JP4005838B2 - 半導体記憶装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
この発明は、半導体記憶装置に関するもので、特に、ホットキャリア対策を施した、CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)型の半導体メモリに関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、半導体メモリの一種であるDRAMの設計・開発は、ロウデコーダ部などをなるべく小さくレイアウトすることに重点がおかれている。
【0003】
図17は、一般的なDRAMのコア部分の構成例を示すものである。図に示すように、DRAMには、複数のメモリセルアレイ11が設けられている。上記メモリセルアレイ11には、それぞれ、複数のメモリセル(図示していない)がマトリクス状に配置されている。この例の場合、各メモリセルアレイ11内には、複数のワード線WLおよび複数のビット線BLが互いに交差するように配列されている。そして、上記メモリセルは、ワード線WLとビット線BLとの交点に配置されている。
【0004】
上記メモリセルアレイ11には、それぞれに隣接して、ロウデコーダ部21が設けられている。各ロウデコーダ部21は、ロウ方向にそれぞれ配列された各メモリセルアレイ11の複数のワード線WLを個々に選択駆動するための、複数のロウデコーダを含んで構成されている。
【0005】
また、ロウ方向に隣接する2つのメモリセルアレイ11の相互間には、センスアンプ部31が配置されている。すなわち、上記センスアンプ部31は、ロウ方向に隣接する2つのメモリセルアレイ11によって共有されている。センスアンプ部31は、各ビット線BLに読み出されたデータをそれぞれセンスするための、複数のセンスアンプ(図示していない)を含んで構成されている。
【0006】
一方、カラム方向には、ロウ方向に設けられた複数のメモリセルアレイ11に対して、1個ずつカラムデコーダ部41が設けられている。各カラムデコーダ部41は、カラム方向にそれぞれ配列された複数のビット線BLを個々に選択駆動するための、複数のカラムデコーダ(図示していない)を含んで構成されている。
【0007】
さらに、上記ロウデコーダ部21には、それぞれに隣接して、制御回路部51が設けられている。各制御回路部51内には、セット信号生成回路、プリチャージ信号生成回路、および、イコライズ信号生成回路などが設けられている。セット信号生成回路は、上記ロウデコーダをセットするためのものである。プリチャージ信号生成回路は、上記ロウデコーダをプリチャージするためのものである。イコライズ信号生成回路は、上記センスアンプ部31におけるビット線イコライズ回路(図示していない)をイコライズ動作させるためのものである。
【0008】
ここで、従来のDRAMでは、メモリセルの選択時に、ワード線WLの高レベル側の電圧を内部電源電圧(VCC)よりも高い昇圧電圧(VPP)まで持ち上げる。これにより、データの読み出し、書き込み動作の高速化を図ることが行われている。すなわち、昇圧電圧を用いることによって、ワード線WLに接続されている選択トランジスタのゲートに高い電圧が加わる。すると、この選択トランジスタの抵抗が低くなる。その結果、内部電源電圧を用いる場合に比較して、より大きな読み出し電流または書き込み電流が選択トランジスタに流れる。これにより、データの読み出し、書き込み動作の高速化が達成される。
【0009】
しかし、昇圧電圧を用いるようにした場合、半導体基板に流れる基板電流も増加する。すると、ホットキャリアが増大し、閾値電圧の増大やコンダクタンスの減少というトランジスタの劣化が発生する。
【0010】
そこで、ホットキャリアの増大によるトランジスタの劣化を抑制する、つまり、トランジスタの寿命を延ばすために、従来は、昇圧電圧が印加されるトランジスタに直列に電圧緩和用トランジスタを接続するという手法が取られている。トランジスタの寿命は基板電流と密接に関連づけられており、基板電流を一桁低減すると寿命は約三桁伸びることが知られている。基板電流は、ソース・ドレイン間電圧Vdsの指数関数になる。よって、電圧条件を緩和してトランジスタに加わる電界強度を下げることが、トランジスタの寿命を延ばすのに最も効果がある。すなわち、複数個のトランジスタを直列に接続するようにした場合、電圧を分圧(抵抗分割)できる。その結果、1個あたりのトランジスタに加わる電圧を緩和することが可能となる。
【0011】
また、ホットキャリアに対しては、通常、PチャネルトランジスタよりもNチャネルトランジスタの方が弱い。そのため、PチャネルおよびNチャネルの両トランジスタが設けられているCMOS型のDRAMでは、Nチャネル側のトランジスタにのみ電圧緩和用トランジスタを直列に接続することが有効である。
【0012】
図18は、上記のようなホットキャリア対策を施した、CMOS型のDRAMにおけるロウデコーダ部の構成例を示すものである。なお、ロウデコーダ部としては、複数のデコード回路(ロウデコーダ)をアレイ状に配置した構成が一般的であるが、ここでは1つのワード線WLを選択する1つのロウデコーダのみを示している。
【0013】
1つのロウデコーダは、入力アドレスBX,BYをデコードする部分デコード回路22と、この部分デコード回路22の出力を順次反転するように接続された2個のプリドライバ回路23,24と、上記部分デコード回路22の出力をラッチするラッチ回路25と、最終段のプリドライバ回路24の出力にもとづいてワード線WLを駆動するワード線ドライバ回路26とから構成されている。
【0014】
上記部分デコード回路22は、プリチャージ/ディスチャージ方式のデコーダであり、1個のPチャネルトランジスタP11と3個のNチャネルトランジスタN11〜N13とから構成されている。この部分デコード回路22は、プリチャージ信号PRECの入力にともなうプリチャージ期間が終了した後に、複数ビット(この例では、3ビット)のセット信号SETおよび入力アドレスBX,BYにもとづいたデコード信号を出力する。
【0015】
前段のプリドライバ回路23は、1個のPチャネルトランジスタP12と2個のNチャネルトランジスタN14,N15とから構成され、上記部分デコード回路22の出力を反転する。
