JP5772058B2 - 半導体記憶装置 - Google Patents
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また、本発明の一観点によれば、第1信号線と、前記第1信号線に接続された複数の回路ブロックと、を有し、前記複数の回路ブロックはそれぞれ、メモリセルと、前記メモリセルに接続されたセンスアンプと、前記センスアンプの出力をゲート入力とし、ドレインが前記第1信号線に接続されたpチャネル型電界効果トランジスタと、を含み、前記第1信号線が第1電位レベルとされ、選択信号に基づき、前記複数の回路ブロックから一の回路ブロックが選択されたときに、選択された前記一の回路ブロックに含まれる前記pチャネル型電界効果トランジスタのソースが前記第1電位レベルよりも高い第2電位レベルになり、前記複数の回路ブロックの、選択されない残り全ての非選択の回路ブロックに含まれる前記pチャネル型電界効果トランジスタのソースが前記第1電位レベルになり、前記選択信号は、前記複数の回路ブロックのそれぞれに入力される、前記センスアンプを起動するか否かを示す信号であって、前記第1電位レベルで非選択、前記第2電位レベルで選択を示し、選択を示す前記第2電位レベルの前記選択信号が前記一の回路ブロックの前記センスアンプに入力され当該センスアンプが起動されることによって、前記複数の回路ブロックから前記一の回路ブロックが選択され、前記複数の回路ブロックはそれぞれ、入力される前記選択信号を前記pチャネル型電界効果トランジスタのソースに入力する接続パスを備える、半導体記憶装置が提供される。
半導体記憶装置100は、メモリセルアレイが所定のメモリセル数単位で分割されたメモリ回路111を含む複数の回路ブロック110を有する。ここでは一例として、概念上、グローバル制御回路120及びグローバルIO回路130の上層に、2層の回路ブロック110を設ける場合を示している。
以下、階層化構造を有する半導体記憶装置について、より詳細に説明する。
図1は第1の実施の形態に係る半導体記憶装置の一例を示す図である。尚、図1には、第1の実施の形態に係る半導体記憶装置の読み出し回路部分の一例を示している。
回路ブロック30のメモリ回路10は、複数(n+1個)のメモリセル部11を有している。各メモリセル部11には、複数のメモリセルが含まれ得る。回路ブロック30のローカルIO回路20は、メモリセル部11ごとに設けられたコラム選択回路21及びセンスアンプ22を有している。
尚、以下では、Nチャネル型MOS(Metal Oxide Semiconductor)電界効果トランジスタをNMOSと表記し、Pチャネル型MOS電界効果トランジスタをPMOSと表記する。
まず、読み出し前には、プリチャージ信号BPRE,DPREの電位レベルがロウレベル(Lレベル)とされ、プリチャージ回路21a,22aにより、ビット線BL,/BL及びデータバス線22a4,22a5がプリチャージされる。センスアンプ起動信号SAEは、Lレベルとされる。
図1に示す半導体記憶装置1は、例えばこの図3に示したような回路構成が適用される、複数の回路ブロック30を含む。読み出し時には、いずれかの回路ブロック30(図1のBLK0〜BLKm)の、信号線60から入力されるセンスアンプ起動信号SAE(図1のSAE0〜SAEm)が、Hレベルとされる。それにより、一の回路ブロック30(その回路ブロック30内の複数のセンスアンプ22)が選択され、その回路ブロック30について、上記のようなデータの読み出しが行われる。
図1に示したように、グローバルIO回路40は、グローバルビット線50ごとに、PMOS(プリチャージトランジスタ)41(図1のPU0〜PUn)、及びPMOS(フィードバックトランジスタ)42(図1のPK0〜PKn)を含む。更に、グローバルIO回路40は、グローバルビット線50ごとに、PMOS43,NMOS44,45、及びインバータ46,47を含む。
図4は第1の実施の形態に係る読み出し動作のタイミングチャートの一例である。
この場合、プリチャージ信号PREがLレベルからHレベルとされてプリチャージが解除され、一の回路ブロック30に対するセンスアンプ起動信号SAEがLレベルからHレベルとされることで、当該回路ブロック30のセンスアンプ22が起動する。その後、メモリセル部11からの読み出しデータにより、センスアンプ22の出力がHレベルとなるため、プルダウントランジスタ23がオン状態になる。
この場合、プリチャージ信号PREがLレベルからHレベルとされてプリチャージが解除され、一の回路ブロック30に対するセンスアンプ起動信号SAEがLレベルからHレベルとされることで、当該回路ブロック30のセンスアンプ22が起動する。その後、メモリセル部11からの読み出しデータにより、センスアンプ22の出力がLレベルのままとなるため、プルダウントランジスタ23はオフ状態のままである。
