JP2019040646A - 半導体記憶装置 - Google Patents
半導体記憶装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2019040646A JP2019040646A JP2017159591A JP2017159591A JP2019040646A JP 2019040646 A JP2019040646 A JP 2019040646A JP 2017159591 A JP2017159591 A JP 2017159591A JP 2017159591 A JP2017159591 A JP 2017159591A JP 2019040646 A JP2019040646 A JP 2019040646A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- voltage
- type transistor
- bit line
- multiplexer
- mux1
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G11—INFORMATION STORAGE
- G11C—STATIC STORES
- G11C7/00—Arrangements for writing information into, or reading information out from, a digital store
- G11C7/12—Bit line control circuits, e.g. drivers, boosters, pull-up circuits, pull-down circuits, precharging circuits, equalising circuits, for bit lines
-
- G—PHYSICS
- G11—INFORMATION STORAGE
- G11C—STATIC STORES
- G11C8/00—Arrangements for selecting an address in a digital store
- G11C8/10—Decoders
-
- G—PHYSICS
- G11—INFORMATION STORAGE
- G11C—STATIC STORES
- G11C5/00—Details of stores covered by group G11C11/00
- G11C5/02—Disposition of storage elements, e.g. in the form of a matrix array
- G11C5/025—Geometric lay-out considerations of storage- and peripheral-blocks in a semiconductor storage device
-
- G—PHYSICS
- G11—INFORMATION STORAGE
- G11C—STATIC STORES
- G11C5/00—Details of stores covered by group G11C11/00
- G11C5/14—Power supply arrangements, e.g. power down, chip selection or deselection, layout of wirings or power grids, or multiple supply levels
- G11C5/147—Voltage reference generators, voltage or current regulators; Internally lowered supply levels; Compensation for voltage drops
-
- G—PHYSICS
- G11—INFORMATION STORAGE
- G11C—STATIC STORES
- G11C7/00—Arrangements for writing information into, or reading information out from, a digital store
- G11C7/06—Sense amplifiers; Associated circuits, e.g. timing or triggering circuits
-
- G—PHYSICS
- G11—INFORMATION STORAGE
- G11C—STATIC STORES
- G11C7/00—Arrangements for writing information into, or reading information out from, a digital store
- G11C7/06—Sense amplifiers; Associated circuits, e.g. timing or triggering circuits
- G11C7/062—Differential amplifiers of non-latching type, e.g. comparators, long-tailed pairs
-
- G—PHYSICS
- G11—INFORMATION STORAGE
- G11C—STATIC STORES
- G11C7/00—Arrangements for writing information into, or reading information out from, a digital store
- G11C7/18—Bit line organisation; Bit line lay-out
-
- G—PHYSICS
- G11—INFORMATION STORAGE
- G11C—STATIC STORES
- G11C8/00—Arrangements for selecting an address in a digital store
- G11C8/14—Word line organisation; Word line lay-out
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03K—PULSE TECHNIQUE
- H03K19/00—Logic circuits, i.e. having at least two inputs acting on one output; Inverting circuits
- H03K19/02—Logic circuits, i.e. having at least two inputs acting on one output; Inverting circuits using specified components
- H03K19/08—Logic circuits, i.e. having at least two inputs acting on one output; Inverting circuits using specified components using semiconductor devices
- H03K19/094—Logic circuits, i.e. having at least two inputs acting on one output; Inverting circuits using specified components using semiconductor devices using field-effect transistors
- H03K19/0944—Logic circuits, i.e. having at least two inputs acting on one output; Inverting circuits using specified components using semiconductor devices using field-effect transistors using MOSFET or insulated gate field-effect transistors, i.e. IGFET
- H03K19/0948—Logic circuits, i.e. having at least two inputs acting on one output; Inverting circuits using specified components using semiconductor devices using field-effect transistors using MOSFET or insulated gate field-effect transistors, i.e. IGFET using CMOS or complementary insulated gate field-effect transistors
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03K—PULSE TECHNIQUE
- H03K19/00—Logic circuits, i.e. having at least two inputs acting on one output; Inverting circuits
- H03K19/02—Logic circuits, i.e. having at least two inputs acting on one output; Inverting circuits using specified components
- H03K19/173—Logic circuits, i.e. having at least two inputs acting on one output; Inverting circuits using specified components using elementary logic circuits as components
