JP2007052856A - Semiconductor device and its sense amplifier operating method - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a sense amplifier operating method as to a semiconductor device equipped with the sense amplifier, which forms a different amplification voltage level by specially changing over a power source voltage to be supplied to the sense amplifier, and to provide the semiconductor device equipped with such sense amplifier. <P>SOLUTION: A power source voltage changeover circuit for changing over the power supply voltage supplied to the sense amplifier is provided to supply a first voltage level for amplifying the information of a memory cell as the power source voltage of the sense amplifier and a second voltage level which has a voltage amplitude larger than that of the first voltage level, becoming a writing voltage to the memory cell before a precharge operation. Deterioration of a device performance due to a high voltage can be prevented since occurrence of noise at the amplification is reduced by supplying the power source voltage in two steps and also an impressed period at the second voltage level becomes short. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明はセンスアンプを備えた半導体装置に関し、特にセンスアンプに供給される電源電圧を切り換えることで異なる増幅電圧レベルとするセンスアンプの動作方法、及びそのセンスアンプを備えた半導体装置に関する。   The present invention relates to a semiconductor device including a sense amplifier, and more particularly to a method of operating a sense amplifier having different amplification voltage levels by switching a power supply voltage supplied to the sense amplifier, and a semiconductor device including the sense amplifier.

最近の半導体装置はますます高集積化、高速化が要求されている。このため半導体プロセスは微細化されるとともに、これらの半導体装置の動作電圧も低電圧化されている。ダイナミックランダムメモリ(以下、DRAMと称する)においても、プロセスの微細化とともにその動作電圧は低下してきている。   Recent semiconductor devices are increasingly required to have higher integration and higher speed. For this reason, the semiconductor process is miniaturized and the operating voltage of these semiconductor devices is also lowered. Even in a dynamic random memory (hereinafter referred to as DRAM), the operating voltage has been reduced with the miniaturization of the process.

DRAMにおける動作電圧の低下、特にセンスアンプ回路の動作電圧低下はメモリセルへの書き込み電荷量の減少となり、メモリセルのリフレッシュ特性の確保、動作マージンの確保が困難になってきている。従来方式のセンスアンプ部回路を図5に示す。図5には、ビット線対と、センスアンプ回路と、プリチャージ回路を示す。   A decrease in the operating voltage in the DRAM, particularly a decrease in the operating voltage of the sense amplifier circuit, decreases the amount of charge written into the memory cell, making it difficult to ensure the refresh characteristics and the operating margin of the memory cell. A conventional sense amplifier circuit is shown in FIG. FIG. 5 shows a bit line pair, a sense amplifier circuit, and a precharge circuit.

センスアンプ回路は、トランジスタQ1、Q3からなる第1インバータ回路と、トランジスタQ2、Q4からなる第2インバータ回路から構成されたフリップフロップ回路と、このフリップフロップ回路に高電圧VHを供給するトランジスタQ14及び低電圧VLを供給するトランジスタQ15から構成される。第1インバータ回路は、ビット線BLBを入力としビット線BLTを出力とする。第2インバータ回路は、ビット線BLTを入力としビット線BLBを出力とする。センスアンプ活性化信号(SAがハイレベル、SABがローレベル)により、フリップフロップ回路には高電圧VH、低電圧VLが供給される。ビット線対(BLT、BLB)のメモリセルの微小信号を、高電圧VH及び低電圧VLレベルに増幅する。   The sense amplifier circuit includes a flip-flop circuit composed of a first inverter circuit composed of transistors Q1 and Q3, a second inverter circuit composed of transistors Q2 and Q4, a transistor Q14 for supplying a high voltage VH to the flip-flop circuit, and The transistor Q15 supplies the low voltage VL. The first inverter circuit inputs the bit line BLB and outputs the bit line BLT. The second inverter circuit inputs the bit line BLT and outputs the bit line BLB. A high voltage VH and a low voltage VL are supplied to the flip-flop circuit by a sense amplifier activation signal (SA is high level and SAB is low level). A minute signal of the memory cell of the bit line pair (BLT, BLB) is amplified to the high voltage VH and low voltage VL levels.

プリチャージ回路はトランジスタQ5,Q6及びQ7により構成される。プリチャージ信号PREにより、トランジスタ5はオン状態となりビット線対を同一電位にバランスする。さらにトランジスタQ6,Q7がオンすることでビット線対を基準電圧VREFにバランスさせる。   The precharge circuit includes transistors Q5, Q6 and Q7. The precharge signal PRE turns on the transistor 5 to balance the bit line pairs at the same potential. Further, the transistors Q6 and Q7 are turned on to balance the bit line pair with the reference voltage VREF.

このような図5に示す従来方式のセンスアンプ回路動作において、センスアンプ増幅レベルを高電圧化しようとする場合に、急激な電圧増幅によるノイズが発生するという問題がある。さらに最近の半導体プロセスの微細化に伴い、高電圧がセンスアンプ活性時間中印加されることから、MOSのデバイス特性の劣化を引き起こすという新しい問題が発生することがわかった。本願発明者は、このように高電圧印加の時間が長いことから、微細化されたデバイスの特性劣化する問題を見出し、本願発明に至ったものである。   In such a conventional sense amplifier circuit operation shown in FIG. 5, there is a problem that noise due to abrupt voltage amplification occurs when the sense amplifier amplification level is increased. Furthermore, it has been found that with the recent miniaturization of semiconductor processes, a high voltage is applied during the sense amplifier active time, which causes a new problem of causing deterioration of MOS device characteristics. The inventor of the present application has found the problem that the characteristics of the miniaturized device deteriorate due to the long application time of the high voltage, and has reached the present invention.

従来方式のセンスアンプ回路動作における急激な電圧増幅によるノイズが発生するという問題に対しては下記の先行文献がある。特許文献1(特開平10−334681)には不揮発性半導体記憶装置において、センスアンプ活性化初期には低電流駆動能力で、その後高電流駆動能力で動作させる2段階方式でセンスアンプを活性化させることでセンスアンプの急激な電圧増幅によるノイズ発生を防止している。特許文献2(特開2001−126484)にはセンスアンプ活性化初期には高電圧で増幅し、センスアンプの増幅完了前には低電圧で動作させることでオーバードライブを制御する技術が開示されている。   There are the following prior documents for the problem that noise is generated due to abrupt voltage amplification in the operation of the sense amplifier circuit of the conventional system. In Patent Document 1 (Japanese Patent Laid-Open No. 10-334681), in a nonvolatile semiconductor memory device, a sense amplifier is activated by a two-stage method in which the sense amplifier is activated with a low current driving capability at an early stage of activation and then with a high current driving capability. In this way, noise generation due to rapid voltage amplification of the sense amplifier is prevented. Patent Document 2 (Japanese Patent Laid-Open No. 2001-126484) discloses a technique for controlling overdrive by amplifying at a high voltage at the initial stage of activation of the sense amplifier and operating at a low voltage before the completion of amplification of the sense amplifier. Yes.

