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JP4036085B2 - Semiconductor memory device - Google Patents
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JP4036085B2 JP2002341681A JP2002341681A JP4036085B2 JP 4036085 B2 JP4036085 B2 JP 4036085B2 JP 2002341681 A JP2002341681 A JP 2002341681A JP 2002341681 A JP2002341681 A JP 2002341681A JP 4036085 B2 JP4036085 B2 JP 4036085B2
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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明はワンチップマイクロコンピュータなどに用いられる半導体記憶装置、特にROM(Read Only Memory)に関する。
【0002】
【従来の技術】
半導体記憶装置のひとつであるROMの記憶内容の切り替えに関する従来技術としては、アルミマスクによるものがある(例えば、特許文献1参照)。図2にそのメモリセルのマスクパターンの例を示す。N型拡散層FとポリシリコンX1〜X5の交差する部分にNMOSトランジスタT1〜T5が形成されている。該NMOSトランジスタT1〜T5のソースとドレインにはコンタクトC0〜C5がとられアルミニウムパターンA0〜A5と接続されている。また、アルミニウムパターンA0は、負電極VSSに接続されている。NMOSトランジスタT1〜T5は1個あたり1ビットの情報を記憶でき、その方法はソースとドレインをアルミニウムパターンで接続するか否かによる。NMOSトランジスタT1,T4,T5がアルミニウムパターンで接続しない例、T2,T3がそれぞれアルミニウムパターンA12,A23で接続した例である。
【0003】
図3は図2に対応する回路図であり、これに基づいて図2のマスクパターン図で実現されるデバイスについて説明する。図3において、NMOSトランジスタT1に記憶されている情報を読み出すときはゲート信号X1のみをLレベルにし、他のゲート信号X2〜X5をHレベルにする。図示しない手段により、NMOSトランジスタT5のドレインすなわちC5の電位をあらかじめHレベルにプリチャージしておけば、NMOSトランジスタT2〜T5はオンし、NMOSトランジスタT1はオフしているのでC5の電位はHレベルとなる。次にNMOSトランジスタT2に記憶されている情報を読み出すときはゲート信号X2のみをLレベルにし、他のゲート信号X1,X3〜X5をHレベルにする。このときNMOSトランジスタT1,T3〜T5はオンし、T2はオフするが、NMOSトランジスタT2のソースとドレインはアルミニウムパターンA12で接続されているのでトランジスタがオンしているのと同じ状態になり、C5の電位はあらかじめHレベルにプリチャージしておいても読み出し時にはLレベルになる。
【0004】
図4は図2,3のようなメモリセル構造を使用した半導体記憶装置(ROM回路)の一実施例であり、ソースが正電極VDDに接続されそれぞれのゲートに充電信号S1が共通に接続された複数のPMOSトランジスタからなる充電トランジスタ回路10、メモリを構成する複数の列および行から所定の列および行を選択する列デコーダ回路20および行デコーダ回路30、ソースが負電極VSSに接続されそれぞれのゲートに放電信号S2が共通に接続された複数のNMOSトランジスタからなる放電トランジスタ回路40、メモリセルとなる複数のNMOSトランジスタ、およびセンスアンプ50から構成される。メモリセルとしてはNMOSトランジスタを1列あたり16個を直列に、例えば一列目ではM1〜M16を直列に接続している。また、センスアンプ50への入力ラインに繋がっている全ての寄生容量および浮遊容量をひとつにまとめて容量51として示してある。また、図4のROM回路における読み出しのタイミングチャートを図5に示す。
【0005】
