JP2008041204A - Semiconductor memory device - Google Patents

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Masahiro Yoshihara
正浩 吉原
Masaru Koyanagi
勝 小柳
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a semiconductor memory device reducing the manufacturing costs, the device size thereof and the power consumption thereof by securing a bit line sense margin while reducing the number of divided bit lines. <P>SOLUTION: The semiconductor memory device is provided with: a memory cell array having a plurality of memory cells 10 constituted of transistors and capacitors formed on a semiconductor substrate; a plurality of word lines 13; a plurality of bit lines; and a plurality of sense amplifiers for amplifying signals read from the plurality of memory cells to the bit lines, the plurality of memory cells 10 being connected to the bit lines, the plurality of bit lines being paired and having a plurality of switch circuits 15 for dividing the bit lines for each pair of bit lines 12, and having a plurality of second differential amplifying circuits 16 for amplifying signals read from the memory cells 10. Each pair of bit lines is connected to the sense amplifier 11. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、半導体記憶装置に関し、特にダイナミック・ランダム・アクセス・メモリ(DRAM)に関する。 The present invention relates to a semiconductor memory device, and more particularly to a dynamic random access memory (DRAM).

近年、DRAMにおいてもデバイスサイズの縮小化および低消費電力化が求められている。このデバイスサイズ縮小化のために、ビット線の分割数を減らすことが行われるが、ビット線の分割数を減らそうとした場合、ビット線の長さが長くなることによって、ワード線を開けて読み出されるビット線への信号電位が減少してしまう問題がある。 In recent years, DRAMs are also required to have a reduced device size and lower power consumption. In order to reduce the device size, the number of bit line divisions is reduced. However, if the number of bit line divisions is reduced, the length of the bit line becomes longer and the word line is opened. There is a problem that the signal potential to the bit line to be read decreases.

また、ビット線の分割数を減らした場合、センスアンプにビット線情報をラッチする場合に、ラッチするセンスアンプに接続された全ビット線の容量を充電するためビット線の充放電による消費電流が大きくなってしまう問題がある。 In addition, when the number of bit line divisions is reduced, when the bit line information is latched in the sense amplifier, the current consumption due to charging / discharging of the bit line is reduced because the capacity of all bit lines connected to the sense amplifier to be latched There is a problem that gets bigger.

特開2002-298592号公報JP 2002-298592 A

本発明は、ビット線の分割数を減らしながら、ビット線センスマージンを確保することでデバイスサイズを縮小し製造コストを削減するとともに、消費電力を抑制した半導体記憶装置を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a semiconductor memory device that reduces the device size and the manufacturing cost by securing the bit line sense margin while reducing the number of bit line divisions, and also reduces the power consumption. .

本発明の一実施形態においては、半導体基板上に形成されたトランジスタと容量からなるメモリセルを複数有するメモリセルアレイと、前記複数のメモリセルの制御ゲートにそれぞれ接続された複数のワード線と、複数のビット線と、複数のソース線と、前記複数のメモリセルから前記ビット線に読み出された信号を増幅する複数のセンスアンプとを有する半導体記憶装置であって、前記ビット線には複数の前記メモリセルが接続され、前記ビット線は複数を一対とし、前記一対のビット線ごとにビット線を分割する複数のスイッチ回路と前記メモリセルから読み出された信号を増幅する複数の第二差動増幅回路を有し、前記ビット線は一対ごとに前記センスアンプに接続されることを特徴とする半導体記憶装置が提供される。 In one embodiment of the present invention, a memory cell array having a plurality of memory cells made of transistors and capacitors formed on a semiconductor substrate, a plurality of word lines respectively connected to control gates of the plurality of memory cells, and a plurality of memory cells A bit line, a plurality of source lines, and a plurality of sense amplifiers for amplifying signals read from the plurality of memory cells to the bit lines, the bit lines including a plurality of sense amplifiers. A plurality of switch circuits that divide the bit line for each pair of bit lines and a plurality of second differences that amplify signals read from the memory cells; There is provided a semiconductor memory device having a dynamic amplifier circuit, wherein the bit lines are connected to the sense amplifiers in pairs.

本発明の一実施形態によれば、ビット線の分割数を減らしながら、ビット線センスマージンを確保することでデバイスサイズを縮小し製造コストを削減するとともに、消費電力を抑制した半導体記憶装置が提供される。 According to an embodiment of the present invention, a semiconductor memory device is provided in which the device size is reduced by reducing the number of bit line divisions while securing the bit line sense margin, thereby reducing the manufacturing cost and reducing the power consumption. Is done.

以下、本発明の実施例に係る半導体装置について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、実施例においては、本発明の半導体装置の例を示しており、本発明の半導体装置の製造方法は、それら実施例に限定されるわけではない。また、この説明においては、全図にわたり共通の部分には共通の符号を付す。 Hereinafter, semiconductor devices according to embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the embodiments, examples of the semiconductor device of the present invention are shown, and the manufacturing method of the semiconductor device of the present invention is not limited to these embodiments. In this description, common parts are denoted by common reference numerals throughout the drawings.

近年、通信用のルーター、データーサーバー、携帯電話のキャッシュ用記憶素子として、ランダムアクセスが高速であるダイナミック・ランダム・アクセス・メモリ(以下、DRAMという。)の需要が高まっているが、特に携帯電話用等においてはデバイスサイズの縮小化および低消費電力化が求められている。 In recent years, demand for dynamic random access memory (hereinafter referred to as DRAM), which is high-speed random access, is increasing as a cache storage element for communication routers, data servers, and mobile phones. For use, etc., reduction in device size and reduction in power consumption are required.

このデバイスサイズ縮小化のために、ビット線の分割数を減らすことが行われるが、ビット線の分割数を減らそうとした場合、ビット線の長さが長くなることによってワード線を開けて読み出されるビット線への信号電位がビット線の長さに反比例して減少してしまう。また、デバイスのシュリンクに従ってビット線間の干渉が顕著となり、この干渉によりビット線への信号電位が減少してしまい、ビット線センスマージンが劣化して歩留まり問題を引き起こす可能性がある。さらに、センスアンプにビット線情報をラッチする場合、ラッチするセンスアンプに接続された全ビット線の容量を充電するためビット線の充放電による消費電流が大きくなってしまう問題がある。 In order to reduce the device size, the number of bit line divisions is reduced. However, if the number of bit line divisions is to be reduced, the bit line length becomes longer and the word line is opened for reading. The signal potential to the bit line decreases in inverse proportion to the length of the bit line. Further, the interference between the bit lines becomes remarkable according to the shrinkage of the device, and this interference may reduce the signal potential to the bit lines, which may deteriorate the bit line sense margin and cause a yield problem. Further, when the bit line information is latched in the sense amplifier, there is a problem that current consumption due to charging / discharging of the bit line increases because the capacity of all the bit lines connected to the sense amplifier to be latched is charged.

以下、本発明の第1の実施形態に係る半導体記憶装置について説明する前に、従来の半導体記憶装置の一般的な構成について、DRAMを例にその概略構成を述べる。従来のDRAMは、行方向および列方向にマトリクス状に配置された複数のメモリセルを有し、複数の前記メモリセルを列方向に所定の単位ごとに選択状態にするn本の複数のワード線と、複数の前記メモリセルに行方向の所定の単位ごとに接続され前記ワード線により選択状態にある前記メモリセルのデータを伝達する複数のビット線とを備えるセルアレイを有する。 Before describing the semiconductor memory device according to the first embodiment of the present invention, the general configuration of a conventional semiconductor memory device will be described by taking a DRAM as an example. A conventional DRAM has a plurality of memory cells arranged in a matrix in the row direction and the column direction, and a plurality of n word lines that select the plurality of memory cells in a predetermined direction in the column direction. And a plurality of bit lines connected to the plurality of memory cells for each predetermined unit in the row direction and transmitting data of the memory cells in a selected state by the word lines.

複数のメモリセルは、1トランジスタおよび1キャパシタを有し、前記トランジスタの制御電極はn本のワード線の1本に接続され、書込み読み出し時に前記接続されたワード線から所定の電圧が提供される。また、前記トランジスタのソースはキャパシタを介してソース線に接続され、一方ドレインは複数のビット線の1本に接続される。前記ワード線により所定の電圧が印加された前記メモリセルは、セルに記憶されたデータを前記ビット線に出力することでデータの読出しを行う。 The plurality of memory cells have one transistor and one capacitor, and a control electrode of the transistor is connected to one of n word lines, and a predetermined voltage is provided from the connected word line at the time of writing and reading. . The source of the transistor is connected to a source line through a capacitor, while the drain is connected to one of the plurality of bit lines. The memory cell to which a predetermined voltage is applied by the word line reads data by outputting the data stored in the cell to the bit line.

複数のワード線はロウデコーダに接続され、前記ロウデコーダはアドレス線に接続される。複数のビット線は、センスアンプの数を減らしてデバイスサイズを縮小するために、一般的に2本ごとに1つのセンスアンプに接続される。この一つのセンスアンプに接続される2本のビット線を、以下説明上ビット線ペアという。通常ビット線ペアは複数組配置されるが、説明上m組のビット線ペアが配置されているものとして説明する。なお、一つのセンスアンプに接続されるビット線の本数は2本に制限されるわけではなく、それ以上の本数が接続されても良い。 The plurality of word lines are connected to a row decoder, and the row decoder is connected to an address line. In order to reduce the device size by reducing the number of sense amplifiers, the plurality of bit lines are generally connected to one sense amplifier every two. The two bit lines connected to this one sense amplifier are hereinafter referred to as bit line pairs for the sake of explanation. Usually, a plurality of bit line pairs are arranged, but for explanation, it is assumed that m bit line pairs are arranged. Note that the number of bit lines connected to one sense amplifier is not limited to two, and more than that may be connected.

センスアンプは、ビット線に接続されてデータ読み出しを行うと共に、書き込みデータを保持するデータラッチを兼ねる。前記センスアンプにはカラム選択を行うカラムゲートが付属し、カラムデコーダはこのカラムゲート制御を行う。この前記カラム制御により、前記センスアンプとメモリセルアレイの間では、1ページ単位でデータ転送(読み出しおよび書き込み)が行われるのに対し、前記センスアンプと外部入出力端子との間は、例えば1バイト単位でシリアルデータ転送が行われる。 The sense amplifier is connected to the bit line to read data and also serves as a data latch for holding write data. A column gate for selecting a column is attached to the sense amplifier, and a column decoder performs this column gate control. By this column control, data transfer (reading and writing) is performed in units of one page between the sense amplifier and the memory cell array, whereas, for example, 1 byte is transferred between the sense amplifier and the external input / output terminal. Serial data transfer is performed in units.

以上説明した従来のDRAMにおいては、上述したとおり、ビット線の分割数を減らそうとした場合、前記ビット線の長さが長くなることによって、ワード線を開けて読み出される前記ビット線への信号電位が前記ビット線の長さに反比例して減少してしまう。また特にデバイスサイズの縮小化が進行すると、前記各ビット線間の間隔はますます縮小し、デバイスのシュリンクに従って前記ビット線間の干渉が顕著となる。この干渉が生じると、前記ビット線への信号電位が減少してしまい、ビット線センスマージンが劣化してしまい歩留まり問題を引き起こす可能性がある。 In the conventional DRAM described above, as described above, when the number of bit line divisions is to be reduced, the length of the bit line is increased so that the signal to the bit line read by opening the word line is read. The potential decreases in inverse proportion to the length of the bit line. In particular, when the device size is further reduced, the interval between the bit lines is further reduced, and the interference between the bit lines becomes remarkable as the device shrinks. When this interference occurs, the signal potential to the bit line decreases, which may degrade the bit line sense margin and cause a yield problem.

また、センスアンプにビット線情報をラッチする場合には、ラッチするセンスアンプに接続された全ビット線の容量を充電することが必要になる。しかし、前述したように、各センスアンプには2本のビット線、即ち、一組のビット線ペアが接続されているため、1つのビット線に接続されたメモリセルのデータをラッチする場合でも、前記センスアンプに接続された一組のビット線ペアの残りの1本のビット線に対しても充電することが必要になる。このためビット線の充放電による消費電流が大きくなってしまい、低消費電力化を実現するための障害となっている。 In addition, when latching bit line information in the sense amplifier, it is necessary to charge the capacity of all the bit lines connected to the sense amplifier to be latched. However, as described above, since each sense amplifier is connected to two bit lines, that is, one bit line pair, even when latching data of a memory cell connected to one bit line. Therefore, it is necessary to charge the remaining one bit line of the pair of bit lines connected to the sense amplifier. For this reason, current consumption due to charging / discharging of the bit line is increased, which is an obstacle to realizing low power consumption.

そこで、かかる課題を解決するために、本発明の第1の実施形態にかかる半導体記憶装置においては、隣接するメモリセルアレイの間にビット線を分けるスイッチを設け、さらに、一つのセンスアンプに接続される2本のビット線を増幅するための差動アンプを設けたことを特徴とする。以下、図面を基に、DRAMを例にとって本発明の第1の実施形態に係る半導体記憶装置について説明する。 Therefore, in order to solve such a problem, in the semiconductor memory device according to the first embodiment of the present invention, a switch that divides bit lines between adjacent memory cell arrays is provided, and further connected to one sense amplifier. A differential amplifier for amplifying the two bit lines is provided. The semiconductor memory device according to the first embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings, taking a DRAM as an example.

図1は、本発明の第1の実施形態にかかる半導体記憶装置のメモリセルアレイとセンスアンプの構成を模式的に表す概略図である。前記半導体記憶装置は、行方向および列方向にマトリクス状に配置された複数のメモリセル10と、前記複数のメモリセル10を列方向に所定の単位ごとに選択状態にするn本のワード線13と、前記複数のメモリセル10に行方向の所定の単位ごとに接続され、前記ワード線13により選択状態にある前記メモリセル10のデータを伝達する2m本のビット線とを備えるセルアレイ(図示せず)を有する。 FIG. 1 is a schematic diagram schematically showing a configuration of a memory cell array and a sense amplifier of the semiconductor memory device according to the first embodiment of the present invention. The semiconductor memory device includes a plurality of memory cells 10 arranged in a matrix in a row direction and a column direction, and n word lines 13 that select the plurality of memory cells 10 in a predetermined direction in the column direction. And a 2m bit line connected to the plurality of memory cells 10 in a predetermined unit in the row direction and transmitting data of the memory cell 10 in a selected state by the word line 13 (not shown) )).