これらの文献においてはセンスアンプがメモリセルの情報を増幅する時点の増幅能力を制御することでノイズの発生、過剰なオーバードライブ電圧を防止している。しかし、高電圧がセンスアンプ活性時間中印加されることから、MOSのデバイス特性の劣化を引き起こすという新しい問題に対する認識がなく、これらの問題については記載されていない。   In these documents, generation of noise and excessive overdrive voltage are prevented by controlling the amplification capability when the sense amplifier amplifies the information in the memory cell. However, since a high voltage is applied during the active period of the sense amplifier, there is no recognition of new problems that cause deterioration of MOS device characteristics, and these problems are not described.

特開平10−334681号公報Japanese Patent Laid-Open No. 10-334682 特開2001−126484号公報JP 2001-126484 A

上記したように、半導体装置の動作電圧が低電圧化され、メモリセルに蓄積される電荷量が減少することからメモリセルに書き込む電圧レベルは出来るだけ高電圧が望ましい。しかし、メモリセルに書き込む電圧レベルを高電圧とした場合には、高電圧がセンスアンプ活性時間中印加されることから、MOSのデバイス特性の劣化を引き起こすという問題がある。   As described above, since the operating voltage of the semiconductor device is lowered and the amount of charge stored in the memory cell is reduced, the voltage level written to the memory cell is preferably as high as possible. However, when the voltage level written in the memory cell is set to a high voltage, the high voltage is applied during the sense amplifier activation time, which causes a problem of deteriorating the device characteristics of the MOS.

本発明の課題は,上記した問題に鑑み、信頼性の高いセンスアンプの動作方法及びこのセンスアンプを備えた半導体装置を提供することにある。本願のセンスアンプの動作方法は、センスアンプを駆動する電源電圧を2段階とする。センスアンプの電源電圧としてメモリセルの情報を増幅する第一電圧レベルと、プリチャージ動作前にメモリセルへの書き込み電圧となる第二電圧レベルとを供給する。高電圧である第二電圧レベルの印加される期間が短くなることから、高電圧によるデバイス特性の劣化が防止できる。この構成とすることで信頼性の高いセンスアンプの動作方法及びこのセンスアンプを備えた半導体装置が提供することが出来る。   In view of the above problems, an object of the present invention is to provide a highly reliable sense amplifier operation method and a semiconductor device including the sense amplifier. In the operation method of the sense amplifier of the present application, the power supply voltage for driving the sense amplifier has two stages. A first voltage level for amplifying the information in the memory cell as a power supply voltage for the sense amplifier and a second voltage level to be a write voltage to the memory cell before the precharge operation are supplied. Since the period during which the second voltage level, which is a high voltage, is applied is shortened, deterioration of device characteristics due to the high voltage can be prevented. With this configuration, a highly reliable sense amplifier operation method and a semiconductor device including the sense amplifier can be provided.

本発明は上記した課題を解決するため、基本的に下記に記載される技術を採用するものである。またその技術趣旨を逸脱しない範囲で種々変更できる応用技術も、本願に含まれることは言うまでもない。   In order to solve the above-described problems, the present invention basically employs the techniques described below. Needless to say, application techniques that can be variously changed without departing from the technical scope of the present invention are also included in the present application.

本発明のセンスアンプ動作方法は、センスアンプの増幅する電圧レベルを2段階とし、最初に第一電圧レベルの増幅によりメモリセルからのデータを読み出し、次に前記第一電圧レベルよりも電圧振幅の大きな第二電圧レベルの増幅によりメモリセルへの書き込みを行うことを特徴とする。   In the sense amplifier operating method of the present invention, the voltage level to be amplified by the sense amplifier is set to two stages, the data is first read from the memory cell by amplification of the first voltage level, and then the voltage amplitude is higher than that of the first voltage level. Writing to the memory cell is performed by amplification of a large second voltage level.

本発明のセンスアンプ動作方法における前記第一電圧レベルの増幅は、センスアンプ活性化信号により行われることを特徴とする。   In the sense amplifier operation method of the present invention, the amplification of the first voltage level is performed by a sense amplifier activation signal.

本発明のセンスアンプ動作方法における前記第二電圧レベルの増幅は、プリチャージ信号の入力によりプリチャージ動作前に行われることを特徴とする。   The amplification of the second voltage level in the sense amplifier operation method of the present invention is performed before a precharge operation by input of a precharge signal.

本発明の半導体装置は、高電位節点と低電位節点の間に接続され、ビット線対のデータを増幅するフリップフロップと、前記高電位節点に接続された高電圧電源切換制御回路とを備えたセンスアンプは、増幅する電圧レベルを2段階とし、最初に第一電圧レベルの増幅によりメモリセルからのデータを読み出し、次に前記第一電圧レベルよりも電圧振幅の大きな第二電圧レベルの増幅によりメモリセルへの書き込みを行うことを特徴とする。   A semiconductor device of the present invention includes a flip-flop that is connected between a high potential node and a low potential node and amplifies data of a bit line pair, and a high voltage power supply switching control circuit that is connected to the high potential node. The sense amplifier has two voltage levels to be amplified, first reads data from the memory cell by amplification of the first voltage level, and then by amplification of the second voltage level having a larger voltage amplitude than the first voltage level. Writing to the memory cell is performed.

本発明の半導体装置における前記第一電圧レベルの増幅は、センスアンプ活性化信号により行われることを特徴とする。   The amplification of the first voltage level in the semiconductor device of the present invention is performed by a sense amplifier activation signal.

本発明の半導体装置における前記第二電圧レベルの増幅は、プリチャージ信号の入力によりプリチャージ動作前に行われることを特徴とする。   The amplification of the second voltage level in the semiconductor device of the present invention is performed before a precharge operation by inputting a precharge signal.

本発明の半導体装置における前記センスアンプは、前記低電位節点に接続された低電圧電源切換制御回路をさらに備えたことを特徴とする。   The sense amplifier in the semiconductor device of the present invention further includes a low voltage power supply switching control circuit connected to the low potential node.

本発明の半導体装置は、高電位節点と低電位節点の間に接続され、ビット線対のデータを増幅するフリップフロップと、前記低電位節点に接続された低電圧電源切換制御回路とを備えたセンスアンプは、増幅する電圧レベルを2段階とし、最初に第一電圧レベルの増幅によりメモリセルからのデータを読み出し、次に前記第一電圧レベルよりも電圧振幅の大きな第二電圧レベルの増幅によりメモリセルへの書き込みを行うことを特徴とする。   A semiconductor device of the present invention includes a flip-flop that is connected between a high potential node and a low potential node and amplifies data of a bit line pair, and a low voltage power supply switching control circuit that is connected to the low potential node. The sense amplifier has two voltage levels to be amplified, first reads data from the memory cell by amplification of the first voltage level, and then by amplification of the second voltage level having a larger voltage amplitude than the first voltage level. Writing to the memory cell is performed.

本発明の半導体装置における前記第一電圧レベルの増幅は、センスアンプ活性化信号により行われることを特徴とする。   The amplification of the first voltage level in the semiconductor device of the present invention is performed by a sense amplifier activation signal.

本発明の半導体装置における前記第二電圧レベルの増幅は、プリチャージ信号の入力によりプリチャージ動作前に行われることを特徴とする。   The amplification of the second voltage level in the semiconductor device of the present invention is performed before a precharge operation by inputting a precharge signal.

