專利名稱：半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及諸如ROM(只讀存儲(chǔ)器)這樣的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件。
本發(fā)明基于日本專利申請(qǐng)No.平9-204907，在這里作為參考引入其內(nèi)容。
通常，在這種類型的普通半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件中，提供一種讀取特定地址數(shù)據(jù)的高速讀取方式，其中通過在存儲(chǔ)單元矩陣中讀取多個(gè)數(shù)據(jù)后將頁面解碼器的地址數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換而執(zhí)行讀取，并傳送給并行的讀出放大器。由此，通過在頁面訪問方式中傳輸數(shù)據(jù)地址進(jìn)行高速讀取操作。


圖11是作為具有頁面訪問方式的ROM(只讀存儲(chǔ)器)的一個(gè)例子，包括頁面訪問方式的常規(guī)四位半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件的結(jié)構(gòu)方框圖。
如該圖所示，常規(guī)的ROM提供有地址緩沖器電路100、CE緩沖器電路101、存儲(chǔ)單元矩陣107、X解碼器103、Y解碼器104、Y選擇器、讀出放大器電路110、頁面解碼器102、讀出放大器選擇電路150和輸出緩沖器113。
地址緩沖器電路100接收來自外部的地址輸入信號(hào)AD0-ADn，CE緩沖器電路101接收來自外部的控制信號(hào)CE。存儲(chǔ)單元矩陣107存儲(chǔ)并保持存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。X解碼器103沿存儲(chǔ)單元矩陣107的字線方向選擇數(shù)據(jù)。Y解碼器104和Y選擇器108沿?cái)?shù)字線方向選擇數(shù)據(jù)。用CE緩沖器電路101的輸出控制信號(hào)CEB預(yù)充電選擇的存儲(chǔ)單元矩陣107的數(shù)字線后，讀出放大器110讀取并檢測(cè)存儲(chǔ)在存儲(chǔ)單元矩陣107內(nèi)的數(shù)據(jù)信息。
頁面解碼器102接收用于頁面訪問方式的輸出地址信號(hào)作為輸入信號(hào)，并對(duì)多個(gè)讀出放大器電路110的輸出信號(hào)加以選擇。讀出放大器選擇電路150選擇由頁面解碼器電路102選擇的讀出放大器電路100的輸出信號(hào)并輸出該選擇的信號(hào)。輸出緩沖器113將選擇電路150輸出的數(shù)據(jù)輸出到輸出端114。
下面介紹具有四位頁面訪問方式的常規(guī)存儲(chǔ)器件的取讀操作。
一般來說，在具有頁面訪問方式的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件的讀取功能中有兩種類型的讀取方式，例如正常的訪問方式和頁面訪問方式，通過快速切換地址讀取數(shù)據(jù)的訪問功能稱做頁面訪問方式功能。
首先，介紹正常的訪問方式。
通過下面的步驟進(jìn)行使用正常訪問方式的數(shù)據(jù)讀取操作。將地址輸入信號(hào)AD0到ADn和來自外部的控制信號(hào)CE設(shè)定到激活狀態(tài)(當(dāng)CEB信號(hào)為L(zhǎng)時(shí)激活)后，然后將4位存儲(chǔ)單元矩陣中的數(shù)據(jù)讀取到四個(gè)讀出放大器電路110，即SA0到SA3，然后輸出使用頁地址AD0到ADn選擇的一位數(shù)據(jù)。在正常的訪問方式中需要的第一訪問時(shí)間設(shè)定為tACC或tCE。
接下來，介紹頁面訪問方式。
通過下列的步驟進(jìn)行使用頁方式的數(shù)據(jù)讀取操作。使用正常訪問方式的讀取操作完成后，通過僅切換頁地址AD0和AD1，通過輸出緩沖器113處理頁面解碼器102的輸出信號(hào)PSm(m＝0，1，2，3)和由頁選擇電路150選擇的讀出放大器電路110的輸出信號(hào)SAoutm(m＝0，1，2，3)，數(shù)據(jù)OUTn(n＝0，1，2-n)輸出到輸出端114。此時(shí)，由于數(shù)據(jù)已傳輸并確定在讀出放大器電路中后進(jìn)行數(shù)據(jù)讀操作，因此可以得到高速讀取。使用頁面訪問方式讀取需要的第二訪問時(shí)間設(shè)定為tPAC。一般來說，訪問時(shí)間tPAC遠(yuǎn)快于使用正常訪問方式的訪問時(shí)間，可以實(shí)現(xiàn)訪問時(shí)間tPAC在tACC或tCE的1/2或1/3范圍內(nèi)。
如前所述，在具有使用頁面訪問方式讀取電路的常規(guī)讀電路中，通過激活多個(gè)讀出放大器電路，僅有由頁選擇電路150選擇的讀出放大器電路110的輸出信號(hào)SAoutm借助后面輸出緩沖器113輸出到輸出端114，作為數(shù)據(jù)OUTn(n＝0，1，2-n)。由于有必要在備用狀態(tài)中維持未被頁選擇電路150選中的選擇放大器電路110的輸出信號(hào)直到它們轉(zhuǎn)變?yōu)檫x中狀態(tài)，因此在讀出放大器電路中的電流消耗很大。
這里，在讀出放大器電路110中流動(dòng)的電流波形顯示為圖12中的ISA和ISAA。ISA表示對(duì)應(yīng)于一個(gè)讀出放大器110在訪問時(shí)間內(nèi)的電流波形，ISAA表示對(duì)應(yīng)于一個(gè)輸出在訪問時(shí)間內(nèi)的電流波形。在常規(guī)的器件中，由于器件包括與四位頁面訪問方式相同電流容量的讀出放大器電路110，ISA和ISAA之間的關(guān)系可表示為ISAA＝4*(ISA)，ISAA為ISA的四倍。而且，讀出放大器電路中流動(dòng)的電流波形差異取決于訪問方式，一般來說，有三種類型的訪問方式。下面介紹不同訪問方式中的讀出放大器電路的電流波形。
