JP2003242776A - ユニ・トランジスタランダムアクセスメモリ装置及びそれの制御方法 - Google Patents

ユニ・トランジスタランダムアクセスメモリ装置及びそれの制御方法

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JP2003242776A
JP2003242776A JP2003028823A JP2003028823A JP2003242776A JP 2003242776 A JP2003242776 A JP 2003242776A JP 2003028823 A JP2003028823 A JP 2003028823A JP 2003028823 A JP2003028823 A JP 2003028823A JP 2003242776 A JP2003242776 A JP 2003242776A
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voltage
bit line
cell transistor
capacitor
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JP2003028823A
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Seong-Kue Jo
成奎 曹
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Samsung Electronics Co Ltd
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Samsung Electronics Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ユニ・トランジスタランダムアクセスメモリ
装置及びそれの制御方法を提供する。 【解決手段】 本発明のSRAM装置は二つのDRAM
セルで構成される少なくとも一つのツインセルを含み、
前記ツインセルには第1及び第2ビットラインが連結さ
れている。前記第1及び第2ビットラインは読み出し/
書き込み/リフレッシュ動作が実行される前後に感知増
幅器を通じてアレイ用電源電圧にプリチャージされる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は半導体メモリ装置に
関するものであり、さらに具体的には、一つのメモリセ
ルとして二つのDRAMセルを利用したスタティックラ
ンダムアクセスメモリ装置(static rando
m access memory device)に関
するものである。
【0002】
【従来の技術】単一のDRAMセル構造が図1に示して
いる。図1には但し二つのDRAMセルMC1、MC2
またはメモリセルが図示されている。図面に示したよう
に、各DRAMセルMC1、MC2は一つのセルトラン
ジスタTRと一つのセルキャパシタCで構成される。D
RAMセルMC1の場合、セルトランジスタTRのゲー
トはワードラインWL1に連結され、セルトランジスタ
TRの電流経路はビットラインBLとセルキャパシタC
の一電極との間に形成される。セルキャパシタCの他の
電極はVp電圧に連結されている。DRAMセルMC2
の場合、セルトランジスタTRのゲートはワードライン
WL2に連結され、セルトランジスタTRの電流経路は
ビットラインBLBとセルキャパシタCの一電極との間
に形成される。セルキャパシタCの他の電極はVp電圧
に連結されている。ビットラインBL、BLBは感知増
幅器12に連結されている。
【0003】図1のDRAMセル構造において、ワード
ラインWL1が選択される時に、DRAMセルMC1の
セルキャパシタCに貯蔵されたセルデータはチャージシ
ェアリング(charge sharing)を通じて
ビットラインBLに伝達される。よく知られたように、
ビットラインBL、BLBは感知動作が実行される前
に、アレイ用電源電圧AIVCの半分、すなわち、1/
2*AIVC電圧にプリチャージされる。チャージシェ
アリングを通じてビットラインBLの電位は増加または
減少される。“1”のデータがメモリセルMC1に貯蔵
される時に、ビットラインBLの電位は増加される。
“0”のデータメモリセルMC1に貯蔵される時に、ビ
ットラインBLの電位は減少される。この時に、感知増
幅器12はビットラインBL、BLBの間の電圧差を感
知増幅する。
【0004】よく知られたように、DRAMセル構造の
特性上、漏洩電流によってセルデータの損失が常に存じ
てセルキャパシタに貯蔵された電荷が減少される。これ
は正常的な感知動作が不可能な程度として、ビットライ
ン間の電位差を小さくし、リフレッシュフェイルを誘発
する。だから、DRAMセル構造は貯蔵されたデータを
維持するために、よく知られたリフレッシュ動作を要求
する。一つのセルキャパシタと一つのセルトランジスタ
で構成されるDRAMセルのリフレッシュ周期は“1”
のセルデータのリフレッシュ時間(TREF:メモリセ
ルに貯蔵されたデータが維持されることができる最大の
時間)を基準に決められる。
【0005】DRAMセル構造を採用した半導体メモリ
装置において、低電力を実現することができる一番いい
方法は、リフレッシュ周期またはリフレッシュ時間を長