複数のメモリセル10は、1トランジスタ10aおよび1キャパシタ10bを有し、前記トランジスタ10aの制御電極はn本のワード線13の1本に接続され、書込み読み出し時に前記ワード線13から所定の電圧が提供される。また、前記トランジスタ10aのソースはキャパシタ10bを介してソース線(図示せず)に接続され、ドレインは2m本のビット線の1本に接続される。前記ワード線13により所定の電圧が印加された前記メモリセル10は、セルに記憶されたデータを前記ビット線に出力することでデータの読出しを行う。 The plurality of memory cells 10 have one transistor 10a and one capacitor 10b. The control electrode of the transistor 10a is connected to one of the n word lines 13, and a predetermined voltage is applied from the word line 13 during writing and reading. Provided. The source of the transistor 10a is connected to a source line (not shown) via a capacitor 10b, and the drain is connected to one of 2m bit lines. The memory cell 10 to which a predetermined voltage is applied by the word line 13 reads data by outputting the data stored in the cell to the bit line.

前記2m本のビット線は、奇数ビット線12aと偶数ビット線12bの2本で一つのビット線ペアBLpair12を構成し、1つのセンスアンプ11に接続される。図1においては、m組のビット線ペアBLpair12が配置されるが、一つのセンスアンプ11に接続されるビット線の本数は2本に制限されるわけではない。 The 2m bit lines are composed of two odd bit lines 12a and even bit lines 12b to form one bit line pair BLpair12 and connected to one sense amplifier 11. In FIG. 1, m bit line pairs BLpair 12 are arranged, but the number of bit lines connected to one sense amplifier 11 is not limited to two.

センスアンプ11は、ビット線ペアBLpair12に接続されてデータ読み出しを行うと共に、書き込みデータを保持するデータラッチを兼ねる。前記センスアンプ11とメモリセルアレイの間では、1ページ単位でデータ転送(読み出しおよび書き込み)が行われ、前記センスアンプ11と外部入出力端子との間は、例えば1バイト単位でシリアルデータ転送が行われる。 The sense amplifier 11 is connected to the bit line pair BLpair12 to read data, and also serves as a data latch that holds write data. Data transfer (reading and writing) is performed in units of one page between the sense amplifier 11 and the memory cell array, and serial data transfer is performed in units of, for example, 1 byte between the sense amplifier 11 and the external input / output terminals. Is called.

メモリセルアレイのワード線WL1(13)とワード線WLn(13)の間には、各ビット線ペアBLpair12を左右に分けるスイッチ(以下、ビット線MUXスイッチ回路15という。)が配置される。説明上図面1において、ビット線MUXスイッチ回路15よりセンスアンプ11側の領域をワード線領域Aといい、反対側をワード線領域Bという。 Between the word line WL1 (13) and the word line WLn (13) of the memory cell array, a switch (hereinafter referred to as a bit line MUX switch circuit 15) that divides each bit line pair BLpair12 is arranged. For the sake of explanation, in FIG. 1, a region closer to the sense amplifier 11 than the bit line MUX switch circuit 15 is referred to as a word line region A, and the opposite side is referred to as a word line region B.

前記ビット線MUXスイッチ回路15は、ビット線ペアBLpair12ごとに1対のNチャネルトランジスタ(Nチャネルトランジスタ15a、Nチャネルトランジスタ15b)から構成される。前記Nチャネルトランジスタのゲートには、信号線LMUXよりゲート信号LMUX17が与えられるが、前記ゲート信号LMUX17はワード線13が開く前には、例えばGNDレベルのLowレベルに設定されている。 The bit line MUX switch circuit 15 includes a pair of N channel transistors (N channel transistor 15a and N channel transistor 15b) for each bit line pair BLpair12. A gate signal LMUX17 is applied to the gate of the N-channel transistor from a signal line LMUX. The gate signal LMUX17 is set to a low level, for example, a GND level before the word line 13 is opened.

前記ビット線MUXスイッチ回路15により、図1に示すとおり、それぞれのビット線ペアBLpair1乃至ビット線ペアBLpairM(12)は、ビット線MUXスイッチ回路15の左右でワード線領域Aとワード線領域Bに2分される。 As shown in FIG. 1, the bit line MUX switch circuit 15 causes the bit line pair BLpair1 to the bit line pair BLpairM (12) to be connected to the word line area A and the word line area B on the left and right sides of the bit line MUX switch circuit 15, respectively. 2 minutes.

また、本発明の第1の実施形態に係るDRAMは、一組のビット線ペアBLpair1乃至BLpairM(12)ごとに、センスアンプ11が直接接続されていない、ビット線MUXスイッチ回路15よりセンスアンプ11に遠い側に位置するビット線ペアBLpair12の信号電位を増幅する差動アンプ(以下、プリセンスアンプ16という。)が設けられていることを特徴とする。 In the DRAM according to the first embodiment of the present invention, the sense amplifier 11 is connected to the bit line MUX switch circuit 15 in which the sense amplifier 11 is not directly connected to each pair of bit line pairs BLpair1 to BLpairM (12). A differential amplifier (hereinafter referred to as pre-sense amplifier 16) for amplifying the signal potential of the bit line pair BLpair 12 located on the far side is provided.

前記プリセンスアンプ16は、一対のNチャネルトランジスタ差動アンプ16b、16cと前記Nチャネルトランジスタ差動アンプ16b、16cの活性・非活性を制御するNチャネルトランジスタ16aとから構成される。 The pre-sense amplifier 16 includes a pair of N-channel transistor differential amplifiers 16b and 16c and an N-channel transistor 16a that controls activation / inactivation of the N-channel transistor differential amplifiers 16b and 16c.

複数のビット線ペアBLpair12は、ビット線MUXスイッチ回路15の開閉によってセンスアンプ11への接続が制御され、前記プリセンスアンプ16は、センスアンプ11に接続されていないビット線の信号を増幅する。 The plurality of bit line pairs BLpair 12 are controlled to be connected to the sense amplifier 11 by opening and closing the bit line MUX switch circuit 15, and the pre-sense amplifier 16 amplifies the signal of the bit line not connected to the sense amplifier 11.

前記プリセンスアンプ16は信号線LSENからの信号LSEN18により制御され、前記信号線LSENからの前記信号LSEN18は、前記プリセンスアンプ16を用いてビット線上の信号を増幅するときにHighレベルになるものである。 The pre-sense amplifier 16 is controlled by a signal LSEN 18 from a signal line LSEN, and the signal LSEN 18 from the signal line LSEN becomes a high level when the pre-sense amplifier 16 is used to amplify a signal on a bit line. .

信号線LMUXおよび信号LSENの信号の動作について、図2を用いて説明する。図2は、本発明の第1の実施形態おいてワード線領域Aをアクセスした場合の信号のタイミングチャート図である。図3は、同様に、本発明の第1の実施形態おいてワード線領域Bをアクセスした場合の信号のタイミングチャート図である。それぞれのワード線領域Aおよびワード線領域Bをアクセスした場合について、それぞれの前記ワード線領域のメモリセルからデータを読み出す場合について、図2および図3を基に説明する。 The operation of the signal line LMUX and the signal LSEN will be described with reference to FIG. FIG. 2 is a timing chart of signals when the word line area A is accessed in the first embodiment of the present invention. Similarly, FIG. 3 is a timing chart of signals when the word line region B is accessed in the first embodiment of the present invention. A case where data is read from the memory cell in each word line region when each word line region A and word line region B are accessed will be described with reference to FIGS.

ワード線領域Aのメモリセルにデータを読み出す場合を、図2を基に説明する。図2において、時刻t1においてゲート信号LMUX17がHighレベルからLowレベルに切り替えられる。時刻t2において、ゲート信号LMUX17が所定のLowレベルとなり、これによりビット線MUXスイッチ回路15はオフになり、ワード線領域Aとワード線領域Bは遮断される。このとき、ワード線13に対しては、目的のメモリセルからデータを読み出すために、所定の電圧が負荷される。ビット線ペアBLpair12のうち、目的のメモリセルが接続されたビット線に対しては、所定の読み出し電圧が印加され、一方ビット線ペアBLpair12の残りのビット線には読み出しパス電圧が印加される。 A case where data is read into the memory cells in the word line area A will be described with reference to FIG. In FIG. 2, at time t1, the gate signal LMUX 17 is switched from the high level to the low level. At time t2, the gate signal LMUX17 becomes a predetermined low level, whereby the bit line MUX switch circuit 15 is turned off, and the word line area A and the word line area B are cut off. At this time, a predetermined voltage is applied to the word line 13 in order to read data from the target memory cell. A predetermined read voltage is applied to the bit line of the bit line pair BLpair12 to which the target memory cell is connected, while a read pass voltage is applied to the remaining bitlines of the bitline pair BLpair12.

時刻t3において、ワード線13の電圧が所定の電圧となる。時刻t4において、信号SEN14がLowレベルからHighレベルに切り替えられ、同時に、目的のメモリセルが接続されたビット線の電圧が所定の読み出し電圧に遷移する。時刻t5において信号SEN14が所定のHighレベルに達してセンスアンプ11が起動し、同時に読み出しパス電圧が印加されたビット線は、所定の電圧に遷移する。時刻t6において、目的のメモリセルが接続されたビット線の電位が読み出し電圧に遷移し、目的のメモリセルからビット線への読み出しが行われる。 At time t3, the voltage of the word line 13 becomes a predetermined voltage. At time t4, the signal SEN14 is switched from the Low level to the High level, and at the same time, the voltage of the bit line to which the target memory cell is connected transitions to a predetermined read voltage. At time t5, the signal SEN14 reaches a predetermined high level, the sense amplifier 11 is activated, and at the same time, the bit line to which the read pass voltage is applied transitions to the predetermined voltage. At time t6, the potential of the bit line to which the target memory cell is connected transitions to the read voltage, and reading from the target memory cell to the bit line is performed.

時刻t7においてワード線13の電圧が切り替えられ、時刻t8において、信号SEN14がLowレベルに切り替えられるとともに、目的のメモリセルが接続されたビット線の電圧も読み出し電圧からプリチャージレベルに切り替えられる。時刻t9において、信号SEN14が所定のLowレベルに戻るとともに、ビット線ペアBLpairがプリチャージレベルに戻る。時刻t10において、ゲート信号LMUX17がHighレベルに戻り、ビット線MUXスイッチ回路15がオンになり、ワード線領域Aとワード線領域Bの遮断が終了する。ワード線領域Aのメモリセルにアクセスするため、プリセンスアンプでの増幅は行われないことから、この間信号LSEN18はLowレベルが保持される。以上のような動作によって、ワード線領域Aに位置するメモリセルにアクセスされる。 At time t7, the voltage of the word line 13 is switched. At time t8, the signal SEN14 is switched to the low level, and the voltage of the bit line to which the target memory cell is connected is also switched from the read voltage to the precharge level. At time t9, the signal SEN14 returns to a predetermined low level, and the bit line pair BLpair returns to the precharge level. At time t10, the gate signal LMUX17 returns to the high level, the bit line MUX switch circuit 15 is turned on, and the shutoff of the word line area A and the word line area B is completed. Since the memory cell in the word line region A is accessed, amplification by the pre-sense amplifier is not performed, so that the signal LSEN 18 is held at the low level during this period. By the operation as described above, the memory cell located in the word line region A is accessed.

次に、ワード線領域Bに位置するメモリセルにアクセスする場合について、図3を基に説明する。図3の、時刻t1においてゲート信号LMUX17がHighレベルからLowレベルに切り替えられる。時刻t2において、ゲート信号LMUX17が所定のLowレベルとなり、これによりビット線MUXスイッチ回路15はオフになり、ワード線領域Aとワード線領域Bは遮断される。時刻t3において、ワード線13に対して、目的のメモリセルからデータを読み出すために、所定の電圧が負荷される。ビット線ペアBLpair12のうち、目的のメモリセルが接続されたビット線に対しては、メモリセルから読み出しが行われる。 Next, a case where a memory cell located in the word line region B is accessed will be described with reference to FIG. At time t1 in FIG. 3, the gate signal LMUX17 is switched from the high level to the low level. At time t2, the gate signal LMUX17 becomes a predetermined low level, whereby the bit line MUX switch circuit 15 is turned off, and the word line area A and the word line area B are cut off. At time t3, a predetermined voltage is applied to the word line 13 in order to read data from the target memory cell. In the bit line pair BLpair12, the bit line connected to the target memory cell is read from the memory cell.

時刻t4において、目的のメモリセルからビット線に読み出された信号を増幅するために信号LSEN18がLowレベルからHihgレベルに切り替えられる。時刻t5において、プリセンスアンプがオンしビット線に読み出された信号を増幅する。時刻t6において、信号SEN14がLowレベルからHighレベルに切り替えられ、同時に、ゲート信号LMUX17がLowレベルからHighレベルに切り替えられる。 At time t4, the signal LSEN 18 is switched from the Low level to the Hihg level in order to amplify the signal read from the target memory cell to the bit line. At time t5, the pre-sense amplifier is turned on to amplify the signal read to the bit line. At time t6, the signal SEN14 is switched from the low level to the high level, and at the same time, the gate signal LMUX17 is switched from the low level to the high level.

時刻t7において、ゲート信号LMUX17が所定のHighレベルになり、ワード線領域Aとワード線領域Bの遮断が終了し、ワード線領域Aに位置するビット線とワード線領域Bに位置するビット線が導通する。同時に、信号SEN14が所定のHighレベルに達してセンスアンプ11が起動する。プリセンスアンプ16で増幅された信号は、ワード線領域Aのビット線を通じてセンスアンプに転送され、センスアンプ11でさらに増幅されて外部入出力端子に転送される。 At time t7, the gate signal LMUX17 becomes a predetermined high level, the block of the word line area A and the word line area B is completed, and the bit line located in the word line area A and the bit line located in the word line area B are Conduct. At the same time, the signal SEN14 reaches a predetermined high level and the sense amplifier 11 is activated. The signal amplified by the pre-sense amplifier 16 is transferred to the sense amplifier through the bit line in the word line region A, further amplified by the sense amplifier 11, and transferred to the external input / output terminal.

