JP3974275B2 - 行プレチャージ時間を減らすことができる高密度半導体メモリ装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体メモリ装置に関するものであり、より詳しくは、行プレチャージ時間(Row Precharge Time:tRP)が短縮できる半導体メモリ装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
半導体メモリ装置が次第に高密度されると、メモリセルアレー(memorycell array)の密度もなお増加されるはずである。結局、メモリ装置が高密度化されることによってチップサイズ(chip size)も増加され、その結果いろいろの問題点が誘発されることができる。1例で、信号ラインの抵抗が増加される。例えばチップサイズが増加されると、信号ラインが長くなることによって信号ライン抵抗が増加される。又は、信号ライン自体抵抗が増加される。例えば、信号ラインをアルミニウムAl材質で使用した場合、誘発されるコンタクトが充填される特性(contact fill characteristic)の低下を改善するため、タングステンW材質の信号ラインを使用する場合に、信号ラインの抵抗が増加される。又は、層間段差(interlayer topology)を低めるため、信号ラインの厚さを減らす場合、信号ラインの抵抗が増加される。以後、説明される本発明の関心は、行プレチャージ時間(Row Precharge Time:tRP)にある。
【0003】
半導体メモリ装置、特にダイナミックランダムアクセスメモリ(dynamic random access memory:DRAM)装置は、この分野でよく知られたように感知増幅回路が隣接する2つのメモリセルブロックに共有される構造を有する(図1参照)。この場合、隣接する2つのメモリセルブロックと対応する感知増幅回路を電気的に連結、又は絶縁させるための絶縁トランジスター(isolation transistors)が使用される。そのような絶縁トランジスターは、隣接する2つのメモリセルブロックのうち、1つが選択されると、選択されたメモリセルブロックを感知増幅回路に連結させ、非選択された他の1つのメモリセルブロックと感知増幅回路を電気的に絶縁させる。この時、各メモリセルブロックに対応する絶縁トランジスターは、対応する制御信号(例えば、PISOm及びPISOn、図1参照)によって、各々制御される。
【0004】
一般的に、ワードラインが活性化される書き込み/読出動作の間に選択されたメモリセルブロックに対応する絶縁トランジスター用信号ラインは、電源電圧VCCの割に高い電圧VPPで維持され、その結果選択されたメモリセルブロックのビットライン対と対応する感知増幅回路を電気的に連結させる。反面、非選択されたメモリセルブロックに対応する絶縁トランジスター用信号ラインは、接地電位GNDで維持されるため、非選択されたメモリセルブロックのビットライン対と感知増幅回路を電気的に絶縁させる。
【0005】
そして、ワードラインが非活性化される行プレチャージ動作の間に、即ち行アドレスストロブ信号(RASB)がプレチャージ状態になる時、隣接する2つのメモリセルブロックに対応する絶縁トランジスター用信号ライン(例えば、310m及び310n、図1参照)は、次のサイクル動作のため、同一のレベルで設定、即ち等化される。もし、電圧VPPと接地電位GNDを有する隣接する2つのメモリセルブロックに対応する信号ライン(例えば、310m及び310n、図1参照)を等化させるための時間が長くなると、次のサイクルの動作が遅くなる。即ち、行プレチャージ特性が低下されるため、動作速度もなお低下される。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
従って、本発明の目的は、行プレチャージ時間tRPが短縮できる高密度半導体メモリ装置を提供することである。
【0007】
本発明の他の目的は、向上された速度特性を有する高密度半導体メモリ装置を提供することである。
