JP2002074958A - センスアンプ回路 - Google Patents

センスアンプ回路

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JP2002074958A
JP2002074958A JP2000349413A JP2000349413A JP2002074958A JP 2002074958 A JP2002074958 A JP 2002074958A JP 2000349413 A JP2000349413 A JP 2000349413A JP 2000349413 A JP2000349413 A JP 2000349413A JP 2002074958 A JP2002074958 A JP 2002074958A
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sense amplifier
amplifier circuit
latch
coupled
voltage level
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JP2000349413A
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Kaber Hardy Kim
キム・カーバー・ハーディ
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Sony Corp
United Memories Inc
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Sony Corp
United Memories Inc
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    • G11C11/407Auxiliary circuits, e.g. for addressing, decoding, driving, writing, sensing or timing for memory cells of the field-effect type
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    • G11C11/4091Sense or sense/refresh amplifiers, or associated sense circuitry, e.g. for coupled bit-line precharging, equalising or isolating

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Dram (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 改良された読出および書込速度を提供するD
RAM装置のためのセンスアンプ回路を設計する。 【解決手段】 抵抗性経路として働く追加の回路素子6
4A、64Bをラッチノード66A、66Bとビット線
62A、62Bとの間に加える。機能的には、この追加
の回路素子は書込動作中の比較的大きなビット線キャパ
シタンスからラッチノードを分離させ、ラッチノードが
より早く状態を変化できるように働く。この追加の回路
素子は、ゲートをポンピングされた電圧レベルVCCP
につないだNチャネル型トランジスタ、抵抗器、デプレ
ッション型トランジスタやCMOSパスゲートのさまざ
まな構成の形をとってもよい。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【関連の出願との相互参照】この発明は、同日出願の
「集積回路装置(Integrated Circuit Device)」と題
され、この出願の譲受人に譲渡された出願の目的に関す
る。その開示はここにこの引用により本願へ援用されて
いる。
【0002】
【発明の分野】この発明は、一般的に集積回路メモリ装
置の分野に関する。特に、この発明は、比較的高い(ま
たは「ポンピングされた」)電源電圧レベルまで駆動さ
れなければならない余分の信号線の使用を要求せずに、
改良された読出書込速度を提供する、集積回路ダイナミ
ックランダムアクセスメモリ(「DRAM」)装置(埋
込型DRAMを組み入れたものを含む)のためのセンス
アンプの設計に関する。
【0003】DRAMメモリ装置は、1つまたは2つ以
上のアレイを有するメモリを含み、それらは各々一般的
に単一のトランジスタとそれに関連のキャパシタから構
成される。トランジスタは一方の端子が関連のビット線
に結合され、そのゲートはワード線に結合される。別の
端子は、一般的にキャパシタを介して基準電圧レベル
(VSSまたは回路接地)に結合され、さらに、ワード
線を介してトランジスタをイネーブルすることにより、
キャパシタの上の電荷は関連のビット線の上に与えられ
