JPS60246088A - 半導体記憶装置 - Google Patents

半導体記憶装置

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JPS60246088A
JPS60246088A JP59100492A JP10049284A JPS60246088A JP S60246088 A JPS60246088 A JP S60246088A JP 59100492 A JP59100492 A JP 59100492A JP 10049284 A JP10049284 A JP 10049284A JP S60246088 A JPS60246088 A JP S60246088A
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JP
Japan
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signal
address
circuit
selection
output
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Pending
Application number
JP59100492A
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English (en)
Inventor
Hideaki Uchida
英明 内田
Masanori Odaka
小高 雅則
Nobuaki Miyagawa
宣明 宮川
Shinji Nakazato
伸二 中里
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
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Publication of JPS60246088A publication Critical patent/JPS60246088A/ja
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    • G11INFORMATION STORAGE
    • G11CSTATIC STORES
    • G11C11/00Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor
    • G11C11/21Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor using electric elements
    • G11C11/34Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor using electric elements using semiconductor devices

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔技術分野〕 この発明は、メ、モリセルが大規模に集積された半導体
集積回路に関するものである。
〔背景技術〕
メモリセルが大規模に集積化された半導体集積回路(以
下半導体メモリと言う)の一種にRAM(ランダムアク
セスメモリ)がある。RAMは、情報を記憶するメモリ
・セル、外部から特定のメモリセルを選択するアドレス
回路、情報の読出し。
書込みを制御するタイミング回路等からなる。第1図に
本発明者によって検討された半導体メモリの概略を示す
。この半導体メモリは、?縁ゲート型電界効果トランジ
スタ(以下MO8FE’l”という)を用いて構成され
た、いわゆるNO8スタティック型RAMである。その
概略を簡単に以下に述べる。
この半導体メモリは、多数の記憶セルMが行と列のマト
リックス状に配列されたメモリマトリックス10を有す
る。また、このメモリマトリックス】O内の任意の記憶
セルMを選択してアクセスするために、Xデコーダ20
1Yデコーダ30、アドレスバッファ40、Xドライバ
列50、Y選択スイッチ列(カラムスイッチ列)60、
読出/書込回路70などが、上記メモリマトリックス1
0の周りに形成されてし・る。
上記メモリマトリックス10には、該メモリマトリック
ス】0内の記憶セルMをX方向(行方向)から選択する
選択線としてのワード線Wが各行ごとにそれぞれ1本ず
つ布線されて℃・る。このワード線Wは、Xデコーダ2
0がアドレス信号Aiの下位桁(上位桁)に基づいて作
成するX選択信号Xo〜Xmによって択一的に選択され
る。
また、上記メモリマトリックス10内の記憶セルMをY
方向(1列方向)から選択するためのデータ線Do、 
1)Oが各列ごとにそれぞれ2本ずつ対をなして布線さ
れている。このデータ線DO。
DOは上記Y選択スイッチ列60によって1対ずつ択一
的に選択される。Y選択スイッチ列60は、Yデコーダ
30がアドレス信号hrの上位桁(下位桁)に基ついて
作成する択一的なY選択信号YO〜Ynによって選択駆
動される。
上記アドレスバッファ40は、上記デコーダ20.30
がデコード操作を行なうのに必要なアドレス信号AIと
反転アドレス信号Aiを作成する。各デコーダ20.3
0は、このアドレス信号A l p A Iを用いてそ
れぞれに訳−的な選択信号X o 〜Xm、Y o 〜
Y n Yデコードする。
以上のようにして、同時に選択されて能動化されたワー
ド1mWとデータ線Do、Doの又差か所に位置する記
憶セlvMが、上記Y選択スイッチ列60を介して読出
/書込回路70に接続され、これによってその選択記憶
セルMにおける記憶情報の読出ある℃・は書込が行なわ
れるようになっている。
ここで、WEはライト・イネープ/I/信号であって、
この信号WEが能動化されると(”L”になると)書込
モードになる一万、この信号WEが非能動(H”)のと
きには続出モードとなる。またC5はチップ選択信号で
あって、この信号C8が能動(”L″)化されたときだ
けアクセス可能の状態となり、それ以外のときじH”)
には休止状態となる。従って、WE=″L″かつC8=
”L″のときに書込可能な状態となり、このときにアド
レス信号Arによって指定される番地の記憶セルが選択
され、この選択記憶セルに対し工書込入力Dinからの
情報が書込まれる。また、W E = ”H″かつC8
=″L″のときに読出状態となり、このときにアドレス
信号Aiによって指定される番地の記憶セルが選択され
、この選択記憶セルに書込まれた記憶情報が読出出力D
outから読出される。