【0008】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するための本発明の1特徴によると、複数のメモリセルブロックと、各メモリセルブロックに連結された複数のビットライン対と、各メモリセルブロックのビットライン対に、各々接続できるとともに、隣接するメモリセルブロックに共有される複数の感知増幅器と、行プレチャージ動作の間に、各メモリセルブロックのビットライン対を同一のレベルで維持させるための複数のビットライン等化器と、各々が制御端子を有し、各メモリセルブロックのビットライン対と対応する感知増幅器を電気的にスイッチングするための複数のスイッチと、各メモリセルブロックに対応するスイッチの制御端子に共通に連結された複数のラインと、各メモリセルブロックをアドレシングするためのアドレス信号を受けて、各メモリセルブロックに対応し、各メモリセルブロックを、各々選択するための複数の選択信号を発生するブロック選択手段と、選択信号を受けて、行プレチャージ動作の間に、メモリセルブロックに、各々対応するビットライン等化器を活性化させる各メモリセルブロックに対応する第1制御信号を発生する第1制御手段と、選択信号を受けて、行プレチャージ動作の間に、メモリセルブロックに、各々対応するスイッチをオフさせる各メモリセルブロックに対応する第2制御信号を発生する第2制御手段と、メモリセルブロックのうち、隣接する2つのものに対応する信号ラインの一側に、そしてそれらの間に接続され、行プレチャージ動作の間にメモリセルブロックのうち、隣接する2つのものに、各々対応する第2制御信号に応じて、2つの隣接するブロックに対応する信号ラインを同一のレベルで設定するための第1等化手段と、2つの隣接するメモリセルブロックに対応する信号ラインの他の側に、そしてそれらの間に連結され、行プレチャージ動作の間に隣接する2つのブロックに、各々対応する第1制御信号に応じて、第1等化手段と同時に隣接する2つのブロックに対応する信号ラインを同一のレベルで設定するための第2等化手段とを含む。
【0009】
本発明において、第1等化手段は、2つの入力端子及び1つの出力端子を有し、2つの隣接するメモリセルブロックに対応する第2制御信号が入力端子に、各々印加される論理ゲート回路と、2つの隣接するメモリセルブロックに対応する信号ラインの間に連結されたソース/ドレーンチャンネル及び論理ゲート回路の出力端子に連結されたゲートを有するMOSトランジスターとを含む。
【0010】
本発明において、論理ゲート回路は、オアORゲートで構成され、MOSトランジスターは、pチャンネルMOSトランジスターで構成される。
【0011】
本発明において、第2等化手段は、2つの入力端子及び1つの出力端子を有し、2つの隣接するメモリセルブロックに対応する第1制御信号が、入力端子に、各々印加される論理ゲート回路と、2つの隣接するメモリセルブロックに対応する信号ラインの間に連結されたソース/ドレーンチャンネル及び論理ゲート回路の出力端子に連結されたゲートを有するMOSトランジスターとを含む。
【0012】
本発明において、論理ゲート回路は、ノアNORゲートで構成され、MOSトランジスターは、pチャンネルMOSトランジスターで構成される。
【0013】
本発明の他の特徴によると、少なくとも1対のビットラインが連結された少なくとも2つのメモリセルブロックと、メモリセルブロックの各ビットライン対に共有される感知増幅器と、各メモリセルブロックに対応し、各メモリセルブロックのビットライン対を、感知増幅器とスイッチングするためのスイッチと、各メモリセルブロックに対応し、各メモリセルブロックに対応するビットライン対を等化するためのビットライン等化器を備えたダイナミックランダムアクセスメモリ装置において、各メモリセルブロックに対応するスイッチに、各々連結された第1及び第2信号ラインと、信号ラインの一側に、そしてそれらの間に接続され、行プレチャージ動作の間に、各メモリセルブロックに対応するスイッチを、各々制御するための第1制御信号に応じて第1及び第2信号ラインを等化するための第1等化手段と、信号ラインの他の側に、そしてそれらの間に連結され、行プレチャージ動作の間に、各メモリセルブロックに対応するビットライン等化器を、各々制御するための第2制御信号に応じて第1等化手段と同時に第1及び第2信号ラインを等化するための第2等化手段とを含む。
【0014】
本発明において、DRAM装置は、メモリセルブロックを選択するためのブロック選択デコーダを付加的に含み、ブロック選択デコーダは、各メモリセルブロックをアドレシングするためのアドレス信号を受けて、各メモリセルブロックに対応し、各メモリセルブロックを、各々選択するための選択信号を発生する。
【0015】
本発明において、DRAM装置は、各メモリセルブロックに対応するスイッチを制御するための第1制御手段を付加的に含み、第1制御手段は、選択信号を受けて、行プレチャージ動作の間に、メモリセルブロックに、各々対応するスイッチをオフさせるための第1制御信号を発生する。
