JPH1069775A - 半導体記憶装置 - Google Patents

半導体記憶装置

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JPH1069775A
JPH1069775A JP8229123A JP22912396A JPH1069775A JP H1069775 A JPH1069775 A JP H1069775A JP 8229123 A JP8229123 A JP 8229123A JP 22912396 A JP22912396 A JP 22912396A JP H1069775 A JPH1069775 A JP H1069775A
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    • G11C5/147Voltage reference generators, voltage or current regulators; Internally lowered supply levels; Compensation for voltage drops

Abstract

(57)【要約】 【課題】高速化とノイズマージンの向上、さらにデジッ
ト線毎の周辺トランジスタ素子数の削減を図る。 【解決手段】プリチャード回路PCAが、各々のゲート
が前記デジット選択信号線に各々のドレインがデジット
線DA,DABの各々に各々のソースが定電圧VRを供
給する定電圧発生回路VRG1にそれぞれ接続し非選択
時に導通するpMOS型のトランジスタM6,M7を備
える。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は半導体記憶装置に関
し、特にスタティック・ランダム・アクセス・メモリ
(SRAM)などの半導体記憶装置に関する。
【0002】
【従来の技術】高速メモリでは、選択されたメモリセル
の情報がデジット線上に読み出され、それら複数の信号
をスイッチ回路すなわちデジット線選択回路を介してバ
ス線に伝える形式が取られている。このデジット線選択
回路と、選択状態になる以前のデジット線電位を設定す
るプリチャージ回路はメモリセルのピッチに合わせてレ
イアウトされるため、これらデジット線選択回路及びプ
リチャージ回路部分の回路規模がチップ面積全体に与え
る影響は大きい。メモリの微細化、高速化が急速に進む
につれ、上記回路規模を抑えつつ動作マージンを拡大し
たり高速化を実現する技術が重要になってきている。
【0003】一般的なこの種の高速RAMである従来の
半導体記憶装置のメモリセル周りの回路を回路図で示す
図9を参照すると、この従来の半導体記憶装置は、複数
のワード線WLと複数のデジット線対D,バー(B)D
のマトリックスの各交点に配置したフリップフロップか
ら成るメモリセルMCを備える。
【0004】デジット線対D,BDには、各ゲートがプ
リチャージ制御信号pcの供給を受けるようプリチャー
ジ制御信号線PCLに接続され非選択時にデジット線の
電圧を固定するプリチャージ用のトランジスタM3,M
4及びデジット線対D,BDを完全に同電位にするため
のイコライズ用のトランジスタM5とトランジスタM
3,M4に並列接続されプリチャージ制御信号pcで制
御されないつまり通常オンのトランジスタM46,M4
7から成りこれらのトランジスタM46,M47のデジ
ット線側端子に対する逆側端子が電源電圧VCCに接続
されているクランプ回路YCとを含むプリチャージ回路
PCと、各ゲートがデジット選択信号Yに接続され複数
本のデジット線の1つを選択しデータバス線RB,RB
Bに接続するスイッチ用のトランジスタM1,M2から
成るデジット線選択回路YSWとを接続する。この例で
はトランジスタM1〜M5,M46,M47は全てnM
OSトランジスタである。バス線RB,RBBの先には
センスアンプSAと書込み駆動回路WDとが接続されて
いる。
【0005】次に、図9を参照して、従来の半導体記憶
装置の動作について説明すると、まず、読出し時には、
任意のワード線WLが選択され、そこに接続されるメモ
リセルMCは全てオンしそれぞれのデジット線対D,B
Dの一方からメモリセルMCに電流が流れ込み、デジッ
ト線対D,DBの一方がこの電流により電位低下しデジ
ット線対D,DB間に電位差が生じる。複数のデジット
線上のこの電位差情報をデジット選択信号Y(以下Y信
号)により選択しそのデジット線選択回路YSWのみを
オンさせることで、バス線RB,RBB上に伝え、これ
をセンスアンプSAが増幅し出力することによりデータ
読出しされる。
【0006】この動作を高速に行うためには、メモリセ
ルが選択される直前までデジット線の電位差を0Vにし
ておき、選択後はデジット線をHレベルにプリチャージ