ところで、記憶セルMを選択するための選択信号XO〜
Xm、Yo〜Ynを作成するアドレスデコーダ20.3
0は、そのデコード入力であるアドレス信号Aiのビッ
トパターンすなわち各ビットにおける”H”とL”の論
理状態に応じて、多数の択一的な選択信号Xo〜Xm、
Yo〜Ynを作成する。つまり、2進符号列にエンコー
ドされたアドレス信号Aiを多数の択一的な選択信号X
 o −Xm、 Y o −Y nにデコードする。こ
のために、上記デコーダ20.30には、アドレス信号
Aiのビットパターンを各選択対象(ワード線Wあるい
はデータ線D1.D2)ごとにそれぞれ検出するための
論理機能がもたせられる。
本発明者は、このアドレスデコーダを一段の多入力複合
論理ゲートのみによって構成する回路方式を検討したが
、この方式では、この多入力複合論理ゲートの占有面積
が大きくなり集積夏な向上することができ7.Cいこと
がわかった。
次に、本発明者等は、アト1/ステコ−ダ(アドレス回
路)を複数の論理回路グロックに分け、これらを多段接
続することによりアドレスデコーダを構成することを検
討した。
アドレスデコーダを複数段の回路ブロックで構成する一
例として、特開昭52−3289号公報には、アドレス
デコーダを、アト1/ス信号を受けることにより中間信
号を出力する第1のデコーダとこの中間信号を受けるこ
とにより最終的アドレス選択信号を出力する第2のデコ
ーダとにより構成することが開示されている。
上記した、アドレスデコーダを多段の論理回路ブロック
で構成することを検討した結果、本発明者等は、第2図
に示すような、複数のデコード段ニヨるデコーダを半導
体記憶装置のアドレスデコーダとして用いる技術を開発
した。
第2図は前記ワード線Wの選択信号Xo−Xmを作成す
るために構成されたアドレスデコーダ20の一部を抽出
して示したもので、このアドレスデコーダ20は複数の
デコード段に分割されて構成されて℃・る。さらに、こ
のアト1/スデコーダ20は、4段階の論理操作を行1
ヨウ部分と2段階の論理操作を行なう部分とによって構
成されている。前者の4段階のデコード操作を行な5部
分は、第1の論理回路列GIO〜、第2の論理回路列0
20〜、第3の論理回路列030〜、および第4の論理
回路列40〜4mによってそれぞれ構成される。また、
後者の2段階の論理操作を行なう部分は、第Jの論理回
路列Glk〜と第4の論理回路列040〜04 mだけ
によって構成される。
そして、前者の部分と後者の部分が第4の論理回路列0
40〜04 mを共有することにより、アドレス信号A
tを択一的な選択信号X o −X mにデコードする
論理機、能が構成されるようになって(・る。
さらに具体的に説明すると、ワードMWを選択するため
の下位8ピントのアドレス信号AO〜A7が、さらに下
位6ビノトAO〜A5と上位2ピツ)A6.A7とに分
けられる。その下位6ビツトのアドレス信号AO〜A5
は第1〜3段目の論理回路GIO〜、g’20〜,03
0〜によって予備デコードされる。また、その上位2ビ
ツトのアドレス信号A6.A7は第1段目だけの論理回
路Glk〜によって予備デコードされる。そして、第4
段目の論理回路列040〜04mが、下位6ビツ)(A
o−A5)の予備デコード出力と上位2ピツ)(A6.
A7)の予備デコード出力を、ワード線Wの本数に相当
する数の択一的な選択信号XO〜XmにデコードするJ
5になっている。
以上のように、アドレス信号A O% A 7を複数段
に分けて段階的にデコードすることにより、アドレスデ
コーダ20を構成する論理回路GIO〜Gl k、G2
0〜.030〜,040〜04mを信号の伝達方向に沿
って配列することができるよ5になり、これによりワー
ド線Wの配列ピッチに対する寸法的な整合がとりやすく
なる。このことは、特に、高集積度の半導体記憶装置を
形成する上で非常に大きな利点となる。
しかしながら、上記アドレスデコーダ20が形成された
半導体記憶装置では、アドレス信号AO〜A7が選択信
号X o −X m Kデコードされるまでの過程にお
いて、そのアドレス信号AO〜A7が通過する論理回路
の数に差異を有して(・た。
−万、本出願人等は、MOSスタティックRAMの低消
費電力化、高速化の観点から研究を進め、スタティック
RAMをバイポーラトランジスタ。
MOSトランジスタの双方を用い構成する技術を開発し
た。その概略を簡単に述べると以下のようなものである
。すなわち半導体メモリ内のアドレス回路、タイばング
回路などにおいて、長距離の信号線を充!および放電す
る出力トランジスタ及びファンアウトの大きな出力トラ
ンジスタはバイポーラトランジスタにより構成され、論
理処理、例えば反転、非反、転、NAND、NOR等の
処理を行う論理回路は、CMOsm路より構成されてい
る。0M08回路によって構成された論理回路は低消費
電力であり、この論理回路の出力信号は低出力インピー
ダンスのバイポーラ出力トランジスタを介して長距離の
信号線に伝達される。低出カインピーダンスであるバイ
ポーラ出力トランジスタを用いて出力信号を信号線に伝
える。J:5にしたことにより信号線の浮遊容量に対す
る信号伝播遅延時間の依存性を小さくすることができる
作用でもって、低消費電力で高速度の半導体メモリが得
られるというものである。
従来の0MO8だけで構成されたスタティックRAMに
おいては、回路のファンアウト数の相違等により、各回
路の伝播遅延時間が大きくばらついていた。ところが、
上述したバイポーラ、CMO8混在技術を用いると、バ
イポーラ出力のため、回路のファンアウト数の相違によ
る伝播遅延速度のばらつきがほとんど生じないことがわ
かった。
このように回路のファンアウトや浮遊容量の影響がほと
んど無視できる。J、5になると、上述したアドレスデ
コーダにお℃・てアドレス信号が通過する論理回路の数
の差異が、アドレスデコーダ内の信号伝播遅延速度のば
らつきを生じさせる王な要因となることが、本発明者等
の検討により明らかとなった。
この信号通過論理回路数の差異が伝達遅延時間のばらつ
きとなってデコード出力すなわち選択信号X o −X
 mに現われ、さらにこの時間的なばらつきが、第3図
に示すように、アドレス信号AIが確定するまでの時間
すなわち最大応答遅れ時間tpdに影響する、という問
題点を生じさせるということが本発明者らによって明ら
かとされた。
例えば、第2図に示した回路では、各選択信号XO〜X
mはそれぞれ8ビツトのアドレス信号AO〜A7をデコ
ードすることによっ℃作成される。ところが、例えば選
択信号Xoが作成されるまでの信号経路に着目してみる