【0016】
最終段のプリドライバ回路24は、1個のPチャネルトランジスタP13と2個のNチャネルトランジスタN16,N17とから構成され、前段のプリドライバ回路23の出力を反転する。
【0017】
上記ラッチ回路25は、1個のPチャネルトランジスタP15と2個のNチャネルトランジスタN20,N21とから構成されている。このラッチ回路25は、上記部分デコード回路22におけるプリチャージ期間が終了し、さらに、入力アドレスBX,BYにもとづくデコード信号が確定した後において、上記入力アドレスBX,BYが変化した場合でもすでに確定したデコード信号をラッチしておくもので、上記プリチャージ信号PRECおよび上記プリドライバ回路23の出力に応じて動作が制御される。
【0018】
上記ワード線ドライバ回路26は、1個のPチャネルトランジスタP14と2個のNチャネルトランジスタN18,N19とから構成され、上記プリドライバ回路24の出力を受けてワード線WLを駆動する。
【0019】
このような構成において、内部電源電圧VCCを昇圧することによって得られる昇圧電圧VPPが、上記プリドライバ回路23,24、上記ラッチ回路25および上記ワード線ドライバ回路26内の、各PチャネルトランジスタP12,P13,P14,P15のソースにそれぞれ印加されている。すなわち、このロウデコーダの場合、上記プリドライバ回路23,24および上記ワード線ドライバ回路26の電源電圧として昇圧電圧VPPが用いられている。また、上記プリドライバ回路23,24および上記ワード線ドライバ回路26の、各NチャネルトランジスタN15,N17,N19に加わる電界強度を下げるために、上記NチャネルトランジスタN15,N17,N19のそれぞれに対し、各ゲートに昇圧電圧VPPが印加されたNチャネルトランジスタ(電圧緩和用トランジスタ)N14,N16,N18が直列に接続されている。
【0020】
このように、NチャネルトランジスタN15,N17,N19に対し、電圧緩和のためのNチャネルトランジスタN14,N16,N18をそれぞれ直列に接続する。この場合、NチャネルトランジスタN15,N17,N19のそれぞれのソースに加わる電圧の最大値は、VPP−VthN(VthNはNチャネルトランジスの閾値電圧)となる。したがって、NチャネルトランジスタN15,N17,N19の各ドレイン・ソース間に加わる電圧Vdsは、ワード線WLに加わる電圧の最大値VPPよりもVthN分だけ低下する。これにより、先に説明したような、基板電流の増加にもとづく閾値電圧の増大やコンダクタンスの減少というトランジスタの劣化が抑制される。
【0021】
図19は、上記した制御回路部51内に設けられるイコライズ信号生成回路52の構成例を示すものである。イコライズ信号生成回路52は、選択信号bksel_pにもとづいてイコライズ信号eql_pを生成するもので、たとえば、Pチャネルトランジスタ52aおよびNチャネルトランジスタ52bの両ドレイン間を共通に接続した、内部電源電圧VCCのためのCMOS構成のインバータ回路により構成されている。
【0022】
図20は、上記した制御回路部51内に設けられるセット信号生成回路53の構成例を示すものである。セット信号生成回路53は、入力アドレスAX,AYおよびワード線オン信号wlonにもとづいてセット信号SETを生成するもので、たとえば、Pチャネルトランジスタ53aおよびNチャネルトランジスタ53bからなるインバータ回路53-1と、このインバータ回路53-1の動作を、上記入力アドレスAX,AYおよび上記ワード線オン信号wlonにもとづいて制御する3入力のナンド回路53-2とによって構成されている。上記インバータ回路53-1は、上記Pチャネルトランジスタ53aおよび上記Nチャネルトランジスタ53bの両ドレイン間を共通に接続した、内部電源電圧VCCのためのCMOS構成となっている。
【0023】
図21(a),(b)は、上記した制御回路部51内に設けられるプリチャージ信号生成回路54A,54Bの構成例をそれぞれ示すものである。プリチャージ信号生成回路54A,54Bは、それぞれ、入力アドレスAX,AYにもとづいてプリチャージ信号PRECを生成するもので、たとえば、2入力のナンド回路54-1、レベル(VCC→VPP)変換回路54-3、および、インバータ回路54-4によって構成されている。上記インバータ回路54-4は、1個のPチャネルトランジスタ54aと2個のNチャネルトランジスタ54b,54cとからなる、昇圧電圧VPPのためのCMOS構成となっている。
【0024】
プリチャージ信号生成回路54Aの場合は、上記インバータ回路54-4を構成するNチャネルトランジスタ54cのゲートに昇圧電圧VPPが、プリチャージ信号生成回路54Bの場合は、上記インバータ回路54-4を構成するNチャネルトランジスタ54bのゲートに昇圧電圧VPPが、それぞれ固定電位として印加されている。なお、制御回路部51内には、通常、プリチャージ信号生成回路54A,54Bのいずれか一方が設けられる。
【0025】
先にも述べたように、ロウデコーダ部21などをなるべく小さくレイアウトするために、ロウデコーダを制御するための各種の回路53,54Aまたは54Bは、ロウデコーダ部21にそれぞれ隣接する制御回路部51内にレイアウトされるようになっている。また、制御回路部51内には、センスアンプ部31を制御するための回路52もレイアウトされるようになっている。このように、チップの高速動作を図るなどの目的で、制御回路部51内にレイアウトされる回路数はますます増えてきている。
【0026】
しかしながら、DRAMの微細化がますます進み、それにともなって、制御回路部51の面積は徐々に小さくなってきている。したがって、制御回路部51の面積を広げることはDRAMの微細化に逆行し、結果的に、DRAMのチップサイズが、ロウデコーダ部21の大きさではなく、制御回路部51の面積によって規定されてしまうという事態を招くことになる。
【0027】
【発明が解決しようとする課題】
