JP3387431B2 - 半導体メモリ装置 - Google Patents
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Description
関し、さらに詳しくはシンクロナスディラムのように多
数個のバンクを採用するメモリ素子において、バンク当
り制御される高電圧回路を用いたり各高電圧回路出力端
相互間に制御回路を挿入し、バンクの活性化された状態
に従いワードライン駆動に用いられる高電圧を効果的に
印加させ、複数ビットのデータを高速に動作させるため
の半導体メモリ装置に関する。
必要とするワードラインやデータ出力バッファ等に多く
用いられ、一つの高電圧回路がバンクを制御してデータ
出力バッファも駆動する形態を有する。
波数で同時に数個のアレイを動作させたり、又は定めら
れたバンク間の活性化時間が短い場合に引き起こされる
オンチップ高電圧回路のAC特性、即ち、アレイ活性化
の際に高電圧ノードで生成するアンダシュート、又はオ
ーバシュートが発生しアレイセンシングの際に誤動作が
発生する問題がある。
ク当り制御される独立高電圧回路を用いたり、それぞれ
独立した高電圧出力の相互間にバンクの活性化された状
態に従い動作する制御回路を挿入することにより、バン
クの活性化に従い選択的な高電圧出力を用いてその高電
圧信号により駆動される単位バンクの高電圧信号で発生
するオーバシュート、又はアンダシュートを防止し高速
メモリ動作を有する半導体メモリ装置を提供することに
その目的がある。
成するための本発明の第1実施例は;同一レベルの高電
圧を出力する複数個の単位高電圧発生部でなるオンチッ
プ高電圧発生手段と、前記単位高電圧発生部の高電圧信
号と、ローデコーダ出力信号及びカラムデコーダ出力信
号により相互独立的に駆動される複数個の単位バンク回
路でなるマルチバンク部と、前記単位高電圧発生部出力
端の間に連結され高電圧信号で発生するオーバシュー
ト、及びアンダシュートを防止する制御手段を備えるこ
とを特徴とする。
明の第2実施例は;同一レベルの高電圧を出力する複数
個の単位高電圧発生部でなるオンチップ高電圧発生手段
と、前記単位高電圧発生部の高電圧信号と、ローデコー
ダ出力信号及びカラムデコーダ出力信号により相互独立
的に駆動される複数個の単位バンク回路でなるマルチバ
ンク部と、前記単位高電圧発生部出力端の間に連結さ
れ、二つのバンク選択信号により駆動され高電圧信号で
発生するオーバシュート及びアンダシュートを防止する
制御手段と、コマンドデコーダから伝送されるデコーデ
ィング信号により駆動され、前記制御手段の入力端に二
つのバンク選択信号を出力するバンク制御手段を備える
ことを特徴とする。
の第1及び第2実施例を詳細に説明する。
対する参考例を示した詳細ブロック図であり、マルチバ
ンク高電圧発生回路(10)は多数の単位高電圧発生部
(22)でなるオンチップ高電圧発生部(20)と、前
記単位高電圧発生部(22)の各出力(VPP1乃至VPPi)
とローデコーダ出力信号(x−add1乃至x−addi)、及び
カラムデコーダ出力信号(y−add1乃至y−addi)により
駆動される単位バンク部(26)でなるマルチバンク部
(24)で構成される。
電圧発生部(22)でなるオンチップ高電圧発生部(2
0)は活性化時に対応するそれぞれの単位バンク部(2
6)に高電圧(1.5Vdd)を印加し、単位バンク部(2
6)を駆動する命令(一般にDRAMの固有な/RASの役割
のような命令)が入力されると、単位バンク部(26)
にローアドレスが決められ順次ローデコーダ出力信号
(x−add)が伝達され、既に活性化された高電圧と前記
ローデコーダ出力信号が単位バンク部(26)内のワー
ドライングループを選択する。次いで、引続く命令(一
般にDRAMの固有な/CASの役割のような命令)が入力さ
れると、単位バンク部(26)にカラムアドレスが決め
られ順次カラムデコーダ出力信号(y−add)が伝達され
てビットライングループを指定する。
する詳細回路図を示したもので、単位高電圧発生部(2
