JP2940127B2 - 半導体装置 - Google Patents

半導体装置

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JP2940127B2 JP2264092A JP26409290A JP2940127B2 JP 2940127 B2 JP2940127 B2 JP 2940127B2 JP 2264092 A JP2264092 A JP 2264092A JP 26409290 A JP26409290 A JP 26409290A JP 2940127 B2 JP2940127 B2 JP 2940127B2
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【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は半導体装置に関し、特にデータ線対のデータ
をイコライズするイコライズトランジスタを有する半導
体装置に関する。
[従来の技術] 従来、データ線のデータ出力遷位を高速にする目的で
データ線イコライズ方式が提案されていた。
第5図は従来装置におけるデータ線対とイコライズト
ランジスタを示す図であり、スタティクランダムアクセ
スメモリ(SRAM)におけるビット線部の構成を例に取り
上げてある。
第5図において、11、12はメモリセルであり、例えば
ワードラインWL1で選択されたメモリセル11はデータ線
対D・に相補のデータを出力する。14はデータ線負荷
回路であり、電源線とデータ線対D・間に接続され、
データ線対D・を所定電位にクランプする。13はデー
タ線対D・に出力される相補のデータをイコライズす
るためのイコライズトランジスタであり、Pチャンネル
トランジスタで構成される。ここで、Pチャンネルイコ
ライズトランジスタ13のゲート電極には、書き込み動作
時Highレベル、読みだし動作時Lowとなる内部書き込み
制御信号WEが接続されている。
上記のように構成された従来装置の動作は以下のよう
になる。
書き込み動作時、データ線対D・には書き込みデー
タが出力され、ワードラインで選択されたメモリセルで
データが書き込まれる。この時Pチャンネルトランジス
タ13のゲート電極はHighレベルであり、前記トランジス
タは非導通状態となる。
読みだし動作時、データ線対D・には選択メモリセ
ルのデータが出力される。この時、Pチャンネルトラン
ジスタ13のゲート電極はLowレベルであり、前記トラン
ジスタは導通状態となる。例えばメモリセル12が選択さ
れた後メモリセル11が選択される読みだし動作を考える
と、前述のようにPチャネルトランジスタ13が導通状態
にあるため、WL2が立ち下がりメモリセル12が非選択に
なると同時にPチャンネルトランジスタ13によりデータ
線対D・の電位は均一化される。すなわち、WL1が立
ち上がる前にあらがじめデータ線対D・のデータがイ
コライズされるため、メモリセル11が選択された後メモ
リセル11のデータがデータ線対D・に出力されるまで
の時間を高速化を実現することができた。
[発明が解決しようとする課題] 上記のような従来の半導体装置は、以上のように構成
されているため、以下のような問題がある。
第5図においてPチャンネルトランジスタ13のゲート
電極は読みだし動作時常にLowレベルであり、前記Pチ
ャンネルトランジスタ13は常に導通している。通常メモ
リセルのストアノード電位のLowレベルは0Vではなく、
負荷回路14や導通したPチャンネルトランジスタ13によ
り1V程度に上昇する。電源電圧が十分高い場合、たとえ
ば5V以上では、メモリセルのストアノード電位のHighレ
ベルが十分高いためメモリセル内のデータを脅かすこと
無く当初の目的を実現できるが、電源電圧が低くなると
メモリセル内ストアノードのHighデータ側の電位が低く
なるためメモリセルストアノード間の電位差が減少し、
データが反転しやすくなるという危険性が生じてくる。
また、Pチャンネルトランジスタ13が導通しているこ
とによりデータ線対D・の信号振幅が減少するが、低
電源電圧側ではその影響が大きくなり更に減少するた
め、前記データ線対D・が入力されるセンスアンプの
