JP2780621B2 - 半導体記憶装置 - Google Patents

半導体記憶装置

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JP2780621B2
JP2780621B2 JP5330339A JP33033993A JP2780621B2 JP 2780621 B2 JP2780621 B2 JP 2780621B2 JP 5330339 A JP5330339 A JP 5330339A JP 33033993 A JP33033993 A JP 33033993A JP 2780621 B2 JP2780621 B2 JP 2780621B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は半導体記憶装置に関す
る。
【0002】
【従来の技術】従来の半導体記憶装置の1例を図5に示
す。図5の従来例は、スタティックRAMのビット線対
の構造を示す1例である。図5において、ビット線対B
04/BT04、BB11/BT11、BB12/BT12、BB
13/BT13、BB14/BT14、BB21/BT21、……に
は、ワード線W0 、W1 、……の電位レベルをゲート入
力とするトランスファNMOSトランジスタおよびドラ
イバNMOSトランジスタを含む複数のメモリセル3
(図7を参照)が、それぞれ接続されている。これらの
全てのビット線対には、ビット線の電位の高い側のビッ
ト線を保証するために、ドレインとゲートを電源電圧V
CCに設定し、ソースをビット線入力として、常にONの
状態にあるプルアップ用のNMOSトランジスタ2が、
それぞれ設けられている。このプルアップ用のNMOS
トランジスタ2により、各ビット線の電位レベルは
“H”レベルに保持されている。しかし、動作時におい
ては、ビット線を“L”レベルにすると、電源電圧VCC
よりプルアップ用のNMOSトランジスタ2、ビット線
および読み出しのメモリセル3のトランスファNMOS
トランジスタ7、12およびドライバーNMOSトラン
ジスタ9、10(図7を参照)を介して接地点に電流が
流入する状態となる。また選択ビット線については、ラ
イトドライバに対しても電流が流れる。従って、動作時
においては、電源電流ICCが増大する傾向になり、消費
電流が増大する。
【0003】上記従来例の問題点である電源電流値ICC
の増大による消費電流を抑制した従来の半導体記憶装置
の他の例として、スタティックRAMのビット線対の構
造を改善した1例を図6に示す。図6に示されるよう
に、本従来例においては、ビット線対BB04/BT04
BB11/BT11、BB12/BT12、BB13/BT13、B
14/BT14、BB21/BT21、……には、ワード線W
0 、W1 、……の電位レベルをゲート入力とするトラン
スファNMOSトランジスタおよびドライバNMOSト
ランジスタを含む複数のメモリセル3が、それぞれメモ
リセルアレイの構成要素として接続されている。このよ
うな構成要素の状態は、上記の図5に示される従来例の
場合と同様である、また、各ビット線対には、読み出し
時の電位の高い側のビット線を保証するために、たすき
がけ回路1が接続されている。
【0004】図7は、当該第2の従来例における、ビッ
ト線対BB14/BT14およびBB21/BT21と、ワード
線W0 およびW1 とを含む部分を示す図であり、図7に
示されるように、たすきがけ回路1は、PMOSトラン
ジスタ5および6により構成されている。また、メモリ
セル3a〜3dについては、メモリセル3aに示される
ように、それぞれトランズファのNMOSトランジスタ
7および8と、ドライバのNMOSトランジスタ9およ
び10と、抵抗11および12とにより構成されてい
る。図7において、ワード線W0 が“H”レベルにな
り、メモリセル3aのデータ“0”が読み出されると、
ビット線BT14の電位レベルは漸次電源電圧VCCより低
下してゆき、当該電位レベルが、ビット線BB14の側に
対応して、たすきがけ回路1に含まれるPMOSトラン
ジスタ5がONするレベル(VCC+Vtb:Vtbは、PM
OSトランジスタ5のスレショルド電圧)まで降下する
と、ビット線BB14の電位は、このPMOSトランジス
タ5を介してVCCレベルに保証される。従って、このた
すきがけ回路1を設けることにより、プルアップNMO
Sトランジスタ2を用いることは不要となり、この従来
例においては、プルアップNMOSトランジスタ2は排
除されている。これにより、その分に対応する電源から
のICCの電流量を抑制することができる。しかしなが
ら、その一方においては下記のような不具合が生じる。
【0005】今、図7に示されるように、アドレスY1
に対応する入出力端子I/04 のビット線対BB14/B
