JP2001167591A - 半導体記憶装置 - Google Patents

半導体記憶装置

Info

Publication number
JP2001167591A
JP2001167591A JP34930199A JP34930199A JP2001167591A JP 2001167591 A JP2001167591 A JP 2001167591A JP 34930199 A JP34930199 A JP 34930199A JP 34930199 A JP34930199 A JP 34930199A JP 2001167591 A JP2001167591 A JP 2001167591A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
bit line
sub
voltage
complementary
input terminal
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP34930199A
Other languages
English (en)
Inventor
Makoto Kojima
誠 小島
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority to JP34930199A priority Critical patent/JP2001167591A/ja
Priority to CN00803559A priority patent/CN1340198A/zh
Priority to KR10-2001-7010026A priority patent/KR100395582B1/ko
Priority to US09/913,010 priority patent/US6449201B1/en
Priority to PCT/JP2000/008685 priority patent/WO2001043140A1/ja
Priority to EP00979993A priority patent/EP1152433A4/en
Priority to TW089126216A priority patent/TW487917B/zh
Publication of JP2001167591A publication Critical patent/JP2001167591A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G11INFORMATION STORAGE
    • G11CSTATIC STORES
    • G11C7/00Arrangements for writing information into, or reading information out from, a digital store
    • GPHYSICS
    • G11INFORMATION STORAGE
    • G11CSTATIC STORES
    • G11C16/00Erasable programmable read-only memories
    • G11C16/02Erasable programmable read-only memories electrically programmable
    • G11C16/06Auxiliary circuits, e.g. for writing into memory
    • G11C16/26Sensing or reading circuits; Data output circuits
    • G11C16/28Sensing or reading circuits; Data output circuits using differential sensing or reference cells, e.g. dummy cells
    • GPHYSICS
    • G11INFORMATION STORAGE
    • G11CSTATIC STORES
    • G11C7/00Arrangements for writing information into, or reading information out from, a digital store
    • G11C7/06Sense amplifiers; Associated circuits, e.g. timing or triggering circuits
    • G11C7/065Differential amplifiers of latching type
    • GPHYSICS
    • G11INFORMATION STORAGE
    • G11CSTATIC STORES
    • G11C7/00Arrangements for writing information into, or reading information out from, a digital store
    • G11C7/12Bit line control circuits, e.g. drivers, boosters, pull-up circuits, pull-down circuits, precharging circuits, equalising circuits, for bit lines
    • GPHYSICS
    • G11INFORMATION STORAGE
    • G11CSTATIC STORES
    • G11C7/00Arrangements for writing information into, or reading information out from, a digital store
    • G11C7/18Bit line organisation; Bit line lay-out

Landscapes

  • Read Only Memory (AREA)
  • Dram (AREA)

Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【課題】 メモリセルからの情報の読出しが高速な半導
体記憶装置。 【解決手段】 半導体記憶装置100は、入力端9aと
入力端9bとを有する差動センスアンプ9と、情報読出
し部110aと、レファレンス部110bと、制御部1
40とを備える。情報読出し部は入力端9aに接続した
メインビット線MBLと、選択ゲート4aを介しメイン
ビットに接続されたサブビット線SBLと、サブビット
線に接続され、ワード線WLの電圧に応じ選択的に活性
化するメモリセル1と、入力端9aとメインビット線M
BLとを電圧Vddへのプリチャージ部120aと、サブ
ビット線SBLをグランド電圧Vssへのリセット部13
0bとを含む。制御部140は、入力端9aとメインビ
ット線MBLとを電圧Vddにプリチャージし、サブビッ
ト線SBLをグランド電圧Vssにリセットした後に、プ
リチャージ部120aとリセット部130aと選択ゲー
ト4aとを制御する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体記憶装置に
関し、特に、メモリセルから情報を高速に読み出すこと
を可能にする半導体記憶装置に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、動作速度が100MHzを越える
高速なマイクロコンピュータが要望されるようになって
きている。また、マイクロコンピュータの動作が高速化
するにつれて、そのマイクロコンピュータと同一のチッ
プ上に搭載されるROMやフラッシュメモリの動作を高
速化することも求められている。これらのROMやフラ
ッシュメモリは、通常、そのチップをカスタマイズする
目的でそのチップ上に搭載される。
【0003】また、最近のマイクロコンピュータの高機
能化に伴って、必要とされるメモリ容量も増加してい
る。
【0004】このような背景の下、大容量、かつ、高速
な読み出し動作が可能な半導体記憶装置の研究開発が進
められている。例えば、階層化ビット線方式の半導体記
憶装置が提案されている。
【0005】M.Hiraki et al.(ISS
CC Digest of Technical Pa
pers,pp.116−117,453,Feb 1
999)は、階層化ビット線方式の半導体記憶装置を開
示している。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上述したタイ
プの半導体記憶装置では、メインビット線およびサブビ
ット線のプリチャージが完了した後に、メインビット線
の電圧と相補メインビット線の電圧との差をセンスする
ための積分動作を行わねばならなかった。このため、メ
モリセルから情報を読み出すために、メインビット線お
よびサブビット線をプリチャージするのに要する時間
(tPRC)と電圧差をセンスするのに要する時間(t
Integ)とを加算した時間(tPRC+tInte
g)が必要であった。このことは、メモリセルからの情
報の高速な読み出し動作を困難にしていた。
【0007】本発明は、上記問題点に鑑みてなされたも
のであり、メモリセルからの情報の読み出しが高速な半
導体記憶装置を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明の半導体記憶装置
は、第1の入力端と第2の入力端とを有し、前記第1の
入力端の電圧と前記第2の入力端の電圧との差をセンス
する差動センスアンプと、メモリセルから読み出された
情報に応じて変動する電圧を前記第1の入力端に供給す
る情報読み出し部と、レファレンス電圧を前記第2の入
力端に供給するレファレンス部と、前記差動センスアン
プと前記情報読み出し部と前記レファレンス部とを制御
する制御部とを備え、前記情報読み出し部は、前記第1
の入力端に接続されたメインビット線と、選択ゲートを
介して前記メインビット線に接続されたサブビット線
と、前記サブビット線に接続され、ワード線の電圧に応
じて選択的に活性化されるメモリセルと、前記第1の入
力端と前記メインビット線とを第1の電圧にプリチャー
ジするプリチャージ部と、前記サブビット線を前記第1
の電圧より低い第2の電圧にリセットするリセット部と
を含み、前記制御部は、前記第1の入力端と前記メイン
ビット線とを前記第1の電圧にプリチャージし、前記サ
ブビット線を前記第2の電圧にリセットした後に、前記
第1の入力端と前記メインビット線にプリチャージされ
た電荷の一部が前記サブビット線に再配分されるよう
に、前記プリチャージ部と前記リセット部と前記選択ゲ
ートとを制御し、これにより、上記目的が達成される。
【0009】前記情報読み出し部は、前記メインビット
線に接続された第1の容量と、前記サブビット線に接続
された第2の容量とをさらに備えていてもよい。
【0010】前記第1の入力端と前記メインビット線に
プリチャージされた前記電荷の再配分後のサブビット線
の電圧は、1V程度以下であってもよい。
【0011】前記レファレンス部は、前記第2の入力端
に接続された相補メインビット線と、前記第2の入力端
と前記メインビット線とを第3の電圧にプリチャージす
るプリチャージ部とを備えており、前記第3の電圧は、
前記第1の電圧に所定の比率を掛けることによって得ら
れる電圧に等しくてもよい。
【0012】前記レファレンス部は、前記メモリセルの
電流能力のほぼ半分の電流能力を有するレファレンスセ
ルを用いて前記レファレンス電圧を出力してもよい。
【0013】本発明の他の半導体記憶装置は、第1の入
力端と第2の入力端とを有し、前記第1の入力端の電圧
と前記第2の入力端の電圧との差をセンスする差動セン
スアンプと、前記第1の入力端に接続されたメインビッ
ト線と、前記第2の入力端に接続された相補メインビッ
ト線と、前記メインビット線と前記相補メインビット線
とを第1の電圧にプリチャージするプリチャージ部と、
前記メインビット線および前記相補メインビット線が延
びる方向に配列された複数のサブアレイと、前記差動セ
ンスアンプと前記プリチャージ部と前記複数のサブアレ
イとを制御する制御部とを備え、前記複数のサブアレイ
のそれぞれは、前記メインビット線を複数のサブビット
線のうちの1つに選択的に接続し、前記相補メインビッ
ト線を複数の相補サブビット線のうちの1つに選択的に
接続する選択ゲート部と、前記複数のサブビット線を前
記第1の電圧より低い第2の電圧にリセットし、前記複
数のサブビット線のうちの1つを選択的にリセット解除
し、前記複数の相補サブビット線を前記第2の電圧にリ
セットし、前記複数の相補サブビット線のうちの1つを
選択的にリセット解除するリセット部と、複数のメモリ
セルを含むメモリセルアレイと、複数のレファレンスセ
ルを含むレファレンスセルアレイとを含み、前記複数の
メモリセルのそれぞれは、複数のワード線のうち対応す
るワード線の電圧に応じて選択的に活性化され、前記複
数のレファレンスセルのそれぞれは、レファレンスワー
ド線の電圧に応じて選択的に活性化され、前記複数のサ
ブビット線のそれぞれには、前記複数のメモリセルのう
ちの少なくとも1つと前記複数のレファレンスセルのう
ちの少なくとも1つとが接続され、前記複数の相補サブ
ビット線のそれぞれには、前記複数のメモリセルのうち
の少なくとも1つと前記複数のレファレンスセルのうち
の少なくとも1つとが接続され、前記制御部は、前記メ
インビット線と前記相補メインビット線とを前記第1の
電圧にプリチャージし、前記複数のサブビット線と前記
複数の相補サブビット線とを前記第2の電圧に予めリセ
ットしておき、前記複数のサブビット線のうちの1つと
前記複数の相補サブビット線のうちの1つとを選択的に
リセット解除した後に、前記メインビット線にプリチャ
ージされた電荷の一部が前記リセット解除された前記サ
ブビット線に再配分され、かつ、前記相補メインビット
線にプリチャージされた電荷の一部が前記リセット解除
された前記相補サブビット線に再配分されるように、前
記プリチャージ部と前記複数のサブアレイとを制御し、
これにより、上記目的が達成される。
【0014】前記制御部は、前記メインビット線から電
荷が再分配された前記サブビット線に隣接する少なくと
も1つのサブビット線のリセット状態を維持し、かつ、
前記相補メインビット線から電荷が再配分された前記相
補サブビット線に隣接する少なくとも1つの相補サブビ
ット線のリセット状態を維持するように、前記複数のサ
ブアレイを制御してもよい。
【0015】本発明の他の半導体記憶装置は、第1の入
力端と第2の入力端とを有し、前記第1の入力端の電圧
と前記第2の入力端の電圧との差をセンスする差動セン
スアンプと、前記第1の入力端に接続されたメインビッ
ト線と、前記第2の入力端に接続された相補メインビッ
ト線と、前記メインビット線と前記相補メインビット線
とを第1の電圧にプリチャージするプリチャージ部と、
前記メインビット線および前記相補メインビット線が延
びる方向に配列された複数のサブアレイと、前記差動セ
ンスアンプと前記プリチャージ部と前記複数のサブアレ
イとを制御する制御部とを備え、前記複数のサブアレイ
のそれぞれは、前記メインビット線を複数のサブビット
線のうちの1つに選択的に接続し、前記相補メインビッ
ト線を複数の相補サブビット線のうちの1つに選択的に
接続する選択ゲート部と、前記複数のサブビット線を前
記第1の電圧より低い第2の電圧にリセットし、前記複
数のサブビット線のうちの1つを選択的にリセット解除
し、前記複数の相補サブビット線を前記第2の電圧にリ
