JP2006134487A - 半導体記憶装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】面積を増加することなく、配線寿命を延ばせる半導体記憶装置を提供する。
【解決手段】本発明の半導体記憶装置は、メモリセルアレイ、ワード線、ビット線対、センスアンプ、ダミーセル列、アドレス制御部、タイミング発生回路を具備する。ダミーセル列は、第1ダミーワード線が接続された第1ダミーセルと、第2ダミーワード線が接続された第2ダミーセルとを含む。アドレス制御部は、第1アドレスに従って複数のワード線のうちの第1ワード線と第1ダミーワード線とを選択し、第2アドレスに従って複数のワード線のうちの第2ワード線と第2ダミーワード線とを選択する。タイミング発生回路は、ダミービット線対に伝播された第1のデータ及び第2のデータに応じて、タイミング信号をセンスアンプに供給する。
【選択図】図8

Description

本発明は、半導体記憶装置に関し、特にタイミング制御回路を備える半導体記憶装置に関する。
近年、半導体記憶装置は、データの書き込みや読み出しを行うための半導体メモリを具備し、コンピュータシステム、携帯電話等に使用されている。半導体メモリとしては、DRAM(Dynamic Random Access Memory)、SRAM(Static Random Access Memory)、不揮発性メモリ等が挙げられるが、SRAMにおいて、データを書き込むときの書込時間や、データを読み出すときにセンスアンプを活性化させるタイミングを制御するタイミング制御を行う必要がある。
このようなタイミング制御を行う半導体記憶装置として、第1従来例の半導体記憶装置を図1に示す。第1従来例の半導体記憶装置は、特開平3−207086号公報に記載されている。
第1従来例の半導体記憶装置は、複数のメモリセル101と、ワード線102と、ビット線103、104と、読出回路106と、ダミーセル111Aと、固定ダミーセル121Aと、相補のダミービット線113A、114Aと、ダミーワード線112Aと、タイミング回路105Aと、複数のワード線駆動回路(NAND回路107、ワードドライバ108)と、ダミーワード線駆動回路(NAND回路117A、ダミーワードドライバ118A)とを備えている。ダミーセル111Aと固定ダミーセル121Aはダミーセル列を構成し、これらダミーセル111Aと固定ダミーセル121Aとの合計数はメモリセルの列内のセル数と同一数である。また、ダミーセル111Aのワード線は接地され、不活性状態となっている。
第1従来例の半導体記憶装置では、単位サイクル(リードサイクル、ライトサイクル)毎にダミービット線113Aを充放電(充電及び放電)する。即ち、ダミービット線113Aには、単位サイクル毎に、プリチャージ時にハイレベル電圧が印加され、タイミング制御時にローレベル電圧が印加される。
ここで、タイミング制御時の動作について具体的に説明する。
複数のワード線駆動回路(NAND回路107、ワードドライバ108)と、ダミーワード線駆動回路(NAND回路117A、ダミーワードドライバ118A)には、クロックCKが同時に供給され、複数のワード線駆動回路のうち、例えば第1ワード線駆動回路には、行デコード出力DRが供給される。第1ワード線駆動回路は、行デコード出力DRとクロックCKとに応じて、第1ワード線駆動回路に接続された第1ワード線102に供給するワード線駆動信号をハイレベルにする。第1ワード線102に接続された第1メモリセル101は、ハイレベルのワード線駆動信号に応じて、ローレベル電圧“0”、ハイレベル電圧である電源電圧“1”を、それぞれ、ビット線103、104に供給する。また、ダミーワード線駆動回路は、クロックCKの立上りに応じて、ダミーワード線112Aに供給するダミーワード線駆動信号WAをハイレベルにし、クロックCKの立下りに応じて、そのダミーワード線駆動信号WAをローレベルにする。ダミーワード線112Aに接続された固定ダミーセル121Aは、ハイレベルのダミーワード線駆動信号WAに応じて、ローレベル電圧“0”をダミービット線信号BA(固定データ)としてダミービット線113Aに供給する。タイミング回路105Aは、ローレベルのダミービット線信号BAに応じて、読出回路106に供給するタイミング信号tsをハイレベルに出力する。読出回路106は、タイミング信号tsがハイレベルであるときに、読出回路106内のセンスアンプを活性化させる。読出回路106のセンスアンプは、ビット線103、104に供給される電圧の電位差を増幅する。
しかしながら、第1従来例の半導体記憶装置では、ダミービット線113Aに対して単位サイクル中に必ず充電と放電との動作が行なわれるため、ダミーワード線112A及びダミービット線113Aの配線寿命が短くなってしまい、半導体記憶装置の信頼性規格から要求される配線寿命規格を満足できなくなってしまうという問題があった。
そこで、第1従来例の半導体記憶装置よりも配線寿命を延ばすことができる半導体記憶装置として、第2従来例の半導体記憶装置を図2に示す。第2従来例の半導体記憶装置は、特開2003−100083号公報に記載されている。
第2従来例の半導体記憶装置は、複数の固定ダミーセル121Aに代えて複数の固定ダミーセル131Aと、タイミング回路105Aに代えてタイミング回路105Cと、ダミーワード線駆動回路(NAND回路117A、ダミーワードドライバ118A)に代えてダミーセル制御回路とを具備している。第2従来例の半導体記憶装置は、更に、ダミーワード線112Bを具備している。
図3は、第2従来例の半導体記憶装置のメモリセル101の構成を示している。メモリセル101は、トランジスタで構成されている。メモリセル101は、図3に示されるように、Nチャネル型のトランジスタN111、N112、N113、N114と、Pチャネル型のトランジスタP111、P112とを備えている。トランジスタN111は、そのゲートがワード線102に接続され、そのドレインがビット線103に接続され、ソースがノードQ111を介してトランジスタN113のドレインとトランジスタN114のゲートとトランジスタP111のドレインとトランジスタP112のゲートとに接続されている。トランジスタN112は、そのゲートがワード線102に接続され、そのドレインがビット線104に接続され、ソースがノードQ112を介してトランジスタN113のゲートとトランジスタN114のドレインとトランジスタP112のドレインとトランジスタP111のゲートとに接続されている。トランジスタP111、P112のソースには、電源電圧を供給する電源VDが接続されている。トランジスタN113、N114のソースは接地されている。図3に示されるように、現在、メモリセル101は、ノードQ111に印加されるローレベル“0”の電圧と、ノードQ112に印加されるハイレベル“1”の電圧(電源電圧)とを保持している。
図4は、第2従来例の半導体記憶装置の固定ダミーセル131Aの構成を示している。固定ダミーセル131Aは、トランジスタで構成されている。固定ダミーセル131Aは、図4に示されるように、Nチャネル型のトランジスタN111、N112、N113、N114と、Pチャネル型のトランジスタP131、P132とを備えている。トランジスタN131は、そのゲートがダミーワード線112Aに接続され、そのドレインがダミービット線113Aに接続され、ソースがノードQ131を介してトランジスタN133のドレインとトランジスタP131のドレインとに接続されている。トランジスタP131のソース及びゲートとトランジスタN133のゲートには、電源電圧を供給する電源VDが接続されている。トランジスタN132は、そのゲートがダミーワード線112Aに接続され、そのドレインがダミービット線114Aに接続され、ソースがノードQ132を介してトランジスタN134のドレインとトランジスタP132のドレインとに接続されている。トランジスタP132のソース及びゲートとトランジスタN134のゲートには、電源電圧を供給する電源VDが接続されている。トランジスタN133、N134のソースは接地されている。固定ダミーセル131Aは、ノードQ131に印加されるローレベル“0”の電圧と、ノードQ132に印加されるローレベル“0”の電圧とを保持している。ノードQ131、Q132に印加されるローレベル電圧“0”は、固定値として保持される。
