JP2001273779A - Semiconductor memory - Google Patents

Semiconductor memory

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JP2001273779A JP2000089385A JP2000089385A JP2001273779A JP 2001273779 A JP2001273779 A JP 2001273779A JP 2000089385 A JP2000089385 A JP 2000089385A JP 2000089385 A JP2000089385 A JP 2000089385A JP 2001273779 A JP2001273779 A JP 2001273779A
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To eliminate a main cause of generating an error read-out data caused by dispersion of coupling capacitor between an upper side bit line and a lower side bit line. SOLUTION: This device is provided with switches S1A, S2B short-circuiting a bit line BL0 of a data side of upper bit lines BL0, BBL0 and a bit line BBL1 of a reference side of lower bit lines BL1, BBL1 in accordance with activation of a control signal A0, a switch S2 connecting/cutting off the bit lines BL0, BBL0 and a sense amplifier SA0 in accordance with activation/non-activation of a control signal B0, and a switch S3 connecting/cutting off the bit lines BL0, BBL0 and the bit lines BL1, BBL1 in accordance with activation/non- activation of a control signal C0.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[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1つのメモリセルが2ビット以上を保持する多
値メモリセルから成る半導体記憶装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor memory device, and more particularly, to a semiconductor memory device comprising a multi-level memory cell in which one memory cell holds two or more bits.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、半導体記憶装置の小型化を図るべ
く、1つのメモリセルに多ビットの情報を蓄積できる多
値メモリが開発されている。この多値メモリには、EE
PROMにおいて、メモリセルのしきい値を多段階に変
化させ、1つのメモリセルに1ビット以上の情報(デー
タ)を格納可能とするもの、ダイナミック型半導体記憶
装置(DRAM)において、メモリの蓄積する電荷を多
段階に分けて、1つのメモリセルに1ビット以上のデー
タを格納可能とするもの等、種々の方式がある。
2. Description of the Related Art In recent years, in order to reduce the size of a semiconductor memory device, a multi-valued memory capable of storing multi-bit information in one memory cell has been developed. This multi-valued memory has EE
In a PROM, a threshold value of a memory cell is changed in multiple stages so that one or more bits of information (data) can be stored in one memory cell. In a dynamic semiconductor memory device (DRAM), a memory is stored. There are various schemes such as one in which charge is divided into multiple stages and one or more bits of data can be stored in one memory cell.

【0003】そして、これら多値メモリセルを用いた半
導体記憶装置は、1つのメモリセルに1ビットのデータ
しか格納できなかったセル、すなわち1ビットセルから
成る一般的な記憶装置に比べてメモリセル数を減少させ
ることができ、従って、記憶装置、ひいては記憶装置を
1構成要素とする半導体装置の小型化を可能とするとい
うものである。
A semiconductor memory device using these multi-valued memory cells has a smaller number of memory cells than a cell in which only one bit of data can be stored in one memory cell, that is, a general memory device consisting of one bit cell. Therefore, it is possible to reduce the size of the storage device, and furthermore, the semiconductor device including the storage device as one component.

【0004】しかしながら、多値セルを用いた半導体記
憶装置では、そのセルの特異性から、一般的な1ビット
セルを駆動する回路構成と異なる回路構成を必要とす
る。
However, a semiconductor memory device using a multi-level cell requires a circuit configuration different from a general circuit configuration for driving a 1-bit cell due to the specificity of the cell.

【0005】例えば、2値メモリセルを用いたDRAM
である特開平9−282891号公報(文献1)記載の
従来の半導体記憶装置は、1つのビット線当たり2つの
センスアンプを必要とし、2ビットのデータを読み出す
場合は、所定のカップリング容量を用いて読み出してい
た。
For example, a DRAM using a binary memory cell
The conventional semiconductor memory device described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-282891 (Document 1) requires two sense amplifiers for one bit line, and requires a predetermined coupling capacity when reading 2-bit data. And read it out.

【0006】文献1記載の従来の半導体記憶装置を簡略
化して回路図で示す図8を参照すると、この従来の半導
体記憶装置は、2値メモリセルCLと、上位ビット及び
下位ビットの各々の読出用の相補の2対のビット線
(対、以下特に限定しない限り省略)BL0,BBL0
及びBL1,BBL1と、1つのワード線WLと、ビッ
ト線BL0,BBL0に接続した上位ビット用のセンス
アンプSA0と、ビット線BL1,BBL1に接続した
下位ビット用のセンスアンプSA1と、制御信号C0の
活性化/不活性化に応答して導通/遮断し上位側ビット
線BL0,BBL0と下位側ビット線BL1,BBL1
とを切り離すするスイッチS3とを備える。
Referring to FIG. 8 which is a simplified circuit diagram of the conventional semiconductor memory device described in Document 1, this conventional semiconductor memory device has a binary memory cell CL and reading of upper bits and lower bits. Complementary bit lines (pairs, hereinafter omitted unless otherwise specified) BL0, BBL0
, BL1, BBL1, one word line WL, an upper bit sense amplifier SA0 connected to the bit lines BL0, BBL0, a lower bit sense amplifier SA1, connected to the bit lines BL1, BBL1, and a control signal C0. In response to the activation / inactivation of the bit lines, conducts / blocks the upper bit lines BL0, BBL0 and the lower bit lines BL1, BBL1.
And a switch S3 for disconnecting the switch.

【0007】また、上位及び下位の各ビット線の正相側
(以下データ側)と補相側(以下レファレンス側)間を
たすきがけで、すなわち、ビット線BL0とBBL1及
びビット線BBL0とBL1とを結合するためのカップ
リング容量Ccを有する。
Also, there is a clearance between the positive phase side (hereinafter referred to as data side) and the complementary phase side (hereinafter referred to as reference side) of each of the upper and lower bit lines, that is, the bit lines BL0 and BBL1 and the bit lines BBL0 and BL1. Are coupled to each other.

【0008】次に、図8及び各部動作波形をタイムチャ
ートで示す図9を参照して、従来の半導体記憶装置にお
いて、メモリセルCLに2進数の2ビットのデータ“1
0”が記憶されている場合の読み出し動作について説明
すると、まず、上位側ビット線BL0,BBL0と下位
側ビット線BL1,BBL1の各々を所定電位にプリチ
ャージしておく。この時制御信号C0は活性化してお
り、スイッチS3は導通状態であり、ビット線BL0と
BL1及びBBL0とBBL1は電気的に接続されてい
る。
Next, referring to FIG. 8 and FIG. 9 showing a time chart of operation waveforms of respective parts, in a conventional semiconductor memory device, binary 2-bit data "1" is stored in a memory cell CL.
The read operation when "0" is stored will be described. First, each of the upper bit lines BL0 and BBL0 and the lower bit lines BL1 and BBL1 is precharged to a predetermined potential. At this time, the control signal C0 is The switch S3 is activated, and the switch S3 is conductive, and the bit lines BL0 and BL1 and BBL0 and BBL1 are electrically connected.

【0009】次に、メモリセルCLからの多値データ
“10”を2台のセンスアンプSA0とSA1でそれぞ
れセンスする。ワード線WLが活性化され、ビット線B
L0、BL1に多値データ“10”対応のデータ信号の
出力後、制御信号C0を不活性化してスイッチS3を遮
断し、領域100と200を分離する。センスアンプS
A0は、ビット線BL0に読み出された上位ビットのデ
ータ“1”対応のデータ信号をセンスし、ビット線対B
L0,BBL0をフルスイングする。
Next, multi-value data "10" from the memory cell CL is sensed by two sense amplifiers SA0 and SA1, respectively. The word line WL is activated and the bit line B
After outputting the data signals corresponding to the multi-level data "10" to L0 and BL1, the control signal C0 is inactivated and the switch S3 is cut off to separate the regions 100 and 200. Sense amplifier S
A0 senses the data signal corresponding to the data “1” of the higher-order bit read to the bit line BL0, and outputs the bit line pair B
Full swing of L0 and BBL0.

【0010】このとき、カップリング容量Ccにより、
下位ビット側のビット線BL1,BBL1の電位が変動
する。この例の2ビットデータ“10”の場合は、下位
ビット側のビット線BL1,BBL1の電位がデータ側
とレファレンス側で反転し、“0”データを読み出す。
At this time, due to the coupling capacitance Cc,
The potential of the bit lines BL1 and BBL1 on the lower bit side fluctuates. In the case of 2-bit data “10” in this example, the potentials of the bit lines BL1 and BBL1 on the lower bit side are inverted on the data side and the reference side, and “0” data is read.

【0011】このとき、カップリング容量Ccのばらつ
きが大きいと、電位が反転した後の下位ビット側のビッ
ト線BL1,BBL1の信号量が減少することになる。
このため、読み出しデータの値が不確実となり、エラー
の発生要因となっていた。しかしながら、カップリング
容量Ccの容量値をばらつき無く製造することは、実際
に困難であった。
At this time, if the variation in the coupling capacitance Cc is large, the signal amount of the bit lines BL1 and BBL1 on the lower bit side after the potential is inverted will decrease.
For this reason, the value of the read data becomes uncertain, which is a cause of an error. However, it was actually difficult to manufacture the capacitance value of the coupling capacitance Cc without variation.

【0012】[0012]

【発明が解決しようとする課題】上述した従来の半導体
記憶装置は、上位側ビットの値と下位側ビットと値が相
互に反転値の場合、上位側ビット線と下位側ビット線と
の間のカップリング容量のばらつきが大きいと、電位が
反転した後の下位ビット側のビット線対の信号量が減少
することにより、読出データのエラー発生要因となる
が、上記カップリング容量のばらつきをなくすよう製造
することは困難であるという欠点があった。
In the conventional semiconductor memory device described above, when the value of the upper bit and the value of the lower bit are mutually inverted values, the voltage between the upper bit line and the lower bit line is reduced. If the variation in the coupling capacitance is large, the signal amount of the bit line pair on the lower bit side after the potential inversion is reduced, thereby causing an error in the read data, but the variation in the coupling capacitance should be eliminated. There was a drawback that it was difficult to manufacture.

【0013】本発明の目的は、上位側ビット線と下位側
ビット線との間のカップリング容量のばらつきに影響さ
れることなく電位が反転した後の下位ビット側のビット
線対の信号量を安定に保持することにより、読み出しデ
ータのエラー発生要因を除去した半導体記憶装置を提供
することにある。
An object of the present invention is to reduce the signal amount of a bit line pair on a lower bit side after a potential is inverted without being affected by a variation in coupling capacitance between an upper bit line and a lower bit line. It is an object of the present invention to provide a semiconductor memory device in which a factor causing an error in read data is eliminated by holding the data stably.

