JP4031335B2 - Semiconductor memory device - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、半導体記憶装置に関し、特に各種制御信号を内部で発生する手段を備えた半導体記憶装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
アドレス信号のアドレス値の変化を検出して所定の期間活性化レベル又は非活性化レベルとなる各種の制御信号を内部で発生し、各部の動作を制御する構成の半導体記憶装置は、アドレス信号のアドレス値が変化する間隔が長くなるほど、このアクセスサイクルに対する実動作時間の割合が小さくなるので、消費電流を削減することができる。
【0003】
一般的に半導体記憶装置では不用な動作を抑制し、消費電流を低減させる目的として、擬似的に動作を模擬して自己制御を行う回路がよく用いられている。その代表的な例がダミーメモリ回路である。これはメモリセルからの読出しを模擬し、読出しが完了しているかどうかを検出することによって、内部活性化信号を非活性状態に変化させるものである。
【0004】
通常、半導体記憶装置は、アドレス信号によりメモリセルを選択し、その選択されたメモリセルに対してデータの読み書きを行う。読み出しモードではメモリセルからのデータがビットライン対を介してセンスアンプに伝られ、そこでわずかな電位差のデータを増幅する。そのセンスアンプからの信号が出力回路を通してデータ出力とし出力される。
【0005】
また書き込みモードでは入力回路により入力されたデータがライトバッファによりビットライン対に伝えられ、選択されたメモリセルへの書き込みが行われる。
【0006】
ここで半導体記憶装置としての動作が必要な期間というのは、読み出しモードにおけるデータが出力されるまで、あるいは書き込みモードにおけるメモリセルへのデータの書き込みが完了するまでの間であり、その後は回路を静止させることが望ましい。特に、カレントミラー型のセンスアンプを用いている場合などは読み出し後にも貫通電流を流し続けることになってしまう。
【0007】
ダミーメモリ回路とはこのような問題を防ぐため、メモリの動作を擬似的にモニタしている回路であり、出力回路やセンスアンプ、ワードライン選択などの制御を行っている。例えば、センスアンプの出力状態をモニタすることで出力データのラッチや、センスアンプの活性化状態を制御することができ、またビットラインの電位レベルからワードライン選択の制御を行うことができる。
【0008】
これによりセンスアンプでの貫通電流を抑えるだけでなく、センスアンプが検知するために必要な量以上にビットラインがスイングするのを抑制することができる。
【0009】
このダミーメモリ回路を用いて自己制御を行う場合、センスアンプからの出力が確実に行われたことを確認して、センスアンプやワードラインの活性化状態を制御しなければならない。しかし、過剰に動作マージンをとると、半導体記憶装置自体の性能を下げてしまう。また逆に非活性化状態にするタイミングが早すぎれば、データの誤出力を招いてしまう。そのため、ある程度の動作マージンを確実に設けなければならない。
【0010】
また、製造ばらつきによる各メモリセル、センスアンプの特性、ビットラインの容量、抵抗といったもののばらつきという予期しにくい要因に対しても、正しいデータが出力できる回路でなければ、歩留まりを低下させてしまう。また制御回路自身の消費電流の増加もあるため、できるだけ容易に動作マージンを確保できる方法が好ましい。
【0011】
通常、ワードラインドライバの最遠端にダミー回路を用いると共に、何らかの方法で動作マージンを確保しようとしている。例えば、ダミービットライン対の線幅を広く、線間隔を狭くすることでダミービットラインの寄生容量を増加させ、ダミーメモリ回路の出力を遅らせ留ように構成したものがある(例えば、特許文献1)。また、他の方法としてダミーメモリセルの駆動能力を小さくすることも提案している。
【0012】
【特許文献1】
特開平8−273365号公報
【0013】
【発明が解決しようとする課題】
この発明は、ダミーメモリセルやダミービットラインの特性を変えることなく、また余分な制御回路を追加する事によってチップ面積の増加や消費電流の増加を招くことなく、レイアウト上だけで容易にダミーメモリ回路を使った自己制御回路に動作マージンを持たせることを目的とする。
【0014】
【課題を解決するための手段】
