JP2002251881A - 半導体記憶装置及びその情報読み出し方法 - Google Patents

半導体記憶装置及びその情報読み出し方法

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JP2002251881A JP2001051889A JP2001051889A JP2002251881A JP 2002251881 A JP2002251881 A JP 2002251881A JP 2001051889 A JP2001051889 A JP 2001051889A JP 2001051889 A JP2001051889 A JP 2001051889A JP 2002251881 A JP2002251881 A JP 2002251881A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】特性の向上を図ることができる半導体記憶装置
の情報読み出し方法を提供すること。 【解決手段】ワード線WL0,WL1の電圧がメモリセ
ル18a〜19bから0情報を読み出す電圧以上になる
とダミーワード線DWL0,DWL1を活性化させ、そ
のダミーワード線DWL0,DWL1に接続されたダミ
ーセル23a〜24bによりビット線BL0,/BL
0,BL1,/BL1の電位を引き上げる。そして、メ
モリセル18a〜19bから1情報を読み出すまえにセ
ンスアンプ20a,20bを活性化する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は半導体記憶装置及び
その情報読み出し方法に関するものである。近年のDR
AMでは、ますます高集積化及び大容量化が進み、かつ
低消費電力化が図られている。メモリセルアレイの高集
積化にともなって、そのメモリセルアレイを構成するメ
モリセルはますます微細化され、各メモリセルのセル容
量にセル情報として蓄えられる電荷量が少なくなる傾向
にある。
【0002】このようなDRAMでは、セルフリフレッ
シュ動作あるいは外部からのリフレッシュ動作の周期を
長くして、消費電力の低減を図りながら、メモリセルか
ら出力される微少電圧に基づいて、正常なセル情報を確
実に読み出すために、ダミーワード線及びカップリング
容量を備えたものがある。すなわち、そのダミーワード
線とビット線との間にカップリング容量が備えられ、セ
ル情報を読み出す場合には、ダミーワード線を選択する
ことにより、容量の電荷に基づいてビット線の電位を昇
圧して、ビット線に読み出される微少電圧を補うように
している。このようなDRAMにおいて、リフレッシュ
特性の向上や高集積化を図る必要がある。
【0003】
【従来の技術】図21は、従来のダミーワード線による
セル情報の補完機能を備えた半導体記憶装置(DRA
M)の一部を示す回路図である。
【0004】セルアレイ1には多数(図では2つ)のメ
モリセル2a,2bがレイアウトされ、メモリセル2a
はビット線BLとワード線WL0の交点に接続され、メ
モリセル2bは反転ビット線・バーBL(/BLと記載
する)とワード線WL1の交点に接続される。メモリセ
ル2aを代表としてその構成を説明すると、メモリセル
2aは、セル・トランジスタTrと容量C1とから構成
される。セル・トランジスタTrは、ビット線BLに接
続された第1端子と、容量C1に接続された第2端子
と、ワード線WL0に接続されたゲートとを有する。容
量C1は、セル・トランジスタTrに接続された第1電
極と、所定レベルのセルプレート電圧(例えばセルアレ
イ1に供給するセル電源ViiC の2分の1であり、以下
「ViiC /2」と記し、図22には「1/2 ViiC 」と表
す)が供給される第2電極とを有する。
【0005】セルアレイ1の一側には各ビット線BL,
バーBLに接続され、各ビット線BL,バーBLに読み
出されたセル情報を増幅するセンスアンプ3がレイアウ
トされる。センスアンプ3にはセンスアンプ電源発生回
路4にて生成された活性化電源SAP,SANが供給さ
れる。センスアンプ電源発生回路4にはラッチイネーブ
ル信号(センスアンプ活性化信号)LEが供給され、そ
の信号LEに応答して活性化電源SAP,SANを生成
する。この構成により、センスアンプ3は、ラッチイネ
ーブル信号LEに基づいて活性化/非活性化する。
【0006】また、ビット線BL,バーBLの各対のう
ち、ビット線BLとダミーワード線DWL0との交点に
はダミーセル5aが接続され、反転ビット線/BLとダ
ミーワード線DWL0との交点にはダミーセル5bが接
続される。ダミーセル5a,5bは、メモリセル2aと
同様に構成されている。
【0007】ワード線WL0,WL1の選択は、ロウア
ドレス信号の入力に基づいて動作するロウアドレスデコ
ーダ及びワードドライバ(図示しない)により制御され
る。ダミーワード線DWL0,DWL1の選択は、ロウ
アドレス信号の入力に基づいて動作するロウアドレスデ
コーダ及びダミーワードドライバ(図示しない)により
制御される。
【0008】そして、例えばビット線BLに接続された
メモリセル2aが選択されると、ダミーワード線DWL
0が選択されて、電源Vssレベルから電源Viiレベルに
引き上げられ、反転ビット線/BLに接続されたメモリ
セル2bが選択されると、ダミーワード線DWL0が選
択されて、電源Vssレベルから電源Viiレベルに引き上
げられる。尚、電源ViiはDRAM外部から供給される
電源であり、この電源はロウアドレスデコーダ、ワード
ドライバ、ダミーワードドライバなどの周辺回路に供給
される。また、電源Viiを降圧して安定したセル電源V
iiC が生成される。
【0009】このように構成されたDRAMの読み出し
動作を図22に従って説明する。尚、図22は、ビット
線BL,/BLなどの電圧波形を判りやすくするために
同じ符号を付してある。
【0010】先ず、メモリセル2aにデータが「0」の
セル情報(以下、0情報という)が記憶されている場合
を、図22(a)に従って説明する。この場合、メモリ
セル2aのセル・トランジスタTrと容量C1との間の
ストレージノードの電位は、0情報に従って低電位側電
源Vssレベルになっている。
【0011】セル情報の読み出し動作に先立って、ビッ
ト線BL,/BLはプリチャージ回路によりViiC /2
レベルにプリチャージされる。また、ダミーワード線D
WL0,DWL1は電源Vssレベルにリセットされる。
【0012】次いで、ロウアドレス信号に基づいてワー
ド線WL0が選択されて電源Vssレベルから昇圧電圧V
ppレベルまで引き上げられる。このとき、ワード線WL
0の電位が低電位側電源Vssからセル・トランジスタT
rのしきい値電圧Vthcell分高い電位(=Vss+Vthce
ll)になると、メモリセル2aからビット線BLに0情
報が読み出され、そのビット線BLの電位がViiC /2
から僅かに下降する。
【0013】この状態で、ダミーワード線DWL0が選
択されて、そのダミーワード線DWL0が電源Vssレベ
ルから電源Viiレベルに引き上げられると、ダミーセル
5aの電荷により、ビット線BLの電位が引き上げられ
る。その引き上げ後の電位はセンスアンプ3がLレベル
と認識し得るレベルとなるように、ダミーセル5aを構
成する容量の容量値が設定されている。また、ダミーセ
ル5bについても同様である。そして、ビット線BL,
/BLの電位差がラッチイネーブル信号LEにより活性
化したセンスアンプ3で増幅されて、セル情報として出
力される。
【0014】次に、メモリセル2aにデータが「1」の
セル情報(以下、1情報という)が記憶されている場合
を、図22(b)に従って説明する。この場合、メモリ
セル2aのセル・トランジスタTrと容量C1との間の
ストレージノードの電位は、1情報に従って高電位電源
ViiC レベルになっている。
【0015】同様に、セル情報の読み出し動作に先立っ
て、ビット線BL,/BLはプリチャージ回路によりV
iiC /2レベルにプリチャージされる。また、ダミーワ
ード線DWL0,DWL1は電源Vssレベルにリセット
される。
【0016】次いで、ロウアドレス信号に基づいてワー
ド線WL0が選択されて電源Vssレベルから昇圧電圧V
ppレベルまで引き上げられる。このとき、ワード線WL
0の電位がプリチャージ電圧Vpr(=ViiC /2)か
らセル・トランジスタTrのしきい値電圧Vthcell分高
い電位(=ViiC /2+Vthcell)になると、メモリセ
ル2aからビット線BLに1情報が読み出され、そのビ
ット線BLの電位がプリチャージレベル(=ViiC /
2)から僅かに上昇する。
【0017】この状態で、ダミーワード線DWL0が選
択されて、そのダミーワード線DWL0が電源Vssレベ
ルから電源Viiレベルに引き上げられると、ダミーセル
5aの電荷により、ビット線BLの電位が引き上げられ
る。この動作により、ビット線対BL,/BLの差電圧
を大きくし、実効的にセルの電荷が増加したように見え
るため、メモリセル2a,2bへのリフレッシュ間隔を
広げることができる。そして、ビット線BL,/BLの
電位差がラッチイネーブル信号LEにより活性化したセ
ンスアンプ3で増幅されて、セル情報として出力され
る。
【0018】尚、情報「0」を読み出す場合のセル・ト
ランジスタTrのしきい値電圧Vthcellと、情報「1」
を読み出す場合のそれは、詳細には異なる電圧である
が、動作的には同じであるため、同じ符号を付して説明
している。
【0019】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
従来方式においては、以下の問題点がある。 (1)メモリセル2a,2bの「1」情報であるストレ
ージノード(容量C1)の電荷量がリークなどにより減
少し、セルストレージ電圧(ストレージノードの電圧)
がビット線BL,/BLのプリチャージレベル(=Vii
C /2)以下になると、「1」情報を読み出せなくな
る。
【0020】(2)上記(1)によるメモリセル2a,
2bのデータ保持時間=リフレッシュ周期(tREF)
により、セルフリフレッシュの消費電流が画定する。そ
のリフレッシュ周期tREFが短いと、セルデータ保持
のためのリフレッシュ周期を短くする必要があるので、
セルフリフレッシュ電流が増大する。
【0021】(3)ワード線活性化からセンスアンプ活
性化までの時間はメモリセル2a,2bからの情報
「1」がビット線BL,/BLに出てくる時間によって
律則される。これは、セル・トランジスタTrのしきい
値電圧Vthcellも大きく影響する。ワード線WL0,W
L1の電位が1情報の読み出しに必要な電位(=ViiC
/2+Vthcell)まで上昇しないとデータが出てこない
ので、ワード線電位の波形がなまっているとデータが出
てくるまでの時間も長くなり、データを読み出すサイク
ルの時間も長くなってしまう。ワード線電位の波形をな
まらないようにするためには、その時定数を小さくする
必要があり、そのためワード線を駆動するために必要な
アドレスデコーダ及びワードドライバの数が増加しチッ
プサイズが大きくなってしまう。
【0022】本発明は上記問題点を解決するためになさ
れたものであって、その目的は特性の向上を図ることが
できる半導体記憶装置及びその情報読み出し方法を提供
することにある。
【0023】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項1,2に記載の発明によれば、前記0情報の
読み出しは前記ワード線の活性化により前記ビット線に
伝達される前記メモリセルの電荷にて行われ、前記1情
報の読み出しは前記ダミーワード線の活性化により前記
ビット線に伝達される前記ダミーセルの電荷にて行われ
る。従って、メモリセルから1情報を読み出す場合に比
べてセンスアンプを早く活性化することができ、サイク
ルタイムが短くなる。また、サイクルタイムを短くしな
ければ、ワード線の活性化をゆっくりと行う、即ちワー
