JP3940517B2 - 半導体メモリ装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は半導体メモリ装置に関し、特にローデコーダの出力信号GWLB、SWLEを用いて多数のサブワードラインドライバを駆動し、カラム選択信号を効率よくコントロールすることのできる半導体メモリ装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
以下、添付図面を参照して従来技術の半導体メモリ装置を説明する。
図1は従来の技術の半導体メモリ装置の構成ブロック図である。
従来のメモリ装置は、メモリセルアレイ、サブワードライン駆動部及びカラム選択駆動部とを備えている。
サブワードライン駆動部は、サブワードラインイネーブル(Sub Word Line enable、以下SWLEという)1、ローデコーダ2及びサブワードラインドライバ(Sub Word Line Driver、以下SWDという)3から構成されている。SWD3はメモリセルアレイ4のそれぞれのワードラインを駆動するためのものである。SWLE1は、入力されたアドレスの最下位(以下LSBという)ビットに応じてサブワードラインイネーブル選択信号(以下SWLE選択信号という)を出力し、ローデコーダ2は、アドレスの最上位ビット(以下MSBという)に応じてグローバルワードライン(Global Word Line、以下GWLという)信号とグローバルワードラインバー(Global Word Line bar、以下GWLbという)信号を出力する。上記GWLb信号はGWL信号の反転した信号である。
【0003】
カラム選択駆動部の構成は、各メモリセルアレイ4に連結され、データをセンシングする複数のビットラインセンスアンプアレイ5と、入力されるカラムアドレスをデコーディングする複数のカラムデコーダ6と、各カラムデコーダ6と各ビットラインセンスアンプアレイ5をシリアルに連結するカラム選択ライン7とを含む。ここで、各ビットラインセンスアンプアレイ5はそれぞれのセンスアンプ5aを備え、各センスアンプ5a毎にビットラインとビットバーラインが連結されている。ビットラインセンスアンプアレイ5は、センスアンプ等化及びプリチャージイネーブル部(EQ/PCH)を含む。
【0004】
そして、各ビットラインとビットバーラインはメモリセルアレイ部4のセルに連結される。ビットラインセンスアンプ5a毎に連結されたビットラインとビットバーラインにはYゲート5bが連結され、Yゲート5bのターンオンによりビットラインとビットバーラインが選択されるようになっている。Yゲート5bのオン/オフは対応するカラムデコーダ6により制御される。すなわち、複数のカラムデコーダ6のうち入力されるアドレスに対応するカラムデコーダ6が選択されると、カラムデコーダ6に連結されたカラム選択ライン7が選択され、カラム選択ライン7に連結されたYゲート5bがターンオンする。このように、選択されたビットラインとビットバーラインを介して入力されるメモリセルのデータは、センスアンプによって増幅されてデータライン及びデータバーラインDB、/DBに伝達される。
【0005】
以下、かかる構成を持つ従来の技術の半導体メモリ装置の動作を、ローデコーダ2及びSWD3を中心として説明する。
図2aは従来の技術の半導体メモリ装置のSWD3の構成図で、図2bは従来の技術の半導体装置のローデコーダ及びSWD3の駆動による動作タイミング図である。
SWD3は、直列に接続され、それぞれのゲートにローデコーダ2のGWLb信号が印加されるPMOSトランジスタP20とNMOSトランジスタN22とを有し、かつGWL信号がゲートに印加され、サブワードラインSWLにソース端子が連結されるNMOSトランジスタN21とから構成される。PMOSトランジスタP20のドレインとNMOSトランジスタN22のドレインは一緒にサブワードラインに連結される。そして、PMOSトランジスタP20のソース及びNMOSトランジスタN21のドレインにはサブワードラインイネーブル部1のSWLE選択信号が印加される。
【0006】
このように構成された従来の技術の半導体装置のローデコーダ2及びSWD3においては、図2bに示すように、t1区間では、GWL信号とSWLE選択信号は低電圧で、GWLb信号はブースト電圧で供給されている。従って、GWLbラインに連結されたPMOSトランジスタP20はターンオフし、NMOSトランジスタN22はターンオンすることにより、SWLは低電圧状態に維持される。このとき、NMOSトランジスタN21はターンオフ状態となっている。
次いで、t2区間では、LSBアドレスでデコーディングされたSWLE選択信号はブースト電圧を供給する。MSBアドレスによりデコーディングされたGWLb信号は低電圧を供給し、GWL信号は高電圧を供給する。従って、PMOSトランジスタP20とNMOSトランジスタN21はターンオンし、NMOSトランジスタN22はターンオフする。これにより、SWLE選択信号のブースト電圧をSWLに伝達してSWL信号を発生させる。
【0007】
次に、従来の半導体メモリ装置のカラム選択ドライバの動作を説明する。
図3は従来の技術の半導体メモリ装置のカラムデコーダ及びビットラインセンスアンプアレイ部の駆動に従う動作タイミング図である。
