JP2009009625A - Semiconductor storage device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、半導体記憶装置に関する。 The present invention relates to a semiconductor memory device.
現在、同期式RAM(Random Access Memory)では、消費電流削減と動作速度向上のために読出し回路にセンスアンプを用いている。通常、RAMを構成するメモリセルは、マトリクス状に配置され、行選択信号(ワード信号)と列選択信号(カラム信号)により、任意のメモリセルが選択される。 At present, in a synchronous RAM (Random Access Memory), a sense amplifier is used in a read circuit in order to reduce current consumption and improve operation speed. Usually, the memory cells constituting the RAM are arranged in a matrix, and an arbitrary memory cell is selected by a row selection signal (word signal) and a column selection signal (column signal).
まず、選択されたメモリセルのデータ(True/Bar)は、メモリセルに接続されている読出しデータ線であるビット線対(True/Bar)に出力され、カラムセレクタを通る。次に、前記カラムセレクタからの出力であるカラムビット線対(True/Bar)を伝搬し、デカップリング回路を介してセンスアンプビット線対(True/Bar)に伝搬する。さらに、センスアンプビット線(True/Bar)間の電位差をセンスアンプが増幅する。この増幅した電位差をメモリが保持していたデータとして装置の出力回路に出力する。よって、前記センスアンプビット線対間の電位差を大きくするほどセンスアンプは誤動作しにくい。ここで、カラムビット線対とは、カラムセレクタからデカップリング回路までのビット線対のことを言うものとする(以下、本明細書内で同じ)。また、センスアンプビット線対とは、デカップリング回路からセンスアンプに接続されているビット線対のことを言うものとする(以下、本明細書内で同じ)。現在では、このセンスアンプビット線対間の電位差を大きくすることで誤動作を防ぐ動作保障に重点を置いて設計している(例えば、ビット線の配線長を短くしたり、メモリセル内のMOSトランジスタのON電流を大きくする等)。 First, data (True / Bar) of the selected memory cell is output to a bit line pair (True / Bar) that is a read data line connected to the memory cell, and passes through a column selector. Next, the column bit line pair (True / Bar), which is an output from the column selector, is propagated to the sense amplifier bit line pair (True / Bar) via the decoupling circuit. Further, the sense amplifier amplifies the potential difference between the sense amplifier bit lines (True / Bar). The amplified potential difference is output to the output circuit of the apparatus as data held in the memory. Therefore, the sense amplifier is less likely to malfunction as the potential difference between the sense amplifier bit line pair is increased. Here, the column bit line pair means a bit line pair from the column selector to the decoupling circuit (hereinafter the same in this specification). The sense amplifier bit line pair is a bit line pair connected to the sense amplifier from the decoupling circuit (hereinafter the same in this specification). At present, it is designed with an emphasis on ensuring operation by preventing potential malfunction by increasing the potential difference between the sense amplifier bit line pair (for example, shortening the wiring length of the bit line or reducing the MOS transistor in the memory cell) Increasing the ON current of).
ここで、近年の製造プロセスの微細化によりメモリセルのビット線容量が小さくなったため、短時間でメモリセルのビット線対間の電位差を大きくできるようになった。そのためセンスアンプビット線対間の電位差も大きくなり動作速度は向上してきた。 Here, since the bit line capacitance of the memory cell has been reduced due to the recent miniaturization of the manufacturing process, the potential difference between the bit line pair of the memory cell can be increased in a short time. For this reason, the potential difference between the sense amplifier bit line pair is also increased, and the operation speed has been improved.
しかし、このプロセスの微細化により、ビット線容量は減少したが、ビット線とカラムビット線との寄生容量は増大した。このことにより、ビット線自体の容量に占めるビット線とカラムビット線との寄生容量の割合が大きくなった。よって、このビット線とカラムビット線との寄生容量により、ビット線とカラムビット線間のクロストークによる影響が増大し、クロストークを介してメモリセルのビット線の電位変動がカラムビット線間に伝搬する問題が生じた。この問題により、センスアンプに入力されるセンスアンプビット線対間の電位差が小さくなってしまうため、動作速度を遅くする必要が出てきた。以下にこの問題を踏まえ従来技術の説明を行う。 However, this process miniaturization reduced the bit line capacitance, but increased the parasitic capacitance between the bit line and the column bit line. As a result, the ratio of the parasitic capacitance between the bit line and the column bit line in the capacitance of the bit line itself has increased. Therefore, the parasitic capacitance between the bit line and the column bit line increases the influence of crosstalk between the bit line and the column bit line, and the potential fluctuation of the bit line of the memory cell is caused between the column bit lines via the crosstalk. Propagation problems occurred. Due to this problem, the potential difference between the sense amplifier bit line pairs input to the sense amplifier becomes small, and it is necessary to reduce the operation speed. The prior art will be described below based on this problem.