ド線を長くすることが可能になる。
【0024】請求項3に記載の発明によれば、前記ワー
ド線を活性化させる第1ステップと、前記メモリセルの
0情報を前記ビット線に読み出す第2ステップと、前記
ダミーワード線を活性化させる第3ステップと、前記セ
ンスアンプを活性化させる第4ステップとを備え、前記
第4ステップを前記メモリセルから1情報が前記ビット
線に読み出される前に実行される。従って、メモリセル
から1情報を読み出す場合に比べてセンスアンプを早く
活性化することができ、サイクルタイムが短くなる。ま
た、サイクルタイムを短くしなければ、ワード線の活性
化をゆっくりと行う、即ちワード線を長くすることが可
能になる。
【0025】請求項4に記載の発明によれば、前記メモ
リセルのセル・トランジスタのしきい値電圧を第1電圧
とし、前記プリチャージ電圧を第2電圧とし、前記第1
電圧+前記第2電圧を第3電圧とし、前記メモリセルへ
の1情報の書き込み電圧を第4電圧とし、前記第4電圧
+前記第1電圧を第5電圧とし、前記ワード線を基準電
圧から前記第1電圧以上、前記第3電圧未満まで活性化
させる第1ステップと、0情報を前記ビット線に読み出
す第2ステップと、前記ダミーワード線を活性化させる
第3ステップと、前記センスアンプを活性化させる第4
ステップと、前記ワード線を前記第5電圧以上まで活性
化させる第5ステップとを備え、前記第4ステップを前
記メモリセルから1情報が前記ビット線に読み出される
前に実行される。従って、メモリセルから1情報が読み
出されない状態で確実にセンスアンプを活性化すること
ができる。
【0026】
【発明の実施の形態】(第一実施形態)以下、本発明を
具体化した第一実施形態を図1〜図8に従って説明す
る。
【0027】尚、説明の便宜上、従来技術と同様の構成
については同一の符号を付してその説明を一部省略す
る。図1は、本実施形態のSDRAMのブロック回路図
であり、ワード線及びダミーワード線の駆動にかかる部
分を示す。
【0028】SDRAM10には、アドレス信号AD
D、外部コマンド信号CMDが供給される。アドレス信
号ADDはアドレスバッファ11に入力され、外部コマ
ンド信号CMDは内部動作判定回路12に入力される。
【0029】外部コマンド信号CMDは複数の信号から
なり、内部動作判定回路12は、複数の信号のレベルの
組み合わせにより指定されるアクティブコマンドやリー
ドコマンドなどの各種コマンドをデコードする。そし
て、内部動作判定回路12は、ロウアドレスを受け取る
ための制御信号RCTをアドレスバッファ11に出力す
る。また、内部動作判定回路12は、アクティブコマン
ドをデコードしたときに生成するアクティブ信号ACT
をロウアドレスプリデコーダ13、ロウアドレスメイン
デコーダ14に出力する。
【0030】アドレスバッファ11は、制御信号RCT
に応答して動作し、入力するアドレス信号ADDをバッ
ファしたロウアドレス信号RAをロウアドレスプリデコ
ーダ13に出力する。ロウアドレスプリデコーダ13
は、アクティブ信号ACTに応答してロウアドレス信号
RAをデコードしたプリデコード信号PDを内部動作判
定回路12、ロウアドレスメインデコーダ14、サブワ
ードドライバ15に出力する。また、ロウアドレスプリ
デコーダ13は、ロウアドレス信号RAのうちの1つの
アドレス信号RA0をダミーワードドライバ16に出力
する。
【0031】ロウアドレスメインデコーダ14は複数設
けられ、各ロウアドレスメインデコーダ14にはメイン
ワード線MWLがそれぞれ接続されている。ロウアドレ
スメインデコーダ14は、アクティブ信号ACTに応答
してプリデコード信号PDをデコードし、そのプリデコ
ード信号PDに対応するロウアドレスメインデコーダ1
4がメインワード線MWLを活性化する。メインワード
線MWLには複数(図1では2つのみ示す)の第1及び
第2サブワードデコーダ17a,17bが接続され、第
1及び第2サブワードデコーダ17a,17bには第1
及び第2サブワード線(単にワード線とよぶ)WL0,
WL1がそれぞれ接続されている。
【0032】サブワードドライバ15はサブワードドラ
イバの数に対応して複数設けられ、各サブワードドライ
バ15は、入力するプリデコード信号PDに応答してワ
ード線WL0,WL1を駆動する駆動信号を生成し第1
及び第2サブワードデコーダ17a,17bに出力す
る。第1及び第2サブワードデコーダ17a,17b
は、メインワード線MWLが活性化されると、サブワー
ドドライバ15から供給される駆動信号に応答して第1
又は第2ワード線WL0,WL1を活性化する。
【0033】第1及び第2ワード線WL0,WL1と、
それと直交する第1及び第2ビット線BL0,/BL
0,BL1,/BL1との交点にはそれぞれメモリセル
18a,18b,19a,19bが接続されている。こ
れらメモリセル18a〜19bは、図21に示すメモリ
セル2aと同様に構成されている。そして、第1及び第
2ワード線WL0,WL1、第1及び第2ビット線対B
L0,/BL0,BL1,/BL1メモリセル18a〜
19bからメモリブロックが構成される。
【0034】各ビット線BL0,/BL0,BL1,/
BL1の電位は、活性化された第1及び第2ワード線W
L0,WL1に接続されたメモリセル18a〜19bに
保持されたセル情報に応じて変化する。例えば、第1ワ
ード線WL0が活性化した場合、それに接続されたメモ
リセル18a,19aのセル情報に応じてビット線BL
0,BL1の電位が変化する。即ち、活性化したワード
線に接続された複数のメモリセルのセル情報が複数のビ
ット線にそれぞれ読み出される。
【0035】尚、各ビット線BL0〜/BL1の電位が
変化するタイミングは、それぞれに接続されたメモリセ
ル18a〜19bのセル情報に対応する。例えば、メモ
リセル18aに0情報が保持され、メモリセル19aに
1情報が保持されているとする。この場合、先ず、第1
ワード線WL0の電位が電源Vssレベルからセル・トラ
ンジスタTrのしきい値Vthcell高い電位まで上昇する
と、メモリセル18aの0情報によりビット線BL0の
電位が下降する。次に、第1ワード線WL0の電位がプ
リチャージ電圧Vpr(=ViiC /2)からセル・トラ
ンジスタTrのしきい値Vthcell高い電位まで上昇する
と、メモリセル19aの1情報によりビット線BL1の
電位が上昇する。つまり、第1ワード線WL0が活性化
された場合、ワード線電圧がセルトランジスタのしきい
値電圧以上になると0情報がメモリセルからビット線B
L0,BL1に読み出され、次にワード線電圧がプリチ
ャージ電圧+セルトランジスタのしきい値電圧以上にな
ると1情報がメモリセルからビット線BL0,BL1に
読み出される。
【0036】尚、0情報を読み出す場合のセル・トラン
ジスタTrのしきい値電圧Vthcellと、1情報を読み出
す場合のそれは、詳細には異なる電圧であるが、動作的
には同じであるため、同じ符号を付して説明している。
【0037】各ビット線対BL0,/BL0、BL1,
/BL1の一端はスイッチ回路25a,25bに接続さ
れている。スイッチ回路25a,25bはセンスアンプ
20a,20bが接続された各ビット線対の一端側に接
続され、各ビット線対の他端側にはスイッチ回路22
a,22bが接続されている。各スイッチ回路22a,
22bにはビット線対BL3,/BL3、BL4,/B
L4が接続されている。ビット線BL3,/BL3、B
L4,/BL4と第3及び第4ワード線WL2,WL3
との交点にはメモリセル(符号略)が接続されている。
尚、第3及び第4ワード線WL2,WL3、ビット線B
L3,/BL3、BL4,/BL4及びそれらに接続さ
れたメモリセルからメモリブロックが構成される。そし
て、第3及び第4ワード線WL3,WL4は、第1及び
第2ワード線WL0,WL1を駆動する回路と同様な回
路(図示略)によって駆動される。
【0038】各スイッチ回路25a,25bは内部動作
判定回路12からのブロック選択信号BSRに応答して
オン・オフし、各スイッチ回路22a,22bは内部動
作判定回路12からのブロック選択信号BSLに応答し
てオン・オフする。従って、センスアンプ20a,20
bには、オンしたスイッチ回路25a,25b又はスイ
ッチ回路22a,22bを介してビット線対BL0,/
BL0、BL1,/BL1又はビット線対BL3,/B
L3、BL4,/BL4が接続される。
【0039】センスアンプ20a,20bは、センスア
ンプドライバ21から供給される活性化電圧により動作
し、接続されたビット線対BL0,/BL0、BL1,
/BL1又はビット線対BL3,/BL3、BL4,/
BL4の電位差を増幅する。
【0040】センスアンプ20a,20bの近傍には、
センスアンプ20a,20bが接続されたビット線と、
それらと直交するダミーワード線DWL0,DWL1と
の交点にダミーセル23a,23b,24a,24bが
それぞれ接続されている。
【0041】各ダミーセル23a〜24bは、メモリセ
ル18a〜19bと同様に、トランジスタと容量とから
構成されている(図22参照)。各ダミーセル23a〜
24bのトランジスタは、各メモリセル18a〜19b
のセル・トランジスタTrと同じ電気的特性を持つよう
に形成されている。ダミーセル23a〜24bの容量
は、各メモリセル18a〜19bの容量よりもその容量
値が小さく形成され、本実施形態では各メモリセル18
a〜19bの容量値の半分に設定されている。従って、
各ダミーセル23a〜24bには、各メモリセル18a
〜19bの1/2(2分の1)の電荷が蓄積される。
【0042】ダミーセル23a,23b,24a,24
bのトランジスタと容量の間のノード(ストレージノー
ド)には、高電位側電源ViiC 以下の電圧が供給されて
いる。
【0043】第1及び第2ダミーワード線DWL0,D
WL1はダミーワードドライバ16に接続されている。
そのダミーワードドライバ16には、ロウアドレスプリ
デコーダ13からアドレス信号RA0が供給され、内部
動作判定回路12から活性化信号DACTが供給され
る。ダミーワードドライバ16は、活性化信号DACT
に応答して活性化すると、アドレス信号RA0に基づい
て第1ダミーワード線DWL0または第2ダミーワード
線DWL1を活性化する。
【0044】第1ダミーワード線DWL0が活性化され
ると、それに接続されたダミーセル23a,24aの電
荷によりビット線BL0,BL1の電位が引き上げられ
る。同様に、第2ダミーワード線DWL1が活性化され
ると、それに接続されたダミーセル23b,24bの電
荷により反転ビット線/BL0,/BL1の電位が引き
上げられる。
【0045】ダミーワードドライバ16は、プリデコー
ド信号PDに応答し、第1及び第2ワード線WL0,W
L1の活性化によりメモリセル18a〜19bのセル情
報が読み出されたビット線BL0〜/BL1の電位を引
き上げるように構成されている。
【0046】例えば、メモリセル18aに1情報が記憶
されている場合、第1ワード線WL0が活性化しても、
その第1ワード線WL0の電圧がビット線のプリチャー
ジ電圧+セルトランジスタのしきい値電圧以下の場合で
はビット線BL0の電位は変わらない。この時、ダミー
ワードドライバ16は、第1ダミーワード線DWL0を
活性化する。この動作によりダミーセル23aの電荷に
よって第1ビット線BL0の電位を引き上げる。これに
より第1ビット線BL0と第1反転ビット線/BLの電
位差がセンスアンプ20aの感度以上となる。
【0047】一方、メモリセル18aに0情報が記憶さ
れている場合、第1ワード線WL0が活性化すると第1
ビット線BL0の電位は僅かに下降する。そして、同様
に、ダミーワードドライバ16が第1ダミーワード線D
WL0を活性化すると、ダミーセル23aの電荷により
第1ビット線BL0の電位が引き上げられる。
【0048】この引き上げられた第1ビット線BL0の
電位は、ダミーセル23aがメモリセル18aの1/2