第2従来例の半導体記憶装置では、配線寿命を延ばすために、単位サイクル(リードサイクル、ライトサイクル)毎にダミービット線対(ダミービット線113A、114A)の一方を充放電(充電及び放電)する。即ち、ダミービット線113Aには、最初の単位サイクルにおいて、プリチャージ時にハイレベル電圧が印加され、タイミング制御時にローレベル電圧が印加され、次の単位サイクルにおいて、プリチャージ時、タイミング制御時にハイレベル電圧が印加される。ダミービット線114Aには、最初の単位サイクルにおいて、プリチャージ時、タイミング制御時にハイレベル電圧が印加され、次の単位サイクルにおいて、プリチャージ時にハイレベル電圧が印加され、タイミング制御時にローレベル電圧が印加される。
ここで、最初の単位サイクルにおけるタイミング制御時の動作について具体的に説明する。
複数のワード線駆動回路(NAND回路107、ワードドライバ108)と、ダミーセル制御回路109には、クロックCKが同時に供給され、複数のワード線駆動回路のうち、例えば第1ワード線駆動回路には、最初の行デコード出力として行デコード出力DRが供給される。第1ワード線駆動回路は、行デコード出力DRとクロックCKとに応じて、第1ワード線駆動回路に接続された第1ワード線102に供給するワード線駆動信号をハイレベルにする。第1ワード線102に接続された第1メモリセル101は、ハイレベルのワード線駆動信号に応じて、ローレベル電圧“0”、ハイレベル電圧である電源電圧“1”を、それぞれ、ビット線103、104に供給する。また、ダミーセル制御回路109は、クロックCKの立上りに応じて、ダミーワード線112Aに供給するダミーワード線駆動信号WAをハイレベルにし、クロックCKの立下りに応じて、そのダミーワード線駆動信号WAをローレベルにする。ダミーワード線112Aに接続された固定ダミーセル131Aは、ハイレベルのダミーワード線駆動信号WAに応じて、ローレベル電圧“0”をダミービット線信号BA(第1固定データ)としてダミービット線113Aに供給する。タイミング回路105Cは、ローレベルのダミービット線信号BAに応じて、読出回路106に供給するタイミング信号tsをハイレベルに出力する。読出回路106は、タイミング信号tsがハイレベルであるときに、読出回路106内のセンスアンプを活性化させる。読出回路106のセンスアンプは、ビット線103、104に供給される電圧の電位差を増幅する。
次の単位サイクルにおけるタイミング制御時の動作について具体的に説明する。
複数のワード線駆動回路(NAND回路107、ワードドライバ108)と、ダミーセル制御回路109には、次のクロックCKが同時に供給され、複数のワード線駆動回路のうち、例えば第2ワード線駆動回路には、次の行デコード出力として行デコード出力DRが供給される。第2ワード線駆動回路は、行デコード出力DRと次のクロックCKとに応じて、第2ワード線駆動回路に接続された第2ワード線102に供給するワード線駆動信号をハイレベルにする。第2ワード線102に接続された第2メモリセル101は、ハイレベルのワード線駆動信号に応じて、ローレベル電圧“0”、ハイレベル電圧である電源電圧“1”を、それぞれ、ビット線103、104に供給する。また、ダミーセル制御回路109は、次のクロックCKの立上りに応じて、ダミーワード線112Bに供給するダミーワード線駆動信号WBをハイレベルにし、次のクロックCKの立下りに応じて、そのダミーワード線駆動信号WBをローレベルにする。ダミーワード線112Bに接続された固定ダミーセル131Aは、ハイレベルのダミーワード線駆動信号WBに応じて、ローレベル電圧“0”をダミービット線信号CA(第2固定データ)としてダミービット線114Aに供給する。タイミング回路105Cは、ローレベルのダミービット線信号CAに応じて、読出回路106に供給するタイミング信号tsをハイレベルに出力する。読出回路106は、タイミング信号tsがハイレベルであるときに、読出回路106内のセンスアンプを活性化させる。読出回路106のセンスアンプは、ビット線103、104に供給される電圧の電位差を増幅する。
このように、第2従来例の半導体記憶装置では、ダミービット線113Aの充放電と、ダミービット線114Aの充放電とを交互に行なうため、ダミービット線113A及び114Aに対して、それぞれ充電及び放電の一方のみが、単位サイクルに実行される。そのため、第1従来例におけるダミービット線の動作率が1であるのに対して、第2従来例におけるダミービット線の動作率は1/2になる。従って、第2従来例の半導体記憶装置では、第1従来例の半導体記憶装置よりも面積を増加することなく、配線寿命を延ばすことができる。
特開平3−207086号公報 特開2003−100083号公報
しかしながら、第2従来例の半導体記憶装置では、トランジスタでダミーセルを構成する場合、レイアウトデザインルールを満たせなくなり、ダミーセルの構成が大きくなってしまうという問題点がある。これについて以下に説明する。
メモリセル101のレイアウトを図5に示す。図5では、ビット線103、104の記載を省略している。トランジスタP111のゲートとトランジスタN113のゲートには配線層Y111が設けられ、トランジスタP112のゲートとトランジスタN114のゲートには配線層Y112が設けられている。トランジスタP111のドレインとトランジスタN113のドレインには配線層Y113が設けられ、配線層Y113と配線層Y112には配線層Y114が接続されている。トランジスタP112のドレインとトランジスタN114のドレインには配線層Y115が設けられ、配線層Y115と配線層Y111には配線層Y116が接続されている。トランジスタN111のゲートとトランジスタN112のゲートには、ワード配線層としてワード線102が設けられている。
このように、トランジスタでメモリセル101を構成する場合、トランジスタN111、N112のゲートを1本のワード線102を接続すればよいため、トランジスタN111、N112のゲートは、ワード配線層にて共通に接続されている。この場合、レイアウトデザインルールを満たしている。
固定ダミーセル131Aのレイアウトを図6に示す。図6では、ダミービット線113A、114Aの記載を省略している。トランジスタP131のゲートとトランジスタN133のゲートには配線層Y131が設けられ、トランジスタP132のゲートとトランジスタN134のゲートには配線層Y132が設けられている。トランジスタP131のドレインとトランジスタN133のドレインには配線層Y133が設けられている。トランジスタP132のドレインとトランジスタN134のドレインには配線層Y134が設けられている。トランジスタN131のゲートには、第1ダミーワード配線層としてダミーワード線112Aが設けられ、トランジスタN132のゲートには、第2ダミーワード配線層としてダミーワード線112Bが設けられている。
このように、トランジスタで固定ダミーセル131Aを構成する場合、トランジスタN131、N132のゲートを、それぞれ、2本のダミーワード線112A、112Bに接続するために、上記のワード配線層を第1ダミーワード配線層と第2ダミーワード配線層とに分割しなければならない。この場合、セルはレイアウトデザインルール上の最小値を使用して作られるため、単純にゲートを分割するとゲートに関するレイアウトデザインルールを満たせなくなるいう問題点がある。ゲートに関するレイアウトデザインルールを満たすためには、分割されたゲート同士の距離を、レイアウトデザインルールを満たすように離す必要性があり、そのためには拡散層(トランジスタ)N131と拡散層(トランジスタ)N132との間隔をメモリセルよりも大きくする必要がある。そのため、メモリセル101と固定ダミーセル131Aとは拡散層の配置条件が異なってしまい、その特性が異なってしまうという問題と、固定ダミーセル131Aのセルサイズが大きくなってしまい、メモリセル101よりも大きな面積を必要とするという問題が発生する。
また、メモリセルと同じ回路構成の固定ダミーセル131Aを構成する場合、図7に示されるように、固定ダミーセル131Aの両側につなぎセルMC1、MC2を配置する必要があるため、半導体記憶装置の面積が増加するという問題点もある。つなぎセルMC1には、固定ダミーセル131Aに接続された第1ダミーワード配線層と、第1ダミーワード配線層に直交するダミーワード線112Aである第1’ダミーワード配線層とを接続するためのコンタクトTH1A、CT1Aが設けられている。つなぎセルMC2には、固定ダミーセル131Aに接続された第2ダミーワード配線層と、第2ダミーワード配線層に直交するダミーワード線112Bである第2’ダミーワード配線層とを接続するためのコンタクトTH2A、CT2Aが設けられている。