図6に特許文献1に記載されているような従来技術の回路構成と、図7にその動作タイミングチャートの一例を示す。図6に示すように従来技術では、メモリセルの行方向選択信号であるワード線W11又はW12と、メモリセルの列選択信号であるカラム線Y10又はY11によって、メモリセル内に保持しているデータを、0列目のビット線対B10/B10_又は1列目のビット線対B11/B11_を経て、更にカラムセレクタ13a又はカラムセレクタ13bを介してカラムビット線対YD1/YD1_に伝搬している。さらに前記データは、デカップリング回路15を介してセンスアンプビット線対D1/D1_に伝搬している。クロストークX1a、X1bは、それぞれビット線対B10、B10_とカラムビット線対YD1、YD1_間、ビット線対B11、B11_とカラムビット線対YD1、YD1_間に生じている。
FIG. 6 shows a conventional circuit configuration as described in
ここで、前述の説明のように従前からクロストークX1a、X1bは存在していたが、0列目のビット線対B10/B10_の容量、および1列目のビット線対B11/B11_の容量の大きさに対して寄生容量の割合が小さかったためクロストークX1a、X1bの問題は起こらなかった。 Here, as described above, the crosstalk X1a and X1b existed before, but the capacity of the bit line pair B10 / B10_ in the 0th column and the capacity of the bit line pair B11 / B11_ in the 1st column. Since the ratio of the parasitic capacitance to the size was small, the problem of crosstalk X1a and X1b did not occur.
しかし、プロセスの微細化により0列目のビット線対B10/B10_とカラムビット線対YD1/YD1_間の寄生容量、および1列目のビット線対B11/B11_とカラムビット線対YD1/YD1_間の寄生容量は増大し、逆に0列目のビット線対B10/B10_及び1列目のビット線対B11/B11_自体の容量は小さくなっている。その為、0列目のビット線対B10/B10_及び1列目のビット線対B11/B11_自体の容量に対する寄生容量の割合が大きくなり、それにもないクロストークX1a、X1bの問題も無視できなくなった。 However, due to the miniaturization of the process, the parasitic capacitance between the bit line pair B10 / B10_ in the 0th column and the column bit line pair YD1 / YD1_ and between the bit line pair B11 / B11_ in the first column and the column bit line pair YD1 / YD1_ On the contrary, the capacitance of the bit line pair B10 / B10_ in the 0th column and the bit line pair B11 / B11_ itself in the 1st column is decreased. For this reason, the ratio of the parasitic capacitance to the capacitance of the bit line pair B10 / B10_ of the 0th column and the bit line pair B11 / B11_ itself of the 1st column is increased, and the problem of crosstalk X1a and X1b that cannot be found cannot be ignored. It was.
ここで、上記条件下での問題発生のメカニズムを図6と図7を用いて説明する。図6の回路動作の一例として、メモリセル11cが「L」レベル、メモリセル11dが「H」レベルを保持している場合に、メモリセル11cのデータを読出す動作を考える。この場合、ワード線W11が「H」レベルとなり、メモリセル11cと11dの保持データが、それぞれビット線対B10/B10_とB11/B11_に出力される。
Here, the mechanism of occurrence of problems under the above conditions will be described with reference to FIGS. As an example of the circuit operation of FIG. 6, consider an operation of reading data from the
ビット線対B10/B10_のデータは、カラム線Y10が「H」レベルとなるのでカラムセレクタ13aのトランスファゲートがONとなりカラムビット線YD1/YD1_に伝わる。一方、ビット線対B11/B11_のデータは、本来、カラム線Y11が「L」レベルなのでカラムセレクタ13bのトランスファゲートがOFFのままであり、カラムビット線YD1/YD1_には伝わらない。しかし、前述したように、クロストークX1bが存在するため、ビット線B11_の緩やかな電位下降(電位変動)がクロストークX1bを介して、「H」レベル側のカラムビット線YD1_に伝搬してしまい、「H」レベルよりも電位が少し下がってしまう。これを図7のタイミングチャート中に示すと、D1_の波形において、本来55が期待される波形であるが、実際の動作としては56の波形になることを意味する。結果としてセンスアンプビット線対D1/D1_間の電位差が小さくなる。よって、クロストークX1a、X1bによりセンスアンプビット線対D1/D1_間の電位差が減少し回路が誤動作する可能性がある為、良品選別時にクロストークによる誤動作を検出するためのテストが別途必要となり、最終的な製品コストが増加する問題が生じる。
The data of the bit line pair B10 / B10_ is transmitted to the column bit lines YD1 / YD1_ because the column line Y10 is at "H" level and the transfer gate of the
ここで、前記のセンスアンプビット線対D1/D1_間の減少した電位差を取り戻すには図7の時刻T52の位置を遅らせる必要がある。しかし、時刻T52を遅らせると時刻T52以降の動作も遅れるため、動作速度が遅くなる。このことに対しては、寄生容量を小さくすればよく、ビット線対B10/B10_およびビット線対B11/B11_と、カラムビット線対YD1/YD1_との配線間隔を大きくとることが考えられる。しかし、前記方法は配線間隔を広げるため半導体記憶装置の面積増につながり、コストアップとなるため製品競争力の低下を招く問題が生じる。
上記問題を改善するため、カラムセレクタを挟んだビット線対の間(上記で言う、ビット線対とカラムビット線対の間)に存在するクロストークにより、センスアンプに接続されるビット線対(上記で言う、センスアンプビット線対)間(True/Bar間)の電位差の減少を削減する回路構成が必要となる。 In order to improve the above problem, the bit line pair connected to the sense amplifier by the crosstalk existing between the bit line pair sandwiching the column selector (above-mentioned, between the bit line pair and the column bit line pair) ( A circuit configuration that reduces the decrease in potential difference between the sense amplifier bit line pair (between True / Bar), as described above, is required.