図4のROM回路の読み出し動作について、M11のデータ読み出しを例に説明する。充電トランジスタ回路10に入力される充電信号S1が時刻T1でLレベルになると充電回路10中のPMOSトランジスタがオンし、容量51が正電極VDDに接続されてHレベルに充電される。容量51のプリチャージが終了し時刻T2になると信号S1はHレベルになって充電トランジスタ回路中のPMOSトランジスタがオフするとともにアドレス信号ADDRESSが入力される。また、放電トランジスタ回路40に入力される放電信号S2は充電信号S1と同じ信号であるが、放電トランジスタ回路40がNMOSトランジスタで構成されているため、そのオン・オフ動作は充電トランジスタ回路10のオン・オフ動作の逆転したものになっている。アドレス信号ADDRESSがM11を選択するものであると、列デコーダ回路20中のスイッチのうちM11の存在する列に接続するものだけが導通する。また行デコーダ回路30は各行に対する選択信号として、図4に示すようにM11の存在する行にだけ信号Lを出力し、その他の行には信号Hを出力する。これらの信号はM1〜M16を構成するそれぞれのNMOSトランジスタのゲートに入力され、M11のトランジスタのみオフし、M1〜M10およびM12〜M16のトランジスタはオンする。この時、放電信号S2により放電トランジスタ回路40中のトランジスタはオンしているから、容量51にプリチャージされた電荷が、列デコーダ20,M1〜M16,放電トランジスタ回路40という経路で放電されるか否かは、M11のソース・ドレインがアルミパターンで短絡されているかによる。すなわち、M11のソース・ドレインがアルミで短絡されていなければ容量51の電荷は放電されないのでセンスアンプ50はそれを受けてM11に記憶された情報としてHを出力するし、アルミで短絡されていれば容量51の電荷が放電されて、センスアンプ50はM11に記憶された情報としてLを出力する。図4の例ではM11のソース・ドレインがアルミで短絡されているので、センスアンプ50はLを出力する。
【0006】
【特許文献1】
特開平11−307653号公報
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
図4のROM回路において、M11のデータ読み出しを行う際にはそのデータが安定するまでの待ち時間(=図5のディレイTd)を必要とする。容量51にプリチャージされている電荷が放電されない場合はセンスアンプ50の入出力とも変化がないので、待ち時間を規定するのは容量51にプリチャージされた電荷を放電する場合の放電時間であり、その放電時間は容量51の容量値Cと読み出される素子の属する列全体のオン抵抗により規定される。列全体のオン抵抗は列デコーダ回路20中のスイッチのオン抵抗、M1〜M16の各抵抗および行デコーダ回路30中のPMOSトランジスタのオン抵抗の合計となる。M1〜M16全体の抵抗については、読み出しの対象となったトランジスタのみソース・ドレインがアルミパターンで短絡されていて、他のトランジスタが全て短絡されていない場合が最大のオン抵抗となる。その場合の最大オン抵抗RMAXは次式で表される。
【0008】
【数1】
RMAX=15Ron+Rm ・・・ (1)
ここでRonはM1〜M16を構成するNMOSトランジスタのオン抵抗、Rmはトランジスタのソースース・ドレインを短絡するアルミパターンの抵抗値であり、RonはRmに比べて非常に大きいため、Rmを無視すると(1)式は次式となる。
【0009】
【数2】
RMAX=15Ron ・・・ (2)
待ち時間もしくはディレイTdはこの最大抵抗値で規定され、(1)式もしくは(2)式に示されるように列中のトランジスタの個数およびそのオン抵抗で規制されるため、高速読み出しには適さないものになっている。さらに、列中のメモリセル数を増やそうとするとその分だけ列全体のオン抵抗が増えるため、記憶容量を増大しようとするとアクセスタイムが増大するという問題があった。
【0010】
そこで、本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は高速読み出しに適し、記憶容量を増大させても従来のものよりアクセルタイムの増加が少ない半導体記憶装置を提供することにある。
【0011】
【課題を解決するための手段】
そこで、上記課題を解決するために、請求項1に係る発明は、MOSトランジスタのソース・ドレイン間の短絡の有無により1ビットのデータを記憶するメモリセルが複数直列に接続された複数のメモリ列と、外部より入力されたアドレスをデコードして前記メモリ列中の複数の前記MOSトランジスタのそれぞれのゲートに対し選択信号を出力する行デコーダ回路を有する半導体記憶装置において、前記メモリ列を連続した複数の前記メモリセルからなる複数のグループに分割し、それぞれのグループに対し前記デコーダ回路からの前記選択信号が該グループ中の全てのMOSトランジスタをオンさせるものであるときはそれを検出して該グループの両端を電気的に接続するバイパス手段を設けたことを特徴とする。
【0012】
請求項2に係る発明は、前記MOSトランジスタのソース・ドレイン間の短絡の有無を、ソース・ドレイン間を接続するアルミニウムパターンの有無により実現することを特徴とする。