上記したように、従来においては、ロウデコーダなどを制御するための各種の回路を、ロウデコーダ部に隣接する制御回路部内にレイアウトすることで、ロウデコーダ部などをより小さくレイアウトできるものの、このままでは、レイアウトされる回路の増大などにともなって制御回路部の面積を拡大させる必要が生じた場合には、制御回路部の面積によってチップサイズが規定される事態を招くという問題があった。
【0028】
そこで、この発明は、制御回路部の面積が拡大するのを抑制でき、制御回路部の面積の拡大によるチップサイズの増加を防止することが可能な半導体記憶装置を提供することを目的としている。
【0029】
【課題を解決するための手段】
本願発明の一態様によれば、複数のワード線および複数のビット線の交点にメモリセルがそれぞれ配置されているメモリセルアレイと、前記メモリセルアレイに隣接して設けられ、前記複数のワード線を選択駆動するためのn個のデコード回路を有するロウデコーダ部と、前記ロウデコーダ部に隣接して設けられた制御回路部と、前記制御回路部内に配置され、前記n個のデコード回路をセットするためのセット信号生成回路と、前記制御回路部内に配置され、前記n個のデコード回路をプリチャージするためのプリチャージ信号生成回路と、前記制御回路部内に配置され、センスアンプ部におけるビット線イコライズ回路をイコライズ動作させるためのイコライズ信号生成回路とを具備し、前記セット信号生成回路のComplementary Metal Oxide Semiconductor(CMOS)構成のインバータ回路を構成するPチャネルトランジスタ、前記プリチャージ信号生成回路のCMOS構成のインバータ回路を構成するPチャネルトランジスタ、または、前記イコライズ信号生成回路のCMOS構成のインバータ回路を構成するPチャネルトランジスタがn個のトランジスタに分割されて、前記n個のデコード回路内にそれぞれ分散されて配置されていることを特徴とする半導体記憶装置が提供される。
また、本願発明の一態様によれば、複数のワード線および複数のビット線の交点にメモリセルがそれぞれ配置されているメモリセルアレイと、前記メモリセルアレイに隣接して設けられ、前記複数のワード線を選択駆動するためのn個のデコード回路を有するロウデコーダ部と、前記ロウデコーダ部に隣接して設けられた制御回路部と、前記制御回路部内に配置され、前記n個のデコード回路をセットするためのセット信号生成回路と、前記制御回路部内に配置され、前記n個のデコード回路をプリチャージするためのプリチャージ信号生成回路と、前記制御回路部内に配置され、センスアンプ部におけるビット線イコライズ回路をイコライズ動作させるためのイコライズ信号生成回路とを具備し、前記セット信号生成回路のComplementary Metal Oxide Semiconductor(CMOS)構成のインバータ回路を構成するNチャネルトランジスタ、前記プリチャージ信号生成回路のCMOS構成のインバータ回路を構成するNチャネルトランジスタ、または、前記イコライズ信号生成回路のCMOS構成のインバータ回路を構成するNチャネルトランジスタがn個のトランジスタに分割されて、前記n個のデコード回路内にそれぞれ分散されて配置されていることを特徴とする半導体記憶装置が提供される。
また、本願発明の一態様によれば、複数のワード線および複数のビット線の交点にメモリセルがそれぞれ配置されているメモリセルアレイと、前記メモリセルアレイに隣接して設けられ、前記複数のワード線を選択駆動するためのn個のデコード回路を有するロウデコーダ部と、前記ロウデコーダ部に隣接して設けられた制御回路部と、前記制御回路部内に配置され、前記n個のデコード回路をセットするためのセット信号生成回路と、前記制御回路部内に配置され、前記n個のデコード回路をプリチャージするためのプリチャージ信号生成回路と、前記制御回路部内に配置され、センスアンプ部におけるビット線イコライズ回路をイコライズ動作させるためのイコライズ信号生成回路とを具備し、前記セット信号生成回路のComplementary Metal Oxide Semiconductor(CMOS)構成のインバータ回路を構成するPチャネルトランジスタ、前記プリチャージ信号生成回路のCMOS構成のインバータ回路を構成するPチャネルトランジスタ、および、前記イコライズ信号生成回路のCMOS構成のインバータ回路を構成するPチャネルトランジスタがn個のトランジスタに分割されて、前記n個のデコード回路内にそれぞれ分散されて配置されていることを特徴とする半導体記憶装置が提供される。
さらに、本願発明の一態様によれば、複数のワード線および複数のビット線の交点にメモリセルがそれぞれ配置されているメモリセルアレイと、前記メモリセルアレイに隣接して設けられ、前記複数のワード線を選択駆動するためのn個のデコード回路を有するロウデコーダ部と、前記ロウデコーダ部に隣接して設けられた制御回路部と、前記制御回路部 内に配置され、前記n個のデコード回路をセットするためのセット信号生成回路と、前記制御回路部内に配置され、前記n個のデコード回路をプリチャージするためのプリチャージ信号生成回路と、前記制御回路部内に配置され、センスアンプ部におけるビット線イコライズ回路をイコライズ動作させるためのイコライズ信号生成回路とを具備し、前記セット信号生成回路のComplementary Metal Oxide Semiconductor(CMOS)構成のインバータ回路を構成するNチャネルトランジスタ、前記プリチャージ信号生成回路のCMOS構成のインバータ回路を構成するNチャネルトランジスタ、および、前記イコライズ信号生成回路のCMOS構成のインバータ回路を構成するNチャネルトランジスタがn個のトランジスタに分割されて、前記n個のデコード回路内にそれぞれ分散されて配置されていることを特徴とする半導体記憶装置が提供される。
【0030】
上記の構成によれば、本来、制御回路部内にレイアウトされるロウデコーダやセンスアンプ部を制御するための制御回路の一部を、ロウデコーダ部内の空きスペースを利用してレイアウトできるようになる。これにより、レイアウトされる制御回路が増大などした場合にも制御回路部の面積が増大するのを抑制することが可能となるものである。
【0031】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【0032】
(第1の実施形態)