【0014】[0014]

【課題を解決するための手段】第1の発明の半導体記憶
装置は、1つのメモリセルに2ビットの情報を記憶でき
る2値メモリセルと、この2値メモリセルから上位ビッ
トのデータ及び下位ビットのデータを読み出すためのデ
ータ側及びレファレンス側の各々のビット線から成る上
位ビット線対及び下位ビット線対とを有し、前記上位ビ
ット線対及び下位ビット線対にそれぞれ接続され前記2
値メモリセルから読み出した前記上位ビットのデータ及
び下位ビットのデータに対応する信号をそれぞれ複数個
のスイッチを介して上位ビット用及び下位ビット用の2
つのセンスアンプによりセンスする多値DRAM型の半
導体記憶装置において、第1の制御信号の活性化に応答
して前記上位ビット線対のデータ側のビット線と前記下
位ビット線対のレファレンス側のビット線とを短絡する
第1のスイッチと、第2の制御信号の活性化/非活性化
に応答して前記上位ビット線対と前記上位ビット用のセ
ンスアンプとを接続/遮断する第2のスイッチと、第3
の制御信号の活性化/非活性化に応答して前記上位及び
下位のビット線対同士を接続/遮断する第3のスイッチ
とを備え、前記第2及び第3のスイッチを接続して前記
上位ビットのデータの読み取り後前記第3のスイッチを
遮断して前記上位ビット線対と前記下位ビット線対とを
分離させ、前記下位ビットのデータを読み取る前に前記
第1のスイッチを接続して前記上位ビット線対のデータ
側のビット線と前記下位ビット線対のレファレンス側の
ビット線とを短絡することにより前記下位ビット線対の
レベルを変化させることを特徴とするものである。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a semiconductor memory device including: a binary memory cell capable of storing two bits of information in one memory cell; upper bit data and lower bit from the binary memory cell; And an upper bit line pair and a lower bit line pair each comprising a data side bit line and a reference side bit line for reading the data.
The signals corresponding to the upper bit data and the lower bit data read from the value memory cell are passed through a plurality of switches, respectively, to the two bits for the upper bit and the lower bit.
In a multi-level DRAM type semiconductor memory device sensed by two sense amplifiers, a bit line on the data side of the upper bit line pair and a bit on the reference side of the lower bit line pair in response to activation of a first control signal. And a second switch for connecting / disconnecting the upper bit line pair and the upper bit sense amplifier in response to activation / deactivation of a second control signal. And the third
And a third switch for connecting / disconnecting the upper and lower bit line pairs in response to activation / deactivation of the control signal. After reading the bit data, the third switch is turned off to separate the upper bit line pair and the lower bit line pair, and the first switch is connected before reading the lower bit data to connect the first switch. The level of the lower bit line pair is changed by short-circuiting the bit line on the data side of the upper bit line pair and the bit line on the reference side of the lower bit line pair.

【0015】また、前記第1,第2及び第3のスイッチ
で囲まれる第1の領域の前記上位ビット線対を含む配線
の第1の浮遊容量と前記下位ビット線対の属する第2の
領域の前記下位ビット線対を含む配線の第2の浮遊容量
と、前記メモリセルの容量の間に所定の関係が成立する
ように前記第1,第2及び第3のスイッチの配置を行う
ことを特徴としても良い。
Further, a first floating capacitance of a wiring including the upper bit line pair in a first region surrounded by the first, second, and third switches and a second region to which the lower bit line pair belongs. The first, second and third switches are arranged so that a predetermined relationship is established between a second floating capacitance of a wiring including the lower bit line pair and a capacitance of the memory cell. It may be a feature.

【0016】第2の発明の半導体記憶装置は、1つのメ
モリセルに2ビットの情報を記憶できる2値メモリセル
と、この2値メモリセルから上位ビットのデータ及び下
位ビットのデータを読み出すためのデータ側及びレファ
レンス側の各々のビット線から成る上位ビット線対及び
下位ビット線対とを有し、前記上位ビット線対及び下位
ビット線対にそれぞれ接続され前記2値メモリセルから
読み出した前記上位ビットのデータ及び下位ビットのデ
ータに対応する信号をそれぞれ複数個のスイッチを介し
て上位ビット用及び下位ビット用の2つのセンスアンプ
によりセンスする多値DRAM型の半導体記憶装置にお
いて、第1の制御信号の活性化に応答して前記上位ビッ
ト線対のデータ側のビット線と前記下位ビット線対のレ
ファレンス側のビット線とを短絡する第1のスイッチ
と、第2の制御信号の活性化/非活性化に応答して前記
上位ビット線対と前記上位ビット用のセンスアンプとを
接続/遮断する第2のスイッチと、第3の制御信号の活
性化/非活性化に応答して前記上位及び下位のビット線
対同士を接続/遮断する第3のスイッチとを備え、前記
第2及び第3のスイッチを接続して前記下位ビットのデ
ータの読み取り後前記第3のスイッチを遮断して前記上
位ビット線対と前記下位ビット線対とを分離させ、前記
上位ビットのデータを読み取る前に前記第1のスイッチ
を接続して前記上位ビット線対のデータ側のビット線と
前記下位ビット線対のレファレンス側のビット線とを短
絡することにより前記上位ビット線対のレベルを変化さ
せることを特徴とするものである。
According to a second aspect of the present invention, there is provided a semiconductor memory device capable of storing two-bit information in one memory cell, and reading out upper bit data and lower bit data from the binary memory cell. An upper bit line pair and a lower bit line pair each comprising a bit line on a data side and a reference side, and the upper bit line read from the binary memory cell connected to the upper bit line pair and the lower bit line pair, respectively. In a multi-level DRAM type semiconductor memory device in which signals corresponding to bit data and lower bit data are sensed by two sense amplifiers for upper bits and lower bits via a plurality of switches, respectively, In response to the activation of the signal, the bit line on the data side of the upper bit line pair and the bit line on the reference side of the lower bit line pair are activated. And a second switch for connecting / disconnecting the upper bit line pair and the upper bit sense amplifier in response to activation / deactivation of a second control signal. A switch, and a third switch for connecting / disconnecting the upper and lower bit line pairs in response to activation / deactivation of a third control signal, wherein the second and third switches are connected to each other. After reading the lower bit data, the third switch is turned off to separate the upper bit line pair from the lower bit line pair, and the first switch is read before reading the upper bit data. To short-circuit the bit line on the data side of the upper bit line pair and the bit line on the reference side of the lower bit line pair to change the level of the upper bit line pair. is there.

【0017】また、前記第1,第2及び第3のスイッチ
で囲まれる第1の領域の前記下位ビット線対を含む配線
の第1の浮遊容量と前記上位ビット線対の属する第2の
領域の前記上位ビット線対を含む配線の第2の浮遊容量
と、前記メモリセルの容量の間に所定の関係が成立する
ように前記第1,第2及び第3のスイッチの配置を行う
ことを特徴としても良い。
Further, a first floating capacitance of a wiring including the lower bit line pair in a first region surrounded by the first, second, and third switches and a second region to which the upper bit line pair belongs. And arranging the first, second and third switches so that a predetermined relationship is established between the second floating capacitance of the wiring including the upper bit line pair and the capacitance of the memory cell. It may be a feature.

【0018】第3の発明の半導体記憶装置は、1つのメ
モリセルに2ビットの情報を記憶できる第1及び第2の
2値メモリセルから成るメモリセルアレイと、前記第1
及び第2の2値メモリセルから上位ビットのデータ及び
下位ビットのデータを読み出すための共通のデータ側及
びレファレンス側の各々のビット線から成る上位ビット
線対及び下位ビット線対とを有し、前記上位ビット線対
及び下位ビット線対にそれぞれ接続され前記第1及び第
2の2値メモリセルのいずれか選択した方のメモリせる
から読み出した前記上位ビットのデータ及び下位ビット
のデータに対応する信号をそれぞれ複数個のスイッチを
介して上位ビット用及び下位ビット用の2つのセンスア
ンプによりセンスする多値DRAM型の半導体記憶装置
において、前記上位ビット用センスアンプが前記メモリ
セルアレイの一端側に前記下位ビット用センスアンプが
前記メモリセルアレイの他端側にそれぞれ配置され、第
1の制御信号の活性化に応答して前記上位ビット線対の
データ側のビット線と前記下位ビット線対のレファレン
ス側のビット線とを短絡する第1のスイッチと、第3の
制御信号の活性化/非活性化に応答して前記上位及び下
位各ビット線対同士を接続/遮断する第3のスイッチ
と、第2の制御信号の活性化/非活性化に応答して前記
上位ビット用のセンスアンプに接続した前記上位ビット
線対と前記第3のスイッチとを接続/遮断する第2のス
イッチと、第4の制御信号の活性化/非活性化に応答し
て前記下位ビット用のセンスアンプに接続した前記下位
ビット線対と前記第3のスイッチとを接続/遮断する第
4のスイッチとを備え、前記第1〜第4のスイッチを前
記第1及び第2のセンスアンプの中間に配置し、前記第
1のメモリセルが選択された場合、前記第2及び第3の
スイッチを接続して前記上位ビットのデータの読み取り
後前記第3のスイッチを遮断して前記上位ビット線対と
前記下位ビット線対とを分離させ、前記下位ビットのデ
ータを読み取る前に前記第1のスイッチを接続して前記
上位ビット線対のデータ側のビット線の一部と前記下位
ビット線対のレファレンス側のビット線同士及び前記上
位ビット線対のレファレンス側のビット線の一部と前記
下位ビット線対のデータ側のビット線同士とを短絡する
ことにより前記下位ビット線対のレベルを変化させ、前
記第2のメモリセルが選択された場合、前記第4及び第
3のスイッチを接続して前記下位ビットのデータの読み
取り後前記第3のスイッチを遮断して前記上位ビット線
対と前記下位ビット線対とを分離させ、前記上位ビット
のデータを読み取る前に前記第1のスイッチを接続して
前記下位ビット線対のデータ側のビット線の一部と前記
上位ビット線対のレファレンス側のビット線及び前記下
位ビット線対のレファレンス側のビット線の一部と前記
上位ビット線対のデータ側のビット線同士とを短絡する
ことにより前記下位ビット線対のレベルを変化させるこ
とを特徴とするものである。
According to a third aspect of the present invention, there is provided a semiconductor memory device comprising: a memory cell array including first and second binary memory cells capable of storing two bits of information in one memory cell;
And an upper bit line pair and a lower bit line pair each comprising a common data side and a reference side bit line for reading out upper bit data and lower bit data from the second binary memory cell, The upper bit line pair and the lower bit line pair respectively correspond to the upper bit data and the lower bit data read from the memory of the selected one of the first and second binary memory cells. In a multi-level DRAM type semiconductor memory device in which a signal is sensed by two sense amplifiers for upper bits and lower bits via a plurality of switches, the upper bit sense amplifier is connected to one end of the memory cell array. Lower bit sense amplifiers are arranged at the other end of the memory cell array, respectively, to activate the first control signal. A first switch for short-circuiting a bit line on the data side of the upper bit line pair and a bit line on the reference side of the lower bit line pair in response to the activation, and activating / deactivating a third control signal A third switch for connecting / disconnecting each of the upper and lower bit line pairs in response to the above, and a sense amplifier for the upper bit in response to the activation / deactivation of a second control signal. A second switch for connecting / disconnecting the upper bit line pair to / from the third switch; and a second switch connected to the lower bit sense amplifier in response to activation / deactivation of a fourth control signal. A fourth switch for connecting / disconnecting the lower bit line pair and the third switch, wherein the first to fourth switches are arranged in the middle of the first and second sense amplifiers; When one memory cell is selected, After the second and third switches are connected and the upper bit data is read, the third switch is turned off to separate the upper bit line pair and the lower bit line pair, and the lower bit data is read. Before reading, the first switch is connected to connect a part of the bit line on the data side of the upper bit line pair, the bit lines on the reference side of the lower bit line pair, and the bit on the reference side of the upper bit line pair. The level of the lower bit line pair is changed by short-circuiting a part of the line and the bit lines on the data side of the lower bit line pair, and when the second memory cell is selected, the fourth and the fourth memory cells are selected. A third switch is connected, and after reading the data of the lower bit, the third switch is turned off to separate the upper bit line pair from the lower bit line pair, Before reading the data, the first switch is connected to connect a part of the bit line on the data side of the lower bit line pair to the bit line on the reference side of the upper bit line pair and the reference side of the lower bit line pair. The level of the lower bit line pair is changed by short-circuiting a part of the bit line and the bit lines on the data side of the upper bit line pair.

