JP3088340B2 - 半導体記憶装置 - Google Patents

半導体記憶装置

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JP3088340B2
JP3088340B2 JP09160707A JP16070797A JP3088340B2 JP 3088340 B2 JP3088340 B2 JP 3088340B2 JP 09160707 A JP09160707 A JP 09160707A JP 16070797 A JP16070797 A JP 16070797A JP 3088340 B2 JP3088340 B2 JP 3088340B2
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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、半導体記憶装置に
関し、特に、I/Oマスク可能なブロックライト動作を
用するシンクロナスDRAMなどに代表される複数のビ
ット線と共通のデータ線を設け、このデータ線を電源レ
ベルにプリチャージ動作を有する半導体記憶装置に関す
る。
【0002】
【従来の技術】図3は、従来のこの種の半導体記憶装置
を示す回路図である。この装置は、制御信号φSPとφ
SNとに接続されたNチャネル型MOSFET(以下N
MOSTと称する)3,4と、Pチャネル型MOSFE
T(以下PMOSTと称する)6,7により構成された
センスアンプ部cが、ビット線対BL1,BL1B(反
転値)に接続され、制御信号φ1をゲート入力とするN
MOST1,2を介して共通のデータ線IOBT,IO
BN(反転値)に接続されている。また、ビット線対B
L1,BL1B(反転値)は、制御信号φWLをゲート
入力とするNMOST5を介して容量10が接続されて
いる。そして、共通のデータ線IOBT,IOBN(反
転値)に対して並列に複数台(n台)接続された構成と
なっている。更に、共通のデータ線IOBT,IOBN
(反転値)は、制御信号φW,φDを入力とし、共通デ
ータ線IOBT,IOBN(反転値)に出力するクロッ
クドインバータ11とクロックドバッファ12とで構成
されたライトコントロール部bと、制御信号φPをゲー
ト入力としたPMOST8,9を介して電源に接続され
ているプリチャージ部aを配置している。
【0003】図4は、従来例の動作波形を示す図であ
る。図4を用いて図3のブロックライト時のI/0マス
ク動作を説明する。
【0004】まず、1/2電源プリチャージの方式の場
合、タイミングT1において制御信号φSP,φSN
と、ビット線対BL1,BL1B(反転値)と、複数の
ビット線対BLn,BLnB(反転値)とは、予め、1
/2電源レベルにイコライズされている。また、制御信
号φP,φW,φWL,φDは、接地レベルに、共通の
データ線IOBT,IOBN(反転値)は、電源レベル
にブリチャージされている。
【0005】タイミングT2において、制御信号φWL
が活性化されると、セル部dからビット線BL1および
複数のビット線BLnに、容量10と複数の容量10n
との電荷(以下メモリセルデータと称する)が、NMO
ST5および複数のNMOST5nを介して伝えられ
る。その後、制御信号φSP,φSNの活性化に伴いセ
ンスアンプ部cによって増幅される。
【0006】タイミングT3において、ビット線BL1
は、センスアンプ部cのNMOST3より接地レベル
へ、ビット線BL1B(反転値)は、センスアンプ部c
のPMOST7より電源レベルへ、複数のビット線BL
nは、センスアンプ部cの複数のPMOST6nより電
源レベルへ、複数のビット線BLnB(反転値)は、セ
ンスアンプ部cのNMOST4nより接地レベルヘそれ
ぞれ至らしめられる。
【0007】タイミングT4において、ブロックライト
では、制御信号φ1と複数のφnとを一斉に活性化状態
にする為、共通のデータ線IOBT,IOBN(反転
値)に各ビット線のレベルが伝達され、メモリセルデー
タの競合が生じる。この時、I/0マスク動作は、制御
信号φP,φWを接地レベルとし、プリチャージ部aの
PMOST8とPMOST9とによって、共通のデータ
線IOBT,IOBN(反転値)を電源レベルのブリチ
ャージ状態に保つ。そして、センスアンプ部cによるメ
モリセル部dへの電荷供給動作を行わない様にする。共
通のデータ線IOBN(反転値)は、センスアンプ部c