と、この選択信号Xoは、下位6ビツトのアドレス信号
AO−A5が4つの論理回路Gl O,G20. G3
0.G40を通過するとともに、上位2ビツトのアドレ
ス信号A6.A7が2つの論理回路GJk、G40を通
過することKよって作成される。このように、アドレス
信号AO〜A7が−F記選択信号XO〜Xmにデコード
されるまでに通過する論理回路の数がビットによって異
なって℃・ると、第3図に示すように、入力側における
アドレスデコーダAiが切換わって最小応答遅れ時間t
paを経た後、ワード線Wにおける選択状態が変化しは
じめてからその変化が落着いてワード線Wの選択状態が
確定するまでの時間すなわち最大応答遅れ時間τ(tp
dのばらつきの最大値)が拡大してしまい、これにより
有効な読出/書込タイミング・マージンの幅tacが狭
まってアクセスが困難になる、という問題点が生じると
いうことが判明した。このような傾向は、上記した如<
B + /C−MO8ffi(バイポーラ・CMO8混
在型)論理回路を使用することによって動作を高速化し
ようとすればするほど、つまり第3図におけるアクセス
周期Ac y Cを短くし、J:5とすればするほど、
顕著に現われてくる。
そして、場合によっては、上記選択状態が確定するまで
の時間τが広がることによって、2重選択による記憶情
報破壊の恐れさえ生じてくる、ことが判明した。
以上のように、−F記アドレスデコーダ20゜30等の
アドレス回路が、半導体記憶装置の集積度あるいは動作
速度を向上させる上で大きな阻害要因になると(・5こ
とが、本発明者らによって明らかとされたのである。
〔発明の目的〕
この発明の目的は、比較的簡単な構成手段でもって、半
導体記憶装置の高集積化と高速化を達成できるようにす
るとともに、アクセス周期を短くしても相対的に大きな
読出/@込タイミング・マージン幅を得ることができる
ようにした半導体記憶装置を提供するものである。
この発明の前記ならびにそのほかの目的と新規な特徴に
ついては、本明細書の記述および添附図面から明らかに
なるであろう。
〔発明の概要J 本願において開示される発明のうち代表的なものの概要
を簡単に説明すれば、下記のとおりである。
すなわち、アドレス信号が選択信号にデコードされるま
での各信号の伝達条件をそれぞれ同じに揃えるようにす
ることにより、比較的簡単な構成でもって、半導体記憶
装置の高集積化と高速化を達成できるようにするととも
に、アクセス周期を短くしても相対的に大きな読出/書
込タイミング・マージン幅を得ることができるようにす
る、という目的を達成するものである。
し実施例〕 以下、この発明の代表的な実施例を図面を参照しながら
説明する。
第4図には、記憶容量が64にビットで、入出力が1ビ
ット単位で行なわれるスタティックRAMの内部構成が
示されている。破線ICで凹まれた各回路ブロックは、
半導体集積回路技術によって、1個のシリコンチップに
形成されて℃・る。
本実施例のスタティックRAMは、それぞれが16にビ
ン)(=16384ビット)の記憶容量を持つ4つのマ
トリックス(メモリ・アレイM−ARYI〜M−ARY
4 )を有し、これにより合計で64にピッ) (=6
5536ビツト)の記憶容量を持つようにされて(・る
。4つのメモリ・アレイM−ARYI〜M−ARY4は
、互いに同様な構成にされており、それぞれには、メモ
リ・セルが128列(ロウ)X12B行(カラム)に配
置さセ2て〜・る。
複数のメモリ・セルを有するメモリ・アレイから所望の
メモリ・セルを選択するためσ)アドレス回路は、アド
レスバッファADB、ロウデコーダR−DCRO,R,
−DCI(1,R−DCR2,カラムデコーダC−1)
 CR1〜C−DCR4,カラムスイッチC−8WI〜
C−8W4等から構成されている。
情報の読出し・書込みケ扱う信号回路は、特に制限され
ないが、データ人カバ77アD I B、データ入力中
間アンプDIIAI−DIIA4.データ出力パッファ
DOB、データ出力中間アンプDOIA、センスアンプ
SAI〜5A16から構成されている。
情報の読出し・書込みの動作を制御するためのタイミン
グ回路は、特に制限されないが、内部側a侶号発生回路
COM−GE、センスアンプ選択回路5ASCから構成
されて(・る。
ロウ系のアドレス選択#(ワード線WL11〜WL1]
28.WL21〜WL2128.WRI ]〜WR1]
28.WR2]〜WR2128)には、アドレス信号A
O〜A8に基ついて得られるデコード出力信号がローデ
コーダ1l−DCRI、R−DCR2より送出される。
上記アドレス信号Ao〜A8のうち、アドレス信号A7
.A8は、4つf)メモリ・マトリックスM−ARYj
〜M−ARY4から1つのメモリ・マトリックスを選択
するために用いられる。
アドレスバッファA IJ Bは、アドレス4a 号A
 。
〜A]5を受け、これに基づいた内部相補アドレス信号
aO〜a15を形iyする、なお、内部相補アドレス信
号aOは、アドレス信号AOと同相の内部アドレス信号
aOと、アドレス信号Aoに対して位相反転された内部
アドレス信号aoとによって構成されて℃・る。残りの
内部相補アドレス信号a】〜a15についても、同様に
、内部アドレス信号a1〜a15と内部アドレス信号a
】〜a15とによって構成されて(・る。
アドレスバッファADBKよって形成された内部相補ア
ドレス信号ao−a15のうち、内部相補アドレス信号
a7.a8.a9〜a15は、カラムデコーダC−DC
RI〜C−DCR4に供給される。カラムデコーダC−
DCRI〜C−DCR4は、これらの内部相補アドレス
信号を解読(デコード)し、このデコードによって得ら
れた選択信号(デコード出力信号)を、カラムスイッチ
c−swi〜C−8W4内のスイッチ用絶耐ゲート型電
界効果トランジスタ(以下、MISFETと称する)Q
100I、Q100I、Q]]28゜Q1128.Q2
00I、Q200I、Q300I。
給する。
ワード線WLII〜WL 1128.WL 21〜WL
2128.WRI 1〜WR1]28.WR21〜WR
2128のうち、外部からのアドレス信号AO〜へ80
組合わせ忙よって指定された1本のワード線が上述した
ロウデコーダR−DCRI、R−DCR2によって選択
され、上述したカラムデコ−Ic−DCRI−C−DC
R4及びly5ムスイッチC−8W1〜C−S W 4
によって、外部からのアドレス信号A7.A8.A9〜
A]5の組合わせによって指定された】対の相補データ
線対がa&のa補チー タa対D100ノ、、])J0
01〜D112B、D1128.])2001.1)2
001〜D21.2.8.D2328.D300.1.