それぞれカラム選択ライン7に連結されている複数のカラムデコーダ6のうち、入力されるアドレスPYij、PYkl、PYmn、PYxyに該当するカラムデコーダ6が選択される。カラムデコーダ6が選択されると、それに連結されたカラム選択ライン7がアクティブとなる。これにより、アクティブされたカラム選択ライン7に連結されたYゲート5bがオンとなることにより、メモリセルアレイ部4のうち該当メモリセルのデータがビットラインとビットバーラインを介してセンスアンプ5aに伝達される。センスアンプ5aは、ビットラインとビットバーラインを介して入力されるデータをセンシング/増幅してデータラインDBとデータバーライン/DBを介して出力する。
【0008】
このように、従来の技術の半導体メモリ装置のカラム選択ドライバは、カラム選択ライン7にビットラインセンスアンプアレイ5が共通に連結され、データラインとデータバーラインを通じてメモリセルアレイ4にデータを書き込んだり、メモリセルアレイ4のデータを読み出したりする。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、このような従来の技術の半導体メモリ装置には下記のような問題点があった。
まず、ローデコーダブロックにおいては、サブワードラインSWDをコントロールするGWL信号、GWLb信号がローデコーダによって生成され、それらが4つのSWD3に連結される。これは4本のポリシリコンワードライン毎に2本のメタルラインのGWLb、GWL信号ラインが存することを意味する。このため、製造工程時に、デザインルールマージンの不足に起因するワードラインの欠陥を発生させて収率を低下させる問題点があった。又、このような半導体メモリ装置では、ワードラインとワードラインとの間、ワードラインとビットラインとの間にカップリングノイズ等を発生させてチップの性能を低下させるという問題点があった。
【0010】
更に、カラム選択ドライバには下記のような問題点があった。
カラム選択ラインにはビットラインセンスアンプアレイが共通に連結されているため、あるカラム選択ラインがアクティブになっても、それに連結された全てのビットラインセンスアンプアレイがアクティブになる。これは、不必要に消費電流を増加させることを意味する。また、選択されたビットラインセンスアンプアレイが、該当データをデータライン及びデータバーラインに伝達する際、選択されていないビットラインセンスアンプアレイも該当データラインとデータバーラインにデータを伝達するため、非選択のところではビットラインプリチャージ電圧とデータラインプリチャージ電圧とが衝突を起こして、電流消費が更に多くなる。これは、メモリの容量が大きくなるほど一層多くの電流消費が起こる原因となる。更に、カラム選択ラインの負荷が増加するため、処理速度が減少する問題が生じる。処理速度が減少することを補償するためドライバのサイズを大きくする方案があるが、ドライバのサイズが増加するほど電流消費が更にひどくなる。
【0011】
本発明は上記した従来の技術の半導体メモリ装置の問題点を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、ローデコーダの出力信号GWLB、SWLEを利用して多数のSWD3を駆動し、カラム選択信号を効率よくコントロールすることができる半導体メモリ装置を提供することにある。
【0012】
複数のメモリセルアレイと、前記メモリセルアレイのセルを駆動するための複数のサブワードラインドライバブロックと、MSBアドレスにデコーディングされた信号によって前記サブワードラインドライバブロックにグローバルワードラインGWLb信号を印加するためのローデコーダと、LSBアドレスにデコーディングされた信号によって前記サブワードラインドライバブロックにサブワードラインイネーブルSWLE選択信号を印加するためのサブワードラインイネーブル部と、前記ローデコーダが前記グローバルワードラインGWLb信号を接地電圧 ( V ss) レベルに出力すると、一定時間 ( Δt 1) 後前記グローバルワードラインGWLb信号を前記接地電圧 ( V ss) レベルより低い負電圧 ( V bb) レベルに低下させる手段と、前記カラムデコーダの出力信号によって動作し、複数のビットラインセンスアンプアレイの中で所定のビットラインセンスアンプアレイだけが選択的に動作するように選択信号(CBSEL)をYゲートに伝達するためのデータ入出力制御部を含むことを特徴とする半導体メモリ装置。
【0013】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して本発明実施形態の半導体メモリ装置を説明する。
図4は本半導体メモリ装置の構成ブロック図である。
本半導体メモリ装置は、複数のメモリセルアレイ44と、各メモリセルアレイ44ごとに連結され、ビットライン及びビットバーラインを介して各メモリセルアレイ44のデータをセンシングする複数のビットラインセンスアンプアレイ45と、入力されるアドレス信号に該当するカラム選択ライン47をアクティブさせる複数のカラムデコーダ46と、カラムデコーダ46に連結されたカラム選択ラインのレベルを制御するレベルシフタ部48と、レベルシフタ部48の制御信号により選択されたビットラインセンスアンプアレイ45から出力されるデータがデータライン及びデータバーラインを介して出力されるように(或いは、データライン及びデータバーラインを介して入力されるデータがビットライン及びビットバーラインを介してメモリセルに格納されるように)、ビットライン及びビットバーラインに連結されたYゲート45bを制御するデータ入出力制御部49と、メモリセルアレイ44のメモリセルを駆動する多数のSWD(Sub Word Line Driver)ブロック42と、SWDブロック42にLSBアドレスでデコーディングされた多数のGWLb信号を印加するローデコーダ41と、MSBアドレスでデコーディングされたサブワードラインイネーブル選択信号(SWLE選択信号)を出力するサブワードラインイネーブル部40と、MSBアドレスPXb有しローデコーダ41のプリチャージ信号とGWLb信号にVbb電圧を加えるローデコーディングプリチャージ信号発生ユニット(RDPRi/VBFi)43とを備える。