- H03K19/1733—Controllable logic circuits
- H03K19/1737—Controllable logic circuits using multiplexers
-
- G—PHYSICS
- G11—INFORMATION STORAGE
- G11C—STATIC STORES
- G11C2207/00—Indexing scheme relating to arrangements for writing information into, or reading information out from, a digital store
- G11C2207/002—Isolation gates, i.e. gates coupling bit lines to the sense amplifier
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03K—PULSE TECHNIQUE
- H03K3/00—Circuits for generating electric pulses; Monostable, bistable or multistable circuits
- H03K3/02—Generators characterised by the type of circuit or by the means used for producing pulses
- H03K3/353—Generators characterised by the type of circuit or by the means used for producing pulses by the use, as active elements, of field-effect transistors with internal or external positive feedback
- H03K3/356—Bistable circuits
- H03K3/356104—Bistable circuits using complementary field-effect transistors
- H03K3/356113—Bistable circuits using complementary field-effect transistors using additional transistors in the input circuit
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Computing Systems (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Mathematical Physics (AREA)
- Dram (AREA)
- Semiconductor Memories (AREA)
- Read Only Memory (AREA)
- Static Random-Access Memory (AREA)
Abstract
【課題】ビット線とセンスアンプとの間に設けられ配置面積の小さなマルチプレクサを備えた半導体記憶装置を提供する。【解決手段】半導体記憶装置は、メモリセルアレイ、複数のビット線、複数のワード線を備える。デコーダは第1マルチプレクサと第2マルチプレクサとを備える。第1マルチプレクサは第1n型トランジスタと第1p型トランジスタとを備える。第1n型トランジスタは第1ビット線に接続され、第1論理を書き込むための第1電圧またはデータを書き込まないための非選択電圧を第1ビット線に印加可能である。第1p型トランジスタは第1ビット線に接続され、第2論理を書き込むための第2電圧または非選択電圧を第1ビット線に印加可能である。第2マルチプレクサは第1マルチプレクサとセンスアンプとの間に接続され、第1電圧または非選択電圧を第1n型トランジスタへ伝達し、第2電圧または非選択電圧を第1p型トランジスタへ伝達する。【選択図】図3
Description
本発明による実施形態は、半導体記憶装置に関する。
近年、半導体記憶装置の微細化に伴い、隣接するビット線間の間隔が非常に狭くなってきている。ビット線間の間隔が狭くなると、ビット線を選択するデコーダの配置面積もそれに伴って小さくする必要がある。従って、デコーダにおいて、ビット線を選択的にセンスアンプに接続するマルチプレクサの配置面積も小さくすることが望まれている。
ビット線とセンスアンプとの間に設けられ配置面積の小さなマルチプレクサを備えた半導体記憶装置を提供する。
本実施形態による半導体記憶装置は、メモリセルアレイを備える。複数のビット線がメモリセルアレイに接続されている。複数のワード線がメモリセルアレイに接続されている。センスアンプは、複数のビット線を介してメモリセルアレイのメモリセルからデータを読み出し、あるいは、該メモリセルにデータを書き込む。デコーダは、複数のビット線の中から選択された第1ビット線をセンスアンプに接続する。デコーダは、第1マルチプレクサと、第2マルチプレクサとを備える。第1マルチプレクサは、第1n型トランジスタと、第1p型トランジスタとを備える。第1n型トランジスタは、複数のビット線のうち第1ビット線に接続され、第1論理を書き込むための第1電圧またはデータを書き込まないための非選択電圧を第1ビット線に印加可能である。第1p型トランジスタは、第1ビット線に接続され、第2論理を書き込むための第2電圧または非選択電圧を第1ビット線に印加可能である。第2マルチプレクサは、第1マルチプレクサとセンスアンプとの間に接続され、第1電圧または非選択電圧を第1n型トランジスタへ伝達し、第2電圧または非選択電圧を第1p型トランジスタへ伝達する。
以下、図面を参照して本発明に係る実施形態を説明する。本実施形態は、本発明を限定するものではない。
図1は、本実施形態による半導体記憶装置の構成例を示すブロック図である。半導体記憶装置1は、例えば、DRAM等の揮発性メモリ、NAND型EEPROM(Electrically Erasable and Programmable Read-Only-Memory)、ReRAM、MRAM等の不揮発性メモリでよい。また、半導体記憶装置1は、例えば、1つのメモリチップでもよく、複数のメモリチップを含むDIMM(Dual Inline Memory Module)のようなモジュールであってもよい。
図1に示す半導体記憶装置1は、例えば、1つのメモリチップとして構成されている。半導体記憶装置1は、以下、メモリチップ1という。メモリチップ1は、メモリセルアレイMCAと、カラムデコーダCDと、ロウデコーダRDと、センスアンプSAと、リード・ライト・バッファRWBと、周辺回路PCとを備えている。
メモリセルアレイMCAは、例えばマトリクス状に二次元配置された複数のメモリセルMCを備えている。メモリセルMCは、例えば、ReRAMである。メモリセルMCは、例えば、ビット線BLとワード線WLとの交点に配置されている。即ち、メモリセルアレイMCAは、所謂、クロスポイント型メモリセルアレイである。半導体基板の上方または側方から見たときに、ビット線BLは、ワード線WLと略直交する。複数のビット線BLは、メモリセルアレイMCAのそれぞれメモリセルMCの一端に接続される。複数のワード線WLは、メモリセルアレイMCAのそれぞれメモリセルMCの一端に接続される。メモリセルアレイMCAは、1チップ内において複数のバンクBNKに分割されており、各バンクBNKごとにセンスアンプSA、データラッチDL、アドレスラッチAL等が設けられている。
センスアンプSAは、例えば、ビット線BLを介してメモリセルMCに接続されており、ビット線BLを介して書込み電圧(例えば、VDD、VSS)や読出電圧をメモリセルMCに印加する。センスアンプSAは、メモリセルMCに書込み電圧を印加することによってデータをメモリセルMCに書き込み、あるいは、メモリセルMCに読出し電圧を印加することによってメモリセルMCからデータを読み出す。
リード・ライト・バッファRWBは、センスアンプSAで検出されたデータやアドレスをページごとに一時的に保持し、あるいは、メモリセルアレイMCAに書き込むデータやアドレスをページごとに一時的に保持する。
ロウデコーダRDおよびカラムデコーダCDは、バンクアドレスやページアドレスに基づいてメモリセルアレイMCAにアクセスし、ワード線WLやビット線BLに書込み電圧や読出し電圧を印加する。ロウデコーダRDは、複数のワード線WLの中から選択された選択ワード線に書込み電圧または読出し電圧を印加する。カラムデコーダCDは、複数のビット線BLの中から選択された選択ビット線(第1ビット線)をセンスアンプSAに接続する。センスアンプSAは、選択ビット線に書込み電圧または読出し電圧を印加する。これにより、メモリチップ1は、メモリセルMC内の所望のメモリセルMCへデータを書き込み、あるいは、所望のメモリセルMCからデータを読み出すことができる。
周辺回路PCは、図示しないが、例えば、電圧ジェネレータ、リード・ライト・エンジン、アドレスコントローラ、コマンドコントローラ、入出力回路等を備えている。
電圧ジェネレータは、データ読出し動作およびデータ書込み動作に必要なワード線WLの電圧やビット線BLの電圧を生成する。
リード・ライト・エンジンは、コマンドおよびアドレスに従って、データをバンクBNK内の所望のメモリセルMCに書き込むようにカラムデコーダCDおよびロウデコーダRDを制御し、あるいは、バンクBNK内の所望のメモリセルMCからデータを読み出す。リード・ライト・エンジンは、読み出しデータを入出力回路のDQバッファへ転送する。
アドレスコントローラは、ロウアドレスおよびカラムアドレス等を受け取り、これらのアドレスをデコードする。コマンドコントローラは、データ読出し動作、データ書込み動作等の各種動作を示すコマンドを受け取り、それらのコマンドをリード・ライト・エンジンへ転送する。
