JP2002093171A - Semiconductor memory and read-out method - Google Patents

Semiconductor memory and read-out method

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JP2002093171A
JP2002093171A JP2000278635A JP2000278635A JP2002093171A JP 2002093171 A JP2002093171 A JP 2002093171A JP 2000278635 A JP2000278635 A JP 2000278635A JP 2000278635 A JP2000278635 A JP 2000278635A JP 2002093171 A JP2002093171 A JP 2002093171A
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JP
Japan
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bit line
voltage
transistor
read
storage node
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Takayuki Emori
孝之 江守
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Sony Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To quickly eliminate unexpected voltage variation (noise) of a bit line being made a floating state at the time of read-out. SOLUTION: This device has a capacitor C, a memory cell MC including a read-out transistor Q2 of which the gate is connected to a storage node SN, the drain is connected to a voltage supply line (read-out word line RWL), the source is connected to a bit line BL, and which is turned on or turned off in accordance with storage node voltage after boosting when the voltage of the storage node SN is boosted by fixed voltage through the capacitor C, a drive transistor Qd connected between the bit line BL and a supply line of reference voltage, and a control circuit CC making the drive transistor Qd a conduction state for a fixed period including a period in which the bit line BL is a floating state and storage node voltage is being boosted.

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、いわゆるゲインセ
ルの一種である2トランジスタ−1キャパシタ型のメモ
リセルを有し、当該セル内で保持された記憶データを読
み出しトランジスタにより増幅してビット線に読み出す
半導体記憶装置と、その読み出し方法とに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention has a two-transistor-one-capacitor type memory cell, which is a kind of a so-called gain cell, and amplifies a storage data held in the cell by a read transistor and reads it out to a bit line. The present invention relates to a semiconductor memory device and a reading method thereof.

【0002】[0002]

【従来の技術】いわゆる2トランジスタ−1キャパシタ
型のゲインセルは、ビット線を書き込み用と読み出し用
の2本設けた場合と共通の場合、ワード線を書き込み用
と読み出し用の2本設けた場合と共通の場合の、合計4
種類のセル構成がある。
2. Description of the Related Art A so-called two-transistor-one-capacitor type gain cell is common to a case where two bit lines are provided for writing and reading, and a case where two word lines are provided for writing and reading. 4 common cases
There are different types of cell configurations.

【0003】図1および図2は、ビット線が共通の場合
のゲインセル構成を2例示す回路図である。これらのゲ
インセル(メモリセルMC)は、書き込みトランジスタ
Q1、読み出しトランジスタQ2、キャパシタ(CAP
またはC)によって構成されている。書き込みトランジ
スタQ1は、そのゲートが書き込みワード線WWLに接
続されて、記憶ノードSNとビット線BL間に接続され
ている。読み出しトランジスタQ2は、そのゲートが記
憶ノードSNに接続され、ソースがビット線BLに接続
されている。
FIGS. 1 and 2 are circuit diagrams showing two examples of a gain cell configuration when a common bit line is used. These gain cells (memory cells MC) include a write transistor Q1, a read transistor Q2, and a capacitor (CAP).
Or C). The write transistor Q1 has its gate connected to the write word line WWL, and is connected between the storage node SN and the bit line BL. The read transistor Q2 has a gate connected to the storage node SN and a source connected to the bit line BL.

【0004】図1では読み出しトランジスタQ2のドレ
インが読み出しワード線RWLに接続され、図2では読
み出しトランジスタQ2のドレインが電源電圧VCCの供
給線に接続されている。これら読み出しトランジスタQ
2は、読み出し時にのみバイアスされればよい。したが
って、図1では、読み出しトランジスタQ2のドレイン
バイアスを付与する電源電圧VCCの供給線と読み出しワ
ード線RWLとを兼用させることで、配線を1本削減し
ている。
In FIG. 1, the drain of the read transistor Q2 is connected to a read word line RWL, and in FIG. 2, the drain of the read transistor Q2 is connected to a supply line of a power supply voltage V CC . These read transistors Q
2 need only be biased at the time of reading. Therefore, in FIG. 1, one line is reduced by using the supply line of the power supply voltage V cc for applying the drain bias of the read transistor Q2 and the read word line RWL together.

【0005】キャパシタ(CAPまたはC)は、読み出
しワード線RWLを記憶ノードSNに容量結合させるた
めに設けられている。図2では、たとえばMIM(Metal
-Insulator-Metal) 構造の容量素子CAPを設けている
が、図1では、読み出しトランジスタQ2のゲートとド
レイン間の寄生容量Cpを利用してキャパシタCを構成
できる。したがって、図1のメモリセルは、実際の素子
数を図2より少なくできる。
A capacitor (CAP or C) is provided for capacitively coupling the read word line RWL to the storage node SN. In FIG. 2, for example, MIM (Metal
Although a capacitive element CAP having a (-Insulator-Metal) structure is provided, in FIG. 1, the capacitor C can be configured using a parasitic capacitance Cp between the gate and the drain of the read transistor Q2. Therefore, the actual number of elements of the memory cell of FIG. 1 can be smaller than that of FIG.

【0006】書き込みでは、ビット線BLに書き込みデ
ータの“1”,“0”に対応した2値の電圧の何れかを
設定し、書き込みワード線WWLを駆動して書き込みト
ランジスタQ1をオンさせる。これにより、ビット線電
圧が記憶ノードSNに伝達される。その後、書き込みト
ランジスタQ1をオフすると、記憶ノードSNが電気的
フローティング状態となるので、記憶ノードSNに記憶
データが保持される。この記憶状態で読み出しトランジ
スタQ2がオンしないように、そのしきい値電圧が設定
されている。たとえば、記憶データ“1”に対応した電
圧を0.75V、記憶データ“0”に対応した電圧を0
Vとした場合、読み出しトランジスタQ2のしきい値電
圧VthQ2を0.9V程度として、記憶データ“1”の電
圧0.75Vによっても読み出しトランジスタQ2がオ
ンしないようにする。
In writing, one of binary voltages corresponding to "1" and "0" of write data is set to the bit line BL, and the write word line WWL is driven to turn on the write transistor Q1. Thereby, the bit line voltage is transmitted to storage node SN. After that, when the write transistor Q1 is turned off, the storage node SN enters an electrically floating state, so that storage data is held in the storage node SN. The threshold voltage is set so that the read transistor Q2 does not turn on in this storage state. For example, the voltage corresponding to the storage data “1” is 0.75 V, and the voltage corresponding to the storage data “0” is 0.
In the case of V, the threshold voltage VthQ2 of the read transistor Q2 is set to about 0.9 V so that the read transistor Q2 is not turned on even by the voltage 0.75V of the storage data "1".