本願のセンスアンプの動作方法は、センスアンプを駆動する電源電圧を2段階とする。センスアンプの電源電圧としてメモリセルの情報を増幅する第一電圧レベルと、プリチャージ動作前にメモリセルへの書き込み電圧となる第二電圧レベルとを供給する。第一電圧レベルより大きな電圧振幅である第二電圧レベルの印加される期間が短くなることから、高電圧によるデバイス特性の劣化が防止できる効果が得られる。   In the operation method of the sense amplifier of the present application, the power supply voltage for driving the sense amplifier has two stages. A first voltage level for amplifying the information in the memory cell as a power supply voltage for the sense amplifier and a second voltage level to be a write voltage to the memory cell before the precharge operation are supplied. Since the period during which the second voltage level having a larger voltage amplitude than the first voltage level is applied is shortened, an effect of preventing deterioration of device characteristics due to a high voltage can be obtained.

本発明の半導体装置について、図面を参照して説明する。   A semiconductor device of the present invention will be described with reference to the drawings.

実施例1として、図1、図2を用いて説明する。図1は、センスアンプ部の回路図、図2はそのタイミングチャート図である。図1に示すセンスアンプ部回路は、ビット線対と、センスアンプ回路と、プリチャージ回路から構成される。センスアンプ回路は、フリップフロップ部と高電圧電源供給部と、低電圧電源供給部からなる。   A first embodiment will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a circuit diagram of the sense amplifier section, and FIG. 2 is a timing chart thereof. The sense amplifier circuit shown in FIG. 1 includes a bit line pair, a sense amplifier circuit, and a precharge circuit. The sense amplifier circuit includes a flip-flop unit, a high voltage power supply unit, and a low voltage power supply unit.

フリップフロップ部は高電位節点VPと低電位節点VNとの間にトランジスタQ1、Q3からなる第1インバータ回路と、トランジスタQ2、Q4からなる第2インバータ回路から構成される。第1インバータ回路は、ビット線BLBを入力としビット線BLTを出力とする。第2インバータ回路は、ビット線BLTを入力としビット線BLBを出力とする。   The flip-flop unit includes a first inverter circuit composed of transistors Q1 and Q3 and a second inverter circuit composed of transistors Q2 and Q4 between a high potential node VP and a low potential node VN. The first inverter circuit inputs the bit line BLB and outputs the bit line BLT. The second inverter circuit inputs the bit line BLT and outputs the bit line BLB.

高電圧電源供給部はフリップフロップの高電位節点VPに高電圧VH1/VH2を供給するトランジスタQ8/Q9と、高電圧電源切換回路1から構成される。高電圧電源切換回路1はセンスアンプ活性化信号SAと、ゼロプリチャージ信号PRE0とが入力され、高電位節点VPに高電圧VH1を接続する第1高電圧切換信号SAP1及び高電圧VH2を接続する第2高電圧切換信号SAP2を出力する。第1高電圧切換信号SAP1が活性化されるとトランジスタQ8がオンし、高電位節点VPに高電圧VH1が供給される。第2高電圧切換信号SAP2が活性化されるとトランジスタQ9がオンし、高電位節点VPに高電圧VH2が供給される。ここで高電圧VH2は高電圧VH1よりも高い電圧である。   The high voltage power supply unit includes transistors Q8 / Q9 for supplying high voltage VH1 / VH2 to the high potential node VP of the flip-flop and the high voltage power supply switching circuit 1. The high voltage power supply switching circuit 1 receives the sense amplifier activation signal SA and the zero precharge signal PRE0, and connects the first high voltage switching signal SAP1 and the high voltage VH2 that connect the high voltage VH1 to the high potential node VP. The second high voltage switching signal SAP2 is output. When the first high voltage switching signal SAP1 is activated, the transistor Q8 is turned on, and the high voltage VH1 is supplied to the high potential node VP. When the second high voltage switching signal SAP2 is activated, the transistor Q9 is turned on, and the high voltage VH2 is supplied to the high potential node VP. Here, the high voltage VH2 is higher than the high voltage VH1.

低電圧電源供給部はフリップフロップの低電位節点VNに低電圧VL1/VL2を供給するトランジスタQ10/Q11と、低電圧電源切換回路2から構成される。低電圧電源切換回路2はセンスアンプ活性化信号SAと、ゼロプリチャージ信号PRE0とが入力され、低電位節点VNに低電圧VL1を接続する第1低電圧切換信号SAN1及び低電圧VL2を接続する第2低電圧切換信号SAN2を出力する。第1低電圧切換信号SAN1が活性化されるとトランジスタQ10がオンし、低電位節点VNに低電圧VL1が供給される。第2低電圧切換信号SAN2が活性化されるとトランジスタQ11がオンし、低電位節点VNに低電圧VL2が供給される。ここで低電圧VL2は低電圧VL1よりも低い電圧である。   The low voltage power supply unit includes transistors Q10 / Q11 for supplying the low voltage VL1 / VL2 to the low potential node VN of the flip-flop, and the low voltage power supply switching circuit 2. The low voltage power supply switching circuit 2 receives the sense amplifier activation signal SA and the zero precharge signal PRE0, and connects the first low voltage switching signal SAN1 and the low voltage VL2 that connect the low voltage VL1 to the low potential node VN. The second low voltage switching signal SAN2 is output. When the first low voltage switching signal SAN1 is activated, the transistor Q10 is turned on, and the low voltage VL1 is supplied to the low potential node VN. When the second low voltage switching signal SAN2 is activated, the transistor Q11 is turned on, and the low voltage VL2 is supplied to the low potential node VN. Here, the low voltage VL2 is a voltage lower than the low voltage VL1.

プリチャージ回路はトランジスタQ5,Q6、Q7とプリチャージ制御回路3から構成される。プリチャージ制御回路3はプリチャージ信号PREが入力され、第1プリチャージ信号PRE1とゼロプリチャージ信号PRE0を出力する。ゼロプリチャージ信号PRE0は、高電圧電源切換回路1及び低電圧電源切換回路2に入力されフリップフロップへの電源供給を制御する。第1プリチャージ信号PRE1はビット線をプリチャージするトランジスタQ5,Q6,Q7のゲートへ出力される。   The precharge circuit includes transistors Q5, Q6, Q7 and a precharge control circuit 3. The precharge control circuit 3 receives the precharge signal PRE and outputs a first precharge signal PRE1 and a zero precharge signal PRE0. The zero precharge signal PRE0 is input to the high voltage power supply switching circuit 1 and the low voltage power supply switching circuit 2 to control power supply to the flip-flop. The first precharge signal PRE1 is output to the gates of the transistors Q5, Q6, Q7 that precharge the bit line.

トランジスタQ5はビット線対(BLT、BLB)間に接続され、そのゲートには第1プリチャージ信号PRE1が入力される。トランジスタQ6はビット線BLTと、基準電圧VREFとの間に接続され、そのゲートには第1プリチャージ信号PRE1が入力される。トランジスタQ7はビット線BLBと、基準電圧VREFとの間に接続され、そのゲートには第1プリチャージ信号PRE1が入力される。第1プリチャージ信号PRE1により、トランジスタQ5はオン状態となりビット線対(BLT,BLB)を同一電位にバランスし、さらにトランジスタQ6,Q7もオンすることでビット線対を基準電圧VREFに充電し、バランスさせる。   The transistor Q5 is connected between the bit line pair (BLT, BLB), and the first precharge signal PRE1 is input to the gate thereof. The transistor Q6 is connected between the bit line BLT and the reference voltage VREF, and the first precharge signal PRE1 is input to its gate. The transistor Q7 is connected between the bit line BLB and the reference voltage VREF, and the first precharge signal PRE1 is input to its gate. The first precharge signal PRE1 turns on the transistor Q5 to balance the bit line pair (BLT, BLB) at the same potential, and further turns on the transistors Q6, Q7 to charge the bit line pair to the reference voltage VREF. Balance.

