JPS6177198A - 半導体記憶装置 - Google Patents

半導体記憶装置

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JPS6177198A
JPS6177198A JP59197924A JP19792484A JPS6177198A JP S6177198 A JPS6177198 A JP S6177198A JP 59197924 A JP59197924 A JP 59197924A JP 19792484 A JP19792484 A JP 19792484A JP S6177198 A JPS6177198 A JP S6177198A
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lines
transistor
transistors
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順一 宮本
Junichi Tsujimoto
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    • GPHYSICS
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  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Static Random-Access Memory (AREA)
  • Read Only Memory (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】 [発明の技術分野] この発明はフリップフロップ回路をデータ検出手段とし
て用いるようにした半導体記憶装置に係リ、特にワード
ラインにおける駆動信号の遅延時間を考慮した改良に関
する。
[発明の技術的背景] 半導体記憶装置(以下メモリと称する)に用いられるセ
ンスアンプとしては、フリップ70ツブ回路を用いたも
のが感度のよいものとされている。
このため、このような形式のセンスアンプはオーブンビ
ットライン方式やフォールディラドライン方式のダイナ
ミック型RAMや、EPROM(データ消去可能なプロ
グラマブル リードオンリー メ4木り) 、EEPR
OM (電気的にデータ消去可能なプログラマブル リ
ードオンリー メモリ)等のメモリによく使用されてい
る。
第9図は従来のメモリに使用されている上記オーブンビ
ットライン方式のラッチ型センスアンプを示す回路図で
ある。図において、PチャネルMOSトランジスタおよ
びNチャネルMo5t−ランジスタからなるフリップフ
ロップ11の左側に配置された一方のビットライン12
にはメモリセル13h(接続されており、右側に配置さ
れた他方のビットライン14にはダミーセル15が接続
されている。ここで上記メモリセル13はそれぞれトラ
ンジスタのコンダクタンスの違いに基づいてデータを記
憶するEPROM型のものであり、ダミーセル15のコ
ンダクタンスは“1″レベル、It OI+レベルを記
憶しているメモリセル13のコンダクタンスのほぼ中間
の値にされている。
このフリップフロップ11で1よ、プリチャージ期間に
プリチャージ用トランジスタ18.19およびエコライ
ズ用トランジスタ20が共にオン状態にされて、第10
図の特性図に示すように一対のビットライン12.14
の電位21.22が同一電位に設定される。このとき、
フリップ70ツブ11と電IVo 。
およびVssそれぞれとの間に挿入されているトランジ
スタ16.17はそれぞれのゲート入力信号によりオフ
状態にされている。従って、このとき、フリップ70ツ
ブ11は非アクテイブ状態にされている。フリップフロ
ップ11が非アクテイブ状態のままプリチャージおよび
エコライズが停止されると、メモリセル13とダミーセ
ル15のコンダクタンスの差により、ビットライン12
.14の電位相互間には図示の電位差ΔVが生じる。そ
してこの電位差ΔVが十分大きな1直になった時点で上
記トランジスタ16および17がオン状態にされて、フ
リップフロップ11がアクティブ状態にされる。アクテ
ィブ状態にされると、ビットライン12.14相互間の
電位差が7リツプフロツプ11で増幅され、低レベル側
のビットライン14の電位22はより低レベルに、高レ