するプリチャージ回路のトランジスタの能力を低くした
方がよい。したがって、プリチャージ回路PCのトラン
ジスタM3〜M5を、プリチャージ制御信号pcで選択
される直前にLレベルにしてオフにすることでこれを実
現している。プリチャージ制御信号pcはデジット線対
に共通なので、隣接の非選択デジット線との間のノイズ
による影響を削減する必要がある。また、ロングサイク
ル動作時にはデジット線のLレベルが下がりすぎたり、
Hレベルが低下してこないように飽和電位を安定させる
必要がある。そこで選択後もクランプ回路YCのトラン
ジスタM46とM47はオンし続ける。ただし、このロ
ングサイクル対策は、内部のメモリセル選択(ワード線
WLのHレベル時間)を短時間のパルスにて実施する、
いわゆるパルスワード方式にすることにより対策は可能
となる。
【0007】書込み時にもワード線WLとY信号でメモ
リセルが選択され、プリチャージ制御信号pcでその直
前にプリチャージ回路PCのトランジスタM3〜M5が
オフになることは読出し時と同一である。書込みデータ
は駆動回路WDによりバス線RB,RBBのどちらか一
方をLレベルに引き下げることで、デジット線選択回路
YSWを介してデジット線の一方が最低電源電圧(GN
D)のLレベルまで引き下げられ、選択されたメモリセ
ル内のフリップフロップを反転させ情報の書き換えを行
う。書込み動作時の高速性は、このデジット線の低下と
書込み後の回復速度により決まる。この回路ではプリチ
ャージトランジスタがnMOSで形成されているため、
プリチャージ状態のデジット線電位が電源電圧VCCか
らnMOSトランジスタのしきい値電圧(Vtn)を差
引いた電圧VCC−Vtnになっており、書込み時のデ
ジット線の電位振幅が電源電圧VCCより小さくでき高
速化しやすくなる。さらに、デジット線の引き下げを急
速に行うためにプリチャージトランジスタの能力を小さ
くすることと、回復時には逆にデジット線電位を急速に
引き上げるために能力を上げる必要があり、これをプリ
チャージ制御信号pcにて実施している。
【0008】デジット線電位を電源電圧VCC−Vtn
の中間電位にしているもう一つの理由は回路素子数の削
減を可能とするためである。このデジット線電位は、読
出し時にHレベルとなり、Lレベルはこれより数100
mV低くなるので、バス線RB,RBBに電位を伝える
スイッチ用のトランジスタをnMOSのみにしても、し
きい値以上のソース・ゲート間電圧が与えられるためオ
ン可能な条件となる。もちろん、書込み状態はデジット
線やバス線をGNDまで下げるのでこのスイッチトラン
ジスタがnMOSのみであることは問題ない。したがっ
て、このようにデジット線対あたり7個の少ないトラン
ジスタM1〜M5,M46,M47のみで必要とされる
回路動作が実現可能となっている。
【0009】しかし、この従来のプリチャージ回路PC
とクランプ回路YCとYSWとを含むデジット線周辺回
路は、読出しや書込み時にデジット線電位を下げる速度
をさらに高速化することが容易ではない。この理由は、
選択時にプリチャージ回路の一部であるクランプ回路Y
CのトランジスタM46,M47が通常オンの状態で残
っているためで、特に読出し時に顕著になる。デジット
線の大容量を駆動している小さなメモリセル電流に対
し、この通常オンのクランプ回路YCのトランジスタM
46,M47によるデジット線への電荷の充電が無視で
きず、デジット線の電位差の発生を鈍らせることにな
る。
【0010】また、電源電圧VCCに電源ノイズが発生
した場合、動作上の問題が生じる。つまり、動作途中で
電源電圧VCCが低下するとプリチャージ制御信号pc
やY信号のHレベルも低下するため、これは相対的にデ
ジット線が浮き上がった形となる。こうなるとプリチャ
ージ回路PCやデジット線選択回路YSWのnMOSの
ソース電圧が浮き上がったのと等価なので、これらトラ
ンジスタがオフしてしまい読出しが不可能となってしま
う。
【0011】このノイズ問題は、電源電圧VCC低下と
いう電源起因によるものだけではなく、書込み回復時の
デジット線の引き上げ時に隣接デジットに与えるカップ
リングノイズに起因した場合でも見られる。実際の微細
パターンにおいてはデジット線を構成する金属配線間に
は寄生容量が存在するので、これがカップリング容量と
して働き、隣のデジット線の電位上昇をまねく。一旦上
昇したデジット線の電位は、選択時の何らかの手段(メ
モリセル電流やワード線WLでの駆動)がなければ低下
しないので、デジット線D,DB間に電位差が生じた状
態すなわちオフセット電圧が残ってしまう。そして、次
の読出しでこのオフセット電圧に対して逆データを読み
出そうとした場合、大きな遅れが発生してしまう。