図1は、本発明の第1の実施形態にかかる半導体記憶装置の構成例を示すものである。なお、ここでは、CMOS型DRAMのコア部分の構成について、イコライズ信号生成回路(センスアンプ部を制御するための制御回路)の一部を複数の回路に分けて、ロウデコーダ部内に分散配置するようにした場合を例に説明する。また、便宜上、1つのメモリセルアレイ11、1つのロウデコーダ部21、1つのセンスアンプ部31、および、1つの制御回路部51しか図示していない。本来は、図17に示したように、複数のメモリセルアレイ11、ロウデコーダ部21、センスアンプ部31、および、制御回路部51をそれぞれ有して構成されている。
【0033】
図に示すように、メモリセルアレイ11内には、複数(この例では、2つしか示していない)のメモリセルMCがマトリクス状に配置されている。メモリセルMCは、互いに交差するように配列された複数のワード線WL(ワード線WL_p)と複数のビット線BL(ビット線対BL_t,BL_c)との交点に配置されている。メモリセルMCのそれぞれは、1個の選択トランジスタTと1個のデータ蓄積用コンデンサCとから構成されている。
【0034】
ロウデコーダ部21は、DRAMのロウ方向に対し、上記メモリセルアレイ11に隣接して配置されている。ロウデコーダ部21の詳細については、後述する。
【0035】
センスアンプ部31は、ロウ方向に隣接する2つのメモリセルアレイ11の相互間に配置されている。すなわち、1つのセンスアンプ部31は、ロウ方向に隣接する2つのメモリセルアレイ11で共有されている。センスアンプ部31内には、1対のビット線BLごとに、センスアンプ31a、ビット線切離し回路31b、および、ビット線イコライズ回路31cが設けられている。センスアンプ31aは、2個のNチャネルトランジスタN31,N32と2個のPチャネルトランジスタP31,P32とから構成されている。ビット線切離し回路31bは、2個のNチャネルトランジスタN33,N34により構成されている。ビット線イコライズ回路31cは、3個のNチャネルトランジスタN35〜N37によって構成されている。
【0036】
一方、DRAMのカラム方向には、ロウ方向に設けられた複数のメモリセルアレイ11に対して、1個ずつカラムデコーダ部(図示していない)が設けられている。
【0037】
制御回路部51は、ロウ方向に対し、上記ロウデコーダ部21に隣接して配置されている。制御回路部51内には、上記ビット線イコライズ回路31cを制御するためのイコライズ信号生成回路(図19参照)52の、上記インバータ回路を構成するPチャネルトランジスタ52aが配置されている。また、上記Pチャネルトランジスタ52aの他、上記制御回路部51内には、ロウデコーダをセットするためのセット信号生成回路、および、ロウデコーダをプリチャージするためのプリチャージ信号生成回路などが設けられている(いずれも図示していない)。
【0038】
ロウデコーダ部21内には、複数のワード線WLを個々に選択駆動するための、複数のデコード回路(ロウデコーダ)21aがアレイ状に配置されている。また、ロウデコーダ部21内には、上記イコライズ信号生成回路52の、上記インバータ回路を構成するNチャネルトランジスタ52bが、複数のNチャネルトランジスタ52b’に分割されて配置されている。この場合、上記Nチャネルトランジスタ52bのサイズをWとすると、W/n(nはロウデコーダ21aの数)のサイズを有する複数のNチャネルトランジスタ52b’が、アレイ状に配置された上記ロウデコーダ21a内にそれぞれ分散配置されている。
【0039】
ここで、ロウデコーダ部21の面積は、一般に、アドレス線の配置によって規定される。しかも、アドレス線の本数に比べ、ロウデコーダ部21内に配置されるロウデコーダ21aの個数は少ない。そのため、ロウデコーダ部21内には空きスペースが比較的に多く存在する。そこで、ロウデコーダ部21内の空きスペースを利用し、そこに上記イコライズ信号生成回路52の一部であるNチャネルトランジスタ52bを複数の回路に分けて配置するようにする。これにより、ロウデコーダ部21の面積はそのままで、Nチャネルトランジスタ52bの分だけ、制御回路部51におけるレイアウトサイズを縮小することが可能となる。
【0040】
特に、各ロウデコーダ21a内に配置するNチャネルトランジスタ52b’の信号振幅レベル(電圧レベル)は、たとえば、各ロウデコーダ21aのそれと同じになるようにする。こうした場合には、ウエル分離や電源線を新規に配線することなく、ロウデコーダ部21の伸び(サイズの増加)を最小にできる。また、分散配置するNチャネルトランジスタ52b’は、それぞれのレイアウトパターンを、同一パターンの繰り返しとする(サイズをW/nに統一する)。これにより、比較的に容易に形成できる。
【0041】
このように、制御回路部51内に配置されるイコライズ信号生成回路52の、そのインバータ回路を構成するNチャネルトランジスタ52bだけをロウデコーダ部21内に分散配置する。こうすることにより、制御回路部51の面積が拡大するのを抑制できるようになる。したがって、制御回路部51内にレイアウトする回路数が増大などした場合にも、制御回路部51の面積の拡大にともなって、チップサイズが増加するのを防止できるものである。
【0042】
なお、各ロウデコーダ21aは、それ自体の基本的な構成は従来と同様である。
【0043】
(第2の実施形態)
図2は、本発明の第2の実施形態にかかる半導体記憶装置の構成例を示すものである。なお、ここでは、CMOS型DRAMのコア部分の構成について、ロウデコーダをセットするためのセット信号生成回路(ロウデコーダを制御するための制御回路)の一部を複数の回路に分けて、ロウデコーダ部内に分散配置するようにした場合を例に説明する。また、コア部分の基本的な構成は図1と同様であるため、主要部以外は図示を省略し、簡略化して示している。
【0044】
この実施形態の場合、ロウデコーダ部21内には、上記制御回路部51内に設けられた上記セット信号生成回路(図20参照)53の、上記インバータ回路53-1を構成するNチャネルトランジスタ53bが、複数のNチャネルトランジスタ53b’に分割されて配置されている。すなわち、アレイ状に配置された各ロウデコーダ21a内には、W/n(WはNチャネルトランジスタ53bのサイズ、nはロウデコーダ21aの数)のサイズを有する複数のNチャネルトランジスタ53b’が、それぞれ分散配置されている。