【0014】
ここで、レベルシフタ部PYVBF48は、カラム選択ライン47に連結された複数のビットラインセンスアンプアレイ45のうち一つのビットラインセンスアンプアレイ45を選択するようにカラム選択ライン47のレベルを制御する制御信号を出力する。そして、ビットラインセンスアンプアレイ45はセンスアンプ等化及びプリチャージイネーブル部(EQ/PCH)を含む。カラム選択ライン47は、各カラムデコーダ46ごとに連結され、複数のビットラインセンスアンプアレイ45をシリアルに連結する。
【0015】
以下、このように構成された本発明の半導体装置の各構成ブロックの詳細構成及びその動作について説明する。
図5は本発明の半導体メモリ装置のローデコーダ及びSWD42の詳細構成図である。このように構成された本半導体メモリ装置の詳細構成は以下の通りである。
まず、ローデコーダ41は、Vpp電圧がソースに印加される第1、第2、第3PMOSトランジスタP40、P41、P42と、第1、第2PMOSトランジスタP40、P41のドレインに最初のトランジスタのソースが連結され、ローデコーディングプリチャージ信号発生部43から出力されるMSBアドレスによるデコーディング信号がゲートに印加され、それぞれ直列連結される第1、第2、第3、第4NMOSトランジスタN40、N41、N42、N43と、第1、第2PMOSトランジスタP40、P41のドレインに連結されるインバーターI40と、第3PMOSトランジスタP42のドレインとGWLb信号を出力する出力端に最初のトランジスタが連結され、それぞれ直列連結される第5、第6NMOSトランジスタN44、N45と、インバーターI40の出力端にゲートが連結され、ソースがGWLb信号を出力する出力端に連結される第7NMOSトランジスタN46と、ソースは接地端子に連結され、ドレインは第7NMOSトランジスタN46に連結され、ゲートにVBF信号が印加される第8NMOSトランジスタN47とから構成される。
【0016】
第2PMOSトランジスタP41のゲートはインバーターI40の出力端に連結され、第1PMOSトランジスタP40のゲートにはローデコーディングプリチャージ信号が印加される。第5NMOSトランジスタN44のゲートにはVBFB信号が印加される。
【0017】
次に、ローデコーディングプリチャージ信号発生部43の詳細構成について説明する。
MSBによるデコーディング信号PXbを入力されてローデコーディングプリチャージ信号を出力するローデコーディングプリチャージ信号発生ユニット(RDPRi)と、ローデコーディングプリチャージ信号を遅延させる遅延部(Delay)と、遅延されたローデコーディングプリチャージ信号と遅延されないローデコーディングプリチャージ信号とをNAND演算して出力するNAND演算部と、NAND演算部の出力信号を反転させるインバーターI41と、ソースにVccが印加され、ゲートにインバーターI41の出力信号、NAND演算部の出力信号がそれぞれ印加される第1、第2PMOSトランジスタP42−1、P42−2と、ソースにVbbが印加され、第1PMOSトランジスタP42−1のドレインにドレインが連結される第1NMOSトランジスタN49−1と、ソースにVbbが印加され、第2PMOSトランジスタP42−2のドレイン及びVBF信号を出力する出力端にドレインが共通連結される第2NMOSトランジスタN49−2とから構成される。
【0018】
そして、各々のSWDブロック42は、ローデコーダ41から出力されるGWLb信号がそれぞれゲートに印加されるPMOSトランジスタp43とNMOSトランジスタN48からなるインバーターとして構成される。PMOSトランジスタP43のソースにはサブワードラインイネーブルSWLE選択信号が印加され、インバーターの出力端にはサブワードラインを駆動するためのSWL信号が出力される。
【0019】
以下、このような本半導体メモリ装置の駆動方法を説明する。
図6は本半導体メモリ装置のローデコーダ41及びSWD42の駆動に従う動作タイミング図である。
図6に示すように、t1区間では、MSBアドレスPXij、PXkl、PXmnが低電圧で供給されることにより、ローデコーダ41の第1、第2、第3NMOSトランジスタN40、N41、N42はターンオフしており、MSBアドレス(PXb)が低電圧で供給されることによりRDPRiブロックの出力信号が低電圧で供給される。これにより、第4NMOSトランジスタN43はターンオフされ、第1PMOSトランジスタP40はターンオンされ、ノードN40−1はブースト電圧となり、インバーターI40を介して第3PMOSトランジスタP42に低電圧が供給されてターンオンされることにより、GWLbにブースト電圧が供給される。この際、SWLE選択信号は、低電圧を供給している状態で、SWDブロックのPMOSトランジスタP43をターンオフさせ、SWDブロック42のNMOSトランジスタN48をターンオンさせてSWLラインにVSSを供給する。
