KR890004473B1 - 반도체 장치 - Google Patents

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KR890004473B1
KR890004473B1 KR1019850005081A KR850005081A KR890004473B1 KR 890004473 B1 KR890004473 B1 KR 890004473B1 KR 1019850005081 A KR1019850005081 A KR 1019850005081A KR 850005081 A KR850005081 A KR 850005081A KR 890004473 B1 KR890004473 B1 KR 890004473B1
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다까야수 사꾸라이
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가부시끼 가이샤 도오시바
사바 쇼오이찌
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    • H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/86—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable only by variation of the electric current supplied, or only the electric potential applied, to one or more of the electrodes carrying the current to be rectified, amplified, oscillated or switched
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Abstract

내용 없음.

Description

반도체 장치
제 1 도는 본 발명의 일실시예를 반도체장치의 일부를 나타낸 회로 구성도.
제 2 도는 제 1 도에 따른 타이밍 챠아트.
제 3 도는 본 발명이 내장된 반도체 칩을 나타낸 평면도.
제 4 도는 본 발명의 다른 실시예인 행디코더계 절환부의 일부를 구체적인 예로 나타낸 회로도.
제 5 도는 본 발명의 다른 실시예인 반도체장치의 일부를 나타낸 회로구성도.
제 6 도는 종래의 반도체장치중 일부를 나타낸 회로구성도.
제 7 도는 제 6 도에 나타낸 반도체장치의 통상동작과 재충전동작의 시간관계를 나타낸 도면.
제 8 도는 제 6 도에 나타낸 반도체장치의 동작예에 따른 타이밍 챠아트.
제 9 도는 통상동작과 재충전동작의 1사이클내에서 시분할로 행하여지는 반도체장치의 동작예를 나타낸 타이밍도이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 입력어드레스버퍼 2 : 재충전어드레스발생기
3 : 어드레스멀티플렉서 4 : 출력회로
6 : 선충전회로 8 : 타이밍콘트롤러
10 : 누설감지회로 12 : 제 1 의 행디코더계
14 : 제 2 의 행디코더계 40, 42 : 행디코더계
51, 52 : 열디코더 LR, LR' : 행디코선
RD1∼RD1' : 행디코더 WL1∼WL4 : 워드선
MC1∼MC4, M11, M21 : 메모리셀 RL,
Figure kpo00001
: 비트선
DMC1, DMC2 : 보조메모리셀 DW1, DW2 : 보조워드선
SA : 감지증폭기 LS : 센스래치제어신호선
SE : 감지신호 CD : 열디코더
QB,
Figure kpo00002
B: 비트선택용트랜지스터 DL,
Figure kpo00003
: 데이터선
CB: 비트선용량 CR: 행디코더선의 용량
S1∼S1' : 스위치회로 øn, øR: 절환제어신호
øP: 선충전회로 구동신호 A, B : 어드레스신호
본 발명은 반도체 장치에 관한 것으로 특히 다수의 행디코더계통중 1계통을 선택하여 워드선과 접촉상태로 설정하도록된 반도체장치에 관한 것이다.
종래의 다이나믹 RAM(random access memory)의 대표적인 구성예중 그 일부를 나타낸 제 6 도를 보면 1개의 콘딘서(CS)와 1개의 전송게이트(Q)로 구성된 메모리셀이 콘덴서(CS)의 축적전하 여부로 정보("0", "1")를 기억하도록 되어있는바, 여기서 축적된 전하는 흔히 누설등과 같은 요인으로 시간에 따라 감소되기 때문에 축적전하가 완전히 소실되지 않았을때 1번독출시키고, 다시 기록한 후 저하를 다시 축적시키는 재충전동작이 필요하게 되는데, 일반적으로 다이나믹 RAM에서는 상기 재충전 동작이 필요하게 되는 것이다. 예컨데 256K비트의 다이나믹 RAM에서는 반드시 4ms에 1번씩 모든 메모리셀을 재충전 해야만 하는 제약을 받게된다.
제 7 도는 상기한 재충전동작을 정기적으로 수행하도록 구성된 메모리의 동작순소를 나타내고 있는바, 에로서 어떤 메로리셀(MC1)이 재충전 되고 있을 경우 재충전 동작에 사용되고 있는 비트선(BL)(
Figure kpo00004
)에 같이 접속되어 있는 다른 메모리셀의 데이터를 독출하는 것은 불가능하기 때문에 재충전 기간에는 독출(read), 기록(write)동작이 불가능하게 된다. 따라서 RAM을 이용한 컴퓨터 시스템에는 RAM의 재충전 기간데는 RAM을 엑세스하는데 사용할 수 없기 때문에 RAM의 재충전 후에 억세스를 행할 수 있으므로 RAM의 억세스 시간이 길어지며, 따라서 반도체장치를 고속화하는데 문제점이 야기되는 것이다.