入出力回路(IO)は、コマンドおよびアドレスをCA端子CAから取り込み、コマンドをコマンドコントローラへ転送し、アドレスをアドレスコントローラへ転送する。コマンドは、書込み動作を指示する書込みコマンドであったり、読出し動作を指示する読出しコマンドでよい。アドレスは、メモリセルアレイMCAのいずれかのバンクBNKを示すバンクアドレス、および、バンクBNK内の読出しまたは書込み対象のページやメモリセルMCを示すアドレスでよい。複数のバンクBNKが1つのバンクグループを構成する場合には、アドレスは、バンクグループのアドレスであってもよい。
また、入出力回路は、書込みデータをDQ端子から取り込み、書込みデータをリード・ライト・バッファRWBへ転送する。あるいは、入出力回路は、データラッチDLに保持された読出しデータを受け取り、その読出しデータをDQ端子から出力する。
メモリチップ1の外部には、複数のメモリチップ1全体を制御するメモリコントローラ(図示せず)が設けられていてもよい。
図2は、カラムデコーダCD、センスアンプSAおよびビット線BLの構成例を示すブロック図である。カラムデコーダCDは、第1マルチプレクサMUX1_1〜MUX1_4と、第2マルチプレクサMUX2とを備えている。
図2において、第1マルチプレクサMUX1_1は、4本のビット線BL0〜BL3に対応して設けられており、第1マルチプレクサMUX1_2は、4本のビット線BL4〜BL7に対応して設けられており、第1マルチプレクサMUX1_3は、4本のビット線BL8〜BL11に対応して設けられており、第1マルチプレクサMUX1_4は、4本のビット線BL12〜BL15に対応して設けられている。即ち、第1マルチプレクサMUX1_1〜MUX1_4のそれぞれは、4本のビット線BLごとに設けられている。しかし、第1マルチプレクサMUX1_1〜MUX1_4のそれぞれは、任意の数のビット線BLに対応して設けられてもよい。
また、図2において、第2マルチプレクサMUX2は、4つの第1マルチプレクサMUX1_1〜MUX1_4に対して1つ設けられている。しかし、第2マルチプレクサMUX2は、任意の数の第1マルチプレクサMUX1_m(mは任意数の自然数)に対応して設けられてもよい。
第1および第2マルチプレクサMUX1_1〜MUX1_4、MUX2は、1度の書込み動作または読出し動作において、ビット線BL0〜BL15から1つの選択ビット線(BL0〜BL15のいずれか)を選択してセンスアンプSAに接続する。センスアンプSAは、選択ビット線にデータを書き込むために書込み電圧を印加し、あるいは、選択ビット線からデータを読み出すために読出し電圧を印加する。図2に示すマルチプレクサおよびセンスアンプのユニットは、図1のカラムデコーダCDおよびセンスアンプSA内に複数設けられていてもよい。
図3は、第1マルチプレクサおよび第2マルチプレクサの構成例を示す回路図である。第1マルチプレクサMUX1_1〜MUX1_4は、それぞれビット線BL0〜BL15に対応する第1n型トランジスタN1および第1p型トランジスタP1からなるCMOS(Complementally Metal Oxide Semiconductor)ペアを有する。即ち、第1マルチプレクサMUX1_1〜MUX1_4は、それぞれに対応するビット線BLの数と同数のCMOSペアを備える。本実施形態では、例えば、第1マルチプレクサMUX1_1〜MUX1_4は、それぞれ4つずつのCMOSペアを有する。
第1マルチプレクサMUX1_1内の4つの第1n型トランジスタN1の一端は、第1マルチプレクサMUX1_1に対応する電圧線VBLL1に共通に接続され、その他端は、ビット線BL0〜BL3のそれぞれに接続されている。第1マルチプレクサMUX1_1内の4つの第1p型トランジスタP1の一端は、第1マルチプレクサMUX1_1に対応する電圧線VBLH1に共通に接続され、その他端は、ビット線BL0〜BL3のそれぞれに接続されている。
第1マルチプレクサMUX1_2内の4つの第1n型トランジスタN1の一端は、第1マルチプレクサMUX1_2に対応する電圧線VBLL2に共通に接続され、その他端は、ビット線BL4〜BL7のそれぞれに接続されている。第1マルチプレクサMUX1_2内の4つの第1p型トランジスタP1の一端は、第1マルチプレクサMUX1_2に対応する電圧線VBLH2に共通に接続され、その他端は、ビット線BL4〜BL7のそれぞれに接続されている。
第1マルチプレクサMUX1_3内の4つの第1n型トランジスタN1の一端は、第1マルチプレクサMUX1_3に対応する電圧線VBLL3に共通に接続され、その他端は、ビット線BL8〜BL11のそれぞれに接続されている。第1マルチプレクサMUX1_3内の4つの第1p型トランジスタP1の一端は、第1マルチプレクサMUX1_3に対応する電圧線VBLH3に共通に接続され、その他端は、ビット線BL8〜BL11のそれぞれに接続されている。
第1マルチプレクサMUX1_4内の4つの第1n型トランジスタN1の一端は、第1マルチプレクサMUX1_4に対応する電圧線VBLL4に共通に接続され、その他端は、ビット線BL12〜BL15のそれぞれに接続されている。第1マルチプレクサMUX1_4内の4つの第1p型トランジスタP1の一端は、第1マルチプレクサMUX1_4に対応する電圧線VBLH4に共通に接続され、その他端は、ビット線BL12〜BL15のそれぞれに接続されている。
第2マルチプレクサMUX2は、それぞれ電圧線VBLL1〜VBLL4に対応する第2n型トランジスタN2および第3n型トランジスタN3からなるn型MOSペアを有する。即ち、第2マルチプレクサMUX2は、対応する電圧線VBLL1〜VBLL4の数と同数のn型MOSペアを備える。本実施形態では、例えば、第2マルチプレクサMUX2は、4つのn型MOSペアを有する。第2マルチプレクサMUX2内の4つの第2n型トランジスタN2の一端は、センスアンプSAに共通に接続され、その他端は、電圧線VBLL1〜VBLL4のそれぞれに接続されている。第2マルチプレクサMUX2内の4つの第3n型トランジスタN3の一端は、非選択電圧生成部VBLUGENに共通に接続され、その他端は、電圧線VBLL1〜VBLL4のそれぞれに接続されている。
また、第2マルチプレクサMUX2は、それぞれ電圧線VBLH1〜VBLH4に対応する第2p型トランジスタP2および第3p型トランジスタP3からなるp型MOSペアを有する。即ち、第2マルチプレクサMUX2は、対応する電圧線VBLH1〜VBLH4の数と同数のp型MOSペアを備える。本実施形態では、例えば、第2マルチプレクサMUX2は、4つのp型MOSペアを有する。第2マルチプレクサMUX2内の4つの第2p型トランジスタP2の一端は、センスアンプSAに共通に接続され、その他端は、電圧線VBLH1〜VBLH4のそれぞれに接続されている。第2マルチプレクサMUX2内の4つの第3p型トランジスタP3の一端は、非選択電圧生成部VBLUGENに共通に接続され、その他端は、電圧線VBLH1〜VBLH4のそれぞれに接続されている。
図4は、ビット線BL0に対応する第1マルチプレクサMUX1_1のCMOSペア、並びに、第2マルチプレクサMUX2のn型MOSペアおよびp型MOSペアの構成を示す回路図である。他のビット線BL1〜BL15のそれぞれに対応する構成は、図3に示すように、ビット線BL0に対応する構成と同様である。従って、ここでは、ビット線BL0に対応する第1マルチプレクサMUX1_1および第2マルチプレクサMUX2の部分的構成を説明し、他のビット線BL1〜BL15に対応する構成についてはその説明を省略する。尚、読出し動作で用いられる電圧は、書込み動作に用いられる接地電圧VSSと電源電圧VDDとの間の電圧に設定され、センスアンプSAから出力される。従って、以下、比較的大きな電圧レンジを有する書込み電圧に関して説明する。また、以下、便宜的に、電圧線VBLL1の電圧をビット線電圧VBLLと呼び、電圧線VBLH1の電圧をビット線電圧VBLHと呼ぶ場合がある。
第1マルチプレクサMUX1_1のCMOSペアは、第1n型トランジスタN1と、第1p型トランジスタP1とを備えている。第1n型トランジスタN1は、例えば、n型MOSFET(MOS Field Effect Transistor)であり、ビット線BL0とノードNN1との間に接続されている。ノードNN1には、低電圧側ビット線電圧VBLLが印加される。ビット線電圧VBLLは、第1論理(例えば、データ“0”)を書き込む第1電圧としての接地電圧VSS(例えば、0V)、または、データを書き込まないための非選択電圧VBLUである。非選択電圧VBLUは、選択ビット線以外のデータ書込みを実行しない非選択ビット線に印加される電圧であり、非選択ワード線WLの電圧とほぼ等しくなるように設定される。これにより、非選択ビット線と非選択ワード線との間に接続された非選択メモリセルMCには電圧差があまり印加されず、非選択メモリセルMCのデータをほとんど劣化させない(ディスターブしない)。
非選択電圧VBLUは、接地電圧VSSと第2電圧としての電源電圧VDDとの間の中間電圧であり、例えば、接地電圧VSSを0Vとすると、0.2VDD〜0.8VDDの電圧である。非選択電圧VBLUは、非選択電圧生成部VBLUGENで生成される。非選択電圧生成部VBLUGENは、周辺回路PC内に組み込んでもよく、あるいは、メモリチップ1の外部に設けられていてもよい。
第1p型トランジスタP1は、例えば、p型MOSFETであり、ビット線BL0とノードNP1との間に接続されている。ノードNP1には、高電圧側ビット線電圧VBLHが印加される。ビット線電圧VBLHは、第2論理(例えば、データ“1”)を書き込む第2電圧としての電源電圧VDD、または、非選択電圧VBLUである。
