JP2004525474A - メモリアレイにおいて相補ビットを利用するデバイス及び方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】複数のメモリセルを有する開放ディジット線及び折返しディジット線DRMAメモリアレイの駆動装置及び方法は、一実施例において、平面視で、各メモリセルは面積6f2を持つ。第1メモリセルに第1ビットを記憶し、第2メモリセルに前記第1ビットに相補的な第2ビットを記憶する。第1ビットと第2ビットにより1つのデータビットを形成する。データビットは、第1メモリセルと第2メモリセルとの間の差電圧を比較することで読み出される。
Description
【発明の技術分野】
【0001】
この発明は、一般的には、メモリアレイに関し、特に、メモリアレイ中の各データビットに2ビットを格納する技術に関する。
【背景技術】
【0002】
通常、メモリデバイスは、コンピュータの内部記憶領域として用いられる。メモリには幾つかの種類がある。例えば、ランダムアクセスメモリ(RAM)は、通常、コンピュータ分野でメインメモリとして利用されている。一般的に、RAMは揮発性であって、その記憶内容を保持するためには、定常的に電流を必要とする。
【0003】
ダイナミックランダムアクセスメモリ(DRAM)は、RAMの一種である。DRAMは、多数のメモリセルにより構成されている。各セル又は各ビットは、1つのトランジスタと1つのキャパシタとを備える。1つのセルは、そのキャパシタに保持される電荷の有無に応じてビット「1」又は「0」の値を持つことによって情報を記憶することができる。キャパシタに蓄積された電荷は、時間の経過に伴って失われていくので、DRAMメモリを組み込んだメモリデバイスには、セルを構成するキャパシタを定期的にリフレッシュ(再充電)するための論理回路が設けられている。セルに記憶されたデータを読み出し、その後、所定の電圧レベルでセルにデータを書き戻すことで、セルをリフレッシュする。DRAMは、このリフレッシュ動作が必要な点で、スタティックメモリと異なる。
【0004】
DRAMにおいて、セルがリフレッシュされている間、プロセッサは、セルからデータを読み出すことができない。従って、DRAMを組み込んだシステムには、RAMを組み込んだシステムより処理速度が遅いという欠点がある。しかし、DRAMは、RAMと較べて、回路構成が簡単であり、4倍のデータの保持容量を有することからRAMよりも使用されることが多い。また、一般的なDRAMに、セルを常時リフレッシュするための電力が必要であるという欠点がある。従って、このようなメモリを組み込んで、省電力仕様の装置を設計することは非常に困難である。
【0005】
上述した理由及び、後述するその他の理由により、本技術分野において長時間リフレッシュしないでも動作するセルを備えるDRAMメモリデバイスに対する需要が存在することは、当業者であれが、本明細書の開示内容を理解することによって明らかとなるであろう。
【0006】
発明の要約
一実施例において、複数のメモリセル(各メモリセルは平面視で面積6f2を持つ)からなる折返しアーキテクチャメモリアレイを備えるDRAMメモリデバイスが開示される。このDRAMメモリデバイスは、複数のセンスアンプと、複数の、データビットを記憶するための連合したメモリセル対とを有する。各連合したメモリセル対は、第1ビットを記憶する第1メモリセルと、前記第1ビットの相補である第2ビット記憶する第2メモリセルとを含む。前記第1ビットと前記第2ビットとは1つのデータビットを形成する。各センスアンプは、連合したメモリセル対に接続される。そして、各センスアンプは、前記第1メモリセルの前記第1ビットと前記第2メモリセルの前記第2ビットとの間の電圧を比較して前記データビットを読み出す。
【0007】
他の実施例において、複数のメモリセル(各メモリセルは平面視で面積6f2を持つ)からなる開放アーキテクチャメモリアレイを備えるDRAMメモリデバイスが開示される。このDRAMメモリデバイスは、複数のセンスアンプと、複数の、データビットを記憶するための連合したメモリセル対とを有する。各連合したメモリセル対は、第1ビットを記憶する第1メモリセルと、前記第1ビットの相補である第2ビット記憶する第2メモリセルとを含む。前記第1ビットと前記第2ビットとは1つのデータビットを形成する。各センスアンプは、連合したメモリセル対に接続される。そして、各センスアンプは、前記第1メモリセルの前記第1ビットと前記第2メモリセルの前記第2ビットとの間の電圧を比較して前記データビットを読み出す。
【0008】
他の実施例において、DRAMメモリデバイスは、折返しディジット線アーキテクチャで配列された複数のメモリセルと、複数のセンスアンプと、論理制御回路とを備える。各メモリセルは面積6f2を持ち、さらに各メモリセルは他の1つのメモリセルに連合し、各連合したメモリセル対は、1つのデータビットを形成する相補ビットを記憶する。メモリセルを読み出しかつリフレッシュするために複数のセンスアンプが用いられる。各センスアンプは、連合したメモリセル対に接続される。論理制御回路は、メモリ動作を制御するために用いられる。詳しく説明すると、論理制御回路は、連合したメモリセルに接続されたワード線を選択的に駆動し、同時に前記連合したメモリセル対に接続されているセンスアンプが、連合したメモリセル対に記憶されている前記データビットを読み出しかつリフレッシュを可能にする。
【0009】
他の実施例においてDRAMメモリデバイスは、開放ディジット線アーキテクチャで配列された複数のメモリセルと、複数のセンスアンプと、論理制御回路とを備える。各メモリセルは面積6f2を持ち、さらに各メモリセルは他の1つのメモリセルに連合し、各連合したメモリセル対は、1つのデータビットを形成する相補ビットを記憶する。メモリセルを読み出しかつリフレッシュするために複数のセンスアンプが用いられる。各センスアンプは、連合したメモリセル対に接続される。論理制御回路は、メモリ動作を制御するために用いられる。詳しく説明すると、論理制御回路は、連合したメモリセルに接続されたワード線を選択的に駆動し、同時に前記連合したメモリセル対に接続されているセンスアンプが、連合したメモリセル対に記憶されている前記データビットを読み出しかつリフレッシュを可能にする。
【0010】
他の実施例において、メモリシステムは、外部命令を供給するプロセッサとDRAMメモリデバイスとを備える。このDRAMメモリデバイスは、メモリアレイと、センスアンプと、論理制御回路とを含む。各メモリアレイは、折返しディジット線アーキテクチャで配列された複数のメモリセルを備える。各メモリセルは平面視で面積6f2を持つ。そして、各メモリセルは、他の1つのメモリセルと連合し、各連合したメモリセル対は、1つのデータビットを形成する相補ビットを記憶する。各連合したメモリセル対に用いられるセンスアンプは、データビットを読み出す。各センスアンプは、連合したメモリセル対のビット間の電圧を比較するように接続される。前記論理制御回路は、前記プロセッサからの外部命令を受けてメモリの動作を制御する。詳しく説明すると、制御回路は、連合したメモリセル対に接続されたワード線を選択的に駆動し、同時にデータビットを読み出す。
【0011】
他の実施例において、メモリシステムは、外部命令を供給するプロセッサとDRAMメモリデバイスとを備える。このDRAMメモリデバイスは、メモリアレイと、センスアンプと、論理制御回路とを含む。各メモリアレイは、開放ディジット線アーキテクチャで配列された複数のメモリセルを備える。各メモリセルは平面視で面積6f2を持つ。そして、各メモリセルは、他の1つのメモリセルと連合し、各連合したメモリセル対は、1つのデータビットを形成する相補ビットを記憶する。各連合したメモリセル対に用いられるセンスアンプは、データビットを読み出す。各センスアンプは、連合したメモリセル対のビット間の電圧を比較するように接続される。前記論理制御回路は、前記プロセッサからの外部命令を受けてメモリの動作を制御する。詳しく説明すると、制御回路は、連合したメモリセル対に接続されたワード線を選択的に駆動し、同時にデータビットを読み出す。
【0012】
他の実施例において、複数のメモリセル(各メモリセルは平面視で面積8F2より小さい)からなる折返しアーキテクチャメモリアレイを備えるDRAMメモリデバイスが開示される。このDRAMメモリデバイスは、複数のセンスアンプと、複数の、データビットを記憶するための連合したメモリセル対とを有する。各連合したメモリセル対は、第1ビットを記憶する第1メモリセルと、前記第1ビットの相補である第2ビットを記憶する第2メモリセルとを含む。前記第1ビットと前記第2ビットとは1つのデータビットを形成する。各センスアンプは、連合したメモリセル対に接続される。そして、各センスアンプは、前記第1メモリセルの前記第1ビットと前記第2メモリセルの前記第2ビットとの間の電圧を比較して前記データビットを読み出す。
【0013】
他の実施例において、複数のメモリセル(各メモリセルは平面視で面積8F2より小さい)からなる開放アーキテクチャメモリアレイを備えるDRAMメモリデバイスが開示される。このDRAMメモリデバイスは、複数のセンスアンプと、複数の、データビットを記憶するための連合したメモリセル対とを有する。各連合したメモリセル対は、第1ビットを記憶する第1メモリセルと、前記第1ビットの相補である第2ビットを記憶する第2メモリセルとを含む。前記第1ビットと前記第2ビットとは1つのデータビットを形成する。各センスアンプは、連合したメモリセル対に接続される。そして、各センスアンプは、前記第1メモリセルの前記第1ビットと前記第2メモリセルの前記第2ビットとの間の電圧を比較して前記データビットを読み出す。
【0014】
他の実施例において、複数のメモリセル(各メモリセルは平面視で面積6f2を持つ)を備える折返しディジット線DRAMメモリアレイの駆動方法が開示される。この方法は、第1メモリセルに第1ビットを記憶するステップと、第2メモリセルに前記第1ビットと相補的な第2ビットを記憶し、前記第1ビットと第2ビットにより1つのデータビットを形成するステップとを有する。
【0015】
他の実施例において、複数のメモリセル(各メモリセルは平面視で面積6f2を持つ)を備える開放ディジット線DRAMメモリアレイの駆動方法が開示される。この方法は、第1メモリセルに第1ビットを記憶するステップと、第2メモリセルに前記第1ビットと相補的な第2ビットを記憶するステップとを有する。この場合、前記第1ビットと第2ビットにより1つのデータビットを形成する。
【0016】
他の実施例において、折返しディジット線アーキテクチャで配列された多数のメモリセル(各メモリセルは平面視で面積6F2を持つ)をメモリアレイとして備えるDRAMメモリデバイスの駆動方法が開示される。この方法は、第1メモリセルに電荷を蓄積するステップと、連合した第2メモリセルに相補電荷を蓄積し、前記第1メモリセルの電荷と、前記連合した第2メモリセルの相補電荷とで、単一のデータビットを形成するステップとを有する。
【0017】
他の実施例において、開放ディジット線アーキテクチャで配列された多数のメモリセル(各メモリセルは平面視で面積6F2を持つ)をメモリアレイとして備えるDRAMメモリデバイスの駆動方法が開示される。この方法は、第1メモリセルに電荷を蓄積するステップと、連合した第2メモリセルに相補電荷を蓄積するステップとを有する。この場合、前記第1メモリセルの電荷と、前記連合した第2メモリセルの相補電荷とで、単一のデータビットを形成する。
【0018】
他の実施例において、折返しディジット線アーキテクチャで配列された複数のメモリセル(各メモリセルは平面視で面積6F2を持つ)からなるメモリアレイを備えるDRAMメモリデバイスの前記メモリセルのリフレッシュ方法が開示される。この方法は、第1メモリセルに第1ビットを記憶するステップと、連合した第2メモリセルに相補第2ビットを記憶し、前記第1ビットと前記相補第2ビットで1つのデータビットを形成するステップと、前記第1メモリセルの前記第1ビットと前記第2メモリセルの前記第2ビットとの差電圧をセンスアンプで比較して前記データビットを読み出すステップと、前記第1メモリセルの前記第1ビットを予め決めた電圧レベルに再記憶するステップと、前記第2メモリセルの前記第2ビットを予め決めた電圧レベルに再記憶するステップとを有する。