【0016】
本発明において、DRAM装置は、ビットライン感知増幅器を制御するための第2制御手段を付加的に含み、第2制御手段は、選択信号に応じて、行プレチャージ動作の間にメモリセルブロックに、各々対応するビットライン等化器を活性化させる第2制御信号を発生する。
【0017】
本発明において、第1等化手段は、2つの入力端子及び1つの出力端子を有し、2つの隣接するメモリセルブロックに対応する第1制御信号が、入力端子に各々印加されるオアゲート回路と、2つの隣接するメモリセルブロックに対応する信号ラインの間に連結されたソース/ドレーンチャンネル及びオアゲート回路の出力端子に連結されたゲートを有するpチャンネルMOSトランジスターとを含む。
【0018】
本発明において、第2等化手段は、2つの入力端子及び1つの出力端子を有し、メモリセルブロックに対応する第2制御信号が入力端子に、各々印加されるナンドゲート回路と、第1及び第2信号ラインの間に連結されたソース/ドレーンチャンネル及びナンドゲート回路の出力端子に連結されたゲートを有するpチャンネルMOSトランジスターとを含む。
【0019】
このような装置によって、行プレチャージ動作時、隣接するメモリセルブロックに対応する絶縁トランジスター制御用信号ラインの両側にビットライン等化用制御信号及び絶縁トランジスター用制御信号を利用して、同時に活性化される等化回路を具現することによって、行プレチャージ時間が短縮できる。
【0020】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態による参照図面、図1、図2そして図3に基づいて詳細に説明する。
【0021】
図1及び図2を参照すると、本発明の新規な高密度半導体メモリ装置は、第1等化回路300及び第2等化回路320を提供し、等化回路300及び320は、各々信号PISOm,PISOn及びPEQmB,PEQnBに応じて行プレチャージ動作時、隣接するメモリセルブロック100m及び100nに対応するスイッチ回路160を、各々制御するための信号PISOm及びPISOnを伝達する信号ライン310m及び310nを同時に等化する。というわけで、行プレチャージ時間が短縮でき、その結果、動作速度が速い高密度半導体メモリ装置を提供できる。
【0022】
再び、図1及び図2を参照すると、本発明の望ましい実施形態によるDRAM装置の構成を示すブロック図が図示されている。本発明の高密度DRAM装置は、複数のメモリセルブロック(memory cell block)を含み、便宜上、本実施形態で、m番目メモリセルブロック100m及びn番目メモリセルブロック100nが図示された。複数のビットラインBL0〜BLr(ここで、rは、1又はそれより大きい定数)が、各メモリセルブロック100m及び100nの一側に連結されている。ここで、ビットラインBL0〜BLrが対からなることは、この分野の通常的な知識を持っている者に自明である。
【0023】
各メモリセルブロック100m及び100nに対応するビットライン対(例えば、BL0及びBL1、BL2及びBL3、…、等)を同一のレベルで設定するためのビットライン等化器120がビットライン対の間に提供される。各ビットライン等化器120は、各ゲートが各メモリセルブロックに対応するビットライン等化信号PEQmB/PEQnBが伝達される信号ライン330m/330nに共通に連結された3つのNMOSトランジスターM1,M2,そしてM3からなった。
【0024】
続いて、メモリセルブロック100mと100nとの間に提供される感知増幅器及びI/0ゲート回路140は、メモリセル100m及び100nに対応するビットライン対(例えば、BL0及びBL1,BL2及びBL3,…,等)によって共有される。共有された感知増幅器及びI/0ゲート回路140は、隣接する2つのメモリセルブロック100m及び100nによって共有されるため、感知増幅及びI/0ゲート回路140は、選択されたメモリセルブロックによって使用されると、他のメモリセルブロックによって使用されない。このため、感知増幅及びI/0ゲート回路140と各メモリセルブロック100mと100nとの間に、各々対応するスイッチ回路160が提供される。スイッチ回路140は、2つの絶縁トランジスターM4及びM5からなる。ここで、絶縁トランジスターM4及びM5は、nチャンネルMOSトランジスターからなる。各スイッチ回路160を構成する各絶縁トランジスターM4及びM5のゲートは、各メモリセルブロック100m及び100nに対応する絶縁信号PISOm及びPISOnを伝達するための信号ライン310m及び310nに、各々共通に連結されている。