次に図2のタイミングチャートを参照して、センスアンプ部の動作を説明する。図示してない選択されたメモリセルのワード線が活性化され、センスアンプを活性化するセンスアンプ活性化信号SAが時刻T0で活性化される。センスアンプ活性化信号SAにより高電圧電源切換制御回路1から第1高電圧切換信号SAP1、低電圧電源切換制御回路2から第1低電圧切換信号SAN1が出力される。第1高電圧切換信号SAP1によりトランジスタQ8がオンし、フリップフロップの高電位節点VPに高電圧VH1が供給される。第1低電圧切換信号SAN1によりトランジスタQ10がオンし、フリップフロップの低電位節点VNに低電圧VL1が供給される。これによりビット線対(BLT、BLB)は、VH1及びVL1の第一の電圧レベルに増幅される。このように最初のセンスアンプによる増幅はセンスアンプ活性化信号SAにより行われる。メモリセルの情報は、この第一の電圧レベルに増幅され、データアンプ回路に出力される。   Next, the operation of the sense amplifier unit will be described with reference to the timing chart of FIG. A word line of a selected memory cell (not shown) is activated, and a sense amplifier activation signal SA for activating the sense amplifier is activated at time T0. In response to the sense amplifier activation signal SA, the high voltage power supply switching control circuit 1 outputs the first high voltage switching signal SAP1, and the low voltage power supply switching control circuit 2 outputs the first low voltage switching signal SAN1. The transistor Q8 is turned on by the first high voltage switching signal SAP1, and the high voltage VH1 is supplied to the high potential node VP of the flip-flop. The transistor Q10 is turned on by the first low voltage switching signal SAN1, and the low voltage VL1 is supplied to the low potential node VN of the flip-flop. As a result, the bit line pair (BLT, BLB) is amplified to the first voltage level of VH1 and VL1. Thus, the first amplification by the sense amplifier is performed by the sense amplifier activation signal SA. The information in the memory cell is amplified to this first voltage level and output to the data amplifier circuit.

プリチャージを活性化するプリチャージ信号PREが時刻T1で活性化されると、プリチャージ制御回路3からのゼロプリチャージ信号PRE0が出力される。この信号により、第1高電圧切換信号SAP1及び第1低電圧切換信号SAN1は非活性化され、第2高電圧切換信号SAP2及び第2低電圧切換信号SAN2が活性化される。フリップフロップの高電位節点VPに高電圧VH2、フリップフロップの低電位節点VNに低電圧VL2が供給される。ビット線対(BLT、BLB)はVH1及びVL1の第一の電圧レベルから、VH2及びVL2の第二の電圧レベルに二段階で増幅される。この時点においてはメモリセルアレイの選択されたワード線(不図示)は活性化されているために、VH2又はVL2の第二の電圧レベルがメモリセルに書き込まれる。この第一の電圧レベルから、第二の電圧レベルへの電源切換えのタイミングはプリチャージ制御回路により制御される。   When the precharge signal PRE that activates the precharge is activated at time T1, the zero precharge signal PRE0 from the precharge control circuit 3 is output. By this signal, the first high voltage switching signal SAP1 and the first low voltage switching signal SAN1 are deactivated, and the second high voltage switching signal SAP2 and the second low voltage switching signal SAN2 are activated. A high voltage VH2 is supplied to the high potential node VP of the flip-flop, and a low voltage VL2 is supplied to the low potential node VN of the flip-flop. The bit line pair (BLT, BLB) is amplified in two stages from a first voltage level of VH1 and VL1 to a second voltage level of VH2 and VL2. At this time, since the selected word line (not shown) of the memory cell array is activated, the second voltage level of VH2 or VL2 is written into the memory cell. The timing of switching the power supply from the first voltage level to the second voltage level is controlled by a precharge control circuit.

ここで、第二の電圧レベルの高電圧VH2は、第一の電圧レベルの高電圧VH1よりも高い電圧であり、第二の電圧レベルの低電圧VL2は、第一の電圧レベルの低電圧VL1よりも低い電圧である。そのため、センスアンプは最初に高電圧VH1と低電圧VL1の電圧振幅での増幅動作を行い、メモリセルのデータを読み出す。その後プリチャージ信号PREにより電圧振幅の大きな高電圧VH2と低電圧VL2での増幅動作を行うともに、メモリセルへ大きな電圧振幅を有する電圧で書き込みを行うものである。ここで、高電圧VH1,VH2はセンスアンプの高電位節点VPに供給される電源電圧であり、低電圧VL1,VL2はセンスアンプの低電位節点VNに供給される電源電圧である。したがって高電圧、低電圧とは、センスアンプの増幅動作を行う高位及び低位電圧であり、その電圧としては絶対的な電圧ではなく、相対的な電圧を意味するものである。   Here, the high voltage VH2 at the second voltage level is higher than the high voltage VH1 at the first voltage level, and the low voltage VL2 at the second voltage level is the low voltage VL1 at the first voltage level. Is a lower voltage. Therefore, the sense amplifier first performs an amplification operation with the voltage amplitudes of the high voltage VH1 and the low voltage VL1, and reads the data in the memory cell. Thereafter, the precharge signal PRE performs an amplifying operation with the high voltage VH2 and the low voltage VL2 having a large voltage amplitude, and writing into the memory cell with a voltage having a large voltage amplitude. Here, the high voltages VH1 and VH2 are power supply voltages supplied to the high potential node VP of the sense amplifier, and the low voltages VL1 and VL2 are power supply voltages supplied to the low potential node VN of the sense amplifier. Therefore, the high voltage and the low voltage are high and low voltages for performing the amplification operation of the sense amplifier, and the voltages are not absolute voltages but mean relative voltages.

メモリセルのワード線が非活性化された後、プリチャージ制御回路は時刻T2になるとゼロプリチャージ信号PRE0を非活性化、第1プリチャージ信号PRE1を活性化させる。ゼロプリチャージ信号PRE0の非活性化により第2高電圧切換信号SAP2及び第2低電圧切換信号SAN2が非活性化され、フリップフロップの高電位節点VPへの高電圧VH2、低電位節点VNへの低電圧VL2の供給が停止される。第1プリチャージ信号PRE1の活性化によりトランジスタQ5,Q6,Q7がオンすることで、ビット線対(BLT、BLB)は 基準電圧VREFにプリチャージされる。このようにプリチャージのタイミングはプリチャージ制御回路により制御される。   After the word line of the memory cell is deactivated, the precharge control circuit deactivates the zero precharge signal PRE0 and activates the first precharge signal PRE1 at time T2. The second high voltage switching signal SAP2 and the second low voltage switching signal SAN2 are deactivated by deactivation of the zero precharge signal PRE0, and the high voltage VH2 to the high potential node VP and the low potential node VN of the flip-flop are deactivated. The supply of the low voltage VL2 is stopped. The transistors Q5, Q6, and Q7 are turned on by the activation of the first precharge signal PRE1, so that the bit line pair (BLT, BLB) is precharged to the reference voltage VREF. Thus, the precharge timing is controlled by the precharge control circuit.

