわち、CAS信号Φcの遅延信号Φcdlyとカラ
ムアドレスのデコード信号Φdj(j=1〜n)によっ
てメモリーセルが接続された各デジット線対とI/OB
usとの接続・分離を制御する。
【0052】ここで、この実施形態で使用する信号を説
明しておく。
【0053】CAS信号Φcは、メモリセルの情報を得
るために必要なデジット線対Dj、DjB(j=1〜
n)の選択制御およびライト・リード動作制御をつかさ
どる信号である。
【0054】遅延信号Φcdlyは、CAS信号Φcか
ら遅延回路(delay)を通じて生成される信号であ
る。
【0055】ライト制御信号Φwは、外部より取り込ま
れたライトデータDwをアレー部11a内に伝達させる
ことを可能にする信号である。
【0056】バランス選択制御信号Φwaeは、ライト
制御回路(WS)15aから出力されバランス選択回路
17を制御する信号である。
【0057】カラムアドレス信号Φav(v=1〜x)
は、外部から供給されるカラムアドレスを指定するため
の信号である。
【0058】デコード信号Φdj(j=1〜n)は、カ
ラムアドレスデコード回路(AD)16の出力である。
【0059】制御信号Φyj(j=1〜n)は、YDE
C部18の出力信号であり、YSW部14のトランジス
タYjT(j=1〜n)、YjN(j=1〜n)の導通
制御を行う信号である。
【0060】バランス信号Φwpj(j=1〜n)は、
前述のバランス選択制御信号Φwaeおよび遅延信号Φ
cdlyおよびデコード信号Φdj(j=1〜n)によ
ってライト時のデジット線対のバランス選択を制御する
信号である。
【0061】次に、図1および本実施形態の動作説明用
タイミングチャートを示した図2参照しながら、上述し
た構成からなる本発明の半導体記憶装置の動作を説明す
る。
【0062】先ず、タイミングt0以前にデジットプリ
チャージ回路DPj(j=1〜n)を制御するプリチャ
ージ制御信号PDLをロウレベルとし、各デジット線対
Dj、DjB(j=1〜n)のプリチャージおよびバラ
ンスを解除する。
【0063】その後、行列状に配置されたメモリセルC
(i,j)(i=1〜m,j=1〜n)が接続されるワ
ード線WLi(i=1〜m)のうち、いずれか1つが選
択されそのワード線のレベルは、メモリセルの転送ゲー
トとなるNチャネル型MOSトランジスタの閾値分だけ
高い電圧に設定されているのでVCC+Nchトランジ
スタの閾値レベルとなる。
【0064】ここで、仮にワード線WL1が選択された
とすると、このワード線WL1に接続されるメモリセル
C(1,j)(j=1〜n)が予め蓄えていた情報が電
荷の移動、即ち、容量結合によりVCC/2の電位にプ
リチャージされていたデジット線対Dj、DjB(j=
1〜n)に読み出される。
【0065】その後、センスアンプ部12を活性化する
ことにより、デジット線対Dj、DjB(j=1〜n)
は、各々VCCレベル又はGNDレベルに増幅される。
【0066】次にライト動作を説明する。
【0067】先ず、外部より取り込まれたライトデータ
Dwをデータバス線対I/OBusを通じてアレイ部1
1aに伝達させるため、タイミングt0においてライト
制御信号ΦwをGNDレベルからVCCレベルに変化さ
せる。
【0068】次に、タイミングt1において、デジット
線対の選択制御およびライト・リード動作制御をつかさ
どるCAS信号ΦcをVCCレベルにすることにより、
バランス選択回路17j(j=1〜n)を制御するバラ
ンス選択制御信号ΦwaeがGNDレベルからVCCレ
ベルに変化する。
【0069】さらにカラムアドレス信号Φav(v=1
〜x)によりカラムアドレスのデコード信号Φdj(j
=1〜n)が選択される。ここでは仮にΦd1が選択さ
れたとすると、このカラムアドレスのデコード信号Φd
1がGNDレベルからVCCレベルに変化して、バラン
ス選択回路17j(j=1〜n)のバランス信号Φwp
1が選択されるとともに、GNDレベルからVCCレベ
ルに変化する。
【0070】バランス信号Φwp1がVCCレベルに変
化したことにより、バランス信号Φwp1で制御される
バランス回路13のトランジスタB1が導通状態とな
る。その結果、デジット線対(D1、D1B)のVCC
レベル、GNDレベルをVCC/2レベル近辺まで電位
をバランスさせることができる。
【0071】タイミングt2において、CAS信号Φc
が遅延回路(delay)19を通じて生成された遅延
信号Φcdlyが、GNDレベルからVCCレベルに変
化することにより、バランス信号Φwp1がVCCレベ