の容量値を持つため、第1ビット線対BL0,/BL0
のプリチャージ電位(セルプレート電圧と等しく、Vii
C /2レベル)と0情報により降下した電位との略中間
電位となる。尚、他のダミーセル23b〜24bによる
ビット線BL0,/BL0,BL1,/BL1の電位変
化も同様である。
【0049】内部動作判定回路12は、デコードしたコ
マンドがアクティブコマンドであるとき、アクティブ信
号ACTを出力した後の所定のタイミングにてダミーワ
ードドライバ16とセンスアンプドライバ21を活性化
する活性化信号DACT,LEをそれぞれ出力する。
【0050】ダミーワードドライバ16を活性化する信
号DACTを出力する第1のタイミングは、0情報が読
み出されるタイミングと、1情報が読み出されるタイミ
ングとの間に設定されている。
【0051】センスアンプドライバ21を活性化する信
号LEを出力する第2のタイミングは、第1のタイミン
グと、1情報が読み出されるタイミングとの間に設定さ
れている。
【0052】図2は、内部動作判定回路12の構成と、
周辺回路との接続を示すブロック回路図である。SDR
AM10には、上記した外部アドレス信号ADD及び外
部コマンド信号CMDとともに、外部クロック信号CL
K,クロックイネーブル信号CKEが入力される。SD
RAM10は、各信号ADD,CMD,CLK,CKE
をバッファする入力バッファ11,26,27,28を
備える。内部動作判定回路12は、上記の入力バッファ
26と、コマンドデコーダ31、センスアンプ活性化信
号発生回路32、ブロック選択回路33を含む。
【0053】入力バッファ27は外部クロック信号CL
Kをバッファした内部クロック信号を各入力バッファ1
1,26,28に出力し、各入力バッファ11,26,
28は内部クロック信号により外部入力信号を取り込
み、コマンドデコーダへ出力する。
【0054】入力バッファ28はクロックイネーブル信
号CKEをバッファした入力活性化信号IEを入力バッ
ファ11,26に出力し、イネーブル信号ENをコマン
ドデコーダ31に出力する。入力バッファ11,26
は、入力活性化信号IEに応答して活性化し、外部アド
レス信号ADD、外部コマンド信号CMDをバッファし
て出力する。
【0055】外部コマンド信号CMDは、ロウアドレス
ストローブ信号/RAS、コラムアドレスストローブ信
号/CAS、ライトイネーブル信号/WE、チップセレ
クト信号/CSの信号レベルからなり、入力バッファ2
6はそれら信号/RAS,/CAS,/WE,/CSを
バッファしてコマンドデコーダ31に出力する。
【0056】コマンドデコーダ31は、外部コマンド信
号CMD、即ち、各信号/RAS,/CAS,/WE,
/CSの状態(Hレベル又はLレベル)の組み合わせに
より指定される各種コマンドをデコードする。そして、
コマンドデコーダ31はデコードしたアクティブコマン
ドに対応するアクティブ信号ACTをセンスアンプ活性
化信号発生回路32、ブロック選択回路33、プリデコ
ーダ13、メインデコーダ14に出力する。尚、アクテ
ィブコマンドはセル情報の読み出し(リード)/書き込
み(ライト)を行うメモリセルが含まれるブロック(又
はバンク)を活性化するためのコマンドである。コマン
ドデコーダ31は、メモリセルからセル情報を読み出す
ときに、先ずアクティブコマンドを発行(アクティブ信
号ACTを出力)する。
【0057】センスアンプ活性化信号発生回路32は、
アクティブ信号ACTに応答して生成したセンスアンプ
活性化信号LEをセンスアンプ電源発生回路34に出力
する。センスアンプ活性化信号発生回路32は遅延回路
を含み、アクティブ信号ACTを遅延させて上記した第
2のタイミングでセンスアンプ活性化信号LEをアクテ
ィブにする。
【0058】センスアンプ電源発生回路34は、アクテ
ィブなセンスアンプ活性化信号LEに応答して所定電圧
の活性化電圧SAP,SANを生成し、活性化電源SA
P,SANをセンスアンプ20aに供給する。例えば、
活性化電圧SAPはセル電源ViiC の電圧であり、活性
化電圧SANは低電位側電圧Vssである。センスアンプ
20aは、これら活性化電圧SAP,SANの供給を受
け活性化する。
【0059】ブロック選択回路33は、アクティブ信号
ACTとプリデコード信号PDに応答して第1又は第2
のブロック選択信号BSR,BSLを活性化する。そし
て、ブロック選択回路33は、第1及び第2のブロック
選択信号BSR,BSLをスイッチ回路25a,22a
に出力する。
【0060】スイッチ回路25aはビット線対BL0,
/BL0にそれぞれ接続されたNチャネルMOSトラン
ジスタからなり、それらトランジスタはブロック選択信
号BSRに応答してオン・オフする。スイッチ回路22
aはビット線対BL3,/BL3にそれぞれ接続された
NチャネルMOSトランジスタからなり、それらトラン
ジスタはブロック選択信号BSLに応答してオン・オフ
する。そして、オンしたトランジスタにより異なるブロ
ックのビット線対BL0,/BL0又はビット線対BL
3,/BL3がセンスアンプ20aに接続される。
【0061】図3は、センスアンプ電源発生回路34と
センスアンプ20a,20bの回路図である。センスア
ンプ電源発生回路34は、インバータ回路41、Pチャ
ネルMOSトランジスタTp11 、NチャネルMOSトラ
ンジスタTn11 〜Tn13 を含む。
【0062】PチャネルMOSトランジスタTp11 及び
NチャネルMOSトランジスタTn11 〜Tn13 はセル電
源ViiC と低電位側電源Vssとの間で直列に接続されて
いる。そして、トランジスタTp11 のゲートにはセンス
アンプ活性化信号LEがインバータ回路41を介して入
力され、トランジスタTn13 のゲートにはセンスアンプ
活性化信号LEが入力される。また、トランジスタTn1
1 ,Tn12 のゲートには、イコライズ信号EQが入力さ
れる。
【0063】そして、トランジスタTp11 ,Tn11 のド
レインからセンスアンプ20a,20bの高電位側電源
SAPが出力され、トランジスタTn13 のドレインから
低電位側電源SANが出力される。また、トランジスタ
Tn11 ,Tn12 の接続点からビット線対BL0,/BL
0、BL1,/BL1をプリチャージするプリチャージ
電圧Vpr(=ViiC /2)が出力される。
【0064】このように構成されたセンスアンプ電源発
生回路34では、センスアンプ活性化信号LEがHレベ
ルとなると、トランジスタTp11 ,Tn13 がオンされ
る。この時イコライズ信号EQはLレベルに維持され
る。すると、SAPとしてセル電源ViiC が出力され、
SANとし低電位側電源Vssが出力されて、センスアン
プ20a,20bが活性化される。
【0065】一方、センスアンプ活性化信号LEがLレ
ベルとなると、トランジスタTp11,Tn13 がオフされ
る。このとき、イコライズ信号EQはHレベルとなって
トランジスタTn11 ,Tn12 がオンされる。すると、プ
リチャージ電圧Vprとして電源ViiC ,Vssの中間レ
ベル(=ViiC /2)が出力される。
【0066】センスアンプ20a,20bは、Pチャネ
ルMOSトランジスタTp12 ,Tp13 とNチャネルMO
SトランジスタTn14 ,Tn15 とから構成される。PM
OSトランジスタTp12 とNMOSトランジスタTn14
、PMOSトランジスタTp13 とNMOSトランジス
タTn15 は高電位側電源SAPと低電位側電源SANの
間で直列に接続されている。トランジスタTp12 ,Tn1
4 のゲートはトランジスタTp13 ,Tn15 のドレインと
反転ビット線/BLに接続され、トランジスタTp13 ,
Tn15 のゲートはトランジスタTp12 ,Tn14 のドレイ
ンとビット線BLに接続されている。
【0067】センスアンプ20aは、ビット線対BL
0,/BL0の電位差を、供給される高電位側電源SA
Pと低電位側電源SANのレベル差、即ちセル電源Vii
C と低電位側電源Vssの電位差に増幅する。同様に、セ
ンスアンプ20bは、ビット線対BL1,/BL1の電
位差をセル電源ViiC と低電位側電源Vssの電位差に増
幅する。
【0068】図4は、ダミーワードドライバ16の回路
図である。ダミーワードドライバ16は、インバータ回
路42〜44、ナンド回路45,46から構成される。
第1ナンド回路45にはダミーワード活性化信号DAC
Tとアドレス信号RA0が入力され、第2ナンド回路4
6にはダミーワード活性化信号DACTとアドレス信号
RA0を第1インバータ回路42により反転した信号が
入力される。第1及び第2ナンド回路45,46の出力
端子は第2及び第3インバータ回路43,44の入力端
子に接続され、第2及び第3インバータ回路43,44
の出力端子には第1及び第2ダミーワード線DWL0,
DLW1が接続されている。ダミーワードドライバ16
には動作電源として高電位側電源Viiと低電位側電源V
ssとが入力される。
【0069】このように構成されたダミーワードドライ
バ16は、アドレス信号RA0の論理に応じて、セル情
報を読み出すメモリセルが接続されたビット線を駆動す
るようにダミーセルが接続された第1又は第2ダミーワ
ード線DWL0,DWL1を選択する。そして、ダミー
ワードドライバ16は、ダミーワード活性化信号DAC
Tに応答して活性化すると、選択した第1又は第2ダミ
ーワード線DWL0,DLW1の電位を高電位側電源V
iiレベルから低電位側電源Vssレベルに引き下げる。
【0070】例えば、図1に示すメモリセル18aのセ
ル情報を読み出す場合、ダミーワードドライバ16は、
そのメモリセル18aが接続されたビット線BL0を駆
動するようにダミーセル23aが接続された第1ダミー
ワード線DWL0を選択する。そして、ダミーワード活
性化信号DACTに応答して活性化すると、第1ダミー
ワード線DWL0の電位を低電位側電源Vssレベルから
高電位側電源Viiレベルに引き上げる。
【0071】次に、上記のように構成されたSDRAM
の作用を図5〜図8に従って説明する。図5は、SDR
AMの動作波形図である。
【0072】今、図1のメモリセル18aからセル情報
を読み出す場合について説明する。先ず、メモリセル1
8aに0情報が保持されている場合を、図5(a)に従
って説明する。この場合、メモリセル18aのセル・ト
ランジスタTrと容量C1との間のストレージノードの
電位は、0情報に従って低電位電源Vssレベルになって
いる。
【0073】セル情報の読み出し動作に先立って、ビッ
ト線BL0,/BL0は図3のセンスアンプ電源発生回
路34にて生成したプリチャージ電源VprによりVii
C /2レベルにプリチャージされる。また、ダミーワー
ド線DWL0,DWL1は電源Vssレベルにリセットさ
れる。
【0074】次いで、ロウアドレス信号RAに基づいて
選択されたワード線WL0の電位が引き上げられる(時
刻t0)。そして、ワード線WL0の電位が低電位側電
源Vssからセル・トランジスタTrのしきい値電圧Vth
cell分高い電位(=Vss+Vthcell)(時刻t1)にな
ると、メモリセル18aからビット線BL0に0情報が
読み出され、そのビット線BL0の電位がViiC /2か
ら下降する。
【0075】この状態で、ダミーワード線DWL0が選
択されて、そのダミーワード線DWL0が電源Vssレベ
ルから電源Viiレベルに引き上げられる(時刻t2)
と、ダミーセル23aの電荷により、ビット線BL0の
電位が引き上げられる。その引き上げ後の電位はセンス
アンプ20aがLレベルと認識し得るレベルとなるよう
に、ダミーセル23aを構成する容量の容量値が設定さ
れている。そして、センスアンプ活性化信号LEにより
センスアンプ20aが活性化される(時刻t3)と、そ
のセンスアンプ20aによりビット線BL0,/BL0
の電位差が増幅されて、セル情報として出力される。
【0076】ワード線WL0の電位は、所定の昇圧電圧
Vppまで上昇する。この昇圧電圧Vppの電位によっ