本実施例のセンスアンプの動作方法は、最初のVH1及びVL1の第一の電圧レベルから、VH2及びVL2の第二の電圧レベルに二段階で増幅される。センスアンプの増幅を2段階化し、DRAMのデータ保持に必要な電荷量確保の為の電圧レベルを最小限の電圧ストレス印加時間で設定することが可能になる。この動作方法とすることで急激な電圧増幅がなく、センスアンプ増幅時のノイズを低減できる。また短期間のみ第二の電圧レベルを印加することで、メモリセルへの書き込み電圧は大きくできメモリセルの電荷量を確保するとともに、高電圧ストレス印加時間を最小限することでMOSデバイスの特性劣化を防止できる。メモリセルの電荷量を確保するとともに、デバイス特性の劣化を防止できるセンスアンプの動作方法及びこれらのセンスアンプを備えた高信頼性の半導体装置が得られる。   The operation method of the sense amplifier according to the present embodiment is amplified in two stages from the first voltage level of the first VH1 and VL1 to the second voltage level of VH2 and VL2. The amplification of the sense amplifier can be performed in two stages, and the voltage level for securing the amount of charge necessary for data retention in the DRAM can be set with the minimum voltage stress application time. By using this operation method, there is no rapid voltage amplification, and noise during amplification of the sense amplifier can be reduced. Also, by applying the second voltage level only for a short period, the write voltage to the memory cell can be increased, and the charge amount of the memory cell can be ensured, and the characteristics of the MOS device can be degraded by minimizing the high voltage stress application time. Can be prevented. It is possible to obtain a sense amplifier operation method capable of ensuring the charge amount of the memory cell and preventing deterioration of device characteristics, and a highly reliable semiconductor device including these sense amplifiers.

本発明の実施例2について、図3を用いて説明する。図3には本実施例2に係るセンスアンプ部回路図を示す。第1の実施例においては、センスアンプのフリップフロップへの電源の2段階切り換えを高電位側、低電位側の両方で実施としていたが、本実施例では高電位側のみ2段階切換を実施する動作方法である。実施例1のセンスアンプ部回路と比較すると低電圧電源供給部のみが異なり、他の構成素子は実施例1と同じ構成、動作であることから同じ符号とし、その詳細説明は省略する。   A second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 3 shows a circuit diagram of the sense amplifier section according to the second embodiment. In the first embodiment, the two-stage switching of the power source to the flip-flop of the sense amplifier is performed on both the high potential side and the low potential side, but in this embodiment, the two-stage switching is performed only on the high potential side. It is an operation method. Compared with the sense amplifier unit circuit of the first embodiment, only the low-voltage power supply unit is different, and the other constituent elements have the same configuration and operation as those of the first embodiment.

図3に示すセンスアンプ部回路は、ビット線対と、センスアンプ回路と、プリチャージ回路から構成される。センスアンプ回路は、フリップフロップ部と高電圧電源供給部と、低電圧電源供給部からなる。本実施例の低電圧電源供給部は低電圧電源制御回路を有しないで、低電位節点VNに低電圧VLを供給するトランジスタQ12により構成される。トランジスタQ12は、ドレインにはフリップフロップの低電位節点VN、ソースには低電圧VL、ゲートにはセンスアンプ活性化信号SAがそれぞれ接続されている。ここで低電圧VLはフリップフロップが動作する低電圧であればよく、実施例1の低電圧VL1及びVL2と同じ電圧であってもよく、異なる電圧であってもよい。   The sense amplifier circuit shown in FIG. 3 includes a bit line pair, a sense amplifier circuit, and a precharge circuit. The sense amplifier circuit includes a flip-flop unit, a high voltage power supply unit, and a low voltage power supply unit. The low voltage power supply unit of the present embodiment does not have a low voltage power supply control circuit, but includes a transistor Q12 that supplies a low voltage VL to the low potential node VN. The transistor Q12 has a drain connected to the low potential node VN of the flip-flop, a source connected to the low voltage VL, and a gate connected to the sense amplifier activation signal SA. Here, the low voltage VL may be a low voltage at which the flip-flop operates. The low voltage VL may be the same voltage as the low voltages VL1 and VL2 of the first embodiment, or may be a different voltage.

次に図2のタイミングチャートを流用して、センスアンプ部の動作を説明する。選択されたメモリセルのワード線(不図示)は活性化されている。センスアンプを活性化するセンスアンプ活性化信号SAが時刻T0で活性化される。センスアンプ活性化信号SAにより、高電圧電源切換制御回路1から第1高電圧切換信号SAP1が出力される。第1高電圧切換信号SAP1によりトランジスタQ8がオンし、フリップフロップの高電位節点VPに高電圧VH1が供給される。低電圧電源供給部においては、センスアンプ活性化信号SAが直接トランジスタQ12のゲートに入力され、トランジスタQ12はオンする。フリップフロップの低電位節点VNに低電圧VLが供給される。これによりビット線対(BLT、BLB)は、高電圧VH1及び低電圧VLの第三の電圧レベルに増幅される。このように最初のセンスアンプによる増幅はセンスアンプ活性化信号SAにより行われる。   Next, the operation of the sense amplifier unit will be described with reference to the timing chart of FIG. A word line (not shown) of the selected memory cell is activated. A sense amplifier activation signal SA for activating the sense amplifier is activated at time T0. In response to the sense amplifier activation signal SA, the high voltage power supply switching control circuit 1 outputs the first high voltage switching signal SAP1. The transistor Q8 is turned on by the first high voltage switching signal SAP1, and the high voltage VH1 is supplied to the high potential node VP of the flip-flop. In the low voltage power supply unit, the sense amplifier activation signal SA is directly input to the gate of the transistor Q12, and the transistor Q12 is turned on. A low voltage VL is supplied to the low potential node VN of the flip-flop. As a result, the bit line pair (BLT, BLB) is amplified to the third voltage level of the high voltage VH1 and the low voltage VL. Thus, the first amplification by the sense amplifier is performed by the sense amplifier activation signal SA.

プリチャージを活性化するプリチャージ信号PREが時刻T1で活性化されると、プリチャージ制御回路3からのゼロプリチャージ信号PRE0が出力される。この信号により、第1高電圧切換信号SAP1は非活性化され、第2高電圧切換信号SAP2が活性化される。フリップフロップの高電位節点VPに供給される電圧は高電圧VH1から高電圧VH2に切り換えられる。ここでの高電圧VH2は高電圧VH1よりも高い電圧である。このように電源切換えのタイミングはプリチャージ制御回路により制御される。   When the precharge signal PRE that activates the precharge is activated at time T1, the zero precharge signal PRE0 from the precharge control circuit 3 is output. By this signal, the first high voltage switching signal SAP1 is deactivated and the second high voltage switching signal SAP2 is activated. The voltage supplied to the high potential node VP of the flip-flop is switched from the high voltage VH1 to the high voltage VH2. Here, the high voltage VH2 is higher than the high voltage VH1. As described above, the timing of power supply switching is controlled by the precharge control circuit.