【0019】
他の実施例において、開放ディジット線アーキテクチャで配列された複数のメモリセル(各メモリセルは平面視で面積6F2を持つ)からなるメモリアレイを備えるDRAMメモリデバイスの前記メモリセルのリフレッシュ方法が開示される。この方法は、第1メモリセルに第1ビットを記憶するステップと、連合した第2メモリセルに相補第2ビットを記憶し、前記第1ビットと前記相補第2ビットで1つのデータビットを形成するステップと、前記第1メモリセルの前記第1ビットと前記第2メモリセルの前記第2ビットとの差電圧をセンスアンプで比較して前記データビットを読み出すステップと、前記第1メモリセルの前記第1ビットを予め決めた電圧レベルに再記憶するステップと、前記第2メモリセルの前記第2ビットを予め決めた電圧レベルに再記憶するステップとを有する。
【0020】
他の実施例において、複数のメモリセル(各メモリセルは平面視で面積8F2より小さい)を備える折返しディジット線DRAMメモリアレイの駆動方法が開示される。この方法は、第1メモリセルに第1ビットを記憶するステップと、第2メモリセルに前記第1ビットと相補的な第2ビットを記憶し、前記第1ビットと第2ビットにより1つのデータビットを形成するステップとを有する。
【0021】
他の実施例において、複数のメモリセル(各メモリセルは平面視で面積8F2より小さい)を備える開放ディジット線DRAMメモリアレイの駆動方法が開示される。この方法は、第1メモリセルに第1ビットを記憶するステップと、第2メモリセルに前記第1ビットと相補的な第2ビットを記憶するステップとを有する。この場合、前記第1ビットと第2ビットにより1つのデータビットを形成する。
【0022】
発明の詳細な説明
以下、この発明の好ましい実施例について添付の図面を参照して詳細に説明する。図面は、明細書の一部を構成するものであり、この発明の実施例を示す。これらの実施例は、当業者がこの発明を実施できるよう詳細に説明されているが、この発明の技術的範囲を逸脱することなく、論理的、機械的、電気的な変更を施した他の実施例を利用することも可能である。従って、以下の詳細な説明は、限定的なものであると解釈されるべきではない。この発明の範囲は、請求項の記載とその均等物によってのみ定義される。
【0023】
この発明では、DRAMメモリアレイが半密度モードで動作する。すなわち、この発明では、各データビットを、メモリアレイを構成する2つのセルに格納する。このことにより、各データビットを格納するメモリ容量は半減するものの、メモリセルに必要なリフレッシュ動作の間隔を大幅に広げることができる。この点において、従来技術に較べて大きな利点がある。この発明をよりよく理解するために、まず、背景技術を以下に詳しく説明する。
【0024】
図1は、1個のDRAMメモリセル200を示している。このセル200は、キャパシタ202とアクセストランジスタ204とを備える。キャパシタ202は電荷を蓄えるために用いられる。この電荷は1ビットの情報を表す。アクセストランジスタ204は、キャパシタ202に対するスイッチとして機能する。すなわち、アクセストランジスタ204は、キャパシタ202に電荷の充電、放電を行うタイミングを制御するためのスイッチとして機能する。ワード線は、アクセストランジスタ204の制御ゲートに接続されている。セルの内容が読み出されるとき、ワード線がトランジスタ204の制御ゲートを駆動する。キャパシタに電荷が蓄えられているかどうかのビット情報がアクセストランジスタ204のドレインに接続されている導通ディジット線に共有される。このとき、この電荷はディジット線上でセンスアンプにより検出され、セル200のビット状態を判定される。あるディジット線に接続された複数のセルが1本のワード線を共有しないように、また、1本のワード線に接続された複数のセルがディジット線を共有しないように所定数のセルをタイルのように並べることで、メモリアレイが形成される。1個のメモリアレイは、通常、数千から数百万個のセルを備える。
【0025】
図2は、DRAMメモリアレイの一部を示す平面図である。DRAMメモリアレイレイアウトに示されるように、一本のディジット線(DL)を共有するようにセルが対になっているため、セルの重複がなくなり、アレイのサイズが小さくなる。このレイアウトは、開放ディジット線アーキテクチャの配列になっており、各メモリセル100、すなわち、1個のメモリセル100の面積は6F2である。図2に示すように、メモリセル100の周りの囲い(box)はメモリセル100の外周境界線を示している。メモリセル100の水平軸に沿った囲いの寸法は、1/2F(半分のディジット線)102と、1F(1本のワード線)104と、1F(1つのキャパシタ)106と、1/2F(半分の電解酸化物)108の3つの寸法を合わせたものである。メモリセル100の垂直軸に沿って、前記囲いは、2つの1/2F(半分の電解酸化物)112、114と、1Fの(1領域)116との2つの寸法を合わせたものである。従って、セル100の面積は、3F×2F=6F2である。さらに詳細には、図2に示すように、列におけるセル対同士は互いに絶縁される。これは、開放ディジット線アーキテクチャにおいて、図示されていないが、ワード線を選択的に接地することにより実現されている。開放ディジット線アーキテクチャを含むDRAM回路設計は、Brent Keeth and Jacob Baker, DRAM Circuit Design, A Tutorial, 1-103 (IEEE Press 2001) に開示されており、この文献を参照することによってその開示内容をこの明細書中に盛り込んだものとする。
【0026】
図2Aは、6F2の面積を有するセルの開放ディジット線DRAMアレイの一部を示す回路図である。図に示すように、ディジット線D1と相補デイジット線D1*との間、及びディジット線D0と相補ディジット線D0*との間にそれぞれセンスアンプが接続されている。ビット値1のセルは、セルに記憶された+Vcc/2で表され、ビット値0のセルは、セルに記憶された−Vcc/2で表される。あるメモリセルの値を読み出すために、まず、そのセルが接続されたディジット線及びこのディジット線の相補ディジット線の両方に、Vcc/2[V]が加えられる。相互のディジット線にバイアス電圧Vcc/2を加えた後、相互のディジット線をフローティングとすることで、相互のディジット線をVcc/2[V]に平衡する。相互のディジット線がVcc/2[V]に平衡されると、相互のディジット線の各キャパシタによりその状態が保持される。次に、状態が読み出されるセルに接続されたワード線に、電圧が加えられる。この電圧は、Vccに少なくとも1つのVthのトランジスタを加えたVccpと表される。例えば、セルM1の状態を読み出そうとするとき、ディジット線D0とD0*がVcc/2に平衡された後に、ワード線WL0に電圧Vccpが加えられる。これにより、M1のキャパシタの電荷がディジット線D0と共有される。共有された電圧に応じて、M1のディジット線の電圧は、セルM1にビット1が記憶されていたときには増加し、セルM1にビット0が記憶されていたときには減少する。この後、センスアンプ220は、ディジット線D0*の電圧を基準としてディジット線D0の電圧を比較する。
【0027】
図3には、セルM1にビット1が記憶されていたときの代表的な読み出し又は書き込み動作における波形が示されている。ディジット線D0とD0*との間の電圧差、或いは電圧信号(V信号)の大きさは、セル容量Ccellと、ディジット線容量Cdigitと、アクセスする前にセルに記憶されていた電圧Vcellの関数となる。この場合、Vsignal=(Vcell×Ccell)/(Cdigit+Ccell)[V]と表すことができる。例えば、Vcell=1.65[V]、Ccell=50[fF]、及びCdigit=300[fF]である場合、Vsignalは、235mVになる。
【0028】
セルがアクセスされた後に、セルの状態が検出される。セルの状態の検出は、セルからデータを正確に読み出すため、また、リフレッシュを行うために必要とされる。代表的なセンスアンプを簡略化した説明図を図4に示す。図4に示されているように、センスアンプはP型センスアンプとN型センスアンプを含む。P型センスアンプは、pMOSトランジスタ対を含み、N型センスアンプは、nMOSトランジスタ対を含む。また、図4に示すように、P型センスアンプに(プルアップして能動にするための)ノードACTが設けられ、N型センスアンプに(N型センスアンプをラッチするための)ノードNLAT*が設けられる。ACTとNLATは、電源とグラウンドを供給する。まず、NLAT*がVcc/2にバイアスされ、ACTがVss或いは信号グラウンドにバイアスされる。対になっているディジット線D0とD0*がともにVcc/2であるため、nMOSトランジスタ対とpMOSトランジスタ対はともにオフ状態にある。D0或いはD0*のどちらかに接続されているセルがアクセスされたとき、D0とD0*との間に電圧差が発生する。一方のディジット線は、アクセスしたセルに電荷が保持されているか否かを示し、他方のディジット線は、セルの状態を検出するための基準として用いられる。
【0029】
セルがアクセスされた後、通常、N型センスアンプ及びP型センスアンプの順で順次駆動される。N型センスアンプは、NLAT*をほぼ接地状態とすることで駆動される。NLAT*とディジット線との間の電圧差がVthに近づくと、より高い電圧のディジット線に接続されているn型MOSトランジスタのゲートを通じて電気が流れるようになる。従って、低電圧ディジット線の電圧が放電によりNLAT*電圧に低下する。最終的に、NLAT*はグランドになり、ディジット線はグランド電位になる。N型センスアンプが駆動された後、ACTをVccに近づけることでP型センスアンプが駆動される。P型センスアンプは、N型センスアンプに対して相補的に動作する。低電圧ディジット線がグランドに近づくことにより大信号となって、対応するp型MOSトランジスタを導通状態に駆動する。この導通は、高電圧ディジット線をACTに向かって充電し、最終的にはVccまで充電する。このようにして、読み出されたセルのキャパシタはセンシング動作の間にリフレッシュされる。このリフレッシュは、P型センスアンプが駆動されているときに、セルを構成するアクセストランジスタを導通状態に保持することによって達成される。セルがアクセスされる前に持っていたキャパシタの電荷が、完全に復元される。すなわち、この電荷は、ビットが1である場合にはVccへ、ビットが0である場合にはGNDに再び蓄えられる。
【0030】
一般的に利用されているDRAMアレイ用のアーキテクチャとして折返し線アーキテクチャがある。図5は、折返し線アーキテクチャアレイの一部分の平面図である。折返し線アーキテクチャアレイにおいて、各セルの面積は8F2である。図5に描いた囲いは、セルの外周境界線を示している。メモリセル120の水平軸に沿った囲いの寸法は、1/2F(半分のディジット線コンタクト部分)122と、1F(1つのワード線)124と、1F(1つのキャパシタ部分)126と、1F(1つのポリ部分)128と、1/2F(半分の電界酸化物)130の4つの寸法からなる。セル120の垂直軸に沿った囲いの寸法は、2つの1/2F(半分の電界酸化物)132,134と、1F(1つの能動領域)136との2つの寸法からなる。従って、セルの面積は、4F×2F=8F2となる。
【0031】