て、1情報をリフレッシュする(再書き込みを行う)。
尚、ワード線WL0の電位を引き上げるときのトランジ
ェントタイムtT(ワード線電圧遷移時間であり、ワー
ド線電圧の振幅の10パーセントから90パーセントま
で上昇するのに要する時間)は、規定値であるロウアド
レスストローブ信号/RASのアクティブタイムtRA
S期間程度に設定されている。
【0077】次に、メモリセル18aに1情報が記憶さ
れている場合を、図5(b)に従って説明する。この場
合、メモリセル18aのセル・トランジスタTrと容量
C1との間のストレージノードの電位は、1情報に従っ
て高電位電源ViiC レベルになっている。
【0078】同様に、セル情報の読み出し動作に先立っ
て、ビット線BL0,/BL0はプリチャージ回路によ
りViiC /2レベルにプリチャージされる。また、ダミ
ーワード線DWL0,DWL1は電源Vssレベルにリセ
ットされる。
【0079】次いで、ロウアドレス信号RAに基づいて
選択されたワード線WL0の電位が引き上げられる(時
刻t0)。そして、ワード線WL0の電位が低電位側電
源Vssからセル・トランジスタTrのしきい値電圧Vth
cell分高い電位(=Vss+Vthcell)(時刻t1)より
遅い第2のタイミングでダミーワード線DWL0が電源
Vssレベルから電源Viiレベルに引き上げられる(時刻
t2)と、ダミーセル23aの電荷により、ビット線B
L0の電位が引き上げられる。その引き上げ後の電位は
センスアンプ20aがHレベルと認識し得るレベルとな
るように、ダミーセル23aを構成する容量の容量値が
設定されている。そして、センスアンプ活性化信号LE
によりセンスアンプ20aが活性化される(時刻t3)
と、そのセンスアンプ20aによりビット線BL0,/
BL0の電位差が増幅されて、セル情報として出力され
る。
【0080】ワード線WL0の電位は、所定の昇圧電圧
Vppまで上昇する。この昇圧電圧Vppの電位によっ
て、1情報をリフレッシュする(再書き込みを行う)。
このダミーセル23aにより電位が引き上げられるビッ
ト線BL0は、ワード線WL0の電位がプリチャージ電
圧Vpr(=ViiC /2)からセル・トランジスタTr
のしきい値電圧Vthcell分高い電位(=ViiC /2+V
thcell)(時刻t4)になればメモリセル18aの1情
報にて引き上げられるビット線である。従って、ダミー
ワード線DWL0の活性化によってビット線BL0の電
位を引き上げることは、メモリセル18aから1情報を
読み出すことと同等の意味を持つ。これにより、ワード
線WL0の引き上げ(時刻t0)からセンスアンプ20
aの活性化(時刻t3)までを短くする、即ち読み出し
のサイクルタイムを短くすることができる。また、同様
の理由により、データを出力するまでのアクセス時間
(tRAC)を早くできる。
【0081】尚、メモリセル18bのセル情報を読み出
す場合、第2ダミーワード線DWL1の活性化及びセン
スアンプ20aの活性化を上記と同様のタイミングで行
うことで、同様の効果を得ることができる。また、メモ
リセル19a,19bのセル情報を読み出す場合も同様
である。
【0082】次に、リフレッシュ間隔について説明す
る。図6は、セルストレージ電圧Vstと、1情報を読み
出す時にダミーセルにより昇圧されたビット線の電圧V
blの波形図であり、図6(a)は従来方式における波形
図、図6(b)は本実施形態における波形図を示す。横
軸は1情報を書き込んでからの経過時間である。
【0083】図6(a)は、従来方式による読み出しを
行うSDRAMにおけるセルストレージ電圧Vstと、1
情報を読み出す時にダミーセルにより昇圧されたビット
線の電圧Vblの波形図である。横軸は1情報を書き込ん
でからの経過時間である。
【0084】従来方式の場合、図6(a)に示すよう
に、セルストレージ電圧Vstは、リフレッシュ後に時間
経過に従って所定の割合で減少する。それに伴い、ダミ
ーセルにより昇圧されたビット線の電圧Vblも時間経過
に従って減少する。このビット線電圧Vblとセル情報が
読み出されないビット線の電圧(プリチャージ電圧Vp
r=ViiC /2)との差電圧がセンスアンプの感度以下
になると、センスアンプはビット線電圧を増幅できな
い。従って、1情報を書き込んでからこの差電圧がセン
スアンプの感度以下になるまでの時間がセル電荷保持時
間となり、その時間に応じてリフレッシュ間隔tREF
が設定される。
【0085】一方、本実施形態の場合、図6(b)に示
すように、セルストレージ電圧Vstは、従来と同様に減
少する。しかし、本実施形態の場合、ビット線電圧Vbl
は、セル情報がビット線に読み出されていない段階でダ
ミーセルにより昇圧されるため、セルストレージ電圧V
stがプリチャージ電圧Vpr以下に下がってもセンスア
ンプの感度以上にビット線対の差電圧が保持されるた
め、リフレッシュ間隔tREFを従来よりも長くするこ
とができる。
【0086】ところで、セル・トランジスタTrはNチ
ャネルMOSトランジスタからなるため、ビット線に接
続されたノードに対してストレージノードはセルストレ
ージ電圧Vstがプリチャージ電圧Vprより高いときに
はドレインとして機能する。しかし、セルストレージ電
圧Vstがプリチャージ電圧Vprより低い時にはソース
として機能する。
【0087】そして、セルストレージ電圧Vstが、ワー
ド線電圧VWLからセル・トランジスタTrのしきい値電
圧Vthcellだけ低い電圧(=VWL−Vthcell)よりも低
くなると、セル・トランジスタTrがオンする。そし
て、その時のセルストレージ電圧Vstがビット線のプリ
チャージ電圧Vpr(=ViiC /2)より低いと、オン
したセル・トランジスタTrによってメモリセルが接続
されたビット線の電位を引き下げてしまう。この状態
は、メモリセルから0情報を読み出した状態と等しい。
従って、リフレッシュ間隔tREFは、1情報を書き込
んでからセルストレージ電圧Vstがワード線電圧VWLか
らセル・トランジスタTrのしきい値電圧Vthcellだけ
低い電圧(=VWL−Vthcell)よりも低くなるまでとな
る。
【0088】センスアンプを活性化する時のワード線の
電圧VWLは極力低い(ゆっくりと立ち上げる)方が、よ
りリフレッシュ間隔tREFを延ばすことが可能であ
る。但し、あまり下げると0情報の読み出し時にビット
線の差電圧がつくのが遅くなってしまい、セル情報の読
み出しが遅くなる。従って、センスアンプを活性化する
時のワード線電圧VWLは、セル情報の読み出し速度(ワ
ード線の立ち上げからセンスアンプの活性化までの時
間)と、リフレッシュ間隔tREFに基づいて決定され
る。
【0089】尚、メモリセルの0情報は、ワード線電圧
VWLが低電位側電源Vssよりセル・トランジスタTrの
しきい値電圧Vthcellだけ高い電圧(=Vss+Vthcel
l)以上になると読み出される。従って、基本的にリフ
レッシュ間隔tREFを延ばすのに有効な、センスアン
プ活性化時のワード線電圧はVss+Vthcell以上、Vii
C /2+Vthcell以下である。
【0090】次に、ワード線電位の波形とチップサイズ
削減について説明する。図7は、ワード線電圧VWLの波
形図である。ワード線電圧VWLの波形は、そのワード線
の時定数(寄生抵抗と寄生容量の値)により決定され
る。ワード線の線長が長い場合、それが短い場合に比べ
てワード線電圧VWLはゆっくりと上昇する。
【0091】本実施形態のSDRAMでは、1情報を読
み出した状態と等価な状態を、それよりも早いワード線
電圧VWLが低電位側電源Vssよりセル・トランジスタT
rのしきい値電圧Vthcellだけ高い電圧になるタイミン
グに基づいて作り出すことができる。このタイミングの
ワード線の長短によるズレ(ワード線が短い時のタイミ
ングに対するワード線が長い場合のタイミングの遅延)
Δt1は、1情報を読み出すときのズレΔt2よりも小
さい。従って、本実施形態の読み出し方法を用いる場
合、ワード線の線長は、タイミングのズレ、ひいてはサ
イクルタイムに与える影響が少ない。即ち、ワード線の
線長を長くしても、従来(ワード線が短い場合)とほぼ
同様のタイミングで読み出しを行う、即ち同様のサイク
ルタイムで読み出しを行う事ができる。これにより、サ
ブワードデコーダの数を少なくすることができる。
【0092】上記したように、ワード線電位の引き上
げ、即ちワード線電位の波形は、そのワード線の時定数
(抵抗値と容量値)により決まる。ワード線の時定数が
大きい(抵抗値、容量値が大きい)ほどワード線電位の
引き上げが緩やかになる。従って、1つのサブワードデ
コーダにて駆動するワード線の長さを従来のそれよりも
長くできる。
【0093】即ち、図8(b)に示す従来例のように、
メインワードデコーダ48が駆動するメインワード線に
接続された各サブワードデコーダ49a〜49dにて駆
動するワード線の長さをそれぞれL1とした場合、図8
(a)に示すように、時定数によってその2倍の長さL
2(=L1×2)のワード線を駆動することができると
すれば、2つサブワードデコーダ17a,17bにてそ
れらを駆動することができる。従って、サブワードデコ
ーダに必要な面積を従来の1/2にすることができ、こ
れによってチップサイズの縮小を図ることができる。
【0094】また、メインワードデコーダ14の負荷が
小さくなる(メインワード線MWLが短くなる)ので、
ドライバサイズの縮小と消費電流の削減を図ることがで
きる。
【0095】以上記述したように、本実施形態によれ
ば、以下の効果を奏する。 (1)ワード線WL0,WL1の電圧がメモリセル18
a〜19bから0情報を読み出す電圧以上になるとダミ
ーワード線DWL0,DWL1を活性化させ、そのダミ
ーワード線DWL0,DWL1に接続されたダミーセル
23a〜24bによりビット線BL0,/BL0,BL
1,/BL1の電位を引き上げるようにした。その結
果、従来に比べてセンスアンプ20a,20bを早く活
性化することができ、サイクルタイムを短くすることが
できる。
【0096】(2)ダミーワード線DWL0,DWL1
をメモリセル18a〜19bから1情報が読み出される
まえに活性化することで、ダミーセル23a〜24bに
より1情報の読み出しと等価な状態にビット線BL0,
/BL0,BL1,/BL1の差電圧を作り出すことが
できる。その時のワード線の電まで上昇するのに要する
時間は、ワード線WL0,WL1の長さに対する時間の
遅れがメモリセル18a〜19bから1情報を読み出す
電圧の時間の遅れに比べて少ない。その結果、ワード線
の時定数を大きくすることができ、それによりワード線
を駆動するサブワードデコーダの数を少なくしてチップ
サイズを削減することができる。
【0097】(3)ワード線WL0,WL1の電圧がメ
モリセル18a〜19bから0情報を読み出す電圧まで
上昇すればセンスアンプ20a,20bを活性化するこ
とができる。その結果、従来に比べてビット線がはやく
増幅されるため、ワード線WL0,WL1を上げてから
スイッチ回路22a,22bにてビット線BL0,/B
L0,BL1,/BL1をデータバス線DB,/DBに
接続するまでの時間を早くすることができる。
【0098】(4)ダミーセル23a〜24bにてビッ
ト線BL0,/BL0,BL1,/BL1の電圧を変化
させて1情報を読み出している。従って、メモリセル1
8a〜19bのセルストレージ電圧Vstがビット線BL
0,/BL0,BL1,/BL1のプリチャージ電圧V
prより低くなってもビット線BL0,/BL0,BL
1,/BL1の電圧をセンスアンプ20a,20bにて
正しく増幅することができる。その結果、リフレッシュ
間隔を長くすることができ、消費電力を低減することが
できる。
【0099】(第二実施形態)以下、本発明を具体化し
た第二実施形態を図9〜図11に従って説明する。尚、
説明の便宜上、第一実施形態と同様の構成については同
一の符号を付してその説明を一部省略する。