時刻t8においてワード線13の電圧が切り替えられ、時刻t9において、ワード線3が所定のLowレベルに戻るとともに、プリセンスアンプ6での増幅が終了し、信号LSEN18がLowレベルに切り替えられる。同時に、信号SEN14がLowレベルに切り替えられ、目的のメモリセルが接続されたビット線の電圧も読み出し電圧からプリチャージ電圧に切り替えられる。 At time t8, the voltage of the word line 13 is switched. At time t9, the word line 3 returns to a predetermined low level, the amplification in the pre-sense amplifier 6 ends, and the signal LSEN18 is switched to the low level. At the same time, the signal SEN14 is switched to the Low level, and the voltage of the bit line to which the target memory cell is connected is also switched from the read voltage to the precharge voltage.

時刻t10において、信号SEN14が所定のLowレベルに戻るとともにセンスアンプ11の動作が終了し、ビット線ペアBLpair12がプリチャージレベルに戻る。以上のような動作によって、ワード線領域Bに位置するメモリセルにアクセスされる。 At time t10, the signal SEN14 returns to a predetermined low level and the operation of the sense amplifier 11 is terminated, and the bit line pair BLpair12 returns to the precharge level. By the operation as described above, a memory cell located in the word line region B is accessed.

上述のように、ワード線領域Aのメモリセルにアクセスする場合は、ビット線MUXスイッチ回路15によってワード線領域B側のビット線が遮断されているため、ビット線a1(12a)およびビット線b1(12b)のビット線長は実質的に約半分の長さとなる。従って、ビット線の長さに反比例して減少するビット線に読み出される信号電位を十分に確保することができ、また、センスアンプ11で直接信号を増幅するためビット線センスマージンの劣化を抑制することができる。 As described above, when accessing a memory cell in the word line region A, the bit line on the word line region B side is blocked by the bit line MUX switch circuit 15, and therefore the bit line a1 (12a) and the bit line b1 The bit line length of (12b) is substantially about half. Therefore, it is possible to sufficiently secure a signal potential read to the bit line that decreases in inverse proportion to the length of the bit line, and to directly amplify the signal by the sense amplifier 11, thereby suppressing deterioration of the bit line sense margin. be able to.

一方、ワード線領域Bのメモリセルにアクセスする場合は、ビット線MUXスイッチ回路15が一旦閉じられることにより、同様にビット線a1(12a)およびビット線b1(12b)のビット線長は実質的に約半分の長さとなる。従って、信号電位が確保されるとともに、読み出された信号は、プリセンスアンプ16で増幅したうえで、ビット線MUXスイッチ回路15を開いて、センスアンプ11に転送され、センスアンプ11で増幅されて外部入出力端子に転送される。この場合、ビット線MUXスイッチ回路15を開いた状態では、ビット線a1(12a)およびビット線b1(12b)のビット線長は本来のビット線長になるが、信号が読み出される際には、ビット線MUXスイッチ回路15は閉じられた状態であるため、十分な信号電位が確保され、さらにプリセンスアンプ16で増幅してセンスアンプ11に転送されているため、ビット線センスマージンの劣化が少ない。 On the other hand, when accessing the memory cell in the word line region B, the bit line MUX switch circuit 15 is once closed, so that the bit line lengths of the bit line a1 (12a) and the bit line b1 (12b) are substantially the same. About half the length. Therefore, the signal potential is ensured, and the read signal is amplified by the pre-sense amplifier 16, then the bit line MUX switch circuit 15 is opened, transferred to the sense amplifier 11, and amplified by the sense amplifier 11. Transferred to external input / output terminal. In this case, when the bit line MUX switch circuit 15 is opened, the bit line lengths of the bit line a1 (12a) and the bit line b1 (12b) are the original bit line lengths. Since the bit line MUX switch circuit 15 is in a closed state, a sufficient signal potential is ensured, and further amplified by the pre-sense amplifier 16 and transferred to the sense amplifier 11, so that the deterioration of the bit line sense margin is small.

半導体記憶装置においては、ワード線を開けてビット線にメモリセルから信号を転送して読み出すが、前記ビット線に読み出された信号電位は極めて小さいため、センスアンプによって増幅することが行われる。しかし、前記ビット線の分割数を減らそうとした場合、前記ビット線の長さが長くなることによってワード線を開けて読み出される前記ビット線への信号電位が、前記ビット線の長さに反比例して減少してしまう。また、デバイスサイズを縮小化していった場合、デバイスのシュリンクに従って前記ビット線間の干渉が顕著となり、前記干渉により前記ビット線への信号電位が減少してしまい、いずれの場合にもビット線センスマージンが劣化してしまう。 In a semiconductor memory device, a word line is opened and a signal is transferred from a memory cell to a bit line and read. However, since the signal potential read to the bit line is extremely small, amplification is performed by a sense amplifier. However, when the number of bit line divisions is reduced, the signal potential to the bit line read by opening the word line is increased in inverse proportion to the length of the bit line. Will decrease. Further, when the device size is reduced, the interference between the bit lines becomes remarkable according to the shrinkage of the device, and the signal potential to the bit line decreases due to the interference. The margin will deteriorate.

本発明の第1の実施形態に係る半導体記憶装置においては、図1に示すように、アクセスされるメモリセル10が繋がっているビット線が、ビット線MUXスイッチ回路15によりセンスアンプ11に接続されていない状態の時には、プリセンスアンプ16によってある程度増幅してからビット線MUXスイッチ回路15を開け、ビット線信号をセンスアンプ11に転送することで十分な信号電位を確保することができ、センスアンプ11において確実に増幅することができる。また、アクセスされるメモリセル10が繋がっているビット線が、ビット線MUXスイッチ回路15によりセンスアンプ11に接続されている状態の時には、そのままセンスアンプ11により増幅される。 In the semiconductor memory device according to the first embodiment of the present invention, as shown in FIG. 1, the bit line connected to the memory cell 10 to be accessed is connected to the sense amplifier 11 by the bit line MUX switch circuit 15. When not in a state, the signal is amplified to some extent by the pre-sense amplifier 16 and then the bit line MUX switch circuit 15 is opened to transfer a bit line signal to the sense amplifier 11, so that a sufficient signal potential can be secured. Can be reliably amplified. When the bit line connected to the memory cell 10 to be accessed is connected to the sense amplifier 11 by the bit line MUX switch circuit 15, it is amplified by the sense amplifier 11 as it is.

本発明の第1の実施形態に係る半導体記憶装置においては、ビット線MUXスイッチ15によりビット線を分けることで、ワード線13を開けて前記ビット線からメモリセル10に信号を転送するときのビット線容量が実効的に小さく見えるため信号電位を大きくとることができる。従って、直接センスアンプ11により増幅する場合においても、大きな信号電位を転送するためビット線センスマージンの劣化が少ない。また、プリセンスアンプ16によりある程度増幅してから転送する場合には、さらにセンスマージンの劣化が少なくてすむ。これにより、前記ビット線の長さが長くなった場合でも大きな信号電位を転送することができるため、前記ビット線の分割数を減らしデバイスサイズを縮小化することが可能となる。 In the semiconductor memory device according to the first embodiment of the present invention, the bit line is separated by the bit line MUX switch 15 to open the word line 13 and transfer the signal from the bit line to the memory cell 10. Since the line capacitance looks effectively small, the signal potential can be increased. Therefore, even when the signal is directly amplified by the sense amplifier 11, a large signal potential is transferred, so that the deterioration of the bit line sense margin is small. Further, when the data is transferred after being amplified to some extent by the pre-sense amplifier 16, the deterioration of the sense margin can be further reduced. As a result, a large signal potential can be transferred even when the length of the bit line is increased, so that the number of bit line divisions can be reduced and the device size can be reduced.

本発明の一実施形態に係る半導体記憶装置においては、センスアンプにシェアードセンスアンプ(以下、シェアードS/Aという。)を採用した場合であっても、本発明の第1の実施形態と同様の効果を発揮する。 In the semiconductor memory device according to one embodiment of the present invention, even when a shared sense amplifier (hereinafter referred to as a shared S / A) is employed as the sense amplifier, the same as in the first embodiment of the present invention. Demonstrate the effect.

図4は、本発明の第2の実施形態に係る半導体記憶装置のメモリセルアレイとセンスアンプ回路の構成を模式的に示す概略図である。また、図5は、図4に示すメモリセルアレイとセンスアンプ回路の構成のうち、ワード線領域Aおよびワード線領域Bを含む一部を拡大した概略図である。図4に示すように、前記半導体記憶装置は、行方向および列方向にマトリクス状に配置された複数のメモリセル10と、前記複数のメモリセル10を列方向に所定の単位ごとに選択状態にするn本のワード線13と、前記複数のメモリセル10に行方向の所定の単位ごとに接続され、前記ワード線13により選択状態にある前記メモリセル10のデータを転送する2m本のビット線とを備えるセルアレイ(図示せず)を有する。 FIG. 4 is a schematic diagram schematically showing the configuration of the memory cell array and the sense amplifier circuit of the semiconductor memory device according to the second embodiment of the present invention. FIG. 5 is an enlarged schematic view of a part including the word line region A and the word line region B in the configuration of the memory cell array and the sense amplifier circuit shown in FIG. As shown in FIG. 4, the semiconductor memory device has a plurality of memory cells 10 arranged in a matrix in the row direction and the column direction, and the plurality of memory cells 10 are selected in predetermined units in the column direction. N word lines 13 and 2m bit lines connected to the plurality of memory cells 10 in predetermined units in the row direction and transferring data of the memory cells 10 in a selected state by the word lines 13 A cell array (not shown).

図4に示すメモリセルアレイとセンスアンプ回路の構成のうち、ワード線領域Aおよびワード線領域Bに関する一部を拡大した概略図が図5である。図5に示すように、複数のメモリセル10は、1トランジスタ10aおよび1キャパシタ10bから構成され、前記トランジスタ10aの制御電極はn本のワード線13の1本に接続され、書込み読み出し時に前記ワード線13から所定の電圧が提供される。また、前記トランジスタ10aのソースはキャパシタ10bを介してソース線(図示せず)に接続され、ドレインは複数のビット線の1本に接続される。前記ワード線13により所定の電圧が印加された前記メモリセル10は、セルに記憶されたデータを前記ビット線に出力することでデータの読出しを行う。前記2m本のビット線は、奇数ビット線12aと偶数ビット線12bの2本で一つのビット線ペアBLpair12を構成し、一つのシェアードS/A19に二組のビット線ペアBLpair12が接続される。 FIG. 5 is an enlarged schematic view of a part of the word line region A and the word line region B in the configuration of the memory cell array and the sense amplifier circuit shown in FIG. As shown in FIG. 5, the plurality of memory cells 10 are composed of one transistor 10a and one capacitor 10b, and the control electrode of the transistor 10a is connected to one of n word lines 13, and the word is written and read. A predetermined voltage is provided from line 13. The transistor 10a has a source connected to a source line (not shown) via a capacitor 10b, and a drain connected to one of a plurality of bit lines. The memory cell 10 to which a predetermined voltage is applied by the word line 13 reads data by outputting the data stored in the cell to the bit line. The 2m bit lines are composed of an odd bit line 12a and an even bit line 12b to form one bit line pair BLpair12, and two bit line pairs BLpair12 are connected to one shared S / A19.

シェアードS/A19は、ビット線ペアBLpair12に接続されてデータ読み出しを行うと共に、書き込みデータを保持するデータラッチを兼ねる。前記シェアードS/A19とメモリセルアレイの間では、1ページ単位でデータ転送(読み出しおよび書き込み)が行われ、前記シェアードS/A19と外部入出力端子との間は、例えば1バイト単位でシリアルデータ転送が行われる。 The shared S / A 19 is connected to the bit line pair BLpair12 to read data, and also serves as a data latch that holds write data. Data transfer (reading and writing) is performed between the shared S / A 19 and the memory cell array, and serial data transfer is performed between the shared S / A 19 and the external input / output terminals, for example, in units of 1 byte. Is done.

シェアードS/A19には、ビット線ペアBLpair12が2組ずつ接続される。シェアードS/A19を用いることにより、カラムデコーダ回路(図示せず)を複数のセンスアンプで共有することができるため、カラムデコーダの数を減らすことが可能となり、デバイスサイズの縮小化に効果がある。 Two bit line pairs BLpair12 are connected to the shared S / A19. By using the shared S / A 19, a column decoder circuit (not shown) can be shared by a plurality of sense amplifiers. Therefore, the number of column decoders can be reduced, and the device size can be reduced. .

図5に示すように、メモリセルアレイのワード線WL1(13)とワード線WLn(13)の間には、ビット線を分けるビット線MUXスイッチ回路15が配置される。 As shown in FIG. 5, a bit line MUX switch circuit 15 that divides bit lines is arranged between the word lines WL1 (13) and the word lines WLn (13) of the memory cell array.

このビット線MUXスイッチ回路15は、ビット線ペアBLpair12ごとに1対のNチャネルトランジスタ(15a、15b)から構成される。奇数ビット線ペア(oddビット線ペア)12oddには、ゲート信号線LMUX1からのゲート信号LMUX1(17a)を受けるビット線MUXスイッチ回路1(15odd)が接続され、偶数ビット線ペア(evenビット線ペア)12evenには、ゲート信号線LMUX2からのゲート信号LMUX2(17b)を受けるビット線MUXスイッチ回路2(15even)が接続される。説明上、図面5において、それぞれの前記ビット線MUXスイッチ回路(15odd、15even)よりシェアードS/A19側の領域をワード線領域Aといい、反対側をワード線領域Bという。 The bit line MUX switch circuit 15 includes a pair of N channel transistors (15a, 15b) for each bit line pair BLpair12. The odd bit line pair (odd bit line pair) 12odd is connected to the bit line MUX switch circuit 1 (15odd) that receives the gate signal LMUX1 (17a) from the gate signal line LMUX1, and the even bit line pair (even bit line pair). ) 12even is connected to the bit line MUX switch circuit 2 (15even) that receives the gate signal LMUX2 (17b) from the gate signal line LMUX2. For the sake of explanation, in FIG. 5, the area on the shared S / A 19 side from each of the bit line MUX switch circuits (15odd, 15even) is called a word line area A, and the opposite side is called a word line area B.

