JP2010061760A - Semiconductor storage device - Google Patents

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Tomonori Sekiguchi
知紀 関口
Kiyoo Ito
清男 伊藤
Riichiro Takemura
理一郎 竹村
Satoru Akiyama
悟 秋山
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<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a semiconductor storage device achieving high speed operation and low power consumption. <P>SOLUTION: For example, a DRAM includes sense amplifier outside bit lines BL0T and BL0B connected to a memory cell, sense amplifier inside bit lines BIT and BIB connected to a sense amplifier, and a transfer gate which connects and separates BL0T and BL0B to and from BIT and BIB in accordance with a transfer gate control signal TG0. When a word line WL is activated (ACT), memory cell information is amplified by the sense amplifier, and TG0 is then deactivated, to separate BL0T and BL0B from BIT and BIB, thereby inactivating the sense amplifier. In reading (RD), TG0 is activated to activate the sense amplifier using common source lines CSP and CSN to perform read from the sense amplifier, and thereafter, TG0 and the sense amplifier are deactivated again. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、半導体記憶装置に関し、特に、低電源電圧、高速動作および低消費電力が求められる携帯機器用DRAM等の半導体記憶装置に適用して有益な技術に関するものである。   The present invention relates to a semiconductor memory device, and more particularly to a technique that is useful when applied to a semiconductor memory device such as a DRAM for portable equipment that requires low power supply voltage, high-speed operation, and low power consumption.

例えば、DRAM(ダイナミックランダムアクセスメモリ)においては、微細化が進むと共に内部の素子の信頼性を維持するために電源電圧を下げる必要がある。また特に携帯機器向けのDRAMにおいては電源電圧を下げて動作時およびセルフリフレッシュ状態での消費電力を低減する必要がある。   For example, in a DRAM (Dynamic Random Access Memory), it is necessary to lower the power supply voltage in order to maintain miniaturization and maintain the reliability of internal elements. In particular, in DRAMs for portable devices, it is necessary to lower the power supply voltage to reduce power consumption during operation and in a self-refresh state.

図19は、本発明の前提として検討した従来技術の半導体記憶装置において、そのセンスアンプSAの構成例を示す回路図である。センスアンプSA内には、プリチャージ回路PCC、クロスカップルCC、読み出し・書き込みポート(カラムスイッチ)IOP、トランスファーゲートTGCが含まれている。図20は、図19の動作例を示す動作波形図である。待機状態のメモリアレイでは、プリチャージ回路PCCにおいて、ビット線プリチャージ信号PCが電源電圧VCCよりも高い昇圧レベルの電源電圧VPPに活性化されており、対となるビット線BL0T,BL0Bが、イコライズされると共にビット線プリチャージレベルにプリチャージされる。通常、ビット線電圧となる電源電圧VDLは、チップ外部からの電源電圧VCCと同レベルかまたはそれを降圧したレベルに設定される。ビット線プリチャージレベルは、この中点(VDL/2)に設定される。このときトランスファーゲートTGCは、トランスファーゲート制御信号TG0,TG1がともにVPPレベルであるためオン状態となり、対となるセンスアンプ内部ビット線BIT,BIBおよび対となるセンスアンプ外部ビット線(BL0T,BL0BおよびBL1T,BL1B)がすべてVDL/2にプリチャージされている。   FIG. 19 is a circuit diagram showing a configuration example of the sense amplifier SA in the conventional semiconductor memory device studied as a premise of the present invention. The sense amplifier SA includes a precharge circuit PCC, a cross couple CC, a read / write port (column switch) IOP, and a transfer gate TGC. FIG. 20 is an operation waveform diagram showing an operation example of FIG. In the memory array in the standby state, in the precharge circuit PCC, the bit line precharge signal PC is activated to the power supply voltage VPP at a boost level higher than the power supply voltage VCC, and the paired bit lines BL0T and BL0B are equalized. And precharged to the bit line precharge level. Normally, the power supply voltage VDL as the bit line voltage is set to the same level as the power supply voltage VCC from the outside of the chip or a level obtained by stepping down the same. The bit line precharge level is set to this midpoint (VDL / 2). At this time, the transfer gate TGC is turned on because both the transfer gate control signals TG0 and TG1 are at the VPP level, and the pair of sense amplifier internal bit lines BIT and BIB and the pair of sense amplifier external bit lines (BL0T, BL0B and BL1T, BL1B) are all precharged to VDL / 2.

アクティベートコマンド(ACT)がチップ外部から入力されると、PCが0Vに非活性化され、プリチャージが解除されるとともに、TG1が非活性化され、図19での上側のメモリアレイがセンスアンプから切り離される。また、ローカルI/O線LIOT,LIOBがVDL/2レベルから周辺回路用電圧レベルの電源電圧VCLにプリチャージされる。その後ワード線WLがVPPレベルに活性化され、ビット線BL0T、およびセンスアンプ内部ビット線BITに信号が発生する。続いてセンスアンプにおいて、N側共通ソース線CSNをVDL/2から0Vに駆動し、P側共通ソース線CSPをVDL/2からVDLに駆動する。するとセンスアンプ内部ビット線BIT,BIB、センスアンプ外部ビット線BL0T,BL0Bの電位差が増幅され、図20に示すようにBL0TがVDL、BL0Bが0Vになる。   When an activate command (ACT) is input from the outside of the chip, the PC is deactivated to 0 V, the precharge is released, and TG1 is deactivated, and the upper memory array in FIG. Disconnected. Further, local I / O lines LIOT and LIOB are precharged from VDL / 2 level to power supply voltage VCL at the peripheral circuit voltage level. Thereafter, word line WL is activated to VPP level, and a signal is generated on bit line BL0T and sense amplifier internal bit line BIT. Subsequently, in the sense amplifier, the N-side common source line CSN is driven from VDL / 2 to 0 V, and the P-side common source line CSP is driven from VDL / 2 to VDL. Then, the potential difference between the sense amplifier internal bit lines BIT and BIB and the sense amplifier external bit lines BL0T and BL0B is amplified, and BL0T becomes VDL and BL0B becomes 0V as shown in FIG.

この後、リードコマンド(RD)が入力されると列選択線YSがVCLレベルに活性化され読み出し・書き込みポート(カラムスイッチ)IOPがオンすると、ローカルI/O線LIOT,LIOBに電位差が生じる。これを図示しないメインI/O線MIOT,MIOBでメインアンプに伝え、VCLレベルの振幅まで増幅したあと、チップ外部に出力する。   Thereafter, when a read command (RD) is input, the column selection line YS is activated to the VCL level, and when the read / write port (column switch) IOP is turned on, a potential difference is generated between the local I / O lines LIOT and LIOB. This is transmitted to the main amplifier through main I / O lines MIOT and MIOB (not shown), amplified to the VCL level amplitude, and then output to the outside of the chip.

このようなセンスアンプSA周りの回路構成に関連して、例えば、特許文献1(特開2000−251474号公報)においては、アクティブスタンバイ時にVDLのメモリセルからVSSのビット線へ流れるサブスレッショルドリークを低減する手法が示されている。具体的には、クロスカップルをトランスファーゲートの両側に2個用意し、アクティブスタンバイ時にトランスファーゲートを切って、ビット線側のクロスカップル(センスアンプ)を非活性化し、ビット線をVDL/2にプリチャージする。この際、メモリセル情報は、もう一方の活性化されているクロスカップル(ラッチ回路)で保持される。また、例えば、特許文献2(特開平8−241594号公報)においては、VDLよりも小さい電圧(VDL/3程度)をメモリセルに高速に書き込むための手法が示されている。具体的には、ΦTで制御されるトランスファーゲートをセンスアンプ内部ビット線とセンスアンプ外部ビット線の間に配置し、ΦSで制御されるトランスファーゲートをセンスアンプ内部ビット線とクロスカップルのゲート端子の間に配置する。センス動作時には、ΦTを切って一旦センスアンプ中をVDLに増幅した後、ΦSを切ってセンスアンプのゲート端子をVDLにしたまま、ΦTをつないでVDL/3にビット線を増幅する。
特開2000−251474号公報 特開平8−241594号公報
In relation to such a circuit configuration around the sense amplifier SA, for example, in Patent Document 1 (Japanese Patent Laid-Open No. 2000-251474), a subthreshold leak that flows from a VDL memory cell to a VSS bit line during active standby is disclosed. Techniques for reducing are shown. Specifically, two cross couples are prepared on both sides of the transfer gate, the transfer gate is cut during active standby, the cross couple (sense amplifier) on the bit line side is deactivated, and the bit line is pre-charged to VDL / 2. Charge. At this time, the memory cell information is held by the other activated cross couple (latch circuit). Further, for example, Patent Document 2 (Japanese Patent Laid-Open No. 8-241594) discloses a method for writing a voltage (VDL / 3) smaller than VDL in a memory cell at high speed. Specifically, the transfer gate controlled by ΦT is arranged between the sense amplifier internal bit line and the sense amplifier external bit line, and the transfer gate controlled by ΦS is arranged between the sense amplifier internal bit line and the gate terminal of the cross couple. Place between. During the sensing operation, ΦT is turned off and the sense amplifier is once amplified to VDL, then ΦS is turned off and ΦT is connected to VDL / 3 while the gate terminal of the sense amplifier is kept at VDL.
JP 2000-251474 A JP-A-8-241594

例えば、DRAM等においては、メモリセルへの書き込み電圧、すなわちセンスアンプの電源電圧を下げると、センスアンプがメモリセルから読み出された微小信号を増幅する時間が長くなる問題がある。これを避けるためにはセンスアンプ中のクロスカップルを構成するMOSトランジスタのしきい値を下げることが有効であるが、アクティブスタンバイ(センスアンプにデータが保持された状態)での消費電流が増加する問題がある。   For example, in a DRAM or the like, there is a problem that when the write voltage to the memory cell, that is, the power supply voltage of the sense amplifier is lowered, the time for the sense amplifier to amplify a minute signal read from the memory cell becomes long. In order to avoid this, it is effective to lower the threshold value of the MOS transistor constituting the cross couple in the sense amplifier, but the current consumption in the active standby (in the state where data is held in the sense amplifier) increases. There's a problem.

具体的に説明すると、図19において、クロスカップルCC内のNMOSトランジスタM1、およびM2を流れる電流をIL1、およびIL2とする。チップ全体で活性化されるセンスアンプ全体(例えば128k個)のIL1とIL2を足した合計をIとして図21を説明する。図21において、リーク電流ILSは、ACTコマンドを受けた後、センス動作時にピーク電流が流れた後のアクティブスタンバイ状態(Active−Standby)において流れるIである。これはMOSトランジスタのサブスレッショルド電流であるため、MOSトランジスタのしきい値Vを下げると急激に増加する。ここでMOSトランジスタのしきい値Vは、25℃においてドレイン−ソース間に0.8Vを加えたときにドレイン電流が100nA/μm流れるゲート−ソース間電圧として定義する。 Specifically, in FIG. 19, the currents flowing through the NMOS transistors M1 and M2 in the cross couple CC are I L1 and I L2 . FIG. 21 will be described with the total of I L1 and I L2 of the entire sense amplifiers (for example, 128k) activated in the entire chip being I L. In FIG. 21, a leak current I LS is an I L that flows in an active standby state (Active-Standby) after a peak current flows during a sensing operation after receiving an ACT command. Since this is a subthreshold current of the MOS transistor, it rapidly increases when the threshold V T of the MOS transistor is lowered. Here, the threshold V T of the MOS transistor is defined as a gate-source voltage at which a drain current flows 100 nA / μm when 0.8 V is applied between the drain and the source at 25 ° C.

図21では、電源電圧VDLを0.8Vに下げたときの、ILSとM1、M2のしきい値Vの関係が示されている。Vが0.4V以上のときは、NMOSトランジスタM1,M2のリーク電流は小さく、PMOSトランジスタM3,M4のリーク電流で全体のリーク電流が決まっている。一方、Vを0.3Vまで下げるとリーク電流のチップ全体のトータルが300μAに達し、以降急激に増加する。携帯機器向けDRAMのようにアクティブスタンバイ時のリーク電流のスペックが厳しい場合には、300μA程度がセンスアンプにおけるリーク電流の限界値と考えられるため、クロスカップルにおけるNMOSトランジスタのVの下限値は0.3Vになる。 FIG. 21 shows the relationship between I LS and the threshold values V T of M1 and M2 when the power supply voltage VDL is lowered to 0.8V. If V T is equal to or higher than 0.4V, the leakage current of the NMOS transistors M1, M2 are small, are determined overall leakage current leakage current of the PMOS transistor M3, M4. On the other hand, the entire chip of total reducing a leak current V T until 0.3V is reached 300 .mu.A, rapidly increased since. If specifications of the leak current in the active standby as DRAM for mobile devices is tight, because the order of 300μA is considered the limit value of the leakage current in the sense amplifier, the lower limit value of V T of the NMOS transistor in the cross-couple 0 .3V.

