JP2833535B2 - 半導体記憶回路のワード線駆動回路 - Google Patents

半導体記憶回路のワード線駆動回路

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JP2833535B2
JP2833535B2 JP7228451A JP22845195A JP2833535B2 JP 2833535 B2 JP2833535 B2 JP 2833535B2 JP 7228451 A JP7228451 A JP 7228451A JP 22845195 A JP22845195 A JP 22845195A JP 2833535 B2 JP2833535 B2 JP 2833535B2
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孝司 真田
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はワード線駆動回路に
関し、特に半導体記憶回路の電源電圧を昇圧した昇圧電
圧を動作電源とし活性化信号に応答して行アドレス信号
に従って前記半導体記憶回路のワード線を駆動制御する
ワード線駆動回路に関するものである。
【0002】
【従来の技術】近年、半導体記憶回路はユーザサイドに
よる低電圧動作化の要求が増えてきており、スタティッ
ク型ランダムアクセスメモリ(SRAM)においても同
様である。従来のSRAMの場合、低電圧動作を決定し
ているのは、主にメモリセルであり、図2にその一般的
な高抵抗負荷型のSRAMのメモリセル回路例を示す。
【0003】図2に示す如く、SRAMのメモリセル4
は、高抵抗R1及びNチャンネルMOSトランジスタQ
N1と、高抵抗R2及びNチャンネルMOSトランジスタ
QN2とによる一対のインバータ回路をフリップフロップ
構成に接続し、これ等一対のインバータ回路の入出力接
点を一対のビット線D及び反転Dに、トランスファゲー
トであるNチャンネルMOSトランジスタQN7,QN8を
介して夫々接続するようになっている。
【0004】そして、一対のトランスファゲートトラン
ジスタQN7,QN8の両ゲートに共通ワード線Wを接続し
て、SRAMのメモリセル4が構成されている。
【0005】この様な回路の構成において、メモリセル
4へのデータの書込み直後のハイレベル(論理1レベ
ル)は、トランスファゲートトランジスタQN7,QN8の
閾値VT 分だけ電源電圧VCCより降圧したレベル(VCC
−VT)となるために、電源電圧VCCが低くなればなる程
メモリセル4への書込み直後のハイレベルが低くなる。
従って、メモリセル4への書込み直後は、セル情報が低
くなってリード動作ができず、その結果、低電圧動作の
阻止要因となっている。
【0006】すなわち、メモリセルの低電圧側での書込
み動作マージンが悪いために、低電圧動作ができないこ
とになる。ここで、低電圧時、メモリセルの書込みデー
タのハイレベルを高くするために、MOSトランジスタ
の閾値VT を低くすることや、いわゆるセルレシオを変
更する等の対策案がある。しかしながら、これ等対策で
は、逆に高電圧側でのメモリセルの動作マージンが悪化
する等のデメリットが生じることになる。
【0007】そこで、低電圧動作対策として考え出され
た方法として、トランスファゲートトランジスタのゲー
ト駆動のためのワード線Wを、電源電圧VCCよりも高い
VCC+VT に昇圧する様にし、メモリセルのハイレベル
をVCCと同じレベルとして書込む方法がある。
【0008】この方法によれば、メモリセルの高電圧側
での動作マージンを悪化させることなく、低電圧動作マ
ージンを改善することができ、低電圧動作が可能とな
る。この方法をワード線昇圧回路方式と称する。
【0009】ここで、このワード線昇圧回路方式のワー
ド線駆動回路について図3を用いて説明する。図3にお
いて、ワード線駆動回路5は昇圧電圧発生回路1による
昇圧電圧(VCC+VT )により動作するものであり、行
デコーダ回路3の出力に従ってワード線Wを駆動制御す
るものである。
【0010】行デコーダ回路3はナンドゲートNAND
からなり、行アドレス信号An 〜Anmが全てハイレベル
となったときに、ローレベルの信号を生成してワード線
駆動回路5へ供給する。
【0011】ワード線駆動回路5は活性化信号XESが
ハイレベル、非活性化信号(反転XES)がローレベル
のときに、活性化されて、行デコーダ回路3のローレベ
ルの出力を反転増幅して、(VCC+VT )のハイレベル
へワード線Wを駆動するものである。
【0012】ワード線駆動回路5の構成について説明す
る。昇圧電圧発生回路1の出力電圧(VCC+VT )とワ
ード線Wとの間に、PチャンネルMOSトランジスタQ
P2が設けられており、そのゲートは回路節点Aに接続さ
れている。このトランジスタはワード線Wを選択状態に
駆動する駆動トランジスタである。
【0013】ワード線Wとアースとの間に、Nチャンネ
ルMOSトランジスタQN5が設けられており、そのゲー
トには非活性化信号が印加されている。このトランジス
タはワード線Wを非選択状態にリセットするリセットト
ランジスタである。
【0014】昇圧電圧発生回路の出力電圧と回路節点A
