JP3370656B2 - 半導体記憶装置 - Google Patents

半導体記憶装置

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JP3370656B2 JP2001189106A JP2001189106A JP3370656B2 JP 3370656 B2 JP3370656 B2 JP 3370656B2 JP 2001189106 A JP2001189106 A JP 2001189106A JP 2001189106 A JP2001189106 A JP 2001189106A JP 3370656 B2 JP3370656 B2 JP 3370656B2
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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、大容量メモリーに適し
たワード線昇圧方式を用いた半導体記憶装置に関する。
【0002】
【従来の技術】一般に、DRAM(ダイナミック・ラン
ダム・アクセス・メモリー)では、耐ノイズ特性および
動作マージンを良くするために、ワード線に電源電位プ
ラス閾値電圧以上の電圧を加えて、このワード線に継な
がるメモリーセルに電源電位を書き込む方法すなわちワ
ード線昇圧方式が採られている。
【0003】従来、ワード線昇圧方式を用いた半導体記
憶装置としては、図7に示すものがある。図7におい
て、CWはワード線Wが有する配線容量であって、この
配線容量CWの値は数pFである。C4は上記ワード線
Wを昇圧するための出力線Aの配線容量であって、この
C4の配線容量の値はCWの配線容量の値よりもかなり
大きい値である。また。C1は上記出力線Aを(電源電
圧Vcc+閾値電圧Vth)以上に昇圧するためのコン
デンサであって、このC1の容量の値は、上記出力線A
の配線容量C4の値よりも大きな値である。この半導体
記憶装置は、図8のタイミング図に示すように、プリチ
ャージ期間には、プリチャージ信号/PREがHレベル
になって、トランジスタTN1がオンして、コンデンサ
C1が電源電位Vccにプリチャージされる。このと
き、上記出力線Aの配線容量C4も充電されて電源電位
Vccになっている。また、このとき、イネーブル信号
XVALIDおよびデコーダー回路のデコード信号Ai
R,AjRは共にLレベルであって、ワード線Wと出力
線Aとは、継ながっておらず、ワード線Wは接地して、
接地電位になっている。上記プリチャージ期間が終わる
と、プリチャージ信号/PREがLレベルになる。次
に、上記イネーブル信号XVALIDがHレベルにな
り、2個のインバータを介して、上記コンデンサC1の
一方の電極電位を突き上げる。このため、上記コンデン
サC1は上記出力線Aの配線容量C4に電荷を供給し、
上記出力線Aは(電源電位Vcc+閾値電圧Vth)以
上の電位になる。そして、次に、上記デコード信号Ai
R,AjRもHレベルになって、ワード線Wが非接地と
なると共に、上記出力線Aに継ながって、上記ワード線
Wは(電源電位Vcc+閾値電圧Vth)以上の電位に
昇圧されるのである。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記従来の
半導体記憶装置では、上記ワード線Wが選択される毎
に、上記ワード線Wの配線容量CW(数pF)分の電荷
が動くだけでなく、上記コンデンサC1の電荷が上記出
力線Aの配線容量C4へも動く。したがって、CW+C
1+C4の約50pF分の電荷が動くので、消費電流が
多くなるという問題がある。
【0005】そこで、本発明の目的は、消費電流が少な
いワード線昇圧方式を用いた半導体記憶装置を提供する
ことにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明(第1発明)の半
導体記憶装置は、ワード線選択時に、該ワード線にスイ
ッチング素子を介して接続されて、上記ワード線の電位
を昇圧するための出力線と、上記出力線に電荷を供給し
て、上記出力線の電位を、(電源電位Vcc+閾値電圧
Vth)以上の電位に昇圧する第1の昇圧回路と、上記
出力線に電荷を供給して、上記出力線の電位を、(電源
電位Vcc+閾値電圧Vth)以上の電位に昇圧する第
2の昇圧回路と、上記出力線の電位を検出して、プリチ
ャージ期間にもワード線選択時にも常に、上記出力線の
電位を、(電源電位Vcc+閾値電圧Vth)以上の一
定電位に昇圧するように、上記第1の昇圧回路を制御す
る昇圧電位検出回路とを備えたことを特徴とするもので
ある。
【0007】また、本発明(第2発明)の半導体記憶装
置は、上記第1発明の半導体記憶装置に於いて、上記第
2の昇圧回路は、ワード線選択時のみ、上記出力線の電