【0019】第4の発明の半導体記憶装置は、1つのメ
モリセルにm(2以上の整数)+1ビットの情報を記憶
できる多値値メモリセルと、この多値値メモリセルから
m+1ビットのうちの任意の2ビットの上位ビットのデ
ータ及び下位ビットのデータを読み出すためのデータ側
及びレファレンス側の各々のビット線から成る上位ビッ
ト線対及び下位ビット線対とを有し、前記多値メモリセ
ルから読み出した多値データの前記上位ビットのデータ
及び下位ビットのデータに対応する信号をそれぞれ複数
個のスイッチを介してm+1個のセンスアンプによりセ
ンスする手段を有する多値DRAM型の半導体記憶装置
において、前記m+1個のセンスアンプの各々毎に、当
該ビットである上位ビットのデータに対応する上位ビッ
トの信号を読み出すための上位ビット線対のデータ側ビ
ット線と当該ビットの下位ビットのデータに対応する下
位ビットの信号を読み出すための下位ビット線対のレフ
ァレンス側ビット線及び前記上位ビット線対のレファレ
ンス側ビット線と前記下位ビット線対のデータ側ビット
線とをそれぞれ短絡するための第1のスイッチと、第2
の制御信号の活性化/非活性化に応答して前記上位ビッ
ト線対と前記上位ビット用のセンスアンプとを接続/遮
断する第2のスイッチと、第3の制御信号の活性化/非
活性化に応答して前記上位及び下位のビット線対同士を
接続/遮断する第3のスイッチとを備え、先にセンスす
る第1のセンスアンプにおいて、前記第2及び第3のス
イッチを接続して前記上位ビットのデータの読み取り後
前記第3のスイッチを遮断して前記上位ビット線対と前
記下位ビット線対とを分離させ、前記下位ビットのデー
タを読み取る前に前記第1のスイッチを接続して前記上
位ビット線対のデータ側のビット線と前記下位ビット線
対のレファレンス側のビット線とを短絡して前記下位ビ
ット線対のレベルを変化させる第1のセンスサイクルを
行い、次にセンスする第2のセンスアンプが、前記下位
ビット線のレベルを前記第1のセンスサイクルと同様の
手順で第2のセンスサイクルを行い、以下第m+1のセ
ンスサイクルまで前記第1のセンスサイクルと同様の手
順を反復することにより、前記m+1ビットのデータを
読み出すことを特徴とするものである。
A semiconductor memory device according to a fourth aspect of the present invention is a multi-valued memory cell capable of storing m (an integer of 2 or more) +1 bit information in one memory cell, and a multi-valued memory cell out of the m + 1 bits from the multi-valued memory cell. An upper bit line pair and a lower bit line pair each comprising a data side and a reference side bit line for reading arbitrary two-bit upper bit data and lower bit data of the multi-valued memory cell A multi-valued DRAM type semiconductor memory device having means for sensing signals corresponding to the upper bit data and the lower bit data of the multi-valued data read from the memory by m + 1 sense amplifiers through a plurality of switches, respectively. , For each of the (m + 1) sense amplifiers, read out the signal of the upper bit corresponding to the data of the upper bit that is the relevant bit. And a reference bit line of a lower bit line pair for reading a signal of a lower bit corresponding to data of a lower bit of the bit, and a reference bit line of the upper bit line pair A first switch for short-circuiting the data bit line of the lower bit line pair and a second switch, respectively.
A second switch for connecting / disconnecting the upper bit line pair and the sense amplifier for the upper bit in response to activation / deactivation of the control signal, and activation / deactivation of a third control signal A third switch for connecting / disconnecting the upper and lower bit line pairs in response to the switching, and connecting the second and third switches in the first sense amplifier that senses first. After reading the upper bit data, the third switch is turned off to separate the upper bit line pair from the lower bit line pair, and the first switch is connected before reading the lower bit data. A first sense cycle is performed in which the bit line on the data side of the upper bit line pair and the bit line on the reference side of the lower bit line pair are short-circuited to change the level of the lower bit line pair. A second sense amplifier performs a second sense cycle on the level of the lower bit line in the same procedure as that of the first sense cycle, and thereafter performs the same operation as the first sense cycle until the (m + 1) th sense cycle. By repeating the procedure, the data of m + 1 bits is read.

【0020】[0020]

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して詳細に説明する。
Next, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

【0021】本実施の形態の半導体記憶装置は、1つの
メモリセルに、2ビット以上の多値データを記憶する多
値メモリセルを用いたDRAMにおいて、上位ビットの
センスアンプのセンス後にこの上位ビットセンスアンプ
と上位ビットのビット線とを切り離すセンスアンプ切り
離しスイッチと、上位ビットセンスアンプとビット線の
切り離し後上位ビット線と下位ビット線とを短絡させる
ための短絡スイッチとを備え、多値データを順に読み出
し、後から読み出しを行なう下位ビットデータの読み出
しの際、先に読み出しを行なった上位ビット線と後から
読み出しを行なう下位ビット線とを短絡して、多値デー
タを読み出すことを可能にすることにより、容量値をば
らつきなく製造するのが困難なカップリング容量を使用
せずに、2ビット以上の記憶データを読み出すことを特
徴とする。
In the semiconductor memory device of the present embodiment, in a DRAM using multi-valued memory cells for storing multi-valued data of 2 bits or more in one memory cell, the upper bit is sensed by a higher bit sense amplifier. A sense amplifier disconnection switch for disconnecting the sense amplifier from the bit line of the upper bit, and a short-circuit switch for short-circuiting the upper bit line and the lower bit line after disconnecting the upper bit sense amplifier and the bit line are provided. When reading lower-order bit data to be read out sequentially and read out later, it is possible to read out multi-valued data by short-circuiting the upper bit line that was read earlier and the lower bit line that is read later. This makes it possible to use two bits without using coupling capacitors, which make it difficult to manufacture capacitance values without variation. Wherein the reading stored data above.

【0022】また、ビット線にメモリセルが接続されて
いる場合とそうでない場合で、後から読み出しを行なう
ビット線対の容量が異なることを防止するため、メモリ
セルが接続された方のビット線対側を先に読み出す。
Further, in order to prevent the capacity of the bit line pair from which data is read later from being different between the case where the memory cell is connected to the bit line and the case where the memory cell is not connected, the bit line connected to the memory cell is used. Read the other side first.

【0023】さらに、複数のセンスアンプをビット線に
接続することにより、1つのメモリセルに記憶された2
ビット以上の多値データを読み出すことを可能にする。
Further, by connecting a plurality of sense amplifiers to a bit line, two sense amplifiers stored in one memory cell can be connected.
It is possible to read multi-value data of more than bits.

【0024】次に、本発明の実施の形態を図8と共通の
構成要素には共通の参照文字/数字を付して同様に回路
図で示す図1を参照すると、この図に示す本実施の形態
の半導体記憶装置は、従来と共通の2値メモリセルCL
と、上位ビット及び下位ビットの各々の読出用の正補の
2対のビット線BL0,BBL0及びBL1,BBL1
と、1つのワード線WLと、ビット線BL0,BBL0
に接続した上位ビット用のセンスアンプSA0と、ビッ
ト線BL1,BBL1に接続した下位ビット用のセンス
アンプSA1と、メモリセルCLから上位ビット線ビッ
ト線BL0,BBL0に読み出したデータが出力された
後センスアンプSA0で該データをセンスする際にメモ
リセル側回路とセンスアンプSA0とを遮断するための
制御信号C0の活性化/不活性化に応答してメモリセル
CLとビット線BL0,BBL0との接続を導通/遮断
するスイッチS3とに加えて、制御信号B0の活性化/
不活性化に応答してセンスアンプSA0と上位ビット側
のビット線BL0,BBL0との接続を接続/遮断する
スイッチS2と、センスアンプSA0での上位ビットの
センス後の制御信号A0の活性化/不活性化に応答して
上位側のビット線BL0,BBL0と下位側のビット線
BL1,BBL1を短絡させるためのスイッチS1A,
S1Bとを備える。
Next, the embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 1 which is similarly shown in a circuit diagram with common reference characters / numerals added to components common to FIG. The semiconductor memory device according to the first embodiment has a common binary memory cell CL
And two pairs of complementary bit lines BL0, BBL0 and BL1, BBL1 for reading the upper bit and the lower bit, respectively.
, One word line WL and bit lines BL0, BBL0
After the data read from the memory cell CL to the upper bit line bit lines BL0 and BBL0 is output, and the lower bit sense amplifier SA1 connected to the bit lines BL1 and BBL1 and the upper bit line BL0 and BBL0 are output. In response to activation / inactivation of a control signal C0 for cutting off the memory cell side circuit and the sense amplifier SA0 when the data is sensed by the sense amplifier SA0, the memory cell CL and the bit lines BL0 and BBL0 are connected to each other. In addition to the switch S3 for conducting / cutting off the connection, the control signal B0 is activated /
A switch S2 for connecting / disconnecting the connection between the sense amplifier SA0 and the bit lines BL0, BBL0 on the upper bit side in response to the inactivation, and an activation / activation of the control signal A0 after the upper bit is sensed by the sense amplifier SA0. Switches S1A and S1A for short-circuiting upper bit lines BL0 and BBL0 and lower bit lines BL1 and BBL1 in response to inactivation.
S1B.

【0025】スイッチS1Aは、制御信号A0の活性化
/不活性化に応答してビット線BL0とビット線BBL
1とを接続/遮断し、スイッチS1Bはビット線BBL
0とビット線BL1とを接続/遮断する。
The switch S1A responds to activation / inactivation of the control signal A0 by turning on the bit line BL0 and the bit line BBL.
1 and the switch S1B is connected to the bit line BBL.
0 is connected / disconnected with the bit line BL1.

