JP2748744B2 - 半導体記憶装置 - Google Patents

半導体記憶装置

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JP2748744B2 JP3253286A JP25328691A JP2748744B2 JP 2748744 B2 JP2748744 B2 JP 2748744B2 JP 3253286 A JP3253286 A JP 3253286A JP 25328691 A JP25328691 A JP 25328691A JP 2748744 B2 JP2748744 B2 JP 2748744B2
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  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
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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、
特にラッチ型センス方式の利点を生かした半導体記憶装
置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】ダイナミックランダムアクセスメモリ
(DRAM)等の半導体記憶装置において、メモリセル
から読み出される微小信号を増幅するセンス増幅回路を
高速化することは、DRAM特性向上のために重要であ
る。このセンス増幅回路の高速化技術の1つの例とし
て、1990年8月発行のアイ・イー・イー・イー,ジ
ャーナルオブソリッドステートサーキッツ(IEEE
Journalof Solid State Cir
cuits)誌25巻4号,903ペーシから911ペ
ージに記載されている論文(“A 55−ns 16−
Mb DRAM with Built−in Sel
f−Test FunctionUsing Micr
oprogram ROM”)で提案されているラッチ
型センス方式がある。
【0003】図4に従来のラッチ型センス方式の半導体
記憶装置の回路図を、図5にその信号波形図を示す。
【0004】この半導体記憶装置は、行方向,列方向に
マトリクス状に配列された1トランジスタ(Q)1キャ
パシタ(C)型の複数のメモリセル(MC1,MC2,
…)と、これらメモリセル(MC1,MC2,…)を行
単位で選択状態とする複数の行選択線(WL1,WL
2,…)と、複数のメモリセル(MC1,MC2,…)
の列単位のメモリセルと接続しこれらメモリセルのうち
の選択状態のメモリセルからのデータ及びこれら選択状
態のメモリセルへのデータを伝達する複数の対をなす第
1及び第2のビット線(BL1,BL2,…)と、読出
し動作時、対をなす第1及び第2のビット線(BL1,
BL2,…)を所定のタイミングで電源電位Vcc及び
接地電位(OV)の中間電位VPにプリチャージするプ
リチャージ回路(図示省略)と、各対をなす第1及び第
2のビット線(BL1,BL2,…)とそれぞれ対応し
て設けられそれぞれトランジスタQN3,QN4,QP
1,QP2と第1及び第2のデータ入出力端N1,N2
を備え所定のタイミングで活性化し第1及び第2のデー
入出力端N1,N2間のデータを差動増幅するフリップ
フロップ型の複数のセンス増幅回路2(1個のみ表示)
と、これら各センス増幅回路2の第1及び第2のデータ
入出力端N1,N2と対応する第1及び第2のビット線
BL1,BL2との間にそれぞれ接続されセンス増幅回
路2が活性化する直前にそれぞれ能動レベルから非能動
レベルへと変化する制御信号TGxをゲートに入力して
導通状態から非導通状態へと変化するN型のトランジス
タQN5,QN6を備えた複数のデータ転送回路1a
(1個のみ表示)と、列選択信号(YS1,…)により
導通するトランジスタQN1,QN2を備え対応するセ
ンス増幅回路2とデータ入出力線IO1,IO2との間
のデータを転送する複数の列選択回路3(1個のみ表
示)とを有する構成となっている。
【0005】ラッチ型センス方式とは、まず、メモリセ
ル(例えばMC1)からデータを読み出す前、ビット線
BL1,BL2は中間電位VPにプリチャージされ、デ
ータ転送回路1aは導通状態にある。次に、行選択線W
L1によって選択されたメモリセルMC1からビット線
BL1上にデータを読み出す。その後、データ転送回路
1aを非導通として、データ入出力端N1,N2とビッ
ト線BL1,BL2とを切りはなしてからセンス増幅回
路2による増幅動作を行う。こうすることにより、ラッ
チ型でないセンス方式、すなわちデータ転送回路1aを
導通状態にしたままのセンス方式(図5の一点鎖線)に
比べ、センス増幅回路2の負荷容量としてビット線BL
1,BL2の分がなくなるため、高速センス増幅が可能
となるという利点がある。
【0006】なお、メモリセルへのデータの再書込み動
作は、DRAMのリセット期間にデータ転送回路1aを
再度導通状態にしてデータ入出力端N1,N2のデータ
をビット線BL1,BL2に伝達して行う。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】この従来の半導体記憶
装置では、ビット線BL1,BL2をセンス増幅回路2