【0020】
t2区間では、MSBアドレスPXij、PXkl、PXmnが高電圧で供給されることによりローデコーダ41の第1、第2、第3NMOSトランジスタN40、N41、N42がターンオンし、MSBアドレスPXbが高電圧に供給されることによりRDPRiブロックの出力信号がブースト電圧として供給される。これにより、第1PMOSトランジスタP40はターンオフとなり、第4NMOSトランジスタN43はターンオンとなり、ノードN40−1は低電圧状態となる。ノードN40−1の値は、インバーターI40を経て第6、第7NMOSトランジスタN45、N46にブースト電圧として供給される。従って、第6、第7NMOSトランジスタN45、N46はターンオンする。そして、RDPRiブロックの出力信号は、遅延部及びNAND演算部ND40を経て/電圧発生信号VBFB値として出力される。このVBFB値はブースト電圧を有する。
【0021】
そして、ローデコーディングプリチャージ信号発生部を経た電圧発生信号VBFがVbb電圧状態なので、すなわち第5、第6、第7NMOSトランジスタN44、N45、N46がターンオンされた状態なので、GWLbに低電圧が供給される。この際、選択されたSWLE選択信号は、既にブースト電圧を供給している状態であるため、SWDブロックのPMOSトランジスタP43をターンオンさせ、SWDブロック42のNMOSトランジスタN48をターンオフさせてSWLラインにブースト電圧を供給する。このとき、△t1時間後、/電圧発生信号VBFB信号が低電圧となり、VFB信号が高電圧となることにより、第5NMOSトランジスタN44がターンオフし、第8NMOSトランジスタN47がターンオンする。これにより、GWLb信号にVbb信号が供給される。よって、選択さないSWLに不要なノイズが発生しても、SWDのPMOSトランジスタP43を介して低電圧の選択されないSWLEラインに流れ出る。
【0022】
次のt1区間の前に、/電圧発生信号VBFBがブースト電圧をNMOSトランジスタN44に、VBFがVbbを第8NMOSトランジスタN47に加えることにより、GWLbラインに低電圧を加える。この後、選択されたSWLEに低電圧が供給されることにより、SWLが低電圧に落ちる。その際、MSBアドレスPXij、PXkl、PXmnが低電圧で供給されることによりローデコーダ41の第5、第6NMOSトランジスタN40、N41がターンオフし、MSBアドレスPXbが低電圧で供給されることによりRDPRiブロックの出力信号が低電圧で供給される。これにより、第4NMOSトランジスタN43はターンオフし、第1PMOSトランジスタP40はターンオンし、ノードN40−1はブースト電圧となり、第6、第7NMOSトランジスタN45、N46はターンオフされることにより、GWLbにブースト電圧が供給される。この際、SWLE選択信号は、低電圧を供給している状態でSWDブロック42のPMOSトランジスタP43をターンオフさせ、NMOSトランジスタN48をターンオンさせてSWLラインにVSSを供給する。
【0023】
尚、本半導体メモリ装置のカラムデコーダ及びビットラインセンスアンプアレイ部の詳細構成は以下の通りである。
図7は本半導体メモリ装置のカラムデコーダ及びビットラインセンスアンプアレイ部の詳細構成図である。
本半導体メモリ装置のカラム選択ドライバの部分的な詳細構成は次の通りである。まず、カラムデコーダ46は、ソースが電源端に連結され、ゲート入力信号に基づいて制御されるPMOSトランジスタPM1と、PMOSトランジスタPM1のドレインにシリアルに連結されるNMOSトランジスタNM1、NM2、NM3、NM4と、ドレイン及びソースがPMOSトランジスタPM1のドレイン及びソースにそれぞれ連結されるPMOSトランジスタPM2と、PMOSトランジスタPM1、PM2の出力を反転させるインバータINV1と、ソースが電源端に連結され、インバータINV1の出力信号により制御されるPMOSトランジスタPM3とを含む。ここで、NMOSトランジスタNM4のソースには接地端が連結される。
【0024】
レベルシフタ部48は、上記したように、カラム選択ラインのレベルを制御するための制御信号を出力する制御信号出力部48aと、制御信号出力部48aの制御信号に基づいて実際にカラム選択ラインのレベルを決定するレベル決定部48bとから構成される。
ここで、制御信号出力部48aは、PMOSトランジスタPM1のゲートへ入力された信号を一定時間(△t1)遅延させる遅延部48cと、遅延部48cの出力信号と遅延される以前の信号とを論理演算するNANDゲートと、NANDゲートの出力信号を反転させる第2インバーターINV2と、電圧発生部48dとから構成されている。電圧発生部48dは、ソースが電源端に連結され、第2インバーターINV2の出力信号により制御されるPMOSトランジスタPM4と、ソースが電源端に連結され、NANDゲートの出力信号により制御されるPMOSトランジスタPM5と、ドレインがPMOSトランジスタPM4のドレインに連結され、ソースが負電圧(−Vbb)端に連結され、ゲートがPMOSトランジスタPM5のドレインに連結されるNMOSトランジスタNM5と、ドレインがPMOSトランジスタPM5のドレインに連結され、ソースが負電圧(−Vb)端に連結され、ゲートがPMOSトランジスタPM4のドレインに連結されるNMOSトランジスタNM6とから構成されている。