るだろう。キャパシタに蓄積された電荷の動的性質のた
め、リークした電荷を補充するためにそれは周期的にリ
フレッシュされねばならない。
【0004】キャパシタの電荷によるビット線電位の変
化は、まずセンスアンプによって増幅され、ビット線に
転送された電荷によって論理レベル「1」か「0」のい
ずれかとして読出される。一般的に、センスアンプはメ
モリセルからのデータと、対応する基準セルの中にスト
アされる基準レベルとを比較する。この時点で、読出さ
れたデータはプリチャージ動作中にメモリセルに再書込
され、データは内部の入力/出力(「I/O」)バスと
データアンプとによってメモリ装置外部の回路へ送られ
る。
【0005】従来のセンスアンプの設計では、相補なラ
ッチノードは関連のビット線に直接接続されているか、
ラッチノードと対応するビット線を対に結合するために
トランジスタが使われている。後者の例では、トランジ
スタのゲートはセンスアンプの動作中に電圧レベルが変
化する信号により制御されてきた。
【0006】
【発明の概要】ここで開示されているのは、センスアン
プのラッチノードを関連のビット線に結合するトランジ
スタのゲートへの余分の信号線を必要とせずに、改良さ
れた読出読込速度を提供するDRAM装置(埋込型DR
AMを組み入れたものを含む)のためのセンスアンプの
設計である。この発明では、ラッチノードとビット線と
の間にその間で抵抗性経路として働く追加の回路素子が
加えられる。機能的には、この追加の回路素子は、書込
動作中の比較的大きなビット線キャパシタンスからラッ
チノードを分離し、ラッチノードがより早く状態を変え
られるようにする。
【0007】この回路素子の抵抗は、センスアンプ書込
速度とビット線リカバリタイムとの釣り合いをとるよう
注意深く選択される。一般的に、センスアンプ書込速度
にはより高い抵抗の方が好ましいが、ビット線リカバリ
タイムにはあまり望ましくない。有利に、この追加の回
路素子は制御または「クロックされる」必要がないの
で、高い(通常「ポンピングされた」)電源電圧レベル
まで駆動される信号線を必要としない。これは電力を節
約し、回路の複雑さを減じる。
【0008】ここに開示されるこの発明の多様な実施例
において、この加えられた回路素子は、ゲートが高い電
源電圧レベル(すなわち通常の電源電圧より2倍高いV
CCP)につながれたエンハンスメント型金属酸化膜半
導体(「MOS」)トランジスタまたは抵抗器であって
もよいし、そのゲートは通常の電源電圧(VCC)、ま
たはソース接続もしくはドレイン接続のいずれかにつな
がれたデプレッション型MOSトランジスタであっても
よいし、そのPチャネル型トランジスタのゲートは基準
電圧レベル(回路接地またはVSS)につながれ、その
Nチャネル型トランジスタのゲートはVCCにつながれ
た相補型MOS(「CMOS」)伝送(または「パ
ス」)ゲートであってもよい。この回路素子の追加はま
た、センスアンプのラッチノードがセンシングの間によ
り早く分離されるという事実により、読出動作の速度も
改良することができる。
【0009】特にここで開示されているのは、第1およ
び第2の相補なビット線と、第1および第2の相補なラ
ッチノードと、第1のビット線を第1のラッチノード
に、第2のビット線を第2のラッチノードにそれぞれ結
合する第1および第2のMOSトランジスタとを含む、
集積回路メモリのためのセンスアンプ回路である。第1
および第2のMOSトランジスタは、各々の制御端子が
定電圧源に結合される。この発明の他の実施例では、第
1および第2のMOSトランジスタは抵抗器、デプレッ
ション型トランジスタまたはCMOSパスゲートに置換
えられてもよい。
【0010】また特にここで開示されているのは、集積
回路メモリのためのセンスアンプ回路であって、第1お
よび第2の相補なビット線と、第1および第2の相補な
ラッチノードと、第1のビット線を第1のラッチノード
に、第2のビット線を第2のラッチノードにそれぞれ結
合する第1および第2の回路素子と、第1および第2の
ラッチノードの間に結合されたセンスアンプと、第1お
よび第2の相補なラッチ信号に応答する第1および第2
の交差結合されたインバータを含むラッチ回路、とを含
む回路である。
【0011】以下に続く好ましい実施例の説明を、付属
の図面と関連して参照すると、前記および他のこの発明
の目的およびそれを達成する手段はさらに明らかにな
り、この発明自体も最良に理解されるであろう。
【0012】
【代表的な実施例の説明】図1(A)では、直接の電気
接続の使用を介して、センスアンプのラッチノードをビ
ット線に結合する、1つの従来の方法が例示されてい
る。例示されている回路10は、単に相補なセンスアン
プのラッチノード(「LAT」および「LATA」「L
ATB」)と、対応するビット線12および14(「B
IT」およびビット線バーであり後者は上付き線により
例示されている)との直接接続を含む。この構成は、実
現化するのは最も簡単であるが、書込動作中に比較的大