14と、アドレスY2 に対応する入出力端子I/01
ビット線対BB21/BT21とが隣接している場合におい
て、アドレスY2 のメモリセル3cに、図4に示される
タイミングでデータ“0”が書き込まれる時の、それぞ
れの電位の時間変移について説明する。まず、時刻t0
においてWEBが立ち下がって書き込み状態となり、選
択ビットのワード線W0 の電位が立ち上がって、メモリ
セル3cにおけるトランスファ用のNMOSトランジス
タ7および8がONする。この時点においては、書き込
みデータの反転データ“1”が入力されているので、ビ
ット線BT21およびBB21の電位レベルは、それぞれ
“H”レベルおよび“L”レベルとなって、メモリセル
3cに対するデータの書き込みが行われる。
【0006】次いで、時刻t1 の時点において、書き込
みデータ“0”が入力され、メモリセル3cに対応する
ビット線BT21およびBB21のレベルが、それぞれ
“L”レベルおよび“H”レベルとなり、データ“0”
の書き込みが行われる。一方、隣接するビット線BT14
およびBB14は、時刻t0 にプリチャージ(ビット線B
14およびBB14の双方ともにVCC)された状態から、
トランスファのNMOSトランジスタ7および8がON
している選択ワード上のメモリセル3aに保持されてい
たデータ“0”が読み出され、図4(e)に示されるよ
うに、ビット線BT14の電位が次第に低下してゆき、時
刻t2 においては、ビット線BT14の電位レベルは、接
地電位レベルまで低下する。時刻t2 、即ち隣接ビット
線が接地電位レベルまで低下してゆく状態以降において
は、図4(c)に示されるように、時刻t1 において、
書き込みデータが、反転データから正のデータ“0”に
反転すると、図4(d)に示されるように、ビット線B
21の電位レベルは、VCCレベルから接地電位レベルに
まで低下する。この際に、隣接している接地電位レベル
の状態にあるビット線BT14には、ビット線BT21との
間に介在するビット線間の容量4による結合状態が生じ
ており、これにより、ビット線BT21の電位レベルは、
図4(e)に示されるように、接地電位レベル以下の電
位レベル(−ΔV)にまで低下する状態となる。
【0007】他方において、半導体記憶装置と高集積化
が進み、ビット線ピッチがより一層縮小化される過程に
おいては、このビット線間の容量は増大する傾向にあ
り、例えば、ビット線間1.3μm、ビット線長4mm
の場合においては、線間容量が0.25pFにも達する
状態となる。これにより、線間容量結合による影響が大
きくなり、例えば、上記の場合には、ビット線BT14
おける電位低下が更に増大する状態となり、当該電位低
下が、対応する前記ビット線BT14上の非選択ビットに
対応するメモリセル3bに含まれる、トランスファのN
MOSトランジスタ8がONする電位(GND−Vtt
ttは、NMOSトランジスタ8のVtn)まで低下する
状態になると、当該メモリセル3bにおけるデータが破
壊されて誤動作ろ生じるという問題がある。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来の半導体
記憶装置においては、動作時において、電源より当該半
導体記憶装置に流入するICCの電流値が増大するという
欠点があり、また、この欠点が排除される半導体記憶装
置においては、ビット線間の結合容量により誤動作を生
じるという欠点がある。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明の半導体記憶装置
は、メモリ手段としてメモリセルアレイを含む半導体記
憶装置において、同一のアドレスY i (i=1,2,
3,………N)に対応するn(整数:n≧3)組のビッ
ト線対BL i が、アドレス順に配置されるn×N組のビ
ット線対と、当該ビット線対に対応して配置される複数
のワード線と、これらのビット線対とワード線の交差点
に対応する位置に配置される複数のメモリセルにより形
成されるメモリセルアレイと、前記メモリセルからのデ
ータ読み出し時に、対応するビット線対における電位の
高い側のビット線の電位を保証するために、当該ビット
線対にそれぞれ接続される複数のたすきがけ回路と、
記ビット線対BL i の内、n組のビット線対の両サイド
に配置され、隣りのアドレスのビット線対と隣接する2
組のビット線対に対してのみ選択的に接続される複数の
プルアップトランジスタと、を備えて構成されることを
特徴としている。
【0010】なお、前記プルアップトランジスタは、前
記ビット線対BL i の内の隣りのアドレスと隣接してい
る側の片側のビット線に対してのみ選択的に接続するよ
うに形成してもよい。
【0011】
【実施例】次に、本発明について図面を参照して説明す