本発明にかかる半導体記憶装置は、マトリクス状に配置された複数のメモリセルと、前記複数のメモリセルと接続される複数のビット線対と、前記複数のビット線対のそれぞれに対応して設けられ、前記複数のビット線対のうち、任意のビット線対を選択する複数のカラムセレクタと、前記複数のカラムセレクタのそれぞれに対応して設けられ、前記任意のビット線対を選択するカラムセレクタをセンスアンプへと接続する複数のデカップリング回路とを有するものである。 A semiconductor memory device according to the present invention is provided corresponding to each of a plurality of memory cells arranged in a matrix, a plurality of bit line pairs connected to the plurality of memory cells, and the plurality of bit line pairs. A plurality of column selectors for selecting an arbitrary bit line pair from among the plurality of bit line pairs, and a column selector for selecting the arbitrary bit line pair provided corresponding to each of the plurality of column selectors. And a plurality of decoupling circuits for connecting to the sense amplifier.
本発明にかかる半導体記憶装置によれば、カラムセレクタを挟んだビット線対の間に存在するクロストークの影響を、カラムセレクタ毎に対応するデカップリング回路を設けることにより削減できる。 According to the semiconductor memory device of the present invention, the influence of crosstalk existing between the bit line pairs sandwiching the column selector can be reduced by providing a decoupling circuit corresponding to each column selector.
本発明によれば、カラムセレクタを挟んだビット線対の間のクロストークの影響による、センスアンプに接続されるビット線対(True/Bar)間の電位差の減少を防ぐことができる。 According to the present invention, it is possible to prevent a potential difference between a bit line pair (True / Bar) connected to a sense amplifier from being reduced due to the influence of crosstalk between bit line pairs sandwiching a column selector.
<発明の実施の形態1>
以下、本発明を適用した具体的な実施の形態1について、図面を参照しながら詳細に説明する。図1に本発明の実施の形態1の回路構成を示す。実施の形態1は、例えばSRAMのような本発明を半導体記憶装置に適用したものである。
<
Hereinafter, a specific first embodiment to which the present invention is applied will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 shows a circuit configuration according to the first embodiment of the present invention. In the first embodiment, the present invention such as an SRAM is applied to a semiconductor memory device.
図1に示すように、本実施の形態1の回路は、0列目のビット線対B10/B10_と、1列目のビット線対B11/B11_を有する。また、後述するカラムセレクタ13aとデカップリング回路15a間に、0列目のビット線対B10/B10_に対応するカラムビット線対YD10/YD10_を有し、同じく後述するカラムセレクタ13bとデカップリング回路15b間に、1列目のビット線対B11/B11_に対応するカラムビット線対YD11/YD11_を有する。また、デカップリング回路15a、15bから後述するセンスアンプ16に接続されるセンスアンプビット線対D1/D1_を有する。ここで、上述したそれぞれのビット線対、カラムビット線対、センスアンプビット線対を広義の意味でのビット線対とする。
As shown in FIG. 1, the circuit according to the first embodiment includes a bit line pair B10 / B10_ in the 0th column and a bit line pair B11 / B11_ in the 1st column. In addition, a column bit line pair YD10 / YD10_ corresponding to the bit line pair B10 / B10_ in the 0th column is provided between a
また、本実施の形態1の回路は、ビット線対B10/B10_とB11/B11_に接続されたメモリセル11a、11cと11b、11dを有し、それぞれのメモリセルは、行選択信号であるワード線W11またはW12と、メモリセルの列選択信号であるカラム線Y10またはY11にて選択される。ここで、例えば、メモリセル11cは、ゲートがワード線W11に接続されたスイッチング用のNMOSトランジスタQ11、Q12と、メモリのデータを保持するインバータQ13、Q14を有している。他のメモリセルも同様の構成である。
The circuit of the first embodiment has
また、本実施の形態1の回路は、プリチャージ回路12a、12b、14a、14b、17と、カラムセレクタ13a、13bと、デカップリング回路15a、15bと、センスアンプ16を有する。
The circuit according to the first embodiment includes
