発明が解決しようとする課題[発明の詳細な説明]から抜粋

スイッチング速度が改善すると、ＬＥ間の信号伝達速度が向上する。信号伝達速度の向上は、ＰＬＤなどの半導体装置の性能を評価する上で重要なポイントである。しかしながら、非特許文献のパストランジスタのブースティング機能を利用した場合であってもスイッチング速度が改善しないことが懸念される。以下、これを説明する。 図１０では、ＬＥ１１と、ＬＥ１２との間に、第１のスイッチＳＷ１１や第２のスイッチＳＷ１２を配置した回路構成を示す。第１のスイッチＳＷ１１や第２のスイッチＳＷ１２をあわせて、スイッチ群ＳＷ１と呼ぶことができる。 第１のスイッチＳＷ１１は、ＬＥ１１及びＬＥ１２間の導通、非導通を制御する機能を有する。第２のスイッチＳＷ１２は、第１のスイッチＳＷ１１と同様な構成及び機能を有することができる。これらスイッチについて説明する。 第１のスイッチＳＷ１１は、第１のトランジスタＭ１１、第２のトランジスタＭ１２、第３のトランジスタＭ１３、第１の容量Ｃ１１を有する。第１のトランジスタＭ１１のソース又はドレインの一方は、第２のトランジスタＭ１２のゲートと電気的に接続される。第１のトランジスタＭ１１のソース又はドレインの一方は、第１の容量Ｃ１１の一方の電極と電気的に接続される。第２のトランジスタＭ１２のソース又はドレインの一方は、第３のトランジスタＭ１３のソース又はドレインの一方と電気的に接続される。第１のトランジスタＭ１１のゲートは、第１の信号線１０１と電気的に接続される。第１の信号線１０１から供給される信号を、ＷＬ［０］と表記する。ＷＬ［０］に基づいて、第１のトランジスタＭ１１が選択される。第３のトランジスタＭ１３のゲートは、第２の信号線１０２と電気的に接続される。第２の信号線１０２から供給される信号を、ＣＯＮＴＥＸＴ［０］と表記する。ＣＯＮＴＥＸＴ［０］に基づいて、第３のトランジスタＭ１３が選択される。信号線とは、これら所望の信号を供給することができる配線である。 第２のスイッチＳＷ１２は、第４のトランジスタＭ１４、第５のトランジスタＭ１５、第６のトランジスタＭ１６、第２の容量Ｃ１２を有する。第４のトランジスタＭ１４のソース又はドレインの一方は、第５のトランジスタＭ１５のゲートと電気的に接続される。第４のトランジスタＭ１４のソース又はドレインの一方は、第２の容量Ｃ１２の一方の電極と電気的に接続される。第５のトランジスタＭ１５のソース又はドレインの一方は、第６のトランジスタＭ１６のソース又はドレインの一方と電気的に接続される。第４のトランジスタＭ１４のゲートは、第３の信号線１０３と電気的に接続される。第３の信号線１０３から供給される信号を、ＷＬ［１］と表記する。ＷＬ［１］に基づいて、第４のトランジスタＭ１４が選択される。第６のトランジスタＭ１６のゲートは、第４の信号線１０４と電気的に接続される。第４の信号線１０４から供給される信号を、ＣＯＮＴＥＸＴ［１］と表記する。ＣＯＮＴＥＸＴ［１］に基づいて、第６のトランジスタＭ１６が選択される。信号線とは、これら所望の信号を供給することができる配線である。 第１のトランジスタＭ１１と、第４のトランジスタＭ１４とは、互いのソース又はドレインの他方が電気的に接続されている。互いのソース又はドレインの他方は、第５の信号線１０５と電気的に接続されている。第５の信号線１０５から供給される信号を、ＢＬと表記する。第１のトランジスタＭ１１が選択されている場合、ＢＬに基づいて、第１のトランジスタＭ１１の先のノードＳＮ１１の電位を決めることができる。