2)は高電圧(vpp)と電源電圧(vdd)のレベルを感知
し高電圧レベル感知信号(vppdet)を出力する高電圧レ
ベル感知部(22−1)と、前記高電圧レベル感知信号(vp
pdet)を入力にしてリングオシレータ出力信号(vppos
c)を発生するリングオシレータ部(22−2)と、前記リ
ングオシレータ出力信号(vpposc)により駆動され望む
レベルの高電圧を発生させるチャージポンプ部(22−
3)で構成される。
プ制御部(22−3−1)とポンプ部(22−3−2)で構成さ
れる。
ートが電源電圧(vdd)に連結され高電圧入力端子(vp
p)と第1ノード(N1)の間に連結された第1PMOS型ト
ランジスタ(MP1)と、前記高電圧入力端子(vpp)と第
1ノード(N1)の間に直列連結された第1、第2、第3
モスダイオード(DN1、DN2、DN3)と、ゲートがそれぞ
れ接地電圧端子に連結され電源電圧(vdd)端子と第2
ノード(N2)の間に直列連結された第2、第3、第4PM
OS型トランジスタ(MP2、MP3、MP4)と、ゲートが前記
第1ノード(N1)に共通に接続され前記第1ノード(N
1)、及び第2ノード(N2)と接地電圧端子の間に第1N
MOS型トランジスタ(MN1)と第2NMOS型トランジスタ
(MN2)で構成されるカレントミラーと、前記第2ノー
ド(N2)と高電圧レベル感知信号(vppdet)出力端の間
に直列接続された第1、第2インバータ(IV1、IV2)で
構成される。
側入力端が第4ノード(N4)に接続されて他側入力端に
高電圧レベル感知信号(vppdet)が入力され、出力端が
第3ノード(N3)に連結されたナンドゲート(ND)と、
前記第3ノード(N3)と第4ノード(N4)の間に直列接
続された第3、第4、第5、第6インバータ(IV3、IV
4、IV5、IV6)と、前記第4ノード(N4)とリングオシ
レータ出力端の間に連結された第7インバータ(IV7)
で構成される。
オシレータ出力信号(vpposc)入力端と第7ノード(N
7)の間に直列接続された第8、第9インバータ(IV8、
IV9)と、前記第7ノード(N7)と第9ノード(N9)の
間に直列接続された第10、第11インバータ(IV10、
IV11)と、一側入力端に前記リングオシレータ出力信号
が印加されて他側入力端が前記第9ノード(N9)に連結
され、出力端が第5ノード(N5)に連結されるノアゲー
ト(NR)と、ゲートが前記第7ノード(N7)に共通連結
されて電源電圧端子と第4NMOS型トランジスタ(MN4)
ドレイン端子の間に直列接続され、出力端が第10ノー
ドに連結された第5PMOS型トランジスタ(MP5)及び第
3NMOS型トランジスタ(MN3)と、ゲートが前記第9ノ
ード(N9)に連結され前記第3NMOS型トランジスタ(MN
3)ソース端子と接地電圧端子の間に連結された第4NMO
S型トランジスタ(MN4)で構成される。
ード(N5)と第6ノード(N6)の間に連結された第1NM
OS型キャパシタ(CN1)と、前記第7ノード(N7)と第
8ノード(N8)の間に連結された第2NMOS型キャパシタ
(CN2)と、前記第10ノード(N10)と第11ノード
(N11)の間に連結された第3NMOS型キャパシタ(CN3)
と、電源電圧端子(vdd)と前記第6ノード(N6)の間
に連結された第4NMOSダイオード(DN4)と、ゲートが
前記第8ノード(N8)に連結され前記電源電圧端子(vd
d)と前記第6ノード(N6)の間に連結された第5NMOS
型トランジスタ(MN5)と、ゲートが前記第6ノード(N
6)に連結され前記電源電圧端子と前記第8ノード(N
8)に連結された第6NMOS型トランジスタ(MN6)と、前
記電源電圧端子と前記第8ノード(N8)の間に連結され
た第5NMOSダイオード(DN5)と、ゲートが前記第8ノ
ード(N8)に連結され前記電源電圧端子と前記第11ノ
ード(N11)の間に連結された第7NMOS型トランジスタ
(MN7)と、ゲートが前記第6ノード(N6)に連結され
前記第11ノード(N11)と接地電圧端子の間に連結さ
