JP2023140166A - 半導体記憶装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】一つの実施形態は、メモリセルアレイを適切に制御できる半導体記憶装置を提供することを目的とする。【解決手段】一つの実施形態によれば、メモリセルアレイとロウデコーダとを有する半導体記憶装置が提供される。メモリセルアレイは、複数のワード線群と複数のブロックとを有する。複数のワード線群は、それぞれが複数のワード線を含む。複数のブロックは、複数のワード線群に対応する。ブロックは、複数のメモリセルを有する。メモリセルアレイでは、複数のメモリセルがブロックに対応するワード線群の複数のワード線に接続される。ロウデコーダは、複数のワード線群デコーダを有する。複数のワード線群デコーダは、複数のワード線群に対応する。複数のワード線群デコーダは、複数のワード線群を並行して活性化する際に、それぞれがワード線群における対応するワード線と異なるワード線を選択駆動可能である。【選択図】図4
Description
本実施形態は、半導体記憶装置に関する。
複数のワード線群と、複数のワード線群に接続されるメモリセルアレイ及びロウデコーダとを有する半導体記憶装置がある。このような半導体記憶装置では、ロウデコーダがワード線群を活性化してメモリセルアレイを制御する。このとき、メモリセルアレイを適切に制御することが望まれる。
一つの実施形態は、メモリセルアレイを適切に制御できる半導体記憶装置を提供することを目的とする。
一つの実施形態によれば、メモリセルアレイとロウデコーダとを有する半導体記憶装置が提供される。メモリセルアレイは、複数のワード線群と複数のブロックとを有する。複数のワード線群は、それぞれが複数のワード線を含む。複数のブロックは、複数のワード線群に対応する。ブロックは、複数のメモリセルを有する。メモリセルアレイでは、複数のメモリセルがブロックに対応するワード線群の複数のワード線に接続される。ロウデコーダは、複数のワード線群デコーダを有する。複数のワード線群デコーダは、複数のワード線群に対応する。複数のワード線群デコーダは、複数のワード線群を並行して活性化する際に、それぞれがワード線群における対応するワード線と異なるワード線を選択駆動可能である。
以下に添付図面を参照して、実施形態にかかる半導体記憶装置を詳細に説明する。なお、この実施形態により本発明が限定されるものではない。
(実施形態)
実施形態にかかる半導体記憶装置は、メモリセルアレイとロウデコーダとを有する。メモリセルアレイは、複数のブロックを有する。複数のブロックは、それぞれ異なる複数のワード線群に接続される。各ワード線群は、複数のワード線を含む。各ブロックは、ワード線群を介してロウデコーダに接続される。ロウデコーダは、ワード線群を活性化し活性化されたワード線群におけるあるワード線を選択駆動する。これにより、メモリセルアレイのあるブロックにおける選択メモリセルがアクセスされ得る。
実施形態にかかる半導体記憶装置は、メモリセルアレイとロウデコーダとを有する。メモリセルアレイは、複数のブロックを有する。複数のブロックは、それぞれ異なる複数のワード線群に接続される。各ワード線群は、複数のワード線を含む。各ブロックは、ワード線群を介してロウデコーダに接続される。ロウデコーダは、ワード線群を活性化し活性化されたワード線群におけるあるワード線を選択駆動する。これにより、メモリセルアレイのあるブロックにおける選択メモリセルがアクセスされ得る。
ロウデコーダが複数のワード線群を並行して活性化することがある。このとき、複数のワード線群の間で対応するワード線しか選択駆動できないと、メモリセルアレイに対する制御の柔軟性が制限される。半導体記憶装置に対するコマンドの内容によっては、メモリセルアレイを適切に制御できない可能性がある。
そこで、本実施形態では、半導体記憶装置において、複数のワード線群デコーダを有するロウデコーダを設ける。複数のワード線群が並行して活性化される際に、各ワード線群デコーダがワード線群において互いに異なるワード線を選択駆動可能であるようにする。これにより、メモリセルアレイに対する制御の柔軟性向上を目指す。
具体的には、半導体記憶装置10は、図1に示すように構成され得る。図1は、半導体記憶装置10の構成を示す図である。
半導体記憶装置10は、メモリセルアレイ11と周辺回路20とを有する。半導体記憶装置10は、例えばNAND型フラッシュメモリ等である。周辺回路20は、入出力回路12、ロジック制御回路13、レジスタ14、シーケンサ15、電圧生成回路16、ロウデコーダ18、及びセンスアンプモジュール19を有する。
メモリセルアレイ11は、図1及び図2に示すように、複数のワード線群WLG0~WLGn(nは、任意の2以上の整数)、複数のビット線BL0~BLp(pは、任意の2以上の整数)、複数のブロックBLK0~BLKnを有する。図2は、ロウデコーダ18及びメモリセルアレイ11の構成を示す図である。
複数のワード線群WLG0~WLGnは、ロウデコーダ18及びメモリセルアレイ11の間に電気的に接続される。複数のワード線群WLG0~WLGnと複数のブロックBLK0~BLKnとは、互いに対応する。各ブロックBLKは、対応するワード線群WLGを介してロウデコーダ18に接続される。ブロックBLK0は、ワード線群WLG0を介してロウデコーダ18に接続される。ブロックBLKnは、ワード線群WLGnを介してロウデコーダ18に接続される。
各ブロックBLKは、図3に示すように構成され得る。図3は、1個のブロックBLKの構成例を示す回路図である。以下では、メモリセルMTをメモリセルトランジスタMTとも呼ぶことがある。
ブロックBLKは、複数のストリングユニットSU0~SU3を有する。複数のストリングユニットSU0~SU3は、それぞれドレイン側セレクトゲート線SGD0~SGD3に対応しているとともにソース側セレクトゲート線SGSを共有している。ストリングユニットSU0~SU3は、ドレイン側セレクトゲート線SGD0~SGD3によって、それぞれ、選択的にアクセスすることが可能である。また、各ストリングユニットSU0~SU3は、複数のメモリストリングMSを含む。