くすることである。リフレッシュ時間またはリフレッシ
ュ周期はツインセル構造を採用することによって延長さ
れることができる。この分野でよく知られたツインセル
構造が図2に示している。
【0006】先ず、図2を参照すれば、ツインセルは二
つのDRAMセルMC1、MC2で構成され、各DRA
Mセルは一つのセルトランジスタTRと一つのセルキャ
パシタCで構成される。DRAMセルMC1の場合に、
セルトランジスタTRのゲートはワードラインWL1に
連結され、セルトランジスタTRの電流経路はビットラ
インBLとセルキャパシタCの一電極との間に形成され
る。セルキャパシタCの他の電極はVp電圧に連結され
ている。DRAMセルMC2の場合に、セルトランジス
タTRのゲートはワードラインWL1に連結され、セル
トランジスタTRの電流経路はビットラインBLBとセ
ルキャパシタCの一電極との間に形成される。セルキャ
パシタCの他の電極はVp電圧に連結されている。ビッ
トラインBL、BLBは感知増幅器22に連結されてお
り、ツインセルを構成するDRAMセルは相補的にデー
タを貯蔵する。例えば、DRAMセルMC1は“1”の
セルデータを貯蔵する時に、DRAMセルMC2は
“0”のセルデータを貯蔵する。一方、DRAMセルM
C1が“0”のセルデータを貯蔵する時に、DRAMセ
ルMC2は“1”のセルデータを貯蔵する。
【0007】また他のツインセル構造を示す図3を参照
すれば、各DRAMセルMC1〜MC4は一つのセルト
ランジスタTRと一つのセルキャパシタCで構成され
る。DRAMセルMC1の場合に、セルトランジスタT
RのゲートはワードラインWL1に連結され、セルトラ
ンジスタTRの電流経路はビットラインBL1とセルキ
ャパシタCの一電極との間に形成される。DRAMセル
MC2の場合に、セルトランジスタTRのゲートはワー
ドラインWL1に連結され、セルトランジスタTRの電
流経路はビットラインBL3とセルキャパシタCの一電
極との間に形成される。ビットラインBL1、BL3は
感知増幅器32に連結され、DRAMセルMC1、MC
2は一つのツインセルを構成する。DRAMセルMC3
の場合に、セルトランジスタTRのゲートはワードライ
ンWL2に連結され、セルトランジスタTRの電流経路
はビットラインBL2とセルキャパシタCの一電極との
間に形成される。DRAMセルMC4の場合に、セルト
ランジスタTRのゲートはワードラインWL2に連結さ
れ、セルトランジスタTRの電流経路はビットラインB
L4とセルキャパシタCの一電極との間に形成される。
ビットラインBL2、BL4は感知増幅器34に連結さ
れ、DRAMセルMC3、MC4は一つのツインセルを
構成する。各ツインセルを構成するDRAMセルは相補
的にデータを貯蔵する。このような理由により、ツイン
セル構造を採用した半導体メモリ装置は単一セル構造を
採用した半導体メモリ装置より長いリフレッシュ周期ま
たは時間を有し、これは以下詳細に説明される。
【0008】図4は一般的な感知増幅器を示す詳細回路
図であり、図5はツインセル構造を有するSRAM装置
の読み出し動作を説明するための動作タイミング図であ
る。図2、図4及び図5を参照してSRAM装置の読み
出し動作が説明される。ワードラインWL1が活性化さ
れる以前に、ビットラインBL、BLBはビットライン
プリチャージ部30を通じてプリチャージ電圧(VB
L:AIVC/2)にプリチャージされる。この時、D
RAMセルMC1には“1”のセルデータが貯蔵され、
DRAMセルMC2には“0”のセルデータが貯蔵され
ると仮定すれば、DRAMセルMC1のセルノードCN
1(すなわち、セルキャパシタとセルトランジスタの接
続ノード)は“1”のセルデータに対応する電源電圧A
IVCを有し、DRAMセルMC2のセルノードCN2
は“0”のセルデータに対応する接地電圧GNDを有す
る。ワードラインWL1が活性化されることによって、
ビットラインBLとDRAMセルMC1のセルキャパシ
タCとの間に、そしてビットラインBLBとDRAMセ
ルMC2のセルキャパシタCとの間で各々チャージシェ
アリングが生じる。そのようなチャージシェアリングの
結果として、図5に示したように、ビットラインBLの
電圧はVCS(チャージシェアリングされたビットライ
ン電圧からプリチャージ電圧VBLを引いた電圧)ほど
増加され、ビットラインBLBの電圧VCSほど減少さ
れる。
【0009】図5に示したように、チャージシェアリン
グ動作の後、 ビットラインBL、BLB間の電圧差が
十分に増幅される時に、列選択ラインCSLが活性化さ
れる。列選択ラインCSLが活性化されることによっ
て、入出力ラインとビットラインBL、BLBが電気的
に連結される。大きなローディングキャパシタンスを有
する入出力ラインが内部電源電圧IVCにプリチャージ
されているので、図5に示したように、接地電圧GND
に向けて下降していたビットラインBLB及びセルノー
ドC1の電圧が特定電圧レベルにクランプされる。この
時に、ビットラインBL及びセルノードCN1の電圧は
列選択ラインCSLの活性化に影響を殆ど受けない。列
選択ラインGSLが非活性化された後に、ビットライン
BLB及びセルノードCN2の電圧は接地電圧GNDに
下降する。ビットラインBL、BLBの電圧に従って
“1”及び“0”のセルデータがセルノードCN1、C
N2に再貯蔵され、ワードラインWL1が活性化され、