このように、2本のダミーワード線112A、112Bを固定ダミーセル131Aに接続するには、つなぎセルMC1、MC2を設ける必要性があり、面積増加という問題を引き起こす。これは、ダミーセルが2列、3列配置された場合と同等の面積増大となる。
本発明の課題は、面積を増加することなく、配線寿命を延ばすことができる半導体記憶装置を提供することにある。
以下に、[発明を実施するための最良の形態]で使用する番号・符号を用いて、課題を解決するための手段を説明する。これらの番号・符号は、[特許請求の範囲]の記載と[発明を実施するための最良の形態]の記載との対応関係を明らかにするために付加されたものであるが、[特許請求の範囲]に記載されている発明の技術的範囲の解釈に用いてはならない。
本発明の半導体記憶装置は、メモリセルアレイ(1)と、
第1のダミービット線(TDT)及び第2のダミービット線(TDB)の電位に基づいて前記メモリセルアレイ(1)へのタイミング信号(EN)を生成するタイミング制御回路(9)と、
前記第1のダミービット線(TDT)及び第2のダミービット線(TDB)の間に配置され、第1のワード線(TWL1)によって駆動される第1のダミーセル(TC1)と、
前記第1のダミービット線(TDT)及び第2のダミービット線(TDB)の間に配置され、前記第1のワード線(TWL1)とは異なる第2のワード線(TWL2)によって駆動される第2のダミーセル(TC2)とを備えることを特徴とする。
また、本発明の半導体記憶装置は、複数のメモリセル(SC)をマトリクス状に配置して設けられたメモリセルアレイ(1)と、
前記メモリセルアレイ(1)の複数の行の各々に接続されたワード線(WL1〜WLn)と、
前記メモリセルアレイ(1)の複数の列の各々に接続されたビット線対((DT1、DB1)〜(DTm、DBm))と、
複数の前記ビット線対((DT1、DB1)〜(DTm、DBm))に接続され、タイミング信号(EN)に応じて活性化されるセンスアンプ(5)と、
前記メモリセルアレイ(1)の複数の行に対応して設けられたダミーセルを有するダミーセル列(6)と、
前記ダミーセル列(6)にはダミービット線対(TDT、TDB)が接続され、前記ダミーセル列(6)は、第1ダミーワード線(TWL1)が接続された第1ダミーセル(TC1)と、第2ダミーワード線(TWL2)が接続された第2ダミーセル(TC2)とを含み、
第1アドレス(XDj)(j=1、2、…、n)に従って、前記複数のワード線(WL1〜WLn)のうちの第1ワード線(WLj)と、前記第1ダミーワード線(TWL1)とを選択し、前記第1ダミーセル(TC1)の第1のデータを前記ダミービット線対に伝播させ、第2アドレス(XDj)(j=1、2、…、n)に従って、前記複数のワード線(WL1〜WLn)のうちの第2ワード線(WLj)と、前記第2ダミーワード線(TWL2)とを選択し、前記第2ダミーセル(TC2)が第2のデータを前記ダミービット線対に伝播させるアドレス制御部(10’;WD1〜WDn、10”;TWD1、TWD2)と、
前記ダミービット線対(TDT、TDB)に伝播された前記第1のデータ及び前記第2のデータに応じて、前記タイミング信号(EN)を前記センスアンプ(5)に供給するタイミング発生回路(9)と
を具備することを特徴とする。
以上の構成により、本発明の半導体記憶装置は、第1のダミーセルと、第2のダミーセルとを異なるワード線によって駆動することにより、面積を増加することなく、ダミービット線の配線寿命を延ばすことができる。
以下に添付図面を参照して、本発明の半導体記憶装置について詳細に説明する。
(第1実施形態)
図8は、本発明の第1実施形態による半導体記憶装置の構成を示している。第1実施形態による半導体記憶装置は、m行n列(m、nは2以上の整数)のSRAMセルSC(以下、メモリセルSC)を構成するようにマトリクス状に設けられたメモリセルアレイ1と、プリチャージ回路2−1〜2−mと、切替回路(Y−SEL)3と、入出力回路4と、タイミングダミーセル列6(以下、ダミーセル列6)と、プリチャージ回路7と、切替回路(TY−SEL)8と、タイミング発生回路(タイミング制御回路)9と、アドレス制御部(アドレス制御回路)とを具備している。
メモリセルアレイ1の複数の行には、それぞれワード線WL1〜WLnが接続されている。メモリセルアレイ1の複数の列には、それぞれビット線対DT1、DB1〜ビット線対DTm、DBmが接続されている。
メモリセルアレイ1の第i行・第j列目(i=1、2、…、m)(j=1、2、…、n)のメモリセルSCは、図9に示されるように、Nチャネル型のトランジスタN11、N12、N13、N14と、Pチャネル型のトランジスタP11、P12とを備えている。トランジスタN11は、そのゲートがワード線WLjに接続され、そのドレインがビット線DTiに接続され、ソースがノードQ11を介してトランジスタN13のドレインとトランジスタN14のゲートとトランジスタP11のドレインとトランジスタP12のゲートとに接続されている。トランジスタN12は、そのゲートがワード線WLjに接続され、そのドレインがビット線DBiに接続され、ソースがノードQ12を介してトランジスタN13のゲートとトランジスタN14のドレインとトランジスタP12のドレインとトランジスタP11のゲートとに接続されている。トランジスタP11、P12のソースには、電源電圧を供給する電源VDが接続されている。トランジスタN13、N14のソースは接地されている。図9に示されるように、現在、メモリセルSCは、ノードQ11に印加されるローレベル“0”の電圧と、ノードQ12に印加されるハイレベル“1”の電圧(電源電圧)とを保持している。
プリチャージ回路2−1〜2−mは、それぞれビット線対DT1、DB1〜ビット線対DTm、DBmに接続され、それぞれビット線対DT1、DB1〜ビット線対DTm、DBmを電源電圧まで充電する。
切替回路3は、プリチャージ回路2−1〜2−mを介してビット線対DT1、DB1〜ビット線対DTm、DBmと、入出力回路4とを接続する。
入出力回路4は、切替回路3、プリチャージ回路2−1〜2−mを介してビット線対DT1、DB1〜ビット線対DTm、DBmに接続されたセンスアンプ5を備えている。この入出力回路4は、タイミング信号であるイネーブル信号ENに応じて、センスアンプ5を活性化させる。
ダミーセル列6は、メモリセルアレイ1の複数の行に対応して設けられたダミーセルを有する。ダミーセル列6には、タイミングダミービット線対TDT、TDB(以下、ダミービット線対TDT、TDB)が接続されている。ダミーセル列6は、タイミングダミーワード線TWL0(以下、ダミーワード線TWL0)が接続されたダミーセルTC0と、ダミーワード線TWL1が接続されたダミーセルTC1と、ダミーワード線TWL2が接続されたダミーセルTC2とを含んでいる。ダミーセルTC0とダミーセルTC1とダミーセルTC2との合計数は、メモリセルアレイ1の複数の列の各々のメモリセルSCの合計数nと同一数である。また、ダミーワード線TWL0は接地されている。
ダミーセルTC0は、図10に示されるように、Nチャネル型のトランジスタN21、N22と、反転回路I21、I22とを備えている。トランジスタN21は、そのゲートがダミーワード線TWL0に接続され、そのドレインがダミービット線TDTに接続され、ソースがノードQ21を介して反転回路I21の出力に接続されている。トランジスタN22は、そのゲートがダミーワード線TWL0に接続され、そのドレインがダミービット線TDBに接続され、ソースがノードQ22を介して反転回路I22の出力に接続されている。反転回路I21、I22の入力には電源VDが接続されている。ダミーセルTC0は、ノードQ21、Q22に印加されるローレベル“0”の電圧を保持している。
ダミーセルTC1は、図11に示されるように、Nチャネル型のトランジスタN31、N32と、反転回路I31、I32とを備えている。トランジスタN31は、そのゲートがダミーワード線TWL1に接続され、そのドレインがダミービット線TDTに接続され、ソースがノードQ31を介して反転回路I31の出力と反転回路I32の入力とに接続されている。トランジスタN32は、そのゲートがダミーワード線TWL1に接続され、そのドレインがダミービット線TDBに接続され、ソースがノードQ32を介して反転回路I32の出力に接続されている。反転回路I31の入力には電源VDが接続されている。ダミーセルTC1は、ノードQ31に印加されるローレベル“0”の電圧と、ノードQ32に印加されるハイレベル“1”の電圧(電源電圧)とを第1固定データとして保持している。