図22にセンス時間tと、M1,M2のしきい値Vの関係を示す。センス時間はセンス開始からビット線間の電位差がVDLの60%まで増幅される点で定義している。しきい値0.3Vにばらつきを0.05Vを加えたV=0.35Vの点ではセンス時間が10nsを超えてしまう。通常のDRAMのスペックを満たすには、センス時間は3〜4ns以下である必要があるが、これを満たすことが出来なくなる。したがって、電源電圧を0.8Vまで下げたときに、高速動作と低いスタンバイ電流を両立するセンスアンプ方式を実現することが非常に重要である。こうした中、前述した特許文献1および特許文献2の手法は、アクティブスタンバイ状態のセンスアンプ(クロスカップル)のリーク電流を低減しようとするものではなく、省電力化が困難なものとなっている。 FIG. 22 shows the relationship between the sense time t S and the threshold values V T of M1 and M2. The sense time is defined in that the potential difference between the bit lines is amplified to 60% of VDL from the start of sensing. The sense time exceeds 10 ns at the point of V T = 0.35 V obtained by adding 0.05 V to the threshold value of 0.3 V. In order to satisfy the specifications of a normal DRAM, the sense time needs to be 3 to 4 ns or less, but this cannot be satisfied. Therefore, it is very important to realize a sense amplifier system that achieves both high speed operation and low standby current when the power supply voltage is lowered to 0.8V. Under such circumstances, the methods of Patent Document 1 and Patent Document 2 described above do not attempt to reduce the leakage current of the sense amplifier (cross couple) in the active standby state, and it is difficult to save power.

本発明は、このようなことを鑑みてなされたものであり、本発明の前記並びにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述及び添付図面から明らかになるであろう。   The present invention has been made in view of the above, and the above and other objects and novel features of the present invention will become apparent from the description of the present specification and the accompanying drawings.

本願において開示される発明のうち、代表的な実施の形態の概要を簡単に説明すれば、次のとおりである。DRAMにおけるメモリアレイ電圧を例えば1V以下に下げ、センスアンプのクロスカップルを構成するMOSトランジスタのしきい値電圧を例えば0.1V程度に下げることで高速化を実現すると共に、このしきい値電圧を下げたことによりセンスアンプでの消費電流が大幅に増加しないようにする。すなわち、ワード線の活性化時(アクティブスタンバイ時)のリーク電流を低減するため、信号をセンスし、ビット線を増幅した後、ビット線とセンスアンプ間に設けたトランスファーゲートをオフにして、ビット線をセンスアンプから分離した後、センスアンプを非活性化する。この際に、メモリセル情報は、ビット線で保持される。また、読み出し又は書き込みを行う際には、トランスファーゲートをオンにして、ビット線とセンスアンプを接続した後、センスアンプを活性化する。   Of the inventions disclosed in the present application, the outline of a typical embodiment will be briefly described as follows. The memory array voltage in the DRAM is lowered to, for example, 1 V or less, and the threshold voltage of the MOS transistors constituting the sense amplifier cross-couple is lowered to, for example, about 0.1 V, and the threshold voltage is reduced. The current consumption in the sense amplifier is not increased significantly by lowering. In other words, in order to reduce the leakage current when the word line is activated (active standby), after sensing the signal and amplifying the bit line, the transfer gate provided between the bit line and the sense amplifier is turned off, After separating the line from the sense amplifier, the sense amplifier is deactivated. At this time, the memory cell information is held by the bit line. When reading or writing is performed, the transfer gate is turned on, the bit line and the sense amplifier are connected, and then the sense amplifier is activated.

本願において開示される発明のうち、代表的な実施の形態によって得られる効果を簡単に説明すると、高速動作を維持した状態で、省電力化が可能な半導体記憶装置を実現できる。具体的には、例えば、1V以下のメモリアレイ電圧での動作時にリーク電流を300μA以下に低減し、センス時間を3ns程度に抑えることができる。   The effects obtained by the typical embodiments of the invention disclosed in this application will be briefly described. A semiconductor memory device capable of saving power while maintaining high-speed operation can be realized. Specifically, for example, the leakage current can be reduced to 300 μA or less during operation with a memory array voltage of 1 V or less, and the sense time can be suppressed to about 3 ns.

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一の部材には原則として同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。また、図面において、PMOSトランジスタにはゲートに矢印の記号を付すことで、NMOSトランジスタと区別することとする。また、図面において、MOSトランジスタの基板電位の接続は明記していないが、MOSトランジスタが正常動作可能な範囲であれば、その接続方法は特に限定しない。さらに、以下の実施の形態においては、MIS(Metal Insulator Semiconductor)トランジスタの一例としてMOS(Metal Oxide Semiconductor)トランジスタを用いることとする。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Note that components having the same function are denoted by the same reference symbols throughout the drawings for describing the embodiment, and the repetitive description thereof will be omitted. In the drawings, the PMOS transistor is distinguished from the NMOS transistor by adding an arrow symbol to the gate. Further, in the drawing, the connection of the substrate potential of the MOS transistor is not specified, but the connection method is not particularly limited as long as the MOS transistor can operate normally. Further, in the following embodiments, a MOS (Metal Oxide Semiconductor) transistor is used as an example of a MIS (Metal Insulator Semiconductor) transistor.

図1は、本発明の一実施の形態による半導体記憶装置において、折り返しビット線アレイを用いた場合のセンスアンプの構成例を示す回路図である。図2は、本発明の一実施の形態による半導体記憶装置において、開放型ビット線アレイを用いた場合のセンスアンプの構成例を示す回路図である。図1に示すように、折り返しビット線アレイを用いた場合、そのセンスアンプSAは、図19に示したセンスアンプと同様の回路構成となるが、クロスカップルLVTCCを構成するNMOSトランジスタM1,M2およびPMOSトランジスタM3,M4のしきい値Vを0.1V程度まで下げていることに特徴がある。ここで、MOSトランジスタのVは、図19等での説明と同様に25℃においてドレイン−ソース間に0.8Vを加えたときにドレイン電流が100nA/μm流れるゲート−ソース間電圧として定義する。センスアンプSAの下側のビット線BL0T,BL0Bが選択される場合には、上側のトランスファーゲートTGCを非活性化するためにトランスファーゲート制御信号TG1が0Vに非活性化され、上側のビット線BL1T,BL1Bは分離される。信号はビット線BL0TまたはBL0Bのどちらかのビット線に発生し、これらのビット線がペアとして増幅される。 FIG. 1 is a circuit diagram showing a configuration example of a sense amplifier when a folded bit line array is used in a semiconductor memory device according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a circuit diagram showing a configuration example of a sense amplifier when an open bit line array is used in the semiconductor memory device according to the embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, when the folded bit line array is used, the sense amplifier SA has a circuit configuration similar to that of the sense amplifier shown in FIG. 19, but the NMOS transistors M1 and M2 constituting the cross-coupled LVTCC and The threshold voltage V T of the PMOS transistors M3 and M4 is lowered to about 0.1V. Here, V T of the MOS transistor, the drain in the same way 25 ° C. and described in FIG. 19 or the like - is defined as the source voltage - drain current 100 nA / [mu] m through gate when applying the 0.8V between the source . When the lower bit lines BL0T and BL0B of the sense amplifier SA are selected, the transfer gate control signal TG1 is deactivated to 0 V in order to deactivate the upper transfer gate TGC, and the upper bit line BL1T is deactivated. , BL1B are separated. A signal is generated on either bit line BL0T or BL0B, and these bit lines are amplified as a pair.

一方、開放型ビット線アレイを用いた場合のセンスアンプSAも、図1と同様に、クロスカップルLVTCCを構成するNMOSトランジスタM1,M2およびPMOSトランジスタM3,M4のしきい値Vを0.1V程度まで下げていることに特徴がある。このセンスアンプSAでは、下側のビット線BL0Tか上側のビット線BL0Bに信号が発生する。一般的な開放型ビット線アレイのセンスアンプでは、これらのビット線とセンスアンプを分離するトランスファーゲートTGCは不要であるが、本実施の形態ではこれらを設けていることにも特徴がある。上下のトランスファーゲートTGCは、同時に活性化・非活性化されるため、両方ともトランスファーゲート制御信号TG0で制御する。 On the other hand, the sense amplifier SA in the case of using an open bit line array, as with FIG. 1, 0.1 V threshold V T of the NMOS transistors M1, M2 and the PMOS transistor M3, M4 constituting the cross-coupled LVTCC It is characterized by being lowered to the extent. In the sense amplifier SA, a signal is generated on the lower bit line BL0T or the upper bit line BL0B. A general open-type bit line array sense amplifier does not require a transfer gate TGC for separating these bit lines and the sense amplifier, but this embodiment is also characterized in that they are provided. Since the upper and lower transfer gates TGC are simultaneously activated and deactivated, both are controlled by the transfer gate control signal TG0.

図3は、図1および図2のセンスアンプの動作例を示す波形図である。図1のセンスアンプも図2のセンスアンプもほとんど同じ動作を行うため、同じ図で説明する。ただし、図2の開放型ビット線アレイ用のセンスアンプではTG1は存在しないため無視する。図3において、待機状態のメモリアレイでは、プリチャージ回路PCCにおいて、ビット線プリチャージ信号PCが電源電圧VCCよりも高い昇圧レベルの電源電圧VPPに活性化されており、対となるビット線BL0T,BL0Bがイコライズされ、ビット線プリチャージレベルにプリチャージされる。通常、ビット線電圧となる電源電圧VDLは、チップ外部からの電源電圧VCCと同レベルかまたはそれを降圧したレベルに設定する。ビット線プリチャージレベルは、この中点(VDL/2)に設定される。このときトランスファーゲートTGCは、TG0,TG1ともにVPPレベルであり、オン状態であるため、センスアンプ内部ビット線対BIT,BIBおよびセンスアンプ外部ビット線対(BL0T,BL0BおよびBL1T,BL1B)が、すべてVDL/2にプリチャージされている。   FIG. 3 is a waveform diagram showing an operation example of the sense amplifier of FIGS. 1 and 2. The sense amplifier of FIG. 1 and the sense amplifier of FIG. However, since TG1 does not exist in the open-type bit line array sense amplifier of FIG. 2, it is ignored. 3, in the memory array in the standby state, in the precharge circuit PCC, the bit line precharge signal PC is activated to the power supply voltage VPP at a boost level higher than the power supply voltage VCC, and the paired bit lines BL0T, BL0B is equalized and precharged to the bit line precharge level. Normally, the power supply voltage VDL as the bit line voltage is set to the same level as the power supply voltage VCC from the outside of the chip or a level obtained by stepping down the same. The bit line precharge level is set to this midpoint (VDL / 2). At this time, since both the transfer gates TGC are at the VPP level and are in the ON state, the sense amplifier internal bit line pair BIT, BIB and the sense amplifier external bit line pairs (BL0T, BL0B and BL1T, BL1B) are all present. Precharged to VDL / 2.

アクティベートコマンド(ACT)がチップ外部から入力されると、PCが0Vに非活性化され、プリチャージが解除されるとともに、TG1が非活性化され、図1で上側のメモリアレイがセンスアンプSAから切り離される。また、ローカルI/O線LIOT,LIOBがVDL/2レベルから周辺回路用電圧レベルの電源電圧VCLにプリチャージされる。その後ワード線WLがVPPレベルに活性化され、センスアンプ外部ビット線BL0T、およびセンスアンプ内部ビット線BITに信号が発生する。続いてセンスアンプSAにおいて、N側共通ソース線CSNをVDL/2から0Vに駆動し、P側共通ソース線CSPをVDL/2からVDLに駆動する。するとセンスアンプ内部ビット線BIT,BIBおよびセンスアンプ外部ビット線BL0T,BL0Bにおいて、相補のビット線間の電位差が増幅され、図3に示すようにBL0TがVDL、BL0Bが0Vになる。   When an activate command (ACT) is input from the outside of the chip, the PC is deactivated to 0 V, the precharge is released, and TG1 is deactivated, and the upper memory array in FIG. Disconnected. Further, local I / O lines LIOT and LIOB are precharged from VDL / 2 level to power supply voltage VCL at the peripheral circuit voltage level. Thereafter, word line WL is activated to VPP level, and a signal is generated on sense amplifier external bit line BL0T and sense amplifier internal bit line BIT. Subsequently, in the sense amplifier SA, the N-side common source line CSN is driven from VDL / 2 to 0 V, and the P-side common source line CSP is driven from VDL / 2 to VDL. Then, the potential difference between the complementary bit lines is amplified in the sense amplifier internal bit lines BIT and BIB and the sense amplifier external bit lines BL0T and BL0B, and BL0T becomes VDL and BL0B becomes 0V as shown in FIG.

図1および図2のセンスアンプSAでは、クロスカップルLVTCCを構成するMOSトランジスタのしきい値Vを0.1V程度に下げているため、図22で示したようにVDLを0.8Vまで下げても3ns程度の高速なセンスが可能であるという特徴がある。またクロスカップルLVTCCを構成するMOSトランジスタのしきい値Vを低くできると、チャネル不純物量をその他の周辺回路よりも少なくできる。このため、不純物量のばらつきによるしきい値のばらつきも小さくできるという利点がある。しきい値のばらつきが小さければより一層、電源電圧を低減することができる。 In the sense amplifier SA in FIG. 1 and FIG. 2, down since the lower the threshold V T of the MOS transistors constituting the cross-coupled LVTCC about 0.1 V, the VDL as shown in FIG. 22 to 0.8V However, there is a feature that high-speed sensing of about 3 ns is possible. Further, when it lowered the threshold V T of the MOS transistors constituting the cross-coupled LVTCC, it can be reduced than other peripheral circuits channel impurity amount. For this reason, there is an advantage that variation in threshold value due to variation in impurity amount can be reduced. If the variation in threshold value is small, the power supply voltage can be further reduced.