第一種訪問方式為備用狀態(tài)，顯示在圖12中的區(qū)域tA1和tA4；第二種訪問方式為正常訪問方式，顯示在區(qū)域tA2內(nèi)；第三種訪問方式為頁面訪問方式，顯示在區(qū)域tA3內(nèi)。第一時(shí)序區(qū)域tA1和tA4為等待方式，此時(shí)，電路中的邏輯結(jié)構(gòu)使電路中沒有電流流動(dòng)。
第二時(shí)序區(qū)域tA2為正常訪問方式的區(qū)域。在該區(qū)域中，所有的讀出放大器電路110被激活，當(dāng)存儲(chǔ)器矩陣107中的Y解碼器104和Y選擇器108選中的字線開始預(yù)充電操作，向峰值電流I1不斷增加的大電流在局部區(qū)域AI1內(nèi)流過讀出放大器電路110，直到預(yù)充電操作完成。在局部區(qū)域AI1內(nèi)流過的電流的總和對(duì)應(yīng)于數(shù)字線的電荷量。而且，由于數(shù)字線的預(yù)充電操作完成后維持激活狀態(tài)，所以有穩(wěn)定電流I2流動(dòng)。如果在正常訪問方式中需要更高讀取速度tACC或tCE，那么提高讀出放大器電路110的預(yù)充電容量成為可能。然而，預(yù)充電容量的增加伴隨與數(shù)據(jù)讀取速度tACC或tCE成正比的峰值電流I1和穩(wěn)定電流I2的增加。
第三時(shí)序區(qū)域tA3為頁面訪問方式的區(qū)域。雖然在該區(qū)域內(nèi)沒有發(fā)生切換，為了在備用狀態(tài)必須維持讀出放大器電路的輸出信號(hào)SAoutm，所以有穩(wěn)定電流I2流動(dòng)。
在上文對(duì)每種訪問方式的一個(gè)讀出放大器電路110中流過的電流進(jìn)行了說明，在所有讀出放大器電路中流過的電流ISAT可以表示為ISAT＝ISA*m*n其中，ISA為在讀出放大器電路中流過的電流值，m為讀出放大器電路中的頁面數(shù)，n為輸出的數(shù)據(jù)數(shù)。讀出放大器電路數(shù)為m*n。因此，增加讀出放大器電路的頁面數(shù)m或輸出數(shù)據(jù)n的數(shù)目，在讀出放大器電路110中流過的電流ISAT的峰值電流Ipmax和穩(wěn)定電流Ismax也將增加。因此，由于峰值電流Ipmax和穩(wěn)定電流Ismax增加，電源電壓VCC和地電勢(shì)GND的波動(dòng)幅度將增加。而且，近來，存在增加頁面數(shù)m和輸出數(shù)據(jù)的數(shù)目n以提高存儲(chǔ)器件的功能的趨勢(shì)。
在上文，作為常規(guī)方法的第一個(gè)例子，介紹了不采取任何裝置阻止峰值電流和穩(wěn)定電流增加，用于控制常規(guī)器件的頁面訪問方式操作的措施。提供有阻止電流增加裝置的另一種常規(guī)的控制措施公開在日本專利申請(qǐng)，第一次公開No.平8-55470和日本專利申請(qǐng)，第一次公開No.平7-211077。這些措施將在下文介紹，簡(jiǎn)要對(duì)比以上第一常規(guī)措施，作為第二和第三常規(guī)措施。
公開在日本專利申請(qǐng)，第一次公開No.平8-55470的第二常規(guī)措施根據(jù)訪問方式通過在偏置電路中切換反饋型反相器電路的驅(qū)動(dòng)容量，減小電流消耗。
圖13為半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件的結(jié)構(gòu)框圖，該存儲(chǔ)器件具有四位頁方式，作為包括頁面訪問方式ROM的第二常規(guī)例子。第一和第二存儲(chǔ)器件的差別在于第二存儲(chǔ)器件包括兩種類型的反相電路(電路圖未示出)，這兩種類型的反相器電路在偏置電路中的反饋反相器電路中具有不同的驅(qū)動(dòng)容量，用于放大讀出放大器電路110中數(shù)字線的電勢(shì)，并且使用提供在地址緩沖器電路100和讀出放大器電路110之間的讀出放大器控制電路106，根據(jù)訪問方式切換讀出放大器電路的驅(qū)動(dòng)容量來控制驅(qū)動(dòng)容量。
在所述第二結(jié)構(gòu)中，由于使用正常訪問方式進(jìn)行讀取時(shí)需要高速讀取，在偏置電路中選擇具有高驅(qū)動(dòng)能力的反饋型反相器電路；并且由于使用頁面訪問方式進(jìn)行讀取時(shí)不需要高速讀取，所以在偏置電路中選擇具有低驅(qū)動(dòng)能力的反饋型反相器電路，用于放大讀出放大器電路的數(shù)字線的電勢(shì)。
接下來，下文參考圖14介紹時(shí)序波形。
第二常規(guī)例子和第一常規(guī)例子的波形之間的差異存在于從讀出放大器電路110讀取數(shù)據(jù)SAoutL的預(yù)充電操作的完成時(shí)間tSAPL內(nèi)(預(yù)充電操作的區(qū)域?yàn)锳I2)，以及在電流波形ISAL的峰值電流I1’和靜態(tài)電流I2’內(nèi)(由虛線示出)。完成時(shí)間tSAPL可以設(shè)定在達(dá)到正常訪問方式的周期時(shí)間tA2的范圍內(nèi)，是由于通過頁面訪問方式確定頁譯碼信號(hào)PSm之前足以完成預(yù)充電操作。