位を、(電源電位Vcc+閾値電圧Vth)以上の電位
に昇圧することを特徴とするものである。
【0008】更に、本発明(第3発明)の半導体記憶装
置は、上記第2発明の半導体記憶装置に於いて、上記第
2の昇圧回路には、ディレイ回路が接続されており、ワ
ード線が選択されてから、上記ディレイ回路により遅延
された一定時間経過後に、上記第2の昇圧回路の昇圧動
作を自動的に停止させることを特徴とするものである。
【0009】また、本発明(第4発明)の半導体記憶装
置は、上記第1発明、第2発明、または第3発明の半導
体記憶装置に於いて、上記出力線を所定の電位に充電す
る充電回路を更に備えたことを特徴とするものである。
【0010】
【作用】上記構成によれば、上記ワード線を所定の電位
に昇圧するための出力線は、上記昇圧回路から電荷を供
給されて、昇圧する。このとき、昇圧電位検出回路は、
上記出力線の電位を検出して、上記出力線の電位を所定
の電位に維持するように、上記昇圧回路を制御するの
で、上記出力線の電位は、所定の電位に一定に維持され
ることになる。したがって、上記ワード線が上記出力線
に接続される毎に、上記ワード線の配線容量分の電荷の
みが、上記昇圧回路から、出力線を介して、上記ワード
線に供給され、一定電位に維持されている上記出力線の
配線容量分の電荷および上記出力線に継ながる他のコン
デンサの容量分の電荷が動くことはない。このため、消
費電力が抑えられる。
【0011】
【実施例】以下、本発明を図示の実施例により詳細に説
明する。
【0012】図1は本発明の第1の実施例のワード線昇
圧方式の半導体記憶装置の回路図である。図1におい
て、CW1はワード線W1が有する配線容量であって、
この配線容量の値は数pFである。C2は出力線Bの配
線容量を含むコンデンサであって、このC2の容量の値
は上記ワード線W1の配線容量CW1よりもかなり大き
な数10pF程度の値である。また、昇圧回路1は上記
出力線Bに電荷を供給して、出力線Bの電位を昇圧する
機能を有している。上記昇圧回路1は図4に示す構成か
らなっている。そして、昇圧電位検出回路としての電位
検出回路は、上記出力線Bの電位を検出して、上記出力
線Bの電位が(電源電位Vcc+閾値電圧Vth)以上
の所定の電位に維持されるように、上記昇圧回路1の動
作のオンオフを制御する。また、プリチャージ回路は、
図5に示す構成からなり、出力線Bを、(電源電位Vc
c−閾値電圧Vth)まで充電するようになっている。
また、クランプ回路は、図6に示す構成からなり、出力
線Bの電位を、(電源電位Vcc+2Vth)以下に抑
える役目を果たしている。
【0013】上記実施例は、プリチャージ期間には、プ
リチャージ信号/PREがHレベルになると共にデコー
ダー回路のデコード信号AiR,AjRおよびイネーブ
ル信号XVALIDは共にLレベルになって、ワード線
W1が接地して、接地電位になると共に、出力線Bとワ
ード線W1は切り離される。また、上記出力線Bは、常
に上記昇圧回路1および上記電位検出回路によって、
(電源電位Vcc+閾値電圧Vth)以上の所定の電位
に維持されている。次に、ワード線選択時には、プリチ
ャージ信号/PREがLレベルになると共に上記デコー
ダー回路のデコード信号AiR,AjRおよびイネーブ
ル信号XVALIDは共にHレベルになって、ワード線
W1が、非接地になると共に出力線Bに継ながる。上記
出力線Bは、上記昇圧回路1および上記電位検出回路に
よって、常に(電源電位Vcc+閾値電圧Vth)以上
の所定の電位に維持されるようになっているので、上記
出力線Bに継ながったワード線W1は(電源電位Vcc
+閾値電圧Vth)以上の所定の電位になる。このと
き、上記ワード線W1は、ワード線W1の配線容量CW
1分の電荷を、上記昇圧回路1から、上記出力線Bを介
して受け取る。このとき出力線Bは常に一定の電位に維
持されているので、出力線Bの線間容量(数10pF)
分の電荷および上記出力線Bに継ながるコンデンサの容
量(数10pF)分の電荷は、上記ワード線選択時に動
かない。したがって、上記ワード線選択時に動く電荷
は、上記ワード線W1の配線容量CW1分(数pF)の
電荷のみである。このように、上記実施例では、ワード
線選択毎に動く電荷は、上記ワード線W1の配線容量C
W1分の電荷のみであるので、従来例の如くワード線の
配線容量分の電荷のみならず、出力線の線間容量分の電
荷および出力線に接続したコンデンサの容量分の電荷も
がワード線選択毎に動く場合に較べて、大幅に消費電力
を低減できる。
【0014】次に、第2の実施例を図2に示す。この実
施例は、前述の第1の実施例の昇圧回路1に替えて、昇
圧回路2と昇圧回路3を備える点のみが第1の実施例と
異なる部分である。したがって、前述の第1の実施例と
同一の部分には同一番号、同一記号を付して、前述の第