【0045】
この第2の実施形態の場合にも、制御回路部51内に配置されるセット信号生成回路53の、その最終段のインバータ回路53-1を構成するNチャネルトランジスタ53bだけを複数の回路に分けて、ロウデコーダ部21内に分散配置する。こうすることにより、制御回路部51の面積が拡大するのを抑制できるようになる結果、上述した第1の実施形態の場合とほぼ同様の効果が得られる。つまり、制御回路部51内にレイアウトする回路数が増大などした場合にも、制御回路部51の面積の拡大にともなって、チップサイズが増加するのを防止できる。
【0046】
(第3の実施形態)
図3は、本発明の第3の実施形態にかかる半導体記憶装置の構成例を示すものである。なお、ここでは、CMOS型DRAMのコア部分の構成について、ロウデコーダをプリチャージするためのプリチャージ信号生成回路(ロウデコーダを制御するための制御回路)54Aの一部を複数の回路に分けて、ロウデコーダ部内に分散配置するようにした場合を例に説明する。また、コア部分の基本的な構成は図1と同様であるため、主要部以外は図示を省略し、簡略化して示している。
【0047】
図21(a)に示したように、プリチャージ信号生成回路54Aは昇圧電圧VPPを使用している。そのため、Nチャネルトランジスタ54bのソース・ドレイン間に昇圧電圧VPPが加わってホットキャリアが注入されることにより、Nチャネルトランジスタ54bの閾値の上昇やドレイン電流の低下が生じる。こういったNチャネルトランジスタ54bの劣化は、ソース・ドレイン電圧(Vds)の大きさに等比級数的に増加する。このホットキャリアの増大によるNチャネルトランジスタ54bの劣化を抑制するための対策として、先に説明したように、昇圧電圧VPPが印加されるNチャネルトランジスタ54bには、電圧緩和のためのNチャネルトランジスタ54cが直列に接続されている。そこで、この電圧緩和用Nチャネルトランジスタ54cを複数の回路に分けて、ロウデコーダ部21内に分散配置するようにしたのが、本実施形態である。
【0048】
この実施形態の場合、たとえば図3に示すように、ロウデコーダ部21内には、上記制御回路部51内に設けられた上記プリチャージ信号生成回路54Aの、上記インバータ回路54-4を構成するNチャネルトランジスタ54cが複数の回路に分割されて配置されている。すなわち、アレイ状に配置された各ロウデコーダ21a内には、W/n(WはNチャネルトランジスタ54cのサイズ、nはロウデコーダ21aの数)のサイズを有する複数のNチャネルトランジスタ54c’が、それぞれ配置されている。この例の場合、Nチャネルトランジスタ54c’のそれぞれのゲートには、固定電位として、昇圧電圧VPPが印加されるようになっている。
【0049】
この第3の実施形態のように、昇圧電圧VPPを使用する場合にも、制御回路部51内に配置されるプリチャージ信号生成回路54Aの、その最終段のインバータ回路54-4を構成するNチャネルトランジスタ54cだけを複数の回路に分けて、ロウデコーダ部21内に分散配置する。こうすることにより、制御回路部51の面積が拡大するのを抑制できるようになる結果、上述した第1,第2の実施形態の場合とほぼ同様の効果が得られる。つまり、制御回路部51内にレイアウトする回路数が増大などした場合にも、制御回路部51の面積の拡大にともなって、チップサイズが増加するのを防止できる。
【0050】
(第4の実施形態)
図4は、本発明の第4の実施形態にかかる半導体記憶装置の構成例を示すものである。なお、ここでは、CMOS型DRAMのコア部分の構成について、ロウデコーダをプリチャージするためのプリチャージ信号生成回路(ロウデコーダを制御するための制御回路)54Bの一部を複数の回路に分けて、ロウデコーダ部内に分散配置するようにした場合を例に説明する。また、コア部分の基本的な構成は図1と同様であるため、主要部以外は図示を省略し、簡略化して示している。
【0051】
この実施形態の場合、ロウデコーダ部21内には、上記制御回路部51内に設けられた上記プリチャージ信号生成回路(図21(b)参照)54Bの、上記インバータ回路54-4を構成するNチャネルトランジスタ54b,54cが、それぞれ複数の回路に分けられて、アレイ状に分散配置されている。すなわち、アレイ状に配置された各ロウデコーダ21a内には、Wa/n(WaはNチャネルトランジスタ54bのサイズ、nはロウデコーダ21aの数)のサイズを有する複数のNチャネルトランジスタ54b’、および、Wb/n(WbはNチャネルトランジスタ54cのサイズ、nはロウデコーダ21aの数)のサイズを有する複数のNチャネルトランジスタ54c’が、それぞれ配置されている。この例の場合、Nチャネルトランジスタ54b’のそれぞれのゲートには、固定電位として、昇圧電圧VPPが印加されるようになっている。
【0052】
この第4の実施形態のように、昇圧電圧VPPを使用する場合にも、制御回路部51内に配置されるプリチャージ信号生成回路54Bの、その最終段のインバータ回路54-4を構成するNチャネルトランジスタ54b,54cを複数の回路に分けて、ロウデコーダ部21内に分散配置する。こうすることにより、制御回路部51の面積が拡大するのを抑制できるようになる結果、上述した第1,第2,第3の実施形態の場合とほぼ同様の効果が得られる。つまり、制御回路部51内にレイアウトする回路数が増大などした場合にも、制御回路部51の面積の拡大にともなって、チップサイズが増加するのを防止できる。
【0053】
しかも、最終段のインバータ回路54-4を構成する3つのトランジスタ54a,54b,54cのうち、2つのNチャネルトランジスタ54b,54cをそれぞれ複数の回路に分けて、ロウデコーダ部21内に分散配置させるようにしている。そのため、第3の実施形態に比べ、制御回路部51のレイアウト面積をより縮小し得る。
【0054】
(第5の実施形態)
図5は、本発明の第5の実施形態にかかる半導体記憶装置の構成例を示すものである。なお、ここでは、CMOS型DRAMのコア部分の構成について、昇圧電圧VPPを使用しないプリチャージ信号生成回路(ロウデコーダを制御するための制御回路)54の一部を複数の回路に分けて、ロウデコーダ部内に分散配置するようにした場合を例に説明する。また、コア部分の基本的な構成は図1と同様であるため、主要部以外は図示を省略し、簡略化して示している。