【0012】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来の半導体
記憶装置は、選択時にクランプ回路のトランジスタが通
常オンの状態で残っているためデジット線へ電荷の充電
が無視できず、このデジット線の電位差の立上がりを鈍
化させることにより読出しや書込み時のデジット線電位
の立下げ速度の高速化の抑圧要因となるという欠点があ
った。
【0013】また、電源ノイズや隣接デジット線からの
カップリングノイズの影響により相対的にデジット線電
位が変動しデータの読出し不能等の誤動作を発生すると
いう欠点があった。
【0014】本発明の目的は、デジット線電位を中間電
位に設定する回路形式をとり、また、デジット線対当り
のトランジスタ数を従来回路程度以下に抑制しつつ、こ
れらの問題を解決し高速動作を実現する半導体記憶装置
を提供することにある。
【0015】
【課題を解決するための手段】本発明の半導体記憶装置
は、複数のワード線とそれぞれ複数の第1,第2の相補
のデジット線対とから成るマトリックスの各交点に配置
したメモリセルを備えるメモリセルアレイと、前記第
1,第2のデジット線の各々に接続し非選択時に各々の
ゲートがプリチャージ制御信号の供給を受けてこれら第
1,第2のデジット線の各々に第1の電源電位と第2の
電源電位との中間の電位であるプリチャージ電圧を設定
する第1の導電型の第1,第2のトランジスタとを含む
プリチャージ回路と、各ゲートがデジット選択信号線に
接続されデジット線選択信号の供給に応答して前記第
1,第2のデジット線の各々を相補の第1,第2のデー
タバス線にそれぞれ接続するスイッチ用の第1の導電型
の第3,第4のトランジスタとを含むデジット線選択回
路とを備える半導体集積回路において、前記プリチャー
ド回路が、各々のゲートが前記デジット選択信号線に各
々のドレインが前記第1,第2のデジット線の各々に各
々のソースが予め定めた定電圧を供給する定電圧発生回
路にそれぞれ接続し前記非選択時に導通する第2の導電
型の第5,第6のトランジスタを備えて構成されてい
る。
【0016】
【発明の実施の形態】次に、本発明の第1の実施の形態
を図9と共通の構成要素には共通の参照文字/数字を付
して同様に回路図で示す図1を参照すると、この図に示
す本実施の形態の半導体記憶装置は、従来と共通の複数
のワード線WLと複数のデジット線対D,バー(B)D
のマトリックスの各交点に配置したメモリセルMCと、
デジット線対D,BDに接続しトランジスタM1,M2
から成るデジット線選択回路YSWとバス線RB,RB
Bの先に接続したセンスアンプSAと、書込み駆動回路
WDとに加えて、従来と共通のトランジスタM3〜M5
とトランジスタM3,M4に並列接続され各々のゲート
がトランジスタM1,M2のゲートにすなわちデジット
線選択信号Yに共通接続されたpMOSトランジスタM
6,M7から成りこれらのトランジスタM6,M7のド
レインはデジット線対D,BDの各々にソースは定電圧
発生回路VRG1で発生した定電圧VRに接続されてい
るクランプ回路CAとを含むプリチャージ回路PCAを
備える。
【0017】次に、図1を参照して本実施の形態の動作
について説明すると、まず、読出し時には従来と同様
に、任意のワード線WLが選択され、そこに接続される
メモリセルMCは全てオンしそれぞれのデジット線対
D,BDの一方からメモリセルMCに電流が流れ込み、
デジット線対D,DBの一方がこの電流により電位低下
しデジット線対D,DB間に電位差が生じる。複数のデ
ジット線上のこの電位差情報をデジット選択信号Y(以
下信号Y、ここでは説明の便宜上信号Y1とする)をH
レベル他をLレベルとすることにより選択しそのデジッ
ト線選択回路YSW1のトランジスタM1,M2のみを
オンさせることで、バス線RB,RBB上に伝え、これ
をセンスアンプSAが増幅し出力することによりデータ
読出しされる。
【0018】このメモリセル選択直前まではプリチャー
ジ制御信号pcはHレベルになっており、プリチャージ
回路PCAのトランジスタM5がデジット線対の左右を
完全に同電位に保持しようとしている。同時にトランジ
スタM3,M4がデジット線対D,BDをHレベル(V
CC−Vtn)にプリチャージさせているが、信号Y1
がLレベルなのでトランジスタM6,M7もオンしてお
り、これらpMOSトランジスタM6,M7を介してデ
ジット線対D,BDのプリチャージ固定電圧は定電圧V
Rとなる。定電圧VRは、トランジスタM3,M4で決
まる電圧VCC−Vtnより若干低い電圧に設定されて
いるのでnMOSトランジスタは僅かにオンしているに
すぎないが、pMOSトランジスタM6,M7は十分に
強くオンしているのでデジット線対D,BDの電位は定
電圧VRに固定される。メモリセルが選択されるとプリ