因此，在正常訪問方式期間，讀出放大器電路110中流過的電流ISAPL解釋如下。假設(shè)AI1為使用正常訪問方式從讀出放大器電路110讀取預(yù)充電數(shù)據(jù)SAoutF的預(yù)充電操作區(qū)域，且ISAF為電流波形，由于每個(gè)數(shù)據(jù)線的電荷量相等，在AI1和AI2的區(qū)域內(nèi)的電流總量相同，ISAL波形與ISAF有關(guān)，為AI1＜AI2，峰值電流I1’和穩(wěn)態(tài)電流I2’變小，且峰值電流減少量ΔI1和穩(wěn)態(tài)電流減少量ΔI2可表示為ΔI1＝I1-I1’，ΔI2＝I2-I2’。
因此，電流波形Ipmax中的峰值電流的最大值表示為Ipmax＝I2+3*I2’。當(dāng)與第一常規(guī)方法相比時(shí)，ISAA中峰值電流的減小量ΔIpmax和穩(wěn)態(tài)電流Ismax的減小量ΔIsmax表示為ΔIpmax＝3*ΔI1，ΔIsmax＝3*Ismax。以上關(guān)系清楚地顯示出由減小電流負(fù)載構(gòu)成的第二器件的結(jié)構(gòu)。
接下來，參考日本專利申請(qǐng)，第一次公開No.平7-211977介紹第三常規(guī)例子。第三常規(guī)例子不需要總是激活讀出放大器電路，由于在正常訪問方式時(shí)確定來自讀出放大器的輸出信號(hào)，由鎖存電路鎖存后，控制讀出放大器電路轉(zhuǎn)變?yōu)榉羌せ顮顟B(tài)，以減小電流的消耗量。
圖15示出了作為常規(guī)ROM的第三個(gè)例子的包含4位頁方式的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件的構(gòu)成。
第三個(gè)例子與第一個(gè)例子有幾點(diǎn)不同。即，它包括檢測(cè)地址緩沖器電路100的輸出信號(hào)ao的轉(zhuǎn)變，并輸出一次脈沖信號(hào)at的地址轉(zhuǎn)變檢測(cè)器105(下文稱做ATD)，和接收由ATD105輸出的一次脈沖信號(hào)at的輸入信號(hào)并輸出用于控制讀出放大器電路110激活/未激活的讀出放大器控制信號(hào)SAEB，以及控制鎖存電路112的鎖存控制信號(hào)LAEB。讀出放大器控制電路106包括一種邏輯結(jié)構(gòu)，從而可以根據(jù)訪問方式控制讀出放大器電路的激活/未激活。
下文參考圖16所示的時(shí)序波形圖介紹第三個(gè)器件。
第三個(gè)例子與第一個(gè)例子的不同在于讀出放大器電路110的激活的時(shí)序。在第一常規(guī)例子中，當(dāng)從外部接收控制信號(hào)CE的CE緩沖電路101的輸出信號(hào)CEB為低電平時(shí)，讀出放大器電路110在正常訪問方式(tA2范圍內(nèi))和頁面訪問方式(tA3范圍內(nèi))操作時(shí)一直被激活，并且讀出放大器電路110只在CE緩沖電路的輸出信號(hào)CEB為高電平時(shí)(tA1和tA4范圍內(nèi))處于非激活狀態(tài)。作為對(duì)比，在第三常規(guī)例子中，讀出放大器控制信號(hào)SAEB和鎖存控制信號(hào)LAEB由ATD 105輸出，讀出放大器控制電路106只激活存儲(chǔ)單元矩陣中要讀取數(shù)據(jù)的區(qū)域(在這種情況下，低電平為激活狀態(tài))。在除正正常訪問方式的其它訪問方式中(tA1、tA3和tA4范圍內(nèi))，讀出放大器控制信號(hào)SAEB和鎖存控制信號(hào)LAEB使所有的讀出放大器電路處于非激活狀態(tài)。
如上所述，在第三常規(guī)例子中包括頁面訪問方式，讀出放大器電路110在正常訪問方式下的操作與第一個(gè)例子相同，但是在讀出放大器輸出信號(hào)SAoutm后，電路保持等待狀態(tài)，從而減少電流消耗。
在讀出放大器電路110中流動(dòng)的電流波形顯示為圖16中的ISA和ISAA。ISA代表對(duì)應(yīng)于一個(gè)讀出放大器電路110的訪問時(shí)間的波形，ISAA對(duì)應(yīng)于一個(gè)輸出的整個(gè)訪問時(shí)間。與第一常規(guī)例子類似，由于所述常規(guī)例子由與4位頁面訪問方式具有相同容量的讀出放大器電路形成，ISA和ISAA之間的關(guān)系可以表示為ISAA＝4*(ISA)，即，ISAA四倍于ISA，波形ISAA和ISA在區(qū)域tSAPF’內(nèi)相同，其中讀出放大器電路110處于激活狀態(tài)。然而，經(jīng)過激活的區(qū)域tSAPF’后，在讀出放大器電路110未激活的區(qū)域內(nèi)讀出放大器電路110中沒有電流流動(dòng)。因此，與第一和第二常規(guī)例子相比，可以進(jìn)一步地減少電流消耗。
現(xiàn)在，在具有頁訪問功能的常規(guī)半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件中，由于讀出放大器電路同時(shí)激活，到達(dá)高峰值電流需要的電流斜率變陡，電源電位VCC和地電位GND的波動(dòng)水平變大，導(dǎo)致噪聲容限失真并且讀出放大器電路的操作速度降低。當(dāng)頁面數(shù)和位數(shù)增加時(shí)，這種趨勢(shì)變得非常顯著。
這種峰值電流的測(cè)量顯示在例如日本專利申請(qǐng)，第一次公開No.平8-55470中，在該專利申請(qǐng)中公開了一種在讀出放大器電路切換和控制偏置反饋電路的驅(qū)動(dòng)容量用于放大位線電位的讀出放大器控制電路。日本專利申請(qǐng)，第一次公開No.平7-211077中公開了另一種讀出放大器控制電路，當(dāng)使用頁面訪問方式進(jìn)行讀取時(shí)可以控制讀出放大器電路的未激活。然而，以上測(cè)量不足以解決與高峰值電流有關(guān)的問題。
因此，本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件，當(dāng)使用正常訪問方式操作讀出放大器電路時(shí)，能夠抑制峰值電流，并且在讀取時(shí)間期間能實(shí)現(xiàn)高速訪問。