続いて、図1および図2のセンスアンプSAでは、この後のアクティブスタンバイ状態(Active−Standby)においてトランスファーゲート制御信号TG0を立ち下げ、センスアンプ内部ビット線BIT,BIBとセンスアンプ外部ビット線BL0T,BL0Bを分離する。これにより、センスアンプ外部ビット線BL0T,BL0Bおよびメモリセルの蓄積ノードにはダイナミックに情報(電源電圧VDLまたは接地電圧VSS)が保持される。その後、CSNおよびCSPの駆動を停止すると(例えば後述する図14等のCS線ドライバCSDにおけるセンスアンプイネーブル信号SAP1B,SANを非活性化すると)、クロスカップルLVTCCを構成する低しきい値のMOSトランジスタのリーク電流により、CSN,CSPおよびBIT,BIBは急速にVDL/2に近づく。CSN,CSPおよびBIT,BIBがほぼVDL/2になると、リーク電流が流れず、アクティブスタンバイ状態でのリーク電流ILSは無視できるほど小さくなる。 Subsequently, in the sense amplifier SA of FIGS. 1 and 2, in the subsequent active standby state (Active-Standby), the transfer gate control signal TG0 is lowered, and the sense amplifier internal bit lines BIT and BIB and the sense amplifier external bit line BL0T. , BL0B are separated. As a result, information (power supply voltage VDL or ground voltage VSS) is dynamically held in the sense amplifier external bit lines BL0T, BL0B and the storage node of the memory cell. Thereafter, when driving of CSN and CSP is stopped (for example, when sense amplifier enable signals SAP1B and SAN in the CS line driver CSD in FIG. 14 and the like to be described later are deactivated), a low threshold MOS transistor constituting the cross couple LVTCC CSN, CSP and BIT, BIB rapidly approach VDL / 2 due to the leakage current. CSN, becomes the CSP and BIT, BIB approximately VDL / 2, no leak current flows, the leakage current I LS in active standby state is negligibly small.

なお、CSN,CSPがVDL/2になると、後述する図14等のCS線ドライバCSDにおけるリーク電流が懸念されるが、CSDを構成するMOSトランジスタは、標準的なV(例えば0.3V以上)を備えているため、特に問題は生じない。また、例えば、後述する図14等のCS線プリチャージ回路SEQを用いてCSN,CSPをVDL/2に駆動してもよいが、制御が複雑化すると共にこのプリチャージに伴う余分な電流も消費されるため、センスアンプイネーブル信号SAP1B,SANを非活性化し、CSN,CSPを開放状態とするのみで十分である。 Note that when CSN and CSP become VDL / 2, there is a concern about leakage current in the CS line driver CSD of FIG. 14 and the like to be described later. However, MOS transistors constituting the CSD have a standard V T (eg, 0.3 V or more). ), There is no particular problem. Further, for example, CSN and CSP may be driven to VDL / 2 by using a CS line precharge circuit SEQ shown in FIG. 14 and the like which will be described later. However, the control becomes complicated and excessive current associated with this precharge is also consumed. Therefore, it is sufficient to deactivate the sense amplifier enable signals SAP1B and SAN and open the CSN and CSP.

このように、本実施の形態によるセンスアンプSAを用いると、電源電圧(VDL)を低下させても高速なセンス動作を実現すると同時に、チップ全体で小さなアクティブスタンバイ電流を実現することが可能となる。また、CSNやCSPを駆動するドライバを構成するMOSトランジスタは、クロスカップルLVTCCを構成するMOSトランジスタよりしきい値を高めるためチャネル不純物の量を多くしている。そうすると、不純物量のばらつきによるしきい値ばらつきはクロスカップルLVTCCよりも増加するが、ドライバではゲート電圧が電源電圧で駆動されているため、しきい値ばらつきが回路動作に与える影響は小さく、問題はない。   As described above, when the sense amplifier SA according to the present embodiment is used, it is possible to realize a high-speed sensing operation even when the power supply voltage (VDL) is lowered, and at the same time, to realize a small active standby current in the entire chip. . In addition, the MOS transistor constituting the driver for driving CSN and CSP has a larger amount of channel impurities to increase the threshold value than the MOS transistor constituting the cross-coupled LVTCC. Then, the threshold variation due to the impurity amount variation is larger than that of the cross-coupled LVTCC. However, since the gate voltage is driven by the power supply voltage in the driver, the influence of the threshold variation on the circuit operation is small. Absent.

続いてリード動作時を説明する。リードコマンド(RD)が入力されるとトランスファーゲート制御信号TG0が再び活性化され、センスアンプ内部ビット線BIT,BIBとセンスアンプ外部ビット線BL0T,BL0Bが接続される。するとセンスアンプ外部ビット線BL0T,BL0Bから流れ込む電荷により、センスアンプ内部ビット線BIT,BIBに電位差が生ずる。センスアンプ外部ビット線BL0T,BL0Bは寄生容量が大きいため、この電位差はVDLの半分以上になる。したがってN側共通ソース線CSNをVDL/2から0Vに駆動し、P側共通ソース線CSPをVDL/2からVDLに駆動すると高速に電位差が増幅される。これに続いて列選択線YSがVCLレベルに活性化され読み出し・書き込みポート(カラムスイッチ)IOPがオンすると、ローカルI/O線LIOT,LIOBに電位差が生じる。これを図示しないメインI/O線MIOT,MIOBでメインアンプに伝え、VCL振幅まで増幅したあと、チップ外部に出力する。読み出し時にはクロスカップルLVTCCを構成するNMOSトランジスタM1,M2によってLIOT,LIOBを駆動するが、これらのMOSトランジスタのしきい値を低減して駆動力を高めているため、センスアンプ電源電圧(VDL)が低くなっても、高速な読み出しが可能になる。   Next, the read operation will be described. When the read command (RD) is input, the transfer gate control signal TG0 is activated again, and the sense amplifier internal bit lines BIT and BIB and the sense amplifier external bit lines BL0T and BL0B are connected. Then, a potential difference occurs between the sense amplifier internal bit lines BIT and BIB due to the electric charge flowing from the sense amplifier external bit lines BL0T and BL0B. Since the sense amplifier external bit lines BL0T and BL0B have a large parasitic capacitance, this potential difference is more than half of VDL. Therefore, when the N-side common source line CSN is driven from VDL / 2 to 0 V and the P-side common source line CSP is driven from VDL / 2 to VDL, the potential difference is amplified at high speed. Subsequently, when the column selection line YS is activated to the VCL level and the read / write port (column switch) IOP is turned on, a potential difference is generated between the local I / O lines LIOT and LIOB. This is transmitted to the main amplifier via main I / O lines MIOT and MIOB (not shown), amplified to the VCL amplitude, and then output to the outside of the chip. At the time of reading, the LIOT and LIOB are driven by the NMOS transistors M1 and M2 constituting the cross-coupled LVTCC. However, since the driving power is increased by reducing the threshold of these MOS transistors, the sense amplifier power supply voltage (VDL) is Even if it becomes low, high-speed reading becomes possible.

その後、列選択線YSが非活性化された後、再びアクティブスタンバイ状態(Active−Standby)においてトランスファーゲート制御信号TG0を立ち下げ、センスアンプ内部ビット線BIT,BIBとセンスアンプ外部ビット線BL0T,BL0Bを分離し、N側共通ソース線CSNを0VからVDL/2に戻し、P側共通ソース線CSPをVDLからVDL/2に戻し、クロスカップルLVTCCのリーク電流を遮断する。したがって、本実施の形態のセンスアンプでは、電源電圧を低減しても、高速なデータ読み出しを実現すると同時に、チップ全体で小さなアクティブスタンバイ電流を実現することが可能となる。   Thereafter, after the column selection line YS is deactivated, the transfer gate control signal TG0 is again lowered in the active standby state (Active-Standby), and the sense amplifier internal bit lines BIT, BIB and the sense amplifier external bit lines BL0T, BL0B And the N-side common source line CSN is returned from 0 V to VDL / 2, the P-side common source line CSP is returned from VDL to VDL / 2, and the leakage current of the cross-coupled LVTCC is cut off. Therefore, in the sense amplifier of this embodiment, even if the power supply voltage is reduced, it is possible to realize high-speed data reading and at the same time to realize a small active standby current in the entire chip.

ライト動作時については、図示していないが、メモリアレイの制御は同様である。列選択線YSが活性化される前にTG0、CSN、CSPが活性化され、その後、LIOT,LIOBからセンスアンプ内部ビット線BIT,BIB、センスアンプ外部ビット線BL0T,BL0Bにデータの書込みが行われる。特に反転データを書き込む場合は、メモリセルの蓄積ノードが十分反転するのに十分な時間を待って、TG0、CSN、CSPを非活性化する。   The write operation is not shown, but the control of the memory array is the same. TG0, CSN, and CSP are activated before the column selection line YS is activated, and then data is written from the LIOT and LIOB to the sense amplifier internal bit lines BIT and BIB and the sense amplifier external bit lines BL0T and BL0B. Is called. In particular, when writing inverted data, TG0, CSN, and CSP are deactivated after waiting for a sufficient time for the storage node of the memory cell to sufficiently invert.

プリチャージコマンド(PRE)が入力された後は、ワード線WLを非活性化した後、プリチャージ信号PC、トランスファーゲート制御信号TG0,TG1を活性化して、センスアンプ外部ビット線(BL0T,BL0BおよびBL1T,BL1B)をイコライズして、VDL/2にプリチャージし直す。さらにローカルI/O線LIOT,LIOBもVCLからVDL/2に復帰させる。   After the precharge command (PRE) is input, the word line WL is deactivated, the precharge signal PC and the transfer gate control signals TG0 and TG1 are activated, and the sense amplifier external bit lines (BL0T, BL0B and BL1T, BL1B) is equalized and recharged to VDL / 2. Further, the local I / O lines LIOT and LIOB are also restored from VCL to VDL / 2.

上記の動作では、センスアンプ外部ビット線上の電荷によってダイナミックにメモリセル情報を保持しているため、このビット線にリーク電流のパスがあると、ビット線振幅が減少し、情報が破壊されてしまう恐れがある。図4は、本発明の一実施の形態による半導体記憶装置において、そのメモリセル周りの構成例を示す断面図であり、ビット線のリーク電流パスの一例を示すものである。   In the above operation, the memory cell information is dynamically held by the charge on the external bit line of the sense amplifier. Therefore, if there is a leakage current path in this bit line, the bit line amplitude decreases and the information is destroyed. There is a fear. FIG. 4 is a cross-sectional view showing a configuration example around the memory cell in the semiconductor memory device according to the embodiment of the present invention, and shows an example of a leak current path of the bit line.

各DRAMメモリセルは、図4に示すように、半導体基板(Pウェル)PW上に形成されたNMOSトランジスタ(メモリセルトランジスタ)と、ビット線BLの上部に形成されたスタックキャパシタとを有するものとなっている。図4においては、絶縁膜SiOによって分離された半導体基板PW内の活性領域AT上に、2本のワード線WLが配置され、この2本のワード線WLをメモリセルトランジスタのゲートとして、そのソース/ドレインとなるN型拡散層領域Nが半導体基板PW内に形成されている。 As shown in FIG. 4, each DRAM memory cell has an NMOS transistor (memory cell transistor) formed on a semiconductor substrate (P well) PW and a stack capacitor formed on the bit line BL. It has become. In FIG. 4, two word lines WL are arranged on the active region AT in the semiconductor substrate PW separated by the insulating film SiO 2 , and the two word lines WL are used as the gates of the memory cell transistors. An N type diffusion layer region N to be a source / drain is formed in the semiconductor substrate PW.

この2本のワード線WLの間のN型拡散層領域N上には、コンタクトCBが配置され、その上部にビット線コンタクトBCが配置される。ビット線コンタクトBC上には、ワード線の延伸方向と直交する方向に形成されたビット線BLが配置される。一方、この2本のワード線WLの外側のN型拡散層領域N上には、それぞれ、コンタクトCBが配置され、その上部に蓄積ノードコンタクトSCが配置される。蓄積ノードコンタクトSCの上部には、層間絶縁膜(図示せず)の孔の内壁に形成された凹型(シリンダ形状)の蓄積ノードSNが配置され、蓄積ノードSNの内側にはプレート電極PLが埋め込まれており、これらが容量絶縁膜CIを挟んでキャパシタCsを構成する。図5は、図4のDRAMメモリアレイのレイアウト構成例を示す平面図である。ここでは、全てのビット線BLとワード線WLの交点にDRAMメモリセルが設けられる開放型ビット線アレイの例を示している。   A contact CB is disposed on the N-type diffusion layer region N between the two word lines WL, and a bit line contact BC is disposed thereon. A bit line BL formed in a direction orthogonal to the extending direction of the word line is disposed on the bit line contact BC. On the other hand, a contact CB is disposed on each of the N-type diffusion layer regions N outside the two word lines WL, and a storage node contact SC is disposed thereon. A concave (cylinder-shaped) storage node SN formed on the inner wall of a hole in an interlayer insulating film (not shown) is disposed above the storage node contact SC, and a plate electrode PL is embedded inside the storage node SN. These constitute the capacitor Cs with the capacitive insulating film CI interposed therebetween. FIG. 5 is a plan view showing a layout configuration example of the DRAM memory array of FIG. Here, an example of an open bit line array in which DRAM memory cells are provided at the intersections of all the bit lines BL and word lines WL is shown.