ここで、NANDゲートの出力信号は後述するレベル決定部48bの制御信号として使用され、第2インバーターINV2の出力信号もレベル決定部48bの出力信号として使用される。電圧発生部48dは、NANDゲート及び第2インバーターINV2の出力信号に基づいて電源電圧及び接地電圧を選択的にレベル決定部48bのNMOSトランジスタNM11のゲートに印加する。
【0025】
レベル決定部48bは、ドレインがカラムデコーダ46の出力端に接続され、制御信号出力部48aのNANDゲートの出力信号により制御されるNMOSトランジスタNM7と、ソースは接地端に連結され、カラムデコーダ46のインバーターINV1の出力信号により制御されるNMOSトランジスタNM8と、ドレインがカラムデコーダ46の出力端に連結され、カラムデコーダ46のインバーターINV1の出力信号により制御されるNMOSトランジスタNM9と、ドレインはNMOSトランジスタNM9のソースに連結され、制御信号出力部48aの第2インバーターINV2の出力信号により制御されるNMOSトランジスタNM10と、ソースは負電圧(−Vbb)端に連結され、ドレインがNMOSトランジスタNM10のソースに連結され、制御信号出力部48aのノードAの信号により制御されるNMOSトランジスタNM11とから構成される。
【0026】
ここで、負電圧(−Vbb)はデータ入出力制御部49を構成しているPMOSトランジスタPM6のしきい電圧と同様である。このように、制御信号出力部48a、レベル決定部48bによりカラム選択ライン47のレベルが決定され、その決定された信号がデータ入出力制御部49に入力される。ここで、データ入出力制御部49は、図4に示すように、ビットラインセンスアンプアレイ45ごとに連結されている。各ビットラインセンスアンプアレイ45ごとに連結されたデータ入出力制御部49のうち一つを選択するためには選択信号CBSELを必要とする。
本実施形態では、選択信号により各ビットラインセンスアンプアレイ45ごとに連結された全てのデータ入出力制御部49を選択することなく必要なデータ入出力制御部49だけを選択するため、電流消費を最小化することができる。
【0027】
選択されたデータ入出力制御部49は該当Yゲート45bを制御する。Yゲート45bがターンオンされると、メモリセルのデータが該当センスアンプ45aによりセンスされ、増幅された後、ビットライン及びビットバーラインを介してデータライン及びデータバーラインに伝達されるか、それともデータライン及びデータバーラインを介して伝達されたデータがビットライン及びビットバーラインを介してメモリセルに格納される。選択信号は、図7に示すように、データ入出力制御部49を構成しているPMOSトランジスタPM6のソースと連結された選択信号印加線(アクティブ信号印加ライン)49aを介して印加される。
【0028】
このようなデータ入出力制御部49の構成は以下の通りである。
データ入出力制御部49は、PMOSトランジスタPM6とNMOSトランジスタNM12とから構成される。PMOSトランジスタPM6のソースにはデータ入出力制御部49を選択するための選択信号CBSELを印加する選択信号印加線(アクティブ信号印加ライン)49aが連結され、ゲートにはカラム選択ラインが連結される。NMOSトランジスタNM12のゲートにもカラム選択ラインが連結され、ソースには接地端が連結され、ドレインにはPMOSトランジスタPM6の出力端が連結される。そして、PMOSトランジスタPM6の出力端はYゲート45bに連結される。
【0029】
以下、このように構成された本半導体メモリ装置のカラムデコーダ及びビットラインセンスアンプアレイ部の動作を説明する。
図8は本半導体メモリ装置のカラムデコーダ及びビットラインセンスアンプアレイ部の駆動による動作タイミング図である。
まず、t1区間では、プレデコーダ部(図示せず)から出力されるカラムアドレスが全てローレベルの信号であるので、カラムデコーダ46のNMOSトランジスタNM1、NM2、NM3、NM4が全てターンオフ状態である。そして、PMOSトランジスタPM1がターンオンされ、インバータINV1の入力端にはハイレベルの信号が印加される。従って、インバータINV1の出力がロー信号となり、2つのPMOSトランジスタPM2、PM3がターンオンする。PMOSトランジスタPM3のターンオンで、電源電圧Vccがカラム選択ラインに印加される。
その際、図8に示すように、データ入出力制御部49を選択するための選択信号CBSELはロー状態を維持しているため、データ入出力制御部49のPMOSトランジスタPM6はターンオフ状態となり、NMOSトランジスタNM12はターンオン状態となり、Yゲート45bに向かって接地信号Vssが出力される。
【0030】
この後、t2区間では、カラムアドレスがハイレベルになって図7のカラムデコーダ46のNMOSトランジスタNM1、NM2、NM3、NM4がターンオン状態となり、PMOSトランジスタPM1がターンオフ状態となる。これにより、インバータINV1の入力端にはVss電圧が印加され、インバータINV1の出力信号はハイレベルとなる。インバータINV1の出力信号によりレベル決定部48bのNMOSトランジスタNM8、NM9がターンオン状態となる。このとき、制御信号出力部48aのNANDゲートの出力は、遅延部48cにより遅延される時間(△t1)だけハイレベルを維持する。ハイレベルのNANDゲートの出力信号がレベル決定部48bのNMOSトランジスタNM7のゲートに印加されることにより、NMOSトランジスタNM7がターンオン状態となる。これにより、NMOSトランジスタNM8、NM7を介して接地電圧Vssがカラム選択ラインに印加される。