ここで、半導体記憶装置1における、非選択の回路ブロック30について説明する。
図5に示す半導体記憶装置1000は、プルダウントランジスタ23のソースが接地電位VSSとされている点で、上記半導体記憶装置1と相違する。このような半導体記憶装置1000では、読み出しの際に、非選択の回路ブロック30のプルダウントランジスタ23にリーク電流が発生してしまう場合がある。
センスアンプ起動信号SAE3で起動されたセンスアンプ22の出力がHレベルで、それに接続されたプルダウントランジスタ23がオン状態となれば、図6(A)に示すように、そのプルダウントランジスタ23には、オン電流Ionが流れる。それにより、グローバルビット線50の電位の引き下げが起こる。
図6(B)に示すように、センスアンプ起動信号SAE3で起動されたセンスアンプ22の出力がLレベルのときは、それに接続されたプルダウントランジスタ23がオフ状態となる。しかし、このプルダウントランジスタ23には、ソースがVSSレベルであることから、リーク電流Ioffが発生し得る。更に、起動されていない他のセンスアンプ22に接続されたプルダウントランジスタ23にも、同様にリーク電流Ioffが発生し得る。これらのプルダウントランジスタ23が、グローバルビット線50の電位の引き下げに寄与し得る。
図8は第2の実施の形態に係る半導体記憶装置の一例を示す図である。尚、図8には、第2の実施の形態に係る半導体記憶装置の読み出し回路部分の一例を示している。
この半導体記憶装置1Aは、上記半導体記憶装置1と同様に、メモリ回路10及びローカルIO回路20Aを含む複数の回路ブロック30A(図8のBLK0〜BLKm)と、複数の回路ブロック30Aに接続されたグローバルIO回路40Aとを有している。
図9は第2の実施の形態に係る読み出し動作のタイミングチャートの一例である。
この場合、プリディスチャージが解除され、一の回路ブロック30Aに対するセンスアンプ起動信号SAEがHレベルとされることで、当該回路ブロック30Aのセンスアンプ22が起動する。その後、メモリセル部11からの読み出しデータにより、センスアンプ22の出力がHレベルとなるため、その出力がインバータ25Aで反転されてゲートに入力され、プルアップトランジスタ23Aがオン状態になる。
この場合、プリディスチャージが解除され、一の回路ブロック30Aに対するセンスアンプ起動信号SAEがHレベルとされることで、当該回路ブロック30Aのセンスアンプ22が起動する。その後、メモリセル部11からの読み出しデータにより、センスアンプ22の出力がLレベルのままとなり、その出力がインバータ25Aで反転されてゲートに入力されるため、プルアップトランジスタ23Aはオフ状態のままである。
この半導体記憶装置1Aにおいて、非選択の回路ブロック30Aのプルアップトランジスタ23Aは、センスアンプ22の出力をゲート入力とし、ドレインがグローバルビット線50に接続され、ソースにセンスアンプ起動信号SAEが入力される。
以上の説明においては、半導体記憶装置1,1Aの回路ブロック30,30Aに適用可能な回路の一例として、上記図3に示したようなSRAMの場合の回路を示したが、回路ブロック30,30Aには、別の回路を適用することもできる。
このようなメモリセル部11、コラム選択回路21及びセンスアンプ22を含む回路ブロック30,30Aを適用することで、ROMとして機能する半導体記憶装置1,1Aを実現することもできる。
(付記1) 第1信号線と、
前記第1信号線に接続された複数の回路ブロックと、
を有し、
前記複数の回路ブロックはそれぞれ、
メモリセルと、
前記メモリセルに接続されたセンスアンプと、
前記センスアンプの出力をゲート入力とし、ドレインが前記第1信号線に接続されたトランジスタと、
を含み、
選択信号に基づき、前記複数の回路ブロックから一の回路ブロックが選択されたときに、選択された回路ブロックに含まれる前記トランジスタのソースが第1電位レベルになり、非選択の回路ブロックに含まれる前記トランジスタのソースが第2電位レベルになる、
ことを特徴とする半導体記憶装置。
前記第1電位レベルは、前記第2電位レベルよりも低い、
ことを特徴とする付記1乃至3のいずれかに記載の半導体記憶装置。
前記複数の回路ブロックのそれぞれに入力される前記選択信号は、選択を示す前記第2電位レベルの信号、又は、非選択を示す前記第1電位レベルの信号であり、
前記複数の回路ブロックはそれぞれ、入力される前記選択信号を反転して前記トランジスタのソースに入力する接続パスを備える、
ことを特徴とする付記4に記載の半導体記憶装置。
前記トランジスタのソースは、前記第2信号線にインバータを介して接続される、
ことを特徴とする付記5に記載の半導体記憶装置。
前記第2電位レベルは、前記第1電位レベルよりも低い、