ルからGNDレベルに変化する。その結果、バランス回
路13のトランジスタB1が非導通状態となり、デジッ
ト線対のバランスを解除する。
【0072】同時に、カラムアドレスのデコード信号Φ
d1で選択されたYSW部14のトランジスタY1T,
Y1Nの導通を制御する制御信号Φy1がGNDレベル
からVCCレベルに変化してトランジスタY1T,Y1
Nが導通する。
【0073】トランジスタY1T,Y1Nが導通するこ
とにより、ライトデータDwがデータバス線対I/OB
us(I/OT、I/ON)を通じてデジット線対に伝
達され、デジット線対からメモリセルC(1,1)にデ
ータの書き込みが行われる。
【0074】上述したようにライト動作ではYSW部1
4を制御する制御信号Φy1がVCCレベルになりトラ
ンジスタY1T、Y1Nが導通することにより、データ
バス線対(I/OT,I/ON)とデジット線対が導通
状態となり、ライトデータDwをデジット線対へ伝達さ
せる。この時にアレイ部11aにはセンスアンプ12が
存在する。この時センスアンプSA1は活性状態であ
り、デジット線対のレベルが、センスアンプSA1が反
転を感知するレベル(VCC/2から微少差電位がつい
たレベル)に達すると、センス動作を開始する。
【0075】つまり、YSW部14を制御する制御信号
Φy1がVCCレベルの時、デジット線対はデータバス
線対(I/OT,I/ON)とセンスアンプSA1によ
り差電位がついていく。
【0076】制御信号Φy1がGNDレベルになった後
は、センスアンプSA1により差電位がついていく。な
お、センスアンプSAj(j=1〜n)を制御する、こ
こでは図示しない制御信号はプリチャージ制御信号PD
Lと同程度の時間で非活性となる。
【0077】このため後述の制御信号Φy1がVCCレ
ベルとなる期間が終了しても、デジット線D1Bは緩や
かに立ち上がる。
【0078】一方、デジット線D1の方は、制御信号Φ
y1がVCCレベルの期間を終了してもデジット線D1
のレベルはセル電位と共に、プリチャージ制御信号PD
Lが立ち上がるまで下がり続けるが、これは上述と同じ
理由でセンスアンプ経由の放電になる。
【0079】メモリセルCへのライトデータDwの書き
込みが終了した後は、タイミングt5においてYSW部
14の制御信号Φy1がVCCレベルからGNDレベル
に変化してトランジスタY1T,Y1Nが非導通状態に
なり、ライトデータDwをアレイ部11aへ伝達する期
間が終了する。
【0080】一方、タイミングt4においてプリチャー
ジ信号ΦpがVCCレベルに変化することにより、選択
されたワード線WL1をGNDレベルに変化させ、プリ
チャージ制御信号PDLもVCCレベルに変化させて各
デジット線対のプリチャージを行うことにより、ライト
動作が完了し、デジット線対のレベルはVCC/2レベ
ルにプリチャージされる。
【0081】なお、プリチャージ信号ΦpをVCCレベ
ルとするタイミングt4は、デジット線対Dj、DjB
(j=1〜n)の選択制御およびライト・リード動作制
御をつかさどるCAS信号ΦcをGNDレベルにするタ
イミングt3から、ある一定期間(以下、tCPS区
間)以上経過していなければならない。
【0082】タイミングt7において、ライト制御信号
ΦwをVCCレベルからGNDレベルに立ち下げて、書
き込み制御を終了する。
【0083】ここで、遅延回路(delay)を通じて
生成された遅延信号Φcdlyは、YSW部14を制御
する制御信号Φyj(j=1〜n)の活性化するタイミ
ング調整のための信号である。
【0084】すなわち、ライト制御回路(WS)15a
でライトデータDwの値が決定する前にYSW部14の
制御信号Φy1が活性化状態になると、ライトデータD
wが決定する前のデータをI/OBusからメモリセル
Cに書き込むことになるので、そのような事態を防ぐた
めに設けてある。
【0085】クロック周波数が高い高速動作でのライト
時においては、tCPS区間が最短、すなわち規格の下
限値となる場合が予想される。そのため、特にメモリセ
ルC(1,1)が予め蓄えていたデータの逆データをラ
イトする場合においては、デジット線対(D1,D1
B)の反転動作、ひいてはメモリセルC(1,1)への
書き込みレベルが充分ではない状態で、プリチャージ信
号Φpによってデジット線対がVCC/2レベルへプリ
チャージされることから、所望のライトデータDwをア
レイ部11aへ伝達できなくなる可能性がある。
【0086】従って、ライト制御回路(WS)15aか
ら出力されるバランス選択制御信号Φwaeと、カラム