【0026】スイッチS1,S2,S3は、例えば、ゲ
ートを制御電極とし、ドレインソース間を導通/遮断さ
せるNチャネル型あるいはPチャネル型のMOSトラン
ジスタから成るトランスファゲートで構成できる。な
お、この半導体記憶装置は相補構造であるので、下位ビ
ット側の正相(以下データ)側ビット線BL1と補相
(以下レファレンス)側ビット線BBL1以下の回路要
素の配置についても上記と同様の構成となる。
Each of the switches S1, S2, S3 can be formed of, for example, a transfer gate composed of an N-channel or P-channel MOS transistor having a gate as a control electrode and conducting / cutting off between a drain and a source. Since the semiconductor memory device has a complementary structure, the arrangement of the circuit elements below the lower-order bit side positive-phase (hereinafter, data) side bit line BL1 and the complementary-phase (hereinafter, reference) side bit line BBL1 is the same as described above. Configuration.

【0027】図1において、スイッチS3,S2,S1
A,S1Bで囲まれる領域1のビット線BL0,BBL
0を含む配線の浮遊容量をCx、下位側ビット線BL
1,BBL1の属する領域2のビット線BL1,BBL
1の浮遊容量をCb、メモリセルCLの容量をCsと
し、センスアンプSA0,SA1内の各々のビット線の
容量を無視すると、容量Cx、Cb、Csの間には、次
式の関係が成り立つように設計する。 Cx=(1/3)・{Cs・(Cx+Cb)}/(Cx+Cb+Cs) (1/3)Cs・・・・・・・・・・・・・(1) すなわち、領域1のビット線BL0,BBL0を含む配
線の浮遊容量容量Cxは、メモリセルCLの容量Csの
ほぼ1/3とする。
In FIG. 1, switches S3, S2, S1
A, bit lines BL0 and BBL in region 1 surrounded by S1B
The stray capacitance of the wiring including 0 is Cx, and the lower bit line BL
Bit lines BL1 and BBL in region 2 to which
When the stray capacitance of No. 1 is Cb, the capacitance of the memory cell CL is Cs, and the capacitance of each bit line in the sense amplifiers SA0 and SA1 is ignored, the following relationship holds between the capacitances Cx, Cb, and Cs. To be designed. Cx = (1/3) · {Cs · (Cx + Cb)} / (Cx + Cb + Cs) (1/3) Cs (1) That is, the bit lines BL0, The stray capacitance Cx of the wiring including BBL0 is set to be approximately 1/3 of the capacitance Cs of the memory cell CL.

【0028】領域1の配線浮遊容量Cxは、スイッチS
3,S2,S1A,S1Bの位置又は配置によって変化
するので、後述するように、本実施の形態の半導体記憶
装置の製造時の仕上げ工程で(1)式を満足する最適値
に調整する。
The wiring stray capacitance Cx in the area 1 is determined by the switch S
3, S2, S1A, and S1B are changed depending on the positions or arrangements, and as described later, are adjusted to an optimum value that satisfies the expression (1) in the finishing process at the time of manufacturing the semiconductor memory device of the present embodiment.

【0029】次に、図1及び動作タイミングをタイムチ
ャートで示す図2を参照して本実施の形態の動作につい
て説明すると、まず1つのメモリセルCLに、2進数の
2ビット分のデータ“00”、“01”、“10”、
“11”の4値のいずれかを記憶する。
Next, the operation of the present embodiment will be described with reference to FIG. 1 and FIG. 2 showing the operation timing in a time chart. First, two bits of binary data "00" are stored in one memory cell CL. "," 01 "," 10 ",
One of the four values “11” is stored.

【0030】メモリセルCLの各データに対応する読み
出しレベルの一例を示す図3を参照すると、最高レベル
のデータ“11”のレベルをDV、最低レベルのデータ
“00”のレベルを0としそのレベル差VDを3等分し
て、中間のデータ“10”及び“01”をそれぞれ2/
3VD,1/3VDとする。また、最高、最低各レベル
の中央のレベル1/2VDを基準電位、すなわち、プリ
チャージ電位とする。
Referring to FIG. 3, which shows an example of the read level corresponding to each data of the memory cell CL, the level of the highest level data "11" is DV, the level of the lowest level data "00" is 0, and the level thereof is 0. The difference VD is divided into three equal parts, and the intermediate data “10” and “01” are respectively divided by 2 /
3 VD, 1/3 VD. The center level 1/2 VD of the highest and lowest levels is set as a reference potential, that is, a precharge potential.

【0031】一例として、メモリセルCLにデータ“1
0”が記憶されている場合の読み出し動作について説明
すると、まず、上位側ビット線BL0,BBL0と下位
側ビット線BL1,BBL1の各々を基準電位、この例
では、1/2VDにプリチャージしておく。この時制御
信号C0,B0は活性化しており、スイッチS3,S2
は導通状態であり、従ってビット線BL0とBL1及び
BBL0とBBL1は電気的に接続され、また、センス
アンプSA0とビット線BL0,BBL0も接続状態と
なっている。一方、制御信号A0は非活性化状態であ
り、スイッチS1A,S1Bは遮断されており、従って
ビット線BL0とBBL1及びBBL0とBL1は切り
離されている。
As an example, data “1” is stored in the memory cell CL.
The read operation when "0" is stored will be described. First, each of the upper bit lines BL0 and BBL0 and the lower bit lines BL1 and BBL1 is precharged to a reference potential, in this example, 1/2 VD. At this time, the control signals C0 and B0 are activated, and the switches S3 and S2 are activated.
Is conductive, so that bit lines BL0 and BL1 and BBL0 and BBL1 are electrically connected, and sense amplifier SA0 and bit lines BL0 and BBL0 are also connected. On the other hand, the control signal A0 is in an inactive state, the switches S1A and S1B are shut off, and thus the bit lines BL0 and BBL1 and BBL0 and BL1 are disconnected.

【0032】次に、メモリセルCLからの多値データ
“10”を2つのセンスアンプSA0とSA1とで順に
センスする。ワード線WLが活性化され、ビット線BL
0,BL1に多値データ“10”対応のデータ信号、す
なわち、2/3VDが出力される。
Next, the multi-value data "10" from the memory cell CL is sensed sequentially by the two sense amplifiers SA0 and SA1. The word line WL is activated and the bit line BL
A data signal corresponding to multi-level data "10", that is, 2/3 VD is output to 0 and BL1.

【0033】このとき、ビット線BL0,BL1の電位
は、プリチャージ電位1/2VDに対し微小電位dVだ
け変動し、{(1/2)VD+dV}となる。なお、セ
ンスアンプSA0,SA1は電位dVでセンシング動作
可能な設計とする。また、メモリセルCLのデータ“0
0”対応の0、データ“01”対応の1/3VD、デー
タ“11”対応のVDの各々に対するビット線BL0,
BL1の電位は、それぞれ、{(1/2)VD−3d
V}{(1/2)VD−dV}{(1/2)VD+3d
V}となる。
At this time, the potentials of the bit lines BL0 and BL1 fluctuate by a minute potential dV with respect to the precharge potential 1 / 2VD, and become {(1/2) VD + dV}. The sense amplifiers SA0 and SA1 are designed to be able to perform a sensing operation at the potential dV. Further, the data “0” of the memory cell CL
Bit lines BL0 and BL0 for 0 corresponding to "0", 1/3 VD corresponding to data "01", and VD corresponding to data "11", respectively.
The potential of BL1 is {(1/2) VD-3d, respectively.
V} {(1 /) VD−dV} {(1 /) VD + 3d
V}.

【0034】多値データ“10”対応のデータ信号、す
なわち、2/3VDが出力され、ビット線BL0,BL
1の電位が、{(1/2)VD+dV}となった後、制
御信号C0を不活性化してスイッチS3を遮断し、上位
側ビット線BL0,BBL0と下位側ビット線BL1,
BBL1、すなわち、領域1と2を電気的に分離する。
A data signal corresponding to multi-level data "10", that is, 2/3 VD is output, and bit lines BL0, BL
1 becomes {(1/2) VD + dV}, the control signal C0 is deactivated and the switch S3 is cut off, and the upper bit lines BL0 and BBL0 and the lower bit lines BL1 and BL1 are turned off.
BBL1, that is, regions 1 and 2 are electrically separated.

【0035】センスアンプSA0はビット線BL0に読
み出されたデータ“10”対応の電位{(1/2)VD
+dV}をセンスし、上位側ビット線BL0,BBL0
を電位VD−電位0の電位差までフルスイングする。こ
の例では、データビット線BL0の電位が電位VDに、
レファレンスビット線BBL0の電位が0になる。電位
差dVはプリチャージ電位1/2VDに比較して微小な
ので、これらの電位変化はそれぞれほぼ1/2VDと見
なすことができる。
The sense amplifier SA0 has a potential {(1/2) VD corresponding to the data “10” read to the bit line BL0.
+ DV} and sense upper bit lines BL0, BBL0
To the potential difference between the potential VD and the potential 0. In this example, the potential of the data bit line BL0 is set to the potential VD,
The potential of the reference bit line BBL0 becomes 0. Since the potential difference dV is small compared to the precharge potential 1/2 VD, these potential changes can be regarded as approximately 1/2 VD, respectively.

【0036】次に、制御信号B0を不活性化してスイッ
チS2を遮断状態とし、センスアンプSA0と上位側ビ
ット線BL0,BBL0とを切り離す。次に、制御信号
A0を活性化してスイッチS1A,S1Bを導通状態と
し、ビット線BL0とBBL1、ビット線BBL0とB
L1をそれぞれ短絡させて、下位側のビット線対、すな
わち、ビット線BL1,BBL1の各電位を変化させ
る。
Next, the control signal B0 is inactivated to turn off the switch S2, and the sense amplifier SA0 is disconnected from the upper bit lines BL0 and BBL0. Next, the control signal A0 is activated to make the switches S1A and S1B conductive, and the bit lines BL0 and BBL1 and the bit lines BBL0 and BBL are turned on.
L1 is short-circuited to change each potential of the lower bit line pair, that is, the bit lines BL1 and BBL1.

【0037】ビット線BL1は、{(1/2)VD+d
V}からビット線BBL0の電位0への降下に伴いその
電位が降下し、一方、ビット線BBL1は、{(1/
2)VD+dV}からビット線BL0の電位VDへの上
昇に伴いその電位が上昇し、これらビット線BL1とB
BL1の各々の電位が逆転する。
The bit line BL1 is set to {(1/2) VD + d
As the potential of the bit line BBL0 drops from V} to the potential 0 of the bit line BBL0, the potential of the bit line BBL1 falls to {(1 /
2) As the potential of VD + dV} rises to the potential VD of bit line BL0, the potential of bit line BL0 rises.
The potential of each of BL1 is reversed.

【0038】最高電位VDが保持されている場合のメモ
リセルCLから読み出される電圧のビット線のデータ側
とレファレンス側との信号差Vrは、読み出し時のスイ
ッチS3は導通しているため、領域1と領域2が接続さ
れた状態であり、これら領域1,2から成る負荷の実効
容量はCx+Cbであるので、Vr=VD/{1+(C
x+Cb)/Cs}となる。従って、各レベル間の信号
差2dVは、2dV=VD/{3×{1+(Cx+C
b)/Cs}}となる。
The signal difference Vr between the data side of the bit line and the reference side of the voltage read from the memory cell CL when the maximum potential VD is held is the area 1 because the switch S3 at the time of reading is conductive. And the region 2 are connected, and the effective capacity of the load composed of these regions 1 and 2 is Cx + Cb, so that Vr = VD / {1+ (C
x + Cb) / Cs}. Therefore, the signal difference 2dV between the levels is 2dV = VD / {3 × {1+ (Cx + C
b) / Cs}.