この発明は、複数のメモリセルを有するメモリアレイと、このメモリセルから相補信号の入出力を行うビットライン対と、このビットライン対からの信号を増幅するセンスアンプと、前記ビットライン対の初期状態を電源電位に保持しておくプリチャージ回路と、前記メモリセルからの読出しを模擬するダミー回路とを有する半導体記憶装置において、前記ダミー回路は、前記メモリセルの選択時に同期して動作し、あらかじめ固定されたデータを持つダミーメモリセルと、このダミーメモリセルに接続されたダミービットライン対と、ダミービットライン対からのデータを検出して増幅するダミーセンスアンプと、前記ダミービットライン対の初期状態を電源電位に保持しておくダミープリチャージ回路と、を備え、前記ダミー回路からの読み出し直前に、前記ダミービットライン対のうち”L”データを出力する側のダミービットラインをカップリング容量により一時的に初期状態の電源電位以上にチャージアップし、データの読み出しを遅らせることを特徴とする。
【0015】
前記ダミー回路は、前記”L”データを出力する側のダミービットラインと平行に配置された信号線を有し、前記信号線はダミーメモリセルの選択時に”L”から”H”に変化するものとし、これらの信号線の結合容量により前記ダミービットラインがチャージアップされるように構成することができる。
【0016】
又、この発明は、行アドレスと列アドレスによりワードラインを分割する分割ワードライン回路を備えて、必要最小限のメモリセルのみを選択する分割ワードライン方式の半導体記憶装置において、前記メモリ回路を模擬するためのダミー回路はダミーメモリセルと、ダミービットライン対と、ダミーセンスアンプと、ダミープリチャージ回路と、ダミー分割ワードライン回路と、を備え、列アドレスにより選択される列側ワードラインを模擬し、前記ダミー分割ワードライン回路を駆動する信号線と、前記”L”データを出力する側のダミービットラインとを平行に配置させ、線間の結合容量により前記ダミービットラインをチャージアップさせてダミーメモリセルからの読み出しを遅らせるように構成することができる。
【0017】
上記した構成によれば、ダミーメモリセルを選択するダミーのワード線が選択される直前に、ダミービットラインが選択信によって一定電位チャージアップされる。それにより、ダミービットラインの出力が”L”となるのを一定期間遅らせることができる。このチャージアップ量を調節することで、製造ばらつきなどによる特性変化の動作マージンとして利用できる。
【0018】
又、この発明は、複数のメモリセルを有するメモリアレイと、このメモリセルから相補信号の入出力を行うビットライン対と、このビットライン対からの信号を増幅するセンスアンプと、前記ビットライン対の初期状態を電源電位に保持しておくプリチャージ回路と、前記メモリセルからの読出しを模擬するダミー回路とを有する半導体記憶装置において、前記ダミー回路は、前記メモリセルの選択時に同期して動作し、あらかじめ固定されたデータを持つダミーメモリセルと、このダミーメモリセルに接続されたダミービットライン対と、ダミービットライン対からのデータを検出して増幅するダミーセンスアンプと、前記ダミービットライン対の初期状態を電源電位に保持しておくダミープリチャージ回路と、を備え、前記ダミー回路からの読み出し直前に、前記ダミービットライン対のうち”H”データを出力する側のダミービットラインをカップリング容量により一時的に初期状態の電源電位以下にプルダウンし、データの読み出しを遅らせることを特徴とする。
【0019】
上記した構成によれば、ダミービットラインの”H”読み出し側を一時的にプルダウンすることで、ダミーセンスの検出時間を遅らせることができる。
【0020】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態につき図面に従い説明する。図1は、この発明の半導体記憶装置の実施形態における構成を示す回路図である。図1に示す実施形態では、行アドレスと列アドレスから必要最小限のメモリセルがブロック単位で選択されるタイプのものを例に挙げている。
【0021】
この半導体記憶装置は、第1及び第2のデータ入出力端を持ち選択状態のときこれら第1及び第2のデータ入出力端から互いに相補のレベル関係にあるデータを書込んで記憶し、記憶しているデータを読出す複数のメモリセル(MC)を行方向、列方向に配置したメモリセルアレイ1を備える。
【0022】
