JPH11144465A - 半導体記憶装置 - Google Patents

半導体記憶装置

Info

Publication number
JPH11144465A
JPH11144465A JP9307714A JP30771497A JPH11144465A JP H11144465 A JPH11144465 A JP H11144465A JP 9307714 A JP9307714 A JP 9307714A JP 30771497 A JP30771497 A JP 30771497A JP H11144465 A JPH11144465 A JP H11144465A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
voltage
power supply
line
supply line
vdl
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP9307714A
Other languages
English (en)
Inventor
Masayuki Taira
雅之 平
Shunichi Sukegawa
俊一 助川
Shinji Bessho
真次 別所
Yasushi Takahashi
康 高橋
Koji Arai
公司 荒井
Tsutomu Takahashi
勉 高橋
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Texas Instruments Japan Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
Texas Instruments Japan Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Ltd, Texas Instruments Japan Ltd filed Critical Hitachi Ltd
Priority to JP9307714A priority Critical patent/JPH11144465A/ja
Priority to US09/189,076 priority patent/US6169698B1/en
Priority to DE69841446T priority patent/DE69841446D1/de
Priority to EP98203781A priority patent/EP0915475B1/en
Publication of JPH11144465A publication Critical patent/JPH11144465A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G11INFORMATION STORAGE
    • G11CSTATIC STORES
    • G11C5/00Details of stores covered by group G11C11/00
    • G11C5/06Arrangements for interconnecting storage elements electrically, e.g. by wiring
    • G11C5/063Voltage and signal distribution in integrated semi-conductor memory access lines, e.g. word-line, bit-line, cross-over resistance, propagation delay
    • GPHYSICS
    • G11INFORMATION STORAGE
    • G11CSTATIC STORES
    • G11C5/00Details of stores covered by group G11C11/00
    • G11C5/14Power supply arrangements, e.g. power down, chip selection or deselection, layout of wirings or power grids, or multiple supply levels
    • G11C5/143Detection of memory cassette insertion or removal; Continuity checks of supply or ground lines; Detection of supply variations, interruptions or levels ; Switching between alternative supplies
    • GPHYSICS
    • G11INFORMATION STORAGE
    • G11CSTATIC STORES
    • G11C5/00Details of stores covered by group G11C11/00
    • G11C5/14Power supply arrangements, e.g. power down, chip selection or deselection, layout of wirings or power grids, or multiple supply levels
    • G11C5/147Voltage reference generators, voltage or current regulators; Internally lowered supply levels; Compensation for voltage drops
    • GPHYSICS
    • G11INFORMATION STORAGE
    • G11CSTATIC STORES
    • G11C7/00Arrangements for writing information into, or reading information out from, a digital store
    • G11C7/06Sense amplifiers; Associated circuits, e.g. timing or triggering circuits