상기 다이나믹 RAM의 동작을 제 8 도에 도시된 타이밍챠아트를 참조하여 간단히 설명하면 다음과 같다.
어드레스신호 입력이 변화되든가 또는 칩이네이블 신호(도시되지 않음)가 입력되면 메모리동작의 1사이클이 시작되며, 먼저 비트선(BL,
Figure kpo00005
)이 선충전 된다. 다음에 상기 어드레스 신호입력에 의해 워드선(WL1)이 선택되면 워드선(WL1) 및 보조워드선(DWL1)이 각각 하이레벨이 되고, 상기 워드선(WL1) 및 보조워드선(DWL1)에 접속되어 있는 메모리셀(MC1) 및 보조메모리셀(DMC1)의 각전송게이트(Q)가 도통되며 각각의 축적정보가 비트선(BL,
Figure kpo00006
)에 나타나서 비트선(BL,
Figure kpo00007
) 사이에 미소한 전위차가 발생된다. 그후 감지신호(SE)가 활성화되면 감지 증폭기(SA)가 동작되고, 비트선(BL,
Figure kpo00008
)의 전위차가 감지되어 증폭된다. 이 시점에서는 상기 메모리셀(MC1)이 워드선(WL1)에 의해 선택된 상태로 있기 때문에 상기 감지동작후에 비트선(BL)전위에 의해 메모리셀(MC1)의 축적정보는 재충전 됨과 동시에 비트선(BL,
Figure kpo00009
)의 정보는 비트선 선택 트랜지스터(QB,
Figure kpo00010
B)를 거쳐 데이터선(DL,
Figure kpo00011
)에 전송되며, 데이터선(DL,
Figure kpo00012
)에 전송된 정보가 출력회로(4)에 전송되어 파형정형등이 행해지고, 상기 감지동작으로 말미암아 출력데이타가 대단히 늦게 얻어지게 된다.
상기한 바와같이 재충전 동작을 수반하는 다이나믹 RAM을 시스템에 제품에 적용할 때는 항상 재충전의 타이밍을 고려하여 설계해야만 되다는 부담을 사용자에게 주게 될뿐만아니라 사용하기도 어렵다는 결점이 있는밤면 다이나믹 RAM은 재충전 동작을 수반하지 않는 스태틱 RAM에 비해 메모리셀의 면적이 1/4이면 충분하므로 고밀도화에 적합하고 저렴한 가격으로 실현가능한 이점이 있는 것이다.
상기 재충전 동작을 수반하고 있지만 재충전 동작을 사용자가 의식하지 않고 끝내도록 즉 사용자가 스태틱 RAM으로 간주하여 사용할 수 있도록 통상동작과 재충전 동작을 시분할로 행하도록 된 의사 스태틱 RAM이 제한되어 있는바, 제 9 도를 참조하여 스태틱 RAM의 동작 개요를 설명한다. 상기 동작이 제 8 도를 참조하여 상술한 동작과 다른점(1) 선택된 워드선(예를들면 WL1) 및 소정의 보조워드선(예를들면 DWL1)이 펄스신호에 의해 구동된다는 점(2) 감지증폭기(SA)가 비트선(BL,
Figure kpo00013
) 사이에 발생된 전위차를 감지하기 위한 감지신호(SE)에 의한 펄스신호에 의해 구동되는점, (3) 감지증폭기(SA)에 의해 감지된 데이터가 출력회로(4)를 통해 완전히 출력되기 까지의 기간내에 비트선(BL,
Figure kpo00014
)이 1번 원상태로 프리챠아지되어 조금 늦게 상기 선택워드선(WL1)과는 다른 워드선(예를들면 WL3) 및 소정의 워드선(예를들면 DWL3)이 펄스신호에 의해 선택구동되어 상기 워드선(WL3)에 접속된 메모리셀(MC3)의 데이타가 독출되며, 상기 감지증폭기(SA)가 다시 감지신호(SE)에 의해 펄스신호로 구동되어 비트선사이의 전위차를 감지함으로써 상기 메모리셀(MC3)에 다시 기록된다는 점이다. 또한 상기 재충전이 행해지는 메모리셀(MC3)의 데이터는 출력회로(4)로 출력시킬 필요가 없으므로 재충전 동작이 비교적 신속히 이루어지는 것이다. 즉 제 9 도에 나타낸 동작은 통상의 억세스동작과 시간 병렬적으로 다른 메모리셀의 재충전 동작이 완료된다.