チャージ制御信号pcがLレベル、信号Y1がHレベル
になるのでトランジスタM3〜M7は全てオフとなり、
セル電流に対するデジット線の容量で決まる時定数でデ
ジット線対D,BDの各線間に電位差が生じる。
【0019】デジット線対D,BDはセルの選択期間中
はフローティング状態となるが、隣接デジット線は非選
択状態なのでその電位は定電圧VRに固定されておりノ
イズの影響はほとんどない。また、選択時間を内部パル
スで短時間のみに限定する、いわゆるパルスワード方式
と組み合わせればロングサイクルに対する飽和電位の心
配も不要となるので問題は起きない。プリチャージ状態
でのバス線RB、RBBもデジット線対D,BDと同様
に定電圧VR電位になるように設定しておけば、デジッ
ト線選択回路YSW選択後もスムーズにバス線RB,R
BBにデータを読み出せる。
【0020】書込み時にもワード線WLとY信号でメモ
リセルが選択され、プリチャージ制御信号pcでその直
前にプリチャージ及びイコライズトランジスタM3〜M
5がオフになることは同一である。書込みデータは駆動
回路WDによりバス線RB,RBBのどちらか一方をL
レベルに引き下げることで、デジット線選択回路YSW
を介してデジット線の一方をGNDのLレベルまで引き
下げ、選択されたメモリセル内のフリップフロップを反
転させ情報の書き換えを行う。書込み時のデジット線の
Hレベルは、書込み駆動回路WDによりバス線RB,R
BBのどちらかのHレベルからデジット線選択回路YS
Wを介してHレベルに設定される。この電圧は、やはり
デジット線選択回路YSWのnMOSのしきい値電圧V
tn分の低下が存在するので電源電圧VCC−Vtnに
なる。書込み後の回復時には、読出し時と同様にプリチ
ャージ制御信号pc信号がHレベルとなり、トランジス
タM3〜M5により引き上げられる。また、パルス選択
をワード線WLのみならずデジット選択の信号Yにも施
した場合は、回復時にワード線WLと信号Yはオフ(L
レベル)になるので、定電圧VRへのクランプ回路CA
のpMOSトランジスタM6,M7もデジット線の電位
上昇へ貢献する。
【0021】定電圧発生回路VRG1を回路図で示す図
2を参照すると、この定電圧発生回路VRG1は、正相
入力端に定電圧VRを反転入力端に基準電圧VR0接続
したオペアンプAと、ドレインが定電圧VRにゲートが
オペアンプAの出力にソースが接地GNDにそれぞれ接
続したnMOSトランジスタM21と、ドレインとゲー
トが共通接続され電源VCCにソースがオペアンプAの
反転入力端と他端が接地GNDに接続された定電流源I
Rの一端にそれぞれ接続しこのソースから基準電圧VR
0を出力するnMOSトランジスタM22と、他端が電
源VCCに一端が定電圧VRにそれぞれ接続したコンデ
ンサC21と、他端が電源VCCに一端が基準電圧VR
0にそれぞれ接続したコンデンサC22とを備える。
【0022】動作について説明すると、上記のように、
オペアンプAの出力がトランジスタM21のゲート入力
となりオペアンプの入力にトランジスタM21のドレイ
ン出力が供給されることにより、フィードバック回路を
構成する。トランジスタM22はドレイン・ゲートを電
源電圧VCCに接続したダイオード接続になっており、
ソースと接地GND間には定電流源IRを接続し一定の
電流を流しておく。また、定電圧VRおよび基準電圧V
R0には出きるだけ電源電圧VCCに追従して過渡応答
するように電源電圧VCCとの間にコンデンサC21,
C22を挿入している。
【0023】定電圧VR電位の設定動作について説明す
ると、デジット線対D1,DBに対し、定電圧信号VR
はクランプ回路CAのpMOSトランジスタM6,M7
を経由して接続され、一方、デジット線対D1,DBに
はプリチャージ回路PCAの等価的にダイオード接続さ
れたnMOSトランジスタM3,M4のソースが接続さ
れている。これは、全てのデジット線について同一であ
り等価的に並列接続と見なされるので、この合計トラン
ジスタサイズは巨大になる。ただし、プリチャージ状態
ではpMOSトランジスタの方がインピーダンスは小さ
いので、負荷特性はnMOSトランジスタの能力でほと
んど決まっている。定電圧発生回路VRG1は、この定
電圧VRからnMOSトランジスタM21により一定電
流を引くことでプリチャージnMOSトランジスタM
3,M4をわずかにオンさせて電位を決めている。この
電位設定は、これらnMOSM3,M4,M21と定電
流源を模したダミー回路であるトランジスタM22と定
電流源IRとにより実現される安定状態になっている。
【0024】定電圧VRは、デジット線の電位を電圧V
CC−Vtnよりわずかに低い電位に設定することが目
的であり、基準となる電源電圧VCCに対する電位の安