第1n型トランジスタN1および第1p型トランジスタP1のそれぞれのゲート電極は、周辺回路PCのリード・ライト・エンジン、アドレスコントローラ、コマンドコントローラに接続されている。データ書込み動作において、第1n型トランジスタN1のゲート電極と第1p型トランジスタP1のゲート電極には相補の論理が入力される。従って、データ書込み動作において、第1n型トランジスタN1と第1p型トランジスタP1は相補に動作する。即ち、第1n型トランジスタN1がオン状態(導通状態)のときには、第1p型トランジスタP1はオフ状態(非導通状態)であり、逆に、第1p型トランジスタP1がオン状態のときには、第1n型トランジスタN1はオフ状態である。従って、ビット線BL0が第1n型トランジスタN1を介してノードNN1に接続される場合、ビット線BL0の電圧は、ビット線電圧VBLLとして接地電圧VSS、あるいは、非選択電圧VBLUになり得る。ビット線BL0が第1p型トランジスタP1を介してノードNP1に接続される場合、ビット線BL0の電圧は、ビット線電圧VBLHとして電源電圧VDD、あるいは、非選択電圧VBLUになり得る。
第2マルチプレクサMUX2は、第2n型トランジスタN2と、第3n型トランジスタN3と、第2p型トランジスタP2と、第3p型トランジスタP3とを備えている。n型MOSペアの第2および第3n型トランジスタN2、N3は、例えば、n型MOSFETである。p型MOSペアの第2および第3p型トランジスタP2、P3は、例えば、p型MOSFETである。
第2n型トランジスタN2は、第1n型トランジスタN1とセンスアンプSAとの間に接続されており、センスアンプSAからのセンスアンプ電圧SAoutを、ノードNN1を介して第1n型トランジスタN1へ伝達する。センスアンプ電圧SAoutは、データ書込み動作において、第1論理を書き込む接地電圧VSSまたは第2論理を書き込む電源電圧VDDとなり得るが、第2n型トランジスタN2がオン状態の場合にはセンスアンプ電圧SAoutは接地電圧VSSに設定される。
第3n型トランジスタN3は、第1n型トランジスタN1と非選択電圧生成部VBLUGENとの間に接続されており、非選択電圧生成部VBLUGENからの非選択電圧VBLUを、ノードNN1を介して第1n型トランジスタN1へ伝達する。
第2n型トランジスタN2および第3n型トランジスタN3のそれぞれのゲート電極は、周辺回路PCのリード・ライト・エンジン、アドレスコントローラ、コマンドコントローラに接続されている。データ書込み動作において、第2n型トランジスタN2のゲート電極と第3n型トランジスタN3のゲート電極には相補の論理が入力される。従って、データ書込み動作において、第2n型トランジスタN2と第3n型トランジスタN3は相補に動作する。即ち、第2n型トランジスタN2がオン状態のときには、第3n型トランジスタN3はオフ状態であり、逆に、第3n型トランジスタN3がオン状態のときには、第2n型トランジスタN2はオフ状態である。上述の通り、第2n型トランジスタN2がオン状態であるとき、センスアンプ電圧SAoutは、接地電圧VSSに設定される。従って、ノードNN1が第2n型トランジスタN2を介してセンスアンプSAに接続される場合、ノードNN1の電圧は、ビット線電圧VBLLとして接地電圧VSSになる。一方、ノードNN1が第3n型トランジスタN3を介してノードNN1に接続される場合、ノードNN1の電圧は、ビット線電圧VBLLとして非選択電圧VBLUになる。
換言すると、第1および第2n型トランジスタN1、N2は、ビット線BL0とセンスアンプSAとの間に直列に接続され、ビット線電圧VBLLとして接地電圧(低レベル電圧)VSSをビット線BL0へ伝達する。第1および第3n型トランジスタN1、N3は、ビット線BL0と非選択電圧生成部VBLUGENとの間に直列に接続され、ビット線電圧VBLLとして非選択電圧VBLUをビット線BL0へ伝達する。
第2p型トランジスタP2は、第1p型トランジスタP1とセンスアンプSAとの間に接続されており、センスアンプSAからのセンスアンプ電圧SAoutを、ノードNP1を介して第1p型トランジスタP1へ伝達する。センスアンプ電圧SAoutは、データ書込み動作において、第1論理を書き込む接地電圧VSSまたは第2論理を書き込む電源電圧VDDとなり得るが、第2p型トランジスタP2がオン状態の場合にはセンスアンプ電圧SAoutは電源電圧VDDに設定される。
第3p型トランジスタP3は、第1p型トランジスタP1と非選択電圧生成部VBLUGENとの間に接続されており、非選択電圧生成部VBLUGENからの非選択電圧VBLUを、ノードNP1を介して第1p型トランジスタP1へ伝達する。
第2p型トランジスタP2および第3p型トランジスタP3のそれぞれのゲート電極は、周辺回路PCのリード・ライト・エンジン、アドレスコントローラ、コマンドコントローラに接続されている。データ書込み動作において、第2p型トランジスタP2のゲート電極と第3p型トランジスタP3のゲート電極には相補の論理が入力される。従って、データ書込み動作において、第2p型トランジスタP2と第3p型トランジスタP3は相補に動作する。即ち、第2p型トランジスタP2がオン状態のときには、第3p型トランジスタP3はオフ状態であり、逆に、第3p型トランジスタP3がオン状態のときには、第2p型トランジスタP2はオフ状態である。上述の通り、第2p型トランジスタP2がオン状態であるとき、センスアンプ電圧SAoutは、電源電圧VDDに設定される。従って、ノードNP1が第2p型トランジスタP2を介してセンスアンプSAに接続される場合、ノードNP1の電圧は、ビット線電圧VBLHとして電源電圧VDDになる。一方、ノードNP1が第3p型トランジスタP3を介してノードNP1に接続される場合、ノードNP1の電圧は、ビット線電圧VBLHとして非選択電圧VBLUになる。
換言すると、第1および第2p型トランジスタP1、P2は、ビット線BL0とセンスアンプSAとの間に直列に接続され、ビット線電圧VBLHとして電源電圧(高レベル電圧)VDDをビット線BL0へ伝達する。第1および第3p型トランジスタP1、P3は、ビット線BL0と非選択電圧生成部VBLUGENとの間に直列に接続され、ビット線電圧VBLHとして非選択電圧VBLUをビット線BL0へ伝達する。
以上の構成をさらに換言すると、第1および第2n型トランジスタN1、N2は、ビット線BL0とセンスアンプSAとの間において第1および第2p型トランジスタP1、P2と並列に接続されており、接地電圧VSSまたは電源電圧VDDをビット線BL0へ印加可能である。第1および第3n型トランジスタN1、N3は、ビット線BL0と非選択電圧生成部VBLUGENとの間において第1および第3型pトランジスタP1、P3と並列に接続されており、非選択電圧VBLUをビット線BL0へ印加可能である。
このように、第2マルチプレクサMUX2は、第1マルチプレクサMUX1_1とセンスアンプSAとの間に接続され、ビット線電圧VBLLとして接地電圧VSSまたは非選択電圧VBLUを第1n型トランジスタN1へ伝達し、あるいは、ビット線電圧VBLHとして電源電圧VDDまたは非選択電圧VBLUを第1p型トランジスタP1へ伝達する。そして、第1マルチプレクサMUSX1_1は、第2マルチプレクサMUX2からのビット線電圧VBLLを第1n型トランジスタN1を介してビット線BL0に印加し、あるいは、第2マルチプレクサMUX2からのビット線電圧VBLHを第1p型トランジスタP1を介してビット線BL0に印加する。
他のビット線BL1〜BL15に対応する第1マルチプレクサMUX1_1〜MUX1_4内のCMOSペアペア、並びに、第2マルチプレクサMUX2内のn型MOSペアおよびp型MOSペアの基本的な構成および機能も同様である。
(データ書込み動作)
次に、図3および図5を参照して、本実施形態によるメモリチップ1のデータ書込み動作を説明する。図5は、図3と同様、第1マルチプレクサおよび第2マルチプレクサの構成例を示す回路図である。ただし、図3には、第1論理の書込み動作を示しており、図5には、第2論理の書込み動作を示している。
或る書込み動作において、ビット線BL0が選択ビット線であるとする。このとき、他のビット線BL1〜BL15は、非選択ビット線となる。
次に、図3および図5を参照して、本実施形態によるメモリチップ1のデータ書込み動作を説明する。図5は、図3と同様、第1マルチプレクサおよび第2マルチプレクサの構成例を示す回路図である。ただし、図3には、第1論理の書込み動作を示しており、図5には、第2論理の書込み動作を示している。
或る書込み動作において、ビット線BL0が選択ビット線であるとする。このとき、他のビット線BL1〜BL15は、非選択ビット線となる。
(第1論理の書込み)
第1論理の書込みにおいて、第1マルチプレクサMUX1_1〜MUX1_4は、第1論理を書き込むための接地電圧VSSをセンスアンプSAから選択ビット線BL0に印加し、非選択電圧VBLUを非選択電圧生成部VBLUGENから非選択ビット線BL1〜BL15に印加する。
第1論理の書込みにおいて、第1マルチプレクサMUX1_1〜MUX1_4は、第1論理を書き込むための接地電圧VSSをセンスアンプSAから選択ビット線BL0に印加し、非選択電圧VBLUを非選択電圧生成部VBLUGENから非選択ビット線BL1〜BL15に印加する。
接地電圧VSSを選択ビット線BL0に印加するために、第1マルチプレクサMUX1_1は、ビット線電圧VBLL1を選択ビット線BL0に接続する。従って、選択ビット線BL0に対応する第1n型トランジスタN1がオン状態になり、選択ビット線BL0に対応する第1p型トランジスタP1はオフ状態になる(矢印A1参照)。
このとき、第2マルチプレクサMUX2は、ビット線電圧VBLL1に対応する第2n型トランジスタN2をオン状態にし、ビット線電圧VBLL1に対応する第3n型トランジスタN3をオフ状態にする。これにより、第2マルチプレクサMUX2は、ビット線電圧VBLL1にセンスアンプSAからの接地電圧VSSを印加する(矢印A2参照)。