きなビット線キャパシタンスからラッチノードを分離さ
せるようには働かないため、状態を変化できる速度を妨
げる。
【0013】加えて図1(B)では、センスアンプのラ
ッチノードをビット線に結合する、別の従来の方法が例
示されている。この例では、回路20は1対のNチャネ
ル型MOSトランジスタ22、24を含み、そのゲート
端子は別個の信号線26により駆動される。この技法は
一般的にセンスアンプのラッチノードからビット線キャ
パシタンスを分離させるために働くが、この構成を実現
化するためには、信号線26は配置されおよび経路づけ
られなければならず、制御された、または「クロックさ
れた」信号は発生されトランジスタ22、24のゲート
に与えなければならない。
【0014】加えて図2は、以下により詳しく説明され
る、ラッチノード66A、66Bおよびビット線62
A、62Bと関連のラッチ回路46とを含む回路60の
詳細な概略図である。これもまた以下にさらに詳しく説
明されるように、回路60は、センスアンプのラッチノ
ード66A、66Bをビット線62A、62Bに結合す
るために、対応する1対の追加された回路素子64A、
64Bを使用する。この代表的な実施例では、追加され
た回路素子64A、64BはそのゲートがVCCPのソ
ースに結びつけられたNチャネル型MOSパストランジ
スタの形で与えられ、制御または「クロックされた」信
号を発生もしくはそこへ経路づけることを要しない。回
路60は、ラッチノード66Aおよび66Bをそれぞれ
ノードDW70AおよびDWB70Bに結合するNチャ
ネル型トランジスタ68A、68Bを含む。
【0015】ラッチ回路46は、Pチャネル型トランジ
スタ82を含み、その一方の端子はVCCへ結合され、
そのゲート端子は線90の上のラッチPチャネルバー
(「LPB」)信号を受取るように結合される。その残
りの端子は、Pチャネル型トランジスタ84、94の一
方の端子で1対の交差結合されたインバータの一方側と
結合されている。Pチャネル型トランジスタ84はNチ
ャネル型トランジスタ86と直列に接続され、Nチャネ
ル型トランジスタ86は他方の端子をNチャネル型トラ
ンジスタ98の一方の端子に結合されている。Pチャネ
ル型トランジスタ94もまたNチャネル型トランジスタ
96に直列に接続され、Nチャネル型トランジスタ96
は他方の端子が同様にNチャネル型トランジスタ98の
同じ端子に結合されている。トランジスタ84および8
6のゲート端子は、ラッチノード66Bと、Pチャネル
型トランジスタ94とNチャネル型トランジスタ96と
を含むインバータの出力ノードとに結合され、トランジ
スタ94、96のゲート端子はラッチノード66Aと、
Pチャネル型トランジスタ84およびNチャネル型トラ
ンジスタ86とを含むインバータの出力ノードとに結合
されている。追加されたNチャネル型トランジスタ98
はラッチ回路を回路接地に結合し、線100上のラッチ
Nチャネルバー(「LNB」)信号によって制御されて
いる。回路60は、示されるようにNチャネル型トラン
ジスタ68Aおよび68Bのゲートに与えられたアクテ
ィブ「ハイ」の列選択書込(「YW」)信号によって選
択される。
【0016】上述のようにNチャネル型パストランジス
タの形の追加の回路素子64Aおよび64Bは、それぞ
れラッチノード66A(LAT)とビット線62A(B
L)との間およびラッチノード66B(LATB)とビ
ット線62B(BLB)との間に接続されている。これ
らのトランジスタのゲートはVCCPに接続されている
が、それはVCCの電源電圧レベルの2倍に相当する一
定の電圧である。これらのトランジスタの目的は、ラッ
チノード66A、66Bからビット線62A、62Bの
大きなキャパシタンスを分離させることである。これに
よりラッチノード66A、66Bは書込動作中にトラン
ジスタ68Aおよび68Bを介して、早く駆動されるこ
とが可能となる。また、これはラッチノード66A、6
6Bがセンシングの間に早く遷移することを可能とし、
読出動作の速度を上げる。
【0017】この特定の実施例では、Nチャネル回路素
子64Aおよび64Bは常時「オン」に保持され、対応
するラッチノード66A、66Bおよびビット線62
A、62Bの間でルーチン経路として働く。図1(B)
に例示されるような従来の設計では、トランジスタ2
2、24は「オン」または「オフ」にスイッチされるこ
とか、またはセンシングおよび/または書込速度を制御
するためにゲート電圧のレベルを変えることのいずれか
が要求された。トランジスタのゲートを一定のVCCP
につなぐことにより、トランジスタのゲートまでのスイ
ッチング信号を発生または経路づけする必要をなくし、
またVCCPのポンピングされた高電圧電源から要求さ
れる電流の量も減少する。
【0018】加えて図3(A)から図3(E)には、セ
ンスアンプのラッチノード66A、66Bをビット線6
2A、62Bに結合するのに利用できる追加の回路素子
64Aおよび64Bの代表的な代替の実現化例が、前図
