JP2722853B2 - 半導体メモリ装置 - Google Patents

半導体メモリ装置

Info

Publication number
JP2722853B2
JP2722853B2 JP3112034A JP11203491A JP2722853B2 JP 2722853 B2 JP2722853 B2 JP 2722853B2 JP 3112034 A JP3112034 A JP 3112034A JP 11203491 A JP11203491 A JP 11203491A JP 2722853 B2 JP2722853 B2 JP 2722853B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
data bus
bus line
control signal
data
circuit
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
JP3112034A
Other languages
English (en)
Other versions
JPH04228179A (ja
Inventor
裕司 中岡
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NEC Corp
Original Assignee
Nippon Electric Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nippon Electric Co Ltd filed Critical Nippon Electric Co Ltd
Priority to JP3112034A priority Critical patent/JP2722853B2/ja
Publication of JPH04228179A publication Critical patent/JPH04228179A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP2722853B2 publication Critical patent/JP2722853B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Static Random-Access Memory (AREA)
  • Semiconductor Memories (AREA)
  • Dram (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体メモリ装置に関
し、特に半導体チップの周辺部に沿って設けられている
データの読出し、書込みのためのデータバスラインに関
する。
【0002】
【従来の技術】一般に、半導体メモリ装置は、アレイ状
に設けられた複数のメモリセルとそれらにそれぞれ接続
した複数のビット線およびワード線からなるメモリセル
アレイを有し、所定のメモリセルを選択するためのロウ
デコーダおよびカラムデコーダがこのメモリセルアレイ
に隣接して配置されている。更に、これらのロウデコー
ダおよびカラムデコーダにより選択されたメモリセルに
対してデータの読出しおよび書込みを行なうための経路
としてデータバスラインが配置されている。このデータ
バスラインは、半導体チップの周辺部に設けられ、一端
が入出力バッファを介して出力パッドに接続され、他端
がデータアンプまたはライトアンプを介してI/Oライ
ン(インプット/アウトプットライン)に接続されてい
る。
【0003】このような半導体メモリ装置において、従
来から高速化について種々の手段が行なわれている。そ
の一つの手段として、データバスラインにメモリセルア
レイから読み出したデータまたはメモリセルアレイに書
込むデータが供給される際に、データバスラインのレベ
ルがすばやくそのデータのレベルとなるように、データ
バスラインにデータが供給される直前にそのレベルを0
と1の中間のレベル、即ち1/2Vccとする方法が行
なわれている。
【0004】従来、データバスラインはそのレベルが相
補的関係となる2本の配線を一組とする配線対から構成
され、1つの配線対で1つのデータを供給している。こ
のような配線対から構成されているデータバスラインの
レベルを、上述した1/2Vccとするために、従来は
配線対を構成している2本の配線間を短絡させる手段を
設けていた。即ち、配線対を構成している2本の配線の
レベルは、次のデータが供給されるまで、その前のデー
タのレベルを相補的に保持しているので、必らず一方の
配線はVccレベル、他方の配線はGNDレベルとなっ
ている。又、これら2本の配線はその長さが等しいため
配線容量が等しく、配線に接続されているトランジスタ
のゲート容量、拡散層容量もほぼ等しい。従って、次の
データが供給される前に2本の配線をゲートトランジス
タ等により短絡させれば、2本の配線のレベルは共に1
/2Vccとなり、読出し、書込み動作の高速化を達成
することができる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上述したよう
に従来の半導体メモリ装置は、1つのデータバスライン
を2本の配線からなる配線対で構成すると、配線数が多
くなってしまう問題点がある。例えば、4ビット入出力
の半導体メモリ装置では、4つのデータバスライン、即
ち8本の配線が必要になり、これらの配線を配置する領
域の面積が非常に大きくなり、半導体メモリ装置の集積
化が困難となる。
【0006】一方、データバスラインを1本の配線から
構成すれば面積は削減することができるが、配線のレベ
ルを1/2Vccとすることができないため、動作の高
速化が損なわれる問題点がある。
【0007】したがって、本発明の目的は、動作の高速
化を損なうことなく、高密度な集積化が可能な半導体メ
モリ装置を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明の半導体メモリ装
置は、アレイ状に設けられた複数のメモリセルとそれら
にそれぞれ接続した複数のビット線およびワード線から
なるメモリセルアレイと、選択回路を介して複数のビッ
ト線と接続され配線2本で一対となすI/O線対と、I
/O線対に接続されたデータアンプおよびライトアンプ
と、入出力パッドに接続された入出力バッファと、デー
タアンプおよびライトアンプと入出力バッファ間に設け
られた1本の配線からなるデータバスラインと、入力さ
れたアドレスが変化したことを検知してアドレス変化検
知信号を発生させるアドレス変化検知回路と、外部から
入力される書込み制御信号に対応して制御信号を発生さ
せる制御信号発生回路と、アドレス変化検知信号または
制御信号に応じてデータバスラインの電位レベルを電源
電位と接地電位との中間レベルにするバランス回路を有
する。