前記ゲート信号LMUX1(17a)およびゲート信号LMUX2(17b)は、ワード線13が開く前には、たとえばGNDレベルのLowレベルに設定されている。 The gate signal LMUX1 (17a) and the gate signal LMUX2 (17b) are set to, for example, a GND level Low level before the word line 13 is opened.

一組のビット線ペアBLpair1乃至BLpairM(12)ごとに、ビット線から読み出された信号を増幅するプリセンスアンプ16が設けられる。前記プリセンスアンプ16は、一対のNチャネルトランジスタ差動アンプ16b、16cと前記Nチャネルトランジスタ差動アンプ16b、16cの活性・非活性を制御するNチャネルトランジスタ16aとから構成され、シェアードS/A19に直接接続されていないビット線の信号を増幅する。 A pre-sense amplifier 16 that amplifies a signal read from the bit line is provided for each pair of bit line pairs BLpair1 to BLpairM (12). The pre-sense amplifier 16 includes a pair of N-channel transistor differential amplifiers 16b and 16c and an N-channel transistor 16a that controls the activation / inactivation of the N-channel transistor differential amplifiers 16b and 16c. Amplifies signals on bit lines that are not directly connected.

奇数ビット線ペア(oddビット線ペア)12oddには、信号線LSEN1からの信号LSEN1(18a)により制御されるプリセンスアンプ1(16odd)が接続され、偶数ビット線ペア(evenビット線)12evenには、信号線LSEN2からの信号LSEN2(18b)により制御されるプリセンスアンプ2(16even)が接続される。前記信号LSEN1(18a)および信号LSEN2(18b)は、前記プリセンスアンプ1(16odd)およびプリセンスアンプ2(16even)を用いてビット線上の信号を増幅するときにHighレベルになるものである。 A pre-sense amplifier 1 (16odd) controlled by a signal LSEN1 (18a) from the signal line LSEN1 is connected to the odd bit line pair (odd bit line pair) 12odd, and an even bit line pair (even bit line) 12even is connected to the even bit line pair (even bit line) 12even. The pre-sense amplifier 2 (16even) controlled by the signal LSEN2 (18b) from the signal line LSEN2 is connected. The signal LSEN1 (18a) and the signal LSEN2 (18b) are at a high level when the signal on the bit line is amplified using the pre-sense amplifier 1 (16odd) and the pre-sense amplifier 2 (16even).

信号LMUXおよび信号LSENの信号の動作について、図6および図7を用いて説明する。図6は、本発明の第2の実施形態におけるワード線領域Aをアクセスした場合の信号のタイミングチャート図である。また、図7は、本発明の第2の実施形態におけるワード線領域Bをアクセスした場合の信号のタイミングチャート図である。図6および図7においては、シェアードS/A19に接続する奇数ビット線ペアおよび偶数ビット線ペアの動作を表すために、それぞれのビット線ペアと、対応するビット線MUXスイッチ回路1(15odd)およびビット線MUXスイッチ回路2(15even)を制御するゲート信号LMUX1(17a)およびゲート信号LMUX2(17b)を表示しているが、目的のメモリセルが接続されたビット線に対応するビット線ペアおよびビット線MUXスイッチ回路が動作するものである。 Operations of the signals LMUX and LSEN will be described with reference to FIGS. FIG. 6 is a timing chart of signals when the word line area A is accessed in the second embodiment of the present invention. FIG. 7 is a timing chart of signals when the word line region B is accessed in the second embodiment of the present invention. 6 and 7, in order to represent the operation of the odd bit line pair and the even bit line pair connected to the shared S / A 19, each bit line pair and the corresponding bit line MUX switch circuit 1 (15odd) and The gate signal LMUX1 (17a) and the gate signal LMUX2 (17b) for controlling the bit line MUX switch circuit 2 (15even) are displayed, but the bit line pair and bit corresponding to the bit line to which the target memory cell is connected The line MUX switch circuit operates.

図6を基にワード線領域Aに位置する奇数ビット線ペア(12odd)に接続されたメモリセルにアクセスする場合を説明する。図6の、時刻t1においてゲート信号LMUX1(17a)がHighレベルからLowレベルに切り替えられる。時刻t2において、ゲート信号LMUX1(17a)が所定のLowレベルとなり、これによりビット線MUXスイッチ回路1(15odd)はオフになり、ワード線領域Aとワード線領域Bは遮断される。このとき、ワード線13に対しては、目的のメモリセルからデータを読み出すために、所定の電圧が負荷される。ビット線ペアBLpair1(12odd)のうち、目的のメモリセルが接続されたビット線に対しては、所定の読み出し電圧が印加され、メモリセルから読み出しが行われる。 A case of accessing a memory cell connected to an odd bit line pair (12odd) located in the word line region A will be described with reference to FIG. At time t1 in FIG. 6, the gate signal LMUX1 (17a) is switched from the high level to the low level. At time t2, the gate signal LMUX1 (17a) becomes a predetermined low level, whereby the bit line MUX switch circuit 1 (15odd) is turned off, and the word line area A and the word line area B are cut off. At this time, a predetermined voltage is applied to the word line 13 in order to read data from the target memory cell. A predetermined read voltage is applied to the bit line to which the target memory cell is connected in the bit line pair BLpair1 (12odd), and reading is performed from the memory cell.

時刻t3において、ワード線13の電圧が所定の電圧となる。時刻t6において、信号SEN14がLowレベルからHighレベルに切り替えられ、時刻t7において、信号SEN14が所定のHighレベルに達してセンスアンプ11が起動し、目的のメモリセルが接続されたビット線の電圧が所定の読み出し電圧に遷移し、目的のメモリセルからビット線への読み出しが行われる。時刻t8においてワード線13の電圧が切り替えられ、時刻t9において、ワード線13が所定のLowレベルに戻るとともに、信号SEN14がLowレベルに切り替えられセンスアンプ11の動作が終了する。目的のメモリセルが接続されたビット線の電圧も読み出し電圧からプリチャージレベルに切り替えられる。時刻t10において、ビット線がプリチャージレベルに戻り、ゲート信号LMUX1(17a)が所定のHighレベルなり、ビット線MUXスイッチ回路1はオンになりワード線領域Aとワード線領域Bの遮断が終了する。また、信号SEN14がLowレベルに戻る。以上のような動作によって、ワード線領域Aに位置する奇数ビット線ペア(12odd)に接続されたメモリセルにアクセスされる。 At time t3, the voltage of the word line 13 becomes a predetermined voltage. At time t6, the signal SEN14 is switched from low level to high level. At time t7, the signal SEN14 reaches a predetermined high level, the sense amplifier 11 is activated, and the voltage of the bit line to which the target memory cell is connected is A transition is made to a predetermined read voltage, and reading from the target memory cell to the bit line is performed. At time t8, the voltage of the word line 13 is switched. At time t9, the word line 13 returns to a predetermined low level, and the signal SEN14 is switched to low level, and the operation of the sense amplifier 11 ends. The voltage of the bit line to which the target memory cell is connected is also switched from the read voltage to the precharge level. At time t10, the bit line returns to the precharge level, the gate signal LMUX1 (17a) becomes a predetermined high level, the bit line MUX switch circuit 1 is turned on, and the shutoff of the word line area A and the word line area B is completed. . Further, the signal SEN14 returns to the low level. By the operation as described above, the memory cells connected to the odd bit line pair (12odd) located in the word line region A are accessed.

次に、図6を基にワード線領域Aに位置する偶数ビット線ペア(12even)に接続されたメモリセルにアクセスする場合を説明する。図6の、時刻t1においてゲート信号LMUX1(17a)がHighレベルからLowレベルに切り替えられる。時刻t2において、ゲート信号LMUX1(17a)が所定のLowレベルとなり、これによりビット線MUXスイッチ回路2(15even)はオフになり、ワード線領域Aとワード線領域Bは遮断される。このとき、ワード線13に対しては、目的のメモリセルからデータを読み出すために、所定の電圧が負荷される。ビット線ペアBLpair2(12even)のうち、目的のメモリセルが接続されたビット線に対しては、メモリセルから読み出しが行われる。 Next, a case where a memory cell connected to the even bit line pair (12even) located in the word line region A is accessed will be described with reference to FIG. At time t1 in FIG. 6, the gate signal LMUX1 (17a) is switched from the high level to the low level. At time t2, the gate signal LMUX1 (17a) becomes a predetermined low level, whereby the bit line MUX switch circuit 2 (15even) is turned off, and the word line area A and the word line area B are cut off. At this time, a predetermined voltage is applied to the word line 13 in order to read data from the target memory cell. Of the bit line pair BLpair2 (12even), the bit line to which the target memory cell is connected is read from the memory cell.

時刻t3において、ワード線13の電圧が所定の電圧となる。時刻t4において、目的のメモリセルからビット線に読み出された信号を増幅するプリセンスアンプ2(16even)をオンにするために、信号LSEN2(18b)がLowレベルからHighレベルに切り替えられる。時刻t5において、プリセンスアンプ2(16even)がオンし、読み出し信号をプリセンスする。時刻t6において、信号SEN14がLowレベルからHighレベルに切り替えられ、同時にプリセンスアンプ2(16even)で増幅された信号をシェアードS/A19に転送するため、ゲート信号LMUX2(17b)がLowレベルからHighレベルに切り替えられる。時刻t7において、ビット線MUXスイッチ回路2(15even)がオンになり、信号SEN14が所定のHighレベルに達してセンスアンプ11が起動する。 At time t3, the voltage of the word line 13 becomes a predetermined voltage. At time t4, the signal LSEN2 (18b) is switched from the Low level to the High level in order to turn on the pre-sense amplifier 2 (16even) that amplifies the signal read from the target memory cell to the bit line. At time t5, the pre-sense amplifier 2 (16even) is turned on to pre-sense the read signal. At time t6, the signal SEN14 is switched from the Low level to the High level, and at the same time, the signal amplified by the pre-sense amplifier 2 (16even) is transferred to the shared S / A 19, so that the gate signal LMUX2 (17b) is changed from the Low level to the High level. Can be switched to. At time t7, the bit line MUX switch circuit 2 (15even) is turned on, the signal SEN14 reaches a predetermined high level, and the sense amplifier 11 is activated.

時刻t8において、ワード線13の電圧が切り替えられ、時刻t9において、ワード線13が所定のLowレベルに戻るとともに、信号SEN14およびプリセンスアンプ16をオフにするため信号LSEN2(18b)がLowレベルに切り替えられる。また、目的のメモリセルが接続されたビット線の電圧も読み出し電圧からプリチャージレベルに切り替えられる。時刻t10において、信号SEN14および信号LSEN2(18b)が所定のLowレベルに戻ってセンスアンプ11の動作が終了し、ビット線も所定のプリチャージレベルに戻る。以上のような動作によって、ワード線領域Aに位置する偶数ビット線ペア(12even)に接続されたメモリセルからデータが読み出される。 At time t8, the voltage of the word line 13 is switched. At time t9, the word line 13 returns to a predetermined low level, and the signal LSEN2 (18b) is switched to low level to turn off the signal SEN14 and the pre-sense amplifier 16. It is done. The voltage of the bit line to which the target memory cell is connected is also switched from the read voltage to the precharge level. At time t10, the signal SEN14 and the signal LSEN2 (18b) return to a predetermined low level, the operation of the sense amplifier 11 is completed, and the bit line also returns to a predetermined precharge level. By the operation as described above, data is read from the memory cells connected to the even bit line pair (12even) located in the word line region A.

次に、図7を基にワード線領域Bに位置する奇数ビット線ペア(12odd)に接続されたメモリセルにアクセスする場合を説明する。図7の、時刻t1においてゲート信号LMUX1(17a)がHighレベルからLowレベルに切り替えられる。時刻t2において、ゲート信号LMUX1(17a)が所定のLowレベルとなり、これによりビット線MUXスイッチ回路1(15odd)はオフになり、ワード線領域Aとワード線領域Bは遮断される。このとき、ワード線13に対しては、目的のメモリセルからデータを読み出すために、所定の電圧が負荷される。ビット線ペアBLpair1(12odd)のうち、目的のメモリセルが接続されたビット線に対しては、メモリセルから読み出しが行われる。 Next, a case where a memory cell connected to an odd bit line pair (12odd) located in the word line region B is accessed will be described with reference to FIG. At time t1 in FIG. 7, the gate signal LMUX1 (17a) is switched from the high level to the low level. At time t2, the gate signal LMUX1 (17a) becomes a predetermined low level, whereby the bit line MUX switch circuit 1 (15odd) is turned off, and the word line area A and the word line area B are cut off. At this time, a predetermined voltage is applied to the word line 13 in order to read data from the target memory cell. Of the bit line pair BLpair1 (12odd), the bit line to which the target memory cell is connected is read from the memory cell.

時刻t3において、ワード線13の電圧が所定の電圧となる。時刻t4において、ビット線に読み出された信号を増幅するプリセンスアンプ1(16odd)をオンにするために信号LSEN1(18a)がLowレベルからHighレベルに切り替えられる。時刻t5において、信号LSEN1(18a)が所定のHighレベルに達する。時刻t6において、信号SEN14がLowレベルからHighレベルに切り替えられるとともに、一旦遮断されたワード線領域Aとワード線領域Bを接続する目的で、ビット線MUXスイッチ回路1(15odd)をオンするためにゲート信号LMUX1(17a)が、LowレベルからHighレベルに切り替えられる。 At time t3, the voltage of the word line 13 becomes a predetermined voltage. At time t4, the signal LSEN1 (18a) is switched from the Low level to the High level in order to turn on the pre-sense amplifier 1 (16odd) that amplifies the signal read to the bit line. At time t5, the signal LSEN1 (18a) reaches a predetermined high level. At time t6, the signal SEN14 is switched from the Low level to the High level, and the bit line MUX switch circuit 1 (15odd) is turned on for the purpose of connecting the word line area A and the word line area B that have been interrupted. The gate signal LMUX1 (17a) is switched from the Low level to the High level.