のVCCPにゲートをつないだNチャネル型トランジス
タに代わり得る例として示されている。特に図3(A)
を参照して、追加の回路素子64Aおよび64Bは単純
な抵抗器または図3(B)に見られるようなゲートを電
源電圧VCCにつないだデプレッション型MOSトラン
ジスタを含んでもよい。または、この図のデプレッショ
ン型MOSトランジスタは、図3(C)に示されるよう
にゲートを対応するラッチノード66Aまたは66Bの
いずれかにつないで構成されてもよいし、図3(B)に
説明されるように対応するビット線62Aまたは62B
のいずれかにつないで構成されてもよい。追加の回路素
子64A、64Bのさらなる可能な実現化例は、図3
(E)に示されており、ここでは並列結合されたPチャ
ネル型およびNチャネル型トランジスタを含み、Pチャ
ネル型装置のゲートが基準電圧レベル(VSSまたは回
路接地)につながれ、Nチャネル型装置のゲートが電源
電圧VCCに結合された、CMOSパスゲートが利用さ
れ得る。
【0019】この発明の原則は、特定の回路素子および
構成を参考に説明されたが、以上の説明は例示のために
なされたものであって、この発明の範囲を限定するもの
ではないことを明確に理解されたい。特に、以上の開示
の教示は、当業者に他の修正例を示唆することが認めら
れる。そのような修正例は、それ自体公知の特徴やここ
に既に説明された特徴の代わりにまたはそれに加えて使
用される、他の特徴を含む可能性がある。この出願では
請求項は特定の特徴の組合せについて作成されている
が、ここにおける開示の範囲は、恐らく当業者には明ら
かな、明示的にもしくは暗示的に、または一般化もしく
は修正されて開示された新規のある特徴もしくは新規の
ある組合せを含み、それらがいずれかの請求項中にクレ
ームされた同じ説明にかかわるか否か、またそれらがこ
の発明が直面する技術的問題のいずれかまたはすべてを
軽減するか否かにかかわらないことを理解すべきであ
る。出願人はこの出願またはこれより発生する出願すべ
ての審査手続期間において、そのような特徴および/ま
たはそのような特徴の組合せに対し、新しい請求項を作
成する権利をこれにより留保する。
【図面の簡単な説明】
【図1】 (A)は直接接続を用いて、センスアンプの
ラッチノードをビット線に結合した従来の方法の一方を
示す図であり、(B)はそのゲート端子が別個の信号線
によって駆動される1対のMOSトランジスタの使用に
より、センスアンプのラッチノードをビット線に結合す
る、別の従来の方法を示す図である。
【図2】 前図に示される実施例に従った、ラッチノー
ドおよびビット線および関連の列センスアンプであっ
て、この発明の開示に従って、ゲートがVCCPのソー
スに結びつけられたNチャネル型MOSパストランジス
タの形で、センスアンプのラッチノードをビット線に結
合するために追加の回路素子が使用される、詳細な概略
図である。
【図3】 前図に示される、センスアンプのラッチノー
ドをビット線に結合するために使用される追加の回路素
子の、抵抗器、さまざまな構成によるデプレッション型
MOSトランジスタおよびCMOSパスゲートの形式で
の、代表的な置換え可能な実現化例の図である。
【符号の説明】
66A,66B センスアンプのラッチノード、62
A,62B ビット線、64A,64B 追加の回路素
子、46 ラッチ回路。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 キム・カーバー・ハーディ アメリカ合衆国、80920 コロラド州、コ ロラド・スプリングス、キット・カーソ ン・レーン、9760 Fターム(参考) 5B024 AA01 AA07 AA15 BA09 CA01 CA02 CA07

Claims (21)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 集積回路メモリのためのセンスアンプ回
    路であって、 第1および第2の相補なビット線と、 第1および第2の相補なラッチノードと、 前記第1のビット線を前記第1のラッチノードに、前記
    第2のビット線を前記第2のラッチノードにそれぞれ結
    合するクロックされていない第1および第2の回路素子
    と、 前記第1および第2のラッチノードの間に結合されたラ
    ッチ回路とを含み、前記センスアンプは第1および第2
    の相補なラッチ信号に応答する第1および第2の交差結
    合されたインバータを含む、センスアンプ回路。
  2. 【請求項2】 前記第1および第2のクロックされてい
    ない回路素子が、その各々の制御端子が定電圧源に結合
    された第1および第2のトランジスタを含む、請求項1
    に記載のセンスアンプ回路。
  3. 【請求項3】 前記第1および第2のトランジスタはN
    チャネル型MOSトランジスタを含む、請求項2に記載
    のセンスアンプ回路。
  4. 【請求項4】 前記定電圧源は前記センスアンプ回路に