D3001〜D3J28.D312B、D4001.D
4001〜1)4]28. D4]28のなかから選択
される。これfより、選択されたワード線と選択された
相補データ線対との叉点に位置されたメモリ・セルM−
CELが選択される。
読み出し動作においては、スイッチ用MI 5FETQ
]、Q、1〜Q4. Q、4. QB、Q、8. Ql
2゜Ql 2. Q、16. Ql 6が、特に制限さ
れないが、内部制御信号発生回路COM−GEから出力
された制御信号によりオフ状態にされる。これにより、
コモンデータ線CD、Ll、CDLI−CDL4゜CD
L4と書き込み信号入力中間アンプDI IAI〜DI
IA4とが電気的に分離される。選択されたメモリ・セ
ルの情報は、選択された相補データ線対を介し℃コモン
データ線に伝えられる。コモンデータ線に伝えられたメ
モリ・セルの情報は、1 センスアンプSAI〜5A1
6によりセンスされ、データ出力中間アンプDOIA及
びデータ出力バッファDOBを介して外部に出力される
なお、本実施例では、センスアンプが16個設けられて
(・るが、これらのセンスアンプSAI〜SA]6のう
ち、1つのセンスアンプ、すなわちその入力端子がコモ
ンデータ線を介して選択された相補データ線対に結合さ
れたセンスアンプがセンスアンプ選択回路5ASCがら
のセンスアンプ選択信号により選択されて、センス動作
を実行する。
書き込み動作においては、スイッチ用MISFETQI
、Ql〜Q4.Q4.QB、QB、Ql2゜Ql 2.
 Ql 6. Ql 6が内部制御信号発生回路COM
−GEからの制御信号によってオン状態にされる。アド
レス信号A7〜A15に従って、例えば、カラムデコー
ダC−DCRIがスイッチ用MISFETQIQO1,
Q100Iをオン状態にした場合、データ入力中間アン
プD)IAIの出力信号は、コモンデータ線対CDLI
、CI)Ll、。
MISFETQl、Ql、Q100I、Q100Iを介
して相補データ線対D1001.I)1001に伝えら
れる。このとき、ロウデコーダR−DCRIによってワ
ード線WLIIが選択されていれば、このワード線WL
11と相補データ線D100I。
1)1001との叉点に設けられたメモリ・セルにデー
タ入力中間アンプDI IAIの出力信号に応じた情報
が書き込まれる。
コモンデータ線対CDL1.CDL1は、特に制限され
ないが、本実施例においては、4組のコモンデータ線対
(サブコモンデータ線対)により構成されて(・る。同
図には、これら4組のコモンデータ線対のうち、2組の
コモンデータ線対が示されて\・る。残りの2組のコモ
ンデータ線対も、図示されて(・るコモンデータ線対と
同様に、それぞれスイッチ用MISFETQ2.Q2.
QB。
QBを介してデータ入力中間アンプDI IAIに結合
されるようにされて℃・る。この4組のコモンデータ線
対のそれぞれには、1個のセンスアンプの入力端子と、
32組のスイッチ用MISFETの一万の入出力電極が
結合されている。すなわち、第1のコモンデータ線対に
は、センスアンプSAIの入力端子と、スイッチ用MI
SFETQ100I。
Q1001〜Q]032.Q1032の入出力端子が結
合すれ、第2のコモンデータ線対には、センスアンプ5
A20入力端子と、スイッチ用MISFETQ1033
.Q1033〜Q1064.Q、1064の入出力端子
が結合され、第3のコモンデータ線対には、センスアン
プSA3の入力端子と、スイッチ用MISFETQ10
65.Q1065〜Q、1096゜Q1096の入出力
端子が結合され、第4のコモンデータ線対には1.セン
スアンプSA4の入力端子と、スイッチ用MISFET
Q1097.Q、1097〜Q]]28.Q1128の
入出力端子が結合されている。書き込み動作におい℃は
、これら4組のコモンデータ線対は、スイッチ用MIS
FETQI。
Q1〜Q4.Q4を介して互いに電気的に結合されるが
、読み出し動作においては、互いに電気的に分離される
。これにより、読み出し動作のとき、センスアンプの入
力端子に結合される浮遊容量を減らすことが可能であり
、読み出し動作の高速化を図ることができる。なお、読
み出し動作においては、スイッチ用MISFETを弁し
て選択されたメモリ・セルからの情報が伝えられたサブ
コモンデータ線対に、その入力端子が結合されたところ
のセンスアンプのみが選択されて、センス動作を実行す
るようにされている。他のコモンデータ線対CDL2.