る。
【0012】図1は本発明の第1の実施例を示すブロッ
ク図である。図1に示されるように、本実施例は、複数
のビット線対BB04/BT04、BB11/BT11、BB12
/BT12、BB13/BT13、BB14/BT14、BB21
BT21、……および、複数のワード線W0 、W1 、……
に対応して、複数のたすきがけ回路1と、複数のプルア
ップ用のNMOSトランジスタ2と、それぞれのビット
線対およびワード線に対応する複数のメモリセル3とを
備えて構成される。
【0013】図1において、本実施例においては、隣り
のアドレスと隣接するビット線対(GNDおよびVCC
線を挟んでいる場合を除く)にのみ、常時ONの状態に
設定されるNMOSトランジスタが、プルアップNMO
Sトランジスタ2として設けられている。また、図2
は、当該実施例における、ビット線対BB14/BT14
よびBB21/BT21と、ワード線W0 およびW1 とを含
む部分を示す図であり、図2に示されるように、たすき
がけ回路1は、PMOSトランジスタ5および6により
構成され、メモリセル3a〜3dは、トランスファのN
MOSトランジスタ7および8と、ドライバのNMOS
トランジスタ9および10と、抵抗11および12とに
より構成されている。なお、この場合においては、ビッ
ト線対BB14/BT14およびBB21/BT21は、隣りの
アドレスと隣接するビット線対であるために、プルアッ
プNMOSトランジスタ2が、それぞれのビット線に接
続されている。
【0014】次に、図2および図4を参照して、本実施
例の書き込み動作について説明する。時刻t0 において
書き込み状態になると、選択ビットのワード線W0
“H”レベルになり、メモリセル3aおよび3cの内部
のトランスファのNMOSトランジスタがONの状態と
なる。この時点において、書き込みデータ“0”の反転
データ“1”が入力されているので、ビット線BT21
よびBB21の電位レベルは、それぞれ“H”レベルおよ
び“L”レベルとなり、データの書き込みが行われる。
一方、隣接するアドレスY1 における入出力端子I/O
4 のビット線対BB14/BT14は、選択ワード上のメモ
リセル3aに保持されていたデータ“0”が当該ビット
線に読み出されて、ビット線BT14の電位が漸次低下し
てゆき、これにより、ビット線BT14の電位レベルが、
たすきがけ回路1のNMOSトランジスタ5のVt より
も低く(<VCC−Vtb)なると、PMOSトランジスタ
5はONの状態となり、ビット線BB14の電位はVCC
ベルに保証される。なお、以上の動作については、前述
の従来例の場合と同様である。
【0015】その後、時刻t2 の時点において、ビット
線BT14の電位レベルは、プルアップNMOSトランジ
スタ2の動作を介して、当該プルアップNMOSトラン
ジスタ2と、メモリセル3aのトランスファのNMOS
トランジスタとの抵抗分割により設定される電位レベル
にΔVP が加算された電位レベルまで低下する。このΔ
P の値は、好ましい値としては0.2V程度の電位に
設定される。次に、時刻t1 になり、書き込みデータ
が、反転データ“1”から正データ“0”に反転する
と、ビット線BT21の電位は、VCCからGNDまで低下
する。この時点において、隣接している“L”レベルの
ビット線BT14の電位レベルは、ビット線BT21との間
の容量4による結合を受けて、電位ΔVだけ低下する。
しかし、その際におけるビット線BT14の電位レベル
(GND+ΔVP −ΔV)は、(GND−Vtt)以下に
は低下しないので、ビット線BT14のワード線により、
選択されていないメモリセル3aにおけるデータが破壊
されるという事態は生じない。
【0016】なお、本実施例の場合には、ビット線対の
負荷のアンパランスによる読み出し動作に対する影響を
考慮して、ビット線対(BTmn/BBmn)の双方に対し
てプルアップNMOSトランジスタ2が設けられている
が、ビット線間の容量結合による影響を防止するためだ
けの対策であれば、隣りのアドレスと隣接しているビッ
ト線の一方にのみプルアップNMOSトランジスタ2を
設けるだけでもよい。また、プルアップNMOSトラン
ジスタ2を必要なビット線に対してのみ選択的に設ける
ことにより、動作電流ICCの電流値をより小さい値に抑
制することが可能となる。即ち、図1に示されるよう
に、アドレスY1 において、入出力端子I/O1 、I/
2 、I/O2 およびI/O4 が、ひと固まりに配置さ
れている場合には、入出力端子I/O1 とI/O4 に対
応するビット線対BT11/BB11およびBT14/BB14
に対してのみプルアップNMOSトランジスタ2を設け
るばよく、これにより、本実施例においては、従来例の
半導体記憶装置に比較して、プルアップNMOSトラン