또한 상기 동작예에서는 통상 재충전 동작을 위한 셀선택을 억세스 동작을 위한 셀선택보다 나중에 행하고 있지만 역으로 행하도록 하여도 통상동작에 그다지 악 영향을 발생하지 않으며, 상기 동작예 에서는 통상 억세스 동작에 의해 독출된 데이터가 출력회로(4)를 통해 출력되기 전에 재충전 동작을 완전히 끝나지만 만약 재충전 동작시간이 많이 걸림에 따라 통상 억세스 시간을 악화시키게 되더라도 사용자에게 있어서 재충전동작을 알아차리지 못하고 끝나는 의사 스태틱 방식의 잇점이 크다고 판단되는 경우에는 스태틱방식을 채용할 수 있는 것이다.
또한 상기 재충전 동작을 위해 선택된 워드선이 선택되지 않은 상태로되돌아갈때 까지의 시간은 통상 억세스 동작에 있어서 선택된 워드선이 선택되지 않은 상태로 되돌아 갈때 까지의 시간에 비해서 길어도 좋고, 상기 동작예에서는 하나의 메모리셀내에서 워드선 선택을 2번 행하여 재충전을 행했으나 반드시 각 사이클마다 재충전을 행하지 않아도 좋다. 이것은 긴 시간내에 각 메모리셀에 대하여 1회 재충전을 행하면 좋고, 상기한 동작예는 재충전 하고자 한 메모리셀(MC3)과 비트선(BL,
Figure kpo00015
)을 때때로공용하고 있는 메모리셀(MC1)을 억세스한 경우이기 때문에 1사이클 내에서 2회의 워드선 선택을 행한 것이며, 그렇지 않은 경우 즉 재충전 하고자 했을 때에 RAM이 억세스되지 않는 경우는 단순히 재충전 만을 행하면 좋은 것이다.
상기한 바와같이 하나의 사이클로 워드선 선택을 2번 행할 경우 행 디코더계는 2회 동작할 필요가 있으며 그러기 위해서는 한사이클 내에서 시분할에 의한 입력 어드레스버퍼(1)와 재충전어드레스 발생기(2)로부터 행디코더선(LR)을 2회 구동시킬 필요가 있고, 한편 일반적으로 행디코더선(LR)은 많은 행디코더(RD1, RD2…)에 접속되어 있는 바, 그 용랑(CR)은 크며 특히 대용량의 메모리에서는 10pF가 되는 경우도 있다. 따라서 행디코더선(LR)을 구동시키는 데 필요한 시가은 대단히 길어서 현재는 약 5ns정도이고, 행디크더(RD1, RD2…)는 통상 다입력 낸드게이트로 구성되고 있으며 데이터를 디코딩 하는데 긴 시간(현제 약 6ns정도)를 필요로하므로 행디크더선(LR)에서 행디코더(RD1, RD2…)에 걸쳐 10ns 이상의 지연시간이 발생되며, 더구나 이와같은 행디코더계에서의 10ns 이상의 지연이 1사이클내에서 2번 있게되면 예컨데 억세스시간이 40ns 정도의 메모리 설계는 매우 곤란하게 된다. 또한 행디코더계의 지연은 상기한 바와같은 재충전 동작이 행해지지 않는 메모리에서도 무시할 수 없는 것이다.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 만들어진 것으로 워드선의 선택동작을 고속화할 수 있고, 억세스 시간의 단축화를 이룰수 있으며, 특히 통상동작과 재충전 동작을 시분할로 행하도록 하는 이상 스태틱 메모리 등에 적합한 반도체 장치를 제공하고자 함에 그 목적이 없는 것이다.
이하 본 발명에 따른 일실시예의 구성 및 작용, 효과를 도면에 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
제 1 도는 반도체 메모리 집적회로의 일부를 나타낸 것으로, 이는 제 6 도를 참조하여 상술한 메모리에 비하여 2계통의 행디코더계(12, 14)를 설치하여 두고 2계통의 디코딩출력과 워드선(WL1, WL2…)과의 접속을 스위치회로로써 절환제어 하도록 한점이 다르며, 그외에는 동일하므로 제 6 도와 동일한 부분에는 동일부호를 붙이고 그 설명을 생략한다.