請求項3に係る発明は、前記MOSトランジスタがNMOSトランジスタであり、前記バイパス手段が、前記グループに入力される全ての前記行デコーダ回路からの選択信号の論理積をゲートに入力されかつそのソースとドレインが前記グループの両端にそれぞれ接続されたNMOSトランジスタであることを特徴とする。
【0013】
請求項4に係る発明は、前記半導体装置が、予めプリチャージしておいた電荷を前記アドレスに該当する前記メモリセルを含むメモリ列を放電経路として放電するか否かでその出力データを決定し、前期行デコーダ回路からの出力が前記メモリ列中の前記アドレスに該当するメモリセルのMOSトランジスタのみをオフさせ、前記メモリ列中のそれ以外の全てのトランジスタをオンさせるものであることを特徴とする。
【0014】
【発明の実施の形態】
以下、図に沿って本発明の実施形態を説明する。
【0015】
【実施例】
図1は、本発明の実施形態を示す回路図である。充電トランジスタ回路10,列デコーダ回路20,行デコーダ回路30,放電トランジスタ回路40,センスアンプ50,容量51,メモリセルM1〜M16および信号S1,S2,ADDRESSについては図4で説明したものと同じである。図1の回路は図4のものに対し、4入力ANDゲート60,61,62,63およびバイパス回路70,71,72,73が付加されたものになっている。図1のROM回路では、メモリセルが4行毎にグループ化されていて、ANDゲート60は行デコーダ回路から出力されて最初のグループに入力される4つの選択信号をその入力としている。同様にANDゲート61,62,63は、それぞれ2番目,3番目,4番目のグループに入力される4つの選択信号を入力としている。バイパス回路70は、それぞれが前記最初のグループ内におけるメモリセル各列の両端とソース・ドレインが接続された複数のNMOSトランジスタから構成されていて、これらのNMOSトランジスタのゲートはANDゲート60の出力に接続されている。同様にバイパス回路61,62,63は、それぞれが2番目,3番目,4番目のグループグループ内におけるメモリセル各列の両端とソース・ドレインが接続された複数のNMOSトランジスタから構成されていて、NMOSトランジスタのゲートはバイパス回路毎にそれぞれANDゲート61,62,63の出力に接続されている。
【0016】
図1のROM回路の読み出し動作について、図4と同様にM11の読み出しを例に説明する。タイミングチャートは図5と共通である。なお、最大のオン抵抗を考えるため、読み出しの対象となったM11のみソース・ドレインがアルミパターンで短絡されていて、他のM1〜M10およびM12〜16のトランジスタのソース・ドレインは全て短絡されてないものとする。時刻T2までの動作は図4のものと同じである。時刻T2を過ぎて行デコーダ回路30からメモリセルの各行に選択信号を出力すると、選択信号は読み出し対象のM11の存在する行に対してのみLになり、それ以外の行に対してはHになるから、それを受けてANDゲート60,61,63の出力がHに、ANDゲート62の出力がLになる。次にANDゲート60〜63の出力信号により、バイパス回路70,71,73中のNMOSトランジスタが全てオンし、逆にバイパス回路72中のNMOSトランジスタが全てオフする。バイパストランジスタ回路中のNMOSトランジスタがオンすると、対応するグループ内におけるメモリセル各列の両端が電気的に接続されるために、総合オン抵抗が小さくなる。M1〜M4を例にとって具体的に説明すると、M1〜M4のNMOSトランジスタのゲート入力が全てHのときはANDゲート60の出力Hとなって、バイパス回路70中のNMOSトランジスタT20がオンする。これにより、M1のNMOSトランジスタのドレインとM4のNMOSトランジスタのソースがT20により接続される。T20がない場合は、M1〜M4の総合オン抵抗R4は4Ronであり、T20のオン抵抗もRonだとすると、T20がある場合の総合オン抵抗R4は4RonとRonの並列抵抗であるから次式となる。
【0017】
【数3】
R4=(4Ron×Ron)/(4Ron+Ron)=0.8Ron
図1では、M10に対する選択信号のみLで、それ以外は全てHであるため、上で説明したようにM5〜M8のグループとM13〜M16のグループがバイパス回路により同様に短絡されているので、M1〜M16の総合抵抗R16は次式となる。
【0018】
【数4】
R16=3×0.8Ron+3Ron=5.4Ron
ここで、M11についてはそのNMOSトランジスタのソース・ドレイン間がアルミパターンで短絡されていてその抵抗Rmが非常に小さいため無視した。一方、バイパス回路が存在しない従来技術においては(2)式で示されるようにR16はRMAX=15Ronである。以上のように、本発明は従来技術に比べて小さなオン抵抗、すなわち小さなディレイTdを実現できる。
