上記目的を達成するために、この発明の第1の局面によるメモリは、ビット線と、ビット線と交差するように配置されたワード線と、ビット線とワード線との間に接続された記憶手段とを備えている。また、選択したワード線に接続された選択記憶手段に対して読み出し動作を行い、その後、少なくとも一部の選択記憶手段に再書き込み動作を行う場合に、選択したワード線および再書き込みされない記憶手段に対応するビット線の各々を、互いの電位差を所定の値以下に維持しながら立ち上げるとともに、選択したワード線および再書き込みされる記憶手段に対応するビット線の各々に再書き込みのための電圧を印加する期間の長さを、ワード線および再書き込みされないビット線の少なくともいずれか一方の電位の遷移期間の長さと異ならせ、再書き込み動作は、複数の動作からなり、選択したワード線に接続された選択記憶手段に対して行われる読み出し動作の期間および複数の動作からなる再書き込み動作の期間を通じて、少なくとも選択記憶手段以外の記憶手段である非選択記憶手段に、第1の方向の電界を与える電圧と第1の方向と逆の電界を与える電圧とがそれぞれ同じ回数印加される。なお、再書き込みのための電圧は、電圧パルスであることが望ましい。また、遷移期間とは、ワード線および再書き込みされないビット線の少なくともいずれか一方の電位を立ち上げ時に変化させる時点の間隔を意味する。
この第1の局面によるメモリでは、上記のように、選択したワード線に接続された選択記憶手段に対して読み出し動作を行い、その後、一部の選択記憶手段に再書き込み動作を行う場合に、再書き込み動作を調整すれば、上記読み出し動作および再書き込み動作を通じて、少なくとも選択ワード線以外のワード線に接続された非選択記憶手段に対して第1の方向の電圧と第1の方向と逆の電界を有する電圧とをそれぞれ同じ回数印加することができる。これにより、少なくとも選択ワード線以外のワード線に接続された非選択記憶手段の読み出し動作時のディスターブ現象を抑制することができる。また、選択したワード線および再書き込みされない記憶手段に対応するビット線の各々を、互いの電位差を所定の値以下に維持しながら立ち上げることによって、上記所定の値の電位差を、再書き込み動作時の選択したワード線と再書き込みされない記憶手段に対応するビット線との電位差以下に維持すれば、選択したワード線と再書き込みされない記憶手段に対応するビット線とを立ち上げる過程において、選択したワード線と再書き込みされない記憶手段に対応するビット線との電位差が、再書き込み動作時の選択したワード線と再書き込みされない記憶手段に対応するビット線との電位差より大きくなるのを抑制することができる。これにより、選択したワード線の立ち上げを開始するタイミングと再書き込みされない記憶手段に対応するビット線の立ち上げを開始するタイミングとが互いに異なる場合にも、選択したワード線および再書き込みされない記憶手段に対応するビット線を立ち上げる過程において、再書き込みされない記憶手段に、再書き込み動作時に印加される電圧より大きな電圧が印加されるのを抑制することができる。このため、記憶手段のうち、再書き込み動作において再書き込みされない記憶手段のディスターブ現象を抑制することができる。
また、第1の局面によるメモリでは、選択記憶手段に再書き込み動作を行う際に、選択したワード線および再書き込みされる記憶手段に対応するビット線の各々に再書き込みのための電圧を印加する期間の長さを、ワード線および再書き込みされないビット線の少なくともいずれか一方の電位の遷移期間の長さと異ならせることによって、たとえば、選択したワード線および再書き込みされる記憶手段に対応するビット線の各々に再書き込みのための電圧を印加する期間の長さを、上記遷移期間の長さよりも長くすれば、ワード線および再書き込みされないビット線の短い遷移期間により、メモリの読み出しおよび再書き込み動作を高速化しながら、選択記憶手段に対して再書き込みを行う期間を長くすることにより、選択記憶手段に再書き込みを行うために必要な長さの期間を確保することができる。これにより、メモリの動作を高速化しながら、選択記憶手段に対して確実にデータの再書き込みを行うことができる。上記第1の局面によるメモリにおいて、好ましくは、再書き込み動作は、複数の動作からなり、選択したワード線に接続された選択記憶手段に対して行われる読み出し動作および複数の動作からなる再書き込み動作を通じて、少なくとも選択記憶手段以外の記憶手段である非選択記憶手段に、第1の方向の電界を与える電圧と第1の方向と逆の電界を与える電圧とがそれぞれ同じ回数印加される。このように構成すれば、読み出し動作および再書き込み動作を通じて、少なくとも選択したワード線以外のワード線に接続された全ての記憶手段に第1の方向の電界を与える電圧と第1の方向と逆の電界を与える電圧とがそれぞれ同じ回数印加されるため、読み出し動作および再書き込み動作を通じて、少なくとも選択したワード線以外のワード線に接続された全ての非選択の記憶手段における分極劣化を抑制することができる。これにより、読み出し動作および再書き込み動作を通じて、記憶手段におけるディスターブ現象を抑制することができる。
上記第1の局面によるメモリにおいて、好ましくは、電圧を印加する期間の長さは、ワード線および再書き込みされないビット線の少なくともいずれか一方の電位の遷移期間の長さよりも長い。このように構成すれば、容易に、ワード線および再書き込みされないビット線の短い遷移期間により、メモリの読み出しおよび再書き込み動作を高速化しながら、選択記憶手段に対して再書き込みを行う期間を長くすることにより、選択記憶手段に再書き込みを行うために必要な長さの期間を確保することができる。これにより、容易に、メモリの動作を高速化しながら、選択記憶手段に対して確実にデータの再書き込みを行うことができる。
上記第1の局面によるメモリにおいて、好ましくは、選択したワード線および再書き込みされない記憶手段に対応するビット線の少なくともいずれか一方は、再書き込みされない記憶手段に印加される電圧に徐々に立ち上がる。このように構成すれば、たとえば、ディスターブを抑制可能な電圧ずつ徐々に立ち上げることにより、ディスターブを抑制しながら、選択したワード線、または、再書き込み動作が行われない記憶手段に対応するビット線のいずれか一方を、他方よりも先に立ち上げることができる。なお、徐々に立ち上げるとは、段階的に立ち上げる場合のみならず、連続的に立ち上げる場合も含む意味である。
この場合において、好ましくは、選択したワード線および再書き込みされない記憶手段に対応するビット線の少なくともいずれか一方は、再書き込みされる記憶手段に印加される電位差の1/3以下ずつ段階的に立ち上がる。このように構成すれば、再書き込み動作が行われる時に選択したワード線と再書き込みされない記憶手段に対応するビット線との電位差が再書き込みされる記憶手段に印加される電位差の1/3より大きくなるのを抑制することができるので、再書き込みされない記憶手段に、再書き込みされる記憶手段に印加される電位差の1/3より大きな電位差が印加されることに起因してディスターブ現象が発生するのを抑制することができる。なお、本発明において、再書き込みされる記憶手段に印加される電位差の1/3とは、再書き込み動作時に再書き込みされる記憶手段に印加される電位差の実質的に1/3を意味する。すなわち、ノイズなどにより瞬間的に再書き込みされる記憶手段に印加される電位差の1/3よりもわずかに大きい電位差または小さい電位差になる場合も含む。
上記第1の局面によるメモリにおいて、好ましくは、再書き込みされない記憶手段に対応するビット線は、選択したワード線が立ち上がる前に、再書き込みされない記憶手段に印加される電圧に、ワード線との電位差を所定の電位差以下に維持しながら立ち上がる。このように構成すれば、選択したワード線を立ち上げる際に、選択したワード線と再書き込みされない記憶手段に対応するビット線との電位差が、再書き込み動作が行われる時の選択したワード線と再書き込みされない記憶手段に対応するビット線との電位差より大きくなるのを抑制することができる。このため、再書き込みされない記憶手段に、再書き込み動作が行われる時に印加される電位差より大きな電位差が印加されるのを確実に抑制することができる。
この場合において、好ましくは、再書き込みされない記憶手段に対応するビット線は、第1段階として再書き込みされる記憶手段に印加される電位差の1/3分立ち上がり、その後、第2段階として、再書き込みされる記憶手段に印加される電位差の1/3分立ち上がる。このように構成すれば、再書き込みされない記憶手段に対応するビット線をディスターブを抑制可能な再書き込みされる記憶手段に印加される電位差の1/3分ずつ段階的に立ち上げることができるので、ディスターブを抑制しながら、再書き込み動作が行われない記憶手段を、選択したワード線よりも先に立ち上げることができる。
また、この場合において、好ましくは、再書き込みされない記憶手段が第1段階として再書き込みされる記憶手段に印加される電位差の1/3分立ち上がる際に、選択したワード線にも、再書き込みされる記憶手段に印加される電位差の1/3の電圧が印加される。このように構成すれば、第1段階において、選択したワード線と再書き込みされない記憶手段に対応するビット線との電位差が0Vになるので、再書き込みされない記憶手段に印加される電位差を0Vにすることができる。これにより、第1段階において、再書き込みされない記憶手段のディスターブ現象を抑制することができる。
この発明の第2の局面によるメモリは、ビット線と、ビット線と交差するように配置されたワード線と、ビット線とワード線との間に接続された記憶手段とを備え、選択したワード線に接続された選択記憶手段に対して読み出し動作を行い、その後、少なくとも一部の選択記憶手段に再書き込み動作を行う場合に、選択したワード線および再書き込みされない記憶手段に対応するビット線の各々を、互いの電位差を所定の値以下に維持しながら立ち上げるとともに、選択したワード線および再書き込みされない記憶手段に対応するビット線の少なくともいずれか一方を、再書き込みされる記憶手段に印加される電位差の1/3以下ずつ段階的に立ち上げ、再書き込み動作は、複数の動作からなり、選択したワード線に接続された選択記憶手段に対して行われる読み出し動作の期間および複数の動作からなる再書き込み動作の期間を通じて、少なくとも選択記憶手段以外の記憶手段である非選択記憶手段に、第1の方向の電界を与える電圧と第1の方向と逆の電界を与える電圧とがそれぞれ同じ回数印加される。なお、本発明において、再書き込みされる記憶手段に印加される電位差の1/3とは、再書き込み動作時に再書き込みされる記憶手段に印加される電位差の実質的に1/3を意味する。すなわち、ノイズなどにより瞬間的に再書き込みされる記憶手段に印加される電位差の1/3よりもわずかに大きい電位差または小さい電位差になる場合も含む。
この第2の局面によるメモリでは、上記のように、選択したワード線に接続された選択記憶手段に対して読み出し動作を行い、その後、一部の選択記憶手段に再書き込み動作を行う場合に、再書き込み動作を調整すれば、上記読み出し動作および再書き込み動作を通じて、少なくとも選択ワード線以外のワード線に接続された非選択記憶手段に対して第1の方向の電圧と第1の方向と逆の電界を有する電圧とをそれぞれ同じ回数印加することができる。これにより、少なくとも選択ワード線以外のワード線に接続された非選択記憶手段の読み出し動作時のディスターブ現象を抑制することができる。また、選択したワード線および再書き込みされない記憶手段に対応するビット線の各々を、互いの電位差を所定の値以下に維持しながら立ち上げることによって、上記所定の値の電位差を、再書き込み動作時の選択したワード線と再書き込みされない記憶手段に対応するビット線との電位差以下に維持すれば、選択したワード線と再書き込みされない記憶手段に対応するビット線とを立ち上げる過程において、選択したワード線と再書き込みされない記憶手段に対応するビット線との電位差が、再書き込み動作時の選択したワード線と再書き込みされない記憶手段に対応するビット線との電位差より大きくなるのを抑制することができる。これにより、選択したワード線の立ち上げを開始するタイミングと再書き込みされない記憶手段に対応するビット線の立ち上げを開始するタイミングとが互いに異なる場合にも、選択したワード線および再書き込みされない記憶手段に対応するビット線を立ち上げる過程において、再書き込みされない記憶手段に、再書き込み動作時に印加される電圧より大きな電圧が印加されるのを抑制することができる。このため、記憶手段のうち、再書き込み動作において再書き込みされない記憶手段のディスターブ現象を抑制することができる。また、選択したワード線および再書き込みされない記憶手段に対応するビット線の少なくともいずれか一方を、再書き込みされる記憶手段に印加される電位差の1/3以下ずつ段階的に立ち上げることによって、再書き込み動作が行われる時に選択したワード線と再書き込みされない記憶手段に対応するビット線との電位差が再書き込みされる記憶手段に印加される電位差の1/3より大きくなるのを抑制することができる。これにより、再書き込みされない記憶手段に、再書き込みされる記憶手段に印加される電位差の1/3より大きな電位差が印加されることに起因してディスターブ現象が発生するのを抑制することができる。
この発明の第3の局面によるメモリは、ビット線と、ビット線と交差するように配置されたワード線と、ビット線とワード線との間に接続された記憶手段と、選択したワード線に接続された選択記憶手段に対して読み出し動作を行い、その後、少なくとも一部の選択記憶手段に再書き込み動作を行う場合に、選択したワード線および再書き込みされない記憶手段に対応するビット線の各々を、互いの電位差を所定の値以下に維持しながら立ち上げるとともに、選択したワード線および再書き込みされる記憶手段に対応するビット線の各々に再書き込みのための電圧を印加する期間の長さを、ワード線および再書き込みされないビット線の少なくともいずれか一方の電位の遷移期間の長さと異ならせるための制御回路とを備え、再書き込み動作は、複数の動作からなり、選択したワード線に接続された選択記憶手段に対して行われる読み出し動作の期間および複数の動作からなる再書き込み動作の期間を通じて、少なくとも選択記憶手段以外の記憶手段である非選択記憶手段に、第1の方向の電界を与える電圧と第1の方向と逆の電界を与える電圧とがそれぞれ同じ回数印加される。なお、再書き込みのための電圧は、電圧パルスであることが望ましい。また、遷移期間とは、ワード線および再書き込みされないビット線の少なくともいずれか一方の電位を立ち上げ時に変化させる時点の間隔を意味する。
この第3の局面によるメモリでは、上記のように、制御回路により、選択したワード線に接続された選択記憶手段に対して読み出し動作を行い、その後、一部の選択記憶手段に再書き込み動作を行う場合に、再書き込み動作を調整すれば、上記読み出し動作および再書き込み動作を通じて、少なくとも選択ワード線以外のワード線に接続された非選択記憶手段に対して第1の方向の電圧と第1の方向と逆の電界を有する電圧とをそれぞれ同じ回数印加することができる。これにより、少なくとも選択ワード線以外のワード線に接続された非選択記憶手段の読み出し動作時のディスターブ現象を抑制することができる。また、選択したワード線および再書き込みされない記憶手段に対応するビット線の各々を、互いの電位差を所定の値以下に維持しながら立ち上げることによって、上記所定の値の電位差を、再書き込み動作時の選択したワード線と再書き込みされない記憶手段に対応するビット線との電位差以下に維持すれば、選択したワード線と再書き込みされない記憶手段に対応するビット線とを立ち上げる過程において、選択したワード線と再書き込みされない記憶手段に対応するビット線との電位差が、再書き込み動作時の選択したワード線と再書き込みされない記憶手段に対応するビット線との電位差より大きくなるのを抑制することができる。これにより、選択したワード線の立ち上げを開始するタイミングと再書き込みされない記憶手段に対応するビット線の立ち上げを開始するタイミングとが互いに異なる場合にも、選択したワード線および再書き込みされない記憶手段に対応するビット線を立ち上げる過程において、再書き込みされない記憶手段に、再書き込み動作時に印加される電圧より大きな電圧が印加されるのを抑制することができる。このため、記憶手段のうち、再書き込み動作において再書き込みされない記憶手段のディスターブ現象を抑制することができる。
また、第3の局面によるメモリでは、選択記憶手段に再書き込み動作を行う際に、選択したワード線および再書き込みされる記憶手段に対応するビット線の各々に再書き込みのための電圧を印加する期間の長さを、ワード線および再書き込みされないビット線の少なくともいずれか一方の電位の遷移期間の長さと異ならせることによって、たとえば、選択したワード線および再書き込みされる記憶手段に対応するビット線の各々に再書き込みのための電圧を印加する期間の長さを、上記遷移期間の長さよりも長くすれば、ワード線および再書き込みされないビット線の短い遷移期間により、メモリの読み出しおよび再書き込み動作を高速化しながら、選択記憶手段に対して再書き込みを行う期間を長くすることにより、選択記憶手段に再書き込みを行うために必要な長さの期間を確保することができる。これにより、メモリの動作を高速化しながら、選択記憶手段に対して確実にデータの再書き込みを行うことができる。
上記第3の局面によるメモリにおいて、好ましくは、制御回路は、クロック信号に応答して、ワード線および再書き込みされないビット線の少なくともいずれか一方の電位の遷移期間の始点および終点を設定するための第1の信号と、選択したワード線および再書き込みされる記憶手段に対応するビット線の各々に再書き込みのための電圧を印加する期間の始点および終点を設定するための第2の信号とを生成するためのクロック制御回路部を含む。このように構成すれば、クロック制御回路部を用いて、第1の信号により設定される遷移期間の長さに比べて、再書き込みのための電圧を印加する期間の長さが長くなるように、再書き込みのための電圧を印加する期間の始点および終点を設定する第2の信号をクロック信号に応答して生成すれば、メモリの読み出しおよび再書き込み動作を高速化するために、クロック信号のパルス幅を小さくした場合に、遷移期間および再書き込みのための電圧を印加する期間の長さが短くなった場合にも、容易に、選択記憶手段に再書き込みを行うために必要な長さの期間を確保することができる。これにより、容易に、メモリの動作を高速化しながら、選択記憶手段に対して確実にデータの再書き込みを行うことができる。