各メモリストリングMSは、例えば(m+1)個のメモリセルトランジスタMT(MT0~MTm)および選択トランジスタSDT,SSTを含んでいる。mは、任意の2以上の整数である。メモリセルトランジスタMTは、コントロールゲートと電荷蓄積膜とを有し、データを不揮発に保持する。そして(m+1)個のメモリセルトランジスタMT(MT0~MTm)は、選択トランジスタSDTのソースと選択トランジスタSSTのドレインとの間に直列接続されている。
ビット線BL0~BLp(各ビット線を区別しない場合には、BLで示すことにする)は、それぞれ異なるメモリストリングMSに接続されている。選択トランジスタSDTがオンされた際に、メモリストリングMS内の各メモリセルトランジスタMTのチャネル領域がビット線BLに導通され得る。各ビット線BLには、センスアンプモジュール19が備える複数のセンスアンプのうち対応するセンスアンプが接続されている。
ワード線WL0~WLm(各ワード線を区別しない場合には、WLで示すことにする)は、物理ブロックBLKの各ストリングユニットSU内の各メモリストリングMS間で、メモリセルトランジスタMTのコントロールゲートを共通に接続している。つまり、物理ブロックBLKの各ストリングユニットSU内において同一行にあるメモリセルトランジスタMTのコントロールゲートは、同一のワード線WLに接続される。すなわち、物理ブロックBLKのストリングユニットSUは複数のワード線WLに対応した複数のメモリセルグループMCGを含む。各メモリセルグループMCGは同一のワード線WLに接続される(p+1)個のメモリセルトランジスタMTを含む。各メモリセルトランジスタMTに1ビットの値を保持可能に構成される場合(シングルレベルセル(SLC)モードで動作する場合)には、1つのメモリセルグループMCGに接続される(p+1)個のメモリセルトランジスタMT(すなわち、メモリグループMCG)は1つの物理ページとして取り扱われ、この物理ページごとにデータの書き込み処理及びデータの読み出し処理が行われる。データの消去は、ブロックBLKごとに行われる。
ドレイン側セレクトゲート線SGD0~SGD3、ワード線WL0~WLm、ソース側セレクトゲート線SGSを含む線群は、ワード線群WLGを構成する。
各メモリセルトランジスタMTに複数ビットの値を保持可能に構成される場合がある。例えば、各メモリセルトランジスタMTがk(kは、任意の2以上の整数)ビットの値を記憶可能な場合、1つのメモリセルグループMCG当たりの記憶容量はk個の物理ページ分のサイズに等しくなる。すなわち、各メモリセルグループMCGは、k個の物理ページとして取り扱われる。例えば、各メモリセルトランジスタMTが2ビットの値を記憶するマルチレベルセル(MLC)モードでは、各メモリセルグループMCGに2個の物理ページ分のデータが保持される。あるいは、各メモリセルトランジスタMTが3ビットの値を記憶するトリプルレベルセル(TLC)モードでは、各メモリセルグループMCGに3個の物理ページ分のデータが保持される。
なお、図3では、メモリセルアレイ11が3次元配列の複数のメモリセルMTで構成される場合の構成を例示するが、メモリセルアレイ11が2次元配列の複数のメモリセルMTで構成される場合、ストリングユニットSU1~SU3が省略され、ドレイン側セレクトゲート線SGD1~SGD3が省略されてもよい。
図1に戻って、入出力回路12は、外部のコントローラ(図示せず)と信号I/O<7:0>(I/O0~I/O7)を送受信する。信号I/O<7:0>は、例えば8ビットの信号である。信号I/O<7:0>は、半導体記憶装置10と外部のコントローラとの間で送受信される信号であり、コマンド、アドレス、及びデータを含む。データは、例えば、書込みデータ及び読出しデータを含む。入出力回路12は、信号I/Oのうちコマンド及びアドレスをレジスタ14に転送する。入出力回路12は、書き込みデータ及び読み出しデータをセンスアンプモジュール19と送受信する。
ロジック制御回路13は、外部のコントローラから信号/CE、CLE、ALE、/WE、/RE、及び/WPを受信する。また、ロジック制御回路13は、半導体記憶装置10の状態を信号/RBにより外部のコントローラに通知する。信号/CEは、半導体記憶装置10をイネーブルにするための信号である。信号CLEは、信号CLEが”H(High)”レベルである間に半導体記憶装置10に送信される信号I/O<7:0>がコマンドであることを半導体記憶装置10に通知する。信号ALEは、信号ALEが”H”レベルである間に半導体記憶装置10に送信される信号I/O<7:0>がアドレスであることを半導体記憶装置10に通知する。信号/WEは、信号/WEが”H(High)”レベルと”L(Low)”レベルとの間で遷移することに応じて半導体記憶装置10に送信される信号I/O<7:0>を半導体記憶装置10に取り込むことを指示する。信号/REは、半導体記憶装置10に信号I/O<7:0>を出力することを指示する。信号/WPは、データ書込み及び消去の禁止を半導体記憶装置10に指示する。信号/RBは、半導体記憶装置10がレディ状態(外部からの命令を受け付ける状態)であるか、ビジー状態(外部からの命令を受け付けない状態)であるかを示す。
レジスタ14は、コマンド及びアドレスを記憶する。レジスタ14は、アドレスをロウデコーダ18及びセンスアンプモジュール19に転送すると共に、コマンドをシーケンサ15に転送する。
シーケンサ15は、コマンドを受け取り、受け取ったコマンドに基づくシーケンスに従って半導体記憶装置10の全体を制御する。シーケンサ15は、クロック生成回路151を含む。クロック生成回路151は、クロック信号CLKを生成してロウデコーダ18に供給する。
電圧生成回路16は、シーケンサ15からの指示に基づき、データの書込み、読出し、及び消去等の動作に必要な電圧を生成する。電圧生成回路16は、生成した電圧をロウデコーダ18、メモリセルアレイ11、及びセンスアンプモジュール19に供給する。