そして、この実施形態では、メモリアレイ1の部分ではワードラインを分割して選択させる構成とするため、複数ビットおきに分割ワードラインセル(DWLセル)が配置され、行デコーダ2により出力されるメインのワードライン(MWL)と列デコーダ4から出力されるYゲート選択信号(YG)が入力される。それらのメモリセル(MC)と分割ワードラインセル(DWLセル)はサブワードライン(SWL)を介して接続され、このサブワードライン(SWL)はワードライン(MWL)とYゲート選択信号(YG)の信号から選択される。このときサブワードライン(SWL)1本あたりに接続するメモリセル(MC)の数には特に制約はなく、メモリ構成や性能を考慮して任意に決めることができる。この分割ワードラインセル(DWLセル)を用いた回路では、選択されないYゲートに接続されているビットライン対は、サブワードライン(SWL)も選択されないためビットラインへのデータ出力が行われず、無駄な充放電電流を抑制できるというメリットがある。
【0023】
この半導体記憶装置は、複数のメモリセル(MC)の各列それぞれと対応して設けられ対応する列のメモリセル(MC)の第1及び第2のデータ入出力端と対応接続する第1及び第2のビット線(BL、BR)から成る複数のビット線対と、ワード線活性化信号が活性化レベルのときアドレス入力回路10に入力された行アドレス信号に従って所定のワード線を選択レベルとする行アドレスデコーダ2と、プリチャージ制御信号の活性化レベルに応答して前記複数のビット線対を所定の電位にプリチャージするプリチャージ回路と、アドレス入力回路10に入力された列アドレス信号に従って前記複数のビット線対のうちの所定のビット線対を選択する列選択回路の列アドレスデコーダ4及び列ゲート回路5と、を備える。この列選択回路により選択されたビット線対のデータをセンス増幅活性化信号の活性化レベルに応答して増幅し出力するセンスアンプ6と、このセンスアンプ6の出力データをデータラッチ信号の活性化レベルに応答してラッチし出力する入出力回路8と、入出力回路8から与えられる書き込みデータを一旦ラッチするライトバッファ回路7と、を備える。
【0024】
さらに、メモリセル(MC)とダミーメモリセル(DMC)は同一のメインワードライン(MWL)に接続され同期して選択される。ダミーメモリセル(DMC)はダミービットライン対(DBL、DBR)に接続され、ダミービットライン対(DBL、DBR)から読み出されたデータが列ゲート9からダミーセンスアンプ10に与えられる。
【0025】
そして、ダミービットライン対(DBL、DBR)のDBL側に”L”が読み出される。ダミービットライン(DBL、DBR)からの信号をダミーセンスアンプ10で検出すれば、メインのセンスアンプ6でも出力が確定しているものとして、センスアンプ6を活性化状態から非活性化状態へと変化させるように内部制御回路20でコントロールする。同様にワードライン(MWL)も非選択状態へと変化させる。これによってセンスアンプでの貫通電流や、ビットラインでの充放電電流が、データの読出しに必要な量以上に消費することを抑えることができる。
【0026】
このDWLセルを用いた構成のメモリアレイをモニタするためのダミーメモリ回路では、DWLセルを含んだ形での回路を構成する必要がある。図2は通常のメモリセルMCで使用される6トランジスタタイプのSRAMの構成を示している。図3にダミーメモリセル(DMC)を示す。ダミー回路で使用するメモリセルには常に同一のデータを出力する必要があるため、内部ノードを固定してBL側から”L”が、BR側から”H”が常に出力されるようにあらかじめ構成されている。
【0027】
また、DWLセルとしてはNANDゲートとインバータで構成することもできるが、セルサイズを考慮し図4に示すようなものがよく使用されている。
【0028】
また、図5に、センスアンプの構成例を、図6ライトバッファ回路の構成例をそれぞれ示す。
【0029】
図7はメモリアレイ1上のレイアウト配線を示している。ワードライン(MWL)とビットライン(BL、BR)およびYゲートライン(YG)は直行するように配置されている。ここで、ビットライン(BL、BR)はnビットが1ブロックになっているものを表している。また、信号線YGとビットライン(BL、BR)の間には、Yゲートライン(YG)の変化によるノイズの影響によりビットラインが誤動作するのを避けるため、ガードメタル(G)を挿入している。このガードメタルの電位は電源電位あるいはGND電位に固定し、ビットライン(BL0)へのノイズ進入を防止している。
【0030】
この発明における特徴は、ダミー回路におけるダミービットライン(DBL)とダミーYゲート信号(DYG)間のガードリングによる絶縁効果を行わず、意識的に平行に配線することによって、配線間にカップリング容量をもたせる。そして、ダミーYゲート信号(DYG)による信号変化をカップリングノイズによってダミービットライン(DBL)に伝えている点である。これにより、ダミーメモリセル(DMC)を選択するダミーのSWL信号が選択される直前に、ダミービットライン(DBL)が選択信号DYGによって一定電位チャージアップされる。それにより、ダミービットライン(DBL)の出力が”L”となるのを一定期間遅らせることができる。このチャージアップ量を調節することにより、製造ばらつきなどによる特性変化の動作マージンとして利用できる。