【0007】つぎに読み出し動作を説明するが、ここで
は図1のセル構成を例とし、図3に示すようにビット線
BLごとに設けたセンスアンプSAを用いる。読み出し
時の各信号線の電圧変化を、図4(A)〜図4(C)の
タイミングチャートに示す。まず、ビット線を0Vでフ
ローティング状態とし(図4(C))、つぎに読み出し
ワード線RWLの電圧をハイレベル(1.5V)に立ち
上げる(図4(B))。これにより、キャパシタCを介
した容量結合によって、記憶ノードSNの電圧が上昇す
る。この記憶ノードSNの昇圧において、記憶データ
“1”の昇圧後の電圧が読み出しトランジスタQ2のし
きい値電圧VthQ2より高く、記憶データ“0”の昇圧後
の電圧がしきい値電圧VthQ2より低くなるように、キャ
パシタ容量値等が予め決められている。したがって、記
憶データが“1”の場合に読み出しトランジスタQ2が
オンし、図4(C)に示すように、ビット線BLが、記
憶データ“1”の昇圧後の電圧からしきい値電圧VthQ2
を引いた電圧VBLh まで上昇する。一方、記憶データが
“0”の場合、読み出しトランジスタQ2がオンしない
ので、ビット線電圧が0Vを維持する。このビット線電
圧差をさらにセンスアンプSAで振幅1.5Vまで増幅
することにより、2値の記憶データが検出され読み出さ
れる。
Next, a read operation will be described. Here, the cell configuration of FIG. 1 is used as an example, and a sense amplifier SA provided for each bit line BL as shown in FIG. 3 is used. Changes in voltage of each signal line at the time of reading are shown in timing charts of FIGS. First, the bit line is set to a floating state at 0 V (FIG. 4C), and then the voltage of the read word line RWL is raised to a high level (1.5 V) (FIG. 4B). Thereby, the voltage of the storage node SN increases due to the capacitive coupling via the capacitor C. In boosting the storage node SN, the boosted voltage of the storage data “1” is higher than the threshold voltage VthQ2 of the read transistor Q2, and the boosted voltage of the storage data “0” is lower than the threshold voltage VthQ2. Thus, the capacitance value of the capacitor and the like are determined in advance. Therefore, when the stored data is "1", the read transistor Q2 is turned on, and as shown in FIG. 4C, the bit line BL changes the threshold voltage VthQ2 from the boosted voltage of the stored data "1".
Rises to the voltage VBLh obtained by subtracting On the other hand, when the storage data is “0”, the read transistor Q2 does not turn on, so that the bit line voltage is maintained at 0V. By amplifying this bit line voltage difference to an amplitude of 1.5 V by the sense amplifier SA, binary storage data is detected and read.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】ところが、この従来の
半導体記憶装置の読み出しでは、図4(C)に示すよう
に、ビット線BLは、0Vに放電してからセンスアンプ
SAを活性化するまでフローティング状態となることか
ら、この期間にノイズを受け易く、ビット線に予期しな
い電圧変動が現出するという問題があった。
However, in the read operation of the conventional semiconductor memory device, as shown in FIG. 4C, the bit line BL is discharged from 0 V to activate the sense amplifier SA. Because of the floating state, there is a problem that noise is easily received during this period, and unexpected voltage fluctuation appears on the bit line.

【0009】このノイズの要因としては、ビット線BL
がフローティング状態の期間に高い電圧が印加される近
隣の配線からの誘導ノイズがある。図5に、ビット線B
Lに対しノイズ源となる配線との容量結合を示す。図5
において、中央のビット線BL2が、いま記憶データを
読み出そうとするビット線であり、その両側に同一階層
の配線からなる他のビット線BL1,BL3がビット線
BL2と平行に配置されている。ビット線間は層間絶縁
膜などの誘電体で分離されていることから、ビット線B
L1とBL2との間、ビット線BL2とBL3との間
に、結合容量C1が存在する。また、読み出しワード線
RWLは、層間絶縁膜などの誘電体を挟んでビット線B
L2を横切っており、この読み出しワード線RWLとビ
ット線BL2との間にも結合容量C2が存在する。
The noise is caused by the bit line BL
There is induced noise from a nearby wiring to which a high voltage is applied during the floating state. FIG.
L indicates a capacitive coupling with a wiring serving as a noise source. FIG.
, The central bit line BL2 is a bit line from which stored data is to be read, and other bit lines BL1 and BL3 formed of wirings of the same hierarchy are arranged on both sides thereof in parallel with the bit line BL2. . Since the bit lines are separated by a dielectric such as an interlayer insulating film, the bit lines B
A coupling capacitance C1 exists between L1 and BL2 and between the bit lines BL2 and BL3. Further, the read word line RWL is connected to the bit line B via a dielectric such as an interlayer insulating film.
L2, and a coupling capacitance C2 also exists between the read word line RWL and the bit line BL2.

【0010】図4(C)に示すビット線BLが0Vでフ
ローティング状態の期間内に、図4(B)に示すように
読み出しワード線RWLが1.5Vに立ち上げられる
と、図5の結合容量C2を介してビット線BLに正の誘
導ノイズが重畳されることがある。
When the read word line RWL is raised to 1.5 V as shown in FIG. 4B while the bit line BL shown in FIG. 4C is in the floating state at 0 V, the coupling shown in FIG. Positive induction noise may be superimposed on the bit line BL via the capacitor C2.

【0011】その後、ビット線BLが記憶データに応じ
て電圧変化した後、行方向のメモリセルを並列に読み出
すため図5のビット線BL1,BL2,BL3それぞれ
に接続されたセンスアンプSAが一斉に活性化される。
いま、中央のビット線BLには“0”記憶データが読み
出され、ビット線BL2の電圧は変化していないとす
る。また、両隣りのビット線BL1とBL3には“1”
記憶データが読み出され、ビット線BL1とBL3は
0.数V程度電圧が上昇しているとする。この状態でビ
ット線BL1〜BL3にそれぞれ接続されたセンスアン
プSAが一斉に活性化されたとする。センスアンプSA
は、その構成にもよるが、電源電圧1.5Vにビット線
電圧を上昇させるタイミングと、接地電圧0Vにビット
線電圧を固定するタイミングとに若干のズレがあるのが
普通である。したがって、中央のビット線BL2が接地
電圧に固定されるまえに、他のビット線BL1.BL3
が電源電圧1.5Vに引き上げられた場合、未だフロー
ティング状態にあるビット線BL2の電圧が図5の結合
容量C1を介した誘導ノイズにより上昇し、電圧関係が
逆転することがある。この場合、ビット線BL2に接続
されたセンスアンプSAが誘導ノイズにより上昇した電
圧を電源電圧1.5Vまで引き上げることが起こり得る
ため、本来“0”記憶データであるべきビット線BL2
の電圧が、誤って“1”記憶データであると判断される
誤動作が生じることがある。
After that, after the voltage of the bit line BL changes according to the stored data, the sense amplifiers SA connected to the bit lines BL1, BL2, BL3 in FIG. Be activated.
Now, it is assumed that “0” storage data is read to the central bit line BL, and the voltage of the bit line BL2 has not changed. Also, "1" is applied to both adjacent bit lines BL1 and BL3.
The stored data is read, and the bit lines BL1 and BL3 are set to 0. It is assumed that the voltage is increased by about several volts. In this state, it is assumed that the sense amplifiers SA connected to the bit lines BL1 to BL3 are simultaneously activated. Sense amplifier SA
Although it depends on the configuration, there is usually a slight difference between the timing of raising the bit line voltage to the power supply voltage of 1.5 V and the timing of fixing the bit line voltage to the ground voltage of 0 V. Therefore, before the center bit line BL2 is fixed to the ground voltage, the other bit lines BL1. BL3
Is raised to the power supply voltage of 1.5 V, the voltage of the bit line BL2 still in the floating state increases due to the induction noise via the coupling capacitor C1 in FIG. 5, and the voltage relationship may be reversed. In this case, since the sense amplifier SA connected to the bit line BL2 may raise the voltage increased by the induction noise to the power supply voltage 1.5V, the bit line BL2 which should be "0" storage data
Erroneously determines that the voltage of “1” is stored data “1”.

【0012】このように、従来の半導体記憶装置では、
読み出し時にフローティング状態となるビット線BL2
が、これと容量C1,C2を介して結合する近隣の配線
による誘導ノイズにより電圧変動し、場合によっては誤
動作が生じるという問題があった。
As described above, in the conventional semiconductor memory device,
Bit line BL2 that is in a floating state at the time of reading
However, there has been a problem that the voltage fluctuates due to induced noise due to neighboring wirings coupled to this via the capacitors C1 and C2, and a malfunction may occur in some cases.

【0013】本発明の目的は、読み出し時にフローティ
ング状態となるビット線の予期せぬ電圧変動(ノイズ)
を速やかに除去し、これにより動作信頼性が高い半導体
記憶装置と、その読み出し方法とを提供することにあ
る。
An object of the present invention is to provide an unexpected voltage fluctuation (noise) of a bit line which becomes a floating state at the time of reading.
To provide a semiconductor memory device with high operation reliability and a reading method therefor.

