JP2698232B2 - 半導体記憶装置 - Google Patents

半導体記憶装置

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JP2698232B2
JP2698232B2 JP3127567A JP12756791A JP2698232B2 JP 2698232 B2 JP2698232 B2 JP 2698232B2 JP 3127567 A JP3127567 A JP 3127567A JP 12756791 A JP12756791 A JP 12756791A JP 2698232 B2 JP2698232 B2 JP 2698232B2
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bit line
mos transistor
precharge
sense amplifier
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聡章 飯島
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Sanyo Electric Co Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体記憶装置に関
し、特にメモリセルにキャパシタが用いられるダイナミ
ック型半導体記憶装置(DRAM)の高速化に関する。
【0002】
【従来の技術】近年DRAMにおいては高集積化及び大
容量化が進み、4MビットDRAM、16MビットDR
AMのような大容量メモリが出現している。更に、アク
セスタイムの短縮化が図られ、40ns程度の高速DR
AMが開発されている。
【0003】この種のDRAMにおいては、メモリセル
が1個のキャパシタと1個のセルトランジスタで構成さ
れ、キャパシタ内に蓄積された電荷の有無によってデー
タ記憶を行い、読み出し及びリストア動作は選択された
メモリセルのセルトランジスタが導通状態となり、ビッ
ト線との電荷の授受により生じた一対のビット線間の微
少な差電圧(通常100mV〜200mV)が差動増幅
器よりなるセンスアンプにより増幅されることにより行
われる。
【0004】そして、メモリセルへのリストア動作が終
了するとビット線上に読み出された「H」と「L」の電
圧をその中間電圧である 1/2 Vccにプリチャージす
るいわゆる1/2 Vccプリチャージ方式が一般に行なわ
れている。
【0005】したがって、アクセスタイムを短縮するた
めには、センスアンプのセンス動作及びプリチャージ動
作を短時間で行なう必要がある。
【0006】以下、この種の高速DRAMに用いられて
いる回路方式を説明する。
【0007】図3は従来例に係る半導体記憶装置を示す
回路図、図4はこの回路の動作波形図である。
【0008】図3において、BL及び*BLはビット
線、MCi及びMCi+1はビット線BL j及びBLj+1に接
続されたメモリセル、WLi及びWLi+1はメモリセルM
i及びMCi+1を選択するワード線、SAは選択された
メモリセルMCiの電荷の有無によってビット線BLj
びBLj+1に生じた微少電位差を拡大するためのセンス
アンプ、QTj及びQTj+1はセンスアンプSAのセンスノ
ードS及び*Sとビット線BLj及びBLj+1の間に設け
られたMOSトランジスタ、RASCKはローアドレス
制御信号*RASの信号変化を遅延することによって、
センスアンプSAの動作を制御する制御クロックφN
びφPとMOSトランジスタQTj及びQTj+1を制御する
制御クロックφT等を発生出力する制御回路、PGはビ
ット線BLj及びBLj+1に1/2VCCの電圧を発生出力
するプリチャージ回路、QPj及びQPj+ 1はプリチャージ
回路PGとビット線BLj及びBLj+1の間に設けられた
MOSトランジスタ、I/O及び*I/Oは入力線であ
ってカラム選択信号CYiによって制御されたMOSト
ランジスタQYj及びQYj+1を介してセンスアンプSAの
センスノードS及び*Sに接続されている。、次にこの
回路の動作を図3を参照して説明する。
【0009】まず、制御クロックφTはVCC+Vt(VCC
は電源電圧、VtはMOSトランジスタQTj及びQTj+1
のスレッショルド電圧)以上の8Vにあり、MOSトラ
ンジスタQTj及びQTj+1はオン状態となる。
【0010】ここでビット線BLj及びBLj+1は前サイ
