JP2005222659A - Semiconductor memory device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、半導体記憶装置に関し、特にワード線を駆動するワードドライバの改良に関するものである。 The present invention relates to a semiconductor memory device, and more particularly to improvement of a word driver for driving a word line.
DRAM(Dynamic Random Access Memory)のメモリセルは、一般にメモリセルトランジスタとメモリセルキャパシタとを有する。メモリセルトランジスタは、例えばPMOSトランジスタで構成され、そのゲートがワード線に接続される。メモリセルキャパシタは、メモリセルトランジスタを介してビット線に接続される。1つのロウ(行)を構成する複数のメモリセルに着目すると、その各々のメモリセルトランジスタのゲートが共通のワード線に接続される。このワード線を駆動するのがワードドライバである。ワードドライバは、ロウデコーダの出力により選択されたとき、対応するワード線にロー(Low)レベル電圧の信号を供給する。これにより、当該ロウに属する全てのPMOSメモリセルトランジスタが活性化されて、当該ロウの読み出し動作又は書き込み動作が開始する。 A DRAM (Dynamic Random Access Memory) memory cell generally includes a memory cell transistor and a memory cell capacitor. The memory cell transistor is composed of a PMOS transistor, for example, and its gate is connected to the word line. The memory cell capacitor is connected to the bit line via the memory cell transistor. When attention is paid to a plurality of memory cells constituting one row (row), the gates of the respective memory cell transistors are connected to a common word line. A word driver drives the word line. When selected by the output of the row decoder, the word driver supplies a low level voltage signal to the corresponding word line. As a result, all the PMOS memory cell transistors belonging to the row are activated, and the read operation or write operation of the row is started.
従来の半導体記憶装置の1つとして、アドレスデコード機能を持つレベルシフタと、CMOS構成の出力段インバータとを有するワードドライバを備えたDRAMが知られている。出力段インバータは、例えばPMOSトランジスタとNMOSトランジスタとで構成され、両MOSトランジスタの各々のドレインがワード線に共通接続され、両MOSトランジスタの各々のゲートが互いに接続されて共通のゲート信号を受け取るように構成される。レベルシフタは、各々ある電源電圧で駆動された複数の入力信号により選択されたとき、当該電源電圧よりも高い他の電源電圧(以下、高電源電圧という。)で動作して、当該高電源電圧に設定されたハイ(High)レベル電圧を持つゲート信号を出力段インバータへ供給する。出力段インバータにおいてPMOSトランジスタのソースは高電源電圧に、NMOSトランジスタのソースは接地電圧にそれぞれ接続されており、レベルシフタからハイレベル電圧を持つゲート信号を受け取った出力段インバータは、対応するワード線の電圧をローレベル電圧(=接地電圧)に活性化する。一方、非選択ロウに割り当てられたワードドライバの出力段インバータは、接地電圧に設定されたローレベル電圧を持つゲート信号をレベルシフタから受け取り、対応するワード線の電圧をハイレベル電圧(=高電源電圧)に保持する(特許文献1参照)。
近年、特にアナログ回路及び他のロジック回路とともに同一半導体基板上に形成されるDRAMには、SOC(System On Chip)を低コストで実現するための高集積化だけでなく、大容量SRAM(Static Random Access Memory)の代替用途に用いることができる高速アクセス性能が要求されている。 In recent years, DRAMs formed on the same semiconductor substrate together with analog circuits and other logic circuits have not only high integration for realizing SOC (System On Chip) at low cost, but also large capacity SRAMs (Static Random). There is a demand for high-speed access performance that can be used as an alternative to (Access Memory).
DRAMアクセスを高速化するためには、ワードドライバの高速動作が不可欠である。ところが、上記従来のDRAMは、ワードドライバ中のレベルシフタと出力段インバータとが同じ電源電圧(=高電源電圧)で動作するものであったので、出力段インバータ中のMOSトランジスタの能力を増大させようとすると、当該MOSトランジスタのサイズを大きくせざるを得ない。これは、数が多いワード線の本数分だけワードドライバが必要であるため、DRAMレイアウト面積の増大につながる。 In order to speed up DRAM access, high-speed operation of the word driver is indispensable. However, in the conventional DRAM, since the level shifter in the word driver and the output stage inverter operate with the same power supply voltage (= high power supply voltage), the capacity of the MOS transistor in the output stage inverter will be increased. Then, the size of the MOS transistor has to be increased. This requires the number of word drivers corresponding to the number of word lines having a large number, leading to an increase in the DRAM layout area.
本発明の目的は、レイアウト面積の増大なしにワード線を高速駆動できるワードドライバを備えた半導体記憶装置を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a semiconductor memory device including a word driver capable of driving a word line at a high speed without increasing a layout area.
上記目的を達成するため、本発明は、ワードドライバの出力段インバータを構成するPMOSトランジスタ及びNMOSトランジスタに供給するゲート信号のハイレベル電圧を、出力段インバータを動作させるための電源電圧、つまりワード線のハイレベル電圧よりも高い電圧に設定することとしたものである。 To achieve the above object, according to the present invention, a high level voltage of a gate signal supplied to a PMOS transistor and an NMOS transistor constituting an output stage inverter of a word driver is used as a power supply voltage for operating the output stage inverter, that is, a word line. The voltage is set higher than the high level voltage.
例えば、ワードドライバは、出力段インバータに加えて、複数の入力信号を受け取るレベルシフタを有する。レベルシフタは、複数の入力信号のうち少なくとも1つが第1の電源電圧で駆動され、第1の電源電圧よりも高い第2の電源電圧で動作して、出力段インバータへ供給するゲート信号のハイレベル電圧を第2の電源電圧に設定する。出力段インバータは、第2の電源電圧よりも低い第3の電源電圧で動作して、複数のワード線のうちの対応するワード線へ供給する信号のハイレベル電圧を第3の電源電圧に設定する。 For example, the word driver includes a level shifter that receives a plurality of input signals in addition to the output stage inverter. The level shifter is driven by a first power supply voltage at least one of a plurality of input signals, operates at a second power supply voltage higher than the first power supply voltage, and is a high level of a gate signal supplied to the output stage inverter The voltage is set to the second power supply voltage. The output stage inverter operates at a third power supply voltage lower than the second power supply voltage, and sets a high level voltage of a signal supplied to the corresponding word line of the plurality of word lines to the third power supply voltage. To do.
あるいは、出力すべき複数のロウプリデコード信号の各々のハイレベル電圧を第1の電源電圧から、当該第1の電源電圧よりも高い第2の電源電圧へ昇圧するためのレベルシフタを有するロウプリデコーダと、昇圧された複数のロウプリデコード信号から、第2の電源電圧をハイレベル電圧とする複数のロウデコード信号を生成するためのロウデコーダとを備えることとする。各ワードドライバは、出力段インバータに加えて、複数のロウデコード信号のうちの対応するロウデコード信号を受け取る入力段インバータを有する。入力段インバータは、出力段インバータへ供給するゲート信号のハイレベル電圧を第2の電源電圧に設定する。出力段インバータは、第2の電源電圧よりも低い第3の電源電圧で動作して、複数のワード線のうちの対応するワード線へ供給する信号のハイレベル電圧を第3の電源電圧に設定する。 Alternatively, a row predecoder having a level shifter for boosting the high level voltage of each of the plurality of row predecode signals to be output from the first power supply voltage to a second power supply voltage higher than the first power supply voltage. And a row decoder for generating a plurality of row decode signals having the second power supply voltage as a high level voltage from the plurality of boosted row predecode signals. Each word driver has an input stage inverter that receives a corresponding row decode signal among a plurality of row decode signals in addition to the output stage inverter. The input stage inverter sets the high level voltage of the gate signal supplied to the output stage inverter to the second power supply voltage. The output stage inverter operates at a third power supply voltage lower than the second power supply voltage, and sets a high level voltage of a signal supplied to the corresponding word line of the plurality of word lines to the third power supply voltage. To do.
本発明によれば、ワードドライバの出力段インバータに与えるゲート信号のハイレベル電圧を従来よりも高くすることによって、レイアウト面積の増大なしに出力段インバータの高速動作が達成される。 According to the present invention, the high-speed operation of the output stage inverter can be achieved without increasing the layout area by making the high level voltage of the gate signal applied to the output stage inverter of the word driver higher than the conventional one.