ベル側のビットライン12の電位21はより高レベルと
なるように、それぞれ急速にレベル設定がなされる。
ところで、通常のメモリでは第11図に示すように上記
のようなビットライン対が複数段1)られ。
それぞれのビットライン対に対応して前記フリップフロ
ップ11およびこのフリップフロップ11のアクティブ
状態を制御するトランジスタ16.17からなるセンス
アンプ30がそれぞれ設けられる。そして各ビットライ
ン12.14に接続されているメモリセル13およびダ
ミーセル15のゲートには、ワードライン デコーダ/
ドライバー31から出力されるデコード信号が各ワード
ライン32を介して供給されている。
[背景技術の問題点コ ところで、上記各ワードライン32は、ビットライン1
2.14に対して直交するように設けられるので、実際
にこのメモリを集積回路化する際に、各ワードライン3
2はビットライン12.14とは異なる配線材料を用い
て構成する必要がある。例えば、一般にビットライン1
2.14はアルミニュウムなどの金属材料により構成し
、ワードライン32は多結晶シリコン層によって構成し
ている。この多結晶シリコン層によって構成されたワー
ドライン32は、アルミニュームなどの金属に比較して
抵抗率が高く、基板との間に生じる寄生容量も大きなも
のとなる。しかもその配線長は比較的長くなるので、こ
のワードライン32の各所に存在している図示の寄生抵
抗Rおよび寄生容量Cの値はそれぞれ大きなものとなる
。この結果、ワードライン32を介して伝達される駆動
信号は順次遅延され、いわゆるワードライン遅延が生じ
る。この遅延時間は256にビットのEEPROMの場
合には40nSないし50nSにも達する。従って、こ
のワードライン遅延のため、前記プリチャージ期間にお
けるビットライン電位の時間的変化の割合いはワードラ
イン デコーダ/ドライバー31に近いところと遠いと
ころとでは異なってしまう。例えば、ワードライン デ
コーダ/ドライバー31に近いところのビットライン1
2.14における電位変化は、第12図の特性図中の4
113よび42に示すように比較的速い時期に低下し、
この反対に遠いところのビットライン12.14におけ
る電位変化は43および44に示すように比較的遅い時
期に低下する。このように電位変化の時期が異なるため
に、従来ではセンスアンプ30をアクティブ状態にする
タイミングが問題になる。例えば第12図のtlのタイ
ミングですべてのセンスアンプ30をアクティブ状態に
したとする。このとき、ワードライン デコーダ/ドラ
イバー31に遠いところのビットライン12.14にお
ける電位差がまだ十分に生じていないときにデータ検出
を行なうことになるので、このビットラインに対応した
センスアンプ30でのデータ検出は不可能である。他方
、第12図のt2のタイミングですべてのセンスアンプ
30をアクティブ状態にしたとすると、今度はワードラ
イン デコーダ/ドライバー31に近いところのビット
ライン12゜14における両電位41.42が共に低下
して一定の電位に落ちてしまい、この場合にもデータの
検出は不可能である。
さらに、従来ではすべてのセンスアンプ30を同時にア
クティブ状態にするため、vDDとVssとの間に大き
なピーク電流が流れ、このピーク電流によりノイズが発
生して他の回路の電源ラインや信号ラインが浮上り、誤
動作の恐れが生じるという不都合もある。
[発明の目的J この発明は上記のような事情を考慮してなされたもので
あり、その目的はワードライン遅延が生じていても複数
の各センスアンプで安定にデータの検出を行なうことが
でき、かつデータ検出時において電源間に生じるピーク
電流の値を少なくし、これによって誤動作を防止するこ
とができる半導体記憶装置を提供することにある。
[発明の概要コ 上記目的を達成するためこの発明にあっては、複数の各
データ検出手段と電源との間に第1および第2のトラン
ジスタを直列に犀入し、上記第1のトランジスタのゲー
トには上記各データ検出手段のアクティブ状態を制御す
る制御信号をそのまま供給し、上記第2のトランジスタ
のゲートには上記制御信号をワードライン遅延に対応し
た遅延時間を持って供給することによって、各データ廓
出手段をアクティブ状態にするタイミングが、対応する
ビットラインにおける電位変化のR38タイミングとな
るようにしている。
[発明の実施例] 以下、図面を参照してこの発明の一実流例を説明する。