【0055】
各ロウデコーダ21aは、たとえば図18に示したロウデコーダの、プリドライバ回路23,24およびワード線ドライバ回路26が、それぞれ、1個のPチャネルトランジスタP12,P13,P14と1個のNチャネルトランジスタN15,N17,N19とから構成されている。
【0056】
また、昇圧電圧VPPを使用しないプリチャージ信号生成回路54は、たとえば、2入力のナンド回路54-1、インバータ回路54-2、および、インバータ回路54-5によって構成されている。上記インバータ回路54-5は、1個のPチャネルトランジスタ54aと1個のNチャネルトランジスタ54bとからなる、内部電源電圧VCCのためのCMOS構成となっている。
【0057】
この実施形態の場合、ロウデコーダ部21内には、上記制御回路部51内に設けられた上記プリチャージ信号生成回路54の、上記インバータ回路54-5を構成するNチャネルトランジスタ54bが、それぞれ分散されてアレイ状に配置されている。すなわち、アレイ状に配置された各ロウデコーダ21a内には、W/n(WはNチャネルトランジスタ54bのサイズ、nはロウデコーダ21aの数)のサイズを有する複数のNチャネルトランジスタ54b’が、それぞれ配置されている。
【0058】
この第5の実施形態のように、昇圧電圧VPPを使用しない場合にも、制御回路部51内に配置されるプリチャージ信号生成回路54の、その最終段のインバータ回路54-5を構成するNチャネルトランジスタ54bだけを複数の回路に分けて、ロウデコーダ部21内に分散配置する。こうすることにより、制御回路部51の面積が拡大するのを抑制できるようになる結果、上述した第1,第2,第3,第4の実施形態の場合とほぼ同様の効果が得られる。つまり、制御回路部51内にレイアウトする回路数が増大などした場合にも、制御回路部51の面積の拡大にともなって、チップサイズが増加するのを防止できる。
【0059】
(第6の実施形態)
図6は、本発明の第6の実施形態にかかる半導体記憶装置の構成例を示すものである。なお、CMOS型DRAMのコア部分の基本的な構成は図1と同様であるため、ここでは、主要部以外は図示を省略し、簡略化して示している。
【0060】
上記した第1の実施形態においては、イコライズ信号生成回路52の一部を、また、上記した第2の実施形態においては、セット信号生成回路53の一部を、また、上記した第3の実施形態においては、プリチャージ信号生成回路54Aの一部を、また、上記した第4の実施形態においては、プリチャージ信号生成回路54Bの一部を、また、上記した第5の実施形態においては、プリチャージ信号生成回路54の一部を、それぞれ複数の回路に分けて、ロウデコーダ21部内に分散配置するようにした場合を例に説明した。これらの場合に限らず、ロウデコーダ部21内には、上記イコライズ信号生成回路52、上記セット信号生成回路53、および、上記プリチャージ信号生成回路54Aの各一部を、それぞれ複数の回路に分けてアレイ状に分散配置することも可能である。
【0061】
すなわち、本実施形態の場合、たとえば図6に示すように、制御回路部51内に設けられたイコライズ信号生成回路52の、上記インバータ回路を構成するNチャネルトランジスタ52bが、それぞれ、W/nのサイズのトランジスタ52b’に分解されて、アレイ状に配置された各ロウデコーダ21a内に配置されている。また、アレイ状に配置された各ロウデコーダ21a内には、上記制御回路部51内に設けられたセット信号生成回路53の、上記インバータ回路53-1を構成するNチャネルトランジスタ53bが、それぞれ、W/nのサイズのトランジスタ53b’に分解されて配置されている。さらに、アレイ状に配置された各ロウデコーダ21a内には、上記制御回路部51内に設けられたプリチャージ信号生成回路54Aの、上記インバータ回路54-4を構成するNチャネルトランジスタ54cが、それぞれ、W/nのサイズのトランジスタ54c’に分解されて配置されている。
【0062】
このように、ロウデコーダ部21内には、上記イコライズ信号生成回路52の一部であるインバータ回路を構成するNチャネルトランジスタ52b、上記セット信号生成回路53の一部であるインバータ回路53-1を構成するNチャネルトランジスタ53b、および、上記プリチャージ信号生成回路54Aの一部であるインバータ回路54-4を構成するNチャネルトランジスタ54cを、それぞれ複数の回路に分けて、アレイ状に分散配置することも可能である。このような構成によれば、制御回路部51の面積が拡大するのを大幅に抑制できるようになる結果、制御回路部51の面積の拡大にともなって、チップサイズが増加するのをより確実に防止することが可能となる。
【0063】
(第7の実施形態)
図7は、本発明の第7の実施形態にかかる半導体記憶装置の構成例を示すものである。なお、CMOS型DRAMのコア部分の基本的な構成は図1と同様であるため、ここでは、主要部以外は図示を省略し、簡略化して示している。
【0064】
この実施形態の場合、制御回路部51内に設けられたイコライズ信号生成回路52の、上記インバータ回路を構成するNチャネルトランジスタ52bが、それぞれ、W/nのサイズのトランジスタ52b’に分解されて、アレイ状に配置された各ロウデコーダ21a内に配置されている。また、上記制御回路部51内に設けられたセット信号生成回路53の、上記インバータ回路53-1を構成するNチャネルトランジスタ53bが、それぞれ、W/nのサイズのトランジスタ53b’に分解されて、アレイ状に配置された各ロウデコーダ21a内に配置されている。さらに、上記制御回路部51内に設けられたプリチャージ信号生成回路54Bの、上記インバータ回路54-4を構成するNチャネルトランジスタ54b,54cが、それぞれ、W/nのサイズのトランジスタ54b’,54c’に分解されて、アレイ状に配置された各ロウデコーダ21a内に配置されている。
【0065】
このような構成によっても、上記した第6の実施形態の場合とほぼ同様の効果が期待できる。つまり、制御回路部51の面積が拡大するのを大幅に抑制できるようになる結果、制御回路部51の面積の拡大にともなって、チップサイズが増加するのをより確実に防止することが可能となる。