ことを特徴とする付記1乃至3のいずれかに記載の半導体記憶装置。
前記複数の回路ブロックのそれぞれに入力される前記選択信号は、選択を示す前記第1電位レベルの信号、又は、非選択を示す前記第2電位レベルの信号であり、
前記複数の回路ブロックはそれぞれ、入力される前記選択信号を前記トランジスタのソースに入力する接続パスを備える、
ことを特徴とする付記7に記載の半導体記憶装置。
前記トランジスタのソースは、前記第3信号線に接続される、
ことを特徴とする付記8に記載の半導体記憶装置。
10,111 メモリ回路
11 メモリセル部
11a メモリセル
11a1,22b7,22d,24,25A,32A,46,46A,47,47A,48A インバータ
11a2 トランスファトランジスタ
11c トランジスタ
20,20A,112 ローカルIO回路
21 コラム選択回路
21a,22a プリチャージ回路
21a1,21a2,21a3,21b1,21b2,22a1,22a2,22a3,22b3,22b5,22c,43,44A,45A PMOS
21b 選択回路
21c プリチャージトランジスタ
21d コラム選択トランジスタ
22 センスアンプ
22a4,22a5 データバス線
22b アンプ回路
22b1 ラッチ回路部
22b2 スイッチトランジスタ
22b4,22b6,43A,44,45 NMOS
23 プルダウントランジスタ
23A プルアップトランジスタ
30,30A,110 回路ブロック
40,40A,130 グローバルIO回路
41 プリチャージトランジスタ
41A プリディスチャージトランジスタ
42,42A フィードバックトランジスタ
50 グローバルビット線
60,70 信号線
113 ワードドライバ回路
114 ローカル制御回路
120 グローバル制御回路
Claims (2)
- 第1信号線と、
前記第1信号線に接続された複数の回路ブロックと、
を有し、
前記複数の回路ブロックはそれぞれ、
メモリセルと、
前記メモリセルに接続されたセンスアンプと、
前記センスアンプの出力をゲート入力とし、ドレインが前記第1信号線に接続されたnチャネル型電界効果トランジスタと、
を含み、
前記第1信号線が第1電位レベルとされ、選択信号に基づき、前記複数の回路ブロックから一の回路ブロックが選択されたときに、選択された前記一の回路ブロックに含まれる前記nチャネル型電界効果トランジスタのソースが前記第1電位レベルよりも低い第2電位レベルになり、前記複数の回路ブロックの、選択されない残り全ての非選択の回路ブロックに含まれる前記nチャネル型電界効果トランジスタのソースが前記第1電位レベルになり、
前記選択信号は、前記複数の回路ブロックのそれぞれに入力される、前記センスアンプを起動するか否かを示す信号であって、前記第1電位レベルで選択、前記第2電位レベルで非選択を示し、選択を示す前記第1電位レベルの前記選択信号が前記一の回路ブロックの前記センスアンプに入力され当該センスアンプが起動されることによって、前記複数の回路ブロックから前記一の回路ブロックが選択され、
前記複数の回路ブロックはそれぞれ、入力される前記選択信号を反転して前記nチャネル型電界効果トランジスタのソースに入力する接続パスを備える、
ことを特徴とする半導体記憶装置。 - 第1信号線と、
前記第1信号線に接続された複数の回路ブロックと、
を有し、
前記複数の回路ブロックはそれぞれ、
メモリセルと、
前記メモリセルに接続されたセンスアンプと、
前記センスアンプの出力をゲート入力とし、ドレインが前記第1信号線に接続されたpチャネル型電界効果トランジスタと、
を含み、
前記第1信号線が第1電位レベルとされ、選択信号に基づき、前記複数の回路ブロックから一の回路ブロックが選択されたときに、選択された前記一の回路ブロックに含まれる前記pチャネル型電界効果トランジスタのソースが前記第1電位レベルよりも高い第2電位レベルになり、前記複数の回路ブロックの、選択されない残り全ての非選択の回路ブロックに含まれる前記pチャネル型電界効果トランジスタのソースが前記第1電位レベルになり、
前記選択信号は、前記複数の回路ブロックのそれぞれに入力される、前記センスアンプを起動するか否かを示す信号であって、前記第1電位レベルで非選択、前記第2電位レベルで選択を示し、選択を示す前記第2電位レベルの前記選択信号が前記一の回路ブロックの前記センスアンプに入力され当該センスアンプが起動されることによって、前記複数の回路ブロックから前記一の回路ブロックが選択され、
前記複数の回路ブロックはそれぞれ、入力される前記選択信号を前記pチャネル型電界効果トランジスタのソースに入力する接続パスを備える、
ことを特徴とする半導体記憶装置。
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