ビットラインBL、BLBはプリチャージ電圧VBLに
プリチャージされる。
【0010】上述のように、ツインセルを構成するDR
AMセルは相補的なデータを貯蔵するので、単一セル構
造と比較すれば、ビットラインの間には二倍の電圧差が
生じる。すなわち、図5に示したように、“1”のセル
データを貯蔵するDRAMセルMC1に連結されるビッ
トラインBLはチャージシェアリングを通じてVCS
ど増加する一方、“0”のセルデータを貯蔵するDRA
MセルMC2に連結されるビットラインBLBはチャー
ジシェアリングを通じてVCSほど減少する。感知増幅
器12の立場では、ビットラインBL、BLB間の電圧
差は2VCSになる。このような理由により、ツインセ
ル構造の場合、リフレッシュ周期または時間を決める基
準が不要である。なお、漏洩電流によって“1”のセル
データが貯蔵されたDRAMセルのセルノードの電位が
ビットラインプリチャージ電圧VBLよりさらに低くな
っても、正常的な感知動作が可能である。これにより、
ツインセル構造を採用した半導体メモリ装置のリフレッ
シュ時間または周期は急激に増える。例えば、単一セル
構造は100〜200msのリフレッシュ時間を有する
一方、ツインセル構造は数秒のリフレッシュ時間t
REFを有する。このような理由により、ツインセル構
造を採用したメモリセル装置のスタンバイ電流が画期的
に減少されることができる。
【0011】ツインセル構造を採用した半導体メモリ装
置において、代表的にはDRAM装置を挙げることがで
きる。しかし、スタティックランダムアクセスメモリ装
置(以下、SRAM装置という)もツインセル構造を利
用して実現することができる。ツインセル構造を採用し
たSRAM装置が“2M×16 bit Uni−Tr
ansistor Random Memory”とい
うタイトルで三星電子(登録商標)株式会社の製品番号
“K1S321615M”(2001年5月)のデータ
シートに開示されており、いわゆるUtRAMと呼ばれ
る。ツインセル構造を採用したSRAMセル装置は、内
部的にDRAM装置と同一に構成される一方、外部から
提供されるコマンドはSRAM装置と同一である。ツイ
ンセル構造を採用したSRAM装置はDRAM装置と異
なり、リフレッシュ動作のための別途の外部命令を有し
ない。すなわち、ツインセル構造を採用したSRAM装
置のリフレッシュ動作は外部のリフレッシュ命令なし
に、内部に実現されたリフレッシュ制御手段を通じて自
動的に実行される。よく知られたように、リフレッシュ
動作は感知されたデータが外部に出力されないことを除
いては、読み出し動作と実質的に同様である。
【0012】ツインセル構造を採用したSRAM装置の
場合に、外部のリフレッシュ命令なしに、リフレッシュ
動作が実行されるので、読み出し/書き込み命令が入力
されても、少なくとも一周期のリフレッシュ動作が保障
されるべきである。そうでなければ、リフレッシュ動作
が実行される間、読み出し/書き込み動作が実行される
ことができる。これは貯蔵されたデータの損失原因にな
る。このような理由により、ツインセル構造を採用した
SRAM装置のアクセス時間またはアクセス速度は相対
的に遅い。これにより、ツインセル構造を採用したSR
AMセル装置の場合に、アクセスまたはアクセス速度を
向上させることができる新しい制御方式が要求されてい
る。
【0013】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的はアクセ
ス時間及びアクセス速度を向上させることができるDR
AMセル構造を有するSRAM装置を提供することであ
る。
【0014】本発明のまた他の目的はアクセス時間及び
アクセス速度を向上させることができるDRAMセル構
造を有するSRAM装置の動作方法を提供することであ
る。
【0015】本発明の他の目的はチップのサイズを減ら
すことができるDRAMセル構造を有するSRAM装置
を提供することである。
【0016】
【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
めの本発明の特徴によれば、スタティックランダムアク
セスメモリ装置の動作を制御する方法が提供される。そ
のような方法によれば、第1セルトランジスタに連結さ
れた第1ビットラインと第2セルトランジスタに連結さ
れた第2ビットラインが第1電圧に充電される。前記第
1セルトランジスタと前記第2セルトランジスタに共通
連結されたワードラインを活性化させた後に、前記第1
ビットライン上の電圧と前記第2ビットライン上の電圧
との間の差が感知増幅される。最後に、前記第1及び第
2ビットラインのうちいずれか一つの電圧が前記第1電
圧より低い第2電圧と同等である時に、前記活性化され
たワードラインが非活性化される。好ましくは、前記第
1電圧はアレイ用電源電圧であり、前記第2電圧は接地
電圧であり、前記充電段階は読み出し、書き込みまたは
リフレッシュ動作の前後に実行される。
【0017】本発明の他の特徴によれば、SRAM装置
は複数の行と複数の列で配列され、各々が第1メモリセ
ルと第2メモリセルを含む複数のツインセルと、行アド
レスに応答して前記複数の行のうちいずれか一つを活性
化させる行選択回路と、プリチャージ制御信号に応答し
て前記各列の第1及び第2ビットラインを電源電圧に充
電するビットラインプリチャージ回路と、前記各列の第