Abstract

(57)【要約】 【課題】オーバードライブ方式の外部電源電圧から内部
電源電圧へ電源を切り替える際、切り替え直後の電源レ
ベルの低下を極力抑える。 【解決手段】外部電源電圧VDDから内部電源電圧VDL
の切り替えに先立って、VDL線をVDLより高い電圧に予
め昇圧しておき、切り替え後に降下したVDL線電圧をV
DLまで回復させる電圧生成回路VG0がVDL線に接続さ
れている。より具体的には、VDL線電位を検出する検出
回路部40と、VDL線とVDD線との間に接続され、検出
回路部40の検出結果に応じて動作する第1のスイッチ
ング素子M1と、検出回路部40および第1のスイッチ
ング素子M1間の接続ノードND1と、共通電圧VSS
の間に接続され、入力される予備昇圧信号MVDLに応
じて導通して接続ノードND1の電位を変化させ、これ
により第1のスイッチング素子M1を一定期間導通させ
る第2のスイッチング素子M2とを有する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、内部電源電圧で駆
動するセンスアンプの立ち上がり初期の一定期間をより
高い外部電源電圧で駆動させる、いわゆるオーバードラ
イブ方式でデータ読み出し動作を行う半導体記憶装置に
関する。
【0002】
【従来の技術】DRAM等の半導体記憶装置では、セル
アレイの微細化が進むにつれて、そのゲート耐圧を保証
するために、メモリアレイ内部では外部電源電圧VDD
降圧されることにより生成された内部電源電圧VDLが用
いられることが多い。電源電圧を下げると、各メモリセ
ルに接続されたセンスアンプでは、そのアクセススピー
ドの低下が避けられないことから、立ち上がり初期の一
定期間だけ(内部動作電圧に到達するまで)、より高い
外部電源電圧VDDを供給するセンスアンプ駆動方式(以
下、オーバードライブ(OVD)方式)が採用されてい
る。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ところが、上記オーバ
ードライブ方式では、センスアンプアレイの配置によっ
ては電源配線抵抗に起因する電圧降下が無視できないた
め、同じアレイブロック内でもセンスアンプアレイ間で
最適なセンスアンプのオーバードライブ量が異なってい
る。このため、例えば従来の64Mb(メガビット)D
RAMでは、全体として十分な書き込みを保証するため
に、オーバードライブ量は最遠端(ワーストケース)で
最適化されていた。これにより、最遠端でのセンスアン
プの正確な動作は保証されるが、近端側で過剰オーバー
ドライブとなり、過剰オーバードライブに伴う余剰な電
荷は捨てられていた。すなわち、近端のセンスアンプに
おいては、メモリアクセス時に必要以上に外部電源電圧
が印加され、これによりセンスアンプを構成するトラン
ジスタの特性劣化を招いたり、無駄な電力消費を余儀な
くされていた。
【0004】この無駄な消費電力を抑制するには、最遠
端でのセンスアンプの正確な動作が保証される範囲内
で、出来るだけオーバードライブ量を小さくする必要が
あるが、実際のDRAMでは、オーバードライブにおけ
る電源切り替え時のレベル低下を避けるために、オーバ
ードライブ時間を必要以上に長く設定しているのが現状
であった。すなわち、オーバードライブ時におけるセン
スアンプアレイの内部動作電圧(ビット線電圧)は、セ
ンスアンプ動作に充分な電圧レベルに達してから、更に
高い電圧、即ち電源切り替え時のレベル低下が回避でき
る程度の電圧まで十分に高められている必要があった。
【0005】具体的には、例えば外部電源電圧VDD
3.3V、内部電源電圧VDLを2.2Vとすると、その
電源切り替え時のレベル低下が回避できる電圧は2.0
V程度必要である。この場合、ビット線電位が2.0V
に達するまえに外部電源電圧V DDから内部電源電圧VDL
への切り替えが行われると、チップ内で生成される内部
電源は外部電源より駆動能力が弱いことから、電源を切
り替えた瞬間に内部電源電圧VDLのレベルが急激に低下
する。この電源レベルの低下を内部電源電圧VDLを生成
するジェネレタが感知し、ジェネレタが出力電圧を上昇
させる動作にはいり、それから一定時間を経てようやく
内部電源電圧VDLの供給線がセンスアンプ動作に充分な
電圧レベルにまで回復することとなる。従来、このよう
な電源レベルの大幅な低下(アンダーシュート)を回避
するには、オーバードライブ時間を長めに設定して、セ
ンスアンプにおけるビット線電圧がセンスアンプの動作
可能な電圧レベルより大きく且つ十分な電圧(例えば、
2.2V近辺)にまで達してから電源を切り替える必要
があった。その結果、従来のOVD方式の読み出しで
は、最遠端のセンスアンプアレイでも電源切り替えによ
る大幅な電圧低下が回避されるものの、その一方で、オ
ーバードライブ時間が長くデータ読み出すサイクルタイ
ムの短縮が困難であり、高速データ読み出しが図れない
といった課題があった。
【0006】本発明は、このような実情に鑑みてなさ
れ、その目的は、例えばオーバードライブ方式のように
センスアンプの起動時に高い外部電源電圧から低い内部
電源電圧へ電源を切り替える際、切り替え直後の電源レ
ベルの低下を極力抑えることによって高速性を高めた半
導体記憶装置を提供することである。
【0007】
【課題を解決するための手段】上述した従来技術の問題
点を解決し、上記目的を達成するために、本発明の半導
体記憶装置では、センスアンプの初期起動を外部電源電
圧で行った後、当該センスアンプの駆動線に接続される
電源電圧供給線を前記外部電源電圧の供給線から内部電
源電圧の供給線に切り替えてデータの読み出しを行う半
導体記憶装置であって、前記切り替えに先立って、前記
内部電源電圧の供給線電圧を定常電圧より高い電圧に予
め昇圧しておき、切り替え後に降下した前記供給線電圧
を前記定常電圧まで回復させる電圧生成回路が、前記内
部電源電圧の供給線に接続されている。
【0008】より具体的に前記電圧生成回路は、前記内
部電源電圧の供給線の電位を検出する検出回路部と、前
記内部電源電圧の供給線と外部電源電圧の供給線との間
に接続され、前記検出回路部の検出結果に応じて動作す
る第1のスイッチング素子と、前記検出回路部および前
記第1のスイッチング素子間の接続ノードと、共通電圧
供給線との間に接続され、入力される昇圧信号に応じて
導通して前記接続ノードの電位を変化させ、これにより
前記第1のスイッチング素子を前記切り替えに先立って
一定期間導通させる第2のスイッチング素子とを有す
る。前記検出回路部は、前記供給線電圧の分圧を所定の