ダミーセルTC2は、図12に示されるように、Nチャネル型のトランジスタN41、N42と、反転回路I41、I42とを備えている。トランジスタN41は、そのゲートがダミーワード線TWL2に接続され、そのドレインがダミービット線TDTに接続され、ソースがノードQ41を介して反転回路I41の出力に接続されている。トランジスタN42は、そのゲートがダミーワード線TWL2に接続され、そのドレインがダミービット線TDBに接続され、ソースがノードQ42を介して反転回路I41の入力と反転回路I42の出力とに接続されている。反転回路I42の入力には電源VDが接続されている。ダミーセルTC2は、ノードQ41に印加されるハイレベル“1”の電圧(電源電圧)と、ノードQ42に印加されるローレベル“0”の電圧とを第2固定データとして保持している。
プリチャージ回路7は、ダミービット線対TDT、TDBに接続され、ダミービット線対TDT、TDBを電源電圧まで充電する。
切替回路8は、行アドレスの最下位アドレス(最下位アドレスALT)に応じて、プリチャージ回路7を介してダミービット線対TDTと、タイミング発生回路9とを接続する。切替回路8は、次の行アドレスの最下位アドレス(最下位アドレスALB)に応じて、プリチャージ回路7を介してダミービット線対TDBと、タイミング発生回路9とを接続する。
最下位アドレスALT、ALBは、アドレス(行アドレス、列アドレス)のうち、最もアドレス変化の多いと予想されるアドレスである。
アドレス制御部は、アドレス制御部10’と、アドレス制御部10”とを備えている。
アドレス制御部10’は、ワードドライバWD1〜WDnを含んでいる。ワードドライバWD1〜WDnの出力は、それぞれワード線WL1〜WLnに接続され、ワードドライバWD1〜WDnの入力のうちの一方の入力には、それぞれ行アドレスの最下位アドレスによりデコードされたデコード信号XD1〜XDnが供給される。
アドレス制御部10”は、タイミングダミーワードドライバTWD1、TWD2(以下、ダミーワードドライバTWD1、TWD2)を含んでいる。ダミーワードドライバTWD1の出力は、ダミーワード線TWL1に接続され、ダミーワードドライバTWD2の出力は、ダミーワード線TWL2に接続されている。ダミーワードドライバTWD1の入力のうちの一方の入力には、最下位アドレスALTが供給され、ダミーワードドライバTWD2の入力のうちの一方の入力には、最下位アドレスALBが供給される。
図13は、本発明の第1実施形態による半導体記憶装置の動作を示すタイミングチャートである。
第1実施形態による半導体記憶装置では、配線寿命を延ばすために、単位サイクル(リードサイクル、ライトサイクル)毎にダミービット線対(ダミービット線TDT、TDB)の一方を充放電(充電及び放電)する。即ち、ダミービット線TDTには、最初の単位サイクルにおいて、プリチャージ時にハイレベル電圧が印加され、タイミング制御時にローレベル電圧が印加され、次の単位サイクルにおいて、プリチャージ時、タイミング制御時にハイレベル電圧が印加される。ダミービット線TDBには、最初の単位サイクルにおいて、プリチャージ時、タイミング制御時にハイレベル電圧が印加され、次の単位サイクルにおいて、プリチャージ時にハイレベル電圧が印加され、タイミング制御時にローレベル電圧が印加される。
まず、最初の単位サイクルにおけるタイミング制御時の動作について具体的に説明する。ここで、第1実施形態による半導体記憶装置には、立上り(時間t0とする)と立下り(時間t8とする)とを周期的に繰り返すクロックCKが供給されている。
ワードドライバWD1〜WDnの他方の入力と、ダミーワードドライバTWD1、TWD2の他方の入力には、最初の内部クロックICKが同時に供給される。内部クロックICKは、クロックCKの立上りt0に同期して、t1(t0<t1<t8)のタイミングで立上る。
最初の行アドレスの最下位アドレスALTによりデコードされたデコード信号XDj(j=1、2、…、n)がアドレス制御部10’に供給されたとき、アドレス制御部10’はワード線WLjを選択する。このとき、アドレス制御部10’のワードドライバWDjは、デコード信号XDjと内部クロックICKの立上りt1とに応じて、ワード線WLjに供給するワード線駆動信号をt2(t2>t1)のタイミングでハイレベルする。
また、最初の行アドレスの最下位アドレスALTがアドレス制御部10”に供給されたとき、アドレス制御部10”はダミーワード線TWL1を選択する。このとき、アドレス制御部10”のダミーワードドライバTWD1は、最下位アドレスALTと内部クロックICKの立上りt1とに応じて、ダミーワード線TWL1に供給する第1ダミーワード線駆動信号をt2のタイミングでハイレベルにする。ダミーワード線TWL1に接続されたダミーセルTC1は、ハイレベルの第1ダミーワード線駆動信号に応じて、ローレベル電圧“0”を第1固定データとしてダミービット線TDTに供給(伝播)する。この場合、ダミービット線TDTはディスチャージされ、ダミービット線TDBがプリチャージされる。
タイミング回路9は、ダミービット線TDTに供給される第1固定データ“0”に応じて、入出力回路4に供給するイネーブル信号ENをt2のタイミングでハイレベルにする。タイミング回路9は、ダミービット線TDTに供給される電圧レベルが設定電圧以下であることをt3(t3>t2)のタイミングで認識したとき、入出力回路4に供給するイネーブル信号ENをt4(t4>t3)のタイミングでローレベルにする。
読み出し時である場合、ワード線WLjに接続されたメモリセルSCは、ハイレベルのワード線駆動信号に応じて、相補データ(ローレベル電圧“0”、ハイレベル電圧“1”)を、それぞれ、ビット線DT1〜DTm、ビット線DB1〜DBmに供給する。入出力回路4は、イネーブル信号ENの立下りt4に応じて、入出力回路4内のセンスアンプ5を活性化させる。センスアンプ5は、ビット線DT1〜DTm、ビット線DB1〜DBmに供給される相補データが表す電圧の電位差を増幅し、t5(t5>t4)のタイミングで読出データDoutとして出力する。
同時に、内部クロックICKは、イネーブル信号ENの立下りt4に応じて、t6(t6>t4)のタイミングで立下る。アドレス制御部10’のワードドライバWDjは、内部クロックICKの立下りt6に応じて、ワード線WLjに供給するワード線駆動信号をt7(t6<t7<t8)のタイミングでローレベルにする。アドレス制御部10”のダミーワードドライバTWD1は、内部クロックICKの立下りt6に応じて、ダミーワード線TWL1に供給する第1ダミーワード線駆動信号をt7のタイミングでローレベルにする。
次の単位サイクルにおけるタイミング制御時の動作について具体的に説明する。
ワードドライバWD1〜WDnの他方の入力と、ダミーワードドライバTWD1、TWD2の他方の入力には、次の内部クロックICKが同時に供給される。内部クロックICKは、クロックCKの立上りt0に同期して、t1(t0<t1<t8)のタイミングで立上る。
次の行アドレスの最下位アドレスALBによりデコードされたデコード信号XDj(j=1、2、…、n)がアドレス制御部10’に供給されたとき、アドレス制御部10’はワード線WLjを選択する。このとき、アドレス制御部10’のワードドライバWDjは、デコード信号XDjと内部クロックICKの立上りt1とに応じて、ワード線WLjに供給するワード線駆動信号をt2(t2>t1)のタイミングでハイレベルする。
また、次の行アドレスの最下位アドレスALBがアドレス制御部10”に供給されたとき、アドレス制御部10”はダミーワード線TWL2を選択する。このとき、アドレス制御部10”のダミーワードドライバTWD2は、最下位アドレスALBと内部クロックICKの立上りt1とに応じて、ダミーワード線TWL2に供給する第2ダミーワード線駆動信号をt2のタイミングでハイレベルにする。ダミーワード線TWL2に接続されたダミーセルTC2は、ハイレベルの第2ダミーワード線駆動信号に応じて、ローレベル電圧“0”を第2固定データとしてダミービット線TDBに供給(伝播)する。この場合、ダミービット線TDTはプリチャージされ、ダミービット線TDBがディスチャージされる。
タイミング回路9は、第2固定データ“0”に応じて、入出力回路4に供給するイネーブル信号ENをt2のタイミングでハイレベルにする。タイミング回路9は、ダミービット線TDBに供給される電圧レベルが設定電圧以下であることをt3(t3>t2)のタイミングで認識したとき、入出力回路4に供給するイネーブル信号ENをt4(t4>t3)のタイミングでローレベルにする。