【0009】このバランス回路は好ましくはデータバス
ラインのレベルを反転する反転手段と、一端が反転手段
の出力と接続され他端が電源に接続されたデータバスラ
インの寄生容量とほぼ等しい容量を有する容量素子と、
容量素子の一端とデータバスライン間に接続されるトラ
ンスファーゲートとを含む。
【0010】
【実施例】まず、本発明の第1の実施例による半導体メ
モリ装置全体の構成について図1を用いて説明する。こ
こでは、4MビットDRAMを一例に説明する。図1
は、1Mワード×4ビット構成のDRAMの半導体チッ
プの平面図である。
【0011】半導体チップ1内には、512行×102
4列、すなわち512Kビットのメモリセルアレイ4
a、4b、…4hが8個、横一列に配置され、全体とし
て4Mビットのメモリセルアレイを構成している。この
1つのメモリセルアレイに対してそれぞれ一組のロウデ
コーダ2(以下、Xデコーダという)、カラムデコーダ
3(以下、Yデコーダという)およびセンスアンプ回路
5が設けられている。
【0012】更に、1つのメモリセルアレイ4a、4
b、…4hに対してX−デコーダ2およびY−デコーダ
3により選択されたメモリセルの読出しおよび書込みを
行なうためのデータの経路として、そのレベルが相補的
な関係にある2本の配線からなるI/O線対がワード線
と平行にYデコーダ3とセンスアンプ5の間に配置され
ている(図示せず)。
【0013】I/O線対は、Y−デコーダ3により制御
される選択スイッチを介してメモリセルアレイのビット
線対に接続され、セルアレイ領域外においてデータアン
プDA1、DA2、…DA8およびライトアンプWA
1、WA2、…WA8にそれぞれ接続される。半導体チ
ップ1の一方の長辺1−1に沿って4本のデータバスラ
インRWD1、RWD2、RWD3、RWD4が走る。
4本のデータバスラインRWD1、RWD2、RWD
3、RWD4の一端はデータアンプDA1およびDA
5、DA2およびDA6、DA3およびDA7、DA4
およびDA8にそれぞれ接続されるとともに、ライトア
ンプWA1およびWA5、WA2およびWA6、WA3
およびWA7、WA4およびWA8にそれぞれ接続さ
れ、他端は半導体チップ1の一方の短辺1−2に配置さ
れた入出力パッドPad1、Pad2、Pad3、Pa
d4に入出力バッファBUF1、BUF2、BUF3、
BUF4を介してそれぞれ接続される。
【0014】この実施例は、4a、4b、4c、4dの
メモリセルアレイを動作させるか、4e、4f、4g、
4hのメモリセルアレイを動作させるかの選択を入力さ
れたXアドレスに応じて行なっている。選択された半分
のメモリセルアレイ、即ち4つのメモリセルアレイに対
してそれぞれ4本のデータバスラインRWD1、RWD
2、RWD3、RWD4を介してデータの読出しまたは
書込みを行なう構成となっている。
【0015】又、4本のデータバスラインRWD1、R
WD2、RWD3、RWD4にはそれぞれバランス回路
BA1、BA2、BA3、BA4が接続されている。こ
のバランス回路BA1、BA2、BA3、BA4は、チ
ップの短辺1−2に配置され、Y−アドレスバッファ1
1内に設けられたアドレス変化検出回路から供給される
アドレス変化検出信号ATD等に応じて、データバスラ
インRWD1、RWD2、RWD3、RWD4のレベル
を1/2Vccとする回路である。
【0016】このような構成とすることにより、入出力
データ1ビットに対し、1対でなく1本のデータバスラ
インでそのデータの読出し、書込みを行なうことができ
るため、動作速度を損なうことなくデータバスラインを
配置する領域の面積を削減することができる。例えば、
4ビット入出力の半導体メモリ装置の場合、従来ではデ
ータバスライン1ビットについ1対、全部では8本の配
線で構成されたいたが、本発明によれば半分の4本の配
線ですみ、半導体チップの短辺方向で約16μmの長さ
の幅の領域を削減することが可能となる。
【0017】次に、図2を参照して更に詳細に本実施例
を説明する。図2は図1に示す半導体メモリ装置のうち
メモリセルアレイ4aに対する読出し、書込み動作を説
明するために、模式的に回路構成を示した回路図であ
る。図1と同じ構成部分には同じ符号を付してある。
【0018】メモリセルアレイ4aは、1つのNチャネ
ル型MOSトランジスタおよび1つの容量素子からセル
が構成された、いわゆる1トランジスタ−1キャパシタ
型セルMSをアレイ状に配置して形成されている。1つ
のメモリセルアレイ4aを構成する複数のビット線はそ
れぞれ相補的関係にある2本の信号線BLa、BLbを
一組とする複数のビット線対からなり、それぞれのビッ
ト線対に対して1つのセンスアンプSAが接続されてい
る。それぞれのビット線対は選択スイッチ6を介してI
/O線対を形成している配線I/Oa、I/Obに接続
されている。更にこのI/Oa、I/Obはデータアン
プDA1とライトアンプWA1に接続されている。
【0019】アドレス信号Aiは、図1には示すのを省
略したアドレスパッドに加えられ、時分割にXアドレス
XAiがX−アドレスバッファ10を介してX−デコー
ダ2に、YアドレスYAiがY−アドレスバッファ11
を介してY−デコーダ3およびアドレス変化検知回路A
DCにそれぞれ入力される。X−デコーダ2はX−アド
レスXAiに応じてセルアレイ4a中の1本のワード線
WLを選択し、Y−デコーダ3はY−アドレスYAiに
応じて選択スイッチ6を制御して複数のビット線対のう
ち1組を配線I/Oa、I/Obと接続させる。選択ス
イッチ6は、ゲートにY−デコーダ3からの選択信号C
SLを受け、ソース・ドレイン路がセンスアンプSAの
入出力端とI/Oa、I/Ob間に設けられたトランジ
スタ群により構成されている。
【0020】アドレス変化検知回路ADCはYアドレス
YAiに応じて読出し動作時ではデータアンプDA1に
対する制御信号DEを発生させ、書込み動作時ではバラ
ンス回路BAに対するアドレス変化検知信号ATDを発
生させる。
【0021】外部信号RAS、CAS、WEは図1に示
すのを省略したそれぞれのパッドに加えられ、それぞれ
RAS系制御信号発生回路20、CAS系制御信号発生
回路21、WE系制御信号発生回路22に入力される。
これらの制御信号発生回路からの制御信号のうちCAS
系制御信号発生回路21とWE系制御信号発生回路22
からの信号を受けてデータ出力回路制御信号回路23
は、出力バッファ25に対する制御信号OEを発生す
る。更にWE系制御信号発生回路22は制御信号W1、
W2を発生し、バランス回路BA1、入力バッファ2
6、ライトアンプWA1の活性を制御している。
【0022】データアンプDA1は制御信号DEに応じ
て活性化され、配線I/Oa、I/Obのレベルを増幅
し、一方のデータを1本のデータバスラインRWDに出
力する。ライトアンプWA1は制御信号W2に応じて活
性化され、データバスラインRWD上の書込データを相