上記第3の局面によるメモリにおいて、好ましくは、制御回路は、ワード線および再書き込みされないビット線の少なくともいずれか一方の電位の遷移期間の始点および終点を設定するための第1の信号と、選択したワード線および再書き込みされる記憶手段に対応するビット線の各々に再書き込みのための電圧を印加する期間の始点および終点を設定するための第2の信号とを生成するための遅延回路部を含む。このように構成すれば、遅延回路部を用いて、第1の信号により設定される遷移期間の長さに比べて、再書き込みのための電圧を印加する期間の長さが長くなるように、再書き込みのための電圧を印加する期間の始点および終点を設定する第2の信号を生成すれば、容易に、短い遷移期間により、メモリの読み出しおよび再書き込み動作を高速化しながら、選択記憶手段に対して再書き込みを行う期間を長くすることにより、選択記憶手段に再書き込みを行うために必要な長さの期間を確保することができる。これにより、容易に、メモリの動作を高速化しながら、選択記憶手段に対して確実にデータの再書き込みを行うことができる。
なお、本発明では、以下のような構成も考えられる。すなわち、上記第1〜第3の局面において、好ましくは、記憶手段は、ワード線およびビット線が交差する位置において、ワード線およびビット線の間に配置される強誘電体膜を含む。このように構成すれば、単純マトリックス方式の強誘電体メモリにおいて、ディスターブ現象を抑制することができる。
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
(第1実施形態)
図1は、本発明の第1実施形態による単純マトリックス型の強誘電体メモリの全体構成を示したブロック図である。まず、図1を参照して、第1実施形態の単純マトリックス方式の強誘電体メモリの全体構成について説明する。第1実施形態の強誘電体メモリは、メモリセルアレイ1と、ロウデコーダ2と、カラムデコーダ3と、ロウアドレスバッファ4と、カラムアドレスバッファ5と、ライトアンプ6と、入力バッファ7と、リードアンプ8と、出力バッファ9と、電圧生成回路10と、ステートマシン回路11と、ワード線ソースドライバ12と、ビット線ソースドライバ13と、センスアンプ14と、クロック生成回路15とを備えている。
メモリセルアレイ1には、複数のワード線WLと複数のビット線BLとが交差するように配置されているとともに、その各交差位置に強誘電体キャパシタ(図示せず)のみからなる単純マトリックス方式のメモリセルが配置されている。このメモリセルを構成する強誘電体キャパシタは、本発明の「記憶手段」の一例である。また、メモリセルを構成する強誘電体キャパシタは、ワード線WLと、ビット線BLと、ワード線WLおよびビット線BLの間に配置された強誘電体膜(図示せず)とによって構成されている。また、メモリセルアレイ1のワード線WLには、ロウデコーダ2が接続されており、ビット線BLには、センスアンプ14を介してカラムデコーダ3が接続されている。
また、ロウデコーダ2には、ワード線ソースドライバ12が接続されるとともに、ワード線ソースドライバ12には、電圧生成回路10が接続されている。また、ワード線ソースドライバ12には、ステートマシン回路11が接続されている。また、センスアンプ14には、ビット線ソースドライバ13が接続されるとともに、ビット線ソースドライバ13には、電圧生成回路10が接続されている。この電源生成回路10は、ワード線ソースドライバ12およびビット線ソースドライバに1/3VCC、2/3VCCおよびVCCを供給するように構成されている。また、センスアンプ14には、ライトアンプ6およびリードアンプ8が接続されている。また、リードアンプ8は出力バッファ9に接続されているとともに、ライトアンプ6は入力バッファ7に接続されている。また、クロック生成回路15は、ロウアドレスバッファ4、カラムアドレスバッファ5、ライトアンプ6およびリードアンプ8に接続されている。
図2は、本発明の第1実施形態によるメモリセルアレイにおいて、選択WL(選択ワード線)がワード線WL3である場合について、これに接続されたメモリセルが保持するデータを説明するための概略図である。図3は、セル領域の定義を説明するための図である。図4は、本発明の第1実施形態による単純マトリックス方式の強誘電体メモリの読み出し−再書き込み動作を説明するための電圧波形図である。
以下、図2〜図4を参照して、第1実施形態による単純マトリックス方式の強誘電体メモリにおける読み出し−再書き込み動作について説明する。なお、第1実施形態の説明では、図2に示すように、選択WLがワード線WL3であり、非選択WL(非選択ワード線)がワード線WL0〜2および4〜7であるとする。また、この選択WL(ワード線WL3)に接続されたメモリセルのうち、ビット線BL3およびビット線BL5に接続されたメモリセルにはデータ「1」が記憶されており、それ以外のビット線(BL0〜2、4、6、7)に接続されたメモリセルにはデータ「0」が記憶されているとする。なお、以下、データ「1」が記憶されたメモリセルに接続されるビット線BL3およびBL5を「1」リードビット線BL(「1」リードBL)と記載するとともに、データ「0」が記憶されたメモリセルに接続されるビット線BL0〜2、4、6、7を「0」リードビット線BL(「0」リードBL)と記載する。また、図3に示すように、選択WL(WL3)に接続されているメモリセルのうち、データ「0」を記憶しているメモリセル群を第1セル領域、選択WLに接続されているメモリセルのうち、データ「1」を記憶しているメモリセル群を第2セル領域とする。また、非選択WLに接続されたメモリセルのうち、ビット線BL3およびビット線BL5(「1」リードビットBL)に接続されたメモリセル群を第3セル領域、非選択WLに接続されたメモリセルのうち、ビット線BL3およびビット線BL5以外のビット線(「0」リードBL)に接続されたメモリセル群を第4セル領域とする。なお、選択WLに接続された第1および第2セル領域に含まれるメモリセルは、本発明の「選択記憶手段」の一例であり、第3および第4セル領域に含まれるメモリセルは、本発明の「非選択記憶手段」の一例である。
図4に示すように、読み出し−再書き込み動作は、T0〜T62の期間で行われる。また、T0の期間は、全てのワード線WLおよびビット線BLが非活性な状態(スタンバイ状態)の期間である。T1の期間は、読み出し動作を行うための期間である。T3およびT5の期間は、再書き込み動作を行うための期間である。このT3およびT5の期間では、それぞれの期間において互いに逆方向の電界がメモリセルに印加される。T21、T22、T41、T42、T61およびT62は、ワード線WLまたはビット線BLの電圧を順次変化させるための期間である。なお、T1、T21およびT22の期間は、本発明の「遷移期間」の一例である。次に、図3および図4を参照して、T0〜T62の期間での各動作について説明する。
まず、T0のスタンバイ状態の期間では、全てのワード線WL(WL0〜WL7)およびビット線BL(BL0〜BL7)は、それぞれ、VSS(0V)になっている。そして、外部から入力された信号などによって、T0の期間からT1の期間(読み出し動作を行う期間)に移行する。このT1の期間では、外部から入力されたアドレス信号などによって選択された選択WL(WL3)の電圧がVCCに上昇される。このとき、非選択WL(WL0〜2およびWL4〜7)は、VSSを保持する。また、T1の期間のうちの所定の期間、全てのビット線BL(「1」リードBLおよび「0」リードBL:BL0〜BL7)は、VCCとVSSとの中間の不確定な電圧を有するハイインピーダンス状態(オープン状態)となる。これにより、選択WL(WL3)に接続する第1および第2セル領域のメモリセルに記録された「0」データまたは「1」データに対応する電圧が、各ビット線BL0〜BL7に出力されるとともに、各ビット線BL0〜BL7を介してセンスアンプ14(図1参照)に入力される。そして、センスアンプ14に入力される電圧と、別途生成された参照電位とを、センスアンプ14で比較し、増幅することによりメモリセルのデータが「0」データまたは「1」データのどちらであるかの判定を行う。
また、T1の期間のうちビット線BL0〜BL7がハイインピーダンス状態である期間は、第1〜第4セル領域(図3参照)のメモリセルに、それぞれ異なった電圧が印加される。すなわち、第1セル領域のメモリセルには、VCC−Vr0(「0」データ読み出し電圧)の電圧が印加される。また、第2セル領域のメモリセルにはVCC−Vr1(「1」データ読み出し電圧)の電圧が印加される。また、第3セル領域のメモリセルには、−Vr1の電圧が印加されるとともに、第4セル領域のメモリセルには、−Vr0の電圧が印加される。また、T1の期間のうちハイインピーダンス状態が経過した後は、全てのビット線BL0〜BL7をVSSにする。このとき、第1および第2セル領域のメモリセルには、VCCの電圧が印加される一方、第3および第4セル領域のメモリセルには電圧が印加されない。
次に、外部から入力された信号またはメモリ内部で生成された信号などにより、T21の期間に移行する。なお、T21の期間以降のT22〜T62の各期間への移行もT1の期間からT21の期間への移行と同様に、外部から入力された信号またはメモリ内部で生成された信号などにより行われる。この期間T1からT21へ移行するときに、第1実施形態では、選択WL(WL3)と「0」リードBL(BL0〜2、4、6および7)との電圧が、それぞれ、同時に同一の1/3VCCに上昇される。また、非選択WL(WL0〜2およびWL4〜7)および「1」リードBL(BL3およびBL5)の電圧も、それぞれ、同時に1/3VCCに上昇される。これにより、T21の期間では、第1〜第4セル領域の全てのメモリセルのワード線WLおよびビット線BL間の電位差は0Vになる。なお、電圧の伝達が遅延することにより、非選択WL(WL0〜2、4〜7)、「1」リードBL(BL3およびBL5)および「0」リードBL(BL0〜2、4、6および7)の各々からメモリセルに印加される電圧が、1/3VCCになるのがわずかに遅れた場合にも、期間T1から期間T21へ移行する時に、全てのワード線(選択WL(WL3)および非選択WL(WL0〜2、4〜7))と、ビット線BL(「1」リードBL(BL3およびBL5)および「0」リードBL(BL0〜2、4、6および7))との電位差は、1/3VCC以下の範囲にあるので、全てのメモリセルに1/3VCCより大きな電圧が印加されることはない。
次に、T22の期間に移行する。このT22の期間では、選択WL(WL3)、非選択WL(WL0〜2、4〜7)および「1」リードBL(BL3およびBL5)の電圧は、1/3VCCに保持されるとともに、「0」リードBL(BL0〜2、4、6および7)の電圧は2/3VCCに上昇される。このように、本実施形態では、T1〜T22の期間に渡って「0」リードBL(BL0〜2、4、6および7)の電圧が2段階で上昇される。そして、このT22の期間では、第1および第4セル領域のメモリセルに−1/3VCCの電圧が印加されるとともに、第2および第3セル領域のメモリセルに印加される電圧は0Vに保持される。
次に、メモリセルに対して1回目の再書き込み動作を行うT3の期間に移行する。第1実施形態では、図4に示すように、このT3の期間の長さは、T1〜T22の各期間の長さの2倍の長さに設定されている。また、T3の期間では、選択WL(WL3)の電圧が再びVCCに上昇される。また、非選択WL(WL0〜2、4〜7)および「0」リードBL(BL0〜2、4、6および7)の電圧は、それぞれ、1/3VCCおよび2/3VCCに保持されるとともに、「1」リードBL(BL3およびBL5)の電圧は、VSSに低下される。これにより、「1」リードBL(BL3およびBL5)に接続される第2セル領域のメモリセルにVCCの電圧が印加されるので、第2セル領域のメモリセルに対して「0」データの再書き込みが行われる。このT3の期間は、T1〜T22の各期間の長さの2倍の長さを有するように設定されているので、第2セル領域のメモリセルに対して「0」データを確実に再書き込みすることができる。一方、第1および第3セル領域のメモリセルには、1/3VCCが印加されるとともに、第4セル領域のメモリセルには、−1/3VCCが印加される。
次に、T41の期間に移行する。このT41の期間では、選択WL(WL3)の電圧を1/3VCCに低下させるとともに、非選択WL(WL0〜2、4〜7)の電圧を1/3VCCに保持する。また、「1」リードBL(BL3およびBL5)の電圧を1/3VCCに上昇させるとともに、「0」リードBL(BL0〜2、4、6および7)の電圧を2/3VCCに保持する。これにより、第1セル領域のメモリセルには、−1/3VCCの電圧が印加されるとともに、第2および第3セル領域のメモリセルには、0Vの電圧が印加される。また、第4セル領域のメモリセルに印加される電圧は、−1/3VCCに保持される。
次に、T42の期間に移行する。このT42の期間では、選択WL(WL3)の電圧を1/3VCCに保持するとともに、非選択WL(WL0〜2、4〜7)の電圧を2/3VCCに上昇させる。また、「1」リードBL(BL3およびBL5)の電圧を1/3VCCに保持するとともに、「0」リードBL(BL0〜2、4、6および7)の電圧を1/3VCCに低下させる。これにより、第1セル領域のメモリセルには、0Vの電圧が印加されるとともに、第2セル領域のメモリセルに印加される電圧は、0Vに保持される。また、第3および第4セル領域のメモリセルには、1/3VCCの電圧が印加される。なお、電圧の伝達が遅延することにより「0」リードBL(BL0〜2、4、6および7)および非選択WL(WL0〜2、4〜7)の各々からメモリセルに印加される電圧が、1/3VCCおよび2/3VCCになるのがわずかに遅れた場合にも、期間T41から期間T42へ移行する時に全てのワード線(選択WL(WL3)および非選択WL(WL0〜2、4〜7))と、ビット線BL(「1」リードBL(BL3およびBL5)および「0」リードBL(BL0〜2、4、6および7))との電位差は、1/3VCC以下の範囲にあるので、全てのメモリセルに1/3VCCより大きな電圧が印加されることはない。
次に、メモリセルに対して2回目の再書き込み動作を行うためのT5の期間に移行する。第1実施形態では、図4に示すように、このT5の期間の長さは、T1〜T22、T41およびT42の各期間の長さの2倍の長さに設定されている。また、T5の期間では、選択WL(WL3)の電圧をVSSに低下させるとともに、非選択WL(WL0〜2、4〜7)の電圧を2/3VCCに保持する。また、「1」リードBL(BL3およびBL5)の電圧をVCCに上昇させるとともに、「0」リードBL(BL0〜2、4、6および7)の電圧を1/3VCCに保持する。これにより、第1セル領域のメモリセルには、−1/3VCCが印加されるとともに、第2セル領域のメモリセルには、−VCCが印加される。このため、第2セル領域のメモリセルには、「1」データが再書き込みされる。このT5の期間は、T1〜T22、T41およびT42の各期間の長さの2倍の長さを有するように設定されているので、第2セル領域のメモリセルに対して「0」データを確実に再書き込みすることができる。また、第1および第3セル領域のメモリセルには、それぞれ、−1/3VCCの電圧が印加されるとともに、第4セル領域のメモリセルには、1/3VCCの電圧が印加される。これにより、第1および第3セル領域のメモリセルには、1回目の再書き込み動作(T3の期間)で与えられた1/3VCCと逆の電圧である−1/3VCCが印加されるとともに、第4セル領域のメモリセルには、1回目の再書き込み動作(T3の期間)で印加された−1/3VCCと逆の電圧である1/3VCCが印加されるので、第1、第3および第4セル領域のメモリセルにおけるディスターブがキャンセルされる。
次に、T61の期間に移行する。このT61の期間では、選択WL(WL3)の電圧を1/3VCCに上昇させるとともに、非選択WL(WL0〜2、4〜7)の電圧を1/3VCCに保持する。また、「1」リードBL(BL3およびBL5)の電圧を1/3VCCに低下させるとともに、「0」リードBL(BL0〜2、4、6および7)の電圧を1/3VCCに保持する。これにより、第1および第2セル領域のメモリセルには、0Vの電圧が印加される。また、第3セル領域のメモリセルには、1/3VCCの電圧が印加されるとともに、第4セル領域のメモリセルに印加される電圧は、1/3VCCに保持される。
次に、T62の期間に移行する。このT62の期間では、選択WL(WL3)、「1」リードBL(BL3およびBL5)および「0」リードBL(BL0〜2、4、6および7)の電圧を1/3VCCに保持するとともに、非選択WL(WL0〜2、4〜7)の電圧を1/3VCCに低下させる。これにより、全てのワード線(WL0〜WL7)およびビット線(BL0〜BL7)の電圧は、1/3VCCになる。このため、第1〜第4セル領域の全てのメモリセルに印加される電圧は、0Vになる。
最後に、スタンバイ状態であるT0の期間に移行する。このT0の期間では、上記したように、全てのワード線WL0〜7およびビット線BL0〜7の電圧がVSSに低下されるので、第1〜第4セル領域のすべてのメモリセルに印加される電圧が0Vになる。このT0の期間の後、全てのメモリセルは、次の読み出し−再書き込み動作(T1〜T62)が開始されるまで0Vのスタンバイ状態に保持される。
図5に、第1実施形態によるメモリのワード線WLおよびビット線BLに電圧(VSS、1/3VCC、2/3VCCおよびVCC)を供給するために用いられる内部信号の電圧波形図を示す。図5中において、CLKは、クロック生成回路15(図1参照)からステートマシン回路11(図1参照)に入力されるクロック信号であり、CSBは、外部からステートマシン回路11に入力される反転チップ選択信号である。この反転チップ選択信号CSBがLレベルになることにより、ステートマシン回路11が活性化される。また、STT1〜5は、それぞれ、ステートマシン回路11により生成されるステート信号であり、このステート信号STT1〜5は、ステートマシン回路11からワード線ソースドライバ12およびビット線ソースドライバ13に供給される。また、CUPおよびCUPBは、それぞれ、ステートマシン回路11内で生成されるカウントアップ信号およびカウントアップ信号の反転信号である反転カウントアップ信号である。