書込み時である場合、入出力回路4は、イネーブル信号ENがハイレベルであるt2からt4までのライト期間に、入力データDIとして相補データをビット線DT1〜DTm、ビット線DB1〜DBmにライトアンプにて供給(伝播)する。ワード線WLjに接続されたメモリセルSCには、ハイレベルのワード線駆動信号に応じて、ビット線DT1〜DTm、ビット線DB1〜DBmに伝播された相補データが書き込まれる。
同時に、内部クロックICKは、イネーブル信号ENの立下りt4に応じて、t6(t6>t4)のタイミングで立下る。アドレス制御部10’のワードドライバWDjは、内部クロックICKの立下りt6に応じて、ワード線WLjに供給するワード線駆動信号をt7(t6<t7<t8)のタイミングでローレベルにする。アドレス制御部10”のダミーワードドライバTWD2は、内部クロックICKの立下りt6に応じて、ダミーワード線TWL2に供給する第2ダミーワード線駆動信号をt7のタイミングでローレベルにする。
このように、本発明の第1実施形態による半導体記憶装置では、最初の行アドレスの最下位アドレスALTに応じてダミービット線TDTの放電とダミービット線TDBの充電を行ない、次の行アドレスの最下位アドレスALBに応じてダミービット線TDTの充電とダミービット線TDBの放電を行なう。即ち、ダミービット線TDTの充放電と、ダミービット線TDBの充放電とを交互に行なう。このため、ダミービット線TDT、TDBの動作率は1/2になる。従って、本発明の第1実施形態による半導体記憶装置では、配線寿命を延ばすことができる。
本発明の第1実施形態による半導体記憶装置では、ダミーセル列6は、ダミーワード線TWL1が接続されたダミーセルTC1と、ダミーワード線TWL2が接続されたダミーセルTC2とを含んでいる。このようにダミーセルが、メモリセルと同一のレイアウトデザインルールを満たしているため、ダミーセルの特性をメモリセルと合わせ込むことができると共にダミーセル形成のために面積を増加させる必要がない。これについて以下に説明する。
メモリセルSCのレイアウトを図14に示す。図14では、ビット線DTi、DBiの記載を省略している。トランジスタP11のゲートとトランジスタN13のゲートには配線層_Y11が設けられ、トランジスタP12のゲートとトランジスタN14のゲートには配線層Y12が設けられている。トランジスタP11のドレインとトランジスタN13のドレインには配線層Y13が設けられ、配線層Y13と配線層Y12には配線層Y14が接続されている。トランジスタP12のドレインとトランジスタN14のドレインには配線層Y15が設けられ、配線層Y15と配線層Y11には配線層Y16が接続されている。トランジスタN11のゲートとトランジスタN12のゲートには、ワード配線層としてワード線WLjが設けられている。このように、トランジスタでメモリセルSCを構成する場合、トランジスタN11、N12のゲートを1本のワード線WLjを接続すればよいため、トランジスタN11、N12のゲートは、ワード配線層にて共通に接続されている。
次に、ダミーセルTC1、ダミーセルTC2の回路図を図15に示す。
ダミーセルTC1の反転回路I31は、Nチャネル型のトランジスタN33と、Pチャネル型のトランジスタP31とを備えている。ダミーセルTC1の反転回路I32は、Nチャネル型のトランジスタN34と、Pチャネル型のトランジスタP32とを備えている。トランジスタN31は、そのゲートがダミーワード線TWL1に接続され、そのドレインがダミービット線TDTに接続され、ソースがノードQ31を介してトランジスタN33のドレインとトランジスタN34のゲートとトランジスタP31のドレインとトランジスタP32のゲートとに接続されている。トランジスタN32は、そのゲートがダミーワード線TWL1に接続され、そのドレインがダミービット線TDBに接続され、ソースがノードQ32を介してトランジスタN34のドレインとトランジスタP32のドレインとに接続されている。トランジスタP31のソース、トランジスタP32のソース、トランジスタP31のゲート、トランジスタN33のゲートには、電源VDが接続されている。トランジスタN33、N34のソースは接地されている。
ダミーセルTC2の反転回路I41は、Nチャネル型のトランジスタN43と、Pチャネル型のトランジスタP41とを備えている。ダミーセルTC2の反転回路I42は、Nチャネル型のトランジスタN44と、Pチャネル型のトランジスタP42とを備えている。トランジスタN41は、そのゲートがダミーワード線TWL2に接続され、そのドレインがダミービット線TDTに接続され、ソースがノードQ41を介してトランジスタN43のドレインとトランジスタP41のドレインとに接続されている。トランジスタN42は、そのゲートがダミーワード線TWL2に接続され、そのドレインがダミービット線TDBに接続され、ソースがノードQ42を介してトランジスタN43のゲートとトランジスタN44のドレインとトランジスタP42のドレインとトランジスタP41のゲートとに接続されている。トランジスタP41のソース、トランジスタP42のソース、トランジスタP42のゲート、トランジスタN44のゲートには、電源VDが接続されている。トランジスタN43、N44のソースは接地されている。
ダミーセルTC1、ダミーセルTC2のレイアウトを図16に示す。図16では、ダミービット線TDT、ダミービット線TDBの記載を省略している。
ダミーセルTC1のレイアウトについて説明する。トランジスタP31のゲートとトランジスタN33のゲートには配線層Y31が設けられ、トランジスタP32のゲートとトランジスタN34のゲートには配線層Y32が設けられている。トランジスタP31のドレインとトランジスタN33のドレインには配線層Y33が設けられ、配線層Y33と配線層Y32には配線層Y34が接続されている。トランジスタP32のドレインとトランジスタN34のドレインには配線層Y35が設けられている。トランジスタN31のゲートとトランジスタN32のゲートには、ワード配線層としてダミーワード線TWL1が設けられている。このように、トランジスタでダミーセルTC1を構成する場合、トランジスタN31、N32のゲートを1本のダミーワード線TWL1を接続すればよいため、トランジスタN31、N32のゲートは、ワード配線層にて共通に接続されている。この場合、特にゲートの部分においては、メモリセルと同一の構造となっており、メモリセルと同一のレイアウトデザインルールを満たすことになる。
ダミーセルTC1の片側には、つなぎセルMC11が配置される。つなぎセルMC11には、ダミーセルTC1に接続されたダミーワード線TWL1と、アルミ配線により配線されたダミーワード線TWL1’とを接続するためのコンタクトTH11、CT11が設けられている。ダミーワード線TWL1’は、ダミーセルTC1に接続されたダミーワード線TWL1に直交するダミーワード線TWL1である。
ダミーセルTC2のレイアウトについて説明する。トランジスタP41のゲートとトランジスタN43のゲートには配線層Y41が設けられ、トランジスタP42のゲートとトランジスタN44のゲートには配線層Y42が設けられている。トランジスタP41のドレインとトランジスタN43のドレインには配線層Y43が設けられている。トランジスタP42のドレインとトランジスタN44のドレインには配線層Y44が設けられ、配線層Y41と配線層Y44には配線層Y45が接続されている。トランジスタN41のゲートとトランジスタN42のゲートには、ワード配線層としてダミーワード線TWL2が設けられている。このように、トランジスタでダミーセルTC2を構成する場合、トランジスタN41、N42のゲートを1本のダミーワード線TWL2を接続すればよいため、トランジスタN41、N42のゲートは、ワード配線層にて共通に接続されている。この場合も、ダミーセルTC1と同様に、メモリセルと同一のレイアウトデザインルールを満たす。
ダミーセルTC2の片側には、つなぎセルMC12が配置される。つなぎセルMC12には、ダミーセルTC2に接続されたダミーワード線TWL2と、アルミ配線により配線されたダミーワード線TWL2’とを接続するためのコンタクトTH12、CT12が設けられている。ダミーワード線TWL2’は、ダミーセルTC2に接続されたダミーワード線TWL2に直交するダミーワード線TWL2である