補的なデータとして増幅し配線I/Oa、I/Obにそ
れぞれ供給する。
【0023】入出力バッファBUF1は出力バッファ2
5と入力バッファ26から構成されている。出力バッフ
ァ25は制御信号OEに応じて活性化され、データバス
ラインRWD上のデータを増幅し、入出力パッドPad
1にデータを出力する。入力バッファ26は制御信号W
1、W2に応じて活性化され、入出力パッドPad1に
入力された書込データを増幅し、データバスラインRW
Dにデータを出力する。
【0024】バランス回路BA1は、制御信号W1およ
びアドレス変化検知信号ATDに応じて活性化され、デ
ータバスラインRWDのレベルを1/2Vccとする。
【0025】このような構成であれば、メモリセルアレ
イに対してデータを読出し、書込みをする際に、データ
バスラインRWDが1/2Vccとなっているため、高
速動作が可能となる。
【0026】即ち、読出し動作の場合、入力されたY−
アドレスYAiに応じてアドレス変化検知回路ADCは
アドレス変化検知信号ATDをアクティブレベルとする
ため、バランス回路BA1はデータバスラインRWDの
レベルを1/2Vccとする。その後、入力されたアド
レスに応じたメモリセルアレイ内のメモリセルのデータ
が配線I/OaおよびI/Obに供給され、このデータ
をデータアンプDA1が増幅する。この時に、データバ
スラインRWDのレベルが1/2Vccであるので、デ
ータアンプDA1の出力データのレベル(0またはVc
c)にデータバスラインRWDは高速で達することがで
きる。その後、制御信号OEがアクティブレベルとなる
ため、出力バッファ25が活性状態となり、データバス
ラインRWD上のデータを入出力パッドPad1に出力
する。尚、読出し動作時には外部信号WEは入力されな
いため、この信号に応じて発生する制御信号W1、W2
は非アクティブレベルとなり、ライトアンプWA1、入
力バッファ26は不活性状態である。
【0027】一方、書込み動作の場合、外部信号WEが
入力されるため、まずW1がアクティブレベルとなり、
バランス回路BA1はデータバスラインRWDのレベル
を1/2Vccとする。その後、制御信号W2がアクテ
ィブレベルとなるため、Pad1に入力された書込みデ
ータを入力バッファ26が増幅する。この時に、データ
バスラインRWDのレベルが1/2Vccであるので入
力バッファ26の出力データのレベル(0またはVc
c)にデータバスラインRWDは高速で達することがで
きる。ライトアンプWA1も制御信号W2により活性化
されるため、RWD上のデータは相補的なデータとして
増幅され、それぞれ配線I/Oa、I/Obに供給され
る。この配線I/Oa、I/Obのレベルがメモリセル
アレイ内の所定のメモリセルに格納され、書込み動作が
終了する。
【0028】次に、図3を参照して図1、図2に示した
バランス回路BA1の一構成例を具体的に説明する。こ
のバランス回路BA1は、制御信号ATDとW1のいず
れかがアクティブレベルになった時にデータバスライン
RWDに対して動作するように、2つの制御信号を入力
としたNORゲート回路NOR1を有している。このゲ
ート回路NOR1はATDをゲートに受けたPチャネル
トランジスタ302とNチャネルトランジスタ304、
W1をゲートに受けたPチャネルトランジスタ301と
Nチャネルトランジスタ303により構成している。N
ORゲート回路NOR1の出力はCMOSインバータI
N1の入力端に接続され、さらにインバータIN1の出
力とともにインバータINDの活性制御端に接続され
る。インバータIN2の入力端にはデータバスラインR
WDが接続される。インバータIN1は入力端にゲート
を共通に接続され、ソース・ドレイン路が電源と接地間
に直列に接続されたPチャネルトランジスタ305とN
チャネルトランジスタ306から構成される。インバー
タIN2は、入力端にゲートが共通に接続されたPチャ
ネルトランジスタ307とNチャネルトランジスタ30
8を設け、これらトランジスタのドレインは共通接続さ
れてインバータIN2の出力端として節点Nに接続され
ている。このインバータIN2はさらに電源とPチャネ
ルトランジスタ307のソースとの間に設けられゲート
が活性制御端(インバータIN1の出力)に接続された
Pチャネルトランジスタ309と、接地電源とNチャネ
ルトランジスタ308のソースとの間に設けられゲート
が活性制御端(NORゲート回路NOR1の出力)に接
続されたNチャネルトランジスタ310を含み、これら
2つのトランジスタ309、310により活性が制御さ
れている。
【0029】節点NとデータバスラインRWD間にソー
ス・ドレイン路が接続されたNチャネルトランジスタ3
11が設けられ、そのゲートにはCMOSインバータI
N1の出力が印加されている。容量素子Cはその一端が
節点Nに、他端が接地電位にそれぞれ接続され、節点N
の電位を保持している。この容量素子Cの容量はデータ
バスラインRWDの寄生容量、即ち配線自身の配線容量
に、配線に接続されている複数のトランジスタのゲート
容量または、ソース、ドレイン領域の拡散容量を加えた
容量とほぼ等しい容量を有している。例えば、本実施例
のように4Mビットの半導体メモリ装置(チップサイズ
が5.5mm×14.5mm)ではその1本のデータバ
スラインRWDの寄生容量は約5から6pF(そのうち
ゲート容量および拡散容量は0.5から0.7pF)と
なるため、容量素子Cの容量も約5から6pFに設定さ
れる。
【0030】このような構成のバランス回路BA1は以
下のように動作する。制御信号ATD、W1がいずれも
非アクティブレベル(ロウレベル)の時は、NORゲー
ト回路NOR1の出力はハイレベルとなるため、インバ
ータIN1の出力はロウレベルとなり、両出力を受ける
インバータIN2のPチャネルトランジスタ309とN
チャネルトランジスタ310はいずれも導通状態となっ
て、CMOSインバータIN2を活性状態とする。この
結果、インバータIN2はデータバスラインRWDの電
位を反転して節点Nに出力する。この時、Nチャネルト
ランジスタ311のゲートにはロウレベルが印加される
ため、非導通状態である。従って、容量素子Cはデータ
バスラインRWDと反対の電位レベルを保持する(例え
ばデータバスラインRWDのレベルがGNDレベルの場
合、容量素子はVccの電位を保持している)。
【0031】制御信号ATDまたはW1のいずれかがア
クティブレベル(ハイレベル)となると、NORゲート
回路NOR1の出力がロウレベルとなるため、インバー
タIN1の出力はハイレベルとなり、Pチャネルトラン
ジスタ309とNチャネルトランジスタ310はいずれ
も非導通状態となる。従って、インバータIN2は不活
性状態となるとともにNチャネルトランジスタ311は
導通状態となり、節点NとデータバスラインRWDは電
気的に接続される。節点Nに接続されている容量素子C