즉, 제 1 의 행디코더계(12)는 종래예만 마찬가지로 입력 어드레스버퍼(1)에 행디코더선(LR) 및 그에 접속된 행디코더(RD1, RD2…)로 이루어 졌으며, 이 행디코더(RD1, RD2…)의 각 출력단(NAD, ND2…)과 워드선(WL1, WL2…)의 각 일단과의 사이에 절환제어신호(øn)에 의해 스위치제어되는 스위치회로(S1, S2…)가 삽입되어 있고, 새롭게 부가된 제 2 의 행디코더계(14)는 재충전어드레스발생기(2)의 출력신호가 공급되는 행디코더선(LR'…) 및 이에 접속된 행디코더(RD1', RD2'…)로 이루어졌으며 이 행디커더(RD1', RD2'…)의 각 출력단(NB1, NB2, 0, …)과 워드선(WL1, WL2…)의 각 다른단자의 사이에 절환제어신호(øR)에 의해 스위치제어되는 스위치회로(S1', S2',…)가 삽입되어 있으며, 절환제어신호(øn, øR)는 선충전회로(6)를 구동하는 신호( øP)와 동시에 타이밍콜트롤러(8)에서 출력된다. 타이밍콘트롤러(8)는 누설감지회로(10)의 신호나 칩이네이블(CE)신호, 감지네이블(SE)신호, 리이트이네이블(WE)신호등에 의해 제어되도록 되어있다.
상기 메모리에 있어서는 øn, øR신호가 동시에 공급되는 일없이 2계통의 행디코더계의 시분할 사용이 가능하도록 되어있다. 이 경우 øn신호에 의해 스위치회로(S1, S2,…)가 닫혀져 있는 사이에 제 1 의 행디크더계(12)에 의한 통상의 억세스 동작을 위한 워드선 선택이 행해지며, 이 사이에 재충전 어드레스발생기(2)는 행디코더선(LR',…)을 구동시키고, 행디코더(RD1', RD2',…)는 재충전어드레스를 디코딩해두는 것이 가능하다. 따라서 상기 통상의 억세스 동작을 위한 워드선 선택이 끝난후 스위치(S1, S2,…)가 열림과 동시에 øR신호에 의해 스위치회로(S1', S2',…)각 닫히면 행디코더(RD1', RD2',…)에 의해 곧장 재충전어드레스에 대응하는 워드선 선택이 행해지게 되며, 디코더선(LR')에 있는대용량(CR)을 충전시키는 시간을 단축할 수 있으므로 행디코더계의 지연이 극히 작아지게 되는 것이다. 이상 서술한 제 1 도의 회로에 따른 각 신호의 타이밀 챠아트를 제 2 도에 나타내고 있으며, 제 3 도에 본 발명을 메모리셀에 적용했을 경우의 전체도를 나타내고 있다.
또한 스위치회로(S1, S2, …)(S1', S2',…)는 예컨데 CMOS 형의 전송게이트를 이용해도 좋고, 행디코더 (RD1, RD2,…)(RD1', RD2'…)의 출력회로부에 클럭에 의해 제어되는 CMOS회로와 같이 오프시에 출력마디(node)가 고임피던스 되는 회로를 이용해도 좋으며 요는 행디코더에 의한 워드선 제어유무를 절환제어할 수 있으면 된다.
상기 실시예는 워드선의 양끝부분에 1계통씩의 행디코더계를 설치한 것이므로 행디코더계의 배치가 용이하며 그 회로패턴을 그리기 쉬운 이점이 있으나 제 4 도에 나타낸 바와같이 워드선(WL1,…)의 일끝부분에 2계통의 행디코더계(40, 42)를 설치하고, 각 디코더계의 출력을 절환제어신호(øn, øR)에 의해 스위치제어되는 스위치회로(S1, …)(S1', …)매개한 뒤 오아게이트(G1.…)을 매개하여 워드선(WL1)에 공급되도록 해도 좋다. 또한 상기 실시예는 2계통의 행디코더계를 통상 억세스동작과 재충전 동작으로 구별하여 사용하는 경우를 나타냈으나 이에 한정되지 않고 한쪽의 행디코더계에서 제 1의 어드레스에 의한 워드선 선택을 행하고 계속해서 다른쪽의 행디코더계에서 제 2 의 어드레스에 의한 워드선 선택을 행하도록 절환하는 경우에 본 발명을 적용하면 고속의 억세스 동작이 가능하게 되는 것이다.