ロウデコーダ18は、レジスタ14からロウアドレスを受取り、ロウアドレスに基づいてメモリセルアレイ11をロウ(行)単位で制御可能である。ロウアドレスは、ブロックアドレス及びページアドレスを含む。ロウデコーダ18は、選択メモリセルMTに接続された選択ワード線WLを選択駆動する。ロウデコーダ18は、メモリセルMTへのアクセス動作において、複数のワード線WLのうち選択ワード線WLに選択電圧Vrを供給し、非選択ワード線WLに非選択電圧Vpを供給する。
アクセス動作がリード動作である場合、選択電圧Vrがリード電圧であり、非選択電圧Vpが転送電圧である。リード電圧は、選択メモリセルMTの閾値を検知するためのゲート電圧であり、転送電圧は、非選択メモリセルMTをオンさせるためのゲート電圧である。アクセス動作がライト動作である場合、選択電圧Vrがプログラム電圧であり、非選択電圧Vpが転送電圧である。プログラム電圧は、選択メモリセルMTの電荷蓄積膜に電荷を蓄積させるための電圧であり、転送電圧は、非選択メモリセルMTをオンさせるためのゲート電圧である。
図2に示すように、ロウデコーダ18は、ブロックデコーダBD及び複数のワード線群デコーダWD0~WDnを有する。
ブロックデコーダBDは、複数のワード線群デコーダWD0~WDnと複数のブロックBLK0~BLKnとの間に電気的に接続される。ブロックデコーダBDは、複数のワード線群WLG0~WLGnに跨って配され、複数のブロックBLK0~BLKnに跨って配される。ブロックデコーダBDは、デコーダDC及び複数のスイッチ群SWG0~SWGnを有する。デコーダDCは、レジスタ14、シーケンサ15、及び複数のスイッチ群SWG0~SWGnに電気的に接続される。複数のスイッチ群SWG0~SWGnは、複数のワード線群WLG0~WLGnに対応し、複数のブロックBLK0~BLKnに対応する。デコーダDCは、ブロックアドレスを受けてデコードする。各スイッチ群SWGは、m個のスイッチを含み、デコーダDCのデコード結果に応じてm個のスイッチが一括してオン・オフされる。
複数のワード線群デコーダWD0~WDnは、複数のワード線群WLG0~WLGnに対応し、複数のブロックBLK0~BLKnに対応する。各ワード線群デコーダWDは、対応するワード線群WLG及びブロックデコーダBDを介して、対応するブロックBLKに電気的に接続される。
センスアンプモジュール19は、カラムデコーダを含み、レジスタ14からカラムアドレスを受取り、カラムアドレスに基づいてメモリセルアレイ11をカラム(列)単位で制御可能である。センスアンプモジュール19は、リード動作において、選択メモリセルからビット線BLに読み出されたデータをセンスし、センスされたデータを入出力回路12に転送する。
半導体記憶装置10は、動作モードとして、第1のモードと第2のモードとを有する。第1のモードは、1つのブロックBLKがアクセスされるモードであり、第2のモードは、複数のブロックBLKが並行してアクセスされるモードである。シーケンサ15は、受け取ったコマンドに基づいて、半導体記憶装置10の動作モードを第1のモードと第2のモードとで切り替え可能である。シーケンサ15は、コマンドに応じて第1のモードで動作すべきと判断すると、第1のモードでロウデコーダ18及びセンスアンプモジュール19を制御する。シーケンサ15は、コマンドに応じて第2のモードで動作すべきと判断すると、第2のモードでロウデコーダ18及びセンスアンプモジュール19を制御する。
第1のモードにおいて、レジスタ14は、ロウアドレスにおけるブロックアドレスをブロックデコーダBDのデコーダDCへ供給するとともに、ロウアドレスにおけるページアドレスをシーケンサ15へ供給する。シーケンサ15は、ページアドレスに応じて、複数のデータ信号と複数のアドレス信号とを生成して複数のワード線群デコーダWD0~WDnへ供給する。ブロックデコーダBDは、複数のブロックBLK0~BLKnのうちブロックアドレスで指定されたブロックBLKに対応するスイッチ群SWGをオン状態に維持し、他のスイッチ群SWGをオフ状態に維持する。これにより、ブロックアドレスで指定されたブロックBLKに対応するワード線群WLGが選択的に活性化される。複数のワード線群デコーダWD0~WDnのうち対応するワード線群デコーダWDは、ワード線群WLGにおける複数のワード線WLのうちページアドレスに対応するワード線を選択駆動する。これにより、ブロックBLKにおけるページアドレスで指定されたメモリセルMTがアクセスされ得る。
第2のモードにおいて、レジスタ14は、ロウアドレスをシーケンサ15へ供給する。シーケンサ15は、ロウアドレスにおけるブロックアドレスに関わらず、全選択のブロックアドレスを生成してブロックデコーダBDのデコーダDCへ供給する。それとともに、シーケンサ15は、ロウアドレスにおけるページアドレスに応じて、複数のアドレス信号を生成して複数のワード線群デコーダWD0~WDnへ供給する。ブロックデコーダBDは、複数のブロックBLK0~BLKnに対応する複数の(全ての)スイッチ群SWG0~SWGnをオン状態に維持する。これにより、複数のブロックBLK0~BLKnに対応する複数の(全ての)ワード線群WLG0~WLGnが並行して活性化される。
このとき、複数のワード線群デコーダWD0~WDnは、複数のアドレス信号に応じて、それぞれがワード線群WLGにおいて互いに異なるワード線を選択駆動可能である。例えば、複数のワード線群WLG0~WLGnが並行して活性化される際における選択駆動される選択ワード線WLを実線で示し、選択駆動されない非選択ワード線WLを点線で示すと、図4のようになる。図4は、第2のモードにおける複数のワード線群デコーダWD0~WDnの動作を示す図である。
例えば、第1の期間において、ロウデコーダ18は、図4(a)に示すように動作し得る。複数のワード線群デコーダWD0~WDnのうち、ワード線群デコーダWD0,WD2は、ワード線WL0を選択駆動し、ワード線WL0に選択電圧Vrを印加し残りのワード線WL1~WLmに非選択電圧Vpを印加する。ワード線群デコーダWD1,WD3,WDnは、ワード線WL1を選択駆動し、ワード線WL1に選択電圧Vrを印加しワード線WL0及び残りのワード線WL2~WLmに非選択電圧Vpを印加する。各ワード線群WLG0~WLGnにおけるワード線WL0,WL1は、互いに対応する。各ワード線群WLG0~WLGnにおけるワード線WL1は、対応するワード線WL0に隣接するワード線である。