セットし、前記複数の相補サブビット線のうちの1つを
選択的にリセット解除するリセット部と、複数のメモリ
セルを含むメモリセルアレイとを含み、前記複数のメモ
リセルのそれぞれは、複数のワード線のうち対応するワ
ード線の電圧に応じて選択的に活性化され、前記複数の
サブビット線のそれぞれには、前記複数のメモリセルの
うちの少なくとも1つが接続され、前記複数の相補サブ
ビット線のそれぞれには、前記複数のメモリセルのうち
の少なくとも1つが接続され、前記制御部は、前記メイ
ンビット線と前記相補メインビット線とを前記第1の電
圧にプリチャージし、前記複数のサブビット線と前記複
数の相補サブビット線とを前記第2の電圧に予めリセッ
トしておき、前記複数のサブビット線のうちの1つと前
記複数の相補サブビット線のうちの1つとを選択的にリ
セット解除した後に、前記メインビット線にプリチャー
ジされた電荷の一部が前記リセット解除された前記サブ
ビット線に再配分され、かつ、前記相補メインビット線
にプリチャージされた電荷の一部が前記リセット解除さ
れた前記相補サブビット線に再配分されるように、前記
プリチャージ部と前記複数のサブアレイとを制御し、こ
れにより、上記目的が達成される。
【0016】前記制御部は、前記メインビット線から電
荷が再分配された前記サブビット線に隣接する少なくと
も1つのサブビット線のリセット状態を維持し、かつ、
前記相補メインビット線から電荷が再配分された前記相
補サブビット線に隣接する少なくとも1つの相補サブビ
ット線のリセット状態を維持するように、前記複数のサ
ブアレイを制御してもよい。
【0017】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら本発明
の実施の形態を説明する。
【0018】(実施の形態1)図1は、本発明の実施の
形態1の半導体記憶装置100の構成を示す。半導体記
憶装置100は、例えば、不揮発性の半導体記憶装置で
ある。
【0019】半導体記憶装置100は、第1の入力端と
しての入力端9aと第2の入力端としての入力端9bと
を有する差動センスアンプ9を含む。差動センスアンプ
9は、入力端9aの電圧と入力端9bの電圧との差をセ
ンスすることにより、メモリセル1から読み出された情
報の値を判別する。例えば、差動センスアンプ9は、入
力端9aの電圧と入力端9bの電圧との差が所定のしき
い値電圧より大きい場合には、メモリセル1から読み出
された情報の値は”1”であると判別し、それ以外の場
合にはメモリセル1から読み出された情報の値は”0”
であると判別する。
【0020】半導体記憶装置100は、メモリセル1か
ら読み出された情報に応じて変動する電圧を入力端9a
に供給する情報読み出し部110aと、レファレンス電
圧を入力端9bに供給するレファレンス部110bと、
差動センスアンプ9と情報読み出し部110aとレファ
レンス部110bとを制御する制御部140とを含む。
【0021】情報読み出し部110aは、入力端9aに
接続されたメインビット線MBLと、選択ゲート4aを
介してメインビット線MBLに接続されたサブビット線
SBLと、サブビット線SBLに接続され、ワード線W
Lの電圧に応じて選択的に活性化されるメモリセル1
と、入力端9aとメインビット線MBLとを第1の電圧
としての電源電圧Vddにプリチャージするプリチャージ
部120aと、サブビット線SBLを第2の電圧として
のグランド電圧Vssにリセットするリセット部130a
とを含む。
【0022】選択ゲート4aは、選択ゲート信号SGが
ハイレベルの場合にオンとなり、選択ゲート信号SGが
ローレベルの場合にオフとなる。選択ゲート信号SG
は、制御部140から選択ゲート4aに供給される。
【0023】プリチャージ部120aは、Pchトラン
ジスタ6aを含む。Pchトランジスタ6aの一端は電
源電圧Vddに接続されており、Pchトランジスタ6a
の他端はメインビット線MBLに接続されている。Pc
hトランジスタ6aは、プリチャージ信号/PRCがハ
イレベルの場合にオフとなり、プリチャージ信号/PR
Cがローレベルの場合にオンとなる。その結果、プリチ
ャージ信号/PRCがローレベルの場合に入力端9aと
メインビット線MBLとが電源電圧Vddにプリチャージ
される。プリチャージ信号/PRCは、制御部140か
らプリチャージ部120aに供給される。
【0024】リセット部130aは、Nchトランジス
タ2aを含む。Nchトランジスタ2aの一端はサブビ
ット線SBLに接続されており、Nchトランジスタ2
aの他端はグランド電圧Vssに接続されている。Nch
トランジスタ2aは、リセット信号RSがハイレベルの
場合にオンとなり、リセット信号RSがローレベルの場
合にオフとなる。その結果、リセット信号PSがハイレ
ベルの場合にサブビット線SBLがグランド電圧Vss
リセットされる。リセット信号RSは、制御部140か
らリセット部130aに供給される。
【0025】メインビット線MBLには、容量5aが接
続されている。ここで、容量5aは、メインビット線M
BL自身の浮遊容量を含むとする。サブビット線SBL
には、容量3aが接続されている。ここで、容量3a
は、サブビット線SBL自身の浮遊容量を含むとする。
【0026】レファレンス部110bは、入力端9bに
接続された相補メインビット線/MBLと、選択ゲート
4bを介して相補メインビット線/MBLに接続された
相補サブビット線/SBLと、相補サブビット線/SB
Lに接続され、レファレンスワード線DWLの電圧に応
じて選択的に活性化されるレファレンスセル10と、入
力端9bと相補メインビット線/MBLとを第1の電圧
としての電源電圧Vddにプリチャージするプリチャージ
部120bと、相補サブビット線/SBLを第2の電圧
としてのグランド電圧Vssにリセットするリセット部1
30bとを含む。ここで、グランド電圧Vssは、電源電
圧Vddより低い。
【0027】選択ゲート4b、プリチャージ部120b
およびリセット部130bの構成は、選択ゲート4a、
プリチャージ部120aおよびリセット部130bの構
成と同様である。
【0028】レファレンスセル10の電流能力は、メモ
リセル1の電流能力のほぼ半分となるように調整されて
いる。例えば、レファレンスセル10は、電子を含まな
いフローティングゲートを有し、かつ、メモリセル1に
比べてほぼ1/2のチャンネル幅を有するメモリセルで
ある。
【0029】なお、レファレンスセル10を用いる代わ
りに、プリチャージ部120bが、電源電圧Vddに所定
の比率α(0<α<1)を掛けることによって得られる
電圧に入力端9bと相補メインビット線/MBLとをプ
リチャージするようにしてもよい。このような構成によ
っても、プリチャージ部120bは、レファレンス電圧
を入力端9bに供給することができる。
【0030】相補メインビット線/MBLには、容量5
bが接続されている。ここで、容量5bは、相補メイン
ビット線/MBL自身の浮遊容量を含むとする。相補サ
ブビット線/SBLには、容量3bが接続されている。
ここで、容量3bは、相補サブビット線/SBL自身の
浮遊容量を含むとする。
【0031】図2は、半導体記憶装置100の動作を示
す。
【0032】初期状態では、リセット信号RSはハイレ
ベルとされ、プリチャージ信号/PRCはローレベルと
され、選択ゲート信号SGはローレベルとされ、ワード
線WL、レファレンスワード線DWLはローレベルとさ
れる。
【0033】その結果、情報読み出し部110aでは、
入力端9aとメインビット線MBLとが電源電圧Vdd
プリチャージされ、サブビット線SBLがグランド電圧
ssにリセットされる。同様に、レファレンス部110
bでは、入力端9bと相補メインビット線/MBLとが
電源電圧Vddにプリチャージされ、相補サブビット線/
SBLがグランド電圧Vssにリセットされる。
【0034】次に、リセット信号RSはハイレベルから
ローレベルに遷移し、プリチャージ信号/PRCはロー
レベルからハイレベルに遷移する。さらに、入力された
アドレス信号(図示せず)に応じて選択された選択ゲー
ト信号SG、ワード線WL、レファレンスワード線DW
Lが活性化される。この例では、図1に示される選択ゲ
ート信号SG、ワード線WL、レファレンスワード線D
WLがアドレス信号に応じて選択されたと仮定する。図
2に示されるように、選択ゲート信号SG、ワード線W
L、レファレンスワード線DWLはいずれも、ローレベ
ルからハイレベルに遷移する。
【0035】以下、メモリセル1に記憶されている情報
の値が”1”である場合における半導体記憶装置100
の動作を説明する。ここで、メモリセル1に電流が流れ
ない状態を”1”と定義する。
【0036】メモリセル1に記憶されている情報の値
が”1”である場合には、メモリセル1に電流が流れな
い。選択ゲート4aが活性化されると、メインビット線
MBLとサブビット線SBLとが電気的に接続される。
これにより、メインビット線MBLに接続されている容
量5aにチャージされた電荷の一部が選択ゲート4aを
通ってサブビット線SBLに接続されている容量3aに
移動する(電荷再配分)。その結果、サブビット線SB
Lの電圧が徐々に上昇する。
【0037】電荷再配分後のサブビット線SBLの電圧
SBLは、(数1)に従って求められる。
【0038】
【数1】VSBL={Cm/(Cs+Cm)}・Vdd ここで、Cmは容量5aの容量値を示し、Csは容量3a
の容量値を示す。
【0039】電圧VSBLは、電源電圧Vddを容量値Cm
sに従って容量分割することによって得られる電圧に