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図1は、本発明に係るDRAMを搭載したシステムLSIチップを示している。図1のシステムLSIチップ100は、DRAM101と、ロジック回路102と、アナログ回路103とが同一半導体基板上に形成させてなるものである。チップ周縁には多数のパッド104が形成されている。ロジック回路102は第1の電源電圧VDD(例えば1.5V)の供給を、アナログ回路103は第2の電源電圧VPP(例えば3.3V)の供給をそれぞれチップ外部から受ける。DRAM101は、第1の電源電圧VDD及び第2の電源電圧VPPの供給をチップ外部から受ける。更にDRAM101は、ロウアドレスストローブ信号/RAS、ロウアドレス信号Xad、カラムアドレス信号Yadなどの供給をロジック回路102から受ける。ロウアドレス信号Xad及びカラムアドレス信号Yadは、各々例えば8ビットの信号である。なお、第2の電源電圧VPPは、当該システムLSIチップ100に外部から供給される複数の電源電圧のうち最も高い電源電圧である。
FIG. 1 shows a system LSI chip on which a DRAM according to the present invention is mounted. A
一般に、低電圧で高速の回路動作を実現するには、MOSトランジスタのゲート酸化膜を薄膜化してその飽和電流を高める必要があるが、薄いゲート酸化膜に高いゲート電圧を加えることは信頼性上問題となる。このため、例えば0.15μmプロセス世代に属する図1のシステムLSIチップ100では、第1の電源電圧VDD(=1.5V)で動作するロジック回路102は薄いゲート酸化膜のMOSトランジスタで形成し、これよりも高い第2の電源電圧VPP(=3.3V)で動作するアナログ回路103は厚いゲート酸化膜のMOSトランジスタで形成する。そして、これらゲート酸化膜厚の異なるMOSトランジスタは、それぞれの電圧(VDD又はVPP)がゲートに印加されることを前提に、飽和電流、しきい値電圧、最小ゲート長、素子分離長などが最適化される。
In general, in order to realize high-speed circuit operation at a low voltage, it is necessary to thin the gate oxide film of a MOS transistor and increase its saturation current. However, applying a high gate voltage to a thin gate oxide film is not reliable. It becomes a problem. Therefore, for example, in the
図2は、図1中のDRAM101の概略構成を示している。図2のDRAM101が有するメモリアレイ201は、複数のワード線202と、複数のビット線203と、それらの交点に各々配置された複数のメモリセル204とで構成されている。8ビットのロウアドレス信号Xadに対応して、ワード線202の本数は256となっている。互いに隣接する2本のビット線203はビット線対BL,/BLとして相補動作する。図2のDRAM101は、アドレスラッチ回路205と、ロウプリデコーダ206と、ロウデコーダ207と、ワードドライバブロック208と、センスアンプブロック210とを更に備えている。カラムアドレス信号Yadを受け取るカラム系のデコーダ、その他のコントローラなどの構成は、一般的なDRAMと同様であるため省略する。
FIG. 2 shows a schematic configuration of the
図2において、アドレスラッチ回路205にはロウアドレス信号Xad及びロウアドレスストローブ信号/RASが、ロウプリデコーダ206にはアドレスラッチ回路205の出力及びロウアドレスストローブ信号/RASがそれぞれ供給される。ロウプリデコーダ206の出力はロウデコーダ207に、ロウデコーダ207の出力はワードドライバブロック208にそれぞれ供給される。ワードドライバブロック208は、各々複数のワード線202のうちの対応するワード線を駆動するための複数のワードドライバを備えたものである。メモリセル204からビット線203上に読み出された信号は、センスアンプブロック210により増幅されるようになっている。この際、センスアンプブロック210は、ビット線203のハイレベル電圧を第1の電源電圧VDDに設定する。
In FIG. 2, the
図3は、図2中のメモリセル204の詳細構成を示している。図3のメモリセル204は、対応するワード線202に接続されたゲートを持つPMOSメモリセルトランジスタ221と、このPMOSメモリセルトランジスタ221を介して対応するビット線203に接続されたメモリセルキャパシタ222とを有するものである。
FIG. 3 shows a detailed configuration of the
図4は、図2中のアドレスラッチ回路205の詳細構成を示している。図4のアドレスラッチ回路205は、8個のDフリップフロップで構成され、8ビットのロウアドレス信号Xad(つまり、Xad0〜Xad7)をロウアドレスストローブ信号/RASに同期してラッチし、8ビットのロウアドレスラッチ信号AX0〜AX7を出力するものである。
FIG. 4 shows a detailed configuration of the
図5は、図2中のロウプリデコーダ206の詳細構成を示している。図5のロウプリデコーダ206は、8個のインバータと、24個のANDゲートとで構成され、ロウアドレスラッチ信号の最下位2ビットAX0,AX1と、ロウアドレスストローブ信号/RASに基づくワード線起動信号IRASとに応じて4ビットのワードドライバユニット選択信号XPW0〜XPW3を生成し、ロウアドレスラッチ信号の中位3ビットAX2〜AX4から8ビットの第1組ロウプリデコード信号XPA0〜XPA7を生成し、かつロウアドレスラッチ信号の最上位3ビットAX5〜AX7から8ビットの第2組ロウプリデコード信号XPB0〜XPB7を生成するものである。なお、以下の説明では必要に応じて、4ビットのワードドライバユニット選択信号XPW0〜XPW3の各々のビットを、それぞれ第1、第2、第3及び第4のワードドライバユニット選択信号という。
FIG. 5 shows a detailed configuration of the
図6は、図2中のロウデコーダ207及びワードドライバブロック208の詳細構成を示している。図6のロウデコーダ207は、64個のANDゲートと、64個のインバータとで構成され、第1組ロウプリデコード信号XPA0〜XPA7と、第2組ロウプリデコード信号XPB0〜XPB7との組み合わせに応じて、64対のロウデコード信号AD0〜AD63,/AD0〜/AD63のうちのいずれか1対を活性化するものである。ワードドライバユニット選択信号XPW0〜XPW3は、ロウデコーダ207にて何らの処理をも受けずにワードドライバブロック208へ供給される。
FIG. 6 shows a detailed configuration of the
図6のワードドライバブロック208は、第1、第2、第3及び第4のワードドライバユニット701,702,703,704に分けられている。第1のワードドライバユニット701は、第1のワードドライバユニット選択信号XPW0により選択されたとき、64対のロウデコード信号AD0〜AD63,/AD0〜/AD63のうちの活性化された信号に応じて、64個のワード線ドライブ信号/WL0,/WL4,/WL8,…,/WL252のうちの対応する信号を活性化することにより、対応するワード線を駆動する。第2のワードドライバユニット702は、第2のワードドライバユニット選択信号XPW1により選択されたとき、64対のロウデコード信号AD0〜AD63,/AD0〜/AD63のうちの活性化された信号に応じて、64個のワード線ドライブ信号/WL1,/WL5,/WL9,…,/WL253のうちの対応する信号を活性化することにより、対応するワード線を駆動する。第3のワードドライバユニット703は、第3のワードドライバユニット選択信号XPW2により選択されたとき、64対のロウデコード信号AD0〜AD63,/AD0〜/AD63のうちの活性化された信号に応じて、64個のワード線ドライブ信号/WL2,/WL6,/WL10,…,/WL254のうちの対応する信号を活性化することにより、対応するワード線を駆動する。第4のワードドライバユニット704は、第4のワードドライバユニット選択信号XPW3により選択されたとき、64対のロウデコード信号AD0〜AD63,/AD0〜/AD63のうちの活性化された信号に応じて、64個のワード線ドライブ信号/WL3,/WL7,/WL11,…,/WL255のうちの対応する信号を活性化することにより、対応するワード線を駆動する。
The
図7は、図6中の第1〜第4のワードドライバブロック701〜704の更に詳細な構成を示している。第1のワードドライバブロック701は64個のワードドライバ801を、第2のワードドライバブロック702は他の64個のワードドライバ841を、第3のワードドライバブロック703は更に他の64個のワードドライバ851を、第4のワードドライバブロック704は更に他の64個のワードドライバ861をそれぞれ含む。
FIG. 7 shows a more detailed configuration of the first to fourth word driver blocks 701 to 704 in FIG. The first
図8は、図6中の第1のワードドライバユニット701の更に詳細な構成を示している。なお、第2、第3及び第4のワードドライバユニット702〜704の各々の詳細構成も図8と同様であるので、図示を省略する。
FIG. 8 shows a more detailed configuration of the first
図8のワードドライバブロック701は、既に図7で説明したように、64個のワードドライバ801を備えている。図8中のインバータ802は、ワードドライバユニット選択信号XPW0を反転して得られる反転選択信号/WD0を、64個のワードドライバ801の各々へ供給するためのインバータである。そして、ワード線ドライブ信号/WL0を活性化するワードドライバ801は1対のロウデコード信号AD0,/AD0を、ワード線ドライブ信号/WL4を活性化するワードドライバ801は他の1対のロウデコード信号AD1,/AD1を、ワード線ドライブ信号/WL8を活性化するワードドライバ801は更に他の1対のロウデコード信号AD2,/AD2を更に受け取る。以下、ワード線ドライブ信号/WL0を活性化するワードドライバ801の詳細構成を説明するが、他のワード線ドライブ信号/WL4,/WL8,…,/WL252を活性化するワードドライバ801の各々の構成も同様である。