【0014】[0014]

【課題を解決するための手段】本発明の第1の観点に係
る半導体記憶装置は、キャパシタと、ゲートが記憶ノー
ドに接続され、ドレインが電圧供給線に接続され、ソー
スがビット線に接続され、上記キャパシタを通して上記
記憶ノードの電圧が一定電圧だけ昇圧されたときの昇圧
後の記憶ノード電圧に応じてオンまたはオフする読み出
しトランジスタとを含むメモリセルと、上記ビット線と
基準電圧の供給線との間に接続された駆動トランジスタ
と、上記ビット線がフローティング状態で上記記憶ノー
ド電圧の上記昇圧時を含む一定期間、上記駆動トランジ
スタを導通状態にする制御回路とを有する。上記ビット
線に接続され、上記ビット線の電圧を増幅する増幅回路
をさらに有し、好適に、上記制御回路が上記駆動トラン
ジスタを導通状態にする上記一定期間が、上記増幅回路
の駆動時を含む。
In a semiconductor memory device according to a first aspect of the present invention, a capacitor and a gate are connected to a storage node, a drain is connected to a voltage supply line, and a source is connected to a bit line. A memory cell including a read transistor that is turned on or off in accordance with the boosted storage node voltage when the voltage of the storage node is boosted by a constant voltage through the capacitor, the bit line and a reference voltage supply line, And a control circuit that makes the drive transistor conductive for a certain period of time including when the storage node voltage is boosted while the bit line is in a floating state. The control circuit may further include an amplifier circuit connected to the bit line and amplifying the voltage of the bit line. Preferably, the certain period in which the control circuit turns on the drive transistor includes a time when the amplifier circuit is driven. .

【0015】この半導体記憶装置では、上記昇圧を制御
する制御線と上記ビット線が誘電体を挟んで交差してい
る。また、上記メモリセルが複数、行列状に配置されて
メモリセルアレイが構成され、上記メモリセルアレイ内
の列方向の複数のメモリセル間で共通に接続された複数
の上記ビット線を有し、上記複数のビット線が誘電体を
挟んで平行に配置され、上記制御回路にゲートが接続さ
れた上記駆動トランジスタが上記複数のビット線ごとに
接続されている。
In this semiconductor memory device, the control line for controlling the boosting and the bit line intersect with a dielectric interposed therebetween. A plurality of the memory cells are arranged in a matrix to form a memory cell array. The memory cell array includes a plurality of the bit lines commonly connected among a plurality of memory cells in a column direction in the memory cell array. Are arranged in parallel with a dielectric interposed therebetween, and the drive transistor whose gate is connected to the control circuit is connected to each of the plurality of bit lines.

【0016】好適に、導通状態の上記駆動トランジスタ
を流れる電流の最小値が、上記列方向の複数のメモリセ
ルの一つが選択され他の非選択の複数のメモリセル内の
上記記憶ノードの電圧が全てハイレベルのときに上記複
数の非選択のメモリセル内で上記読み出しトランジスタ
を流れるオフリーク電流の合計値より十分大きくなるよ
うに、上記駆動トランジスタの最小駆動能力が予め決め
らている。また、好適に、導通状態の上記駆動トランジ
スタを流れる電流の最大値が、所定の負荷容量を有する
上記ビット線に所定の正のノイズが印加されたときの電
荷を所定の最大許容時間で放電する電流値以下となるよ
うに、上記駆動トランジスタの最大駆動能力が予め決め
らている。あるいは、好適に、導通状態の上記駆動トラ
ンジスタを流れる電流の最大値が、所定の負荷容量を有
する上記ビット線に所定の正のノイズが印加されたとき
の電荷を所定の時間で放電する際の消費電力が所定値以
下となるように、上記駆動トランジスタの最大駆動能力
が予め決められている。
Preferably, the minimum value of the current flowing through the drive transistor in a conductive state is such that the voltage of the storage node in one of the plurality of memory cells in the column direction is selected and the other non-selected memory cells are The minimum driving capability of the driving transistor is predetermined so that the total value of the off-leak current flowing through the read transistor in the plurality of unselected memory cells when all are at the high level is sufficiently large. Preferably, the maximum value of the current flowing through the driving transistor in a conductive state discharges the electric charge when a predetermined positive noise is applied to the bit line having a predetermined load capacitance for a predetermined maximum allowable time. The maximum drive capability of the drive transistor is determined in advance so as to be equal to or less than the current value. Alternatively, preferably, the maximum value of the current flowing through the driving transistor in a conductive state is determined when discharging the electric charge in a predetermined time when a predetermined positive noise is applied to the bit line having a predetermined load capacitance. The maximum driving capability of the driving transistor is determined in advance so that the power consumption is equal to or less than a predetermined value.

【0017】本発明に係る半導体記憶装置のメモリセル
構成としては、キャパシタが読み出しトランジスタのゲ
ートとドレイン間に接続され、ドレインに接続された電
圧供給線が記憶ノードの昇圧を制御する読み出しワード
線である第1のセル構成と、キャパシタが記憶ノードと
読み出しワード線との間に接続され、読み出しトランジ
スタのドレインには、たとえば電源電圧の供給線が接続
された第2のセル構成がある。また、上記した第1,第
2のセル構成それぞれに、ビット線が書き込み用と読み
出し用の2本設けられた場合と、ビット線が1本の場合
の2通りがある。
In the memory cell configuration of the semiconductor memory device according to the present invention, a capacitor is connected between a gate and a drain of a read transistor, and a voltage supply line connected to the drain is a read word line for controlling boosting of a storage node. There is a certain first cell configuration and a second cell configuration in which a capacitor is connected between a storage node and a read word line, and a drain of a read transistor is connected to, for example, a power supply voltage supply line. In each of the above-described first and second cell configurations, there are two cases, that is, a case where two bit lines are provided for writing and reading, and a case where one bit line is provided.

【0018】本発明の第2の観点に係る半導体記憶装置
の読み出し方法は、キャパシタと、ゲートが記憶ノード
に接続され、ドレインが電圧供給線に接続され、ソース
がビット線に接続され、上記キャパシタを通して上記記
憶ノードの電圧が一定電圧だけ昇圧されたときの昇圧後
の記憶ノード電圧に応じてオンまたはオフする読み出し
トランジスタとを含むメモリセルと、上記ビット線と基
準電圧の供給線との間に接続された駆動トランジスタと
を有した半導体記憶装置の動作方法であって、上記ビッ
ト線をディスチャージしてフローティング状態とし、上
記記憶ノード電圧の上記昇圧を行い、昇圧後の上記記憶
ノード電圧に応じて上記読み出しトランジスタをオンま
たはオフさせて上記ビット線の電圧を変化させる読み出
しに際し、上記昇圧時を含む一定期間、上記駆動トラン
ジスタを導通状態にする。上記ビット線の電圧変化を増
幅するステップを含み、好適に、上記駆動トランジスタ
を導通状態にする上記一定期間は、上記ビット線の増幅
を開始するときを含む。
According to a second aspect of the present invention, there is provided a method for reading a semiconductor memory device, comprising: a capacitor; a gate connected to a storage node; a drain connected to a voltage supply line; a source connected to a bit line; A memory cell including a read transistor that is turned on or off in accordance with the boosted storage node voltage when the voltage of the storage node is boosted by a constant voltage, and between the bit line and a reference voltage supply line. A method of operating a semiconductor memory device having a driving transistor connected thereto, wherein the bit line is discharged to a floating state, the storage node voltage is boosted, and the storage node voltage is boosted according to the boosted storage node voltage. At the time of reading in which the read transistor is turned on or off to change the voltage of the bit line, Certain period including the time, to the driving transistor in a conducting state. Preferably, the step of amplifying the voltage change of the bit line includes a step of amplifying the bit line, wherein the certain period of time in which the driving transistor is turned on includes a time of starting the amplification of the bit line.