セルの面積が8F2に増加した理由は、アレイにおけるセルが、千鳥配列となっているからである。セルを千鳥配列にすることで、各ワード線は、一つおきでディジット線のトランジスタに接続される。この配列を実現するために、各ワード線は、フィールドポリ(field poly)において、接続されていないディジット線アクセストランジスタを迂回しなければならない。このように、メモリセルの千鳥配列は、各セルのフィールドポリにおいて、2つの正方形部分を追加する必要がある。従って、折返し線アーキテクチャのセルの面識は8F2となり、開放ディジット線アーキテクチャの面積6F2のメモリセルより約25%大きい。図5Aは、折返し線アーキテクチャの回路図、並びに、センサアンプがどのようにセルに接続されているかを示している。折返し線アーキテクチャアレイでは、通常、面積6F2のセルよりダイに組み込むことが簡単な面積8F2のセルが使用されることが多い。
【0032】
図6にこの発明の一実施例を示す。図6は、この発明に係るDRAMメモリシステムに関連する部分を概略的に示したブロック図である。DRAMメモリデバイス300は、読み出し、書き込み、消去及びその他のメモリ動作を制御する論理制御回路320を含む。列アドレスバッファ324と行アドレスバッファ328が、メモリアドレス要求を受信するために設けられる。リフレッシュコントローラ・カウンタ326は、メモリアレイ322のリフレッシュを制御するために行アドレスバッファ328に接続されている。行デコード回路330が、行アドレスバッファ328とメモリアレイ322との間に接続されている。また、列デコード回路332が、列アドレスバッファ324に接続されている。センスアンプ−I/Oゲート回路334が、列デコード回路332とメモリアレイ322との間に接続されている。さらに、DRAMメモリデバイス300は、出力バッファ336と入力バッファ338とを備える。外部プロセッサ340は、メモリデバイス300の論理制御回路320に接続され、外部命令を供給する。
【0033】
メモリセル対がこの発明の中でどのように動作するかを説明するために、図6において、メモリアレイ322を構成する相補メモリM1とM1*とが図示されている。M1とM1*に記憶されている相補状態、すなわち相補電荷は、1データビットに相当する。1本のワード線WL0が、M1とM1*のゲートに接続されている。ワード線WL0をアクティブにすると、セルM1に蓄えられていた電荷がディジット線DL0に放電され、セルM1*に蓄えられていた電荷がディジット線DL0*に放電される。ディジット線DL0とディジット線DL0*は、回路334内のセンスアンプに接続される。図6において、M1とM1*は、1本のワード線WL0に接続されて描かれているが、同時に駆動される相補ワード線対(すなわち、WL0とWL0*)が使用されてもよく、この発明では、相補セル対は、1本のワード線に接続されると限定されない。
【0034】
図7は、この発明の一実施例を示している。この実施例において、面積6f2のメモリセルの開放ディジット線アレイアーキテクチャが用いられている。上述したように、この発明では、1データビットに2ビットが記憶され、この2ビットは互いに相補的である。すなわち、一方のメモリセルがビット1(例えば、+Vcc/2に相当する電荷)を表す場合、他方の相補的メモリセルはビット0(例えば、−Vcc/2に相当する電荷)を表す。この発明では、一方のディジット線に対してビット1が供給され、また、他方の相補的ディジット線に対してビット0が供給され、両方の差がセンスアンプに供給される。例えば、図7を参照すると、1つのデータビットがセルM1とM1*に蓄えられている。M1に蓄えられる電荷は+Vcc/2であり、M1*に蓄えられる電荷は−Vcc/2である。一実施例において、リフレッシュサイクルは、まず、ディジット線D0とD0*をVcc/2に平衡される。次に、ワード線WL0とWL0*が同時に駆動されることで、セルM1とM1*は、各ディジット線D0とD0*とで電荷の充電状態、或いは放電状態を共有する。次いで、センスアンプ240は、ディジット線D0の電荷とディジット線D0*との電荷を比較して、データビットを決定する。センスアンプ270が、セルM1とセルM1*をそれぞれ+Vcc/2及び−Vcc/2の状態に再充電することでリフレッシュサイクルが完了する。
【0035】
図8は、この発明の他の実施例を示す。この実施例において、面積6f2の折返し線ディジット線アレイアーキテクチャが用いられている。この実施例において、単一のワード線が相補セルのゲートに接続されている。例えば、図8に示すように、単一のワード線WL0がセルM1とM1*のゲートに接続されている。ワード線WL0が駆動されると、セルM1とM1*は、各ディジット線D0とD0*とで電荷の充電状態、或いは放電状態を共有する。次に、センスアンプ260は、ディジット線D0の電荷とディジット線D0*の電荷とを比較してデータビットを決定する。この実施例は、データビットをアクセスするのに、1本のワード線の駆動のみが要求されるので、好ましい。
【0036】
図8は、隣り同士に配置される相補セルを示している。しかし、面積6f2の折返し線ディジット線アレイを有する他の実施例では、相補セルを隣り同士に配置しなくてもよい。その実施例を図9に示す。この実施例において、相補セルが近傍に配置されているので、単一のワード線WL0がセルM1とセルM1*のゲートに接続される。ワード線WLが駆動されると、セルM1とM1*は、各ディジット線D0とD0*とで電荷を共有、或いは放電状態を共有する。次に、センスアンプ270は、ディジット線D0の電荷とディジット線D0*の電荷とを比較してデータビットを決定する。
【0037】
図10は、この発明に係る読み出し動作或いはリフレッシュ動作における波形を示す。ディジット線D0とディジット線D0*との間の差電圧、或いは差信号(Vsignal)の大きさは、1本のディジット線が、従来技術のように基準電圧、すなわちVcc/2としてのみ使用された場合の2倍になる。上述したように、Vsignal=(Vcell×Ccell)/(Cdigit+Ccell)である。また、上述したように、Vcell=1.65[V]、Ccell=50[fF]、及びCdigit=300[fF]である場合、Vsignal−D0(基準電圧Vcc/2からディジット線D0までの差電圧)は、235mVになる。この発明において、Vsignal−D0*は、Vcell=−1.65V、Ccell=50fF、及びCdigit=300fFである場合、Vcc/2基準からディジット線D0*に対し、Vsignal−D0*は、−235[mV]となる。従って、全体の電圧Vsignal-totalは、470[mV]になる。すなわち、この例において、関連したセンスアンプにより感知されるD0とD0*との差信号は、全体で470mVになる。
【0038】
この発明においては、DRAMメモリアレイ全体の容量は半減するものの、様々な利点がある。例えば、メモリセルに必要なリフレッシュ動作の間隔を大幅に広げることができる。従来技術において、通常のリフレッシュ周期は、約200msである。この発明のようなリフレッシュ周期の延長は、センスアンプに供給される差電圧を2倍にすることが必要となるものの、リフレッシュ周期を約1秒にまで大幅に延長できる。リフレッシュ周期が格段に長くなるので、メモリデバイスに使用される電力を低減することができる。セル面積6F2の折返しディジット線アーキテクチャアレイのダイを製造するという制約があるが、この制約に打ち勝つような利点、すなわち、リフレッシュ周期が長く、低消費電力のデバイスを提供することができる。なお、発明の例として、この明細書では、面積6F2のメモリセルが説明されているが、8F2未満の面積を有するメモリセルであれば、どのようなメモリセルでも同様の効果が得られるため、この発明は面積6F2のメモリセルに限定されない。
【0039】
この発明の他の利点は、一部に欠陥があるメモリセルを効果的に用いることができるということである。相補メモリセルを用いることで、データビットの記憶能力が向上し、たとえあるセルに欠陥があり、充分な電荷を保持することができない場合であっても、そのセルの相補セルが、センスアンプが検出できるような電荷を供給することができる。従って、メモリアレイに必要とされる冗長素子を最低限にすることができる。
【0040】
結論
各メモリセルが6f2の面積を有する複数のメモリセルを備える開放ディジット線及び折返しディジット線DRAMメモリアレイの回路及びその作動方法の一実施例を上記に説明した。作動方法の一例において、第1メモリセルに第1ビットを記憶し、第1ビットに相補的である第2ビットを第2メモリセルに記憶する。第1ビットと第2ビットは1つのデータビットを構成する。このデータビットは、第1メモリセルと第2メモリセルとの間の差電圧を比較することにより読み出される。
【0041】
この発明の具体的な実施例について例示的に説明したが、当業者であれば、図示した具体的な実施例に代替して、同一の目的を達成するものであればどのような構成を用いてもよいことが理解できよう。また、この発明を様々に変更して適用できることは明らかである。従って、この発明の範囲は、請求項の記載とその均等物によってのみ定義される。
【図面の簡単な説明】
【0042】
【図1】図1は、従来技術に係るDRAMメモリセルの回路図である。
【図2】図2は、従来技術に係る開放ディジット線アーキテクチャの平面図である。 図2Aは、従来技術に係る開放ディジット線アーキテクチャのレイアウトを示す回路図である。
【図3】図3は、従来技術に係る代表的な読み出し又は書き込み時の波形図である。
【図4】図4は、従来技術に係る代表的なセンスアンプの回路図である。
【図5】図5は、従来技術に係る折返し線アーキテクチャのレイアウトを示す平面図である。 図5Aは、従来技術に係る折返し線アーキテクチャのレイアウトを示す回路図である。
【図6】この発明に係るメモリシステムのブロック図である。
【図7】図7は、開放ディジット線アレイにおいて、面積6f2を有するメモリセルをこの発明の一実施例のレイアウトで示す回路図である。
【図8】図8は、折返しアーキテクチャディジット線アレイにおいて、面積6f2を有するメモリセルをこの発明の一実施例のレイアウトで示す回路図である。
【図9】図9は、折返しディジット線アレイにおいて、面積6f2を有し、相補メモリセル同士が近接して配置されていないメモリセルをこの発明の一実施例のレイアウトで示す回路図である。
【図10】図10は、この発明の一実施例の読み出し又は書き込み時の波形図である。
【0001】
この発明は、一般的には、メモリアレイに関し、特に、メモリアレイ中の各データビットに2ビットを格納する技術に関する。
【背景技術】
【0002】
通常、メモリデバイスは、コンピュータの内部記憶領域として用いられる。メモリには幾つかの種類がある。例えば、ランダムアクセスメモリ(RAM)は、通常、コンピュータ分野でメインメモリとして利用されている。一般的に、RAMは揮発性であって、その記憶内容を保持するためには、定常的に電流を必要とする。
【0003】
ダイナミックランダムアクセスメモリ(DRAM)は、RAMの一種である。DRAMは、多数のメモリセルにより構成されている。各セル又は各ビットは、1つのトランジスタと1つのキャパシタとを備える。1つのセルは、そのキャパシタに保持される電荷の有無に応じてビット「1」又は「0」の値を持つことによって情報を記憶することができる。キャパシタに蓄積された電荷は、時間の経過に伴って失われていくので、DRAMメモリを組み込んだメモリデバイスには、セルを構成するキャパシタを定期的にリフレッシュ(再充電)するための論理回路が設けられている。セルに記憶されたデータを読み出し、その後、所定の電圧レベルでセルにデータを書き戻すことで、セルをリフレッシュする。DRAMは、このリフレッシュ動作が必要な点で、スタティックメモリと異なる。
【0004】
DRAMにおいて、セルがリフレッシュされている間、プロセッサは、セルからデータを読み出すことができない。従って、DRAMを組み込んだシステムには、RAMを組み込んだシステムより処理速度が遅いという欠点がある。しかし、DRAMは、RAMと較べて、回路構成が簡単であり、4倍のデータの保持容量を有することからRAMよりも使用されることが多い。また、一般的なDRAMに、セルを常時リフレッシュするための電力が必要であるという欠点がある。従って、このようなメモリを組み込んで、省電力仕様の装置を設計することは非常に困難である。