The
ワードドライバ801は、レベルシフタ51と出力段インバータ52とで構成される。レベルシフタ51は、3個のNMOSトランジスタ803,805,807と、2個のPMOSトランジスタ804,806とで構成され、各々第1の電源電圧VDD(=1.5V)で駆動された反転選択信号(第1の信号)/WD0と、非反転ロウデコード信号(第2の信号)AD0と、反転ロウデコード信号(第3の信号)/AD0とを受け取る。LVLは左ノード、LVRは右ノードである。出力段インバータ52は、1個のPMOSトランジスタ808と、1個のNMOSトランジスタ809とで構成される。
The
レベルシフタ51において、第1のPMOSトランジスタ804は、左ノードLVLに接続されたゲートと、第2の電源電圧VPP(=3.3V)に接続されたソースと、右ノードLVRに接続されたドレインとを持つ。第1のNMOSトランジスタ805は、反転選択信号/WD0に接続されたゲートと、接地電圧に接続されたソースと、右ノードLVRに接続されたドレインとを持つ。第2のPMOSトランジスタ806は、右ノードLVRに接続されたゲートと、第2の電源電圧VPPに接続されたソースと、左ノードLVLに接続されたドレインとを持つ。第2のNMOSトランジスタ807は、非反転ロウデコード信号AD0に接続されたゲートと、反転選択信号/WD0に接続されたソースと、左ノードLVLに接続されたドレインとを持つ。第3のNMOSトランジスタ803は、反転ロウデコード信号/AD0に接続されたゲートと、接地電圧に接続されたソースと、右ノードLVRに接続されたドレインとを持つ。
In the
出力段インバータ52において、PMOSトランジスタ808及びNMOSトランジスタ809は、各々のゲートが互いに接続されてレベルシフタ51の右ノードLVRから共通のゲート信号を受け取り、各々のドレインがワード線ドライブ信号/WL0に共通接続されている。PMOSトランジスタ808のソースは第3の電源電圧VINT(例えば2.0V)に、NMOSトランジスタ809のソースは接地電圧にそれぞれ接続されている。ここにおいて、第3の電源電圧VINTは、図1のDRAM101中の不図示の回路により、例えば第2の電源電圧VPPから生成される電圧である。
In the
なお、図8中に括弧書きで示すように、出力段インバータ52におけるゲート信号のハイレベル電圧を、当該システムLSIチップ100に外部から供給される複数の電源電圧のうち最も高い電源電圧である第2の電源電圧VPP(=3.3V)よりも低い第4の電源電圧VINT1(例えば2.8V)に設定することも可能である。ここにおいて、第4の電源電圧VINT1もまた、第3の電源電圧VINTと同様に、図1のDRAM101中の不図示の回路により、例えば第2の電源電圧VPPから生成される電圧である。ただし、VINT1>VINT>VDDを満たすようにする。
As shown in parentheses in FIG. 8, the high level voltage of the gate signal in the
図9は、図8中のワード線ドライブ信号/WL0がローレベル電圧に活性化される場合における図2のDRAM101の読み出し動作を示している。図9において、GNDは接地電圧を表す。
FIG. 9 shows a read operation of the
図9によれば、最初に、ロウアドレスストローブ信号/RASの立ち下がりエッジにおいて、8ビットのロウアドレス信号Xad(つまり、Xad0〜Xad7)がアドレスラッチ回路205の8個のDフリップフロップにラッチされ、与えられたロウアドレスが8ビットのロウアドレスラッチ信号AX(つまり、AX0〜AX7)として出力される。次に、ロウアドレスラッチ信号AXの8ビットのうちの上位6ビットを受けて、ロウプリデコーダ206より第1組ロウプリデコード信号XPA(つまり、XPA0〜XPA7)及び第2組ロウプリデコード信号XPB(つまり、XPB0〜XPB7)が出力される。この際、第1組ロウプリデコード信号XPAの8ビットのうちロウアドレスラッチ信号の中位3ビットAX2〜AX4で決まる1ビットがハイレベル電圧(VDD)に、その他がローレベル電圧(GND)となる。同様に、第2組ロウプリデコード信号XPBの8ビットのうちロウアドレスラッチ信号の最上位3ビットAX5〜AX7で決まる1ビットがハイレベル電圧(VDD)に、その他がローレベル電圧(GND)となる。続いて、これらロウプリデコード信号XPA,XPBを受けたロウデコーダ207の働きによって、非反転及び反転ロウデコード信号AD0,/AD0がそれぞれハイレベル電圧(VDD)、ローレベル電圧(GND)になる。この結果、ワードドライバ801のレベルシフタ51において、第2のNMOSトランジスタ807のゲート電圧が第1の電源電圧VDDまで上昇する。また、第3のNMOSトランジスタ803のゲート電圧が接地電圧GNDとなり、当該第3のNMOSトランジスタ803はオフする。一方、ワードドライバ選択信号XPW0〜XPW3の4ビットは、いずれもまだローレベル電圧(GND)にあるため、反転選択信号/WD0のレベルは第1の電源電圧VDDとなっている。この際、第1のNMOSトランジスタ805がオンで右ノードLVRがローレベル電圧(GND)となり、出力段インバータ52のPMOSトランジスタ808がオンとなるので、非反転及び反転ロウデコード信号AD0,/AD0によって選択されたワード線ドライブ信号/WL0は、第3の電源電圧VINTに保持される。この間、ビット線対BL,/BLは、プリチャージ回路(不図示)の働きにより、第1の電源電圧VDDと接地電圧GNDとの中間の電圧にプリチャージされている。
According to FIG. 9, first, the 8-bit row address signal Xad (that is, Xad0 to Xad7) is latched by the eight D flip-flops of the
次に、ワード線起動信号IRASがハイレベル電圧(VDD)となると、ワードドライバ選択信号XPW0〜XPW3の4ビットのうちロウアドレスラッチ信号の最下位2ビットAX0,AX1で決まる1ビット(ここではXPW0)がハイレベル電圧(VDD)に、その他がローレベル電圧(GND)となる。したがって、図8及び図9に示した反転選択信号/WD0がローレベル電圧(GND)となる。このとき、ワードドライバ801のレベルシフタ51において、第2のPMOSトランジスタ806の内部抵抗が第2のNMOSトランジスタ807の内部抵抗よりも大きくなるように両MOSトランジスタ806,807のサイズを前もって設定しておけば、左ノードLVLの電圧がほぼ接地電圧GNDとなる。したがって、第1のPMOSトランジスタ804がオンし、右ノードLVRの電圧が第2の電源電圧VPP(又は第4の電源電圧VINT1)となることによって、出力段インバータ52のNMOSトランジスタ809がオンし、ワード線ドライブ信号/WL0が接地電圧GNDに放電される。これにより、当該ワード線ドライブ信号/WL0に係るワード線202に接続されたメモリセル204の記憶データがビット線203に読み出され、ビット線対BL,/BLの各々の電圧がセンスアンプブロック210の働きによって確定する。具体的には、ビット線対BL,/BLのうち記憶データで決まる一方のビット線の電圧が第1の電源電圧VDDに、他方のビット線の電圧が接地電圧GNDとなる。
Next, when the word line activation signal IRAS becomes the high level voltage (VDD), one bit (here XPW0) determined by the least significant two bits AX0 and AX1 of the row address latch signal among the four bits of the word driver selection signals XPW0 to XPW3. ) Becomes a high level voltage (VDD), and the others become a low level voltage (GND). Therefore, the inversion selection signal / WD0 shown in FIGS. 8 and 9 becomes the low level voltage (GND). At this time, in the
その後、ワード線起動信号IRASがローレベル電圧(GND)となると、ワードドライバ選択信号XPW0〜XPW3の4ビットの全てがローレベル電圧(GND)となり、反転選択信号/WD0は第1の電源電圧VDDに充電される。このとき、レベルシフタ51において、左ノードLVLは第1の電源電圧VDDから第2のNMOSトランジスタ807のしきい値電圧分だけ低い電圧となって、第1のPMOSトランジスタ804がオフする。同時に第1のNMOSトランジスタ805がオンするため、右ノードLVRは接地電圧GNDに放電され、出力段インバータ52のPMOSトランジスタ808がオンして、ワード線ドライブ信号/WL0が再び第3の電源電圧VINTに充電される。
Thereafter, when the word line activation signal IRAS becomes the low level voltage (GND), all four bits of the word driver selection signals XPW0 to XPW3 become the low level voltage (GND), and the inverted selection signal / WD0 is the first power supply voltage VDD. Is charged. At this time, in the
以上のとおり、図8の構成によれば、ワード線202のハイレベル電圧VINTは、ビット線203のハイレベル電圧VDD(=1.5V)よりも高い電圧に設定される。ここで、ワード線202のハイレベル電圧VINTは、メモリセルキャパシタ222の長い電荷保持時間を確保すべく、PMOSメモリセルトランジスタ221のオフリーク電流が最小となるように設定するのがよい(図3参照)。具体的には、ビット線203のハイレベル電圧VDDが上記のとおり1.5Vである場合、これよりも0.5V程度高い電圧、つまり2.0V程度にワード線202のハイレベル電圧VINTを設定することで、PMOSメモリセルトランジスタ221のオフリーク電流を最小化することができる。PMOSメモリセルトランジスタ221のゲート電圧が2.0Vよりも低くなるとチャネルリークが増加し、逆に2.0Vよりも高くなるとGIDL(Gate Induced Drain Leakage)が増加するのである。