【0031】
このカップリングノイズの利用による効果をタイミング図を用いて説明する。図8は従来例として完全にDBLをガードし通常のメモリセルと同様の構成としたもので、図9はこの発明の効果を表した場合のタイミング図を示している。
【0032】
図8の従来例ではクロックCKに同期してYG信号が選択されSWLが活性化状態になりBL対にデータが出力される。ダミー回路でも同様の動作が行われるためダミーDBL対でも通常のBL対と同様の振幅が行われる。ここでダミーDBLからの”L”出力をダミーセンスアンプ10が検知できれば、通常のセンスアンプ6でも出力が検知できたものとし、DSA信号を内部制御回路20に出力し内部動作を静止させようとする動作が働く。しかし、全てのメモリ回路が同様の仕上がりとはならず、製造ばらつきなどによる特性変化があるためDBLの動作は通常のBLよりも一定のマージンをもつ必要がある。
【0033】
図9ではYG信号の立ち上がりに同期してBDLの電位が一時的にチャージアップされている(図中○印)。この状態からの”L”読み出しとなるため通常よりもダミーセンスアンプ10の検出時間が遅くなる。このとき通常のBL側ではYG信号との間にガードリングが行われているため、ダミー回路よりも早く出力できている。このBLとDMLの読み出し初期電位の差が動作マージンとして確保できる。
【0034】
この発明はレイアウト上で容易に制御でき、配線間スペースを変更することで回路変更をすることなく容易に動作マージンの変更が可能となる。また、ビットライン方向の長さに追随してカップリング容量の大きさも変動するため、コンパイルドセルなどのメモリ容量を変動させて使用するものに対しても、新たにタイミング制御の為の回路を追加することなく、一定の動作マージンを持った形で保証できる。
【0035】
図10に、ダミー回路におけるダミービットライン(DBL)とダミーYゲート信号(DYG)間にカップリング容量をもたせる他の実施形態を示す。図10に示すように、この実施形態は、DYGをDBLの上層メタルで配線することで生じる配線間容量を利用するものである。通常使用するビットライン上はシールド用のメタルを配置し、ダミービットライン(DBL)上はDYG信号とすればビットラインの寄生容量値を変えることなくDBLを制御できるレイアウトが作成することができる。
【0036】
この発明の別の構成方法をとしては、ダミービットライン(DBL)へのノイズ挿入信号として立ち下がりで選択されるYGB信号を用いることもできる。この場合はダミービットラインの電位を下げる方向に働くため、ダミーセンスアンプの感度が悪く、通常のメモリ回路を制御する信号の動作マージンが大きすぎる場合などに、非活性化状態を早める目的で使うことができる。またDBLではなくDBR側の電位をYG信号あるいはYGB信号で一時的に制御しても同様の効果が得られる。
【0037】
図11にDBRをプルダウンする場合のタイミング図を示す。図11に示すように、ダミービットラインの”H”読み出し側を一時的にプルダウンするためダミーセンスの検出時間を同様に遅らせることができる。
【0038】
この発明では分割ワードライン方式(DWL方式)用いたタイプのメモリ回路の場合を例に説明したが、通常のビットスライス方式メモリセルに対しても応用でき、同様の効果が得られる。
【0039】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、メモリセルの読出し状態をモニタし活性化状態を制御するためのダミーメモリ回路を、一定の動作マージンをつけた形で新たな回路を付加することなく、レイアウト上だけで容易に構成する事ができる。その結果動作性能を落とすことなく低消費化でき、あらゆるメモリサイズのセルに対しても一定の動作マージンを持った形で対応することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の半導体記憶装置の実施形態における構成を示す回路図である。
【図2】メモリセルの一例を示す回路図である。
【図3】ダミーメモリセルの一例を示す回路図である。
【図4】分割ワードラインセルの一例を示す回路図である。
【図5】センスアンプの一例を示す回路図である。
【図6】ライトバッファの一例を示す回路図である。
【図7】この発明の一実施形態にかかるレイアウト配線を示す模式図である。