れた第8NMOS型トランジスタ(MN8)と、前記電源電圧
端子と接地電圧端子の間に連結された第6NMOSダイオー
ド(DN6)で構成される。
ンされると順次高電圧レベル感知部でチャージポンプ部
をイネーブルさせる状態、即ち、高電圧レベル感知信号
(vppdet)がロジックハイ状態を維持し、前記高電圧レ
ベル感知信号がロジックハイ状態の間にのみリングオシ
レータ出力信号(vpposc)を生成し、電源電圧がターン
オンされる時高電圧(vpp)ノードにフリーチャージさ
れていた電圧レベル(Vdd−Vt)は、前記リングオシレ
ータ出力信号が駆動するチャージポンプ部の動作により
高電圧(1.5Vdd)に上昇し、以後には高電圧レベル感知
部の制御を受けて高電圧を維持する。
り詳しく説明すれば次の通りである。
め、(a)のフリーチャージタイミングセットのように
リングオシレータ出力信号が“ロジックロー”から“ロ
ジックハイ”に遷移すれば、ノアゲートの出力は(b)
に示すように第5ノード(N5)は“ロジックハイ”から
“ロジックロー”に遷移し、第1NMOSダイオードの出力
ノードである第6ノード(N6)は(c)に示すように高
電圧Vdd+△Vから“ロジックハイ”に遷移して第8NMOS
型トランジスタ(MN8)をターンオフさせ、順次第7ノ
ードは(d)に示すように第8、第9インバータの時間
遅延後に“ロジックロー”から“ロジックハイ”に遷移
し、第2NMOSキャパシタの出力ノードである第8ノード
を(e)に示すように“ロジックハイ”から高電圧(Vd
d+△V)に遷移し第7NMOS型トランジスタをターンオン
させ、さらに第9ノードは第10、第11インバータの
時間遅延後に(f)に示すように“ロジックロー”から
“ロジックハイ”に遷移し、第4NMOS型トランジスタを
ターンオンさせ(g)に示すように第10ノードを“ロ
ジックハイ”から“ロジックロー”に遷移し、第3NMOS
キャパシタの出力ノードである第11ノードは(h)に
示すように高電圧(Vdd+△V)から“ロジックハイ”に
遷移してチャージポンプ部のフリーチャージ動作を完了
する。
ング動作のため、(a)のチャージポンプタイミングセ
ットのようにリングオシレータ出力信号(vpposc)が
“ロジックハイ”から“ロジックロー”に遷移すれば、
第7ノード(N7)は(d)に示すように第8、第9イン
バータ(IV8、IV9)の時間遅延後に“ロジックハイ”か
ら“ロジックロー”に遷移し、第2NMOSキャパシタ(CN
2)の出力ノードである第8ノード(N8)を(e)に示
すように高電圧(Vdd+△V)から“ロジックハイ”に遷
移して第7NMOS型トランジスタ(MN7)をターンオフさ
せ、さらに第5PMOS型トランジスタ(MP5)をターンオ
ンさせ(g)に示すように第10ノード(N10)を“ロ
ジックロー”から“ロジックハイ”に遷移し、第3NMOS
キャパシタ(CN3)の出力ノードである第11ノード(N
11)は(h)に示すように“ロジックハイ”から高電圧
(Vdd+△V)に昇圧され、一方、第9ノード(N9)は第
10、第11インバータ(IV10、IV11)の時間遅延後に
(f)に示すように“ロジックハイ”から“ロジックロ
ー”に遷移し、ノアゲート(NR)の出力である第5ノー
ド(N5)は(b)に示すように“ロジックロー”から
“ロジックハイ”に遷移し、第1NMOSキャパシタ(CN
1)の出力ノードである第6ノード(N6)は(c)に示
すように“ロジックハイ”から高電圧(Vdd+△V)に遷
移して第8NMOS型トランジスタ(MN8)をターンオンさ
せ、既に昇圧されている第11ノード(N11)と高電圧
の間にチャージ共有が発生して最終出力である高電圧は
昇圧動作を完了する。
十分に高電圧に昇圧すれば、リングオシレータ出力信号
はこれ以上周期的なパルス信号を生成しないためチャー
ジポンプのポンピング動作は起らず、さらに他の時間経
過後に高電圧ノードで流失されるチャージが発生すれば
高電位は降下することになり、その際再びリングオシレ
ータ出力信号は周期的なパルス信号を生成して前記で列