また、XSE3B、XSE1およびXSE0は、それぞれ、選択WL(WL3)にVSS、1/3VCCおよびVCCのいずれかの電圧を選択して供給するために用いられるワード線ソース制御信号であり、ワード線ソースドライバ12(図1参照)にSTT1〜5が供給されることによりワード線ソースドライバ12の内部で生成される。また、XUE2B、XUE1およびXUE0は、それぞれ、非選択WL(WL0〜2、4〜7)にVSS、1/3VCCおよび2/3VCCのいずれかの電圧を選択して供給するために用いられるワード線ソース制御信号であり、ワード線ソース制御信号XSE3B、XSE1およびXSE0と同様にしてワード線ソースドライバ12の内部で生成される。
また、YHE3B、YHE1およびYHE0は、Hレベルのデータを読み出したビット線BL(「1」リードBL:BL3およびBL5)に、センスアンプを介してVSS、1/3VCCおよびVCCのいずれかの電圧を選択して供給するために用いられるビット線ソース制御信号である。このビット線ソース制御信号YHE3B、YHE1およびYHE0は、ビット線ソースドライバ13(図1参照)にステート信号STT1〜5が供給されることによりビット線ソースドライバ13の内部で生成される。また、YLE2B、YLE1およびYLE0は、Lレベルのデータを読み出したビット線BL(「1」リードBL:BL3およびBL5)に、センスアンプを介してVSS、1/3VCCおよび2/3VCCのいずれかの電圧を選択して供給するために用いられるビット線ソース制御信号である。このビット線ソース制御信号YLE2B、YLE1およびYLE0は、ビット線ソースドライバ13にステート信号STT1〜5が供給されることによりビット線ソースドライバ13の内部で生成される。なお、図5に示す電圧波形図では、クロック信号CLKを立ち上げる時に、反転チップ選択信号CSBがLレベルである場合に、ワード線WLおよびビット線BLがスタンバイ状態(期間T0)から動作状態(期間T1〜T62)に移行するように上記した各内部信号を構成している。
次に、図5を参照して、各内部信号の動作について説明する。まず、反転チップ選択信号CSBがLレベルのときに、クロック信号CLKがHレベルになることにより、ステート信号STT1はHレベルに立ち上がる。そして、クロック信号CLKが順次Hレベルになるのに応じて、ステート信号STT2〜4は、順次Hレベルに立ち上がる。そして、ステート信号STT4がHレベルに立ち上がった後、2つ目のHレベルのクロック信号CLKに応じて、ステート信号STT5がHレベルに立ち上がる。すなわち、ステート信号STT5の立ち上りは、ステート信号STT4の立ち上りに対して、Hレベルのクロック信号CLK2つ分遅延する。これにより、ステート信号STT5の立ち上りの遅延量は、前段のステート信号に対してHレベルのクロック信号CLK1つ分遅延するステート信号STT2〜4の立ち上りの遅延量の2倍になる。なお、ステート信号STT2〜STT4は、本発明の「第1の信号」の一例であり、ステート信号STT4およびSTT5は、本発明の「第2の信号」の一例である。
そして、ステート信号STT5がHレベルに立ち上がったクロック信号CLKの次のHレベルのクロック信号CLKに応じて、ステート信号STT1はLレベルに立ち下がるとともに、さらに次のHレベルのクロック信号CLKに応じて、ステート信号STT2はLレベルに立ち下がる。そして、ステート信号STT2がLレベルに立ち下がった後、2つ目のHレベルのクロック信号CLKに応じて、ステート信号STT3がLレベルに立ち下がる。すなわち、ステート信号STT3の立ち下りは、ステート信号STT2の立ち下りに対して、Hレベルのクロック信号CLK2つ分遅延する。これにより、ステート信号STT3の立ち上りの遅延量は、前段のステート信号に対してHレベルのクロック信号CLK1つ分遅延するステート信号STT1およびSTT2による立ち下りの遅延量の2倍になる。
この後、ステート信号STT4および5は、クロック信号CLKが順次Hレベルになるのに応じて、順次Lレベルに立ち下がる。このように、ステート信号STT1〜5がクロック信号CLKに応じてHレベルまたはLレベルになることにより、図5に示すように、ステート信号STT1〜5のHレベルまたはLレベルの組み合わせは、10通りの組み合わせ(図5中のA〜Jのそれぞれの期間の組み合わせ)になる。このステート信号STT1〜5の10通りの組み合わせ(A〜J)により上記したT0〜T62の各期間が特定される。そして、その特定された期間に応じたワード線ソース制御信号XSE3B、XSE1、XSE0、XUE2B、XUE1およびXUE0と、ビット線ソース制御信号YHE3B、YHE1、YHE0、YLE2B、YLE1およびYLE0とが、それぞれ、ワード線ソースドライバ12およびビット線ソースドライバ13で生成される。
第1実施形態では、上記のように、1回目の再書き込み動作が行われる期間T3の前の期間T21およびT22において、「0」リードBL(BL0〜2、4、6および7)の電圧を1/3VCCずつ2段階で立ち上げることによって、1回目の再書き込み動作が行われる期間T3において、選択WL(WL3)をVCCに立ち上げる時に、既に「0」リードBLの電圧を再書き込み動作時の2/3VCCにしておくことができるので、「0」リードBLを介して電圧が伝達されるのがわずかに遅延した場合にも、選択WLと「0」リードBLとの電位差が、再書き込み動作が行われる時の選択WLと「0」リードBLとの電位差(1/3VCC)より大きくなるのを抑制することができる。このため、第1セル領域のメモリセルに、再書き込み動作が行われる時に印加される1/3VCCより大きな電圧が印加されるのを抑制することができる。これにより、再書き込み動作が行われる時に印加される1/3VCCより大きな電圧が印加されることに起因する第1セル領域のメモリセルのディスターブ現象を抑制することができる。
また、第1実施形態では、1回目の書き込み動作時(期間T3)に第1および第3セル領域のメモリセルと、第4セル領域のメモリセルとに対して、それぞれ、1/3VCCの電圧と−1/3VCCの電圧とを印加するとともに、2回目の書き込み動作時(期間T5)に第1および第3セル領域のメモリセルと、第4セル領域のメモリセルとに対して、それぞれ、−1/3VCCの電圧と1/3VCCの電圧とを印加することによって、第1、第3および第4セル領域のメモリセルに互いに逆方向の電圧(±1/3VCC)が1回ずつ印加されるため、読み出し動作および再書き込み動作を通じて、第1、第3および第4セル領域のメモリセルにおける分極劣化を抑制することができる。これにより、読み出し動作および再書き込み動作を通じて、第1、第3および第4セル領域のメモリセルにおけるディスターブ現象を抑制することができる。
また、第1実施形態では、再書き込み動作のための期間T3およびT5の長さを、T1〜T22の各期間の長さの2倍の長さにすることによって、メモリの読み出しおよび再書き込み動作を高速化するために、T1〜T62の各期間を生成するためのクロック信号CLKのパルス幅を小さくした場合に、T1〜T62の各期間の長さが短くなった場合にも、第2セル領域(図3参照)のメモリセルに再書き込みを行うために必要な長さの期間を確保することができる。これにより、メモリの動作を高速化しながら、第2セル領域のメモリセルに対して確実にデータの再書き込みを行うことができる。
なお、ワード線WLおよびビット線BLに対する電圧の印加方法の他の例として、図6に示すように、読み出し動作を行う期間T1の後の期間T2に選択WL(WL3)および「0」リードBL(BL0〜2、4、6および7)(図3参照)の電圧を、それぞれ、VSSにするとともに、期間T2から再書き込み動作を行うための期間T3に移行するときに、選択WL(WL3)および「0」リードBL(BL0〜2、4、6および7)の電圧を、それぞれ、同時にVCCおよび2/3VCCにすることも考えられる。この場合には、図7に示すa状態のように選択WL(WL3)および「0」リードBL(BL0〜2、4、6および7)の電圧が、完全に同一のタイミングで上昇すれば、選択WLと「0」リードBLとの電位差V(WL)−V(BL)が1/3VCCより大きくなることはない。したがって、このa状態の場合には、選択WL(WL3)と「0」リードBL(BL0〜2、4、6および7)に接続される第1セル領域のメモリセルに1/3VCCより大きな電圧が印加されることはない。
しかしながら、「0」リードBL(BL0〜2、4、6および7)は、実際には、所定の長さを有しているので、ビット線ソースドライバ13からセンスアンプ14を介して「0」リードBL(BL0〜2、4、6および7)の端部に供給された電圧が、中央部まで伝達されるのにある程度の時間が必要となる。これにより、「0」リードBL(BL0〜2、4、6および7)の中央部に接続されるメモリセルでは、端部に接続されるメモリセルに比べて、電圧が印加されるタイミングがわずかに遅延する。この場合には、図7に示すb状態のように、選択WL(WL3)と「0」リードBL(BL0〜2、4、6および7)との電位差V(WL)−V(BL)が1/3VCCより大きな電圧(最大VCC)になるので、「0」リードBL(BL0〜2、4、6および7)の中央部に接続されるメモリセルには、1/3VCCより大きな電圧が印加される。このように、図6に示した他の例では、1/3VCCより大きな電圧が、再書き込み動作が行われる度に印加されることにより、「0」リードBL(BL0〜2、4、6および7)の中央部に接続されるメモリセルでは、図30に示すように、ディスターブ現象によるデータの破壊が生じる。
これに対して、図4および図5に示したような電圧波形図に沿ってデータの読み出し−書き込み動作を行う第1実施形態では、上記したように、再書き込み動作が行われる期間T3(図5参照)の前の期間T22において、「0」リードBL(BL0〜2、4、6および7)の電圧が2/3VCCに立ち上げられるので、図6に示す他の例による電圧の印加方法と異なり、電圧の伝達がわずかに遅延した場合にも選択WL(WL3)と「0」リードBL(BL0〜2、4、6および7)との電位差が1/3VCCより大きくなることはない。これにより、第1実施形態では、1/3VCCより大きな電圧が印加されることに起因する第1セル領域のメモリセルのディスターブ現象を抑制することができる。
次に、上記した種々の内部信号(ステート信号STT1〜5、カウントアップ信号CUP、反転カウントアップ信号CUPB、ワード線ソース制御信号XSE3B〜0、XUE2B〜0、および、ビット線ソース制御信号YHE3B〜0、YLE2B〜0)を生成するための回路の構成について説明する。図8は、ステート信号STT1〜5、カウントアップ信号CUPおよび反転カウントアップ信号CUPBを生成するステートマシン回路11の構成を示した回路図である。なお、このステートマシン回路11は、本発明の「制御回路」および「クロック制御回路部」の一例である。また、ステートマシン回路11は、図8に示すように、6つのディレイフリップフロップ回路16a〜16f(以下、DFF回路16a〜16fという)と、3つのセレクタ回路17〜19と、8つのNAND回路20〜27と、2つのOR回路28および29と、1つのAND回路30と、1つのNOR回路31とを備えている。
DFF回路16a〜16fには、それぞれ、クロック信号CLKと反転リセット信号RSTBとが供給される。なお、反転リセット信号RSTBは、DFF回路16a〜16fの入力端子/Rから入力される。また、DFF回路16aの入力端子Dには、セレクタ回路17の出力信号が入力される。また、DFF回路16aの出力端子QTからは、ステート信号STT1が出力される。このステート信号STT1は、セレクタ回路17の「0」側、NAND回路18および次段のDFF回路16bに入力される。また、DFF回路16aの出力端子QBからは、ステート信号STT1の反転信号である反転ステート信号STT1Bが出力される。この反転ステート信号STT1Bは、セレクタ回路17の「1」側に入力される。また、DFF回路16bの出力端子QTからは、ステート信号STT2が出力されるとともに、DFF回路16bの出力端子QBからは、ステート信号STT2の反転信号である反転ステート信号STT2Bが出力される。このステート信号STT2は、NAND回路22に入力される一方、反転ステート信号STT2Bは、NAND回路23に入力される。また、NAND回路22の出力信号は、NAND回路24に入力される。また、NAND回路23の出力信号は、OR回路28およびNAND回路30に入力されるとともに、OR回路28の出力は、NAND回路24に入力される。また、NAND回路24の出力信号は、セレクタ回路18に入力される。また、セレクタ回路18の出力信号は、DFF回路16cの入力端子Dに入力される。
DFF回路16cの出力端子QTからは、ステート信号STT3が出力されるとともに、DFF回路16cの出力端子QBからは、ステート信号STT3の反転信号である反転ステート信号STT3Bが出力される。このステート信号STT3は、NAND回路23、セレクタ回路18の「0」側およびDFF回路16dの入力端子Dに入力される一方、反転ステート信号STT3Bは、NAND回路22およびセレクタ回路18の「1」側に入力される。また、DFF回路16dの出力端子QTからは、ステート信号STT4が出力されるとともに、DFF回路16dの出力端子QBからは、ステート信号STT4の反転信号である反転ステート信号STT4Bが出力される。このステート信号STT4は、NAND回路25に入力される一方、反転ステート信号STT4Bは、NAND回路26に入力される。また、NAND回路25の出力信号は、OR回路29およびNAND回路30に入力されるとともに、OR回路29の出力は、NAND回路27に入力される。また、NAND回路26の出力信号は、NAND回路27に入力される。また、NAND回路27の出力信号は、セレクタ回路19に入力される。また、セレクタ回路19の出力信号は、DFF回路16eの入力端子Dに入力される。
DFF回路16eの出力端子QTからは、ステート信号STT5が出力されるとともに、DFF回路16eの出力端子QBからは、ステート信号STT5の反転信号である反転ステート信号STT5Bが出力される。このステート信号STT5は、NAND回路26、セレクタ回路19の「0」側およびNAND回路20に入力される一方、反転ステート信号STT5Bは、NAND回路25およびセレクタ回路19の「1」側に入力される。また、AND回路30の出力信号は、NOR回路31に入力される。また、NOR回路31の出力信号は、DFF回路16fの入力端子Dに入力される。このDFF回路16fの出力端子QTからは、カウントアップ信号CUPが出力されるとともに、DFF回路16fの出力端子QBからは、カウントアップ信号CUPの反転信号である反転カウントアップ信号CUPBが出力される。このカウントアップ信号CUPは、NOR回路31に入力される一方、反転カウントアップ信号CUPBは、OR回路28および29に入力される。また、ステート信号STT1〜STT5は、それぞれ、DFF回路16a〜16eの各々の出力端子QTから外部へ出力されるとともに、反転ステート信号STT1B〜STT5Bは、それぞれ、DFF回路16a〜16eの各々の出力端子QBから外部へ出力される。
次に、図5および図8を参照して、第1実施形態によるステートマシン回路の動作について説明する。
第1実施形態によるステートマシン回路11では、スタンバイ状態において、DFF回路16a〜16fにLレベルの反転リセット信号RSTBが入力されることにより、DFF回路16a〜16fから出力されるステート信号STT1〜STT5およびカウントアップ信号CUPは、全てLレベルになる。このとき、NAND回路20には、Lレベルのステート信号STT1およびSTT5が入力されるので、NAND回路20からNAND回路21へHレベルの信号が入力される。この状態で、Hレベルの反転チップ選択信号CSBがNAND回路21に入力される。これにより、NAND回路21からセレクタ回路17へLレベルの信号が入力される。このため、セレクタ回路17の入力が「0」側に切り替わるので、DFF回路16aから出力されたLレベルのステート信号STT1がセレクタ回路17を介してDFF回路16aに供給される。これにより、DFF回路16aから出力されるステート信号STT1はLレベルに保持されるので、ステート信号STT1が入力されるDFF回路16bから出力されるステート信号STT2はLレベルに保持される。また、このスタンバイ状態では、DFF回路16c〜16fの各々から出力されるステート信号STT3〜STT5およびカウントアップ信号CUPもLレベルに保持される。また、DFF回路16a〜16fの各々から出力される反転ステート信号STT1B〜STT5Bおよび反転カウントアップ信号CUPBはHレベルに保持される。
次に、NAND回路20からNAND回路21へHレベルの信号が入力された状態で、Lレベルの反転チップ選択信号CSBがNAND回路21に入力される。これにより、NAND回路21からセレクタ回路17へHレベルの信号が入力される。このため、セレクタ回路17の入力が「1」側に切り替わるので、DFF回路16aから出力されたHレベルの反転ステート信号STT1Bがセレクタ回路17を介してDFF回路16aに供給される。この後、DFF回路16aにHレベルのクロック信号CLKが入力されるのに伴って、DFF回路16aからHレベルのステート信号STT1が出力される。このHレベルのステート信号STT1は、DFF回路16bに入力される。次に、DFF回路16bに入力されるクロック信号CLKがLレベルに低下した後、Hレベルに上昇することによって、DFF回路16bからHレベルのステート信号STT2が出力される。