【0031】
この際、カラム選択ラインにはビットラインセンスアンプアレイ45に対応してデータ入出力制御部49がシリアルに連結されるが、このうち一つのみを選択するためには、カラムアドレスをカラムデコーダ46でデコーディングする瞬間に選択しようとするデータ入出力制御部49の選択信号印加線(アクティブ信号印加ライン)49aにハイレベルの選択信号を印加する。そして、選択しないデータ入出力制御部49の選択信号印加線49aにはローレベルの選択信号を印加する。
ここで、カラム選択ラインの電圧がVss電圧なので、各データ入出力制御部49のPMOSトランジスタPM6が全てターンオン状態となり、NMOSトランジスタNM12が全てターンオフ状態となる。このように、データ入出力制御部49を選択するための選択信号CBSEL及びカラム選択ラインにより一つのビットラインセンスアンプアレイ45が選択される。
【0032】
この際、制御信号出力部48aのNANDゲートの出力は、遅延部48cにより遅延される時間(△t1)だけハイレベルを維持する。NANDゲートの出力信号はインバーターINV2を経てローレベルになり、PMOSトランジスタPM4はターンオンされる。PMOSトランジスタPM4がターンオンされることにより電源電圧VccがNMOSトランジスタNM6のゲートに印加され、NMOSトランジスタNM6がターンオン状態となる。これにより、NMOSトランジスタNM6を介して負電圧(−Vbb)がノードA点に印加される。ノードA点は、レベル決定部48bのNMOSトランジスタNM11のゲートに連結されているため、NMOSトランジスタNM11はターンオフされる。ところが、それまでレベル決定部48bのNMOSトランジスタNM10はインバーターINV2の出力によりターンオフ状態に維持されている。
【0033】
そのとき、制御信号出力部48aの遅延部48cから信号が出力されると、NANDゲートの出力信号がローレベルとなり、インバーターINV2の出力信号がハイレベルとなる。これにより、レベル決定部48bのNMOSトランジスタNM7がターンオフ状態になって、それ以上カラム選択ラインに接地電圧が供給されなくなる。そのとき、インバーターINV2の出力信号はハイレベルなので、NMOSトランジスタNM10が初めてターンオン状態となり、NANDゲートの出力信号によりPMOSトランジスタPM5がターンオン状態となる。これにより、ノードA点の電位が電源電圧Vccとなり、レベル決定部48bのNMOSトランジスタNM11がターンオンする。これにより、NMOSトランジスタNM11、NM10、NM9を介して負電圧(−Vbb)がカラム選択ラインに印加される。
【0034】
結果的に、遅延部48cで遅延される間にカラム選択ラインは接地電圧Vssを維持し、遅延終了後には負電圧(−Vbb)を維持する。従って、選択しないデータ入出力制御部49によりノイズが発生しても、データ入出力制御部49のPMOSトランジスタPM6を介してローレベル電位の選択信号印加線49aに抜け出る。
【0035】
そして、選択されたデータ入出力制御部49は、選択信号印加線49aを介して伝達されたハイレベルの信号を該当Yゲートに伝達してYゲートをターンオンさせる。Yゲートがターンオンされると、ビットラインのデータがデータラインとデータバーラインに出力(読出し動作)されるか、或いはそれらからデータがメモリセルに格納(書込動作)される。
【0036】
次いで、カラムアドレスが再びローレベルになると、制御信号出力部48aの遅延部48cによる遅延区間(△t1)が来る前にNANDゲートの出力信号がハイレベルになるから、レベル決定部48bのNMOSトランジスタNM7がターンオンする。また、NANDゲートに連結されたインバーターINV2の出力がローレベルとなり、NMOSトランジスタNM10がターンオフする。この際、NMOSトランジスタNM11のゲートには負電圧(−Vbb)が印加され、結局カラム選択ラインにローレベルの信号が印加される。この後、PMOSトランジスタPM2がターンオンされることにより、レベル決定部48bのNMOSトランジスタNM8、NM9がターンオフ状態となる。これにより、それ以上カラム選択ラインにローレベルの信号が印加されることがなくなり、結局カラム選択ラインには電源電圧Vccが印加される。したがって、データ入出力制御部49のPMOSトランジスタPM6がターンオフし、NMOSトランジスタNM12がターンオンし、該当Yゲート45bに向かってローレベルの信号が供給される。そして、ビットラインセンスアンプのビットライン、データライン、及びデータバーラインが連結されたYゲートがターンオフされることにより、データの読出し又は書込動作が終了する。
【0037】
【発明の効果】
かかる本発明の半導体メモリ素子には以下のような効果がある。
請求項1の発明によれば、MSBアドレスでコントロールされるGWLb信号がローデコーダから一つだけしか出ないため、ワードラインのオープンまたは短絡の発生を少なくし、所望のYゲートにのみアクティブ信号を与えるため、電流消費を最小化することができる。