【0005】
上述した理由及び、後述するその他の理由により、本技術分野において長時間リフレッシュしないでも動作するセルを備えるDRAMメモリデバイスに対する需要が存在することは、当業者であれが、本明細書の開示内容を理解することによって明らかとなるであろう。
【0006】
発明の要約
一実施例において、複数のメモリセル(各メモリセルは平面視で面積6f2を持つ)からなる折返しアーキテクチャメモリアレイを備えるDRAMメモリデバイスが開示される。このDRAMメモリデバイスは、複数のセンスアンプと、複数の、データビットを記憶するための連合したメモリセル対とを有する。各連合したメモリセル対は、第1ビットを記憶する第1メモリセルと、前記第1ビットの相補である第2ビット記憶する第2メモリセルとを含む。前記第1ビットと前記第2ビットとは1つのデータビットを形成する。各センスアンプは、連合したメモリセル対に接続される。そして、各センスアンプは、前記第1メモリセルの前記第1ビットと前記第2メモリセルの前記第2ビットとの間の電圧を比較して前記データビットを読み出す。
【0007】
他の実施例において、複数のメモリセル(各メモリセルは平面視で面積6f2を持つ)からなる開放アーキテクチャメモリアレイを備えるDRAMメモリデバイスが開示される。このDRAMメモリデバイスは、複数のセンスアンプと、複数の、データビットを記憶するための連合したメモリセル対とを有する。各連合したメモリセル対は、第1ビットを記憶する第1メモリセルと、前記第1ビットの相補である第2ビット記憶する第2メモリセルとを含む。前記第1ビットと前記第2ビットとは1つのデータビットを形成する。各センスアンプは、連合したメモリセル対に接続される。そして、各センスアンプは、前記第1メモリセルの前記第1ビットと前記第2メモリセルの前記第2ビットとの間の電圧を比較して前記データビットを読み出す。
【0008】
他の実施例において、DRAMメモリデバイスは、折返しディジット線アーキテクチャで配列された複数のメモリセルと、複数のセンスアンプと、論理制御回路とを備える。各メモリセルは面積6f2を持ち、さらに各メモリセルは他の1つのメモリセルに連合し、各連合したメモリセル対は、1つのデータビットを形成する相補ビットを記憶する。メモリセルを読み出しかつリフレッシュするために複数のセンスアンプが用いられる。各センスアンプは、連合したメモリセル対に接続される。論理制御回路は、メモリ動作を制御するために用いられる。詳しく説明すると、論理制御回路は、連合したメモリセルに接続されたワード線を選択的に駆動し、同時に前記連合したメモリセル対に接続されているセンスアンプが、連合したメモリセル対に記憶されている前記データビットを読み出しかつリフレッシュを可能にする。
【0009】
他の実施例においてDRAMメモリデバイスは、開放ディジット線アーキテクチャで配列された複数のメモリセルと、複数のセンスアンプと、論理制御回路とを備える。各メモリセルは面積6f2を持ち、さらに各メモリセルは他の1つのメモリセルに連合し、各連合したメモリセル対は、1つのデータビットを形成する相補ビットを記憶する。メモリセルを読み出しかつリフレッシュするために複数のセンスアンプが用いられる。各センスアンプは、連合したメモリセル対に接続される。論理制御回路は、メモリ動作を制御するために用いられる。詳しく説明すると、論理制御回路は、連合したメモリセルに接続されたワード線を選択的に駆動し、同時に前記連合したメモリセル対に接続されているセンスアンプが、連合したメモリセル対に記憶されている前記データビットを読み出しかつリフレッシュを可能にする。
【0010】
他の実施例において、メモリシステムは、外部命令を供給するプロセッサとDRAMメモリデバイスとを備える。このDRAMメモリデバイスは、メモリアレイと、センスアンプと、論理制御回路とを含む。各メモリアレイは、折返しディジット線アーキテクチャで配列された複数のメモリセルを備える。各メモリセルは平面視で面積6f2を持つ。そして、各メモリセルは、他の1つのメモリセルと連合し、各連合したメモリセル対は、1つのデータビットを形成する相補ビットを記憶する。各連合したメモリセル対に用いられるセンスアンプは、データビットを読み出す。各センスアンプは、連合したメモリセル対のビット間の電圧を比較するように接続される。前記論理制御回路は、前記プロセッサからの外部命令を受けてメモリの動作を制御する。詳しく説明すると、制御回路は、連合したメモリセル対に接続されたワード線を選択的に駆動し、同時にデータビットを読み出す。
【0011】
他の実施例において、メモリシステムは、外部命令を供給するプロセッサとDRAMメモリデバイスとを備える。このDRAMメモリデバイスは、メモリアレイと、センスアンプと、論理制御回路とを含む。各メモリアレイは、開放ディジット線アーキテクチャで配列された複数のメモリセルを備える。各メモリセルは平面視で面積6f2を持つ。そして、各メモリセルは、他の1つのメモリセルと連合し、各連合したメモリセル対は、1つのデータビットを形成する相補ビットを記憶する。各連合したメモリセル対に用いられるセンスアンプは、データビットを読み出す。各センスアンプは、連合したメモリセル対のビット間の電圧を比較するように接続される。前記論理制御回路は、前記プロセッサからの外部命令を受けてメモリの動作を制御する。詳しく説明すると、制御回路は、連合したメモリセル対に接続されたワード線を選択的に駆動し、同時にデータビットを読み出す。
【0012】
他の実施例において、複数のメモリセル(各メモリセルは平面視で面積8F2より小さい)からなる折返しアーキテクチャメモリアレイを備えるDRAMメモリデバイスが開示される。このDRAMメモリデバイスは、複数のセンスアンプと、複数の、データビットを記憶するための連合したメモリセル対とを有する。各連合したメモリセル対は、第1ビットを記憶する第1メモリセルと、前記第1ビットの相補である第2ビットを記憶する第2メモリセルとを含む。前記第1ビットと前記第2ビットとは1つのデータビットを形成する。各センスアンプは、連合したメモリセル対に接続される。そして、各センスアンプは、前記第1メモリセルの前記第1ビットと前記第2メモリセルの前記第2ビットとの間の電圧を比較して前記データビットを読み出す。
【0013】
他の実施例において、複数のメモリセル(各メモリセルは平面視で面積8F2より小さい)からなる開放アーキテクチャメモリアレイを備えるDRAMメモリデバイスが開示される。このDRAMメモリデバイスは、複数のセンスアンプと、複数の、データビットを記憶するための連合したメモリセル対とを有する。各連合したメモリセル対は、第1ビットを記憶する第1メモリセルと、前記第1ビットの相補である第2ビットを記憶する第2メモリセルとを含む。前記第1ビットと前記第2ビットとは1つのデータビットを形成する。各センスアンプは、連合したメモリセル対に接続される。そして、各センスアンプは、前記第1メモリセルの前記第1ビットと前記第2メモリセルの前記第2ビットとの間の電圧を比較して前記データビットを読み出す。
【0014】
他の実施例において、複数のメモリセル(各メモリセルは平面視で面積6f2を持つ)を備える折返しディジット線DRAMメモリアレイの駆動方法が開示される。この方法は、第1メモリセルに第1ビットを記憶するステップと、第2メモリセルに前記第1ビットと相補的な第2ビットを記憶し、前記第1ビットと第2ビットにより1つのデータビットを形成するステップとを有する。
【0015】
他の実施例において、複数のメモリセル(各メモリセルは平面視で面積6f2を持つ)を備える開放ディジット線DRAMメモリアレイの駆動方法が開示される。この方法は、第1メモリセルに第1ビットを記憶するステップと、第2メモリセルに前記第1ビットと相補的な第2ビットを記憶するステップとを有する。この場合、前記第1ビットと第2ビットにより1つのデータビットを形成する。
【0016】
他の実施例において、折返しディジット線アーキテクチャで配列された多数のメモリセル(各メモリセルは平面視で面積6F2を持つ)をメモリアレイとして備えるDRAMメモリデバイスの駆動方法が開示される。この方法は、第1メモリセルに電荷を蓄積するステップと、連合した第2メモリセルに相補電荷を蓄積し、前記第1メモリセルの電荷と、前記連合した第2メモリセルの相補電荷とで、単一のデータビットを形成するステップとを有する。
【0017】
他の実施例において、開放ディジット線アーキテクチャで配列された多数のメモリセル(各メモリセルは平面視で面積6F2を持つ)をメモリアレイとして備えるDRAMメモリデバイスの駆動方法が開示される。この方法は、第1メモリセルに電荷を蓄積するステップと、連合した第2メモリセルに相補電荷を蓄積するステップとを有する。この場合、前記第1メモリセルの電荷と、前記連合した第2メモリセルの相補電荷とで、単一のデータビットを形成する。
【0018】
他の実施例において、折返しディジット線アーキテクチャで配列された複数のメモリセル(各メモリセルは平面視で面積6F2を持つ)からなるメモリアレイを備えるDRAMメモリデバイスの前記メモリセルのリフレッシュ方法が開示される。この方法は、第1メモリセルに第1ビットを記憶するステップと、連合した第2メモリセルに相補第2ビットを記憶し、前記第1ビットと前記相補第2ビットで1つのデータビットを形成するステップと、前記第1メモリセルの前記第1ビットと前記第2メモリセルの前記第2ビットとの差電圧をセンスアンプで比較して前記データビットを読み出すステップと、前記第1メモリセルの前記第1ビットを予め決めた電圧レベルに再記憶するステップと、前記第2メモリセルの前記第2ビットを予め決めた電圧レベルに再記憶するステップとを有する。
【0019】
他の実施例において、開放ディジット線アーキテクチャで配列された複数のメモリセル(各メモリセルは平面視で面積6F2を持つ)からなるメモリアレイを備えるDRAMメモリデバイスの前記メモリセルのリフレッシュ方法が開示される。この方法は、第1メモリセルに第1ビットを記憶するステップと、連合した第2メモリセルに相補第2ビットを記憶し、前記第1ビットと前記相補第2ビットで1つのデータビットを形成するステップと、前記第1メモリセルの前記第1ビットと前記第2メモリセルの前記第2ビットとの差電圧をセンスアンプで比較して前記データビットを読み出すステップと、前記第1メモリセルの前記第1ビットを予め決めた電圧レベルに再記憶するステップと、前記第2メモリセルの前記第2ビットを予め決めた電圧レベルに再記憶するステップとを有する。
【0020】
他の実施例において、複数のメモリセル(各メモリセルは平面視で面積8F2より小さい)を備える折返しディジット線DRAMメモリアレイの駆動方法が開示される。この方法は、第1メモリセルに第1ビットを記憶するステップと、第2メモリセルに前記第1ビットと相補的な第2ビットを記憶し、前記第1ビットと第2ビットにより1つのデータビットを形成するステップとを有する。
【0021】
他の実施例において、複数のメモリセル(各メモリセルは平面視で面積8F2より小さい)を備える開放ディジット線DRAMメモリアレイの駆動方法が開示される。この方法は、第1メモリセルに第1ビットを記憶するステップと、第2メモリセルに前記第1ビットと相補的な第2ビットを記憶するステップとを有する。この場合、前記第1ビットと第2ビットにより1つのデータビットを形成する。
【0022】
発明の詳細な説明
以下、この発明の好ましい実施例について添付の図面を参照して詳細に説明する。図面は、明細書の一部を構成するものであり、この発明の実施例を示す。これらの実施例は、当業者がこの発明を実施できるよう詳細に説明されているが、この発明の技術的範囲を逸脱することなく、論理的、機械的、電気的な変更を施した他の実施例を利用することも可能である。従って、以下の詳細な説明は、限定的なものであると解釈されるべきではない。この発明の範囲は、請求項の記載とその均等物によってのみ定義される。