そして、Hレベルのステート信号STT2は、NAND回路22に入力される。また、NAND回路22には、DFF回路16cからHレベルの反転ステート信号STT3Bが入力されているので、NAND回路22からNAND回路24へLレベルの信号が入力される。一方、DFF回路16bからLレベルの反転ステート信号STT2BがNAND回路23に入力される。また、NAND回路23には、DFF回路16cからLレベルのステート信号STT3が入力されているので、NAND回路23からHレベルの信号がOR回路28に入力される。この時、OR回路28には、DFF回路16fからHレベルの反転カウントアップ信号CUPBが入力されているので、OR回路28からNAND回路24にHレベルの信号が入力される。このため、NAND回路24からセレクタ回路18にHレベルの信号が入力される。これにより、セレクタ回路18の入力は、「1」側に切り替わるので、DFF回路16cから出力されたHレベルの反転ステート信号STT3Bがセレクタ回路18を介してDFF回路16cに供給される。そして、次に、DFF回路16cに入力されるクロック信号CLKがLレベルに低下した後、Hレベルに上昇することによって、DFF回路16cからHレベルのステート信号STT3が出力される。そして、Hレベルのステート信号STT3は、DFF回路16dに入力される。そして、次に、DFF回路16dに入力されるクロック信号CLKがLレベルに低下した後、Hレベルに上昇することによって、DFF回路16dからHレベルのステート信号STT4が出力される。
そして、Hレベルのステート信号STT4は、NAND回路25に入力される。また、NAND回路25には、DFF回路16eからHレベルの反転ステート信号STT5Bが入力されているので、NAND回路25からOR回路29へLレベルの信号が入力される。この時、OR回路29には、DFF回路16fからHレベルの反転カウントアップ信号CUPBが入力されているので、OR回路29からNAND回路27へHレベルの信号が入力される。一方、DFF回路16dからLレベルの反転ステート信号STT4BがNAND回路26に入力される。また、NAND回路26には、DFF回路16eからLレベルのステート信号STT5が入力されているので、NAND回路26からHレベルの信号がNAND回路27に入力される。このため、NAND回路27からセレクタ回路19にLレベルの信号が入力される。これにより、セレクタ回路19の入力は、「0」側に保持されるので、DFF回路16eから出力されたLレベルのステート信号STT5がセレクタ回路19を介してDFF回路16eに供給される。これにより、次に、DFF回路16eに入力されるクロック信号CLKがLレベルに低下した後、Hレベルに上昇する場合にも、DFF回路16eから出力されるステート信号STT5は、Lレベルに保持される。
また、NAND回路25から出力されたLレベルの信号は、AND回路30にも入力される。この時、AND回路30には、NAND回路23のHレベルの出力信号も入力されているので、AND回路30からNOR回路31へLレベルの信号が入力される。このNOR回路31には、DFF回路16fからLレベルのカウントアップ信号CUPが入力されているので、NOR回路31からDFF回路16fにHレベルの信号が入力される。これにより、ステート信号STT5がLレベルに保持される際のHレベルのクロック信号CLKがDFF回路16fに入力されることによって、DFF回路16fからHレベルのステート信号CUPと、Lレベルの反転カウントアップ信号CUPBとが出力される。
そして、Lレベルの反転カウントアップ信号CUPBは、OR回路29に入力される。このOR回路29には、NAND回路25からLレベルの信号が入力されているので、OR回路25からLレベルの信号がNAND回路27に入力される。このNAND回路27には、NAND回路26からHレベルの信号が入力されているので、NAND回路27からHレベルの信号がセレクタ回路19に入力される。これにより、セレクタ回路19の入力が「1」側に切り替わるので、DFF回路16eから出力されたHレベルの反転ステート信号STT5Bがセレクタ回路19を介して、DFF回路16eに供給される。これにより、ステート信号STT3がHレベルに保持される際のHレベルのクロック信号CLKがDFF回路16fに入力されることによって、そして、次に、DFF回路16eに入力されるクロック信号CLKがLレベルに低下した後、Hレベルに上昇することによって、DFF回路16eからHレベルのステート信号STT5が出力される。このようにして、ステート信号STT5のHレベルへの立ち上りは、ステート信号STT4のHレベルへの立ち上りから、2回のHレベルのクロック信号CLKの期間分遅延される。
また、DFF回路16eからLレベルの反転ステート信号STT5Bが出力される。このLレベルの反転ステート信号STT5Bは、NAND回路25に入力される。このNAND回路25には、DFF回路16dからHレベルのステート信号STT4が入力されているので、NAND回路25からHレベルの信号がAND回路30に入力される。このAND回路30には、NAND回路23からHレベルの信号が入力されているので、AND回路30からNOR回路31にHレベルの信号が入力される。このNOR回路31には、DFF回路16fからHレベルのカウントアップ信号CUPが入力されているので、NOR回路31からDFF回路16fにLレベルの信号が入力される。これにより、ステート信号STT4がHレベルに立ち上がる際のHレベルのクロック信号CLKがDFF回路16fに入力されることによって、DFF回路16fからLレベルのカウントアップ信号CUPと、Hレベルの反転カウントアップ信号CUPBとが出力される。
一方、DFF回路16eから出力されるHレベルのステート信号STT5は、NAND回路20に入力される。このNAND回路20には、DFF回路16aからHレベルのステート信号STT1が入力されているので、NAND回路20からLレベルの信号が出力される。これにより、NAND回路21には、NAND回路20からLレベルの信号が入力されるとともに、Hレベルの反転チップ選択信号CSBが入力されるので、NAND回路21からセレクタ回路17へHレベルの信号が入力される。これにより、セレクタ回路17の入力が「1」側に切り替わるので、DFF回路16aから出力されたLレベルの反転ステート信号STT1Bがセレクタ回路17を介してDFF回路16aに供給される。この後、DFF回路16aに入力されるクロック信号CLKがLレベルに低下した後、Hレベルに上昇することによって、DFF回路16aからLレベルのステート信号STT1が出力される。このLレベルのステート信号STT1は、DFF回路16bに入力される。そして、次に、DFF回路16bに入力されるクロック信号CLKがLレベルに低下した後、Hレベルに上昇することによって、DFF回路16bからLレベルのステート信号STT2と、Hレベルのステート信号STT2Bとが出力される。
そして、Lレベルのステート信号STT2は、NAND回路22に入力される。このNAND回路22には、DFF回路16cからLレベルの反転ステート信号STT3Bが入力されているので、NAND回路22からNAND回路24へHレベルの信号が入力される。一方、DFF回路16bから出力されたHレベルの反転ステート信号STT2Bは、NAND回路23に入力される。また、NAND回路23には、DFF回路16cからHレベルのステート信号STT3が入力されているので、NAND回路23からLレベルの信号がOR回路28に入力される。この時、OR回路28には、DFF回路16fからHレベルの反転カウントアップ信号CUPBが入力されているので、OR回路28からNAND回路24へHレベルの信号が入力される。このため、NAND回路24からセレクタ回路18にLレベルの信号が入力される。これにより、セレクタ回路18の入力は、「0」側に保持されるので、DFF回路16cから出力されたHレベルのステート信号STT3がセレクタ回路18を介してDFF回路16cに供給される。このため、次に、DFF回路16cに入力されるクロック信号CLKがLレベルに低下した後、Hレベルに上昇する場合にも、DFF回路16cから出力されるステート信号STT3は、Hレベルに保持される。
また、NAND回路23から出力されたLレベルの信号は、AND回路30にも入力される。この時、AND回路30には、NAND回路25からHレベルの信号が入力されているので、AND回路30からNOR回路31へLレベルの信号が入力される。このNOR回路31には、DFF回路16fからLレベルのカウントアップ信号CUPが入力されているので、NOR回路31からDFF回路16fにHレベルの信号が入力される。これにより、ステート信号STT3がHレベルに保持される際のHレベルのクロック信号CLKがDFF回路16fに入力されることによって、DFF回路16fからHレベルのカウントアップ信号CUPと、Lレベルの反転カウントアップ信号CUPBとが出力される。
そして、Lレベルの反転カウントアップ信号CUPBは、OR回路28に入力される。このOR回路28には、NAND回路23からLレベルの信号が入力されているので、OR回路28からNAND回路24にLレベルの信号が入力される。このNAND回路24には、NAND回路22からHレベルの信号が入力されているので、NAND回路24からHレベルの信号がセレクタ回路18に入力される。これにより、セレクタ回路18の入力が「1」側に切り替わるので、DFF回路16cから出力されたLレベルの反転ステート信号STT3Bがセレクタ回路18を介して、DFF回路16cに供給される。そして、次に、DFF回路16cに入力されるクロック信号CLKがLレベルに低下した後、Hレベルに上昇することによって、DFF回路16cからLレベルのステート信号STT3が出力される。このようにして、ステート信号STT3のLレベルへの立ち下りは、ステート信号STT2のLレベルへの立ち下りから、2回のHレベルのクロック信号CLKの期間分遅延される。
この後、上記したステート信号STT4およびSTT5をHレベルに立ち上げる際の動作と同様にして、ステート信号STT3のLレベルへの立ち下げに対して1クロック期間分遅延させてステート信号STT4をLレベルに立ち下げるとともに、さらに1クロック期間分遅延させてステート信号STT5をLレベルに立ち下げる。ただし、このときの動作は、上記したステート信号STT4およびSTT5をHレベルに立ち上げる際の動作における各信号のHレベルとLレベルとを入れ替えた動作を行う。
図9〜図13は、図8に示したステートマシン回路11の変形例の構成を説明するための回路図である。第1実施形態によるメモリには、図8に示すステートマシン回路11の代わりに、図9に示すようなステートマシン回路91を用いることができる。なお、このステートマシン回路91は、本発明の「制御回路」の一例である。このステートマシン回路91では、上記したクロック同期型のステートマシン回路11(図8参照)と異なり、Lレベルの反転チップ選択信号CSBが供給されるのに応じて、ステートマシン回路91を構成する遅延回路96a〜96eのそれぞれの内部でクロック信号を用いることなく、前段の遅延回路の出力信号から遅延した出力信号を後段の遅延回路が順次生成するように構成されている。なお、遅延回路96a〜96eは、本発明の「遅延回路部」の一例である。
具体的には、このステートマシン回路91は、図9に示すように、5つの遅延回路96a〜96eと、2つのNAND回路97および98と、1つのインバータ回路99とによって構成されている。遅延回路96a〜96dのそれぞれから出力されるステート信号STT1〜STT4は、後段の遅延回路96b〜96eに入力される。また遅延回路96aには、NAND回路97の出力信号が入力される。また、遅延回路96eから出力されるステート信号STT5は、インバータ回路99に入力される。また、インバータ回路99の出力信号、反転リセット信号RSTBおよびNAND回路97の出力信号は、NAND回路98に入力される。また、NAND回路97には、NAND回路98の出力信号および反転チップ選択信号CSBが入力される。
また、遅延回路96cは、図10に示すように、構成の異なる2種類のインバータ回路96fおよび96gを交互に直列に接続するとともに、ステート信号STT2の入力側にインバータ回路96fを配置することによって構成されている。また、遅延回路96eは、図11に示すように、2種類のインバータ回路96fおよび96gを交互に直列に接続するとともに、ステート信号STT4の入力側にインバータ回路96gを配置することによって構成されている。
また、インバータ回路96fは、図12に示すように、pチャネルトランジスタ96hおよびnチャネルトランジスタ96iからなるCMOSインバータによって構成されている。また、pチャネルトランジスタ96hは、ゲート長(GL)に比べて、ゲート幅(GW)が小さくなるように構成されているとともに、nチャネルトランジスタ96iは、ゲート長(GL)に比べて、ゲート幅(GW)が大きくなるように構成されている。これにより、インバータ回路96fは、入力信号の立ち下りに対して出力信号の立ち上りが遅くなるとともに、入力信号の立ち上りに対して出力信号の立ち下りが速くなるように構成されている。一方、インバータ回路96gは、図13に示すように、pチャネルトランジスタ96jおよびnチャネルトランジスタ96kからなるCMOSインバータによって構成されている。また、pチャネルトランジスタ96jは、ゲート長(GL)に比べて、ゲート幅(GW)が大きくなるように構成されているとともに、nチャネルトランジスタ96kは、ゲート長(GL)に比べて、ゲート幅(GW)が小さくなるように構成されている。これにより、インバータ回路96gは、入力信号の立ち下りに対して出力信号の立ち上りが速くなるとともに、入力信号の立ち上りに対して出力信号の立ち下りが遅くなるように構成されている。このように構成することによって、遅延回路96cでは、入力信号(ステート信号STT2)の立ち下りに対する出力信号(ステート信号STT3)の立ち下りの遅延量が、入力信号(ステート信号STT2)の立ち上りに対する出力信号(ステート信号STT3)の立ち上りの遅延量に比べて約2倍に増加されている。また、遅延回路96eでは、入力信号(ステート信号STT4)の立ち上りに対する出力信号(ステート信号STT5)の立ち上りの遅延量が、入力信号(ステート信号STT4)の立ち下りに対する出力信号(ステート信号STT5)の立ち下りの遅延量に比べて約2倍に増加されている。
また、遅延回路96a、96bおよび96dは、ゲート長(GL)およびゲート幅(GW)が実質的に同じ大きさに形成されたpチャネルトランジスタおよびnチャネルトランジスタからなるCMOSインバータによって構成されている。これにより、遅延回路96a、96bおよび96dでは、入力信号の立ち下りに対する出力信号の立ち上りの遅延量と、入力信号の立ち上りに対する出力信号の立ち下りの遅延量とが実質的に同じになるように構成されている。また、遅延回路96eによる入力信号(ステート信号STT4)の立ち上りに対する出力信号(ステート信号STT5)の立ち上りの遅延量は、遅延回路96b〜96dの各々による入力信号(ステート信号STT1〜3)の立ち上りに対する出力信号(ステート信号STT2〜4)の立ち上りの遅延量の約2倍になるように構成されている。また、遅延回路96cによる入力信号(ステート信号STT2)の立ち下りに対する出力信号(ステート信号STT3)の立ち下りの遅延量は、遅延回路96b〜96dの各々による入力信号(ステート信号STT1〜3)の立ち上りに対する出力信号(ステート信号STT2〜4)の立ち上りの遅延量、および、遅延回路96b、96dおよび96eの各々による入力信号(ステート信号STT1、STT3およびSTT4)の立ち下りに対する出力信号(ステート信号STT2、STT4およびSTT5)の立ち下りの遅延量の約2倍になるように構成されている。
この第1実施形態の変形例によるステートマシン回路91を用いれば、再書き込みのための期間T3の始点を設定するステート信号STT4の立ち上りに対する終点を設定するステート信号STT5の立ち上りの遅延量と、期間T5の始点を設定するステート信号STT2の立ち下りに対する終点を設定するステート信号STT3の立ち下りの遅延量とを、それぞれ、期間T1〜T22の始点を設定する前段のステート信号(STT1〜3)の立ち上りに対する期間T1〜T22の終点を設定する後段のステート信号(STT2〜4)の立ち上りの遅延量の約2倍にすることができる。これにより、再書き込みのための期間T3およびT5の長さを、期間T1〜T22の各期間の長さの約2倍にすることができるので、短い遷移期間(T1〜T62の各期間)により、メモリの読み出しおよび再書き込み動作を高速化しながら、第2セル領域(図3参照)のメモリセルに対して再書き込みを行う期間を長くすることにより、第2セル領域のメモリセルに再書き込みを行うために必要な長さの期間を確保することができる。これにより、メモリの動作を高速化しながら、第2セル領域のメモリセルに対して確実にデータの再書き込みを行うことができる。
図14は、ワード線ソース制御信号XSE3B〜0およびXUE2B〜0を生成するワード線ソースドライバ12の構成を示した回路図である。このワード線ソースドライバ12は、図14に示すように、ステートマシン回路11から供給されたステート信号STT1〜5および反転ステート信号STT1B〜5Bを組み合わせることにより、ワード線ソース制御信号XSE3B〜0およびXUE2B〜0を生成する。さらに、このワード線ソースドライバ12は、生成したワード線ソース制御信号XSE3B〜0の組み合わせにより、一方の出力端子からVSS(0V)、1/3VCCおよびVCCのいずれかの電圧のワード線ソース信号SLSXを出力するとともに、生成したワード線ソース制御信号XUE2B〜0の組み合わせにより、もう一方の出力端子からVSS(0V)、1/3VCCおよび2/3VCCのいずれかの電圧のワード線ソース信号USSXを出力するように構成されている。
具体的には、ワード線ソースドライバ12は、6つのNAND回路32〜37と、2つのNOR回路38および39と、4つのNAND−インバータ回路40〜43と、2つの2段のインバータ回路44および45と、2つのpチャネルトランジスタ46および49と、4つのnチャネルトランジスタ47、48、50および51とによって構成されている。NAND回路32には、ステート信号STT1および反転ステート信号STT2Bが入力される。また、NAND回路33には、ステート信号STT4および反転ステート信号STT5Bが入力される。また、NAND回路34には、反転ステート信号STT2Bおよびステート信号STT3が入力される。また、NAND回路35には、反転ステート信号STT2Bおよび反転ステート信号STT5Bが入力される。また、NAND回路36には、反転ステート信号STT3Bおよびステート信号STT5が入力される。また、NAND回路37には、ステート信号STT4および反転ステート信号STT1Bが入力される。また、NOR回路38には、ステート信号STT1およびSTT2が入力される。また、NOR回路39には、ステート信号STT2およびSTT5が入力される。