の複数のNMOST4nとプリチャージ部aのPMOS
T9との能力比によって、電源レベルから接地レベルへ
変動する。ビット線BL1B(反転値)は、プリチャー
ジ部aのPMOST9と、センスアンプ部cのPMOS
T7と、複数のNMOST4nとの能力比によって制御
信号φ1をゲート入力とするNMOST2を介して、電
源レベルから接地レベルへ変動する。また、ビット線B
L1は、プリチャージ部aのPMOST8とセンスアン
プ部cのNMOST3と複数のPMOST6nとの能力
比によって、制御信号φ1をゲート入力とするNMOS
T1を介して接地レベルから電源レベルーNチャネル型
MOSFETのしきい値(以下VTNと称する)レベル
ヘ変動する。更に、複数のビット線BLnは、プリチャ
ージ部aのPMOST8と、センスアンプ部cのNMO
ST3と、複数のPMOST6nとの能力比によって、
複数の制御信号φnをゲート入力とする複数のNMOS
T1nを介して電源レベルヘ至らしめられる。また、視
数のビット線BLnBは、プリチャージ部aのPMOS
T9と、センスアンプ部cのPMOST7と、複数のN
MOST4nとの能力比によって、制御信号φnをゲー
ト入力とする複数のNMOST2nを介して接地レベか
ら電源レベルーVTNに変動する。
【0008】タイミングT5において、制御信号φ1と
複数の制御信号φnとを、非活性状態にすると、共通の
データ線IOBT,IOBNは、電源レベルのプリチャ
ージ状態になり、再びビット線対BL1は接地レベル
へ、BL1B(反転値)は電源レベルへ、複数のビット
線対BLnは電源レベルへ、複数のBLnB(反転値)
は接地レベルヘ至らしめられる。
【0009】タイミングT6において、制御信号φWL
を非活性状態にすることで、メモリセルヘのブロックラ
イトのI/0マスク動作が完了する。
【0010】以上のように、ブロックライトのI/0マ
スクは、制御信号φWLに対しての複数のメモリセル
(容量10〜10n)を複数の制御信号φ1〜φnによ
って選択し、ライトバッファ部bからの書き込み動作を
行わず現在のメモリセルデータを補償する動作である。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】以上、説明したよう
に、従来例においては、プリチャージ部aがPMOST
8,9のみの構成となっている。従って、ブロックライ
トのI/0マスク時において、共通のデータ線のプリチ
ャージレベルが電源レベルから接地レベルへ変動し、メ
モリセルのデータ破壊が生じるレベルまで下がる。これ
により、メモリセルデータ破壊が発生し、信頼性の高い
ブロックライト時のI/0マスク動作を行うことが出来
なくなるという問題を有する。
【0012】このI/Oマスク動作を行うことができな
くなるのは、図4に示す様に、ビット線対BL1,BL
1B(反転値)と、複数のビット線対BLn,BLnB
(反転値)とが、センスアンプ部cによって増幅された
レベルが異なった時である。その理由は、複数のビット
線BLnB(反転値)が接地レベルに活性化される為
に、センスアンプ部cの複数のMOST4nとNMOS
T2nとを介して、共通のデータ線IOBN(反転値)
のプリチャージレベルを、電源レベルから接地レベルへ
変動させるからである。そして、共通のデータ線IOB
N(反転値)がNMOST2のVTN以下になると、ビ
ット線BL1B(反転値)は、電源レベルから接地レベ
ルへ変動し始め、ビット線BL1とのレベル差を保つこ
とができなくなり、メモリセルのデータを補償できなく
なる。
【0013】また、従来例においては、プリチャージ部
aがPMOST8,9のみの構成であるため、ブロック
ライトのI/0マスク時において、共通のデータ線IO
BT,IOBNのプリチャージレベルを安定に保つこと
ができない。その理由は、プロセスパラメータの異なる
NMOST1と、複数のNMOST1nと、センスアン
プ部cのNMOST3,4と、PMOST6,7と、複
数のNMOST3n,4nと、PMOST6n,7nの
能力比で、共通のデータ線IOBT,IOBNのプリチ
ャージレベルが決定されているからである。
【0014】従って、本発明の目的は、上記問題を解消
すべく、メモリセルのデータ破壊を防止し、信頼性の高
いブロックライト時のI/Oマスク動作を行うことが出
来る半導体記憶装置を提供することにある。
【0015】また、本発明の他の目的は、PMOSTの
能力変動に対しても安定した共通データ線のブリチャー