定性を必要とする。もし、定電圧VR電位が上昇する
と、トランジスタM21のゲート電圧が上昇しドレイン
電流を増加させて急速に定電圧VRを低下させる。逆
に、定電圧VRが低下した時には、逆方向にフィードバ
ックがかかりトランジスタM21のドレイン電流が減少
するのでプリチャージnMOSトランジスタM3,M4
のオン能力により定電圧VRを上昇させ、定電圧VRを
安定化を図る。コンデンサC21はその働きを助けるた
めの容量である。
【0025】定電圧VRに多数接続されるクランプ回路
CAのpMOSトランジスタM6,M7の断面構造の一
例を示す図3を参照すると、ソース端子S−p+に定電
圧VRが接続され、電源電圧VCCに電位固定された基
板内の拡散層n−Wellとの間にp−n接合の逆方向
電圧空乏層が形成される。この寄生容量Cwsは電源電
圧VCCとの間の容量なのでC21として動作する。定
電圧VR信号線に専用の容量素子を付加すればさらに安
定化が図れる。また、リファレンス電位VR0の安定化
も重要であるが、この定電圧VR0の節点は負荷容量と
して軽いのでC22の安定化容量はそれほど大きな値は
必要ない。
【0026】次に、本実施の形態の高速性及びノイズに
対する影響について従来回路と比較して波形図で示した
図4を参照すると、図4(A)は、読出し時におけるパ
ルスワードのワード線WLの選択時刻(t0)の後に、
デジット線対の各線間に電位差が生じ、この電位差が時
間と共に拡大していく様子を示す。従来の回路(点線
B)ではクランプ回路YCの通常オンのnMOSトラン
ジスタがあるため電位降下が遅いのに対し、本実施の形
態(実線A)ではデジット線電位を引き上げるトランジ
スタが存在しないため、同一メモリセル電流でも急速に
Lレベル電圧が降下する。この信号がバス線を経由して
センスアンプに入力されるため、この電位差の増大が大
きいほどセンス能力を増大させ、読出し時間の高速化を
可能にする。
【0027】次に、図4(B)は、プリチャージ状態の
時に電源電圧VCCに電源変動が生じた場合の特性であ
り、時刻t1で電源電圧VCCが上昇し時刻t2で下降
する条件でのデジット線対D,BDの各電位の時間変化
を示す。電源電圧VCC上昇時には、従来(点線D)、
本実施の形態(実線C)発明の回路共に追従して上昇し
ている。これは相対的にプリチャージnMOSトランジ
スタM3,M4のゲート・ソース間電圧が増大すること
によりトランジスタ能力が上がり急速にデジット線電位
を引き上げるためである。これに対し電源電圧VCC下
降時は、従来回路では全く追従せずデジット線電位は高
いままだが、本実施の形態の回路では定電圧VRが降下
するのでこれに引かれてデジット電位も追従して低下し
ている。定電圧VRが追従する理由は、電源電圧VCC
低下時に基準電圧VR0の節点が時間遅れなく急速に降
下するためで、定電圧VRが相対的に浮き上がって見
え、定電圧発生回路VRG1が電流を引き電圧を引き下
げるためである。従来の回路のように追従性が悪いと電
源電圧VCCに対して相対的にデジット線が浮き上がっ
たままの状態となり、その後のセル選択での読出し時に
デジット線選択回路YSWのnMOSトランジスタのゲ
ート電圧がしきい値Vtnより低くなり導通不可能とな
ってしまう。このため、読出し速度が大幅に遅れてしま
う。
【0028】図4(C)は、書込み状態での選択デジッ
ト線対D1,D1Bとその隣接の非選択デジット線対D
2,D2Bの電圧波形をそれぞれ示す。ここで、時刻t
3で書込みを開始し時刻t4で書込み終了し回復状態に
なっている。選択デジット線対D1,D1BではD1B
側の電位を下げており、そのD1Bに直接隣接するのは
デジット線D2とする。デジット線D1B,D2は平行
して配設された微細配線で構成されるため寄生容量すな
わちカップリング容量が存在し、書込み時にはデジット
線D1Bの降下に対しこのカップリング容量の影響でデ
ジット線D2も引き下げられてしまう。しかし従来回路
(グラフF)では通常オンのクランプ回路YCのトラン
ジスタにより、また、本実施の形態(グラフE)では定
電圧VRへのクランプ回路CAのpMOSトランジスタ
P6,P7がオンしているため電圧を回復させる方向に
働く。同じく、書込み終了後はデジット線D1Bの上昇
に伴いデジット線D2が引き上げられるが、従来回路で
は回復が非常に遅い。これは、クランプ回路YC用の通
常オンのnMOSトランジスタM46,M47はダイオ
ード接続であるためソースが浮き上がる場合ゲート電圧
が低下しこれらトランジスタM46,M47がオフして
しまうためである。カップリングノイズの影響を受けな
いデジット線D2Bは電位変化しないため、デジット線
D2,D2B間に電位差が残ってしまう。プリチャージ
回路のイコライズトランジスタM5は本来この電位差を