CDL2〜CDL4.CDL4についても、上述したコ
モンデータ線対CDLI。
CDL 1と同様な構成にされて℃・る。内部制御信号
発生回路COM−GEは、2つの外部制御信号すなわち
C8(チップセレクト信号)、WE(ライトイネーブル
信号)を受けて、複数の制御信号O81,C82,C8
3,WEC8,WEC8゜DOC等を発生する。
センスアンプ選択回路5ASCは、チップセレクト信号
C8と、内部相補アドレス信号a7〜a15を受けて、
上述したセンスアンプ選択信号と、内部チップセレクト
信号C8,C8を形成する。
第5図は、第4図のアドレスバッファADB。
ロウデコーダI(−DCRO,R−DCRl、1t−1
) C)t 2 ? 8らに詳細に示すブロックダイア
グラムである。
第5図において、出力側が黒くマークされた論理シンボ
ルの回路は出力信号線な充電および放電する出力トラン
ジスタがバイポーラ・トランジスタにより構成され、反
転、非反転、NAND。
NOR等の論理処理用トランジスタがCMO8により構
成された単CMO8回路であり、通常の論理シンボルの
回路は、NCMO8回路である。
第5図に示すようにアドレスバッファADHには、外部
から’1’ 1’ Lレベルのアドレス信−民Ao〜へ
8をその入力に受け、非反転出力aO−a8を反転出力
aQ−a8を相補出力信号線に送出するための非反転・
反転回路GO〜G8が配置されている。
同図に示すロウデコーダR−DCROはアドレス回路の
プリデコーダと(、″′C動作する。このロウデコーダ
R−DCRO&’!、、アドレスバッファADBから得
られた内部アドレス信号at)、a。
〜a8.’a8が印力口される3人力NAND回路G]
6〜G23,024〜G31.040〜G47及びチッ
プセレクト信号C8と3人力NAND回路024〜G3
]の出力信号とが印加される2人力NOR回路032〜
G39により#!成されている。
プリデコーダとしてのロウデコーダI(−DCROの出
力信号線(すなわち3人力NAND回路016〜G23
,040〜G47の出力信号線と2人力NOR回路03
2〜G39の出力信号線)は、第5図に示すように、ア
ドレス回路のデコーダ・ドライバとしてのロウデコーダ
R−DCRI及びロウデコーダl(−D CR2の内部
で、たて方向に長距離にわたって配置される。
第6図は前記ワード@Wの選択信号を作成するために構
成されたアドレスバッファ(ADB)。
アドレスデコーダR−DCRO,R−1)CRI。
R−DCR2等からなるアドレス回路の5ちM−ARY
Iをアドレス選択するためのアドレス回路の一部を抽出
して示す。同図に示すアドレス回路は、複数のデコード
段に分割されて構成されるとともに、上記アドレス信号
AO〜A8が上記選択信号にデコードされるまでの各信
号経路に介在する論理回路数がそれぞれ同じになるよう
に構成されている。
さらに具体的に説明すると、アドレス回路は3段階の論
理操作を順次行うことによって、アドレス信号AO〜へ
8をワード@Wの本数に相当する数の択一的な選択信号
XO〜Xmにデコードするようになっている。ここで、
第1段階の論理操作は複数の3人力NAND論理回路列
G]6〜G23.024〜G3]、040〜G47によ
って、第2段階の論理操作は複数の2人力NOR論理回
路列032〜G39,04B、G65・・・によって、
最終の第3段階の論理操作は2人力NAND論理回路列
049〜G56・・・によってそれぞれ行なわれる。J
:うになっている。そして、この最終段階の論理操作を
行なう論理回路049〜G56C各論理出カビインバー
タ057〜G64で反転した出力がデコード出力すなわ
ち選択信号Xo〜Xmとして、それぞれに対応するワー
ドaWLJ〜WL18に与えられるようになっている。
こねkより、】本のワード線Wがアドレス信号AO〜A
8のビノトバタ〜ンに応じて択一的に選択されて能動化
される。そして、これと同時に前記カラムデコーダによ
っていずれが1対のデータ線を選択すれば、その同時に
選択されたワード線Wとデータ線対の又差か所に位置す
る記憶セルが選択され、この選択記憶セルに対して読出
/書込のアクセスが行なわれるようになる。ここでどの
ワード線選択信号も3人力NAND、2人力NOR,2
人力NAND、インバータを経てワード線に伝えられる
すなわち、本実施例の如く、どのワード線選択信号も3
人力NAND、2人力NOR,2人力NAND、 イン
バータ堂経てワード線に伝達されるようになすと、アド
レス信号AO−A7が選択信号にデコードされるまでの
各信号経路に介在する論理回路数をそれぞれ同じ妊する
と、各論理回路にそれぞれ若干の伝達遅延があったとし
ても、1 アドレス信号AO〜へ8から選択信号Xo〜
Xmにデコードされるまでの各信号通過経路における伝
達遅延時間は11は同じに揃えられるようになる。
つまり、信号経路の違(・にょる伝達遅延時間のばらつ
きが小さくなる。
また、信号経路の違いによる伝達遅延時間のばらつきは
、第6図に示す実施例のJ、うに、同一のデコード段に
おける論理回路が互い忙同種の回路構成となるようにす
ることによって、さらに小さくすることができる。第1
段目の論理回路はすべて3人力NANDの回路構成に、
第2段目の論理回路はすべて2人力NOHの回路構成に
、第3段目の論理回路はすべて2人力NANDの回路構
成にそれぞれ揃えられて(・る。
以上のようにして、信号経路の違いによる伝達遅延時間
のばらつきが小さくなると、第7図に示すように、ワー
ドaWが確定するのに要する時間τ、すなわち伝播遅延
時間tpdのばらつきの範囲も小さくすることができる