As described above, according to the configuration of FIG. 8, the high level voltage VINT of the
しかも、図8の構成によれば、レベルシフタ51における右ノードLVRのハイレベル電圧、すなわち出力段インバータ52におけるゲート信号のハイレベル電圧(VPP=3.3V、又はVINT1=2.8V)は、ワード線ドライブ信号/WL0のハイレベル電圧、すなわちワード線202のハイレベル電圧VINT(=2.0V)よりも高い電圧に設定される。これにより、出力段インバータ52のNMOSトランジスタ809のオン電流を従来よりも増加させることができ、小さな素子でワード線202を高速に駆動することができる。ただし、レイアウト面積の制約からレベルシフタ51のレベルシフト比(P/Nトランジスタ定数比)をあまり大きくすることができない場合には、レベルシフタ51の動作電圧を、上記のとおり外部から供給される第2の電源電圧VPPよりも低い第4の電源電圧VINT1に設定するのがよい。
In addition, according to the configuration of FIG. 8, the high level voltage of the right node LVR in the
また、図8の構成によれば、レベルシフタ51がアドレスデコード機能を持つので、ロウデコーダ207の構成を簡略化できる結果、DRAM101のレイアウト面積を削減できる。
Further, according to the configuration of FIG. 8, since the
なお、レベルシフタ51を構成するMOSトランジスタ803〜807と、出力段インバータ52を構成するMOSトランジスタ808,809とは、ロジック回路102、アドレスラッチ回路205、ロウプリデコーダ206、ロウデコーダ207、センスアンプブロック210などを構成するMOSトランジスタに比べて厚いゲート酸化膜を有するものとする。ゲート酸化膜の耐圧などの信頼性を考慮したものである。
The
出力段インバータ52の動作電圧VINTはレベルシフタ51の動作電圧VPP(又はVINT1)よりも低いので、出力段インバータ52の高速動作のために、当該出力段インバータ52を構成するMOSトランジスタ808,809の各々のしきい値電圧を、レベルシフタ51を構成するMOSトランジスタ803〜807に比べて低い値(LVt)に設定しておくことができる。同様の理由から、出力段インバータ52を構成するMOSトランジスタ808,809の各々のゲート長を、レベルシフタ51を構成するMOSトランジスタ803〜807に比べて短く設定しておくこともできる。MOSトランジスタ808,809の各々のゲート長を短くすることにより、それらのオン抵抗が減少するので、ソース・ドレイン間電圧が同じでもより多くの電流を流せて、高速スイッチングを達成できる。
Since the operating voltage VINT of the
図10は、図8のワードドライバユニット701の変形例を示している。図10によれば、ロウデコーダ207の出力段にレベルシフタ821が設けられる。このレベルシフタ821の前段には1個のインバータ820が、その後段には2個のインバータ822,823がそれぞれ設けられる。前段インバータ820は、第1の電源電圧VDDをハイレベル電圧とするワードドライバユニット選択信号XPW0を反転して得られる信号をレベルシフタ821へ供給する。レベルシフタ821は、前段インバータ820から与えられた信号のハイレベル電圧を第1の電源電圧VDDから第2の電源電圧VPP(又は第4の電源電圧VINT1)へ昇圧する機能を持つ。したがって、このレベルシフタ821の出力に応じて、一方の後段インバータ822はワードドライバユニット選択信号XPW0に基づく非反転選択信号WD0を、他方の後段インバータ823はワードドライバユニット選択信号XPW0を反転して得られる反転選択信号/WD0をそれぞれ64個のワードドライバ801へ分配する。これら非反転及び反転選択信号WD0,/WD0のハイレベル電圧は、第2の電源電圧VPP(又は第4の電源電圧VINT1)に設定される。そして、ワード線ドライブ信号/WL0を活性化するワードドライバ801は1対のロウデコード信号AD0,/AD0を、ワード線ドライブ信号/WL4を活性化するワードドライバ801は他の1対のロウデコード信号AD1,/AD1を、ワード線ドライブ信号/WL8を活性化するワードドライバ801は更に他の1対のロウデコード信号AD2,/AD2を更に受け取る。これらのロウデコード信号のハイレベル電圧は、いずれも第1の電源電圧VDDである。
FIG. 10 shows a modification of the
図10のワードドライバ801は、レベルシフタ51が第3のPMOSトランジスタ810を更に有する点で、図8の構成と異なる。図10のレベルシフタ51は、反転選択信号(第1の信号)/WD0と、非反転選択信号(第2の信号)WD0と、非反転ロウデコード信号(第3の信号)AD0と、反転ロウデコード信号(第4の信号)/AD0とを受け取る。このレベルシフタ51において、第1のPMOSトランジスタ804は、左ノードLVLに接続されたゲートと、第2の電源電圧VPP(又は第4の電源電圧VINT1)に接続されたソースと、右ノードLVRに接続されたドレインとを持つ。第1のNMOSトランジスタ805は、反転選択信号/WD0に接続されたゲートと、接地電圧に接続されたソースと、右ノードLVRに接続されたドレインとを持つ。第2のPMOSトランジスタ806は、右ノードLVRに接続されたゲートと、第2の電源電圧VPP(又は第4の電源電圧VINT1)に接続されたソースと、左ノードLVLに接続されたドレインとを持つ。第2のNMOSトランジスタ807は、非反転ロウデコード信号AD0に接続されたゲートと、反転選択信号/WD0に接続されたソースと、左ノードLVLに接続されたドレインとを持つ。第3のNMOSトランジスタ803は、反転ロウデコード信号/AD0に接続されたゲートと、接地電圧に接続されたソースと、右ノードLVRに接続されたドレインとを持つ。第3のPMOSトランジスタ810は、非反転選択信号WD0に接続されたゲートと、第2の電源電圧VPP(又は第4の電源電圧VINT1)に接続されたソースと、左ノードLVLに接続されたドレインとを持つ。出力段インバータ52へ供給すべきゲート信号は、右ノードLVRから得られる。
The
図10の構成によれば、ワード線起動信号IRASにより活性化されるワードドライバユニット選択信号XPW0を昇圧することにより、第2の電源電圧VPP(又は第4の電源電圧VINT1)をハイレベル電圧とする非反転及び反転選択信号WD0,/WD0を生成し、これら非反転及び反転選択信号WD0,/WD0を64個のワードドライバ801へ分配することとしたので、レイアウト面積の制約からレベルシフタ51のレベルシフト比(P/Nトランジスタ定数比)をあまり大きくすることができない場合でも、出力段インバータ52のNMOSトランジスタ809のオン電流を従来よりも増加させることができ、小さな素子でワード線202を高速に駆動することができる。
According to the configuration of FIG. 10, the second power supply voltage VPP (or the fourth power supply voltage VINT1) is set to the high level voltage by boosting the word driver unit selection signal XPW0 activated by the word line activation signal IRAS. Non-inverted and inverted selection signals WD0 and / WD0 to be generated and these non-inverted and inverted selection signals WD0 and / WD0 are distributed to the 64
しかも、ワード線ドライブ信号/WL0の電圧をローレベル電圧(GND)からハイレベル電圧(VINT)に復帰させる際に、第3のPMOSトランジスタ810のゲートに入力する非反転選択信号WD0がローレベル電圧(GND)となることで、左ノードLVLが第2の電源電圧VPP(又は第4の電源電圧VINT1)に高速に充電されて第1のPMOSトランジスタ804がオフし、同時に反転選択信号/WD0が第2の電源電圧VPP(又は第4の電源電圧VINT1)にまで上昇して第1のNMOSトランジスタ805がオンし、右ノードLVRが高速に接地電圧GNDに下がることで、ワード線ドライブ信号/WL0が第3の電源電圧VINTに高速に充電される。
In addition, when the voltage of the word line drive signal / WL0 is restored from the low level voltage (GND) to the high level voltage (VINT), the non-inversion selection signal WD0 input to the gate of the
また、ロウデコーダ207中のレベルシフタ821は64個のワードドライバ801に対して1つ配置されるだけで面積増大の影響は小さく、むしろ各ワードドライバ801に設けられているレベルシフタ51のレベルシフト比を小さくできることによる面積削減効果の方が大きい。
Further, only one
なお、非反転及び反転選択信号WD0,/WD0のハイレベル電圧をノードLVRのハイレベル電圧より高くしてもよい。例えば、ロウデコーダ207中のレベルシフタ821の動作電圧を第2の電源電圧VPPとし、各ワードドライバ801中のレベルシフタ51の動作電圧を第4の電源電圧VINT1とすることができる。
Note that the high level voltage of the non-inversion and inversion selection signals WD0 and / WD0 may be higher than the high level voltage of the node LVR. For example, the operating voltage of the