等しい。サブビット線SBLの電圧が電圧VSBLに落ち
着くのに要する時間は、選択ゲート4aのインピーダン
スおよび容量5a、3aの直列容量による時定数に基づ
いて決定される。
【0040】電荷再配分後のサブビット線SBLの電圧
SBLは、1V程度以下であることが好ましい。これ
は、例えば、一般のNOR型のフラッシュ等では、リー
ドディスターブを避ける必要があるからである。リード
ディスターブがない場合にはこの限りではない。
【0041】ここで、電圧VSBLが1V程度であり、選
択ゲート4aのハイレベルが2.5V程度以上、選択ゲ
ート4aのしきい値電圧を0.5程度であると仮定する
と、容量5aにチャージされた電荷は、選択ゲート4a
を十分に通過することができる。その結果、容量5aに
チャージされた電荷が、容量5aと容量3aとに完全に
再配分される。
【0042】(数1)から分かるように、電圧VSBL
値は、容量値Cm、Csの比率を調整することにより容易
に調整することができる。あるいは、電源電圧Vddのレ
ベルを変動させることによって電圧VSBLの値を調整す
るようにしてもよい。
【0043】図2において、MBL”1”は、メモリセ
ル1に記憶されている情報の値が”1”である場合にお
けるメインビット線MBLの電圧の遷移を示す。SB
L”1”は、メモリセル1に記憶されている情報の値
が”1”である場合におけるサブビット線SBLの電圧
の遷移を示す。
【0044】次に、メモリセル1に記憶されている情報
の値が”0”である場合における半導体記憶装置100
の動作を説明する。
【0045】メモリセル1に記憶されている情報の値
が”0”である場合には、メモリセル1が活性化される
と、メモリセル1からグランド電圧Vssに向かって電流
が流れる。選択ゲート4aとワード線WLとはほぼ同時
に活性化されるため、上述した電荷再配分と並行して、
容量3aにチャージされた電荷がメモリセル1を通って
放電される。従って、電荷再配分後にサブビット線SB
Lの電圧が到達する電圧は、(数1)によって得られる
電圧VSBLよりも低くなる。その結果、電荷再配分後に
メインビット線MBLの電圧が到達する電圧も、メモリ
セル1に記憶されている情報の値が”1”である場合に
比べて低くなる。
【0046】図2において、MBL”0”は、メモリセ
ル1に記憶されている情報の値が”0”である場合にお
けるメインビット線MBLの電圧の遷移を示す。SB
L”0”は、メモリセル1に記憶されている情報の値
が”0”である場合におけるサブビット線SBLの電圧
の遷移を示す。
【0047】相補メインビット線/MBLの電圧の遷移
は、メモリセル1に記憶されている情報の値が”1”で
ある場合におけるメインビット線MBLの電圧の遷移と
メモリセル1に記憶されている情報の値が”0”である
場合におけるメインビット線MBLの電圧の遷移との中
間になる。これは、上述したように、レファレンスセル
10の電流能力がメモリセル1の電流能力のほぼ半分と
なるように予め調整されているからである。
【0048】差動センスアンプ9は、イネーブル信号S
AEに応答して活性化される。差動センスアンプ9は、
メインビット線MBLの電圧と相補メインビット線/M
BLの電圧との差が十分に大きくなると、メモリセル1
から読み出された情報の値が”1”か”0”かを示す情
報を出力する。
【0049】なお、図1に示される例では、差動センス
アンプ9は、CMOSラッチ型差動センスアンプであ
る。CMOSラッチ型差動センスアンプは、広い電圧範
囲で高速な動作が可能であり、レイアウト面積が小さ
く、ドライブ能力が高い。従って、CMOSラッチ型差
動センスアンプは、差動センスアンプ9として好適に使
用され得る。しかし、差動センスアンプ9は、このタイ
プの差動センスアンプに限定されず、任意のタイプの差
動センスアンプであり得る。例えば、差動センスアンプ
9は、電流駆動型の差動センスアンプであってもよい。
【0050】図3は、半導体記憶装置100の動作を模
式的に示す。以下の説明では、メモリセル1に記憶され
ている情報の値は”0”であると仮定し、情報読み出し
部110aの動作を説明する。レファレンス部110b
の動作も、情報読み出し部110aの動作と同様であ
る。
【0051】図3において、各水槽は、情報読み出し部
110aの部材を示す。各水槽の大きさは、各部材の容
量値を示す。各水槽の水位は、各部材の電圧を示す。図
3において、PRは電源電圧Vddを供給するプリチャー
ジ電源を示し、GNDはグランド電圧Vssを供給するグ
ランド電源を示す。
【0052】ここで、プリチャージ電源PR、グランド
電源GNDの容量値は無限大であると仮定し、入力端9
a、メインビット線MBL、サブビット線SBLの容量
値は有限であると仮定する。
【0053】なお、(数1)における容量値Cmは、入
力端9aの容量値とメインビット線MBLの容量値の和
に相当する。
【0054】入力端9aとメインビット線MBLとは、
プリチャージゲートを介してプリチャージ電源PRに接
続されている。プリチャージゲートは、図1に示される
Pchトランジスタ6aに対応する。
【0055】サブビット線SBLは、SGゲートを介し
てメインビット線MBLに接続されている。SGゲート
は、図1に示される選択ゲート4aに対応する。
【0056】サブビット線SBLは、SBLリセットゲ
ートを介してグランド電源GNDに接続されている。S
BLリセットゲートは、図1に示されるNchトランジ
スタ2aに対応する。
【0057】また、サブビット線SBLには、WLゲー
トが接続されている。WLゲートは、図1に示されるメ
モリセル1に対応する。すなわち、WLゲートは、メモ
リセル1に記憶されている情報の値が”0”であり、か
つ、メモリセル1が活性化された場合に「接」となり、
その他の場合には「断」である。
【0058】初期状態 プリチャージゲートとSBLリセットゲートとが「接」
となり、SGゲートとWLゲートとは「断」となる。そ
の結果、入力端9aとメインビット線MBLとは、プリ
チャージ電源PRによってプリチャージされ、サブビッ
ト線SBLは、グランド電源GNDによってリセットさ
れる。
【0059】電荷再配分および積分期間開始 プリチャージゲートとSBLリセットゲートとが「断」
となり、入力されるアドレス信号に応じて選択されたS
GゲートとWLゲートとが「接」となる。その結果、入
力端9aとメインビット線MBLとにプリチャージされ
ていた電荷の一部がSGゲートを通ってサブビット線S
BLに移動する(電荷再配分)。電荷再配分によってサ
ブビット線SBLがチャージされる。サブビット線SB
Lのチャージと並行して、WLゲートから電流が流れ出
る。このようにして、サブビット線SBLのチャージが
完了する前に、センス積分を開始することができる。W
Lゲートから流れ出る電流は、メインビット線MBLか
らサブビット線SBLに流れる電流に比較して十分に小
さいので、サブビット線SBLの電圧は速やかに上昇す
る。
【0060】積分期間 の積分期間開始に続いて積分期間が継続される。電荷
再配分とWLゲートからの電流の流出に伴って、入力端
9a、メインビット線MBLの電圧は徐々に下降する。
メインビット線MBLの電圧が所定のレベルより下がっ
た場合に、差動センスアンプ9は、メモリセル1から読
み出された情報の値を示す情報を出力する。
【0061】なお、メモリセルに記憶されている情報の
値が”1”である場合における半導体記憶装置100の
動作は、の積分期間開始およびの積分期間において
メモリセル1に電流が流れない(すなわち、メモリセル
1のWLゲートが「断」となる)ことを除いて、図3に
示される動作と同一である。従って、ここではその説明
を省略する。
【0062】このように、半導体記憶装置100によれ
ば、電荷再配分を利用してサブビット線SBLがプリチ
ャージされる。メモリセル1に記憶されている情報の値
が”0”である場合には、メモリセル1からグランド電
圧Vssに向かって電流が流れる。その結果、サブビット
線SBLが放電される。サブビット線SBLのこのよう
な放電は、電荷再配分が完了するのを待つことなく、サ
ブビット線SBLのプリチャージと並行して行われる。
その結果、サブビット線SBLのプリチャージとメモリ
セル1から放出された電荷の積分とに要する時間を短縮
することが可能になる。
【0063】さらに、電荷再配分に要する時間は、ほと
んど無視することができる程度に短くすることができ
る。これは、選択ゲート4aのインピーダンスと容量5
a、3aによる時定数を十分に小さく設計することが容
易だからである。例えば、選択ゲート4aとして使用さ
れるトランジスタの電流駆動能力を十分大きくとること
により、その時定数を十分に小さく設計することができ
る。このことは、メモリセル1からの情報の読み出しの
高速化に大きく貢献する。
【0064】さらに、メインビット線MBLのプリチャ
ージは、アドレスが確定する前に行うことができる。メ
インビット線MBLのプリチャージをアドレスが確定す
る前の期間に予め行っておくことにより、メモリセル1
からの情報の読み出しを高速化することができる。例え
ば、差動センスアンプ9によるセンス動作が終了してか
ら次のアドレス信号が入力されるまでの期間にメインビ
ット線MBLのプリチャージを行うようにすればよい。
これにより、みかけ上、メインビット線MBLをプリチ
ャージするためのプリチャージ期間がないかのように取
り扱うことができる。
【0065】このようにして、本発明によれば、メモリ
セル1からの情報の読み出しが高速な半導体記憶装置1
00を提供することができる。