【0025】
又、本発明のDRAM装置は、行アドレスストロブバッファ回路(row address strobe buffer( RASB ) circuit)180、アドレスバッファ回路200、ブロック選択デコーダ(block selecting decoder)220、第1制御回路(first control circuit)240、第2制御回路(second controlcircuit)260、第1等化回路(first equalizingcircuit)300及び第2等化回路(second equalizing circuit)320とを含む。
【0026】
行アドレスストロブバッファ回路180は、外部から印加されるTTLレベルの信号RASBを受けて、CMOSレベルの信号RASBに出力する。そして、アドレスバッファ回路200は、外部から印加されるTTLレベルのアドレス信号Ai(ここで、iは定数)を受けてCMOSレベルのアドレス信号RAiに出力し、アドレス信号RAiは、メモリセルブロック100m及び100nの一側に連結された対応する行デコーダ280(280m及び280n)に、各々提供される。
【0027】
ブロック選択デコーダ220は、アドレスバッファ回路200から出力されるアドレス信号RAiのうち、m番目及びn番目メモリセルブロック100m及び100nをアドレシングするためのアドレス信号RAk(ここで、kは定数)及び信号RASBに応じて、各メモリセルブロック100m及び100nに対応するブロック選択信号PBLSj(ここで、j=m及びn)を出力する。例えば、信号PBLSjのうち、ある1つだけが活性化され、余りの信号が非活性化されると、各メモリセルブロック100m及び100nに提供されるアドレス信号RAiが活性化されたブロック選択信号によって選択された行デコーダだけでディコーディングされることは、この分野の通常的な知識を持っている者に自明である。
【0028】
第1制御回路240は、ブロック選択信号PBLSjを受けて、メモリセルブロック100m及び100nに対応するビットライン等化回路120を、各々活性化させるための等化信号PEQjBを発生する。そして、第2制御回路260は、ブロック選択信号PBLSjを受けて、メモリセルブロック100m及び100nに対応するスイッチ回路160を、各々活性化させるための絶縁信号PISOjを発生する。
【0029】
各メモリセルブロック100m及び100nに対応するスイッチ回路160を構成した絶縁トランジスターM4及びM5に共通に連結された各絶縁信号PISOm及びPISOnが伝達される信号ライン310mと310nとの間に、そしてそれらの一側に第1等化回路300が連結されている。第1等化回路300は、1つのORゲートG1及び1つのPMOSトランジスターM6からなる。そして、第2等化回路320は、信号ライン310m及び310nの他の側に、そしてそれらの間に連結されているとともに、1つのNANDゲートG2及び1つのPMOSトランジスターM7からなる。これに対する詳細な説明は、以後説明される。
【0030】
図3は、本発明による動作タイミング図である。以下、図1、図2、そして図3に基づいて本発明による行プレチャージ動作が説明される。
【0031】
図3で、行アドレスストロブ信号RASBが高レベルから低レベルに遷移されると、外部からアドレス信号Ai(例えば、行アドレシングのための信号)がアドレスバッファ回路200に印加される。続いて、回路200から出力された行アドレス信号RAiは、メモリセルブロック100m及び100nに、各々対応する行デコーダ280m及び280nに提供される。
【0032】
これと同時に、ブロック選択デコーダ220は、行アドレスストロブ信号RASBに応じて、行アドレス信号RAiのうち、メモリセルブロック100m及び100nをアドレシングするためのアドレス信号RAk(ここで、kは定数)を受ける。そして、デコーダ220は、アドレス信号RAkをディコーディングして、図3に図示されたように、メモリセルブロック100m及び100nのうち、1つを選択するための低レベルから高レベルに遷移されたブロック選択信号(例えば、m番目ブロックを選択するためのPBLm)及び余りのブロックを非選択するための低レベルで維持されつつあるブロック選択信号(例えば、n番目ブロックを選択するためのPBLn)を、各々発生する。これによって、選択されたメモリセルブロック100mに対応する行デコーダ280mは、バッファ回路200から提供されたアドレス信号RAiをディコーディングして、ある1つのワードラインWLを活性させる。