プリチャージ回路12aと12bはビット線対B10/B10_とB11/B11_に接続されている。プリチャージ回路14a、14bはカラムビット線対YD10/YD10_とYD11/YD11_に接続されている。プリチャージ回路17はセンスアンプビット線対D1/D1_に接続されている。プリチャージ回路12a、12bと17は、例えば、「L」レベルのプリチャージ信号P1に応じて、それぞれ接続されているビット線とセンスアンプビット線を「H」レベルにプリチャージする。プリチャージ回路14aは、例えば、「L」レベルのカラム線Y10の列選択信号に応じて、接続されているカラムビット線YD10/10_を「H」レベルにプリチャージする。同様に、プリチャージ回路14bは、例えば、「L」レベルのカラム線Y11の列選択信号に応じて、接続されているカラムビット線YD11/11_を「H」レベルにプリチャージする。プリチャージ回路12a、12b、14a、14b、17はすべて同じ回路構成である。
The
カラムセレクタ13a、13bは、それぞれビット線対B10/B10_とカラムビット線対YD10/YD10_間、ビット線対B11/B11_とカラムビット線対YD11/YD11_間に接続されている。カラムセレクタ13a、13bは、例えば、「H」レベルのカラム信号Y10またはY11により、内部のトランスファゲートをONにし、それぞれビット線とカラムビット線を接続する。
The
デカップリング回路15a、15bは、それぞれカラムビット線対YD10/YD10_とセンスアンプビット線対D1/D1_間、カラムビット線対YD11/YD11_とセンスアンプビット線対D1/D1_間に接続されている。
The
デカップリング回路15a、15bは、例えば、0列目のデカップリング制御信号DC10、1列目のデカップリング制御信号DC11が「H」レベルのとき、内部のトランスファゲートをONにし、カラムビット線対YD10/YD10_、YD11/YD11_とセンスアンプビット線対D1/D1_を接続する回路である。ここで、デカップリング制御信号DC10、DC11は、ワード線W11及びワード線12が「H」レベルであり、かつ、センスアンプ制御信号S1が「L」レベルの間のみ「L」レベルとなるよう論理回路18および19で制御される。
For example, when the decoupling control signal DC10 in the 0th column and the decoupling control signal DC11 in the 1st column are at the “H” level, the
センスアンプ16は、センスアンプビット線対D1/D1_に接続される。センスアンプ16は、センスアンプ制御信号S1に応じて(例えば「H」レベルの時)、センスアンプビット線対D1/D1_の電位差を増幅し、出力する。このセンスアンプビット線対D1/D1_の増幅された電位差は、装置の出力回路(図示せず)に送られる。
The
クロストークX1aは、ビット線対B10/B10_と同列のカラムビット線対YD10/YD10_間の寄生容量により生じたクロストークを示す。同様に、クロストークX1bは、ビット線対B11/B11_と同列のカラムビット線対YD11/YD11_間の寄生容量により生じたクロストークを示す。 The crosstalk X1a indicates crosstalk caused by a parasitic capacitance between the column bit line pair YD10 / YD10_ in the same column as the bit line pair B10 / B10_. Similarly, the crosstalk X1b indicates crosstalk caused by a parasitic capacitance between the column bit line pair YD11 / YD11_ in the same column as the bit line pair B11 / B11_.
また、本実施の形態では、図が煩雑になるのを避けるため、メモリセルアレイを列方向に対し2列のみの構成としているが、列方向および行方向にメモリセルをさらに複数構成し、マトリクス状に配置してもかまわない。また、その場合、複数のメモリセルを各列単位に選択するカラム線と各行単位に選択するワード線、また、各メモリセルのデータを伝達するビット線対、カラムビット線対、それらに対応するカラムセレクタ、デカップリング回路等もメモリの数に合わせ複数必要になる。 Further, in this embodiment, in order to avoid complication of the figure, the memory cell array has only two columns in the column direction. However, a plurality of memory cells are further arranged in the column direction and the row direction to form a matrix. You may arrange in. In this case, a column line for selecting a plurality of memory cells in units of columns and a word line for selecting in units of rows, a bit line pair for transmitting data of each memory cell, a column bit line pair, and the like. A plurality of column selectors, decoupling circuits, etc. are required in accordance with the number of memories.
次に、実施の形態1の回路の動作を説明する。ここでは、図1の回路構成においてメモリセル11a/11cは「L」レベルを保持、メモリセル11b/11dは「H」レベルを保持し、メモリセル11cのデータを読み出す場合を考える。
Next, the operation of the circuit of the first embodiment will be described. Here, in the circuit configuration of FIG. 1, the
まず、動作待ち状態では、ワード線W11、W12、カラム線Y10、Y11、プリチャージ信号P1、センスアンプ制御信号S1はすべて「L」レベルである。また、0列目のビット線対B10/B10_はプリチャージ回路12a、1列目のビット線対B11/B11_はプリチャージ回路12b、0列目のカラムビット線対YD10/YD10_はプリチャージ回路14a、1列目のカラムビット線対YD11/YD11_はプリチャージ回路14b、センスアンプビット線対D1/D1_はプリチャージ回路17によって「H」レベルにプリチャージされている。
First, in an operation waiting state, the word lines W11 and W12, the column lines Y10 and Y11, the precharge signal P1, and the sense amplifier control signal S1 are all at the “L” level. The bit line pair B10 / B10_ in the 0th column is a