【0019】
さらに、1列あたりのメモリセル数、すなわちNMOSトランジスタの数が2倍になった場合を考える。バイバス回路が存在する場合は、その総合オン抵抗R32は上と同様の計算により次式のようになる。
【0020】
【数5】
R32=7×0.8Ron+3Ron=8.6Ron
これは、メモリセルが半分の16個の場合に対し、
【0021】
【数6】
8.6Ron/5.4Ron=1.6
の増加率となる。一方、バイパス回路がない場合はR32=31Ronとなり、この場合の増加率は
【0022】
【数7】
31Ron/15Ron=2.1
となる。すなわち、本発明により、従来技術に比べて総合オン抵抗を小さくできるだけでなく、メモリセル数の増加に対する総合オン抵抗の増加率も小さくすることができる。
【0023】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、列中のメモリセルを複数のグループに分割し、行デコーダ回路の出力がグループ内のメモリセルが全てオンするような信号であるときはそれを検出してグループ内の直列に接続された複数のメモリセル列の両端を短絡することにより、総合オン抵抗が小さく、またメモリセル数が増加しても総合オン抵抗の増加率の少ない半導体記憶装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による半導体記憶装置の構成を示す回路図である。
【図2】従来技術によるメモリセルのマスクパターンの例である。
【図3】図2のマスクパターンに対応する回路図である。
【図4】図2,3のメモリセルを適用した半導体記憶装置の回路図である。
【図5】図1および図5の回路の動作タイミングチャートである。
【符号の説明】
10 充電トランジスタ回路
20 列デコーダ回路
30 行デコーダ回路
40 放電トランジスタ回路
50 センスアンプ
51 容量
60〜63 ANDゲート
70〜73 バイパス回路
M1〜M16 メモリセル
T20 NMOSトランジスタ
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a semiconductor memory device used for a one-chip microcomputer, and more particularly to a ROM (Read Only Memory).
[0002]
[Prior art]
As a conventional technique related to switching of stored contents of a ROM which is one of semiconductor memory devices, there is a technique using an aluminum mask (for example, see Patent Document 1). FIG. 2 shows an example of the mask pattern of the memory cell. NMOS transistors T1 to T5 are formed at the intersections of the N type diffusion layer F and the polysilicons X1 to X5. Contacts C0 to C5 are connected to the sources and drains of the NMOS transistors T1 to T5 and connected to the aluminum patterns A0 to A5. The aluminum pattern A0 is connected to the negative electrode VSS. Each of the NMOS transistors T1 to T5 can store 1 bit of information, and the method depends on whether the source and drain are connected by an aluminum pattern. In this example, NMOS transistors T1, T4, and T5 are not connected by an aluminum pattern, and T2 and T3 are connected by aluminum patterns A12 and A23, respectively.