第2の期間において、ロウデコーダ18は、図4(b)に示すように動作し得る。複数のワード線群デコーダWD0~WDnのうち、ワード線群デコーダWD1,WD3,WDnは、ワード線WL0を選択駆動し、ワード線WL0に選択電圧Vrを印加し残りのワード線WL1~WLmに非選択電圧Vpを印加する。ワード線群デコーダWD0,WD2は、ワード線WL1を選択駆動し、ワード線WL1に選択電圧Vrを印加しワード線WL0及び残りのワード線WL2~WLmに非選択電圧Vpを印加する。
すなわち、ロウデコーダ18は、複数のワード線群WLG0~WLGnを並行して活性化するとき、複数のワード線群WLG0~WLGnの間で互いに異なるワード線を選択駆動可能である。これにより、メモリセルアレイ11に対する制御の柔軟性を向上でき、半導体記憶装置10に対するコマンドの内容に応じて、メモリセルアレイ11を適切に制御できる。
次に、ロウデコーダ18の構成を具体的に説明する。図2に示すように、ロウデコーダ18において、各ワード線群デコーダWDは、サブデコーダ回路SD及びワード線スイッチ回路WSを有する。各ワード線スイッチ回路WSは、対応するサブデコーダ回路SD及びブロックデコーダBDの間に電気的に接続される。複数のワード線群デコーダWD0~WDnの各サブデコーダ回路SDは、電圧生成回路16に共通の電圧線VL1,VL2を介して接続され、クロック生成回路151に共通のクロック線CKを介して接続され、シーケンサ15に共通のデータ線DLを介して接続される。複数のワード線群デコーダWD0~WDnの各ワード線スイッチ回路WSは、シーケンサ15に共通のアドレス線AL0~ALmを介して接続される。
ワード線群デコーダWDは、複数のワード線WL0~WLmを2本ごとのセットの単位で制御する。ワード線群デコーダWDにおいて、ワード線スイッチ回路WSは、ワード線WLの複数セットのうち1つのセットを選択し、サブデコーダ回路SDは、選択されたセット内でワード線を選択駆動する。
図5に示すように、サブデコーダ回路SDは、フリップフロップFF、電圧線VL1、電圧線VL2、及び切り替え回路SC100を有する。ワード線スイッチ回路WSは、信号線SL1、信号線SL2、及び複数の切り替え回路SC0~SCmを有する。図5は、サブデコーダ回路SD及びワード線スイッチ回路WSの構成を示す図である。
サブデコーダ回路SDにおいて、フリップフロップFFは、アドレス信号ASを保持する。フリップフロップFFは、クロック信号CLKに同期して、保持したアドレス信号ASを出力する。切り替え回路SC100は、フリップフロップFFから出力されたアドレス信号ASの値に応じて、第1の接続状態と第2の接続状態とを切り替える。第1の接続状態は、電圧線VL1が信号線SL1に接続され電圧線VL2が信号線SL2に接続された状態である。第2の接続状態は、電圧線VL1が信号線SL2に接続され電圧線VL2が信号線SL1に接続された状態である。
ワード線スイッチ回路WSにおいて、複数の切り替え回路SC0~SCmは、複数のワード線WL0~WLmに対応する。複数の切り替え回路SC0~SCmは、2個ごとにセットを形成する。切り替え回路SC0,SC1はセットを形成する。切り替え回路SC(m-1),SCmはセットを形成する。このセットに対応して、供給される複数のアドレス信号A0~Amは、2個ごとにセットを形成する。切り替え回路SC0,SC1が共通で受ける2個のアドレス信号A1,A0はセットを形成する。切り替え回路SC(m-1),SCmが共通で受ける2個のアドレス信号Am,Am-1はセットを形成する。
2個の切り替え回路SCのセットは、偶数番目のワード線WLに対応した切り替え回路SCと奇数番目のワード線WLに対応した切り替え回路SCとを含む。
mを奇数とすると、偶数番目のワード線WL0,WL2,・・・,WL(m-1)に対応する各切り替え回路SC0,SC2,・・・,SC(m-1)は、2個のアドレス信号Aの値に応じて、第3の接続状態と第4の接続状態とを切り替える。第3の接続状態は、信号線SL1がワード線WLに接続された状態である。第4の接続状態は、電圧線VL2がワード線WLに接続された状態である。奇数番目のワード線WL1,WL3,・・・,WLmに対応する各切り替え回路SC1,SC3,・・・,SCmは、第5の接続状態と第4の接続状態とを切り替える。第5の接続状態は、信号線SL2がワード線WLに接続された状態である。
2個の切り替え回路SCのセットは、2個のアドレス信号Aがアクティブな値を示す場合、セットにおける偶数番目の切り替え回路SCが第3の接続状態に切り替え、セットにおける奇数番目の切り替え回路SCが第5の接続状態に切り替える。これにより、ワード線スイッチ回路WSは、2個の切り替え回路SCのセットに対応する2本のワード線WLのセットを選択する。
2個のアドレス信号は、iを任意の0以上の偶数とすると、(Ai+1,Ai)=(0,1)のときアクティブな値を示し、(Ai+1,Ai)=(1,0)のときノンアクティブな値を示してもよい。
偶数番目の切り替え回路SCiは、それぞれ、複数のスイッチSW1,SW2を有する。スイッチSW1は、信号線SL1に接続された第一端と、ワード線WLに接続された第二端と、アドレス線ALiに接続された制御端とを有する。スイッチSW1は例えばトランジスタであり、第一端、第二端、制御端は、それぞれ、ドレイン、ソース、ゲートである。スイッチSW2は、電圧線VL2に接続された第一端と、ワード線WLに接続された第二端と、アドレス線ALi+1に接続された制御端とを有する。スイッチSW2は例えばトランジスタであり、第一端、第二端、制御端は、それぞれ、ドレイン、ソース、ゲートである。偶数番目の切り替え回路SCiは、アドレス信号(Ai+1,Ai)=(0,1)のとき、スイッチSW1がオンしスイッチSW2がオフすることで第3の接続状態に切り替える。偶数番目の切り替え回路SCiは、アドレス信号(Ai+1,Ai)=(1,0)のとき、スイッチSW1がオフしスイッチSW2がオンすることで第4の接続状態に切り替える。