【0033】
又、第2制御回路260は、ブロック選択信号PBLm及びPBLnを受けて、選択されたメモリセルブロック100mに対応するスイッチ回路160の絶縁トランジスターM4及びM5が導電されるように電源電圧VCCより高い電圧VPPのレベルを有するm番目絶縁信号PISOmを発生する。これによって、選択されたメモリセルブロック100mのビットライン対のうち、ある1対が対応する感知増幅及びI/0ゲート回路140に連結される。
【0034】
この時、回路260は、隣接する、即ち非選択されたメモリセルブロック100nに対応するスイッチ回路160の絶縁トランジスターM4及びM5が非導電されるように接地電位GNDのレベルを有するn番目絶縁信号PISOnを発生する。これによって、非選択されたメモリセルブロック100nと対応する感知増幅回路140は、電気的に絶縁された状態で維持される。
【0035】
そして、第1制御回路240は、ブロック選択信号PBLSm及びPBLSnに応じて選択されたブロック100mに対応するビットライン等化回路120を制御するための等化信号PEQmBを高レベルから低レベルに遷移させる。というわけで、ビットライン等化回路120は非活性化される。付け加えて、第1制御回路240は、非選択されたメモリセルブロック100nに対応するビットライン等化回路120を制御するための等化信号PEQnBを高レベルで維持する。
【0036】
以後、選択されたワードラインが非活性化されると、即ち行アドレスストロブ信号RASBがプレチャージ状態の高レベルで遷移されると、図3に図示されたように、選択された信号PBLSm及びPEQmBは、各々低レベルと高レベルで非活性化されることによって、次のサイクルの間に行われるように行プレチャージ動作が行われる。
【0037】
まず、第1等化回路300は、低レベルの絶縁信号PISOm及びPISOnに応じて絶縁信号を伝達するための信号ライン310m及び310nを同一のレベルで設定、即ち等化する。この時、各メモリセルブロック100m及び100nに対応するビットライン等化回路120を制御するための等化信号PEQmB及びPEQnBは、図3に図示されたように、全部高レベルである。従って、第2等化回路320は、高レベルの等化信号PEQmB及びPEQnBに応じて、第1等化回路300と同時に、各々電圧VPP及び接地電位GNDのレベルを有する信号ライン310m及び310nを等化するようになる。
【0038】
図3で分かるように、従来の場合、絶縁信号PISOm及びPISOnによって信号ライン310m及び310nに対する等化動作が行われる反面、本発明の場合、第1及び第2等化回路300及び320によって同時に信号ライン310m及び310nが等化される。結果的に、行プレチャージ動作が速く行われることが分かる。
【0039】
【発明の効果】
隣接するメモリセルブロックと感知増幅回路を電気的に絶縁、又は連結させるスイッチ回路の信号ライン310m及び310nを等化するための等化回路をそれらの両側に配置することによって、行プレチャージ時間が従来の割に短縮される。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の望ましい実施形態によるダイナミックランダムアクセスメモリ装置の構成を示すブロック図である。
【図2】 本発明の望ましい実施形態によるダイナミックランダムアクセスメモリ装置の構成を示すブロック図である。
【図3】 本発明の行プレチャージ動作による動作タイミング図である。
【符号の説明】
100m,100n メモリセルブロック
120 ビットライン等化回路(ビットライン等化器)
140 感知増幅及びI/Oゲート回路
160 スイッチ回路(スイッチ)
220 ブロック選択デコーダ(ブロック選択手段)
240 制御回路(第1制御手段)
260 制御回路(第2制御手段)
300 等化回路(第1等化手段)
320 等化回路(第2等化手段)
310m,310n,330m,330n 信号ライン(ライン)
BL0,...,BLr ビットライン対
G1 ORゲート(論理ゲート回路,オアゲート回路)
G2 NANDゲート(論理ゲート回路,ナンドゲート回路)