[0003]
FIG. 3 is a circuit diagram corresponding to FIG. 2. Based on this, a device realized by the mask pattern diagram of FIG. 2 will be described. In FIG. 3, when reading the information stored in the NMOS transistor T1, only the gate signal X1 is set to L level and the other gate signals X2 to X5 are set to H level. If the drain of the NMOS transistor T5, that is, the potential of C5 is precharged to H level by means not shown, the NMOS transistors T2 to T5 are turned on and the NMOS transistor T1 is turned off, so that the potential of C5 is H level. It becomes. Next, when reading the information stored in the NMOS transistor T2, only the gate signal X2 is set to L level, and the other gate signals X1, X3 to X5 are set to H level. At this time, the NMOS transistors T1, T3 to T5 are turned on, and T2 is turned off. However, since the source and drain of the NMOS transistor T2 are connected by the aluminum pattern A12, the state is the same as when the transistor is turned on. Even if the potential is precharged to H level in advance, it becomes L level during reading.
[0004]
FIG. 4 shows an embodiment of a semiconductor memory device (ROM circuit) using the memory cell structure as shown in FIGS. 2 and 3. The source is connected to the positive electrode VDD, and the charge signal S1 is commonly connected to each gate. A charge transistor circuit 10 comprising a plurality of PMOS transistors, a column decoder circuit 20 and a row decoder circuit 30 for selecting a predetermined column and row from a plurality of columns and rows constituting the memory, and a source connected to the negative electrode VSS. It includes a discharge transistor circuit 40 including a plurality of NMOS transistors having a gate connected to a discharge signal S2, a plurality of NMOS transistors serving as memory cells, and a sense amplifier 50. As memory cells, 16 NMOS transistors per row are connected in series, for example, M1 to M16 are connected in series in the first row. Further, all the parasitic capacitances and stray capacitances connected to the input line to the sense amplifier 50 are collectively shown as a capacitance 51. Further, FIG. 5 shows a timing chart of reading in the ROM circuit of FIG.
[0005]
The read operation of the ROM circuit of FIG. 4 will be described by taking M11 data read as an example. When the charging signal S1 input to the charging transistor circuit 10 becomes L level at time T1, the PMOS transistor in the charging circuit 10 is turned on, and the capacitor 51 is connected to the positive electrode VDD and charged to H level. When the precharge of the capacitor 51 ends and at time T2, the signal S1 becomes H level, the PMOS transistor in the charging transistor circuit is turned off, and the address signal ADDRESS is input. The discharge signal S2 input to the discharge transistor circuit 40 is the same signal as the charge signal S1. However, since the discharge transistor circuit 40 is composed of an NMOS transistor, the on / off operation is performed when the charge transistor circuit 10 is turned on. • The off operation is reversed. If the address signal ADDRESS selects M11, only the switch in the column decoder circuit 20 that is connected to the column where M11 exists is turned on. Further, as shown in FIG. 4, the row decoder circuit 30 outputs a signal L only to a row where M11 exists, and outputs a signal H to the other rows, as shown in FIG. These signals are input to the gates of the NMOS transistors constituting M1 to M16, only the transistor M11 is turned off, and the transistors M1 to M10 and M12 to M16 are turned on. At this time, since the transistor in the discharge transistor circuit 40 is turned on by the discharge signal S2, is the charge precharged in the capacitor 51 discharged through the path of the column decoder 20, M1 to M16, the discharge transistor circuit 40? No depends on whether the source and drain of M11 are short-circuited with an aluminum pattern. That is, if the source and drain of M11 are not short-circuited with aluminum, the charge of the capacitor 51 is not discharged. Therefore, the sense amplifier 50 receives this and outputs H as information stored in M11, and is short-circuited with aluminum. For example, the charge of the capacitor 51 is discharged, and the sense amplifier 50 outputs L as information stored in M11. In the example of FIG. 4, since the source and drain of M11 are short-circuited with aluminum, the sense amplifier 50 outputs L.