はそれまでデータバスラインRWDと反対電位を保持し
ており、しかもその容量がデータバスラインRWDの寄
生容量とほぼ等しいため、Nチャネルトランジスタ31
1が導通すると、容量素子CまたはデータバスラインR
WDの電荷の半分がデータバスラインRWDまたは容量
素子Cに移動し、接点NとデータバスラインRWDの電
位は共に1/2Vccとなる。
【0032】尚、容量素子Cの容量は、厳密にデータバ
スラインRWDの寄生容量と等しい必要はない。即ち、
本発明は、バランス回路が動作してデータバスラインの
電位が電源電位と接地電位のほぼ半分にすることによ
り、1本の配線からなるデータバスラインを用いて読出
し、書込み動作の高速化することに特徴がある。従っ
て、バランス回路が動作した時に、データバスラインの
電位が1/2Vccより多少高く又は低くなっても動作
の高速性の点では問題はないため、容量素子Cの容量の
設計にはかなり柔軟性がある。。
【0033】次に、図4乃至図7を参照して図1、図2
に示したデータアンプDA1、ライトアンプWA1、入
力バッファ25、出力バッファ26の具体的回路構成に
ついて説明する。
【0034】図4はデータアンプDA1の回路構成を示
す回路図である。データアンプDA1は、配線I/O
a、I/Ob上のデータを増幅し、一方のデータをデー
タバスラインRWDに供給する回路で、同一構成をもつ
2つの差動回路420、421と、NANDゲート回路
NAND1、NORゲート回路NOR2およびデータバ
スラインRWDに対する出力段とを含む。第1の差動回
路420は1対の配線I/Oa、I/Obをそれぞれゲ
ートに接続し、差動対を形成するトランジスタ403、
404を含み、トランジスタ401、402により構成
されたカレントミラー回路を負荷とし、アドレス変化検
知回路ADC(図2)から供給される制御信号DEをゲ
ートに受けるNチャネルトランジスタ405の導通状態
により活性が制御される。
【0035】この第1の差動回路420に同一構成の第
2の差動回路421をもう一段接続し、第2の差動回路
421の一方の出力をPチャネルトランジスタ406、
407、Nチャネルトランジスタ408、409からな
るNANDゲート回路NADN1と、Pチャネルトラン
ジスタ410、411、Nチャネルトランジスタ41
2、413からなるNORゲート回路NOR2に入力し
ている。NANDゲート回路NADN1は制御信号DE
をもう一方の入力とし、NORゲート回路NOR2は制
御信号DEをPチャネルトランジスタ414、Nチャネ
ルトランジスタ415により構成されるCMOSインバ
ータにより反転した信号をもう一方の入力としている。
【0036】このNANDゲート回路NADN1とNO
Rゲート回路NOR2のそれぞれの出力がソース・ドレ
イン路が電源と出力端間に接続されたPチャネルトラン
ジスタ416のゲートと、ソース・トレイン路が出力端
と接地電位間に接続されたNチャネルトランジスタ41
7のゲートにそれぞれ印加され、その出力信号がデータ
バスラインRWDに供給される。
【0037】図5はライトアンプWA1の回路構成を示
す回路図である。ライトアンプWA1は、データバスラ
インRWD上のデータを相補的な2つのデータに増幅し
て1対のI/O線I/Oa、I/Obに加える回路で、
同一構成をもつ2つのNANDゲート回路NAND2、
NAND3と、配線I/Oa、I/Obに対する2つの
出力段とを含む。
【0038】データバスラインRWD上のデータがPチ
ャネルトランジスタ501、502、Nチャネルトラン
ジスタ503、504からなるNANDゲート回路NA
DN2に入力され、データバスラインRWD上のデータ
をPチャネルトランジスタ505、Nチャネルトランジ
スタ506により構成されるCMOSインバータにより
反転した信号がPチャネルトランジスタ507、50
8、Nチャネルトランジスタ509、510からなるN
ANDゲート回路NAND3に入力される。
【0039】NANDゲート回路NAND2およびNA
ND3はともにはWE系制御信号発生回路22(図2)
から供給される制御信号W2をもう一方の入力としてそ
の活性が制御されている。
【0040】NANDゲート回路NAND2の出力と、
その出力をPチャネルトランジスタ511、Nチャネル
トランジスタ512により構成されるCMOSインバー
タにより反転した信号が、配線I/Oaに対する出力段
を構成するソース・ドレイン路が電源と出力端間に接続
されたNチャネルトランジスタ515のゲートと、ソー
ス・トレイン路が出力端と接地電位間に接続されたNチ
ャネルトランジスタ516のゲートにそれぞれ印加さ
れ、その出力信号が配線I/Oaに供給される。
【0041】同様に、NANDゲート回路NAND3の
出力と、その出力をPチャネルトランジスタ513、N
チャネルトランジスタ514により構成されるCMOS
インバータにより反転した信号が、配線I/Obに対す
る出力段を構成するソース・ドレイン路が電源と出力端
間に接続されたNチャネルトランジスタ517のゲート
と、ソース・トレイン路が出力端と接地電位間に接続さ
れたNチャネルトランジスタ518のゲートにそれぞれ
印加され、その出力信号が配線I/Obに供給される。
【0042】ここで、出力段を構成するトランジスタ5
15、517をNチャネルトランジスタとしたのは、読
出し時、即ち制御信号W2が非アクティブレベル(ロウ
レベル)の時、配線I/Oa、I/ObのレベルがVc
c近くになるようにするためである。
【0043】図6は出力バッファ25の回路構成を示す
回路図である。出力バッファ25は、データバスライン
RWD上のデータを増幅し、そのデータを入出力パッド
Pad(図2)に供給する回路で、NORゲート回路N
OR3、同一構成をもつNANDゲート回路NAND
4、NAND5および出力段を含む。
【0044】データバスラインRWD上のデータがPチ
ャネルトランジスタ605、606、Nチャネルトラン
ジスタ607、608からなるNORゲート回路NOR
3および、Pチャネルトランジスタ601、602、N
チャネルトランジスタ603、604からなるNAND
ゲート回路NADN4に入力される。NORゲート回路
NOR3はバランス回路BA1(図1)から供給される
制御信号BRWDをもう一方の入力としている。更に、
NORゲート回路NOR3の出力がPチャネルトランジ
スタ609、610、Nチャネルトランジスタ611、
612からなるNANDゲート回路NADN5に入力さ
れている。NANDゲート回路NADN4、NAND5
はともにデータ出力回路制御信号発生回路23(図2)
から供給される制御信号OEをもう一方の入力としてそ
の活性が制御されている。
【0045】NANDゲート回路NADN4、NAND
5の出力はそれぞれPチャネルトランジスタ613、N
チャネルトランジスタ614により構成されるCMOS