為了在需要激活讀出放大器的正常訪問方式中減小峰值電流并實(shí)現(xiàn)高速訪問，本發(fā)明提供的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件包括具有不同電流容量的兩種類型的讀出放大器，這兩種類型的讀出放大器的不同的激活時(shí)間由延時(shí)線來設(shè)定，該延時(shí)線能將由ATD產(chǎn)生的一次脈沖信號(hào)變?yōu)榭蛇x寬度的脈沖信號(hào)。這樣，可以對(duì)路由加以選擇以傳送從使用頁解碼器電路、讀出放大器的存儲(chǔ)單元矩陣中讀取的數(shù)據(jù)，以及使用正常訪問方式和頁面訪問方式的鎖存選擇器，其中該器件具有讀出放大器控制電路用來控制讀出放大器電路的激活時(shí)間。
根據(jù)本發(fā)明，當(dāng)讀取存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器單元矩陣內(nèi)的數(shù)據(jù)時(shí)，讀出放大器電路具有頁訪問功能，其在正常訪問方式操作中選擇具有較早的開始激活時(shí)間和大的電流容量的讀出放大器電路，在頁面訪問方式操作中選擇具有較晚的開始激活時(shí)間和小的電流容量的讀出放大器。也就是，在正常訪問方式操作中，具有較早的開始激活時(shí)間和大的電流容量的讀出放大器被選中，在頁面訪問方式操作中，具有較晚的開始激活時(shí)間和小的電流容量的讀出放大器被選中。在正常訪問方式操作中，由于檢測(cè)數(shù)據(jù)的數(shù)字線必需進(jìn)行高速的預(yù)充電操作，則選擇具有較早的開始激活時(shí)間和大電流容量的讀出放大器。相對(duì)的，由于在頁面訪問方式操作期間不需要對(duì)數(shù)字線進(jìn)行高速的預(yù)充電操作，選擇具有較晚開始激活時(shí)間和小電流容量的讀出放大器。
當(dāng)使用正常訪問方式進(jìn)行讀取操作時(shí)，具有不同電流容量和不同激活時(shí)間的兩種讀出放大器被激活，在讀操作完成和讀出的數(shù)據(jù)鎖存到鎖存電路后，讀出放大器電路隨后去激活。
因此，根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件，通過激活適合于訪問方式的讀出放大器電路可控制峰值電流和電流消耗。也可以通過抑制電源電壓VCC和地電位GND的波動(dòng)幅度而確保噪聲容限和獲得讀出放大器的高速操作。
通過介紹本發(fā)明下面的實(shí)施例并結(jié)合圖示，將對(duì)本發(fā)明進(jìn)行更詳細(xì)的說明。
圖1示出了本發(fā)明的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件的第一實(shí)施例的框圖。
圖2示出了根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件的讀出放大器部分的詳細(xì)結(jié)構(gòu)。
圖3為根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件的讀出放大器部分的操作說明圖。
圖4為根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件的讀出放大器部分的操作說明圖。
圖5示出了根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件的讀出放大器部分的鎖存電路。
圖6示出了根據(jù)第一實(shí)施例的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件的操作波形。
圖7示出了根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件的讀出放大器部分的詳細(xì)結(jié)構(gòu)。
圖8為根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件的讀出放大器部分的操作說明圖。
圖9示出了根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件的讀出放大器部分的詳細(xì)結(jié)構(gòu)。
圖10為根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件的讀出放大器部分的操作說明圖。
圖11示出了一種常規(guī)半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件的結(jié)構(gòu)圖。
圖12為圖11所示常規(guī)半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件的操作時(shí)序波形圖。
圖13示出了一種常規(guī)半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件的結(jié)構(gòu)框圖。
圖14為圖13所示常規(guī)半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件的操作時(shí)序波形圖。
圖15示出了一種常規(guī)半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件的結(jié)構(gòu)框圖。
圖16為圖15所示常規(guī)半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件的操作時(shí)序波形圖。