【0023】
この発明では、DRAMメモリアレイが半密度モードで動作する。すなわち、この発明では、各データビットを、メモリアレイを構成する2つのセルに格納する。このことにより、各データビットを格納するメモリ容量は半減するものの、メモリセルに必要なリフレッシュ動作の間隔を大幅に広げることができる。この点において、従来技術に較べて大きな利点がある。この発明をよりよく理解するために、まず、背景技術を以下に詳しく説明する。
【0024】
図1は、1個のDRAMメモリセル200を示している。このセル200は、キャパシタ202とアクセストランジスタ204とを備える。キャパシタ202は電荷を蓄えるために用いられる。この電荷は1ビットの情報を表す。アクセストランジスタ204は、キャパシタ202に対するスイッチとして機能する。すなわち、アクセストランジスタ204は、キャパシタ202に電荷の充電、放電を行うタイミングを制御するためのスイッチとして機能する。ワード線は、アクセストランジスタ204の制御ゲートに接続されている。セルの内容が読み出されるとき、ワード線がトランジスタ204の制御ゲートを駆動する。キャパシタに電荷が蓄えられているかどうかのビット情報がアクセストランジスタ204のドレインに接続されている導通ディジット線に共有される。このとき、この電荷はディジット線上でセンスアンプにより検出され、セル200のビット状態を判定される。あるディジット線に接続された複数のセルが1本のワード線を共有しないように、また、1本のワード線に接続された複数のセルがディジット線を共有しないように所定数のセルをタイルのように並べることで、メモリアレイが形成される。1個のメモリアレイは、通常、数千から数百万個のセルを備える。
【0025】
図2は、DRAMメモリアレイの一部を示す平面図である。DRAMメモリアレイレイアウトに示されるように、一本のディジット線(DL)を共有するようにセルが対になっているため、セルの重複がなくなり、アレイのサイズが小さくなる。このレイアウトは、開放ディジット線アーキテクチャの配列になっており、各メモリセル100、すなわち、1個のメモリセル100の面積は6F2である。図2に示すように、メモリセル100の周りの囲い(box)はメモリセル100の外周境界線を示している。メモリセル100の水平軸に沿った囲いの寸法は、1/2F(半分のディジット線)102と、1F(1本のワード線)104と、1F(1つのキャパシタ)106と、1/2F(半分の電解酸化物)108の3つの寸法を合わせたものである。メモリセル100の垂直軸に沿って、前記囲いは、2つの1/2F(半分の電解酸化物)112、114と、1Fの(1領域)116との2つの寸法を合わせたものである。従って、セル100の面積は、3F×2F=6F2である。さらに詳細には、図2に示すように、列におけるセル対同士は互いに絶縁される。これは、開放ディジット線アーキテクチャにおいて、図示されていないが、ワード線を選択的に接地することにより実現されている。開放ディジット線アーキテクチャを含むDRAM回路設計は、Brent Keeth and Jacob Baker, DRAM Circuit Design, A Tutorial, 1-103 (IEEE Press 2001) に開示されており、この文献を参照することによってその開示内容をこの明細書中に盛り込んだものとする。
【0026】
図2Aは、6F2の面積を有するセルの開放ディジット線DRAMアレイの一部を示す回路図である。図に示すように、ディジット線D1と相補デイジット線D1*との間、及びディジット線D0と相補ディジット線D0*との間にそれぞれセンスアンプが接続されている。ビット値1のセルは、セルに記憶された+Vcc/2で表され、ビット値0のセルは、セルに記憶された−Vcc/2で表される。あるメモリセルの値を読み出すために、まず、そのセルが接続されたディジット線及びこのディジット線の相補ディジット線の両方に、Vcc/2[V]が加えられる。相互のディジット線にバイアス電圧Vcc/2を加えた後、相互のディジット線をフローティングとすることで、相互のディジット線をVcc/2[V]に平衡する。相互のディジット線がVcc/2[V]に平衡されると、相互のディジット線の各キャパシタによりその状態が保持される。次に、状態が読み出されるセルに接続されたワード線に、電圧が加えられる。この電圧は、Vccに少なくとも1つのVthのトランジスタを加えたVccpと表される。例えば、セルM1の状態を読み出そうとするとき、ディジット線D0とD0*がVcc/2に平衡された後に、ワード線WL0に電圧Vccpが加えられる。これにより、M1のキャパシタの電荷がディジット線D0と共有される。共有された電圧に応じて、M1のディジット線の電圧は、セルM1にビット1が記憶されていたときには増加し、セルM1にビット0が記憶されていたときには減少する。この後、センスアンプ220は、ディジット線D0*の電圧を基準としてディジット線D0の電圧を比較する。
【0027】
図3には、セルM1にビット1が記憶されていたときの代表的な読み出し又は書き込み動作における波形が示されている。ディジット線D0とD0*との間の電圧差、或いは電圧信号(V信号)の大きさは、セル容量Ccellと、ディジット線容量Cdigitと、アクセスする前にセルに記憶されていた電圧Vcellの関数となる。この場合、Vsignal=(Vcell×Ccell)/(Cdigit+Ccell)[V]と表すことができる。例えば、Vcell=1.65[V]、Ccell=50[fF]、及びCdigit=300[fF]である場合、Vsignalは、235mVになる。
【0028】
セルがアクセスされた後に、セルの状態が検出される。セルの状態の検出は、セルからデータを正確に読み出すため、また、リフレッシュを行うために必要とされる。代表的なセンスアンプを簡略化した説明図を図4に示す。図4に示されているように、センスアンプはP型センスアンプとN型センスアンプを含む。P型センスアンプは、pMOSトランジスタ対を含み、N型センスアンプは、nMOSトランジスタ対を含む。また、図4に示すように、P型センスアンプに(プルアップして能動にするための)ノードACTが設けられ、N型センスアンプに(N型センスアンプをラッチするための)ノードNLAT*が設けられる。ACTとNLATは、電源とグラウンドを供給する。まず、NLAT*がVcc/2にバイアスされ、ACTがVss或いは信号グラウンドにバイアスされる。対になっているディジット線D0とD0*がともにVcc/2であるため、nMOSトランジスタ対とpMOSトランジスタ対はともにオフ状態にある。D0或いはD0*のどちらかに接続されているセルがアクセスされたとき、D0とD0*との間に電圧差が発生する。一方のディジット線は、アクセスしたセルに電荷が保持されているか否かを示し、他方のディジット線は、セルの状態を検出するための基準として用いられる。
【0029】
セルがアクセスされた後、通常、N型センスアンプ及びP型センスアンプの順で順次駆動される。N型センスアンプは、NLAT*をほぼ接地状態とすることで駆動される。NLAT*とディジット線との間の電圧差がVthに近づくと、より高い電圧のディジット線に接続されているn型MOSトランジスタのゲートを通じて電気が流れるようになる。従って、低電圧ディジット線の電圧が放電によりNLAT*電圧に低下する。最終的に、NLAT*はグランドになり、ディジット線はグランド電位になる。N型センスアンプが駆動された後、ACTをVccに近づけることでP型センスアンプが駆動される。P型センスアンプは、N型センスアンプに対して相補的に動作する。低電圧ディジット線がグランドに近づくことにより大信号となって、対応するp型MOSトランジスタを導通状態に駆動する。この導通は、高電圧ディジット線をACTに向かって充電し、最終的にはVccまで充電する。このようにして、読み出されたセルのキャパシタはセンシング動作の間にリフレッシュされる。このリフレッシュは、P型センスアンプが駆動されているときに、セルを構成するアクセストランジスタを導通状態に保持することによって達成される。セルがアクセスされる前に持っていたキャパシタの電荷が、完全に復元される。すなわち、この電荷は、ビットが1である場合にはVccへ、ビットが0である場合にはGNDに再び蓄えられる。
【0030】
一般的に利用されているDRAMアレイ用のアーキテクチャとして折返し線アーキテクチャがある。図5は、折返し線アーキテクチャアレイの一部分の平面図である。折返し線アーキテクチャアレイにおいて、各セルの面積は8F2である。図5に描いた囲いは、セルの外周境界線を示している。メモリセル120の水平軸に沿った囲いの寸法は、1/2F(半分のディジット線コンタクト部分)122と、1F(1つのワード線)124と、1F(1つのキャパシタ部分)126と、1F(1つのポリ部分)128と、1/2F(半分の電界酸化物)130の4つの寸法からなる。セル120の垂直軸に沿った囲いの寸法は、2つの1/2F(半分の電界酸化物)132,134と、1F(1つの能動領域)136との2つの寸法からなる。従って、セルの面積は、4F×2F=8F2となる。
【0031】
セルの面積が8F2に増加した理由は、アレイにおけるセルが、千鳥配列となっているからである。セルを千鳥配列にすることで、各ワード線は、一つおきでディジット線のトランジスタに接続される。この配列を実現するために、各ワード線は、フィールドポリ(field poly)において、接続されていないディジット線アクセストランジスタを迂回しなければならない。このように、メモリセルの千鳥配列は、各セルのフィールドポリにおいて、2つの正方形部分を追加する必要がある。従って、折返し線アーキテクチャのセルの面識は8F2となり、開放ディジット線アーキテクチャの面積6F2のメモリセルより約25%大きい。図5Aは、折返し線アーキテクチャの回路図、並びに、センサアンプがどのようにセルに接続されているかを示している。折返し線アーキテクチャアレイでは、通常、面積6F2のセルよりダイに組み込むことが簡単な面積8F2のセルが使用されることが多い。
【0032】
図6にこの発明の一実施例を示す。図6は、この発明に係るDRAMメモリシステムに関連する部分を概略的に示したブロック図である。DRAMメモリデバイス300は、読み出し、書き込み、消去及びその他のメモリ動作を制御する論理制御回路320を含む。列アドレスバッファ324と行アドレスバッファ328が、メモリアドレス要求を受信するために設けられる。リフレッシュコントローラ・カウンタ326は、メモリアレイ322のリフレッシュを制御するために行アドレスバッファ328に接続されている。行デコード回路330が、行アドレスバッファ328とメモリアレイ322との間に接続されている。また、列デコード回路332が、列アドレスバッファ324に接続されている。センスアンプ−I/Oゲート回路334が、列デコード回路332とメモリアレイ322との間に接続されている。さらに、DRAMメモリデバイス300は、出力バッファ336と入力バッファ338とを備える。外部プロセッサ340は、メモリデバイス300の論理制御回路320に接続され、外部命令を供給する。
【0033】
メモリセル対がこの発明の中でどのように動作するかを説明するために、図6において、メモリアレイ322を構成する相補メモリM1とM1*とが図示されている。M1とM1*に記憶されている相補状態、すなわち相補電荷は、1データビットに相当する。1本のワード線WL0が、M1とM1*のゲートに接続されている。ワード線WL0をアクティブにすると、セルM1に蓄えられていた電荷がディジット線DL0に放電され、セルM1*に蓄えられていた電荷がディジット線DL0*に放電される。ディジット線DL0とディジット線DL0*は、回路334内のセンスアンプに接続される。図6において、M1とM1*は、1本のワード線WL0に接続されて描かれているが、同時に駆動される相補ワード線対(すなわち、WL0とWL0*)が使用されてもよく、この発明では、相補セル対は、1本のワード線に接続されると限定されない。