基準電圧と比較し、比較結果に応じて前記第1のスイッ
チング素子を駆動する比較回路からなる。また、前記内
部電源電圧の供給線と共通電圧供給線との間に接続さ
れ、前記供給線電圧を定常電圧より高い電圧に予め昇圧
するにしたがって蓄積電荷量が増大するキャパシタを具
備する。このキャパシタによる容量結合を利用して応答
性を高めるには、前記検出回路部の電位検出ノードと前
記内部電源電圧の供給線、前記電位検出ノードと共通電
圧供給線との間にそれぞれキャパシタを接続させること
が好ましい。
【0009】このような構成の半導体記憶装置では、電
圧生成回路内の前記第2のスイッチング素子が電源切り
替えに先立って一定期間導通する。この第2のスイッチ
ング素子の導通によって、あたかも内部電源電圧の供給
線の電位が下がったかのように第1のスイッチング素子
の入力ノードの電位が変化する。そのため、第1のスイ
ッチング素子が暫く導通し、その間だけ、内部電源電圧
の供給線は外部電源電圧の供給線に接続され定常電圧よ
り高い電圧に上昇する。この電圧が上昇した状態で当該
内部電源電圧の供給線がセンスアンプの駆動線に接続さ
れることから、電源切り替えによる電位低下があって
も、当該供給線電圧がセンスアンプ動作に充分な下限の
電圧レベルを超えて低下しない、或いは当該電圧レベル
より低下しても低下量が従来より小さく、それだけ内部
電源電圧の供給線の電圧生成回路による電位回復が早
い。とくに、電位検出ノードにキャパシタが接続された
構成では、内部電源電圧の電圧レベル低下が容量結合を
通して検出回路部に伝達されることからフィードバック
が早いうえ、このキャパシタの蓄積電荷によって電源切
り替えの際の足りない電荷が急速に補充され、その後の
電圧生成回路自身による電圧昇圧量が少なくて済む。
【0010】好ましくは、このような構成の電圧生成回
路を、各メモリアレイごと又は複数のメモリアレイから
構成される各メモリブロックごとに複数設け、メモリア
レイの周辺回路が形成された領域内に分散配置させる。
この分散配置された電圧生成回路では、その個々の電圧
供給能力が小さくて済み面積が小さいことから配置の自
由度が高いうえ、各電圧生成回路ごとの配線容量等の負
荷が小さいことから、電源電圧の低下を検出してから電
位を定常値に回復させるまでのフィードバックが更に早
いものとなる。
【0011】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係る半導体記憶装
置を、メモリアレイが多分割された64Mb(メガビッ
ト)DRAMを例として、図面を参照しながら詳細に説
明する。図1は、本実施形態に係る64MbDRAMの
全体の構造を示す概略平面図である。また、図2は、図
1のA部を拡大して示す概略平面図、図3は図1のVD
Lジェネレータを拡大して示す回路図である。
【0012】この64MbDRAM1は、図1に示すよ
うに、それぞれ8Mbの記憶容量を有する8個のメモリ
アレイブロックMA0〜MA7と、それらの間に設けら
れている周辺回路領域2とから構成されている。
【0013】一つのメモリアレイブロックは、例えば図
2においてMA0で代表して示すように、メモリセルマ
ットM0〜M15とセンスアンプバンクSB0〜SB1
6とから構成され、それぞれ周辺回路領域2に設けられ
たアレイ制御回路AC0に接続されている。各メモリセ
ルマットは、例えば512Kb(キロビット)の記憶容
量を有している。アレイ制御回路AC0は、メモリセル
マット全体の動作を制御する回路である。本例のDRA
Mでは、DWD(Divided Word line Drive) 方式が採用
され、ワード線はメインワード線MWL(不図示)とサ
ブワード線SWLに階層化されている。特に図示しない
が、メインワード線駆動回路はメモリセルマットM0〜
M15に一つずつ設けられているに過ぎないが、サブワ
ード線駆動回路は、各メモリセルマットの64Kbのブ
ロックごとに配置されている。そして、図2で一部拡大
して示すように、サブワード線駆動回路から延びたサブ
ワード線SWLと、センスアンプバンク内のセンスアン
プSAから延びたビット対線との各交差点に、メモリセ
ルが配置されいている。
【0014】サブワード線駆動回路の各配置領域上に
は、電源電圧VDD,共通基準電圧VSS,内部電源電圧V
DLの各メモリアレイ内供給線10a,20a,30a
が、メモリセルマットM0〜M15間を図2の縦方向に
貫いて配線されている。これらの電圧供給線は、周辺回
路領域2に配線された電源電圧VDD,共通基準電圧
SS,内部電源電圧VDLの各供給線10,20,30に
接続されている。電源電圧VDD,共通基準電圧VSSは、
それぞれ端子TDD,TSSに外部から入力されることによ
り供給される。
【0015】これに対し内部電源電圧VDLは、内部電源
電圧発生回路(VDLジェネレータ)により生成され
る。VDLジェネレータは、図1に示すように、各メモ
リアレイブロックMA0〜MA7に対応する周辺回路領
域2内の位置に分散配置されている。これらVDLジェ
ネレータVG0〜VG7は、内部電源電圧線(VDL線)
を外部電源電圧線(VDD線)に接続する時間を制御する
ことにより、内部電源電圧VDLをその定常電圧よりも高
い電圧とする機能を備えた電圧生成回路である。VDL
ジェネレータVG0〜VG7は、図2に示すように、外
部電源電圧VDD,共通基準電圧VSS,内部電源電圧VDL
の各供給線10,20,30に接続されている。なお、
本例において、外部電源電圧VDDは3.3V、共通基準
電圧VSSは0V、内部電源電圧VDLは2.2Vとする。
【0016】図3は、このVDLジェネレータの概略構
成を示す図、図4は更に詳細な回路図である。図3に示
すVDLジェネレータVG0は、内部電源電圧のレベル
を検出して基準値と比較する制御回路40(ここでは、
カレントミラー形のVDLセンサという)を有する。V
DLセンサ40には、データ読み出し期間中だけVDL
センサをアクティブとするイネーブル信号LCD、及び
生成電圧のリファレンスとなる電圧REFが入力され
る。また、VDLジェネレータVG0は、VDD線10と
DL線30との間に接続され、VDLセンサ40の結果
に応じて遮断/導通が制御される第1のスイチング素子
(pMOSトランジスタM1)と、予備昇圧信号MVD
Lによって遮断/導通が制御される第2のスイッチング
素子(nMOSトランジスタM2)とを有する。pMO
SトランジスタM1はVDL線30の昇圧を駆動するトラ
ンジスタであり、nMOSトランジスタM2は、予備昇
圧信号MVDLの論理状態が“ハイ(H)”で導通し、