M6,M7 PMOSトランジスター(MOSトランジスター,pチャンネルMOSトランジスター)
Claims (3)
- 複数のメモリセルブロック(100m、100n・・・)と、
前記各メモリセルブロックに連結された複数のビットライン対(BL0及びBL1〜BL r−1 及びBL r )と、
前記複数のメモリセルブロックのうちの隣接する2つのメモリセルブロック(100m、100n)に共有される複数の感知増幅器(140)と、
行プレチャージ動作の間に、前記各メモリセルブロックのビットライン対を同一のレベルで維持させるための複数のビットライン等化器(120)と、
各々が制御端子を有し、前記各メモリセルブロックのビットライン対と対応する感知増幅器を電気的に接続するための複数の絶縁スイッチ回路(160)と、
前記各メモリセルブロックに対応する前記複数の絶縁スイッチ回路の各制御端子に共通に連結されると共に、前記メモリセルブロック毎に独立した複数の絶縁信号ライン(310m、310n・・・)と、
前記各メモリセルブロックをアドレシングするためのアドレス信号を受けて、前記各メモリセルブロックを各々選択するための複数のブロック選択信号(PBLSm、PBLSn・・・)を発生するブロック選択手段(220)と、
前記ブロック選択信号(PBLSm、PBLSn)を受けて、選択ブロック側(100m)のビットライン等化器を非活性化させるLレベルのビットライン等化信号(PEQmB)を発生すると共に、非選択ブロック側(100n)のビットライン等化器を活性化させるHレベルのビットライン等化信号(PEQnB)を発生する第1制御手段(240)と、
前記ブロック選択信号(PBLSm、PBLSn)を受けて、選択ブロック側の絶縁スイッチ回路を活性化させるためにVPPレベルの絶縁信号(PISOm)を発生すると共に、非選択ブロック側の絶縁スイッチ回路を非活性化させるためにGNDレベルの絶縁信号(PISOn)を発生する第2制御手段(260)と、
前記複数の絶縁信号ラインの中の一組の隣接絶縁信号ライン(310m、310n)の一方の側において、前記一組の隣接絶縁信号ラインの間に接続されると共に、前記一組の隣接絶縁信号ラインの低レベルへの変化に応じて活性化され、前記一組の隣接絶縁信号ラインを同一のレベルに等化する第1等化手段(300)と、
前記一組の隣接絶縁信号ラインの他方の側において、前記一組の隣接絶縁信号ラインの間に接続されると共に、行プレチャージ動作が開始されると、前記一組のビットライン等化信号(PEQmB、PEQnB)がともにHレベルになることによって活性化され、前記一組の隣接絶縁信号ラインを等化することによって低レベルへ変化させる第2等化手段(320)とを含み、
前記第2等化手段が、前記一組の隣接絶縁信号ラインの等化動作を開始し、前記第2等化手段の等化動作によって前記一組の隣接絶縁信号ラインのレベルが低レベルへ変化すると、前記第2等化手段に続いて更に前記第1等化手段が等化動作を開始し、前記第1、第2等化手段が同時に等化動作を実行する
ことを特徴とするダイナミックランダムアクセスメモリ装置。 - 前記第1等化手段は、2つの入力端子及び1つの出力端子を有し、2つの隣接するメモリセルブロックに対応する第2制御信号が前記入力端子に各々印加される論理ゲート回路(G1)と、2つの隣接するメモリセルブロックに対応する前記隣接絶縁信号ラインの間に連結されたソース/ドレーンチャンネル及び前記論理ゲート回路の出力端子に連結されたゲートを有するMOSトランジスター(M6)とを含み、
前記論理ゲート回路は、オアゲートで構成され、前記MOSトランジスターは、pチャンネルMOSトランジスターで構成されることを特徴とする請求項1に記載のダイナミックランダムアクセスメモリ装置。 - 前記第2等化手段は、2つの入力端子及び1つの出力端子を有し、2つの隣接するメモリセルブロックに対応する第1制御信号が前記入力端子に各々印加される論理ゲート回路(G2)と、2つの隣接するメモリセルブロックに対応する前記隣接絶縁信号ラインの間に連結されたソース/ドレーンチャンネル及び前記論理ゲート回路の出力端子に連結されたゲートを有するMOSトランジスター(M7)とを含み、
前記論理ゲート回路は、ナンドゲートで構成され、前記MOSトランジスターは、pチャンネルMOSトランジスターで構成されることを特徴とする請求項1に記載のダイナミックランダムアクセスメモリ装置。
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