第2従来例の半導体記憶装置では、固定ダミーセル131Aの両側につなぎセルMC1、MC2を配置する必要があるため、半導体記憶装置の面積が増加するという問題点があった(図7参照)。一方、本発明の第1実施形態による半導体記憶装置では、ダミーセルTC1、ダミーセルTC2の片側に、それぞれ、つなぎセルMC11、MC12を配置する場合、つなぎセルMC11、MC12を同列に配置することができる。このように、本発明の第1実施形態による半導体記憶装置では、トランジスタでセルを構成する場合、レイアウトデザインルールを満たし、第2従来例の半導体記憶装置よりもつなぎセル1列分の面積を削減できる。なお、補足として、つなぎセルMC11、MC12にアルミ配線によりダミーワード線TWL1、TWL2を通した場合でも、他の下地層、拡散層やゲート層により、つなぎセルサイズをリミットさせているので、面積の増大はない。
以上の構成により、本発明の第1実施形態による半導体記憶装置では、ダミービット線TDT、TDBの動作率が1/2である上に、第2従来例の半導体記憶装置よりもつなぎセル1列分の面積を削減することができる。したがって、本発明の第1実施形態による半導体記憶装置によれば、面積を増加することなく、配線寿命を延ばすことができる。
(第2実施形態)
図17は、本発明の第2実施形態による半導体記憶装置の構成を示している。第2実施形態による半導体記憶装置では、第1実施形態による半導体記憶装置の構成と同じであるが、第1実施形態の変更点について説明する。
切替回路8は、読み出し時にリードイネーブル信号REがアドレス制御部10”に供給されたとき、そのリードイネーブル信号REに応じて、プリチャージ回路7を介してダミービット線対TDTと、タイミング発生回路9とを接続する。切替回路8は、書き込み時にライトイネーブル信号WEがアドレス制御部10”に供給されたとき、そのライトイネーブル信号WEに応じて、プリチャージ回路7を介してダミービット線対TDBと、タイミング発生回路9とを接続する。
アドレス制御部10”のダミーワードドライバTWD1の入力のうちの一方の入力には、第1実施形態における最下位アドレスALTに代えて、リードイネーブル信号REが供給される。ダミーワードドライバTWD2の入力のうちの一方の入力には、第1実施形態における最下位アドレスALBに代えて、ライトイネーブル信号WEが供給される。
図18は、本発明の第2実施形態による半導体記憶装置の動作を示すタイミングチャートである。
第2実施形態による半導体記憶装置では、配線寿命を延ばすために、リードサイクルにおいて、ダミービット線対(ダミービット線TDT、TDB)の一方を充放電(充電及び放電)し、ライトサイクルにおいて、ダミービット線対の他方を充放電する。即ち、ダミービット線TDTには、リードサイクルにおいて、プリチャージ時にハイレベル電圧が印加され、タイミング制御時にローレベル電圧が印加され、ライトサイクルにおいて、プリチャージ時、タイミング制御時にハイレベル電圧が印加される。ダミービット線TDBには、ライトサイクルにおいて、プリチャージ時、タイミング制御時にハイレベル電圧が印加され、リードサイクルにおいて、プリチャージ時にハイレベル電圧が印加され、タイミング制御時にローレベル電圧が印加される。
まず、リードサイクルにおけるタイミング制御時の動作について具体的に説明する。ここで、第2実施形態による半導体記憶装置には、立上り(時間t0とする)と立下り(時間t8とする)とを周期的に繰り返すクロックCKが供給されている。
ワードドライバWD1〜WDnの他方の入力と、ダミーワードドライバTWD1、TWD2の他方の入力には、最初の内部クロックICKが同時に供給される。内部クロックICKは、クロックCKの立上りt0に同期して、t1(t0<t1<t8)のタイミングで立上る。
デコード信号XDj(j=1、2、…、n)がアドレス制御部10’に供給されたとき、アドレス制御部10’はワード線WLjを選択する。このとき、アドレス制御部10’のワードドライバWDjは、デコード信号XDjと内部クロックICKの立上りt1とに応じて、ワード線WLjに供給するワード線駆動信号をt2(t2>t1)のタイミングでハイレベルする。
読み出し時である場合、リードイネーブル信号REがアドレス制御部10”に供給されたとき、アドレス制御部10”はダミーワード線TWL1を選択する。リードイネーブル信号REは、t2のタイミングで立上り、t7のタイミングで立下るように制御されている。このとき、アドレス制御部10”のダミーワードドライバTWD1は、リードイネーブル信号REと内部クロックICKの立上りt1とに応じて、ダミーワード線TWL1に供給する第1ダミーワード線駆動信号をt2のタイミングでハイレベルにする。ダミーワード線TWL1に接続されたダミーセルTC1は、ハイレベルの第1ダミーワード線駆動信号に応じて、ローレベル電圧“0”を第1固定データとしてダミービット線TDTに供給(伝播)する。この場合、ダミービット線TDTはディスチャージされ、ダミービット線TDBがプリチャージされる。
タイミング回路9は、ダミービット線TDTに供給される第1固定データ“0”に応じて、入出力回路4に供給するイネーブル信号ENをt2のタイミングでハイレベルにする。タイミング回路9は、ダミービット線TDTに供給される電圧レベルが設定電圧以下であることをt3(t3>t2)のタイミングで認識したとき、入出力回路4に供給するイネーブル信号ENをt4(t4>t3)のタイミングでローレベルにする。
読み出し時である場合、ワード線WLjに接続されたメモリセルSCは、ハイレベルのワード線駆動信号に応じて、相補データ(ローレベル電圧“0”、ハイレベル電圧“1”)を、それぞれ、ビット線DT1〜DTm、ビット線DB1〜DBmに供給する。入出力回路4は、イネーブル信号ENの立下りt4に応じて、入出力回路4内のセンスアンプ5を活性化させる。センスアンプ5は、ビット線DT1〜DTm、ビット線DB1〜DBmに供給される相補データが表す電圧の電位差を増幅し、t5(t5>t4)のタイミングで読出データDoutとして出力する。
同時に、内部クロックICKは、イネーブル信号ENの立下りt4に応じて、t6(t6>t4)のタイミングで立下る。アドレス制御部10’のワードドライバWDjは、内部クロックICKの立下りt6に応じて、ワード線WLjに供給するワード線駆動信号をt7(t6<t7<t8)のタイミングでローレベルにする。アドレス制御部10”のダミーワードドライバTWD1は、内部クロックICKの立下りt6に応じて、ダミーワード線TWL1に供給する第1ダミーワード線駆動信号をt7のタイミングでローレベルにする。
ライトサイクルにおけるタイミング制御時の動作について具体的に説明する。
ワードドライバWD1〜WDnの他方の入力と、ダミーワードドライバTWD1、TWD2の他方の入力には、次の内部クロックICKが同時に供給される。内部クロックICKは、クロックCKの立上りt0に同期して、t1(t0<t1<t8)のタイミングで立上る。
デコード信号XDj(j=1、2、…、n)がアドレス制御部10’に供給されたとき、アドレス制御部10’はワード線WLjを選択する。このとき、アドレス制御部10’のワードドライバWDjは、デコード信号XDjと内部クロックICKの立上りt1とに応じて、ワード線WLjに供給するワード線駆動信号をt2(t2>t1)のタイミングでハイレベルする。
書込み時である場合、ライトイネーブル信号WEがアドレス制御部10”に供給されたとき、アドレス制御部10”はダミーワード線TWL2を選択する。ライトイネーブル信号WEは、t2のタイミングで立上り、t7のタイミングで立下るように制御されている。このとき、アドレス制御部10”のダミーワードドライバTWD2は、ライトイネーブル信号WEと内部クロックICKの立上りt1とに応じて、ダミーワード線TWL2に供給する第2ダミーワード線駆動信号をt2のタイミングでハイレベルにする。ダミーワード線TWL2に接続されたダミーセルTC2は、ハイレベルの第2ダミーワード線駆動信号に応じて、ローレベル電圧“0”を第2固定データとしてダミービット線TDBに供給(伝播)する。この場合、ダミービット線TDTはプリチャージされ、ダミービット線TDBがディスチャージされる。
タイミング回路9は、第2固定データ“0”に応じて、入出力回路4に供給するイネーブル信号ENをt2のタイミングでハイレベルにする。タイミング回路9は、ダミービット線TDBに供給される電圧レベルが設定電圧以下であることをt3(t3>t2)のタイミングで認識したとき、入出力回路4に供給するイネーブル信号ENをt4(t4>t3)のタイミングでローレベルにする。
書込み時である場合、入出力回路4は、イネーブル信号ENがハイレベルであるt2からt4までのライト期間に、入力データDIとして相補データをビット線DT1〜DTm、ビット線DB1〜DBmにライトアンプにて供給(伝播)する。ワード線WLjに接続されたメモリセルSCには、ハイレベルのワード線駆動信号に応じて、ビット線DT1〜DTm、ビット線DB1〜DBmに伝播された相補データが書き込まれる。