時刻t7において、ゲート信号LMUX1(17a)が所定のHighレベルに達し、ビット線MUXスイッチ回路1(15odd)がオンする。時刻t8において、目的のメモリセルが接続されたビット線の電圧が所定の読み出し電圧に遷移し、目的のメモリセルからビット線への読み出しが行われる。信号SEN14の電位が所定のHighレベルに達してセンスアンプ11が起動する。時刻t9においてワード線13の電圧が切り替えられ、時刻t10において、ワード線13が所定のLowレベルに戻るとともに、信号SEN14の電位がLowレベルに切り替えられ、目的のメモリセルが接続されたビット線の電圧も読み出しレベルから所定のプリチャージレベルに切り替えられ、一方、ビット線ペアBLpair1(12odd)の残りのビット線は、読み出しパス電圧の印加が終了する。また、プリセンスアンプ1(16odd)での増幅が終了し、信号LSEN1(18a)が所定のLowレベルに切り替えられる。時刻11において、ビット線が所定のプリチャージレベルに戻り、信号LSEN1(18a)が所定のHighレベルなり、信号SEN14がLowレベルに戻ってセンスアンプ11の動作が終了する。以上のような動作によって、ワード線領域Bに位置する奇数ビット線ペア(12odd)に接続されたメモリセルにアクセスされる。 At time t7, the gate signal LMUX1 (17a) reaches a predetermined high level, and the bit line MUX switch circuit 1 (15odd) is turned on. At time t8, the voltage of the bit line to which the target memory cell is connected transitions to a predetermined read voltage, and reading from the target memory cell to the bit line is performed. When the potential of the signal SEN14 reaches a predetermined high level, the sense amplifier 11 is activated. At time t9, the voltage of the word line 13 is switched. At time t10, the word line 13 returns to a predetermined low level, the potential of the signal SEN14 is switched to low level, and the bit line connected to the target memory cell is connected. The voltage is also switched from the read level to a predetermined precharge level, while the application of the read pass voltage is completed for the remaining bit lines of the bit line pair BLpair1 (12odd). Further, amplification in the pre-sense amplifier 1 (16odd) is completed, and the signal LSEN1 (18a) is switched to a predetermined low level. At time 11, the bit line returns to the predetermined precharge level, the signal LSEN1 (18a) becomes the predetermined high level, the signal SEN14 returns to the low level, and the operation of the sense amplifier 11 is completed. By the operation as described above, the memory cells connected to the odd bit line pair (12odd) located in the word line region B are accessed.

次に、図7において、ワード線領域Bに位置する偶数ビット線ペア(12even)に接続されたメモリセルにアクセスする場合を説明する。図7の、時刻t1においてゲート信号LMUX2(17b)がHighレベルからLowレベルに切り替えられる。時刻t2において、ゲート信号LMUX2(17b)が所定のLowレベルとなり、これによりビット線MUXスイッチ回路2(15even)はオフになり、ワード線領域Aとワード線領域Bは遮断される。このとき、ワード線13に対しては、目的のメモリセルからデータを読み出すために、所定の電圧が負荷される。ビット線ペアBLpair2(12even)のうち、目的のメモリセルが接続されたビット線に対しては、メモリセルから読み出しが行われる。 Next, referring to FIG. 7, a case where a memory cell connected to the even bit line pair (12even) located in the word line region B is accessed will be described. At time t1 in FIG. 7, the gate signal LMUX2 (17b) is switched from the high level to the low level. At time t2, the gate signal LMUX2 (17b) becomes a predetermined low level, whereby the bit line MUX switch circuit 2 (15even) is turned off, and the word line area A and the word line area B are cut off. At this time, a predetermined voltage is applied to the word line 13 in order to read data from the target memory cell. Of the bit line pair BLpair2 (12even), the bit line to which the target memory cell is connected is read from the memory cell.

時刻t3において、ワード線13の電圧が所定の電圧となる。時刻t6において、信号SEN14の電位がLowレベルからHighレベルに切り替えられ、時刻t8において、信号SEN14の電位が所定のHighレベルに達してセンスアンプ11が起動する。 At time t3, the voltage of the word line 13 becomes a predetermined voltage. At time t6, the potential of the signal SEN14 is switched from Low level to High level. At time t8, the potential of the signal SEN14 reaches a predetermined High level, and the sense amplifier 11 is activated.

時刻t9において、ワード線13の電圧が切り替えられ、時刻t10において、ワード線13が所定のLowレベルに戻るとともに、信号SEN14がLowレベルに切り替えられる。同時に、遮断されていたワード線領域Aとワード線領域Bを接続する目的で、ビット線MUXスイッチ回路2(15even)をオンするためにゲート信号LMUX2(17b)が、LowレベルからHighレベルに切り替えられる。また、目的のメモリセルが接続されたビット線の電圧も読み出しレベルから所定のプリチャージレベルに切り替えられる。時刻t11において、信号SEN14が所定のLowレベルに戻ってセンスアンプ11の動作が終了し、ゲート信号LMUX2(17b)が所定のHighレベルに達して、ビット線MUXスイッチ回路2(15even)がオンし、ワード線領域Aとワード線領域Bの遮断が終了する。同時にビット線もGNDレベルに戻る。以上のような動作によって、ワード線領域Bに位置する偶数ビット線ペア(12even)に接続されたメモリセルからデータが読み出される。 At time t9, the voltage of the word line 13 is switched. At time t10, the word line 13 returns to a predetermined low level and the signal SEN14 is switched to low level. At the same time, the gate signal LMUX2 (17b) is switched from the Low level to the High level in order to turn on the bit line MUX switch circuit 2 (15even) for the purpose of connecting the word line region A and the word line region B which have been shut off. It is done. The voltage of the bit line to which the target memory cell is connected is also switched from the read level to a predetermined precharge level. At time t11, the signal SEN14 returns to a predetermined low level, the operation of the sense amplifier 11 is finished, the gate signal LMUX2 (17b) reaches a predetermined high level, and the bit line MUX switch circuit 2 (15even) is turned on. Then, the blocking of the word line area A and the word line area B is completed. At the same time, the bit line returns to the GND level. By the operation as described above, data is read from the memory cells connected to the even bit line pair (12even) located in the word line region B.

上述のように、ビット線MUXスイッチ回路(15odd、15even)よりシェアードS/A19側に位置するワード線領域(即ち、奇数ビット線ペアにおけるワード線領域Aおよび偶数ビット線ペアにおけるワード線領域B)のメモリセルにアクセスする場合は、ビット線MUXスイッチ回路(15odd、15even)によって、他のワード線領域(即ち、奇数ビット線ペアにおけるワード線領域Bおよび偶数ビット線ペアにおけるワード線領域A)のビット線が遮断されているため、ビット線長は実質的に約半分の長さとなる。従って、ビット線の長さに反比例して減少するビット線に読み出される信号電位を十分に確保することができ、また、シェアードS/A19で直接信号を増幅するためビット線センスマージンの劣化を抑制することができる。 As described above, the word line region located on the shared S / A 19 side from the bit line MUX switch circuit (15odd, 15even) (that is, the word line region A in the odd bit line pair and the word line region B in the even bit line pair). When accessing the memory cell, the bit line MUX switch circuit (15odd, 15even) causes other word line regions (that is, the word line region B in the odd bit line pair and the word line region A in the even bit line pair). Since the bit line is cut off, the bit line length is substantially about half. Therefore, it is possible to sufficiently secure the signal potential read to the bit line that decreases in inverse proportion to the length of the bit line, and to suppress the deterioration of the bit line sense margin because the signal is directly amplified by the shared S / A 19. can do.

一方、ビット線MUXスイッチ回路(15odd、15even)を挟んでシェアードS/A19の反対側に位置するワード線領域(即ち、奇数ビット線ペアにおけるワード線領域Bおよび偶数ビット線ペアにおけるワード線領域A)のメモリセルにアクセスする場合は、読み出し時にビット線MUXスイッチ回路(15odd、15even)が一旦閉じられることにより、同様にビット線長は実質的に約半分の長さとなる。従って、信号電位が確保されるとともに、読み出された信号は、一旦プリセンスアンプ(16odd、16even)で増幅された上で、ビット線MUXスイッチ回路(15odd、15even)を開いて、シェアードS/A19に転送され、シェアードS/A19で増幅されて外部入出力端子に転送される。この場合、ビット線MUXスイッチ回路(15odd、15even)を開いた状態では、ビット線長は本来のビット線長になるが、信号が読み出される際には、ビット線MUXスイッチ回路(15odd、15even)は閉じられた状態であるため、十分な信号電位が確保され、さらにプリセンスアンプ16で増幅してシェアードS/A19に転送されるため、ビット線センスマージンの劣化が少ない。 On the other hand, the word line region (ie, the word line region B in the odd bit line pair and the word line region A in the even bit line pair) located on the opposite side of the shared S / A 19 across the bit line MUX switch circuit (15odd, 15even). ) Is accessed, the bit line MUX switch circuit (15odd, 15even) is temporarily closed at the time of reading, so that the bit line length is substantially about half as well. Therefore, the signal potential is secured, and the read signal is once amplified by the pre-sense amplifier (16odd, 16even), and then the bit line MUX switch circuit (15odd, 15even) is opened to share the S / A19. , Amplified by the shared S / A 19 and transferred to the external input / output terminal. In this case, when the bit line MUX switch circuit (15odd, 15even) is opened, the bit line length becomes the original bit line length, but when the signal is read, the bit line MUX switch circuit (15odd, 15even) Since the signal is closed, a sufficient signal potential is secured, and further amplified by the pre-sense amplifier 16 and transferred to the shared S / A 19, so that the bit line sense margin is hardly deteriorated.

半導体記憶装置においては、ワード線を開けてビット線にメモリセルから信号を転送して読み出すが、前記ビット線に読み出された信号電位は極めて小さいため、センスアンプによって増幅することが行われる。しかし、前記ビット線の分割数を減らそうとした場合、前記ビット線の長さが長くなることによってワード線を開けて読み出される前記ビット線への信号電位が、前記ビット線の長さに反比例して減少してしまう。また、デバイスサイズを縮小化していった場合、デバイスのシュリンクに従って前記ビット線間の干渉が顕著となり、前記干渉により前記ビット線への信号電位が減少してしまい、いずれの場合にもビット線センスマージンが劣化してしまう。 In a semiconductor memory device, a word line is opened and a signal is transferred from a memory cell to a bit line and read. However, since the signal potential read to the bit line is extremely small, amplification is performed by a sense amplifier. However, when the number of bit line divisions is reduced, the signal potential to the bit line read by opening the word line is increased in inverse proportion to the length of the bit line. Will decrease. Further, when the device size is reduced, the interference between the bit lines becomes remarkable according to the shrinkage of the device, and the signal potential to the bit line decreases due to the interference. The margin will deteriorate.

本発明の第2の実施形態に係る半導体記憶装置においては、アクセスされるメモリセルが繋がっているビット線が、ビット線MUXスイッチ回路(15odd、15even)によりシェアードS/A19に接続されていない状態の時には、プリセンスアンプ16によって一旦増幅してからビット線MUXスイッチ回路(15odd、15even)を開け、ビット線信号をシェアードS/A19に転送することで十分な信号電位を確保することができ、シェアードS/A19において確実に増幅することができる。また、アクセスされるメモリセルが繋がっているビット線が、ビット線MUXスイッチ回路(15odd、15even)によりシェアードS/A19に接続されている状態の時には、そのままシェアードS/A19により増幅される。 In the semiconductor memory device according to the second embodiment of the present invention, the bit line connected to the accessed memory cell is not connected to the shared S / A 19 by the bit line MUX switch circuit (15odd, 15even). In this case, a sufficient signal potential can be secured by opening the bit line MUX switch circuit (15odd, 15even) and transferring the bit line signal to the shared S / A 19 after being amplified once by the pre-sense amplifier 16. Amplification can be ensured at S / A19. When the bit line connected to the memory cell to be accessed is connected to the shared S / A 19 by the bit line MUX switch circuit (15odd, 15even), it is amplified by the shared S / A 19 as it is.

本発明の第2の実施形態に係る半導体記憶装置においては、ビット線MUXスイッチ回路(15odd、15even)によりビット線を分けることで、ワード線13を開けてメモリセルから前記ビット線に信号を転送するときのビット線容量が実効的に小さく見えるため信号電位を大きくとることができる。従って、直接シェアードS/A19により増幅する場合においても、大きな信号電位が転送されるためビット線センスマージンの劣化が少ない。また、プリセンスアンプ16により一旦増幅してから転送する場合には、さらにセンスマージンの劣化が少なくて済む。これにより、前記ビット線の長さが長くなった場合でも大きな信号電位を転送することができるため、前記ビット線の分割数を減らしデバイスサイズを縮小化することが可能となる。 In the semiconductor memory device according to the second embodiment of the present invention, the bit line is divided by the bit line MUX switch circuit (15odd, 15even), thereby opening the word line 13 and transferring the signal from the memory cell to the bit line. Since the bit line capacitance at this time appears to be effectively small, the signal potential can be increased. Therefore, even when the signal is directly amplified by the shared S / A 19, since a large signal potential is transferred, the deterioration of the bit line sense margin is small. Further, when the data is amplified once by the pre-sense amplifier 16 and then transferred, the deterioration of the sense margin can be further reduced. As a result, a large signal potential can be transferred even when the length of the bit line is increased, so that the number of bit line divisions can be reduced and the device size can be reduced.

本発明の第3の実施形態に係る半導体記憶装置においては、ワード線を開けて読み出されるビット線への信号電位の低下を防ぎながら、ビット線の本数を大幅に削減することができる。ビット線の本数を削減する場合、一本のビット線の長さが長くなり、ワード線を開けて読み出されるビット線への信号電位が低下する。このことが、デバイスサイズの縮小化に障害となっているが、本発明によれば、かかる課題を解決することができる。 In the semiconductor memory device according to the third embodiment of the present invention, the number of bit lines can be greatly reduced while preventing the signal potential from being lowered to the bit lines read by opening the word lines. When the number of bit lines is reduced, the length of one bit line is increased, and the signal potential to the bit line read by opening the word line is lowered. This is an obstacle to reducing the device size, but according to the present invention, such a problem can be solved.