低電圧電源供給部はセンスアンプ活性化信号SAにより制御されることから低電位VLが、そのまま低電位節点VNには低電圧VLが供給される。ビット線対(BLT、BLB)は、高電圧VH1及び低電圧VLの第三の電圧レベルから、高電圧VH2及び低電圧VLの第四の電圧レベルの二段階で増幅される。この時点においてはメモリセルアレイの選択されたワード線(不図示)は活性化されているために、高電圧VH2及び低電圧VLの第四の電圧レベルがメモリセルに書き込まれる。図2のタイミングチャートにおいて、時刻T1から時刻T2における低電位側の電圧切換が行われない。   Since the low voltage power supply unit is controlled by the sense amplifier activation signal SA, the low potential VL is supplied to the low potential node VN as it is, and the low voltage VL is supplied as it is. The bit line pair (BLT, BLB) is amplified in two stages from the third voltage level of the high voltage VH1 and the low voltage VL to the fourth voltage level of the high voltage VH2 and the low voltage VL. Since the selected word line (not shown) of the memory cell array is activated at this time, the fourth voltage levels of the high voltage VH2 and the low voltage VL are written into the memory cell. In the timing chart of FIG. 2, voltage switching on the low potential side from time T1 to time T2 is not performed.

メモリセルのワード線が非活性化される。その後センスアンプ活性化信号SAが非活性化されるとともに、プリチャージ制御回路は時刻T2になるとゼロプリチャージ信号PRE0を非活性化、第1プリチャージ信号PRE1を活性化させる。ゼロプリチャージ信号PRE0の非活性化により第2高電圧切換信号SAP2が非活性化され、フリップフロップの高電位節点VPへの高電圧VH2の供給が停止される。またセンスアンプ活性化信号SAの非活性化により、フリップフロップの低電位節点VNへの低電圧VLの供給が停止される。第1プリチャージ信号PRE1の活性化によりトランジスタQ5,Q6,Q7がオンすることで、ビット線対(BLT、BLB)は 基準電圧VREFにプリチャージされる。このようにプリチャージのタイミングはプリチャージ制御回路により制御される。   The word line of the memory cell is deactivated. Thereafter, the sense amplifier activation signal SA is deactivated, and the precharge control circuit deactivates the zero precharge signal PRE0 and activates the first precharge signal PRE1 at time T2. The second high voltage switching signal SAP2 is deactivated by deactivation of the zero precharge signal PRE0, and the supply of the high voltage VH2 to the high potential node VP of the flip-flop is stopped. Further, the inactivation of the sense amplifier activation signal SA stops the supply of the low voltage VL to the low potential node VN of the flip-flop. The transistors Q5, Q6, and Q7 are turned on by the activation of the first precharge signal PRE1, so that the bit line pair (BLT, BLB) is precharged to the reference voltage VREF. Thus, the precharge timing is controlled by the precharge control circuit.

本実施例のセンスアンプの動作方法は、最初の高電圧VH1及び低電圧VLの第三の電圧レベルから、高電圧VH2及び低電圧VLの第四の電圧レベルに二段階で増幅される。センスアンプの増幅を2段階化し、DRAMのデータ保持に必要な電荷量確保の為の電圧レベルを最小限の電圧ストレス印加時間で設定することが可能になる。この動作方法とすることで急激な電圧増幅を行わないためセンスアンプ増幅時のノイズを低減できる。また短期間のみ高電圧VH2の電圧レベルを印加することで、メモリセルへの書き込み電圧は大きくできメモリセルの電荷量を確保するとともに、高電圧ストレス印加時間を最小限することでMOSデバイスの特性劣化を防止できる。メモリセルの電荷量を確保するとともに、デバイス特性の劣化を防止できるセンスアンプの動作方法及びこれらのセンスアンプを備えた高信頼性の半導体装置が得られる。   The operation method of the sense amplifier of the present embodiment is amplified in two steps from the first voltage level of the high voltage VH1 and the low voltage VL to the fourth voltage level of the high voltage VH2 and the low voltage VL. The amplification of the sense amplifier can be performed in two stages, and the voltage level for securing the amount of charge necessary for data retention in the DRAM can be set with the minimum voltage stress application time. By adopting this operation method, since abrupt voltage amplification is not performed, noise during amplification of the sense amplifier can be reduced. Also, by applying the voltage level of the high voltage VH2 only for a short period of time, the write voltage to the memory cell can be increased, and the charge amount of the memory cell is ensured, and the high voltage stress application time is minimized to minimize the characteristics of the MOS device. Deterioration can be prevented. It is possible to obtain a sense amplifier operation method capable of ensuring the charge amount of the memory cell and preventing deterioration of device characteristics, and a highly reliable semiconductor device including these sense amplifiers.

本発明の実施例3について、図4を用いて説明する。図4には本実施例3に係るセンスアンプ部回路図を示す。第1の実施例においては、センスアンプのフリップフロップへの電源の2段階切り換えを高電位側、低電位側の両方で実施としていたが、本実施例では低電位側のみ2段階切換を実施する動作方法である。実施例1のセンスアンプ部回路と比較すると高電圧電源供給部のみが異なり、他の構成素子は実施例1と同じ構成、動作であることから同じ符号とし、その詳細説明は省略する。   A third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 4 shows a circuit diagram of a sense amplifier section according to the third embodiment. In the first embodiment, the two-stage switching of the power supply to the flip-flop of the sense amplifier is performed on both the high potential side and the low potential side. However, in this embodiment, the two-stage switching is performed only on the low potential side. It is an operation method. Compared with the sense amplifier unit circuit of the first embodiment, only the high-voltage power supply unit is different, and the other components are the same in configuration and operation as those in the first embodiment.

図4に示すセンスアンプ部回路は、ビット線対と、センスアンプ回路と、プリチャージ回路から構成される。センスアンプ回路は、フリップフロップと高電圧電源供給部と、低電圧電源供給部からなる。本実施例の高電圧電源供給部は高電圧電源制御回路1を有しないで、高電位節点VPに高電圧VHを供給するトランジスタQ13により構成される。トランジスタQ13は、ドレインにはフリップフロップの高電位節点VP、ソースには高電圧VH、ゲートには反転センスアンプ活性化信号SABがそれぞれ接続されている。ここで高電圧VHはフリップフロップが動作する高電圧であればよく、実施例1の高電圧VH1又はVH2と同じ電圧であってもよく、異なる電圧であってもよい。   The sense amplifier circuit shown in FIG. 4 includes a bit line pair, a sense amplifier circuit, and a precharge circuit. The sense amplifier circuit includes a flip-flop, a high voltage power supply unit, and a low voltage power supply unit. The high voltage power supply unit of the present embodiment does not include the high voltage power supply control circuit 1 but includes a transistor Q13 that supplies the high voltage VH to the high potential node VP. The transistor Q13 has a drain connected to the high potential node VP of the flip-flop, a source connected to the high voltage VH, and a gate connected to the inverted sense amplifier activation signal SAB. Here, the high voltage VH only needs to be a high voltage at which the flip-flop operates. The high voltage VH may be the same voltage as the high voltage VH1 or VH2 of the first embodiment, or may be a different voltage.