図4(および図5)において、第一のパス(LP1)は、ビット線BLとMOSトランジスタとのコンタクトを行うN型拡散層領域Nのリーク電流である。これは、メモリセルのリフレッシュ特性から判断して、拡散層1個あたり最大で100fA程度になる。ただし発生頻度から考えると、1本のビット線上で複数のリークパスが発生する確率は低い。第二のパス(LP2)は、セルフアラインプロセスによりビット線用のコンタクトCBを形成する際に、ワード線WLの側壁が破れることによるワード線−ビット線間のショートである。第三のパス(LP3)は、セルフアラインプロセスで蓄積ノードコンタクトSCを形成する際にビット線BLの側壁が破れることによる蓄積ノード−ビット線間のショートである。   In FIG. 4 (and FIG. 5), the first path (LP1) is a leakage current of the N-type diffusion layer region N that makes contact between the bit line BL and the MOS transistor. Judging from the refresh characteristics of the memory cell, this is about 100 fA per diffusion layer at the maximum. However, considering the frequency of occurrence, the probability that a plurality of leak paths will occur on one bit line is low. The second pass (LP2) is a short-circuit between the word line and the bit line due to the breaking of the side wall of the word line WL when the bit line contact CB is formed by the self-alignment process. The third pass (LP3) is a short circuit between the storage node and the bit line due to the breaking of the side wall of the bit line BL when the storage node contact SC is formed by the self-alignment process.

第二、第三のパスのようなウェハプロセス時の不良は、量産化が進んだ段階では発生確率が小さいため、無視できる。また、量産初期において、このような欠陥が含まれる場合にはアレイ単位で不良のないアレイと置換を行うことでリークパスの影響を無視できる。一方、第一のパスはSi結晶のランダムな欠陥に起因しており、量産化が進んでも完全に取り除くことは困難である。図6は、図4のDRAMメモリセルにおいて、アクティブスタンバイ時のビット線の電圧変化を示す説明図であり、図5における第一のパスの影響を示すものである。   Defects during the wafer process such as the second and third passes can be ignored because the probability of occurrence is low at the stage of mass production. Further, in the early stage of mass production, when such a defect is included, the influence of the leak path can be ignored by replacing the array with a defect-free array. On the other hand, the first pass is caused by random defects in the Si crystal, and it is difficult to completely remove even if mass production progresses. FIG. 6 is an explanatory diagram showing the voltage change of the bit line during active standby in the DRAM memory cell of FIG. 4, and shows the influence of the first path in FIG.

図6において、縦軸はフローティング状態のビット線BLの電圧、横軸にアクティブスタンバイの時間(t)を示している。リークパスの電流をILP、ビット線容量をCとすると、ビット線の電圧減少分ΔVはILP×t/Cで表される。現状のDRAMにおいてはILP=100fA程度、C=100fF程度である。また汎用DRAMにおいては、ACTコマンドを受けてセンスアンプが活性化されてからPREコマンドを受けて、ビット線がプリチャージされるまでの最長時間(tRAS(max))はスペックで決められており、70μs程度である。したがって、この期間のビット線電圧減少分ΔVは上の式から最大で70μV程度であり、ビット線BLの電圧(例えば0.8V等)に比べて無視できるほど小さい。確率は小さいが、1本のビット線BLに10個の欠陥があったとしても、電圧減少分は0.7mVであり、無視できるほど小さいことがわかる。 In FIG. 6, the vertical axis represents the voltage of the bit line BL in the floating state, and the horizontal axis represents the active standby time (t). When the leak path of the current to I LP, the bit line capacitance and C B, the voltage decrease ΔV of the bit line is represented by I LP × t / C B. In the current DRAM, I LP = about 100 fA and C B = about 100 fF. In general-purpose DRAMs, the maximum time (tRAS (max)) from when the sense amplifier is activated upon receipt of the ACT command to when the PRE line is received and the bit line is precharged is determined by the specifications. It is about 70 μs. Therefore, the bit line voltage decrease ΔV during this period is about 70 μV at the maximum from the above formula, and is negligibly small compared to the voltage (for example, 0.8 V) of the bit line BL. Although the probability is small, even if there are 10 defects in one bit line BL, the voltage decrease is 0.7 mV, which is negligibly small.

また、ビット線(センスアンプ外部ビット線)BLからセンスアンプに向けたトランスファーゲートTGCを介するリークも問題である。これを防ぐためにはトランスファーゲートTGCを構成するNMOSトランジスタのしきい値Vを十分高くしておく必要がある。MOSトランジスタのVを25℃において100nA/μm流すゲート電圧として定義すると、トランスファーゲートTGCのチャネル幅は0.1μm、サブスレッショルドスイングは0.1V/dec、温度上昇によるVの低下分は0.1V程度であるので、リーク電流を1pAまで許容する場合、必要なしきい値は0.5Vとなる。したがって、トランスファーゲートTGCのしきい値を0.5V以上とすることが望ましい。このときトランスファーゲートTGCのしきい値を高めてもビット線に高レベル側の電圧を書き込めるようにするために、VPPの値はビット線電圧VDL+0.5Vよりも高く設定するとよい。 Another problem is leakage through the transfer gate TGC from the bit line (sense amplifier external bit line) BL to the sense amplifier. The threshold V T of the NMOS transistor constituting the transfer gate TGC To prevent this it is necessary to sufficiently high. When the V T of the MOS transistor is defined as 100 nA / [mu] m flow gate voltage at 25 ° C., the channel width of the transfer gate TGC is 0.1 [mu] m, the subthreshold swing 0.1 V / dec, the decrease amount of V T due to temperature rise 0 Since the voltage is about 1 V, the necessary threshold value is 0.5 V when the leak current is allowed up to 1 pA. Therefore, it is desirable that the threshold value of the transfer gate TGC be 0.5 V or more. At this time, the value of VPP is preferably set to be higher than the bit line voltage VDL + 0.5 V so that a high-level voltage can be written to the bit line even if the threshold value of the transfer gate TGC is increased.

ところで、チップの使い方により、tRAS(max)を非常に長くする場合には、このビット線の電圧減少を回復する必要がある。このためには、定期的にビット線リフレッシュ動作を行うとよい。図7は、本発明の一実施の形態による半導体記憶装置において、そのビット線リフレッシュ動作の一例を示す波形図である。アクティベートコマンド(ACT)を受けてビット線上の信号をセンスアンプで増幅した後、トランスファーゲート制御信号TG0とセンスアンプを非活性化すると、センスアンプ外部ビット線BL0T,BL0Bは、フローティング状態でメモリセル情報を保持する。   By the way, when tRAS (max) is made very long depending on how the chip is used, it is necessary to recover the voltage decrease of the bit line. For this purpose, it is preferable to periodically perform a bit line refresh operation. FIG. 7 is a waveform diagram showing an example of the bit line refresh operation in the semiconductor memory device according to one embodiment of the present invention. After receiving the activate command (ACT) and amplifying the signal on the bit line by the sense amplifier, when the transfer gate control signal TG0 and the sense amplifier are deactivated, the sense amplifier external bit lines BL0T and BL0B are in the floating state and the memory cell information Hold.

一定の時間が経過した後、例えばDRAMチップ内のタイマ回路や、あるいはチップ外からのコマンドに基づいて、TG0が再び活性化され、センスアンプ内部ビット線BIT,BIBとセンスアンプ外部ビット線BL0T,BL0Bが接続される。するとセンスアンプ外部ビット線から流れ込む電荷により、センスアンプ内部ビット線に電位差が生ずる。センスアンプ外部ビット線は寄生容量が大きいため、この電位差はVDLの半分以上になる。したがってN側共通ソース線CSNをVDL/2から0Vに駆動し、P側共通ソース線CSPをVDL/2からVDLに駆動すると高速に電位差が増幅され、ビット線がVDLおよびVSSに復帰する。その後、TG0を立ち下げ、センスアンプ内部ビット線BIT,BIBとセンスアンプ外部ビット線BL0T,BL0Bを分離し、N側共通ソース線CSNを0VからVDL/2に戻し、P側共通ソース線CSPをVDLからVDL/2に戻し、クロスカップルLVTCCのリーク電流を遮断する。   After a certain period of time, TG0 is activated again based on, for example, a timer circuit in the DRAM chip or a command from outside the chip, and the sense amplifier internal bit lines BIT and BIB and the sense amplifier external bit line BL0T, BL0B is connected. Then, a potential difference is generated in the sense amplifier internal bit line due to the charge flowing from the sense amplifier external bit line. Since the sense amplifier external bit line has a large parasitic capacitance, this potential difference is more than half of VDL. Therefore, when the N-side common source line CSN is driven from VDL / 2 to 0 V and the P-side common source line CSP is driven from VDL / 2 to VDL, the potential difference is amplified at a high speed, and the bit line returns to VDL and VSS. Thereafter, TG0 is lowered, the sense amplifier internal bit lines BIT and BIB and the sense amplifier external bit lines BL0T and BL0B are separated, the N-side common source line CSN is returned from 0 V to VDL / 2, and the P-side common source line CSP is changed. The VDL is returned to VDL / 2, and the leakage current of the cross couple LVTCC is cut off.

このような動作により、長時間ビット線がフローティング状態にされ、ビット線電圧が減少しても、ビット線およびメモリセルに書き込まれている電圧を回復することができる。なお、タイマ回路を用いる場合、この回路は、例えば、ワード線WLが活性化されてからの時間などを計測する。   By such an operation, even if the bit line is left in a floating state for a long time and the bit line voltage decreases, the voltage written in the bit line and the memory cell can be recovered. When a timer circuit is used, this circuit measures, for example, the time after the word line WL is activated.

図8は、本発明の一実施の形態による半導体記憶装置において、その第二のプリチャージ動作の一例を示す波形図である。なお、図8の動作は、図7とは異なる第二のビット線リフレッシュ動作とも言えるものである。図8において、アクティベートコマンド(ACT)を受けてビット線上の信号をセンスアンプで増幅した後、トランスファーゲート制御信号TG0とセンスアンプを非活性化すると、ビット線はフローティング状態でメモリセル情報を保持する。プリチャージコマンド(PRE)が入力されると、TG0が再び活性化され、センスアンプ内部ビット線BIT,BIBとセンスアンプ外部ビット線BL0T,BL0Bが接続される。するとセンスアンプ外部ビット線から流れ込む電荷により、センスアンプ内部ビット線に電位差が生ずる。センスアンプ外部ビット線は寄生容量が大きいため、この電位差はVDLの半分以上になる。したがってN側共通ソース線CSNをVDL/2から0Vに駆動し、P側共通ソース線CSPをVDL/2からVDLに駆動すると高速に電位差が増幅され、ビット線がVDLおよびVSSに復帰する。   FIG. 8 is a waveform diagram showing an example of the second precharge operation in the semiconductor memory device according to the embodiment of the present invention. Note that the operation in FIG. 8 can be said to be a second bit line refresh operation different from that in FIG. In FIG. 8, when the activation command (ACT) is received and the signal on the bit line is amplified by the sense amplifier and then the transfer gate control signal TG0 and the sense amplifier are deactivated, the bit line holds the memory cell information in the floating state. . When the precharge command (PRE) is input, TG0 is activated again, and the sense amplifier internal bit lines BIT and BIB and the sense amplifier external bit lines BL0T and BL0B are connected. Then, a potential difference is generated in the sense amplifier internal bit line due to the charge flowing from the sense amplifier external bit line. Since the sense amplifier external bit line has a large parasitic capacitance, this potential difference is more than half of VDL. Therefore, when the N-side common source line CSN is driven from VDL / 2 to 0 V and the P-side common source line CSP is driven from VDL / 2 to VDL, the potential difference is amplified at a high speed, and the bit line returns to VDL and VSS.

その後、ワード線WLを非活性化した後、プリチャージ信号PC、トランスファーゲート制御信号TG1を活性化し、センスアンプ外部ビット線(BL0T,BL0BおよびBL1T,BL1B)をイコライズして、VDL/2にプリチャージし直す。さらにローカルI/O線LIOT,LIOBもVCLからVDL/2に復帰させる。図8の動作を用いると、ワード線WLを非活性化する直前にビット線をリフレッシュするため、当該ワード線上のメモリセルに十分な電圧レベルの情報を書き戻すことができる。したがって、長時間ビット線がフローティング状態にされ、ビット線電圧が減少しても、全体として見るとビット線およびメモリセルに書き込まれている電圧を十分に回復することができる。また、図8の動作は、プリチャージコマンド(PRE)を利用して行っているため、図7の動作と比較すると、実現が容易と言える。   After that, after deactivating the word line WL, the precharge signal PC and the transfer gate control signal TG1 are activated, the sense amplifier external bit lines (BL0T, BL0B and BL1T, BL1B) are equalized, and precharged to VDL / 2. Recharge. Further, the local I / O lines LIOT and LIOB are also restored from VCL to VDL / 2. When the operation of FIG. 8 is used, since the bit line is refreshed immediately before the word line WL is deactivated, information of a sufficient voltage level can be written back to the memory cells on the word line. Therefore, even if the bit line is left floating for a long time and the bit line voltage decreases, the voltage written in the bit line and the memory cell can be sufficiently recovered as a whole. Further, since the operation of FIG. 8 is performed by using a precharge command (PRE), it can be said that the operation is easier than the operation of FIG.

図9は、本発明の一実施の形態による半導体記憶装置において、そのチップ構成の一例を示す平面図であり、(a)は、チップ全体の構成例、(b)は、(a)におけるメモリブロックの構成例を示すものである。図9(a)に示すメモリチップCHIPは、制御回路CNTLと、入出力回路DQCと、メモリブロックBLKとに大きく分けられる。制御回路CNTLには、クロック、アドレス、制御信号がメモリチップCHIP外から入力され、メモリチップCHIPの動作モードの決定やアドレスのプリデコード等が行われる。入出力回路DQCは、入出力バッファ等を備え、メモリチップCHIP外部からライトデータが入力され、メモリチップCHIP外部へリードデータを出力する。   FIG. 9 is a plan view showing an example of the chip configuration of the semiconductor memory device according to the embodiment of the present invention, where (a) is a configuration example of the entire chip, and (b) is the memory in (a). The structural example of a block is shown. The memory chip CHIP shown in FIG. 9A is roughly divided into a control circuit CNTL, an input / output circuit DQC, and a memory block BLK. A clock, an address, and a control signal are input to the control circuit CNTL from outside the memory chip CHIP, and an operation mode of the memory chip CHIP is determined, an address is predecoded, and the like. The input / output circuit DQC includes an input / output buffer and the like, and receives write data from the outside of the memory chip CHIP and outputs read data to the outside of the memory chip CHIP.