本発明の第3の実施形態においては、ビット線ペアBLpairごとにP−1個のビット線MUXスイッチ回路を設け、ビット線をP個の領域に分割し、分割されたビット線のうちセンスアンプに直接接続するビット線を除いた各領域のビット線にP-1個のプリセンスアンプを接続することを特徴とする。 In the third embodiment of the present invention, P−1 bit line MUX switch circuits are provided for each bit line pair BLpair, the bit line is divided into P areas, and the sense amplifier among the divided bit lines is provided. P-1 pre-sense amplifiers are connected to the bit lines in each region except for the bit lines directly connected to the.

図8は、本発明の第3の実施形態に係る半導体記憶装置のメモリセルアレイとセンスアンプ回路の構成を模式的に示す概略図である。前記半導体記憶装置は、行方向および列方向にマトリクス状に配置された複数のメモリセル10と、前記複数のメモリセル10を列方向に所定の単位ごとに選択状態にするn本のワード線13と、前記複数のメモリセル10に行方向の所定の単位ごとに接続され、前記ワード線13により選択状態にある前記メモリセル10のデータを転送する2m本のビット線とを備えるセルアレイ(図示せず)を有する。 FIG. 8 is a schematic diagram schematically showing the configuration of the memory cell array and the sense amplifier circuit of the semiconductor memory device according to the third embodiment of the present invention. The semiconductor memory device includes a plurality of memory cells 10 arranged in a matrix in a row direction and a column direction, and n word lines 13 that select the plurality of memory cells 10 in a predetermined direction in the column direction. And a 2m bit line connected to the plurality of memory cells 10 in predetermined units in the row direction and transferring data of the memory cells 10 in a selected state by the word line 13 (not shown) )).

複数のメモリセル10は、第1の実施形態および第2の実施形態で示したメモリセルと同様の構成であるため、詳細の説明は省略するが、前記ワード線13により所定の電圧が印加された前記メモリセル10は、セルに記憶されたデータを前記ビット線に出力することでデータの読出しを行う。 The plurality of memory cells 10 have the same configuration as the memory cells shown in the first embodiment and the second embodiment, and thus a detailed description is omitted, but a predetermined voltage is applied by the word line 13. The memory cell 10 reads data by outputting the data stored in the cell to the bit line.

前記2m本のビット線は、奇数ビット線12aと偶数ビット線12bの2本で一つのビット線ペアBLpair12を構成し、1つのセンスアンプ11に接続される。図8においては、m組のビット線ペアBLpair12が配置されるが、一つのセンスアンプ11に接続されるビット線の本数は2本に制限されるわけではない。 The 2m bit lines are composed of two odd bit lines 12a and even bit lines 12b to form one bit line pair BLpair12 and connected to one sense amplifier 11. In FIG. 8, m bit line pairs BLpair 12 are arranged, but the number of bit lines connected to one sense amplifier 11 is not limited to two.

センスアンプ11は、ビット線ペアBLpair12に接続されてデータ読み出しを行うと共に、書き込みデータを保持するデータラッチを兼ねる。前記センスアンプ11とメモリセルアレイの間では、1ページ単位でデータ転送(読み出しおよび書き込み)が行われ、前記センスアンプ11と外部入出力端子との間は、例えば1バイト単位でシリアルデータ転送が行われる。 The sense amplifier 11 is connected to the bit line pair BLpair12 to read data, and also serves as a data latch that holds write data. Data transfer (reading and writing) is performed in units of one page between the sense amplifier 11 and the memory cell array, and serial data transfer is performed in units of, for example, 1 byte between the sense amplifier 11 and the external input / output terminals. Is called.

メモリセルアレイのワード線WL1(13)とワード線WLn(13)の間には、各ビット線ペアBLpair12を分割するビット線MUXスイッチ回路15が配置される。 Between the word line WL1 (13) and the word line WLn (13) of the memory cell array, a bit line MUX switch circuit 15 that divides each bit line pair BLpair12 is arranged.

前記ビット線MUXスイッチ回路15の構成は、第1の実施形態および第2の実施形態で示した構成と同様であるので詳細は省略するが、前記ビット線MUXスイッチ回路15を構成するNチャネルトランジスタのゲートには、信号線LMUXよりゲート信号LMUX17が与えられる。前記ゲート信号LMUX17はワード線13が開く前には、Lowレベル(例えばGNDレベル)に設定されている。 The configuration of the bit line MUX switch circuit 15 is the same as the configuration shown in the first embodiment and the second embodiment, and the details thereof will be omitted. However, the N-channel transistor configuring the bit line MUX switch circuit 15 is omitted. The gate signal LMUX17 is supplied from the signal line LMUX to these gates. The gate signal LMUX 17 is set to a low level (for example, a GND level) before the word line 13 is opened.

前記ビット線MUXスイッチ回路15により、図8に示すとおり、それぞれのビット線ペアBLpair1乃至ビット線ペアBLpairM(12)は、P−1個のビット線MUXスイッチ回路15でP個のワード線領域に分割され、前記P−1個のビット線スイッチ15の開閉により、それぞれのワード線領域にあるビット線ペアBLpair12に接続するメモリセル10からの情報の転送が制御される。 As shown in FIG. 8, the bit line MUX switch circuit 15 causes each of the bit line pairs BLpair1 to BLpairM (12) to be connected to P word line regions by P-1 bit line MUX switch circuits 15. Dividing and opening / closing the P-1 bit line switches 15 controls the transfer of information from the memory cells 10 connected to the bit line pair BLpair 12 in each word line region.

また、本発明の第3の実施形態に係る半導体記憶装置は、一組のビット線ペアBLpair1乃至BLpairM(12)ごとに、センスアンプ11に直接接続されていないビット線ペアBLpair12の信号電位を増幅するP−1個のプリセンスアンプ16が設けられている。 The semiconductor memory device according to the third embodiment of the present invention amplifies the signal potential of the bit line pair BLpair12 not directly connected to the sense amplifier 11 for each pair of bitline pairs BLpair1 to BLpairM (12). P-1 pre-sense amplifiers 16 are provided.

前記プリセンスアンプ16の構成は、第1の実施形態および第2の実施形態と同様であるので、詳細は省略する。 Since the configuration of the pre-sense amplifier 16 is the same as that of the first and second embodiments, the details are omitted.

複数のビット線ペアBLpair12は、ビット線MUXスイッチ回路15の開閉によってセンスアンプ11への接続が制御され、前記プリセンスアンプ16は、センスアンプ11に接続されていないビット線の信号を増幅する。 The plurality of bit line pairs BLpair 12 are controlled to be connected to the sense amplifier 11 by opening and closing the bit line MUX switch circuit 15, and the pre-sense amplifier 16 amplifies the signal of the bit line not connected to the sense amplifier 11.

前記プリセンスアンプ16は信号線LSENからの信号LSEN17により制御され、前記信号線LSENからの前記信号LSEN17は、前記プリセンスアンプ16を用いてビット線上の信号を増幅するときにHighレベルになるものである。 The pre-sense amplifier 16 is controlled by a signal LSEN 17 from a signal line LSEN, and the signal LSEN 17 from the signal line LSEN becomes a high level when the signal on the bit line is amplified using the pre-sense amplifier 16. .

上述のような構成からなる、本発明の第3の実施形態に係る半導体記憶装置においては、所望のメモリセルA10が接続されるワード線領域n+1を挟み込むビット線MUXスイッチ回路SWnとビット線MUXスイッチ回路SWn+1(図示せず)を、前記所望のメモリセルA10に接続されたワード線WLl(13)を開くときにLowレベルに設定することで、前記所望のメモリセルA10からビット線への読み出しの信号電位を大きくすることができる。 In the semiconductor memory device according to the third embodiment of the present invention configured as described above, the bit line MUX switch circuit SWn and the bit line MUX switch sandwiching the word line region n + 1 to which the desired memory cell A10 is connected are sandwiched. The circuit SWn + 1 (not shown) is set to a low level when the word line WLl (13) connected to the desired memory cell A10 is opened, thereby reading data from the desired memory cell A10 to the bit line. The signal potential can be increased.

即ち、ビット線MUXスイッチ回路SWnとビット線MUXスイッチ回路SWn+1に挟まれたワード線領域n+1に接続される所望のメモリセルA10からデータを読み出す場合には、所望のメモリセルA10が接続されたワード線WLl(13)を開くときに前記2つのビット線MUXスイッチ回路15をLowレベルに設定して前記ビット線MUXスイッチ回路15を閉じる。これによって、ワード線領域n+1は、隣接するワード線領域nおよびワード線領域n+2から遮断される。 That is, when data is read from the desired memory cell A10 connected to the word line region n + 1 sandwiched between the bit line MUX switch circuit SWn and the bit line MUX switch circuit SWn + 1, the word to which the desired memory cell A10 is connected is read. When the line WLl (13) is opened, the two bit line MUX switch circuits 15 are set to a low level and the bit line MUX switch circuit 15 is closed. As a result, the word line region n + 1 is isolated from the adjacent word line region n and the word line region n + 2.

前記ワード線WLl(13)が開いて前記ビット線に十分な信号電位が確保された時点で、ワード線領域n+1に配置されたプリセンスアンプn16を、信号LSENn18をHighレベルに設定することで活性化し、前記ワード線WLl(13)上の信号をプリセンスアンプn16によって差動増幅する。 When the word line WLl (13) is opened and a sufficient signal potential is secured on the bit line, the pre-sense amplifier n16 disposed in the word line region n + 1 is activated by setting the signal LSENn18 to the high level. The signal on the word line WLl (13) is differentially amplified by the pre-sense amplifier n16.

前記プリセンスアンプn16により十分増幅した後、センスアンプ11側に位置する前記ビット線MUXスイッチ回路n15をHighレベルに遷移させることで、前記ビット線MUXスイッチ回路n15が開き、ビット線上の信号をセンスアンプ11に転送し、センスアンプ11によって再度増幅した上で外部入出力端子に転送する。 After being sufficiently amplified by the pre-sense amplifier n16, the bit line MUX switch circuit n15 is opened by causing the bit line MUX switch circuit n15 located on the sense amplifier 11 side to transition to a high level, and the signal on the bit line is sensed. 11 and amplified again by the sense amplifier 11 and then transferred to the external input / output terminal.

前記プリセンスアンプn16によって増幅した後センスアンプ11に転送する場合、前記ビット線MUXスイッチ回路n15からセンスアンプ11側に位置する全てのビット線MUXスイッチ回路15が開くため、ビット線の長さが長くなり信号電位が減少するが、既に転送前にプリセンスアンプn16によって十分に増幅されているため、信号電位が減少してもセンスアンプ11で再度増幅が可能な十分な信号電位が確保できる。 When the signal is amplified by the pre-sense amplifier n16 and then transferred to the sense amplifier 11, all the bit line MUX switch circuits 15 located on the sense amplifier 11 side from the bit line MUX switch circuit n15 are opened, so that the length of the bit line is long. Although the signal potential is reduced, since it has already been sufficiently amplified by the pre-sense amplifier n16 before transfer, a sufficient signal potential that can be amplified again by the sense amplifier 11 can be secured even if the signal potential is reduced.

本発明の第3の実施形態に係る半導体記憶装置の信号に対応する動作は、第1の実施形態および第2の実施形態と同様であるため、タイミングチャートによる詳細説明は省略するが、本発明の第3の実施形態によれば、所望のワード線領域n+1のメモリセル10にアクセスする場合は、前記ワード線領域n+1を挟む両側のビット線MUXスイッチ回路n15およびビット線スイッチ回路n+1(15)によって、隣接するワード線領域nおよびワード線領域n+2から遮断することでビット線の長さを実質的に短くすることができ、ビット線の長さに反比例して減少する前記ビット線から呼び出される信号電位の減少を抑制することが可能となる。 Since the operation corresponding to the signal of the semiconductor memory device according to the third embodiment of the present invention is the same as that of the first embodiment and the second embodiment, the detailed description by the timing chart is omitted. According to the third embodiment, when accessing the memory cell 10 in the desired word line region n + 1, the bit line MUX switch circuit n15 and the bit line switch circuit n + 1 (on both sides of the word line region n + 1) 15), the length of the bit line can be substantially reduced by blocking from the adjacent word line region n and the word line region n + 2, and the bit line can be reduced in inverse proportion to the length of the bit line. It is possible to suppress a decrease in the called signal potential.

さらに、プリセンスアンプn16からセンスアンプ11に信号を転送する場合、センスアンプ11からワード線領域n+1までの間に位置する全てのワード線領域のビット線MUXスイッチ回路15を同時に開いて、前記センスアンプ11からワード線領域n+1までの間に位置する全てのワード線領域に配置されたビット線を通じて信号を転送するため、転送の際にはビット線の長さはセンスアンプ11からワード線領域nまでの長さとなり、ビット線の実質的な長さが長くなるため信号電位の減少が生じるが、本発明においては、前記ワード線領域n+1に配置されたプリセンスアンプn16によって十分に増幅したうえで信号を転送するため、転送の際の信号電位の減少を考慮しても十分な信号電位の転送が可能となる。 Further, when a signal is transferred from the pre-sense amplifier n16 to the sense amplifier 11, the bit line MUX switch circuits 15 in all the word line regions located between the sense amplifier 11 and the word line region n + 1 are simultaneously opened, and the sense amplifier Since the signal is transferred through the bit lines arranged in all the word line regions located between 11 and the word line region n + 1, the length of the bit line is from the sense amplifier 11 to the word line region n at the time of transfer. In this invention, the signal potential is reduced after being sufficiently amplified by the pre-sense amplifier n16 disposed in the word line region n + 1. Therefore, a sufficient signal potential can be transferred even in consideration of a decrease in the signal potential at the time of transfer.