動作が不安定になる危険性が生ずる。
上記のように、従来の半導体装置では前記Pチャンネ
ルトランジスタ13が読み出し時常時導通していることに
より低電源電圧側での動作マージンが減少するという問
題点を有していた。
本発明はかかる課題を解決するためになされたもので
あり、低電源電圧側での動作マージンを減少させること
なく、データ線イコライズ方式を用いることによる高速
化を実現した半導体装置を得ることを目的とする。
[課題を解決するための手段] 本発明の半導体装置は、少なくとも一組以上の一組の
相補のデータが出力されるデータ線と、各データ線対を
イコライズするためのイコライズトランジスタを有する
半導体装置において、前記イコライズトランジスタのゲ
ート電位を制御する制御信号を出力するイコライズ制御
回路を備え、前記イコライズ制御回路は、電源電圧に応
じて前記制御信号を可変することを特徴とする。
また、前記イコライズ制御回路は、電源電圧が第1の
値の場合は、第1の制御信号を出力し、電源電圧が前記
第1の値より大きな第2の値の場合は、前記第1の制御
信号よりも前記イコライズトランジスタの能力を大きく
できる第2の制御信号を出力することを特徴とする。
また、前記イコライズ制御回路は、電源電圧の分圧電
圧を生成する分圧回路と、前記分圧電圧に基づき導通状
態が制御される制御トランジスタと、前記制御トランジ
スタと共に電源間に直列接続される電圧印可手段とを有
することを特徴とする。
[作用] 本発明における半導体装置は、所定電源電圧以下では
イコライズトランジスタのゲート電極電位が前記イコラ
イズトランジスタが非導通もしくは能力が下がるように
設定される。
[実施例] 第1図は本発明におけるデータ線対とイコライズトラ
ンジスタを示す図であり、メモリセル11、12、データ線
負荷回路14、イコライズトランジスタ13の構成は、イコ
ライズトランジスタ13のゲート電極が第2図で示される
イコライズ制御回路の出力▲▼に接続されることを
除いて第5図に示された従来装置の構成と同一である。
第2図はイコライズ制御回路であり、電源線と接地線
間に直列に接続される抵抗R1、R2と、ゲート電極が接地
線に接続されるPチャンネルトランジスタ24と、ゲート
電極が前記抵抗R1、R2の中間点VAに接続されるNチャ
ンネルトランジスタ23とにより構成される。このイコラ
イズ制御回路の出力▲▼はPチャンネルトランジス
タ24とNチャンネルトランジスタ23の両ドレイン間より
取り出され、前述のようにイコライズトランジスタ13の
ゲート電極に接続される。
第3図は前記イコライズ制御回路の電源線電位VDDに
対する動作特性を示す特性図であり、横軸VDDに対して
▲▼、VAの電位が示されている。第3図に基づい
てイコライズ制御回路の動作を説明する。
VAの電位は電源線電位VDDを抵抗R1、R2で分圧した
値であり、 VA=R2/(R1+R2)×VDD となる。電源線電圧VDDが上昇すると上記関係を満たし
ながら上昇し、VAがNチャンネルトランジスタ23のVT
HNと同一となるVDD1以上では、Nチャンネルトランジ
スタ23は導通する。一方Pチャンネルトランジスタ24の
ゲート電極は接地線に接続されているため常時導通状態
にあり、電源線電位がVDD1以上では▲▼の電位は
VDDとなる。ここで、Nチャンネルトランジスタ23の能
力をPチャンネルトランジスタ24に比べ十分大きくして
おくと、電源線電位がVDD1以上でNチャンネルトラン
ジスタ23が導通するとVAはほぼ接地線の電位となり電
源線電位VDDに対する特性は第3図のようになる。
上記のような電源電圧特性を持った▲▼がゲート
電極に接続されるPチャンネルトランジスタ13は、電源
線電位VDDがVDD1以下では非導通状態になるためイコ
ライズ動作を行わず、VDD1以上では導通状態になるた
めイコライズ動作を行うようになる。従ってVDD1以下
の低電圧領域、すなわちメモリセルのストアノードのHi
gh電位が低く安定性が低下する領域では、イコライズ動
作によりその安定性が更に悪化するのを防ぐことがで
き、VDD1以上の高電圧領域、すなわちメモリセルのス
トアノードのHigh電位が高く安定性が十分な領域では、