ジレベル(電源レベル−VTN以上)を供給することが
できる半導体記憶装置を提供することにある。
【0016】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の半導体記憶装置は、複数のメモリセルに接
続される複数のビット線と、複数のビット線の各々を、
セレクター手段を介し共通接続された1対の相補のデー
タ線と、データ線をプリチャージするプリチャージ回路
と、書き込みデータを制御する書き込み制御回路と、ビ
ット線の電圧差をセンスし出力するセンスアンプ回路と
を備えた半導体記憶装置において、プリチャージ制御信
号により、データ線の各々の電源電圧レベルにプリチャ
ージする第1および第2の第一導電型MOSFETと、
センスアンプ回路内のディスチャージ経路に用いられた
トランジスタの総和と同じかより大きいトランジスタサ
イズであり、プリチャージ制御信号の反転信号により、
データ線を電源電圧レベルから第二の導電型MOSFE
Tのしきい値電圧分引いた電圧レベルにプリチャージす
る第1および第2の第二導電型MOSFETとを備え、
ブロックライト時のI/Oマスク動作時に、プリチャー
ジを行うことを特徴とする。
【0017】また、データ線のブリチャージ電圧の変動
を、電源電圧レベルから第二導電型MOSFETのしき
い値電庄分を引いた電圧に抑えるため、第一導電型MO
SFETより第二導電型MOSFETの駆動力の方が大
きいとのが好ましい。
【0018】
【0019】またさらに、プリチャージ制御信号を入力
し、第一導電型MOSFETに出力するインバータを備
えるのが好ましい。
【0020】また、第一導電型MOSFETがPMOS
Tであり、第二導電型MOSFETがNMOSTである
のが好ましい。
【0021】本発明の半導体装置は、特に、複数のメモ
リセルに接続される複数のビット線と、ビット線の各々
を、セレクター手段を介し共通接続された1対の相補の
データ線と、データ線をプリチャージするプリチャージ
回路と、書き込みデータを制御する書き込み制御回路
と、ビット線の電圧差をセンスし出力するセンスアンプ
回路とにより構成される半導体記憶装置において、プリ
チャージ制御信号により、データ線の各々の電源電圧レ
ベルにプリチャージする第1および第2の第一導電型M
OSFETと、プリチャージ制御信号の反転信号によ
り、データ線を電源電圧レベルから第二の導電型MOS
FETのしきい値電圧分引いた電圧レベルにプリチャー
ジする第1および第2の第二導電型MOSFETとを備
えたことを特徴とする。
【0022】また、データ線のブリチャージ電圧の変動
を、電源電圧レベルから第二の導電型MOSFETのし
きい値電庄分を引いた電圧に抑えるため、第一導電型M
OSFETより第二導電型MOSFETの駆動力が大き
いのが好ましい。
【0023】さらに、第二導電型MOSFETのトラン
ジスタサイズは、複数のセンスアンプ回路内のディスチ
ャージ経路に用いられたトランジスタの総和と同等、も
しくわそれ以上のトランジスタサイズであるのが好まし
い。
【0024】以上説明したように、本発明は、特に、複
数のビット線対を設けビット線と共通のデータ線とを配
置した半導体記憶装置において、共通のデータ線を電源
レベルにするプリチャージ部aにPMOST8,9と、
NMOST13,14を備えたことを特徴とする半導体
記憶装置である。
【0025】
【発明の実施の形態】次に、本発明の半導体装置の実施
例について図面を参照して説明する。
【0026】図1は、本発明の半導体記憶装置の第1の
実施例を示す回路図である。本実施例が従来例と異なる
部分は、共通のデータ線を電源レベルにするプリチャー
ジ部aである。このプリチャージ部aは、第一の制御信
号φPにより制御を受けて共通のデータ線を電源レベル
にプリチャージする第一および第二のPMOST8,9
と、制御信号φPを入力とする第一のインバータ15
と、第一のインバータ15の出力により制御を受けて共
通のデータ線IOBT,IOBN(反転値)を、電源レ
ベル−VTNにプリチャージする第一および第二のNM
OST13,14を備えている。
【0027】図2には、ブロックライト時のI/0マス
ク動作の各部の波形が示されている。従来例と同様、図
2に示す様に共通のデータ線IOBT,IOBN(反転
値)は、予め、制御信号φPを接地レベルにより電源レ
ベルへプリチャージされているとする。
【0028】まず、タイミングT2〜T3において、制
御信号φWLを活性化しメモリセルのデータをセンスア