1及び第2ビットライン間の電圧差を感知増幅する感知
増幅器回路とを含み、前記行選択回路は前記各列の第1
及び第2ビットラインのうちいずれか一つの電圧が接地
電圧に到達する時に、前記活性化された行を非活性化さ
せる。
【0018】好ましくは、前記第1ビットラインは前記
第1トランジスタを通じて第1セルキャパシタに連結さ
れ、前記第2ビットラインは前記第2セルトランジスタ
を通じて第2セルキャパシタに連結され、前記第1セル
トランジスタと前記第1セルキャパシタは第1メモリセ
ルを形成し、前記第2トランジスタと前記第2セルキャ
パシタは第2メモリセルを形成し、前記第1及び第2メ
モリセルはツインセルを構成する。
【0019】好ましくは、前記感知増幅器回路は前記第
1ビットライン、前記第2ビットライン、前記電源電
圧、及び信号ラインに連結され、前記信号ラインは前記
電源電圧と前記接地電圧のうちいずれか一つを有するよ
うにラインドライバによって駆動される。
【0020】好ましくは、前記電源電圧は前記ツインセ
ルで構成されるアレイに使用される電圧である。
【0021】
【発明の実施の形態】以下、添付した図を参照して、本
発明の望ましい実施形態を詳細に説明する。
【0022】本発明によれば、一つのツインセルに連結
されたビットラインはアレイ用電源電圧の半分ではな
く、アレイ用電源電圧にプリチャージされる。読み出し
/リフレッシュ動作において、ビットライン上の電圧に
メモリセルを再充電するのにかかる時間はロー−レベル
のデータと関連したメモリセルのセルノードが接地電圧
に再充電するのにかかる時間によって決められる。した
がって、ビットラインのアレイ用電源電圧にプリチャー
ジされることによって、ワードライン非活性化時点は、
ロー−レベルデータと関連したメモリセルのセルノード
が接地電圧に再充電するのにかかる時間によって決めら
れる。一方、ビットラインがアレイ用電源電圧の半分に
プリチャージされる場合に、読み出し/リフレッシュ動
作において、ビットライン上の電圧にメモリセルを再充
電するのにかかる時間はハイ−レベルデータと関連した
メモリセルのセルノードがアレイ用電源電圧に再充電す
るのにかかる時間によって決められる。したがって、ワ
ードライン非活性化時点は、ハイ−レベルデータと関連
したメモリセルのセルノードがアレイ用電源電圧にプリ
チャージされるのにかかる時間によって決められる。
【0023】結論的に、ビットラインがアレイ用電源電
圧にプリチャージされる場合に、ワードライン活性化区
間は概略的にロー−レベルデータの再貯蔵完了時点とハ
イ−レベルデータの再貯蔵完了時点との間の時間差(Δ
t、図5参照)ほど減少される。これは以下詳細に説明
される。
【0024】図6は本発明によるDRAMセル構造を有
するSRAM装置のブロック図である。図6を参照すれ
ば、本発明によるSRAM装置100は複数の行(また
はワードライン)と複数の列(またはビットライン)に
配列された複数のツインセルを備えたメモリセルアレイ
110を含む。各ツインセルは二つのDRAMセルで構
成され、各DRAMセルは一つのセルトランジスタと一
つのセルキャパシタからなっている。本発明のSRAM
装置100は行選択回路120、感知増幅及び列ゲート
回路130、列選択回路140、及びドライバ回路15
0をさらに含む。行選択回路120は行アドレスに応答
してメモリセルアレイ110に配列される行(またはワ
ードライン)のうちいずれか一つを選択し、選択された
行を活性化させる。感知増幅及び列ゲート回路140は
ドライバ回路150からのLAB電圧を利用して選択さ
れた行に連結されるツインセルに貯蔵されたデータを感
知及び増幅し、列選択回路130の制御下に感知された
データを入出力ラインI/0iに出力する。
【0025】本発明によれば、メモリセルアレイ110
に配列された列またはビットラインは読み出し/書き込
み動作が実行される以前に、所定の電圧にプリチャージ
される。前記ビットラインプリチャージ電圧としてアレ
イ用電源電圧AIVCが使用されるということが、本発
明のキーポイントである。このような制御方式によれ
ば、DRAMセル構造を有するSRAM装置のアクセス
時間/速度が向上されることができ、これは以下詳細に
説明される。
【0026】図7は図6に示した感知増幅及び列ゲート
回路とドライバ回路を示す詳細回路図である。図7を参
照すれば、ビットラインBL1、BL1Bにはツインセ
ルが連結されている。ビットラインBL1、BL1Bは
感知増幅及び列ゲート回路140を通じて入出力ライン
101、101Bに電気的に連結、またはそれから電気
的に分離される。感知増幅及び列ゲート回路140はビ
ットラインプリチャージ部141、ビットライン絶縁部
142、ビットライン感知増幅部143、及び列ゲート
144を含む。
【0027】ビットラインプリチャージ部141はビッ
トラインBL1、BL1Bの間に連結され、三つのNM
OSトランジスタM100、M101、M102で構成
される。ビットラインプリチャージ部141はプリチャ
ージ制御信号PEQに応答してビットラインBL1、B
L1Bを所定の電圧にプリチャージする。本発明のビッ
トラインプリチャージ部141は図4に示したプリチャ
ージ部30と異なり、アレイ用電源電圧AIVCにビッ
トラインBL1、BL1Bをプリチャージする。ビット
ライン絶縁部142はNMOSトランジスタM103、
M104で構成され、制御信号PISOに応答してビッ