インバータ、Pチャネルトランジスタ615、Nチャネ
ルトランジスタ616により構成されるCMOSインバ
ータを介して、出力端子DOUTに対する出力段を構成
するソース・ドレイン路が電源と出力端間に接続された
Nチャネルトランジスタ617のゲートと、ソース・ト
レイン路が出力端と接地電位間に接続されたNチャネル
トランジスタ618のゲートにそれぞれ印加され、その
出力信号が出力端子DOUTに供給される。この出力端
子DOUTが入出力パッドPad1(図2)に接続され
ている。
【0046】図7は入力バッファ26の回路構成を示す
回路図である。入力バッファ26は、入出力パッドPa
d1から入力された書込みデータを増幅し、データバス
ラインRWDに供給する回路で、ラッチ回路730、N
ANDゲート回路NAND6、NAND7、NORゲー
ト回路NOR4、およびデータバスラインに対する出力
段を含む。
【0047】入出力パッドPad1から入力された書込
みデータは入力端子DINからPチャネルトランジスタ
701、702、Nチャネルトランジスタ703、70
4からなるNANDゲート回路NADN6に入力され
る。このNANDゲート回路NADN6はWE系制御信
号発生回路22(図2)から供給される制御信号W1を
もう一方の入力として、その活性が制御されている。N
ANDゲート回路NADN6の出力はPチャネルトラン
ジスタ707、Nチャネルトランジスタ708により構
成されるCMOSインバータにより反転され、その反転
信号は制御信号W1とその反転信号をそれぞれゲートに
受けたNチャネルトランジスタ709とPチャネルトラ
ンジスタ710からなるトランスファーゲートに加えら
れる。
【0048】トランスファーゲートの出力信号はPチャ
ネルトランジスタ711、Nチャネルトランジスタ71
2により構成されるCMOSインバータ、Pチャネルト
ランジスタ713、Nチャネルトランジスタ714によ
り構成されるCMOSインバータおよびPチャネルトラ
ンジスタ715、Nチャネルトランジスタ716により
構成されるCMOSインバータからなるラッチ回路73
0により格納される。ラッチ回路730の出力はPチャ
ネルトランジスタ719、720、Nチャネルトランジ
スタ721、722からなるNANDゲート回路NAN
D7および、Pチャネルトランジスタ723、724、
Nチャネルトランジスタ725、726からなるNOR
ゲート回路NOR4に入力される。NANDゲート回路
NAND7はWE系制御信号発生回路22(図2)から
供給される制御信号W2をもう一方の入力とし、NOR
ゲート回路NOR4は制御信号W2をPチャネルトラン
ジスタ717、Nチャネルトランジスタ718により構
成されるCMOSインバータにより反転した信号をもう
一方の入力とし、それぞれ活性が制御されている。
【0049】このNANDゲート回路NADN7とNO
Rゲート回路NOR4のそれぞれの出力がソース・ドレ
イン路が電源と出力端間に接続されたPチャネルトラン
ジスタ727のゲートと、ソース・ドレイン路が出力端
と接地電位間に接続されたNチャネルトランジスタ72
8のゲートにそれぞれ印加され、その出力信号がデータ
バスラインRWDに供給される。
【0050】次に、図8、図9を参照して図2乃至図7
に示した半導体メモリ装置におけるデータの読出し、書
込み動作を説明する。
【0051】図8はデータの読出し時の動作を説明する
ための波形図である。アドレスAiが入力されると(図
8(a)参照)、アドレス変化検出回路ADC(図2)
がアドレス変化検出信号ATDをハイレベルに立上げる
(図8(c)参照)。ATDがハイレベルとなると、バ
ランス回路BA1内のデータバスラインRWDと節点N
間に設けられたトランジスタ311が導通するため(図
3参照)、節点NとデータバスラインRWDのレベルは
ともに1/2Vccとなる(図8(e)、(f)参
照)。
【0052】入力されたアドレスAiに応じて所定のメ
モリセルが選択され、そのメモリセルに格納されたデー
タに対応して配線I/OaとI/Ob(図2)のレベル
がVccとそれより低いレベルの2つの相補的データと
なる(図8(b)参照)。
【0053】次にアドレス変化検出回路ADC(図2)
が制御信号DEをハイレベルに立上げる(図8(d)参
照)と、データアンプDA1が活性化され(図4参
照)、配線I/OaとI/Obの一方のレベルを増幅
し、データバスラインRWDに出力する。この時、デー
タバスラインRWDのレベルはバランス回路BA1によ
り1/2Vccとなっているため、高速で0(GNDレ
ベル)または1(Vccレベル)に達することができる
(図8(e)参照)。
【0054】アドレス入力端に入力されるRASおよび
CAS信号のうちCAS信号が入力されることによって
データ出力回路制御信号発生回路23(図2)が動作を
開始し、制御信号OEがハイレベルに立上る(図8
(g)参照)。信号OEによって出力バッファ25(図
6参照)が活性化され、データバスラインRWD上のデ
ータを増幅し出力端子DOUTに出力する(図8(h)
参照)。
【0055】アドレス変化検出回路ADC(図2)は先
に述べたようにアドレス変化にすばやく応答してアドレ
ス変化検出信号ATDを立上げ、メモリセルアレイがア
ドレス指定をうけて読出し動作を始める前にバランス回
路BA1を動作させてデータバスラインRWDの電位を
1/2Vccに変化させるが、メモリセルアレイが読出
し動作を行なってデータバスラインRWD上に読出しデ
ータを出力し、データバスラインRWDの電位が確定す
る前にアドレス変化検出信号ATDを立ち下げロウレベ
ルとする(図8(c)参照)。読出し動作では制御信号
W1はロウレベルを維持しているので、バランス回路B
A1(図3)のNORゲート回路NOR1はATD信号
ロウレベルになったことによって出力がハイレベルにな
り、インバータIN2を活性化するとともにトランジス
タ311をオフとして節点NをデータバスラインRWD
からアイソレートする。活性化されたインバータIN2
はデータバスランインRWDのデータに応じてその反転
値を節点Nに与える。すなわち、読出しデータがハイレ
ベルであればインバータIN2は容量Cの残存電荷を放
充させて、節点Nをロウレベルとし、読出しデータがロ
ウレベルであれば容量Cを充電して節点Nをハイレベル
とする(図8(f)参照)。
【0056】出力端子DOUTへのデータ出力が始まっ
た後のタイミングでアドレス変化検出回路ADCは制御
信号DEをロウレベルに落し(図8(d)参照)、デー
タアンプDA1を不活性化させてデータバスラインRW
DをI/O線からアイソレートする。
【0057】図9はデータの書込み時の動作を説明する
ための波形図である。外部信号のCASとWE(図2)
が入力されると(図9(a)、(b)参照)、WE系制
御信号発生回路22(図2)が制御信号W1を立上げる
(図9(d)参照)とともにデータ出力回路制御回路2