その状態をとる所定時間だけpMOSトランジスタM1
の入力ノードND1を強制的に電圧降下させるトランジ
スタである。nMOSトランジスタM2の導通によっ
て、そのぶんpMOSトランジスタM1が余計に導通
し、この結果、VDL線30が内部電源電圧VDLより大き
く昇圧される。
【0017】VDL線と共通電圧VSSの供給線(VSS線)
との間に、それぞれダイオード接続された分圧用のpM
OSトランジスタM3,M4が直列接続されている。p
MOSトランジスタM3,M4は、ともにゲートとドレ
インが接続され、pMOSトランジスタM3のドレイン
とpMOSトランジスタM4のソースが接続されてい
る。また、pMOSトランジスタM3のソースがVDL
に接続され、pMOSトランジスタM4のドレインがV
SS線に接続されている。pMOSトランジスタM3,M
4の接続ノードND2から、VDLセンサ40にモニタ
電圧Vmが供給されている。
【0018】また、同じくVDL線とVSS線との間に、2
つのキャパシタC1,C2が直列接続されている。本例
における2つのキャパシタは、ぞれぞれソースとドレイ
ンが共通に接続されたp型とn型のMOSトランジスタ
から構成されている。p型とn型のMOSトランジスタ
のゲートは相互接続されてノードND2に結線され、p
MOSトランジスタのソース及びドレインはVDL線に接
続され、nMOSトランジスタのソース及びドレインは
SS線に接続されている。このような構成のキャパシタ
C1,C2は、VDL線が内部電源電圧VDLより大きく昇
圧した際の電荷を蓄積するとともに、VDL線の電位降下
をノードND2に速やかに伝達するためのものである。
【0019】VDLセンサ40内においては、図4に詳
示するように、VDD線に対して直列接続されたpMOS
トランジスタM5及びnMOSトランジスタM6の組
と、pMOSトランジスタM7及びnMOSトランジス
タM8の組が互いに並列に接続されている。すなわち、
pMOSトランジスタM5,M7のソースがVDD線に接
続され、pMOSトランジスタM5,M7のドレイン
は、それぞれnMOSトランジスタM6,M8のドレイ
ンに接続されている。nMOSトランジスタM6,M8
は、そのソースが共通に接続され差動対を構成してお
り、nMOSトランジスタM6のゲートに前記リファレ
ンス電圧REFが印加され、nMOSトランジスタM8
のゲートは前述した電圧モニタ用のノードND2に接続
されている。nMOSトランジスタM6,M8の共通化
されたソースとVSS線との間には、差動対起動用のnM
OSトランジスタM9が接続されている。nMOSトラ
ンジスタM9のゲートには、イネーブル信号LCDが入
力される。
【0020】一方、pMOSトランジスタM5,M7
は、それぞれ他のpMOSトランジスタM10,M12
との間で第1および第2のカレントミラー回路CM1,
CM2を構成している。すなわち、pMOSトランジス
タM5のゲートとドレインは相互に結線され、ソースが
DD線に接続されたpMOSトランジスタM10のゲー
トに接続されている。同様に、pMOSトランジスタM
7のゲートとドレインは相互に結線され、ソースがVDD
線に接続されたpMOSトランジスタM12のゲートに
接続されている。これら2つのカレントミラー回路CM
1,CM2の共通ゲートには、それぞれプルアップ用の
pMOSトランジスタが接続されている。pMOSトラ
ンジスタM5,M10の共通ゲートとVDD線との間には
プルアップ用のpMOSトランジスタM14が接続さ
れ、pMOSトランジスタM7,M12の共通ゲートと
DD線との間にはプルアップ用のpMOSトランジスタ
M15が接続されている。これらプルアップ用のpMO
SトランジスタM14,M15は、そのゲートにハイレ
ベルのイネーブル信号LCDが入力されると遮断する。
【0021】pNOSトランジスタM10のドレインと
SS線との間、pMOSトランジスタM12とVSS線と
の間には、それぞれnMOSトランジスタM11、M1
3が接続されている。両nMOSトランジスタM11,
M13により、第3のカレントミラー回路CM3が構成
されている。すなわち、nMOSトランジスタM11の
ゲートとドレインが結線され、且つ、nMOSトランジ
スタM13のゲートに接続されている。nMOSトラン
ジスタM13とpMOSトランジスタM12の接続点
は、前記昇圧駆動用のpMOSトランジスタM1のゲー
トが接続されたノードND1に接続されている。そし
て、このノードND1とVDD線との間に、ゲートにハイ
レベルのイネーブル信号LCDが入力されることにより
遮断するプルアップ用のpMOSトランジスタM16が
接続されている。
【0022】なお、図3では省略しているが、図4の具
体的な回路例では、ノードND1の電位を強制的に降下
させてVDL線を予備昇圧させるnMOSトランジスタM
2と、ノードND1との間には、nMOSトランジスタ
M17が接続されている。このnMOSトランジスタM
17は、第3のカレントミラー回路CM3を構成するn
MOSトランジスタM13と並列に接続されゲートが共
通化されることによって、nMOSトランジスタM13
に連動して動作し、ノードND1の電位降下時の電流を
制限する。これによって、VDL線の予備昇圧が過度に行
われることが有効に防止される。また、昇圧駆動用のp
MOSトランジスタM1のドレインとVSS線との間に
は、ゲートにイネーブル信号LCDが入力されることに
よって、アクセス時にのみ導通するnMOSトランジス
タM18が接続されている。このnMOSトランジスタ
M18としては、他のトランジスタよりゲート長が大き
くサイズが小さくて駆動能力が低いものが用いられる。
さらに、VDL線には、そのAC成分を除去するため、抵
抗とソース及びドレイが共通化されたトランジスタ構成
のキャパシタとの直列接続素子を2対(R1とC3、R
2とC4)、それぞれVSS線との間に接続させている。
【0023】図5は、センスアンプバンクSB0〜SB
16内のセンスアンプアレイと、通常、電源電圧供給線
との交差領域に設けられるセンスアンプ駆動回路とを示
す図である。センスアンプSAは、ソースが共通に接続
されたpMOSトランジスタMT1とMT2、nNOS
トランジスタMT3とMT4から構成されている。pM
OSトランジスタMT1とnMOSトランジスタMT3
のドレイン同士が接続され、その接続点が、pMOSト
ランジスタMT2のゲート、nMOSトランジスタMT
4のゲートおよびビット線BLに接続されている。同様
に、pMOSトランジスタMT2とnMOSトランジス