挙した動作を繰り返す。
詳細ブロック図で、本発明の高電圧回路の出力信号等の
適用例を説明するためのものである。
ド昇圧電位の単位出力であるVPPiとx−addiがそれぞれ
ワードラインイネーブルに用いられる。即ち、ローアド
レスが用いられm個のワードライングループの中で一つ
のワードラインを選択する。前記ワードラインには多数
のメモリセル等が連結されている。選択された前記ワー
ドラインには多数のビットラインがあるが、この中の一
つのビットラインはメモリセルのカラムに連結されてい
る。即ち、カラムアドレスが用いられカラムデコーダ
(26−4)はn個のビットライン中、一つをデータ入
/出力部(26−3)に連結する。
ダ、データ入/出力部の構成は、周知の事実なのでこれ
以上これに対する説明は省力することにする。
する第1実施例を示す詳細ブロック図で、マルチバンク
高電圧発生回路(40)は二つの単位高電圧発生部(5
2)でなるオンチップ高電圧発生部(50)と、単位高
電圧発生部(52)の出力(VPP1又はVPP2)とローデコ
ーダ出力信号(x−add1又はx−add2)、及びカラムデコ
ーダ出力信号(y−add1又はy−add2)により駆動される
単位バンク部(58)等でなるマルチバンク部(56)
と、VPP1を出力する単位高電圧発生部(52)とVPP2を
出力する単位高電圧発生部(52)の二出力端の間に連
結される制御部(54)で構成される。
つの単位バンク部を例に挙げたものであるが、多数個の
単位高電圧発生部と多数個の単位バンク部においても同
じ適用可能であり、この際、制御部は単位高電圧発生部
の二出力端の間に連結され、その連結方法は多様な組合
せでなされ得る。
発生部の二出力端の間に制御部が追加されていることで
ある。
対する動作関係のみを説明する。
あり、二番目の単位高電圧発生部の出力はVPP2である。
ード形態の第7NMOSダイオードがあり、VPP2からVPP1に
順方向に接続されたダイオード形態の第8NMOSダイオー
ドがある。
でアンダシュートが発生し両側ノードの電位差がVt以上
になると、第8NMOSダイオードがターンオンされVPP1ノ
ードでのアンダシュートを補償することになり、逆に第
2バンクが先ず活性化されVPP2でアンダシュートが発生
し両側ノードの電位差がVt以上になると、第7NMOSダイ
オードがターンオンされVPP2でのアンダシュートを補償
する。
ードでオーバシュートが発生し両側ノードの電位差がVt
以上になると、第7NMOSダイオードがターンオンされVP
P2で過電圧を放電することになり、逆にVPP2でオーバシ
ュートが発生し両側ノードの電位差がVt以上になると、
第8NMOSダイオードがターンオンされVPP1で過電圧を放
電することになる。
した第2実施例を示す詳細ブロック図である。
二つの単位高電圧発生部(82)でなるオンチップ高電
圧発生部(80)と、単位高電圧発生部(82)の出力
(VPP1又はVPP2)とローデコーダ出力信号(x−add1又
はx−add2)、及びカラムデコーダ出力信号(y−add1又
はy−add2)により駆動する単位バンク部(88)等で
なるマルチバンク部(86)と、VPP1を出力する単位高
電圧発生部(82)とVPP2を出力する単位高電圧発生部
(82)の二出力端の間に連結され、二つのバンク選択
信号(bank1、bank2)の制御を受ける制御部(84)
と、コマンドデコーダの出力により動作してバンク選択
信号を出力するバンク制御部(90)で構成される。
つの単位バンク部を例に挙げたものであるが、多数個の
単位高電圧発生部と多数個の単位バンク部においても等
しく適用可能であり、この際、制御部は単位高電圧発生
部の二出力端の間に連結され、その連結方法は多くの組
合せによりなされ得る。
数と同じである。
路図を示す。
制御を受け、第1スイッチ部(84−3)の動作を制御す
る信号を出力する第1レベルシフタ部(84−1)と、VPP
2ノードに連結されbank2の制御を受け、第2スイッチ部
(84−5)の動作を制御する信号を出力する第2レベル