アドレスのデコード信号Φdj(j=1〜n)のうちか
ら選択された1つのデコード信号とが、共にVCCレベ
ルで、CAS信号Φcから遅延回路(delay)によ
り生成された遅延信号ΦcdlyがGNDレベルにある
区間において、センスアンプ部12でVCC・GNDレ
ベルに増幅されたデジット線対のバランスを行うことが
可能となる。
【0087】したがって、tCPS区間が最短となった
場合でも安定したライト動作が可能となる。tCPS区
間が規格値の下限値よりも小さくなった場合も、同様に
安定したライト動作が可能となる。
【0088】上述したように、本発明の半導体記憶装置
は、メモリセルが予め蓄えていたデータの逆データをラ
イトする場合で、かつtCPS区間が規格値下限の最短
となった場合、デジット線対の差電位が充分に確保でき
ず、ライトデータDwをメモリセルC(i,j)(i=
1〜m、j=1〜n)に充分に書き込めなくなることで
メモリセルのリストア効率が悪化し、所望のライトデー
タDwを与えられなくなるという現象を回避することが
できる。
【0089】従って、高周波でのライト動作において、
メモリセルのリストア効率を改善することが出来るよう
になり、安定したライト動作を行うことが出来る。
【0090】さらに、上述した実施形態によりデジット
線対をバランスさせることで、ライト制御回路(WS)
15aの出力トランジスタサイズを小さくすることがで
きるので、消費電流の低減という効果もある。
【0091】すなわち、ライト動作(バランス回路未使
用)では、デジット線対はDj(j=1〜n)/DjB
(j=1〜n)=VCC/GNDレベルにセンスされた
状態からDj(j=1〜n)/DjB(j=1〜n)=
GND/VCCレベルに反転させる必要がある。一方、
バランス回路を使用したライト動作では、デジット線対
はDj(j=1〜n)/DjB(j=1〜n)=VCC
/GNDレベルをセンス後に、バランス信号Φwpj
(j=1〜n)によりデジット線対はDj(j=1〜
n)/DjB(j=1〜n)=VCC/2レベルにバラ
ンスする。
【0092】その後、デジット線対をVCC/2レベル
からDj(j=1〜n)/DjB(j=1〜n)=GN
D/VCCレベルに反転させるため、仮にバランス回路
未使用時と使用時とにおいてライトする時間が同じでよ
い場合は、ライトバッファのサイズは小さいサイズで済
むことになる。
【0093】また、ワード線WLi(i=1〜m)の間
に等倍間隔(m/倍数)にバランス回路を置くことによ
り、より効果的にデジット線対のバランスを行うことが
できる。
【0094】すなわち、上述した実施形態では、センス
アンプ部12とYSW部14との間にバランス回路13
を1列だけ挿入しているが、1列だけではなくワード線
複数本ごとのデジット線対間にバランス回路をそれぞれ
挿入する、つまり、メモリセルアレイ内部に複数列のバ
ランス回路を有することもできる。
【0095】次に、本発明の第2の実施形態を説明す
る。
【0096】第2の実施形態の構成を示した図6を参照
すると、上述した第1の実施形態との相違点は、バラン
ス回路13のトランジスタBj(j=1〜n)に代え
て、ライト時のデジット線対のバランス選択を制御する
バランス信号Φwpj(j=1〜n)と各デジットプリ
チャージ回路DPj(j=1〜n)を制御するプリチャ
ージ信号PDL信号とを入力するNOR回路PNOj
(j=1〜n)と、NOR回路PNOj(j=1〜n)
の出力を極性反転して出力信号Φppj(j=1〜n)
を出力するインバータPIj(j=1〜n)とから構成
されるプリチャージバランス回路111j(j=1〜
n)を備え、出力信号Φppj(j=1〜n)をデジッ
トプリチャージ回路DPj(j=1〜n)の入力とする
ことにある。
【0097】すなわち、既存のデジットプリチャージ回
路DPj(j=1〜n)を利用して、ライト動作時に、
バランス信号Φwpj(j=1〜n)がGNDレベルか
らVCCレベルに変化すると、プリチャージバランス回
路111j(j=1〜n)の出力信号Φppj(j=1
〜n)もGNDレベルからVCCレベルに変化する。
【0098】ここで再び図5を参照すると、デジットプ
リチャージ回路DPj(j=1〜n)は、出力信号Φp
pj(j=1〜n)のVCCレベルによりNチャネル型
MOSトランジスタN1,N2,N3それぞれ導通状態
になり、トランジスタN1でデジット線対をバランス
し、トランジスタN2,N3のソースに与えられたVC
C/2レベルをドレインからデジット線対に供給するこ
とにより、バランスされたデジット線対はVCC/2レ
ベルに収束する。