下面，參考相關(guān)的圖例說明本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例。(I)第一實(shí)施例圖1示出了根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的具有頁面訪問方式例如四位頁方式的讀取電路的ROM的一個(gè)例子的框圖。
如圖所示，該實(shí)施例的ROM包括地址緩沖電路100，CE緩沖電路101，存儲(chǔ)單元矩陣107，X解碼器103，Y解碼器104，Y選擇器108，ATD(地址傳輸檢測(cè)器)105，讀出放大器控制電路145，讀出放大器選擇電路150，讀出放大器電路151，鎖存選擇器152，鎖存電路153和輸出緩沖器113。
地址緩沖電路100從外部接收地址輸入信號(hào)AD0到ADn，CE緩沖電路101從外部接收控制信號(hào)CE。存儲(chǔ)單元矩陣107存儲(chǔ)并保持所存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)。X解碼器103沿字線方向選擇數(shù)據(jù)線。Y解碼器104和Y選擇器108沿?cái)?shù)字線方向選擇數(shù)據(jù)線。ATD 105檢測(cè)從地址緩沖電路100傳輸?shù)妮敵鲂盘?hào)ao的轉(zhuǎn)變并輸出一次脈沖信號(hào)at。
讀出放大器控制電路145接收作為輸入信號(hào)的一次脈沖信號(hào)，并輸出用來控制讀出放大器激活/關(guān)閉的具有兩種不同時(shí)序的讀出放大器電路輸入信號(hào)SAEB和用來控制鎖存電路153的鎖存控制信號(hào)LAEB到具有兩種不同容量的讀出放大器電路151。讀出放大器選擇電路150從具有不同容量的兩種類型的讀出放大器中選擇一種讀出放大器，用來傳輸從由Y選擇器108選擇的存儲(chǔ)單元矩陣中的數(shù)字信號(hào)。
在由讀出放大器控制信號(hào)145的輸出控制信號(hào)SAEB對(duì)所選擇的存儲(chǔ)單元矩陣中的數(shù)字線預(yù)充電操作后，讀出放大器電路151具有兩種不同的容量來檢測(cè)從存儲(chǔ)單元矩陣中讀出的數(shù)據(jù)。鎖存選擇器152從具有兩種不同的容量的讀出放大器電路中選擇輸出信號(hào)。
鎖存電路153由用來控制讀出放大器控制電路145的輸出信號(hào)的鎖存控制信號(hào)LAEB鎖存從鎖存選擇器152輸出的信號(hào)，并接收在頁面訪問方式下作為輸入信號(hào)的地址信息的輸出信號(hào)，將用于頁選擇的頁面解碼器102的輸出信號(hào)選擇的輸出信號(hào)輸出到隨后的輸出緩沖器113。輸出緩沖器113通過輸出端114輸出讀出的數(shù)據(jù)。上述的讀出放大器選擇電路150，讀出放大器電路151，鎖存選擇器152和鎖存電路組成了讀出放大器電路部分123。
圖2示出了讀出放大器電路部分123對(duì)應(yīng)于圖1所示框圖的一個(gè)輸出的詳細(xì)結(jié)構(gòu)。
如圖2所示，讀出放大器電路151包括四個(gè)具有大電流容量并可適應(yīng)高速操作要求的讀出放大器200(SAF0-SAF3)和四個(gè)具有低電流容量但不要求高速操作的讀出放大器201(SAL0-SAL3)。激活/關(guān)閉這些具有不同電流容量的讀出放大器電路200和201、激活和關(guān)閉這些具有不同電流容量的讀出放大器電路200和201由讀出放大器控制電路145的輸出信號(hào)SABF 0-3和SABL來控制(參看圖1)。
下面，說明讀出放大器電路部分123的工作過程。讀出放大器電路部分123具有這樣的邏輯結(jié)構(gòu)，用來控制兩種類型的讀出放大器電路200和201的從讀出放大器控制電路145輸出的信號(hào)SABF 0-3和SABL只在正常訪問方式操作期間被激活，并且，讀出放大器控制電路145還輸出另外的信號(hào)，用于提前或延遲激活開始時(shí)間和激活結(jié)束時(shí)間也就是改變激活期的時(shí)間寬度。因此，讀出放大器除了在正常訪問方式操作時(shí)以外，均不被激活(等待方式和頁面訪問方式)。
圖3顯示了在每種訪問方式中讀出放大器的控制信號(hào)以及每個(gè)讀出放大器電路的工作狀態(tài)(讀出放大器由低電平信號(hào)激活)。如圖所示，所有的四個(gè)具有小電流容量的讀出放大器201(SAL0-3)在正常訪問方式期間通常都被激活(O表示激活狀態(tài)，X表示關(guān)閉狀態(tài))，因?yàn)樽x出放大器控制電路145的輸出信號(hào)通常輸入到讀出放大器電路201上。
然而，讀出放大器控制電路145具有僅使四個(gè)具有大電流容量的讀出放大器200(SAF0-3)中的一個(gè)處于激活狀態(tài)的邏輯結(jié)構(gòu)，其它三個(gè)處于關(guān)閉狀態(tài)，這是由于讀出放大器控制電路145的輸出信號(hào)獨(dú)立的直接連接到讀出放大器200上。
另外，還具有一種邏輯結(jié)構(gòu)，在等待方式和頁面訪問方式下，使讀出放大器控制電路145的輸出信號(hào)SAEBF0-3被鎖定為高電平，而與輸入的地址信號(hào)電平無關(guān)；因此，兩種類型的讀出放大器電路200和201在等待方式和頁面訪問方式期間一直保持關(guān)閉狀態(tài)。
圖4示出了將被輸入到讀出放大器選擇電路150和鎖存選擇器152上，用來從具有不同的電流容量的兩種類型的讀出放大器電路200和201中選擇傳輸路徑的頁面解碼器102的輸出信號(hào)。頁面解碼器102包括基于如該表所示的真值表。