図11は、図5のロウプリデコーダ206の第1の変形例を示している。図11によれば、ロウプリデコーダ206の出力段にレベルシフタ400が設けられる。このレベルシフタ400は、4ビットのワードドライバユニット選択信号XPW0〜XPW3と、8ビットの第1組ロウプリデコード信号XPA0〜XPA7と、8ビットの第2組ロウプリデコード信号XPB0〜XPB7とを含むロウプリデコーダ206の全ての出力信号のハイレベル電圧を第1の電源電圧VDDから第2の電源電圧VPP(又は第4の電源電圧VINT1)へ昇圧する機能を持つ。図示を省略するが、図11のロウプリデコーダ206の次段に位置するロウデコーダ207は、第2の電源電圧VPP(又は第4の電源電圧VINT1)を動作電圧とする。
FIG. 11 shows a first modification of the
図12は、図11のロウプリデコーダ206を採用する場合に好適なワードドライバユニット701の構成を示している。図12のワードドライバユニット701は、図8及び図10の場合と同様に、64個のワードドライバ801を備えている。図12中のバッファ830は、ワードドライバユニット選択信号XPW0に基づく非反転選択信号WD0を、64個のワードドライバ801の各々へ供給するためのバッファである。この非反転選択信号WD0のハイレベル電圧は、当該バッファ830により第2の電源電圧VPP(又は第4の電源電圧VINT1)に設定される。そして、ワード線ドライブ信号/WL0を活性化するワードドライバ801は反転ロウデコード信号/AD0を、ワード線ドライブ信号/WL4を活性化するワードドライバ801は他の反転ロウデコード信号/AD1を、ワード線ドライブ信号/WL8を活性化するワードドライバ801は更に他の反転ロウデコード信号/AD2を更に受け取る。これら反転ロウデコード信号/AD0,/AD1,/AD2,…,/AD63のハイレベル電圧は、ロウデコーダ207により第2の電源電圧VPP(又は第4の電源電圧VINT1)に設定される。以下、ワード線ドライブ信号/WL0を活性化するワードドライバ801の詳細構成を説明するが、他のワード線ドライブ信号/WL4,/WL8,…,/WL252を活性化するワードドライバ801の各々の構成も同様である。
FIG. 12 shows a configuration of a
ワードドライバ801は、入力段インバータ61と出力段インバータ62とで構成される。入力段インバータ61は、第1のPMOSトランジスタ831と、第1のNMOSトランジスタ832とで構成され、各々第2の電源電圧VPP(又は第4の電源電圧VINT1)で駆動された非反転選択信号(第1の信号)WD0と、反転ロウデコード信号(第2の信号)/AD0とを受け取る。N1は入力段インバータ61の出力ノード(第1のノード)であり、N2は出力段インバータ62の出力ノード(第2のノード)である。出力段インバータ62は、第2のPMOSトランジスタ833と、第2及び第3のNMOSトランジスタ834,835とで構成される。
The
入力段インバータ61において、第1のPMOSトランジスタ831は、反転ロウデコード信号/AD0に接続されたゲートと、非反転選択信号WD0に接続されたソースと、第1のノードN1に接続されたドレインとを持つ。第1のNMOSトランジスタ832は、反転ロウデコード信号/AD0に接続されたゲートと、接地電圧に接続されたソースと、第1のノードN1に接続されたドレインとを持つ。
In the
出力段インバータ62において、第2のPMOSトランジスタ833は、第1のノードN1に接続されたゲートと、第3の電源電圧VINTに接続されたソースと、第2のノードN2に接続されたドレインとを持つ。第2のNMOSトランジスタ834は、第1のノードN1に接続されたゲートと、接地電圧に接続されたソースと、第2のノードN2に接続されたドレインとを持つ。第3のNMOSトランジスタ835は、第2のノードN2に接続されたゲートと、接地電圧に接続されたソースと、第1のノードN1に接続されたドレインとを持つ。第2のノードN2は、特定のワード線202へワード線ドライブ信号/WL0を与えるノードである。
In the
図11及び図12の構成によっても、入力段インバータ61における出力ノードN1のハイレベル電圧、すなわち出力段インバータ62におけるゲート信号のハイレベル電圧(VPP=3.3V、又はVINT1=2.8V)は、ワード線ドライブ信号/WL0のハイレベル電圧、すなわちワード線202のハイレベル電圧VINT(=2.0V)よりも高い電圧に設定される。これにより、出力段インバータ62のNMOSトランジスタ834のオン電流を従来よりも増加させることができ、小さな素子でワード線202を高速に駆動することができる。
11 and 12 also, the high level voltage of the output node N1 in the
しかも、図11及び図12の構成によれば、各ワードドライバ801ごとにレベルシフタを設ける必要がないためにレベルシフタ数を劇的に削減することができる。ロウプリデコーダ206中のレベルシフタ400ではレベルシフト比を大きくとったトランジスタサイズ選択ができるので、高速のレベルシフト動作が可能である。更に、各ワードドライバ801でレベルシフト動作が必要でないために、各ワードドライバ801のトランジスタサイズ設定の自由度が増し(トランジスタサイズのレベルシフト比を考慮しなくてもよい)、レイアウトサイズを縮小できる。したがって、高速かつ省面積のワードドライバ801を実現できる。
In addition, according to the configuration of FIGS. 11 and 12, since it is not necessary to provide a level shifter for each
なお、ロウプリデコーダ206中のレベルシフタ400、ロウデコーダ207及びワードドライバブロック208の各々を構成するMOSトランジスタは、ロジック回路102、アドレスラッチ回路205、ロウプリデコーダ206中の他の部分、センスアンプブロック210などを構成するMOSトランジスタに比べて厚いゲート酸化膜を有するものとする。ゲート酸化膜の耐圧などの信頼性を考慮したものである。
The MOS transistors constituting each of the
出力段インバータ62の動作電圧VINTは入力段インバータ61の動作電圧VPP(又はVINT1)よりも低いので、出力段インバータ62の高速動作のために、第2のPMOSトランジスタ833及び第2のNMOSトランジスタ834の各々のしきい値電圧を、第1のPMOSトランジスタ831並びに第1及び第3のNMOSトランジスタ32,835に比べて低い値(LVt)に設定しておくことができる。同様の理由から、第2のPMOSトランジスタ833及び第2のNMOSトランジスタ834の各々のゲート長を、第1のPMOSトランジスタ831並びに第1及び第3のNMOSトランジスタ32,835に比べて短く設定しておくこともできる。MOSトランジスタ833,834の各々のゲート長を短くすることにより、それらのオン抵抗が減少するので、ソース・ドレイン間電圧が同じでもより多くの電流を流せて、高速スイッチングを達成できる。
Since the operating voltage VINT of the
図13は、図5のロウプリデコーダ206の第2の変形例を示している。図13によれば、ロウプリデコーダ206の入力段にレベルシフタ401が設けられる。このレベルシフタ401は、ワード線起動信号IRASと、8ビットのロウアドレスラッチ信号AX0〜AX7とを含むロウプリデコーダ206の全ての入力信号のハイレベル電圧を第1の電源電圧VDDから第2の電源電圧VPP(又は第4の電源電圧VINT1)へ昇圧する機能を持つ。図12及び図13の構成を採用すれば、レベルシフタ数を更に削減することができる。同様のレベルシフタをアドレスラッチ回路205の入力段に設けることも可能である。
FIG. 13 shows a second modification of the
図14は、図11又は図13のロウプリデコーダ206を採用する場合に好適なシステムLSIチップを示している。図14のシステムLSIチップ100では、DRAM101がメモリ主電源電圧VDD_DRAM(第1の電源電圧:例えば1.5V)及び第2の電源電圧VPP(例えば3.3V)の供給を受ける。ロジック回路102は、低消費電力化のために、メモリ主電源電圧VDD_DRAMよりも低いロジック主電源電圧VDD_LOGIC(例えば1.3V)の供給を受ける。アナログ回路103は、第2の電源電圧VPPの供給を受ける。
FIG. 14 shows a system LSI chip suitable when the
図14によれば、ロジック回路102から出力されるロウアドレスストローブ信号/RAS、ロウアドレス信号Xad、カラムアドレス信号Yadなどの信号のハイレベル電圧は、ロジック主電源電圧VDD_DRAMである。そこで、ロウアドレスストローブ信号/RAS及びカラムアドレス信号Yadは各々レベルシフタ105,106を介してメモリ主電源電圧VDD_DRAMをハイレベル電圧とする信号として、またロウアドレス信号Xadはレベルシフタを介さずにロジック主電源電圧VDD_LOGICをハイレベル電圧とする信号としてそれぞれDRAM101に入力する。図11中のレベルシフタ400又は図13中のレベルシフタ401は、各々の信号のハイレベル電圧をロジック主電源電圧VDD_LOGICから一気に第2の電源電圧VPP(又は第4の電源電圧VINT1)へ昇圧する機能を持つ。
According to FIG. 14, the high level voltage of the signal such as the row address strobe signal / RAS, the row address signal Xad, and the column address signal Yad output from the
なお、本発明は上記各具体例のみに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能であることは言うまでもない。例えば、ロウアドレスを8ビットの構成としたが、それ以外の構成であってもよい。また、上記各電源電圧値は必要に応じて変更可能である。 Needless to say, the present invention is not limited to the specific examples described above, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention. For example, the row address has an 8-bit configuration, but other configurations may be used. Moreover, each said power supply voltage value can be changed as needed.