一方、選択ビット線BL0と同じ第1マルチプレクサMUX1_1に属する他の非選択ビット線BL1〜BL3に非選択電圧VBLUを印加するために、第1マルチプレクサMUX1_1は、ビット線電圧VBLH1を非選択ビット線BL1〜BL3に接続する。従って、非選択ビット線BL1〜BL3に対応する3つの第1p型トランジスタP1はオン状態になり、非選択ビット線BL1〜BL3に対応する3つの第1n型トランジスタN1はオフ状態になる(矢印A3参照)。
このとき、第2マルチプレクサMUX2は、ビット線電圧VBLH1に対応する第3p型トランジスタP3をオン状態にし、第2p型トランジスタP2をオフ状態にする(矢印A4参照)。これにより、第2マルチプレクサMUX2は、ビット線電圧VBLH1に非選択電圧生成部VBLUGENからの非選択電圧VBLUを印加する。
第1マルチプレクサMUX1_2〜MUX1_4は、第1マルチプレクサMUX1_1と共通のアドレスを受け取り、同様に動作する。従って、ビット線BL4〜BL7に対応するCMOSペアの動作は、ビット線BL0〜BL3に対応するCMOSペアの動作と同様である。ビット線BL8〜BL11に対応するCMOSペアの動作も、ビット線BL0〜BL3に対応するCMOSペアの動作と同様である。ビット線BL12〜BL15に対応するCMOSペアの動作も、ビット線BL0〜BL3に対応するCMOSペアの動作と同様である。換言すると、ビット線BL0、BL4、BL8、BL12に対応するCMOSペアの動作は同じである。ビット線BL1、BL5、BL9、BL13に対応するCMOSペアの動作は同じである。ビット線BL2、BL6、BL10、BL14に対応するCMOSペアの動作は同じである。ビット線BL3、BL7、BL11、BL15に対応するCMOSペアの動作は同じである。
例えば、上記例では、選択ビット線BL0および非選択ビット線BL4、BL8、BL12に対応する第1n型トランジスタN1はオン状態であり、第1p型トランジスタP1はオフ状態である。他の非選択ビット線BL1〜BL3、BL5〜BL7、BL9〜BL11、BL13〜BL15に対応する第1n型トランジスタN1はオフ状態であり、第1p型トランジスタP1はオン状態である。
ここで、第1マルチプレクサMUX1_2〜MUX1_4内の非選択ビット線BL1〜BL3、BL5〜BL7、BL9〜BL11、BL13〜BL15は、第1マルチプレクサMUX1_1内の非選択ビット線BL1〜BL3と同様に、高電圧側のビット線電圧VBLH2〜VBLH4のそれぞれに接続される。従って、第2マルチプレクサMUX2は、ビット線電圧VBLH1と同様に、ビット線電圧VBLH2〜VBLH4に非選択電圧VBLUを印加すればよい。即ち、第2マルチプレクサMUX2は、ビット線電圧VBLH1に対応するp型CMOSペアと同様に、ビット線電圧VBLH2〜VBLH4に対応する第3p型トランジスタP3をオン状態にし、第2p型トランジスタP2をオフ状態にすればよい。
しかし、ビット線BL4、BL8、BL12は、非選択ビット線であるにも関わらず、選択ビット線BL0と同様に、低レベル側のビット線電圧VBLL2〜VBLL4に接続される。従って、第2マルチプレクサMUX2は、ビット線電圧VBLL2〜VBLL4に、ビット線電圧VBLL1(接地電圧VSS)ではなく、非選択電圧VBLUを印加する必要がある。
よって、第2マルチプレクサMUX2は、ビット線電圧VBLL2〜VBLL4に対応する第3n型トランジスタN3をオン状態にし、ビット線電圧VBLL2〜VBLL4に対応する第2n型トランジスタN2をオフ状態にする(矢印A5参照)。これにより、第2マルチプレクサMUX2は、ビット線電圧VBLL2〜VBLL4に非選択電圧生成部VBLUGENからの非選択電圧VBLUを印加する。
このように、第1マルチプレクサMUX1_1〜MUX1_4は同様に動作する。一方、第2マルチプレクサMUX2は、選択ビット線BL0に接続された第1マルチプレクサMUX1_1に対応するビット線電圧VBLL1のみを、センスアンプSAからの書込み電圧として接地電圧VSSにし、他の非選択ビット線BL1〜BL15に対応するビット線電圧VBLH1〜VBLH4、VBLL2〜VBLL4を非選択電圧生成部VBLUGENからの非選択電圧VBLUにする。
(第2論理の書込み)
第2論理の書込みにおいて、第1マルチプレクサMUX1_1〜MUX1_4は、第2論理を書き込むための電源電圧VDDをセンスアンプSAから選択ビット線BL0に印加し、非選択電圧VBLUを非選択電圧生成部VBLUGENから非選択ビット線BL1〜BL15に印加する。
第2論理の書込みにおいて、第1マルチプレクサMUX1_1〜MUX1_4は、第2論理を書き込むための電源電圧VDDをセンスアンプSAから選択ビット線BL0に印加し、非選択電圧VBLUを非選択電圧生成部VBLUGENから非選択ビット線BL1〜BL15に印加する。
電源電圧VDDを選択ビット線BL0に印加するために、第1マルチプレクサMUX1_1は、ビット線電圧VBLH1を選択ビット線BL0に接続する。従って、選択ビット線BL0に対応する第1p型トランジスタP1がオン状態になり、選択ビット線BL0に対応する第1n型トランジスタN1はオフ状態になる(矢印A11参照)。
このとき、第2マルチプレクサMUX2は、ビット線電圧VBLH1に対応する第2p型トランジスタP2をオン状態にし、ビット線電圧VBLH1に対応する第3p型トランジスタP3をオフ状態にする。これにより、第2マルチプレクサMUX2は、ビット線電圧VBLH1にセンスアンプSAからの電源電圧VDDを印加する(矢印A12参照)。
一方、選択ビット線BL0と同じ第1マルチプレクサMUX1_1に属する非選択ビット線BL1〜BL3に非選択電圧VBLUを印加するために、第1マルチプレクサMUX1_1は、ビット線電圧VBLL1を非選択ビット線BL1〜BL3に接続する。従って、非選択ビット線BL1〜BL3に対応する3つの第1n型トランジスタN1はオン状態になり、非選択ビット線BL1〜BL3に対応する3つの第1p型トランジスタP1はオフ状態になる(矢印A13参照)。
このとき、第2マルチプレクサMUX2は、ビット線電圧VBLL1に対応する第3n型トランジスタN3をオン状態にし、第2n型トランジスタN2をオフ状態にする(矢印A14参照)。これにより、第2マルチプレクサMUX2は、ビット線電圧VBLL1に非選択電圧生成部VBLUGENからの非選択電圧VBLUを印加する。
上述の通り、第1マルチプレクサMUX1_2〜MUX1_4は、第1マルチプレクサMUX1_1と共通のアドレスを受け取り、同様に動作する。例えば、上記例では、選択ビット線BL0および非選択ビット線BL4、BL8、BL12に対応する第1p型トランジスタP1はオン状態であり、第1n型トランジスタN1はオフ状態である。他の非選択ビット線BL1〜BL3、BL5〜BL7、BL9〜BL11、BL13〜BL15に対応する第1p型トランジスタP1はオフ状態であり、第1n型トランジスタN1はオン状態である。
ここで、第1マルチプレクサMUX1_2〜MUX1_4内の非選択ビット線BL1〜BL3、BL5〜BL7、BL9〜BL11、BL13〜BL15は、第1マルチプレクサMUX1_1内の非選択ビット線BL1〜BL3と同様に、低電圧側のビット線電圧VBLL2〜VBLL4のそれぞれに接続される。従って、第2マルチプレクサMUX2は、ビット線電圧VBLL1と同様に、ビット線電圧VBLL2〜VBLL4に非選択電圧VBLUを印加すればよい。即ち、第2マルチプレクサMUX2は、ビット線電圧VBLL1に対応するn型CMOSペアと同様に、ビット線電圧VBLL2〜VBLL4に対応する第3n型トランジスタP3をオン状態にし、第2p型トランジスタP2をオフ状態にすればよい。
しかし、ビット線BL4、BL8、BL12は、非選択ビット線であるにも関わらず、選択ビット線BL0と同様に、高レベル側のビット線電圧VBLH2〜VBLH4に接続される。従って、第2マルチプレクサMUX2は、ビット線電圧VBLH2〜VBLH4に、ビット線電圧VBLH1(電源電圧VDD)とは異なる非選択電圧VBLUを印加する必要がある。
よって、第2マルチプレクサMUX2は、ビット線電圧VBLH2〜VBLH4に対応する第3p型トランジスタP3をオン状態にし、第2p型トランジスタP2をオフ状態にする(矢印A15参照)。これにより、第2マルチプレクサMUX2は、ビット線電圧VBLH2〜VBLH4に非選択電圧生成部VBLUGENからの非選択電圧VBLUを印加する。
このように、第1マルチプレクサMUX1_1〜MUX1_4は同様に動作する。一方、第2マルチプレクサMUX2は、選択ビット線BL0に接続された第1マルチプレクサMUX1_1に対応するビット線電圧VBLH1のみを、センスアンプSAからの書込み電圧として電源電圧VDDにし、他の非選択ビット線BL1〜BL15に対応するビット線電圧VBLH1〜VBLH4、VBLL2〜VBLL4を非選択電圧生成部VBLUGENからの非選択電圧VBLUにする。
以上のように、カラムデコーダCDは、選択ビット線BL0に書込み電圧(VSSまたはVDD)を印加することができる。一方、ロウデコーダRDは、選択ワード線WLに任意の書込み電圧を印加する。これにより、非選択メモリセルをディスターブすることなく、選択メモリセルMCに電圧差が印加され、所望の論理のデータが選択メモリセルMCに書き込まれ得る。勿論、選択ビット線は、ビット線BL0〜BL15の任意のビット線でよい。