ジスタ2の所要個数が半減される。
【0017】次に、本発明の第2の実施例について説明
する。
【0018】図3は、本実施例におけるプルアップトラ
ンジスタ回路の構成を示す回路図であり、ビット線対B
14/BT14およびビット線対BB21/BT21に対応す
るプルアップ回路のみが部分的に示されている。なお、
本実施例全体の構成は、第1の実施例の場合と同様であ
る。図3に示されるように、本実施例におけるプルアッ
プトランジスタ回路は、それぞれソースには電源電圧V
CCが供給され、ドレインが、それぞれビット線BB14
BT14、BB21およびBT21に接続されるPMOSトラ
ンジスタ13、14、15および16と、これらのPM
OSトランジスタに対してゲート入力を供給するインバ
ータ17および18とを備えて構成される。
【0019】図3において、書き込みの時点において
“L”レベルとなるWEB信号は、インバータ17およ
び18による2段(偶数段数であることが必要)のイン
バータを介して、“L”レベルの信号が、PMOSトラ
ンジスタ13、14、15および16のゲートに入力さ
れる。なお、これらのPMOSトランジスタ13、1
4、15および16の代わりにNMOSトランジスタを
用いる場合には、WEB信号入力に対して、インバータ
を奇数個縦続接続することが必要となる。このプルアッ
プトランジスタ回路を、第1の実施例の場合と同様に、
隣りのアドレスと隣接しているビット線対に対してのみ
設けることにより、メモリセルの破壊による誤動作が発
生する書き込み時においてのみ、“L”レベルのWEB
信号の入力を受けて、PMOSトランジスタ13、1
4、15および16はONの状態となり、これにより、
ビット線BB14、BT14、BB21およびBT21に対して
はげ電源電圧VCCが供給されて、各ビット線がGNDレ
ベルに低下するのを防止することができる。また、本実
施例の場合には、読み出し時における電流増加が回避さ
れるので、書き込みおよび読み出しを含む動作時におけ
る電源からの消費電流ICCを合計した平均電流値を、前
述の第1の実施例の場合よりも小さい値に抑制すること
ができるという利点がある。
【0020】
【発明の効果】以上説明したように、本発明は、メモリ
セルに対するデータ書き込み時における、隣接するビッ
ト線上のセルデータを破壊することによる誤動作を防止
して、書き込み電圧動作マージンを大きくすることがで
きるとともに、動作電流を抑制して、消費電流を低減す
ることができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例を示すブロック図である。
【図2】第1の実施例における部分回路を示す図であ
る。
【図3】第2の実施例におけるプルアップトランジスタ
回路を示す図である。
【図4】書き込み動作時におけるタイミング図である。
【図5】従来例を示すブロック図である。
【図6】他の従来例を示すブロック図である。
【図7】従来例の部分回路を示す図である。
【符号の説明】
1 たすきがけ回路 2 プルアップNMOSトランジスタ 3 メモリセル 4 容量 5、6、13〜16 PMOSトランジスタ 7〜10 NMOSトランジスタ 11、12 抵抗 17、18 インバータ

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 メモリ手段としてメモリセルアレイを含
    む半導体記憶装置において、 同一のアドレスY i (i=1,2,3,………N)に対
    応するn(整数:n≧3)組のビット線対BL i が、ア
    ドレス順に配置されるn×N組のビット線対と、当該ビ
    ット線対に対応して配置される 複数のワード線と、これ
    らのビット線対とワード線の交差点に対応する位置に配
    置される複数のメモリセルにより形成されるメモリセル
    アレイと、 前記メモリセルからのデータ読み出し時に、対応するビ
    ット線対における電位の高い側のビット線の電位を保証
    するために、当該ビット線対にそれぞれ接続される複数
    のたすきがけ回路と、前記ビット線対BL i の内、n組のビット線対の両サイ
    ドに配置され、隣りのアドレスのビット線対と隣接する
    2組の ビット線対に対してのみ選択的に接続される複数
    のプルアップトランジスタと、 を備えて構成されることを特徴とする半導体記憶装置。
  2. 【請求項2】 前記プルアップトランジスタが、前記ビ
    ット線対BL i の内の隣りのアドレスと隣接している側
    の片側のビット線に対してのみ選択的に接続されている
    ことを特徴とする請求項1記載の半導体記憶装置。
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