同時に、内部クロックICKは、イネーブル信号ENの立下りt4に応じて、t6(t6>t4)のタイミングで立下る。アドレス制御部10’のワードドライバWDjは、内部クロックICKの立下りt6に応じて、ワード線WLjに供給するワード線駆動信号をt7(t6<t7<t8)のタイミングでローレベルにする。アドレス制御部10”のダミーワードドライバTWD2は、内部クロックICKの立下りt6に応じて、ダミーワード線TWL2に供給する第2ダミーワード線駆動信号をt7のタイミングでローレベルにする。
このように、本発明の第2実施形態による半導体記憶装置では、読み出し時にダミービット線TDTの放電とダミービット線TDBの充電を行ない、書き込み時にダミービット線TDTの充電とダミービット線TDBの放電を行なう。従って、本発明の第2実施形態による半導体記憶装置では、配線寿命を延ばすことができる。上述したように、本発明の第2実施形態による半導体記憶装置では、ダミーセル列6の構成が第1実施形態のそれと同じ構成である。このため、本発明の第2実施形態による半導体記憶装置は、第2従来例の半導体記憶装置よりもつなぎセル1列分の面積を削減することができる。したがって、本発明の第2実施形態による半導体記憶装置によれば、面積を増加することなく、配線寿命を延ばすことができる。
また、本発明の第2実施形態による半導体記憶装置では、アドレス制御部10”は、リードイネーブル信号REに応じてダミーワード線TWL1を選択し、ライトイネーブル信号WEに応じてダミーワード線TWL2を選択する。このような構成であるため、ダミーセルTC2の個数を調整することにより、書き込み時におけるライト期間を調整することができ、ダミーセルTC1の個数を調整することにより、読み出し時におけるアクセスタイムを調整することができる。これについて以下に説明する。
書き込み時におけるライト期間を調整する場合、ダミーセルTC2の個数を1個又は複数個少なくすればよい。この場合、ライトイネーブル信号WEを、t2のタイミングで立上り、t7のタイミングよりも遅いt12(t7<t12<t8)のタイミングで立下るように制御しておくことが好ましい。ダミーセルTC2の個数を少なくした場合、ダミービット線TDBがディスチャージされるスピードは遅くなる。そのため、タイミング回路9は、ダミービット線TDBに供給される電圧レベルが設定電圧以下であることをt3(t3>t2)のタイミングよりも遅いt9(t3<t9<t12)のタイミングで認識し、入出力回路4に供給するイネーブル信号ENをt4(t4>t3)のタイミングよりも遅いt10(t4<t10<t12)のタイミングでローレベルにする。その結果、t2からt4までのライト期間がt2からt10まで延び、十分なライト期間を確保することができる。
その場合、入出力回路4は、イネーブル信号ENがハイレベルであるt2からt10までのライト期間に、入力データDIとして相補データをビット線DT1〜DTm、ビット線DB1〜DBmにライトアンプにて供給(伝播)する。
同時に、内部クロックICKは、イネーブル信号ENの立下りt10に応じて、t11(t6<t11<t12)のタイミングで立下る。アドレス制御部10’のワードドライバWDjは、内部クロックICKの立下りt11に応じて、ワード線WLjに供給するワード線駆動信号をt12のタイミングでローレベルにする。アドレス制御部10”のダミーワードドライバTWD2は、内部クロックICKの立下りt11に応じて、ダミーワード線TWL2に供給する第2ダミーワード線駆動信号をt12のタイミングでローレベルにする。
このように、本発明の第2実施形態による半導体記憶装置では、ダミーセルTC2の個数を1個又は複数個少なくした場合、ライト期間を十分に確保することができる。
また、読み出し時におけるアクセスタイムを調整する場合、ダミーセルTC1の個数を1個又は複数個増やせばよい。この場合、場合、ダミービット線TDBがディスチャージされるスピードは速くなり、クロックCKの立上りであるt0のタイミングから、読出データDoutを出力するt5のタイミングまでのアクセスタイムを最短に設定することができる。
このように、本発明の第2実施形態による半導体記憶装置では、ダミーセルTC1の個数を1個又は複数個増やした場合、読み出し時におけるアクセスタイムを短くすることができる。
(第3実施形態)
図19は、本発明の第3実施形態による半導体記憶装置の構成を示している。第3実施形態による半導体記憶装置では、第1実施形態による半導体記憶装置の構成と同じであるが、第1実施形態の変更点について説明する。
切替回路8は、行アドレスの最上位アドレス(最上位アドレスAHT)に応じて、プリチャージ回路7を介してダミービット線対TDTと、タイミング発生回路9とを接続する。切替回路8は、次の行アドレスの最上位アドレス(最上位アドレスAHB)に応じて、プリチャージ回路7を介してダミービット線対TDBと、タイミング発生回路9とを接続する。
アドレス制御部10”のダミーワードドライバTWD1の入力のうちの一方の入力には、第1実施形態における最下位アドレスALTに代えて、最上位アドレスAHTが供給される。ダミーワードドライバTWD2の入力のうちの一方の入力には、第1実施形態における最下位アドレスALBに代えて、最上位アドレスAHBが供給される。
本発明の第3実施形態による半導体記憶装置の動作については、第1実施形態による半導体記憶装置の動作に対して、最下位アドレスALTを最上位アドレスAHTに代え、最下位アドレスALBを最上位アドレスAHBに代えればよい。
しかし、読み出し時、書き込み時において、以下のような問題が発生する場合がある。図20を用いて、読み出し時について説明する。
アドレス制御部10’のワードドライバWDjが、デコード信号XDjと内部クロックICKの立上りt1とに応じて、ワード線WLjに供給するワード線駆動信号をハイレベルする。この場合、ワード線WL1〜WLnのうち、タイミング発生回路9や入出力回路4に近いワード線(例示;ワード線WLn)に供給されるワード線駆動信号は、t2のタイミングで立ち上がるが、タイミング発生回路9や入出力回路4に遠いワード線(例示;ワード線WL1)に供給されるワード線駆動信号は、配線の寄生容量や抵抗によりt2のタイミングよりも遅いt13(t2<t13<t19)(t19<t8)のタイミングで立ち上がる。遠いワード線(ワード線WL1)に供給されるワード線駆動信号の立上りが遅れた分、ビット線DT1〜DTm、ビット線DB1〜DBmの電位差の開き始めが遅れてしまう。
いま、アドレス制御部10’は、行アドレスの最上位アドレスAHTによりデコードされたデコード信号XD1に応じて、タイミング発生回路9や入出力回路4に遠いワード線WL1を選択し、行アドレスの最上位アドレスAHBによりデコードされたデコード信号XDnに応じて、タイミング発生回路9や入出力回路4に近いワード線WLnを選択しているものとする。このとき、アドレス制御部10”は、最上位アドレスAHTに応じてダミーワード線TWL1を選択し、最上位アドレスAHBに応じてダミーワード線TWL2を選択している。このような場合、ダミーワード線TWL1に接続されたダミーセルTC1の個数を1個又は複数個少なくすることにより、ダミービット線TDTがディスチャージされるスピードは遅くなる。そのため、タイミング回路9は、ダミービット線TDBに供給される電圧レベルが設定電圧以下であることをt3のタイミングよりも遅いt14(t3<t14<t19)のタイミングで認識し、入出力回路4に供給するイネーブル信号ENをt4のタイミングよりも遅いt15(t4<t15<t19)のタイミングでローレベルにする。その結果、t4のタイミングではセンスアンプ5で増幅するのに十分に確保できなかったビット線DT1〜DTm、ビット線DB1〜DBmの電位差が、t15のタイミングではその電位差を十分に確保できる。
このように、本発明の第3実施形態による半導体記憶装置では、タイミング発生回路9や入出力回路4に遠いワード線(例示;ワード線WL1)を行アドレスによって選択したとき、その行アドレスの最上位アドレスAHTに応じてダミービット線TDTの放電とダミービット線TDBの充電を行ない、タイミング発生回路9や入出力回路4に近いワード線(例示;ワード線WLn)を行アドレスによって選択したとき、その行アドレスの最上位アドレスAHBに応じてダミービット線TDTの充電とダミービット線TDBの放電を行なう。従って、本発明の第3実施形態による半導体記憶装置では、配線寿命を延ばすことができる。上述したように、本発明の第3実施形態による半導体記憶装置では、ダミーセル列6の構成が第1実施形態のそれと同じ構成である。このため、本発明の第3実施形態による半導体記憶装置は、第2従来例の半導体記憶装置よりもつなぎセル1列分の面積を削減することができる。したがって、本発明の第3実施形態による半導体記憶装置によれば、面積を増加することなく、配線寿命を延ばすことができる。