【0066】
(第8の実施形態)
図8は、本発明の第8の実施形態にかかる半導体記憶装置の構成例を示すものである。なお、CMOS型DRAMのコア部分の基本的な構成は図1と同様であるため、ここでは、主要部以外は図示を省略し、簡略化して示している。
【0067】
この実施形態の場合、制御回路部51内に設けられたイコライズ信号生成回路52の、上記インバータ回路を構成するNチャネルトランジスタ52bが、それぞれ、W/nのサイズのトランジスタ52b’に分解されて、アレイ状に配置された各ロウデコーダ21a内に配置されている。また、上記制御回路部51内に設けられたセット信号生成回路53の、上記インバータ回路53-1を構成するNチャネルトランジスタ53bが、それぞれ、W/nのサイズのトランジスタ53b’に分解されて、アレイ状に配置された各ロウデコーダ21a内に配置されている。さらに、上記制御回路部51内に設けられたプリチャージ信号生成回路54の、上記インバータ回路54-5を構成するNチャネルトランジスタ54bが、それぞれ、W/nのサイズのトランジスタ54b’に分解されて、アレイ状に配置された各ロウデコーダ21a内に配置されている。
【0068】
このような構成によっても、上記した第6,第7の実施形態の場合とほぼ同様の効果が期待できる。つまり、制御回路部51の面積が拡大するのを大幅に抑制できるようになる結果、制御回路部51の面積の拡大にともなって、チップサイズが増加するのをより確実に防止することが可能となる。
【0069】
なお、上述の各実施形態においては、いずれも、Nチャネルトランジスタを分散配置させるようにしたが、たとえば図9〜図16に示すように、Pチャネルトランジスタを分散配置させるようにすることも可能である。因みに、図9〜図16は、図1〜図8にそれぞれ対応するものである。
【0070】
また、いずれの実施形態においてもDRAMに適用した場合を例に説明したが、これに限らず、各種の半導体メモリにも同様に適用できる。
【0071】
その他、本発明は、上記(各)実施形態に限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々に変形することが可能である。さらに、上記(各)実施形態には種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件における適宜な組み合わせにより種々の発明が抽出され得る。たとえば、(各)実施形態に示される全構成要件からいくつかの構成要件が削除されても、発明が解決しようとする課題の欄で述べた課題(の少なくとも1つ)が解決でき、発明の効果の欄で述べられている効果(の少なくとも1つ)が得られる場合には、その構成要件が削除された構成が発明として抽出され得る。
【0072】
【発明の効果】
以上、詳述したようにこの発明によれば、制御回路部の面積が拡大するのを抑制でき、制御回路部の面積の拡大によるチップサイズの増加を防止することが可能な半導体記憶装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施形態にかかるDRAMの構成例を示す回路ブロック図。
【図2】本発明の第2の実施形態にかかるDRAMの構成例を示す回路ブロック図。
【図3】本発明の第3の実施形態にかかるDRAMの構成例を示す回路ブロック図。
【図4】本発明の第4の実施形態にかかるDRAMの構成例を示す回路ブロック図。
【図5】本発明の第5の実施形態にかかるDRAMの構成例を示す回路ブロック図。
【図6】本発明の第6の実施形態にかかるDRAMの構成例を示す回路ブロック図。
【図7】本発明の第7の実施形態にかかるDRAMの構成例を示す回路ブロック図。
【図8】本発明の第8の実施形態にかかるDRAMの構成例を示す回路ブロック図。
【図9】本発明にかかる、図1に示したDRAMの他の構成例を示す回路ブロック図。
【図10】本発明にかかる、図2に示したDRAMの他の構成例を示す回路ブロック図。
【図11】本発明にかかる、図3に示したDRAMの他の構成例を示す回路ブロック図。
【図12】本発明にかかる、図4に示したDRAMの他の構成例を示す回路ブロック図。
【図13】本発明にかかる、図5に示したDRAMの他の構成例を示す回路ブロック図。
【図14】本発明にかかる、図6に示したDRAMの他の構成例を示す回路ブロック図。
【図15】本発明にかかる、図7に示したDRAMの他の構成例を示す回路ブロック図。
【図16】本発明にかかる、図8に示したDRAMの他の構成例を示す回路ブロック図。
【図17】従来技術とその問題点を説明するために、一般的なDRAMの構成例を示すブロック図。
【図18】従来のロウデコーダの構成例を示す回路図。
【図19】従来のイコライズ信号生成回路の構成例を示す回路図。
【図20】従来のセット信号生成回路の構成例を示す回路図。
【図21】従来のプリチャージ信号生成回路の構成例をそれぞれ示す回路図。
【符号の説明】
11…メモリセルアレイ
21…ロウデコーダ部
21a…デコード回路(ロウデコーダ)
31…センスアンプ部
31a…センスアンプ
31b…ビット線切離し回路
31c…ビット線イコライズ回路
51…制御回路部
52…イコライズ信号生成回路
52a(52a’)…Pチャネルトランジスタ
52b,52b’…Nチャネルトランジスタ
53…セット信号生成回路
53a(53a’)…Pチャネルトランジスタ
53b,53b’…Nチャネルトランジスタ
53-1…インバータ回路
53-2…ナンド回路
54,54A,54B…プリチャージ信号生成回路
54a(54a’)…Pチャネルトランジスタ
54b,54b’…Nチャネルトランジスタ
54c,54c’…Nチャネルトランジスタ(電圧緩和用)
54-1…ナンド回路
54-2…インバータ回路
54-3…レベル(VCC→VPP)変換回路
54-4,54-5…インバータ回路
MC…メモリセル
T…選択トランジスタ
C…データ蓄積用コンデンサ
WL(WL_p)…ワード線
BL(BL_t,BL_c)…ビット線
N15,N17,N18,N19,N31〜N37…Nチャネルトランジスタ
P12,P13,P14,P31,P32…Pチャネルトランジスタ