本来のイコライズ動作の目的である高速化実現すること
ができる。
イコライズ動作の切り替わりとなるVDD1の値は VDD1=(R1+R2)×VTHN/R2 で表され、抵抗R1、R2の抵抗比及びNチャンネルトラン
ジスタ23のしきい値電圧VTHNで任意に変えられるた
め、回路構成、要求特性に合わせて設定することができ
る。また、抵抗R1、R2を流れる直流電流は、例えば高抵
抗多結晶シリコン等を用いて構成すれば非常に少ない電
流とすることができ、R1、R2に直列にトランジスタを挿
入しそのゲートを内部チップ選択信号等で制御する構成
をとればチップ非選択時の消費電流を抑えることができ
る。
第4図はイコライズ制御回路の別の実施例を示す図で
あり、第2図で示したイコライズ制御回路のVA点と接
地線間にNチャンネルトランジスタ25を挿入し、そのゲ
ートを内部書き込み制御信号WEに接続したものである。
第4図において、信号WEがHighすなわち書き込み状態に
あるときNチャンネルトランジスタ25は導通状態とな
り、いかなる電源線電幾においてもVAの電位は0Vとな
るため、▲▼はHigh固定すなわちイコライズを行わ
ない状態となる。一方、信号WEがLowすなわち読みだし
状態にあるときNチャンネルトランジスタ25は非導通状
態となり、▲▼は前述の電源線電位により変化する
動作となる。従って、第4図のイコライズ制御回路の構
成は、第五図の従来回路と同様な書き込み制御信号によ
る制御機能が付加されたイコライズ動作を実現したもの
である。尚、第4図の実施例では内部書き込み制御信号
WEを接続してあるが、例えばアドレス信号遷位変化検出
信号(ATD)等を接続しても有効であることは明かであ
る。
[発明の効果] 以上説明したように、本発明の本構成によればデータ
線等のイコライズ動作を電源線電位により選択的、特に
所定電位以上で行うことができるため、低電源線電位時
に問題となるメモリセルの安定性低下、センスアンプ入
力振幅不足等の問題を悪化させること無しに、データ伝
搬の高速化実現という本来のイコライズの目的を達成す
ることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明における実施例を示す半導体装置の構成
回路図、第2図は本発明におけるイコライズ制御回路の
実施例を示す回路図、第3図は第2図におけるイコライ
ズ制御回路の動作特性を示す特性図、第4図は本発明に
おけるイコライズ制御回路の別の実施例を示す回路図。 第5図は従来装置における半導体装置の構成を示す回路
図。 尚、図中同一符号は同一、もしくは相当部を示す。 11、12……メモリセル 13……イコライズトランジスタ 14……データ線負荷回路 21、22……抵抗 23……Nチャンネルトランジスタ 24……Pチャンネルトランジスタ 25……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】少なくとも一組以上の一組の相補のデータ
    が出力されるデータ線と、各データ線対をイコライズす
    るためのイコライズトランジスタを有する半導体装置に
    おいて、 前記イコライズトランジスタのゲート電位を制御する制
    御信号を出力するイコライズ制御回路を備え、 前記イコライズ制御回路は、電源電圧に応じて前記制御
    信号を可変することを特徴とする半導体装置。
  2. 【請求項2】前記イコライズ制御回路は、電源電圧が第
    1の値の場合は、第1の制御信号を出力し、電源電圧が
    前記第1の値より大きな第2の値の場合は、前記第1の
    制御信号よりも前記イコライズトランジスタの能力を大
    きくできる第2の制御信号を出力することを特徴とする
    請求項1記載の半導体装置。
  3. 【請求項3】前記イコライズ制御回路は、 電源電圧の分圧電圧を生成する分圧回路と、 前記分圧電圧に基づき導通状態が制御される制御トラン
    ジスタと、 前記制御トランジスタと共に電源間に直列接続される電
    圧印可手段とを有することを特徴とする請求項1又は2
    いずれか記載の半導体装置。
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