第1図はこの発明に係る半導体記憶装置(メモリ)の溝
成を示す回路図である。この実施例のメモリでは従来と
同様に複数対のビットライン12゜14が設けられてい
る。これら複数対の各ビットライン12.14は複数の
各ラッチ型センスアンプ50に接続されている。上記複
数対の各ビットライン12゜14のそれぞれにはitの
メモリセル13と1個のダミーセル15が接続されてい
る。上記各一方のビットライン12に接続されているメ
モリセル13のうち対応する位置に配置されているもの
のゲートは、複数のワードライン32Aのうち対応する
ものに並列に接続されている。また上記一方の各ビット
ライン12に接続されているダミーセル15も一つのワ
ードライン32Aに並列に接続されている。同様に上記
他方の各ビットライン14に接続されているメモリセル
13のうち対応する位置に配置されているもののゲート
は複数のワードライン32Bのうち対応するものに並列
に接続されている。また上記他方の各ビットライン14
に接続されているダミーセル15も一つのワードライン
32B1.mdt列に接続されている。上記複数のワー
ドライン32Aには、ワードライン デコーダ/ドライ
バー31Aから出力されるデコード信号がそれぞれ供給
され、複数のワ−ドライン32Bには、ワードライン 
デコーダ/′。
ドライバー31Bから出力されるデコード1言号がそれ
ぞれ供給されている。
ここで上記各ビットライン12.14はアルミニューム
などの金属材料で構成されており、上記複数のワードラ
イン32A、32Bはそれぞれシリコン層によって構成
されている。従って、第1図において上記複数のワード
ライン32A、32Bそれぞれには前記したように比較
的大きな値の寄生抵抗R1および寄生容量C1が生じて
いる。また、各トランジスタ58.61のディメンジョ
ンは各メモリセル13と同じとなるよう設定されている
上記?!数の各センスアンプ50はそれぞれ、Pチャネ
ルMOSトランジスタ51.52それぞれおよびNチャ
ネルMOSトランジスタ53.54それぞれからなるC
MOSインバータ55.56の入出力端子間を交差接続
してなるフリップフロップ57、このフリップ70ツブ
57と電源Vooとの間に直列に挿入されている21[
!ifのPチャネルMOSトランジスタ58,59、フ
リッフフロッフ51ト電!Vssとの間に直列に挿入さ
れている2個のNチャネルMOSトランジスタ60.6
1で構成されている。上記一方のCMOSインバータ5
θの入力端子は前記一方のビットライン12に接続され
ており、他方のCMOSインバータ55の入力端子は前
記他方のビットライン14に接続されている。また、上
記Pチャネ゛ルMOSトランジスタ58.59.60.
61のゲートは、センスアンプ制御ライン62.63.
64.65にそれぞれ接続されている。
70はアドレスの変化を検出して前記複数の各センスア
ンプ50をアクティブ状態に設定するための制御信号を
出力するセンスアンプドライバーである。そしてこのセ
ンスアンプドライバー70からの出力信号はインバータ
71を介して上記センスアンプ制御ラインβ2.63に
並列に供給されているとともに、上記センスアンプ制器
ライン64.65に並り1に供給されている。
上記センスアンプ制御ライン62.65は前記ワードラ
イン32A、 32Bと同様に多結晶シリコン層で構成
されており、しかも線幅などの条件もすべてワードライ
ン32A、 32Bと同様に設定されている。
また上記センスアンプ制御ライン63.64は前記ビッ
トライン12.14と同様にアルミニュームなどの金属
材料によって構成されている。従って、上記センスアン
プ制御ライン62.65には、前記ワードライン32A
、32Bと同様の値の奇生抵抗R2および寄生容量C2
が生じている。なお、図において一つのセンスアンプ5
0のみに前記プリチャージ用トランジスタ18.19お
よびエコライズ用トランジスタ20が接続されている状
態が示されているが、これは他のセンスアンプ50につ
いても同様に接続されていることはもちろんである。
次に上記のような構成のメモリの動作を第2図のタイミ
ングチャートを用いて説明する。まず図示しない手段に
よってアドレスAddの変化が検出されると、上記1〜
ランジスタ18.19.20が所定1111間だけオン
状態にされる。この結果、複数対の各ピッ1−ライン1
2.14は共に電源電位VDDまで充電されて同電位に