【0019】このような構成の半導体記憶装置と、その
読み出し方法では、ビット線が0Vでフローティング状
態の期間は、駆動トランジスタが導通するため、ビット
線に近隣の配線との容量結合により重畳するノイズが発
生しても、それによる電荷を速やかに基準電圧の供給
線、たとえば接地線に放電する。なお、ビット線に
“1”記憶データに応じた電圧が現出しているときは、
駆動トランジスタによる電荷放電と読み出しトランジス
タを通した電圧供給線からの電荷供給とが均衡してお
り、ビット線にノイズが重畳されにくいうえ、僅かにノ
イズが重畳されても直ぐに平衡点にビット線電圧が戻
る。たとえば、ビット線にノイズを発生させる近隣の配
線は正の電圧が印加され正のノイズがビット線に重畳さ
れた場合、ローレベル(0V)でフローティング状態に
あるビット線の電圧変動が記憶データに応じた電圧関係
を逆転させてしまい誤動作につながる。本発明によっ
て、ローレベル(0V)でフローティング状態にあるビ
ット線の予期しない電圧変動(ノイズ)が有効に除去さ
れる。
In the semiconductor memory device having such a configuration and its reading method, since the drive transistor is conductive during the floating state of the bit line at 0 V, noise superimposed on the bit line due to capacitive coupling with a neighboring wiring is provided. Is generated, the electric charge caused by the occurrence is quickly discharged to a reference voltage supply line, for example, a ground line. When a voltage corresponding to "1" storage data appears on the bit line,
The charge discharge by the drive transistor and the charge supply from the voltage supply line through the readout transistor are balanced, so that noise is not easily superimposed on the bit line. Returns. For example, when a positive voltage is applied to a neighboring wiring that generates noise on the bit line and the positive noise is superimposed on the bit line, the voltage fluctuation of the bit line in a floating state at a low level (0 V) is stored in the stored data. The corresponding voltage relationship is reversed, leading to malfunction. According to the present invention, unexpected voltage fluctuation (noise) of a bit line floating at a low level (0 V) is effectively removed.

【0020】[0020]

【発明の実施の形態】以下、メモリセル内の各トランジ
スタを全てnチャネル型とした場合を例に、本発明の実
施形態を図面を参照しながら説明する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings, taking as an example the case where all transistors in a memory cell are of the n-channel type.

【0021】この実施形態に係る半導体記憶装置は、先
に説明した図1または図2の構成のメモリセルを有す
る。また、本実施形態では、図6,図7の何れかのメモ
リセルを用いてもよい。図6に示すメモリセルが図1の
メモリセルと異なる点は、書き込み用のビット線(書き
込みビット線WBL)と、読み出し用のビット線(読み
出しビット線RBL)との2本のビット線を備える点に
ある。すなわち、書き込みビット線WBLに書き込みト
ランジスタQ1のドレインが接続され、読み出しビット
線RBLに読み出しトランジスタQ2のソースが接続さ
れている。他の構成および接続関係は図1と同様であ
り、ここでの説明を省略する。同じく、図7に示すメモ
リセルが図2のメモリセルと異なる点は、書き込みビッ
ト線WBLと、読み出しビット線RBLとの2本のビッ
ト線を備える点にある。すなわち、書き込みビット線W
BLに書き込みトランジスタQ1のドレインが接続さ
れ、読み出しビット線RBLに読み出しトランジスタQ
2のソースが接続されている。他の構成および接続関係
は図2と同様であり、ここでの説明を省略する。
The semiconductor memory device according to this embodiment has the memory cell having the configuration shown in FIG. 1 or 2 described above. In this embodiment, any of the memory cells shown in FIGS. 6 and 7 may be used. The memory cell shown in FIG. 6 is different from the memory cell of FIG. 1 in that it has two bit lines, a write bit line (write bit line WBL) and a read bit line (read bit line RBL). On the point. That is, the drain of the write transistor Q1 is connected to the write bit line WBL, and the source of the read transistor Q2 is connected to the read bit line RBL. Other configurations and connection relationships are the same as those in FIG. 1, and description thereof will be omitted. Similarly, the memory cell shown in FIG. 7 differs from the memory cell of FIG. 2 in that it has two bit lines, a write bit line WBL and a read bit line RBL. That is, the write bit line W
BL is connected to the drain of the write transistor Q1, and the read transistor Q is connected to the read bit line RBL.
2 sources are connected. Other configurations and connection relationships are the same as those in FIG. 2, and a description thereof will be omitted.

【0022】メモリセルアレイ内に、このような構成の
メモリセルMCが行列状に配置され、行方向の複数のメ
モリセルMCをワード線WWL,RWLにより共通接続
し、列方向の複数のメモリセルMCをビット線BL(ま
たはWBL,RBL)により共通接続している。
In the memory cell array, memory cells MC having such a configuration are arranged in a matrix, and a plurality of memory cells MC in a row direction are commonly connected by word lines WWL and RWL, and a plurality of memory cells MC in a column direction are arranged. Are commonly connected by a bit line BL (or WBL, RBL).

【0023】図8(A)に、メモリセルアレイ内で選択
されたメモリセルMCと、周辺回路の必要部分を示す。
メモリセルアレイ内の各ビット線BLに、図8(A)に
示すようにセンスアンプSAが接続されている。センス
アンプSAは、図示しないセンスアンプ駆動線により制
御される。また、各ビット線BLに、駆動トランジスタ
Qdが接続されている。駆動トランジスタのドレインが
ビット線BLに接続され、ソースが基準電圧、たとえば
接地電圧の供給線に接続されている。行方向の複数の駆
動トランジスタQd間で、ゲートが共通の駆動線DLに
接続されている。駆動線DLに制御回路CCが接続され
ている。制御回路CCは、読み出しサイクル中の一定期
間だけ、駆動線DLに印加される駆動信号Dをハイレベ
ルとして駆動トランジスタQdをオンさせ、その後、駆
動信号Dをローレベルに戻して駆動トランジスタQdを
オフさせる。
FIG. 8A shows a memory cell MC selected in the memory cell array and necessary parts of peripheral circuits.
As shown in FIG. 8A, a sense amplifier SA is connected to each bit line BL in the memory cell array. The sense amplifier SA is controlled by a sense amplifier drive line (not shown). Further, a drive transistor Qd is connected to each bit line BL. The drain of the drive transistor is connected to the bit line BL, and the source is connected to a supply line for a reference voltage, for example, a ground voltage. The gate is connected to the common drive line DL between the plurality of drive transistors Qd in the row direction. The control circuit CC is connected to the drive line DL. The control circuit CC sets the drive signal D applied to the drive line DL to a high level to turn on the drive transistor Qd for a certain period during a read cycle, and thereafter returns the drive signal D to a low level to turn off the drive transistor Qd. Let it.

【0024】読み出し動作では、図9(C)に示すよう
にビット線BLを0Vでフローティング状態とし、つぎ
に図9(B)に示すように読み出しワード線RWLの電
圧をハイレベル(1.5V)に立ち上げる。このとき、
キャパシタCを介した容量結合によって、記憶ノードS
Nの電圧が上昇する。この記憶ノードSNの昇圧におい
て、前記したように、記憶ノードSNの昇圧後の電圧が
適正範囲になるように読み出しトランジスタQ2のしき
い値電圧VthQ2およびキャパシタCの容量値が予め決め
られている。このため、図9(C)に示すように、記憶
データが“1”の場合に読み出しトランジスタQ2がオ
ンしてビット線BLが0.数V程度上昇し、記憶データ
が“0”の場合は読み出しトランジスタQ2がオフした
ままでビット線BLの電圧変動はない。このようにビッ
ト線BLの電圧変化が安定したときに、センスアンプS
Aを活性化して、ビット線電圧を振幅1.5Vまで増幅
することにより、2値の記憶データが検出され読み出さ
れる。
In the read operation, the bit line BL is floated at 0 V as shown in FIG. 9C, and then the voltage of the read word line RWL is raised to a high level (1.5 V) as shown in FIG. ). At this time,
Due to the capacitive coupling via the capacitor C, the storage node S
The voltage of N increases. In boosting the storage node SN, as described above, the threshold voltage VthQ2 of the read transistor Q2 and the capacitance value of the capacitor C are determined in advance so that the boosted voltage of the storage node SN falls within an appropriate range. Therefore, as shown in FIG. 9C, when the storage data is “1”, the read transistor Q2 is turned on and the bit line BL is set to 0. When the voltage rises by several volts and the storage data is "0", the voltage of the bit line BL does not fluctuate while the read transistor Q2 remains off. When the change in the voltage of the bit line BL is stabilized, the sense amplifier S
By activating A and amplifying the bit line voltage to an amplitude of 1.5 V, binary storage data is detected and read.