【図8】従来のダミーメモリ回路を用いた場合のタイムチャートである。
【図9】この発明の半導体記憶装置を用いた場合のタイムチャートである。
【図10】この発明の他の一実施形態にかかるレイアウト配線を示す模式図である。
【図11】この発明の半導体記憶装置を用いた場合のタイムチャートである。
【符号の説明】
1 メモリセルアレイ
2 行デコーダ
4 列デコーダ
5 列ゲート
6 センスアンプ
7 ライトバッファ回路
8 入出力回路
9 ダミー列ゲート
10 ダミーセンスアンプ
11 アドレス入力回路
20 内部制御回路
MC メモリセル
DMC ダミーメモリセル
DWL 分割ワードライン
SWL サブワードライン
MWL メインのワードライン
YG Yゲート選択信号
BL、BR ビットライン対
DBL、DBR ダミービットライン対[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a semiconductor memory device, and more particularly to a semiconductor memory device including means for generating various control signals internally.
[0002]
[Prior art]
A semiconductor memory device configured to detect a change in an address value of an address signal and internally generate various control signals that become an activation level or an inactivation level for a predetermined period and control the operation of each unit. The longer the interval at which the address value changes, the smaller the ratio of the actual operation time to this access cycle, so that the current consumption can be reduced.
[0003]
In general, in a semiconductor memory device, a circuit that performs self-control by simulating an operation is often used for the purpose of suppressing unnecessary operation and reducing current consumption. A typical example is a dummy memory circuit. This simulates reading from the memory cell and detects whether reading is completed, thereby changing the internal activation signal to an inactive state.
[0004]
Usually, a semiconductor memory device selects a memory cell by an address signal, and reads / writes data from / to the selected memory cell. In the read mode, data from the memory cell is transmitted to the sense amplifier via the bit line pair, and the data with a slight potential difference is amplified there. A signal from the sense amplifier is output as a data output through an output circuit.
[0005]
In the write mode, the data input from the input circuit is transmitted to the bit line pair by the write buffer, and the selected memory cell is written.