請求項2の発明によれば、MSBアドレスでコントロールされるGWLb信号がローデコーダから一つだけしか出ないため、製造工程時にワードラインのオープンまたは短絡の発生を少なくして歩留まりを高める。
請求項3、4の発明によれば、選択されたGWLbに−Vbb電圧を加えて、PMOSトランジスタがノイズキャンセル機能を果たすようにするため、一般なSWDブロックに比べてトランジスタ数を減少させることができる。これは、チップの全体面積を小さくする効果がある。
【0038】
請求項5、6の発明によれば、カラムデコーダから出力されるカラム選択ラインの信号、及び選択信号印加線を介して入力される選択信号により所望のYゲートにのみアクティブ信号を与えるため、電流消費を最小化することができる。
請求項7、8の発明によれば、選択されたセンスアンプから出力されるデータのみがデータライン/データバーラインに伝達されるため、必要な電流消費が最小化するとともに、非選択のセンスアンプでビットラインプリチャージ電圧とデータラインプリチャージ電圧とが互いに衝突することがない。更に、素子動作時に、カラム選択ラインにかかる負荷が減少してスピードが向上する効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】 従来技術の半導体メモリ装置の構成ブロック図。
【図2】 aは従来技術の半導体メモリ装置の単位SWD3の構成図、
bは従来技術の半導体メモリ装置のローデコーダ及び単位SWD3の駆動に従う動作タイミング図。
【図3】 従来技術の半導体メモリ装置のカラムデコーダ及びビットラインセンスアンプアレイ部の駆動に従う動作タイミング図。
【図4】 本発明の半導体メモリ装置の構成ブロック図。
【図5】 本発明による半導体メモリ装置のローデコーダ及びSWD3の詳細構成図。
【図6】 本発明による半導体メモリ装置のローデコーダ及びSWD3の駆動に従う動作タイミング図。
【図7】 本発明による半導体メモリ装置のカラムデコーダ及びビットラインセンスアンプアレイ部の詳細構成図。
【図8】 本発明による半導体メモリ装置のカラムデコーダ及びビットラインセンスアンプアレイ部の駆動に従う動作タイミング図。
【符号の説明】
40 サブワードラインイネーブル部
41 ローデコーダ
42 SWDブロック
43 ローデコーディングプリチャージ信号発生部
44 メモリセルアレイ
45 ビットラインセンスアンプアレイ
46 カラムデコーダ
47 カラム選択ライン
48 レベルシフタ部
Claims (8)
- 複数のメモリセルアレイと、
前記メモリセルアレイのセルを駆動するための複数のサブワードラインドライバブロックと、
MSBアドレスによるデコーディングされた信号によって前記サブワードラインドライバブロックにグローバルワードラインGWLb信号を印加するためのローデコーダと、
LSBアドレスにデコーディングされた信号によって前記サブワードラインドライバブロックにサブワードラインイネーブルSWLE選択信号を印加するためのサブワードラインイネーブル部と、
前記ローデコーダが前記グローバルワードラインGWLb信号を接地電圧(Vss)レベルに出力すると、一定時間(Δt1)後前記グローバルワードラインGWLb信号を前記接地電圧(Vss)レベルより低い負電圧(Vbb)レベルに低下させる手段と、
前記カラムデコーダの出力信号によって動作し、複数のビットラインセンスアンプアレイの中で所定のビットラインセンスアンプアレイだけが選択的に動作するように選択信号(CBSEL)をYゲートに伝達するためのデータ入出力制御部を含むことを特徴とする半導体メモリ装置。 - グローバルワードラインGWLb信号を前記接地電圧(Vss)レベルより低い負電圧(Vbb)レベルに低下させる前記手段が、前記ローデコーダへ、ローデコーディングプリチャージ信号(RDPR)と、前記グローバルワードラインGWLb信号とを前記負電圧(Vbb)レベルに作るための第1及び第2信号(VBF、VBFB)とを出力す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。
- 前記ローデコーダは、
Vpp電圧がソースに印加されてゲートに前記ローデコーディングプリチャージ信号(RDPR)が印加される第1PMOSトランジスタ(P40)と、
前記第1PMOSトランジスタ(P40)のドレインに入力端に連結されたインバーター(I40)と、
前記Vpp電圧がソースに印加されてゲートで前記インバーター(I40)の出力端が連結される第2及び第3PMOSトランジスタ(P41、P42)と、
前記第1、第2PMOSトランジスタ(P40、P41)のドレインに直列に接続されてゲートにMSBアドレスによるデコーディング信号が印加される第1、第2、第3NMOSトランジスタ(N40、N41、N42)と、
前記第3NMOSトランジスタ(N42)と接地電圧(Vss)端子の間に接続されてゲートに前記ローデコーディングプリチャージ信号(RDPR)が印加される第4NMOSトランジスタ(N43)と、
前記第3PMOSトランジスタ(P42)のドレイン端子に接続されてゲートに前記第2信号(VBFB)が印加される第5NMOSトランジスタ(N44)と、
前記第5NMOSトランジスタ(N44)と前記接地電圧(Vss)端子の間に接続されてゲートが前記インバーター(I40)の出力端と連結される第6NMOSトランジスタ(N45)と、