タMT4のドレイン同士が接続され、その接続点が、p
MOSトランジスタMT1のゲート、nMOSトランジ
スタMT3のゲートおよびビット補線BL_に接続され
ている。pMOSトランジスタMT1,MT2の共通化
されたソースはpMOSアンプ側のソース駆動線SDP
に接続され、nMOSトランジスタMT3,MT4の共
通化されたソースはnMOSアンプ側のソース駆動線S
DNに接続されている。
【0024】一方、センスアンプ駆動回路SADは、p
MOSトランジスタMT5およびMT6、nMOSトラ
ンジスタMT7により構成されている。pMOSトラン
ジスタMT5のドレインとpMOSトランジスタMT6
のドレインは、ともにpMOSアンプ側のソース駆動線
SDPに接続され、pMOSトランジスタMT5のソー
スはVDD線に接続され、pMOSトランジスタMT6の
ソースはVDL線に接続されている。pMOSトランジス
タMT5は、そのゲートにOVD駆動信号SAP1Bが
印加されることにより、読み出し動作期間の初期段階の
みソース駆動線SDPをVDD線に接続する。pMOSト
ランジスタMT6は、そのゲートにpMOSアンプ駆動
信号SAP2が印加されることにより、オーバードライ
ブに続く読み出し動作期間の途中からソース駆動線SD
PをVDL線に接続する。これに対し、nMOSトランジ
スタMT7は、そのドレインがnMOSアンプ側のソー
ス駆動線SDNに接続され、ソースがVSS線に接続さ
れ、ゲートにnMOSアンプ駆動信号SANが印加され
ることにより、読み出し動作時のセンスアンプ駆動期間
中、ソース駆動線SDNをVSS線に接続する。
【0025】つぎに、このように構成されたVDLジェ
ネレータの動作を、図6のタイミングチャートを用いて
説明する。図4において、初期状態ではアクティブハイ
のイネーブル信号LCDが“L”のままなので、プルア
ップ用のpMOSトランジスタM14〜M16が何れも
オンしており、pMOSトランジスタM5とM10、及
びM7とM12からなる各カレントミラー回路CM1,
CM2の共通ゲートが外部電源電圧VDDで保持され、ま
たVDLセンサの出力ノードND1に外部電源電圧VDD
が印加されて昇圧駆動用pMOSトランジスタM1がオ
フしている。また、差動対起動用のnMOSトランジス
タM9がオフした状態となっている。なお、リファレン
ス電圧REFは、VDL/2或いはこれより若干低い電
圧、例えば1.05V〜1.1V程度に保たれている。
【0026】この状態で、読み出し動作開始を制御する
外部クロック信号RASBが“H”から“L”に推移す
ると、イネーブル信号LCDが“L”から“H”に立ち
上がる。これにより、図4の各プルアップ用のpMOS
トランジスタM14〜M16が何れもオフし、差動対起
動用のnMOSトランジスタM9がオンする。
【0027】つぎに、図5のセンスアンプ駆動回路SA
Dにおいて、nMOSアンプ駆動信号SANが“L”か
ら“H”に立ち上がり、OVD駆動信号SAP1Bが
“H”から“L”に立ち下がる。これにより、nMOS
トランジスタMT7およびpMOSトランジスタMT5
がオンし、pMOS側のセンスアンプ駆動線SDPに外
部電源電圧VDD、nMOS側のセンスアンプ駆動線SD
Nに共通電圧VSSが印加され、センスアンプSAが駆動
される。このように、OVD方式では、センスアンプS
Aの初期駆動を高い電源電圧V DD(例えば、3.3V)
を用いて行うことから、センスアンプSAはメモリセル
から読み出されたビット対線BL,BL_の僅かな電圧
差を速やかに増幅する。
【0028】OVD駆動信号SAP1Bと同じ起動タイ
ミングで、予備昇圧信号MVDLが“L”から“H”に
立ち上がる。このため、図4の予備昇圧駆動用のnMO
SトランジスタM2がオンし、これにともなって引き抜
き電流調整用のnMOSトランジスタM17のソースと
ドレイン間電圧が大きくなり、このときのnMOSトラ
ンジスタM17のバイアス状態で決まる電流がノードN
D1からVSSに流れ込む。この電流引き抜きによって、
VDLセンサ40の出力ノードND1の電位がVDDから
下がると、昇圧駆動用pMOSトランジスタM1がオン
し、VDL線をV DD線に接続しVDL線電位が上昇する。こ
のVDL線電位の上昇により、電圧モニタ用のノードND
2の電位も上がり、差動対のnMOSトランジスタM8
に流れる電流i1が増加する。このため、第2のカレン
トミラー回路CM2を構成するpMOSトランジスタM
12からノードND1に供給される電流が増大してノー
ドND1の電位が上昇し、昇圧駆動用pMOSトランジ
スタM1が再びカットオフする。つまり、ノードND1
の電流引き抜きによって、所定の時間だけ昇圧駆動用p
MOSトランジスタM1をオンさせ、この結果、図6に
示すように、VDL線が定常の内部電源電圧VDLより高い
電圧に昇圧される。
【0029】外部電源電圧VDDによるセンスアンプの駆
動期間(OVD期間)は、OVD駆動信号SDP1Bを
“L”から“H”に立ち上げ、pMOSアンプ駆動信号
SAP2を“H”から“L”に立ち下げることによって
終了する。このとき、図5のpMOSトランジスタMT
5がオフしpMOSトランジスタMT6がオンして、p
MOSアンプ駆動線SDPに供給される電源電圧がVDD
からVDLに切り替わる。この電源切り替えの際、VDL
供給する内部電源はVDDを供給していた外部電源に比べ
てその駆動能力(電圧供給能力)が弱いので、図6に示
すようにVDL線の電位が瞬時に落ち込んでしまう。図4
において、VDL線の電位低下がキャパシタC1,C2に
より直ぐに電圧モニタ用ノードND2に伝えられると、
今度は電流i2が増加し電流i1は減少する。電流i1
の減少によって第2のカレントミラー回路CM2を構成
するpMOSトランジスタM7,M12に流れる電流が
減少する一方で、他方の第1のカレントミラー回路CM
1に流れる電流i3が増加し、このため第3のカレント
ミラー回路CM3においてnMOSトランジスタM13
が電流i3と同じ量の電流i4をVSS側に引く抜く。こ
の結果、ノードND1の電位が低下してpMOSトラン
ジスタM1が駆動され、VDL線が昇圧される。この昇圧
動作は、VDL線の電圧モニタによってフィードバック制
御されることから、VDL線の電位は内部電源電圧VDL
回復するまで続けられる。
【0030】ビット線電圧がデータ線に読み出された
後、センスアンプ駆動信号SAN,SAP2が初期状態
に戻され、外部クロック信号RASBが“L”から
“H”になると、イネーブル信号LCDが“H”から
“L”に遷移し、図4のVDLジェネレータが停止状態