3の出力を立下げる(図示せず)。W1がハイレベルと
なると、バランス回路BA1(図3)内のインバータI
N1の出力が立上ってBRWDが立上がり(図9(f)
参照)、バランス回路BA1内のデータバスラインRW
Dと節点N間に設けられたトランジスタ311が導通す
るため、節点NとデータバスラインRWDのレベルはと
もに1/2Vccとなる(図9(g)、(h)参照)。
バランス回路BA1からの信号BRWDがハイレベルに
なることによって、出力バッファ25(図6)のデータ
バスラインRWDをも入力とするNORゲート回路NO
R3の出力をRWDに無関係にロウレベルとし、制御信
号OEがロウレベルとなっているので2つのNANDゲ
ート回路NAND4、NAND5の出力をハイレベルと
する。このため出力トランジスタ617、618はとも
に入力がロウレベルとなってオフし、出力端子DOUT
をハイインピーダンス状態として、1/2Vccのレベ
ルとなっているRWDの電位が出力されることを防止し
ている。
【0058】一方、入力バッファ26(図7)において
は、W1がハイレベルであるので、入力端子DINから
入力された書込データ(図9(c)参照)が、ラッチ回
路730に格納される。次に、WE系制御信号発生回路
22(図2)が制御信号W1を立上げるとともにW2を
立上げる(図9(d)、(e)参照)。入力バッファ2
6(図7)のラッチ回路730が入力端子DINから切
り離されれとともにその出力を入力としている2つのゲ
ート回路NAND7、NOR4が動作を許可され、入力
データが増幅されてデータバスラインRWDに出力され
る。この時、データバスラインRWDのレベルはバラン
ス回路BA1により1/2Vccとなっているため、高
速で0(GNDレベル)または1(Vccレベル)に達
することができる(図8(g)参照)。
【0059】W2が立上がったことにより、ライトアン
プWA1も活性化され、データバスラインRWD上のデ
ータを相補的なデータとして増幅し、配線I/Oaおよ
びI/Obに供給する(図5、図9(i)参照)。 配
線I/OaおよびI/Ob上のレベルを相補的データと
して所定のメモリセルに格納され書込み動作が終了す
る。
【0060】バランス回路BA1(図3)においては、
制御信号W1がロウレベルとなったことによりNORゲ
ート回路NOR1の出力がハイレベルとなって、今まで
不活性状態であったインバータIN2を活性化するとと
もにトランジスタ311をオフさせる。その結果、デー
タバスラインRWD上の入力データがハイレベルとな
り、容量Cは放充して節点Nはロウレベルとなり、逆の
場合は容量Cは充電されて節点Nはハイレベルになる。
すなわち節点NはデータバスラインRWDのレベルと反
対のレベルに保持される(図9(h)参照)。
【0061】次に、制御信号W2が立下り、ライトアン
プWA1が不活性となる。
【0062】次に、図10を参照して、本発明の第2の
実施例を説明する。図10はバランス回路BA1の回路
構成を示す回路図である。図3で説明したバランス回路
の回路構成上の差異は、データバスラインRWDと節点
Nとの導通を制御するトランジスタをNチャネルトラン
ジスタ311だけではなく、Pチャネルトランジスタ1
01も設け、その導通をNORゲート回路NOR1の出
力信号により制御したところにある。このような構成と
することにより、アドレス変化検出信号ATDに対応し
て節点NとデータバスラインRWDとをより速く電気的
に接続することが可能となる。
【0063】次に、図11、図12を参照してバランス
回路BAの半導体チップ1上における配置位置について
説明する。
【0064】図3、図10で説明したバランス回路BA
は基本的には半導体チップ上のどこに配置しても問題は
ない。従って、半導体チップの面積集積化に寄与できる
ように、周辺回路のレイアウト上、隙間が生じた領域、
いわゆるデットスペースにバランス回路を配置するのが
望ましい。その一例として図11のように、入出力バッ
ファBUF1に隣接するように配置し、特に面積が大き
い容量素子Cの配置場所を半導体チップ1の最外周部に
配置することにより、集積化に貢献することができる。
【0065】この場合、容量素子Cとして通常のコンデ
ンサ構造で形成すると、このコンデンサの大きさはその
容量が5から7pFであれば約50μm×50μmとな
り、十分最外周に配置することができる。
【0066】更に、図12に示すように、バランス回路
をデータバスライン1本に1つづ別の場所に配置するの
ではなく、データバスラインの本数に対応した数のバラ
ンス回路(本実施例の場合4つ)を一箇所に集めること
も可能である。
【0067】又、容量素子の形成場所も、図12に示す
ように、例えば配線層の下層にコンデンサを形成するこ
とにより、余分な領域を設けずに、バランス回路を形成
することができる。
【0068】以上説明した実施例においては、DRAM
に対するデータバスラインを例に説明したが、本発明は
DRAMに限らず、例えば、SRAM(static
RAM)のデータバスラインに対しても適用可能であ
る。
【0069】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、入
出力データ1ビットに対し、1本のデータバスラインで
そのデータの読出し、書込みを行なうことができるた
め、動作速度を損なうことなくデータバスラインを配置
する領域の面積を削減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例における半導体メモリ装
置の全体の構成を示す平面図である。
【図2】図1に示す半導体メモリ装置の一部の構成を模
式的に示す回路図である。
【図3】図2に示す半導体メモリ装置のバランス回路の
回路構成を示す回路図である。
【図4】図2に示す半導体メモリ装置のデータアンプの
回路構成を示す回路図である。
【図5】図2に示す半導体メモリ装置のライトアンプの
回路構成を示す回路図である。
【図6】図2に示す半導体メモリ装置の出力バッファ回
路の回路構成を示す回路図である。
【図7】図2に示す半導体メモリ装置の入力バッファ回
路の回路構成を示す回路図である。
【図8】図2に示す半導体メモリ装置の読出し動作を説
明するための波形図である。
【図9】図2に示す半導体メモリ装置の書込み動作を説
明するための波形図である。
【図10】本発明の第2の実施例による半導体メモリ装
置のバランス回路の回路構成を示す回路図である。
【図11】図3、図10に示すバランス回路の半導体チ
ップ上の配置を示す平面図である。
【図12】図3、図10に示すバランス回路の半導体チ
ップ上の配置の他の例を示す平面図である。
【符号の説明】
1 半導体チップ 2 Xデコーダ 3 Yデコーダ 4 メモリセルアレイ 5 センスアンプ DA データアンプ WA ライトアンプ RWD データバスライン BA バランス回路