次に、メモリセル11cを選択するためにワード線W11を「H」レベル、プリチャージ信号P1を「H」レベル、カラム線Y10を「H」レベルに変化させる。
Next, in order to select the
ワード線W11の「H」レベルを受けてメモリセル11c内のNMOSトランジスタQ11とQ12がON状態となり、前記NMOSトランジスタを介してメモリセル11c内の保持データが0列目のビット線対B10/B10_に伝搬する。これと同時にワード線W11の接続されているメモリセル11dでも同様の動作が起こり、メモリセル11d内の保持データが1列目のビット線対B11/B11_に伝搬する。
In response to the “H” level of the word line W11, the NMOS transistors Q11 and Q12 in the
さらに同時に、メモリセルの列選択信号であるカラム線Y10の「H」レベルを受けてカラムセレクタ13a内のトランスファゲートがON状態となり、前記トランスファゲートを介して、0列目のビット線対B10/B10_とカラムビット線対YD10/YD10_が接続される。よって、0列目のカラムビット線対YD10/YD10_に0列目のビット線対B10/B10_のデータが伝搬する。
At the same time, the transfer gate in the
ここで、1列目のカラムセレクタ13bはカラム線Y11によってOFF状態である。さらに、1列目のカラムビット線対YD11/YD11_はカラム線Y11によって制御されるプリチャージ回路14bにより「H」レベルにプリチャージされている。また、1列目のデカップリング回路15bによって1列目のカラムビット線対YD11/YD11_とセンスアンプビット線対D1/D1_は遮断されている。
Here, the
またここで、センスアンプ制御信号S1は「L」レベルであり、0列目のデカップリング回路15a内のトランスファゲートはON状態であるため、前記トランスファゲートを介して0列目のカラムビット線対YD10/YD10_とセンスアンプビット線対D1/D1_は接続され、カラムビット線対YD10/YD10_のデータがセンスアンプビット線対D1/D1_に伝搬する。
Here, since the sense amplifier control signal S1 is at the “L” level and the transfer gate in the
さらにこの時、プリチャージ信号P1により0列目のビット線対B10/B10_及び1列目のビット線対B11/B11_のプリチャージ回路12a/12b、センスアンプビット線対D1/D1_のプリチャージ回路17はOFF状態となっている。また、「H」レベルカラム線Y10により、0列目のビット線対YD10/YD10_のプリチャージ回路14aもOFF状態となっている。このため、メモリセル11c内のNMOSトランジスタQ11とQ12の電流能力により、ビット線B10とB11_において「L」レベルへの緩やかな電位減少が起こる。ビット線B10の電位減少(ビット線B10_は「H」レベルのまま)は、前述したようにカラムセレクタ13aのトランスファゲートがONになっていることから、カラムビット線対YD10に伝播する。
Further, at this time, the precharge signal P1 causes the
一方、従来技術では、問題になっていたように、ビット線B11_の電位減少(ビット線B11は「H」レベルのまま)は、カラムセレクタ13bのトランスファゲートがOFFになっているにも関わらず、クロストークX1bを介して、カラムビット線対YD11に伝播していた。このことにより、従来技術では、さらにセンスアンプビット線対D1/D1_の電位差を減少させてしまっていた。しかし、本発明では選択されていない1列目のカラムビット線対YD11/YD11_はカラム線Y11により制御されているプリチャージ回路14bがON状態になっており、1列目のカラムビット線対YD11/YD11_の電位は「H」レベルにプリチャージされているため、電位変動がない。よって、従来技術のように1列目のビット線対B11/B11_の電位変動の影響を受けた結果、センスアンプビット線対D1/D1_の電位差が減少することはない。
On the other hand, in the prior art, as has been a problem, the potential decrease of the bit line B11_ (the bit line B11 remains at the “H” level) despite the fact that the transfer gate of the
次に、センスアンプ制御信号S1を「H」レベルに変化させてセンスアンプ16を動作させる。これにより、センスアンプビット線対D1/D1_間の電位差を増幅すると同時にデカップリング回路15a内のトランスファゲートをOFF状態にして0列目のカラムビット線対YD10/YD10_と、センスアンプビット線対D1/D1_を遮断し、増幅されたセンスアンプビット線対D1/D1_の電位変化が0列目のビット線対B10/B10_まで伝搬しないようにしている。
Next, the
次に、センスアンプビット線対D1/D1_の電位差を増幅し、出力を確定する。その後、ワード線W11、カラム線Y10、プリチャージ信号P1、センスアンプ制御信号S1を「L」レベルにして、ビット線対B10/B10_、B11/B11_、カラムビット線対YD10/YD10_、YD11/YD11_、センスアンプビット線対D1/D1_をそれぞれプリチャージ回路で「H」レベルにプリチャージして、動作待ち状態に戻し一連の動作が完了する。 Next, the potential difference between the sense amplifier bit line pair D1 / D1_ is amplified to determine the output. Thereafter, the word line W11, the column line Y10, the precharge signal P1, and the sense amplifier control signal S1 are set to the “L” level, and the bit line pairs B10 / B10_, B11 / B11_, the column bit line pairs YD10 / YD10_, YD11 / YD11_ The sense amplifier bit line pair D1 / D1_ is precharged to “H” level by the precharge circuit, returned to the operation waiting state, and a series of operations is completed.