1の実施例と異なる部分を重点的に説明する。
【0015】上記第2の実施例は、出力線Bに接続した
昇圧能力の大きな昇圧回路2と、イネーブル信号XVA
LIDが入力される信号線と上記出力線Bとの間に接続
され、普通の昇圧能力を有する昇圧回路3とを備えてい
る。上記昇圧回路3は、ワード線選択毎に、ワード線W
1が一回動作したときの、ワード線W1の電位低下分を
最小動作サイクル期間内に補償する。また、上記昇圧能
力が大きな昇圧回路2は、電源立ち上げ時に、出力線B
を高速に昇圧することができる。
【0016】次に、第3の実施例を図3に示す。この実
施例は、前述の第2の実施例の昇圧回路3とイネーブル
信号XVALIDが入力される信号線との間に、ディレ
イ回路およびナンドゲートとインバータを接続した点の
みが、前述の第2の実施例と異なる部分である。したが
って、前述の第2の実施例と同一の部分には同一番号、
同一記号を付して、前述の第2の実施例と異なる部分を
重点的に説明する。
【0017】上記第3の実施例の昇圧回路3は、イネー
ブル信号XVALIDがLレベルからHレベルに切り換
わった後、ディレイ回路が設定する一定時間だけ経過す
ると、自動的に動作を停止する。すなわち、上記昇圧回
路3は、ワード線W1が一回動作したときのワード線W
1の電位低下分を補償した後に、一定時間経過すると自
動的に停止する。したがって、昇圧回路3が消費する電
力を低減できる。
【0018】
【発明の効果】以上の説明より明らかなように、本発明
の半導体記憶装置は、昇圧電圧検出回路が、ワード線を
所定の電位に昇圧するための出力線の電位を検出すると
共に、上記出力線に電荷を供給して上記出力線を昇圧す
る昇圧回路を、上記出力線の電位を所定の電位に維持す
るように制御するので、上記出力線の電位を、所定の電
位に一定に維持できることになる。このため、上記ワー
ド線を所定の電位に昇圧するために、上記ワード線を上
記出力線に接続する毎に、上記ワード線の配線容量分の
電荷のみを、上記昇圧回路から上記出力線を介して、上
記ワード線に供給すればよいので、従来の如くワード線
を出力線に接続する毎に、上記ワード線の配線容量分の
電荷に加えて、出力線の配線容量分の電荷および出力線
に継ながる充電用のコンデンサの容量分の電荷を動かす
場合に較べて、大幅に消費電力を低減できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の半導体記憶装置の第1の実施例の回路
図である・
【図2】本発明の第2の実施例の回路図である。
【図3】本発明の第3の実施例の回路図である。
【図4】上記第1の実施例の昇圧回路1の回路図であ
る。
【図5】上記第1の実施例のプリチャージ回路の回路図
である。
【図6】上記第1の実施例のクランプ回路の回路図であ
る。
【図7】従来の半導体記憶装置の回路図である。
【図8】従来の半導体記憶装置のタイミング図である。
【符号の説明】
W1 ワード線 B 出力線

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ワード線選択時に、該ワード線にスイッ
    チング素子を介して接続されて、上記ワード線の電位を
    昇圧するための出力線と、上記出力線に電荷を供給し
    て、上記出力線の電位を、(電源電位Vcc+閾値電圧
    Vth)以上の電位に昇圧する第1の昇圧回路と、上記
    出力線に電荷を供給して、上記出力線の電位を、(電源
    電位Vcc+閾値電圧Vth)以上の電位に昇圧する第
    2の昇圧回路と、上記出力線の電位を検出して、プリチ
    ャージ期間にもワード線選択時にも常に、上記出力線の
    電位を、(電源電位Vcc+閾値電圧Vth)以上の一
    定電位に維持するように、上記第1の昇圧回路を制御す
    る昇圧電位検出回路とを備えたことを特徴とする半導体
    記憶装置。
  2. 【請求項2】 上記第2の昇圧回路は、ワード線選択時
    のみ、上記出力線の電位を、(電源電位Vcc+閾値電
    圧Vth)以上の電位に昇圧することを特徴とする、請
    求項1に記載の半導体記憶装置。
  3. 【請求項3】 上記第2の昇圧回路には、ディレイ回路
    が接続されており、ワード線が選択されてから、上記デ
    ィレイ回路により遅延された一定時間経過後に、上記第
    2の昇圧回路の昇圧動作を自動的に停止させることを特
    徴とする、請求項2に記載の半導体記憶装置。
  4. 【請求項4】 上記出力線を所定の電位に充電する充電
    回路を更に備えたことを特徴とする、請求項1から3ま
    での何れかに記載の半導体記憶装置。
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