となる。
【0031】図7は、予備昇圧信号MVDLのパルス
幅、即ち予備昇圧時間をパラメータとしたノードND1
及びビット対線の電位変化をシミュレーションにより求
めた結果を示す図である。図7から、予備昇圧信号MV
DLのパルス幅tBST (図6参照)を僅か5nsecと
した場合でも、センスアンプSAを起動してから40n
sec後にはビット線電圧を2.0Vに確保できること
が分かる。なお、このときのOVD時間は8nsecに
設定している。
【0032】本実施形態のVDLジェネレータでは、O
VD終了時に電源電圧をVDDからV DLに切り替える際、
その切り替えに先立ってVDL線を内部電源電圧VDLより
高い電圧に予め昇圧することができる。このため、電源
切り替え時に、VDLを供給する内部電源がVDDを供給し
ていた外部電源に比べてその駆動能力(電圧供給能力)
が弱いことに起因したVDL線の瞬間的な電位落ち込みが
あっても、そのVDLレベルからの落ち込み量は従来より
小さく、その後の電位回復を速やかに行える。また、電
荷を溜めるキャパシタC1,C2を有するので、その蓄
積電荷をVDL線の瞬間的な電位落ち込みに充当できるこ
とから大幅な電位落ち込みの防止が可能である。そのう
え、当該キャパシタC1,C2が電位モニタ用ノードN
D2に接続されており、VDL線の瞬間的な低下が容量結
合によって伝達されるので、VDL線電位の低下量のフィ
ードバックが迅速である。
【0033】一般に、配線負荷やトランジスタの駆動能
力の相違によって、センスアンプによるビット線電位の
増幅速度に開きがあり、図6(h)に示すように、昇圧
速度が速いビット線BLfc. (ファーストコーナーのビ
ット線)と、昇圧速度が遅いビット線BLsc. (スロー
コーナーのビット線)とが存在する。従来では、このス
ローコーナーのビット線BLsc. で充分に昇圧がされる
期間を越えて、即ちV DL線の電位低下の影響を低減する
ために2.2V付近まで充分に昇圧した後に電源切り替
えを行うようにしていたので、OVD期間が必要以上に
長く設定されていた。本実施形態のDRAMでは、OV
D期間で昇圧すべき電位を例えば2.0V程度と低くし
ても、電源切り替え時のVDL線の電位低下量が小さいの
で、このときの電位落ち込みがセンスアンプの駆動能力
低下をもたらすほどにはならない。したがって、OVD
期間を従来より短くでき、高速読み出しが可能となる。
【0034】また、VDLジェネレータがチップ内で分
散配置されていることから、個々のVDLジェネレータ
の電圧供給能力を低くでき占有面積が小さいのでレイア
ウトの自由度が大きい。また、VDLジェネレータ(電
圧生成回路)からセンスアンプまでの距離が短くでき配
線容量を低減し、更なる高速読み出しが可能であるだけ
でなく、センスアンプ間の駆動能力を均等にできる等、
特性上および設計上での利点が大きい。
【0035】
【発明の効果】以上説明してきたように、本発明に係る
半導体装置によれば、例えばオーバードライブのように
読み出し動作期間中にセンスアンプに供給する電源電圧
を外部から内部電源電圧に切り替える際に、その切り替
えに先立って内部電源線を所望の内部電源電圧(定常電
圧)よりも高い電圧に昇圧する電圧生成回路を有してい
ることから、電源能力の差異等に起因した内部電源線の
瞬間的な電位落ち込みがあっても、その電位落ち込み量
は従来より小さく、その後の電位回復(昇圧)を速やか
に行える。また、電荷を溜めるキャパシタを有するの
で、その蓄積電荷が内部電源線の瞬間的な電位落ち込み
に充当され、この結果、大幅な電位落ち込みを防止でき
る。そのうえ、当該キャパシタを介して内部電源線の瞬
間的な電位低下が伝達されるのでフィードバックが迅速
である。また、本発明の半導体装置では、外部電源電圧
による昇圧すべき電位レベルを従来より低くしても、電
源切り替え時の内部電源電圧線の電位低下量が小さいの
で、このときの電位落ち込みがセンスアンプ等の駆動能
力低下をもたらすほどにはならない。したがって、本発
明の半導体メモリでは、OVD期間を従来より短くで
き、高速読み出しが可能となる。さらに、昇圧回路がチ
ップ内で分散配置されていることから、個々の電圧生成
回路の電圧供給能力を低くでき占有面積が小さいのでレ
イアウトの自由度が大きい。また、電圧生成回路からセ
ンスアンプまでの距離が短くでき配線容量を低減し、更
なる高速読み出しが可能であるだけでなく、センスアン
プ間の駆動能力を均等にできる等、特性上および設計上
での利点が大きい。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の本実施形態に係る64MbDRAMの
全体の構造を示す概略平面図である。
【図2】図1のA部を拡大して示す概略平面図である。
【図3】VDLジェネレータの概略構成を示す回路ブロ
ック図である。
【図4】VDLジェネレータの更に詳細な回路図であ
る。
【図5】センスアンプバンク内のセンスアンプアレイ
と、通常、電源電圧供給線との交差領域に設けられるセ
ンスアンプ駆動回路とを示す図である。
【図6】VDLジェネレータの動作を示すタイミングチ
ャートである。
【図7】予備昇圧信号MVDLのパルス幅、即ち予備昇
圧時間をパラメータとしたノードND1及びビット対線
の電位変化をシミュレーションにより求めた結果を示す
図である。
【符号の説明】
1…64MbDRAM(半導体装置)、 10,10a…電源電圧VDDの供給線、 20,20a…共通電圧VSSの供給線、 30,30a…内部電源電圧VDLの供給線、 40…VDLセンサ(検出回路部) ACO…アレイ制御回路、 MA0等…メモリアレイブロック、 M0等…メモリセルマット、 SB0等…センスアンプバンク、 SA…センスアンプ、 VG0等…VDLジェネレータ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI H01L 27/108 H01L 27/10 681E 21/8242 (72)発明者 助川 俊一 茨城県稲敷郡美浦村木原2355番地 日本テ キサス・インスツルメンツ株式会社内 (72)発明者 別所 真次 茨城県稲敷郡美浦村木原2355番地 日本テ キサス・インスツルメンツ株式会社内 (72)発明者 高橋 康 東京都小平市上水本町五丁目20番1号 株 式会社日立製作所半導体事業部内 (72)発明者 荒井 公司 東京都青梅市今井2326番地 株式会社日立 製作所デバイス開発センタ内 (72)発明者 高橋 勉 東京都青梅市今井2326番地 株式会社日立 製作所デバイス開発センタ内