【0034】
図7は、この発明の一実施例を示している。この実施例において、面積6f2のメモリセルの開放ディジット線アレイアーキテクチャが用いられている。上述したように、この発明では、1データビットに2ビットが記憶され、この2ビットは互いに相補的である。すなわち、一方のメモリセルがビット1(例えば、+Vcc/2に相当する電荷)を表す場合、他方の相補的メモリセルはビット0(例えば、−Vcc/2に相当する電荷)を表す。この発明では、一方のディジット線に対してビット1が供給され、また、他方の相補的ディジット線に対してビット0が供給され、両方の差がセンスアンプに供給される。例えば、図7を参照すると、1つのデータビットがセルM1とM1*に蓄えられている。M1に蓄えられる電荷は+Vcc/2であり、M1*に蓄えられる電荷は−Vcc/2である。一実施例において、リフレッシュサイクルは、まず、ディジット線D0とD0*をVcc/2に平衡される。次に、ワード線WL0とWL0*が同時に駆動されることで、セルM1とM1*は、各ディジット線D0とD0*とで電荷の充電状態、或いは放電状態を共有する。次いで、センスアンプ240は、ディジット線D0の電荷とディジット線D0*との電荷を比較して、データビットを決定する。センスアンプ270が、セルM1とセルM1*をそれぞれ+Vcc/2及び−Vcc/2の状態に再充電することでリフレッシュサイクルが完了する。
【0035】
図8は、この発明の他の実施例を示す。この実施例において、面積6f2の折返し線ディジット線アレイアーキテクチャが用いられている。この実施例において、単一のワード線が相補セルのゲートに接続されている。例えば、図8に示すように、単一のワード線WL0がセルM1とM1*のゲートに接続されている。ワード線WL0が駆動されると、セルM1とM1*は、各ディジット線D0とD0*とで電荷の充電状態、或いは放電状態を共有する。次に、センスアンプ260は、ディジット線D0の電荷とディジット線D0*の電荷とを比較してデータビットを決定する。この実施例は、データビットをアクセスするのに、1本のワード線の駆動のみが要求されるので、好ましい。
【0036】
図8は、隣り同士に配置される相補セルを示している。しかし、面積6f2の折返し線ディジット線アレイを有する他の実施例では、相補セルを隣り同士に配置しなくてもよい。その実施例を図9に示す。この実施例において、相補セルが近傍に配置されているので、単一のワード線WL0がセルM1とセルM1*のゲートに接続される。ワード線WLが駆動されると、セルM1とM1*は、各ディジット線D0とD0*とで電荷を共有、或いは放電状態を共有する。次に、センスアンプ270は、ディジット線D0の電荷とディジット線D0*の電荷とを比較してデータビットを決定する。
【0037】
図10は、この発明に係る読み出し動作或いはリフレッシュ動作における波形を示す。ディジット線D0とディジット線D0*との間の差電圧、或いは差信号(Vsignal)の大きさは、1本のディジット線が、従来技術のように基準電圧、すなわちVcc/2としてのみ使用された場合の2倍になる。上述したように、Vsignal=(Vcell×Ccell)/(Cdigit+Ccell)である。また、上述したように、Vcell=1.65[V]、Ccell=50[fF]、及びCdigit=300[fF]である場合、Vsignal−D0(基準電圧Vcc/2からディジット線D0までの差電圧)は、235mVになる。この発明において、Vsignal−D0*は、Vcell=−1.65V、Ccell=50fF、及びCdigit=300fFである場合、Vcc/2基準からディジット線D0*に対し、Vsignal−D0*は、−235[mV]となる。従って、全体の電圧Vsignal-totalは、470[mV]になる。すなわち、この例において、関連したセンスアンプにより感知されるD0とD0*との差信号は、全体で470mVになる。
【0038】
この発明においては、DRAMメモリアレイ全体の容量は半減するものの、様々な利点がある。例えば、メモリセルに必要なリフレッシュ動作の間隔を大幅に広げることができる。従来技術において、通常のリフレッシュ周期は、約200msである。この発明のようなリフレッシュ周期の延長は、センスアンプに供給される差電圧を2倍にすることが必要となるものの、リフレッシュ周期を約1秒にまで大幅に延長できる。リフレッシュ周期が格段に長くなるので、メモリデバイスに使用される電力を低減することができる。セル面積6F2の折返しディジット線アーキテクチャアレイのダイを製造するという制約があるが、この制約に打ち勝つような利点、すなわち、リフレッシュ周期が長く、低消費電力のデバイスを提供することができる。なお、発明の例として、この明細書では、面積6F2のメモリセルが説明されているが、8F2未満の面積を有するメモリセルであれば、どのようなメモリセルでも同様の効果が得られるため、この発明は面積6F2のメモリセルに限定されない。
【0039】
この発明の他の利点は、一部に欠陥があるメモリセルを効果的に用いることができるということである。相補メモリセルを用いることで、データビットの記憶能力が向上し、たとえあるセルに欠陥があり、充分な電荷を保持することができない場合であっても、そのセルの相補セルが、センスアンプが検出できるような電荷を供給することができる。従って、メモリアレイに必要とされる冗長素子を最低限にすることができる。
【0040】
結論
各メモリセルが6f2の面積を有する複数のメモリセルを備える開放ディジット線及び折返しディジット線DRAMメモリアレイの回路及びその作動方法の一実施例を上記に説明した。作動方法の一例において、第1メモリセルに第1ビットを記憶し、第1ビットに相補的である第2ビットを第2メモリセルに記憶する。第1ビットと第2ビットは1つのデータビットを構成する。このデータビットは、第1メモリセルと第2メモリセルとの間の差電圧を比較することにより読み出される。
【0041】
この発明の具体的な実施例について例示的に説明したが、当業者であれば、図示した具体的な実施例に代替して、同一の目的を達成するものであればどのような構成を用いてもよいことが理解できよう。また、この発明を様々に変更して適用できることは明らかである。従って、この発明の範囲は、請求項の記載とその均等物によってのみ定義される。
【図面の簡単な説明】
【0042】
【図1】図1は、従来技術に係るDRAMメモリセルの回路図である。
【図2】図2は、従来技術に係る開放ディジット線アーキテクチャの平面図である。 図2Aは、従来技術に係る開放ディジット線アーキテクチャのレイアウトを示す回路図である。
【図3】図3は、従来技術に係る代表的な読み出し又は書き込み時の波形図である。
【図4】図4は、従来技術に係る代表的なセンスアンプの回路図である。
【図5】図5は、従来技術に係る折返し線アーキテクチャのレイアウトを示す平面図である。 図5Aは、従来技術に係る折返し線アーキテクチャのレイアウトを示す回路図である。
【図6】この発明に係るメモリシステムのブロック図である。
【図7】図7は、開放ディジット線アレイにおいて、面積6f2を有するメモリセルをこの発明の一実施例のレイアウトで示す回路図である。
【図8】図8は、折返しアーキテクチャディジット線アレイにおいて、面積6f2を有するメモリセルをこの発明の一実施例のレイアウトで示す回路図である。
【図9】図9は、折返しディジット線アレイにおいて、面積6f2を有し、相補メモリセル同士が近接して配置されていないメモリセルをこの発明の一実施例のレイアウトで示す回路図である。
【図10】図10は、この発明の一実施例の読み出し又は書き込み時の波形図である。
Claims (84)
- 複数のメモリセルを備える折返しディジット線DRAMメモリアレイの駆動方法において、各メモリセルは平面視で面積6F2を有し、
第1メモリセルに第1ビットを記憶するステップと、
第2メモリセルに前記第1ビットと相補的な第2ビットを記憶し、前記第1ビットと第2ビットにより1つのデータビットを形成するステップと
を有するメモリアレイの駆動方法。 - 請求項1記載のメモリアレイの駆動方法において、
前記データビットが、前記第1メモリセルと前記第2メモリセルとの間の差電圧を感知することにより読み出される
メモリアレイの駆動方法。 - 請求項2記載のメモリアレイの駆動方法において、
前記差電圧を感知するステップは、さらに、
前記第1メモリセルのキャパシタに蓄積されている電荷を、前記キャパシタと第1ディジット線とで共有するステップと、
前記第2メモリセルのキャパシタに蓄積されている電荷を、前記キャパシタと第2ディジット線とで共有するステップと、
前記第1ディジット線と前記第2ディジット線との間の前記差電圧をセンスアンプで比較するステップと
を有するメモリアレイの駆動方法。 - 請求項3記載のメモリアレイの駆動方法において、さらに、
前記第1メモリセルの前記キャパシタに電荷を再蓄積するステップと、
前記第2メモリセルの前記キャパシタに電荷を再蓄積するステップと
を有するメモリアレイの駆動方法。 - 請求項4記載のメモリアレイの駆動方法において、前記第1メモリセルの前記キャパシタが、前記第1ビットを表す特定のレベルに電荷を再蓄積する
メモリアレイの駆動方法。 - 請求項4記載のメモリアレイの駆動方法において、前記第2メモリセルの前記キャパシタが、前記第2ビットを表す特定のレベルに電荷を再蓄積する
メモリアレイの駆動方法。 - 複数のメモリセルを備える開放ディジット線DRAMメモリアレイの駆動方法において、各メモリセルは平面視で面積6F2を有し、
第1メモリセルに第1ビットを記憶するステップと、
第2メモリセルに前記第1ビットと相補的な第2ビットを記憶し、前記第1ビットと第2ビットにより1つのデータビットを形成するステップと
を有するメモリアレイの駆動方法。 - 請求項7記載のメモリアレイの駆動方法において、
前記データビットが、前記第1メモリセルと前記第2メモリセルとの間の差電圧を感知されることにより読み出される
メモリアレイの駆動方法。 - 請求項8記載のメモリアレイの駆動方法において、
前記差電圧を感知するステップは、さらに、
前記第1メモリセルのキャパシタに蓄積されている電荷を、前記キャパシタと第1ディジット線とで共有するステップと、
前記第2メモリセルのキャパシタに蓄積されている電荷を、前記キャパシタと第2ディジット線とで共有するステップと、
前記第1ディジット線と前記第2ディジット線との間の前記差電圧をセンスアンプで比較するステップと
を有するメモリアレイの駆動方法。 - 請求項9記載のメモリアレイの駆動方法において、さらに、
前記第1メモリセルの前記キャパシタに電荷を再蓄積するステップと、
前記第2メモリセルの前記キャパシタに電荷を再蓄積するステップと
を有するメモリアレイの駆動方法。 - 請求項10記載のメモリアレイの駆動方法において、前記第1メモリセルの前記キャパシタが、前記第1ビットを表す特定のレベルに電荷を再蓄積する
メモリアレイの駆動方法。 - 請求項10記載のメモリアレイの駆動方法において、前記第2メモリセルの前記キャパシタが、前記第2ビットを表す特定のレベルに電荷を再蓄積する
メモリアレイの駆動方法。 - 折返しディジット線アーキテクチャで配列された多数のメモリセルをメモリアレイとして備えるDRAMメモリデバイスの駆動方法において、各メモリセルは平面視で面積6F2を有し、
第1メモリセルに電荷を蓄積するステップと、
前記第1メモリセルに関連付けられた第2メモリセルに相補電荷を蓄え、前記第1メモリセルの電荷と、前記第2メモリセルの相補電荷とで、単一のデータビットを形成するステップと
を有するメモリデバイスの駆動方法。 - 請求項13記載のメモリデバイスの駆動方法において、
前記第1メモリセルに蓄えられた電荷が論理状態1を表し、前記第2メモリセルに蓄えられた相補電荷が論理状態0を表す
メモリデバイスの駆動方法。 - 請求項13記載のメモリデバイスの駆動方法において、