無くす方向に働くが、これもnMOSトランジスタのた
めゲート電圧がVtnとほぼ同じ状態であり能力はほと
んど無く、そのため回復には時間がかかる。このオフセ
ット電位差が残っている状態でこのデジット線が次に選
択され読出し状態になっても、上記オフセット電位差を
反転させるまでは正しいデータは出ないので読出し速度
が大幅に遅れる。
【0029】これに対し本実施の形態の回路では直ちに
電位が低下しデジット線D2Bと同電位(定電圧VR電
圧)に回復する。これは、クランプ回路CAのトランジ
スタM6,M7のソースが定電圧VRに接続されている
ためで、そのためデジット線電位が上昇してもゲート電
圧は変化せず十分にオンすることが可能となる。したが
って、このデジット線が次に選択されても通常状態と差
が無く高速の読出しが可能となる。
【0030】次に、本発明の第2の実施の形態を図1と
共通の構成要素には共通の文字/数字を用いて回路図で
示す図5を参照すると、この図に示す本実施の形態の第
1の実施の形態との相違点は、本実施の形態を特徴付け
るプリチャージ回路PCBのイコライズトランジスタを
pMOSトランジスタM65で形成し、制御信号もプリ
チャージ制御信号pcから信号Yに変更していることで
ある。
【0031】動作について説明すると、デジット線Dも
しくはDBが電源電圧VCCに対し相対的に浮き上がる
ノイズが生じた場合、第1の実施の形態ではイコライズ
用のnMOSトランジスタM5は能力が非常に小さく、
ほとんど効果を発揮していなかった。しかし本実施の形
態では、このようなノイズが生じた場合でもクランプ回
路CAのpMOSトランジスタM6,M7と同様にイコ
ライズ用のpMOSトランジスタM65がオンするた
め、デジット線対D,DBが同電位となる時間が速くな
る。これは、オフセット電位差を無くし次の読出し状態
に入るまでの時間を短縮する効果がある。
【0032】しかしながら、書込み後のデジット線回復
時におけるデジット線電位の引き上げには第1の実施の
形態ほど大きな効果は発揮できない。これはデジット線
電位が低いこのような場合では、ソース電位が下がりゲ
ート電圧を十分に取れるのでnMOSのイコライズトラ
ンジスタのほうが能力が高くなるためである。書込み回
復時間がノイズによるオフセット電位差の回復により決
まる条件ならば、この実施の形態の回路を用いること
で、次の選択までの時間、つまりサイクルタイムをより
高速化できる。
【0033】次に、本発明の第3の実施の形態を図5と
共通の構成要素には共通の文字/数字を用いて回路図で
示す図6を参照すると、この図に示す本実施の形態の第
2の実施の形態との相違点は、プリチャージ制御信号p
cで制御されるプリチャージnMOSトランジスタを省
略し、回路素子数を削減していることである。
【0034】書込み回復時のデジット線電位の引き上げ
は、定電圧VRへのクランプ用pMOSトランジスタM
6,M7のみで行うため、第1,第2の実施の形態での
nMOSトランジスタほどの能力は得られない。また、
定電圧VRの配線を電源電圧VCCからVtnだけ下げ
るnMOSダイオード接続が無くなるので、この補正用
として定電圧発生回路VRG2の中にnMOSトランジ
スタM70を電源電圧VCCと定電圧VRの間に接続し
てある。この回路の場合、書込み回復時間は第2の実施
の形態よりさらに遅くなるが、デジット線対あたりの回
路素子数は従来の回路および第1,第2の実施の形態の
7個に対し、5個にまで削減可能となる。
【0035】次に、本発明の第4の実施の形態を図1と
共通の構成要素には共通の文字/数字を用いて回路図で
示す図7を参照すると、この図に示す本実施の形態の第
1の実施の形態との相違点は、本実施の形態を特徴付け
るデジット線選択回路YSWAを形成するnMOSトラ
ンジスタM81,M82およびイコライズ用のnMOS
トランジスタM85のしきい値電圧Vtnを他のnMO
S素子、特にプリチャージ用トランジスタM3,M4に
比べ低く設定していることである。
【0036】デジット線対D,DBの電圧は、電源電圧
VCC−Vtnに設定されているため、読出し開始時の
トランジスタM81,M82のゲート電圧はこのしきい
値に近い値となりオン能力は小さい。バス線RB,RB
Bの負荷が重たい場合、これによる遅れが顕著になる。
そこでこのオン能力を増すために、デジット線選択回路
YSWAのトランジスタM81,M82のしきい値電圧
Vtnをプリチャージ回路PCCのnMOSトランジス
タM3,M4のしきい値電圧Vtnに対し差を待たせて
低く設定している。また、プリチャージ状態でのD,D
Bをショートする働きのイコライズnMOSトランジス
タM85も同様にオン能力が低くなっているので、プリ
チャージトランジスタ対のトランジスタM3,M4のし