トラインBL1、BL1Bをビットライン感知増幅部1
43に電気的に連結させる。ビットライン感知増幅部1
43はPMOSトランジスタM105、M106とNM
OSトランジスタM107、M108で構成され、図面
に示したように連結されている。ビットライン感知増幅
部143はビットラインBL1、BL1B、アレイ用電
源電圧AIVC及びLABラインに連結されている。L
ABラインはドライバ回路150に連結され、アレイ用
電源電圧AIVCと接地電圧のうちいずれか一つで駆動
される。列ゲート144はNMOSトランジスタM10
9、M110で構成され、列選択信号CSLに応答して
ビットラインBL1、BL1Bを入出力ラインIO1、
IO1Bに電気的に連結する。
【0028】図7に示したように、ビットラインBL
1、BL1Bをアレイ用電源電圧AIVCにプリチャー
ジするので、 プルアップ用PMOSトランジスタM1
05、M106のソースは別途のドライバ(図4参照)
を通じて駆動されず、直接アレイ用電源電圧ラインAI
VCに連結されている。そのような理由により、本発明
によるドライバ回路150は図4に示したドライバ回路
と比較すれば、少ない面積で実現されることができる。
サブ−アレイ構造を有するSRAM装置の場合に、サブ
−アレイの数が増加すれば増加するほど、チップのサイ
ズがさらに減少されることができる。
【0029】図8は本発明によるSRAM装置の読み出
し方法を説明するための流れ図である。図8を参照すれ
ば、S100段階において、第1セルトランジスタに連
結された第1ビットラインと第2セルトランジスタに連
結された第2ビットラインが第1電圧に充電される。そ
の次に、S110段階において、第1セルトランジスタ
と第2セルトランジスタに共通に連結されたワードライ
ンが活性化される。第1ビットライン上の電圧と第2ビ
ットライン上の電圧との間の差を感知増幅した後(S1
20)、第1及び第2ビットラインのうちいずれか一つ
の電圧が第1電圧より低い第2電圧と同等である時に、
S130では、活性化されたワードラインが非活性化さ
れる。このような読み出し方法は以後詳細に説明され
る。
【0030】図9は本発明によるSRAM装置のリフレ
ッシュ動作時に、セルノードの電圧変化及びビットライ
ンの電圧変化を示す図面である。本発明によるSRAM
装置は二つのDRAMセルで構成されるツインセル構造
を有する。例えば、本発明によるSRAM装置は図2及
び図3に示したもののうちいずれか一つのツインセル構
造を有する。しかし、図2及び図3に示したものと異な
るツインセル構造が採用されることができることは、こ
の分野の通常的な知識を持つ者に自明である。便宜上、
図2に示したツインセル構造が採用されるという仮定下
で、SRAM装置の読み出し動作が図6乃至図9を参照
して以下詳細説明される。
【0031】図9を参照すれば、プリチャージ制御信号
PEQがハイレベルに維持される区間の間、ビットライ
ンBL1、BL1Bはビットラインプリチャージ部14
1を通じてビットラインプリチャージ電圧、すなわち、
アレイ用電源電圧AIVCにプリチャージされる(S1
10)。ツインセルを構成するDRAMセルMC1、M
C2のうち一つ(例えば、MC1)には“1”のセルデ
ータが貯蔵され、他のDRAMセル(例えば、MC2)
には“0”のセルデータが貯蔵されると仮定すれば、図
9に示したように、DRAMセルMC1のセルノードC
N1はアレイ用電源電圧AIVCを有し、DRAMセル
MC2のセルノードは接地電圧GNDを有する。
【0032】プリチャージ制御信号PEQがローに非活
性化されることによって、読み出し動作が始まると、D
RAMセルMC1、MC2のセルトランジスタTRに連
結されたワードラインWL1が活性化される(S12
0)。DRAMセルMC1、MC2のセルトランジスタ
TRはターンオンされ、DRAMセルMC1、MC2の
セルキャパシタCはターンオンされたセルトランジスタ
TRを通じて対応するビットラインBL1、BL1Bと
電気的に連結される。ハイ−レベルデータを有するDR
AMセルとアレイ用電源電圧AIVCにプリチャージさ
れたビットラインBL1との間にチャージシェアリング
が発生し、ロー−レベルデータを有するDRAMセルと
アレイ用電源電圧AIVCにプリチャージされたビット
ラインBL1Bとの間にチャージシェアリングが発生す
る。
【0033】図9に示したように、ハイ−レベルデータ
を有するDRAMセルにおいて、セルノードCN1がビ
ットラインプリチャージ電圧AIVCと同一の電圧を有
するので、 チャージシェアリング動作が完了された
後、ビットラインBL1の電圧変化は微小である。一
方、ロー−レベルデータを有するDRAMセルにおい
て、セルノードCN2が接地電圧GNDを有するので、
図9に示したように、チャージシェアリング動作が完了
された後に、ビットラインBL1Bの電圧は大きく変化
する。結果的に、感知増幅器の動作時点でビットライン
BL1はアレイ用電源電圧AIVCを有し、ビットライ
ンBL1BはAIVC−2ΔVBLの電圧を有する。
【0034】以上のチャージシェアリング動作の結果と
して、ビットラインBL1、BL1B間の電圧差が十分
に生じれば、感知増幅器12が活性化される(S12
0)。これはビットラインBL1の電圧がアレイ用電源
電圧AIVCに向けて増加されるようにし、ビットライ