図2に上述した動作のタイミングチャートを示す。図2において時刻T20が動作待ち状態である。よって、ワード線W11、W12、カラム線Y10、Y11、プリチャージ信号P1、センスアンプ制御信号S1はすべて「L」レベルである。よって、ビット線対B10/B10_、B11/B11_、カラムビット線対YD10/YD10_、YD11/YD11_、センスアンプビット線対D1/D1_は「H」レベルである。 FIG. 2 shows a timing chart of the operation described above. In FIG. 2, the operation is waiting at time T20. Therefore, the word lines W11 and W12, the column lines Y10 and Y11, the precharge signal P1, and the sense amplifier control signal S1 are all at the “L” level. Therefore, the bit line pairs B10 / B10_, B11 / B11_, the column bit line pairs YD10 / YD10_, YD11 / YD11_, and the sense amplifier bit line pair D1 / D1_ are at the “H” level.
時刻T21でメモリセルの行選択信号であるワード線W11、列選択信号であるカラム線Y10、プリチャージ信号P1の「H」レベルへの変化を受けて、0列目のビット線B10、1列目のビット線B11_が「H」レベルから「L」レベルに緩やかに変化する(図2の矢印21)。
At time T21, in response to the change of the word line W11 as the row selection signal of the memory cell, the column line Y10 as the column selection signal, and the precharge signal P1 to the “H” level, the bit line B10 in the 0th column, 1 column The bit line B11_ of the eye gradually changes from the “H” level to the “L” level (
同時にメモリセルの列選択信号であるカラム線Y10の「H」レベルを受けて、0列目のカラムビット線対YD10/YD10_に、ビット線対B10/B10_の電位が伝搬する。これと共に、センスアンプ制御信号S1の「L」レベルにより、デカップリング制御信号DC10が「L」レベルとなる。よって、0列目のカラムビット線対YD10/YD10_に伝搬したビット線対B10/B10_の電位が、センスアンプビット線対D1/D1_に伝搬する。よって、カラムビット線対YD10/YD10_、センスアンプビット線対D1/D1_の電位が変化する(図2の矢印22)。
At the same time, in response to the “H” level of the column line Y10 which is a column selection signal of the memory cell, the potential of the bit line pair B10 / B10_ is propagated to the column bit line pair YD10 / YD10_ of the 0th column. At the same time, the decoupling control signal DC10 becomes “L” level by the “L” level of the sense amplifier control signal S1. Therefore, the potential of the bit line pair B10 / B10_ propagated to the column bit line pair YD10 / YD10_ in the 0th column propagates to the sense amplifier bit line pair D1 / D1_. Therefore, the potentials of the column bit line pair YD10 / YD10_ and the sense amplifier bit line pair D1 / D1_ change (
前記動作時には、1列目のカラムビット線対YD11/YD11_はカラム線Y11によって「H」レベルにプリチャージされたままであるため、図1中のクロストークX1bによる1列目のカラムビット線対YD11/YD11_の電位減少は起きない。また、カラム線Y11が「L」レベルであるためデカップリング制御信号DC11は「H」レベルのままである。 During the above operation, the column bit line pair YD11 / YD11_ in the first column remains precharged to the “H” level by the column line Y11, and therefore the column bit line pair YD11 in the first column due to the crosstalk X1b in FIG. The potential decrease of / YD11_ does not occur. Further, since the column line Y11 is at the “L” level, the decoupling control signal DC11 remains at the “H” level.
図2の時刻T22ではセンスアンプ制御信号S1が「H」レベルに変化し、センスアンプビット線対D1/D1_間の電位差が増幅される。ここで、センスアンプ制御信号S1が「H」レベルであるため0列目のカラムビット線対YD10/YD10_には増幅されたセンスアンプビット線対D1/D1_の電位は伝搬しない(図2の矢印23)。 At time T22 in FIG. 2, the sense amplifier control signal S1 changes to "H" level, and the potential difference between the sense amplifier bit line pair D1 / D1_ is amplified. Here, since the sense amplifier control signal S1 is at “H” level, the amplified potential of the sense amplifier bit line pair D1 / D1_ is not propagated to the column bit line pair YD10 / YD10_ in the 0th column (arrow in FIG. 2). 23).
図2の時刻T23では、ワード線W11、カラム線Y10、プリチャージ信号P1とアンプ制御信号S1が「L」レベルとなり、0列目のビット線対B10/B10_、1列目のビット線対B11/B11_、0列目のカラムビット線対YD10/YD10_、1列目のカラムビット線対YD11/YD11_、センスアンプビット線対D1/D1_がプリチャージ信号P1の「L」レベルを受けて「H」レベルにプリチャージされる(図2の矢印24)。
At time T23 in FIG. 2, the word line W11, the column line Y10, the precharge signal P1 and the amplifier control signal S1 are at the “L” level, and the bit line pair B10 / B10_ in the 0th column and the bit line pair B11 in the 1st column / B11_, the column bit line pair YD10 / YD10_ in the 0th column, the column bit line pair YD11 / YD11_ in the 1st column, and the sense amplifier bit line pair D1 / D1_ receive the “L” level of the precharge signal P1 and become “H” ”Level (
図2の時刻T24では、同図中の時刻T20と同じ状態となっており、動作待ち状態である。以上が動作の説明である。 At time T24 in FIG. 2, the state is the same as time T20 in FIG. The above is the description of the operation.