また、NAND−インバータ回路40には、NAND回路32および33の出力信号が入力される。また、NAND−インバータ回路41には、NAND回路33〜35の出力信号が入力される。また、NAND−インバータ回路42には、NAND回路36およびNOR回路38の出力信号が入力される。また、NAND−インバータ回路43には、NAND回路35および37の出力信号が入力される。また、2段のインバータ回路44には、NAND回路37の出力信号が入力される。また、2段のインバータ回路45には、NOR回路39の出力信号が入力される。
また、NAND−インバータ回路40の出力信号(ワード線ソース制御信号XSE3B)は、pチャネルトランジスタ46のゲートに供給される。また、NAND−インバータ回路41の出力信号(ワード線ソース制御信号XSE1)は、nチャネルトランジスタ47のゲートに供給される。また、NAND−インバータ回路42の出力信号(ワード線ソース制御信号XSE0)は、nチャネルトランジスタ48のゲートに供給される。また、NAND−インバータ回路43の出力信号(ワード線ソース制御信号XUE1)は、nチャネルトランジスタ50のゲートに供給される。また、2段のインバータ回路44の出力信号(ワード線ソース制御信号XUE2B)は、pチャネルトランジスタ49のゲートに供給される。また、2段のインバータ回路45の出力信号(ワード線ソース制御信号XUE0)は、nチャネルトランジスタ51のゲートに供給される。
また、pチャネルトランジスタ46のソースには、VCCが供給されるとともに、pチャネルトランジスタ46のドレインは、nチャネルトランジスタ47および48のドレインに接続されている。また、nチャネルトランジスタ47のソースには、1/3VCCが供給されるとともに、nチャネルトランジスタ48のソースには、VSS(GND電位:0V)が供給される。
また、pチャネルトランジスタ49のソースには、2/3VCCが供給されるとともに、pチャネルトランジスタ49のドレインは、nチャネルトランジスタ50および51のドレインに接続されている。また、nチャネルトランジスタ50のソースには、1/3VCCが供給されるとともに、nチャネルトランジスタ51のソースには、VSS(GND電位:0V)が供給される。
このワード線ソースドライバ12の動作としては、まず、期間T0(図5参照)では、Lレベルのステート信号STT1〜5およびHレベルの反転ステート信号STT1B〜5Bが、それぞれ、入力されることにより、NAND回路32〜34、36および37とNOR回路38および39とから、それぞれ、Hレベルの信号が出力されるとともに、NAND回路35からLレベルの信号が出力される。これにより、NAND−インバータ回路40および42と、2段のインバータ回路44および45とからは、それぞれ、Hレベルのワード線ソース制御信号XSE3B、XSE0、XUE2BおよびXUE0が出力されるとともに、NAND回路41および43からは、それぞれ、Lレベルのワード線ソース制御信号XSE1およびXUE1が出力される。このため、pチャネルトランジスタ46およびnチャネルトランジスタ47がオフ状態になるとともに、nチャネルトランジスタ48がオン状態になるので、nチャネルトランジスタ48を介してVSSのワード線ソース信号SLSXが外部へ出力される。また、pチャネルトランジスタ49およびnチャネルトランジスタ50がオフ状態になるとともに、nチャネルトランジスタ51がオン状態になるので、nチャネルトランジスタ51を介してVSSのワード線ソース信号USSXが外部へ出力される。
次に、期間T1(図5参照)に移行すると、ステート信号STT1および反転ステート信号STT1Bが、それぞれ、HレベルおよびLレベルになることにより、NAND回路32および35とNOR回路38とからLレベルの信号が出力されるとともに、NAND回路33、34、36および37とNOR回路39とからHレベルの信号が出力される。これにより、NAND−インバータ回路40〜42および43から出力されるワード線ソース制御信号XSE3B〜0およびXUE1がLレベルになるとともに、2段のインバータ回路44および45から出力されるワード線ソース制御信号XUE2BおよびXUE0はHレベルに保持される。このため、pチャネルトランジスタ46がオン状態になるとともに、nチャネルトランジスタ47および48がオフ状態になるので、pチャネルトランジスタ46を介してVCCのワード線ソース信号SLSXが外部へ出力される。また、pチャネルトランジスタ49およびnチャネルトランジスタ50がオフ状態に保持されるとともに、nチャネルトランジスタ51がオン状態に保持されるので、nチャネルトランジスタ51を介してVSSのワード線ソース信号USSXが続けて外部へ出力される。
次に、期間T21(図5参照)に移行すると、ステート信号STT2および反転ステート信号STT2Bが、それぞれ、HレベルおよびLレベルになることにより、NAND回路32〜37から、それぞれ、Hレベルの信号が出力されるとともに、NOR回路38および39から、それぞれ、Lレベルの信号が出力される。これにより、NAND−インバータ回路40、41および43と2段のインバータ回路44とから、それぞれ、Hレベルのワード線ソース制御信号XSE3B、XSE1、XUE1およびXUE2Bが出力されるとともに、NAND−インバータ回路42および2段のインバータ回路45から、それぞれ、Lレベルのワード線ソース制御信号XSE0およびXUE0が出力される。このため、pチャネルトランジスタ46およびnチャネルトランジスタ48が、それぞれ、オフ状態になるとともに、nチャネルトランジスタ47がオン状態になるので、nチャネルトランジスタ47を介して1/3VCCのワード線ソース信号SLSXが外部へ出力される。また、pチャネルトランジスタ49およびnチャネルトランジスタ51が、それぞれ、オフ状態になるとともに、nチャネルトランジスタ50がオン状態になるので、nチャネルトランジスタ50を介して1/3VCCのワード線ソース信号USSXが外部へ出力される。
次に、期間T22(図5参照)に移行すると、ステート信号STT3および反転ステート信号STT3Bが、それぞれ、HレベルおよびLレベルになることにより、NAND回路32〜37から、それぞれ、Hレベルの信号が出力されるとともに、NOR回路38および39から、それぞれ、Lレベルの信号が出力される。これにより、上記した期間T21と同様の動作により、1/3VCCのワード線ソース信号SLSXおよび1/3VCCのワード線ソース信号USSXが続けて外部へ出力される。
次に、期間T3(図5参照)に移行すると、ステート信号STT4および反転ステート信号STT4Bが、それぞれ、HレベルおよびLレベルになることにより、NAND回路32および34〜37から、それぞれ、Hレベルの信号が出力されるとともに、NAND回路33とNOR回路38および39とから、それぞれ、Lレベルの信号が出力される。これにより、NAND−インバータ回路40〜42および2段のインバータ回路45から、それぞれ、Lレベルのワード線ソース制御信号XSE3B〜0およびXUE0が出力されるとともに、NAND−インバータ回路43および2段のインバータ回路44から、それぞれ、Hレベルのワード線ソース制御信号XUE2BおよびXUE1が出力される。このため、pチャネルトランジスタ46がオン状態になるとともに、nチャネルトランジスタ47および48が、それぞれ、オフ状態になるので、pチャネルトランジスタ46を介してVCCのワード線ソース信号SLSXが外部へ出力される。また、pチャネルトランジスタ49およびnチャネルトランジスタ51が、それぞれ、オフ状態に保持されるとともに、nチャネルトランジスタ50がオン状態に保持されるので、nチャネルトランジスタ50を介して1/3VCCのワード線ソース信号USSXが続けて外部へ出力される。
次に、期間T41(図5参照)に移行すると、ステート信号STT5および反転ステート信号STT5Bが、それぞれ、HレベルおよびLレベルになることにより、NAND回路32〜37から、それぞれ、Hレベルの信号が出力されるとともに、NOR回路38および39から、それぞれ、Lレベルの信号が出力される。これにより、上記した期間T21と同様の動作により、1/3VCCのワード線ソース信号SLSXおよび1/3VCCのワード線ソース信号USSXが外部へ出力される。
次に、期間T42(図5参照)に移行すると、ステート信号STT1および反転ステート信号STT1Bが、それぞれ、LレベルおよびHレベルになることにより、NAND回路32〜36から、それぞれ、Hレベルの信号が出力されるとともに、NAND回路37とNOR回路38および39とから、それぞれ、Lレベルの信号が出力される。これにより、NAND−インバータ回路40および41から、それぞれ、Hレベルのワード線ソース制御信号XSE3BおよびXSE1が出力されるとともに、NAND−インバータ回路42および43と2段のインバータ回路44および45とから、それぞれ、Lレベルのワード線ソース制御信号XSE0、XUE1、XUE2BおよびXUE0が出力される。このため、pチャネルトランジスタ46およびnチャネルトランジスタ48が、それぞれ、オフ状態になるとともに、nチャネルトランジスタ47がオン状態になるので、nチャネルトランジスタ47を介して1/3VCCのワード線ソース信号SLSXが続けて外部へ出力される。また、pチャネルトランジスタ49がオン状態になるとともに、nチャネルトランジスタ50および51がオフ状態になるので、pチャネルトランジスタ49を介して2/3VCCのワード線ソース信号USSXが外部へ出力される。
次に、期間T5(図5参照)に移行すると、ステート信号STT2および反転ステート信号STT2Bが、それぞれ、LレベルおよびHレベルになることにより、NAND回路32、33、35および36とNOR回路38とから、それぞれ、Hレベルの信号が出力されるとともに、NAND回路34および37とNOR回路39とから、それぞれ、Lレベルの信号が出力される。これにより、NAND−インバータ回路40および42から、それぞれ、Hレベルのワード線ソース制御信号XSE3BおよびXSE0が出力されるとともに、NAND−インバータ回路41および43と2段のインバータ回路44および45とから、それぞれ、Lレベルのワード線ソース制御信号XSE1、XUE1、XUE2BおよびXUE0が出力される。このため、nチャネルトランジスタ48がオン状態になるとともに、pチャネルトランジスタ46およびnチャネルトランジスタ47がオフ状態になるので、nチャネルトランジスタ48を介してVSSのワード線ソース信号SLSXが外部へ出力される。また、pチャネルトランジスタ49がオン状態に保持されるとともに、nチャネルトランジスタ50および51がオフ状態に保持されるので、pチャネルトランジスタ49を介して2/3VCCのワード線ソース信号USSXが続けて外部へ出力される。
次に、期間T61(図5参照)に移行すると、ステート信号STT3および反転ステート信号STT3Bが、それぞれ、LレベルおよびHレベルになることにより、NAND回路32〜35およびNOR回路38から、それぞれ、Hレベルの信号が出力されるとともに、NAND回路36および37とNOR回路39とから、それぞれ、Lレベルの信号が出力される。これにより、NAND−インバータ回路40および41から、それぞれ、Hレベルのワード線ソース制御信号XSE3BおよびXSE1が出力されるとともに、NAND−インバータ回路42および43と2段のインバータ回路44および45とから、それぞれ、Lレベルのワード線ソース制御信号XSE0、XUE1、XUE2BおよびXUE0が出力される。このため、pチャネルトランジスタ46およびnチャネルトランジスタ48がオフ状態になるとともに、nチャネルトランジスタ47がオン状態になるので、nチャネルトランジスタ47を介して1/3VCCのワード線ソース信号SLSXが外部へ出力される。また、pチャネルトランジスタ49がオン状態に保持されるとともに、nチャネルトランジスタ50および51がオフ状態に保持されるので、pチャネルトランジスタ49を介して2/3VCCのワード線ソース信号USSXが続けて外部へ出力される。
次に、期間T62(図5参照)に移行すると、ステート信号STT4および反転ステート信号STT4Bが、それぞれ、LレベルおよびHレベルになることにより、NAND回路32〜35および37とNOR回路38とから、それぞれ、Hレベルの信号が出力されるとともに、NAND回路36およびNOR回路39から、それぞれ、Lレベルの信号が出力される。これにより、NAND−インバータ回路40、41および43と2段のインバータ回路44とから、それぞれ、Hレベルのワード線ソース制御信号XSE3B、XSE1、XUE1およびXUE2Bが出力されるとともに、NAND−インバータ回路42および2段のインバータ回路45から、それぞれ、Lレベルのワード線ソース制御信号XSE0およびXUE0が出力される。このため、pチャネルトランジスタ46およびnチャネルトランジスタ48がオフ状態に保持されるとともに、nチャネルトランジスタ47がオン状態に保持されるので、nチャネルトランジスタ47を介して1/3VCCのワード線ソース信号SLSXが続けて外部へ出力される。また、pチャネルトランジスタ49およびnチャネルトランジスタ51がオフ状態になるとともに、nチャネルトランジスタ50がオン状態になるので、nチャネルトランジスタ50を介して1/3VCCのワード線ソース信号USSXが外部へ出力される。
最後に、再び、期間T0(図5参照)に移行すると、ステート信号STT5および反転ステート信号STT5Bが、それぞれ、LレベルおよびHレベルになることにより、ステート信号STT1〜5が全てLレベルになるとともに、反転ステート信号STT1B〜5Bが全てHレベルになる。これにより、上記した最初の期間T0と同様の動作により、VSSのワード線ソース信号SLSXおよびVSSのワード線ソース信号USSXが外部へ出力される。
図15は、図1に示した本発明の第1実施形態によるメモリのロウデコーダの構成を示した回路図である。次に、図15を参照して、ワード線ソースドライバ12からワード線ソース信号SLSXおよびUSSXが供給されるロウデコーダ2の構成について説明する。第1実施形態によるロウデコーダ2は、4つのpチャネルトランジスタ52〜55と、5つのnチャネルトランジスタ56〜60と、3つのインバータ回路61〜63とによって構成されている。pチャネルトランジスタ52のソースにはロウアドレスバッファ4(図1参照)からアドレス信号RALOWが供給されるとともに、ゲートには、アドレス信号RAUPPが供給される。また、nチャネルトランジスタ56のソースにはVSS(GND電位:0V)が供給されるとともに、ゲートにはロウアドレスバッファ4(図1参照)からアドレス信号RAUPPが供給される。また、pチャネルトランジスタ52のドレインおよびnチャネルトランジスタ56のドレインは、nチャネルトランジスタ58のゲートに接続されるとともに、インバータ回62を介してpチャネルトランジスタ54のゲートに接続されている。また、pチャネルトランジスタ54およびnチャネルトランジスタ58のソースには、ワード線ソース信号SLSXがワード線ソースドライバ12(図1および図14参照)から供給される。また、pチャネルトランジスタ54およびnチャネルトランジスタ58のドレインは、共に、ワード線WLに接続されている。
また、pチャネルトランジスタ53のソースにはロウアドレスバッファ4(図1参照)からアドレス信号RALOWがインバータ回路61を介して供給されるとともに、ゲートには、ロウアドレスバッファ4(図1参照)からアドレス信号RAUPPが供給される。また、nチャネルトランジスタ57のソースにはVSS(GND電位:0V)が供給されるとともに、ゲートにはロウアドレスバッファ4(図1参照)からアドレス信号RAUPPが供給される。また、pチャネルトランジスタ53のドレインおよびnチャネルトランジスタ57のドレインは、nチャネルトランジスタ59のゲートに接続されるとともに、インバータ回路63を介してpチャネルトランジスタ55のゲートに接続されている。また、pチャネルトランジスタ55およびnチャネルトランジスタ59のソースには、ワード線ソース信号USSXがワード線ソースドライバ12(図1および図14参照)から供給される。また、pチャネルトランジスタ55およびnチャネルトランジスタ59のドレインは、共に、ワード線WLに接続されている。また、nチャネルトランジスタ60のソースには、VSS(GND電位:0V)が供給されるとともに、ゲートには、ロウアドレスバッファ4(図1参照)からアドレス信号RAUPPが供給される。また、nチャネルトランジスタ60のドレインは、ワード線WLに接続されている。
このロウデコーダ2の動作としては、まず、スタンバイ状態の期間T0(図5参照)では、ロウアドレスバッファ4(図1参照)からLレベルのアドレス信号RALOWおよびHレベルのアドレス信号RAUPPが供給される。これにより、pチャネルトランジスタ52および53がオフ状態になるとともに、nチャネルトランジスタ56、57および60がオン状態になる。これにより、nチャネルトランジスタ56を介してVSS(Lレベル)が、nチャネルトランジスタ58のゲートに供給されるとともに、インバータ回路62を介して反転したHレベルの信号が、pチャネルトランジスタ54のゲートに供給される。これにより、nチャネルトランジスタ58およびpチャネルトランジスタ54は、共にオフ状態になる。また、nチャネルトランジスタ57を介してVSS(Lレベル)が、nチャネルトランジスタ59のゲートに供給されるとともに、インバータ回路63を介して反転したHレベルの信号が、pチャネルトランジスタ55のゲートに供給される。これにより、nチャネルトランジスタ59およびpチャネルトランジスタ55は、共にオフ状態になる。また、nチャネルトランジスタ60を介してVSSが、ワード線WLに供給される。