メモリブロックBLKには、例えば図9(b)に示すように、複数のアレイ状に配置されたメモリアレイARYが配置され、その周囲にはセンスアンプ列SAA、サブワードドライバ列SWDA、クロスエリアXPが配置される。また、メモリブロックBLKの外周には、センスアンプ列SAAと平行に列デコーダYDECおよびメインアンプ列MAAが配置され、サブワードドライバ列SWDAと平行に行デコーダXDEC並びにアレイ制御回路ACCが配置される。   In the memory block BLK, for example, as shown in FIG. 9B, a memory array ARY arranged in a plurality of arrays is arranged, and a sense amplifier array SAA, a sub word driver array SWDA, and a cross area XP are arranged around the memory array ARY. Be placed. On the outer periphery of the memory block BLK, a column decoder YDEC and a main amplifier column MAA are arranged in parallel with the sense amplifier column SAA, and a row decoder XDEC and an array control circuit ACC are arranged in parallel with the sub word driver column SWDA.

図10は、図9のメモリブロックにおいて、そのセンスアンプ列とサブワードドライバ列の詳細な配置関係の一例を示す平面図である。センスアンプ列SAA内のセンスアンプSAは、メモリアレイARYに対して上下に交互配置され、上下のメモリアレイ内のビット線BLに共通接続される。同様に、サブワードドライバ列SWDA内のサブワードドライバSWDは、メモリアレイに対して左右に交互配置され、左右のメモリアレイ内のワード線WLに共通接続される。このように配置することにより、センスアンプ列内において、センスアンプ間のピッチを、メモリアレイ内のビット線間のピッチの2倍に広げることができ、また、サブワードドライバ列内において、サブワードドライバ間のピッチを、メモリアレイ内のワード線間のピッチの2倍に広げることができるため、微細化が容易となる。またセンスアンプ列にはローカルI/O線LIOが配置され、ローカルI/O線はクロスエリアXPでスイッチSWを介して、メインI/O線MIOと接続される。   FIG. 10 is a plan view showing an example of a detailed arrangement relationship between the sense amplifier row and the sub word driver row in the memory block of FIG. The sense amplifiers SA in the sense amplifier array SAA are alternately arranged above and below the memory array ARY and commonly connected to the bit lines BL in the upper and lower memory arrays. Similarly, the sub word drivers SWD in the sub word driver array SWDA are alternately arranged on the left and right with respect to the memory array, and are commonly connected to the word lines WL in the left and right memory arrays. By arranging in this way, the pitch between the sense amplifiers in the sense amplifier row can be increased to twice the pitch between the bit lines in the memory array, and between the sub word drivers in the sub word driver row. Can be increased to twice the pitch between the word lines in the memory array, so that miniaturization is facilitated. A local I / O line LIO is arranged in the sense amplifier row, and the local I / O line is connected to the main I / O line MIO via the switch SW in the cross area XP.

図11、図12は、図9のメモリブロックにおいて、そのメモリアレイ内の詳細な構成例を示す回路図である。図11、図12に示すように、メモリアレイARYは、複数のメモリセルMCから構成されている。各メモリセルMCは、DRAMメモリセルとなっており、1個のMOSトランジスタ(メモリセルトランジスタ)および1個のキャパシタCsで構成される。図11では、折返し型ビット線方式のアレイを用いており、全てのワード線とビット線の交点の半分にメモリセルMCが配置されている。また左右に隣接するビット線BLmTおよびBLmBがビット線対としてセンスアンプSAに接続されている。メモリセルトランジスタのソース・ドレインの一方は、BLmT又はBLmBに接続され、ソース・ドレインの他方は、蓄積ノードSNに接続され、ゲートはワード線WLに接続される。キャパシタCsの一方の端子は、蓄積ノードSNに接続され、他方の端子はプレート電極PLに接続される。この場合のセンスアンプSAには、図1の構成例が適用される。   11 and 12 are circuit diagrams showing detailed configuration examples in the memory array in the memory block of FIG. As shown in FIGS. 11 and 12, the memory array ARY includes a plurality of memory cells MC. Each memory cell MC is a DRAM memory cell, and includes one MOS transistor (memory cell transistor) and one capacitor Cs. In FIG. 11, a folded bit line type array is used, and memory cells MC are arranged at half the intersections of all the word lines and bit lines. The bit lines BLmT and BLmB adjacent to the left and right are connected to the sense amplifier SA as a bit line pair. One of the source and drain of the memory cell transistor is connected to BLmT or BLmB, the other of the source and drain is connected to the storage node SN, and the gate is connected to the word line WL. One terminal of capacitor Cs is connected to storage node SN, and the other terminal is connected to plate electrode PL. The configuration example of FIG. 1 is applied to the sense amplifier SA in this case.

一方、図12では、開放型ビット線方式のアレイを用いており、全てのワード線とビット線の交点にメモリセルMCが配置されている。このためメモリセルサイズを縮小できる効果がある。上下の別のアレイ内のビット線BLmTおよびBLmBがビット線対としてセンスアンプSAに接続されている。この場合のセンスアンプSAには、図2の構成例が適用される。なお、メモリセルMCの構成は、図11と同様である。また、メモリアレイARY内の各ビット線BLmT,BLmBは、交互に異なるセンスアンプ列SAAに接続され、各センスアンプSAは、両側に隣接するメモリアレイ内のビット線で共有される。これに伴い各センスアンプ列SAA内では、隣接するセンスアンプSAがビット線1本分のスペースを挟んで配置されることになる。このような配置をとることにより、センスアンプSA間のピッチが緩和されるためレイアウトが容易となり、微細化が可能となる。   On the other hand, in FIG. 12, an open bit line type array is used, and memory cells MC are arranged at the intersections of all the word lines and bit lines. This has the effect of reducing the memory cell size. Bit lines BLmT and BLmB in the upper and lower separate arrays are connected to the sense amplifier SA as a bit line pair. The configuration example of FIG. 2 is applied to the sense amplifier SA in this case. The configuration of the memory cell MC is the same as that in FIG. Further, the bit lines BLmT and BLmB in the memory array ARY are alternately connected to different sense amplifier arrays SAA, and the sense amplifiers SA are shared by the bit lines in the memory array adjacent to both sides. Accordingly, in each sense amplifier array SAA, adjacent sense amplifiers SA are arranged with a space for one bit line interposed therebetween. By adopting such an arrangement, the pitch between the sense amplifiers SA is relaxed, which facilitates the layout and enables miniaturization.

図13は、図9のメモリブロックにおけるサブワードドライバ列の構成の一例を示す回路図である。サブワードドライバ列SWDAは、複数のサブワードドライバSWDによって構成される。図10にも示したように、サブワードドライバ列SWDAは、メモリアレイARYの周辺に配置され、一つのサブワードドライバSWDは左右に配置されるメモリアレイ内のワード線WLを駆動する。また、サブワードドライバ列はメモリアレイに対して交互配置されているため、メモリアレイ内のワード線は1本おきに左右のサブワードドライバに接続される。   FIG. 13 is a circuit diagram showing an example of a configuration of a sub word driver column in the memory block of FIG. The sub word driver array SWDA is composed of a plurality of sub word drivers SWD. As shown in FIG. 10, the sub word driver array SWDA is arranged around the memory array ARY, and one sub word driver SWD drives the word lines WL in the memory arrays arranged on the left and right. Further, since the sub word driver columns are alternately arranged with respect to the memory array, every other word line in the memory array is connected to the left and right sub word drivers.

サブワードドライバSWDは、NMOSトランジスタ2個とPMOSトランジスタ1個で構成される。一方のNMOSトランジスタは、ゲートにメインワード線MWLBが接続され、ドレインにワード線WLが接続され、ソースに電圧VKKが接続される。他方のNMOSトランジスタは、ゲートに相補サブワードドライバ選択線FXB、ドレインにワード線WLが接続され、ソースに電圧VKKが接続される。ここでVKKは、待機時のワード線電圧であり接地電位よりも低い負電圧である。PMOSトランジスタは、ゲートにメインワード線MWLBが接続され、ドレインにワード線WLが接続され、ソースにサブワードドライバ選択線FXが接続される。一つのサブワードドライバ列上に4組のサブワードドライバ選択線FX0〜FX3が配線され、FX0〜FX3のそれぞれは、一本のメインワード線MWLBで選択される4個のサブワードドライバSWDのうちいずれか1個を選択して1本のワード線WLを活性化させる。   The sub word driver SWD includes two NMOS transistors and one PMOS transistor. One NMOS transistor has a gate connected to the main word line MWLB, a drain connected to the word line WL, and a source connected to the voltage VKK. The other NMOS transistor has a gate connected to the complementary sub word driver select line FXB, a drain connected to the word line WL, and a source connected to the voltage VKK. Here, VKK is a standby word line voltage, which is a negative voltage lower than the ground potential. The PMOS transistor has a gate connected to the main word line MWLB, a drain connected to the word line WL, and a source connected to the sub word driver selection line FX. Four sets of sub word driver selection lines FX0 to FX3 are wired on one sub word driver column, and each of FX0 to FX3 is one of four sub word drivers SWD selected by one main word line MWLB. One is selected and one word line WL is activated.

図14は、図9のメモリブロックにおけるクロスエリアの構成の一例を示す回路図である。クロスエリアXPは、第一ローカルI/O線プリチャージ回路LEQ1と、第二ローカルI/O線プリチャージ回路LEQ2と、リードライトゲートRGCと、CS線ドライバCSDと、CS線プリチャージ回路SEQと、BLEQ信号ドライバEQDと、FX線ドライバFXDと、トランスファーゲート制御信号ドライバTGDが配置される。   FIG. 14 is a circuit diagram showing an example of a cross area configuration in the memory block of FIG. The cross area XP includes a first local I / O line precharge circuit LEQ1, a second local I / O line precharge circuit LEQ2, a read / write gate RGC, a CS line driver CSD, and a CS line precharge circuit SEQ. BLEQ signal driver EQD, FX line driver FXD, and transfer gate control signal driver TGD are arranged.

第一ローカルI/O線プリチャージ回路LEQ1は、プリチャージ信号PCが活性状態(相補プリチャージ信号BLEQBが‘L’レベル)のときに、ローカルI/O線LIOT,LIOBをVDL/2にプリチャージする。第二ローカルI/O線プリチャージ回路LEQ2は、リード用イコライズ信号(LIOPC2)が活性状態(相補リード用イコライズ信号LIOPC2Bが‘L’レベル)のときに、ローカルI/O線LIOT,LIOBを周辺回路用の電源電圧VCLにプリチャージする。リードライトゲートRGCは、ゲート信号IOS,IOSBが活性化されたときに、ローカルI/O線LIOT,LIOBとメインI/O線MIOT,MIOBとを接続する。   The first local I / O line precharge circuit LEQ1 precharges the local I / O lines LIOT and LIOB to VDL / 2 when the precharge signal PC is in an active state (the complementary precharge signal BLEQB is at the “L” level). Charge. The second local I / O line precharge circuit LEQ2 surrounds the local I / O lines LIOT and LIOB when the read equalization signal (LIOPC2) is in the active state (the complementary read equalization signal LIOPC2B is at the “L” level). Precharge to the power supply voltage VCL for the circuit. The read / write gate RGC connects the local I / O lines LIOT, LIOB and the main I / O lines MIOT, MIOB when the gate signals IOS, IOSB are activated.

CS線ドライバCSDは、N側センスアンプイネーブル信号SANが活性状態のときに、N側共通ソース線CSNを接地電圧VSSに駆動し、P側センスアンプイネーブル信号SAP1Bが活性状態のときに、P側共通ソース線CSPを電源電圧VDLに駆動する。アクティブスタンバイ状態とプリチャージ状態でのリーク電流を低減するために、図3等でも説明したように、このCSDを構成するMOSトランジスタのしきい値は0.3V以上に設定される。CS線プリチャージ回路SEQは、プリチャージ信号PCが活性状態(相補プリチャージ信号BLEQBが‘L’レベル)のときにP側およびN側共通ソース線CSP,CSNをVDL/2にプリチャージする回路である。BLEQ信号ドライバEQDは、プリチャージ信号PCの相補信号となる相補プリチャージ信号BLEQBが入力され、その反転信号を出力する。FX線ドライバFXDは、相補サブワードドライバ選択線FXB0〜FXB3からの信号が入力され、その反転信号をサブワードドライバ選択線FX0〜FX3に出力する。   The CS line driver CSD drives the N-side common source line CSN to the ground voltage VSS when the N-side sense amplifier enable signal SAN is active, and the P-side when the P-side sense amplifier enable signal SAP1B is active. The common source line CSP is driven to the power supply voltage VDL. In order to reduce the leakage current in the active standby state and the precharge state, the threshold value of the MOS transistor constituting this CSD is set to 0.3 V or more as described in FIG. The CS line precharge circuit SEQ is a circuit for precharging the P-side and N-side common source lines CSP and CSN to VDL / 2 when the precharge signal PC is in an active state (the complementary precharge signal BLEQB is at the “L” level). It is. The BLEQ signal driver EQD receives a complementary precharge signal BLEQB, which is a complementary signal of the precharge signal PC, and outputs an inverted signal thereof. The FX line driver FXD receives signals from the complementary sub word driver selection lines FXB0 to FXB3 and outputs the inverted signal to the sub word driver selection lines FX0 to FX3.