【0066】図4は、図3との対比のために、上述した
文献に記載の従来の半導体記憶装置の動作を模式的に示
す。以下の説明では、メモリセルに記憶されている情報
の値は”0”であると仮定する。
【0067】図4において、各水槽は、メモリセルから
情報を読み出すために必要とされる各部材を示す。各水
槽の大きさは、各部材の容量値を示す。各水槽の水位
は、各部材の電圧を示す。
【0068】ここで、プリチャージ電源PR、グランド
電源GNDの容量値は無限大であると仮定し、差動セン
スアンプの一方の入力端(以下、入力端P0という)、
メインビット線MBL、サブビット線SBLの容量値は
有限であると仮定する。
【0069】入力端P0は、プリチャージゲートを介し
てプリチャージ電源PRに接続されている。メインビッ
ト線MBLは、Yゲートを介して入力端P0に接続され
ている。サブビット線SBLは、SGゲートを介してメ
インビット線MBLに接続されている。サブビット線S
BLは、SBLリセットゲートを介してグランド電源G
NDに接続されている。
【0070】また、サブビット線SBLには、WLゲー
トが接続されている。WLゲートは、メモリセルに記憶
されている情報の値が”0”であり、かつ、メモリセル
が活性化された場合に「接」となり、その他の場合には
「断」となる。
【0071】初期状態 SBLリセットゲートとが「接」となり、その他のゲー
トは「断」となる。その結果、入力端P0とメインビッ
ト線MBLとサブビット線SBLとは、グランド電源G
NDによってリセットされる。なお、メインビット線M
BLにもMBLリセットゲートがあるが、これは図示さ
れていない。
【0072】プリチャージ開始 プリチャージゲートが「接」となり、SBLリセットゲ
ートとが「断」となる。また、入力されるアドレス信号
に応じて選択されたYゲートとSGゲートとWLゲート
とが「接」となる。ここでは、図4に示されているYゲ
ート、SGゲート、WLゲートが選択されたと仮定して
いる。その結果、プリチャージ電源PRによって、入力
端P0とメインビット線MBLとサブビット線SBLと
がプリチャージされる。この時の時定数は、プリチャー
ジゲート、Yゲート、SGゲートの直列インピーダンス
と、メインビット線MBL、サブビット線SBLの並列
容量とによって決まる。一方、WLゲートから電流がグ
ランド電圧Vssに向かって流れる。しかし、WLゲート
から流れ出る電流の量はメインビット線MBLからサブ
ビット線SBLに流れ込む電流の量に比較すると小さい
ため、入力端P0、メインビット線MBLおよびサブビ
ット線SBLの電圧は徐々に上昇する。
【0073】プリチャージ完了 入力端P0、メインビット線MBLおよびサブビット線
SBLの電圧がプリチャージ電源PRの電圧まで上昇す
ると、プリチャージが完了する。
【0074】積分期間開始 プリチャージゲートが「断」になる。これにより、プリ
チャージ電源PRが、入力端P0、メインビット線MB
Lおよびサブビット線SBLから電気的に切り離され
る。プリチャージゲートが「断」になった後にセンス積
分を開始することができる。従って、プリチャージゲー
トが「断」になった時刻から積分期間が開始される。
【0075】積分期間 の積分期間開始に続いて積分期間が継続される。WL
ゲートからの電流流出に伴って、入力端P0、メインビ
ット線MBLおよびサブビット線SBLの電圧は徐々に
下降する。メインビット線MBLの電圧が所定のレベル
より下がった場合に、差動センスアンプは、メモリセル
から読み出された情報の値を示す情報を出力する。
【0076】なお、メモリセルに記憶されている情報の
値が”1”である場合における従来の半導体記憶装置の
動作は、〜の期間においてメモリセルに電流が流れ
ない(すなわち、メモリセルのWLゲートが「断」とな
る)ことを除いて、図4に示される動作と同一である。
従って、ここではその説明を省略する。
【0077】このように、従来の半導体記憶装置によれ
ば、アドレスが確定した後に、プリチャージ動作が開始
され、プリチャージ動作が完了した後に、積分動作が開
始される。従って、メモリセルから情報を読み出すのに
必要な時間は、プリチャージ時間(tPRC)と積分時
間(tInteg)とを加算した時間(すなわち、tP
RC+tInteg)となる。
【0078】これに対し、本発明の半導体記憶装置10
0によれば、サブビット線SBLのチャージと並行し
て、センス積分が行われる。従って、メモリセル1から
情報を読み出すのに必要な時間は、t(PRC+Int
eg)である(図2参照)。ここで、t(PRC+In
teg)<tPRC+tIntegである。
【0079】なお、実施の形態1では、本発明をオープ
ンビット線方式の半導体記憶装置に適用した例を示し
た。しかし、本発明の適用はこれに限定されない。例え
ば、本発明をフォールデッドビット線方式の半導体記憶
装置に適用することも可能である。
【0080】(実施の形態2)図5は、本発明の実施の
形態2の半導体記憶装置200の構成を示す。半導体記
憶装置200は、例えば、不揮発性の半導体記憶装置で
ある。
【0081】半導体記憶装置200は、入力端9a(P
0)と入力端9b(N0)とを有する差動センスアンプ
9を含む。入力端9aにはメインビット線分離ゲート1
1aを介してメインビット線MBLが接続されている。
入力端9bにはメインビット線分離ゲート11bを介し
て相補メインビット線/MBLが接続されている。
【0082】半導体記憶装置200は、入力端9a、9
bを電源電圧Vddにプリチャージするプリチャージ部
6’Gと、メインビット線MBL、相補メインビット線
/MBLを電源電圧Vddにプリチャージするプリチャー
ジ部6Gとをさらに含む。プリチャージ部6’Gは、プ
リチャージ信号/PRCに応じてオンオフされるPch
トランジスタ6’a、6’bとを含む。プリチャージ部
6Gは、プリチャージ信号/PRCに応じてオンオフさ
れるPchトランジスタ6a、6bと、イコライズトラ
ンジスタ12とを含む。
【0083】半導体記憶装置200は、メインビット線
MBL、相補メインビット線/MBLが延びる方向に配
列された複数のサブアレイ210〜240をさらに含
む。複数のサブアレイ210〜240のそれぞれは、図
1に示される情報読み出し部110aとレファレンス部
110bとを含む構成を有し、情報読み出し部110a
とレファレンス部110bとを共用する型となってい
る。
【0084】半導体記憶装置200は、差動センスアン
プ9とプリチャージ部6’G、6Gと複数のサブアレイ
210〜240とを制御する制御部340をさらに含
む。制御部340は、プリチャージ信号/PRC、リセ
ット信号RS00、RS01、選択ゲート信号SGY00〜S
GY03、SGY10〜SGY03などの図5に示される信号
を出力する。
【0085】サブアレイ210は、複数のメモリセル1
を含むメモリセルアレイ1Gと、複数のレファレンスセ
ル10を含むレファレンスセルアレイ10Gと、メイン
ビット線MBLを複数のサブビット線SBL1〜SBL2
のうちの1つに選択的に接続し、相補メインビット線/
MBLを複数の相補サブビット線/SBL1〜/SBL2
のうちの1つに選択的に接続する選択ゲート部4Gと、
サブビット線SBL1〜SBL2、相補サブビット線/S
BL1〜/SBL2を電圧Vssに予めリセットしておき、
サブビット線SBL1〜SBL2のうちの1つと相補サブ
ビット線/SBL1〜/SBL2のうちの1つとを選択的
にリセット解除するリセット部2Gとを含む。
【0086】サブアレイ220は、サブアレイ210と
同様の構成を有している。ただし、サブアレイ210に
含まれる複数のメモリセル1のそれぞれはワード線WL
1〜WLnのうち対応するワード線の電圧よって選択的に
活性化されるのに対し、サブアレイ220に含まれる複
数のメモリセル1のそれぞれはワード線WL’1〜W
L’nのうち対応するワード線の電圧よって選択的に活
性化される。また、サブアレイ210に含まれる複数の
レファレンスセル10のそれぞれはレファレンスワード
線DWL’の電圧によって選択的に活性化されるのに対
し、サブアレイ220に含まれる複数のレファレンスセ
ル10のそれぞれはレファレンスワード線DWLの電圧
によって選択的に活性化される。
【0087】なお、サブアレイ210の複数のメモリセ
ル1のうちの1つが選択される場合には、サブアレイ2
20の複数のレファレンスセル10のうちの1つが選択
される。逆に、サブアレイ220の複数のメモリセル1
のうちの1つが選択される場合には、サブアレイ210
の複数のレファレンスセル10のうちの1つが選択され
る。このように、サブアレイ210とサブアレイ220
とは互いに相補的に動作する。
【0088】サブアレイ230、240の構成は、サブ
アレイ210、220の構成と同様である。ただし、簡
単のため、サブアレイ230、240の構成は簡略化し
て図示されている。サブアレイ230、240もまた、
サブアレイ210、220と同様に、互いに相補的に動
作する。
【0089】サブビット線SBL1、SBL2のそれぞれ
には、メモリセルアレイ1Gに含まれる複数のメモリセ
ル1のうちの少なくとも1つと、レファレンスセルアレ
イ10Gに含まれる複数のレファレンスセル10のうち
の少なくとも1つとが接続されている。また、相補サブ
ビット線/SBL1、/SBL2のそれぞれには、メモリ
セルアレイ1Gに含まれる複数のメモリセル1のうちの
少なくとも1つと、レファレンスセルアレイ10Gに含
まれる複数のレファレンスセル10のうちの少なくとも