。つまり、同図に示すように、入力側におけるアドレス
データAjが切換わって最小伝達遅れ時間tpdを経た
後、ワード線Wにおける選択状態が変化しはじめてから
その変化が落着いてワード線Wの選択状態が確定するま
での時間τが均一化され、さらに縮小されるようになる
。これにより、アクセス周期ACYCを短くしても相対
的に大きな読出/書込タイミング・マージン@tacを
得ることができ、2重選択による記憶情報破壊の恐れも
少なくなる。
またアドレス信号AO〜へ8を複数段に分けて段階的に
デコードする構成となっているので、アドレス回路を構
成する論理回路を信号の伝達方向に沿って配列すること
ができる。J5になり、これによりワード線Wの配列ピ
ッチに対する寸法的な整合がとりやすくなる。従って、
特に、高集積度の半導体記憶装置を形成することが行な
いやすくなる。
さらに−トiホI7たアドレス@路にお℃・てしま−各
デコード段における論理回路の出力側ファンアウト条件
が異なっている部分がある。第6図におり・て、括弧内
に示す数字はそれぞれの論理回路のファンアウト数を示
す。このように、ファンアウト条件の異なる論理回路が
存在するデコード段は、前段側にMO8電界効果トラン
ジスタを用いるとともに出力段にバイポーラトランジス
タを用し・てなるバイポーラ/MO8混在形の論理回路
(準CMO8論理回路)で構成することVC,J:って
、そのファンアウトの違いを吸収させることができる。
つまり、この種のB+/C−MOS型の論理回路は、そ
の出力段が低出力インピーダンスのバイポーラトランジ
スタで構成されることによって大きな電流駆動力が得ら
れ、これにより出力に大きなファンアウトを簡単に得る
ことができる。他方、その前段側がMO8電界効果トラ
ンジスタを用いて111!成されることによって非常に
高〜・入力インピーダンスが得られ、これにより該入力
に接続される論理回路の出力負担な大@に軽減させるこ
とができる。従って、このようなりi/C−MO8型論
理回路を使用することによって、上記ファンアウト条件
の違し・はほとんど無視することができるようになり、
これによりファンアウト条件が異なることによる信号伝
達遅延時間のばらつきは、さらに小さくすることができ
る。
第8図は、第4図のアドレスバッファADB。
カラムデコーダC−DCR1等χさらに詳細に示すブロ
ックダイアグラムである。
第8図においても、出力9111が黒くマークされた論
理シンボルの回路は出力信号線の浮遊容量を充電および
放電する出力トランジスタがバイポーラ・トランジスタ
により構成され、反転、非反転。
NAND、NOR等の論理処理がCMO8回路により実
行される準CMO8回路であり、通常の論理シンボルの
回路は純CMO8回路である。
第8図に示すようにアドレスバッファADBには、外部
からTTLレベルのアドレス信号A 7〜A15をその
入力に受け、非反転出力a7〜a15と反転出力a7〜
a15Y相補出力信号線に送出するための非反転・反転
回路07〜G 15が配置されている。
この非反転・反転回路07〜G15は、第9図に示す如
き準CMO8回路により構成されて℃・る。
従って、非反転・反転回路07〜G15の出力トランジ
スタは第9図に示すようにバイポーラ・トランジスタに
より構成されて℃・るため、非反転・反転回路07〜G
15の出力信号線が半導体チップ表面上で長距離にわた
り配tされるとしても、非反転・反転回路07〜G]5
を高速度で動作させることが可能となる。
カラムデコーダc−IJCR1は、7 )”レスバッフ
ァADHから得られた内部アドレス信号a7〜a ] 
5+ a 7〜−a 15が印加される2人力NAND
回路074〜G77.078〜G81.082〜(、)
 85と、3人力1’JAND回路()86〜093と
を含む。
さらに第8図に示すように、カラムデコーダC−DCR
I内において、これらのNAND回路074〜G93の
出力信号線は、長距離で配置されるとともに多くのN 
OR回路094〜G95の入力端子に接続されているた
め、これらNAND回路074〜()93の出カイδ号
線の浮遊容量は大きな容量値となる。
従って、3人力NAND回路086〜G93は、第10
図に示す如き準CMO8・3人力NAND回路によって
構成され、2人力NAND回路074〜G85は、第1
0図から入力端子IN3とMISFETp3.R3とを
省略した準CMO8−2人力NAND回路によって構成
されて℃・る。
−万、第8図において、3人力NOR回路G94゜G9
5の出力信号線は短距離でインノ・−夕G100゜G1
01の入力に接続されているため、これらの3人力NO
R回路094〜G95の出力信号線の浮遊容量の容量値
は小さい。従って、これらの3人力NOR回路094〜
G95ば、純CM08・3人力NOR回路により構成さ
れ′″C(・る。
さらに、インバータG100. ()101の出力信号
線は短距離で2人力NOR回路G98.G99の入力端
子に接続され℃いるため、これらのインノ(−タG 1
00. G 101の出力信号線の浮遊容量の容量値は
小さい。従って、これらのインバー〃G100.GIO
Iは周知の純CMO8・インバータにより構成されてい
る。
さらに、2人力・N OR回路G98.G99の出力信
号線は比較的短距離でカラムスイッチC−8WIのスイ
ッチ用MI 5FETQ100I、Ql(X)]のゲー
ト電極に接続されているため、これらのNOR回路回路
8.G99の出力信号線の浮遊容量は小さい。従って、
これらのNOR回路は純CMO8・2人力NOR回路に