図15は、図9のメモリブロックにおけるクロスエリアの他の構成例を示す回路図である。図15に示すクロスエリアXPは、図14のリードライトゲートRGCをサブアンプSUBAに変更している点のみが異なる。ライト時には読み出しイネーブル信号RSANがVSSに非活性化され、IOSがVCL、IOSBがVSSに活性化されてローカルI/O線LIOT,LIOBとメインI/O線MIOT,MIOBとが接続される。リード時にはIOSがVSS、IOSBがVCLに非活性化され、RSANがVCLに活性化されて、ローカルI/O線LIOT,LIOBの電圧差が高速に増幅され、メインI/O線MIOT,MIOBに出力される。   FIG. 15 is a circuit diagram showing another configuration example of the cross area in the memory block of FIG. The cross area XP shown in FIG. 15 is different only in that the read / write gate RGC in FIG. 14 is changed to the sub-amplifier SUBA. At the time of writing, the read enable signal RSAN is deactivated to VSS, IOS is activated to VCL, IOSB is activated to VSS, and the local I / O lines LIOT and LIOB are connected to the main I / O lines MIOT and MIOB. When reading, IOS is deactivated to VSS and IOSB is deactivated to VCL, RSAN is activated to VCL, and the voltage difference between the local I / O lines LIOT and LIOB is amplified at high speed, and the main I / O lines MIOT and MIOB are amplified. Is output.

図16(a)〜(d)は、本発明の一実施の形態による半導体記憶装置において、そのタイミング発生回路の構成例を示す回路図である。図17(a)〜(c)は、図16の動作例を示す波形図である。図16に示すタイミング発生回路は、例えば、図9の半導体記憶装置における制御回路CNTLまたはアレイ制御回路ACC内に配置される。図16(a)は、行系信号発生回路であり、アクティベート信号RACTからの各種信号の生成方法を示している。図17(a)にタイミングチャートを示す。RACTは1ショットパルスであり、これを遅延回路DLYで遅延させて、プリチャージ非活性化信号TPCDが生成され、さらにそれを遅延させて、ワード線活性化信号TWLEが生成され、更に遅延させてN側センスアンプ活性化信号TSANEおよびP側センスアンプ活性化信号TSAPEが生成される。   16A to 16D are circuit diagrams showing configuration examples of the timing generation circuit in the semiconductor memory device according to the embodiment of the present invention. 17A to 17C are waveform diagrams showing an operation example of FIG. The timing generation circuit shown in FIG. 16 is arranged, for example, in the control circuit CNTL or the array control circuit ACC in the semiconductor memory device of FIG. FIG. 16A shows a row-related signal generation circuit and shows a method for generating various signals from the activation signal RACT. FIG. 17A shows a timing chart. RACT is a one-shot pulse, which is delayed by the delay circuit DLY to generate the precharge deactivation signal TPCD, which is further delayed to generate the word line activation signal TWLE, which is further delayed. N-side sense amplifier activation signal TSANE and P-side sense amplifier activation signal TSAPE are generated.

これをさらに後述する遅延tADを持つ追加遅延回路ADで遅延させて、トランスファーゲート非活性化信号TTG0Dが生成され、更に遅延させて、N側センスアンプ非活性化信号TSAND、P側センスアンプ非活性化信号TSAPDが生成される。これらの信号を図16(d)に示したセット・リセットフリップフロップに入力することで、トランスファーゲート起動信号TTG0、プリチャージ起動信号TPC、ワード線起動信号TWL、N側センスアンプ起動信号TSAN、P側センスアンプ起動信号TSAP1Bが生成される。それぞれの信号が活性化されている間、トランスファーゲート制御信号TG0、プリチャージ信号PC、ワード線WL、N側センスアンプイネーブル信号SAN、P側センスアンプイネーブル信号SAP1Bが活性化される。   This is further delayed by an additional delay circuit AD having a delay tAD, which will be described later, to generate a transfer gate deactivation signal TTG0D, which is further delayed to inactivate the N side sense amplifier deactivation signal TSAND and the P side sense amplifier. Signal TSAPD is generated. By inputting these signals to the set / reset flip-flop shown in FIG. 16 (d), a transfer gate activation signal TTG0, a precharge activation signal TPC, a word line activation signal TWL, N-side sense amplifier activation signals TSAN, P A side sense amplifier activation signal TSAP1B is generated. While each signal is activated, the transfer gate control signal TG0, the precharge signal PC, the word line WL, the N-side sense amplifier enable signal SAN, and the P-side sense amplifier enable signal SAP1B are activated.

図16(b)は、列系信号発生回路であり、リード時、ライト時に生成される列クロックCCLKからの各種信号の生成方法を示している。図17(b)にタイミングチャートを示す。CCLKは1ショットパルスであり、これを遅延回路DLYで遅延させてトランスファーゲート活性化信号TTG0Eが生成され、これを遅延させて、N側センスアンプ活性化信号TSANE、P側センスアンプ活性化信号TSAPEが生成される。その後、更に遅延を介して、列選択線活性化信号TYSE、列選択線非活性化信号TYSDが順次生成される。つづいて、後述する遅延tADを持つ追加遅延回路ADで遅延させて、トランスファーゲート非活性化信号TTG0Dが生成され、これを遅延させて、N側センスアンプ非活性化信号TSAND、P側センスアンプ非活性化信号TSAPDが生成される。これらの信号を図16(d)に示したセット・リセットフリップフロップに入力することで、トランスファーゲート起動信号TTG0、N側センスアンプ起動信号TSAN、P側センスアンプ起動信号TSAP1B、列選択線起動信号TYSが生成される。それぞれの信号が活性化されている間、トランスファーゲート制御信号TG0、N側センスアンプイネーブル信号SAN、P側センスアンプイネーブル信号SAP1B、列選択線YSが活性化される。   FIG. 16B shows a column-related signal generation circuit, and shows a method for generating various signals from the column clock CCLK generated at the time of reading and writing. FIG. 17B shows a timing chart. CCLK is a one-shot pulse, which is delayed by a delay circuit DLY to generate a transfer gate activation signal TTG0E, which is delayed to produce an N-side sense amplifier activation signal TSANE and a P-side sense amplifier activation signal TSAPE. Is generated. Thereafter, a column selection line activation signal TYSE and a column selection line deactivation signal TYSD are sequentially generated via a delay. Subsequently, a transfer gate deactivation signal TTG0D is generated by being delayed by an additional delay circuit AD having a delay tAD, which will be described later, and this is delayed so that the N side sense amplifier deactivation signal TSAND and the P side sense amplifier non-delay An activation signal TSAPD is generated. By inputting these signals to the set / reset flip-flop shown in FIG. 16D, a transfer gate activation signal TTG0, an N-side sense amplifier activation signal TSAN, a P-side sense amplifier activation signal TSAP1B, and a column selection line activation signal TYS is generated. While the respective signals are activated, the transfer gate control signal TG0, the N-side sense amplifier enable signal SAN, the P-side sense amplifier enable signal SAP1B, and the column selection line YS are activated.

図16(c)は、プリチャージ信号発生回路であり、プリチャージ制御信号RPREからの各種信号の生成方法を示している。図17(c)にタイミングチャートを示す。RPREは1ショットパルスであり、これを遅延回路DLYで遅延させてワード線非活性化信号TWLDが生成され、これを遅延させて、プリチャージ活性化信号TPCEおよびトランスファーゲート活性化信号TTG0Eが生成される。これらの信号を図16(d)に示したセット・リセットフリップフロップに入力することでワード線起動信号TWL、プリチャージ起動信号TPC、トランスファーゲート起動信号TTG0が生成される。それぞれの信号が活性化されている間、ワード線WL、プリチャージ信号PC、トランスファーゲート制御信号TG0が活性化される。   FIG. 16C is a precharge signal generation circuit, and shows a method for generating various signals from the precharge control signal RPRE. FIG. 17C shows a timing chart. RPRE is a one-shot pulse, which is delayed by delay circuit DLY to generate word line deactivation signal TWLD, which is delayed to generate precharge activation signal TPCE and transfer gate activation signal TTG0E. The By inputting these signals to the set / reset flip-flop shown in FIG. 16D, a word line start signal TWL, a precharge start signal TPC, and a transfer gate start signal TTG0 are generated. While each signal is activated, the word line WL, the precharge signal PC, and the transfer gate control signal TG0 are activated.

図18は、図16における追加遅延回路ADを示すものであり、(a)はその構成例を示す回路図、(b)は(a)の動作例を示す波形図である。図18(a)に示す追加遅延回路ADは、例えば、入力端子INからの1ショットパルス信号からリセット信号RSTを生成する遅延回路DLYおよび論理ゲートGT1と、このRSTが2入力の一方に入力され、2入力の他方に前段の出力が入力される複数段の論理ゲート(アンド回路)GT2から構成される。INは、初段の論理ゲートGT2における2入力の他方に接続され、最終段の論理ゲートGT2の出力が出力端子OUTに接続される。   FIG. 18 shows the additional delay circuit AD in FIG. 16, wherein (a) is a circuit diagram showing a configuration example thereof, and (b) is a waveform diagram showing an operation example of (a). In the additional delay circuit AD shown in FIG. 18A, for example, a delay circuit DLY that generates a reset signal RST from a one-shot pulse signal from an input terminal IN and a logic gate GT1, and this RST is input to one of two inputs. It is composed of a plurality of stages of logic gates (AND circuits) GT2 in which the output of the previous stage is input to the other of the two inputs. IN is connected to the other of the two inputs in the first stage logic gate GT2, and the output of the last stage logic gate GT2 is connected to the output terminal OUT.

図18(b)に示すように、入力端子INに‘H’レベルの1ショットパルスが入力されると、遅延回路DLYの‘L’パルス幅を備えたRSTが生成され、各論理ゲートGT2の出力を‘L’レベルにリセットする。その後、RSTが‘H’レベルに戻ると、INからの‘H’レベルとのアンド論理により初段のGT2の出力(N1)に1ショットの‘H’パルス信号が生成され、各段のGT2を介してOUTに向けて順次伝送される。一方、この伝送途中で、INより再度1ショットパルス信号が入力されると、RSTにより各論理ゲートGT2の出力が‘L’レベルにリセットされ、この伝送途中の‘H’パルス信号が消滅すると共に、再度初段のGT2より‘H’パルス信号の伝送が始まる。したがって、最後にINに1ショットパルスが入力されてから複数段のGT2の遅延時間tADだけ経過した際にOUTにパルスが出力されることになる。 As shown in FIG. 18B, when a one-shot pulse of “H” level is input to the input terminal IN, an RST having an “L” pulse width of the delay circuit DLY is generated, and each logic gate GT2 Reset the output to 'L' level. Thereafter, when the RST returns to the “H” level, a one-shot “H” pulse signal is generated at the output (N1) of the first stage GT2 by AND logic with the “H” level from the IN. Are sequentially transmitted toward OUT. On the other hand, if a one-shot pulse signal is input again from IN during the transmission, the output of each logic gate GT2 is reset to the “L” level by RST, and the “H” pulse signal during the transmission disappears. The transmission of the “H” pulse signal starts again from the first stage GT2. Therefore, a pulse is output to OUT when a delay time t AD of a plurality of stages GT2 has elapsed since the last one shot pulse was input to IN.

このような回路を用いることにより、tADよりも短い間隔でアクティベートコマンドやリードコマンド、ライトコマンドが続けて入力される場合には、最後のコマンドからtADだけ時間が経過した後、トランスファーゲートTGC、N側センスアンプイネーブル信号SAN、P側センスアンプイネーブル信号SAP1Bが非活性化されるため、不必要にこれらの信号線が充放電されず、消費電力を低減することが可能になる。また、このような短い時間間隔でアクティベートコマンド、リードコマンド、ライトコマンドが入力される場合には、動作電流が大きいために、平均電流におけるセンスアンプのリーク電流分は無視できる。 By using such a circuit, when an activate command, a read command, and a write command are continuously input at an interval shorter than t AD , the transfer gate TGC is passed after time t AD has elapsed from the last command. Since the N-side sense amplifier enable signal SAN and the P-side sense amplifier enable signal SAP1B are deactivated, these signal lines are not unnecessarily charged / discharged, and the power consumption can be reduced. Further, when an activate command, a read command, and a write command are input at such a short time interval, the operating current is large, and therefore the leak current of the sense amplifier at the average current can be ignored.

以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。   As mentioned above, although the invention made by the present inventor has been specifically described based on the embodiments, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention.

以上の実施の形態では、メモリセルをトランジスタと容量からなるDRAMとして説明したが、本実施の形態のセンスアンプはそれ以外のメモリにも適用可能である。特に多数のデータをセンスアンプに保持し、センスアンプに対してリード動作やライト動作を行うページモード動作を行う大容量メモリに対して有効であり、メモリセルがFeRAM、相変化メモリ、MRAM、Re−RAM、固体電界質メモリなどであってもよい。   In the above embodiment, the memory cell is described as a DRAM composed of a transistor and a capacitor. However, the sense amplifier of this embodiment can also be applied to other memories. In particular, it is effective for a large-capacity memory that holds a large amount of data in a sense amplifier and performs a page mode operation in which a read operation or a write operation is performed on the sense amplifier. It may be a RAM, a solid electrolyte memory or the like.