また、図8に示すビット線MUXスイッチ回路15とプリセンスアンプ16を設けたことにより、本発明の第3の実施形態に係る半導体記憶装置によれば、今後ますます強く要求されるデバイスサイズの縮小要求に対して十分な対応が可能となる。すなわち、デバイスサイズを縮小する場合、ビット線間の間隔についても狭めることが要求されるが、この場合ビット線間の干渉に起因してビット線への信号電位の減少が生じる。さらに、デバイスのシュリンクに従って、前記ビット線間の干渉は顕著になり、信号電位の減少も顕著になる。一方、デバイスサイズの縮小対策として、ビット線の分割数を減らしてビット線の本数自体を減らしデバイスサイズの縮小を図ることが行われるが、この場合には、上述のように一本のビット線の長さを長くせざるを得ない。すると、ビット線の長さが長くなるほどビット線への信号電位が減少してしまうため、ビット線センスマージンが劣化してしまい歩留まりの低下を招来する。従って、信号電位の減少を十分に抑制できなければ、デバイスサイズの縮小が実現できないこととなる。 Further, by providing the bit line MUX switch circuit 15 and the pre-sense amplifier 16 shown in FIG. 8, according to the semiconductor memory device according to the third embodiment of the present invention, the device size that will be required more and more in the future is reduced. Sufficient response to requests is possible. That is, when the device size is reduced, it is required to reduce the interval between the bit lines. In this case, the signal potential to the bit lines is reduced due to the interference between the bit lines. Further, as the device shrinks, the interference between the bit lines becomes significant, and the signal potential is also significantly reduced. On the other hand, as a measure for reducing the device size, it is possible to reduce the device size by reducing the number of bit lines to reduce the number of bit lines themselves. In this case, as described above, one bit line is reduced. The length of must be increased. Then, as the length of the bit line becomes longer, the signal potential to the bit line decreases, so that the bit line sense margin deteriorates and the yield decreases. Therefore, the device size cannot be reduced unless the decrease in signal potential can be sufficiently suppressed.

図8に示すように、本発明の第3の実施形態に係る半導体記憶装置においては、ビット線にデータを読み出す際に、ビット線MUXスイッチ回路15によって所望のワード線領域のビット線を、他のワード線領域のビット線から遮断してワード線の長さを実質的に短くした上でデータを読み出すため、ビット線容量が実効的に小さく見えるため信号電位を大きくとることができる。また、プリセンスアンプ16によって信号電位を一旦増幅した上でセンスアンプ11に転送する。従って、一本のビット線の長さに関わらず、ビット線MUXスイッチ回路15によってビット線の実効的な長さを短くして信号電位の減少を抑制でき、また、デバイスのシュリンクに従ってビット線間の干渉が顕著になって信号電位の減少が生じても、プリセンスアンプ16によって一旦増幅した上で転送されるため、デバイスサイズのサイズダウンの要求に十分に対応することが可能となるのである。 As shown in FIG. 8, in the semiconductor memory device according to the third embodiment of the present invention, when reading data to the bit line, the bit line MUX switch circuit 15 assigns the bit line in the desired word line region to the other. Since data is read after the length of the word line is substantially shortened by blocking from the bit line in the word line region, the bit line capacitance appears to be effectively small, so that the signal potential can be increased. The signal potential is once amplified by the pre-sense amplifier 16 and then transferred to the sense amplifier 11. Therefore, regardless of the length of one bit line, the bit line MUX switch circuit 15 can reduce the effective length of the bit line to suppress the decrease in the signal potential. Even when the signal potential is decreased due to the significant interference, the signal is transferred after being amplified once by the pre-sense amplifier 16, so that it is possible to sufficiently meet the demand for a reduction in the device size.

さらに、センスアンプ11にメモリセル10から読み出されたデータをラッチする場合、ラッチするセンスアンプ11に接続された全ビット線の容量を充電する必要があり、ビット線の充放電による消費電流が大きくなってしまい、低消費電力化の障害となっているが、本発明の第3の実施形態に係る半導体記憶装置においては、かかる消費電流を抑制し低消費電力化を図ることが可能となる。すなわち、メモリセル10のデータをビット線に読み出す際に、上述のように、所望のメモリセル10に接続するビット線が配置されたワード線領域を、前記ワード線領域を挟みこむビット線MUXスイッチ回路15によって両側に位置するワード線領域から遮断するため、充電が必要なビット線は前記ワード線領域に配置されたビット線だけになり、他のワード線領域のビット線は充電が必要ないため、ビット線の充放電による消費電流が少なくて済む。従って、低消費電力化を測ることが可能となる。 Further, when data read from the memory cell 10 is latched in the sense amplifier 11, it is necessary to charge the capacity of all the bit lines connected to the sense amplifier 11 to be latched, and current consumption due to charging / discharging of the bit lines is reduced. However, in the semiconductor memory device according to the third embodiment of the present invention, the current consumption can be suppressed and the power consumption can be reduced. . That is, when reading the data of the memory cell 10 to the bit line, as described above, the bit line MUX switch sandwiching the word line region where the bit line connected to the desired memory cell 10 is disposed. Since the circuit 15 cuts off from the word line regions located on both sides, the only bit line that needs to be charged is the bit line arranged in the word line region, and the bit lines in the other word line regions do not need to be charged. Therefore, current consumption due to charging / discharging of the bit line can be reduced. Therefore, it is possible to measure a reduction in power consumption.

上述した本発明の第3の実施形態における効果は、センスアンプにシェアードセンスアンプを用いても同様である。本発明の第4の実施形態は、センスアンプにシェアードS/Aを用い、ビット線ペアBLpairごとにP−1個のビット線MUXスイッチ回路を設け、ビット線をP個の領域に分割し、分割されたビット線のうちセンスアンプに直接接続するビット線を除いた各領域のビット線にP-1個のプリセンスアンプを接続することを特徴とする。 The effects of the third embodiment of the present invention described above are the same even when a shared sense amplifier is used as the sense amplifier. In the fourth embodiment of the present invention, a shared S / A is used for the sense amplifier, P−1 bit line MUX switch circuits are provided for each bit line pair BLpair, the bit line is divided into P regions, Of the divided bit lines, P-1 pre-sense amplifiers are connected to the bit lines in each region excluding the bit lines directly connected to the sense amplifiers.

図9は、本発明の第4の実施形態に係る半導体記憶装置のメモリセルアレイとセンスアンプ回路の構成を模式的に示す概略図である。また、図10は、図9に示すメモリセルアレイとセンスアンプ回路の構成の一部を拡大した概略図である。説明上、以下図10を基に説明する。 FIG. 9 is a schematic diagram schematically showing the configuration of the memory cell array and the sense amplifier circuit of the semiconductor memory device according to the fourth embodiment of the present invention. FIG. 10 is an enlarged schematic view of a part of the configuration of the memory cell array and sense amplifier circuit shown in FIG. For the sake of explanation, description will be made below with reference to FIG.

前記半導体記憶装置は、行方向および列方向にマトリクス状に配置された複数のメモリセル10と、前記複数のメモリセル10を列方向に所定の単位ごとに選択状態にするn本のワード線13と、前記複数のメモリセル10に行方向の所定の単位ごとに接続され、前記ワード線13により選択状態にある前記メモリセル10のデータを転送する2m本のビット線とを備えるセルアレイ(図示せず)を有する。 The semiconductor memory device includes a plurality of memory cells 10 arranged in a matrix in a row direction and a column direction, and n word lines 13 that select the plurality of memory cells 10 in a predetermined direction in the column direction. And a 2m bit line connected to the plurality of memory cells 10 in predetermined units in the row direction and transferring data of the memory cells 10 in a selected state by the word line 13 (not shown) )).

複数のメモリセル10は、第1の実施形態乃至第3の実施形態で示したメモリセルと同様の構成であるため、詳細の説明は省略するが、前記ワード線13により所定の電圧が印加された前記メモリセル10は、セルに記憶されたデータを前記ビット線に出力することでデータの読出しを行う。 The plurality of memory cells 10 have the same configuration as the memory cells shown in the first to third embodiments, and thus a detailed description is omitted, but a predetermined voltage is applied by the word line 13. The memory cell 10 reads data by outputting the data stored in the cell to the bit line.

前記2m本のビット線は、奇数ビット線12aと偶数ビット線12bの2本で一つのビット線ペアBLpair12を構成し、1つのシェアードS/A19に接続される。図9および図10においてはm組のビット線ペアBLpair12が配置されるが、一つのシェアードS/A19に接続されるビット線の本数は2本に制限されるわけではない。 The 2m bit lines are composed of two odd bit lines 12a and even bit lines 12b to form one bit line pair BLpair12 and connected to one shared S / A 19. 9 and 10, m bit line pairs BLpair 12 are arranged, but the number of bit lines connected to one shared S / A 19 is not limited to two.

シェアードS/A19は、ビット線ペアBLpair12に接続されてデータ読み出しを行うと共に、書き込みデータを保持するデータラッチを兼ねる。前記シェアードS/A19とメモリセルアレイの間では、1ページ単位でデータ転送(読み出しおよび書き込み)が行われ、前記シェアードS/A19と外部入出力端子との間は、例えば1バイト単位でシリアルデータ転送が行われる。 The shared S / A 19 is connected to the bit line pair BLpair12 to read data, and also serves as a data latch that holds write data. Data transfer (reading and writing) is performed between the shared S / A 19 and the memory cell array, and serial data transfer is performed between the shared S / A 19 and the external input / output terminals, for example, in units of 1 byte. Is done.

メモリセルアレイのワード線WL1(13)とワード線WLn(13)の間には、各ビット線ペアBLpair12を分割するビット線MUXスイッチ回路15が配置される。 Between the word line WL1 (13) and the word line WLn (13) of the memory cell array, a bit line MUX switch circuit 15 that divides each bit line pair BLpair12 is arranged.

前記ビット線MUXスイッチ回路15の構成は、第1の実施形態乃至第3の実施形態で示した構成と同様であるので詳細は省略するが、前記ビット線MUXスイッチ回路15を構成するNチャネルトランジスタのゲートには、信号線LMUXよりゲート信号LMUX17が与えられる。前記ゲート信号LMUX17はワード線13が開く前には、Lowレベル(例えばGNDレベル)に設定されている。 Since the configuration of the bit line MUX switch circuit 15 is the same as that shown in the first to third embodiments, the details thereof will be omitted, but an N-channel transistor constituting the bit line MUX switch circuit 15 is omitted. The gate signal LMUX17 is supplied from the signal line LMUX to these gates. The gate signal LMUX 17 is set to a low level (for example, a GND level) before the word line 13 is opened.

前記ビット線MUXスイッチ回路15により、図10に示すとおり、それぞれのビット線ペアBLpair1乃至ビット線ペアBLpairM(12)は、P−1個のビット線MUXスイッチ回路15でP個のワード線領域に分割され、前記P−1個のビット線スイッチ15の開閉により、それぞれのワード線領域にあるビット線ペアBLpair12に接続するメモリセル10からの情報の転送が制御される。 As shown in FIG. 10, the bit line MUX switch circuit 15 causes each of the bit line pairs BLpair1 to BLpairM (12) to be connected to P word line regions by P-1 bit line MUX switch circuits 15. Dividing and opening / closing the P-1 bit line switches 15 controls the transfer of information from the memory cells 10 connected to the bit line pair BLpair 12 in each word line region.

また、本発明の第4の実施形態に係る半導体記憶装置は、一組のビット線ペアBLpair1乃至BLpairM(12)ごとに、シェアードS/A19に直接接続されていないビット線ペアBLpair12の信号電位を増幅するP−1個のプリセンスアンプ16が設けられている。 Further, in the semiconductor memory device according to the fourth embodiment of the present invention, the signal potential of the bit line pair BLpair12 not directly connected to the shared S / A 19 is set for each pair of bitline pairs BLpair1 to BLpairM (12). P-1 pre-sense amplifiers 16 to be amplified are provided.

前記プリセンスアンプ16の構成は、第1の実施形態乃至第3の実施形態と同様であるので、詳細は省略する。 Since the configuration of the pre-sense amplifier 16 is the same as that of the first to third embodiments, the details are omitted.

複数のビット線ペアBLpair12は、ビット線MUXスイッチ回路15の開閉によってシェアードS/A19への接続が制御され、前記プリセンスアンプ16は、シェアードS/A19に接続されていないビット線の信号を増幅する。 The plurality of bit line pairs BLpair12 are controlled to be connected to the shared S / A 19 by opening / closing the bit line MUX switch circuit 15, and the pre-sense amplifier 16 amplifies the signal of the bit line not connected to the shared S / A 19 .

前記プリセンスアンプ16は信号線LSENからの信号LSEN18により制御され、前記信号線LSENからの前記信号LSEN18は、前記プリセンスアンプ16を用いてビット線上の信号を増幅するときにHighレベルになるものである。 The pre-sense amplifier 16 is controlled by a signal LSEN 18 from a signal line LSEN, and the signal LSEN 18 from the signal line LSEN becomes a high level when the pre-sense amplifier 16 is used to amplify a signal on a bit line. .

上述のような構成からなる、本発明の第4の実施形態に係る半導体記憶装置においては、所望のメモリセルA10が接続されるワード線領域n+1を挟み込むビット線MUXスイッチ回路n15とビット線MUXスイッチ回路n+1(15)(図示せず)を、前記所望のメモリセルA10に接続されたワード線WLl(13)を開くときにLowレベルに設定することで、前記所望のメモリセルA10からビット線への読み出しの信号電位を大きくすることができる。 In the semiconductor memory device according to the fourth embodiment of the present invention configured as described above, the bit line MUX switch circuit n15 and the bit line MUX switch sandwiching the word line region n + 1 to which the desired memory cell A10 is connected. The circuit n + 1 (15) (not shown) is set to a low level when the word line WLl (13) connected to the desired memory cell A10 is opened, so that the desired memory cell A10 is transferred to the bit line. The read signal potential can be increased.

即ち、ビット線MUXスイッチ回路n(15)とビット線MUXスイッチ回路n+1(15)に挟まれたワード線領域n+1に接続される所望のメモリセルA10からデータを読み出す場合には、所望のメモリセルA10が接続されたワード線WLl(13)を開くときに前記2つのビット線MUXスイッチ回路15をLowレベルに設定して前記2つのビット線MUXスイッチ回路15を閉じる。これによって、ワード線領域n+1は、隣接するワード線領域nおよびワード線領域n+2から遮断される。 That is, when data is read from a desired memory cell A10 connected to the word line region n + 1 sandwiched between the bit line MUX switch circuit n (15) and the bit line MUX switch circuit n + 1 (15), the desired memory cell When the word line WLl (13) to which A10 is connected is opened, the two bit line MUX switch circuits 15 are set to a low level and the two bit line MUX switch circuits 15 are closed. As a result, the word line region n + 1 is isolated from the adjacent word line region n and the word line region n + 2.