との間に、PチャンネルMOSトランジスタQP1が設け
られており、そのゲートにはワード線Wが接続されてい
る。
【0015】回路節点Aと行デコーダ回路3の出力との
間には、NチャンネルMOSトランジスタQN3が設けら
れており、そのゲートには活性化信号XESが供給され
ている。
【0016】トランジスタQN5に並列にNチャンネルト
ランジスタQN4が設けられており、そのゲートには行デ
コーダ回路3の出力が印加されている。
【0017】かかる構成において、活性化信号XESが
ハイレベルにあって、かつアドレス信号An 〜Anmが全
てハイレベルになると、ナンドゲートNANDの出力が
ローレベルとなり、回路節点Aがローレベルになる。こ
れにより、トランジスタQP2がオンとなってワード線W
に昇圧電圧発生回路1による昇圧電圧(VCC+VT )が
供給されてワード線がハイレベルに駆動されることにな
る。
【0018】このとき、非活性化信号は当然にローレベ
ルであるから、トランジスタQN5はオフであり、またナ
ンドゲートNANDの出力もローレベルであるから、ト
ランジスタQN4もオフとなっている。
【0019】ワード線の駆動を行わない場合には、活性
化信号XESはローレベルに、その反転信号である非活
性化信号はハイレベルとなり、トランジスタQN5がオン
となり、ワード線Wはローレベルとなって非活性状態と
なる。このとき、トランジスタQN3はオフになっている
ので、回路節点AはオントランジスタQP1の作用により
(VCC+VT )となり、そのために、トランジスタQP2
はオフとなる。
【0020】このとき、ワード線Wがローレベルになる
条件を考える。ワード線Wをハイレベルからローレベル
にする直前は、トランジスタQP2がオンしているため
に、トランジスタQP2とトランジスタQN5とのサイズレ
シオが重要となってくる。すなわち、ワード線をハイレ
ベルからローレベルにするには、トランジスタQP2に対
してトランジスタQN5のサイズを十分大きくして、トラ
ンジスタQP1をオンさせる迄ワード線Wのレベルをロー
へ下げる必要がある。
【0021】このことにより、トランジスタQP1がオン
になり、節点Aのノードが(VCC+VT )になること
で、トランジスタQP2がオフとなってワード線Wがロー
レベルとなり得ることになる。
【0022】トランジスタQP2とQN5とのサイズレシオ
をゲート幅で考えると、例えばトランジスタQP2のゲー
ト幅に対してトランジスタQN5のゲート幅は約2.5倍
以上とする必要が生じる。
【0023】
【発明が解決しようとする課題】この様なワード線駆動
回路では、メモリアクセススピードを高速化するために
は、トランジスタQP2の駆動能力を大きくしてワード線
Wのハイレベルへの立上がりを高速化する必要がある。
そのためには、このトランジスタQP2のサイズを大きく
設定する必要がある。
【0024】このトランジスタQP2を大きくすればする
程、今度は逆にワード線Wの立下げを行う場合のトラン
ジスタQN5のサイズを、前述した如くトランジスタQP2
に対して数倍に設定することが必要になる。
【0025】すなわち、アクセスの高速化を行おうとす
ると、ワード線駆動回路のサイズは非常に大きなものと
なってしまい、従って、従来のこの種のワード線駆動回
路では、集積度の点でトランジスタQP2をある程度以上
大きくすることができず、よってアクセス高速化には限
界があるという欠点がある。
【0026】本発明の目的は、アクセス高速化を図って
もMOSトランジスタのサイズを大にする必要がない半
導体記憶回路のワード線駆動回路を提供することであ
る。
【0027】
【0028】
【課題を解決するための手段】 本発明によれば、 半導体
記憶回路の電源電圧を昇圧した昇圧電圧を動作電源とし
活性化信号に応答して行アドレス信号に従って前記半導
体記憶回路のワード線を駆動制御するワード線駆動回路
であって、前記昇圧電圧と前記ワード線との間に設けら
れ所定節点にゲートが接続された第1導電型の第1のM
OSトランジスタと、前記ワード線と基準電位との間に
設けられゲートに前記活性化信号の逆相信号が供給され
た第2導電型の第2のMOSトランジスタと、前記昇圧
電圧と前記所定節点との間に設けられゲートに前記ワー
ド線が接続された第1導電型の第3のMOSトランジス
タと、前記所定節点と前記行アドレス信号のデコード信
号出力との間に設けられゲートに前記活性化信号が供給
された第2導電型の第4のMOSトランジスタと、前記
第2のMOSトランジスタと並列に設けられ前記デコー
ド信号出力がゲートに供給された第2導電型の第5のM
OSトランジスタと、前記第3のMOSトランジスタに
並列に設けられゲートに前記逆相信号が供給された第2
導電型の第6のMOSトランジスタと、を有することを
特徴とするワード線駆動回路が得られる。
【0029】
【発明の実施の形態】本発明の作用は次の如くである。
ワード線Wをハイレベル駆動するための駆動MOSトラ
ンジスタをすばやくオフさせるために、非活性化信号に
応答して、オンするMOSトランジスタを設け、駆動ト
ランジスタのゲート電位を、当該オントランジスタによ
り直ちに当該駆動トランジスタがオフとなる電圧まで上