次に、動作状態の期間T1〜T62(図5参照)に移行する。この動作状態の期間T1〜T62において、ワード線WLを選択する時には、アドレス信号RALOWがHレベルになるとともに、アドレス信号RAUPPがLレベルになる。これにより、pチャネルトランジスタ52および53がオン状態になるとともに、nチャネルトランジスタ56、57および60がオフ状態になる。このため、pチャネルトランジスタ52を介してHレベルのアドレス信号RALOWが、nチャネルトランジスタ58のゲートに供給されるとともに、インバータ回路62を介して反転したLレベルのアドレス信号RALOWが、pチャネルトランジスタ54のゲートに供給される。これにより、nチャネルトランジスタ58およびpチャネルトランジスタ54は、共にオン状態になるので、nチャネルトランジスタ58およびpチャネルトランジスタ54を介してワード線ソース信号SLSXがワード線WLに供給される。また、インバータ回路61により反転されたLレベルのアドレス信号RALOWが、pチャネルトランジスタ53を介して、nチャネルトランジスタ59のゲートに供給されるとともに、インバータ回路63を介してさらに反転されたHレベルのアドレス信号RALOWが、pチャネルトランジスタ55のゲートに供給される。これにより、nチャネルトランジスタ59およびpチャネルトランジスタ55は、共にオフ状態になるので、ワード線ソース信号USSXはワード線WLに供給されない。
また、動作状態の期間T1〜T62(図5参照)において、ワード線WLを選択しない時には、アドレス信号RALOWおよびアドレス信号RAUPPが共にLレベルになる。これにより、pチャネルトランジスタ52および53がオン状態になるとともに、nチャネルトランジスタ56、57および60がオフ状態になる。このため、pチャネルトランジスタ52を介してLレベルのアドレス信号RALOWが、nチャネルトランジスタ58のゲートに供給されるとともに、インバータ回路62を介して反転されたHレベルのアドレス信号RALOWが、pチャネルトランジスタ54のゲートに供給される。これにより、nチャネルトランジスタ58およびpチャネルトランジスタ54は、共にオフ状態になるので、ワード線ソース信号SLSXはワード線WLに供給されない。また、インバータ回路61により反転されたHレベルのアドレス信号RALOWが、pチャネルトランジスタ53を介して、nチャネルトランジスタ59のゲートに供給されるとともに、インバータ回路63を介してさらに反転されたLレベルのアドレス信号RALOWが、pチャネルトランジスタ55のゲートに供給される。これにより、nチャネルトランジスタ59およびpチャネルトランジスタ55は、共にオン状態になるので、nチャネルトランジスタ59およびpチャネルトランジスタ55を介してワード線ソース信号USSXがワード線WLに供給される。
図16は、ビット線ソース制御信号YHE3B〜0およびYLE2B〜0を生成するビット線ソースドライバの構成を示した回路図である。このビット線ソースドライバ13は、図16に示すように、ステートマシン回路11から供給されたステート信号STT1および3〜5と、反転ステート信号STT2B、4Bおよび5Bとを組み合わせることにより、ビット線ソース制御信号YHE3B〜0およびYLE2B〜0を生成する。さらに、このビット線ソースドライバ13は、生成したビット線ソース制御信号YHE3B〜0を組み合わせることにより、一方の出力端子からVSS、1/3VCCおよびVCCのいずれかの電圧のビット線ソース信号HSYを出力するとともに、生成したビット線ソース制御信号YLE2B〜0を組み合わせることにより、もう一方の出力端子からVSS、1/3VCCおよび2/3VCCのいずれかの電圧のビット線ソース信号LSYを出力するように構成されている。
具体的には、ビット線ソースドライバ13は、5つのNAND回路64〜68と、1つのNOR回路69と、3つのNAND−インバータ回路70〜72と、3つの2段のインバータ回路73〜75と、2つのpチャネルトランジスタ76および79と、4つのnチャネルトランジスタ77、78、80および81とによって構成されている。NAND回路64には、ステート信号STT3および反転ステート信号STT2Bが入力される。また、NAND回路65には、ステート信号STT4および反転ステート信号STT5Bが入力される。また、NAND回路66には、反転ステート信号STT2BおよびSTT5Bが入力される。また、NAND回路67には、ステート信号STT1および反転ステート信号STT4Bが入力される。また、NAND回路68には、ステート信号STT1およびSTT3が入力される。また、NOR回路69には、ステート信号STT1およびスSTT5が入力される。
また、NAND−インバータ回路70には、NAND回路64、65および66の出力信号が入力される。また、NAND−インバータ回路71には、反転ステート信号STT5BとNAND回路67の出力信号とが入力される。また、NAND−インバータ回路72には、NAND回路66および68の出力信号が入力される。また、2段のインバータ回路73には、NAND回路64の出力信号が入力される。また、2段のインバータ回路74には、NAND回路68の出力信号が入力される。また、2段のインバータ回路75には、NOR回路69の出力信号が入力される。
また、NAND−インバータ回路70の出力信号(ビット線ソース制御信号YHE1)は、nチャネルトランジスタ77のゲートに供給される。また、NAND−インバータ回路71の出力信号(ビット線ソース制御信号YHE0)は、nチャネルトランジスタ78のゲートに供給される。NAND−インバータ回路72の出力信号(ビット線ソース制御信号YLE1)は、nチャネルトランジスタ80のゲートに供給される。また、2段のインバータ回路73の出力信号(ビット線ソース制御信号YHE3B)は、pチャネルトランジスタ76のゲートに供給される。また、2段のインバータ回路74の出力信号(ビット線ソース制御信号YLE2B)は、pチャネルトランジスタ79のゲートに供給される。また、2段のインバータ回路75の出力信号(ビット線ソース制御信号YLE0)は、nチャネルトランジスタ81のゲートに供給される。また、このビット線ソースドライバ13のこれ以外の構成は、上記したワード線ソースドライバ12の構成と同様である。
このビット線ソースドライバ13の動作としては、まず、期間T0(図5参照)では、Lレベルのステート信号STT1および3〜5とHレベルの反転ステート信号STT2B、4Bおよび5Bとが、それぞれ入力されることにより、NAND回路64、65、67および68とNOR回路69とから、それぞれ、Hレベルの信号が出力されるとともに、NAND回路66からLレベルの信号が出力される。これにより、NAND−インバータ回路70および72から、それぞれ、Lレベルのビット線ソース制御信号YHE1およびYLE1が出力されるとともに、NAND回路71と2段のインバータ回路73〜75とから、それぞれ、Hレベルのビット線ソース制御信号YHE0、YHE3B、YLE2BおよびYLE0が出力される。このため、pチャネルトランジスタ76およびnチャネルトランジスタ77がオフ状態になるとともに、nチャネルトランジスタ78がオン状態になるので、nチャネルトランジスタ78を介してVSSのビット線ソース信号HSYが外部へ出力される。また、pチャネルトランジスタ79およびnチャネルトランジスタ80がオフ状態になるとともに、nチャネルトランジスタ81がオン状態になるので、nチャネルトランジスタ81を介してVSSのビット線ソース信号LSYが外部へ出力される。
次に、期間T1(図5参照)に移行すると、ステート信号STT1がHレベルになることにより、NAND回路64、65および68からHレベルの信号が出力されるとともに、NAND回路66および67とNOR回路69とからLレベルの信号が出力される。これにより、NAND−インバータ回路70〜72および2段のインバータ回路75の各々から出力されるビット線ソース制御信号YHE1、YHE0、YLE1およびYLE0はLレベルになるとともに、2段のインバータ回路73および74から出力されるビット線ソース制御信号YHE3BおよびYLE2BはHレベルになる。このため、pチャネルトランジスタ76および79と、nチャネルトランジスタ77、78、80および81とが全てオフ状態になる。これにより、ビット線ソース信号HSYおよびLSYをそれぞれ外部へ出力するためのノードND1およびND2は、共にオープン状態(フローティング状態)になるので、ビット線ソース信号HSYおよびLSYは、それぞれハイインピーダンス状態になる。
次に、期間T21(図5参照)に移行すると、ステート信号STT2がHレベルになることにより反転ステート信号STT2BがLレベルになるので、NAND回路64〜66および68から、それぞれ、Hレベルの信号が出力されるとともに、NAND回路67およびNOR回路69から、それぞれ、Lレベルの信号が出力される。これにより、NAND−インバータ回路70および72と、2段のインバータ回路73および74とから、それぞれ、Hレベルのビット線ソース制御信号YHE1、YLE1、YHE3BおよびYLE2Bが出力されるとともに、NAND−インバータ回路71および2段のインバータ回路75から、それぞれ、Lレベルのビット線ソース制御信号YHE0およびYLE0が出力される。このため、pチャネルトランジスタ76およびnチャネルトランジスタ78が、それぞれ、オフ状態になるとともに、nチャネルトランジスタ77がオン状態になるので、nチャネルトランジスタ77を介して1/3VCCのビット線ソース信号HSYが外部へ出力される。また、pチャネルトランジスタ79およびnチャネルトランジスタ81が、それぞれ、オフ状態になるとともに、nチャネルトランジスタ80がオン状態になるので、nチャネルトランジスタ80を介して1/3VCCのビット線ソース信号LSYが外部へ出力される。
次に、期間T22(図5参照)に移行すると、ステート信号STT3がHレベルになることにより、NAND回路64〜66から、それぞれ、Hレベルの信号が出力されるとともに、NAND回路67および68とNOR回路69とから、それぞれ、Lレベルの信号が出力される。これにより、2段のインバータ回路73およびNAND−インバータ回路70から、それぞれ、Hレベルのビット線ソース制御信号YHE3BおよびYHE1が出力されるとともに、NAND−インバータ回路71および72と2段のインバータ回路74および75とから、それぞれ、Lレベルのビット線ソース制御信号YHE0、YLE1、YLE2BおよびYLE0が出力される。このため、pチャネルトランジスタ76およびnチャネルトランジスタ78が、それぞれ、オフ状態に保持されるとともに、nチャネルトランジスタ77がオン状態に保持されるので、nチャネルトランジスタ77を介して1/3VCCのビット線ソース信号HSYが外部へ出力される。また、pチャネルトランジスタ79と、nチャネルトランジスタ80および81とがそれぞれオフ状態になるので、ビット線ソース信号LSYは、ハイインピーダンス状態になる。
次に、期間T3(図5参照)に移行すると、ステート信号STT4および反転ステート信号STT4Bが、それぞれ、HレベルおよびLレベルになることにより、NAND回路64、66および67から、それぞれ、Hレベルの信号が出力されるとともに、NAND回路65および68とNOR回路69とから、それぞれ、Lレベルの信号が出力される。これにより、NAND−インバータ回路70および72と、2段のインバータ回路74および75とから、それぞれ、Lレベルのビット線ソース制御信号YHE1、YLE1、YLE2BおよびYLE0が出力されるとともに、NAND−インバータ回路71および2段のインバータ回路73から、それぞれ、Hレベルのビット線ソース制御信号YHE0およびYHE3Bが出力される。このため、pチャネルトランジスタ76およびnチャネルトランジスタ77がオフ状態になるとともに、nチャネルトランジスタ78がオン状態になるので、nチャネルトランジスタ78を介してVSSのビット線ソース信号HSYが外部へ出力される。また、pチャネルトランジスタ79と、nチャネルトランジスタ80および81とがそれぞれオフ状態に保持されるので、ビット線ソース信号LSYは、ハイインピーダンス状態に保持される。
次に、期間T41(図5参照)に移行すると、ステート信号STT5および反転ステート信号STT5Bが、それぞれ、HレベルおよびLレベルになることにより、NAND回路64〜67から、それぞれ、Hレベルの信号が出力されるとともに、NAND回路68およびNOR回路69から、それぞれ、Lレベルの信号が出力される。これにより、NAND−インバータ回路70および2段のインバータ回路73から、それぞれ、Hレベルのビット線ソース制御信号YHE1およびYHE3Bが出力されるとともに、NAND−インバータ回路71および72と、2段のインバータ回路74および75とから、それぞれ、Lレベルのビット線ソース制御信号YHE0、YLE1、YLE2BおよびYLE0が出力される。このため、pチャネルトランジスタ76およびnチャネルトランジスタ78がオフ状態になるとともに、nチャネルトランジスタ77がオン状態になるので、nチャネルトランジスタ77を介して1/3VCCのビット線ソース信号HSYが外部へ出力される。また、pチャネルトランジスタ79と、nチャネルトランジスタ80および81とがそれぞれオフ状態に保持されるので、ビット線ソース信号LSYは、ハイインピーダンス状態に保持される。
次に、期間T42(図5参照)に移行すると、ステート信号STT1がLレベルになることにより、NAND回路64〜68から、それぞれ、Hレベルの信号が出力されるとともに、NOR回路69からLレベルの信号が出力される。これにより、NAND−インバータ回路70および72と、2段のインバータ回路73および74とから、それぞれ、Hレベルのビット線ソース制御信号YHE1、YLE1、YHE3BおよびYLE2Bが出力されるとともに、NAND−インバータ回路71および2段のインバータ回路75から、それぞれ、Lレベルのビット線ソース制御信号YHE0およびYLE0が出力される。このため、pチャネルトランジスタ76およびnチャネルトランジスタ78が、それぞれ、オフ状態になるとともに、nチャネルトランジスタ77がオン状態になるので、nチャネルトランジスタ77を介して1/3VCCのビット線ソース信号HSYが続けて外部へ出力される。また、pチャネルトランジスタ79およびnチャネルトランジスタ81がオフ状態になるとともに、nチャネルトランジスタ80がオン状態になるので、nチャネルトランジスタ80を介して1/3VCCのビット線ソース信号LSYが外部へ出力される。
次に、期間T5(図5参照)に移行すると、ステート信号STT2がLレベルになることにより反転ステート信号STT2BがHレベルになるので、NAND回路64およびNOR回路69から、それぞれ、Lレベルの信号が出力されるとともに、NAND回路65〜68から、それぞれ、Hレベルの信号が出力される。これにより、NAND−インバータ回路70および71と、2段のインバータ回路73および75とから、それぞれ、Lレベルのビット線ソース制御信号YHE1、YHE0、YHE3BおよびYLE0が出力されるとともに、NAND−インバータ回路72および2段のインバータ回路74から、それぞれ、Hレベルのワード線ソース制御信号YLE1およびYLE2Bが出力される。このため、pチャネルトランジスタ76と、nチャネルトランジスタ77および78とがそれぞれオフ状態になるので、ビット線ソース信号HSYは、ハイインピーダンス状態になる。また、pチャネルトランジスタ79およびnチャネルトランジスタ81がオフ状態に保持されるとともに、nチャネルトランジスタ80がオン状態に保持されるので、nチャネルトランジスタ80を介して1/3VCCのビット線ソース信号LSYが続けて外部へ出力される。
次に、期間T61(図5参照)に移行すると、ステート信号STT3がLレベルになることにより、NAND回路64〜68から、それぞれ、Hレベルの信号が出力されるとともに、NOR回路69からLレベルの信号が出力される。これにより、上記した期間T42と同様の動作により、1/3VCCのビット線ソース信号HSYおよび1/3VCCのビット線ソース信号LSYが外部へ出力される。
次に、期間T62(図5参照)に移行すると、ステート信号STT4および反転ステート信号STT4Bが、それぞれ、LレベルおよびHレベルになることにより、NAND回路64〜68から、それぞれ、Hレベルの信号が出力されるとともに、NOR回路69からLレベルの信号が出力される。これにより、1/3VCCのビット線ソース信号HSYおよび1/3VCCのビット線ソース信号LSYが続けて外部へ出力される。
最後に、再び、期間T0(図5参照)に移行すると、ステート信号STT5および反転ステート信号STT5Bが、それぞれ、LレベルおよびHレベルになることにより、ステート信号STT1および3〜5が、それぞれ、Lレベルになるとともに、反転ステート信号STT2B、4Bおよび5Bが、それぞれ、Hレベルになる。これにより、上記した最初の期間T0と同様の動作により、VSSのビット線ソース信号HSYおよびビット線ソース信号LSYが外部へ出力される。
図17は、図1に示した本発明の第1実施形態によるメモリのセンスアンプの構成を示した回路図である。図17を参照して、ビット線ソースドライバ13からビット線ソース信号HSYおよびLSYが供給されるセンスアンプ14の構成について説明する。この第1実施形態によるセンスアンプ14は、ビット線BL(BLTおよびBLB)から読み出したメモリセルのデータに対応する電圧を増幅するとともに、読み出されたデータの「H」データ(「1」データ)または「L」データ(「0」データ)の判定を行う機能を有する。さらに、このセンスアンプ14は、「H」データと判定されたデータを読み出したビット線BLにビット線ソース信号HSYを供給するとともに、「L」データと判定されたデータを読み出したビット線BLにビット線ソース信号LSYを供給するように構成されている。
具体的には、図17に示すように、第1実施形態によるセンスアンプ14は、4つのpチャネルトランジスタ82〜85と、6つのnチャネルトランジスタ86〜91と、アンプ部92とによって構成されている。pチャネルトランジスタ82および84のソースには、それぞれ、ビット線ソースドライバ13(図1および図16参照)からビット線ソース信号HSYが供給されるとともに、pチャネルトランジスタ83および85のソースには、それぞれ、ビット線ソースドライバ13(図1および図16参照)からビット線ソース信号LSYが供給される。また、pチャネルトランジスタ82および83のドレインは、それぞれ、ビット線BLTに接続されるとともに、pチャネルトランジスタ84および85のドレインは、それぞれ、ビット線BLBに接続されている。また、pチャネルトランジスタ82〜85のゲートは、それぞれ、アンプ部92に接続されている。