本実施形態によるメモリチップ1において、第1マルチプレクサMUX1_1〜MUX1_4は、ビット線BLのそれぞれに対して1つずつCMOSペアを有する。即ち、第1マルチプレクサMUX1_1〜MUX1_4は、各ビット線BLに対して、ビット線電圧VBLL、VBLHのそれぞれに対応する2つのトランジスタN1、P1を設ければよい。このように、第1マルチプレクサMUX1_1〜MUX1_4を簡単な構成にできるのは、第2マルチプレクサMUX2がビット線電圧VBLL、VBLHの両方に非選択電圧VBLUを印加可能であるからである。例えば、図3のようにビット線電圧VBLL1が接地電圧VSSを伝達する場合には、ビット線電圧VBLH1が非選択電圧VBLUを伝達可能である。図5のようにビット線電圧VBLH1が接地電圧VDDを伝達する場合には、ビット線電圧VBLL1が非選択電圧VBLUを伝達可能である。これにより、第1マルチプレクサMUX1_1〜MUX1_4は、非選択電圧VBLUを、第2マルチプレクサMUX2とは別に入力する必要が無くなる。
もし、第1マルチプレクサMUX1_1〜MUX1_4が非選択電圧VBLUを第2マルチプレクサMUX2とは別に非選択電圧VBLUを入力する場合、第1マルチプレクサMUX1_1〜MUX1_4は、CMOSペアの他に、非選択電圧VBLUを切り替えるためのトランジスタが必要となる。この場合、第1マルチプレクサMUX1_1〜MUX1_4は、各ビット線BL0〜BL15に対して少なくとも3つのトランジスタを有することになる。上述の通り、隣接するビット線間の間隔は、素子の微細化に伴って非常に狭くなっており、また、ビット線の本数も多い。従って、各ビット線BLに設けるトランジスタの数が増大すると、第1マルチプレクサMUX1_1〜MUX1_4の配置面積が増大し、微細化の妨げになる。
これに対し、本実施形態によるメモリチップ1では、ビット線BL0〜BL15に直接接続される第1マルチプレクサMUX1_1〜MUX1_4は、各ビット線BLごとに最小数(即ち、2個)のトランジスタN1、P1しか含まない。従って、本実施形態による第1マルチプレクサMUX1_1〜MUX1_4の配置面積は小さく、メモリチップ1の微細化の妨げになり難い。その結果、本実施形態によるメモリチップ1は、ビット線BLとセンスアンプSAとの間のマルチプレクサの配置面積を小さくすることができる。
また、ビット線BL0〜BL15は、第1マルチプレクサMUX1_1〜MUX1_4を構成するトランジスタのドレインに共通に接続される場合がある。この場合、少なくとも3つのトランジスタがビット線BL0〜BL15のそれぞれに沿って縦列配置される。この場合、ビット線BL0〜BL15の長さが長くなってしまい、ビット線の寄生容量の増大に繋がる。
これに対し、本実施形態によるメモリチップ1では、ビット線BL0〜BL15に対して最小数(即ち、2個)のトランジスタN1、P1しか配置されない。従って、これらのトランジスタN1、P1がビット線BL0〜BL15のそれぞれに沿って縦列配置されても、ビット線BL0〜BL15の長さは左程長くならない。また、ビット線BL0〜BL15に接続されるトランジスタ数が減少するので、ビット線BL0〜BL15の寄生容量を極力小さくすることができる。これは、書込み動作および読出し動作の高速化に繋がる。
(VSS、VDD、VBLUの考察)
次に、VSS、VDD、VBLUの大きさの条件について説明する。
第2電圧としての高レベル電源電圧VDDが上限とすると、n型トランジスタN1〜N3は、VDD−Vtn以下の電圧しか伝達することができない。Vtnは、n型トランジスタN1〜N3の閾値電圧である。VDD−Vtnを超える電圧がドレインに印加されると、n型トランジスタN1〜N3は、オフ状態になってしまうからである。
次に、VSS、VDD、VBLUの大きさの条件について説明する。
第2電圧としての高レベル電源電圧VDDが上限とすると、n型トランジスタN1〜N3は、VDD−Vtn以下の電圧しか伝達することができない。Vtnは、n型トランジスタN1〜N3の閾値電圧である。VDD−Vtnを超える電圧がドレインに印加されると、n型トランジスタN1〜N3は、オフ状態になってしまうからである。
第1電圧としての低レベル電源電圧VSSが下限とすると、p型トランジスタP1〜P3は、VSS+|Vtp|以上の電圧しか伝達することができない。Vtpは、p型トランジスタP1〜P3の閾値電圧である。VSS+|Vtp|を下回る電圧がドレインに印加されると、p型トランジスタP1〜P3は、オフ状態になってしまうからである。
従って、比較的低い接地電圧VSSをビット線BLに印加する場合、n型トランジスタN1〜N3を通過させることが好ましい。一方、比較的高い電源電圧VDDをビット線BLに印加する場合、p型トランジスタP1〜P3を通過させることが好ましい。
また、非選択電圧VBLUは、次式1を満たす必要がある。
VSS+|Vtp|<VBLU<VDD−Vtn (式1)
図3において、非選択ビット線BL1〜BL3、BL5〜BL7、BL9〜BL11、BL13〜BL15は、第3p型トランジスタP3および第1p型トランジスタP1を介して非選択電圧VBLUを受けている。一方、図5において、各第1マルチプレクサMUX1_2〜MUX1_4において選択ビット線BL0に対応する非選択ビット線BL4、BL8、BL12は、第3p型トランジスタP3および第1p型トランジスタP1を介して非選択電圧VBLUを受けている。即ち、選択ビット線BL0に接地電圧VSSを印加するとき、非選択電圧VBLUは、p型トランジスタP1、P3を介して非選択ビット線に印加される。選択ビット線BL0に電源電圧VDDを印加するとき、非選択電圧VBLUは、p型トランジスタP1、P3を介してビット線に印加される。
VSS+|Vtp|<VBLU<VDD−Vtn (式1)
図3において、非選択ビット線BL1〜BL3、BL5〜BL7、BL9〜BL11、BL13〜BL15は、第3p型トランジスタP3および第1p型トランジスタP1を介して非選択電圧VBLUを受けている。一方、図5において、各第1マルチプレクサMUX1_2〜MUX1_4において選択ビット線BL0に対応する非選択ビット線BL4、BL8、BL12は、第3p型トランジスタP3および第1p型トランジスタP1を介して非選択電圧VBLUを受けている。即ち、選択ビット線BL0に接地電圧VSSを印加するとき、非選択電圧VBLUは、p型トランジスタP1、P3を介して非選択ビット線に印加される。選択ビット線BL0に電源電圧VDDを印加するとき、非選択電圧VBLUは、p型トランジスタP1、P3を介してビット線に印加される。
p型トランジスタP1、P3を通して印加された非選択電圧VBLUであっても、n型トランジスタN1、N3を通して印加された非選択電圧VBLUであっても、上記式1を満たす必要がある。
ここで、非選択電圧VBLUは、非選択メモリセルへのディスターブを抑制するために、非選択ワード線の電圧を考慮して、接地電圧VSS(例えば、0V)と電源電圧VDDとの中央値(例えば、0.5VDD)からずれて設定される場合がある。例えば、非選択電圧VBLUは、0.2VDD〜0.8VDDに設定されることがある。
もし、非選択電圧VBLUが0.8VDDであり、VDD−Vtnを超えた場合、n型トランジスタN3、N1が0.8VDDに達する前にオフ状態になってしまうおそれがある。この場合、図5の非選択ビット線BL1〜BL3、BL5〜BL7、BL9〜BL11、BL13〜BL15は、n型トランジスタN3、N1を介しているので、0.8VDDまで上昇しない。よって、非選択ビット線と非選択ワード線との間に電圧差が発生し、非選択メモリセルにディスターブが生じる可能性がある。
もし、非選択電圧VBLUが0.2VDDであり、VSS+|Vtp|を下回った場合、p型トランジスタP3、P1が0.2VDDに達する前にオフ状態になってしまうおそれがある。この場合、図3の非選択ビット線BL1〜BL3、BL5〜BL7、BL9〜BL11、BL13〜BL15は、p型トランジスタP3、P1を介しているので、0.2VDDまで低下しない。よって、非選択ビット線と非選択ワード線との間に電圧差が発生し、非選択メモリセルにディスターブが生じる可能性がある。
従って、非選択メモリセルMCのデータを劣化させないために、非選択電圧VBLUは、上記式1を満たすことが好ましい。非選択電圧VBLUが式1を満たすことによって、非選択メモリセルMCのデータの劣化(ディスターブ)を抑制することができる。
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
1 メモリチップ、MCA メモリセルアレイ、CD カラムデコーダ、RD ロウデコーダ、SA センスアンプ、RWB リード・ライト・バッファ、PC 周辺回路、SA センスアンプ、BL ビット線、MUX1_1〜MUX1_4 第1マルチプレクサ、MUX2 第2マルチプレクサ、BL0〜BL15 ビット線、N1〜N3 第1〜第3n型トランジスタ、P1〜P3 第1〜第3p型トランジスタ
Claims (5)
- メモリセルアレイと、
前記メモリセルアレイに接続された複数のビット線と、
前記メモリセルアレイに接続された複数のワード線と、
前記複数のビット線を介して前記メモリセルアレイのメモリセルからデータを読み出し、あるいは、該メモリセルにデータを書き込むセンスアンプと、
前記複数のビット線の中から選択された第1ビット線を前記センスアンプに接続するデコーダとを備え、
前記デコーダは、
前記複数のビット線のうち第1ビット線に接続され、第1論理を書き込むための第1電圧またはデータを書き込まないための非選択電圧を前記第1ビット線に印加可能な第1n型トランジスタと、前記第1ビット線に接続され、第2論理を書き込むための第2電圧または前記非選択電圧を前記第1ビット線に印加可能な第1p型トランジスタと、を含む第1マルチプレクサと、
前記第1マルチプレクサと前記センスアンプとの間に接続され、前記第1電圧または前記非選択電圧を前記第1n型トランジスタへ伝達し、前記第2電圧または前記非選択電圧を前記第1p型トランジスタへ伝達する第2マルチプレクサとを備えている、半導体記憶装置。 - 前記第2マルチプレクサは、