前記ワード線WLl(13)が開いて前記ビット線に十分な信号電位が確保された時点で、ワード線領域n+1に配置されたプリセンスアンプn16を、信号LSENn18をHighレベルに設定することで活性化し、前記ワード線WLl(13)上の信号をプリセンスアンプn16によって差動増幅する。 When the word line WLl (13) is opened and a sufficient signal potential is secured on the bit line, the pre-sense amplifier n16 disposed in the word line region n + 1 is activated by setting the signal LSENn18 to the high level. The signal on the word line WLl (13) is differentially amplified by the pre-sense amplifier n16.

前記プリセンスアンプn16により十分増幅した後、シェアードS/A19側に位置する前記ビット線MUXスイッチ回路n15をHighレベルに遷移されることで、前記ビット線MUXスイッチ回路n15が開き、ビット線上の信号をシェアードS/A19に転送し、シェアードS/A19によって再度増幅した上で外部入出力端子に転送する。 After sufficiently amplifying by the pre-sense amplifier n16, the bit line MUX switch circuit n15 which is located on the shared S / A 19 side is shifted to a high level, so that the bit line MUX switch circuit n15 is opened and the signal on the bit line is The data is transferred to the shared S / A 19, amplified again by the shared S / A 19, and transferred to the external input / output terminal.

本発明の第4の実施形態に係る半導体記憶装置の信号に対応する動作は、第1の実施形態乃至第3の実施形態と同様であるため、タイミングチャートによる詳細説明は省略するが、本発明の第4の実施形態によれば、所望のワード線領域n+1のメモリセルにアクセスする場合は、前記ワード線領域nを挟む両側のビット線MUXスイッチ回路15によって、前記ワード線領域n+1を隣接するワード線領域から遮断することでビット線の長さを実質的に短くすることができ、ビット線の長さに反比例して減少する前記ビット線から呼び出される信号電位の減少を抑制することが可能となる。 Since the operation corresponding to the signal of the semiconductor memory device according to the fourth embodiment of the present invention is the same as that of the first to third embodiments, the detailed description by the timing chart is omitted, but the present invention is omitted. According to the fourth embodiment, when accessing a memory cell in a desired word line region n + 1, the word line region n + is controlled by the bit line MUX switch circuits 15 on both sides of the word line region n. By blocking 1 from the adjacent word line region, the length of the bit line can be substantially shortened, and the decrease in the signal potential called from the bit line, which decreases in inverse proportion to the length of the bit line, is suppressed. It becomes possible to do.

また、プリセンスアンプn16からシェアードS/A19に信号を転送する場合、上述の実施例2と同様に信号電位の減少が生じるが、本発明においては、前記ワード線領域n+1に配置されたプリセンスアンプn16によって十分に増幅したうえで信号を転送するため、転送の際の信号電位の減少を考慮しても十分な信号電位の転送が可能となる。 Further, when a signal is transferred from the pre-sense amplifier n16 to the shared S / A 19, the signal potential is reduced as in the second embodiment. However, in the present invention, the pre-sense arranged in the word line region n + 1 is generated. Since the signal is transferred after being sufficiently amplified by the amplifier n16, a sufficient signal potential can be transferred even in consideration of a decrease in the signal potential at the time of transfer.

さらに、ビット線にデータを読み出す際に、ビット線MUXスイッチ回路15によって所望のワード線領域のビット線を、他のワード線領域のビット線から遮断してワード線の長さを実質的に短くした上でデータを読み出すため、ビット線容量が実効的に小さく見えるため信号電位を大きくとることができ、また、プリセンスアンプ16によって信号電位を一旦増幅した上でシェアードS/A19に転送するため、デバイスのシュリンクに従ってビット線間の干渉が顕著になって信号電位の減少が生じても、問題とならず、デバイスのサイズダウンが可能となる。 Further, when data is read out to the bit line, the bit line MUX switch circuit 15 cuts off the bit line in the desired word line region from the bit line in the other word line region to substantially reduce the length of the word line. In addition, since the data is read out, the bit line capacitance appears to be effectively small, so that the signal potential can be increased, and the signal potential is once amplified by the pre-sense amplifier 16 and then transferred to the shared S / A 19. Even if the interference between the bit lines becomes remarkable due to the shrinkage of the device and the signal potential is reduced, there is no problem and the size of the device can be reduced.

メモリセルのデータをビット線に読み出す際に、上述のように、所望のメモリセルに接続するビット線が配置されたワード線領域を、前記ワード線領域を挟みこむビット線MUXスイッチ回路15によって両側に位置するワード線領域から遮断するため、充電が必要なビット線は前記ワード線領域に配置されたビット線だけになり、ビット線の充放電による消費電流が少なくてため、低消費電力化を測ることが可能となる When reading the data of the memory cell to the bit line, as described above, the word line area where the bit line connected to the desired memory cell is arranged on both sides by the bit line MUX switch circuit 15 sandwiching the word line area. Therefore, the only bit line that needs to be charged is the bit line arranged in the word line region, and the current consumption due to charging / discharging of the bit line is small. It becomes possible to measure

本発明の第1の実施形態に係る半導体記憶装置のメモリセルアレイとセンスアンプの構成を模式的に表す概略図である。1 is a schematic diagram schematically showing a configuration of a memory cell array and a sense amplifier of a semiconductor memory device according to a first embodiment of the present invention. 第1の実施形態においてワード線領域Aをアクセスした場合の信号のタイミングチャート図である。FIG. 6 is a timing chart of signals when a word line area A is accessed in the first embodiment. 第1の実施形態においてワード線領域Bをアクセスした場合の信号のタイミングチャート図である。FIG. 5 is a timing chart of signals when a word line region B is accessed in the first embodiment. 本発明の第2の実施形態に係る半導体記憶装置のメモリセルアレイとセンスアンプ回路の構成を模式的に示す概略図である。FIG. 5 is a schematic diagram schematically showing a configuration of a memory cell array and a sense amplifier circuit of a semiconductor memory device according to a second embodiment of the present invention. 図4に示すメモリセルアレイとセンスアンプ回路の構成のうち、ワード線領域Aおよびワード線領域Bを含む一部を拡大した概略図である。5 is an enlarged schematic view of a part including a word line region A and a word line region B in the configuration of the memory cell array and the sense amplifier circuit shown in FIG. 本発明の第2の実施形態におけるワード線領域Aをアクセスした場合の信号のタイミングチャート図である。It is a timing chart figure of the signal at the time of accessing the word line area A in the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第2の実施形態におけるワード線領域Bをアクセスした場合の信号のタイミングチャート図である。It is a timing chart figure of a signal at the time of accessing word line field B in a 2nd embodiment of the present invention. 本発明の第3の実施形態に係る半導体記憶装置のメモリセルアレイとセンスアンプ回路の構成を模式的に示す概略図である。FIG. 6 is a schematic diagram schematically showing a configuration of a memory cell array and a sense amplifier circuit of a semiconductor memory device according to a third embodiment of the present invention. 本発明の第4の実施形態に係る半導体記憶装置のメモリセルアレイとセンスアンプ回路の構成を模式的に示す概略図である。FIG. 10 is a schematic diagram schematically showing a configuration of a memory cell array and a sense amplifier circuit of a semiconductor memory device according to a fourth embodiment of the present invention. 図9に示すメモリセルアレイとセンスアンプ回路の構成の一部を拡大した概略図である。FIG. 10 is a schematic diagram enlarging a part of the configuration of the memory cell array and the sense amplifier circuit shown in FIG. 9.

符号の説明Explanation of symbols

10:メモリセル
10a:トランジスタ
10b:キャパシタ
11:センスアンプ
12、12odd、12even:ビット線ペア
12a:奇数ビット線
12b:偶数ビット線
13:ワード線
14:信号SEN
15、15odd、15even:ビット線MUXスイッチ回路
15a、15b:Nチャネルトランジスタ
16、16odd、16even:プリセンスアンプ
16a、16b、16c:Nチャネルトランジスタ
17、17a、17b:ゲート信号LMUX
18、18a、18b:信号LSEN
19:シェアードS/A


10: memory cell 10a: transistor 10b: capacitor 11: sense amplifier 12, 12odd, 12even: bit line pair 12a: odd bit line 12b: even bit line 13: word line 14: signal SEN
15, 15odd, 15even: bit line MUX switch circuits 15a, 15b: N-channel transistors 16, 16odd, 16even: pre-sense amplifiers 16a, 16b, 16c: N-channel transistors 17, 17a, 17b: gate signal LMUX
18, 18a, 18b: signal LSEN
19: Shared S / A


Claims (5)

半導体基板上に形成されたトランジスタと容量からなるメモリセルを複数有するメモリセルアレイと、
前記複数のメモリセルの制御ゲートにそれぞれ接続された複数のワード線と、
複数のビット線と、
複数のソース線と、
前記複数のメモリセルから前記ビット線に読み出された信号を増幅する複数のセンスアンプとを有する半導体記憶装置であって、
前記ビット線には複数の前記メモリセルが接続され、
前記ビット線は複数を一対とし、
前記一対のビット線ごとにビット線を分割する複数のスイッチ回路と前記メモリセルから読み出された信号を増幅する複数の第二差動増幅回路を有し、
前記ビット線は一対ごとに前記センスアンプに接続されることを特徴とする半導体記憶装置。
A memory cell array having a plurality of memory cells made of transistors and capacitors formed on a semiconductor substrate;
A plurality of word lines respectively connected to control gates of the plurality of memory cells;
Multiple bit lines,
Multiple source lines,
A semiconductor memory device having a plurality of sense amplifiers for amplifying signals read from the plurality of memory cells to the bit lines;
A plurality of the memory cells are connected to the bit line,
The bit line is a plurality of pairs,
A plurality of switch circuits that divide bit lines for each pair of bit lines and a plurality of second differential amplifier circuits that amplify signals read from the memory cells;
2. The semiconductor memory device according to claim 1, wherein the pair of bit lines are connected to the sense amplifier in pairs.
半導体基板上に形成されたトランジスタと容量からなるメモリセルを複数有するメモリセルアレイと、
前記複数のメモリセルの制御ゲートにそれぞれ接続された複数のワード線と、
複数のビット線と、
複数のソース線と、
前記複数のメモリセルから前記ビット線に読み出された信号を増幅する複数のセンスアンプとを有する半導体記憶装置であって、
前記ビット線には複数の前記メモリセルが接続され、
前記ビット線は複数を一対とし、
前記一対のビット線ごとにビット線を分割する複数のスイッチ回路と前記メモリセルから読み出された信号を増幅する複数の第二差動増幅回路を有し、
前記ビット線は複数対ずつ前記センスアンプに接続されることを特徴とする半導体記憶装置。
A memory cell array having a plurality of memory cells made of transistors and capacitors formed on a semiconductor substrate;
A plurality of word lines respectively connected to control gates of the plurality of memory cells;
Multiple bit lines,
Multiple source lines,
A semiconductor memory device having a plurality of sense amplifiers for amplifying signals read from the plurality of memory cells to the bit lines;
A plurality of the memory cells are connected to the bit line,
The bit line is a plurality of pairs,
A plurality of switch circuits that divide bit lines for each pair of bit lines and a plurality of second differential amplifier circuits that amplify signals read from the memory cells;
2. The semiconductor memory device according to claim 1, wherein a plurality of pairs of bit lines are connected to the sense amplifier.
前記半導体記憶装置は、所望の前記メモリセルに記憶された信号を前記ビット線に読み出す際に、前記複数のスイッチ回路のうち所望の前記メモリセルを挟み込む位置に配置された直近の2個の前記スイッチ回路を非導通として、前記一対のビット線のうちの所望の前記メモリセルが接続されたビット線に読み出される信号電位を増加することを特徴とする請求項1および請求項2に記載の半導体記憶装置。 When the semiconductor memory device reads out a signal stored in a desired memory cell to the bit line, the two most recent switches arranged at positions where the desired memory cell is sandwiched among the plurality of switch circuits. 3. The semiconductor according to claim 1, wherein a switch circuit is made non-conductive to increase a signal potential read to a bit line to which a desired memory cell of the pair of bit lines is connected. Storage device. 前記半導体記憶装置は、前記複数のスイッチ回路のうち所望の前記メモリセルを挟み込む位置に配置された直近の2個の前記スイッチ回路を非導通として所望の前記メモリセルから前記ビット線に読み出された信号を、該ビット線を含む前記一対のビット線に設けられた前記複数の第二差動増幅回路のうち該メモリセルからセンスアンプ側に向かって直近の第二差動増幅回路で増幅した後、前記複数のスイッチ回路を導通して前記センスアンプに前記増幅された信号を転送することを特徴とする請求項1および請求項2に記載の半導体記憶装置。 The semiconductor memory device reads out the desired two memory cells from the desired memory cell to the bit line by disabling the two nearest switch circuits arranged at positions where the desired memory cell is sandwiched among the plurality of switch circuits. Of the plurality of second differential amplifier circuits provided on the pair of bit lines including the bit line is amplified by the second differential amplifier circuit closest to the sense amplifier side from the memory cell. 3. The semiconductor memory device according to claim 1, wherein after the plurality of switch circuits are turned on, the amplified signal is transferred to the sense amplifier. 前記半導体記憶装置は、所望の前記メモリセルが前記複数のセンスアンプの一つと前記複数スイッチ回路の一つに挟まれる位置にある場合は、所望の前記メモリセルに記憶された信号を前記ビット線に読み出す際に、該スイッチ回路を非導通として所望の前記メモリセルから前記ビット線に読み出し、前記ビット線に読み出された信号を該スイッチ回路を非導通としたまま前記センスアンプで増幅することを特徴とする請求項1および請求項2に記載の半導体記憶装置。 In the semiconductor memory device, when the desired memory cell is located between one of the plurality of sense amplifiers and one of the plurality of switch circuits, the signal stored in the desired memory cell is transmitted to the bit line. When reading the data, the switch circuit is made non-conductive and read from the desired memory cell to the bit line, and the signal read to the bit line is amplified by the sense amplifier while the switch circuit is made non-conductive. The semiconductor memory device according to claim 1, wherein:
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