而且，構(gòu)成本系統(tǒng)使來自鎖存選擇器152的輸出信號(hào)輸入到鎖存電路153’，而這是由讀出放大器控制電路145產(chǎn)生的兩個(gè)鎖存信號(hào)LAEBF和LAEBF中的任意一個(gè)控制的。由輸出信號(hào)PSmT和PSmB(m＝0，1，2，3)選擇兩個(gè)鎖存信號(hào)中的任意一個(gè)，由頁面解碼器102選擇的數(shù)據(jù)由鎖存電路153’輸出。圖5示出了實(shí)現(xiàn)以上邏輯結(jié)構(gòu)的實(shí)際的鎖存電路的一個(gè)例子。
接下來，參考圖6示出的波形圖介紹四位頁面訪問方式的讀取操作。
下面介紹區(qū)別本方法與常規(guī)方法的兩個(gè)點(diǎn)。第一個(gè)點(diǎn)表現(xiàn)在讀出放大器的控制方法中，其通過切換和控制偏置反饋電路的驅(qū)動(dòng)容量以放大讀出放大器電路中數(shù)字線電位，第二個(gè)點(diǎn)表現(xiàn)在控制讀出放大器電路151的激活時(shí)間的方法中。
即，本器件與常規(guī)的器件不同之處在于本發(fā)明的讀出放大器電路151包括具有不同電流容量的兩種讀出放大器200和201，并且讀出放大器電路151產(chǎn)生兩種類型的讀出放大器控制信號(hào)，用于激活具有不同電流容量的兩種讀出放大器200和201中的任意一個(gè)。
本器件的特征在于在正常訪問方式(tA2區(qū))中，當(dāng)檢測(cè)地址緩沖器電路100的輸出信號(hào)ao的轉(zhuǎn)變時(shí)，ATD105輸出一次脈沖信號(hào)at，將讀出放大器的激活啟動(dòng)時(shí)間提前，這是由于有必要在正常訪問方式中以高速讀取讀出放大器。此外，本器件的特征還在于數(shù)據(jù)被確定并且這些數(shù)據(jù)由鎖存信號(hào)LAEBF鎖存后，設(shè)定信號(hào)SAEBFm(m＝0，1，2，3)快速關(guān)閉讀出放大器，以減少電流消耗。應(yīng)該注意此時(shí)選擇每個(gè)具有大電流容量的讀出放大器。
本器件的優(yōu)選特點(diǎn)還在于由于讀出放大器不必在頁面訪問方式操作中以高速讀取進(jìn)行操作，因此讀出放大器電路的激活啟動(dòng)時(shí)間延時(shí)，此外設(shè)定讀出放大器控制信號(hào)SAEBL和鎖存控制信號(hào)LAEBL1以延時(shí)讀出放大器電路的激活時(shí)間，只要頁面訪問方式操作中的訪問速度不超過頁面訪問方式操作中的訪問速度tPAC，并且在頁面訪問方式操作中選擇小電流容量的控制讀出放大器電路。
下文介紹在一個(gè)讀出放大器中流動(dòng)的電流的電流波形ISA。
首先，介紹當(dāng)在頁面訪問方式操作中從存儲(chǔ)單元陣列讀取數(shù)據(jù)并且將得到的數(shù)據(jù)輸出到外部時(shí)的波形ISAF(波形由實(shí)線顯示)。
在正常訪問方式從存儲(chǔ)單元陣列讀取數(shù)據(jù)的情況中，由于選擇了能高速處理和具有提前激活啟動(dòng)時(shí)間的控制信號(hào)SAEBFm(m＝0，1，2，3)的讀出放大器200，含有趨于峰值電流I1的大電流流動(dòng)，這是因?yàn)閿?shù)字線的預(yù)充電與控制讀出放大器電路200的激活同時(shí)發(fā)生。
峰值電流I1與數(shù)字線的預(yù)充電速度AI1成正比，如果預(yù)充電速度變高，那么峰值電流變大。此外，數(shù)字線的預(yù)充電操作完成后，持續(xù)電流I2流動(dòng)，由鎖存電路153’鎖存后，電流流動(dòng)停止并伴有未激活。
接下來，介紹波形ISAL(由實(shí)線顯示)，其中使用頁面訪問方式操作中從存儲(chǔ)單元陣列讀取數(shù)據(jù)并且將得到的數(shù)據(jù)輸出到外部。
使用頁面訪問方式從存儲(chǔ)單元陣列讀取數(shù)據(jù)的情況中，不必高速操作，因此選擇具有小電流容量和具有滯后啟動(dòng)時(shí)間的控制信號(hào)SAEBL的讀出放大器201。因此，趨于峰值電流I1’的電流流動(dòng)，這是由于數(shù)字線(讀出放大器輸出信號(hào)SAoutL中由對(duì)角線形成陰影的區(qū)域)的預(yù)充電操作與控制讀出放大器電路200的激活同時(shí)操作開始。峰值電流值I1’小于峰值電流I1，即，I1＞I1’，這是由于此時(shí)數(shù)字線的預(yù)充電操作通過與具有較大電流容量的讀出放大器200相比具有較小電流容量的讀出放大器201進(jìn)行。
預(yù)充電操作完成后，持續(xù)電流I2’流動(dòng)，由鎖存電路153鎖存后，電流流動(dòng)停止并伴有未激活。持續(xù)電流I2’小于持續(xù)電流I2，即，I2＞I2’，這是由于此時(shí)數(shù)字線的預(yù)充電操作通過具有較小電流容量的讀出放大器201進(jìn)行。
對(duì)預(yù)充電區(qū)AI1和AI2而言，流經(jīng)具有不同電流容量的兩種類型讀出放大器200和201的電流總和是一樣的，這是因?yàn)槊恳贿x中的數(shù)字線的電荷量是一樣的。
電流波形ISAA表示在讀出放大器中對(duì)應(yīng)于一個(gè)輸出的流動(dòng)的電流，該波形ISAA為一個(gè)讀出放大器200中流動(dòng)的電流ISAF和四個(gè)讀出放大器201中流動(dòng)的總電流ISAL的總和。本發(fā)明的一次輸出的電流波形與常規(guī)器件的不同之處在于與常規(guī)的波形相比，本波形需要2到3倍更長(zhǎng)的時(shí)間達(dá)到峰值Ipmax。即，設(shè)計(jì)本發(fā)明使電流的斜率，每單位時(shí)間Δt的ΔISAA(即，ΔISAA/Δt)約為常規(guī)器件斜率的1/2到1/3。即，通過優(yōu)化讀出放大器的激活時(shí)間和讀出放大器的電流容量可以減少電流的斜率，每單位時(shí)間Δt的ΔISAA(即，ΔISAA/Δt)。(II)第二實(shí)施例圖7示出了本發(fā)明的第二實(shí)施例的電路，顯示了對(duì)應(yīng)于圖1的電路圖所示的一個(gè)輸出的讀出放大器部分124的詳細(xì)結(jié)構(gòu)。