ンBL1Bの電圧が接地電圧GNDに向けて減少される
ようにする。これと同時に、DRAMセルMC1、MC
2のセルノードCN1、CN2はビットラインBL1、
BL1Bの電圧に充電される。すなわち、アクティブ再
貯蔵動作が実行される。
【0035】その次に、列選択ラインCSLが活性化さ
れることによって、ビットラインBL1、BL1B上の
電圧がスイッチトランジスタM109、M110を通じ
て対応する入出力ラインIO1、IO1Bに伝達され
る。この時に、図9に示したように、大きなローディン
グキャパシタンスを有する入出力ラインが内部電源電圧
IVCにプリチャージされているので、図面に示したよ
うに、接地電圧GNDに向けて下降していたビットライ
ンBL1B及びセルノードCN1の電圧が特定電圧レベ
ルにクランプされる。この時に、ビットラインBL1及
びセルノードCN1の電圧は列選択ラインCSLの活性
化に影響を殆ど受けない。列選択ラインCSLが非活性
化された後に、ロー−レベルデータに対応するビットラ
インBL1Bの電圧が接地電圧GNDに到達する時に、
活性化されたワードラインWL1は非活性化される(S
130)。
【0036】本発明によるSRAM装置の読み出し動作
によれば、ロー−レベルデータに対応するDRAMセル
MC2のセルノードCN2が接地電圧に再充電される時
点でワードラインWL1が非活性化される。読み出し動
作時に、“1”のセルデータが貯蔵されるDRAMセル
のセルノードが十分に再充電される時点は、図9に示し
たように、“0”のセルデータが貯蔵されるDRAMセ
ルのセルノードが接地電圧に再充電される時点より早
い。このような理由により、“0”のセルデータが貯蔵
されるDRAMセルのセルノードが接地電圧に十分に再
充電される時点でワードラインを非活性化させれば、ツ
インセル構造のワードライン活性化区間は短くなる。
【0037】結論的に、ビットラインがアレイ用電源電
圧にプリチャージされる場合に、ワードライン活性化区
は概略的にロー−レベルデータの再貯蔵完了時点とハイ
−レベルデータの再貯蔵完了時点との間の時間差(Δ
t、図5参照)ほど短縮されることができる。
【0038】本発明によるSRAM装置のアクセス時間
及びアクセス速度は上述した読み出し方法を通じて短縮
されることができる。さらに具体的に説明すれば、次の
通りである。ツインセル構造を採用したSRAM装置
は、上述のように、外部命令なしに、内部的にリフレッ
シュ動作を実行する。それによって、読み出し/書き込
み命令が入力されても、一サイクルのリフレッシュ時間
が保障されるべきである。すなわち、読み出し/書き込
み動作のための外部命令が入力される時に、内部的に実
行されるリフレッシュ動作が保障された後に、実質的な
アクセス動作が実行される。結果的に、一度のアクセス
動作のための二度のアクセス動作に相応する時間が要求
される。
【0039】図4に示したSRAM装置の場合に、図1
0に示したように、一度のアクセス動作のために、リフ
レッシュ動作のためのワードライン活性化時間T1と読
み出し/書き込み動作に対するワードライン活性化時間
T3が必要である。本発明によるSRAM装置の場合、
一度のアクセス動作のためには、リフレッシュ動作のた
めのワードライン活性化時間T2と読み出し/書き込み
動作に対するワードライン活性化時間T4が必要であ
る。本発明によるSRAM装置のワードライン活性化区
間が図4に示したSRAMセル装置のそれより短いの
で、リフレッシュ動作のためのワードライン活性化時間
がΔT1時間ほど短縮され、読み出し/書き込み動作の
ためのワードライン活性化時間がΔT2時間ほど短縮さ
れる。結論的に、本発明のSRAMセル装置の行アクセ
ス時間がΔT1+ΔT2時間ほど短縮され、その結果、
アクセス速度が向上されることができる。図面に示さな
いが、書き込み動作も読み出し動作と同一の効果を得る
ことができることは自明である。
【0040】本発明による技術的思想がよく知られたD
RAM装置にも適用されることができることは自明であ
る。本発明による回路の動作を先の説明と図面に従って
示したが、これは例を挙げて説明したことに過ぎず、本
発明の技術的思想及び範囲を逸脱しない範囲内で多様な
変化及び変更が可能であることはもちろんである。
【0041】
【発明の効果】ビットラインをアレイ用電源電圧にプリ
チャージすることによって、次のような利点を得ること
ができる。 1) ビットライン感知増幅器を構成するNMOSトラ
ンジスタのゲート電圧が電源電圧を有するビットライン
に連結されるので、AIVC/2電圧を有するビットラ
インと比較すれば、感知増幅器の感知動作が相対的に速
く実行されることができる。 2) AIVC/2電圧にビットラインがプリチャージ
されるSRAM装置の場合に、感知増幅器が動作する時
に、ビットラインの両側で感知ノイズが発生する。一
方、AIVC電圧にビットラインがプリチャージされる
SRAM装置の場合に、感知増幅器が動作する時に、感
知ノイズが接地電圧を有するビットラインの方にのみ生
じる。したがって、感知動作が安定的に実行されること
ができる。 3) ハイ−レベルデータのメモリセルに連結されたビ
ットラインのプリチャージ電位が増加することによっ
て、PMOSドライバを通じてビットラインに供給され
る電流は減少される。ロー−レベルデータのメモリセル
に連結されたビットラインに供給される電流は殆ど同等