シフタ部(84−2)と、VPP1ノードと第16ノード(N1
6)の間に連結され前記第1レベルシフタ部(84−1)の
出力信号の制御を受ける第1スイッチ部(84−3)と、V
PP2ノードと第17ノード(N17)の間に連結され前記第
2レベルシフタ部(84−2)の出力信号の制御を受ける
第2スイッチ部(84−5)と、前記第16ノード(N16)
と第17ノード(N17)の間に連結されるチャージ貯蔵
部(84−4)で構成される。
ートが第12ノード(N12)に連結されVPP1ノードと第
13ノード(N13)の間に連結された第7PMOS型トラン
ジスタ(MP7)と、ゲートが第13ノード(N13)に連結
されVPP1ノードと第12ノード(N12)の間に連結され
た第6PMOS型トランジスタ(MP6)と、ゲートにbank1信
号が印加され前記第12ノード(N12)と接地電圧端子
の間に連結された第9NMOS型トランジスタ(MN9)と、b
ank1を反転させて出力する第12インバータ(IV12)
と、ゲートが前記第12インバータ(IV12)出力端に連
結され前記第13ノード(N13)と接地電圧端子の間に
連結された第10NMOS型トランジスタ(MN10)で構成さ
れる。
ートが第14ノード(N14)に連結されVPP2ノードと第
15ノード(N15)の間に連結された第9PMOS型トラン
ジスタ(MP9)と、ゲートが第15ノード(N15)に連結
されVPP2ノードと第14ノード(N14)の間に連結され
た第8PMOS型トランジスタ(MP8)と、ゲートにbank2信
号が印加され前記第14ノード(N14)と接地電圧端子
の間に連結された第11NMOS型トランジスタ(MN11)
と、bank1を反転させて出力する第13インバータ(IV1
3)と、ゲートが前記第13インバータ(IV13)出力端
に連結され前記第15ノード(N15)と接地電圧端子の
間に連結された第12NMOS型トランジスタ(MN12)で構
成される。
ランジスタ(MP10)で構成される。前記第2スイッチ部
は第11PMOS型トランジスタ(MP11)で構成される。前
記チャージ貯蔵部は前記第16ノードと接地電圧端子の
間に連結された第4NMOSキャパシタ(CN4)で構成され
る。
バンク仕様の場合、四つの状態をコマンドデコーダを介
し転送される。即ち、bank1とbank2がそれぞれロジック
ローのフリーチャージ状態(第1状態)、bank1はロジ
ックハイでありbank2はロジックローのローアクティブb
ank1状態(第2状態)、bank1はローロジックでありban
k2はロジックハイのローアクティブbank2状態(第3状
態)、bank1とbank2が時差をおいて活性化するboth ban
kアクティブ状態(第4状態)をいう。
状態をデコーディングして第1スイッチ部を制御する。
状態をデコーディングして第2スイッチ部を制御する。
チャージ状態)の場合、bank1がロジックローなので第
9NMOS型トランジスタと第7PMOS型トランジスタはター
ンオフされ、第10NMOS型トランジスタと第6PMOS型ト
ランジスタはターンオンされ、第13ノードはロジック
ローに第12ノードはVPP1電位となり、さらに、bank2
がロジックローのため同じく第14ノードはVPP2電位と
なり第15ノードはロジックローである。
ため最終出力ノードの第13ノードはVPP1電位であり、
bank2はロジックローのため最終出力ノードの第15ノ
ードはロジックローである。
ため最終出力ノードの第13ノードはロジックローであ
り、bank2がロジックハイのため最終出力ノードの第1
5ノードはVPP2電位である。
ジックハイのため最終出力ノードの第13ノードと第1
5ノードはそれぞれVPP1とVPP2電位となる。
してチャージ貯蔵部は活性化時に引き起こされるVPP1又
はVPP2でのアンダシュート、又はオーバシュートを安定
化又は独立化させる役割を果す。
部と第2スイッチ部がターンオンされ、VPP1とVPP2が連
結されて電位平衡状態を作るとともに、チャージ貯蔵部
の第4NMOSキャパシタに電荷を充填させVPP1とVPP2電位