【0100】図9は、本実施形態のダミーワードドライ
バ16の回路図である。このダミーワードドライバ50
は、図1のダミーワードドライバ16と置き換えて用い
られる。
【0101】ダミーワードドライバ50は、インバータ
回路51〜55、ナンド回路56,57から構成され
る。第1ナンド回路56にはダミーワード活性化信号D
ACTとアドレス信号RA0を第1インバータ回路51
により反転した信号が入力され、第2ナンド回路57に
はダミーワード活性化信号DACTとアドレス信号RA
0が入力される。
【0102】第1ナンド回路56の出力端子は直列に接
続された第2及び第3インバータ回路52,53を介し
て第1ダミーワード線DWL0に接続されている。第2
ナンド回路57の出力端子は直列に接続された第4及び
第5インバータ回路54,55を介して第2ダミーワー
ド線DLW1に接続されている。ダミーワードドライバ
50には動作電源として高電位側電源Viiと低電位側電
源Vssとが入力される。
【0103】このように構成されたダミーワードドライ
バ50は、アドレス信号RA0の論理に応じて、セル情
報を読み出すメモリセルが接続されたビット線と対とな
るビット線を駆動するようにダミーセルが接続された第
1又は第2ダミーワード線DWL0,DWL1を選択す
る。そして、ダミーワードドライバ50は、ダミーワー
ド活性化信号DACTに応答して活性化すると、選択し
た第1又は第2ダミーワード線DWL0,DLW1の電
位を高電位側電源Viiレベルから低電位側電源Vssレベ
ルに引き下げる。
【0104】例えば、図10に示すメモリセル18aの
セル情報を読み出す場合、ダミーワードドライバ50
は、そのメモリセル18aが接続されたビット線BL0
と対となる反転ビット線/BL0を駆動するようにダミ
ーセル23bが接続された第2ダミーワード線DWL1
を選択する。そして、ダミーワード活性化信号DACT
に応答して活性化すると、第2ダミーワード線DWL0
の電位を高電位側電源Viiレベルから低電位側電源Vss
レベルに引き下げる。
【0105】次に、上記のように構成されたSDRAM
(ダミーワードドライバ50)の作用を図11に従って
説明する。本実施形態のダミーワードドライバ50は、
プリデコード信号PDに応答し、第1及び第2ワード線
WL0,WL1の活性化によりメモリセル18a〜19
b(図1参照)のセル情報が読み出されたビット線BL
0〜/BL1と対となるビット線の電位を引き下げる。
【0106】例えば、メモリセル18aに1情報が記憶
されている場合、第1ワード線WL0が活性化し、その
ワード線WL0の電圧がプリチャージ電圧+セルトラン
ジスタのしきい値電圧以下では、ビット線BL0の電位
は変わらない。この時、ダミーワードドライバ50は、
第2ダミーワード線DWL1を活性化する。この動作に
よりダミーセル23bの電荷により第1反転ビット線/
BL0の電位を引き下げる。これにより第1ビット線B
L0と第1反転ビット線/BLの電位差が、第一実施形
態の電位差と同等となる。
【0107】一方、メモリセル18aに0情報が記憶さ
れている場合、第1ワード線WL0が活性化すると第1
ビット線BL0の電位は僅かに下降する。そして、同様
に、ダミーワードドライバ50が第2ダミーワード線D
WL1を活性化すると、ダミーセル23bの電荷により
第1反転ビット線/BL0の電位が引き下げられる。
【0108】以上記述したように、本実施形態によれ
ば、以下の効果を奏する。 (1)第1及び第2ワード線WL0,WL1の活性化に
よりメモリセル18a〜19bのセル情報が読み出され
るビット線と対となるビット線の電位を、ダミーワード
線DWL0,DWL1の活性化によりダミーセル23a
〜24bの電荷により引き下げるようにした。その結
果、ビット線対BL0,/BL0,BL1,/BL1の
電位差をメモリセル18a〜19bから情報を読み出す
時と同様とすることができる。
【0109】(第三実施形態)以下、本発明を具体化し
た第三実施形態を図12,図13に従って説明する。
尚、説明の便宜上、第一実施形態と同様の構成について
は同一の符号を付してその説明を一部省略する。
【0110】図12は、本実施形態のSDRAMのブロ
ック回路図であり、ワード線及びダミーワード線の駆動
にかかる部分を示す。本実施形態のSDRAM60は、
第一実施形態のセンスアンプドライバ21がセンスアン
プドライバ61に置き換えられている。また、本実施形
態のSDRAM60は、モニタロウアドレスメインデコ
ーダ62とモニタサブワードデコーダ63とワード線電
圧検出回路64を備えている。
【0111】モニタロウアドレスメインデコーダ62と
ワード線電圧検出回路64には内部動作判定回路12か
らアクティブ信号ACTが入力される。モニタロウアド
レスメインデコーダ62にはモニタメインワード線MM
Wが接続されている。モニタロウアドレスメインデコー
ダ62は、アクティブ信号ACTに応答してモニタメイ
ンワード線MMWを活性化する。
【0112】モニタメインワード線MMWにはモニタサ
ブワードデコーダ63が接続され、モニタサブワードデ
コーダ63にはモニタサブワード線MSWが接続されて
いる。モニタサブワードデコーダ63は、モニタメイン
ワード線MMWが活性化されると、モニタサブワード線
MSWを活性化する。
【0113】モニタサブワードデコーダ63は、各サブ
ワードデコーダ17a,17bと同じ電気的特性を持つ
ように形成されている。モニタサブワード線MSWは、
メモリセルが接続された通常のワード線WL0,WL1
と同じ電気的特性(寄生抵抗、寄生容量)を持つように
形成されている。従って、モニタサブワードデコーダ6
3により活性化するモニタサブワード線MSWの電位
は、各ワード線WL0,WL1の電位と同様に変化す
る。
【0114】モニタサブワード線MSWにはワード線電
圧検出回路64が接続されている。ワード線電圧検出回
路64は、モニタサブワード線MSWの電圧を検出し、
その電圧が所定のモニタ電圧以上になった場合に第2の
センスアンプ活性化信号SACTを活性化する。モニタ
電圧はセンスアンプ20aを活性化するタイミングに基
づいて決定され、本実施形態ではプリチャージ電圧Vp
r(=ViiC /2)よりセル・トランジスタTrのしき
い値電圧Vthcellだけ高い電圧に設定されている。ワー
ド線電圧検出回路64は、モニタサブワード線MSWの
電圧がモニタ電圧よりも低いときにはLレベルの第2の
センスアンプ活性化信号SACTを出力し、モニタサブ
ワード線MSWの電圧がモニタ電圧以上になるとHレベ
ルの第2のセンスアンプ活性化信号SACTを出力す
る。
【0115】センスアンプドライバ61は、Hレベルの
センスアンプ活性化信号LEとHレベルの第2のセンス
アンプ活性化信号SACTに応答して生成した所定電圧
の活性化電圧SAP,SANをセンスアンプ20aに供
給する。センスアンプ20aは供給される活性化電圧S
AP,SANに基づいて動作し、ビット線対BL0,/
BL0の電位差を増幅する。
【0116】上記したように、モニタサブワード線MS
Wの電位は、各ワード線WL0,WL1の電位と同様に
変化する。従って、センスアンプ20aは、各ワード線
WL0,WL1の電位がモニタ電圧以上になると活性化
する。
【0117】ワード線WL0,WL1の電位の変化は、
電圧条件や温度条件などにより変化する。従って、ワー
ド線WL0,WL1(実際にはモニタサブワード線MS
W)の電圧変化を検出することで、ワード線WL0,W
L1の電圧に対してリフレッシュ特性が好適なタイミン
グでセンスアンプ20aが活性化する。
【0118】図13は、ワード線電圧検出回路64の回
路図である。ワード線電圧検出回路64は、差動増幅回
路65、モニタ電圧生成回路66、ナンド回路67、イ
ンバータ回路68を含む。
【0119】モニタサブワード線MSWは差動増幅回路
65に接続されている。差動増幅回路65はPチャネル
MOSトランジスタTp21 ,Tp22 とNチャネルMOS
トランジスタTn21 〜Tn23 から構成されている。PM
OSトランジスタTp21 ,Tp22 はソースに高電位側電
源Viiが供給され、ドレインがNMOSトランジスタT
n21 ,Tn22 のドレインにそれぞれ接続され、PMOS
トランジスタTp21 のゲートはPMOSトランジスタT
p21 のゲート及びドレインに接続されている。
【0120】NMOSトランジスタTn21 のゲートには
モニタサブワード線MSWが接続され、NMOSトラン
ジスタTn22 のゲートにはモニタ電圧生成回路66が接
続されている。NMOSトランジスタTn21 ,Tn22 の
ソースは互いに接続され、その接続点にはNMOSトラ
ンジスタTn23 のドレインが接続されている。
【0121】NMOSトランジスタTn23 はゲートに活
性化信号EN2が供給され、ソースは低電位側電源Vss
が供給されている。モニタ電圧生成回路66は、抵抗R
1とモニタ・トランジスタとしてのNチャネルMOSト
ランジスタTn24 から構成されている。抵抗R1は高電
位側電源ViiとNMOSトランジスタTn24 のドレイン
との間に接続されている。NMOSトランジスタTn24
は、ドレインがそのトランジスタTn24 のゲートと差動
増幅回路65に接続され、ソースにはプリチャージ電圧
Vpr(=ViiC /2)が供給されている。
【0122】NMOSトランジスタTn24 はメモリセル
18a,18b(図12参照)を構成するセル・トラン
ジスタTrと同一形状に形成され、同じ電気的特性を持
つ。従って、NMOSトランジスタTn24 のドレイン電
圧は、プリチャージ電圧Vpr(=ViiC /2)からし
きい値電圧Vthcellだけ高い電圧となる。この電圧がモ
ニタ電圧Vmon として差動増幅回路65に供給される。
【0123】差動増幅回路65のNMOSトランジスタ
Tn21 のドレインはナンド回路67の入力端子に接続さ
れている。差動増幅回路65はHレベルの活性化信号に
応答して活性化すると、モニタサブワード線MSWの電
圧とモニタ電圧Vmon の差電圧を増幅したレベルを持つ
検出信号S1をインバータ回路69を介してナンド回路
67に出力する。この検出信号S1は、モニタサブワー
ド線MSWの電圧がモニタ電圧Vmon より低い場合には
Hレベルを持ち、モニタサブワード線MSWの電圧がモ
ニタ電圧Vmon 以上の場合にはLレベルを持つ。
【0124】ナンド回路67は3入力素子であり、活性
化信号EN2とワード線活性化信号WACTが入力され
る。ナンド回路67の出力端子はインバータ回路68の
入力端子に接続され、そのインバータ回路68から第2
のセンスアンプ活性化信号SACTが出力される。
【0125】このように構成されたワード線電圧検出回
路64は、活性化信号EN2とワード線活性化信号WA
CTがHレベルの時に、モニタサブワード線MSWの電
圧とモニタ電圧Vmon を比較した結果に基づくレベルを
持つ第2のセンスアンプ活性化信号SACTを出力す
る。
【0126】以上記述したように、本実施形態によれ
ば、以下の効果を奏する。 (1) 本実施形態のSDRAM60はモニターワード
線MSWを備え、その電圧をモニタ電圧検出回路64に
て検出してセンスアンプ20aを活性化するタイミング
を決定するようにした。その結果、確実にワード線WL
0,WL1の電圧がVss+Vthcell程度でセンスアンプ
20aを活性化することができる。
【0127】尚、上記第三実施形態は、以下の態様に変
更してもよい。 ・上記第三実施形態において、ワード線電圧検出回路6
4はワード線活性化信号WACTを用いずにセンスアン
プ活性化信号SACTを生成するように構成する、即ち
図13のナンド回路67を2入力素子として実施しても
よい。この構成にしても、上記実施形態と同様の効果を
得ることができる。
【0128】・上記第三実施形態において、活性化信号
EN2を省略し、NMOSトランジスタTn23 をオンす
るようにゲートに例えば高電位側電源Viiを供給するよ