【0039】すなわち、dV=(1/2)・(1/3)
・DV・Cs/(Cs+Cx+Cb)となる。
That is, dV = (1/2). (1/3)
DVDCs / (Cs + Cx + Cb)

【0040】次に、センスアンプSA0でのセンス後、
スイッチS3,S2を遮断し、スイッチS1A,S1B
を導通させると、増大したビット線BL0の電位VD対
応の電荷はビット線BBL1に印加され、このビット線
BBL1の電位を上昇させ、降下したビット線BBL0
の電位0対応の電荷はビット線BL1に印加され、この
ビット線BL1の電位を降下させる。
Next, after sensing by the sense amplifier SA0,
Switches S3 and S2 are turned off, and switches S1A and S1B
Is turned on, the increased charge corresponding to the potential VD of the bit line BL0 is applied to the bit line BBL1, the potential of the bit line BBL1 is increased, and the lowered bit line BBL0
Is applied to the bit line BL1 to lower the potential of the bit line BL1.

【0041】このとき、ビット線BL1とBBL1の各
々の電位が確実に逆転するように、後述の製造時におけ
る最終仕上げ工程において、上述の(1)式を満足する
ようにスイッチS3,S2,S1A,S1Bの配置位置
を決定してあるものとする。
At this time, in order to ensure that the potentials of the bit lines BL1 and BBL1 are inverted, the switches S3, S2 and S1A are switched in the final finishing step in the later-described manufacturing so as to satisfy the above-mentioned equation (1). , S1B have been determined.

【0042】次に、下位側のセンスアンプSA1は、ビ
ット線BL1,BBL1の電位をセンスし、データ
“0”を読み出す。
Next, the lower sense amplifier SA1 senses the potentials of the bit lines BL1 and BBL1, and reads data "0".

【0043】次に、上述のデータ“10”又は“11”
のセンシングを例として、本実施の形態の半導体記憶装
置の製造時における最終仕上げ工程について説明する
と、ワード線WLが活性化され、ビット線BL0、BL
1に読み出された多値データ“10”対応のデータ信号
が出力された後、スイッチS3を遮断し、センスアンプ
SA0はビット線BL0に読み出されたデータ“1”対
応の電位をセンスし、ビット線BL0,BBL0をフル
スイングする。次に、スイッチS2を遮断状態とし、セ
ンスアンプSA0と上位側ビット線BL0,BBL0と
を切り離す。次に、スイッチS1A,S1Bを導通状態
とし、ビット線BL0とBBL1、ビット線BBL0と
BL1をそれぞれショートさせて、下位側のビット線B
L1,BBL1の各電位を変化させる。
Next, the above-mentioned data "10" or "11"
The final finishing step at the time of manufacturing the semiconductor memory device of the present embodiment will be described using the example of sensing as follows. The word line WL is activated, and the bit lines BL0, BL
After the data signal corresponding to the multi-level data "10" read to 1 is output, the switch S3 is turned off, and the sense amplifier SA0 senses the potential corresponding to the data "1" read to the bit line BL0. , The bit lines BL0 and BBL0 make a full swing. Next, the switch S2 is turned off to disconnect the sense amplifier SA0 from the upper bit lines BL0 and BBL0. Next, the switches S1A and S1B are turned on, the bit lines BL0 and BBL1 and the bit lines BBL0 and BL1 are short-circuited, respectively, and the lower bit line B
Each potential of L1 and BBL1 is changed.

【0044】この時、半導体記憶装置の仕上げ工程とし
て、下位ビット側のレファレンス側ビット線BBL1の
電位が、メモリセルからデータ“10”を読み出した時
のデータ側の電位とデータ“11”を読み出した時のデ
ータ側の電位との中間の電位に一致するように、スイッ
チS3,S2,S1A,S1Bの位置又は配置を決定す
る。
At this time, as a finishing process of the semiconductor memory device, the potential of the reference bit line BBL1 on the lower bit side is changed to read the data potential and the data "11" when the data "10" is read from the memory cell. The position or arrangement of the switches S3, S2, S1A, and S1B is determined so as to match an intermediate potential with the potential on the data side at the time of the switching.

【0045】ただし、上記仕上げ工程での電位の設定
は、本実施の形態に係る半導体記憶装置を仕上げるため
の一つの例であり、一般には、上記レファレンスビット
線BBL1の電位は、メモリセルCLから“11”のデ
ータを読み出した時と“10”のデータを読み出した時
とで等しくなるように設定しさえすればよく、上記等し
く設定される電位が“11”のデータを読み出した時の
データ側の電位と“10”のデータを読み出した時のデ
ータ側の電位との中間の電位であるべきことは必ずしも
必要条件ではない。
However, the setting of the potential in the finishing step is one example for finishing the semiconductor memory device according to the present embodiment, and in general, the potential of the reference bit line BBL1 is set to be lower than the potential of the memory cell CL. What is necessary is just to set the same value when the data of “11” is read and the data of “10” is read. It is not always a necessary condition that the potential be intermediate between the potential on the data side and the potential on the data side when data "10" is read.

【0046】その後、上記仕上げ工程の続きとして、セ
ンスアンプSA1で下位のビット線BL1,BBL1の
電位をセンスし、データ“0”又は“1”が読み出せる
ことを確認しておく。
Thereafter, as a continuation of the above finishing step, the sense amplifier SA1 senses the potential of the lower bit lines BL1 and BBL1 and confirms that data "0" or "1" can be read.

【0047】なお、上記で、メモリセルCLに2進数の
データ“01”又は“00”が記憶されている場合に
は、下位ビット側のレファレンスビット線BBL1の電
位が、メモリセルCLからデータ“01”を読み出した
時のデータ側の電位とデータ“00”を読み出した時の
データ側の電位との中間の電位に一致するように、スイ
ッチS3,S2,S1A,S1Bの位置,配置,特性,
特性値等を決定する。
When the binary data "01" or "00" is stored in the memory cell CL, the potential of the reference bit line BBL1 on the lower bit side is changed from the data " Position, arrangement, and characteristics of the switches S3, S2, S1A, and S1B so as to match an intermediate potential between the data-side potential when “01” is read and the data-side potential when data “00” is read. ,
Determine characteristic values and the like.

【0048】本実施の形態の半導体記憶装置は、カップ
リング容量が必要ないので、カップリング容量のばらつ
きによる下位ビットの読み出し信号の減少は発生しな
い。
Since the semiconductor memory device of the present embodiment does not require a coupling capacitance, a reduction in the read signal of the lower bit due to the variation in the coupling capacitance does not occur.

【0049】次に、本発明の第2の実施の形態を図1と
共通の構成要素には共通の参照文字/数字を付して同様
に回路図で示す図4を参照すると、この図に示す本実施
の形態の前述の第1の実施の形態との相違点は、上位ビ
ットと下位ビットの2値データをそれぞれ記憶した2つ
のメモリセルCL0,CL1でメモリセルアレイを構成
し、上位側ビット線BL0,BBL0と下位側ビット線
BL1,BBL1を短絡及び分割するためのスイッチS
1,S2,S3及びS4を備え、これらスイッチS1,
S2,S3及びS4をメモリセルアレイの中央、すなわ
ち、センスアンプSA0とSA1の中間に配置したこと
である。
Next, referring to FIG. 4, which shows a second embodiment of the present invention in the same manner as FIG. The present embodiment differs from the above-described first embodiment in that a memory cell array is constituted by two memory cells CL0 and CL1 storing binary data of upper bits and lower bits, respectively, Switch S for short-circuiting and dividing lines BL0 and BBL0 and lower bit lines BL1 and BBL1
1, S2, S3 and S4.
This means that S2, S3 and S4 are arranged in the center of the memory cell array, that is, in the middle between the sense amplifiers SA0 and SA1.

【0050】従って、上位側ビット線BL0,BBL0
はセンスアンプSA0に直接接続し、下位側ビット線B
L1,BBL1はセンスアンプSA1に直接に接続し、
スイッチS2,S4は、スイッチS3に対し上位側ビッ
ト線BL0,BBL0及び下位側ビット線BL1,BB
L1を接続/遮断する。
Therefore, the upper bit lines BL0, BBL0
Is directly connected to the sense amplifier SA0, and the lower bit line B
L1 and BBL1 are directly connected to the sense amplifier SA1,
The switches S2 and S4 are different from the switch S3 by the upper bit lines BL0 and BBL0 and the lower bit lines BL1 and BB.
Connect / disconnect L1.

【0051】さらに、メモリセルCL0,CL1の各々
のワード線WL0,WL1を備える。
Further, each word line WL0, WL1 of the memory cells CL0, CL1 is provided.

【0052】図4及び各部動作波形をタイムチャートで
示す図5を参照して本実施の形態の動作について第1の
実施の形態との相違点について重点的に説明すると、ワ
ード線WL0が選択される場合は、センスアンプSA0
での読み出しを行ってから、スイッチS2を遮断し、ス
イッチS1を導通させることにより、第1の実施の形態
と同様に、ビット線BL0の一部BL0Pとビット線B
BL1同士及びビット線BBL0の一部とビット線BL
1とを短絡させて、ビット線対BL1,BBL1の信号
をセンスアンプSA1で読み出す。また、ワード線WL
1が選択された場合は、センスアンプSA1での読み出
しを行ってから、スイッチS4を遮断し、スイッチS1
を導通させることにより、ビット線BL1の一部とBB
L0同士及びビット線BL0とビット線BBL1の一部
BBL1Pとを短絡させて、ビット線対BL0,BBL
0の読み出しをセンスアンプSA0で行う。
With reference to FIG. 4 and FIG. 5 showing the operation waveforms of respective parts in a time chart, the operation of this embodiment will be described focusing on the differences from the first embodiment. The word line WL0 is selected. The sense amplifier SA0
, The switch S2 is turned off, and the switch S1 is turned on, so that a part BL0P of the bit line BL0 and the bit line B2 are turned on in the same manner as in the first embodiment.
BL1 and a part of the bit line BBL0 and the bit line BL
1 is short-circuited, and the signal of the bit line pair BL1, BBL1 is read by the sense amplifier SA1. Also, the word line WL
1 is selected, the readout is performed by the sense amplifier SA1, then the switch S4 is turned off, and the switch S1 is turned off.
Of the bit line BL1 and BB
L0 and the bit line BL0 and a part BBL1P of the bit line BBL1 are short-circuited to form a pair of bit lines BL0 and BBL.
0 is read by the sense amplifier SA0.