を安定化させる役割を果す。
が活性化されさらに他のバンクの高電圧電位の維持に影
響のないよう、該当バンクのスイッチをターンオフさせ
高電圧電位をそれぞれ孤立化させる。
クのノイズを除去するため順次ターンオフされるスイッ
チ動作で全バンクの活性化時に引き起こされるノイズ干
渉現象を除去することができ、追従する第1状態により
各バンクのスイッチング素子がターンオンされ速やかな
時間内に平衡状態を持たせることができる。
1スイッチ部と第2スイッチ部をバンクのフリーチャー
ジ、又は活性化状態の命令語に従い選択的にターンオン
又はターンオフさせ、それぞれ独立した高電圧電位信号
のアンダシュート又はオーバシュートを低減できるよう
にした。
バンク高電圧発生回路を用いればバンクの活性化に伴い
選択的な高電圧出力を用いることにより、該高電圧信号
により駆動される単位バンク回路のワードラインを駆動
する高電圧信号から発生するアンダシュート又はオーバ
シュートを低減することができ、結果的に高速動作メモ
リを具現することになる効果を有する。
ためのもので、当業者であれば特許請求範囲に開示され
た本発明の思想と範囲を介し各種修正、変更、取り替え
及び付加が可能のはずである。
を示す詳細ブロック図である。
ある。
グ図である。
ある。
施例を示す詳細ブロック図である。
施例を示す詳細ブロック図である。
Claims (7)
- 【請求項1】 同一レベルの高電圧を出力する複数個の
単位高電圧発生部でなる高電圧発生手段と、 前記単位高電圧発生部の高電圧信号と、ローデコーダ出
力信号とカラムデコーダ出力信号に応答し相互独立的に
駆動される複数個の単位バンク回路でなるマルチバンク
部と、 前記単位高電圧発生部出力端の間に連結され、オーバシ
ュート又はアンダシュートが発生した一側高電圧信号
を、他側高電圧信号により補償するようにする制御手段
と を備えることを特徴とする半導体メモリ装置。 - 【請求項2】 前記単位高電圧発生部は、昇圧される高
電圧と電源電圧を相互比較し高電圧レベル感知信号を出
力する高電圧レベル感知手段と、 前記高電圧レベル感知手段の高電圧レベル感知信号によ
り駆動され、周期的なパルスを有するリングオシレータ
出力信号を発生するリングオシレータと、 前記リングオシレータ出力信号により駆動され、ワード
ラインの活性化に必要な高電圧を出力するチャージポン
プ手段を含んで備えることを特徴とする請求項1記載の
半導体メモリ装置。 - 【請求項3】 前記制御手段は、モスダイオードを用い
て備えることを特徴とする請求項1に記載の半導体メモ
リ装置。 - 【請求項4】 コマンドデコーダから伝送されるデコー
ディング信号により駆動され、前記制御手段の入力端に
二つのバンク選択信号を出力するバンク制御手段をさら
に備えることを特徴とする請求項1に記載の半導体メモ
リ装置。 - 【請求項5】 前記制御手段は一側バンク選択信号によ
り駆動される第1レベルシフタ部と、 他側バンク選択信号により駆動される第2レベルシフタ
部と、 前記第1レベルシフタ部の出力信号により駆動され、一
側端子が一側高電圧出力端に連結される第1スイッチン
グ手段と、 前記第2レベルシフタ部の出力信号により駆動され、一
側端子が他側高電圧出力端に連結される第2スイッチン
グ手段と、 前記第1スイッチング手段他側端子と前記第2スイッチ
ング手段他側端子の間 に連結され、フリーチャージ動作
時チャージを貯蔵しバンク活性化動作時オーバシュー
ト、又はアンダシュートが発生した高電圧信号にチャー
ジを供給するチャージ貯蔵手段を備えることを特徴とす
る請求項4に 記載の半導体メモリ装置。 - 【請求項6】 前記第1スイッチング手段及び第2スイ
ッチング手段は、モストランジスタを用いて備えること
を特徴とする請求項5に記載の半導体メモリ装置。 - 【請求項7】 前記チャージ貯蔵手段は、モストランジ
スタを用いて備えることを特徴とする請求項5に記載の
半導体メモリ装置。
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