前記第3PMOSトランジスタ(P42)のドレイン端子に接続されてゲートが前記インバーター(I40)の出力端と連結される第7NMOSトランジスタ(N46)と、
前記第7NMOSトランジスタ(N46)と前記接地電圧(Vss)端子の間に接続されてゲートに前記第1信号(VBF)が印加される第8NMOSトランジスタ(N47)を含み、
前記第3PMOSトランジスタ(P42)と前記第5NMOSトランジスタ(N44)の接続点で前記グローバルワードラインGWLb信号が出力されることを特徴とする請求項2に記載の半導体メモリ装置。 - 前記手段は、
MSBによるデコーディング信号(PXb)を入力されて前記ローデコーディングプリチャージ信号(RDPR)を出力するローデコーディングプリチャージ信号発生ユニット(RDPRi)と、
前記ローデコーディングプリチャージ信号(RDPR)を遅延させる遅延部と、
遅延されたローデコーディングプリチャージ信号と、遅延されないローデコーディングプリチャージ信号(RDPR)とをNAND演算して前記第2信号(VBFB)を出力するNAND演算部と、
前記第2信号(VBFB)を反転させるインバーター(I41)と、
ソースにVccが印加され、ゲートにインバーター(I41)の出力信号、NAND演算部の出力信号がそれぞれ印加される第1、第2PMOSトランジスタ(P42−1、P42−2)と、
ソースにVbbが印加され、第1PMOSトランジスタ(P42−1)のドレインにドレインが連結される第1NMOSトランジスタ(N49−1)と、
ソースにVbbが印加され、第2PMOSトランジスタ(P42−2)のドレインと前記第1信号(VBF)を出力する出力端とにドレインが共通連結される第2NMOSトランジスタ(N49−2)とから構成されることを特徴とする請求項2に記載の半導体メモリ装置。 - 前記カラムデコーダは、
Vcc電圧がソースに印加されてゲートにアドレス信号(PYij)が印加される第1PMOSトランジスタ(PM1)と、
前記第1PMOSトランジスタ(PM1)のドレインに入力端が連結されたインバーター(INV1)と、
前記Vcc電圧がソースに印加されてゲートに前記インバーター(INV1)の出力端が連結される第2及び第3PMOSトランジスタ(PM2、PM3)と、
ドレインが前記第1、第2PMOSトランジスタ(PM1、PM2)のドレインに接続されてゲートに前記アドレス信号(PYij)が印加される第1NMOSトランジスタ(NM1)と、
前記第1NMOSトランジスタ(NM1)のソースと接地電圧(Vss)端子の間に直列に接続されてゲートにアドレス信号(Pykl、Pymn、Pyxy)がそれぞれ印加される第2、第3、第4NMOSトランジスタ(NN2、NN3、NN4)を含み、
前記第3PMOSトランジスタ(PM3)のドレインで前記データ入出力制御部に印加される信号が出力されることを特徴とする請求項1に記載された半導体メモリ装置。 - 前記カラムデコーダの出力信号が前記接地電圧(Vss)レベルになれば一定時間(Δt1)後 前記カラムデコーダの出力信号を前記負電圧(Vbb)レベルにするためのレベルシフタ部(48)をさらに含み、前記レベルシフタ部(48)は、前記カラムデコーダの出力信号が前記接地電圧(Vss)レベルになれば一定時間(Δt1)後に前記カラムデコーダの出力信号を前記負電圧(Vbb)レベルにするための第1ないし第3制御信号を出力する制御信号出力部(48a)と、
前記第1ないし第3制御信号によって実際にカラム選択ラインのレベルを前記負電圧(Vbb)レベルにするレベル決定部(48b)を含むことを特徴とする請求項1記載の半導体メモリ装置。 - 制御信号出力部(48a)は、
前記アドレス信号(PYij)を一定時間(Δt1)遅延させる遅延部(48c)と、
前記アドレス信号(PYij)と前記アドレス信号(PYij)の遅延信号を論理演算し、前記レベル決定部に前記第1制御信号を出力する論理ゲートと、
前記論理ゲートの出力を反転させ、前記レベル決定部に前記第2制御信号を出力するインバーターと、
第1、第2制御信号に基づいて前記レベル決定部に電源電圧(Vcc)又は負電圧(Vbb)を前記第3制御信号に出力する電圧発生部(48d)とを含むことを特徴とする請求項6記載の半導体メモリ装置。 - 前記レベル決定部は、
ドレインは前記グローバルワードラインGWLb信号が印加されるカラム選択ラインに連結され、制御信号出力部から出力される第1制御信号により制御されるNMOSトランジスタ(NM7)と、
ソースが接地電圧端に連結され、ドレインがNMOSトランジスタNM7のソースに連結され、前記ローデコーダのインバーター(INV1)の出力信号により制御されるNMOSトランジスタ(NM8)と、
ドレインはカラム選択ラインに連結され、前記ローデコーダのインバーター(INV1)の出力信号により制御されるNMOSトランジスタ(NM9)と、
ドレインはNMOSトランジスタ(NM9)のソースに連結され、制御信号出力部から出力される第2制御信号により制御されるNMOSトランジスタ(NM10)と、
ドレインがNMOSトランジスタ(NM10)のドレインに連結され、ソースが負電圧(Vbb)端に連結され、電圧発生部の出力信号により制御されるNMOSトランジスタ(NM11)とを含むことを特徴とする請求項6記載の半導体メモリ装置。
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