当該電位は、第１の容量Ｃ１１によって、保持することができる。また第４のトランジスタＭ１４が選択されている場合、ＢＬに基づいて、第４のトランジスタＭ１４の先のノードＳＮ１２の電位を決めることができる。当該電位は、第２の容量Ｃ１２によって、保持することができる。信号線とは、所望の信号を供給することができる配線である。 第２のトランジスタＭ１２と、第５のトランジスタＭ１５とは、互いのソース又はドレインの他方が電気的に接続されている。互いのソース又はドレインの他方は、ＬＥ１１の出力側と電気的に接続されている。ＬＥ１１の出力側の端子をノードＮＤ１１と表記する。第３のトランジスタＭ１３と、第６のトランジスタＭ１６とは、互いのソース又はドレインの他方が、電気的に接続されている。互いのソース又はドレインの他方は、ＬＥ１２の入力側と電気的に接続されている。ＬＥ１２の入力側の端子をノードＮＤ１２と表記する。 このような回路により、少なくとも、以下の動作を行うことができる。ＷＬ［０］により、第１のトランジスタＭ１１の導通、非導通が制御される。ＷＬ［１］により、第４のトランジスタＭ１４の導通、非導通が制御される。第１のトランジスタＭ１１を介して、第１の容量Ｃ１１に、ＢＬに対応するコンフィギュレーションデータが書き込まれる。その後、第１のトランジスタＭ１１が非導通となると、ノードＳＮ１１にコンフィギュレーションデータが格納される。 第４のトランジスタＭ１４を介して、第２の容量Ｃ１２に、ＢＬに対応するコンフィギュレーションデータが書き込まれる。その後、第４のトランジスタＭ１４が非導通となると、ノードＳＮ１２にコンフィギュレーションデータが格納される。ノードＳＮ１１に格納されたコンフィギュレーションデータに依存して、第２のトランジスタＭ１２の導通、非導通が制御される。ノードＳＮ１２に格納されたコンフィギュレーションデータに依存して、第５のトランジスタＭ１５の導通、非導通が制御される。 また、ＣＯＮＴＥＸＴ［０］により、第３のトランジスタＭ１３の導通、非導通を制御することで、所望の回路構成を選択することができる。また、ＣＯＮＴＥＸＴ［１］により、第６のトランジスタＭ１６の導通、非導通を制御することで、所望の回路構成を選択することができる。 図１１に、図１０の回路におけるタイミングチャートを示す。図１１は、第５の信号線１０５から供給されるＢＬのタイミングチャートを示す。図１１は、第１の信号線１０１、第３の信号線１０３からそれぞれ供給されるＷＬ［０］，ＷＬ［１］のタイミングチャートを示す。図１１は、第２の信号線１０２から供給されるＣＯＮＴＥＸＴ［０］のタイミングチャートを示す。図１１は、第４の信号線１０４から供給されるＣＯＮＴＥＸＴ［１］のタイミングチャートを示す。 ＣＯＮＴＥＸＴ［０］が”Ｈ”レベルであり、ＣＯＮＴＥＸＴ［１］が”Ｌ”レベルの状態を第１のコンフィギュレーションデータを選択するとし、ＣＯＮＴＥＸＴ［０］が”Ｌ”レベルであり、ＣＯＮＴＥＸＴ［１］が”Ｈ”レベルの状態を第２のコンフィギュレーションデータを選択すると表記する。第１のコンフィギュレーションデータと、第２のコンフィギュレーションデータとは、いずれか一方しか選択できない。たとえば第１のコンフィギュレーションデータが選択されるときは、第２のコンフィギュレーションデータは非選択である。たとえば第２のコンフィギュレーションデータが選択されるときは、第１のコンフィギュレーションデータは非選択である。 