제 5 도에 제1, 제 2 의 어드레스에 의해 워드선 선택을 행할 경우의 메모리를 나타내고 있는 바, 근레 열 어드레스신호(A)가 메모리셀(M11)에 억세스를 요구하고, 계속해서 열어드레스신호(B)가 메모리셀(M21)에 억세스를 요구할 경우 어드레스(A)과와 어드리스(B)를 멀트플렉서에 인가하여 하나의 열디코더계에서 디코딩하고, 이것으로는 멀티플렉서의 지연, 열디코드선의 지연 밑 열디코더 자신의 디코딩지연등이 부가되며, 고속으로 어디레스(A)가 어드레스(B)로 절환하는 것이 불가능했었다. 본 발명에서는 제 5 도에 도시한 바와같이 열디코더(51, 52)를 2조 준비하고, 1조의 열디코더(51)에는 열어드레스신호(A)를 다른쪽 열디코더(52)에는 열어드레스신호(B)를 인가하여 어드레스(A)에서 WL1을 열고, 메모리셀(M11)을 억세스하고 있는 사이에 어드레스(B)의 어드레스는 시간적으로 병행하여 디코딩되며, N3, N4 절점에 이미 디코딩결과가 나타나 있다. 그렇기 때문에 스위치(S21)를 열고 스위치(S12, S22)를 닫는 것만으로 고속으로 어드레스(A)에서 활성화되고 있었던 WL1은 닫히며, 어디레스(B)에서 활성화 되어야 하며, WL2가 열린다.
이와같이 열디코더계를 2조 준비하고 1선이 워드선을 구동하고 있는 다른 디코더계의 출력은 고임피던스가 되며 고속의 어드레스절환이 가능하다. 또 열디코더계는 2조에 한정되는것이 아니라 2조 보다도 많아도 되는 것이다.
상기한 바와같이 본 발명의 반도체장치에 의하면, 설치된 다수의 행디코더계중 1계통의 사용중에 다른 계통에서 행디코딩 동작을 행할 수 있도록 했기 때문에 행디코더계의 지연을 극히 작게 할 수 있다.
따라서 워드선이 선택동작을 고속화할 수 있으며, 억세스 시간의 단축화를 도모할 수 있고, 특히 통상 동작과 재충전 동작을 1사이클내에 시분할로 행하는 것과 같은 의사스태틱메모리등에 적당하다. 또한 본 발명은 어드레스의 절환을 고속화하는 것이라면 다이나믹 RAM은 물론 기타 SRAM, EPROM, ROM, E2PROM 등 여러가지 메모리에 적용가능할 뿐만 아니라 메모리 부분을 조합하는 LSI에도 일반적으로 적용할 수 있는 특징이 있는 것이다.

Claims (6)

  1. 메모리셀어레이와, 이 메모리셀어레이의 각 메모리셀에 접속되어 소정의 메모리셀을 선택하기 위한 어드레스신호를 전달하는 워드선, 선택된 상기 메모리셀의 데이터를 전달하는 비트선, 비트선과 접속되어 상기 데치터를 입출력회로를 구비한 반도체장치이 있어서, 메모리셀어레이(MC1∼MC4, M11, M21)의 워드선(WL1∼WL4)을 선택하기 위한 행디코더선 및 행디코더를 가진 행디코더계(12, 13, 40, 42, 51, 52)를 다수 설치하고, 다수의 상기 행디코더계중 1계통을 선택하여 상기 워드선(WL1∼WL4)과의 접속상태로 설정하도록 구성된 것을 특징으로 하는 반도체장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 메모리셀은 재충전을 필요로하는 메모리셀의 어레이인 것으로, 통상의 억세스동작을 위한 어드레스 입력을 디코딩하는 제 1 의 행디코더계(12, 40)와 재충전동작을 위한 재충전어드레스를 디코딘하는 제 2 의 행디코더(14, 42)를 구비하여서된 것인 반도체장치.
  3. 제 1 항에 있어서, 제 1 의 억세스 동작을 위한 어드레스를 디코딩하는 제 1 의 행디코더계(40, 51)와 제 2 의 억세스 동작을 위한 어드레스 입력을 디코딩하는 제 2 의 행디코더계(42, 52)를 구비하여 이루어진 반도체 장치.
  4. 제 2 항에 있어서, 제 1 의 행디코더계(12, 51) 및 제 2 의 행디코더계(14, 52)는 워드선 양끝부분에 별도로 각각 설치되어 이루어진 것을 특징으로 하는 반도체장치.
  5. 제 1 항에 있어서, 행디코더계를 2개 설치하고, 한쪽의 행디코더계(40, 51)가 워드선을 구동제어하고 있는 사이에 다른쪽의 행디코더계(42, 52)에서 다음번 워드선 구동을 위한 어드레스디코딩을 행하도록 제어하게 되어 있는 것을 특징으로 하는 반도체장치.
  6. 제 4 항에 있어서, 2개의 행디코더계(51, 52)가 워드선의 양끝부분에 별도로 배치되어 이루어진 것을 특징으로 하는 반도체장치.
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