さらに図2のタイミングチャートを流用して、センスアンプ部の動作を説明する。選択されたメモリセルのワード線(不図示)は活性化されている。センスアンプを活性化するセンスアンプ活性化信号SAが時刻T0で活性化される。センスアンプ活性化信号SAにより、低電圧電源切換制御回路2から第1低電圧切換信号SAN1が出力される。第1低電圧切換信号SAN1によりトランジスタQ10がオンし、フリップフロップの低電位節点VNに低電圧VL1が供給される。高電圧電源供給部においては、反転センスアンプ活性化信号SABが直接トランジスタQ13のゲートに入力され、トランジスタQ13はオンする。フリップフロップの高電位節点VPに高電圧VHが供給される。これによりビット線対(BLT、BLB)は、高電圧VH及び低電圧VL1の第五の電圧レベルに増幅される。このように最初のセンスアンプによる増幅はセンスアンプ活性化信号SAにより行われる。   Further, the operation of the sense amplifier unit will be described with reference to the timing chart of FIG. A word line (not shown) of the selected memory cell is activated. A sense amplifier activation signal SA for activating the sense amplifier is activated at time T0. A first low voltage switching signal SAN1 is output from the low voltage power supply switching control circuit 2 in response to the sense amplifier activation signal SA. The transistor Q10 is turned on by the first low voltage switching signal SAN1, and the low voltage VL1 is supplied to the low potential node VN of the flip-flop. In the high voltage power supply unit, the inverted sense amplifier activation signal SAB is directly input to the gate of the transistor Q13, and the transistor Q13 is turned on. A high voltage VH is supplied to the high potential node VP of the flip-flop. As a result, the bit line pair (BLT, BLB) is amplified to the fifth voltage level of the high voltage VH and the low voltage VL1. Thus, the first amplification by the sense amplifier is performed by the sense amplifier activation signal SA.

プリチャージを活性化するプリチャージ信号PREが時刻T1で活性化されると、プリチャージ制御回路3からのゼロプリチャージ信号PRE0が出力される。この信号により、第1低電圧切換信号SAN1は非活性化され、第2低電圧切換信号SAN2が活性化される。フリップフロップの低電位節点VNに供給される電圧は低電圧VL1から低電圧VL2に切り換えられる。このように電源切換えのタイミングはプリチャージ制御回路により制御される。   When the precharge signal PRE that activates the precharge is activated at time T1, the zero precharge signal PRE0 from the precharge control circuit 3 is output. By this signal, the first low voltage switching signal SAN1 is deactivated and the second low voltage switching signal SAN2 is activated. The voltage supplied to the low potential node VN of the flip-flop is switched from the low voltage VL1 to the low voltage VL2. As described above, the timing of power supply switching is controlled by the precharge control circuit.

高電圧電源供給部は反転センスアンプ活性化信号SABにより制御されることから高電位VHが、そのまま高電位節点VPには高電圧VHが供給される。ビット線対(BLT、BLB)は、高電圧VH及び低電圧VL1の第五の電圧レベルから、高電圧VH及び低電圧VL2の第六の電圧レベルに二段階で増幅される。この時点においてはメモリセルアレイの選択されたワード線(不図示)は活性化されているために、高電圧VH及び低電圧VL2の第六の電圧レベルがメモリセルに書き込まれる。図2のタイミングチャートにおいて、時刻T1から時刻T2における高電位側の電圧切換が行われない。   Since the high voltage power supply unit is controlled by the inverted sense amplifier activation signal SAB, the high potential VH is supplied to the high potential node VP as it is. The bit line pair (BLT, BLB) is amplified in two stages from the fifth voltage level of the high voltage VH and the low voltage VL1 to the sixth voltage level of the high voltage VH and the low voltage VL2. At this time, since the selected word line (not shown) of the memory cell array is activated, the sixth voltage levels of the high voltage VH and the low voltage VL2 are written into the memory cells. In the timing chart of FIG. 2, voltage switching on the high potential side from time T1 to time T2 is not performed.

メモリセルのワード線が非活性化される。その後センスアンプ活性化信号SAが非活性化されるとともに、プリチャージ制御回路は時刻T2になるとゼロプリチャージ信号PRE0を非活性化、第1プリチャージ信号PRE1を活性化させる。ゼロプリチャージ信号PRE0の非活性化により第2低電圧切換信号SAN2が非活性化され、フリップフロップの低電位節点VNへの低電圧VL2の供給が停止される。また反転センスアンプ活性化信号SABの非活性化により、フリップフロップの高電位節点VPへの高電圧VHの供給が停止される。第1プリチャージ信号PRE1の活性化によりトランジスタQ5,Q6,Q7がオンすることで、ビット線対(BLT、BLB)は 基準電圧VREFにプリチャージされる。このようにプリチャージのタイミングはプリチャージ制御回路により制御される。   The word line of the memory cell is deactivated. Thereafter, the sense amplifier activation signal SA is deactivated, and the precharge control circuit deactivates the zero precharge signal PRE0 and activates the first precharge signal PRE1 at time T2. The deactivation of the zero precharge signal PRE0 deactivates the second low voltage switching signal SAN2, and the supply of the low voltage VL2 to the low potential node VN of the flip-flop is stopped. Further, the inactivation of the inverted sense amplifier activation signal SAB stops the supply of the high voltage VH to the high potential node VP of the flip-flop. The transistors Q5, Q6, and Q7 are turned on by the activation of the first precharge signal PRE1, so that the bit line pair (BLT, BLB) is precharged to the reference voltage VREF. Thus, the precharge timing is controlled by the precharge control circuit.

本実施例のセンスアンプの動作方法は、最初の高電圧VH及び低電圧VL1の第五の電圧レベルから、高電圧VH及び低電圧VL2の第六の電圧レベルに二段階で増幅される。センスアンプの増幅を2段階化し、DRAMのデータ保持に必要な電荷量確保の為の電圧レベルを最小限の電圧ストレス印加時間 で設定することが可能になる。この動作方法とすることで急激な電圧増幅を行わないためセンスアンプ増幅時のノイズを低減できる。また短期間のみ大きな電圧振幅(VH,VL2)の電圧レベルを印加することで、メモリセルへの書き込み電圧は大きくできメモリセルの電荷量を確保するとともに、高電圧ストレス印加時間を最小限することでMOSデバイスの特性劣化を防止できる。メモリセルの電荷量を確保するとともに、デバイス特性の劣化を防止できるセンスアンプの動作方法及びこれらのセンスアンプを備えた高信頼性の半導体装置が得られる。   The operation method of the sense amplifier of this embodiment is amplified in two stages from the first voltage level of the high voltage VH and the low voltage VL1 to the sixth voltage level of the high voltage VH and the low voltage VL2. It is possible to set the voltage level for securing the amount of charge necessary for data retention in the DRAM with a minimum voltage stress application time by making the amplification of the sense amplifier into two stages. By adopting this operation method, since abrupt voltage amplification is not performed, noise during amplification of the sense amplifier can be reduced. In addition, by applying a voltage level having a large voltage amplitude (VH, VL2) only for a short period, the write voltage to the memory cell can be increased, and the charge amount of the memory cell is ensured, and the high voltage stress application time is minimized. Therefore, it is possible to prevent the characteristic deterioration of the MOS device. It is possible to obtain a sense amplifier operation method capable of ensuring the charge amount of the memory cell and preventing deterioration of device characteristics, and a highly reliable semiconductor device including these sense amplifiers.