以上説明してきたとおり、本発明に係る半導体記憶装置は、レイアウト面積の増大なしにワード線を高速駆動できるワードドライバを備え、特にアナログ回路及び他のロジック回路とともに同一半導体基板上に形成されるDRAMなどに有用である。 As described above, the semiconductor memory device according to the present invention includes a word driver that can drive a word line at high speed without increasing the layout area, and in particular, a DRAM formed on the same semiconductor substrate together with an analog circuit and other logic circuits. It is useful for such as.
51 レベルシフタ
52 出力段インバータ
61 入力段インバータ
62 出力段インバータ
100 システムLSIチップ
101 DRAM
102 ロジック回路
103 アナログ回路
104 パッド
105,106 レベルシフタ
201 メモリアレイ
202 ワード線
203 ビット線
204 メモリセル
205 アドレスラッチ回路
206 ロウプリデコーダ
207 ロウデコーダ
208 ワードドライバブロック
210 センスアンプブロック
221 PMOSメモリセルトランジスタ
222 メモリセルキャパシタ
400,401 レベルシフタ
701,702,703,704 ワードドライバユニット
801 ワードドライバ
802 インバータ
803,805,807,809 NMOSトランジスタ
804,806,808,810 PMOSトランジスタ
820,822,823 インバータ
821 レベルシフタ
830 バッファ
831,833 PMOSトランジスタ
832,834,835 NMOSトランジスタ
841,851,861 ワードドライバ
AD0〜AD63 非反転ロウデコード信号
/AD0〜/AD63 反転ロウデコード信号
AX0〜AX7 ロウアドレスラッチ信号
BL,/BL ビット線対
IRAS ワード線起動信号
LVL,LVR ノード
N1,N2 ノード
/RAS ロウアドレスストローブ信号
VDD 第1の電源電圧(1.5V)
VDD_DRAM メモリ主電源電圧(1.5V)
VDD_LOGIC ロジック主電源電圧(1.3V)
VINT 第3の電源電圧(2.0V)
VINT1 第4の電源電圧(2.8V)
VPP 第2の電源電圧(3.3V)
WD0,/WD0 非反転及び反転選択信号
/WL0〜/WL255 ワード線ドライブ信号
Xad ロウアドレス信号(8ビット)
Xad0〜Xad7 ロウアドレス信号
XPA0〜XPA7 ロウプリデコード信号
XPB0〜XPB7 ロウプリデコード信号
XPW0〜XPW3 ワードドライバユニット選択信号
Yad カラムアドレス信号
51
102
VDD_DRAM Memory main power supply voltage (1.5V)
VDD_LOGIC Logic main power supply voltage (1.3V)
VINT Third power supply voltage (2.0V)
VINT1 Fourth power supply voltage (2.8V)
VPP Second power supply voltage (3.3V)
WD0, / WD0 Non-inversion and inversion selection signal / WL0 to / WL255 Word line drive signal Xad Row address signal (8 bits)
Xad0 to Xad7 Row address signal XPA0 to XPA7 Row predecode signal XPB0 to XPB7 Row predecode signal XPW0 to XPW3 Word driver unit selection signal Yad Column address signal
Claims (17)
複数のビット線と、
各々前記複数のワード線のうちのいずれかと前記複数のビット線のうちのいずれかとに接続された複数のメモリセルと、
各々前記複数のワード線のうちの対応するワード線を駆動するための複数のワードドライバとを備えた半導体記憶装置であって、
前記複数のワードドライバの各々は、PMOSトランジスタとNMOSトランジスタとで構成された出力段インバータを有し、前記PMOSトランジスタ及び前記NMOSトランジスタの各々のドレインが前記複数のワード線のうちのいずれかに共通接続され、前記PMOSトランジスタ及び前記NMOSトランジスタの各々のゲートが互いに接続されて共通のゲート信号を受け取るように構成され、
前記ゲート信号のハイレベル電圧は、前記複数のワード線の各々のハイレベル電圧よりも高い電圧に設定されたことを特徴とする半導体記憶装置。 Multiple word lines,
Multiple bit lines,
A plurality of memory cells each connected to one of the plurality of word lines and one of the plurality of bit lines;
A semiconductor memory device comprising a plurality of word drivers each for driving a corresponding word line of the plurality of word lines,
Each of the plurality of word drivers has an output stage inverter composed of a PMOS transistor and an NMOS transistor, and each drain of the PMOS transistor and the NMOS transistor is common to any one of the plurality of word lines. Connected to each other, the gates of the PMOS transistor and the NMOS transistor are connected to each other to receive a common gate signal,
The semiconductor memory device according to claim 1, wherein a high level voltage of the gate signal is set to a voltage higher than a high level voltage of each of the plurality of word lines.
前記半導体記憶装置は、アナログ回路及び他のロジック回路とともに同一半導体基板上に形成されたものであって、
前記ゲート信号のハイレベル電圧は、前記半導体基板に供給される複数の電源電圧のうち最も高い電源電圧に設定されたことを特徴とする半導体記憶装置。 The semiconductor memory device according to claim 1.
The semiconductor memory device is formed on the same semiconductor substrate together with an analog circuit and other logic circuits,
The semiconductor memory device according to claim 1, wherein the high level voltage of the gate signal is set to the highest power supply voltage among a plurality of power supply voltages supplied to the semiconductor substrate.
前記半導体記憶装置は、アナログ回路及び他のロジック回路とともに同一半導体基板上に形成されたものであって、
前記ゲート信号のハイレベル電圧は、前記半導体基板に供給される複数の電源電圧のうち最も高い電源電圧よりも低い電圧に設定されたことを特徴とする半導体記憶装置。 The semiconductor memory device according to claim 1.
The semiconductor memory device is formed on the same semiconductor substrate together with an analog circuit and other logic circuits,
The high-level voltage of the gate signal is set to a voltage lower than the highest power supply voltage among a plurality of power supply voltages supplied to the semiconductor substrate.
前記複数のワードドライバを構成するMOSトランジスタの各々のゲート酸化膜は、前記半導体記憶装置中の他のある回路部分を構成するMOSトランジスタに比べて厚いことを特徴とする半導体記憶装置。 The semiconductor memory device according to claim 1.
A semiconductor memory device, wherein a gate oxide film of each of the MOS transistors constituting the plurality of word drivers is thicker than a MOS transistor constituting another certain circuit portion in the semiconductor memory device.
前記複数のメモリセルの各々は、
前記複数のワード線のうちの対応するワード線に接続されたゲートを持つPMOSメモリセルトランジスタと、
前記PMOSメモリセルトランジスタを介して前記複数のビット線のうちの対応するビット線に接続されたメモリセルキャパシタとを有し、
前記複数のワード線の各々のハイレベル電圧は、前記複数のビット線の各々のハイレベル電圧よりも高い電圧に設定されたことを特徴とする半導体記憶装置。 The semiconductor memory device according to claim 1.
Each of the plurality of memory cells includes
A PMOS memory cell transistor having a gate connected to a corresponding word line of the plurality of word lines;
A memory cell capacitor connected to a corresponding bit line of the plurality of bit lines via the PMOS memory cell transistor;
A semiconductor memory device, wherein a high level voltage of each of the plurality of word lines is set to a voltage higher than a high level voltage of each of the plurality of bit lines.