うにしてもよい。この場合、差動増幅回路65が常に動
作するが、センスアンプ活性化信号LEを生成する動作
には支障がない。
【0129】(第四実施形態)以下、本発明を具体化し
た第四実施形態を図14,図15に従って説明する。
尚、説明の便宜上、第一実施形態と同様の構成について
は同一の符号を付してその説明を一部省略する。
【0130】図14は、本実施形態のサブワードドライ
バ70の回路図である。サブワードドライバ70には、
ロウアドレスプリデコーダ13にてデコードされたプリ
デコード信号PDに含まれ、このドライバ70に対応す
るアドレス信号AD0が供給される。また、サブワード
ドライバ70には、電圧切替信号φが入力されるととも
に、インバータ回路71により電圧切替信号φを反転し
た反転切替信号/φが入力される。
【0131】電圧切替信号φは、センスアンプ活性化信
号LE、またはそれ以降の信号が用いられる。センスア
ンプ活性化信号LE以降の信号はセンスアンプ活性化信
号LEによりセンスアンプが活性化するより時間的に後
に変化する信号であり、コラム選択信号、セルプリチャ
ージ信号、センスアンプ活性化信号LEを遅延して生成
した信号などを含む。本実施形態ではセンスアンプ活性
化信号LEを用いることにする。
【0132】サブワードドライバ70は、PチャネルM
OSトランジスタTp31 〜Tp35 、NチャネルMOSト
ランジスタTn31 ,Tn32 から構成されている。第1P
MOSトランジスタTp31 は、ソースに昇圧電圧Vpp
が供給され、ゲートに反転切替信号/φが入力され、ド
レインは第2PMOSトランジスタTp32 のソースに接
続されている。第2PMOSトランジスタTp32 のゲー
トにはアドレス信号AD0が入力され、ドレインは第1
NMOSトランジスタTn31 のドレインに接続されてい
る。第1NMOSトランジスタTn31 は、ゲートにアド
レス信号AD0が入力され、ソースに低電位側電源Vss
が供給されている。
【0133】第3PMOSトランジスタTp33 は、ソー
スに高電位電源ViiC が供給され、ゲートに電圧切替信
号φが入力され、ドレインは第4PMOSトランジスタ
Tp34 のソースに接続されている。第4PMOSトラン
ジスタTp34 は、ゲートにアドレス信号AD0が入力さ
れ、ドレインは第2PMOSトランジスタTp32 のドレ
インと第1NMOSトランジスタTn31 のドレインとの
接続点に接続されている。また、その接続点は、第5P
MOSトランジスタTp35 と第2NMOSトランジスタ
Tn32 のゲートに接続されている。
【0134】第5PMOSトランジスタTp35 はソース
に昇圧電圧Vppが供給され、ドレインが第2NMOS
トランジスタTn32 のドレインに接続され、第2NMO
SトランジスタTn32 はソースに低電位側電源Vssが供
給されている。
【0135】そして、サブワードドライバ70は、第2
PMOSトランジスタTp32 と第1NMOSトランジス
タTn31 のドレインの接続点からサブワードデコーダ1
7aに駆動信号S11を出力する。また、サブワードド
ライバ70は、第5PMOSトランジスタTp35 と第2
NMOSトランジスタTn32 のドレインの接続点からサ
ブワードデコーダ17aに制御信号S12を出力する。
【0136】昇圧電圧Vppはセル電源ViiC を昇圧し
た電圧であり、そのセル電源ViiCよりセル・トランジ
スタTrのしきい値電圧Vthcellだけ高い電圧である。
セル電源ViiC は、プリチャージ電圧Vpr(=ViiC
/2)からセル・トランジスタTrのしきい値電圧Vth
cellだけ高い電圧より低い。
【0137】電圧切替信号φがLレベル(反転切替信号
/φがHレベル)の場合、第1PMOSトランジスタT
p31 がオフし、第3PMOSトランジスタTp33 がオン
する。オンした第3トランジスタTp33 を介して第4P
MOSトランジスタTp34 のソースにセル電源ViiC が
供給される。従って、第4PMOSトランジスタTp34
と第1NMOSトランジスタTn31 により構成されるイ
ンバータ回路によってアドレス信号AD0を反転し、セ
ル電源ViiC レベル又は低電位側電源Vssレベルを持つ
駆動信号S11をサブワードデコーダ17aに出力す
る。
【0138】電圧切替信号φがHレベル(反転切替信号
/φがLレベル)の場合、第1PMOSトランジスタT
p31 がオンし、第3PMOSトランジスタTp33 がオフ
する。オンした第1トランジスタTp31 を介して第2P
MOSトランジスタTp32 のソースに昇圧電圧Vppが
供給される。従って、第2PMOSトランジスタTp32
と第1NMOSトランジスタTn31 により構成されるイ
ンバータ回路によってアドレス信号AD0を反転し、昇
圧電圧Vppレベル又は低電位側電源Vssレベルを持つ
駆動信号S11をサブワードデコーダ17aに出力す
る。
【0139】従って、サブワードドライバ70は、アド
レス信号AD0がHレベルの場合、低電位側電源Vssレ
ベルを持つ駆動信号S11をサブワードデコーダ17a
に出力する。そして、サブワードドライバ70は、アド
レス信号AD0がLレベルの場合、電圧切替信号φ(反
転切替信号/φ)に基づいてセル電源ViiC レベル又は
昇圧電圧Vppレベルを持つ駆動信号S11をサブワー
ドデコーダ17aに出力する。
【0140】また、サブワードドライバ70は、アドレ
ス信号AD0がHレベルの場合には昇圧電圧Vppレベ
ルを持つ制御信号S12を、アドレス信号AD0がLレ
ベルの場合には低電位側電源Vssレベルを持つ制御信号
S12をサブワードデコーダ17aに出力する。
【0141】サブワードデコーダ17aは、Pチャネル
MOSトランジスタTp36 とNチャネルMOSトランジ
スタTn33 ,Tn34 から構成されている。PMOSトラ
ンジスタTp36 は、ソースに駆動信号S11が供給さ
れ、ドレインが第1NMOSトランジスタTn33 のドレ
インに接続され、第1NMOSトランジスタTn33 はソ
ースに低電位側電源Vssが供給されている。PMOSト
ランジスタTp36 とNMOSトランジスタTn33 のドレ
インは互いに接続されるとともにメインワード線MWL
に接続されている。
【0142】PMOSトランジスタTp36 とNMOSト
ランジスタTn33 のドレイン間の接続点はワード線WL
0に接続されている。そのワード線WL0には第2NM
OSトランジスタTn34 のドレインが接続されている。
第2NMOSトランジスタTn34 は、ゲートに制御信号
S12が供給され、ソースは低電位側電源Vssが供給さ
れている。
【0143】メインワード線MWLがHレベルの場合、
PMOSトランジスタTp36 はオフし、第1NMOSト
ランジスタTn33 はオンする。このオンした第1NMO
SトランジスタTn33 はワード線WL0を低電位側電源
Vssに接続する。また、アドレス信号AD0がHレベル
の場合、そのアドレス信号AD0に応答してオンした第
2NMOSトランジスタTn34 がワード線WL0を低電
位側電源Vssに接続する。従って、サブワードデコーダ
17aは、メインワード線MWLがHレベル、又はアド
レス信号AD0がHレベルの場合にワード線WL0の電
位を低電位側電源Vssレベルにする。
【0144】一方、メインワード線MWLがLレベル、
且つアドレス信号AD0がLレベルの場合、PMOSト
ランジスタTp36 はオンし、第1及び第2NMOSトラ
ンジスタTn33 ,Tn34 が共にオフする。この時、メイ
ンワード線MWLには、オンしたPMOSトランジスタ
Tp36 を介して駆動信号S11が供給される。従って、
サブワードデコーダ17aは、メインワード線MWLが
Lレベル、且つアドレス信号AD0がLレベルの場合、
駆動信号S11に基づいてワード線WL0の電位をセル
電源ViiC レベル又は昇圧電圧Vppレベルにする。
【0145】電圧切替信号φ、即ちセンスアンプ活性化
信号LEは、センスアンプ20a(図1参照)を活性化
するまでLレベルである。従って、ワード線WL0は、
センスアンプ20aが活性化するまでセル電源ViiC レ
ベルに保持される。センスアンプ活性化信号LEがHレ
ベルになると、センスアンプ20aが活性化する。従っ
て、ワード線WL0は、センスアンプ20aの活性化後
に昇圧電圧Vppまで上昇する。
【0146】即ち、サブワードドライバ70は、ワード
線WL0の電位を2段階で上昇させるよう駆動信号S1
1をサブワードデコーダ17aに供給する。そして、セ
ンスアンプ20aは、ワード線WL0の電圧が、ビット
線対に0情報が読み出され、1情報が読み出されない電
圧で活性化する。
【0147】次に、上記のように構成されたSDRAM
の作用を図15に従って説明する。今、図1のメモリセ
ル18aからセル情報を読み出す場合について説明す
る。先ず、メモリセル18aに0情報が保持されている
場合を、図15(a)に従って説明する。この場合、メ
モリセル18aのセル・トランジスタTrと容量C1と
の間のストレージノードの電位は、0情報に従って低電
位側電源Vssレベルになっている。
【0148】セル情報の読み出し動作に先立って、ビッ
ト線BL0,/BL0(図1参照)はプリチャージ電源
VprによりViiC /2レベルにプリチャージされる。
また、ダミーワード線DWL0,DWL1は電源Vssレ
ベルにリセットされる。
【0149】次いで、ロウアドレス信号RAに基づいて
選択されたワード線WL0の電位がセル電源ViiC レベ
ルまで引き上げられる。この時、ワード線WL0の電位
が低電位側電源Vssからセル・トランジスタTrのしき
い値電圧Vthcell分高い電位(=Vss+Vthcell)より
高くなると、メモリセル18aからビット線BL0に0
情報が読み出される。その読み出されたセル情報により
ビット線BL0の電位がViiC /2から下降する。
【0150】この状態で、ダミーワード線DWL0が選
択されて、そのダミーワード線DWL0が電源Vssレベ
ルから電源Viiレベルに引き上げられると、ダミーセル
23aの電荷により、ビット線BL0の電位が引き上げ
られる。その引き上げ後の電位はセンスアンプ20aが
Lレベルと認識し得るレベルとなるように、ダミーセル
23aを構成する容量の容量値が設定されている。そし
て、センスアンプ活性化信号LEによりセンスアンプ2
0aが活性化されると、そのセンスアンプ20aにより
ビット線BL0,/BL0の電位差が増幅されて、セル
情報として出力される。
【0151】ワード線WL0の電位は、センスアンプ2
0aが活性化するまでセル電源ViiC レベルに保持さ
れ、その後、昇圧電圧Vppレベルまで上昇する。この
昇圧電圧Vppの電位によって、他のメモリセルの1情
報をリフレッシュする(再書き込みを行う)。
【0152】次に、メモリセル18aに1情報が記憶さ
れている場合を、図15(b)に従って説明する。この
場合、メモリセル18aのセル・トランジスタTrと容
量C1との間のストレージノードの電位は、1情報に従
って高電位電源ViiC レベルになっている。
【0153】同様に、セル情報の読み出し動作に先立っ
て、ビット線BL0,/BL0はViiC /2レベルにプ
リチャージされる。また、ダミーワード線DWL0,D
WL1は電源Vssレベルにリセットされる。
【0154】次いで、ロウアドレス信号RAに基づいて
選択されたワード線WL0の電位がセル電源ViiC レベ
ルまで引き上げられる。この時、ワード線WL0の電位
が低電位側電源Vssからセル・トランジスタTrのしき
い値電圧Vthcell分高い電位(=Vss+Vthcell)より
高くなったタイミングより遅い第2のタイミングでダミ
ーワード線DWL0が電源Vssレベルから電源Viiレベ
ルに引き上げられると、ダミーセル23aの電荷によ
り、ビット線BL0の電位が引き上げられる。その引き
上げ後の電位はセンスアンプ20aがHレベルと認識し
得るレベルとなるように、ダミーセル23aを構成する