きい値にばらつきが起こったとき、デジット線対D,D
Bを完全に同電位にするために大きな時間がかかってし
まう。そこで、このばらつき範囲以上にトランジスタM
85のVtnを低くすることによりデジット線対各線の
同電位化能力の向上が可能となる。これら一部のnMO
Sトランジスタのしきい値電圧を下げることで、製造ば
らつきなどによるデジット線電位のオフセット電位差や
バス線への読出し遅れが無くなり、安定した高速読出し
を実現できる。
【0037】次に、本発明の第5の実施の形態を図6と
共通の構成要素には共通の文字/数字を用いて回路図で
示す図8を参照すると、この図に示す本実施の形態の第
3の実施の形態との相違点は、本実施の形態を特徴付け
るクランプ回路CDのpMOSトランジスタM96,M
97及びイコライジング用pMOSトランジスタM95
をデプレッション型とし、第3の実施の形態の回路の読
出し速度や書込み回復速度の改善を図ったことである。
【0038】動作について説明すると、まず、Y選択信
号のHレベルが電源電圧VCCより高いブースト電圧V
BBになるようにしている。これは信号Yの駆動論理回
路INVの最高電源電圧として電源電圧VCCの代わり
に電圧VCCより高い電圧VBBを接続することで可能
となるが、この電圧VBBは電圧発生回路VBBGから
供給される。電圧発生回路VBBGは一般的に使われて
いるチャージポンプ回路により構成され、電源電圧VC
Cに対し数V高い電圧を発生する。この場合、デジット
線選択回路YSWのトランジスタM1,M2のゲート電
圧が高くなるので選択オンでの能力が増し、読出し速度
が向上する。同時にpMOSトランジスタM95,M9
6,M97にとってはオフ電圧が通常より高く設定でき
る。これは次式で示すような実質的なオン能力をを拡大
することになり、しきい値電圧Vtpをプラスにする、
つまりデプレッション化も可能となる。
【0039】|ゲート電圧Vg−しきい値電圧Vtp|
これによりpMOS素子であるための能力不足を補い、
デジット線電位の高速な引き上げが可能となる。
【0040】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の半導体記
憶装置は、プリチャード回路が、ゲートがデジット選択
信号線にドレインが各デジット線ソースが定電圧発生回
路にそれぞれ接続し非選択時に導通するpMOS型のト
ランジスタを備えているので、読出し状態でのデジット
線の電位変化を急峻化できることにより、読出し速度の
高速化を可能とするという効果がある。
【0041】また、電源ノイズや、書込み時の隣接デジ
ット線間でのカップリングノイズに起因する電源電圧に
対する相対的なデジット線の電位変動を急速に回復でき
るのでノイズマージンの拡大が可能となるという効果が
ある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の半導体記憶装置の第1の実施の形態を
示す回路図である。
【図2】図1の定電圧発生回路の構成を示す回路図であ
る。
【図3】図1のクランプ回路用のpMOSトランジスタ
の断面構造を模式的に示す模式断面図である。
【図4】本実施の形態の半導体記憶装置における動作の
一例を従来と比較して示す波形図である。
【図5】本発明の半導体記憶装置の第2の実施の形態を
示す回路図である。
【図6】本発明の半導体記憶装置の第3の実施の形態を
示す回路図である。
【図7】本発明の半導体記憶装置の第4の実施の形態を
示す回路図である。
【図8】本発明の半導体記憶装置の第5の実施の形態を
示す回路図である。
【図9】従来の半導体記憶装置の一例を示すブロック図
である。
【符号の説明】
A オペアンプ C21,C22,C31 コンデンサ D,BD〜Dn,DnB デジット線 RB,RBB バス線 INV 論理回路 IR 定電流源 M1〜M7,M46,M47,M65,M81,M8
2,M85,M95〜M97 トランジスタ MC メモリセル PC,PCA,PCB,PCC プリチャージ回路 PCL プリチャージ信号線 SA センスアンプ VRG1,VRG2 定電圧発生回路 WD 書込み駆動回路 WL ワード線 YSW,YSWA デジット線選択回路 Y,Y1,Yn デジット選択線 YC,CA,CB,CD クランプ回路

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 複数のワード線とそれぞれ複数の第1,
    第2の相補のデジット線対とから成るマトリックスの各
    交点に配置したメモリセルを備えるメモリセルアレイ
    と、前記第1,第2のデジット線の各々に接続し非選択
    時に各々のゲートがプリチャージ制御信号の供給を受け
    てこれら第1,第2のデジット線の各々に第1の電源電