ンプcにより増幅し、ビット線対BL1,BL1B(反
転値)と、複数のビット線対BLn,BLnB(反転
値)とに伝えておく。ここで、ブロックライト時のI/
0マスク動作する際、ビット線対BL1は接地レベル、
BL1B(反転値)は電源レベル、複数のビット線対B
Lnは電源レベル、BLnB(反転値)は接地レベルで
あるとする。この時、ブロックライトのI/0マスク動
作は、制御信号φP,φWを接地レベルにすることで、
ブリチャージ部aのPMOST8,9とNMOST1
3,14とによって共通のデータ線IOBT,IOBN
(反転値)を、電源レベルのプリチャージ状態に保つ。
そして、センスアンプ部cよるメモリセル部dへの電荷
供給動作を行わない様にする。
【0029】タイミングT4において、共通のデータ線
IOBN(反転値)は、センスアンプ部cのPMOST
7と、複数のNMOST4nと、プリチャージ部aのP
MOST9と、NMOST14との能力比によって、電
源レベルから接地レベルヘ変動する。この時、プリチャ
ージ部aのNMOST14は、センスアンプ部cの複数
のNMOST4nと同等の能力に設定している。また、
プリチャージ部aのPMOST9は、センスアンプ部c
のNMOST7と同等の能力に設定している。共通のデ
ータ線IOBN(反転値)のプリチャージレベルは、N
MOST14を介して電源レベル−VTNへ至らしめら
れる。よって、ビット線BL1B(反転値)は、制御信
号φ1をゲート入力とするNMOST2を介して電源レ
ベルに保たれる。また、ビット線BL1は、プリチャー
ジ部aのPMOST8と、NMOST13と、センスア
ンプ部cのNMOST3と、複数のPMOST6nとの
能力比によって制御信号φ1をゲート入力とするNMO
ST1を介して、接地レベルから電源レベル−VTNへ
変動する。複数のビット線BLnは、プリチャージ部a
のPMOST8と、NMOST13と、センスアンプ部
cのNMOST3nと、複数のPMOST6nとの能力
比によって、複数の制御信号φnをゲート入力とする複
数のNMOST1nを介して電源レベルへ至らしめられ
る。また、複数のビット線BLnBは、プリチャージ部
aのPMOST9と、NMOST14と、センスアンプ
部CのPMOST7と、複数のNMOST4nとの能力
比によって、複数の制御信号φnをゲート入力とする複
数のNMOST2nを介して、接地レベルから電源−V
TNレベルヘ変動する。
【0030】タイミングT5において、制御信号φ1と
複数の制御信号φnとを非活性状態にすると、共通のデ
ータ線IOBT,IOBN(反転値)は、プリチャージ
部aにより電源レベルのプリチャージ状態になる。その
時、ビット線BL1は、接地レベルへ、ビット線BL1
B(反転値)は、電源レベルへ、複数のビット線BL1
は、電源レベルへ、複数のビット線BL1B(反転値)
は、接地レベルへ至らしめられる。
【0031】タイミングT6において制御信号φWLを
非活性状態にすることで、メモリセルヘのブロックライ
トのI/0マスク動作が完了する。
【0032】このように、本実施例の半導体記憶装置
は、プリチャージ部aに第一の制御信号φPにより制御
を受けて共通のデータ線を電源にプリチャージする第一
および第二のPMOST8.9と、制御信号φPを入カ
とする第一のインパータ15と、第一のインバータ15
の出力により制御を受けて共通のデータ線を電源にブリ
チャージする第一および第二のNMOST13,14と
を備えていることを特徴とする。
【0033】
【発明の効果】以上説明した様に、本発明により、プリ
チャージ部aにPMOST8,9と、NMOST13,
14とを備えることにより、ブロックライトのI/0マ
スク動作時において、共通のデータ線のプリチャージレ
ベルを電源レベルーVTN以下への変動を阻止すること
ができる。これにより、メモリセルのデータ破壊を防止
し,信頼性の高いブロックライト時のI/Oマスク動作
を行うことが出来るようになる。
【0034】上記効果は、図2に示す様に、ビット線対
BL1、BL1B(反転値)と複数のビット線対BL
n、BLnB(反転値)がセンスアンプ部cよって増幅
されたレベルが反転した時でも可能となる。その理由
は、視数のビット線BLnB(反転値)が接地レベルに
活性化される為にセンスアンプ部cの複数のNMOST
4nと、NMOST2nとを介して共通のデータ線IO
BN(反転値)のプリチャージレベルを電源レベルから
接地レベルヘ変動させるからである。しかし、プリチャ