本実施の形態による半導体記憶装置は、特に、高速動作および低消費電力が求められる携帯機器用DRAM等に適用して有益なものであり、これに限らず、各種メモリ製品全般に対して広く適用可能である。   The semiconductor memory device according to the present embodiment is particularly useful when applied to a portable device DRAM or the like that requires high-speed operation and low power consumption, and is not limited to this, and is widely applied to various memory products in general. Is possible.

本発明の一実施の形態による半導体記憶装置において、折り返しビット線アレイを用いた場合のセンスアンプの構成例を示す回路図である。1 is a circuit diagram showing a configuration example of a sense amplifier when a folded bit line array is used in a semiconductor memory device according to an embodiment of the present invention. FIG. 本発明の一実施の形態による半導体記憶装置において、開放型ビット線アレイを用いた場合のセンスアンプの構成例を示す回路図である。1 is a circuit diagram showing a configuration example of a sense amplifier when an open type bit line array is used in a semiconductor memory device according to an embodiment of the present invention. FIG. 図1および図2のセンスアンプの動作例を示す波形図である。FIG. 3 is a waveform diagram showing an operation example of the sense amplifier of FIGS. 1 and 2. 本発明の一実施の形態による半導体記憶装置において、そのメモリセル周りの構成例を示す断面図であり、ビット線のリーク電流パスの一例を示すものである。In the semiconductor memory device by one embodiment of this invention, it is sectional drawing which shows the example of a structure around the memory cell, and shows an example of the leak current path of a bit line. 図4のDRAMメモリアレイのレイアウト構成例を示す平面図である。FIG. 5 is a plan view showing a layout configuration example of the DRAM memory array of FIG. 4. 図4のDRAMメモリセルにおいて、アクティブスタンバイ時のビット線の電圧変化を示す説明図であり、図5における第一のパスの影響を示すものである。FIG. 6 is an explanatory diagram showing the voltage change of the bit line during active standby in the DRAM memory cell of FIG. 4 and shows the influence of the first path in FIG. 5. 本発明の一実施の形態による半導体記憶装置において、そのビット線リフレッシュ動作の一例を示す波形図である。FIG. 11 is a waveform diagram showing an example of the bit line refresh operation in the semiconductor memory device according to one embodiment of the present invention. 本発明の一実施の形態による半導体記憶装置において、その第二のプリチャージ動作の一例を示す波形図である。FIG. 10 is a waveform diagram showing an example of the second precharge operation in the semiconductor memory device according to the embodiment of the present invention. 本発明の一実施の形態による半導体記憶装置において、そのチップ構成の一例を示す平面図であり、(a)は、チップ全体の構成例、(b)は、(a)におけるメモリブロックの構成例を示すものである。1 is a plan view illustrating an example of a chip configuration of a semiconductor memory device according to an embodiment of the present invention, where (a) is a configuration example of the entire chip, and (b) is a configuration example of a memory block in (a). Is shown. 図9のメモリブロックにおいて、そのセンスアンプ列とサブワードドライバ列の詳細な配置関係の一例を示す平面図である。FIG. 10 is a plan view showing an example of a detailed arrangement relationship between the sense amplifier row and the sub word driver row in the memory block of FIG. 9. 図9のメモリブロックにおいて、そのメモリアレイ内の詳細な構成例を示す回路図である。FIG. 10 is a circuit diagram showing a detailed configuration example in the memory array in the memory block of FIG. 9. 図9のメモリブロックにおいて、そのメモリアレイ内の他の詳細な構成例を示す回路図である。FIG. 10 is a circuit diagram showing another detailed configuration example in the memory array in the memory block of FIG. 9. 図9のメモリブロックにおけるサブワードドライバ列の構成の一例を示す回路図である。FIG. 10 is a circuit diagram illustrating an example of a configuration of a sub word driver row in the memory block of FIG. 図9のメモリブロックにおけるクロスエリアの構成の一例を示す回路図である。FIG. 10 is a circuit diagram illustrating an example of a configuration of a cross area in the memory block of FIG. 9. 図9のメモリブロックにおけるクロスエリアの他の構成例を示す回路図である。FIG. 10 is a circuit diagram illustrating another configuration example of the cross area in the memory block of FIG. 9. (a)〜(d)は、本発明の一実施の形態による半導体記憶装置において、そのタイミング発生回路の構成例を示す回路図である。(A)-(d) is a circuit diagram which shows the structural example of the timing generation circuit in the semiconductor memory device by one embodiment of this invention. (a)〜(c)は、図16の動作例を示す波形図である。(A)-(c) is a wave form diagram which shows the operation example of FIG. 図16における追加遅延回路を示すものであり、(a)はその構成例を示す回路図、(b)は(a)の動作例を示す波形図である。FIG. 17 illustrates an additional delay circuit in FIG. 16, where (a) is a circuit diagram illustrating a configuration example thereof, and (b) is a waveform diagram illustrating an operation example of (a). 本発明の前提として検討した従来技術の半導体記憶装置において、そのセンスアンプの構成例を示す回路図である。1 is a circuit diagram showing a configuration example of a sense amplifier in a conventional semiconductor memory device studied as a premise of the present invention. FIG. 図19の動作例を示す動作波形図である。FIG. 20 is an operation waveform diagram illustrating an operation example of FIG. 19. アクティブスタンバイ時の電流とMOSトランジスタのしきい値の関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the electric current at the time of active standby, and the threshold value of a MOS transistor. センス時間とMOSトランジスタのしきい値の関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between sense time and the threshold value of a MOS transistor.

符号の説明Explanation of symbols

ACC アレイ制御回路
AD 追加遅延回路
ARY メモリアレイ
AT 活性領域
BC ビット線コンタクト
BIT,BIB センスアンプ内部ビット線
BL ビット線
BLEQB,PC プリチャージ信号
BLK メモリブロック
BLmT,BLmB センスアンプ外部ビット線
CB コンタクト
CC,LVTCC クロスカップル
CHIP メモリチップ
CI 容量絶縁膜
CNTL 制御回路
CSD CS線ドライバ
CSN N側共通ソース線
CSP P側共通ソース線
Cs キャパシタ
DLY 遅延回路
DQC 入出力回路
EQD BLEQ信号ドライバ
FX,FXB サブワードドライバ選択線
FXD FX線ドライバ
GT 論理ゲート
IOP 読み出し・書き込みポート
IOS,IOSB ゲート信号
LEQ ローカルI/O線プリチャージ回路
LIO,LIOT,LIOB ローカルI/O線
LP リークパス
M MOSトランジスタ
MAA メインアンプ列
MC メモリセル
MIO,MIOT,MIOB メインI/O線
MWLB メインワード線
N N型拡散層領域
PCC プリチャージ回路
PL プレート電極
PW 半導体基板
RACT アクティベート信号
RGC リードライトゲート
RSAN 読み出しイネーブル信号
SA センスアンプ
SAA センスアンプ列
SAN N側センスアンプイネーブル信号
SAP1B P側センスアンプイネーブル信号
SC 蓄積ノードコンタクト
SEQ CS線プリチャージ回路
SN 蓄積ノード
SUBA サブアンプ
SW スイッチ
SWD サブワードドライバ
SWDA サブワードドライバ列
TG トランスファーゲート制御信号
TGC トランスファーゲート
TGD トランスファーゲート制御信号ドライバ
WL ワード線
XDEC 行デコーダ
XP クロスエリア
YDEC 列デコーダ
YS 列選択線
ACC array control circuit AD additional delay circuit ARY memory array AT active region BC bit line contact BIT, BIB sense amplifier internal bit line BL bit line BLEQB, PC precharge signal BLK memory block BLmT, BLmB sense amplifier external bit line CB contact CC, LVTCC cross-couple CHIP memory chip CI capacitive insulating film CNTL control circuit CSD CS line driver CSN N side common source line CSP P side common source line Cs capacitor DLY delay circuit DQC I / O circuit EQD BLEQ signal driver FX, FXB subword driver selection line FXD FX line driver GT logic gate IOP read / write port IOS, IOSB gate signal LEQ local I / O line precharge circuit LI , LIOT, LIOB Local I / O line LP Leakage path M MOS transistor MAA Main amplifier row MC Memory cell MIO, MIOT, MIOB Main I / O line MWLB Main word line N N-type diffusion layer region PCC Precharge circuit PL Plate electrode PW Semiconductor Substrate RACT Activate signal RGC Read / write gate RSAN Read enable signal SA Sense amplifier SAA Sense amplifier array SAN N side sense amplifier enable signal SAP1B P side sense amplifier enable signal SC Storage node contact SEQ CS line precharge circuit SN Storage node SUBA Subamplifier SW Switch SWD sub word driver SWDA sub word driver string TG transfer gate control signal TGC transfer gate TGD transfer gate control signal driver WL word line XDEC row decoder XP cross area YDEC column decoder YS column select line

Claims (19)