以上第一實(shí)施例包括四個(gè)具有大電流容量用于高速處理的讀出放大器200和四個(gè)具有低電流容量用于非高速處理的讀出放大器201，其中通過讀出放大器控制電路145的輸出信號(hào)SAEBF0-3和SAEBL控制所述讀出放大器200和201每個(gè)的激活/關(guān)閉。當(dāng)讀出放大器激活時(shí)，包括一個(gè)具有大電流容量的讀出放大器200和四個(gè)具有低電流容量的讀出放大器201的五個(gè)讀出放大器激活。
與之相對(duì)照，通過包括一個(gè)具有大電流容量的讀出放大器200(SAF)和四個(gè)具有低電流容量的讀出放大器201(SAL0-SAL3)的結(jié)構(gòu)構(gòu)成根據(jù)第二實(shí)施例的系統(tǒng)，其中這五個(gè)讀出放大器200和201的激活/關(guān)閉由讀出放大器控制電路145的輸出信號(hào)SAEBF和SAEBL控制，并控制根據(jù)第二實(shí)施例的系統(tǒng)，當(dāng)處于激活狀態(tài)時(shí)，與第一實(shí)施例的情況類似，包括一個(gè)具有大電流容量的讀出放大器200和四個(gè)具有低電流容量的讀出放大器201的五個(gè)讀出放大器激活。
圖8示出了在每個(gè)訪問方式中讀出放大器控制電路(讀出放大器由L電平信號(hào)激活)產(chǎn)生的信號(hào)類型和各讀出放大器的激活/關(guān)閉狀態(tài)的表格。如圖8所示，由于提供一種在等待方式和頁面訪問方式時(shí)終止電流流動(dòng)的邏輯結(jié)構(gòu)，輸出信號(hào)SAEBF和SAEBL固定在高電平，而與地址輸入信號(hào)AD0和AD1的電平無關(guān)，具有不同電流容量的的兩種類型的讀出放大器維持在未激活狀態(tài)，與第一實(shí)施例類似。
然而，根據(jù)第二實(shí)施例，在正常訪問方式操作中，與第一實(shí)施例相對(duì)比時(shí)，提供一種趨于減少半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件的芯片尺寸的邏輯結(jié)構(gòu)，以便能夠進(jìn)行使用一個(gè)具有大電流容量的讀出放大器和四個(gè)具有低電流容量的讀出放大器的操作，也能夠使用一個(gè)信號(hào)控制讀出放大器200而不是用于具有低電流容量的四個(gè)讀出放大器的控制信號(hào)，這意味著讀出放大器200的數(shù)目和用于讀出放大器200的控制信號(hào)由4減少到1。這可以通過使讀出放大器200讀取數(shù)據(jù)的輸出和輸入路線統(tǒng)一的讀出放大器選擇器157和鎖存選擇器155實(shí)現(xiàn)。這種情況的操作與第一實(shí)施例的相同，因此省略了介紹。(III)第三實(shí)施例圖9示出了本發(fā)明的第三實(shí)施例的電路，顯示了對(duì)應(yīng)于圖1的電路圖中一個(gè)輸出的讀出放大器部分的詳細(xì)結(jié)構(gòu)。
在本發(fā)明的第一和第二實(shí)施例中，包括一個(gè)具有大電流容量的讀出放大器200和四個(gè)具有低電流容量的讀出放大器201的總共五個(gè)讀出放大器200操作。然而，雖然電路結(jié)構(gòu)與第二實(shí)施例的相同，但在本發(fā)明的第三實(shí)施例中，形成電路結(jié)構(gòu)以使輸出信號(hào)SAEBL0-3獨(dú)立地輸入到低電流容量的三個(gè)讀出放大器201中。
圖10示出了在各讀出放大器的各種訪問方式和激活/關(guān)閉狀態(tài)中讀出放大器控制電路的控制信號(hào)的類型。
如圖中所示，在正常訪問方式操作中激活的四個(gè)讀出放大器之中(O代表激活狀態(tài)，×表示未激活狀態(tài))，由于讀出放大器控制電路145的輸出信號(hào)SAEBL0-3獨(dú)立地輸入到讀出放大器201中(SAL0-SAL3)，在正常訪問方式中讀取的一個(gè)讀出放大器處于未激活狀態(tài)，其它三個(gè)讀出放大器處于激活狀態(tài)。
具有大電流容量的讀出放大器200(SAF)總是由讀出放大器控制電路145的輸出信號(hào)SAEBF激活。因此，由總共四個(gè)讀出放大器進(jìn)行操作，包括一個(gè)具有大電流容量的讀出放大器200和三個(gè)具有低電流容量的讀出放大器201，由此，減少對(duì)應(yīng)于具有小電流容量的一個(gè)讀出放大器201的電流可以得到峰值電流的減少。
當(dāng)在等待方式和頁面訪問方式中操作時(shí)，由于提供一種讀出放大器控制電路145其可將控制信號(hào)SAEBF和SAEB0-3固定在高電平的邏輯結(jié)構(gòu)，與而與地址輸入信號(hào)AD0和AD1的電平無關(guān)，與第一和第二實(shí)施例類似，具有不同電流容量的的所有兩種類型的讀出放大器200和201維持在未激活狀態(tài)。這種情況的電流波形由圖6中的虛線顯示，當(dāng)與第一和第二實(shí)施例得到的實(shí)線所示的波形ISAA相比時(shí)，圖6中虛線所示的波形清楚地顯示出對(duì)應(yīng)于一個(gè)讀出放大器201的那部分峰值電流減少。