【0099】したがって、出力信号Φppj(j=1〜
n)がVCCレベルの期間に、センスアンプ部12でV
CC・GNDレベルに増幅されたデジット線対のレベル
をVCC/2レベルにバランスさせるものである。
【0100】なお、各信号間の動作タイミング関係は、
図2のタイミングチャートで説明したものと同様であ
り、ここでの説明は省略する。
【0101】上述した第2の実施形態においても第1の
実施形態と同様に、高周波でのライト動作において、メ
モリセルのリストア効率を改善することが出来、安定し
たライト動作をすることができる。
【0102】また、デジット線対をバランスさせること
によりライト制御回路WSの出力トランジスタサイズを
小さくすることができるので、消費電流の低減という効
果もある。
【0103】さらに、ワード線WLi(i=1〜m)の
間に等倍間隔(m/倍数)にバランス回路を置くことに
より、より効果的にデジット線対のバランスを行うこと
ができ、信頼性も向上する。
【0104】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の半導体記
憶装置は、デジット線対およびデータ転送バス線対間に
挿入されるバス接続切換部とセンスアンプとを接続する
デジット線対間に、デジット線対の電位を電源電位の中
間電位に設定するバランス手段を設けるとともに、その
バランス手段は、ライト期間内に、カラムアドレススト
ローブ信号とその遅延信号とカラムアドレスを指定する
カラムアドレスデコード信号との論理合成を行うバラン
ス選択手段により、バランス動作が制御され、少なくと
も外部からメモリセルに書き込むデータ転送期間以前の
期間にバランス手段を活性化する。
【0105】したがって、高周波でのライト動作におい
て、メモリセルのリストア効率を改善することが出来、
安定したライト動作をすることができる。
【0106】また、デジット線対をバランスさせること
によりライト制御回路WSの出力トランジスタサイズを
小さくすることができるので、消費電流の低減という効
果もある。
【0107】さらに、ワード線WLi(i=1〜m)の
間に等倍間隔(m/倍数)にバランス回路を置くことに
より、より効果的にデジット線対のバランスを行うこと
ができ、信頼性も向上する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施形態の主要部の構成を示す
ブロック図である。
【図2】本発明の第1の実施形態におけるライト動作の
説明用タイミングチャートである。
【図3】ライト制御回路WSの回路図である。
【図4】カラムアドレスデコード回路の回路図である。
【図5】デジットプリチャージ回路の回路図である。
【図6】本発明の第2の実施形態の主要部の構成を示す
ブロック図である。
【図7】従来の半導体記憶装置の主要部の構成を示すブ
ロック図である。
【図8】図7に示した従来の半導体記憶装置におけるラ
イト動作の説明用タイミングチャートである。
【符号の説明】
11a,11b,11c アレイ部 12 センスアンプ部 13 バランス回路 14 YSW部 15a,15b ライト制御回路(WS) 16 カラムアドレスデコード回路(AD) 17j(j=1〜n) バランス選択回路(BA) 18j(j=1〜n) YDEC部 19 遅延回路(delay) 111j(j=1〜n) プリチャージバランス回路 151、153,154,158,162j(j=1〜
n),BNAj(j=1〜n),YNAj(j=1〜
n) NAND回路 156,159,BNOj,PNOj NOR回路 155,157,161j(j=1〜n),163j
(j=1〜n),YIj(j=1〜n),PIj(j=
1〜n) インバータ Dpj(j=1〜n) デジットプリチャージ回路 Dw ライトデータ I/OBus(I/ON、I/OT) データバス線
対 N1,N2,N3,Bj(j=1〜n),YjT(j=
1〜n),YjN(j=1〜n) Nチャネル型MO
Sトランジスタ Φav(v=1〜x) カラムアドレス信号 Φc CAS信号 Φdj(j=1〜n) カラムアドレスのデコード信
号 Φyj(j=1〜n) YSW部の制御信号 Φw ライト制御信号 Φwae バランス選択制御信号 Φwpj(j=1〜n) バランス信号

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 デジット線対およびデータ転送バス線対
    間に挿入されるバス接続切換部とセンスアンプとを接続
    する前記デジット線対間に、前記デジット線対の電位を