[0006]
Here, the period in which the operation as the semiconductor memory device is necessary is until data in the read mode is output or until data writing to the memory cell in the write mode is completed. It is desirable to be stationary. In particular, when a current mirror type sense amplifier is used, a through current continues to flow after reading.
[0007]
In order to prevent such a problem, the dummy memory circuit is a circuit that monitors the operation of the memory in a pseudo manner, and controls the output circuit, the sense amplifier, the word line selection, and the like. For example, by monitoring the output state of the sense amplifier, output data can be latched and the activation state of the sense amplifier can be controlled, and word line selection can be controlled from the potential level of the bit line.
[0008]
This not only suppresses the through current in the sense amplifier, but also suppresses the bit line from swinging more than necessary for the sense amplifier to detect.
[0009]
When performing self-control using this dummy memory circuit, it is necessary to confirm that the output from the sense amplifier has been reliably performed, and to control the activation state of the sense amplifier and the word line. However, if an excessive operating margin is taken, the performance of the semiconductor memory device itself is lowered. On the other hand, if the timing of deactivation is too early, erroneous output of data will be caused. Therefore, a certain operating margin must be provided with certainty.
[0010]
Moreover, even if it is not a circuit that can output correct data against unpredictable factors such as variations in memory cells, sense amplifier characteristics, bit line capacitance, and resistance due to manufacturing variations, the yield is reduced. In addition, since the current consumption of the control circuit itself increases, a method that can secure an operation margin as easily as possible is preferable.
[0011]
Usually, a dummy circuit is used at the farthest end of the word line driver and an operation margin is to be secured by some method. For example, there is a configuration in which the dummy bit line pair is widened and the line spacing is narrowed to increase the parasitic capacitance of the dummy bit line and delay the output of the dummy memory circuit (for example, Patent Document 1). ). As another method, it has also been proposed to reduce the driving capability of the dummy memory cell.
[0012]
[Patent Document 1]
JP-A-8-273365 [0013]
[Problems to be solved by the invention]
According to the present invention, the dummy memory can be easily formed only on the layout without changing the characteristics of the dummy memory cell and the dummy bit line and without increasing the chip area and the consumption current by adding an extra control circuit. The purpose is to give an operation margin to a self-control circuit using a circuit.
[0014]
[Means for Solving the Problems]
The present invention relates to a memory array having a plurality of memory cells, a bit line pair for inputting / outputting complementary signals from the memory cell, a sense amplifier for amplifying a signal from the bit line pair, and an initial of the bit line pair. In a semiconductor memory device having a precharge circuit that maintains a state at a power supply potential and a dummy circuit that simulates reading from the memory cell, the dummy circuit operates in synchronization with the selection of the memory cell, A dummy memory cell having fixed data in advance, a dummy bit line pair connected to the dummy memory cell, a dummy sense amplifier for detecting and amplifying data from the dummy bit line pair, and the dummy bit line pair A dummy precharge circuit that maintains the initial state at the power supply potential, and from the dummy circuit Immediately before the data is read out, the dummy bit line on the “L” data output side of the dummy bit line pair is temporarily charged up to the power supply potential in the initial state by the coupling capacitor to delay the data reading. Features.
[0015]
The dummy circuit has a signal line arranged in parallel with the dummy bit line on the “L” data output side, and the signal line changes from “L” to “H” when a dummy memory cell is selected. The dummy bit line can be configured to be charged up by the coupling capacitance of these signal lines.
[0016]
The present invention also provides a divided word line type semiconductor memory device that includes a divided word line circuit that divides a word line by a row address and a column address and selects only the minimum necessary memory cells. The dummy circuit includes a dummy memory cell, a dummy bit line pair, a dummy sense amplifier, a dummy precharge circuit, and a dummy divided word line circuit, and simulates a column side word line selected by a column address. A signal line for driving the dummy divided word line circuit and a dummy bit line for outputting the “L” data are arranged in parallel, and the dummy bit line is charged up by a coupling capacitance between the lines. The reading from the dummy memory cell can be delayed.