【0053】上記構成をとることにより、メモリセルの
ビット線への接続時及び非接続時の各場合間で、上位ビ
ット線の一部と下位ビット線との短絡時における下位ビ
ット線の電圧レベルの食い違いの発生を抑えることがで
きる。
By adopting the above configuration, the voltage level of the lower bit line when a part of the upper bit line and the lower bit line are short-circuited between when the memory cell is connected to the bit line and when it is not connected The occurrence of discrepancies can be suppressed.

【0054】次に、本発明の第3の実施の形態を図1と
共通の構成要素には共通の参照文字/数字を付して同様
に回路図で示す図6を参照するとこの図に示す本実施の
形態の前述の第1の実施の形態との相違点は、1つのメ
モリセルに3ビット以上の多ビットデータを記憶するこ
とであり、この例ではm(2以上の正の整数)+1ビッ
トとし、このm+1ビットの記憶データに対応してm+
1個のセンスアンプSA0,SA1・・・SAmを備
え、各センスアンプ毎に、当該ビット用の上位側ビット
線対とその下位ビット用の下位側ビット線対を短絡する
ためのスイッチを有することである。
Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 6, which is a circuit diagram in which components common to those of FIG. 1 are denoted by common reference characters / numbers. This embodiment is different from the first embodiment in that three or more bits of multi-bit data are stored in one memory cell. In this example, m (a positive integer of 2 or more) is used. +1 bit, and m +
One sense amplifier SA0, SA1,... SAm, and a switch for short-circuiting the upper bit line pair for the bit and the lower bit line pair for the lower bit for each sense amplifier. It is.

【0055】すなわち、センスアンプSA0,SA1・
・・SAmに対応して、上位側ビット線BL0,BBL
0と、下位側ビット線BL1a,BBL1a、・・・ビ
ット線BLma,BBLmaとを備える。
That is, the sense amplifiers SA0, SA1,.
..Higher bit lines BL0 and BBL corresponding to SAm
0 and lower bit lines BL1a, BBL1a,... Bit lines BLma, BBLma.

【0056】センスアンプSA0の上位側ビット線BL
0,BBL0と下位側ビット線BL1a,BBL1aを
短絡及び分割するための制御信号A0a,A1aの各々
に応じて動作するスイッチS10a,S11a,制御信
号B0,C0の各々に応じて動作するスイッチS20,
S30を備える。
Upper bit line BL of sense amplifier SA0
0, BBL0 and switches S10a, S11a operating in response to control signals A0a, A1a for short-circuiting and dividing the lower bit lines BL1a, BBL1a, and switches S20 operating in response to control signals B0, C0, respectively.
S30 is provided.

【0057】センスアンプSA1の上位側ビット線BL
1b,BBL1bと下位側ビット線BL2a,BBL2
aを短絡及び分割するための制御信号A0b,A1bの
各々に応じて動作するスイッチS10b,S11b、制
御信号B1及びC1の各々に応じて動作するスイッチS
21,S31を備える。
Upper bit line BL of sense amplifier SA1
1b, BBL1b and lower bit lines BL2a, BBL2
The switches S10b and S11b that operate according to the control signals A0b and A1b for short-circuiting and dividing the switch a, and the switches S that operate according to each of the control signals B1 and C1
21, S31.

【0058】以下、センスアンプSAmまで同様の構成
を有する。
Hereinafter, the same configuration up to the sense amplifier SAm is provided.

【0059】図6及びメモリセルCLの各データに対応
する読み出しレベルの一例を示す図7を参照して本実施
の形態の動作について第1、第2の実施の形態との相違
点について重点的に説明すると、まず、本実施の形態
は、説明の便宜上、1つのメモリセルに3ビット(m=
2)のデータを記憶し、最高レベルから2番目のデータ
“110”を読み出す場合を示すものとする。
Referring to FIG. 6 and FIG. 7 showing an example of a read level corresponding to each data of the memory cell CL, the operation of the present embodiment will be focused on the differences from the first and second embodiments. First, in this embodiment, for convenience of description, one memory cell has three bits (m =
The case where the data of 2) is stored and the second data “110” from the highest level is read is shown.

【0060】図7を参照すると、最高レベルのデータ
“111”のレベルをDV、最低レベルのデータ“00
0”のレベルを0としそのレベル差VDを7等分して、
中間のデータ“110”,“101”,“100”,
“011”,“010”及び“001”をそれぞれ6/
7VD,5/7VD,4/7VD,3/7VD,2/7
VD,1/7VDとする。また、最高、最低各レベルの
中央のレベル1/2VDを基準電位、すなわち、プリチ
ャージ電位とする。
Referring to FIG. 7, the level of the highest level data "111" is DV, and the lowest level data is "00".
The level of “0” is set to 0, and the level difference VD is divided into seven equal parts.
Intermediate data “110”, “101”, “100”,
“011”, “010” and “001” are each 6 /
7VD, 5 / 7VD, 4 / 7VD, 3 / 7VD, 2/7
VD, 1/7 VD. The center level 1/2 VD of the highest and lowest levels is set as a reference potential, that is, a precharge potential.

【0061】まず、第1の実施の形態で説明したよう
に、上位側ビット線BL0,BBL0と下位側ビット線
BL1a,BBL1aの各々を基準電位、この例では、
1/2VDにプリチャージしておく。この時制御信号C
0,B0は活性化しており、スイッチS30,S20は
導通状態であり、従ってビット線BL0とBL1a及び
BBL0とBBL1aは電気的に接続され、また、セン
スアンプSA0とビット線BL0,BBL0も接続状態
となっている。一方、制御信号A0a,A1aは非活性
化状態であり、スイッチS10a,S11aは遮断され
ており、従ってビット線BL0とBBL1a及びBBL
0とBL1aは切り離されている。
First, as described in the first embodiment, each of the upper bit lines BL0 and BBL0 and the lower bit lines BL1a and BBL1a is set to the reference potential. In this example,
It is precharged to 1/2 VD. At this time, the control signal C
0 and B0 are activated, and the switches S30 and S20 are conductive, so that the bit lines BL0 and BL1a and BBL0 and BBL1a are electrically connected, and the sense amplifier SA0 and the bit lines BL0 and BBL0 are also connected. It has become. On the other hand, the control signals A0a and A1a are in an inactive state, and the switches S10a and S11a are shut off, so that the bit lines BL0, BBL1a and BBL
0 and BL1a are separated.

【0062】次に、メモリセルCLからの多値データ
“110”をセンスアンプSA0でセンスする。ワード
線WLが活性化され、ビット線BL0,BL1に多値デ
ータ“110”対応のデータ信号、すなわち、6/7V
Dが出力される。
Next, the multi-level data "110" from the memory cell CL is sensed by the sense amplifier SA0. The word line WL is activated, and a data signal corresponding to the multi-level data “110”, that is, 6 / 7V is applied to the bit lines BL0 and BL1.
D is output.

【0063】このとき、ビット線BL0,BL1aの電
位は、プリチャージ電位1/2VDに対し微小電位sV
だけ変動し、{(1/2)VD+sV}となる。なお、
センスアンプSA0,SA1,・・・SAm(この例で
はSA2)は電位sVでセンシング動作可能な設計とす
る。
At this time, the potentials of the bit lines BL0 and BL1a are set to a small potential sV with respect to the precharge potential 1 / VD.
And {(1/2) VD + sV}. In addition,
The sense amplifiers SA0, SA1,... SAm (SA2 in this example) are designed to be capable of sensing operation at the potential sV.

【0064】多値データ“110”対応のデータ信号、
すなわち、6/7VDが出力され、ビット線BL0,B
L1aの電位が、{(1/2)VD+sV}となった
後、制御信号C0を不活性化してスイッチS30を遮断
し、上位側ビット線BL0,BBL0と下位側ビット線
BL1a,BBL1aを電気的に分離する。
A data signal corresponding to multi-level data "110",
That is, 6/7 VD is output, and bit lines BL0, B
After the potential of L1a becomes {(1/2) VD + sV}, the control signal C0 is inactivated to shut off the switch S30, and the upper bit lines BL0 and BBL0 and the lower bit lines BL1a and BBL1a are electrically connected. To separate.

【0065】センスアンプSA0は、ビット線BL0に
読み出されたデータ“110”対応の電位{(1/2)
VD+sV}をセンスし、上位側ビット線BL0,BB
L0を電位VD−電位0の電位差までフルスイングす
る。
The sense amplifier SA0 has a potential {(1/2) corresponding to the data “110” read to the bit line BL0.
VD + sV} and sense upper bit lines BL0, BB
L0 fully swings to a potential difference between the potential VD and the potential 0.

【0066】その後、制御信号B0の非活性化によりス
イッチS20を遮断し、センスアンプSA0とビット線
BL0,BBL0を切り離し、制御信号A0a、A1a
を活性化してスイッチS10a,S11aを閉じ、ビッ
ト線対BL1,BBL1のレファレンス側、すなわち、
ビット線BBL1aと、ビット線BL0を短絡すること
により、ビット線BBL1aのレベルを、データ“11
0”とデータ“101”の読み出しレベルの中間レベル
に変化させる(第1のセンスサイクル)。
Thereafter, the switch S20 is cut off by inactivating the control signal B0, the sense amplifier SA0 is disconnected from the bit lines BL0 and BBL0, and the control signals A0a and A1a are disconnected.
Is activated, the switches S10a and S11a are closed, and the reference side of the pair of bit lines BL1 and BBL1, that is,
By shorting the bit line BBL1a and the bit line BL0, the level of the bit line BBL1a is changed to the data “11”.
The level is changed to an intermediate level between the read level of “0” and the data “101” (first sense cycle).

【0067】次に、上記と同様の手順で、センスアンプ
SA1はビット線対BL1a,BL1b、BBL1a,
BBL1b(以下BL1,BBL1・・・)の電位差を
センスアンプSA1でフルスイングまで増幅する(第2
のセンスサイクル)。
Next, in the same procedure as described above, the sense amplifier SA1 sets the bit line pair BL1a, BL1b, BBL1a,
The potential difference between BBL1b (hereinafter BL1, BBL1...) Is amplified to the full swing by the sense amplifier SA1 (second
Sense cycle).

【0068】その後、上記と同様の手順を反復し、ビッ
ト線対BL2,BBL2のレファレンス側のビット線B
BL2とビット線対BL1,BBL1のデータ側ビット
線BL1とを短絡することで、ビット線BBL2のレベ
ルを、“111”と“110”の読み出しレベルの中間
レベルへ変化させ、センスアンプSA2で、ビット線対
BL2,BBL2の電位差を増幅する(第3のセンスサ
イクル)。
Thereafter, the same procedure as above is repeated, and the bit line B on the reference side of the bit line pair BL2, BBL2 is
By short-circuiting BL2 and the data-side bit line BL1 of the pair of bit lines BL1 and BBL1, the level of the bit line BBL2 is changed to an intermediate level between the read levels of "111" and "110". The potential difference between the pair of bit lines BL2 and BBL2 is amplified (third sense cycle).