VCC…内部電源電圧
VPP…昇圧電圧
SET…セット信号
PREC…プリチャージ信号
Claims (8)
- 複数のワード線および複数のビット線の交点にメモリセルがそれぞれ配置されているメモリセルアレイと、
前記メモリセルアレイに隣接して設けられ、前記複数のワード線を選択駆動するためのn個のデコード回路を有するロウデコーダ部と、
前記ロウデコーダ部に隣接して設けられた制御回路部と、
前記制御回路部内に配置され、前記n個のデコード回路をセットするためのセット信号生成回路と、
前記制御回路部内に配置され、前記n個のデコード回路をプリチャージするためのプリチャージ信号生成回路と、
前記制御回路部内に配置され、センスアンプ部におけるビット線イコライズ回路をイコライズ動作させるためのイコライズ信号生成回路と
を具備し、
前記セット信号生成回路のComplementary Metal Oxide Semiconductor(CMOS)構成のインバータ回路を構成するPチャネルトランジスタ、前記プリチャージ信号生成回路のCMOS構成のインバータ回路を構成するPチャネルトランジスタ、または、前記イコライズ信号生成回路のCMOS構成のインバータ回路を構成するPチャネルトランジスタがn個のトランジスタに分割されて、前記n個のデコード回路内にそれぞれ分散されて配置されていることを特徴とする半導体記憶装置。 - 複数のワード線および複数のビット線の交点にメモリセルがそれぞれ配置されているメモリセルアレイと、
前記メモリセルアレイに隣接して設けられ、前記複数のワード線を選択駆動するためのn個のデコード回路を有するロウデコーダ部と、
前記ロウデコーダ部に隣接して設けられた制御回路部と、
前記制御回路部内に配置され、前記n個のデコード回路をセットするためのセット信号生成回路と、
前記制御回路部内に配置され、前記n個のデコード回路をプリチャージするためのプリチャージ信号生成回路と、
前記制御回路部内に配置され、センスアンプ部におけるビット線イコライズ回路をイコライズ動作させるためのイコライズ信号生成回路と
を具備し、
前記セット信号生成回路のComplementary Metal Oxide Semiconductor(CMOS)構成のインバータ回路を構成するNチャネルトランジスタ、前記プリチャージ信号生成回路のCMOS構成のインバータ回路を構成するNチャネルトランジスタ、または、前記イコライズ信号生成回路のCMOS構成のインバータ回路を構成するNチャネルトランジスタがn個のトランジスタに分割されて、前記n個のデコード回路内にそれぞれ分散されて配置されていることを特徴とする半導体記憶装置。 - 複数のワード線および複数のビット線の交点にメモリセルがそれぞれ配置されているメモリセルアレイと、
前記メモリセルアレイに隣接して設けられ、前記複数のワード線を選択駆動するためのn個のデコード回路を有するロウデコーダ部と、
前記ロウデコーダ部に隣接して設けられた制御回路部と、
前記制御回路部内に配置され、前記n個のデコード回路をセットするためのセット信号生成回路と、
前記制御回路部内に配置され、前記n個のデコード回路をプリチャージするためのプリチャージ信号生成回路と、
前記制御回路部内に配置され、センスアンプ部におけるビット線イコライズ回路をイコライズ動作させるためのイコライズ信号生成回路と
を具備し、
前記セット信号生成回路のComplementary Metal Oxide Semiconductor(CMOS)構成のインバータ回路を構成するPチャネルトランジスタ、前記プリチャージ信号生成回路のCMOS構成のインバータ回路を構成するPチャネルトランジスタ、および、前記イコライズ信号生成回路のCMOS構成のインバータ回路を構成するPチャネルトランジスタがn個のトランジスタに分割されて、前記n個のデコード回路内にそれぞれ分散されて配置されていることを特徴とする半導体記憶装置。 - 複数のワード線および複数のビット線の交点にメモリセルがそれぞれ配置されているメモリセルアレイと、
前記メモリセルアレイに隣接して設けられ、前記複数のワード線を選択駆動するためのn個のデコード回路を有するロウデコーダ部と、
前記ロウデコーダ部に隣接して設けられた制御回路部と、
前記制御回路部内に配置され、前記n個のデコード回路をセットするためのセット信号生成回路と、
前記制御回路部内に配置され、前記n個のデコード回路をプリチャージするためのプリチャージ信号生成回路と、
前記制御回路部内に配置され、センスアンプ部におけるビット線イコライズ回路をイコライズ動作させるためのイコライズ信号生成回路と
を具備し、
前記セット信号生成回路のComplementary Metal Oxide Semiconductor(CMOS)構成のインバータ回路を構成するNチャネルトランジスタ、前記プリチャージ信号生成回路のCMOS構成のインバータ回路を構成するNチャネルトランジスタ、および、前記イコライズ信号生成回路のCMOS構成のインバータ回路を構成するNチャネルトランジスタがn個のトランジスタに分割されて、前記n個のデコード回路内にそれぞれ分散されて配置されていることを特徴とする半導体記憶装置。 - 前記セット信号生成回路の前記インバータ回路、前記プリチャージ信号生成回路の前記インバータ回路、および、前記イコライズ信号生成回路の前記インバータ回路は、その電源電圧として所定の内部電源電圧が用いられることを特徴とする請求項1、2、3または4に記載の半導体記憶装置。
- 前記プリチャージ信号生成回路の前記インバータ回路は、その電源電圧として内部電源電圧よりも高い昇圧電圧が用いられることを特徴とする請求項1、2、3または4に記載の半導体記憶装置。
- 前記プリチャージ信号生成回路の前記インバータ回路を構成する前記Nチャネルトランジスタは、固定電位として、ゲートに内部電源電圧よりも高い昇圧電圧が印加されることを特徴とする請求項2または4に記載の半導体記憶装置。
- 前記n個のトランジスタは同じサイズを有し、その信号振幅レベルは、前記n個のデコード回路の信号振幅レベルと同じであることを特徴とする請求項1、2、3または4に記載の半導体記憶装置。
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