[0017]
According to the configuration described above, the dummy bit line is charged up to a constant potential by the selection signal immediately before the dummy word line for selecting the dummy memory cell is selected. As a result, the output of the dummy bit line can be delayed for a certain period of time. By adjusting this charge-up amount, it can be used as an operating margin for characteristic changes due to manufacturing variations.
[0018]
The present invention also provides a memory array having a plurality of memory cells, a bit line pair for inputting / outputting complementary signals from the memory cell, a sense amplifier for amplifying a signal from the bit line pair, and the bit line pair. In a semiconductor memory device having a precharge circuit that keeps the initial state at the power supply potential and a dummy circuit that simulates reading from the memory cell, the dummy circuit operates in synchronization with the selection of the memory cell. A dummy memory cell having data fixed in advance, a dummy bit line pair connected to the dummy memory cell, a dummy sense amplifier for detecting and amplifying data from the dummy bit line pair, and the dummy bit line A dummy precharge circuit that maintains the initial state of the pair at the power supply potential, Immediately before reading the data, the dummy bit line that outputs “H” data in the pair of dummy bit lines is temporarily pulled down below the power supply potential in the initial state by a coupling capacitor to delay the data reading. And
[0019]
According to the above configuration, the dummy sense detection time can be delayed by temporarily pulling down the “H” read side of the dummy bit line.
[0020]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a circuit diagram showing a configuration of an embodiment of a semiconductor memory device according to the present invention. In the embodiment shown in FIG. 1, a type in which the minimum necessary memory cells are selected in units of blocks from the row address and the column address is taken as an example.
[0021]
This semiconductor memory device has first and second data input / output terminals and, when in a selected state, writes and stores data in a complementary level relationship from these first and second data input / output terminals. A
[0022]
In this embodiment, since the word line is divided and selected in the
[0023]
The semiconductor memory device includes first and second data input / output terminals corresponding to the first and second data input / output terminals of the memory cells (MC) in the corresponding columns provided corresponding to the respective columns of the plurality of memory cells (MC). A predetermined word line is set to a selected level in accordance with a plurality of bit line pairs formed of second bit lines (BL, BR) and a row address signal input to address
[0024]
Further, the memory cell (MC) and the dummy memory cell (DMC) are connected to the same main word line (MWL) and selected in synchronization. The dummy memory cell (DMC) is connected to the dummy bit line pair (DBL, DBR), and data read from the dummy bit line pair (DBL, DBR) is supplied from the
[0025]
Then, “L” is read out to the DBL side of the dummy bit line pair (DBL, DBR). If the signal from the dummy bit line (DBL, DBR) is detected by the
[0026]
In the dummy memory circuit for monitoring the memory array configured using the DWL cell, it is necessary to configure a circuit including the DWL cell. FIG. 2 shows a configuration of a 6-transistor type SRAM used in a normal memory cell MC. FIG. 3 shows a dummy memory cell (DMC). Since it is necessary to always output the same data to the memory cell used in the dummy circuit, the internal node is fixed and “L” is always output from the BL side and “H” is always output from the BR side. Has been.
[0027]
The DWL cell may be composed of a NAND gate and an inverter, but a cell as shown in FIG. 4 is often used in consideration of the cell size.
[0028]
5 shows a configuration example of the sense amplifier and FIG. 6 shows a configuration example of the write buffer circuit.
[0029]
FIG. 7 shows layout wiring on the
[0030]
A feature of the present invention is that a coupling capacitance between wirings is consciously wired in parallel without performing an insulating effect by a guard ring between a dummy bit line (DBL) and a dummy Y gate signal (DYG) in the dummy circuit. Give it. A signal change due to the dummy Y gate signal (DYG) is transmitted to the dummy bit line (DBL) by coupling noise. As a result, immediately before the dummy SWL signal for selecting the dummy memory cell (DMC) is selected, the dummy bit line (DBL) is charged up to a constant potential by the selection signal DYG. As a result, the output of the dummy bit line (DBL) can be delayed for a certain period of time. By adjusting this charge-up amount, it can be used as an operating margin for characteristic changes due to manufacturing variations.