クルにおいて電圧1/2VCCにプリチャージされてい
る。
【0011】次に、ローアドレス制御信号*RASの立
ち下がりに従って、選択されたワード線WLiがVCC
t(VtはメモリセルMCiのスレッショルド電圧)以
上の8Vに上昇する。これにより、メモリセルMCi
蓄積された電荷の有無に従って、ビット線BLj及びB
j+1に電位差が生じる。
【0012】次に、制御クロックφTが接地電圧まで降
下しMOSトランジスタQTj及びQT j+1がオフする。
【0013】その後、センスアンプSAが活性化するこ
とにより、センスアンプSAのセンスノードS及び*S
に生じた電位差が高速に拡大する。
【0014】そして、再び制御信号φTが8Vに上昇す
ることによりMOSトランジスタQT j及びQTj+1がオン
し、センスアンプSAによって拡大された電圧VCCある
いは接地電圧がビット線BLjあるいはBLj+1に伝達さ
れる。このとき、メモリセルMCi内の電荷は読み出し
前の状態にもどり、リフレッシュされたことになる。
【0015】その後、カラムアドレス制御信号*CAS
(図示せず)の立ち下がりに基づいて選択されたカラム
選択信号CYiが上昇し、ビット線BLj及びBLj+1
データが入出力線I/O及び*I/Oに転送される。ロ
ーアドレス制御信号*RASが上昇すると、カラム選択
信号CYiが立ち下がり、ワード線WLiが立ち下がる。
そしてプリチャージクロックφPGの立ち上がりを受け
て、MOSトランジスタQPj及びQPj+1がオンし、プリ
チャージ回路PGの出力によってビット線BL j及びB
j+1が中間電圧の1/2VCCにプリチャージされる。
【0016】このように、MOSトランジスタのQTj
びQTj+1をセンス動作時にオフするように制御すること
により、センスアンプSAの高速化が図れ、読み出し及
びリストア動作終了後にビット線BLj及びBLj+1を1
/2VCCにプリチャージすることによってビット線BL
j及びBLj+1の充放電時間を短縮化し、アクセスタイム
の短縮化を図っていた。
【0017】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た方式によると、リストア時においてセンスアンプSA
はビット線BLj及びBLj+1の両方に拡大された電圧を
伝達しているのでリストア時間が長くかかり、またプリ
チャージ時においてはプリチャージ回路はビット線BL
j及びBLj+1の両方を同時にプリチャージしているので
プリチャージ時間が長くなる。
【0018】このため、アクセスタイムを短縮すること
ができなかった。
【0019】
【課題を解決するための手段】本発明は、上述した従来
の問題点に鑑みてなされたものであり、その特徴とする
点は、センスアンプSAがセンス動作を開始した後に非
選択側のビット線BL j+1をセンスアンプSAから切り
離してメモリセルMCiをリストアし、その後プリチャ
ージクロックφPGの立ち上がりに基づいて該ビット線B
j+1のプリチャージを選択されたメモリセルMCi側の
ビット線BLjのプリチャージに先行して開始するよう
にしたことにある。
【0020】すなわち、本発明は複数のメモリセルMC
i及びMCi+1が接続されたビット線対BLj及びBLj+1
と、該ビット線対BLj及びBLj+1の一端に接続された
センスアンプSAと、前記ビット線対の他の端に接続さ
れたプリチャージ回路PGと、前記センスアンプSAと
前記ビット線対BLj及びBLj+1との間に接続された第
1のMOSトランジスタ対Q1j及びQ1j+1と、前記プリ
チャージ回路PGと前記ビット線対BLj及びBLj+1
の間に接続された第2のMOSトランジスタ対Q2j及び
2j+1とを備え、前記メモリセルMCiのデータが前記
ビット線BLjに読み出され、前記センスアンプSAが
センス動作を開始した後に、前記第1のMOSトランジ
スタ対Q1j及びQ1j+1のうち非選択のメモリセルMC
j+1側のビット線BLj+1に接続されたMOSトランジス
タQ1j+1がオフし、かつ前記第2のMOSトランジスタ
対Q2j及びQ2j+1のうち選択されたメモリセルMCi
のビット線BLjに接続されたMOSトランジスタQ2j
がオフし、その後プリチャージクロックφPGの変化を受
けて前記プリチャージ回路PGは前記非選択のメモリセ
ルMCj+1側のビット線BLj+1のプリチャージを前記ビ
ット線BLjのプリチャージに先行して開始することを
特徴としている。
【0021】
【作用】上述の手段によれば、第1のMOSトランジス