奇数番目の切り替え回路SC(i+1)は、それぞれ、複数のスイッチSW3,SW4を有する。スイッチSW3は、信号線SL2に接続された第一端と、ワード線WLに接続された第二端と、アドレス線ALiに接続された制御端とを有する。スイッチSW3は例えばトランジスタであり、第一端、第二端、制御端は、それぞれ、ドレイン、ソース、ゲートである。スイッチSW4は、電圧線VL2に接続された第一端と、ワード線WLに接続された第二端と、アドレス線ALi+1に接続された制御端とを有する。スイッチSW4は例えばトランジスタであり、第一端、第二端、制御端は、それぞれ、ドレイン、ソース、ゲートである。奇数番目の切り替え回路SC(i+1)は、アドレス信号(Ai+1,Ai)=(0,1)のとき、スイッチSW3がオンしスイッチSW4がオフすることで第5の接続状態に切り替える。奇数番目の切り替え回路SC(i+1)は、アドレス信号(Ai+1,Ai)=(1,0)のとき、スイッチSW3がオフしスイッチSW4がオンすることで第4の接続状態に切り替える。
例えば、図6、図7の場合、切り替え回路SC0は、アドレス信号(A1,A0)=(0,1)に応じて、スイッチSW1がオンしスイッチSW2がオフすることで第3の接続状態に切り替える。図6、図7は、それぞれ、ワード線群デコーダWDの動作を示す回路図である。切り替え回路SC2は、アドレス信号(A3,A2)=(1,0)に応じて、スイッチSW1がオフしスイッチSW2がオンすることで第4の接続状態に切り替える。切り替え回路SC(m-1)は、アドレス信号(Am,Am-1)=(1,0)に応じて、スイッチSW1がオフしスイッチSW2がオンすることで第4の接続状態に切り替える。
切り替え回路SC1は、アドレス信号(A1,A0)=(0,1)に応じて、スイッチSW3がオンしスイッチSW4がオフすることで第5の接続状態に切り替える。切り替え回路SC3は、アドレス信号(A3,A2)=(1,0)に応じて、スイッチSW3がオフしスイッチSW4がオンすることで第4の接続状態に切り替える。切り替え回路SCmは、アドレス信号(Am,Am-1)=(1,0)に応じて、スイッチSW3がオフしスイッチSW4がオンすることで第4の接続状態に切り替える。
図5に示すように、サブデコーダ回路SDにおいて、フリップフロップFFは、データ線DLが接続されたデータ入力ノードDと、クロック線CKが接続されたクロックノードと、インバータIV及びスイッチSW201,SW202が接続されたデータ出力ノードQとを有する。
切り替え回路SC100は、インバータIV及び複数のスイッチSW101,SW102,SW201,SW202を有する。
インバータIVは、フリップフロップFFのデータ出力ノードQ及びスイッチSW201,SW202の制御端に接続された入力ノードと、スイッチSW101,SW102の制御端に接続された出力ノードとを有する。
スイッチSW101は、電圧線VL2に接続された第一端と、信号線SL1に接続された第二端と、インバータIVの出力ノードに接続された制御端とを有する。スイッチSW101は例えばトランジスタであり、第一端、第二端、制御端は、それぞれ、ドレイン、ソース、ゲートである。
スイッチSW102は、電圧線VL1に接続された第一端と、信号線SL2に接続された第二端と、インバータIVの出力ノードに接続された制御端とを有する。スイッチSW102は例えばトランジスタであり、第一端、第二端、制御端は、それぞれ、ドレイン、ソース、ゲートである。
スイッチSW201は、電圧線VL1に接続された第一端と、信号線SL1に接続された第二端と、フリップフロップFFのデータ出力ノードQに接続された制御端とを有する。スイッチSW201は例えばトランジスタであり、第一端、第二端、制御端は、それぞれ、ドレイン、ソース、ゲートである。
スイッチSW202は、電圧線VL2に接続された第一端と、信号線SL2に接続された第二端と、フリップフロップFFのデータ出力ノードQに接続された制御端とを有する。スイッチSW202は例えばトランジスタであり、第一端、第二端、制御端は、それぞれ、ドレイン、ソース、ゲートである。
データ線DLは、シーケンサ15から複数のワード線群デコーダWDそれぞれのサブデコーダ回路SDが有するフリップフロップFFへシリアルに接続される(図8参照)。クロック線CKは、クロック生成回路151から複数のワード線群デコーダWDそれぞれのサブデコーダ回路SDが有するフリップフロップFFへパラレルに接続される(図8参照)。複数のサブデコーダ回路SDのフリップフロップFFは、シフトレジスタを構成する。シーケンサ15から出力されるアドレス信号ASは、クロック信号CLKに同期して、ワード線群デコーダWDnのフリップフロップFF、ワード線群デコーダWD(n-1)のフリップフロップFF、・・・、ワード線群デコーダWD1のフリップフロップFF、ワード線群デコーダWD0のフリップフロップFFへ順次にシフトされる。
電圧線VL1,VL2は、電圧生成回路16から複数のワード線群デコーダWDそれぞれのサブデコーダ回路SDが有する切り替え回路SC100へパラレルに接続される(図8参照)。メモリセルMTへのアクセス動作において、電圧線VL1は、選択電圧Vrを伝達し、電圧線VL2は、非選択電圧Vpを伝達する。
切り替え回路SC100は、フリップフロップFFから出力されたアドレス信号ASの値に応じて、第1の接続状態と第2の接続状態とを切り替える。
例えば、図6の場合、切り替え回路SC100は、フリップフロップFFから出力されたアドレス信号AS=“1”であることに応じて、スイッチSW101,SW102がオフしスイッチSW201,SW202がオンすることで第1の接続状態に切り替える。これにより、切り替え回路SC100は、選択電圧Vrを信号線SL1へ転送し、非選択電圧Vpを信号線SL2へ転送する。この結果、サブデコーダ回路SDは、ワード線WLのセット内で偶数番目のワード線WLを選択駆動する。図6の場合、ワード線WL0,WL1のセットのうちワード線WL0を選択駆動する。第1の接続状態且つ第4の接続状態の場合は、ワード線群デコーダWDは、ワード線WL0に選択電圧Vrを供給し、他のワード線WL1~WLmに非選択電圧Vpを供給することができる。