前記複数のワードドライバの各々は、前記出力段インバータに加えて、複数の入力信号を受け取るレベルシフタを更に有し、
前記レベルシフタは、前記複数の入力信号のうち少なくとも1つが第1の電源電圧で駆動され、前記第1の電源電圧よりも高い第2の電源電圧で動作して、前記出力段インバータへ供給する前記ゲート信号のハイレベル電圧を前記第2の電源電圧に設定し、
前記出力段インバータは、前記第2の電源電圧よりも低い第3の電源電圧で動作して、前記複数のワード線のうちの対応するワード線へ供給する信号のハイレベル電圧を前記第3の電源電圧に設定することを特徴とする半導体記憶装置。 The semiconductor memory device according to claim 1.
Each of the plurality of word drivers further includes a level shifter that receives a plurality of input signals in addition to the output stage inverter.
The level shifter is driven by a first power supply voltage at least one of the plurality of input signals, operates at a second power supply voltage higher than the first power supply voltage, and supplies the output stage inverter with the level shifter A high level voltage of the gate signal is set to the second power supply voltage;
The output stage inverter operates at a third power supply voltage lower than the second power supply voltage, and supplies a high level voltage of a signal supplied to a corresponding word line among the plurality of word lines. A semiconductor memory device, characterized by being set to a power supply voltage.
前記出力段インバータを構成する前記PMOSトランジスタ及び前記NMOSトランジスタの各々のしきい値電圧は、前記レベルシフタを構成するMOSトランジスタに比べて低いことを特徴とする半導体記憶装置。 The semiconductor memory device according to claim 6.
2. A semiconductor memory device according to claim 1, wherein a threshold voltage of each of the PMOS transistor and the NMOS transistor constituting the output stage inverter is lower than that of the MOS transistor constituting the level shifter.
前記出力段インバータを構成する前記PMOSトランジスタ及び前記NMOSトランジスタの各々のゲート長は、前記レベルシフタを構成するMOSトランジスタに比べて短いことを特徴とする半導体記憶装置。 The semiconductor memory device according to claim 6.
A semiconductor memory device, wherein the gate length of each of the PMOS transistor and the NMOS transistor constituting the output stage inverter is shorter than that of the MOS transistor constituting the level shifter.
前記複数のワードドライバの各々が有する前記レベルシフタは、
各々前記第1の電源電圧で駆動された第1の信号と、第2の信号と、当該第2の信号の反転信号である第3の信号とを受け取り、かつ、
第1のノードに接続されたゲートと、前記第2の電源電圧に接続されたソースと、第2のノードに接続されたドレインとを持つ第1のPMOSトランジスタと、
前記第1の信号に接続されたゲートと、接地電圧に接続されたソースと、前記第2のノードに接続されたドレインとを持つ第1のNMOSトランジスタと、
前記第2のノードに接続されたゲートと、前記第2の電源電圧に接続されたソースと、前記第1のノードに接続されたドレインとを持つ第2のPMOSトランジスタと、
前記第2の信号に接続されたゲートと、前記第1の信号に接続されたソースと、前記第1のノードに接続されたドレインとを持つ第2のNMOSトランジスタと、
前記第3の信号に接続されたゲートと、前記接地電圧に接続されたソースと、前記第2のノードに接続されたドレインとを持つ第3のNMOSトランジスタとを有し、
前記出力段インバータへ供給すべき前記ゲート信号が前記第2のノードに与えられることを特徴とする半導体記憶装置。 The semiconductor memory device according to claim 6.
The level shifter included in each of the plurality of word drivers is:
Each receiving a first signal driven by the first power supply voltage, a second signal, and a third signal that is an inverted signal of the second signal; and
A first PMOS transistor having a gate connected to a first node, a source connected to the second power supply voltage, and a drain connected to a second node;
A first NMOS transistor having a gate connected to the first signal, a source connected to a ground voltage, and a drain connected to the second node;
A second PMOS transistor having a gate connected to the second node, a source connected to the second power supply voltage, and a drain connected to the first node;
A second NMOS transistor having a gate connected to the second signal, a source connected to the first signal, and a drain connected to the first node;
A third NMOS transistor having a gate connected to the third signal, a source connected to the ground voltage, and a drain connected to the second node;
The semiconductor memory device, wherein the gate signal to be supplied to the output stage inverter is supplied to the second node.
前記複数の入力信号のうち、前記複数のワードドライバのうちのいくつかに共通の入力信号のハイレベル電圧を前記第1の電源電圧から前記第2の電源電圧へ昇圧するためのレベルシフタを有するロウデコーダを更に備えたことを特徴とする半導体記憶装置。 The semiconductor memory device according to claim 6.
A row having a level shifter for boosting a high level voltage of an input signal common to some of the plurality of word drivers from the first power supply voltage to the second power supply voltage among the plurality of input signals. A semiconductor memory device further comprising a decoder.
前記複数のワードドライバの各々が有する前記レベルシフタは、
前記ロウデコーダから、各々前記第2の電源電圧で駆動された第1の信号と、当該第1の信号の反転信号である第2の信号とを受け取り、かつ各々前記第1の電源電圧で駆動された第3の信号と、当該第3の信号の反転信号である第4の信号とを受け取り、かつ、
第1のノードに接続されたゲートと、前記第2の電源電圧に接続されたソースと、第2のノードに接続されたドレインとを持つ第1のPMOSトランジスタと、
前記第1の信号に接続されたゲートと、接地電圧に接続されたソースと、前記第2のノードに接続されたドレインとを持つ第1のNMOSトランジスタと、
前記第2のノードに接続されたゲートと、前記第2の電源電圧に接続されたソースと、前記第1のノードに接続されたドレインとを持つ第2のPMOSトランジスタと、
前記第3の信号に接続されたゲートと、前記第1の信号に接続されたソースと、前記第1のノードに接続されたドレインとを持つ第2のNMOSトランジスタと、
前記第4の信号に接続されたゲートと、前記接地電圧に接続されたソースと、前記第2のノードに接続されたドレインとを持つ第3のNMOSトランジスタと、
前記第2の信号に接続されたゲートと、前記第2の電源電圧に接続されたソースと、前記第1のノードに接続されたドレインとを持つ第3のPMOSトランジスタとを有し、
前記出力段インバータへ供給すべき前記ゲート信号が前記第2のノードに与えられることを特徴とする半導体記憶装置。 The semiconductor memory device according to claim 10.
The level shifter included in each of the plurality of word drivers is:
The row decoder receives a first signal driven by the second power supply voltage and a second signal which is an inverted signal of the first signal, and is driven by the first power supply voltage. And a fourth signal that is an inverted signal of the third signal, and
A first PMOS transistor having a gate connected to a first node, a source connected to the second power supply voltage, and a drain connected to a second node;
A first NMOS transistor having a gate connected to the first signal, a source connected to a ground voltage, and a drain connected to the second node;
A second PMOS transistor having a gate connected to the second node, a source connected to the second power supply voltage, and a drain connected to the first node;
A second NMOS transistor having a gate connected to the third signal, a source connected to the first signal, and a drain connected to the first node;
A third NMOS transistor having a gate connected to the fourth signal, a source connected to the ground voltage, and a drain connected to the second node;
A third PMOS transistor having a gate connected to the second signal, a source connected to the second power supply voltage, and a drain connected to the first node;
The semiconductor memory device, wherein the gate signal to be supplied to the output stage inverter is supplied to the second node.
出力すべき複数のロウプリデコード信号の各々のハイレベル電圧を第1の電源電圧から、当該第1の電源電圧よりも高い第2の電源電圧へ昇圧するためのレベルシフタを有するロウプリデコーダと、
前記昇圧された複数のロウプリデコード信号から、前記第2の電源電圧をハイレベル電圧とする複数のロウデコード信号を生成するためのロウデコーダとを更に備え、
前記複数のワードドライバの各々は、前記出力段インバータに加えて、前記複数のロウデコード信号のうちの対応するロウデコード信号を受け取る入力段インバータを更に有し、
前記入力段インバータは、前記出力段インバータへ供給する前記ゲート信号のハイレベル電圧を前記第2の電源電圧に設定し、
前記出力段インバータは、前記第2の電源電圧よりも低い第3の電源電圧で動作して、前記複数のワード線のうちの対応するワード線へ供給する信号のハイレベル電圧を前記第3の電源電圧に設定することを特徴とする半導体記憶装置。 The semiconductor memory device according to claim 1.
A row predecoder having a level shifter for boosting the high level voltage of each of the plurality of row predecode signals to be output from the first power supply voltage to a second power supply voltage higher than the first power supply voltage;
A row decoder for generating a plurality of row decode signals having the second power supply voltage as a high level voltage from the boosted plurality of row predecode signals;
Each of the plurality of word drivers further includes an input stage inverter that receives a corresponding row decode signal among the plurality of row decode signals, in addition to the output stage inverter.