また、nチャネルトランジスタ86および88のドレインには、それぞれ、ビット線ソースドライバ13からビット線ソース信号HSYが供給されるとともに、nチャネルトランジスタ87および89のドレインには、それぞれ、ビット線ソースドライバ13(図1および図16参照)からビット線ソース信号LSYが供給される。また、nチャネルトランジスタ86および87のソースは、それぞれ、ビット線BLTに接続されるとともに、nチャネルトランジスタ88および89のソースは、それぞれ、ビット線BLBに接続されている。また、nチャネルトランジスタ86〜89のゲートは、それぞれ、アンプ部92に接続されている。また、nチャネルトランジスタ90のドレインは、ビット線BLTに接続されているとともに、ソースは、アンプ部92に接続されている。また、nチャネルトランジスタ91のドレインは、ビット線BLBに接続されているとともに、ソースは、アンプ部92に接続されている。また、nチャネルトランジスタ90および91のゲートには、それぞれ、外部からビット線選択信号BLTGが供給される。なお、アンプ部92は、pチャネルトランジスタとnチャネルトランジスタとをクロスカップルさせたクロスカップル型増幅器や、カレントミラー増幅器などの種々の増幅器によって構成することができる。
このセンスアンプ14の動作としては、まず、スタンバイ状態の期間T0(図5参照)では、アンプ部92から出力する電位を制御することにより、pチャネルトランジスタ82〜85またはnチャネルトランジスタ86〜89をオン状態にする。これにより、ビット線ソースドライバ13(図1および図16参照)からVSSのビット線ソース信号HSYおよびLSYが、それぞれ、pチャネルトランジスタ82および83、または、nチャネルトランジスタ86および87を介してビット線BLTに供給される。また、ビット線ソースドライバ13(図1および図16参照)からVSSのビット線ソース信号HSYおよびLSYが、それぞれ、pチャネルトランジスタ84および85、または、nチャネルトランジスタ88および89を介してビット線BLBに供給される。これにより、スタンバイ状態では、ビット線BLTおよびBLBの電圧がVSSになる。なお、別途設けたプリチャージ回路からVSSを供給することによって、ビット線BLTおよびBLBをVSSにしてもよい。
次に、動作状態の期間T1〜T62(図5参照)に移行すると、ワード線WL(図1参照)が立ち上がることにより、メモリセルのデータに応じた電位がメモリセルからビット線BLTおよびBLBに伝達される。このとき、ビット線選択信号BLTGは、Hレベルになる。これにより、nチャネルトランジスタ90および91がオン状態になるので、ビット線BLTおよびBLBに伝達されたメモリセルのデータに応じた電位が、ビット線BLTおよびBLBから、それぞれ、nチャネルトランジスタ90および91を介してアンプ部92に伝達される。この後、ビット線選択信号BLTGがLレベルになることにより、nチャネルトランジスタ90および91がオフ状態になるので、アンプ部92からビット線BLTおよびBLBに電流が逆流するのが抑制される。そして、アンプ部92が活性化することにより、メモリセルのデータの電圧が増幅されるとともに、アンプ部92の内部で参照電位と増幅されたメモリセルのデータの電圧とを比較してメモリセルのデータが「H」データ(「1」データ)または「L」データ(「0」データ)に確定される。これにより、アンプ部92からHレベルまたはLレベルの電位が、pチャネルトランジスタ82〜85およびnチャネルトランジスタ86〜89のゲートに供給される。
「H」データに確定された場合には、アンプ部92からノードND3にHレベルの電位が供給されるとともに、ノードND4にLレベルの電位が供給される。これにより、ノードND3にゲートが接続されているpチャネルトランジスタ83および84はオフ状態になるとともに、nチャネルトランジスタ86および89は、オン状態になる。また、ノードND4にゲートが接続されているpチャネルトランジスタ82および85は、オン状態になるとともに、nチャネルトランジスタ87および88は、オフ状態になる。これにより、ビット線BLTには、pチャネルトランジスタ82およびnチャネルトランジスタ86を介してビット線ソース信号HSYが供給されるとともに、ビット線BLBには、pチャネルトランジスタ85およびnチャネルトランジスタ89を介してビット線ソース信号LSYが供給される。
一方、「L」データに確定された場合には、アンプ部92からノードND3にLレベルの電位が供給されるとともに、ノードND4にHレベルの電位が供給される。これにより、ノードND3にゲートが接続されているpチャネルトランジスタ83および84はオン状態になるとともに、nチャネルトランジスタ86および89はオフ状態になる。また、ノードND4にゲートが接続されているpチャネルトランジスタ82および85はオフ状態になるとともに、nチャネルトランジスタ87および88はオン状態になる。これにより、ビット線BLTには、pチャネルトランジスタ83およびnチャネルトランジスタ87を介してビット線ソース信号LSYが供給されるとともに、ビット線BLBには、pチャネルトランジスタ84およびnチャネルトランジスタ88を介してビット線ソース信号HSYが供給される。これにより、ビット線BLTおよびBLB(「1」リードBL(BL3およびBL5、「0」リードBL(BL0〜2、4、6および7))に対して、図5に示すような電圧波形でVSS、1/3VCC、2/3VCCおよびVCCが印加される。
(第2実施形態)
図18は、本発明の第2実施形態によるメモリのワード線およびビット線に対する電圧の印加方法を示した電圧波形図である。次に、図18を参照して、本発明の第2実施形態によるメモリの読み出し動作および再書き込み動作について説明する。
第2実施形態によるメモリでは、上記第1実施形態によるメモリと異なり、再書き込み動作のための期間であるT3およびT5の各期間の長さは、T1〜T22の各期間の長さの3倍の長さに設定されている。すなわち、第2実施形態によるメモリでは、T3の期間において、第2セル領域(図3参照)のメモリセルに「0」データをより確実に再書き込みすることができるとともに、T5の期間において、第2セル領域(図3参照)のメモリセルに「1」データをより確実に再書き込みすることができる。第2実施形態によるメモリの上記以外の読み出し動作および再書き込み動作は、上記第1実施形態によるメモリの読み出し動作および再書き込み動作と同様である。
図19は、第2実施形態によるメモリのステート信号を生成するステートマシン回路の構成を示した回路図である。図19を参照して、第2実施形態によるステートマシン回路11は、上記第1実施形態によるステートマシン回路11と異なり、7つのDFF回路16a、16b、16c、16d、16e、16gおよび16hを備えている。また、DFF回路16gおよび16hには、それぞれ、クロック信号CLKおよび反転リセット信号RSTBが入力されている。また、DFF回路16gの入力端子Dには、NOR回路31からの出力信号が入力される。また、DFF回路16gの出力端子QTからは、カウントアップ信号CUP0が出力されるとともに、出力端子QBからは、カウントアップ信号CUP0の反転信号である反転カウントアップ信号CUP0Bが出力される。このカウントアップ信号CUP0は、NOR回路31に入力されるとともに、反転カウントアップ信号CUP0Bは、NOR回路93に入力される。また、NOR回路93の出力信号は、DFF回路16hの入力端子Dに入力される。また、DFF回路16hの出力端子QTからは、カウントアップ信号CUP1が出力されるとともに、出力端子QBからは、カウントアップ信号CUP1の反転信号である反転カウントアップ信号CUP1Bが出力される。このカウントアップ信号CUP1は、NOR回路31および93に入力されるとともに、反転カウントアップ信号CUP1Bは、OR回路28および29に入力されている。第2実施形態によるステートマシン回路11の上記以外の構成は、上記第1実施形態によるステートマシン回路11の構成と同様である。また、第2実施形態によるメモリのステートマシン回路11以外の部分の構成は、上記第1実施形態によるメモリの構成と同様である。
次に、図18および図19を参照して、本発明の第2実施形態によるステートマシン回路の動作について説明する。第2実施形態によるステートマシン回路11では、上記第1実施形態によるステートマシン回路11と同様にして、クロック信号CLKが順次Hレベルになるのに応じて、順次Hレベルのステート信号STT1〜STT4を出力する。そして、Hレベルのステート信号STT4は、NAND回路25に入力される。また、NAND回路25には、DFF回路16eからHレベルの反転ステート信号STT5Bが入力されているので、NAND回路25からOR回路29へLレベルの信号が入力される。このOR回路29には、DFF回路16hからHレベルの反転カウントアップ信号CUP1Bが入力されているので、OR回路29からNAND回路27へHレベルの信号が入力される。
一方、NAND回路26には、DFF回路16dからLレベルの反転ステート信号STT4Bが入力される。また、NAND回路26には、DFF回路16eからLレベルのステート信号STT5が入力されるので、NAND回路26からNAND回路27にHレベルの信号が入力される。これにより、NAND回路27からセレクタ回路19へLレベルの信号が入力されるので、セレクタ回路19の入力は「0」側に保持される。このため、DFF回路16eから出力されたLレベルのステート信号STT5がセレクタ回路19を介してDFF回路16eに供給される。これにより、この後、DFF回路16eに入力されるクロック信号CLKがLレベルに低下した後、Hレベルに上昇する場合にも、DFF回路16eから出力されるステート信号STT5はLレベルに保持される。
また、NAND回路25から出力されるLレベルの信号は、AND回路30にも入力される。また、AND回路30には、NAND回路23からHレベルの信号が入力されているので、AND回路30からNOR回路31にLレベルの信号が入力される。また、NOR回路31には、DFF回路16gからLレベルのカウントアップ信号CUP0が入力されているとともに、DFF回路16hからLレベルのカウントアップ信号CUP1が入力されているので、NOR回路31からDFF回路16gにHレベルの信号が入力される。これにより、上記したステート信号STT5がLレベルに保持される際のHレベルのクロック信号CLKがDFF回路16gに入力されることによって、DFF回路16gからHレベルのカウントアップ信号CUP0と、Lレベルの反転カウントアップ信号CUP0Bとが出力される。
そして、Lレベルの反転カウントアップ信号CUP0Bは、NOR回路93に入力される。このNOR回路93には、DFF回路16hからLレベルのカウントアップ信号CUP1が入力されているので、NOR回路93からHレベルの信号がDFF回路16hに入力される。これにより、次に、DFF回路16hに入力されるクロック信号CLKがLレベルに低下した後、Hレベルに上昇することによって、DFF回路16hからHレベルのカウントアップ信号CUP1と、Lレベルの反転カウントアップ信号CUP1Bとが出力される。
そして、Lレベルの反転カウントアップ信号CUP1Bは、OR回路29に入力される。このOR回路29には、NAND回路25からLレベルの信号が入力されているので、OR回路29からNAND回路27にLレベルの信号が入力される。このNAND回路27には、NAND回路26からHレベルの信号が入力されているので、NAND回路27からセレクタ回路19にHレベルの信号が入力される。これにより、セレクタ回路19の入力は「1」側に切り替わるので、DFF回路16eから出力されたHレベルのステート信号STT5Bがセレクタ回路19を介してDFF回路16eに供給される。このため、次に、DFF回路16eに入力されるクロック信号CLKがLレベルに低下した後、Hレベルに上昇することによって、DFF回路16eからHレベルのステート信号STT5と、Lレベルの反転ステート信号STT5Bとが出力される。このようにして、ステート信号STT5のHレベルへの立ち上りは、ステート信号STT4のHレベルへの立ち上りから、3回のHレベルのクロック信号CLKの期間分遅延される。
この後、上記第1実施形態によるステートマシン回路11と同様にして、クロック信号CLKが順次Hレベルになるのに応じて、ステート信号STT1およびSTT2が順次Lレベルに立ち下がる。そして、上記のHレベルのステート信号STT4が出力された後、3回目のHレベルのクロック信号に応じて、Hレベルのステート信号STT5が出力されるのと同様の動作により、DFF回路16bからLレベルのステート信号STT2が出力された後、3回目のHレベルのクロック信号CLKに応じて、DFF回路16cからLレベルのステート信号STT3が出力される。これにより、ステート信号STT3のLレベルへの立ち下りは、ステート信号STT2のLレベルへの立ち下りから3回のHレベルのクロック信号CLKの期間分遅延される。
この後、上記第1実施形態によるステートマシン回路11と同様にして、クロック信号CLKが順次Hレベルになるのに応じて、ステート信号STT4およびSTT5が順次Lレベルに立ち下がる。
上記のように、ステート信号STT5の立ち上りの遅延量は3クロック期間分になるので、ステート信号STT5の立ち上りの遅延量は、ステート信号STT2〜STT4の立ち上りの1クロック期間分の遅延量の3倍になる。これにより、ステート信号STT4の立ち上りからステート信号STT5の立ち上りまでの期間によって設定される再書き込み動作のための期間T3の長さは、ステート信号STT1およびSTT2の各々が立ち上がるタイミングの間隔に対応する期間T1、ステート信号STT2およびSTT3の各々が立ち上がるタイミングの間隔に対応する期間T21、および、ステート信号STT3およびSTT4の各々が立ち上がるタイミングの間隔に対応する期間T22のそれぞれの長さの3倍の長さになる。また、ステート信号STT3の立ち下りの遅延量は3クロック期間分になるので、ステート信号STT3の立ち下りの遅延量は、ステート信号STT2〜STT4の立ち下りの1クロック期間分の遅延量の3倍になる。これにより、ステート信号STT2の立ち下りからステート信号STT3の立ち下りまでの期間によって設定される再書き込み動作のための期間T5の長さは、ステート信号STT1およびSTT2の各々が立ち上がるタイミングの間隔に対応する期間T1、ステート信号STT2およびSTT3の各々が立ち上がるタイミングの間隔に対応する期間T21、および、ステート信号STT3およびSTT4の各々が立ち上がるタイミングの間隔に対応する期間T22のそれぞれの長さの3倍の長さになる。
第2実施形態では、上記のように、再書き込み動作のための期間T3およびT5の長さを、T1〜T22の各期間の長さの3倍の長さにすることによって、メモリの読み出しおよび再書き込み動作を高速化するために、T1〜T62の各期間を生成するためのクロック信号CLKのパルス幅を小さくした場合に、T1〜T62の各期間の長さが短くなった場合にも、第2セル領域(図3参照)のメモリセルに再書き込みを行うために必要な長さの期間を確保することができる。これにより、メモリの動作を高速化しながら、第2セル領域のメモリセルに対して確実にデータの再書き込みを行うことができる。
第2実施形態による上記以外の効果は、上記第1実施形態による効果と同様である。
(第3実施形態)
図20は、本発明の第3実施形態によるメモリのワード線およびビット線に対する電圧の印加方法を示した電圧波形図である。次に、図20を参照して、本発明の第3実施形態によるメモリの読み出し動作および再書き込み動作について説明する。
第3実施形態によるメモリでは、図20に示すように、上記第1実施形態によるメモリと異なり、再書き込み動作のための期間であるT3およびT5の各期間の長さは、T1〜T22の各期間の長さの4倍の長さに設定されている。すなわち、第3実施形態によるメモリでは、T3の期間において、第2セル領域(図3参照)のメモリセルに「0」データをより確実に再書き込みすることができるとともに、T5の期間において、第2セル領域(図3参照)のメモリセルに「1」データをより確実に再書き込みすることができる。第3実施形態によるメモリの上記以外の読み出し動作および再書き込み動作は、上記第1実施形態によるメモリの読み出し動作および再書き込み動作と同様である。
図21は、第3実施形態によるメモリのステート信号を生成するステートマシン回路の構成を示した回路図である。図21を参照して、第3実施形態によるステートマシン回路11は、上記第1実施形態によるステートマシン回路11と異なり、7つのDFF回路16a、16b、16c、16d、16e、16iおよび16jを備えている。また、DFF回路16iおよび16jには、それぞれ、クロック信号CLKおよび反転リセット信号RSTBが入力されている。また、DFF回路16iの入力端子Dには、NOR回路31からの出力信号が入力される。また、DFF回路16iの出力端子QTからは、カウントアップ信号CUP0が出力される。このカウントアップ信号CUP0は、NAND回路95およびセレクタ回路94に入力される。また、セレクタ回路94の出力信号は、DFF回路16jの入力端子Dに入力される。また、DFF回路16jの出力端子QTからは、カウントアップ信号CUP1が出力されるとともに、出力端子QBからは、カウントアップ信号CUP1の反転信号である反転カウントアップ信号CUP1Bが出力される。このカウントアップ信号CUP1は、NAND回路95およびセレクタ回路94の「0」側に入力されるとともに、反転カウントアップ信号CUP1Bは、セレクタ回路94の「1」側に入力される。また、NAND回路95からは、反転カウントアップ信号CUPBが出力される。この反転カウントアップ信号CUPBは、OR回路28および29に入力される。第3実施形態によるステートマシン回路11の上記以外の構成は、上記第1実施形態によるステートマシン回路11の構成と同様である。