1つとが接続されている。
【0090】制御部340は、メインビット線MBLと
相補メインビット線/MBLとを電圧Vddにプリチャー
ジし、サブビット線SBL1、SBL2と相補サブビット
線SBL1、SBL2とを電圧Vssに予めリセットし、サ
ブビット線SBL1、SBL2のうちの1つと相補サブビ
ット線SBL1、SBL2のうちの1つとを選択的にリセ
ット解除した後に、メインビット線MBLにプリチャー
ジされた電荷の一部が選択的にリセット解除されたサブ
ビット線に再配分され、かつ、相補メインビット線/M
BLにプリチャージされた電荷の一部が選択的にリセッ
ト解除された相補サブビット線に再配分されるように、
プリチャージ部6Gと複数のサブアレイ210〜240
とを制御する。
【0091】なお、図5に示される例では、サブアレイ
の数は4であるが、サブアレイの数は4に限定されな
い。半導体記憶装置200は、任意の数のサブアレイを
有し得る。また、図5に示される例では、1つのサブア
レイに含まれるサブビット線、相補サブビット線の数は
2であるが、この数は2に限定されない。半導体記憶装
置200は、任意の数のサブビット線、相補サブビット
線を有し得る。
【0092】上述したようなサブアレイ構成を有する半
導体記憶装置200を実際の半導体集積回路上に実現す
ると、メインビット線MBL、サブビット線SBL1
SBL2、相補メインビット線/MBL、相補サブビッ
ト線/SBL1〜/SBL2のそれぞれは浮遊容量を有す
る。メインビット線MBLと相補メインビット線/MB
Lとを対照的にレイアウトすることにより、マスクずれ
やプロセス変動(例えば、層間膜厚変動)にかかわら
ず、メインビット線MBLの容量値Cmと相補メインビ
ット線/MBLの容量値Cm’とをほぼ同じにすること
ができる。同様にして、サブビット線SBL1〜SBL2
と相補サブビット線/SBL1〜SBL2とを対照的にレ
イアウトすることにより、マスクずれやプロセス変動
(例えば、層間膜厚変動)にかかわらず、サブビット線
SBL1〜SBL2の容量値Csと相補サブビット線/S
BL1〜SBL2の容量値Cs’とをほぼ同じにすること
ができる。
【0093】また、3次元容量抽出を行うことにより、
レイアウト段階で、容量値Cm、Csを正確に見積もるこ
とが可能である。従って、必要であれば、キャパシタを
メインビット線MBLまたはサブビット線SBLに接続
することにより、容量値Cm、Csを適切な値に調整する
ことが可能である。ここで、容量値Cmは、センスアン
プ分離トランジスタ11aから入力端9aまでの容量値
を含む値となるように設計される。
【0094】図6は、半導体記憶装置200の動作を示
す。
【0095】初期状態では、入力端9a、9b、メイン
ビット線MBL、相補メインビット線/MBLは、電源
電圧Vddにプリチャージされている。一方、サブビット
線SBL1〜SBL2、相補サブビット線/SBL1〜/
SBL2は、グランド電圧Vssにリセットされている。
【0096】チップイネーブル信号/CEの立ち下がり
エッジに応答して、プリチャージ信号/PRCが非活性
にされる。これにより、入力端9a、9b、メインビッ
ト線MBL、相補メインビット線/MBLのプリチャー
ジが終了する。
【0097】アドレス信号ADDに応じて、サブアレイ
210〜240のうち互いに相補関係にある2つのサブ
アレイが選択される。ここでは、サブアレイ210、2
20が選択されたと仮定する。さらに、アドレス信号A
DDに応じて、選択ゲート信号SGY00と、ワード線W
1と、レファレンスワード線DWLとが選択され、S
BLリセット信号RS00がハイレベルからローレベルに
遷移したと仮定する。なお、SBLリセット信号RS01
は、ハイレベルのままである。この場合には、図5にお
いて破線で囲まれたメモリセル1とレファレンスセル1
0とが選択されることとなる。
【0098】選択されたメモリセル1に対応するメイン
ビット線MBL、サブビット線SBL1の電圧の遷移
は、図6に示されるとおりである。
【0099】図6において、MBL”0”は、メモリセ
ル1に記憶されている情報の値が”0”である場合にお
けるメインビット線MBLの電圧の遷移を示す。SB
L”0”は、メモリセル1に記憶されている情報の値
が”0”である場合におけるサブビット線SBL1の電
圧の遷移を示す。MBL”1”は、メモリセル1に記憶
されている情報の値が”1”である場合におけるメイン
ビット線MBLの電圧の遷移を示す。SBL”1”は、
メモリセル1に記憶されている情報の値が”1”である
場合におけるサブビット線SBL1の電圧の遷移を示
す。
【0100】また、選択されたレファレンスセル10に
対応する相補メインビット線/MBL、相補サブビット
線SBL2の電圧の遷移は、図6に示されるとおりであ
る。
【0101】図6において、/MBLは、相補メインビ
ット線/MBLの電圧の遷移を示す。/SBLは、相補
サブビット線/SBL1の電圧の遷移を示す。
【0102】半導体記憶装置200によっても、実施の
形態1の半導体記憶装置100によって得られる効果と
同様の効果を得ることができる。
【0103】実施の形態2では、SBLリセット信号が
ハイレベルからローレベルに遷移することにより、選択
されたサブビット線(例えば、サブビット線SBL1
のリセット状態が解除された場合でも、そのサブビット
線に隣接するサブビット線(例えば、サブビット線SB
2)のリセット状態は解除されない。このように、メ
インビット線から電荷が再分配されたサブビット線に隣
接するサブビット線のリセット状態を維持することによ
り、隣接するサブビット線に接続されたメモリセル1の
記憶状態による影響を受けないようにすることができ
る。同様に、相補メインビット線から電荷が再分配され
た相補サブビット線に隣接する相補サブビット線のリセ
ット状態を維持することにより、隣接する相補サブビッ
ト線に接続されたメモリセル1の記憶状態による影響を
受けないようにすることができる。
【0104】なお、選択されたサブビット線のリセット
状態が解除された場合に、その選択されたサブビット線
に隣接し、かつ、リセット状態が解除されないサブビッ
ト線の数は1本に限定されない。その選択されたサブビ
ット線に隣接し、かつ、リセット状態が解除されないサ
ブビット線の数は、2以上の任意の整数であり得る。
【0105】同様に、選択された相補サブビット線のリ
セット状態が解除された場合に、その選択された相補サ
ブビット線に隣接し、かつ、リセット状態が解除されな
い相補サブビット線の数は1本に限定されない。その選
択された相補サブビット線に隣接し、かつ、リセット状
態が解除されない相補サブビット線の数は、2以上の任
意の整数であり得る。
【0106】例えば、図5には1セットのセンス系しか
示されていないが、複数セットのセンス系を配置する場
合には、選択されたサブビット線の両側に隣接する2本
のサブビット線のリセット状態が維持され、選択された
相補サブビット線の両側に隣接する2本の相補サブビッ
ト線のリセット状態が維持される。
【0107】なお、上述したすべての実施の形態におい
て、メモリセル1は、任意のタイプのメモリセルであり
得る。例えば、メモリセル1は、NOR型1TRフラッ
シュセルであってもよいし、Split型フラッシュセ
ルであってもよい。また、本発明をマスクROMなどの
他のタイプの不揮発性メモリに適用することも可能であ
る。これにより、メモリセルからの情報の読み出しが高
速な不揮発性メモリを得ることができる。
【0108】また、上述したすべての実施の形態におい
て、レファレンスセルは、サブビット線側(または相補
サブビット線側)に配置されている。しかし、本発明は
このような配置には限定されない。レファレンスセル
は、メインビット線側(または相補メインビット線側)
に配置されていてもよい。このような配置によっても上
述した効果と同様の効果が得られることは明らかであ
る。
【0109】さらに、メモリセルが接続されているメイ
ンビット線またはサブビット線に、そのメモリセルに流
れる電流の1/2程度の電流を流し込む能力を有するレ
ファレンスセルを接続するようにしてもよい。このよう
な構成によっても上述した効果と同様の効果が得られる
ことは明らかである。
【0110】
【発明の効果】本発明の半導体記憶装置によれば、第1
の入力端とメインビット線とを第1の電圧にプリチャー
ジし、サブビット線を第2の電圧にリセットした後に、
第1の入力端とメインビット線にプリチャージされた電
荷の一部がサブビット線に再配分される。これにより、
メモリセルからの情報の読み出しが高速な半導体記憶装
置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態1の半導体記憶装置100
の構成を示す図である。
【図2】半導体記憶装置100の動作を示すタイミング
チャートである。
【図3】半導体記憶装置100の動作を模式的に示す図
である。
【図4】従来の半導体記憶装置の動作を模式的に示す図
である。
【図5】本発明の実施の形態2の半導体記憶装置200
の構成を示す図である。
【図6】半導体記憶装置200の動作を示すタイミング
チャートである。
【符号の説明】
1 メモリセル 2a、2b Nchトランジスタ 3a、3b 容量 4a、4b 選択ゲート 5a、5b 容量 6a、6b Pchトランジスタ 9 差動センスアンプ 10 レファレンスセル 100 半導体記憶装置 110a 情報読み出し部 110b レファレンス部 120a、120b プリチャージ部 130a、130b リセット部