容量の容量値が設定されている。そして、センスアンプ
活性化信号LEによりセンスアンプ20aが活性化され
ると、そのセンスアンプ20aによりビット線BL0,
/BL0の電位差が増幅されて、セル情報として出力さ
れる。
【0155】ワード線WL0の電位はセンスアンプ20
aが活性化するまでセル電源ViiCレベルに保持され、
その後、昇圧電圧Vppまで上昇する。この昇圧電圧V
ppの電位によって、メモリセル18aの1情報をリフ
レッシュする(再書き込みを行う)。
【0156】上記したように、本実施形態のサブワード
ドライバ70は、ワード線WL0の電圧を2段階に上昇
させる。低電位側電源Vssから一気に昇圧電圧Vppレ
ベルまで上昇させる場合に比べて、サブワードドライバ
70の駆動能力が小さくてすみ、消費電流が少なくな
る。
【0157】以上記述したように、本実施形態によれ
ば、以下の効果を奏する。 (1)ワード線WL0,WL1の電位を先ずビット線B
L0,/BL0,BL1,/BL1にメモリセル18a
〜19bから0情報が読み出され1情報が読み出されな
い電圧まで上昇させ、センスアンプ20aを活性化する
ようにした。その結果、センスアンプ20aの活性化タ
イミングを、ビット線BL0,/BL0,BL1,/B
L1に0情報が読み出されてから1情報が読み出される
前に確実に行うことができる。
【0158】(2)ワード線WL0の電位を一旦セル電
源ViiC レベルまで上昇した後、昇圧電圧Vppまで上
昇させるようにした。その結果、低電位側電源Vssから
一気に昇圧電圧Vppレベルまで上昇させる場合に比べ
て、サブワードドライバ70の駆動能力が小さくてす
み、消費電流を少なくすることができる。
【0159】尚、前記各実施形態は、以下の態様に変更
してもよい。 ・上記第四実施形態では、第1ステップ目のワード線W
L0の電圧VWLをセル電源ViiC レベルとしたが、ワー
ド線WL0の電位はプリチャージ電圧Vpr(=ViiC
/2)以上、プリチャージ電圧Vprよりセル・トラン
ジスタTrのしきい値電圧Vthcellだけ高い電圧以下
(ViiC /2≦VWL≦ViiC /2+Vthcell)を満たす
電圧に適宜変更して実施しても良い。
【0160】・上記第一及び第二実施形態では、内部動
作判定回路12は活性化信号DACTを出力する第1の
タイミングが0情報が読み出されるタイミングより後に
設定したが、その第1のタイミングをワード線を活性化
すると同時、またはワード線を活性化より前に設定して
も良い。このようにしても、上記各実施形態と同様の効
果を得ることができる。
【0161】・上記各実施形態では、センスアンプ活性
化信号発生回路32はアクティブ信号ACTを遅延させ
て第2のタイミングでセンスアンプ活性化信号LEをア
クティブにした。これを、プリデコード信号PD及びブ
ロック選択信号BSの少なくとも一方とアクティブ信号
ACTとを論理合成してセンスアンプ活性化信号LEを
アクティブにするように発生回路32を構成してもよ
い。このようにすれば、アクティブ信号ACTのみから
センスアンプ活性化信号LEをアクティブにする場合に
比べて、周辺回路や配線遅延等の要因に基づくタイミン
グズレを少なくすることができる。
【0162】・上記各実施形態を、ビット線とセンスア
ンプの接続形態を適宜変更したSDRAMに適用しても
よい。例えば、図16に示すように、オープンビット線
方式のSDRAM81に適用する。
【0163】また、図17に示すように、シェアードセ
ンスアンプ方式のSDRAM82に適用する。尚、この
場合、センスアンプ83は、メモリセル領域のビット線
BL1,/BL1,BL2,/BL2とビット線分離ト
ランジスタからなるスイッチ回路84a,84bにて分
離されたビット線BLa,/BLa間に接続されてい
る。そして、ダミーセル23a,23bを、この分離ビ
ット線BLa,/BLaを接続する。このように構成す
れば、2組のビット線対BL1,/BL1、BL2,/
BL2に対してダミーセル23a,23b及びダミーワ
ード線DWL0,DLW1を設けるだけでよく、チップ
サイズを縮小することができる。
【0164】尚、シェアードセンスアンプ方式以外のS
DRAMにおいて、メモリセルが接続されたビット線と
センスアンプが接続されたビット線とをスイッチ回路
(ビット線分離トランジスタ)により分離する。そし
て、ダミーセルをセンスアンプが接続されたビット線に
接続してもよい。
【0165】また、図18(a)(b)に示すように、
階層構造のビット線を持つSDRAM90a,90bに
適用する。図18(a)に示すSDRAM90aはビッ
ト線対BL,/BLにスイッチ回路91a,91bを介
して接続された複数(図では1対のみ示す)サブビット
線対SBL,/SBLを備え、このサブビット線SBL
とダミーワード線DWL0との交点にダミーセル92が
接続されている。図18(b)に示すSDRAM90b
はビット線対BL,/BLにスイッチ回路91a,91
bを介して接続された複数(図では1対のみ示す)サブ
ビット線対SBL,/SBLを備え、ビット線BLとダ
ミーワード線DWL0との交点にダミーセル92が接続
されている。これらの場合、SDRAM90aに比べて
SDRAM90bの方が、ダミーセル92とダミーワー
ド線DWL0の数が少なく、チップサイズが小さい利点
を持つ。
【0166】・上記実施形態では、メインワード線とサ
ブワード線を持つSDRAMに具体化したが、ワード線
の時定数を少なくするように構成したSDRAMに適用
しても良い。例えば、平行な複数のワード線をチップの
垂直方向に形成し、それらを適当な間隔で接続するコン
タクトを形成することで、抵抗値と寄生容量を少なくし
たSDRAMがある。このSDRAMに上記各実施形態
を適用した場合、コンタクトの数を少なくすることがで
き、それによりチップサイズを縮小することができる。
【0167】・上記各実施形態では、ダミーセルの容量
をメモリセルの容量の半分としたが、これを同じ容量と
し、ストレージ電極に供給する電圧を3/4・ViiC や
1/4・ViiC 等のようにしてもよい。
【0168】・上記各実施形態のダミーセル23a〜2
4bの構造を適宜変更して実施してもよい。図19
(a)はメモリセル18aの構成図であり、図19
(b)はダミーセル23Aの構成図である。このダミー
セルを、図19(c)に示すように固定キャパシタから
なるダミーセルを用いて実施してもよい。この容量の電
荷により、ビット線電圧を上昇又は下降させる。容量値
は、ビット線電圧の変化量が、センスアンプの感度以
上、セル情報の読み出しによりビット線対に現れる差電
圧以下となるように設定する。尚、ダミーワード線の振
幅を調整して設定しても良い。
【0169】また、図19(d),(e)に示すように
NチャネルMOSトランジスタを用いて実施してもよ
い。この場合、図19(d)に示すように、トランジス
タのゲートをダミーワード線DWLに接続し、ソース及
びドレインをビット線BL(又は反転ビット線/BL)
に接続する。また、図19(e)に示すように、トラン
ジスタのゲートをビット線BL(又は反転ビット線/B
L)に接続し、ソース及びドレインをダミーワード線D
WLに接続する。何れでもよい。
【0170】また、図19(f),(g)に示すように
PチャネルMOSトランジスタを用いて実施してもよ
い。この場合も同様に、図19(f)トランジスタのゲ
ートをダミーワード線DWLに接続し、ソース及びドレ
インをビット線BL(又は反転ビット線/BL)に接続
する。また、図19(g)に示すように、トランジスタ
のゲートをビット線BL(又は反転ビット線/BL)に
接続し、ソース及びドレインをダミーワード線DWLに
接続する。何れでもよい。
【0171】・上記各実施形態では、SDRAM10,
60に具体化したが、FCRAM等その他各種RAM
や、ROM、EEPROM等の半導体記憶装置に具体化
してもよい。例えば、図20は、メモリセルとして電流
駆動型セルを用いたフラッシュメモリ95を示す。この
場合、ダミーセル96は、メモリセル97の電流の半分
の電流を流すように設定されている。
【0172】・上記各実施形態のセンスアンプに、差動
型センスアンプ等、他の形式のセンスアンプを用いて実
施してもよい。以上の様々な実施の形態をまとめると、
以下のようになる。 (付記1) ワード線に接続されたメモリセルの0情報
又は1情報を、該メモリセルが接続されたビット線に読
み出し、前記ビット線にはダミーセルを介してダミーワ
ード線を接続し、前記ダミーワード線の電位を制御する
ことにより前記ダミーセルから前記ビット線に伝達した
電荷により前記メモリセル情報に基づくビット線の電位
を補完し、該ビット線の電位をセンスアンプにて増幅す
る半導体記憶装置において、前記0情報の読み出しは前
記ワード線の活性化により前記ビット線に伝達される前
記メモリセルの電荷にて行われ、前記1情報の読み出し
は前記ダミーワード線の活性化により前記ビット線に伝
達される前記ダミーセルの電荷にて行われることを特徴
とする半導体記憶装置。(1) (付記2) ワード線に接続された複数のメモリセルの
0情報又は1情報を、該複数のメモリセルが接続された
複数のビット線にそれぞれ読み出し、前記複数のビット
線にはダミーセルを介してダミーワード線を接続し、前
記ダミーワード線の電位を制御することにより前記複数
のダミーセルから各ビット線に伝達した電荷により、前
記メモリセル情報に基づくビット線の電位を補完し、該
ビット線の電位をセンスアンプにて増幅する半導体記憶
装置において、前記0情報の読み出しは前記ワード線の
活性化により前記ビット線に伝達される前記メモリセル
の電荷にて行われ、前記1情報の読み出しは前記ダミー
ワード線の活性化により前記ビット線に伝達される前記
ダミーセルの電荷にて行われることを特徴とする半導体
記憶装置。(2) (付記3) 前記ダミーセルの電荷が伝達された前記ビ
ット線の電圧変化は前記センスアンプの感度以上である
ことを特徴とする付記1又は2記載の半導体記憶装置。 (付記4) 前記1情報の読み出しを補完する前記ダミ
ーセルは前記情報を読み出す前記メモリセルが接続され
たビット線と対をなす反転ビット線に接続されているこ
とを特徴とする付記1〜3のうちの何れか一項記載の半
導体記憶装置。 (付記5) ワード線に接続された複数のメモリセルの
0情報又は1情報を、該複数のメモリセルが接続された
複数のビット線にそれぞれ読み出し、前記複数のビット
線にはダミーセルを介してダミーワード線を接続し、前
記ダミーワード線の電位を制御することにより、前記メ
モリセル情報に基づくビット線の電位を補完し、該ビッ
ト線の電位をセンスアンプにて増幅する半導体記憶装置
において、前記ワード線を活性化させる第1ステップ
と、前記メモリセルの0情報を前記ビット線に読み出す
第2ステップと、前記ダミーワード線を活性化させる第
3ステップと、前記センスアンプを活性化させる第4ス
テップとを備え、前記第4ステップを前記メモリセルか
ら1情報が前記ビット線に読み出される前に実行する、
ことを特徴とする半導体記憶装置の情報読み出し方法。
(3) (付記6) 複数のビット線をプリチャージ電圧とした
後、ワード線に接続された複数のメモリセルの0情報又
は1情報を、該複数のメモリセルが接続された前記複数
のビット線にそれぞれ読み出し、前記複数のビット線に
はダミーセルを介してダミーワード線を接続し、前記ダ
ミーワード線の電位を制御することにより、前記メモリ
セル情報に基づくビット線の電位を補完し、該ビット線
の電位をセンスアンプにて増幅する半導体記憶装置にお
いて、前記メモリセルのセル・トランジスタのしきい値
電圧を第1電圧とし、前記プリチャージ電圧を第2電圧
とし、前記第1電圧+前記第2電圧を第3電圧とし、前
記メモリセルへの1情報の書き込み電圧を第4電圧と
し、前記第4電圧+前記第1電圧を第5電圧とし、前記
ワード線を基準電圧から前記第1電圧以上、前記第3電
圧未満まで活性化させる第1ステップと、0情報を前記