ワード線と、
複数のビット線と、
記憶素子、および前記ワード線が活性状態の際に前記記憶素子を前記複数のビット線内の対応するビット線に接続するメモリセルトランジスタを含んだ複数のメモリセルと、
活性状態の際に前記複数のビット線の電圧の増幅ならびにラッチを行う複数のセンスアンプと、
活性状態の際に前記複数のビット線と前記複数のセンスアンプの間を導通させる複数のトランスファーゲートとを備え、
前記複数のトランスファーゲートおよび前記ワード線が活性状態にされ、前記複数のセンスアンプが活性状態にされた後、前記ワード線が活性状態のままで、前記複数のトランスファーゲートが非活性状態にされ、前記複数のビット線と前記複数のセンスアンプの間が非導通の状態で前記複数のセンスアンプが非活性状態にされることを特徴とする半導体記憶装置。
A word line,
Multiple bit lines,
A plurality of memory cells including a memory element and a memory cell transistor that connects the memory element to a corresponding bit line in the plurality of bit lines when the word line is active;
A plurality of sense amplifiers for performing amplification and latching of the voltages of the plurality of bit lines in an active state;
A plurality of transfer gates for conducting between the plurality of bit lines and the plurality of sense amplifiers in an active state;
After the plurality of transfer gates and the word lines are activated and the plurality of sense amplifiers are activated, the word lines remain in an activated state and the plurality of transfer gates are deactivated, A semiconductor memory device, wherein the plurality of sense amplifiers are inactivated while the plurality of bit lines and the plurality of sense amplifiers are in a non-conductive state.
請求項1記載の半導体記憶装置において、
読み出し又は書き込み動作時には、前記ワード線が活性状態のままで、前記複数のトランスファーゲートが非活性状態から活性状態にされ、前記複数のビット線と前記複数のセンスアンプの間が導通の状態で前記複数のセンスアンプが非活性状態から活性状態にされることを特徴とする半導体記憶装置。
The semiconductor memory device according to claim 1.
During a read or write operation, the plurality of transfer gates are changed from an inactive state to an active state while the word line remains in an active state, and the plurality of bit lines and the plurality of sense amplifiers are in a conductive state. A semiconductor memory device, wherein a plurality of sense amplifiers are changed from an inactive state to an active state.
請求項2記載の半導体記憶装置において、
前記複数のセンスアンプのそれぞれは、
第1共通ノードにソースが接続された第1導電型の第1および第2MISトランジスタと、
第2共通ノードにソースが接続された第2導電型の第3および第4MISトランジスタとを備え、
前記第1および前記第3MISトランジスタのゲートと前記第2および前記第4MISトランジスタのドレインは、前記複数のビット線のいずれか1本に接続され、
前記第2および前記第4MISトランジスタのゲートと前記第1および前記第3MISトランジスタのドレインは、前記複数のビット線の他のいずれか1本に接続され、
前記複数のセンスアンプのそれぞれは、前記第1共通ノードが第1電圧に駆動され、前記第2共通ノードが前記第1電圧よりも低電圧となる第2電圧に駆動された際に活性状態にされることを特徴とする半導体記憶装置。
The semiconductor memory device according to claim 2.
Each of the plurality of sense amplifiers is
A first conductivity type first and second MIS transistor having a source connected to the first common node;
Second conductivity type third and fourth MIS transistors having sources connected to the second common node,
The gates of the first and third MIS transistors and the drains of the second and fourth MIS transistors are connected to any one of the plurality of bit lines,
The gates of the second and fourth MIS transistors and the drains of the first and third MIS transistors are connected to any one of the plurality of bit lines,
Each of the plurality of sense amplifiers is activated when the first common node is driven to a first voltage and the second common node is driven to a second voltage that is lower than the first voltage. A semiconductor memory device.
請求項3記載の半導体記憶装置において、
更に、活性状態の際に前記第1共通ノードに前記第1電圧を印加する前記第1導電型の第5MISトランジスタを備え、
前記第1および前記第2MISトランジスタのしきい値電圧は、前記第5MISトランジスタのしきい値電圧よりも低いことを特徴とする半導体記憶装置。
The semiconductor memory device according to claim 3.
And a fifth MIS transistor of the first conductivity type that applies the first voltage to the first common node in an active state,
2. A semiconductor memory device according to claim 1, wherein a threshold voltage of the first and second MIS transistors is lower than a threshold voltage of the fifth MIS transistor.
請求項4記載の半導体記憶装置において、
前記第1電圧は、1.0V以下であり、
前記第1および前記第2MISトランジスタのしきい値電圧は、0.3V未満であり、
前記第5MISトランジスタのしきい値電圧は、0.3V以上であることを特徴とする半導体記憶装置。
The semiconductor memory device according to claim 4.
The first voltage is 1.0 V or less;
A threshold voltage of the first and second MIS transistors is less than 0.3V;
The threshold voltage of the fifth MIS transistor is 0.3 V or more.
請求項3記載の半導体記憶装置において、
更に、活性状態の際に前記第2共通ノードに前記第2電圧を印加する前記第2導電型の第6MISトランジスタを備え、
前記第3および前記第4MISトランジスタのしきい値電圧は、前記第6MISトランジスタのしきい値電圧よりも低いことを特徴とする半導体記憶装置。
The semiconductor memory device according to claim 3.
And a second MIS transistor of the second conductivity type that applies the second voltage to the second common node in an active state,
The semiconductor memory device according to claim 1, wherein a threshold voltage of the third and fourth MIS transistors is lower than a threshold voltage of the sixth MIS transistor.
請求項6記載の半導体記憶装置において、
前記第1電圧は、1.0V以下であり、
前記第3および前記第4MISトランジスタのしきい値電圧は、0.3V未満であり、
前記第6MISトランジスタのしきい値電圧は、0.3V以上であることを特徴とする半導体記憶装置。
The semiconductor memory device according to claim 6.
The first voltage is 1.0 V or less;
A threshold voltage of the third and fourth MIS transistors is less than 0.3V;
The threshold voltage of the sixth MIS transistor is 0.3 V or more.
請求項3記載の半導体記憶装置において、
前記複数のトランスファーゲートのそれぞれは、前記第2導電型の第7MISトランジスタで構成され、
前記第7MISトランジスタのしきい値電圧は、前記第3および前記第4MISトランジスタのしきい値電圧よりも高いことを特徴とする半導体記憶装置。
The semiconductor memory device according to claim 3.
Each of the plurality of transfer gates is configured by a second MIS transistor of the second conductivity type,
The semiconductor memory device, wherein a threshold voltage of the seventh MIS transistor is higher than a threshold voltage of the third and fourth MIS transistors.
請求項8記載の半導体記憶装置において、
前記第1電圧は、1.0V以下であり、
前記第3および前記第4MISトランジスタのしきい値電圧は、0.3V未満であり、
前記第7MISトランジスタのしきい値電圧は、0.5V以上であることを特徴とする半導体記憶装置。
The semiconductor memory device according to claim 8.
The first voltage is 1.0 V or less;
A threshold voltage of the third and fourth MIS transistors is less than 0.3V;
The threshold voltage of the seventh MIS transistor is 0.5 V or more.
ワード線と、
複数のビット線と、
ローカルI/O線と、
記憶素子、および前記ワード線が活性状態の際に前記記憶素子を前記複数のビット線内の対応するビット線に接続するメモリセルトランジスタを含んだ複数のメモリセルと、
活性状態の際に前記複数のビット線の電圧の増幅ならびにラッチを行う複数のセンスアンプと、
活性状態の際に前記複数のセンスアンプの中から選択された1個のセンスアンプのラッチ情報を前記ローカルI/O線に結合させるカラムスイッチと、
活性状態の際に前記複数のビット線と前記複数のセンスアンプの間を導通させる複数のトランスファーゲートと、
第1起動パルス信号を順次遅延させて各種信号を生成する第1、第2、および第3遅延回路を含んだ第1タイミング生成回路とを備え、
前記第1タイミング生成回路は、
前記ワード線を活性状態にするワード線活性化信号と、
前記複数のトランスファーゲートを非活性状態にするトランスファーゲート非活性化信号と、
前記複数のセンスアンプを活性状態にするセンスアンプ活性化信号と、
前記複数のセンスアンプを非活性状態にするセンスアンプ非活性化信号とを生成し、
前記センスアンプ活性化信号は、前記ワード線活性化信号から前記第1遅延回路を経て生成され、
前記トランスファーゲート非活性化信号は、前記センスアンプ活性化信号から前記第2遅延回路を経て生成され、
前記センスアンプ非活性化信号は、前記トランスファーゲート非活性化信号から前記第3遅延回路を経て生成されることを特徴とする半導体記憶装置。
A word line,
Multiple bit lines,
Local I / O lines;
A plurality of memory cells including a memory element and a memory cell transistor that connects the memory element to a corresponding bit line in the plurality of bit lines when the word line is active;
A plurality of sense amplifiers for performing amplification and latching of the voltages of the plurality of bit lines in an active state;
A column switch for coupling latch information of one sense amplifier selected from the plurality of sense amplifiers to the local I / O line in an active state;
A plurality of transfer gates for conducting between the plurality of bit lines and the plurality of sense amplifiers in an active state;
A first timing generation circuit including first, second, and third delay circuits that sequentially delay the first activation pulse signal to generate various signals;
The first timing generation circuit includes:
A word line activation signal for activating the word line;
A transfer gate deactivation signal for deactivating the plurality of transfer gates;
A sense amplifier activation signal for activating the plurality of sense amplifiers;
Generating a sense amplifier deactivation signal for deactivating the plurality of sense amplifiers;
The sense amplifier activation signal is generated from the word line activation signal through the first delay circuit,
The transfer gate deactivation signal is generated from the sense amplifier activation signal through the second delay circuit,
The semiconductor memory device, wherein the sense amplifier deactivation signal is generated from the transfer gate deactivation signal through the third delay circuit.
請求項10記載の半導体記憶装置において、
前記第2遅延回路は、前記センスアンプ活性化信号が前記第2遅延回路内を伝送中に再度前記センスアンプ活性化信号が入力された場合に、この伝送中のセンスアンプ活性化信号を消滅させる手段を有することを特徴とする半導体記憶装置。
The semiconductor memory device according to claim 10.
The second delay circuit extinguishes the sense amplifier activation signal being transmitted when the sense amplifier activation signal is input again while the sense amplifier activation signal is being transmitted through the second delay circuit. A semiconductor memory device comprising means.
請求項10記載の半導体記憶装置において、
さらに、第2起動パルス信号を順次遅延させて各種信号を生成する第4、第5、第6、第7および第8遅延回路を含んだ第2タイミング生成回路を備え、
前記第2タイミング生成回路は、前記トランスファーゲート非活性化信号、前記センスアンプ活性化信号および前記センスアンプ非活性化信号に加えて、前記複数のトランスファーゲートを活性状態にするトランスファーゲート活性化信号と、前記カラムスイッチを活性状態にするカラムスイッチ活性化信号と、前記カラムスイッチを非活性状態にするカラムスイッチ非活性化信号とを生成し、
前記センスアンプ活性化信号は、前記トランスファーゲート活性化信号から前記第4遅延回路を経て生成され、
前記カラムスイッチ活性化信号は、前記センスアンプ活性化信号から前記第5遅延回路を経て生成され、
前記カラムスイッチ非活性化信号は、前記カラムスイッチ活性化信号から前記第6遅延回路を経て生成され、
前記トランスファーゲート非活性化信号は、前記センスアンプ活性化信号から前記第7遅延回路を経て生成され、
前記センスアンプ非活性化信号は、前記トランスファーゲート非活性化信号から前記第8遅延回路を経て生成されることを特徴とする半導体記憶装置。
The semiconductor memory device according to claim 10.
And a second timing generation circuit including fourth, fifth, sixth, seventh and eighth delay circuits for sequentially delaying the second activation pulse signal to generate various signals,
The second timing generation circuit includes a transfer gate activation signal for activating the plurality of transfer gates in addition to the transfer gate deactivation signal, the sense amplifier activation signal, and the sense amplifier deactivation signal. Generating a column switch activation signal for activating the column switch and a column switch deactivation signal for deactivating the column switch;
The sense amplifier activation signal is generated from the transfer gate activation signal through the fourth delay circuit,
The column switch activation signal is generated from the sense amplifier activation signal through the fifth delay circuit,
The column switch deactivation signal is generated from the column switch activation signal through the sixth delay circuit,
The transfer gate deactivation signal is generated from the sense amplifier activation signal through the seventh delay circuit,
The semiconductor memory device, wherein the sense amplifier deactivation signal is generated from the transfer gate deactivation signal via the eighth delay circuit.
請求項12記載の半導体記憶装置において、
前記第7遅延回路は、前記センスアンプ活性化信号が前記第7遅延回路内を伝送中に再度前記センスアンプ活性化信号が入力された場合に、この伝送中のセンスアンプ活性化信号を消滅させる手段を有することを特徴とする半導体記憶装置。
The semiconductor memory device according to claim 12.
The seventh delay circuit extinguishes the sense amplifier activation signal being transmitted when the sense amplifier activation signal is input again while the sense amplifier activation signal is transmitted through the seventh delay circuit. A semiconductor memory device comprising means.
請求項10記載の半導体記憶装置において、
さらに、第3起動パルス信号を遅延させて各種信号を生成する第9遅延回路を含んだ第3タイミング生成回路を備え、
前記第3タイミング生成回路は、
前記複数のトランスファーゲートを活性状態にするトランスファーゲート活性化信号と、
前記ワード線を非活性状態にするワード線非活性化信号とを生成し、
前記トランスファーゲート活性化信号は、前記ワード線非活性化信号から前記第9遅延回路を経て生成されることを特徴とする半導体記憶装置。
The semiconductor memory device according to claim 10.
And a third timing generation circuit including a ninth delay circuit for generating various signals by delaying the third activation pulse signal,
The third timing generation circuit includes:
A transfer gate activation signal for activating the plurality of transfer gates;
Generating a word line deactivation signal for deactivating the word line;
The semiconductor memory device, wherein the transfer gate activation signal is generated from the word line deactivation signal via the ninth delay circuit.
ワード線と、
複数のビット線と、
記憶素子、および前記ワード線が活性状態の際に前記記憶素子を前記複数のビット線内の対応するビット線に接続するメモリセルトランジスタを含んだ複数のメモリセルと、
活性状態の際に前記複数のビット線の電圧の増幅ならびにラッチを行う複数のセンスアンプと、
活性状態の際に前記複数のビット線と前記複数のセンスアンプの間を導通させる複数のトランスファーゲートと、
第1状態において前記複数のビット線をリフレッシュするリフレッシュ手段とを備え、
前記第1状態は、前記複数のトランスファーゲートおよび前記ワード線が活性状態にされ、前記複数のセンスアンプが活性状態にされた後、前記ワード線が活性状態のままで、前記複数のトランスファーゲートが非活性状態にされ、前記複数のビット線と前記複数のセンスアンプの間が非導通の状態で前記複数のセンスアンプが非活性状態にされた後の状態であり、
前記リフレッシュ手段は、前記複数のトランスファーゲートを非活性状態から活性状態に遷移させ、前記複数のセンスアンプを非活性状態から活性状態に遷移される第1動作を行うことを特徴とする半導体記憶装置。
A word line,
Multiple bit lines,
A plurality of memory cells including a memory element and a memory cell transistor that connects the memory element to a corresponding bit line in the plurality of bit lines when the word line is active;
A plurality of sense amplifiers for performing amplification and latching of the voltages of the plurality of bit lines in an active state;
A plurality of transfer gates for conducting between the plurality of bit lines and the plurality of sense amplifiers in an active state;
Refresh means for refreshing the plurality of bit lines in a first state,
In the first state, after the plurality of transfer gates and the word lines are activated, and the plurality of sense amplifiers are activated, the word lines remain in an activated state, and the plurality of transfer gates are activated. A state after the plurality of bit lines and the plurality of sense amplifiers are in a non-conductive state and the plurality of sense amplifiers are inactivated,
The refresh means performs a first operation in which the plurality of transfer gates are transitioned from an inactive state to an active state, and the plurality of sense amplifiers are transitioned from an inactive state to an active state. .
請求項15記載の半導体記憶装置において、
前記リフレッシュ手段は、前記第1動作の後、さらに、前記複数のトランスファーゲートを活性状態から非活性状態に遷移させ、前記複数のセンスアンプを活性状態から非活性状態に遷移させる第2動作を行うことを特徴とする半導体記憶装置。
The semiconductor memory device according to claim 15.
After the first operation, the refresh means further performs a second operation of transitioning the plurality of transfer gates from an active state to an inactive state and transitioning the plurality of sense amplifiers from an active state to an inactive state. A semiconductor memory device.
請求項16記載の半導体記憶装置において、
前記第1動作および前記第2動作は、前記半導体記憶装置が外部からコマンドを受けた際に行われることを特徴とする半導体記憶装置。
The semiconductor memory device according to claim 16.
The semiconductor memory device, wherein the first operation and the second operation are performed when the semiconductor memory device receives a command from the outside.
請求項16記載の半導体記憶装置において、
前記リフレッシュ手段は、さらに、前記ワード線が活性状態にされてからの時間を計測するタイマ回路を含み、
前記第1動作および前記第2動作は、前記タイマ回路の計測時間が予め設定した時間に達した際に行われることを特徴とする半導体記憶装置。
The semiconductor memory device according to claim 16.
The refresh means further includes a timer circuit for measuring a time after the word line is activated.
The semiconductor memory device, wherein the first operation and the second operation are performed when a measurement time of the timer circuit reaches a preset time.
請求項15記載の半導体記憶装置において、
前記リフレッシュ手段は、前記第1動作の後、さらに、前記ワード線を活性状態から非活性状態に遷移させ、その後、前記複数のセンスアンプを活性状態から非活性状態に遷移される第3動作を行い、
前記第1動作および前記第3動作は、前記ワード線を非活性化させるコマンドが入力された際に行われることを特徴とする半導体記憶装置。
The semiconductor memory device according to claim 15.
The refresh means further performs a third operation in which, after the first operation, the word line is changed from an active state to an inactive state, and then the plurality of sense amplifiers are changed from an active state to an inactive state. Done
The semiconductor memory device, wherein the first operation and the third operation are performed when a command for deactivating the word line is input.
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