【0069】この例では、1つのメモリセルに記憶する
多値データが3ビットであるので、センスアンプSA2
までの動作により、読み出し動作を完了するが、3ビッ
ト以上の(m−1)ビットの多値データに対しても、以
上のような動作をセンスアンプSAmまで反復する(第
m+1のセンスサイクル)、ことによりにより、1つの
メモリセルに記憶された3ビットのデータを読み出すこ
とが可能となる。
In this example, since multi-value data stored in one memory cell is 3 bits, sense amplifier SA2
The above operation completes the read operation, but the above operation is repeated up to the sense amplifier SAm even for multi-valued data of 3 bits or more (m-1) bits (the (m + 1) th sense cycle). This makes it possible to read out 3-bit data stored in one memory cell.

【0070】[0070]

【発明の効果】以上説明したように、本発明の半導体記
憶装置は、上位ビット線対のデータ側のビット線と下位
ビット線対のレファレンス側のビット線とを短絡する第
1のスイッチと、上位ビット線対と上位ビット用のセン
スアンプとを接続/遮断する第2のスイッチと、上位及
び下位のビット線対同士を接続/遮断する第3のスイッ
チとを備え、第2及び第3のスイッチを接続して上位ビ
ットのデータの読み取り後第3のスイッチを遮断して上
位ビット線対と下位ビット線対とを分離させ、下位ビッ
トのデータを読み取る前に第1のスイッチを接続して上
位ビット線対のデータ側のビット線と下位ビット線対の
レファレンス側のビット線とを短絡することにより下位
ビット線対のレベルを変化させるので、従来必要とした
カップリング容量が不要となり、カップリング容量のば
らつきによる下位ビットの読み出しデータのエラー要因
が除去されるという効果がある。
As described above, the semiconductor memory device of the present invention comprises a first switch for short-circuiting a data-side bit line of an upper bit line pair and a reference bit line of a lower bit line pair, A second switch for connecting / disconnecting the upper bit line pair and the sense amplifier for the upper bit, and a third switch for connecting / disconnecting the upper and lower bit line pairs to each other; After the switch is connected and the upper bit data is read, the third switch is turned off to separate the upper bit line pair from the lower bit line pair, and the first switch is connected before reading the lower bit data. Since the level of the lower bit line pair is changed by short-circuiting the bit line on the data side of the upper bit line pair and the bit line on the reference side of the lower bit line pair, the coupling capacitance previously required Becomes unnecessary, there is an effect that the error cause of the lower bits of the read data is removed due to variations in the coupling capacitance.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の半導体記憶装置の第1の実施の形態を
示す回路図である。
FIG. 1 is a circuit diagram showing a first embodiment of a semiconductor memory device of the present invention.

【図2】本実施の形態の半導体記憶装置における動作の
一例を示すタイムチャートである。
FIG. 2 is a time chart illustrating an example of an operation in the semiconductor memory device according to the present embodiment;

【図3】本実施の形態の半導体記憶装置の各データの読
み出しレベルの一例を示す説明図である。
FIG. 3 is an explanatory diagram showing an example of a read level of each data of the semiconductor memory device of the present embodiment.

【図4】本発明の半導体記憶装置の第2の実施の形態を
示す回路図である。
FIG. 4 is a circuit diagram showing a second embodiment of the semiconductor memory device of the present invention.

【図5】本実施の形態の半導体記憶装置における動作の
一例を示すタイムチャートである。
FIG. 5 is a time chart illustrating an example of an operation in the semiconductor memory device according to the present embodiment;

【図6】本発明の半導体記憶装置の第2の実施の形態を
示す回路図である。
FIG. 6 is a circuit diagram showing a second embodiment of the semiconductor memory device of the present invention.

【図7】本実施の形態の半導体記憶装置の各データの読
み出しレベルの一例を示す説明図である。
FIG. 7 is an explanatory diagram showing an example of a read level of each data of the semiconductor memory device of the present embodiment.

【図8】従来の半導体記憶装置の一例を示す回路図であ
る。
FIG. 8 is a circuit diagram showing an example of a conventional semiconductor memory device.

【図9】従来の半導体記憶装置における動作の一例を示
すタイムチャートである。
FIG. 9 is a time chart showing an example of an operation in a conventional semiconductor memory device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1,2,100,200 領域 BL0,BL1,BLm,BBL0,BBL1,BBL
m ビット線 CL,CL0,CL1 メモリセル S1,S2,S3,S10,S20,S30,S11
スイッチ SA0,SA1,SAm センスアンプ WL,WL0,WL1 ワード線
1,2,100,200 area BL0, BL1, BLm, BBL0, BBL1, BBL
m bit lines CL, CL0, CL1 Memory cells S1, S2, S3, S10, S20, S30, S11
Switch SA0, SA1, SAm Sense amplifier WL, WL0, WL1 Word line