The input stage inverter sets the high level voltage of the gate signal supplied to the output stage inverter to the second power supply voltage,
The output stage inverter operates at a third power supply voltage lower than the second power supply voltage, and supplies a high level voltage of a signal supplied to a corresponding word line among the plurality of word lines. A semiconductor memory device, characterized by being set to a power supply voltage.
前記出力段インバータを構成する前記PMOSトランジスタ及び前記NMOSトランジスタの各々のしきい値電圧は、前記入力段インバータを構成するMOSトランジスタに比べて低いことを特徴とする半導体記憶装置。 The semiconductor memory device according to claim 12.
A threshold voltage of each of said PMOS transistor and said NMOS transistor constituting said output stage inverter is lower than that of a MOS transistor constituting said input stage inverter.
前記出力段インバータを構成する前記PMOSトランジスタ及び前記NMOSトランジスタの各々のゲート長は、前記入力段インバータを構成するMOSトランジスタに比べて短いことを特徴とする半導体記憶装置。 The semiconductor memory device according to claim 12.
A semiconductor memory device, wherein the gate length of each of the PMOS transistor and the NMOS transistor constituting the output stage inverter is shorter than that of the MOS transistor constituting the input stage inverter.
前記複数のワードドライバの各々が有する前記入力段インバータは、前記ロウプリデコーダ又は前記ロウデコーダから、各々前記第2の電源電圧で駆動された第1の信号と、第2の信号とを受け取り、かつ、
前記第1の信号に接続されたソースと、第1のノードに接続されたドレインと、前記第2の信号に接続されたゲートとを持つ第1のPMOSトランジスタと、
接地電圧に接続されたソースと、前記第1のノードに接続されたドレインと、前記第2の信号に接続されたゲートとを持つ第1のNMOSトランジスタとを有し、
前記複数のワードドライバの各々が有する前記出力段インバータは、
前記第1のノードに接続されたゲートと、前記第3の電源電圧に接続されたソースと、第2のノードに接続されたドレインとを持つ第2のPMOSトランジスタと、
前記第1のノードに接続されたゲートと、前記接地電圧に接続されたソースと、前記第2のノードに接続されたドレインとを持つ第2のNMOSトランジスタと、
前記第2のノードに接続されたゲートと、前記接地電圧に接続されたソースと、前記第1のノードに接続されたドレインとを持つ第3のNMOSトランジスタとを有し、
前記複数のワード線のうちの対応するワード線へ供給すべき信号が前記第2のノードに与えられることを特徴とする半導体記憶装置。 The semiconductor memory device according to claim 12.
The input stage inverter of each of the plurality of word drivers receives a first signal driven by the second power supply voltage and a second signal from the row predecoder or the row decoder, And,
A first PMOS transistor having a source connected to the first signal, a drain connected to a first node, and a gate connected to the second signal;
A first NMOS transistor having a source connected to ground voltage, a drain connected to the first node, and a gate connected to the second signal;
The output stage inverter included in each of the plurality of word drivers is:
A second PMOS transistor having a gate connected to the first node, a source connected to the third power supply voltage, and a drain connected to a second node;
A second NMOS transistor having a gate connected to the first node, a source connected to the ground voltage, and a drain connected to the second node;
A third NMOS transistor having a gate connected to the second node, a source connected to the ground voltage, and a drain connected to the first node;
A semiconductor memory device, wherein a signal to be supplied to a corresponding word line of the plurality of word lines is supplied to the second node.
前記ロウプリデコーダのレベルシフタは、当該ロウプリデコーダの出力段又は入力段に配置されていることを特徴とする半導体記憶装置。 The semiconductor memory device according to claim 12.
The level shifter of the row predecoder is arranged at an output stage or an input stage of the row predecoder.
前記半導体記憶装置は他のロジック回路とともに同一半導体基板上に形成され、前記他のロジック回路はロジック主電源電圧で、前記半導体記憶装置は前記ロジック主電源電圧よりも高いメモリ主電源電圧でそれぞれ動作するものであって、
前記他のロジック回路から出力されるロウアドレス信号、カラムアドレス信号及びその他の制御信号のハイレベル電圧は前記ロジック主電源電圧であり、
前記カラムアドレス信号及び前記その他の制御信号は各々レベルシフタを介して前記メモリ主電源電圧をハイレベル電圧とする信号として、前記ロウアドレス信号はレベルシフタを介さずに前記ロジック主電源電圧をハイレベル電圧とする信号としてそれぞれ前記半導体記憶装置に入力され、
前記ロウプリデコーダのレベルシフタは、前記複数のロウプリデコード信号の各々のハイレベル電圧を前記ロジック主電源電圧から、当該ロジック主電源電圧よりも高い前記第2の電源電圧へ昇圧することを特徴とする半導体記憶装置。 The semiconductor memory device according to claim 12.
The semiconductor memory device is formed on the same semiconductor substrate together with other logic circuits, the other logic circuit operates at a logic main power supply voltage, and the semiconductor memory device operates at a memory main power supply voltage higher than the logic main power supply voltage. To do,
The high level voltage of the row address signal, column address signal and other control signals output from the other logic circuit is the logic main power supply voltage,
The column address signal and the other control signals are each set as a signal for setting the memory main power supply voltage to a high level voltage via a level shifter, and the row address signal is used for setting the logic main power supply voltage to a high level voltage without passing through a level shifter. Input to the semiconductor memory device as a signal to be
The level shifter of the row predecoder boosts the high level voltage of each of the plurality of row predecode signals from the logic main power supply voltage to the second power supply voltage higher than the logic main power supply voltage. A semiconductor memory device.
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Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2003100076A (en) * | 2001-09-26 | 2003-04-04 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Semiconductor memory device |
US7710796B2 (en) | 2007-11-06 | 2010-05-04 | International Business Machines Corporation | Level shifter for boosting wordline voltage and memory cell performance |
KR101150560B1 (en) | 2010-02-09 | 2012-06-11 | 타이완 세미콘덕터 매뉴팩쳐링 컴퍼니 리미티드 | Word-line driver using level shifter at local control circuit |
JP2014503931A (en) * | 2010-12-22 | 2014-02-13 | インテル コーポレイション | NOR logic word line selection |
CN106657834A (en) * | 2016-12-30 | 2017-05-10 | 格科微电子(上海)有限公司 | ADC dynamic logic overturning circuit, word line voltage selection circuit and storage unit circuit |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0689572A (en) * | 1990-04-06 | 1994-03-29 | Mosaid Technol Inc | Word-line driving system of dynamic memory |
JP2001076485A (en) * | 1999-09-03 | 2001-03-23 | Hitachi Ltd | Semiconductor storage device |
JP2002522871A (en) * | 1998-08-14 | 2002-07-23 | モノリシック・システム・テクノロジー・インコーポレイテッド | Word line voltage generation on DRAM chips embedded in logic processes |
JP2003100076A (en) * | 2001-09-26 | 2003-04-04 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Semiconductor memory device |
JP2003298409A (en) * | 2002-04-05 | 2003-10-17 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Dynamic circuit |
-
2004
- 2004-02-09 JP JP2004031510A patent/JP2005222659A/en active Pending
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0689572A (en) * | 1990-04-06 | 1994-03-29 | Mosaid Technol Inc | Word-line driving system of dynamic memory |
JP2002522871A (en) * | 1998-08-14 | 2002-07-23 | モノリシック・システム・テクノロジー・インコーポレイテッド | Word line voltage generation on DRAM chips embedded in logic processes |
JP2001076485A (en) * | 1999-09-03 | 2001-03-23 | Hitachi Ltd | Semiconductor storage device |
JP2003100076A (en) * | 2001-09-26 | 2003-04-04 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Semiconductor memory device |
JP2003298409A (en) * | 2002-04-05 | 2003-10-17 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Dynamic circuit |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2003100076A (en) * | 2001-09-26 | 2003-04-04 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Semiconductor memory device |
US7710796B2 (en) | 2007-11-06 | 2010-05-04 | International Business Machines Corporation | Level shifter for boosting wordline voltage and memory cell performance |
KR101150560B1 (en) | 2010-02-09 | 2012-06-11 | 타이완 세미콘덕터 매뉴팩쳐링 컴퍼니 리미티드 | Word-line driver using level shifter at local control circuit |
US8427888B2 (en) | 2010-02-09 | 2013-04-23 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. | Word-line driver using level shifter at local control circuit |
JP2014503931A (en) * | 2010-12-22 | 2014-02-13 | インテル コーポレイション | NOR logic word line selection |
CN106657834A (en) * | 2016-12-30 | 2017-05-10 | 格科微电子(上海)有限公司 | ADC dynamic logic overturning circuit, word line voltage selection circuit and storage unit circuit |
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