図１１において、トランジスタＭ１１、トランジスタＭ１２、トランジスタＭ１３、トランジスタＭ１４、トランジスタＭ１５、トランジスタＭ１６のゲートに印加した際、導通状態となる電位を”Ｈ”レベルとして表し、非導通状態となる電位を”Ｌ”レベルとして表す。”Ｈ”レベルの電位をＶＤＤとし、”Ｌ”レベルの電位をＧＮＤとするが、相対的な電位差があればよく、ＶＤＤやＧＮＤに限定されるものではない。よって、第１の電位と、第１の電位より低い第２の電位や第１の電位と、第１の電位より高い第２の電位として、表現することができる。 図１１において、ノードＮＤ１１の電位が”Ｌ”レベルの間を時刻Ｔ０からＴ１とする。ＢＬを”Ｈ”レベルとし、次いでＷＬ［０］を”Ｈ”レベルとすることで、ノードＳＮ１１及び第１の容量Ｃ１１を用いて、”Ｈ”レベルに相当するコンフィギュレーションデータを書き込むことができる。その後、ＷＬ［０］を”Ｌ”レベルとし、第１のトランジスタＭ１１を非導通とすることで、ノードＳＮ１１及び第１の容量Ｃ１１を用いて、コンフィギュレーションデータを格納することができる。ＷＬ［０］が”Ｌ”レベルとなった以降であれば、ＢＬは”Ｈ”レベルであっても、”Ｌ”レベルであっても、第１のトランジスタＭ１１を非導通とすることができる。ここでは、ＢＬは、”Ｌ”レベルとする。 時刻Ｔ１にて、第１のコンフィギュレーションデータを選択する。具体的には、ＣＯＮＴＥＸＴ［０］を”Ｈ”レベルとし、第３のトランジスタＭ１３を導通させる。 また、ＬＥ１１側のノードＮＤ１１を”Ｌ”レベルの電位から”Ｈ”レベルの電位へ変化させることで、第２のトランジスタＭ１２のゲート容量を介した容量結合により、ノードＳＮ１１の電位は、たとえば約２ＶＤＤへ昇圧される。第２のトランジスタＭ１２のソース・ゲート間電圧が約２ＶＤＤとなり、かつ第３のトランジスタＭ１３は導通しているため、ＬＥ１２側のノードＮＤ１２の電位は、速やかに”Ｈ”レベルとなる。その結果、昇圧が行われない場合と比較して、ノードＮＤ１１とノードＮＤ１２間の信号伝達速度は向上する。 時刻Ｔ２にて、ＬＥ１１側のノードＮＤ１１を”Ｈ”レベルの電位から”Ｌ”レベルの電位へ変化させると、第２のトランジスタＭ１２のゲート容量を介した容量結合により、ノードＳＮ１１の電位はＶＤＤまで降圧される。第２のトランジスタＭ１２のソース・ゲート間電圧がＶＤＤとなり、かつ第３のトランジスタＭ１３は導通しているため、ＧＮＤレベルの場合と比較して、ノードＮＤ１２の電位は速やかに”Ｌ”レベルとなる。 図１１からわかるように、第１のコンフィギュレーションデータを選択している間、ノードＮＤ１１とノードＮＤ１２間の信号伝達速度は向上し続ける。すなわち、一度、第２のトランジスタＭ１２のゲート容量を介した容量結合により、ノードＳＮ１１の電位が昇圧又は降圧されれば、ＬＥ１１とＬＥ１２間の信号伝達速度は向上し続ける。 次にノードＮＤ１１の電位が”Ｌ”レベルとなる間を時刻Ｔ３からＴ４とする。時刻Ｔ３からＴ４では、ＢＬを”Ｈ”レベルとし、ＷＬ［１］を”Ｈ”レベルとすることで、ノードＳＮ１２及び第２の容量Ｃ１２を用いて、”Ｈ”レベルに相当するコンフィギュレーションデータを書き込むことができる。その後、ＷＬ［１］を”Ｌ”レベルとし、第４のトランジスタＭ１４を非導通とすることで、ノードＳＮ１２及び第２の容量Ｃ１２を用いて、コンフィギュレーションデータを格納することができる。ＷＬ［１］が”Ｌ”レベルとなった以降であれば、ＢＬは”Ｈ”レベルであっても、”Ｌ”レベルであっても、第４のトランジスタＭ１４は非導通とすることができる。ここでは、ＢＬは、”Ｌ”レベルとする。 