である。このような理由により、ビットラインに供給さ
れる電流差が大きくなり、その結果、列選択信号CSL
が相対的に速く活性化されることができる。すなわち、
読み出し速度がさらに向上されることができる。 4) 図4に示したドライバ回路と比較すれば、図7に
示したドライバ回路は簡単な回路構成に実現されること
ができる。したがって、チップのサイズが減少されるこ
とができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 一般的なDRAMセル構造を示す図面。
【図2】 一般的なツインセルアレイ構造を示す図面。
【図3】 一般的なツインセルアレイ構造を示す図面。
【図4】 一般的なツインセルアレイ構造を有するSR
AM装置の感知増幅器及びドライバを示す回路図。
【図5】 一般的なツインセルアレイ構造を有するSR
AM装置の読み出し動作のタイミング図。
【図6】 本発明によるSRAM装置のブロック図。
【図7】 図6に示した感知増幅及び列ゲート回路とド
ライバを示す回路図。
【図8】 本発明によるSRAM装置の動作方法を説明
するための流れ図。
【図9】 本発明によるSRAM装置のリフレッシュ動
作時に、セルノードの電圧変化及びビットラインの電圧
変化を示す図面。
【図10】 本発明によるSRAM装置の短縮されたア
クセス時間を説明するための図面。
【符号の説明】
100 SRAM装置 110 メモリセルアレイ 120 行選択回路 130 列選択回路 140 感知増幅及び列ゲート回路 150 ドライバ回路

Claims (14)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 スタティックランダムアクセスメモリ装
    置の動作を制御する方法において、 第1セルトラジスタに連結された第1ビットラインと第
    2セルトランジスタに連結された第2ビットラインを第
    1電圧に充電する段階と、 前記第1セルトランジスタと前記第2セルトランジスタ
    に共通連結されたワードラインを活性化させる段階と、 前記第1ビットライン上の電圧と前記第2ビットライン
    上の電圧との間の差を感知増幅する段階と、 前記第1及び第2ビットラインのうちいずれか一つの電
    圧が前記第1電圧より低い第2電圧と同等である時に、
    前記活性化されたワードラインを非活性化させる段階と
    を含むことを特徴とするSRAM装置の動作制御方法。
  2. 【請求項2】 前記第1電圧はアレイ用電源電圧であ
    り、前記第2電圧は接地電圧であることを特徴とする請
    求項1に記載のSRAM装置の動作制御方法。
  3. 【請求項3】 前記充電段階は読み出し、書き込み、ま
    たはリフレッシュ動作の前後に実行されることを特徴と
    する請求項1に記載のSRAM装置の動作制御方法。
  4. 【請求項4】 前記第1及び第2ビットライン上の電圧
    間の差を感知増幅する間、アクティブ再貯蔵動作が実行
    されることを特徴とする請求項1に記載のSRAM装置
    の動作制御方法。
  5. 【請求項5】 前記第1ビットラインは前記第1セルト
    ランジスタを通じて第1セルキャパシタに連結され、前
    記第2ビットラインは前記第2セルトランジスタを通じ
    て第2セルキャパシタに連結され、 前記第1セルトランジスタと前記第1セルキャパシタは
    第1メモリセルを形成し、前記第2セルトランジスタと
    前記第2セルキャパシタは第2メモリセルを形成し、前
    記第1及び第2メモリセルはツインセルを構成すること
    を特徴とする請求項1に記載のSRAM装置の動作制御
    方法。
  6. 【請求項6】 前記第1及び第2メモリセルは互いに相
    補的なデータを貯蔵することを特徴とする請求項5に記
    載のSRAM装置の動作制御方法。
  7. 【請求項7】 スタティックランダムアクセスメモリ装
    置の動作を制御する方法において、 第1セルトランジスタに連結された第1ビットラインと
    第2セルトランジスタに連結された第2ビットラインを
    第1電圧に充電する段階と、 前記第1セルトランジスタと前記第2セルトランジスタ
    に共通連結されたワードラインを活性化させる段階と、 前記第1ビットライン上の電圧と前記第2ビットライン
    上の電圧との間の差を感知増幅する段階と、 前記第1及び第2ビットライン上の増幅された電圧を対
    応する入出力ラインに伝達する段階と、 前記第1及び第2ビットラインのうちいずれか一つの電
    圧が前記第1電圧より低い第2電圧と同等である時に、
    前記活性化されたワードラインを非活性化させる段階と
    を含み、 前記第1電圧はアレイ用電源電圧であり、前記第2電圧
    は接地電圧であることを特徴とするSRAM装置の動作
    制御方法。
  8. 【請求項8】 前記充電段階は読み出し、書き込み、ま
    たはリフレッシュ動作の前後に実行されることを特徴と
    する請求項7に記載のSRAM装置の動作制御方法。
  9. 【請求項9】 前記第1及び第2ビットライン上の電圧
    間の差を感知増幅する間、アクティブ再貯蔵動作が実行
    されることを特徴とする請求項7に記載のSRAM装置
    の動作制御方法。
  10. 【請求項10】 前記第1ビットラインは前記第1セル