図7の場合、切り替え回路SC100は、フリップフロップFFから出力されたアドレス信号AS=“0”であることに応じて、スイッチSW101,SW102がオンしスイッチSW201,SW202がオフすることで第2の接続状態に切り替える。これにより、切り替え回路SC100は、非選択電圧Vpを信号線SL1へ転送し、選択電圧Vrを信号線SL2へ転送する。この結果、サブデコーダ回路SDは、ワード線WLのセット内で奇数番目のワード線WLを選択駆動する。図7の場合、ワード線WL0,WL1のセットのうちワード線WL1を選択駆動する。第2の接続状態且つ第4の接続状態の場合は、ワード線群デコーダWDは、ワード線WL1に選択電圧Vrを供給し、他のワード線WL0,WL2~WLmに非選択電圧Vpを供給することができる。
第2のモードにおいて、シーケンサ15は、ロウアドレスにおけるページアドレスに応じて、複数のアドレス信号AS,A0~Amを図8(a)に示すように生成し得る。図8(a)は、複数のアドレス信号AS,A0~Amに応じた複数のワード線群デコーダWD0~WDmの動作を示す図である。シーケンサ15は、ページアドレスに応じて、アドレスコードAC1及びアドレスコードAC2を生成する。
シーケンサ15は、アドレスコードAC2に対して、
ビット値「1」→アドレス信号(Ai+1,Ai)=(0,1)
ビット値「0」→アドレス信号(Ai+1,Ai)=(1,0)
という第1の変換を行い、複数のアドレス信号A0~Amを生成して複数のワード線群デコーダWD0~WDnのワード線スイッチ回路WSへパラレルに転送する。図8(a)の場合、シーケンサ15は、アドレスコードAC2=(0,・・・,0,1)に対して第1の変換を行い、アドレス信号(Am,Am-1,・・・,A3,A2,A1,A0)=(1,0,・・・,1,0,0,1)を生成して複数のワード線群デコーダWD0~WDmのワード線スイッチ回路WSへパラレルに転送する。これにより、各ワード線群デコーダWDは、ワード線群WLGにおける複数のワード線WL0~WLmのうちワード線WL0,WL1のセットを選択する。
ビット値「1」→アドレス信号(Ai+1,Ai)=(0,1)
ビット値「0」→アドレス信号(Ai+1,Ai)=(1,0)
という第1の変換を行い、複数のアドレス信号A0~Amを生成して複数のワード線群デコーダWD0~WDnのワード線スイッチ回路WSへパラレルに転送する。図8(a)の場合、シーケンサ15は、アドレスコードAC2=(0,・・・,0,1)に対して第1の変換を行い、アドレス信号(Am,Am-1,・・・,A3,A2,A1,A0)=(1,0,・・・,1,0,0,1)を生成して複数のワード線群デコーダWD0~WDmのワード線スイッチ回路WSへパラレルに転送する。これにより、各ワード線群デコーダWDは、ワード線群WLGにおける複数のワード線WL0~WLmのうちワード線WL0,WL1のセットを選択する。
シーケンサ15は、アドレスコードAC1を先頭ビットから複数のワード線群デコーダWD0~WDnのサブデコーダ回路SDのフリップフロップFFへシリアルに転送する。アドレスコードAC1の各ビットは、アドレス信号ASを構成する。アドレス信号ASを添え字で区別して示すと、図8(a)の場合、複数のワード線群デコーダWD0,WD1,WD2,WD3,・・・,WDnのフリップフロップFFから、アドレス信号(AS0,AS1,AS2,AS3,・・・,ASn)=(1,0,1,0,・・・,0)が出力された状態が例示されている。これにより、ビット値“1”のアドレス信号ASに対応するワード線群デコーダWD0,WD2は、セット内でワード線WL0を選択駆動し、ビット値“0”のアドレス信号ASに対応するワード線群デコーダWD1,WD3,WDnは、セット内でワード線WL1を選択駆動する。この結果、例えば第1の期間において、図4(a)に示すような複数のワード線群デコーダWD0~WDnの動作が実現され得る。
クロック信号CLKに同期して、複数のワード線群デコーダWD0~WDnのフリップフロップFFの間でアドレス信号ASが1ビット分シフトされると、図8(a)に示す状態から図8(b)に示す状態へ遷移し得る。図8(b)の場合、複数のワード線群デコーダWD0,WD1,WD2,WD3,・・・,WDnのフリップフロップFFから、アドレス信号(AS0,AS1,AS2,AS3,・・・,ASn)=(0,1,0,1,・・・,1)が出力された状態が例示されている。これにより、ビット値“1”のアドレス信号ASに対応するワード線群デコーダWD1,WD3,WDnは、セット内でワード線WL0を選択駆動し、ビット値“0”のアドレス信号ASに対応するワード線群デコーダWD0,WD2は、セット内でワード線WL1を選択駆動する。この結果、例えば第2の期間において、図4(b)に示すような複数のワード線群デコーダWD0~WDnの動作が実現され得る。
また、シーケンサ15は、図9(a)に示すように、図8(a)に示すアドレスコードAC2を1ビット分シフトさせてもよい。図9(a)の場合、シーケンサ15は、1ビット分シフトされたアドレスコードAC2=(0,・・・,1,0)に対して第1の変換を行い、アドレス信号(Am,Am-1,・・・,A3,A2,A1,A0)=(1,0,・・・,0,1,1,0)を生成して各ワード線群デコーダWDのワード線スイッチ回路WSへパラレルに転送する。これにより、各ワード線群デコーダWDは、ワード線群WLGにおける複数のワード線WL0~WLmのうちワード線WL2,WL3のセットを選択する。