Claims (14)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 少なくとも1つのデータ端子と、前記デ
    ータ端子に接続されたデータバッファ回路と前記データ
    バッファ回路に接続し前記データ端子に1つに対して1
    本設けられたデータバスラインと、前記データバスライ
    ン1本に対して1個設けられた前記データバスラインの
    寄生容量とほぼ等しい容量を有する容量素子と、前記デ
    ータバスラインのレベルを検知し前記容量素子の電位を
    前記データバスラインのレベルを反転したレベルにする
    手段と、前記容量素子と前記データバスラインとを所定
    の期間接続する手段とを有することを特徴とする半導体
    メモリ装置。
  2. 【請求項2】 前記反転したレベルにする手段は入力端
    が前記データバスラインに接続され出力端が前記容量素
    子の一端に接続された反転回路であることを特徴とする
    請求項1記載の半導体メモリ装置。
  3. 【請求項3】 前記容量素子の他端は接地されたことを
    特徴とする請求項2記載の半導体メモリ装置。
  4. 【請求項4】 前記接続する手段は一端が前記データバ
    スラインに他端が前記容量素子に制御端が前記所定期間
    第1の制御信号を発生する手段に接続されたトランスフ
    ァーゲートであることを特徴とする請求項1記載の半導
    体メモリ装置。
  5. 【請求項5】 前記反転されたレベルとする手段は入力
    端が前記データバスラインに接続され出力端が前記容量
    素子に接続され第2の制御信号を受けて活性化する反転
    回路であることを特徴とする請求項4記載の半導体メモ
    リ装置。
  6. 【請求項6】 前記第2の制御信号は前記第1の制御信
    号の反転信号であることを特徴とする請求項5記載の半
    導体メモリ装置。
  7. 【請求項7】 前記第1の制御信号を発生する手段はア
    ドレスを受ける手段と、前記アドレスが変化したときに
    アドレス変化検出信号を発生する手段と、前記アドレス
    変化検出信号を受けて前記第1の制御信号を発生する手
    段とを含むことを特徴とする請求項4記載の半導体メモ
    リ装置。
  8. 【請求項8】 前記第1の制御信号を発生する手段は外
    部から入力された書込み制御信号を受ける手段と、前記
    書込み制御信号に応じて第3の制御信号を発生する手段
    と、前記第3の制御信号に応じて前記第1の制御信号を
    発生する手段とを含むことを特徴とする請求項4記載の
    半導体メモリ装置。
  9. 【請求項9】 前記トランスファーゲートはソース・ド
    レイン路が前記データバスラインと前記容量素子との間
    に接続されゲートに前記第1の制御信号を受ける電界効
    果トランジスタであることを特徴とする請求項4記載の
    半導体メモリ装置。
  10. 【請求項10】 前記トランスファーゲートは一導電型
    と逆導電型電界効果トランジスタにより構成されている
    ことを特徴とする請求項4記載の半導体メモリ装置。
  11. 【請求項11】 前記データバッファ回路は入力バッフ
    ァ回路及び出力バッファ回路を含み前記データバスライ
    ンの一端に接続し、前記データバスラインの他端はデー
    タアンプ及びライトアンプに接続されたことを特徴とす
    る請求項1記載の半導体メモリ装置。
  12. 【請求項12】 前記容量素子は半導体チップの外周部
    に配置されたことを特徴とする請求項1記載の半導体メ
    モリ装置。
  13. 【請求項13】 前記容量素子は半導体チップ内に配置
    された配線層の下に設けられたことを特徴とする請求項
    1記載の半導体メモリ装置。
  14. 【請求項14】 アレイ状に設けられた複数のメモリセ
    ルとそれらにそれぞれ接続した複数のビット線およびワ
    ード線とを有するメモリセルアレイと、選択回路を介し
    て前記複数のビット線と接続され配線2本で一対となす
    I/O線対と、前記I/O線対に接続されたデータアン
    プおよびライトアンプと、入出力パッドと、前記入出力
    パッドに接続された入出力バッファと、前記データアン
    プ及びライトアンプと前記入出力バッファ間に設けられ
    た前記入出力パッド1つに対して1本の配線からなるデ
    ータバスラインと、入力されたアドレスが変化したこと
    を検知してアドレス変化検知信号を発生させるアドレス
    検知回路と、外部から入力される書込み制御信号に応答
    して制御信号を発生させる制御信号発生回路と、前記ア
    ドレス変化検知信号と前記制御信号の一方に応じて前記
    データバスラインの電位レベルを電源電位と接地電位と
    の中間レベルにするバランス回路とを含み、前記バラン
    ス回路は前記データバスラインのレベルを反転する反転
    手段 と、一端が前記反転手段の出力と接続され他端が電
    源に接続された前記データバスラインの寄生容量とほぼ
    等しい容量を有する容量素子と、前記容量素子の一端と
    前記データバスライン間に接続され制御端子を有するト
    ランスファーゲートと、前記制御信号および前記アドレ
    ス変化検知信号の一方に応じて前記トランスファーゲー
    トを導通させる信号を発生し前記トランスファーゲート
    の前記制御端子に印加する手段とを含むことを特徴とす
    る半導体メモリ装置。
JP3112034A 1990-05-18 1991-05-17 半導体メモリ装置 Expired - Lifetime JP2722853B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP3112034A JP2722853B2 (ja) 1990-05-18 1991-05-17 半導体メモリ装置