次に、図20および図21を参照して、本発明の第3実施形態によるステートマシン回路の動作について説明する。第3実施形態によるステートマシン回路11では、上記第1実施形態によるステートマシン回路11と同様にして、クロック信号CLKが順次Hレベルになるのに応じて、順次Hレベルのステート信号STT1〜STT4が出力される。なお、ステート信号STT4がHレベルに立ち上がるまでの期間では、NAND回路23および25の各々からAND回路30に入力される信号は、共に、Hレベルに保持される。これにより、AND回路30からNOR回路31にHレベルの信号が入力される。このNOR回路31には、DFF回路16iからLレベルのカウントアップ信号CUP0が入力されているので、DFF回路16iから出力されるカウントアップ信号CUP0はLレベルに保持される。そして、Lレベルのカウントアップ信号CUP0は、セレクタ回路94に入力されるので、セレクタ回路94の入力は「0」側に保持される。これにより、DFF回路16jから出力されたLレベルのカウントアップ信号CUP1がセレクタ回路94を介してDFF回路16jに供給されるので、DFF回路16jから出力されるカウントアップ信号CUP1はLレベルに保持される。このため、NAND回路95には、DFF回路16iからLレベルのカウントアップ信号CUP0が入力されるとともに、DFF回路16jからLレベルのカウントアップ信号CUP1が入力されるので、ステート信号STT4がHレベルに立ち上がるまでの期間では、NAND回路95から出力されるカウントアップ信号CUPBはHレベルに保持される。そして、Hレベルのカウントアップ信号CUPBは、OR回路29に入力されるので、ステート信号STT4がHレベルに立ち上がるまでの期間では、上記第1実施形態と同様にして、DFF回路16eから出力されるステート信号STT5はLレベルに保持される。
そして、ステート信号STT4がHレベルに立ち上がると、NAND回路25にHレベルのステート信号STT4と、Hレベルの反転ステート信号STT5Bとが入力されることにより、NAND回路25からLレベルの信号が出力される。これにより、AND回路30にNAND回路25からLレベルの信号が入力されるとともに、NAND回路23からHレベルの信号が入力されることによって、AND回路30からNOR回路31にLレベルの信号が入力される。また、NOR回路31には、DFF回路16iからLレベルのカウントアップ信号CUP0が入力されているので、NOR回路31からDFF回路16iにHレベルの信号が入力される。これにより、次に、DFF回路16iに入力されるクロック信号CLKがLレベルに低下した後、Hレベルに上昇することによって、DFF回路16iからHレベルのカウントアップ信号CUP0が出力される。
そして、Hレベルのカウントアップ信号CUP0は、セレクタ回路94に入力されるので、セレクタ回路94の入力が「1」側に切り替わる。これにより、DFF回路16jから出力されたHレベルの反転カウントアップ信号CUP1Bがセレクタ回路94を介してDFF回路16jに供給される。このため、次に、DFF回路16jに入力されるクロック信号CLKがLレベルに低下した後、Hレベルに上昇することによって、DFF回路16jからHレベルのカウントアップ信号CUP1が出力される。また、Hレベルのカウントアップ信号CUP0は、NOR回路31にも入力される。このNOR回路31には、AND回路30からLレベルの信号が入力されているので、NOR回路31からDFF回路16iにLレベルの信号が入力される。これにより、DFF回路16jからHレベルのカウントアップ信号CUP1が出力されるのと同じHレベルのクロック信号CLKによって、DFF回路16iからLレベルのカウントアップ信号CUP0が出力される。これにより、NAND回路95にHレベルのカウントアップ信号CUP1と、Lレベルのカウントアップ信号CUP0とが入力されるので、NAND回路95から出力される反転カウントアップ信号CUPBはHレベルに保持される。
そして、Lレベルのカウントアップ信号CUP0は、NOR回路31に入力される。このNOR回路31には、AND回路30からLレベルの信号が入力されているので、NOR回路31からDFF回路16iにHレベルの信号が入力される。これにより、次に、DFF回路16iに入力されるクロック信号CLKがLレベルに低下した後、Hレベルに上昇することによって、DFF回路16iからHレベルのカウントアップ信号CUP0が出力される。この時、DFF回路16jから出力されるカウントアップ信号CUP1は、Hレベルに保持されているので、Hレベルのカウントアップ信号CUP0およびCUP1が入力されるNAND回路95からLレベルの反転カウントアップ信号CUPBが出力される。
そして、Lレベルの反転カウントアップ信号CUPBは、OR回路29に入力される。このOR回路29には、NAND回路25からLレベルの信号が入力されているので、OR回路29からNAND回路27へLレベルの信号が入力される。また、NAND回路27には、NAND回路26からHレベルの信号が入力されているので、NAND回路27からセレクタ回路19へHレベルの信号が入力される。これにより、セレクタ回路19の入力は「1」側に切り替わる。このため、DFF回路16eから出力されたHレベルの反転ステート信号STT5Bがセレクタ回路19を介してDFF回路16eに供給される。このため、次に、DFF回路16eに入力されるクロック信号CLKがLレベルに低下した後、Hレベルに上昇することによって、DFF回路16eからHレベルのステート信号STT5が出力される。このようにして、ステート信号STT5のHレベルへの立ち上りは、ステート信号STT4のHレベルへの立ち上りから、4回のHレベルのクロック信号CLKの分遅延される。
この後、上記第1実施形態によるステートマシン回路11と同様にして、クロック信号CLKが順次Hレベルになるのに応じて、ステート信号STT1およびSTT2が順次Lレベルに立ち下る。そして、上記のようにHレベルのステート信号STT4が出力された後、4回目のHレベルのクロック信号に応じて、Hレベルのステート信号STT5が出力されるのと同様の動作により、DFF回路16bからLレベルのステート信号STT2が出力された後、4回目のHレベルのクロック信号CLKに応じて、Lレベルのステート信号STT3が出力される。これにより、ステート信号STT3のLレベルへの立ち下りは、ステート信号STT2のLレベルへの立ち下りから4回のHレベルのクロック信号CLKの分遅延される。
この後、上記第1実施形態によるステートマシン回路11と同様にして、クロック信号CLKが順次Hレベルになるのに応じて、ステート信号STT4およびSTT5が順次Lレベルに立ち下がる。
上記のように、ステート信号STT5の立ち上りの遅延量は4クロック期間分になるので、ステート信号STT5の立ち上りの遅延量は、ステート信号STT2〜STT4の立ち上りの1クロック期間分の遅延量の4倍になる。これにより、ステート信号STT4の立ち上りからステート信号STT5の立ち上りまでの期間によって設定される再書き込み動作のための期間T3の長さは、ステート信号STT1およびSTT2の各々が立ち上がるタイミングの間隔に対応する期間T1、ステート信号STT2およびSTT3の各々が立ち上がるタイミングの間隔に対応する期間T21、および、ステート信号STT3およびSTT4の各々が立ち上がるタイミングの間隔に対応する期間T22のそれぞれの長さの4倍の長さになる。また、ステート信号STT3の立ち下りの遅延量は4クロック期間分になるので、ステート信号STT3の立ち下りの遅延量は、ステート信号STT2〜STT4の立ち下りの1クロック期間分の遅延量の4倍になる。これにより、ステート信号STT2の立ち下りからステート信号STT3の立ち下りまでの期間によって設定される再書き込み動作のための期間T5の長さは、ステート信号STT1およびSTT2の各々が立ち上がるタイミングの間隔に対応する期間T1、ステート信号STT2およびSTT3の各々が立ち上がるタイミングの間隔に対応する期間T21、および、ステート信号STT3およびSTT4の各々が立ち上がるタイミングの間隔に対応する期間T22のそれぞれの長さの4倍の長さになる。
第3実施形態では、上記のように、再書き込み動作のための期間T3およびT5の長さを、T1〜T22の各期間の長さの4倍の長さにすることによって、メモリの読み出しおよび再書き込み動作を高速化するために、T1〜T62の各期間を生成するためのクロック信号CLKのパルス幅を小さくした場合に、T1〜T62の各期間の長さが短くなった場合にも、第2セル領域(図3参照)のメモリセルに再書き込みを行うために必要な長さの期間を確保することができる。これにより、メモリの動作を高速化しながら、第2セル領域のメモリセルに対して確実にデータの再書き込みを行うことができる。
第3実施形態による上記以外の効果は、上記第1実施形態による効果と同様である。
なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。
たとえば、上記実施形態では、再書き込み動作を行うときに、ワード線WLを立ち上げるのに先立って、ビット線BLを段階的に立ち上げるようにしたが、本発明はこれに限らず、ビット線BLを立ち上げるのに先立って、ワード線WLを段階的に立ち上げるようにしてもよい。
また、上記実施形態では、ビット線BLを1/3VCCずつ2段階で立ち上げるようにしたが、本発明はこれに限らず、1/3VCC以下ずつ、3段階以上で立ち上げるようにしてもよい。また、ビット線BLを滑らかに徐々に立ち上げるようにしてもよい。このようにしてビット線BLを立ち上げた場合にも、上記実施形態と同様の効果を得ることができる。
また、上記実施形態では、再書き込み動作のためのT3およびT5の期間の長さを、T1〜T22の各期間の長さに比べて長くなるように設定したが、本発明はこれに限らず、再書き込み動作のためのT3およびT5の期間の長さをT1〜T22の各期間の長さと実質的に同じになるように設定してもよい。図22は、本発明の変形例によるメモリのワード線WLおよびビット線BLに対する電圧の印加方法を示した電圧波形図である。図23は、本発明の変形例によるメモリのワード線WLおよびビット線BLに電圧を供給するために用いられる内部信号の電圧波形図である。この変形例によるメモリの電圧の印加方法では、図22に示すように、再書き込み動作のためのT3およびT5の期間の長さを、T1〜T22の各期間の長さと同じ長さになるように設定している。これにより、図23に示すように、ワード線WLおよびビット線BLに電圧を印加するために用いる各内部信号(ステート信号STT1〜5、ワード線ソース制御信号XSE3B〜0、XUE2B〜0、および、ビット線ソース制御信号YHE3B〜0、YLE2B〜0)におけるT3およびT5の期間の長さも、対応するT1〜T22の各期間の長さと同じ長さに設定している。本発明の変形例によるメモリの電圧の印加方法の上記以外の構成は、上記第1実施形態による構成と同様である。
本発明の変形例によるメモリでは、上記のように、「0」リードビット線BL(BL0〜2、4、6および7)(図3参照)を、1/3VCCずつ段階的に立ち上げることによって、再書き込み動作が行われる時に、選択ワード線WL(WL3)(図3参照)と再書き込みされない第1セル領域(図3参照)のメモリセルに対応する「0」リードビット線BL(BL0〜2、4、6および7)との電位差が1/3VCCより大きくなるのを抑制することができるので、再書き込みされない第1セル領域のメモリセルに、1/3VCCより大きな電位差が印加されることに起因してディスターブ現象が発生するのを抑制することができる。
図24は、図23に示した本発明の変形例によるメモリのステート信号STT1〜5を生成するステートマシン回路11の構成を示した回路図である。この変形例によるステートマシン回路11は、クロック同期型の5ビットのジョンソンカウンタの構成を有している。具体的には、このステートマシン回路11は、図24に示すように、5つのDFF回路16a〜16eと、1つのセレクタ回路17と、2つのNAND回路20および21とを備えている。
DFF回路16a〜16eには、それぞれ、クロック信号CLKと反転リセット信号RSTBとが供給される。なお、反転リセット信号RSTBは、DFF回路16a〜16eの入力端子/Rから入力される。また、DFF回路16aの入力端子Dには、セレクタ回路17の出力信号が入力される。また、DFF回路16aの出力端子QTからは、ステート信号STT1が出力される。また、このステート信号STT1は、セレクタ回路の「0」側、NAND回路20および次段のDFF回路16bに入力される。同様に、DFF回路16b〜16eに渡って、前段のDFF回路のステート信号STT1〜4が、それぞれ、後段のDFF回路に入力される。また、DFF回路16eから出力されたステート信号STT5は、NAND回路20に入力される。また、DFF回路16a〜16eの各々の出力端子QBからは、出力端子QTから出力されたステート信号STT1〜STT5の反転信号である反転ステート信号STT1B〜STT5Bが外部に出力される。また、DFF回路16aの出力端子QBから出力された反転ステート信号STT1Bは、セレクタ回路17の「1」側に入力される。また、NAND回路21には、外部から供給される反転チップ選択信号CSBと、NAND回路20の出力とが入力される。また、NAND回路21の出力は、セレクタ回路17に入力される。
この変形例によるステートマシン回路11の動作としては、まず、DFF回路16a〜16eにLレベルの反転リセット信号RSTBが入力されることにより、DFF回路16a〜16eから出力されるステート信号STT1〜5は、全てLレベルになる。このとき、NAND回路20には、Lレベルのステート信号STT1およびSTT5が入力されるので、NAND回路20からNAND回路21へHレベルの信号が入力される。この状態で、Hレベルの反転チップ選択信号CSBがNAND回路21に入力された場合には、NAND回路21からセレクタ回路17へLレベルの信号が入力される。これにより、セレクタ回路17の入力が「0」側になるので、DFF回路16aから出力されたLレベルのステート信号STT1がセレクタ回路17を介してDFF回路16aに供給される。これにより、DFF回路16aから出力されるステート信号STT1はLレベルに保持されるので、ステート信号STT1が入力されるDFF回路16bから出力されるステート信号STT2はLレベルに保持される。これにより、前段のDFF回路の出力信号がそれぞれ入力されるDFF回路16c〜16eからは、Lレベルのステート信号STT3〜5が続けて出力される。
一方、NAND回路20からNAND回路21へHレベルの信号が入力された状態で、Lレベルの反転チップ選択信号CSBがNAND回路21に入力された場合には、NAND回路21からセレクタ回路17へHレベルの信号が入力される。これにより、セレクタ回路17の入力が「1」側になるので、DFF回路16aから出力されたHレベルの反転ステート信号STT1Bがセレクタ回路17を介してDFF回路16aに供給される。
次に、クロック信号CLKがHレベルになることにより、DFF回路16aから出力されるステート信号STT1はHレベルになる。一方、DFF回路16b〜16eから出力されるステート信号STT2〜5は、Lレベルに保持される。また、DFF回路16aから出力されるHレベルのステート信号STT1は、後段のDFF回路16bに入力される。また、DFF回路16aから出力されたHレベルのステート信号STT1は、NAND回路20に入力される。これにより、NAND回路20からNAND回路21にHレベルの信号が入力される。このとき、NAND回路21に入力される反転チップ選択信号CSBは、Hレベルに保持されているのでNAND回路21からセレクタ回路17に入力される信号はLレベルに保持される。これにより、セレクタ回路17の入力は「0」側に保持されるので、DFF回路16aのHレベルのステート信号STT1がセレクタ回路17を介してDFF回路16aに入力されることにより、DFF回路16aからHレベルのステート信号STT1が続けて出力される。
次に、クロック信号CLKが再びHレベルになることにより、DFF回路16bから出力されるステート信号STT2がHレベルになる。このとき、DFF回路16aから出力されるステート信号STT1はHレベルに保持されるとともに、DFF回路16c〜16eから出力されるステート信号STT3〜5はLレベルに保持される。そして、この後、同様の動作により、クロック信号CLKが順次Hレベルになるのに応じて、DFF回路16c〜16eから出力されるステート信号STT3〜5が順次Hレベルになる。この後、さらに、上記と同様の動作により、クロック信号CLKが順次Hレベルになるのに応じて、ステート信号STT1〜5が順次HレベルからLレベルになる。
また、上記第1〜第3実施形態では、ステート信号STT5の立ち上げ、および、ステート信号STT3の立ち下げを2〜4クロック期間分遅延させるようにステートマシン回路を構成したが、本発明はこれに限らず、ステート信号STT5の立ち上げ、および、ステート信号STT3の立ち下げを5クロック期間分以上遅延させるようにステートマシン回路を構成してもよい。たとえば、上記第2実施形態によるステートマシン回路11(図19参照)のDFF回路16gおよび16hの段数を増加させるとともに、適当な論理回路を付加することにより、Hレベルの反転カウントアップ信号CUP1Bが出力されるタイミングを遅延させることによって、ステート信号STT5の立ち上げ、および、ステート信号STT3の立ち下げを5クロック期間分以上遅延させることができる。
また、上記実施形態では、読み出し動作時に用いられるVCCの電圧と、再書き込み動作時に用いられるVCCの電圧とが、同じ電圧である場合を例にとって説明したが、本発明はこれに限らず、読み出し動作時に用いられるVCCの電圧と、再書き込み動作時に用いられるVCCの電圧とが異なるように構成してもよい。たとえば、読み出し動作時のVCCの電圧を約3.3Vに設定するとともに、再書き込み動作時のVCCの電圧を約3.0Vに設定してもよい。この場合には、読み出し動作時における1/3VCCの電圧は、約1.1Vになるとともに、再書き込み動作時における1/3VCCの電圧は、約1.0Vになる。