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】センスアンプの初期起動を外部電源電圧で
    行った後、当該センスアンプの駆動線に接続される電源
    電圧供給線を前記外部電源電圧の供給線から内部電源電
    圧の供給線に切り替えてデータの読み出しを行う半導体
    記憶装置であって、 前記切り替えに先立って、前記内部電源電圧の供給線電
    圧を定常電圧より高い電圧に予め昇圧しておき、切り替
    え後に降下した前記供給線電圧を前記定常電圧まで回復
    させる電圧生成回路が、前記内部電源電圧の供給線に接
    続されている半導体記憶装置。
  2. 【請求項2】前記電圧生成回路は、前記内部電源電圧の
    供給線の電位を検出する検出回路部と、 前記内部電源電圧の供給線と外部電源電圧の供給線との
    間に接続され、前記検出回路部の検出結果に応じて動作
    する第1のスイッチング素子と、 前記検出回路部および前記第1のスイッチング素子間の
    接続ノードと、共通電圧供給線との間に接続され、入力
    される昇圧信号に応じて導通して前記接続ノードの電位
    を変化させ、これにより前記第1のスイッチング素子を
    前記切り替えに先立って一定期間導通させる第2のスイ
    ッチング素子とを有する請求項1に記載の半導体記憶装
    置。
  3. 【請求項3】前記検出回路部は、前記供給線電圧の分圧
    を所定の基準電圧と比較し、比較結果に応じて前記第1
    のスイッチング素子を駆動する比較回路からなる請求項
    2に記載の半導体記憶装置。
  4. 【請求項4】前記内部電源電圧の供給線と共通電圧供給
    線との間に接続され、前記供給線電圧を定常電圧より高
    い電圧に予め昇圧するにしたがって蓄積電荷量が増大す
    るキャパシタを有する請求項1または2に記載の半導体
    記憶装置。
  5. 【請求項5】前記検出回路部の電位検出ノードと前記内
    部電源電圧の供給線、前記電位検出ノードと共通電圧供
    給線との間にそれぞれ接続され、前記供給線電圧を定常
    電圧より高い電圧に予め昇圧するにしたがって蓄積電荷
    量が増大する2つのキャパシタを有する請求項3に記載
    の半導体記憶装置。
  6. 【請求項6】前記電圧生成回路は、各メモリアレイごと
    又は複数のメモリアレイから構成される各メモリブロッ
    クごとに複数設けられ、メモリアレイの周辺回路が形成
    される領域内に分散配置されている請求項1〜5の何れ
    かに記載の半導体記憶装置。
JP9307714A 1997-11-10 1997-11-10 半導体記憶装置 Pending JPH11144465A (ja)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP9307714A JPH11144465A (ja) 1997-11-10 1997-11-10 半導体記憶装置
US09/189,076 US6169698B1 (en) 1997-11-10 1998-11-09 Voltage generating circuit for semiconductor memory sense amplifier
DE69841446T DE69841446D1 (de) 1997-11-10 1998-11-10 Halbleiterspeicher
EP98203781A EP0915475B1 (en) 1997-11-10 1998-11-10 Semiconductor memory