[0031]
The effect of using the coupling noise will be described with reference to a timing diagram. FIG. 8 shows a conventional example in which the DBL is completely guarded and the configuration is the same as that of a normal memory cell. FIG. 9 is a timing chart showing the effect of the present invention.
[0032]
In the conventional example of FIG. 8, the YG signal is selected in synchronization with the clock CK, SWL is activated, and data is output to the BL pair. Since the same operation is performed in the dummy circuit, the dummy DBL pair has the same amplitude as the normal BL pair. Here, if the
[0033]
In FIG. 9, the potential of the BDL is temporarily charged up in synchronization with the rising edge of the YG signal (marked with a circle in the figure). Since “L” reading is performed from this state, the detection time of the
[0034]
The present invention can be easily controlled on the layout, and the operation margin can be easily changed without changing the circuit by changing the space between the wirings. In addition, since the coupling capacity varies with the length in the bit line direction, a new timing control circuit has been added to those used with varying memory capacity such as compiled cells. Without having to do so, it can be guaranteed with a certain operating margin.
[0035]
FIG. 10 shows another embodiment in which a coupling capacitor is provided between the dummy bit line (DBL) and the dummy Y gate signal (DYG) in the dummy circuit. As shown in FIG. 10, this embodiment uses inter-wiring capacitance generated by wiring DYG with DBL's upper layer metal. If a metal for shielding is arranged on a bit line normally used and a DYG signal is used on a dummy bit line (DBL), a layout capable of controlling the DBL without changing the parasitic capacitance value of the bit line can be created.
[0036]
As another configuration method of the present invention, a YGB signal selected at the falling edge can be used as a noise insertion signal to the dummy bit line (DBL). In this case, it works to lower the potential of the dummy bit line, so the sensitivity of the dummy sense amplifier is poor, and it is used for the purpose of speeding up the inactive state when the operation margin of the signal controlling the normal memory circuit is too large. be able to. The same effect can be obtained by temporarily controlling the potential on the DBR side instead of the DBL with the YG signal or the YGB signal.
[0037]
FIG. 11 shows a timing chart when pulling down DBR. As shown in FIG. 11, since the “H” read side of the dummy bit line is temporarily pulled down, the dummy sense detection time can be similarly delayed.
[0038]
In the present invention, the case of a memory circuit of the type using the divided word line method (DWL method) has been described as an example. However, the present invention can also be applied to a normal bit slice type memory cell, and the same effect can be obtained.
[0039]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the dummy memory circuit for monitoring the read state of the memory cell and controlling the activation state is added without adding a new circuit with a certain operation margin. It can be easily configured only on the layout. As a result, it is possible to reduce the consumption without degrading the operation performance, and it is possible to deal with cells of any memory size with a certain operation margin.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a circuit diagram showing a configuration in an embodiment of a semiconductor memory device of the present invention;
FIG. 2 is a circuit diagram showing an example of a memory cell.
FIG. 3 is a circuit diagram showing an example of a dummy memory cell.
FIG. 4 is a circuit diagram showing an example of a divided word line cell.
FIG. 5 is a circuit diagram illustrating an example of a sense amplifier.
FIG. 6 is a circuit diagram illustrating an example of a write buffer.
FIG. 7 is a schematic diagram showing a layout wiring according to an embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a time chart when a conventional dummy memory circuit is used.
FIG. 9 is a time chart when the semiconductor memory device of the present invention is used.
FIG. 10 is a schematic diagram showing a layout wiring according to another embodiment of the present invention.
FIG. 11 is a time chart when the semiconductor memory device of the present invention is used.
[Explanation of symbols]
1 memory cell array 2 row decoder 4 column decoder 5 column gate 6
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