【0025】以上の読み出し動作の基本は従来と同様で
あるが、本実施形態では、図9(B)および図9(D)
に示すように、読み出しワード線RWLの駆動と同期さ
せて、制御回路CCが駆動線DLを1.5Vに立ち上
げ、駆動トランジスタQdをオンさせる。ここで、読み
出し時に選択されたメモリセルMCの読み出しトランジ
スタQ2と駆動トランジスタQdとの関係は、図8
(B)に示すように、読み出しトランジスタQ2を負荷
トランジスタとし、選択セルの読み出しワード線RWL
に印加された1.5Vの電圧を電源電圧とし、ビット線
BLを出力とするインバータと見なされる。負荷トラン
ジスタのゲートには、選択セルの記憶データに応じた電
圧が印加されている。
The basics of the above read operation are the same as those of the prior art, but in this embodiment, FIGS. 9B and 9D
As shown in (5), in synchronization with the driving of the read word line RWL, the control circuit CC raises the drive line DL to 1.5 V and turns on the drive transistor Qd. Here, the relationship between the read transistor Q2 and the drive transistor Qd of the memory cell MC selected at the time of reading is shown in FIG.
As shown in (B), the read transistor Q2 is a load transistor, and the read word line RWL of the selected cell is used.
Is regarded as an inverter that uses the voltage of 1.5 V applied as a power supply voltage and outputs the bit line BL. A voltage corresponding to the data stored in the selected cell is applied to the gate of the load transistor.

【0026】このインバータの出力電圧(ビット線電圧
VBL)と、インバータに流れる電流Iとの関係を図10
(A)に示す。駆動トランジスタQdのI−V曲線Sd
と、負荷トランジスタQ2の負荷曲線Sq2との交点
(白丸で表記)において電流Iが安定し、ビット線電圧
VBLが一定値に固定される。2値の記憶データのうち
“0”データを読み出す場合、図10(A)に示すよう
に、0Vにて安定しているビット線BLに正のノイズが
入るとビット線BLの電圧VBLが、たとえば0.数V上
昇する。すると、このノイズ電圧が駆動トランジスタQ
dのドレインに加わるため、Qdが導通しビット線電圧
VBLを放電するように働く。したがって、ビット線電圧
VBLは元の0Vに戻り、ノイズ電圧が速やかに除去され
る。一方、“1”データを読み出す場合、選択セルの読
み出しトランジスタQ2と駆動トランジスタQdが共に
導通しビット線BLが、たとえば0.7V程度で安定し
ている。この場合、“0”データの読み出し時よりノイ
ズが重畳され難いが、かりに若干の正のノイズが入ると
しても、駆動トランジスタQdは既に導通状態にあるこ
とから、瞬時に駆動トランジスタQdを流れる電流が増
え、ノイズが極めて速やかに除去される。
FIG. 10 shows the relationship between the output voltage (bit line voltage VBL) of the inverter and the current I flowing through the inverter.
It is shown in (A). IV curve Sd of drive transistor Qd
At the intersection (indicated by a white circle) with the load curve Sq2 of the load transistor Q2, the bit line voltage VBL is fixed at a constant value. When reading “0” data from binary storage data, as shown in FIG. 10A, when positive noise enters the bit line BL stabilized at 0 V, the voltage VBL of the bit line BL becomes For example, 0. It rises by several V. Then, this noise voltage is applied to the driving transistor Q
Since it is applied to the drain of d, Qd conducts and acts to discharge the bit line voltage VBL. Therefore, the bit line voltage VBL returns to the original 0 V, and the noise voltage is quickly removed. On the other hand, when "1" data is read, the read transistor Q2 and the drive transistor Qd of the selected cell are both conductive, and the bit line BL is stable at, for example, about 0.7V. In this case, the noise is less likely to be superimposed than when the “0” data is read. However, even if a slight positive noise enters, the current flowing through the driving transistor Qd instantaneously flows because the driving transistor Qd is already in the conductive state. And noise is removed very quickly.

【0027】ところで、本実施形態に係る半導体記憶装
置では、2値記憶以外に、3値以上の多値記憶も可能で
ある。いま4値の記憶データ“00”,“01”,“1
0”,“11”を読み出す場合を考える。この場合、た
とえば図10(B)に示すように、“00”,“0
1”,“10”,“11”の記憶データの読み出し時に
は、それぞれビット線電圧VBLが0.05V,0.3
V,0.55V,0.8Vで安定する。この何れの場合
も、2値記憶の“1”読み出しの場合と同様に、選択セ
ルの読み出しトランジスタQ2と駆動トランジスタQd
が共に導通しているため、ノイズが重畳され難く、かり
に若干の正のノイズが入っても、上記と同様に極めて速
やかに除去される。
Incidentally, the semiconductor memory device according to the present embodiment can store not only binary data but also multi-valued data of three or more values. The four-valued storage data “00”, “01”, “1”
Consider the case of reading “0” and “11.” In this case, for example, as shown in FIG.
When reading the stored data of "1", "10", and "11", the bit line voltage VBL is set to 0.05 V and 0.3 V, respectively.
Stabilized at V, 0.55V, 0.8V. In either case, the read transistor Q2 and the drive transistor Qd of the selected cell are the same as in the case of “1” read of binary storage.
Are conducted together, it is difficult for noise to be superimposed, and even if a small amount of positive noise enters the scale, it is very quickly removed as described above.

【0028】つぎに、駆動トランジスタQdの駆動能力
を決めるために必要な、駆動トランジスタQdに実際に
流れる電流値Idの範囲を見積もる。この電流値Idの
最小値は、選択セルと同一列の非選択セルのリーク電流
の合計値との関係で決めることができる。図11(A)
に1つのビット線BLに接続したm個のメモリセルと、
そのワード線WWL,RWLの読み出し時のバイアス条
件を示す。読み出し時には、書き込みワード線WWLは
全て0Vで保持し、選択すべきメモリセルMC1の読み
出しワード線RWLのみハイレベル、たとえば1.5V
に立ち上げる。このため、選択セルMC1以外の他の
(m−1)個のメモリセルMC2,MC3,…,MCm
が非選択となる。
Next, the range of the current value Id actually flowing through the driving transistor Qd, which is necessary for determining the driving capability of the driving transistor Qd, is estimated. The minimum value of the current value Id can be determined based on the relationship between the selected cell and the total leakage current of the non-selected cells in the same column. FIG. 11 (A)
M memory cells connected to one bit line BL,
The bias conditions at the time of reading the word lines WWL and RWL are shown. At the time of reading, all the write word lines WWL are held at 0 V, and only the read word line RWL of the memory cell MC1 to be selected is at a high level, for example, 1.5 V
Start up. Therefore, (m-1) memory cells MC2, MC3,..., MCm other than the selected cell MC1
Becomes unselected.

【0029】この読み出し時に、選択セルMC1の読み
出しトランジスタQ2と非選択セルMC2〜MCmの読
み出しトランジスタQ2との関係は、図11(B)に示
すように、選択セルMC1の読み出しトランジスタQ2
を負荷トランジスタとし、非選択セルMC2〜MCmの
読み出しトランジスタQ2を駆動トランジスタ(ドライ
バ)とし、選択セルMC1の読み出しワード線RWLに
印加された1.5Vの電圧を電源電圧とし、ビット線B
Lを出力とするインバータと見なされる。負荷トランジ
スタのゲートに選択セルの記憶データに応じた電圧が印
加され、ドライバの各ゲートに非選択セルの記憶データ
に応じた電圧が印加されている。
At the time of reading, the relationship between the read transistor Q2 of the selected cell MC1 and the read transistor Q2 of the non-selected cells MC2 to MCm is, as shown in FIG. 11B, the read transistor Q2 of the selected cell MC1.
Is the load transistor, the read transistor Q2 of the non-selected cells MC2 to MCm is the drive transistor (driver), the voltage of 1.5 V applied to the read word line RWL of the selected cell MC1 is the power supply voltage, and the bit line B
It is regarded as an inverter that outputs L. A voltage corresponding to the storage data of the selected cell is applied to the gate of the load transistor, and a voltage corresponding to the storage data of the non-selected cell is applied to each gate of the driver.