前記第1n型トランジスタと前記センスアンプとの間に接続され、前記第1電圧を前記第1n型トランジスタに伝達する第2n型トランジスタと、
前記第1p型トランジスタと前記センスアンプとの間に接続され、前記第2電圧を前記第1p型トランジスタに伝達する第2p型トランジスタと、
前記第1n型トランジスタに接続され、前記非選択電圧を前記第1n型トランジスタに伝達する第3n型トランジスタと、
前記第1p型トランジスタに接続され、前記非選択電圧を前記第1p型トランジスタに伝達する第3p型トランジスタとを備えている、請求項1に記載の半導体記憶装置。 - データ書込み動作において、
前記第1n型トランジスタと前記第1p型トランジスタは相補に動作し、
前記第2n型トランジスタと前記第3n型トランジスタは相補に動作し、
前記第2p型トランジスタと前記第3p型トランジスタは相補に動作する、請求項1または請求項2に記載の半導体記憶装置。 - 前記非選択電圧は、前記第1電圧と前記第2電圧との間の電圧である、請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の半導体記憶装置。
- 前記第1電圧を低レベル電源電圧VSSとし、前記第2電圧を高レベル電源電圧VDDとし、前記第1〜第3n型トランジスタの閾値電圧をVtnとし、前記第1〜第3p型トランジスタの閾値電圧をVtpとすると、前記非選択電圧VBLUは、
VSS+|Vtp|<VBLU<VDD−Vtn (式1)
式1を満たす、請求項1から請求項4のいずれか一項に記載の半導体記憶装置。
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2017159591A JP2019040646A (ja) | 2017-08-22 | 2017-08-22 | 半導体記憶装置 |
TW107103773A TWI650767B (zh) | 2017-08-22 | 2018-02-02 | 半導體記憶裝置 |
CN201810162406.8A CN109427375B (zh) | 2017-08-22 | 2018-02-26 | 半导体存储装置 |
US15/907,745 US10468081B2 (en) | 2017-08-22 | 2018-02-28 | Semiconductor storage device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2017159591A JP2019040646A (ja) | 2017-08-22 | 2017-08-22 | 半導体記憶装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2019040646A true JP2019040646A (ja) | 2019-03-14 |
Family
ID=65436334
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2017159591A Pending JP2019040646A (ja) | 2017-08-22 | 2017-08-22 | 半導体記憶装置 |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US10468081B2 (ja) |
JP (1) | JP2019040646A (ja) |
CN (1) | CN109427375B (ja) |
TW (1) | TWI650767B (ja) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US11062763B2 (en) * | 2019-04-09 | 2021-07-13 | Micron Technology, Inc. | Memory array with multiplexed digit lines |
CN112542195B (zh) * | 2020-12-30 | 2021-09-14 | 芯天下技术股份有限公司 | 减小非易失性闪存芯片面积的电路及非易失性闪存芯片 |
Family Cites Families (41)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5689195A (en) * | 1995-05-17 | 1997-11-18 | Altera Corporation | Programmable logic array integrated circuit devices |
JP3092556B2 (ja) * | 1997-09-16 | 2000-09-25 | 日本電気株式会社 | 半導体記憶装置 |
US5892728A (en) * | 1997-11-14 | 1999-04-06 | Ramtron International Corporation | Column decoder configuration for a 1T/1C ferroelectric memory |
JP4467092B2 (ja) * | 1998-05-26 | 2010-05-26 | 株式会社ルネサステクノロジ | 半導体記憶装置 |
DE60017704D1 (de) * | 2000-02-29 | 2005-03-03 | St Microelectronics Srl | Spaltedekodierer für das Lesen von Seiten in einem Halbleiterspeicher |
US6856572B2 (en) * | 2000-04-28 | 2005-02-15 | Matrix Semiconductor, Inc. | Multi-headed decoder structure utilizing memory array line driver with dual purpose driver device |
JP2002216483A (ja) * | 2001-01-18 | 2002-08-02 | Toshiba Corp | 半導体記憶装置 |
JP4044401B2 (ja) * | 2002-09-11 | 2008-02-06 | 株式会社東芝 | 半導体記憶装置 |
US6859410B2 (en) * | 2002-11-27 | 2005-02-22 | Matrix Semiconductor, Inc. | Tree decoder structure particularly well-suited to interfacing array lines having extremely small layout pitch |
US7054206B2 (en) * | 2003-05-28 | 2006-05-30 | Infineon Technologies Ag | Sub-column-repair-circuit |
KR100568544B1 (ko) * | 2004-09-20 | 2006-04-07 | 삼성전자주식회사 | 계층적 비트 라인 구조를 가지는 반도체 메모리 장치 및반도체 메모리 장치의 동작 방법 |
ITMI20041910A1 (it) * | 2004-10-08 | 2005-01-08 | Atmel Corp | Architettura di decodifica a colonne migliorata per memorie flash |
US7403426B2 (en) * | 2005-05-25 | 2008-07-22 | Intel Corporation | Memory with dynamically adjustable supply |
US7630271B2 (en) * | 2006-11-29 | 2009-12-08 | Hynix Semiconductor Inc. | Semiconductor memory device including a column decoder array |
JP4252624B2 (ja) * | 2007-06-01 | 2009-04-08 | パナソニック株式会社 | 抵抗変化型記憶装置 |
JP2009123298A (ja) * | 2007-11-16 | 2009-06-04 | Renesas Technology Corp | 半導体集積回路装置 |
US8050114B2 (en) * | 2008-10-14 | 2011-11-01 | Arm Limited | Memory device having a single pass-gate transistor per bitline column multiplexer coupled to latch circuitry and method thereof |
JP5242467B2 (ja) * | 2009-03-19 | 2013-07-24 | 株式会社東芝 | 不揮発性メモリおよび再構成可能な回路 |
US20110149667A1 (en) * | 2009-12-23 | 2011-06-23 | Fatih Hamzaoglu | Reduced area memory array by using sense amplifier as write driver |
JP2011175712A (ja) * | 2010-02-25 | 2011-09-08 | Toshiba Corp | 半導体記憶装置 |
JP5010700B2 (ja) * | 2010-03-05 | 2012-08-29 | 株式会社東芝 | 半導体集積回路 |
TW201207852A (en) * | 2010-04-05 | 2012-02-16 | Mosaid Technologies Inc | Semiconductor memory device having a three-dimensional structure |