以上、実施例につき詳述したが、本願は前記実施例に限定されるものではない。実施例におけるセンスアンプの動作としては、メモリセルからのデータ読み出し時を説明したが、書き込み時にも同様の動作を行うことは勿論である。本発明の概念を超えない範囲で、種々変更して実施することが可能であり、これらが本願に含まれることはいうまでもない。   As mentioned above, although it explained in full detail about the Example, this application is not limited to the said Example. As the operation of the sense amplifier in the embodiment, the data read from the memory cell has been described, but it goes without saying that the same operation is performed at the time of writing. It is needless to say that various modifications can be made without departing from the concept of the present invention, and these are included in the present application.

実施例1に係るセンスアンプ部回路図である。FIG. 3 is a circuit diagram of a sense amplifier unit according to the first embodiment. 図1におけるタイミングチャートである。It is a timing chart in FIG. 実施例2に係るセンスアンプ部回路図である。6 is a circuit diagram of a sense amplifier section according to Embodiment 2. FIG. 実施例3に係るセンスアンプ部回路図である。6 is a circuit diagram of a sense amplifier section according to Embodiment 3. FIG. 従来例に係るセンスアンプ部回路図である。It is a sense amplifier part circuit diagram concerning a conventional example.

符号の説明Explanation of symbols

1 高電圧電源切換制御回路
2 低電圧電源切換制御回路
3 プリチャージ制御回路
Q1〜Q15 トランジスタ
BLT、BLB ビット線
SAP1、SAP2 高電圧切換信号
SAN1、SAN2 低電圧切換信号
SA センスアンプ活性化信号
SAB 反転センスアンプ活性化信号
PRE プリチャージ信号
VN 低電位節点
VP 高電位節点
VH,VH1,VH2 高電圧
VL,VL1,VL2 低電圧
VREF 基準電圧
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 High voltage power supply switching control circuit 2 Low voltage power supply switching control circuit 3 Precharge control circuit Q1-Q15 Transistor BLT, BLB Bit line SAP1, SAP2 High voltage switching signal SAN1, SAN2 Low voltage switching signal SA Sense amplifier activation signal SAB Inversion Sense amplifier activation signal PRE Precharge signal VN Low potential node VP High potential node VH, VH1, VH2 High voltage VL, VL1, VL2 Low voltage VREF Reference voltage

Claims (10)

センスアンプ動作方法において、センスアンプの増幅する電圧レベルを2段階とし、最初に第一電圧レベルの増幅によりメモリセルからのデータを読み出し、次に前記第一電圧レベルよりも電圧振幅の大きな第二電圧レベルの増幅によりメモリセルへの書き込みを行うことを特徴とするセンスアンプ動作方法。   In the sense amplifier operating method, the voltage level amplified by the sense amplifier is set to two stages, first the data from the memory cell is read by amplification of the first voltage level, and then the second voltage having a voltage amplitude larger than the first voltage level. A method of operating a sense amplifier, wherein writing to a memory cell is performed by amplification of a voltage level. 前記第一電圧レベルの増幅は、センスアンプ活性化信号により行われることを特徴とする請求項1記載のセンスアンプ動作方法。   2. The sense amplifier operating method according to claim 1, wherein the amplification of the first voltage level is performed by a sense amplifier activation signal. 前記第二電圧レベルの増幅は、プリチャージ信号の入力によりプリチャージ動作前に行われることを特徴とする請求項1または請求項2のいずれかに記載のセンスアンプ動作方法。   3. The sense amplifier operation method according to claim 1, wherein the amplification of the second voltage level is performed before a precharge operation by inputting a precharge signal. 半導体装置において、高電位節点と低電位節点の間に接続され、ビット線対のデータを増幅するフリップフロップと、前記高電位節点に接続された高電圧電源切換制御回路とを備えたセンスアンプは、増幅する電圧レベルを2段階とし、最初に第一電圧レベルの増幅によりメモリセルからのデータを読み出し、次に前記第一電圧レベルよりも電圧振幅の大きな第二電圧レベルの増幅によりメモリセルへの書き込みを行うことを特徴とする半導体装置。   In a semiconductor device, a sense amplifier including a flip-flop connected between a high potential node and a low potential node and amplifying data of a bit line pair, and a high voltage power supply switching control circuit connected to the high potential node The voltage level to be amplified is divided into two stages. First, data is read from the memory cell by amplification of the first voltage level, and then to the memory cell by amplification of the second voltage level having a voltage amplitude larger than the first voltage level. A semiconductor device characterized in that writing is performed. 前記第一電圧レベルの増幅は、センスアンプ活性化信号により行われることを特徴とする請求項4記載の半導体装置。   5. The semiconductor device according to claim 4, wherein the amplification of the first voltage level is performed by a sense amplifier activation signal. 前記第二電圧レベルの増幅は、プリチャージ信号の入力によりプリチャージ動作前に行われることを特徴とする請求項4または請求項5のいずれかに記載の半導体装置。   6. The semiconductor device according to claim 4, wherein the amplification of the second voltage level is performed before a precharge operation by inputting a precharge signal. 前記センスアンプは、前記低電位節点に接続された低電圧電源切換制御回路をさらに備えたことを特徴とする請求項4記載の半導体装置。   5. The semiconductor device according to claim 4, wherein the sense amplifier further includes a low voltage power supply switching control circuit connected to the low potential node. 半導体装置において、高電位節点と低電位節点の間に接続され、ビット線対のデータを増幅するフリップフロップと、前記低電位節点に接続された低電圧電源切換制御回路とを備えたセンスアンプは、増幅する電圧レベルを2段階とし、最初に第一電圧レベルの増幅によりメモリセルからのデータを読み出し、次に前記第一電圧レベルよりも電圧振幅の大きな第二電圧レベルの増幅によりメモリセルへの書き込みを行うことを特徴とする半導体装置。   In a semiconductor device, a sense amplifier including a flip-flop connected between a high potential node and a low potential node and amplifying data of a bit line pair, and a low voltage power supply switching control circuit connected to the low potential node is provided. The voltage level to be amplified is divided into two stages. First, data is read from the memory cell by amplification of the first voltage level, and then to the memory cell by amplification of the second voltage level having a voltage amplitude larger than the first voltage level. A semiconductor device characterized in that writing is performed. 前記第一電圧レベルの増幅は、センスアンプ活性化信号により行われることを特徴とする請求項8記載の半導体装置。   9. The semiconductor device according to claim 8, wherein the amplification of the first voltage level is performed by a sense amplifier activation signal. 前記第二電圧レベルの増幅は、プリチャージ信号の入力によりプリチャージ動作前に行われることを特徴とする請求項8または請求項9のいずれかに記載の半導体装置。
10. The semiconductor device according to claim 8, wherein the amplification of the second voltage level is performed before a precharge operation by inputting a precharge signal.
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