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 第1の入力端と第2の入力端とを有し、
    前記第1の入力端の電圧と前記第2の入力端の電圧との
    差をセンスする差動センスアンプと、 メモリセルから読み出された情報に応じて変動する電圧
    を前記第1の入力端に供給する情報読み出し部と、 レファレンス電圧を前記第2の入力端に供給するレファ
    レンス部と、 前記差動センスアンプと前記情報読み出し部と前記レフ
    ァレンス部とを制御する制御部とを備え、 前記情報読み出し部は、 前記第1の入力端に接続されたメインビット線と、 選択ゲートを介して前記メインビット線に接続されたサ
    ブビット線と、 前記サブビット線に接続され、ワード線の電圧に応じて
    選択的に活性化されるメモリセルと、 前記第1の入力端と前記メインビット線とを第1の電圧
    にプリチャージするプリチャージ部と、 前記サブビット線を前記第1の電圧より低い第2の電圧
    にリセットするリセット部と、 を含み、 前記制御部は、前記第1の入力端と前記メインビット線
    とを前記第1の電圧にプリチャージし、前記サブビット
    線を前記第2の電圧にリセットした後に、前記第1の入
    力端と前記メインビット線にプリチャージされた電荷の
    一部が前記サブビット線に再配分されるように、前記プ
    リチャージ部と前記リセット部と前記選択ゲートとを制
    御する、半導体記憶装置。
  2. 【請求項2】 前記情報読み出し部は、 前記メインビット線に接続された第1の容量と、 前記サブビット線に接続された第2の容量とをさらに備
    えている、請求項1に記載の半導体記憶装置。
  3. 【請求項3】 前記第1の入力端と前記メインビット線
    にプリチャージされた前記電荷の再配分後のサブビット
    線の電圧は、1V程度以下である、請求項1に記載の半
    導体記憶装置。
  4. 【請求項4】 前記レファレンス部は、 前記第2の入力端に接続された相補メインビット線と、 前記第2の入力端と前記メインビット線とを第3の電圧
    にプリチャージするプリチャージ部とを備えており、 前記第3の電圧は、前記第1の電圧に所定の比率を掛け
    ることによって得られる電圧に等しい、請求項1に記載
    の半導体記憶装置。
  5. 【請求項5】 前記レファレンス部は、前記メモリセル
    の電流能力のほぼ半分の電流能力を有するレファレンス
    セルを用いて前記レファレンス電圧を出力する、請求項
    1に記載の半導体記憶装置。
  6. 【請求項6】 第1の入力端と第2の入力端とを有し、
    前記第1の入力端の電圧と前記第2の入力端の電圧との
    差をセンスする差動センスアンプと、 前記第1の入力端に接続されたメインビット線と、 前記第2の入力端に接続された相補メインビット線と、 前記メインビット線と前記相補メインビット線とを第1
    の電圧にプリチャージするプリチャージ部と、 前記メインビット線および前記相補メインビット線が延
    びる方向に配列された複数のサブアレイと、 前記差動センスアンプと前記プリチャージ部と前記複数
    のサブアレイとを制御する制御部とを備え、 前記複数のサブアレイのそれぞれは、 前記メインビット線を複数のサブビット線のうちの1つ
    に選択的に接続し、前記相補メインビット線を複数の相
    補サブビット線のうちの1つに選択的に接続する選択ゲ
    ート部と、 前記複数のサブビット線を前記第1の電圧より低い第2
    の電圧にリセットし、前記複数のサブビット線のうちの
    1つを選択的にリセット解除し、前記複数の相補サブビ
    ット線を前記第2の電圧にリセットし、前記複数の相補
    サブビット線のうちの1つを選択的にリセット解除する
    リセット部と、 複数のメモリセルを含むメモリセルアレイと、 複数のレファレンスセルを含むレファレンスセルアレイ
    とを含み、 前記複数のメモリセルのそれぞれは、複数のワード線の
    うち対応するワード線の電圧に応じて選択的に活性化さ
    れ、前記複数のレファレンスセルのそれぞれは、レファ
    レンスワード線の電圧に応じて選択的に活性化され、 前記複数のサブビット線のそれぞれには、前記複数のメ
    モリセルのうちの少なくとも1つと前記複数のレファレ
    ンスセルのうちの少なくとも1つとが接続され、 前記複数の相補サブビット線のそれぞれには、前記複数
    のメモリセルのうちの少なくとも1つと前記複数のレフ
    ァレンスセルのうちの少なくとも1つとが接続され、 前記制御部は、前記メインビット線と前記相補メインビ
    ット線とを前記第1の電圧にプリチャージし、前記複数
    のサブビット線と前記複数の相補サブビット線とを前記
    第2の電圧に予めリセットしておき、前記複数のサブビ
    ット線のうちの1つと前記複数の相補サブビット線のう
    ちの1つとを選択的にリセット解除した後に、前記メイ
    ンビット線にプリチャージされた電荷の一部が前記リセ
    ット解除された前記サブビット線に再配分され、かつ、
    前記相補メインビット線にプリチャージされた電荷の一
    部が前記リセット解除された前記相補サブビット線に再
    配分されるように、前記プリチャージ部と前記複数のサ
    ブアレイとを制御する、半導体記憶装置。
  7. 【請求項7】 前記制御部は、前記メインビット線から
    電荷が再分配された前記サブビット線に隣接する少なく
    とも1つのサブビット線のリセット状態を維持し、か
    つ、前記相補メインビット線から電荷が再配分された前
    記相補サブビット線に隣接する少なくとも1つの相補サ
    ブビット線のリセット状態を維持するように、前記複数
    のサブアレイを制御する、請求項6に記載の半導体記憶
    装置。
  8. 【請求項8】 第1の入力端と第2の入力端とを有し、
    前記第1の入力端の電圧と前記第2の入力端の電圧との
    差をセンスする差動センスアンプと、 前記第1の入力端に接続されたメインビット線と、 前記第2の入力端に接続された相補メインビット線と、 前記メインビット線と前記相補メインビット線とを第1
    の電圧にプリチャージするプリチャージ部と、 前記メインビット線および前記相補メインビット線が延
    びる方向に配列された複数のサブアレイと、 前記差動センスアンプと前記プリチャージ部と前記複数
    のサブアレイとを制御する制御部とを備え、 前記複数のサブアレイのそれぞれは、 前記メインビット線を複数のサブビット線のうちの1つ
    に選択的に接続し、前記相補メインビット線を複数の相
    補サブビット線のうちの1つに選択的に接続する選択ゲ
    ート部と、 前記複数のサブビット線を前記第1の電圧より低い第2
    の電圧にリセットし、前記複数のサブビット線のうちの
    1つを選択的にリセット解除し、前記複数の相補サブビ
    ット線を前記第2の電圧にリセットし、前記複数の相補
    サブビット線のうちの1つを選択的にリセット解除する
    リセット部と、 複数のメモリセルを含むメモリセルアレイとを含み、 前記複数のメモリセルのそれぞれは、複数のワード線の
    うち対応するワード線の電圧に応じて選択的に活性化さ
    れ、 前記複数のサブビット線のそれぞれには、前記複数のメ
    モリセルのうちの少なくとも1つが接続され、 前記複数の相補サブビット線のそれぞれには、前記複数
    のメモリセルのうちの少なくとも1つが接続され、 前記制御部は、前記メインビット線と前記相補メインビ
    ット線とを前記第1の電圧にプリチャージし、前記複数
    のサブビット線と前記複数の相補サブビット線とを前記
    第2の電圧に予めリセットしておき、前記複数のサブビ
    ット線のうちの1つと前記複数の相補サブビット線のう
    ちの1つとを選択的にリセット解除した後に、前記メイ
    ンビット線にプリチャージされた電荷の一部が前記リセ
    ット解除された前記サブビット線に再配分され、かつ、
    前記相補メインビット線にプリチャージされた電荷の一
    部が前記リセット解除された前記相補サブビット線に再
    配分されるように、前記プリチャージ部と前記複数のサ
    ブアレイとを制御する、半導体記憶装置。
  9. 【請求項9】 前記制御部は、前記メインビット線から
    電荷が再分配された前記サブビット線に隣接する少なく
    とも1つのサブビット線のリセット状態を維持し、か
    つ、前記相補メインビット線から電荷が再配分された前
    記相補サブビット線に隣接する少なくとも1つの相補サ
    ブビット線のリセット状態を維持するように、前記複数
    のサブアレイを制御する、請求項8に記載の半導体記憶
    装置。
JP34930199A 1986-02-21 1999-12-08 半導体記憶装置 Pending JP2001167591A (ja)