CN102870159A (zh) * | 2010-04-26 | 2013-01-09 | 莫塞德技术公司 | 在相变存储器中的写入方案 |
US8599623B1 (en) * | 2011-12-23 | 2013-12-03 | Suvolta, Inc. | Circuits and methods for measuring circuit elements in an integrated circuit device |
US8755213B2 (en) * | 2012-02-29 | 2014-06-17 | International Business Machines Corporation | Decoding scheme for bipolar-based diode three-dimensional memory requiring bipolar programming |
WO2013170387A1 (en) * | 2012-05-18 | 2013-11-21 | Sidense Corp. | Circuit and method for reducing write disturb in a non-volatile memory device |
KR20140018517A (ko) * | 2012-08-02 | 2014-02-13 | 에스케이하이닉스 주식회사 | 반도체 메모리 장치 및 그것의 동작 방법 |
US20140192603A1 (en) * | 2013-01-08 | 2014-07-10 | Lsi Corporation | Differential sense amplifier for solid-state memories |
GB2510828B (en) * | 2013-02-13 | 2015-06-03 | Surecore Ltd | Single wordline low-power SRAM cells |
JP2014220325A (ja) | 2013-05-07 | 2014-11-20 | マイクロンメモリジャパン株式会社 | 半導体装置 |
JP2014229333A (ja) | 2013-05-24 | 2014-12-08 | ピーエスフォー ルクスコ エスエイアールエルPS4 Luxco S.a.r.l. | 半導体装置 |
JP2015065235A (ja) * | 2013-09-24 | 2015-04-09 | 株式会社東芝 | 磁気記憶装置及び半導体集積回路 |
KR102237735B1 (ko) * | 2014-06-16 | 2021-04-08 | 삼성전자주식회사 | 저항성 메모리 장치의 메모리 코어, 이를 포함하는 저항성 메모리 장치 및 저항성 메모리 장치의 데이터 감지 방법 |
JP5883494B1 (ja) | 2014-11-19 | 2016-03-15 | ウィンボンド エレクトロニクス コーポレーション | 不揮発性半導体記憶装置 |
KR102157359B1 (ko) * | 2014-12-16 | 2020-09-17 | 삼성전자 주식회사 | 칼럼 디코더를 포함하는 저항성 메모리 장치 및 그 동작방법 |
JP2016129318A (ja) * | 2015-01-09 | 2016-07-14 | 株式会社東芝 | ルックアップテーブル回路および不揮発性記憶装置 |
US9478287B2 (en) * | 2015-01-29 | 2016-10-25 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Company Limited | Circuits and methods for detecting write operation in resistive random access memory (RRAM) cells |
JP2016152052A (ja) * | 2015-02-18 | 2016-08-22 | 株式会社東芝 | 半導体記憶装置 |
KR102423289B1 (ko) * | 2016-03-23 | 2022-07-20 | 삼성전자주식회사 | 동작 속도를 향상시키는 반도체 메모리 장치 |
US20170345496A1 (en) * | 2016-05-25 | 2017-11-30 | Intel Corporation | Asymmetrical write driver for resistive memory |
US9934828B2 (en) * | 2016-05-31 | 2018-04-03 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Company Limited | Shared sense amplifier and write driver |
-
2017
- 2017-08-22 JP JP2017159591A patent/JP2019040646A/ja active Pending
-
2018
- 2018-02-02 TW TW107103773A patent/TWI650767B/zh active
- 2018-02-26 CN CN201810162406.8A patent/CN109427375B/zh active Active
- 2018-02-28 US US15/907,745 patent/US10468081B2/en active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US20190066744A1 (en) | 2019-02-28 |
TW201913655A (zh) | 2019-04-01 |
CN109427375B (zh) | 2022-10-11 |
TWI650767B (zh) | 2019-02-11 |
CN109427375A (zh) | 2019-03-05 |
US10468081B2 (en) | 2019-11-05 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US8638635B2 (en) | Semiconductor memory apparatus | |
WO2013016495A1 (en) | Apparatuses and methods including memory array data line selection | |
JP2013257927A (ja) | 半導体記憶装置 | |
US6940758B2 (en) | Flash memory device with stable source line regardless of bit line coupling and loading effect | |
CN113380300B (zh) | 半导体存储装置 | |
JP2010170641A (ja) | 半導体記憶回路装置、読出制御方法 | |
CN111133513A (zh) | 存储器架构及操作 | |
KR100858044B1 (ko) | 가상 접지형 비휘발성 반도체 기억장치 | |
CN109427375B (zh) | 半导体存储装置 | |
US7616486B2 (en) | Cell array of semiconductor memory device and method of driving the same | |
KR20190041397A (ko) | 반도체 기억장치 | |
US11158375B2 (en) | Semiconductor storage device | |
CN115910129A (zh) | 非易失性存储器和电子装置 | |
US20150235689A1 (en) | Semiconductor memory device and control method thereof | |
US8514610B2 (en) | Semiconductor memory cell array including dummy bit-line and word-line and semiconductor memory device having the same | |
JP2013161512A (ja) | 不揮発性半導体記憶装置 | |
CN104952483A (zh) | 具有分层位线结构的阻变存储装置 | |
US11152072B2 (en) | Memory device including grouped page buffers and read operation method thereof | |
CN109427374B (zh) | 半导体存储装置 | |
CN101252130A (zh) | 半导体集成电路器件及其布图方法 | |
JP2009140605A (ja) | 不揮発性記憶装置、およびその制御方法 | |
US20200286555A1 (en) | Semiconductor memory device | |
CN114078500A (zh) | 合并缓冲器和包括合并缓冲器的存储器装置 | |
KR20210099796A (ko) | 페이지 버퍼를 포함하는 반도체 장치 | |
JP2011198417A (ja) | 半導体記憶装置 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A711 | Notification of change in applicant |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A712 Effective date: 20180905 |