前記第1メモリセルに蓄えられた電荷が論理状態0を表し、前記第2メモリセルに蓄えられた相補電荷が論理状態1を表す
メモリデバイスの駆動方法。 - 請求項13記載のメモリデバイスの駆動方法において、さらに、
前記第1及び前記第2メモリセルに蓄積されているデータビットを読み出すステップを有する
メモリデバイスの駆動方法。 - 請求項16記載のメモリデバイスの駆動方法において、前記データビットを読み出すステップでは、さらに、
第1ディジット線を特定のレベルに予め充電するステップと、
第2ディジット線を前記第1のディジット線と同一の特定のレベルに予め充電するステップと、
前記第1メモリセルのキャパシタに蓄積されている電荷を、前記キャパシタと前記第1ディジット線とで共有するステップと、
前記第2メモリセルのキャパシタに蓄えられている電荷を、前記キャパシタと前記第2ディジット線とで共有するステップと、
前記第1ディジット線の電圧と前記第2ディジット線の電圧とを比較して前記データビットの値を決めるステップと
を有するメモリデバイスの駆動方法。 - 請求項17記載のメモリデバイスの駆動方法において、さらに、
前記第1メモリセルに電荷を再蓄積するステップと、
前記第2メモリセルに電荷を再蓄積するステップと
を有するメモリデバイスの駆動方法。 - 開放ディジット線アーキテクチャで配列された多数のメモリセルをメモリアレイとして備えるDRAMメモリデバイスの駆動方法において、各メモリセルは平面視で面積6F2を有し、
第1メモリセルに電荷を蓄積するステップと、
前記第1メモリセルに関連付けられた第2メモリセルに相補電荷を蓄え、前記第1メモリセルの電荷と、前記第2メモリセルの相補電荷とで、単一のデータビットを形成するステップと
を有するメモリデバイスの駆動方法。 - 請求項19記載のメモリデバイスの駆動方法において、
前記第1メモリセルに蓄積された電荷が論理状態1を表し、前記第2メモリセルに蓄えられた相補電荷が論理状態0を表す
メモリデバイスの駆動方法。 - 請求項19記載のメモリデバイスの駆動方法において、
前記第1メモリセルに蓄積された電荷が論理状態0を表し、前記第2メモリセルに蓄積された相補電荷が論理状態1を表す
メモリデバイスの駆動方法。 - 請求項19記載のメモリデバイスの駆動方法において、さらに、
前記第1及び前記第2メモリセルに蓄積されているデータビットを読み出すステップ
を有するメモリデバイスの駆動方法。 - 請求項22記載のメモリデバイスの駆動方法において、前記データビットを読み出すステップでは、さらに、
第1ディジット線を特定のレベルに予め充電するステップと、
第2ディジット線を前記第1のディジット線と同一の特定のレベルに予め充電するステップと、
前記第1メモリセルのキャパシタに蓄積されている電荷を、前記キャパシタと前記第1ディジット線とで共有するステップと、
前記第2メモリセルのキャパシタに蓄積されている電荷を、前記キャパシタと前記第2ディジット線とで共有するステップと、
前記第1ディジット線の電圧と前記第2ディジット線の電圧とを比較して前記データビットの値を決めるステップと
を有するメモリデバイスの駆動方法。 - 請求項23記載のメモリデバイスの駆動方法において、さらに、
前記第1メモリセルに電荷を再蓄積するステップと、
前記第2メモリセルに電荷を再蓄積するステップと
を有するメモリデバイスの駆動方法。 - 折返しディジット線アーキテクチャで配列された複数のメモリセルからなるメモリアレイを備えるDRMAメモリデバイスの前記メモリセルのリフレッシュ方法において、各メモリセルは平面視で面積6F2を有し、
第1メモリセルに第1ビットを記憶するステップと、
第1メモリセルに関連付けられた第2メモリセルに相補第2ビットを記憶し、前記第1ビットと前記相補第2ビットで1つのデータビットを形成するステップと、
前記第1メモリセルの前記第1ビットと前記第2メモリセルの前記第2ビットとの差電圧をセンスアンプで比較して前記データビットを読み出すステップと、
前記第1メモリセルの前記第1ビットを特定の電圧レベルに再記憶するステップと、
前記第2メモリセルの前記第2ビットを特定の電圧レベルに再記憶するステップと
を有するメモリセルのリフレッシュ方法。 - 請求項25記載のメモリセルのリフレッシュ方法において、前記差電圧を比較するステップでは、さらに、
第1及び第2ディジット線を特定の電圧に予め充電するステップと、
前記第1メモリセルの前記第1ビットの電荷を前記第1ディジット線に共有させるステップと、
前記第2メモリセルの前記第2ビットの電荷を前記第2ディジット線に共有させるステップと、
前記第1ディジット線と前記第2ディジット線との間の前記差電圧を比較するステップと
を有するメモリセルのリフレッシュ方法。 - 請求項25記載のメモリセルのリフレッシュ方法において、
前記第1データビットは、論理状態1を表す電荷であり、前記第2データビットは、論理状態0を表す電荷である
メモリセルのリフレッシュ方法。 - 請求項25記載のメモリセルのリフレッシュ方法において、
前記第1データビットは、論理状態0を表す電荷であり、前記第2データビットは、論理状態1を表す電荷である
メモリセルのリフレッシュ方法。 - 開放ディジット線アーキテクチャで配列された複数のメモリセルからなるメモリアレイを備えるDRAMメモリデバイスの前記メモリセルのリフレッシュ方法において、各メモリセルは平面視で面積6F2を有し、
第1メモリセルに第1ビットを記憶するステップと、
第1メモリセルに関連付けられた第2メモリセルに相補第2ビットを記憶し、前記第1ビットと前記相補第2ビットで1つのデータビットを形成するステップと、
前記第1メモリセルの前記第1ビットと前記第2メモリセルの前記第2ビットとの差電圧をセンスアンプで比較して前記データビットを読み出すステップと、
前記第1メモリセルの前記第1ビットを特定の電圧レベルに再記憶するステップと、
前記第2メモリセルの前記第2ビットを特定の電圧レベルに再記憶するステップと
を有するメモリセルのリフレッシュ方法。 - 請求項29記載のメモリセルのリフレッシュ方法において、前記差電圧を比較するステップでは、さらに、
第1及び第2ディジット線を特定の電圧に予め充電するステップと、
前記第1メモリセルの前記第1ビットの電荷を前記第1ディジット線に共有させるステップと、
前記第2メモリセルの前記第2ビットの電荷を前記第2ディジット線に共有させるステップと、
前記第1ディジット線と前記第2ディジット線との間の前記差電圧を比較するステップと
を有するメモリセルのリフレッシュ方法。 - 請求項29記載のメモリセルのリフレッシュ方法において、
前記第1データビットは、論理状態1を表す電荷であり、前記第2データビットは、論理状態0を表す電荷である
メモリセルのリフレッシュ方法。 - 請求項29記載のメモリセルのリフレッシュ方法において、
前記第1データビットは、論理状態0を表す電荷であり、前記第2データビットは、論理状態1を表す電荷である
メモリセルのリフレッシュ方法。 - 複数のメモリセルからなる折返しアーキテクチャメモリアレイを備えるDRAMメモリデバイスにおいて、各メモリセルは平面視で面積6F2を有し、
データビットを記憶するために互いに関連付けられたメモリセル対を複数有し、前記メモリセル対の各々は、
第1ビットを記憶する第1メモリセルと、
前記第1ビットと相補関係にあって、前記第1ビットと1つのデータビットを形成する前記第2ビットを記憶する第2メモリセルと、
前記メモリセルを読み出すための複数のセンスアンプを有し、
各センスアンプは、前記メモリセル対に接続され、前記第1メモリセルの前記第1ビットと前記第2メモリセルの前記第2ビットとの間の電圧を比較して前記データビットを読み出す
DRAMメモリデバイス。 - 請求項33記載のDRAMメモリデバイスにおいて、
各センスアンプは、前記第1ビットと前記第2ビットを、読み出されたデータビットに基づき特定の電圧レベルに再記憶する
DRAMメモリデバイス。 - 請求項33記載のDRAMメモリデバイスにおいて、さらに
メモリ動作を制御するための論理制御回路を有し、この論理制御回路は、データビットを読み出すために、前記メモリセル対を構成する前記第1及び第2メモリセルに接続されたワード線を駆動する
DRAMメモリデバイス。 - 請求項35記載のDRAMメモリデバイスにおいて、さらに
前記メモリセルを前記センスアンプへ接続するための複数のディジット線
を有するDRAMメモリデバイス。 - 請求項36記載のDRAMメモリデバイスにおいて、
前記論理制御回路は、前記第1及び第2メモリセルのデータビットを読み出す前に、前記第1メモリセルに接続された前記ディジット線と前記第2メモリセルに接続された前記ディジット線を特定の電圧レベルに平衡させる
DRAMメモリデバイス。 - 複数のメモリセルからなる開放アーキテクチャメモリアレイを備えるDRAMメモリデバイスにおいて、各メモリセルは平面視で面積6F2を有し、
データビットを記憶するために互いに関連付けられたメモリセル対を複数有し、前記メモリセル対の各々は、
第1ビットを記憶する第1メモリセルと、
前記第1ビットと相補関係にあって、前記第1ビットと1つのデータビットを形成する前記第2ビットを記憶する第2メモリセルと、
前記メモリセルを読み出すための複数のセンスアンプを有し、
各センスアンプは、前記メモリセル対に接続され、前記第1メモリセルの前記第1ビットと前記第2メモリセルの前記第2ビットとの間の電圧を比較して前記データビットを読み出す
DRAMメモリデバイス。 - 請求項38記載のDRAMメモリデバイスにおいて、
各センスアンプは、前記第1ビットと前記第2ビットを、読み出されたデータビットに基づき特定の電圧レベルに再記憶する
DRAMメモリデバイス。 - 請求項38記載のDRAMメモリデバイスにおいて、さらに
メモリ動作を制御するための論理制御回路を有し、この論理制御回路は、データビットを読み出すために、前記メモリセル対を構成する前記第1及び第2メモリセルに接続されたワード線を駆動する
DRAMメモリデバイス。 - 請求項40記載のDRAMメモリデバイスにおいて、さらに
前記メモリセルを前記センスアンプへ接続するための複数のディジット線
を有するDRAMメモリデバイス。 - 請求項41記載のDRAMメモリデバイスにおいて、
前記論理制御回路は、前記第1及び第2メモリセルのデータビットを読み出す前に、前記第1メモリセルに接続された前記ディジット線と前記第2メモリセルに接続された前記ディジット線を特定の電圧レベルに平衡させる
DRAMメモリデバイス。 - DRAMメモリデバイスにおいて、
折返しディジット線アーキテクチャで配列された複数のメモリセルを備え、各メモリセルは面積6F2を有するメモリアレイと、
各メモリセルは、他の1つのメモリセルと互いに関連付けられ、各メモリセル対は、1つのデータビットを形成する相補ビットを記憶し、
前記メモリセル対に接続され、メモリセルを読み出しかつリフレッシュする複数のセンスアンプと、
メモリ動作を制御する論理制御回路とを備え、
前記論理制御回路は、前記メモリセル対に接続されたワード線を選択的に駆動し、前記メモリセル対に接続されたセンスアンプが、前記メモリセル対に記憶されている前記データビットを読み出しかつリフレッシュする
DRAMメモリデバイス。 - 請求項43記載のDRAMメモリデバイスにおいて、
前記メモリセル対の各メモリセルが隣接して配置されている
DRAMメモリデバイス。 - 請求項43記載のDRAMメモリデバイスにおいて、
前記メモリセル対の各メモリセルが隣接して配置されていない
DRAMメモリデバイス。 - 請求項43記載のDRAMメモリデバイスにおいて、
前記メモリセル対の各々は、ディジット線対によってセンスアンプに接続されている
DRAMメモリデバイス。 - 請求項46記載のDRAMメモリデバイスにおいて、
前記論理制御回路は、前記ディジット線に接続された前記メモリセルに対して読み出し動作及びリフレッシュ動作を実行する前に、前記ディジット線対を平衡させる
DRAMメモリデバイス。 - DRAMメモリデバイスにおいて、