Priority Applications (7)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP34930199A JP2001167591A (ja) 1999-12-08 1999-12-08 半導体記憶装置
CN00803559A CN1340198A (zh) 1999-12-08 2000-12-07 半导体存储设备
KR10-2001-7010026A KR100395582B1 (ko) 1999-12-08 2000-12-07 반도체 기억 장치
US09/913,010 US6449201B1 (en) 1986-02-21 2000-12-07 Semiconductor memory device having a hierarchical bit line architecture
PCT/JP2000/008685 WO2001043140A1 (fr) 1999-12-08 2000-12-07 Dispositif de stockage a semi-conducteur
EP00979993A EP1152433A4 (en) 1999-12-08 2000-12-07 SEMICONDUCTOR MEMORY
TW089126216A TW487917B (en) 1999-12-08 2000-12-08 Semiconductor memory device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP34930199A JP2001167591A (ja) 1999-12-08 1999-12-08 半導体記憶装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2001167591A true JP2001167591A (ja) 2001-06-22

Family

ID=18402850

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP34930199A Pending JP2001167591A (ja) 1986-02-21 1999-12-08 半導体記憶装置

Country Status (7)

Country Link
US (1) US6449201B1 (ja)
EP (1) EP1152433A4 (ja)
JP (1) JP2001167591A (ja)
KR (1) KR100395582B1 (ja)
CN (1) CN1340198A (ja)
TW (1) TW487917B (ja)
WO (1) WO2001043140A1 (ja)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6621744B2 (en) 2001-05-09 2003-09-16 Matshushita Electric Industrial Co., Ltd. Readable semiconductor memory device
WO2004077449A1 (ja) * 2003-02-25 2004-09-10 Rohm Co., Ltd. 半導体記憶装置
US7405959B2 (en) 2005-12-06 2008-07-29 Seiko Epson Corporation Ferroelectric memory device
JP2010123987A (ja) * 2010-01-14 2010-06-03 Hitachi Ltd 半導体装置
JP2012133847A (ja) * 2010-12-22 2012-07-12 Lapis Semiconductor Co Ltd 不揮発性記憶装置
JP2022060493A (ja) * 2018-02-27 2022-04-14 ラピスセミコンダクタ株式会社 半導体装置及び半導体メモリのデータ読出方法

Families Citing this family (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003157689A (ja) * 2001-11-20 2003-05-30 Hitachi Ltd 半導体装置及びデータプロセッサ
JP2003242793A (ja) * 2002-02-15 2003-08-29 Matsushita Electric Ind Co Ltd 不揮発性半導体記憶装置及びそのデータ読み出し方法
US6788583B2 (en) * 2002-12-02 2004-09-07 Advanced Micro Devices, Inc. Pre-charge method for reading a non-volatile memory cell
JP2005116106A (ja) * 2003-10-09 2005-04-28 Elpida Memory Inc 半導体記憶装置とその製造方法
KR100574489B1 (ko) * 2004-04-12 2006-04-27 주식회사 하이닉스반도체 반도체 메모리 장치의 내부전압 발생회로
JP4836487B2 (ja) * 2005-04-28 2011-12-14 ルネサスエレクトロニクス株式会社 不揮発性半導体記憶装置
US7561472B2 (en) * 2006-09-11 2009-07-14 Micron Technology, Inc. NAND architecture memory with voltage sensing
JP2008130107A (ja) * 2006-11-16 2008-06-05 Matsushita Electric Ind Co Ltd 半導体記憶装置
US7460423B2 (en) * 2007-01-05 2008-12-02 International Business Machines Corporation Hierarchical 2T-DRAM with self-timed sensing
US7460387B2 (en) 2007-01-05 2008-12-02 International Business Machines Corporation eDRAM hierarchical differential sense amp
US7471546B2 (en) * 2007-01-05 2008-12-30 International Business Machines Corporation Hierarchical six-transistor SRAM
US7499312B2 (en) * 2007-01-05 2009-03-03 International Business Machines Corporation Fast, stable, SRAM cell using seven devices and hierarchical bit/sense line
US8238168B2 (en) 2010-04-30 2012-08-07 International Business Machines Corporation VDD pre-set of direct sense DRAM
US8958256B2 (en) * 2012-04-10 2015-02-17 Micron Technology, Inc. Apparatuses and methods for improved memory operation times
KR102329066B1 (ko) * 2014-02-28 2021-11-18 가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼 반도체 장치 및 그 구동 방법, 및 전자 기기
JP2014142994A (ja) * 2014-04-02 2014-08-07 Ps4 Luxco S A R L センスアンプ回路及び半導体記憶装置
US10991418B2 (en) * 2017-03-06 2021-04-27 Zentel Japan Corporation Semiconductor memory device comprising an interface conforming to JEDEC standard and control device therefor
CN109493906A (zh) * 2018-12-19 2019-03-19 珠海博雅科技有限公司 一种差分快速读取电路、存储芯片及存储器

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4654831A (en) * 1985-04-11 1987-03-31 Advanced Micro Devices, Inc. High speed CMOS current sense amplifier
JPH0770235B2 (ja) * 1988-06-24 1995-07-31 株式会社東芝 不揮発性メモリ回路装置
JP2637314B2 (ja) * 1991-08-30 1997-08-06 株式会社東芝 不揮発性メモリ回路
KR100307602B1 (ko) * 1993-08-30 2001-12-15 가나이 쓰도무 반도체집적회로장치및그제조방법
DE69621323T2 (de) * 1995-02-10 2002-09-05 Micron Technology Inc Schneller leseverstärker für einen flash-speicher
JP3517489B2 (ja) * 1995-09-04 2004-04-12 株式会社日立製作所 不揮発性半導体記憶装置
JP3581207B2 (ja) * 1996-02-13 2004-10-27 株式会社東芝 不揮発性半導体メモリ
JP3890647B2 (ja) * 1997-01-31 2007-03-07 ソニー株式会社 不揮発性半導体記憶装置

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6621744B2 (en) 2001-05-09 2003-09-16 Matshushita Electric Industrial Co., Ltd. Readable semiconductor memory device
WO2004077449A1 (ja) * 2003-02-25 2004-09-10 Rohm Co., Ltd. 半導体記憶装置
US7263012B2 (en) 2003-02-25 2007-08-28 Rohm Co., Ltd. Semiconductor storage device
US7405959B2 (en) 2005-12-06 2008-07-29 Seiko Epson Corporation Ferroelectric memory device
JP2010123987A (ja) * 2010-01-14 2010-06-03 Hitachi Ltd 半導体装置
JP2012133847A (ja) * 2010-12-22 2012-07-12 Lapis Semiconductor Co Ltd 不揮発性記憶装置
JP2022060493A (ja) * 2018-02-27 2022-04-14 ラピスセミコンダクタ株式会社 半導体装置及び半導体メモリのデータ読出方法
JP7236574B2 (ja) 2018-02-27 2023-03-09 ラピスセミコンダクタ株式会社 半導体装置及び半導体メモリのデータ読出方法

Also Published As

Publication number Publication date
EP1152433A1 (en) 2001-11-07
CN1340198A (zh) 2002-03-13
KR20010108187A (ko) 2001-12-07
EP1152433A4 (en) 2006-11-29
WO2001043140A1 (fr) 2001-06-14
US20020136067A1 (en) 2002-09-26
KR100395582B1 (ko) 2003-08-21
US6449201B1 (en) 2002-09-10
TW487917B (en) 2002-05-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2001167591A (ja) 半導体記憶装置
JP4922932B2 (ja) 半導体装置およびその制御方法
US6055200A (en) Variable test voltage circuits and methods for ferroelectric memory devices
US10249373B2 (en) Circuit and method for reading a memory cell of a non-volatile memory device
US7613057B2 (en) Circuit and method for a sense amplifier
JPH08227586A (ja) 集積回路メモリ装置
JPH08512164A (ja) Rom、epromおよびeepromのための接地されたメモリコア
KR102231945B1 (ko) 커플링 노이즈가 감소된 비휘발성 메모리 장치 및 그 구동 방법
US20080239825A1 (en) Floating gate memory device with improved reference current generation
US7616471B2 (en) Ferroelectric memory device
JP3573341B2 (ja) 半導体記憶装置
US5459694A (en) Nonvolatile storage apparatus with folded bit line structure
KR101317874B1 (ko) 불휘발성 기억장치 및 그 판독방법
US20180096718A1 (en) Memory device compensating for variation in trip voltage and read method thereof
JPH10241386A (ja) 半導体記憶装置
US6295223B1 (en) Ferroelectric random access memory with a memory with a stable sensing margin
US11087825B2 (en) Semiconductor memory device for reducing snapback current of non-volatile memory during read operation
WO2019087769A1 (ja) 抵抗変化型メモリ装置の読み出し回路及びその読み出し方法
JP3204799B2 (ja) 半導体メモリ装置
JP6259889B1 (ja) 半導体記憶装置
JP2006092704A (ja) 強誘電体メモリ装置
JP3981354B2 (ja) 強誘電体メモリ装置
JP4163473B2 (ja) 不揮発性半導体記憶装置
JPH10106266A (ja) 半導体記憶装置
EP1014380A1 (en) Self boosted wordline

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20040312

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20060721

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20070309