時刻Ｔ４以降、第１のコンフィギュレーションデータを非選択にし、第２のコンフィギュレーションデータを選択する。具体的には、ＣＯＮＴＥＸＴ［０］を”Ｌ”レベルとし、第３のトランジスタＭ１３を非導通にさせ、ＣＯＮＴＥＸＴ［１］を”Ｈ”レベルとし、第６のトランジスタＭ１６を導通させる。 また、ＬＥ１１側のノードＮＤ１１を”Ｌ”レベルの電位から”Ｈ”レベルの電位へ変化させることで、第５のトランジスタＭ１５のゲート容量を介した容量結合により、ノードＳＮ１２の電位は、たとえば約２ＶＤＤへ昇圧される。第５のトランジスタＭ１５のソース・ゲート間電圧が約２ＶＤＤとなり、かつ第６のトランジスタＭ１６は導通しているため、ＬＥ１２側のノードＮＤ１２の電位は、速やかに”Ｈ”レベルとなる。その結果、昇圧が行われない場合と比較して、ノードＮＤ１１とノードＮＤ１２間の信号伝達速度が向上する。 時刻Ｔ５にて、ＬＥ１１側のノードＮＤ１１を”Ｈ”レベルの電位から”Ｌ”レベルの電位へ変化させると、第５のトランジスタＭ１５のゲート容量を介した容量結合により、ノードＳＮ１２の電位はＶＤＤまで降圧される。第５のトランジスタＭ１５ソース・ゲート間電圧がＶＤＤとなり、かつ第６のトランジスタＭ１６は導通しているため、ノードＮＤ１２の電位は速やかに”Ｌ”レベルとなる。 図１１からわかるように、第２のコンフィギュレーションデータを選択している間、ノードＮＤ１１とノードＮＤ１２間の信号伝達速度は向上し続ける。すなわち、一度、第５のトランジスタＭ１５のゲート容量を介した容量結合により、ノードＳＮ１２の電位が昇圧又は降圧されれば、ＬＥ１１とＬＥ１２間の信号伝達速度は向上し続ける。 図１２を用いて、図１１とは、別の条件を考える。 図１２において、ノードＮＤ１１の電位が”Ｌ”レベルの間を時刻Ｔ０’からＴ１’とする。図１１と同様に考えることができ、時刻Ｔ０’からＴ１’では、ノードＮＤ１１の電位が”Ｌ”レベルの間に、ＢＬを”Ｈ”レベルとし、ＷＬ［０］を”Ｈ”レベルとすることで、第１の容量Ｃ１１に”Ｈ”レベルに相当するコンフィギュレーションデータを書き込み、その後、ＷＬ［０］を”Ｌ”レベルとし、ＢＬを”Ｌ”レベルとし、第１のトランジスタＭ１１を非導通とすることで、ノードＳＮ１１のコンフィギュレーションデータを格納する。 時刻Ｔ１’にて、第１のコンフィギュレーションデータを選択する。具体的には、ＣＯＮＴＥＸＴ［０］を”Ｈ”レベルとし、第３のトランジスタＭ１３を導通させる。 また、ＬＥ１１側のノードＮＤ１１を”Ｌ”レベルの電位から”Ｈ”レベルの電位へ変化させることで、第２のトランジスタＭ１２のゲート容量を介した容量結合により、ノードＳＮ１１の電位は、たとえば約２ＶＤＤへ昇圧される。
その結果、図１１と同様に、昇圧が行われない場合と比較して、ノードＮＤ１１とノードＮＤ１２間の信号伝達速度は向上する。 時刻Ｔ２’にて、ＬＥ１１側のノードＮＤ１１を”Ｈ”レベルの電位から”Ｌ”レベルの電位へ変化させることで、第２のトランジスタＭ１２のゲート容量を介した容量結合により、ノードＳＮ１１の電位はＶＤＤまで降圧される。第２のトランジスタＭ１２のゲート・ソース間電圧がＶＤＤとなるため、ノードＮＤ１２の電位は速やかに”Ｌ”レベルとなる。 次にノードＮＤ１１の電位が”Ｈ”レベルとなっている時刻Ｔ３’からＴ４’とする。時刻Ｔ３’からＴ４’では、ノードＮＤ１１の電位が”Ｈ”レベルの間に、ＢＬを”Ｈ”レベルとし、ＷＬ［１］を”Ｈ”レベルとすることで、ノードＳＮ１２及び第２の容量Ｃ１２を用いて、”Ｈ”レベルに相当するコンフィギュレーションデータを書き込むことができる。