シーケンサ15は、アドレスコードAC1を先頭ビットから複数のワード線群デコーダWD0~WDnのサブデコーダ回路SDのフリップフロップFFへシリアルに転送する。図9(a)の場合、複数のワード線群デコーダWD0,WD1,WD2,WD3,・・・,WDnのフリップフロップFFから、アドレス信号(AS0,AS1,AS2,AS3,・・・,ASn)=(1,0,1,0,・・・,0)が出力された状態が例示されている。これにより、ビット値“1”のアドレス信号ASに対応するワード線群デコーダWD0,WD2は、セット内でワード線WL2を選択駆動し、ビット値“0”のアドレス信号ASに対応するワード線群デコーダWD1,WD3,WDnは、セット内でワード線WL3を選択駆動する。この結果、例えば第3の期間において、図10(a)に示すような複数のワード線群デコーダWD0~WDnの動作が実現され得る。図10は、複数のワード線群デコーダWD0~WDnの動作を示す図である。
クロック信号CLKに同期して、複数のワード線群デコーダWD0~WDnのフリップフロップFFの間でアドレス信号ASが1ビット分シフトされると、図9(a)に示す状態から図9(b)に示す状態へ遷移し得る。図9(b)の場合、複数のワード線群デコーダWD0,WD1,WD2,WD3,・・・,WDnのフリップフロップFFから、アドレス信号(AS0,AS1,AS2,AS3,・・・,ASn)=(0,1,0,1,・・・,1)が出力された状態が例示されている。これにより、ビット値“1”のアドレス信号ASに対応するワード線群デコーダWD1,WD3,WDnは、セット内でワード線WL2を選択駆動し、ビット値“0”のアドレス信号ASに対応するワード線群デコーダWD0,WD2は、セット内でワード線WL3を選択駆動する。この結果、例えば第4の期間において、図10(b)に示すような複数のワード線群デコーダWD0~WDnの動作が実現され得る。
以上のように、本実施形態では、半導体記憶装置10において、ロウデコーダ18を複数のワード線群デコーダWDで構成する。複数のワード線群デコーダWDは、複数のワード線群WLGを並行して活性化する際に、それぞれがワード線群WLGにおける対応するワード線と異なるワード線WLを選択駆動可能である。例えば、複数のワード線群デコーダWDは、複数のワード線群WLGを並行して活性化する際に、それぞれがワード線群WLGにおける対応するワード線WLのセットを選択し、そのセット内で選択駆動するワード線WLを異ならせることができる。これにより、メモリセルアレイ11に対する制御の柔軟性を向上でき、半導体記憶装置10に対するコマンドの内容に応じて、メモリセルアレイ11を適切に制御できる。
なお、図11に示すように、半導体記憶装置110のロウデコーダ118において、複数のワード線群デコーダWDがワード線群WLGにおいて互いに異なるワード線WLのセットを選択可能に構成されてもよい。図11は、実施形態の変形例におけるロウデコーダ118及びメモリセルアレイ11の構成を示す図である。
複数のワード線群デコーダWD0~WDnのワード線スイッチ回路WSは、共通のアドレス線AL0~ALm(図2参照)に代えて個別のアドレス線AL0,0~AL0,m,AL1,0~AL1,m,・・・ALn,0~ALn,mを介して、シーケンサ15に接続される。例えば、ワード線群デコーダWD0のワード線スイッチ回路WSは、複数のアドレス線AL0,0~AL0,mを介してシーケンサ15に接続される。ワード線群デコーダWDnのワード線スイッチ回路WSは、複数のアドレス線ALn,0~ALn,mを介してシーケンサ15に接続される。
この場合、第2のモードにおいて、シーケンサ15は、ページアドレスに応じて、アドレスコードAC1及び複数のアドレスコードAC2_0~AC2_nを生成する。シーケンサ15は、複数のアドレスコードAC2_0~AC2_nに対して第1の変換を行い、複数組のアドレス信号群(A0,0~A0,m),(A1,0~A1,m),・・・,(An,0~An,m)を生成して複数のワード線群デコーダWD0~WDnのワード線スイッチ回路WSへパラレルに転送する。各組のアドレス信号群は、複数のアドレス信号Aを含む。例えば、シーケンサ15は、複数のアドレス信号A0,0~A0,mを複数のアドレス線AL0,0~AL0,m経由でワード線群デコーダWD0へ供給する。シーケンサ15は、複数のアドレス信号An,0~An,mを複数のアドレス線ALn,0~ALn,m経由でワード線群デコーダWDmへ供給する。これにより、シーケンサ15が複数組のアドレス信号群(A0,0~A0,m)~(An,0~An,m)を異ならせることに応じて、各ワード線群デコーダWDは、ワード線群WLGにおける複数のワード線WL0~WLmのうち異なるワード線WLのセットを選択可能である。各ワード線群デコーダWDがセット内でワード線WLを選択駆動する点は、実施形態と同様である。
例えば、第5の期間において、ロウデコーダ118は、図12(a)に示すように動作し得る。図12は、実施形態の変形例における複数のワード線群デコーダWD0~WDnの動作を示す図である。複数のワード線群デコーダWD0~WDnのうち、ワード線群デコーダWD0は、ワード線WL0,WL1のセットを選択してワード線WL0を選択駆動し、ワード線WL0に選択電圧Vrを印加し残りのワード線WL1~WLmに非選択電圧Vpを印加する。ワード線群デコーダWD1は、ワード線WL2,WL3のセットを選択してワード線WL2を選択駆動し、ワード線WL2に選択電圧Vrを印加し残りのワード線WL0,WL1,WL3~WLmに非選択電圧Vpを印加する。ワード線群デコーダWD2は、ワード線WL2,WL3のセットを選択してワード線WL3を選択駆動し、ワード線WL3に選択電圧Vrを印加し残りのワード線WL0~WL2,WL4~WLmに非選択電圧Vpを印加する。ワード線群デコーダWD3は、ワード線WL0,WL1のセットを選択してワード線WL1を選択駆動し、ワード線WL1に選択電圧Vrを印加し残りのワード線WL0,WL2~WLmに非選択電圧Vpを印加する。ワード線群デコーダWDnは、ワード線WL(m-1),WLmのセットを選択してワード線WLmを選択駆動し、ワード線WLmに選択電圧Vrを印加し残りのワード線WL0~WL(m-1)に非選択電圧Vpを印加する。