本発明にかかる実施の形態1では、上述した動作により、選択されていない列のカラムビット線対をプリチャージし、さらにメモリセルの列毎に持つデカップリング回路によって選択されていない列のカラムビット線対とセンスアンプビット線対を遮断させている。このように、前記デカップリング回路の出力をセンスアンプビット線対の入力としているため、従来技術で生じた選択されていない列のビット線対とカラムビット線対との間に生じるクロストークによるセンスアンプビット線対の電位差の減少をなくすことができる。よって、従来技術で問題となっていた、センスアンプビット線対D1/D1_間の減少した電位差を取り戻すのに必要な時間が要らないため、従来技術に対し動作速度の高速化が可能となる。 In the first embodiment according to the present invention, the column bit line pair of the unselected column is precharged by the above-described operation, and the column bit of the column not selected by the decoupling circuit provided for each column of the memory cell is further selected. The line pair is disconnected from the sense amplifier bit line pair. As described above, since the output of the decoupling circuit is used as the input of the sense amplifier bit line pair, the sense due to the crosstalk generated between the bit line pair of the unselected column and the column bit line pair generated in the prior art. A decrease in potential difference between the amplifier bit line pair can be eliminated. Therefore, since the time required to recover the reduced potential difference between the sense amplifier bit line pair D1 / D1_, which has been a problem in the prior art, is not required, the operation speed can be increased compared to the prior art.
また、前記従来技術の問題点であるクロストークによるセンスアンプビット線対の電位差の減少によるセンスアンプの誤動作が起きないことから、良品選別時におけるクロストークによるセンスアンプ誤動作確認テストを実施する必要がない為、最終的な製品コストの削減につながる。 In addition, since the sense amplifier malfunction does not occur due to a decrease in the potential difference between the sense amplifier bit line pair due to crosstalk, which is a problem of the prior art, it is necessary to perform a sense amplifier malfunction confirmation test due to crosstalk when selecting a good product. As a result, the final product cost is reduced.
<発明の実施の形態2>
以下、本発明を適用した具体的な実施の形態2について、図面を参照しながら詳細に説明する。本実施の形態2も実施の形態1と同様、本発明を半導体記憶装置に適用したものである。
<
Hereinafter, a specific second embodiment to which the present invention is applied will be described in detail with reference to the drawings. In the second embodiment, as in the first embodiment, the present invention is applied to a semiconductor memory device.
図3に本発明の実施の形態2の回路構成図を示す。実施の形態1と異なる点は、デカップリング回路内の構成である。その他の構成は、実施の形態1と同様であり、説明は省略する。また、図1と同じ符号を付した構成は、図1と同じか又は類似の構成を示している。 FIG. 3 shows a circuit configuration diagram of the second embodiment of the present invention. The difference from the first embodiment is the configuration in the decoupling circuit. Other configurations are the same as those in the first embodiment, and a description thereof will be omitted. Further, the configurations denoted by the same reference numerals as those in FIG. 1 are the same as or similar to those in FIG.
図3に示すように、本実施の形態2の回路構成のデカップリング回路35a/35bは、ゲートにデカップリング制御信号DC10/DC11が入力されるPMOSトランジスタのみで構成される。つまり、実施の形態1のデカップリング回路15a/15b内のトランスファゲート部分がPMOSトランジスタで置き換わった構成となっている。
As shown in FIG. 3, the
このような実施の形態2の回路構成とすることでセンスアンプビット線対D1/D1_の容量を削減でき、メモリセル内のNMOS/PMOSトランジスタの電流能力が低い場合でもセンスアンプビット線対D1/D1_間の電位差を大きくとることができる。 With such a circuit configuration of the second embodiment, the capacity of the sense amplifier bit line pair D1 / D1_ can be reduced, and even when the current capability of the NMOS / PMOS transistor in the memory cell is low, the sense amplifier bit line pair D1 / D1. The potential difference between D1_ can be increased.
また、動作に関しては実施の形態1と同様、メモリセルの行選択信号であるワード線W11/W12とメモリセルの列選択信号であるカラム線Y10/Y11が、「H」レベル、アンプ制御信号S1が「L」レベルの間にセンスアンプビット線対D1/D1_の電位差をつけるものである。しかしここで、実施の形態1に比べてビット線対B10/B10_からカラムビット線対YD10/YD10_を経てセンスアンプビット線対D1/D1_までの経路に接続される容量値が小さいため、実施の形態1と同じ時間内に確保できるセンスアンプビット線対D1/D1_間の電位差を実施の形態1よりも大きくできる。実際に削減される容量は実施の形態1に対して図1中のデカップリング回路15a/15b内のNMOSトランジスタ分である。
As for the operation, the word lines W11 / W12 that are memory cell row selection signals and the column lines Y10 / Y11 that are memory cell column selection signals are at “H” level, and the amplifier control signal S1. Is a potential difference between the sense amplifier bit line pair D1 / D1_ during the “L” level. However, since the capacitance value connected to the path from the bit line pair B10 / B10_ to the sense amplifier bit line pair D1 / D1_ through the column bit line pair YD10 / YD10_ is smaller than that in the first embodiment, The potential difference between the sense amplifier bit line pair D1 / D1_ that can be secured within the same time as in the first embodiment can be made larger than that in the first embodiment. The capacity actually reduced is the NMOS transistor in the
実施の形態1の回路では、デカップリング回路15a/15bにトランスファゲートを使用していたが、図2の動作タイミングチャートからわかるようにカラムビット線対YD10/YD10_およびカラムビット線対YD11/YD11_は「H」レベルから「L」レベルまで振幅していない。このため、「H」レベルを伝搬させるPMOSトランジスタのみで十分であることがわかる。よって、前記理由から、本実施の形態のように、図3に示すデカップリング回路35a/35bのようにPMOSトランジスタのみにすることができ、実施の形態1に対して動作速度の向上が可能となる。
In the circuit of the first embodiment, transfer gates are used for the
また、図4に図3の回路構成に対して2ポートRAMでの読出しポートへの展開を考慮した回路の構成図を示す。 FIG. 4 shows a circuit configuration diagram in consideration of the development of the read port in the 2-port RAM with respect to the circuit configuration of FIG.