    電源電位の中間電位に設定するバランス手段を設けると
    ともに、前記バランス手段は、書き込み期間内に、カラ
    ムアドレスストローブ信号とその遅延信号とカラムアド
    レスを指定するカラムアドレスデコード信号との論理合
    成を行うバランス選択手段により、バランス動作が制御
    されることを特徴とする半導体記憶装置。
  2. 【請求項2】 書き込み期間内で、かつプリチャージ電
    圧が非活性状態時に、カラムアドレスストローブ信号と
    その遅延信号とカラムアドレスを指定するカラムアドレ
    スデコード信号との論理合成を行うバランス選択手段の
    出力するバランス信号に応答して、プリチャージ手段が
    デジット線対の電位を電源電位の中間電位にバランスさ
    せるプリチャージ制御手段を有することを特徴とする半
    導体記憶装置。
  3. 【請求項3】 書き込み期間内で、かつメモリセルがあ
    らかじめ保持するデータの逆データを前記メモリセル書
    き込むとき、カラムアドレスストローブ信号が活性状態
    から非活性状態に変化した直後からプリチャージ信号を
    活性化させるまでのあらかじめ規定された期間よりも短
    期間に前記プリチャージ信号が活性化しても、前記バラ
    ンス手段および前記バランス選択手段により前記デジッ
    ト線対をバランスさせた後にデータ転送を開始する請求
    項1または2記載の半導体記憶装置。
  4. 【請求項4】 少なくとも外部からメモリセルに書き込
    むデータ転送期間以前の期間に前記バランス手段を活性
    化する請求項1または2記載の半導体記憶装置。
  5. 【請求項5】 メモリセル内部のm(mは整数)本のワ
    ード線を有するとき、m/n(nは整数でm>n)の等
    間隔に対応する前記デジット線対間に前記バランス手段
    を設け、さらに前記バランス手段を前記バランス選択手
    段で制御して前記デジット線対をバランスさせる請求項
    1、2、3または4記載の半導体記憶装置。
  6. 【請求項6】 書き込み期間内で、かつメモリセルがあ
    らかじめ保持するデータの逆データを前記メモリセル書
    き込むとき、前記カラムアドレスストローブ信号が活性
    状態から非活性状態に変化した直後からプリチャージ信
    号を活性化させるまでのあらかじめ規定された期間より
    も短期間に前記プリチャージ信号が活性化しても、前記
    バランス手段および前記バランス選択手段により前記デ
    ジット線対の差電位をあらかじめ定める電圧範囲以上生
    じさせる請求項1、2、3、4または5記載の半導体記
    憶装置。
  7. 【請求項7】 前記バランス手段および前記バランス選
    択手段で生じさせた前記デジット線対の差電位により前
    記メモリセルに所望のデータを書き込む請求項1記載の
    半導体記憶装置。
  8. 【請求項8】 前記バランス手段はNチャネル型MOS
    トランジスタであり、前記バランス選択手段は、前記カ
    ラムアドレスストローブ信号とライト制御信号とから生
    成したバランス選択制御信号と外部アドレス信号をデコ
    ードしたカラムアドレスデコード信号とを入力する第1
    の論理積否定回路と、前記第1の論理積否定回路出力と
    前記カラムアドレスストローブ信号の遅延信号とを入力
    し前記バランス信号を生成して前記Nチャネル型MOS
    トランジスタのゲートに与える第1の論理和否定回路と
    から構成する請求項1記載の半導体記憶装置。
  9. 【請求項9】 前記バランス選択制御信号は、前記カラ
    ムアドレスストローブ信号とライト制御信号とを入力す
    る第2の論理積否定回路と、前記第2の論理積否定回路
    の出力を予め定める時間だけ遅らせる遅延手段と、前記
    遅延手段の出力する遅延信号と前記第2の論理積否定回
    路の出力とを入力する第3の論理積否定回路とから構成
    したバランス選択制御信号生成手段により生成する請求
    項8記載の半導体記憶装置。
  10. 【請求項10】 前記プリチャージ制御手段は、前記プ
    リチャージ信号と前記バランス選択手段で生成したバラ
    ンス信号との論理和結果をプリチャージ回路に供給する
    論理和回路で構成した請求項2記載の半導体記憶装置。
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