ージ部aは、センスアンプ部cの複数のNMOST4n
と同等の能力に設定しているNMOST14を備えるこ
とで共通のデータ線のプリチャージレベルを電源レベル
−VTN以下への変動を阻止する。そのため、ビット線
対BL1,BL1B(反転値)は、メモリセルのデータ
を補償するレベル差を保つことができる。
【0035】また、本発明では、共通のデータ線IOB
T,I0BNと、ビット線対BL1,BL1B(反転
値)と、複数のビット線BL1,BLnB(反転値)の
間に接続されているNMOST1,2と、複数のNMO
ST1n,2nと同じプロセスパラメータであるVTN
を要するNMOST13,14とを使用する。その為、
PMOST8,9の能力変動に対しても安定した共通デ
ータ線のブリチャージレベル(電源レベル−VTN以
上)を供給することができる。これにより、ブロックラ
イト時、I/0マスク動作において共通のデータ線のプ
リチャージレベルを電源レベル−VTN以上に安定化す
ることができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第一の実施例の半導体記憶装置を示す
回路図である。
【図2】図1におけるブロックライトのI/Oマスク動
作を示すタイミング図である。
【図3】従来の半導体記憶装置を示す回路図である。
【図4】図4におけるブロックライトのI/Oマスク動
作を示すタイミング図である
【符号の説明】
1,2,3,4,5,13,14 Nチャネル型MOS
FET 1n,2n,3n,4n,5n Nチャネル型MOSF
ET 6,7,6n,7n,8,9 Pチャネル型MOSFE
T 1O,10n 容量 11 クロツドインバータ 12 クロツドバッファ 15 インバータ a プリチャージ部 b ライトコントロール部 c センスアンプ部 d セル部 φW,φD,φSP,φSN,φP,φ1,φn,φW
L 制御信号 BL1、BL1B、BLn,BLnB ビット線 IOBT,IOBN 共通のデータ線 T1,T2,T3,T4,T5,T6 期間
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G11C 11/40 - 11/409

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】複数のメモリセルに接続される複数のビッ
    ト線と、 前記複数のビット線の各々を、セレクター手段を介し共
    通接続された1対の相補のデータ線と、 前記データ線をプリチャージするプリチャージ回路と、 書き込みデータを制御する書き込み制御回路と、 前記ビット線の電圧差をセンスし出力するセンスアンプ
    回路と、 を備えた半導体記憶装置において、 プリチャージ制御信号により、前記データ線の各々の電
    源電圧レベルにプリチャージする第1および第2の第一
    導電型MOSFETと、前記センスアンプ回路内のディスチャージ経路に用いら
    れたトランジスタの総和と同じかより大きいトランジス
    タサイズであり、 前記プリチャージ制御信号の反転信号
    により、前記データ線を前記電源電圧レベルから第二の
    導電型MOSFETのしきい値電圧分引いた電圧レベル
    にプリチャージする第1および第2の第二導電型MOS
    FETと、 を備え、前記第一および第二導電型MOSFETは、ブ
    ロックライト時のI/Oマスク動作時に、プリチャージ
    を行うことを特徴とする半導体記憶装置。
  2. 【請求項2】前記データ線のプリチャージ電圧の変動
    を、電源電圧レベルから前記第二導電型MOSFETの
    しきい値電圧分を引いた電圧に抑えるため、前記第一導
    電型MOSFETより前記第二導電型MOSFETの駆
    動力の方が大きいことを特徴とする、請求項1に記載の
    半導体記憶装置。
  3. 【請求項3】 前記プリチャージ制御信号を入力し、前記
    第一導電型MOSFETに出力するインバータを備えた
    ことを特徴とする、請求項1または2に記載の半導体記
    憶装置。
  4. 【請求項4】 前記第一導電型MOSFETがPチャネル
    型MOSFETであり、前記第二導電型MOSFETが
    Nチャネル型MOSFETであることを特徴とする、
    求項1〜3のいずれかに記載の半導体記憶装置
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