よって構成されて℃・る。
さらに第8図には、第1図のメモリ・アレイM−ARY
Iの1ビツトのメモリ・セルM −CELがさらに詳細
に示されている。
このメモリ・セ、ルM−CELは負荷抵抗R1゜R2と
NチャンネルMISFETQIOI、Q、102からな
る1対のインバータの入出力を又差結合したスリップフ
ロップと、トランスミッション・ゲート用Nチャンネル
MI 5FETQ103゜Q104とにより構成されて
℃・る。
フリップ・フロップは情報の記憶手段として用いられる
。トランスミッション・ゲートはロウデコーダR−D 
CR]に接続されたワード線WLIIに印加されるアド
レス信号によって制御され、相補データ線対DI(10
1,DlooIと7リツプ・フロップとの間の情報伝達
がこのトランスミツション・ゲートによって制御される
第8図かられかるように、カラム選択信号は2人力NA
ND、074〜G77.086〜G93゜078〜G8
]、082〜G85.3人力N0R094〜G95.イ
ンバータG]00〜GIOI、2人力N0R098〜G
99を介して、カラムスイッチQ100I、Q100I
に伝達されるようになっており、信号伝達条件がどれも
同じになされて℃・る。
第9図に、アドレスバッファ(ADB)を構成する非反
転9反転回路Go−08の回路構成を示すO 同図に示す論理回路は、出力段がバイポーラトランジス
タQ1.Q2. Q3.Q4によって、その前段側回路
がpチャンネルMO8’Fi、弁効果トランジスタp1
〜p4とnチャンネルMO8電界効果トランジスタn】
〜n6によってそれぞれ構成されている。この論理回路
は、1つの論理入力INVC対して2つの論理出力0U
T1.0UT2を有し、−万の出力OUT 1は非反転
論理信号を、他方の出力0UT2は反転論理信号をそれ
ぞれ出力するように構成されている。これにより、人力
lNll11ヲ高インピーダンスにする一万、出力01
JT側ICは大きな容量負荷CLを余裕をもって駆動で
きるだけの電流駆動力を得ろことができる。
なお、Vccは動作電源を示す。また、入力IN側のn
チャンネルMO8電界効果トランジスタnoと抵抗Ri
は入力保護回路を構成する。
第5図におけるロウデコーダR−DC:EtO中の3人
力NAND回路G]6〜G23,024〜G31,04
0〜G47の回路構成を第】0図に示す。
同図に示す論理回路は3人力(INl、lN2゜lN5
)のNAND回路として構成され、その出力段がバイポ
ーラトランジスタQ1.Q2によって、その前段側がp
チャンネルMO8電界効果トランジスタp1〜p3とn
チャンネルMO8電界効果トランジスタn]〜n4によ
ってそれぞれ構成されている。
この回路では、ダイオードD】とnチャンネルMOSt
界効果トランジスタn4とに。しって、出力QUTの論
理状態の切換わりを速めるような回路が構成されている
。すなわち、出力OUTがH”からL”に切換わる過渡
時には、この出力OUTの残留ff Hllの状態によ
ってnチャンネルMO8電界効果トランジスタn4がO
N(導通)駆動される。このときに、容量負荷CLに充
電され−(L・た電荷が、ダイオードD1、および0F
F(非導通)に切換わる直前のnチャンネルMO8電界
効果トランジスタn ] * n 2+ n 3+ n
 4を通して引抜かれ、これによって出力OUTの”H
″から6L″への移行が速められるようになりている。
第11図は上記ロウデコーダ中の2人力NOR回路の回
路構成を示す。
同図に示す論理回路は2人力(INl、lN2)のNO
R回路として構成され、その出力段がバイポーラトラン
ジスタQ1.Q2によって、その前段側がpチャンネル
MO8電界効果トランジスタpi、p2とnチャンネル
MO8電界効果トランジスタn1〜n3によってそれぞ
れ構成されている。
この回路でも、第】0図に示l〜だ回路と同様に、ダイ
オードD1とnチャンネルyost界効果トランジスタ
n3とによって、出力OUTの論理状態の切換わりを速
めるような回路が構成されている。
第12図はバイポーラ出力のインバータ回路の具体例で
ある。
同図に示す論理回路はインバータとして構成され、その
出力段がバイポーラトランジスタQ1゜Q2によって、
その前段側がpチャンネルMO8電界効果トランジスタ
p1とnチャンネルMO8電界効果トランジスタnl〜
n4によってそれぞれ構成されて(゛る。
この回路では、nチャンネルMO8電界効果トランジス
タn3とn4とによつ(、出力OUTがHuから”L”
の論理状態へ切換わるのを速めるような回路が構成され
て℃・る。
〔効果〕
(1)多数の記憶セルから任意の記憶セルを選択するた
めの選択信号をアドレス信号に基づいて作成するアドレ
スデコーダを有する半導体記憶装置にあって、上記アド
レスデコーダを複数のデコード段に分割し℃構成すると
ともに、上記アドレス信号が上記選択信号にデコードさ
れるまでの各信号の伝達条件をそれぞれ同じに揃えるよ
うにしたことにより、アドレス信号が選択信号にデコー
ドされるまでの伝達遅延時間のばらつきが小さくなり、
これにより、アクセス周期を短くしても相対的に大きな
読出/書込タイミング・マージン幅を得ることができる
、とり・う効果が得られる。
(2)また、アドレス信号を複数段に分けて段階的ニテ
コードするように構成することにより、アドレスデコー
ダを構成する論理回路を信号の伝達方向に沿って配列す
ることができる。J:うになり、これにより選択線の配
列ピンチに対する寸法的な整合がとりやすくなる、とい
う効果が得られる。
(3)さらに、上記アドレスデコーダにお(・て、少な