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 1つのメモリセルに2ビットの情報を記
憶できる2値メモリセルと、この2値メモリセルから上
位ビットのデータ及び下位ビットのデータを読み出すた
めのデータ側及びレファレンス側の各々のビット線から
成る上位ビット線対及び下位ビット線対とを有し、前記
上位ビット線対及び下位ビット線対にそれぞれ接続され
前記2値メモリセルから読み出した前記上位ビットのデ
ータ及び下位ビットのデータに対応する信号をそれぞれ
複数個のスイッチを介して上位ビット用及び下位ビット
用の2つのセンスアンプによりセンスする多値DRAM
型の半導体記憶装置において、 第1の制御信号の活性化に応答して前記上位ビット線対
のデータ側のビット線と前記下位ビット線対のレファレ
ンス側のビット線とを短絡する第1のスイッチと、 第2の制御信号の活性化/非活性化に応答して前記上位
ビット線対と前記上位ビット用のセンスアンプとを接続
/遮断する第2のスイッチと、 第3の制御信号の活性化/非活性化に応答して前記上位
及び下位のビット線対同士を接続/遮断する第3のスイ
ッチとを備え、 前記第2及び第3のスイッチを接続して前記上位ビット
のデータの読み取り後前記第3のスイッチを遮断して前
記上位ビット線対と前記下位ビット線対とを分離させ、
前記下位ビットのデータを読み取る前に前記第1のスイ
ッチを接続して前記上位ビット線対のデータ側のビット
線と前記下位ビット線対のレファレンス側のビット線と
を短絡することにより前記下位ビット線対のレベルを変
化させることを特徴とする半導体記憶装置。
1. A binary memory cell capable of storing 2-bit information in one memory cell, and a data side and a reference side for reading out upper bit data and lower bit data from the binary memory cell. An upper bit line pair and a lower bit line pair comprising bit lines, the upper bit data and the lower bit data read from the binary memory cell respectively connected to the upper bit line pair and the lower bit line pair. Multi-valued DRAM that senses a signal corresponding to each of a plurality of switches by two sense amplifiers for upper bits and lower bits via a plurality of switches
A first switch for short-circuiting a data-side bit line of the upper bit line pair and a reference bit line of the lower bit line pair in response to activation of a first control signal A second switch for connecting / disconnecting the upper bit line pair and the sense amplifier for the upper bit in response to activation / deactivation of a second control signal; and activation of a third control signal. A third switch for connecting / disconnecting the upper and lower bit line pairs in response to activation / deactivation, and connecting the second and third switches to read the data of the upper bit After that, the third switch is cut off to separate the upper bit line pair and the lower bit line pair,
Before reading the data of the lower bit, the first switch is connected to short-circuit the bit line on the data side of the upper bit line pair and the bit line on the reference side of the lower bit line pair. A semiconductor memory device characterized by changing the level of a line pair.
【請求項2】 前記第1,第2及び第3のスイッチで囲
まれる第1の領域の前記上位ビット線対を含む配線の第
1の浮遊容量と前記下位ビット線対の属する第2の領域
の前記下位ビット線対を含む配線の第2の浮遊容量と、
前記メモリセルの容量の間に所定の関係が成立するよう
に前記第1,第2及び第3のスイッチの配置を行うこと
を特徴とする請求項1記載の半導体記憶装置。
2. A first region to which a first stray capacitance of a wiring including the upper bit line pair and a second region to which the lower bit line pair belongs, in a first region surrounded by the first, second, and third switches. A second stray capacitance of a wiring including the lower bit line pair,
2. The semiconductor memory device according to claim 1, wherein the first, second, and third switches are arranged so that a predetermined relationship is established between the capacities of the memory cells.
【請求項3】 1つのメモリセルに2ビットの情報を記
憶できる2値メモリセルと、この2値メモリセルから上
位ビットのデータ及び下位ビットのデータを読み出すた
めのデータ側及びレファレンス側の各々のビット線から
成る上位ビット線対及び下位ビット線対とを有し、前記
上位ビット線対及び下位ビット線対にそれぞれ接続され
前記2値メモリセルから読み出した前記上位ビットのデ
ータ及び下位ビットのデータに対応する信号をそれぞれ
複数個のスイッチを介して上位ビット用及び下位ビット
用の2つのセンスアンプによりセンスする多値DRAM
型の半導体記憶装置において、 第1の制御信号の活性化に応答して前記上位ビット線対
のデータ側のビット線と前記下位ビット線対のレファレ
ンス側のビット線とを短絡する第1のスイッチと、 第2の制御信号の活性化/非活性化に応答して前記上位
ビット線対と前記上位ビット用のセンスアンプとを接続
/遮断する第2のスイッチと、 第3の制御信号の活性化/非活性化に応答して前記上位
及び下位のビット線対同士を接続/遮断する第3のスイ
ッチとを備え、 前記第2及び第3のスイッチを接続して前記下位ビット
のデータの読み取り後前記第3のスイッチを遮断して前
記上位ビット線対と前記下位ビット線対とを分離させ、
前記上位ビットのデータを読み取る前に前記第1のスイ
ッチを接続して前記上位ビット線対のデータ側のビット
線と前記下位ビット線対のレファレンス側のビット線と
を短絡することにより前記上位ビット線対のレベルを変
化させることを特徴とする半導体記憶装置。
3. A binary memory cell capable of storing 2-bit information in one memory cell, and a data side and a reference side for reading out upper bit data and lower bit data from the binary memory cell. An upper bit line pair and a lower bit line pair comprising bit lines, the upper bit data and the lower bit data read from the binary memory cell respectively connected to the upper bit line pair and the lower bit line pair. Multi-valued DRAM that senses a signal corresponding to each of a plurality of switches by two sense amplifiers for upper bits and lower bits via a plurality of switches
A first switch for short-circuiting a data-side bit line of the upper bit line pair and a reference bit line of the lower bit line pair in response to activation of a first control signal A second switch for connecting / disconnecting the upper bit line pair and the sense amplifier for the upper bit in response to activation / deactivation of a second control signal; and activation of a third control signal. A third switch for connecting / disconnecting the upper and lower bit line pairs in response to activation / deactivation, and connecting the second and third switches to read the data of the lower bit After that, the third switch is cut off to separate the upper bit line pair and the lower bit line pair,
Before reading the data of the upper bit, the first switch is connected to short-circuit the bit line on the data side of the upper bit line pair and the bit line on the reference side of the lower bit line pair. A semiconductor memory device characterized by changing the level of a line pair.
【請求項4】 前記第1,第2及び第3のスイッチで囲
まれる第1の領域の前記下位ビット線対を含む配線の第
1の浮遊容量と前記上位ビット線対の属する第2の領域
の前記上位ビット線対を含む配線の第2の浮遊容量と、
前記メモリセルの容量の間に所定の関係が成立するよう
に前記第1,第2及び第3のスイッチの配置を行うこと
を特徴とする請求項3記載の半導体記憶装置。
4. A first region of the first region surrounded by the first, second, and third switches, the first stray capacitance of a wiring including the lower bit line pair, and a second region to which the upper bit line pair belongs. A second stray capacitance of a wiring including the upper bit line pair,
4. The semiconductor memory device according to claim 3, wherein the first, second, and third switches are arranged such that a predetermined relationship is established between the capacities of the memory cells.
【請求項5】 前記所定の関係が、前記第1の浮遊容量
が前記メモリセルの容量の1/3とほぼ等しいことを特
徴とする請求項2又は4記載の半導体記憶装置。
5. The semiconductor memory device according to claim 2, wherein said predetermined relationship is such that said first stray capacitance is substantially equal to one third of the capacitance of said memory cell.
【請求項6】 1つのメモリセルに2ビットの情報を記
憶できる第1及び第2の2値メモリセルから成るメモリ
セルアレイと、前記第1及び第2の2値メモリセルから
上位ビットのデータ及び下位ビットのデータを読み出す
ための共通のデータ側及びレファレンス側の各々のビッ
ト線から成る上位ビット線対及び下位ビット線対とを有
し、前記上位ビット線対及び下位ビット線対にそれぞれ
接続され前記第1及び第2の2値メモリセルのいずれか
選択した方のメモリせるから読み出した前記上位ビット
のデータ及び下位ビットのデータに対応する信号をそれ
ぞれ複数個のスイッチを介して上位ビット用及び下位ビ
ット用の2つのセンスアンプによりセンスする多値DR
AM型の半導体記憶装置において、 前記上位ビット用センスアンプが前記メモリセルアレイ
の一端側に前記下位ビット用センスアンプが前記メモリ
セルアレイの他端側にそれぞれ配置され、 第1の制御信号の活性化に応答して前記上位ビット線対
のデータ側のビット線と前記下位ビット線対のレファレ
ンス側のビット線とを短絡する第1のスイッチと、 第3の制御信号の活性化/非活性化に応答して前記上位
及び下位各ビット線対同士を接続/遮断する第3のスイ
ッチと、 第2の制御信号の活性化/非活性化に応答して前記上位
ビット用のセンスアンプに接続した前記上位ビット線対
と前記第3のスイッチとを接続/遮断する第2のスイッ
チと、 第4の制御信号の活性化/非活性化に応答して前記下位
ビット用のセンスアンプに接続した前記下位ビット線対
と前記第3のスイッチとを接続/遮断する第4のスイッ
チとを備え、 前記第1〜第4のスイッチを前記第1及び第2のセンス
アンプの中間に配置し、 前記第1のメモリセルが選択された場合、前記第2及び
第3のスイッチを接続して前記上位ビットのデータの読
み取り後前記第3のスイッチを遮断して前記上位ビット
線対と前記下位ビット線対とを分離させ、前記下位ビッ
トのデータを読み取る前に前記第1のスイッチを接続し
て前記上位ビット線対のデータ側のビット線の一部と前
記下位ビット線対のレファレンス側のビット線同士及び
前記上位ビット線対のレファレンス側のビット線の一部
と前記下位ビット線対のデータ側のビット線同士とを短
絡することにより前記下位ビット線対のレベルを変化さ
せ、 前記第2のメモリセルが選択された場合、前記第4及び
第3のスイッチを接続して前記下位ビットのデータの読
み取り後前記第3のスイッチを遮断して前記上位ビット
線対と前記下位ビット線対とを分離させ、前記上位ビッ
トのデータを読み取る前に前記第1のスイッチを接続し
て前記下位ビット線対のデータ側のビット線の一部と前
記上位ビット線対のレファレンス側のビット線及び前記
下位ビット線対のレファレンス側のビット線の一部と前
記上位ビット線対のデータ側のビット線同士とを短絡す
ることにより前記上位ビット線対のレベルを変化させる
ことを特徴とする半導体記憶装置。
6. A memory cell array comprising first and second binary memory cells capable of storing 2-bit information in one memory cell, and data of upper bits from the first and second binary memory cells. An upper bit line pair and a lower bit line pair each comprising a common data side and a reference side bit line for reading out lower bit data, and connected to the upper bit line pair and the lower bit line pair, respectively. The signals corresponding to the upper bit data and the lower bit data read from the memory of the selected one of the first and second binary memory cells are respectively transmitted to the upper bit and the lower bit via a plurality of switches. Multi-valued DR sensed by two sense amplifiers for lower bits
In the AM type semiconductor memory device, the upper bit sense amplifier is arranged at one end of the memory cell array, and the lower bit sense amplifier is arranged at the other end of the memory cell array. A first switch for short-circuiting a bit line on the data side of the upper bit line pair and a bit line on a reference side of the lower bit line pair in response to the activation / deactivation of a third control signal A third switch for connecting / disconnecting the upper and lower bit line pairs to each other; and a higher switch connected to the upper bit sense amplifier in response to activation / deactivation of a second control signal. A second switch for connecting / disconnecting the bit line pair and the third switch; and a second bit connected to the lower bit sense amplifier in response to activation / deactivation of a fourth control signal. A fourth switch for connecting / disconnecting the lower bit line pair and the third switch, wherein the first to fourth switches are arranged between the first and second sense amplifiers, When the first memory cell is selected, the second and third switches are connected, and after reading the data of the upper bit, the third switch is turned off to disconnect the upper bit line pair and the lower bit line. Before reading the data of the lower bit, the first switch is connected so that a part of the bit line on the data side of the upper bit line pair and a bit line on the reference side of the lower bit line pair are separated from each other. The level of the lower bit line pair is changed by short-circuiting a part of the bit lines on the reference side of the upper bit line pair and the bit lines on the data side of the lower bit line pair. When a memory cell is selected, the fourth switch and the third switch are connected, and after reading the data of the lower bit, the third switch is shut off to connect the upper bit line pair and the lower bit line pair. Before reading the data of the upper bit, the first switch is connected to connect a part of the bit line on the data side of the lower bit line pair and the bit line on the reference side of the upper bit line pair and the lower bit line. A semiconductor memory device, wherein a level of the upper bit line pair is changed by short-circuiting a part of a bit line on a reference side of the bit line pair and bit lines on a data side of the upper bit line pair.
【請求項7】 1つのメモリセルにm(2以上の整数)
+1ビットの情報を記憶できる多値値メモリセルと、こ
の多値値メモリセルからm+1ビットのうちの任意の2
ビットの上位ビットのデータ及び下位ビットのデータを
読み出すためのデータ側及びレファレンス側の各々のビ
ット線から成る上位ビット線対及び下位ビット線対とを
有し、前記多値メモリセルから読み出した多値データの
前記上位ビットのデータ及び下位ビットのデータに対応
する信号をそれぞれ複数個のスイッチを介してm+1個
のセンスアンプによりセンスする手段を有する多値DR
AM型の半導体記憶装置において、 前記m+1個のセンスアンプの各々毎に、当該ビットで
ある上位ビットのデータに対応する上位ビットの信号を
読み出すための上位ビット線対のデータ側ビット線と当
該ビットの下位ビットのデータに対応する下位ビットの
信号を読み出すための下位ビット線対のレファレンス側
ビット線及び前記上位ビット線対のレファレンス側ビッ
ト線と前記下位ビット線対のデータ側ビット線とをそれ
ぞれ短絡するための第1のスイッチと、 第2の制御信号の活性化/非活性化に応答して前記上位
ビット線対と前記上位ビット用のセンスアンプとを接続
/遮断する第2のスイッチと、 第3の制御信号の活性化/非活性化に応答して前記上位
及び下位のビット線対同士を接続/遮断する第3のスイ
ッチとを備え、 先にセンスする第1のセンスアンプにおいて、前記第2
及び第3のスイッチを接続して前記上位ビットのデータ
の読み取り後前記第3のスイッチを遮断して前記上位ビ
ット線対と前記下位ビット線対とを分離させ、前記下位
ビットのデータを読み取る前に前記第1のスイッチを接
続して前記上位ビット線対のデータ側のビット線と前記
下位ビット線対のレファレンス側のビット線とを短絡し
て前記下位ビット線対のレベルを変化させる第1のセン
スサイクルを行い、 次にセンスする第2のセンスアンプが、前記下位ビット
線のレベルを前記第1のセンスサイクルと同様の手順で
第2のセンスサイクルを行い、以下第m+1のセンスサ
イクルまで前記第1のセンスサイクルと同様の手順を反
復することにより、前記m+1ビットのデータを読み出
すことを特徴とする半導体記憶装置。
7. One memory cell contains m (an integer of 2 or more).
A multi-valued memory cell capable of storing + 1-bit information, and any two of m + 1 bits from the multi-valued memory cell.
An upper bit line pair and a lower bit line pair each comprising a data side and a reference side bit line for reading the upper bit data and the lower bit data of the bit, and read the multi-level memory cell. Multi-valued DR having means for sensing signals corresponding to the upper bit data and the lower bit data of the value data by m + 1 sense amplifiers via a plurality of switches, respectively
In the AM type semiconductor memory device, for each of the m + 1 sense amplifiers, a data side bit line of an upper bit line pair for reading a signal of an upper bit corresponding to data of the upper bit being the bit and the bit A reference bit line of a lower bit line pair for reading a lower bit signal corresponding to data of a lower bit of the lower bit line, a reference bit line of the upper bit line pair, and a data side bit line of the lower bit line pair. A first switch for short-circuiting, a second switch for connecting / disconnecting the upper bit line pair and the sense amplifier for the upper bit in response to activation / inactivation of a second control signal; A third switch for connecting / disconnecting the upper and lower bit line pairs in response to activation / deactivation of a third control signal; In the first sense amplifier for sensing, the second
And after connecting the third switch and reading the upper bit data, disconnecting the third switch to separate the upper bit line pair and the lower bit line pair, and before reading the lower bit data. The first switch is connected to the first bit line to short-circuit the bit line on the data side of the upper bit line pair and the bit line on the reference side of the lower bit line pair to change the level of the lower bit line pair. Then, the second sense amplifier that senses performs the second sense cycle on the level of the lower bit line in the same procedure as the first sense cycle, and thereafter performs the operation up to the (m + 1) th sense cycle. A semiconductor memory device which reads out the (m + 1) -bit data by repeating a procedure similar to that of the first sense cycle.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US7505302B2 (en) 2005-12-15 2009-03-17 Samsung Electric Co., Ltd Multi-level dynamic memory device

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7505302B2 (en) 2005-12-15 2009-03-17 Samsung Electric Co., Ltd Multi-level dynamic memory device
US7835208B2 (en) 2005-12-15 2010-11-16 Samsung Electronics Co., Ltd. Multi-level dynamic memory device

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