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP12884190 1990-05-18
JP2-128841 1990-05-18
JP3112034A JP2722853B2 (ja) 1990-05-18 1991-05-17 半導体メモリ装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH04228179A JPH04228179A (ja) 1992-08-18
JP2722853B2 true JP2722853B2 (ja) 1998-03-09

Family

ID=26451288

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP3112034A Expired - Lifetime JP2722853B2 (ja) 1990-05-18 1991-05-17 半導体メモリ装置

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2722853B2 (ja)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH1050060A (ja) * 1996-07-25 1998-02-20 Texas Instr Inc <Ti> 非差動電流モード技術を用いたデータパスのための装置および方法
JP5511204B2 (ja) * 2009-03-19 2014-06-04 ラピスセミコンダクタ株式会社 半導体記憶装置

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62157398A (ja) * 1985-12-28 1987-07-13 Toshiba Corp 半導体記憶装置
JP2569538B2 (ja) * 1987-03-17 1997-01-08 ソニー株式会社 メモリ装置
JPH07122990B2 (ja) * 1987-07-14 1995-12-25 日本電気株式会社 半導体記憶装置

Also Published As

Publication number Publication date
JPH04228179A (ja) 1992-08-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101156172B1 (ko) 반도체 집적회로 장치
US5724291A (en) Semiconductor memory device with reduced chip area
KR900008936B1 (ko) Cmos 다이내믹램
JPH1196750A (ja) 半導体記憶装置
KR100824798B1 (ko) 에지 서브 어레이에 전체 데이터 패턴을 기입할 수 있는 오픈 비트 라인 구조를 가지는 메모리 코어, 이를 구비한 반도체 메모리 장치, 및 에지 서브 어레이 테스트 방법
KR910009442B1 (ko) 반도체 기억장치
JPH01138687A (ja) 半導体記憶装置
US5291447A (en) Semiconductor memory device having function of controlling sense amplifiers
JP2001291389A (ja) 半導体集積回路
JPH0447584A (ja) 半導体メモリ
US5561626A (en) Semiconductor memory with hierarchical bit lines
JP4118364B2 (ja) 半導体記憶装置
US5323345A (en) Semiconductor memory device having read/write circuitry
US5696724A (en) Sense amplifier
KR950009073B1 (ko) 반도체 메모리 소자
US5959898A (en) Dynamic cell plate sensing and equilibration in a memory device
JPH07135301A (ja) 半導体記憶装置
EP0712134B1 (en) Semiconductor memory
JP2722853B2 (ja) 半導体メモリ装置
EP0508354B1 (en) Semiconductor memory with reduced peak current
JP4179402B2 (ja) 半導体記憶装置
JP2617510B2 (ja) ディジタル処理装置
JP2003257181A (ja) 半導体装置
JP4570356B2 (ja) オープンディジットアレイ用のセンスアンプおよびアーキテクチャ
JP2689032B2 (ja) 半導体装置

Legal Events

Date Code Title Description
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 19971028

S111 Request for change of ownership or part of ownership

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313113

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20071128

Year of fee payment: 10

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20081128

Year of fee payment: 11

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20081128

Year of fee payment: 11

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20091128

Year of fee payment: 12

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20091128

Year of fee payment: 12

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101128

Year of fee payment: 13

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111128

Year of fee payment: 14

EXPY Cancellation because of completion of term
FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111128

Year of fee payment: 14