設定される。他方、上記アドレスA(Idの変化により
、これに同期してセンスアンプドライバー70は所定パ
ルス幅の信号P1を出力する。この信@P1はそのまま
のレベルでセンスアンプ制御ライン64に供給されると
ともに、インバータ71によりレベル反転されてセンス
アンプ制御ライン63に供給される。ところで、上記両
センスアンプ制御ライン64.63は共にアルミニュー
ムなどの金属材料で構成されており、はとんど信号の遅
延が生じないので、両センスアンプ制御ライン64.6
3の信号は最少の遅延時間で各センスアンプ50内のト
ランジスタ60.5!11に供給される。
そしてこれらのトランジスタ60.59は上記信号P1
の立ち下がりに同期してそれぞれオフ状態にされる。上
記両トランジスタ60.59がオフ状態にされることに
より、各フリップフロップ57には電流が流されないの
で各センスアンプ50は第2図に示すようにすべて非ア
クテイブ状態にされる。
また上記信号P1はそのままのレベルでセンスアンプ制
御ライン65に供給されるとともに、インバータ71に
よりレベル反転されてセンスアンプ制御ライン62に供
給されている。ところが、この両センスアンプ1lil
Ii2Ilライン65.62は共に多結晶シリコン層で
構成されているので、センスアンプ制御ライン65上の
信号P2には信号P1に対して遅延時間が生じる。また
センスアンプ制御ライン62上の信号にもセンスアンプ
制御ライン63の信号に対して同様の遅延時間が生じる
。センスアンプ50内のトランジスタf31.58は上
記信号P2の立ち下がりに同期してそれぞれオフ状態に
され、信号P2の立ち上がりに同期してそれぞれオン状
態にされので、各センスアンプ50内のフリップフロッ
プ57が動作するのは信号P2が立上がる時点となる。
従って、各センスアンプ50は第2図に示すように、信
号P1の立ち下がりから信号P2の立ち上がりまでの期
間では非アクテイブ状態、すなわちフローティング状態
にされ、信号P2が立ち上がって始めてアクティブ状態
にされる。
いま、センスアンプドライバー70に近い位置にあるセ
ンスアンプ50内のトランジスタ58.61のゲートに
入力される信号とこれよりも一つたけセンスアンプドラ
イバー70からに遠い位置にあるセンスアンプ50内の
トランジスタ58.61のゲートに入力される信号との
間で生じている上記遅延時間がΔtの場合、センスアン
プドライバー10から遠くなるにつれてセンスアンプ5
0がアクティブ状態にされるタイミングはΔtだけ順次
遅れていく。ところで、上記センスアンプ制御ライン6
2.65はワードライン32A、 32Bと同様に多結
晶シリコン層で構成され、しかも線幅などの条件もすべ
てワードライン32A、32Bと同様に設定されている
ので、上記各遅延時間はワードライン32A、 32B
についても同様の値となる。すなわち、ワードライン3
2A、32Bの駆動信号もワードラインデコーダ/ドラ
イバー31A、31Bから遠ざかるにつれてΔtだけ順
次遅れていくことになる。従って、ワードライン遅延が
生じていても、すべてのビットライン12、14相互間
の電位差が各センスアンプ50でこれを安定に検出する
のに必要十分なだけ生じた時点で、すなわち各センスア
ンプ50の感度が最もよい時点でデータの検出を行なわ
せることができる。
第3図はその様子を示す特性図である。すなわち、ある
位置でのビットライン相互間に所定の電位差Δ■が生じ
、このタイミングの時刻taにそのビットラインが接続
されているセンスアンプ50がアクティブ状態にされる
。そして上記時刻taの後からΔtの時間が経過したt
bの時刻になると、他の位置でのピッ]−ライン相互間
にも所定の電位差ΔVが生じる。この遅延時間Δtはセ
ンスアンプ制御ライン62.65上の信号にも同様に生
じているので、この位置でのビットラインが接続されて
いるセンスアンプ50も最適なタイミングでアクティブ
状態にされる。従って、同様にすべてのセンスアンプ5
0がアクティブ状態されるのは、それぞれその位置での
ビットライン相互間に所定の電位差ΔVが生じている時
となり、従って各センスアンプ50て安定にデータの検
出が行なわれる。
しかもこのメモリでは、上記のようにデータの検出感度
を向上させる以外に次のような副次的な効果もある。す
なわち、従来のメモリではすべてのセンスアンプが同時
にアクティブ状態にされているので、前記したようにV