タ対Q1j及びQ1j+1のうち非選択のメモリセルMCi+1
側のビット線BLj+1に接続されたMOSトランジスタ
1j+1は、メモリセルMCiのデータが前記ビット線B
jに読み出された後にオフになって前記ビット線BL
j+1はセンスアンプSAから切り離され、センスアンプ
SAにかかる負荷容量は半減するので、センスアンプS
Aのセンス動作が高速に行えるように作用する。
【0022】そしてこの時第2のMOSトランジスタ対
2j及びQ2j+1のうち選択されたメモリセルMCi側の
ビット線BLjに接続されたMOSトランジスタQ2j
オフし、前記ビット線BLjはプリチャージ回路PGか
ら切り離され、その後プリチャージクロックφPGの立ち
上がりを受けて前記プリチャージ回路PGは前記ビット
線BLj+1のプリチャージを先行して開始し、しかる後
にMOSトランジスタQ2 jがオンし前記ビット線BLj
を高速にプリチャージするように作用する。
【0023】これにより、リストア時間及びプリチャー
ジ時間を短縮することができるのである。
【0024】
【実施例】次に、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。
【0025】図1は本発明の実施例を説明するための回
路図、図2はこの動作波形図を示す。図3,図4と共通
の構成部分は共通の記号が与えてあり、回路図上の相違
点はプリチャージ回路PGとビット線BLj及びBLj+1
との間に第2のMOSトランジスタ対Q2j及びQ2j+1
設け、かつMOSトランジスタQ1j及びQ2j+1を制御ク
ロックφT1で制御し、MOSトランジスタQ1j+1とQ2j
を制御クロックφT2で制御するようにした点である。
【0026】そして、この制御クロックφT1及びφT2
以下に説明するようなタイミングで変化させることによ
り、アクセスタイムの短縮を図るものである。最初制御
クロックはφT1及びφT2はVCC+Vt以上の8Vにあ
り、第1のMOSトランジスタ対Q1j及びQ1j+1と第2
のMOSトランジスタQ2j及びQ2j+1はいずれもオン状
態にある。
【0027】次に、ローアドレス制御信号*RASの立
ち下がりに従って、選択されたワード線WLiがVCC
t以上の8Vに上昇する。これにより、メモリセルM
iに蓄積された電荷の有無に従って、ビット線BLj
びBLj+1に差電圧が生じる。
【0028】その後、制御クロックφPが立ち下がり、
φNが立ち上がり、これを受けてMOSトランジスタQ
SP及びQSNがオンすることによりセンスアンプSAが活
性化され、センス動作が開始し、差電圧を徐々に拡大す
る。
【0029】そして、この差電圧がビット線BLj及び
BLj+1の負荷容量等の影響で反転しない程度に拡大し
た時点で、制御クロックφT2が立ち下がりMOSトラン
ジスタQ1j+1及びQ2jがオフする。
【0030】これにより、非選択メモリセルMCj+1
のビット線BLj+1はセンスアンプSAから切り離さ
れ、センスアンプSAにかかる負荷容量は半減するので
センス動作が高速化され、ビット線BLjを介してメモ
リセルMCjには電圧VCCあるいは接地電圧が短時間に
リストアされる。
【0031】そして、プリチャージクロックφPGの立ち
上がりを受けてMOSトランジスタQPj及びQPj+1がオ
ンし、ビット線BLj+1のプリチャージを開始する。こ
のとき、MOSトランジスタQ2jはオフしているのでビ
ット線BLjはまだプリチャージされず、MOSトラン
ジスタQ1j+1はオフしているので、ビット線BLj+1
プリチャージしても、センスアンプSAのセンスノード
*Sには影響を与えることはない。
【0032】その後、カラムアドレス制御信号CAS
(図示せず)の立ち下がりに基づいて選択されたカラム
選択信号CYiが上昇し、センスアンプSAによって拡
大されたセンスノードS及び*Sの電圧が入出力線I/
O及び*I/Oに転送される。
【0033】ローアドレス制御信号*RASが上昇する
と、カラム選択信号CYiが立ち下がり、ワード線WLi
が立ち下がる。
【0034】そして制御クロックφT2の立ち上がりを受
けて、MOSトランジスタQ1j+1及びQ2jがオンし、ビ
ット線BLjのプリチャージを開始する。この時点で
は、ビット線BLj+1のプリチャージはすでに完了して
いるのでプリチャージ回路PGはビット線BLjだけプ
リチャージすれば足りるので短時間でプリチャージが行
えるのである。
【0035】このように、本発明は、ビット線BLj