    供給される電源電圧レベルよりも大きな電圧レベルを含
    む、請求項3に記載のセンスアンプ回路。
  5. 【請求項5】 前記定電圧源は実質的に前記電源電圧レ
    ベルの2倍大きい、請求項4に記載のセンスアンプ回
    路。
  6. 【請求項6】 前記第1および第2のクロックされてい
    ない回路素子は第1および第2の抵抗器を含む、請求項
    1に記載のセンスアンプ回路。
  7. 【請求項7】 前記第1および第2のクロックされてい
    ない回路素子は第1および第2のデプレッション型トラ
    ンジスタを含む、請求項1に記載のセンスアンプ回路。
  8. 【請求項8】 前記第1および第2のデプレッション型
    トランジスタは電源電圧レベルに結合された制御端子を
    含む、請求項7に記載のセンスアンプ回路。
  9. 【請求項9】 前記第1および第2のデプレッション型
    トランジスタは、前記第1および第2のラッチノードに
    それぞれ接続された制御端子を含む、請求項7に記載の
    センスアンプ回路。
  10. 【請求項10】 前記第1および第2のデプレッション
    型トランジスタは、前記第1および第2のビット線にそ
    れぞれ結合された制御端子を含む、請求項7に記載のセ
    ンスアンプ回路。
  11. 【請求項11】 前記第1および第2のクロックされて
    いない回路素子は、第1および第2のCMOSパスゲー
    トを含み、前記パスゲートは各々並列結合されたPチャ
    ネル型およびNチャネル型トランジスタを含む、請求項
    1に記載のセンスアンプ回路。
  12. 【請求項12】 前記Pチャネル型およびNチャネル型
    トランジスタの各々はその制御端子を含み、前記Pチャ
    ネル型トランジスタの前記制御端子は基準電圧レベルに
    結合し、前記Nチャネル型トランジスタの前記制御端子
    は電源電圧レベルに結合する、請求項11に記載のセン
    スアンプ回路。
  13. 【請求項13】 集積回路メモリのためのセンスアンプ
    回路であって、 第1および第2の相補なビット線と、 第1および第2の相補なラッチノードと、 それぞれ前記第1のビット線を前記第1のラッチノード
    へ、前記第2のビット線を前記第2のラッチノードへ結
    合する第1および第2のMOSトランジスタとを含み、
    前記第1および第2のMOSトランジスタはその制御端
    子が定電圧源に結合される回路。
  14. 【請求項14】 前記定電圧源は前記センスアンプ回路
    に供給される電源電圧レベルより大きな電圧レベルを含
    む、請求項13に記載のセンスアンプ回路。
  15. 【請求項15】 前記定電圧源は実質的に前記電源電圧
    レベルの2倍大きい、請求項14に記載のセンスアンプ
    回路。
  16. 【請求項16】 集積回路メモリのためのセンスアンプ
    回路であって、 第1および第2の相補なビット線と、 第1および第2の相補なラッチノードと、 それぞれ前記第1のビット線を前記第1のラッチノード
    に、前記第2のビット線を前記第2のラッチノードに結
    合する第1および第2のデプレッション型トランジスタ
    とを含む、センスアンプ回路。
  17. 【請求項17】 前記第1および第2のデプレッション
    型トランジスタが、電源電圧レベルに結合された制御端
    子を含む、請求項16に記載のセンスアンプ回路。
  18. 【請求項18】 前記第1および第2のデプレッション
    型トランジスタは前記第1および第2のラッチノードに
    それぞれ結合された制御端子を含む、請求項17に記載
    のセンスアンプ回路
  19. 【請求項19】 前記第1および第2のデプレッション
    型トランジスタは前記第1および第2のビット線にそれ
    ぞれ結合された制御端子を含む、請求項17に記載のセ
    ンスアンプ回路。
  20. 【請求項20】 集積回路メモリのためのセンスアンプ
    回路であって、 第1および第2の相補なビット線と、 第1および第2の相補なラッチノードと、 それぞれ前記第1のビット線を前記第1のラッチノード
    に、前記第2のビット線を前記第2のラッチノードに結
    合する、第1および第2のCMOSパスゲートとを含
    み、前記パスゲートの各々は並列結合されたPチャネル
    型およびNチャネル型トランジスタを含む、センスアン
    プ回路。
  21. 【請求項21】 前記Pチャネル型およびNチャネル型
    トランジスタの各々はその制御端子を含み、前記Pチャ
    ネル型トランジスタの前記制御端子は基準電圧レベルに
    結合し、前記Nチャネル型トランジスタの前記制御端子
    は電源電圧レベルに結合する、請求項20に記載のセン
    スアンプ回路。
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