図1は、第1従来例の半導体記憶装置の構成を示している。 図2は、第2従来例の半導体記憶装置の構成を示している。 図3は、第2従来例の半導体記憶装置のメモリセル101のトランジスタ構成を示している。 図4は、第2従来例の半導体記憶装置の固定ダミーセル131Aのトランジスタ構成を示している。 図5は、第2従来例の半導体記憶装置のメモリセル101のレイアウトを示している。 図6は、第2従来例の半導体記憶装置の固定ダミーセル131Aのレイアウトを示している。 図7は、第2従来例の半導体記憶装置の固定ダミーセル131Aのレイアウトを示している。 図8は、本発明の半導体記憶装置の構成を示している。(第1実施形態) 図9は、本発明の半導体記憶装置のメモリセルSCの構成(トランジスタ構成)を示している。(第1実施形態〜第3実施形態) 図10は、本発明の半導体記憶装置のダミーセルTC0の構成を示している。(第1実施形態〜第3実施形態) 図11は、本発明の半導体記憶装置のダミーセルTC1の構成を示している。(第1実施形態〜第3実施形態) 図12は、本発明の半導体記憶装置のダミーセルTC2の構成を示している。(第1実施形態〜第3実施形態) 図13は、本発明の半導体記憶装置の動作を示すタイミングチャートである。(第1実施形態) 図14は、本発明の半導体記憶装置のメモリセルSCのレイアウトを示している。(第1実施形態〜第3実施形態) 図15は、本発明の半導体記憶装置のダミーセルTC1、TC2のトランジスタ構成を示している。(第1実施形態〜第3実施形態) 図16は、本発明の半導体記憶装置のダミーセルTC1、TC2のレイアウトを示している。(第1実施形態〜第3実施形態) 図17は、本発明の半導体記憶装置の構成を示している。(第2実施形態) 図18は、本発明の半導体記憶装置の動作を示すタイミングチャートである。(第2実施形態) 図19は、本発明の半導体記憶装置の構成を示している。(第3実施形態) 図20は、本発明の半導体記憶装置の動作を示すタイミングチャートである。(第3実施形態)
符号の説明
1 メモリセルアレイ
2−1〜2−m プリチャージ回路
3 切替回路(Y−SEL)
4 入出力回路

6 タイミングダミーセル列(ダミーセル列)
7 プリチャージ回路
8 切替回路(TY−SEL)
9 タイミング発生回路
10’、10” アドレス制御部
AHT、AHB 最上位アドレス
ALT、ALB 最下位アドレス
CK クロック
DT1〜DTm、DB1〜DBm ビット線
ICK 内部クロック
I21、I22、I31、I32、I41、I42 反転回路
MC11、MC12 つなぎセル
N11〜N14、N31〜N34、N41〜N44 Nチャネルトランジスタ
P11、P12、P31、P32、P41、P42 Pチャネルトランジスタ
Q11、Q12、Q31、Q32、Q41、Q42 ノード
RE リードイネーブル信号
SC メモリセル
TDT、TDB タイミングダミービット線(ダミービット線)
TWD1、TWD2 タイミングダミーワードドライバ(ダミーワードドライバ)
TWL0、TWL1、TWL2 タイミングダミーワード線(ダミーワード線)
WD1〜WDn ワードドライバ
WE ライトイネーブル信号
WL1〜WLn ワード線
XD1〜XDn 行アドレス(デコード信号)
Y11〜Y16、Y31〜Y35、Y41〜Y45 配線層

Claims (10)

  1. 複数のメモリセルをマトリクス状に配置して設けられたメモリセルアレイと、
    前記メモリセルアレイの複数の行の各々に接続されたワード線と、
    前記メモリセルアレイの複数の列の各々に接続されたビット線対と、
    複数の前記ビット線対に接続され、タイミング信号に応じて活性化されるセンスアンプと、
    前記メモリセルアレイの複数の行に対応して設けられたダミーセルを有するダミーセル列と、
    前記ダミーセル列にはダミービット線対が接続され、前記ダミーセル列は、第1ダミーワード線が接続された第1ダミーセルと、第2ダミーワード線が接続された第2ダミーセルとを含み、
    第1アドレスに従って、前記複数のワード線のうちの第1ワード線と、前記第1ダミーワード線とを選択し、前記第1ダミーセルの第1のデータを前記ダミービット線対に伝播させ、第2アドレスに従って、前記複数のワード線のうちの第2ワード線と、前記第2ダミーワード線とを選択し、前記第2ダミーセルが第2のデータを前記ダミービット線対に伝播させるアドレス制御部と、
    前記ダミービット線対に伝播された前記第1のデータ及び前記第2のデータに応じて、前記タイミング信号を前記センスアンプに供給するタイミング発生回路と
    を具備する半導体記憶装置。
  2. 前記アドレス制御部は、
    前記第1アドレスに従って前記第1ワード線を選択し、前記第1アドレスの最下位アドレスに従って前記第1ダミーワード線を選択し、
    前記第2アドレスに従って前記第2ワード線を選択し、前記第2アドレスの最下位アドレスに従って前記第2ダミーワード線を選択する
    請求項1に記載された半導体記憶装置。
  3. 前記アドレス制御部は、
    読出時に、前記第1アドレスに従って、前記第1ワード線と前記第1ダミーワード線とを選択し、
    書込時に、前記第2アドレスに従って、前記第2ワード線と前記第2ダミーワード線とを選択する
    請求項1に記載された半導体記憶装置。
  4. 前記アドレス制御部は、
    前記第1アドレスに従って前記第1ワード線を選択し、前記第1アドレスの最上位アドレスに従って前記第1ダミーワード線を選択し、
    前記第2アドレスに従って前記第2ワード線を選択し、前記第2アドレスの最上位アドレスに従って前記第2ダミーワード線を選択する
    請求項1に記載された半導体記憶装置。
  5. 読出時に前記第1ワード線が選択されたとき、前記第1ワード線に接続されたメモリセルは、それぞれ前記複数のビット線対に相補データを伝播し、
    書込時に前記第2ワード線が選択されたとき、前記第2ワード線に接続されたメモリセルには、それぞれ前記複数のビット線対を介して前記センスアンプから相補データが伝播される
    請求項2〜4のいずれかに記載された半導体記憶装置。
  6. メモリセルアレイと、
    第1のダミービット線及び第2のダミービット線の電位に基づいて前記メモリセルアレイへのタイミング信号を生成するタイミング制御回路と、
    前記第1のダミービット線及び第2のダミービット線の間に配置され、第1のワード線によって駆動される第1のダミーセルと、
    前記第1のダミービット線及び第2のダミービット線の間に配置され、前記第1のワード線とは異なる第2のワード線によって駆動される第2のダミーセルとを備えることを特徴とする半導体記憶装置。
  7. 前記第1のダミーセルは、前記第1のワード線によって選択されたとき、前記第1のダミービット線を第1のレベルに、前記第2のダミービット線を第2のレベルに充放電し、
    前記第2のダミーセルは、前記第2のワード線によって選択されたとき、前記第1のダミービット線を第2のレベルに、前記第2のダミービット線を第1のレベルに充放電することを特徴とする請求項6記載の半導体記憶装置。
  8. 前記第1のワード線及び第2のワード線を単位サイクル毎に交互に駆動する制御回路を備えることを特徴とする請求項6及び7のいずれかに記載の半導体記憶装置。
  9. 前記メモリセルアレイから読み出された信号を増幅するセンスアンプ回路をさらに備え、前記センスアンプ回路は、前記タイミング信号によって活性化されることを特徴とする請求項6乃至8のいずれかに記載の半導体記憶装置。
  10. 前記第1のダミーセル及び前記第2のダミーセルが前記第1のビットラインと第2のビットラインとの間に、それぞれ複数個接続されていることを特徴とする請求項6記載の半導体記憶装置。
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JP2010508616A (ja) * 2006-10-25 2010-03-18 クゥアルコム・インコーポレイテッド 設定可能な遅延のトラッキングを備えたメモリデバイス

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