昇させる様にすることで、ワード線Wをローレベルにす
るためのMOSトランジスタとのサイズレシオを大とす
る必要がなくなる。
【0030】以下に本発明の実施例について図面を用い
て説明する。
【0031】図1は本発明の実施例の回路図であり、図
3と同等部分は同一符号により示している。図3の従来
例と異なる部分について述べると、Pチャンネルトラン
ジスタQP1に並列にNチャンネルトランジスタQN6を設
け、このトランジスタQN6のゲート活性化信号XESと
は逆相の非活性化信号を印加するものである。他の構成
は図3の回路と同一であり、その説明は省略する。
【0032】かかる構成において、活性化信号XESが
ハイレベルとなって回路が活性化されたときの動作は図
3の回路のそれと同じである。
【0033】次に、活性化信号XESがローレベルとな
り非活性化されると、その反転信号はハイレベルとなる
ので、トランジスタQN5及びQN6がオンとなり、ワード
線Wはローレベルにリセットされて非選択状態になる。
【0034】この場合、トランジスタQN6がオンとなる
点が図3の従来例と相違しており、このトランジスタQ
N6のオンにより節点Aすなわち、トランジスタQP2のゲ
ートが(VCC−VT )まで強制的上昇する。尚、このV
T はトランジスタQN6の閾値である。従って、トランジ
スタQP2がほとんどオフに近くなるので、トランジスタ
QN5のサイズを従来例より大としなくてもワード線を素
早くローレベルにリセットできることになるのである。
【0035】図1の実施例では、トランジスタQN5のゲ
ート幅はトランジスタQP5のゲート幅に対して約1.5
倍で良く、例えば、トランジスタQP2のゲート幅を8μ
mとすると、トランジスタQN5のそれは12μmで良い
が図3の例ではトランジスタQN5は20μmとする必要
があり、リセットトランジスタQN5のサイズだけでは、
8μmも小さくすることができる。
【0036】尚、新たに付加したトランジスタQN6のサ
イズは4μmで良いために、実質的には4μmのサイズ
縮小が図れるものである。実際には、トランジスタQP2
のゲート幅を大に選定すればする程その効果は大となる
こと明らかである。
【0037】
【発明の効果】本発明によれば、アクセス高速化のため
に、ワード線駆動トランジスタのサイズを大としても、
ワード線リセットトランジスタのサイズを従来例よりも
小とすることができるので、高速性を維持して高集積化
に適したワード線駆動回路が得られるという効果があ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例の回路図である。
【図2】一般的な高抵抗負荷型のSRAMのセルを示す
図である。
【図3】従来のワード線駆動回路を示す図である。
【符号の説明】
1 昇圧電圧発生回路 3 行デコーダ回路 4 メモリセル 5 ワード線駆動回路 QP1,QP2 Pチャンネルトランジスタ QN1〜QN6 Nチャンネルトランジスタ

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半導体記憶回路の電源電圧を昇圧した昇
    圧電圧を動作電源とし活性化信号に応答して行アドレス
    信号に従って前記半導体記憶回路のワード線を駆動制御
    するワード線駆動回路であって、 前記昇圧電圧と前記ワード線との間に設けられ所定節点
    にゲートが接続された第1導電型の第1のMOSトラン
    ジスタと、 前記ワード線と基準電位との間に設けられゲートに前記
    活性化信号の逆相信号が供給された第2導電型の第2の
    MOSトランジスタと、 前記昇圧電圧と前記所定節点との間に設けられゲートに
    前記ワード線が接続された第1導電型の第3のMOSト
    ランジスタと、 前記所定節点と前記行アドレス信号のデコード信号出力
    との間に設けられゲートに前記活性化信号が供給された
    第2導電型の第4のMOSトランジスタと、 前記第2のMOSトランジスタと並列に設けられ前記デ
    コード信号出力がゲートに供給された第2導電型の第5
    のMOSトランジスタと、 前記第3のMOSトランジスタに並列に設けられゲート
    に前記逆相信号が供給された第2導電型の第6のMOS
    トランジスタと、 を有することを特徴とするワード線駆動回路。
  2. 【請求項2】 前記第1の導電型はPチャンネルであ
    り、前記第2の導電型はNチャンネルであることを特徴
    とする請求項1記載のワード線駆動回路。
  3. 【請求項3】 前記半導体記憶回路はスタティック型メ
    モリであり、これ等メモリと共に集積化されていること
    を特徴とする請求項1,2いずれか記載のワード線駆動
    回路。
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JP2001126473A (ja) 1999-10-29 2001-05-11 Oki Electric Ind Co Ltd ワード線リセット回路を含むメモリ回路及びワード線のリセット方法
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