その後、ＷＬ［１］を”Ｌ”レベルとし、第４のトランジスタＭ１４を非導通とすることで、ノードＳＮ１２及び第２の容量Ｃ１２を用いて、コンフィギュレーションデータを格納することができる。 時刻Ｔ４’以降、第１のコンフィギュレーションデータを非選択にし、第２のコンフィギュレーションデータを選択する。具体的には、ＣＯＮＴＥＸＴ［０］を”Ｌ”レベルとし、第３のトランジスタＭ１３を非導通にさせ、ＣＯＮＴＥＸＴ［１］を”Ｈ” レベルとし、第６のトランジスタＭ１６を導通させる。 このとき、ＬＥ１１側のノードＮＤ１１が”Ｈ”レベルの状態で、時刻Ｔ４’の動作を迎えてしまうと、その後、ＬＥ１１側のノードＮＤ１１が”Ｈ”レベルの電位から”Ｌ”レベルの電位へ変化することとなる。この場合、ノードＳＮ１２の電位は昇圧されず、第５のトランジスタＭ１５のゲート容量を介した容量結合により、ノードＳＮ１２の電位はＶＤＤより小さく、ＧＮＤ近くまで降圧されてしまう。 時刻Ｔ５’にて、ＬＥ１１側のノードＮＤ１１を”Ｌ”レベルの電位から”Ｈ”レベルの電位へ変化させる。ノードＳＮ１２の電位は、時刻Ｔ４’に降圧され、ＶＤＤよりも小さな値となったままであり、第５のトランジスタＭ１５の駆動能力は小さくなる。このように、ノードＮＤ１１とノードＮＤ１２間の信号伝達速度が低下してしまう場合がある。 また、ノードＳＮ１２の電位の降圧幅が大きい場合、ノードＳＮ１２の電位は”Ｈ”レベルから”Ｌ”レベルに変化することもある。この場合、ノードＮＤ１１とノードＮＤ１２間において、正しい論理信号が伝達されないことさえ懸念される。 以上より、選択されたコンフィギュレーションデータに対応した動作時に、非選択のコンフィギュレーションデータを書き換えるマルチコンテキスト方式の場合、ノードＮＤ１１の電位に依存して、ノードＮＤ１１とノードＮＤ１２間の信号伝達速度が低下する場合があった。 本発明の一態様は少なくとも上述した新たな一課題を認識し、当該一課題を解決するために、ＬＥの出力電位を”Ｌ”レベルとする回路構成及びその駆動方法を提案する。または、本発明の一態様は新規な回路を提案する。または、本発明の一態様は新規な回路の駆動方法を提案する。または、本発明の一態様は新規な半導体装置を提案する。なお、これらの課題の記載は、他の課題の存在を妨げるものではない。なお、本発明の一態様は、必ずしも、これらの課題の全てを解決する必要はない。なお、これら以外の課題は、明細書、図面、請求項などの記載から、自ずと明らかとなるものであり、明細書、図面、請求項などの記載から、これら以外の課題を抽出することが可能である。

課題を解決するための手段[発明の詳細な説明]から抜粋

本発明の一態様によれば、コンフィギュレーションを行う際に、容量結合による電荷保持ノードの昇圧効果を用いて、信号伝達速度が向上した半導体装置及びその駆動方法を提供することができる。 本発明の一態様によれば、信号伝達速度を低下させることのない半導体装置及びその駆動方法を提供することができる。または、本発明の一態様によれば、新規な半導体装置を提供することができる。または、本発明の一態様によれば、新規な半導体装置の駆動方法を提供することができる。なお、これらの効果の記載は、他の効果の存在を妨げるものではない。なお、本発明の一態様は、必ずしも、これらの効果の全てを有する必要はない。なお、これら以外の効果は、明細書、図面、請求項などの記載から、自ずと明らかとなるものであり、明細書、図面、請求項などの記載から、これら以外の効果を抽出することが可能である。