[0006]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Laid-Open No. 11-307653
[Problems to be solved by the invention]
In the ROM circuit of FIG. 4, when reading data of M11, a waiting time until the data is stabilized (= delay Td in FIG. 5) is required. When the charge precharged in the capacitor 51 is not discharged, there is no change in the input / output of the sense amplifier 50. Therefore, what defines the waiting time is the discharge time when discharging the charge precharged in the capacitor 51. The discharge time is defined by the capacitance value C of the capacitor 51 and the on-resistance of the entire column to which the element to be read belongs. The on-resistance of the entire column is the sum of the on-resistance of the switch in the column decoder circuit 20, the respective resistances of M 1 to M 16 and the on-resistance of the PMOS transistor in the row decoder circuit 30. Regarding the resistance of the whole M1 to M16, the maximum on-resistance is obtained when the source / drain is short-circuited with an aluminum pattern only in the transistor to be read and all other transistors are not short-circuited. In this case, the maximum on-resistance RMAX is expressed by the following equation.
[0008]
[Expression 1]
RMAX = 15Ron + Rm (1)
Here, Ron is the on-resistance of the NMOS transistors constituting M1 to M16, Rm is the resistance value of the aluminum pattern that short-circuits the source and drain of the transistor, and Ron is much larger than Rm, so if Rm is ignored ( The formula 1) becomes the following formula.
[0009]
[Expression 2]
RMAX = 15Ron (2)
The waiting time or delay Td is defined by this maximum resistance value, and is regulated by the number of transistors in the column and its on-resistance as shown in the formula (1) or (2), and is not suitable for high-speed reading. It is a thing. Further, if the number of memory cells in the column is increased, the on-resistance of the entire column increases accordingly, and there is a problem that access time increases when the storage capacity is increased.
[0010]
Accordingly, the present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a semiconductor memory device that is suitable for high-speed reading and has a smaller increase in accelerator time than conventional devices even when the storage capacity is increased. It is in.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
Accordingly, in order to solve the above problem, the invention according to claim 1 is directed to a plurality of memory columns in which a plurality of memory cells storing 1-bit data are connected in series depending on the presence or absence of a short circuit between the source and drain of a MOS transistor. And a semiconductor memory device having a row decoder circuit that decodes an address input from the outside and outputs a selection signal to each gate of the plurality of MOS transistors in the memory column. Are divided into a plurality of groups of memory cells, and when the selection signal from the decoder circuit turns on all the MOS transistors in the group for each group, it is detected and the group is detected. Bypass means for electrically connecting the both ends of each are provided.
[0012]
The invention according to claim 2 is characterized in that the presence or absence of a short circuit between the source and drain of the MOS transistor is realized by the presence or absence of an aluminum pattern connecting the source and drain.
According to a third aspect of the present invention, the MOS transistor is an NMOS transistor, and the bypass means inputs the logical product of the selection signals from all the row decoder circuits input to the group and inputs the gate thereof. The drains are NMOS transistors respectively connected to both ends of the group.
[0013]
According to a fourth aspect of the present invention, the output data of the semiconductor device is determined depending on whether or not the precharged charge is discharged using a memory column including the memory cell corresponding to the address as a discharge path. The output from the previous row decoder circuit turns off only the MOS transistors of the memory cell corresponding to the address in the memory column, and turns on all other transistors in the memory column. To do.
[0014]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0015]
【Example】
FIG. 1 is a circuit diagram showing an embodiment of the present invention. The charge transistor circuit 10, the column decoder circuit 20, the row decoder circuit 30, the discharge transistor circuit 40, the sense amplifier 50, the capacitor 51, the memory cells M1 to M16, and the signals S1, S2, and ADDRESS are the same as those described in FIG. is there. The circuit shown in FIG. 1 is different from that shown in FIG. 4 in that 4-input AND gates 60, 61, 62, 63 and bypass circuits 70, 71, 72, 73 are added. In the ROM circuit of FIG. 1, the memory cells are grouped every four rows, and the AND gate 60 receives four selection signals output from the row decoder circuit and input to the first group. Similarly, the AND gates 61, 62, 63 receive four selection signals input to the second, third, and fourth groups, respectively. The bypass circuit 70 is composed of a plurality of NMOS transistors each connected to both ends of each column of memory cells in the first group and the source / drain, and the gates of these NMOS transistors are connected to the output of the AND gate 60. It is connected. Similarly, each of the bypass circuits 61, 62, 63 is composed of a plurality of NMOS transistors in which both ends of each column of memory cells in the second, third, and fourth group groups are connected to the source / drain. The gates of the NMOS transistors are connected to the outputs of the AND gates 61, 62, 63 for each bypass circuit.