ooとVssとの間には第4図の特性図中の曲線81に
示すように大きなピーク電流が流れ、このピーク電流に
よりノイズが発生して他の回路の電源ラインや信号ライ
ンが浮上り、誤動作の恐れが生じるという不都合がある
。そしてこのときのピーク電流の値は100mAを越え
る場合がある。ところが、この実施例のメモリではセン
スアンプを順次アクティブ状態にしているので、第4図
の曲線82に示すようにピーク電流が広い範囲に分布し
、その値は20mA程度にまで低下させることができた
。このため、従来のようにノイズが発生して他の回路の
電源ラインや信号ラインが浮上り、誤動作の恐れが生じ
るという不都合は防止される。
ところで、上記実施例によるメモリではセンスアンプ5
0として従来よりもトランジスタを2個余計に追加する
必要があり、従来よりも素子数が増加することになる。
第5図は従来のセンスアンプ内のトランジスタ16の部
分を実際に集積化する際のパターン平面図であり、第6
図は同じくこの実施例のセンスアンブ内のトランジスタ
58.59の部分を実際に集積化する際のパターン平面
図である。第5図において、91、92はトランジスタ
のソース、トレーrンとなるP型領域、93はゲート酸
化股領域、94はゲート電穫であり、第6図において、
101. 402. 103はトランジスタのソース、
ドレインとなるP型領域、104、 105はゲート酸
化膜領域、1o6,1o7ハケート電極である。ここで
両パターンの占有面積を比較すると1個のトランジスタ
を2個にしても増加する画情はわずかである。従って従
来よりも素子数が増加しても全体での面積増加はわずか
となる。
第7図はこの発明の変形例の構成を示す回路図である。
上記実施例では各センスアンプ5oにおいて、フリップ
フロップ57に対してアクティブ状態を制illするた
め(Dトランジス’;t58,59. GO,61ヲそ
れぞれ独立に設けていた。ところがこの変形例のメモリ
では、各フリップフロップ57に対し、前記センスアン
プ制御ライン62.65の信号がゲートに供給されてい
るPチャネルのトランジスタ58およびNチャネルのト
ランジスタ61を各7リツプフロツプ57側に配置し、
前記センスアンプ制御ライン63.64の信号がゲート
に供給されているPチャネルのトランジスタ59および
Nチャネルのトランジスタ60は電源vDDもしくはV
Bs側に配置し、しかもこの両トランジスタ59.60
は複数のフリップフロップ57に対して共有されるよう
にしたちのである。
第8図はこの発明の他の変形例の構成を示す回路図であ
る。上記実施例では各センス7ンブ5oにおいて、フリ
ップフロップ57に対してアクティブ状態を制御するた
めのトランジスタとしてPチャネル側には58.59を
、Nチャネル側には60.61をそれぞれ設けていた。
ところがこの変形例のメモリでは、各フリップフロップ
57のアクティブ状態を制御するためのトランジスタと
してPチャネル側のトランジスタ58.59f省略し、
Nチャネル側のみにトランジスタ60.61をそれぞれ
設けるようにしたものである。
なお、この発明は上記した各実施例に限定されるもので
はなく種々の変形が可能であることはいうまでもない。
例えば、上記各実施例では一対のビットラインに対して
1個のセンスアンプを設ける場合について説明したが、
これはメモリセルの寸法が小さい場合にはビットライン
とセンスアンプとの間にデコード信号で制御されるトラ
ンスフ1ゲートを接続し、このトランスファゲートを選
択的にオン状態にして必要なメモリセルをセンスアンプ
に接続するような構成としてもよい。
さらに、上記各実施例ではメモリセル13およびダミー
セル15がそれぞれ11Ii!lのトランジスタからな
るEPRO〜1型セルの場合について説明したが、これ
は各セルが不揮発性トランジスタおよびこのトランジス
タを選択する選択用トランジスタからなるEEPROM
型のものであっても実施が可能であることはもちろんで
ある。
また、上記第8図のようなものにも、前記第7図と同様
に、トランジスタ60を複数のフリップフロップ57で
共有化させることもできる。
[発明の効果] 以上説明したようにこの発明によれば、ワードライン遅
延が生じていても複数の各センスアンプで安定にデータ
の検出を行なうことができ、かつデータ検出時において
電源間に生じるピーク電流の値を少なくし、これによっ
て誤動作を防止することができる半導体記憶装置を1?
供することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の一実施例に係る半導体記憶装置(メ
モリ)の構成を示す回路図、第2図は上記実施例のメモ
リの動作を示すタイミングチャート、第3図および第4
図はそれぞれ上記実施例回路を説明するための特性図、
第5図は従来のメモリの一部のパターン平面図、第6図
はこの実施例のメモリの一部のパターン平面図、第7図
はこの発明の変形例の構成を示す回路図、第8図はこの
発明の他の変形例の構成を示す回路図、第9図は従来の
メモリに使用されているセンスアンプの回路図、第10
図は上記従来のメモリの特性図、第11図は上記第9図
のセンスアンプが用いられた通常のメモリの構成を示づ
回路図、第12図は第11図のメモリの特性図である。 12、14・・・ビットライン、13・・・メモリセル
、15・・・ダミーセル、18.19・・・プリチセー
ジ用トランジスタ、20・・・エコライス用(ヘランジ
スタ、31・・・ワードラインデコーダ′ドライバー、
32・・・ツー1−ライン、50・・・ラッチ型センス
アンプ(データ検出手段)、57・・・ノリツブフロッ
プ、58.61・・・トランジスタ(第2のトランジス
タ) 、 59.60・・・トランジスタ(第1のトラ
ンジスタ) 、 G2.63.64. (35・・・セ
ンスアンプ制御ライン、70・・・センスアンプドライ
バー 〇 出願人代理人 弁理士 鈴江武彦 第5図      第67 第9図 下 第10図

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)ワードラインの信号で選択されるメモリセルおよ
    びダミーセルがそれぞれ接続された複数のビットライン
    対と、上記複数の各ビットライン対相互間の電位差を増
    幅してデータの検出を行なう複数のデータ検出手段と、
    上記各データ検出手段と電源との間に挿入され、ゲート
    に上記各データ検出手段のアクティブ状態を制御する制
    御信号が最少の遅延時間で供給される複数の第1のトラ
    ンジスタと、上記各データ検出手段と電源との間に挿入
    されかつ上記複数の各第1のトランジスタと直列接続さ
    れ、ゲートに上記制御信号が所定の遅延時間を持って供
    給される複数の第2のトランジスタとを具備したことを
    特徴とする半導体記憶装置。
  2. (2)前記各第2のトランジスタのゲートに供給されて
    いる制御信号が持つ遅延時間が、前記対応するビットラ
    インに接続されているメモリセルのワードラインに生じ
    る信号遅延時間に相当する時間にされている特許請求の
    範囲第1項に記載の半導体記憶装置。
  3. (3)前記第2のトランジスタのゲート容量が、前記ワ
    ードラインに接続されたメモリセルのゲート容量と等価
    な値にされている特許請求の範囲第1項に記載の半導体
    記憶装置。
  4. (4)前記第1のトランジスタが電源側に、前記第2の
    トランジスタが前記データ検出手段側にそれぞれ配置さ
    れ、上記第1のトランジスタが複数のデータ検出手段で
    共有されている特許請求の範囲第1項に記載の半導体記
    憶装置。
  5. (5)前記複数の各データ検出手段がそれぞれフリップ
    フロップ回路で構成されている特許請求の範囲第1項に
    記載の半導体記憶装置。
JP59197924A 1984-09-21 1984-09-21 半導体記憶装置 Granted JPS6177198A (ja)

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