第6の期間において、ロウデコーダ118は、図12(b)に示すように動作し得る。複数のワード線群デコーダWD0~WDnのうち、ワード線群デコーダWD0は、ワード線WL2,WL3のセットを選択してワード線WL2を選択駆動し、ワード線WL2に選択電圧Vrを印加し残りのワード線WL0,WL1,WL3~WLmに非選択電圧Vpを印加する。ワード線群デコーダWD1は、ワード線WL2,WL3のセットを選択してワード線WL3を選択駆動し、ワード線WL3に選択電圧Vrを印加し残りのワード線WL0~WL2,WL4~WLmに非選択電圧Vpを印加する。ワード線群デコーダWD2は、ワード線WL0,WL1のセットを選択してワード線WL1を選択駆動し、ワード線WL1に選択電圧Vrを印加し残りのワード線WL0,WL2~WLmに非選択電圧Vpを印加する。ワード線群デコーダWD3は、ワード線WL(m-1),WLmのセットを選択してワード線WLmを選択駆動し、ワード線WLmに選択電圧Vrを印加し残りのワード線WL0~WL(m-1)に非選択電圧Vpを印加する。ワード線群デコーダWDnは、ワード線WL2,WL3のセットを選択してワード線WL3を選択駆動し、ワード線WL3に選択電圧Vrを印加し残りのワード線WL0~WL2,WL4~WLmに非選択電圧Vpを印加する。
すなわち、ロウデコーダ118は、複数のワード線群WLG0~WLGnを並行して活性化するとき、複数のワード線群WLG0~WLGnの間で互いに異なるワード線のセットを選択可能である。これにより、メモリセルアレイ11に対する制御の柔軟性をさらに向上できる。
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。これら新規な実施形態は、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ともに、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。
10 半導体記憶装置、11 メモリセルアレイ、13 ロジック制御回路、14 レジスタ、15 シーケンサ、16 電圧生成回路、18,118 ロウデコーダ、19 センスアンプモジュール、151 クロック生成回路、BD ブロックデコーダ、BLK0~BLKn ブロック、DC デコーダ、FF フリップフロップ、SC0~SCm,SC100 切り替え回路、SD サブデコーダ回路、SWG0~SWGn スイッチ群、WD0~WDn ワード線群デコーダ、WLG0~WLGn ワード線群、WL0~WLm ワード線、WS ワード線スイッチ回路。
Claims (5)
- それぞれが複数のワード線を含む複数のワード線群と前記複数のワード線群に対応する複数のブロックとを有し、前記ブロックが複数のメモリセルを有し、前記複数のメモリセルが前記ブロックに対応するワード線群の複数のワード線に接続されたメモリセルアレイと、
前記複数のワード線群に対応する複数のワード線群デコーダを有するロウデコーダと、
を備え、
前記複数のワード線群デコーダは、前記複数のワード線群を並行して活性化する際に、それぞれが前記ワード線群における対応するワード線と異なるワード線を選択駆動可能である
半導体記憶装置。 - 前記複数のワード線群は、第1のワード線群及び第2のワード線群を含み、
前記第1のワード線群に含まれる複数のワード線は、それぞれ前記第2のワード線群に含まれる複数のワード線に対応し、
前記複数のワード線群デコーダは、
前記第1のワード線群に対応する第1のデコーダと、
前記第2のワード線群に対応する第2のデコーダと、
を含み、
前記第1のデコーダは、前記第1のワード線群に含まれる複数のワード線のうち第1のワード線に選択電圧を印加し残りのワード線に非選択電圧を印加し、
前記第2のデコーダは、前記第2のワード線群に含まれる複数のワード線のうち前記第1のワード線に対応する第2のワード線に隣接する第3のワード線に前記選択電圧を印加し前記第2のワード線及び残りのワード線に前記非選択電圧を印加する
請求項1に記載の半導体記憶装置。 - 前記複数のワード線群は、第1のワード線群及び第2のワード線群を含み、
前記第1のワード線群に含まれる複数のワード線は、それぞれ前記第2のワード線群に含まれる複数のワード線に対応し、
前記複数のワード線群デコーダは、
前記第1のワード線群に対応する第1のデコーダと、
前記第2のワード線群に対応する第2のデコーダと、
を含み、
前記第1のデコーダは、前記第1のワード線群に含まれる複数のワード線のうち第1のワード線に選択電圧を印加し残りのワード線に非選択電圧を印加し、
前記第2のデコーダは、前記第2のワード線群に含まれる複数のワード線のうち前記第1のワード線に対応する第2のワード線と異なる任意の第3のワード線に前記選択電圧を印加し前記第2のワード線及び残りのワード線に前記非選択電圧を印加する
請求項1に記載の半導体記憶装置。 - 前記ワード線群デコーダは、
サブデコーダ回路と、
前記サブデコーダ回路と前記ワード線群との間に接続されるワード線スイッチ回路と、
を有する
請求項1に記載の半導体記憶装置。 - 前記サブデコーダ回路は、
選択電圧が伝達される第1の電圧線と、
非選択電圧が伝達される第2の電圧線と、
を有し、
前記ワード線スイッチ回路は、第1の信号線と第2の信号線とを有し、
前記サブデコーダ回路は、
前記第1の電圧線が前記第1の信号線に接続され前記第2の電圧線が前記第2の信号線に接続された第1の接続状態と前記第1の電圧線が前記第2の信号線に接続され前記第2の電圧線が前記第1の信号線に接続された第2の接続状態とを切り替える第1の切り替え回路と、
をさらに有し、
前記ワード線スイッチ回路は、
前記ワード線群の複数のワード線のうち偶数番目の第1ワード線に対応し、前記第1の信号線が前記第1ワード線に接続された第3の接続状態と前記第2の電圧線が前記第1ワード線に接続された第4の接続状態とを切り替える第2の切り替え回路と、
前記ワード線群の複数のワード線のうち奇数番目の第2ワード線に対応し、前記第2の信号線が前記第2ワード線に接続された第5の接続状態と前記第2の電圧線が前記第2ワード線に接続された第6の接続状態とを切り替える第3の切り替え回路と、
をさらに有する
請求項4に記載の半導体記憶装置。
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