【0030】ドライバとなる非選択セルの読み出しトラ
ンジスタQ2は非導通であるが、とくに“1”記憶時の
ゲート電圧が、たとえば0.75Vであることから、こ
のドライバに微小なサブスレッショルド電流が流れる。
このサブスレッショルド電流の集積値が最大となるの
は、全ての非選択セルMC2〜MCmが“1”記憶の場
合である。図8(A)において、ビット線BLに接続す
る駆動トランジスタQdの電流の最小値は、この最大の
サブシュレッショルド電流の数倍以上とし、十分大きく
する必要がある。なぜなら、図10(A),(B)に示
したインバータ特性の動作点(白丸)が非選択セルのサ
ブスレッショルド電流の大小によって変動することを避
けるためである。
The read transistor Q2 of a non-selected cell serving as a driver is non-conductive, but since a gate voltage at the time of storing "1" is, for example, 0.75 V, a small subthreshold current flows through this driver. .
The integrated value of the subthreshold current becomes maximum when all the non-selected cells MC2 to MCm store “1”. In FIG. 8A, the minimum value of the current of the drive transistor Qd connected to the bit line BL must be several times or more of this maximum sub-threshold current and must be sufficiently large. This is to prevent the operating point (open circle) of the inverter characteristics shown in FIGS. 10A and 10B from fluctuating depending on the magnitude of the subthreshold current of the non-selected cell.

【0031】一方、駆動トランジスタQdの電流Idの
最大値は、ノイズが入ったビット線BLの負荷容量を適
正な時間、たとえば最大で10ns程度の時間で放電す
る要請から見積もることができる。この適正な時間の最
大値は、半導体記憶装置全体の動作タイミング設計にお
いて読み出しサイクル内で、たとえば、読み出しワード
線RWLを立ち上げてからセンスアンプSAを活性化す
るまでの時間、あるいはセンスアンプSAによりビット
線BLのハイレベルの電圧を電源電圧VCCまで立ち上げ
てから、ビット線BLのローレベルの電圧を0Vに固定
するまでの時間において、許容できる最大の時間とす
る。この適正な時間が長すぎると、全体の読み出しサイ
クル時間が長くなることから、この時間は、たとえば最
大で10ns程度に制限される。たとえば、200fF
の負荷容量Cを有するビット線BLに電圧振幅が0.1
Vのノイズが入った場合に、このノイズを10nsの時
間tで放電する場合では、次式による計算により、駆動
トランジスタQdの電流の最大値Idmax =2μAが得
られる。
On the other hand, the maximum value of the current Id of the drive transistor Qd can be estimated from a request to discharge the load capacitance of the bit line BL containing noise in a proper time, for example, a time of about 10 ns at the maximum. The maximum value of the appropriate time is determined by, for example, the time from the rise of the read word line RWL to the activation of the sense amplifier SA in the read cycle in the operation timing design of the whole semiconductor memory device, or the sense amplifier SA. The time from when the high-level voltage of the bit line BL is raised to the power supply voltage V CC to when the low-level voltage of the bit line BL is fixed at 0 V is the maximum allowable time. If this proper time is too long, the entire read cycle time will be long, so this time is limited to, for example, about 10 ns at the maximum. For example, 200fF
A voltage amplitude of 0.1 is applied to the bit line BL having a load capacitance C of
In the case where the noise of V is discharged and the noise is discharged at the time t of 10 ns, the maximum value Idmax of the current of the driving transistor Qd = 2 μA is obtained by the calculation according to the following equation.

【数1】 Idmax =C×V/t =(200fF×0.1V)/10ns =2μA …(1)Idmax = C × V / t = (200 fF × 0.1 V) / 10 ns = 2 μA (1)

【0032】また、駆動トランジスタQdの電流Idの
最大値は、読み出し時の最大消費電力に基づく制限によ
り決めることもできる。最近の半導体メモリは、携帯型
機器への適用を考慮して消費電力設計が厳しく要求され
ているからである。
The maximum value of the current Id of the driving transistor Qd can be determined by a limit based on the maximum power consumption at the time of reading. This is because recent semiconductor memories are strictly required to have a power consumption design in consideration of application to portable devices.

【0033】以上の電流Idの範囲内で、駆動トランジ
スタQdのトランジスタサイズあるいは相互コンダクタ
ンスgmなど駆動能力を決めるパラメータ値が設計され
る。
Within the above range of the current Id, parameter values for determining the driving capability such as the transistor size or the mutual conductance gm of the driving transistor Qd are designed.

【0034】本実施形態に係る半導体メモリは、ビット
線BLと基準電圧線との間に接続され、制御回路CCに
より行単位で制御される駆動トランジスタQdをビット
線BLごとに有する。このため、読み出し時に、とくに
0Vでフローティング状態にある選択ビット線BLに、
容量結合した近隣の配線による誘導ノイズが入った場合
でも、このノイズを速やかに除去する。したがって、読
み出し時の誤動作が起きにくく、動作信頼性が向上す
る。
The semiconductor memory according to the present embodiment has, for each bit line BL, a drive transistor Qd connected between the bit line BL and the reference voltage line and controlled on a row basis by the control circuit CC. Therefore, at the time of reading, in particular, the selected bit line BL which is in a floating state at 0 V is connected to the selected bit line BL.
Even if induced noise due to the capacitively coupled neighboring wiring enters, this noise is promptly removed. Therefore, a malfunction during reading hardly occurs, and the operation reliability is improved.

【0035】なお、本実施形態では、種々の改変が可能
である。たとえば、メモリセル内の各トランジスタを全
てpチャネル型とすることもできるし、書き込みトラン
ジスタQ1と読み出しトランジスタQ2の一方のみpチ
ャネル型とすることもできる。その場合、各ワード線な
どの制御信号の論理を適宜反転して用いる。また、ビッ
ト線に重畳する負の誘導ノイズが問題となる場合は、駆
動トランジスタをビット線と電源電圧VCCの供給線との
間に接続させる変更も可能である。
In this embodiment, various modifications are possible. For example, all the transistors in the memory cell can be p-channel type, or only one of the write transistor Q1 and the read transistor Q2 can be p-channel type. In that case, the logic of the control signal for each word line or the like is appropriately inverted and used. Further, when negative induction noise superimposed on the bit line becomes a problem, it is possible to change the drive transistor between the bit line and the supply line of the power supply voltage V CC .

【0036】[0036]

【発明の効果】本発明に係る半導体記憶装置および読み
出し方法によれば、読み出し時にフローティング状態と
なるビット線の予期せぬ電圧変動(ノイズ)を速やかに
除去し、これにより動作信頼性が高い半導体記憶装置
と、その読み出し方法とを提供することが可能となっ
た。
According to the semiconductor memory device and the reading method of the present invention, unexpected voltage fluctuation (noise) of a bit line which becomes a floating state at the time of reading is promptly removed, whereby a semiconductor having high operation reliability is obtained. It has become possible to provide a storage device and a reading method thereof.

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

【図1】実施形態に係る半導体記憶装置において、1本
のビット線を有する第1のメモリセル構成を示す回路図
である。
FIG. 1 is a circuit diagram showing a first memory cell configuration having one bit line in a semiconductor memory device according to an embodiment.