[0016]
The read operation of the ROM circuit of FIG. 1 will be described by taking M11 read as an example as in FIG. The timing chart is common to FIG. In order to consider the maximum on-resistance, the source and drain of only M11 to be read are short-circuited with an aluminum pattern, and the sources and drains of the other transistors M1 to M10 and M12 to 16 are all short-circuited. Make it not exist. The operation up to time T2 is the same as that in FIG. When the selection signal is output from the row decoder circuit 30 to each row of the memory cells after the time T2, the selection signal becomes L only for the row where M11 to be read exists, and becomes H for the other rows. Therefore, in response to this, the outputs of the AND gates 60, 61, 63 become H, and the output of the AND gate 62 becomes L. Next, all the NMOS transistors in the bypass circuits 70, 71, 73 are turned on by the output signals of the AND gates 60 to 63, and conversely, all the NMOS transistors in the bypass circuit 72 are turned off. When the NMOS transistor in the bypass transistor circuit is turned on, both ends of each column of memory cells in the corresponding group are electrically connected, so that the total on-resistance is reduced. Specifically, taking M1 to M4 as an example, when all the gate inputs of the NMOS transistors M1 to M4 are H, the output of the AND gate 60 becomes H, and the NMOS transistor T20 in the bypass circuit 70 is turned on. Thereby, the drain of the NMOS transistor of M1 and the source of the NMOS transistor of M4 are connected by T20. When there is no T20, the total on-resistance R4 of M1 to M4 is 4Ron, and if the on-resistance of T20 is also Ron, the total on-resistance R4 when T20 is present is a parallel resistance of 4Ron and Ron, and thus .
[0017]
[Equation 3]
R4 = (4Ron × Ron) / (4Ron + Ron) = 0.8 Ron
In FIG. 1, since only the selection signal for M10 is L and all others are H, the groups M5 to M8 and the groups M13 to M16 are similarly short-circuited by the bypass circuit as described above. The total resistance R16 of M1 to M16 is as follows.
[0018]
[Expression 4]
R16 = 3 × 0.8Ron + 3Ron = 5.4Ron
Here, M11 is ignored because the source and drain of the NMOS transistor are short-circuited with an aluminum pattern and the resistance Rm is very small. On the other hand, in the prior art in which no bypass circuit exists, R16 is RMAX = 15 Ron as shown by the equation (2). As described above, the present invention can realize a small on-resistance, that is, a small delay Td as compared with the prior art.
[0019]
Further, consider a case where the number of memory cells per column, that is, the number of NMOS transistors is doubled. When a bypass circuit exists, the total on-resistance R32 is calculated as follows by the same calculation as above.
[0020]
[Equation 5]
R32 = 7 × 0.8Ron + 3Ron = 8.6Ron
This is because the number of memory cells is half that of 16
[0021]
[Formula 6]
8.6Ron / 5.4Ron = 1.6
Increase rate. On the other hand, when there is no bypass circuit, R32 = 31Ron, and the increase rate in this case is
[Expression 7]
31Ron / 15Ron = 2.1
It becomes. That is, according to the present invention, not only the total on-resistance can be reduced as compared with the prior art, but also the increase rate of the total on-resistance with respect to the increase in the number of memory cells can be reduced.
[0023]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, memory cells in a column are divided into a plurality of groups, and when the output of the row decoder circuit is a signal that turns on all the memory cells in the group, it is detected. By short-circuiting both ends of a plurality of memory cell columns connected in series in the group, a semiconductor memory device having a small total on-resistance and a small rate of increase in the total on-resistance even when the number of memory cells is increased. Can be provided.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a circuit diagram showing a configuration of a semiconductor memory device according to the present invention.