    トランジスタを通じて第1セルキャパシタに連結され、
    前記第2ビットラインは前記第2セルトランジスタを通
    じて第2セルキャパシタに連結され、 前記第1セルトランジスタと前記第1セルキャパシタは
    第1メモリセルを形成し、前記第2セルトランジスタと
    前記第2セルキャパシタは第2メモリセルを形成し、前
    記第1及び第2メモリセルはツインセルを構成すること
    を特徴とする請求項7に記載のSRAM装置の動作制御
    方法。
  11. 【請求項11】 複数の行と複数の列で配列され、各々
    が第1メモリセルと第2メモリセルを含む複数のツイン
    セルと、 行アドレスに応答して前記複数の行のうちいずれか一つ
    を活性化させる行選択回路と、 プリチャージ制御信号に応答して前記各列の第1及び第
    2ビットラインを電源電圧に充電するビットラインプリ
    チャージ回路と、 前記各列の第1及び第2ビットライン間の電圧差を感知
    増幅する感知増幅器回路とを含み、 前記行選択回路は前記各列の第1及び第2ビットライン
    のうちいずれか一つの電圧が接地電圧に到達する時に、
    前記活性化された行を非活性化させることを特徴とする
    SRAM装置。
  12. 【請求項12】 前記第1ビットラインは前記第1セル
    トランジスタを通じて第1セルキャパシタに連結され、
    前記第2ビットラインは前記第2セルトランジスタを通
    じて第2セルキャパシタに連結され、 前記第1セルトランジスタと前記第1セルキャパシタは
    第1メモリセルを形成し、前記第2セルトランジスタと
    前記第2セルキャパシタは第2メモリセルを形成し、前
    記第1及び第2メモリセルはツインセルを構成すること
    を特徴とする請求項11に記載のSRAM装置。
  13. 【請求項13】 前記感知増幅器回路は、前記第1ビッ
    トライン、前記第2ビットライン、前記電源電圧、及び
    信号ラインに連結され、前記信号ラインは前記電源電圧
    と前記接地電圧のうちいずれか一つを有するようにライ
    ンドライバによって駆動されることを特徴とする請求項
    11に記載のSRAM装置。
  14. 【請求項14】 前記電源電圧は前記ツインセルで構成
    されるアレイに使用される電圧であることを特徴とする
    請求項13に記載のSRAM装置。
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Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3906166B2 (ja) * 2003-02-25 2007-04-18 株式会社東芝 半導体記憶装置
US6850427B1 (en) * 2003-04-14 2005-02-01 Advanced Micro Devices, Inc. Single transistor differential ROM
US8964451B2 (en) 2011-03-09 2015-02-24 Douglas P. Sheppard Memory cell system and method
US8582380B2 (en) * 2011-12-21 2013-11-12 Micron Technology, Inc. Systems, circuits, and methods for charge sharing
EP3035337B1 (en) * 2013-08-15 2018-11-21 Renesas Electronics Corporation Semiconductor device
US11495284B2 (en) * 2020-07-17 2022-11-08 Samsung Electronics Co., Ltd. Memory device including bitline sense amplifier and operating method thereof

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63313393A (ja) * 1987-06-17 1988-12-21 Mitsubishi Electric Corp 半導体記憶装置
JP4754050B2 (ja) * 1999-08-31 2011-08-24 富士通セミコンダクター株式会社 1対のセルにデータを記憶するdram
KR100335133B1 (ko) * 2000-01-28 2002-05-04 박종섭 불휘발성 강유전체 메모리 장치 및 그에 따른 구동방법
US6272054B1 (en) * 2000-10-31 2001-08-07 International Business Machines Corporation Twin-cell memory architecture with shielded bitlines for embedded memory applications
JP2002216471A (ja) * 2001-01-17 2002-08-02 Mitsubishi Electric Corp 半導体記憶装置

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