【図2】実施形態に係る半導体記憶装置において、1本
のビット線を有する第2のメモリセル構成を示す回路図
である。
FIG. 2 is a circuit diagram showing a second memory cell configuration having one bit line in the semiconductor memory device according to the embodiment;

【図3】従来技術が有する課題の説明に用いた、読み出
し対象のメモリセルとセンスアンプを示す図である。
FIG. 3 is a diagram showing a memory cell to be read and a sense amplifier, which are used for describing a problem of the related art.

【図4】(A)〜(C)は、従来の半導体記憶装置にお
いて、読み出し時の各信号線の電圧変化を示すタイミン
グチャートである。
FIGS. 4A to 4C are timing charts showing a voltage change of each signal line at the time of reading in a conventional semiconductor memory device.

【図5】従来技術が有する課題の説明に用いた、読み出
し対象のメモリセルのビット線に対しノイズ源となる配
線との容量結合を示す回路図である。
FIG. 5 is a circuit diagram showing a capacitive coupling between a bit line of a memory cell to be read and a wiring serving as a noise source, which is used for describing a problem of the related art.

【図6】実施形態に係る半導体記憶装置において、2本
のビット線を有する第3のメモリセル構成を示す回路図
である。
FIG. 6 is a circuit diagram showing a third memory cell configuration having two bit lines in the semiconductor memory device according to the embodiment;

【図7】実施形態に係る半導体記憶装置において、2本
のビット線を有する第4のメモリセル構成を示す回路図
である。
FIG. 7 is a circuit diagram showing a fourth memory cell configuration having two bit lines in the semiconductor memory device according to the embodiment.

【図8】(A)は実施形態に係るメモリセルアレイ内で
選択されたメモリセルと、周辺回路の必要部分を示す図
である。(B)は読み出し時に選択されたメモリセルの
読み出しトランジスタと駆動トランジスタとの関係を示
す等価回路図である。
FIG. 8A is a diagram showing a memory cell selected in a memory cell array according to the embodiment and a necessary portion of a peripheral circuit. (B) is an equivalent circuit diagram showing a relationship between a read transistor and a drive transistor of a memory cell selected at the time of read.

【図9】(A)〜(D)は、実施形態に係る半導体記憶
装置において、読み出し時の各信号線の電圧変化を示す
タイミングチャートである。
FIGS. 9A to 9D are timing charts showing a voltage change of each signal line at the time of reading in the semiconductor memory device according to the embodiment;

【図10】実施形態に係るメモリセルアレイにおいて、
図8(B)に示すインバータの出力電圧と、インバータ
に流れる電流との関係を示すグラフである。(A)が2
値記憶の場合、(B)が4値記憶の場合である。
FIG. 10 shows a memory cell array according to the embodiment.
9 is a graph illustrating a relationship between an output voltage of the inverter illustrated in FIG. 8B and a current flowing through the inverter. (A) is 2
In the case of value storage, (B) is a case of four-value storage.

【図11】(A)は実施形態に係るメモリセルアレイ内
で選択されたメモリセルと、同一列内の非選択のメモリ
セルを示す回路図である。(B)は読み出し時に選択さ
れたメモリセルの読み出しトランジスタと、非選択のメ
モリセルの読み出しトランジスタとの関係を示す等価回
路図である。
FIG. 11A is a circuit diagram illustrating a memory cell selected in the memory cell array according to the embodiment and a non-selected memory cell in the same column. FIG. 3B is an equivalent circuit diagram showing a relationship between a read transistor of a memory cell selected at the time of reading and a read transistor of a non-selected memory cell.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

MC…メモリセル、MC1…選択メモリセル、MC2〜
MCm…非選択メモリセル、Q1…書き込みトランジス
タ、Q2…読み出しトランジスタ、SN…記憶ノード、
C,CAP…キャパシタ、Qd…駆動トランジスタ、C
C…制御回路、SA…センスアンプ、BL…ビット線、
WBL…書き込みビット線、RBL…読み出しビット
線、WWL…書き込みワード線、RWL…読み出しワー
ド線、DL…駆動線、D…駆動信号、VCC…電源電圧、
I…インバータを流れる電流、VBL…ビット線電圧、S
d…駆動トランジスタのI−V曲線、Sq2…読み出し
トランジスタの負荷曲線。
MC: memory cell, MC1: selected memory cell, MC2
MCm: unselected memory cell, Q1: write transistor, Q2: read transistor, SN: storage node,
C, CAP: capacitor, Qd: drive transistor, C
C: control circuit, SA: sense amplifier, BL: bit line,
WBL: write bit line, RBL: read bit line, WWL: write word line, RWL: read word line, DL: drive line, D: drive signal, V CC : power supply voltage,
I: current flowing through the inverter, VBL: bit line voltage, S
d: IV curve of the driving transistor, Sq2: load curve of the reading transistor.