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP9307714A JPH11144465A (ja) 1997-11-10 1997-11-10 半導体記憶装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH11144465A true JPH11144465A (ja) 1999-05-28

Family

ID=17972366

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP9307714A Pending JPH11144465A (ja) 1997-11-10 1997-11-10 半導体記憶装置

Country Status (4)

Country Link
US (1) US6169698B1 (ja)
EP (1) EP0915475B1 (ja)
JP (1) JPH11144465A (ja)
DE (1) DE69841446D1 (ja)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6275439B1 (en) 1999-06-28 2001-08-14 Hyundai Electronics Industries Co., Ltd. Power supply control apparatus for changing power line connection type in response to operation mode in semiconductor memory device
JP2002056673A (ja) * 2000-08-08 2002-02-22 Mitsubishi Electric Corp 電源回路およびそれを備える半導体記憶装置
JP2007213637A (ja) * 2006-02-07 2007-08-23 Elpida Memory Inc 内部電源生成回路及びこれらを備えた半導体装置

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100300079B1 (ko) 1999-07-28 2001-11-01 김영환 센스앰프 구동회로
JP2002025264A (ja) * 2000-07-05 2002-01-25 Toshiba Corp 半導体装置
FR2853475B1 (fr) * 2003-04-01 2005-07-08 Atmel Nantes Sa Circuit integre delivrant des niveaux logiques a une tension independante de la tension d'alimentation, sans regulateur associe pour la partie puissance, et module de communication correspondant
US7417903B2 (en) * 2005-09-29 2008-08-26 Hynix Semiconductor Inc. Core voltage generator and method for generating core voltage in semiconductor memory device
KR100738959B1 (ko) * 2006-02-09 2007-07-12 주식회사 하이닉스반도체 반도체 메모리 장치의 센스 앰프 전원 공급 회로 및 방법
US7957213B2 (en) * 2006-02-09 2011-06-07 Hynix Semiconductor, Inc. Semiconductor memory apparatus
KR100821578B1 (ko) * 2006-06-27 2008-04-15 주식회사 하이닉스반도체 반도체 메모리의 파워 업 신호 생성장치 및 방법
JP5580179B2 (ja) * 2010-11-30 2014-08-27 ピーエスフォー ルクスコ エスエイアールエル 半導体装置

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5197033A (en) * 1986-07-18 1993-03-23 Hitachi, Ltd. Semiconductor device incorporating internal power supply for compensating for deviation in operating condition and fabrication process conditions
JP3057100B2 (ja) * 1991-02-12 2000-06-26 株式会社日立製作所 半導体集積回路装置
JPH04291608A (ja) * 1991-03-20 1992-10-15 Fujitsu Ltd 電源回路
JP3308572B2 (ja) * 1991-11-12 2002-07-29 富士通株式会社 半導体装置
JPH05217370A (ja) * 1992-01-30 1993-08-27 Nec Corp 内部降圧電源回路
JP3510335B2 (ja) * 1994-07-18 2004-03-29 株式会社ルネサステクノロジ 半導体記憶装置、内部電源電圧発生回路、内部高電圧発生回路、中間電圧発生回路、定電流源、および基準電圧発生回路
JPH08153388A (ja) * 1994-11-28 1996-06-11 Mitsubishi Electric Corp 半導体記憶装置
US5875133A (en) * 1995-07-21 1999-02-23 Seiko Epson Corporation Semiconductor memory device and a method for stepping up its word lines
JP3549301B2 (ja) * 1995-09-08 2004-08-04 三菱電機株式会社 光ヘッドのトラッキング誤差検出装置
US5742588A (en) * 1995-09-18 1998-04-21 Telefonaktiebolaget Lm Ericsson Packet switched traffic management in a cellular telecommunications system
JPH10135424A (ja) * 1996-11-01 1998-05-22 Mitsubishi Electric Corp 半導体集積回路装置

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6275439B1 (en) 1999-06-28 2001-08-14 Hyundai Electronics Industries Co., Ltd. Power supply control apparatus for changing power line connection type in response to operation mode in semiconductor memory device
JP2002056673A (ja) * 2000-08-08 2002-02-22 Mitsubishi Electric Corp 電源回路およびそれを備える半導体記憶装置
JP2007213637A (ja) * 2006-02-07 2007-08-23 Elpida Memory Inc 内部電源生成回路及びこれらを備えた半導体装置

Also Published As

Publication number Publication date
EP0915475A2 (en) 1999-05-12
DE69841446D1 (de) 2010-03-04
EP0915475A3 (en) 2000-01-26
EP0915475B1 (en) 2010-01-13
US6169698B1 (en) 2001-01-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2604526B2 (ja) 半導体メモリ装置
JP2002352580A (ja) ワードライン放電方法及び半導体メモリ装置
JP2006309916A (ja) 半導体メモリ素子及び半導体メモリ素子のビットライン感知増幅器の駆動方法
US6236605B1 (en) Semiconductor integrated circuit and semiconductor memory device including overdriving sense amplifier
JP3505373B2 (ja) 半導体記憶装置
JP3913956B2 (ja) 半導体記憶装置
US20110080797A1 (en) Semiconductor device having sense amplifiers
JPH10312685A (ja) 半導体記憶装置
JPH0684358A (ja) ビット線の電圧スイングが制限された半導体メモリ用センス回路
JPH11144465A (ja) 半導体記憶装置
KR100763250B1 (ko) 반도체 메모리 장치의 내부 전원전압 발생회로
US5754075A (en) Integrated circuits including power supply boosters and methods of operating same
JP4309483B2 (ja) マルチバンクメモリ装置
KR100438237B1 (ko) 테스트 회로를 갖는 반도체 집적 회로
JPH07111825B2 (ja) 半導体記憶装置
JP2003281881A (ja) 不揮発性強誘電体メモリ装置及びそのメインビットライン負荷制御部の駆動方法
JP3242564B2 (ja) 昇圧回路を有する記憶装置及び昇圧回路制御方法
JP2001028187A (ja) 半導体メモリ素子のパワー供給制御装置
JP4007644B2 (ja) 半導体記憶装置
US7573777B2 (en) Over driver control signal generator in semiconductor memory device
JPH0935476A (ja) 可変プレート電圧発生回路を具備する半導体メモリ装置
JP2004140344A (ja) 半導体集積回路
JPH09204777A (ja) 半導体メモリ、回路のデータ信号を所望のレベルへ駆動するための装置、第1および第2の信号を所望のレベルへ駆動するための回路、ダイナミックランダムアクセスメモリ構造、データ信号を所望のレベルへ駆動する方法、および第1および第2の信号を所望のレベルへ駆動する方法
US6504782B1 (en) Semiconductor memory apparatus that can prevent write level of data to memory cell from dropping and improve sense speed at next cycle
JP2002230997A (ja) 半導体記憶装置

Legal Events

Date Code Title Description
A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20041105

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20041105

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20071029

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20071106

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20080325