能夠設(shè)置本發(fā)明的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件，通過優(yōu)化讀出放大器的激活時(shí)間和在正常訪問方式它的電流容量將局部的電流斜率每單位時(shí)間Δt的ΔISAA(即，ΔISAA/Δt)減小到常規(guī)值的1/2到1/3，以便可以控制峰值電流、朝向峰值的電流斜率和電流消耗。因此，可以抑制電源電位和地電位的波動(dòng)級(jí)別，從而可以穩(wěn)固噪聲容限并實(shí)現(xiàn)讀出放大器操作的高速訪問。
權(quán)利要求
1.一種提供有頁面訪問方式的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件，包括多個(gè)存儲(chǔ)單元；Y選擇器，用于在多個(gè)數(shù)字線中選擇一個(gè)或多個(gè)數(shù)字線；多個(gè)讀出放大器電路，用于放大通過所述Y選擇器讀取的數(shù)據(jù)；選擇器，用于在所述多個(gè)讀出放大器中選擇一個(gè)讀出放大器，并將該讀出放大器電路的數(shù)據(jù)傳輸?shù)捷敵鼍彌_器；以及控制電路，用于控制所述多個(gè)讀出放大器電路和所述選擇器；其特征在于所述器件還包括在正常訪問操作中使用的讀出放大器，其尺寸上與所述多個(gè)讀出放大器不同，用于檢測(cè)在正常訪問操作中讀取的數(shù)據(jù)；以及在頁訪問操作中使用的讀出放大器，用于檢測(cè)在頁訪問操作中讀取的數(shù)據(jù)；其中所述控制電路進(jìn)行切換以激活正常訪問操作中的所述讀出放大器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件，其中用于檢測(cè)在正常訪問操作中讀取數(shù)據(jù)的所述正常訪問讀出放大器的驅(qū)動(dòng)容量設(shè)定在高電平。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件，其中用于檢測(cè)在頁訪問操作中讀取數(shù)據(jù)的所述頁訪問讀出放大器的驅(qū)動(dòng)容量設(shè)定在低電平。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件，其中所述器件還包括用于頁訪問操作的所述讀出放大器，其數(shù)目與用于正常訪問操作讀出放大器的數(shù)目相同并提供有相同數(shù)目的頁面數(shù)；讀出放大器選擇器，其中所述控制電路選擇并激活要在正常訪問方式操作中激活的讀出放大器。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件，其中所述器件還包括用于正常訪問操作的一個(gè)讀出放大器、用于頁訪問操作的讀出放大器，其數(shù)目與頁面數(shù)相同；讀出放大器選擇器，其中所述控制電路選擇并切換要在正常訪問方式操作中激活的讀出放大器。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件，其中通過啟動(dòng)正常訪問方式操作確定檢測(cè)的數(shù)據(jù)后，控制所述控制電路以在多個(gè)鎖存電路之中通過譯碼電路和選擇器選擇一個(gè)鎖存電路并將數(shù)據(jù)傳輸?shù)捷敵鼍彌_器。
7.根據(jù)權(quán)利要求4的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件，其中所述控制電路僅激活在用于正常訪問方式操作的讀出放大器之中和用于頁面訪問方式操作的讀出放大器之中所選擇的讀出放大器。
8.根據(jù)權(quán)利要求1的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件，其中，所述控制電路使用于正常訪問方式操作的讀出放大器的激活啟動(dòng)時(shí)間相對(duì)于用于頁面訪問方式操作的讀出放大器的激活啟動(dòng)時(shí)間發(fā)生漂移。
9.根據(jù)權(quán)利要求1的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件，其中，所述控制電路使用于正常訪問方式操作的讀出放大器的激活完成時(shí)間相對(duì)于用于頁面訪問方式操作的讀出放大器的激活完成時(shí)間發(fā)生漂移。
10.根據(jù)權(quán)利要求1的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件，其中所述控制電路在頁面訪問方式操作中設(shè)定激活完成時(shí)間，只要頁訪問速度不減小。
11.根據(jù)權(quán)利要求1的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件，其中通過判斷數(shù)據(jù)是用于正常訪問方式操作的讀出放大器還是用于頁面訪問方式操作的讀出放大器，所述控制電路控制和選擇鎖存電路。
全文摘要
提供一種半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件,在正常訪問方式下能抑制讀出放大器的峰值電流,并能實(shí)現(xiàn)高速訪問,其包括兩種讀出放大器以及控制激活啟動(dòng)和完成時(shí)間的讀出放大器控制電路。根據(jù)訪問方式,讀出放大器的激活啟動(dòng)和完成時(shí)間由讀出放大器控制電路使其漂移,可以將ATD產(chǎn)生的一次脈沖信號(hào)修改為可選的脈沖寬度,改變?cè)谡ＴL問方式中得到數(shù)據(jù)的傳輸路徑,通過頁面解碼器、讀出放大器選擇電路和鎖存選擇器選擇的路徑傳輸頁面訪問方式中得到的數(shù)據(jù)。
文檔編號(hào)G11C16/06GK1206918SQ98103458
公開日1999年2月3日 申請(qǐng)日期1998年7月30日 優(yōu)先權(quán)日1997年7月30日
發(fā)明者鈴木宏一 申請(qǐng)人:日本電氣株式會(huì)社