Claims (13)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】キャパシタと、ゲートが記憶ノードに接続
され、ドレインが電圧供給線に接続され、ソースがビッ
ト線に接続され、上記キャパシタを通して上記記憶ノー
ドの電圧が一定電圧だけ昇圧されたときの昇圧後の記憶
ノード電圧に応じてオンまたはオフする読み出しトラン
ジスタとを含むメモリセルと、 上記ビット線と基準電圧の供給線との間に接続された駆
動トランジスタと、 上記ビット線がフローティング状態で上記記憶ノード電
圧の上記昇圧時を含む一定期間、上記駆動トランジスタ
を導通状態にする制御回路とを有した半導体記憶装置。
A capacitor and a gate are connected to a storage node, a drain is connected to a voltage supply line, a source is connected to a bit line, and a voltage of the storage node is boosted by a constant voltage through the capacitor. A memory cell including a read transistor that is turned on or off in accordance with the boosted storage node voltage; a drive transistor connected between the bit line and a reference voltage supply line; A control circuit for turning on the drive transistor for a certain period including the time when the storage node voltage is boosted.
【請求項2】上記ビット線に接続され、上記ビット線の
電圧を増幅する増幅回路をさらに有し、 上記制御回路が上記駆動トランジスタを導通状態にする
上記一定期間が、上記増幅回路の駆動時を含む請求項1
記載の半導体記憶装置。
2. The semiconductor device according to claim 1, further comprising an amplifier circuit connected to said bit line for amplifying a voltage of said bit line, wherein said predetermined period in which said control circuit keeps said drive transistor conductive is a period during which said amplifier circuit is driven. Claim 1 containing
13. The semiconductor memory device according to claim 1.
【請求項3】上記昇圧を制御する制御線と上記ビット線
が誘電体を挟んで交差した請求項1記載の半導体記憶装
置。
3. The semiconductor memory device according to claim 1, wherein the control line for controlling the boosting and the bit line intersect with a dielectric interposed therebetween.
【請求項4】上記メモリセルが複数、行列状に配置され
てメモリセルアレイが構成され、 上記メモリセルアレイ内の列方向の複数のメモリセル間
で共通に接続された複数の上記ビット線を有し、 上記複数のビット線が誘電体を挟んで平行に配置され、 上記制御回路にゲートが接続された上記駆動トランジス
タが上記複数のビット線ごとに接続された請求項1記載
の半導体記憶装置。
4. A plurality of memory cells are arranged in a matrix to form a memory cell array. The memory cell array includes a plurality of bit lines commonly connected among a plurality of memory cells in a column direction in the memory cell array. 2. The semiconductor memory device according to claim 1, wherein said plurality of bit lines are arranged in parallel with a dielectric interposed therebetween, and said drive transistor whose gate is connected to said control circuit is connected to each of said plurality of bit lines.
【請求項5】導通状態の上記駆動トランジスタを流れる
電流の最小値が、上記列方向の複数のメモリセルの一つ
が選択され他の非選択の複数のメモリセル内の上記記憶
ノードの電圧が全てハイレベルのときに上記複数の非選
択のメモリセル内で上記読み出しトランジスタを流れる
オフリーク電流の合計値より十分大きくなるように、上
記駆動トランジスタの最小駆動能力が予め決められた請
求項4記載の半導体記憶装置。
5. The minimum value of the current flowing through the conductive drive transistor is such that one of the plurality of memory cells in the column direction is selected and the voltages of the storage nodes in the other unselected memory cells are all equal. 5. The semiconductor according to claim 4, wherein the minimum driving capability of the driving transistor is predetermined so that the total driving current of the driving transistor is sufficiently larger than a total value of an off-leak current flowing through the read transistor in the plurality of unselected memory cells at a high level. Storage device.
【請求項6】導通状態の上記駆動トランジスタを流れる
電流の最大値が、所定の負荷容量を有する上記ビット線
に所定の正のノイズが印加されたときの電荷を所定の最
大許容時間で放電する電流値以下となるように、上記駆
動トランジスタの最大駆動能力が予め決められた請求項
4記載の半導体記憶装置。
6. A maximum value of a current flowing through the driving transistor in a conductive state discharges a charge when a predetermined positive noise is applied to the bit line having a predetermined load capacitance within a predetermined maximum allowable time. 5. The semiconductor memory device according to claim 4, wherein a maximum drive capability of said drive transistor is determined in advance so as to be equal to or less than a current value.
【請求項7】導通状態の上記駆動トランジスタを流れる
電流の最大値が、所定の負荷容量を有する上記ビット線
に所定の正のノイズが印加されたときの電荷を所定の時
間で放電する際の消費電力が所定値以下となるように、
上記駆動トランジスタの最大駆動能力が予め決められた
請求項4記載の半導体記憶装置。
7. A maximum value of a current flowing through the driving transistor in a conductive state, the maximum value of the current when a predetermined positive noise is applied to the bit line having a predetermined load capacitance when the electric charge is discharged for a predetermined period of time. In order for the power consumption to be equal to or less than the predetermined value,
5. The semiconductor memory device according to claim 4, wherein a maximum driving capability of said driving transistor is predetermined.
【請求項8】上記メモリセルは、上記ビット線と上記記
憶ノードとの間に接続され、ゲートが書き込みワード線
に接続された書き込みトランジスタと、 上記電圧供給線としての読み出しワード線と上記ビット
線との間に接続され、ゲートが上記記憶ノードに接続さ
れた上記読み出しトランジスタと、 上記読み出しトランジスタのゲートとドレインとの間に
接続されたキャパシタとを含む請求項1記載の半導体記
憶装置。
8. The memory cell is connected between the bit line and the storage node and has a gate connected to a write word line, a read word line as the voltage supply line, and the bit line. 2. The semiconductor memory device according to claim 1, further comprising: the read transistor having a gate connected to the storage node, and a capacitor connected between a gate and a drain of the read transistor. 3.
【請求項9】上記ビット線が、上記書き込みトランジス
タが接続された書き込みビット線と、 上記読み出しトランジスタが接続された読み出しビット
線とからなる請求項8記載の半導体記憶装置。
9. The semiconductor memory device according to claim 8, wherein said bit line comprises a write bit line to which said write transistor is connected, and a read bit line to which said read transistor is connected.
【請求項10】上記メモリセルは、上記ビット線と上記
記憶ノードとの間に接続され、ゲートが書き込みワード
線に接続された書き込みトランジスタと、 上記ビット線と上記電圧供給線との間に接続され、ゲー
トが上記記憶ノードに接続された上記読み出しトランジ
スタと、 上記記憶ノードと読み出しワード線との間に接続された
キャパシタとを含む請求項1記載の半導体記憶装置。
10. The memory cell is connected between the bit line and the storage node and has a gate connected to a write word line, and a write transistor connected between the bit line and the voltage supply line. 2. The semiconductor memory device according to claim 1, further comprising: the read transistor having a gate connected to the storage node; and a capacitor connected between the storage node and a read word line.
【請求項11】上記ビット線が、上記書き込みトランジ
スタが接続された書き込みビット線と、 上記読み出しトランジスタが接続された読み出しビット
線とからなる請求項10記載の半導体記憶装置。
11. The semiconductor memory device according to claim 10, wherein said bit line comprises a write bit line to which said write transistor is connected, and a read bit line to which said read transistor is connected.
【請求項12】キャパシタと、ゲートが記憶ノードに接
続され、ドレインが電圧供給線に接続され、ソースがビ
ット線に接続され、上記キャパシタを通して上記記憶ノ
ードの電圧が一定電圧だけ昇圧されたときの昇圧後の記
憶ノード電圧に応じてオンまたはオフする読み出しトラ
ンジスタとを含むメモリセルと、 上記ビット線と基準電圧の供給線との間に接続された駆
動トランジスタとを有した半導体記憶装置の動作方法で
あって、 上記ビット線をディスチャージしてフローティング状態
とし、上記記憶ノード電圧の上記昇圧を行い、昇圧後の
上記記憶ノード電圧に応じて上記読み出しトランジスタ
をオンまたはオフさせて上記ビット線の電圧を変化させ
る読み出しに際し、上記昇圧時を含む一定期間、上記駆
動トランジスタを導通状態にする半導体記憶装置の読み
出し方法。
12. A capacitor when a gate is connected to a storage node, a drain is connected to a voltage supply line, a source is connected to a bit line, and a voltage of the storage node is boosted by a constant voltage through the capacitor. Operating method of a semiconductor memory device including a memory cell including a read transistor that is turned on or off in accordance with a storage node voltage after boosting, and a drive transistor connected between the bit line and a reference voltage supply line Wherein the bit line is discharged to a floating state, the storage node voltage is boosted, and the read transistor is turned on or off according to the boosted storage node voltage to reduce the bit line voltage. At the time of reading to change, the driving transistor is turned on for a certain period including the time of the boosting. The method of reading a semiconductor memory device that.
【請求項13】上記ビット線の電圧変化を増幅するステ
ップを含み、 上記駆動トランジスタを導通状態にする上記一定期間
は、上記ビット線の増幅を開始するときを含む請求項1
2記載の半導体記憶装置の読み出し方法。
13. The method according to claim 1, further comprising the step of: amplifying a change in the voltage of the bit line, wherein the predetermined period in which the driving transistor is turned on includes a time when the amplification of the bit line is started.
3. The method for reading a semiconductor memory device according to item 2.
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2011108475A1 (en) * 2010-03-04 2011-09-09 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Semiconductor memory device and semiconductor device
JP2011181167A (en) * 2010-02-05 2011-09-15 Semiconductor Energy Lab Co Ltd Semiconductor device and method of driving semiconductor device
JP2011181911A (en) * 2010-02-05 2011-09-15 Semiconductor Energy Lab Co Ltd Semiconductor device and method of driving semiconductor device
JP2011187940A (en) * 2010-02-12 2011-09-22 Semiconductor Energy Lab Co Ltd Semiconductor device and driving method therefor
JP2012033906A (en) * 2010-07-02 2012-02-16 Semiconductor Energy Lab Co Ltd Semiconductor device

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011181167A (en) * 2010-02-05 2011-09-15 Semiconductor Energy Lab Co Ltd Semiconductor device and method of driving semiconductor device
JP2011181911A (en) * 2010-02-05 2011-09-15 Semiconductor Energy Lab Co Ltd Semiconductor device and method of driving semiconductor device
JP2020025103A (en) * 2010-02-05 2020-02-13 株式会社半導体エネルギー研究所 Semiconductor device
JP2011187940A (en) * 2010-02-12 2011-09-22 Semiconductor Energy Lab Co Ltd Semiconductor device and driving method therefor
WO2011108475A1 (en) * 2010-03-04 2011-09-09 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Semiconductor memory device and semiconductor device
US8437165B2 (en) 2010-03-04 2013-05-07 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Semiconductor memory device and semiconductor device
JP2012033906A (en) * 2010-07-02 2012-02-16 Semiconductor Energy Lab Co Ltd Semiconductor device
US9780093B2 (en) 2010-07-02 2017-10-03 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Semiconductor device
US10319723B2 (en) 2010-07-02 2019-06-11 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Semiconductor device
US11233055B2 (en) 2010-07-02 2022-01-25 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Semiconductor device

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