    位と第2の電源電位との中間の電位であるプリチャージ
    電圧を設定する第1の導電型の第1,第2のトランジス
    タとを含むプリチャージ回路と、各ゲートがデジット選
    択信号線に接続されデジット線選択信号の供給に応答し
    て前記第1,第2のデジット線の各々を相補の第1,第
    2のデータバス線にそれぞれ接続するスイッチ用の第1
    の導電型の第3,第4のトランジスタとを含むデジット
    線選択回路とを備える半導体集積回路において、 前記プリチャード回路が、各々のゲートが前記デジット
    選択信号線に各々のドレインが前記第1,第2のデジッ
    ト線の各々に各々のソースが予め定めた定電圧を供給す
    る定電圧発生回路にそれぞれ接続し前記非選択時に導通
    する第2の導電型の第5,第6のトランジスタを備える
    ことを特徴とする半導体記憶装置。
  2. 【請求項2】 各々がドレインとソースのうちの一方で
    ある第1,第2の端子がそれぞれ前記第1,第2のデジ
    ット線の各々に接続しゲートに前記プリチャージ制御信
    号の供給を受け前記プリチャージ電圧が設定されたプリ
    チャージ状態で前記第1,第2のデジット線の電位を同
    電位に等化する第1の導電型の第7のトランジスタを備
    えることを特徴とする請求項1記載の半導体記憶装置。
  3. 【請求項3】 各々がドレインとソースのうちの一方で
    ある第1,第2の端子がそれぞれ前記第1,第2のデジ
    ット線の各々に接続しゲートにデジット選択信号の供給
    を受け前記プリチャージ電圧が設定されたプリチャージ
    状態で前記第1,第2のデジット線の電位を同電位に等
    化する第2の導電型の第7のトランジスタを備えること
    を特徴とする請求項1記載の半導体記憶装置。
  4. 【請求項4】 前記定電圧発生回路が、正相入力端に前
    記定電圧の出力端子を反転入力端に基準電圧をそれぞれ
    接続した演算増幅器と、 ドレインが前記定電圧の出力端子にゲートが前記演算増
    幅器の出力端にソースが第2の電源にそれぞれ接続した
    第1の導電型の第8のトランジスタと、 ドレインとゲートが共通接続され第1の電源にソースが
    前記演算増幅器の反転入力端と他端が第2の電源に接続
    された定電流源の一端にそれぞれ接続しこのソースから
    前記基準電圧を出力する第1の導電型の第9のトランジ
    スタと、他端が第1の電源に一端が前記出力端子にそれ
    ぞれ接続した第1のコンデンサと、他端が第1の電源に
    一端が前記基準電圧にそれぞれ接続した第2のコンデン
    サとを備えることを特徴とする請求項1記載の半導体記
    憶装置。
  5. 【請求項5】 前記第3,第4のトランジスタのしきい
    値電圧を前記1,第2のトランジスタのしきい値電圧よ
    り低くトランジスタ特性を設定したことを特徴とする請
    求項1記載の半導体記憶装置。
  6. 【請求項6】 前記第5,第6のトランジスタがデプレ
    ッション型トランジスタであることを特徴とする請求項
    1記載の半導体記憶装置。
  7. 【請求項7】 前記デジット選択信号のHレベルが第1
    の電源の電圧よりも高いブースト電位に設定するためこ
    のブースト電位を発生するブースト電位発生回路を備え
    ることを特徴とする請求項1記載の半導体記憶装置。
  8. 【請求項8】 前記第7のトランジスタのしきい値電圧
    を前記1,第2のトランジスタのしきい値電圧より低く
    トランジスタ特性を設定したことを特徴とする請求項2
    記載の半導体記憶装置。
  9. 【請求項9】 複数のワード線とそれぞれ複数の第1,
    第2の相補のデジット線対とから成るマトリックスの各
    交点に配置したメモリセルを備えるメモリセルアレイ
    と、各ゲートがデジット選択信号線に接続されデジット
    線選択信号の供給に応答して前記第1,第2のデジット
    線の各々を相補の第1,第2のデータバス線にそれぞれ
    接続するスイッチ用の第1の導電型の第1,第2のトラ
    ンジスタとを含むデジット線選択回路とを備える半導体
    集積回路において、 各々のゲートが前記デジット選択信号線に各々のドレイ
    ンが前記第1,第2のデジット線の各々に各々のソース
    が予め定めた定電圧を供給する定電圧発生回路にそれぞ
    れ接続し前記非選択時に導通する第2の導電型の第3,
    第4のトランジスタを備えることを特徴とする半導体記
    憶装置。
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