図3に示す回路構成との違いは、カラムセレクタ43a/43b内の回路を変更している点である。図3のカラムセレクタ13a/13bはトランスファゲートで構成されていたが、本実施の形態ではPMOSトランジスタのみで構成している。
The difference from the circuit configuration shown in FIG. 3 is that the circuit in the column selector 43a / 43b is changed. Although the
図4の回路構成では2ポートRAMでの読出しポートでは読出し動作のみを行うため、0列目のビット線対B10/B10_および1列目のビット線対B11/B11_は、図2のタイミングチャートのように「H」レベルから「L」レベルに振幅することがないため、カラムセレクタ43a/43bを「H」レベルを伝搬させるPMOSトランジスタのみで構成することができる。前記構成にすることでビット線対からカラムビット線対を経たセンスアンプビット線対までの容量値を小さくし、実施の形態1および実施の形態2(図3の回路構成)より更なる高速化が可能となる。 In the circuit configuration of FIG. 4, since only the read operation is performed at the read port in the 2-port RAM, the bit line pair B10 / B10_ in the 0th column and the bit line pair B11 / B11_ in the 1st column are shown in the timing chart of FIG. Thus, since there is no amplitude from the “H” level to the “L” level, the column selector 43a / 43b can be configured by only a PMOS transistor that propagates the “H” level. With the above configuration, the capacitance value from the bit line pair to the sense amplifier bit line pair via the column bit line pair is reduced, and the speed is further increased compared to the first and second embodiments (the circuit configuration of FIG. 3). Is possible.
なお、本発明は上記実施の形態に限られたものでなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。例えば、図5に示す回路構成のように、図1のカラムセレクタ13a/13bの制御信号をカラム線Y10及びカラム線Y11からデカップリング回路15a/15bのデカップリング制御信号DC10及びDC11に変更して回路素子を削減してもよい。図5の回路構成では実施の形態1に対して制御回路の削減を施した回路構成であり、回路面積を削減することで製品コストを下げることができる。
Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be changed as appropriate without departing from the spirit of the present invention. For example, as in the circuit configuration shown in FIG. 5, the control signal of the
11a、11b、11c、11d メモリセル
B10、B10_、B11、B11_ ビット線
YD10、YD10_、YD11、YD11_ カラムビット線
D1、D1_ センスアンプビット線
W11、W12 ワード線(行選択信号)
Y11、Y12 カラム線(列選択信号)
P1 プリチャージ信号線(プリチャージ信号)
S1 センスアンプ制御信号線(センスアンプ制御信号)
DC10、DC10_、DC11、DC11_ デカップリング制御信号線(デカップリング制御信号)
12a、12b、14a、14b、16 プリチャージ回路
13a、13b カラムセレクタ
15a、15b デカップリング回路
X1a、X1b クロストーク
11a, 11b, 11c, 11d Memory cells B10, B10_, B11, B11_ Bit lines YD10, YD10_, YD11, YD11_ Column bit lines D1, D1_ Sense amplifier bit lines W11, W12 Word lines (row selection signals)
Y11, Y12 Column line (column selection signal)
P1 Precharge signal line (precharge signal)
S1 sense amplifier control signal line (sense amplifier control signal)
DC10, DC10_, DC11, DC11_ decoupling control signal line (decoupling control signal)
12a, 12b, 14a, 14b, 16
Claims (5)
前記複数のメモリセルと接続される複数のビット線対と、
前記複数のビット線対のそれぞれに対応して設けられ、前記複数のビット線対のうち、任意のビット線対を選択する複数のカラムセレクタと、
前記複数のカラムセレクタのそれぞれに対応して設けられ、前記任意のビット線対を選択するカラムセレクタをセンスアンプへと接続する複数のデカップリング回路とを有する半導体記憶装置。 A plurality of memory cells arranged in a matrix;
A plurality of bit line pairs connected to the plurality of memory cells;
A plurality of column selectors provided corresponding to each of the plurality of bit line pairs, for selecting an arbitrary bit line pair among the plurality of bit line pairs;
A semiconductor memory device having a plurality of decoupling circuits provided corresponding to each of the plurality of column selectors and connecting a column selector for selecting the arbitrary bit line pair to a sense amplifier;
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