折返しディジット線アーキテクチャで配列された複数のメモリセルを備え、各メモリセルは面積6F2を有するメモリアレイと、
各メモリセルは、他の1つのメモリセルと互いに関連付けられ、各メモリセル対は、1つのデータビットを形成する相補ビットを記憶し、
前記メモリセル対に接続され、メモリセルを読み出しかつリフレッシュする複数のセンスアンプと、
メモリ動作を制御する論理制御回路とを備え、
前記論理制御回路は、前記メモリセル対に接続されたワード線を選択的に駆動し、前記メモリセル対に接続されたセンスアンプが、前記メモリセル対に記憶されている前記データビットを読み出しかつリフレッシュする
DRAMメモリデバイス。 - 請求項48記載のDRAMメモリデバイスにおいて、
前記メモリセル対の各々は、ディジット線対によってセンスアンプに接続されている
DRAMメモリデバイス。 - 請求項49記載のDRAMメモリデバイスにおいて、
前記論理制御回路は、前記ディジット線に接続された前記メモリセルに対して読み出し動作及びリフレッシュ動作を実行する前に、前記ディジット線対を平衡させる
DRAMメモリデバイス。 - メモリシステムにおいて、
外部命令を供給するプロセッサとDRAMメモリデバイスとを有し、
前記DRAMメモリデバイスは、
折返しディジット線アーキテクチャで配列された複数のメモリセルを備えるメモリアレイを含み、
各メモリセルは平面視で面積6f2を有し、他の1つのメモリセルと互いに関連付けられ、関連付けられている各メモリセル対は、1つのデータビットを形成する相補ビットを記憶し、
前記メモリセル対に前記相補ビット間の電圧を比較するために接続され、各メモリセル対のデータビットを読み出すセンスアンプと、
前記プロセッサからの外部命令を受け、データビットを読み出すために各メモリセルに接続されたワード線を選択的に駆動するようにメモリ動作を制御する論理制御回路と
を備えるメモリシステム。 - 請求項51記載のメモリシステムは、さらに
前記メモリセル対の各々に接続される一対のディジット線を有し、
前記一対のディジット線において、一方のディジット線は、メモリセルの一方とセンスアンプとの間に接続され、他方のディジット線は、メモリセルの他方と前記センスアンプとの間に接続される
メモリシステム。 - 請求項52記載のメモリシステムにおいて、
前記論理制御回路は、読み出し動作の前に各ディジット線対を平衡させる
ことを特徴とするメモリシステム。 - 請求項51記載のメモリシステムにおいて、
前記メモリセル対の一方のメモリセルはビット1を記憶し、前記メモリセル対の他方のメモリセルはビット0を記憶する
メモリシステム。 - 請求項51記載のメモリシステムにおいて、
前記センスアンプは、読み出し動作の後に、各メモリセルのビットを特定の電圧まで再記憶する
メモリシステム。 - 請求項55記載のメモリシステムにおいて、
前記論理制御回路は、各メモリセルが特定の電圧レベルまで再記憶されるまで前記各ワード線を保持する
メモリシステム。 - メモリシステムにおいて、
外部命令を供給するプロセッサとDRAMメモリデバイスとを有し、
前記DRAMメモリデバイスは、
開放ディジット線アーキテクチャで配列された複数のメモリセルを備えるメモリアレイを含み、
各メモリセルは平面視で面積6f2を有し、他の1つのメモリセルと関連付けられ、関連付けられている各メモリセル対は、1つのデータビットを形成する相補ビットを記憶し、
前記メモリセル対に前記相補ビット間の電圧を比較するために接続され、各メモリセル対のデータビットを読み出すセンスアンプと、
前記プロセッサからの外部命令を受け、データビットを読み出すために各メモリセルに接続されたワード線を選択的に同時に駆動するようにメモリ動作を制御する論理制御回路と
を備えるメモリシステム。 - 請求項57記載のメモリシステムは、さらに
前記メモリセル対の各々に接続されている一対のディジット線を有し、
前記一対のディジット線において、一方のディジット線は、メモリセルの一方とそのメモリセルのセンスアンプとの間に接続され、他方のディジット線は、メモリセルの他方と前記センスアンプとの間に接続される
メモリシステム。 - 請求項58記載のメモリシステムにおいて、
前記論理制御回路は、読み出し動作の前に各ディジット線対を平衡させる
ことを特徴とするメモリシステム。 - 請求項57記載のメモリシステムにおいて、
前記メモリセル対の一方のメモリセルはビット1を記憶し、前記メモリセル対の他方のメモリセルはビット0を記憶する
メモリシステム。 - 請求項57記載のメモリシステムにおいて、
前記センスアンプは、読み出し動作の後に、各メモリセルのビットを特定の電圧まで再記憶する
メモリシステム。 - 請求項61記載のメモリシステムにおいて、
前記論理制御回路は、各メモリセルが特定の電圧レベルまで再記憶されるまで前記各ワード線を保持する
メモリシステム。 - 複数のメモリセルを備える折返しディジット線DRAMメモリアレイの駆動方法において、各メモリセルは8F2未満の面積を有し、
第1メモリセルに第1ビットを記憶するステップと、
第2メモリセルに前記第1ビットと相補的な第2ビットを記憶し、前記第1ビットと第2ビットにより1つのデータビットを形成するステップと
を有するメモリアレイの駆動方法。 - 請求項63記載のメモリアレイの駆動方法において、
前記データビットが、前記第1メモリセルと前記第2メモリセルとの間の差電圧を感知することにより読み出される
メモリアレイの駆動方法。 - 請求項64記載のメモリアレイの駆動方法において、
前記差電圧を感知するステップは、さらに、
前記第1メモリセルのキャパシタに蓄積されている電荷を、前記キャパシタと第1ディジット線とで共有するステップと、
前記第2メモリセルのキャパシタに蓄積されている電荷を、前記キャパシタと第2ディジット線とで共有するステップと、
前記第1ディジット線と前記第2ディジット線との間の前記差電圧をセンスアンプで比較するステップと
を有するメモリアレイの駆動方法。 - 請求項65記載のメモリアレイの駆動方法において、さらに、
前記第1メモリセルの前記キャパシタに電荷を再蓄積するステップと、
前記第2メモリセルの前記キャパシタに電荷を再蓄積するステップと
を有するメモリアレイの駆動方法。 - 請求項66記載のメモリアレイの駆動方法において、前記第1メモリセルの前記キャパシタが、前記第1ビットを表す特定のレベルに再充電される
メモリアレイの駆動方法。 - 請求項66記載のメモリアレイの駆動方法において、前記第2メモリセルの前記キャパシタが、前記第2ビットを表す特定のレベルに再充電される
メモリアレイの駆動方法。 - 複数のメモリセルを備える開放ディジット線DRAMメモリアレイの駆動方法において、各メモリセルは8F2未満の面積を有し、
第1メモリセルに第1ビットを記憶するステップと、
第2メモリセルに前記第1ビットと相補的な第2ビットを記憶し、前記第1ビットと第2ビットにより1つのデータビットを形成するステップと
を有するメモリアレイの駆動方法。 - 請求項69記載のメモリアレイの駆動方法において、
前記データビットが、前記第1メモリセルと前記第2メモリセルとの間の差電圧を感知することにより読み出される
メモリアレイの駆動方法。 - 請求項70記載のメモリアレイの駆動方法において、
前記差電圧を感知するステップは、さらに、
前記第1メモリセルのキャパシタに蓄積されている電荷を、前記キャパシタと第1ディジット線とで共有するステップと、
前記第2メモリセルのキャパシタに蓄積されている電荷を、前記キャパシタと第2ディジット線とで共有するステップと、
前記第1ディジット線と前記第2ディジット線との間の前記差電圧をセンスアンプで比較するステップと
を有するメモリアレイの駆動方法。 - 請求項71記載のメモリアレイの駆動方法において、さらに、
前記第1メモリセルの前記キャパシタに電荷を再蓄積するステップと、
前記第2メモリセルの前記キャパシタに電荷を再蓄積するステップと
を有するメモリアレイの駆動方法。 - 請求項72記載のメモリアレイの駆動方法において、前記第1メモリセルの前記キャパシタが、前記第1ビットを表す特定のレベルに再充電される
メモリアレイの駆動方法。 - 請求項72記載のメモリアレイの駆動方法において、前記第2メモリセルの前記キャパシタが、前記第2ビットを表す特定のレベルに再充電される
メモリアレイの駆動方法。 - 複数のメモリセルからなる折返しアーキテクチャメモリアレイを備えるDRAMメモリデバイスにおいて、各メモリセル8F2未満の面積を有し、
データビットを記憶するために互いに関連付けられているメモリセル対を複数有し、前記メモリセル対の各々は、
第1ビットを記憶する第1メモリセルと、
前記第1ビットと相補関係にあって、前記第1ビットと1つのデータビットを形成する前記第2ビットを記憶する第2メモリセルと、
前記メモリセルを読み出すための複数のセンスアンプを有し、
各センスアンプは、前記メモリセル対に接続され、前記第1メモリセルの前記第1ビットと前記第2メモリセルの前記第2ビットとの間の電圧を比較して前記データビットを読み出す
DRAMメモリデバイス。 - 請求項75記載のDRAMメモリデバイスにおいて、
各センスアンプは、前記第1ビットと前記第2ビットを、読み出されたデータビットに基づき特定の電圧レベルに再記憶する
DRAMメモリデバイス。 - 請求項75記載のDRAMメモリデバイスにおいて、さらに
メモリ動作を制御するための論理制御回路を有し、この論理制御回路は、データビットを読み出すために、前記メモリセル対を構成する前記第1及び第2メモリセルに接続されたそれぞれのワード線を駆動する
DRAMメモリデバイス。 - 請求項77記載のDRAMメモリデバイスにおいて、さらに
前記メモリセルを前記センスアンプへ接続するための複数のディジット線
を有するDRAMメモリデバイス。 - 請求項78記載のDRAMメモリデバイスにおいて、
前記論理制御回路は、前記第1及び第2メモリセルのデータビットを読み出す前に、前記第1メモリセルに接続された前記ディジット線と前記第2メモリセルに接続された前記ディジット線を特定の電圧レベルに平衡させる
DRAMメモリデバイス。 - 複数のメモリセルからなる開放アーキテクチャメモリアレイを備えるDRAMメモリデバイスにおいて、各メモリセル8F2未満の面積を有し、
データビットを記憶するために互いに関連付けられているメモリセル対を複数有し、前記メモリセル対の各々は、
第1ビットを記憶する第1メモリセルと、
前記第1ビットと相補関係にあって、前記第1ビットと1つのデータビットを形成する前記第2ビットを記憶する第2メモリセルと、
前記メモリセルを読み出すための複数のセンスアンプを有し、
各センスアンプは、前記メモリセル対に接続され、前記第1メモリセルの前記第1ビットと前記第2メモリセルの前記第2ビットとの間の電圧を比較して前記データビットを読み出す
DRAMメモリデバイス。 - 請求項80記載のDRAMメモリデバイスにおいて、
各センスアンプは、前記第1ビットと前記第2ビットを、読み出されたデータビットに基づき特定の電圧レベルに再記憶する
DRAMメモリデバイス。 - 請求項80記載のDRAMメモリデバイスにおいて、さらに
メモリ動作を制御するための論理制御回路を有し、この論理制御回路は、データビットを読み出すために、前記メモリセル対を構成する前記第1及び第2メモリセルに接続されたそれぞれのワード線を同時に駆動する
DRAMメモリデバイス。 - 請求項82記載のDRAMメモリデバイスにおいて、さらに
前記メモリセルを前記センスアンプへ接続するための複数のディジット線
を有するDRAMメモリデバイス。 - 請求項83記載のDRAMメモリデバイスにおいて、
前記論理制御回路は、前記第1及び第2メモリセルのデータビットを読み出す前に、前記第1メモリセルに接続された前記ディジット線と前記第2メモリセルに接続された前記ディジット線を特定の電圧レベルに平衡させる
DRAMメモリデバイス。
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