びBLj+1に第1のMOSトランジスタQ1j及びQ1j+1
と第2のMOSトランジスタQ2j及びQ2j+1とを受け、
上述したタイミングで制御クロックφT1及びφT2を変化
させることにより、従来はビット線BLj及びBLj+1
両方を一括して充放電していたのに対して、非選択のメ
モリセルMCi+1側のビット線BLj+1についてはセンス
アンプSAのセンス動作が開始した後にセンスアンプS
Aから切り離してリストア動作を行ない、その後かかる
ビット線BLj+1のプリチャージをビット線BLjのプリ
チャージに先行して開始するように回路を構成したもの
であり、これによりリストア時間及びプリチャージ時間
を短縮することが可能となる。
【0036】
【発明の効果】上述の説明の如く、本発明によれば、メ
モリセルへのリストア時間及びビット線のプリチャージ
時間が短縮されるので、アクセスタイムの短かい高速の
ダイナミック型半導体記憶装置を実現することが可能と
なる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例に係る半導体記憶装置の回路図
である。
【図2】本発明の実施例を示す動作波形図である。
【図3】従来例に係る半導体記憶装置の回路図である。
【図4】従来例の動作を示す動作波形図である。
【符号の説明】
BLj,BLj+1 ビット線 MCi,MCi+1 メモリセル WLi,WLi+1 ワード線 Q1j,Q1j+1 第1のMOSトランジスタ対 Q2j,Q2j+1 第2のMOSトランジスタ対 SA センスアンプ PG プリチャージ回路 φT1,φT2,φN,φP 制御クロック φPG プリチャージクロック RASCK 制御回路

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 複数のメモリセルMCi及びMCi+1が接
    続されたビット線対BLj及びBLj+1と、該ビット線対
    BLj及びBLj+1の一端に接続されたセンスアンプSA
    と、前記ビット線対の他の端に接続されたプリチャージ
    回路PGと、前記センスアンプSAと前記ビット線対B
    j及びBLj+1との間に接続された第1のMOSトラン
    ジスタ対Q1j及びQ1j+1と、前記プリチャージ回路PG
    と前記ビット線対BLj及びBLj+1との間に接続された
    第2のMOSトランジスタ対Q2j及びQ2j+1とを備え、
    前記メモリセルMCiのデータが前記ビット線BLjに読
    み出され、前記センスアンプSAがセンス動作を開始し
    た後に、前記第1のMOSトランジスタ対Q1j及びQ
    1j+1のうち非選択のメモリセルMCj+1側のビット線B
    j+1に接続されたMOSトランジスタQ1j+1がオフ
    し、かつ前記第2のMOSトランジスタ対Q2j及びQ
    2j+1のうち選択されたメモリセルMCi側のビット線B
    jに接続されたMOSトランジスタQ2jがオフし、そ
    の後プリチャージクロックφPGの変化を受けて前記プリ
    チャージ回路PGは前記非選択のメモリセルMCj+1
    のビット線BLj+1のプリチャージを前記ビット線BLj
    のプリチャージに先行して開始することを特徴とする半
    導体記憶装置。
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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR0123841B1 (ko) * 1994-07-07 1997-11-25 김주용 센스증폭기용 전류제어회로
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JP5003396B2 (ja) * 1996-12-25 2012-08-15 富士通セミコンダクター株式会社 半導体記憶装置
JP5012388B2 (ja) * 1996-12-25 2012-08-29 富士通セミコンダクター株式会社 半導体記憶装置
KR100772700B1 (ko) * 2006-06-29 2007-11-02 주식회사 하이닉스반도체 셀어레이에 비트라인균등화부를 갖는 메모리장치 및비트라인균등화부를 셀어레이에 배치하는 방법.

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