ビット線に読み出す第2ステップと、前記ダミーワード
線を活性化させる第3ステップと、前記センスアンプを
活性化させる第4ステップと、前記ワード線を前記第5
電圧以上まで活性化させる第5ステップとを備え、前記
第4ステップを前記メモリセルから1情報が前記ビット
線に読み出される前に実行する、ことを特徴とする半導
体記憶装置の情報読み出し方法。(4) (付記7) 前記第3ステップを前記第1ステップと同
時に実行する、ことを特徴とする付記5又は6記載の半
導体記憶装置の情報読み出し方法。(5) (付記8) 前記第3ステップを前記第1ステップの前
に実行する、ことを特徴とする付記5又は6記載の半導
体記憶装置の情報読み出し方法。(6) (付記9) 前記ワード線の活性化時における該ワード
線電圧の遷移時間を、規定値であるロウアドレスストロ
ーブ信号のアクティブ時間程度に設定したことを特徴と
する付記5〜8のうちの何れか一項記載の半導体記憶装
置の情報読み出し方法。(7) (付記10) 前記第4ステップを、前記メモリセルか
ら1情報がビット線に伝達される前に実行することを特
徴とする付記5〜8のうちの何れか一項記載の半導体記
憶装置の情報読み出し方法。(8) (付記11) 前記第3ステップには、前記ダミーワー
ド線と前記ビット線間に接続され、前記メモリセルの電
荷量未満を供給するキャパシタの活性化を含むことを特
徴とする付記5〜8のうちの何れか一項記載の半導体記
憶装置の情報読み出し方法。(9) (付記12) 前記ビット線は前記メモリセルが接続さ
れた第1のノードと前記センスアンプが接続された第2
のノードとにスイッチ回路にて分離され、前記ダミーセ
ルは前記第2のノードに接続されていることを特徴とす
ることを特徴とする付記11記載の半導体記憶装置の情
報読み出し方法。(10) (付記13) 前記センスアンプは一対のビット線間に
接続され、前記第3ステップにおいて、前記ダミーセル
は、前記メモリセルの1情報の電位と同方向の電位差を
前記ビット線に与えることを特徴とする付記11記載の
半導体記憶装置の情報読み出し方法。(11) (付記14) 前記センスアンプは一対のビット線間に
接続され、前記メモリセルと前記ダミーセルは同一のビ
ット線に接続され、前記ダミーワード線の活性化時に該
ダミーワード線の電位を引き上げることを特徴とする付
記13記載の半導体記憶装置の情報読み出し方法。(1
2) (付記15) 前記センスアンプは一対のビット線間に
接続され、前記メモリセルと前記ダミーセルは同一セン
スアンプに接続された異なるビット線に接続され、前記
ダミーワード線の活性化時に該ダミーワード線の電位を
引き下げることを特徴とする付記13記載の半導体記憶
装置の情報読み出し方法。(13) (付記16) 前記第1ステップをワード線活性化制御
信号に基づいて実行し、前記第5ステップをセンスアン
プ活性化信号に基づいて実行することを特徴とする付記
6〜8のうちの何れか一項記載の半導体記憶装置の情報
読み出し方法。(14) (付記17) 前記第1ステップにおいて、前記ワード
線の電圧をセンスアンプ電源の中間電圧まで活性化させ
ることを特徴とする付記6〜8のうちの何れか一項記載
の半導体記憶装置の情報読み出し方法。(15) (付記18) 前記第1ステップにおいて、前記ワード
線の電圧をセンスアンプ電源まで活性化させることを特
徴とする付記6〜8のうちの何れか一項記載の半導体記
憶装置の情報読み出し方法。(16) (付記19) 前記第1ステップにおいて、前記ワード
線の電圧をセンスアンプ電源よりセル・トランジスタの
しきい値電圧分低い電圧まで活性化させることを特徴と
する付記6〜8のうちの何れか一項記載の半導体記憶装
置の情報読み出し方法。(17) (付記20) 前記センスアンプを、前記ワード線の電
圧を検出する回路により生成した検出信号に基づいて活
性化させることを特徴とする付記5〜8のうちの何れか
一項記載の半導体記憶装置の情報読み出し方法。(1
8) (付記21) 前記センスアンプを、前記ワード線の電
圧を検出する回路により生成した検出信号と、アクティ
ブ信号とに基づいて活性化させることを特徴とする付記
5〜8のうちの何れか一項記載の半導体記憶装置の情報
読み出し方法。 (付記22) 前記ワード線電圧検出回路は、プリチャ
ージ電圧+セル・トランジスタのしきい値電圧を検出電
圧とし、前記ワード線の電圧と前記検出電圧とを比較し
て前記検出信号を生成し、前記センスアンプを、前記ワ
ード線の電圧が前記検出電圧以上になったときに活性化
させることを特徴とする付記21又は22記載の半導体
記憶装置の情報読み出し方法。(19) (付記23) 前記センスアンプを活性化するときの前
記ワード線の電圧VWLは、プリチャージ電圧Vprとセ
ル・トランジスタのしきい値電圧Vthcellに対して、 VWL≦Vpr+Vthcell を満たすことを特徴とする付記5〜8のうちの何れか一
項記載の半導体記憶装置の情報読み出し方法。(20)
【0173】
【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
メモリセルから1情報を読み出す場合に比べてセンスア
ンプを早く活性化することができ、サイクルタイムを短
くすることができる。
【0174】また、サイクルタイムを短くしなければ、
ワード線の活性化をゆっくりと行う、即ちワード線を長
くすることが可能になり、ワード線の駆動回路の数を少
なくしてチップサイズを削減することができる。
【0175】また、リフレッシュ時間も長くすることが
でき、セルフリフレッシュ電流を削減することができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】 第一実施形態のSDRAMの概略ブロック回
路図である。
【図2】 内部動作判定回路のブロック回路図である。
【図3】 センスアンプドライバ及びセンスアンプの回
路図である。
【図4】 ダミーワードドライバの回路図である。
【図5】 第一実施形態の動作波形図である。
【図6】 セルストレージ電圧とビット線電圧を示す波
形図である。
【図7】 ワード線電圧の波形図である。
【図8】 ワード線及びサブワード線の関係を示す説明
図である。
【図9】 第二実施形態のSDRAMの一部ブロック回
路図である。
【図10】 SDRAMの一部ブロック回路図である。
【図11】 第二実施形態の動作波形図である。
【図12】 第三実施形態のSDRAMの概略ブロック
回路図である。
【図13】 ワード線電圧検出回路の回路図である。
【図14】 第四実施形態のサブワードドライバの回路
図である。
【図15】 第四実施形態の動作波形図である。
【図16】 別のSDRAMの一部ブロック回路図であ
る。
【図17】 別のSDRAMの一部ブロック回路図であ
る。
【図18】 別のSDRAMの一部ブロック回路図であ
る。
【図19】 別のダミーセルの説明図である。
【図20】 別の半導体記憶装置の一部ブロック回路図
である。
【図21】 従来例を示す回路図である。
【図22】 従来例の動作波形図である。
【符号の説明】
18a〜19b メモリセル 20a,20b センスアンプ 23a〜24b ダミーセル BL0〜/BL4 ビット線 DWL0,DWL1 ダミーワード線 WL0〜WL3 ワード線
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 5M024 AA04 AA44 AA49 AA55 BB30 BB35 CC39 CC40 CC44 CC54 CC63 CC74 CC82 DD62 DD72 DD73 DD89 JJ02 LL01 PP01 PP03 PP07

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ワード線に接続されたメモリセルの0情
    報又は1情報を、該メモリセルが接続されたビット線に
    読み出し、前記ビット線にはダミーセルを介してダミー
    ワード線を接続し、前記ダミーワード線の電位を制御す
    ることにより前記ダミーセルから前記ビット線に伝達し
    た電荷により前記メモリセル情報に基づくビット線の電
    位を補完し、該ビット線の電位をセンスアンプにて増幅
    する半導体記憶装置において、 前記0情報の読み出しは前記ワード線の活性化により前
    記ビット線に伝達される前記メモリセルの電荷にて行わ
    れ、前記1情報の読み出しは前記ダミーワード線の活性
    化により前記ビット線に伝達される前記ダミーセルの電
    荷にて行われることを特徴とする半導体記憶装置。
  2. 【請求項2】 ワード線に接続された複数のメモリセル
    の0情報又は1情報を、該複数のメモリセルが接続され
    た複数のビット線にそれぞれ読み出し、前記複数のビッ
    ト線にはダミーセルを介してダミーワード線を接続し、
    前記ダミーワード線の電位を制御することにより前記複
    数のダミーセルから各ビット線に伝達した電荷により、
    前記メモリセル情報に基づくビット線の電位を補完し、
    該ビット線の電位をセンスアンプにて増幅する半導体記
    憶装置において、 前記0情報の読み出しは前記ワード線の活性化により前
    記ビット線に伝達される前記メモリセルの電荷にて行わ
    れ、前記1情報の読み出しは前記ダミーワード線の活性
    化により前記ビット線に伝達される前記ダミーセルの電
    荷にて行われることを特徴とする半導体記憶装置。
  3. 【請求項3】 ワード線に接続された複数のメモリセル
    の0情報又は1情報を、該複数のメモリセルが接続され
    た複数のビット線にそれぞれ読み出し、前記複数のビッ
    ト線にはダミーセルを介してダミーワード線を接続し、
    前記ダミーワード線の電位を制御することにより、前記
    メモリセル情報に基づくビット線の電位を補完し、該ビ
    ット線の電位をセンスアンプにて増幅する半導体記憶装
    置において、 前記ワード線を活性化させる第1ステップと、 前記メモリセルの0情報を前記ビット線に読み出す第2
    ステップと、 前記ダミーワード線を活性化させる第3ステップと、 前記センスアンプを活性化させる第4ステップとを備
    え、 前記第4ステップを前記メモリセルから1情報が前記ビ
    ット線に読み出される前に実行する、 ことを特徴とする半導体記憶装置の情報読み出し方法。
  4. 【請求項4】 複数のビット線をプリチャージ電圧とし
    た後、ワード線に接続された複数のメモリセルの0情報
    又は1情報を、該複数のメモリセルが接続された前記複
    数のビット線にそれぞれ読み出し、前記複数のビット線
    にはダミーセルを介してダミーワード線を接続し、前記
    ダミーワード線の電位を制御することにより、前記メモ
    リセル情報に基づくビット線の電位を補完し、該ビット
    線の電位をセンスアンプにて増幅する半導体記憶装置に
    おいて、 前記メモリセルのセル・トランジスタのしきい値電圧を
    第1電圧とし、前記プリチャージ電圧を第2電圧とし、
    前記第1電圧+前記第2電圧を第3電圧とし、前記メモ
    リセルへの1情報の書き込み電圧を第4電圧とし、前記
    第4電圧+前記第1電圧を第5電圧とし、 前記ワード線を基準電圧から前記第1電圧以上、前記第
    3電圧未満まで活性化させる第1ステップと、 0情報を前記ビット線に読み出す第2ステップと、 前記ダミーワード線を活性化させる第3ステップと、 前記センスアンプを活性化させる第4ステップと、 前記ワード線を前記第5電圧以上まで活性化させる第5
    ステップとを備え、 前記第4ステップを前記メモリセルから1情報が前記ビ
    ット線に読み出される前に実行する、 ことを特徴とする半導体記憶装置の情報読み出し方法。
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