FIG. 2 is an example of a mask pattern of a memory cell according to the prior art.
FIG. 3 is a circuit diagram corresponding to the mask pattern of FIG. 2;
4 is a circuit diagram of a semiconductor memory device to which the memory cell of FIGS. 2 and 3 is applied. FIG.
5 is an operation timing chart of the circuits of FIGS. 1 and 5. FIG.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Charge transistor circuit 20 Column decoder circuit 30 Row decoder circuit 40 Discharge transistor circuit 50 Sense amplifier 51 Capacity | capacitance 60-63 AND gate 70-73 Bypass circuit M1-M16 Memory cell T20 NMOS transistor

Claims (4)

MOSトランジスタのソース・ドレイン間の短絡の有無により1ビットのデータを記憶するメモリセルが複数直列に接続された複数のメモリ列と、外部より入力されたアドレスをデコードして前記メモリ列中の複数の前記MOSトランジスタのそれぞれのゲートに対し選択信号を出力する行デコーダ回路を有する半導体記憶装置において、前記メモリ列を連続した複数のメモリセルからなる複数のグループに分割し、それぞれのグループに対し前記デコーダ回路からの前記選択信号が該グループ中の全てのメモリトランジスタをオンさせるものであるときはそれを検出して該グループの両端を電気的に接続するバイパス手段を設けたことを特徴とする半導体記憶装置。A plurality of memory cells in which a plurality of memory cells storing 1-bit data are connected in series according to the presence or absence of a short circuit between the source and drain of the MOS transistor, and a plurality of memory cells in the memory column by decoding addresses inputted from the outside In the semiconductor memory device having a row decoder circuit that outputs a selection signal to each gate of the MOS transistor, the memory column is divided into a plurality of groups each including a plurality of continuous memory cells, and the group is divided into the groups. A semiconductor device comprising: bypass means for detecting when the selection signal from the decoder circuit turns on all the memory transistors in the group and electrically connecting both ends of the group Storage device. 前記MOSトランジスタのソース・ドレイン間の短絡の有無を、ソース・ドレイン間を接続するアルミニウムパターンの有無により実現することを特徴とする請求項1記載の半導体記憶装置。2. The semiconductor memory device according to claim 1, wherein the presence or absence of a short circuit between the source and drain of the MOS transistor is realized by the presence or absence of an aluminum pattern connecting the source and drain. 前記MOSトランジスタがNMOSトランジスタであり、前記バイパス手段が、前記グループに入力される全ての前記行デコーダ回路からの選択信号の論理積をゲートに入力されかつそのソースとドレインが前記グループの両端にそれぞれ接続されたNMOSトランジスタであることを特徴とする請求項2記載の半導体記憶装置。The MOS transistor is an NMOS transistor, and the bypass means inputs a logical product of selection signals from all the row decoder circuits input to the group, and has a source and a drain at both ends of the group, respectively. 3. The semiconductor memory device according to claim 2, wherein the semiconductor memory device is a connected NMOS transistor. 前記半導体装置が、予めプリチャージしておいた電荷を前記アドレスに該当する前記メモリセルを含むメモリ列を放電経路として放電するか否かでその出力データを決定し、前期行デコーダ回路からの出力が前記メモリ列中の前記アドレスに該当するメモリセルのMOSトランジスタのみをオフさせ、前記メモリ列中のそれ以外の全てのトランジスタをオンさせるものであることを特徴とする請求項1ないし3のいずれかに記載の半導体記憶装置。The semiconductor device determines its output data based on whether or not the precharged charge is discharged using a memory column including the memory cell corresponding to the address as a discharge path, and outputs from the previous row decoder circuit 4. The method according to any one of claims 1 to 3, wherein only the MOS transistor of the memory cell corresponding to the address in the memory column is turned off and all the other transistors in the memory column are turned on. A semiconductor memory device according to claim 1.
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