くともファンアウト条件の異なる論理回路が存在するデ
コード段を、前段側にMO8電界効未トランジスタを用
いるとともに出力段にバイポーラトランジスタを用いて
なるバイポーラ/MO8混在形の論理回路で構成するこ
とにより、ファンアウト条件の違いが吸収され、これに
よりBI/C−MO8型論理回路による高速什とともに
、上記伝達遅延時間σ)ばらつきをさらに小さくするこ
とができる、という効果が得られる。
上記(1)〜(3)により、さらに、比較的簡単な構成
でもって、半導体記憶装置の高集積化と高速化を達成で
きるようになる、という相乗効果が得られる。
以上本発明者によってなされた発明を実施例にもとづき
具体的に説明したが、この発明は上記実施側御限定され
るものではなく、その要旨乞逸脱しない範囲で釉々変更
可能である。
(利用分野] 以上の゛)説明では王として本発明者によ−てなされた
発明をその背景となった利用分野であるBi/C−MO
S型のRAMK適用した場合について説明したが、それ
に限定されるものではなく、例えば、ROMなどにも適
用できる。少なくとも多数の記憶セルから任意の記憶セ
ルを選択するためのデコーダを有する条件のものには適
用できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は半導体記憶装置の】例を示すブロックダイヤグ
ラム、 第2図は、本発明前に本発明者等により開発されたスタ
ティックRAMのアドレス回路の一部を示す回路図、 第3図は、第2図に示した記憶装置の動作特性を示すタ
イミングチャート、 第4図は本発明σ)一実施例であるスタティック)tA
Mの内部構成を示すブロックダイヤグラム、第5図は、
第4図のアドレスバッファADH。 ロウデコーダR−I)CRO,R−DCRl、1(−D
CR2をさらに詳細に示すブロックダイヤグラム、 第6図は、第5図に示すアドレス回路の論理構成を示す
回路図、 第7図は、第4図に示千本発明の半導体記憶装置の動作
特性を示すタイミングチャート、第8図は、第4図のア
ドレスバッファADH。 カラムデコーダC−DCRI等をさらに詳細に示すブロ
ックダイヤグラム、 第9図は準CMO8・非反転・反転回路を示す回路図、 第10図は準CMO8・3人力NAND回路を示す回路
図、 第11図は準C,MO8・2人力NOR回路を示す回路
図、 第12図は準CMO8・インバータを示す回路図である
。 M−CEL・・・メモリセル、AD B、R−I)CR
O。 R−DCI(1,R−])CR2,C−IJCRI〜C
−DCR4,C−8WI〜C−8W4・・・アドレス回
路、])lB、L)lIAi〜I)IIA4.8AI〜
SAI 6.DOIA、T)OB・・・信号1司路、C
OM−GE、5ASC・iイミ7グ回路。 代理4 弁理i 高 4高 明 夫 、、′″−へ。 (jll、゛) 区 法 第 2 図 ≧ X ′ン と 第 9 図 第 10 図 第11図 第12 ct 上

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1.多数の記憶セルから任意の記憶セルを選択するため
    の選択信号をアドレス信号に基づいて作成するアドレス
    回路を有する半導体記憶装置であって、上記アドレス回
    路を複数のデコード段に分割して構成するとともに、上
    記アドレス信号が上記選択信号にデコードされるまでの
    各信号の伝達条件をそれぞれ同じに揃えるようにしたこ
    とを特徴とする半導体記憶装置。 2、多数の記憶セルから任意の記憶セルを選択するため
    の選択信号をアドレス信号に基づいて作成するアドレス
    回路を有する半導体記憶装置であって、上記アドレス回
    路を複数のデコード段に分割して構成するとともに、上
    記アドレス信号が上記選択信号にデコードされるまでの
    各信号経路に介在する論理回路数をそれぞれ同じにした
    ことを特徴とする半導体記憶装置。 3、同一のデコード段における論理回路が互いに同種の
    回路構成であることを特徴とする特許請求の範囲第2項
    記載の半導体記憶装置。 4、多数の記憶セルから任意の記憶セルを選択するため
    の選択信号をアドレス信号忙基づいて作成するアドレス
    デコーダを有する半導体記憶装置であって、上記アドレ
    スデコーダを複数のデコード段に分割して構成するとと
    もに、少なくともファンアウト条件の異なる論理回路が
    存在するデコード段を、前段aにMO8電界効果トラン
    ジスタを用いるとともに出力段にバイポーラトランジス
    タを用いてなるバイポーラ/MO8混在形の論理回路で
    構成したことを特徴とする半導体記憶装置。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62287499A (ja) * 1986-06-06 1987-12-14 Fujitsu Ltd 半導体メモリ装置
JPS62291788A (ja) * 1986-06-10 1987-12-18 Nec Corp メモリ回路
JPH01182993A (ja) * 1988-01-14 1989-07-20 Seiko Epson Corp 半導体記憶装置
JPH0823996B2 (ja) * 1986-08-11 1996-03-06 エヌ・ベー・フィリップス・フルーイランペンファブリケン 2個以上の集積半導体回路の集合体

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