から切離してセンス増幅を行うため、高速センス増幅が
可能となるが、メモリセルへのデータの再書込みはリセ
ット期間にデータ転送回路1aを再度導通状態にしてセ
ンス増幅回路2からのデータをビット線BL1,BL2
に伝達して行うため、リセット期間が長くなり、結果と
して全体の動作速度が遅くなるという欠点があった。
【0008】本発明の目的は、ラッチ型センス方式の高
速センス増幅動作を損なわず、かつ、リセット期間が長
くなるのを抑え、全体の動作速度を向上させることがで
きる半導体記憶装置を提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明の半導体記憶装置
は、行方向,列方向にマトリクス状に配列された複数の
メモリセルと、これらメモリセルを行単位で選択状態と
する複数の行選択線と、前記複数のメモリセルの列単位
のメモリセルと接続しこれらメモリセルのうちの選択状
態のメモリセルからのデータ及びこれら選択状態のメモ
リセルへのデータを伝達する複数の対をなす第1及び第
2のビット線と、読出し動作時、前記対をなす第1及び
第2のビット線を所定のタイミングで電源電位及び接地
電位の中間電位にプリチャージするプリチャージ回路
と、前記各対をなす第1及び第2のビット線とそれぞれ
対応して設けられそれぞれ第1及び第2のデータ入出力
端を備え所定のタイミングで活性化し前記第1及び第2
のデータ入出力端間のデータを差動増幅するフリップフ
ロップ型の複数のセンス増幅回路と、これら各センス増
幅回路の第1及び第2のデータ入出力端と対応する前記
第1及び第2のビット線との間にそれぞれ並列に接続さ
れ前記センス増幅回路が活性化する直前にそれぞれ能動
レベルから前記中間レベルへと変化する第1及び第2の
制御信号をゲートに入力して導通状態から非導通状態へ
と変化する複数の一導電型及び逆導電型のトランジスタ
を備えたデータ転送回路とを有している。
【0010】
【作用】本発明においては、データ転送回路をCMOS
型とし、センス増幅回路活性化前のビット線とセンス増
幅回路のデータ入出力端とを切離す際に、データ転送回
路のトランジスタのゲート電位を、電源電圧電位と接地
電位との中間電位にすることにより、ビット線の電位も
中間電位にプリチャージされているため、データ転送回
路は非導通となる。それからセンス増幅動作を開始する
と、まずラッチ型のセンス増幅動作、すなわちビット線
とセンス増幅回路のデータ入出力端とを切離した状態で
のセンス増幅が行われる。
【0011】この後センス増幅が進み、センス増幅回路
のデータ入出力端の電位とデータ転送回路のトランジス
タのゲート電位との差がこれらトランジスタのしきい値
電圧以上になると自動的にこれらトランジスタが導通状
態となり、ビット線側へデータが伝達される。
【0012】従って、リセット期間に入る前にビット線
にデータが書戻されるため、ラッチ型センス方式の利点
を損うことなく、かつリセット期間が長くなるのを抑え
ることができる。
【0013】
【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。
【0014】図1は本発明の第1の実施例を示す回路図
である。
【0015】この実施例が図4に示された従来の半導体
記憶装置と相違する点は、データ転送回路1を、センス
増幅回路2の第1及び第2のデータ入出力端N1,N2
と対応する第1及び第2のビット線BL1,BL2との
間にそれぞれ並列接続され、センス増幅回路2が活性化
する直前にそれぞれ能動レベルから電源電位及び接地電
位の中間電位へと変化する第1及び第2の制御信号T
G,TGbをゲートに入力して導通状態から非導通状態
へと変化するP型及びN型のトランジスタQP3,QN
5,QP4,QN6を備えた構成とした点にある。
【0016】メモリセルMC1から低レベルのデータを
読出す場合を例にとり、この実施例の動作を説明する。
図2はこの実施例の動作を説明するための各部信号の波
形図である。
【0017】まず、行選択線WL1を活性化レベルにし
てメモリセルMC1からビット線BL1,BL2及びセ
ンス増幅回路2のデータ入出力端N1,N2にデータを
読出す(図2T1の期間)。
【0018】次に、制御信号TG,TGbの電位を、こ
れまで電源電位Vcc,接地電位(0V)であったもの
を、電源電位Vccと接地電位との中間電位VPにする
(図2T2の期間)。このとき、センス増幅回路2のデ
ータ入出力端N1,N2、ビット線BL1,BL2の電
位も中間電位VP近傍(VPからメモリセルの読出し電
位を引いた電位)にあるため、トランジスタQP3,Q
N5,QP4,QN6は非導通状態となる。
【0019】その後活性化信号SE,SEbによりセン
ス増幅回路2を活性化し、センス増幅を開始する(図2
T3の期間)。最初のうちはトランジスタQP3,QN
5,QP4,QN6が非導通のため、センス増幅回路2
の負荷がデータ入出力端N1,N2のみとなるため、従
来のラッチ型センス方式同様、高速センス動作が行われ
る。
【0020】センス増幅が進み、データ入出力端N1の
電位と制御信号TGの電位との差がN型のトランジスタ
QN5のしきい値電圧VTNをこえると、トランジスタ
QN5が導通状態となり、ビット線BL1側へセンス増
幅されたデータが書戻される。同様に、データ入出力端
N2の電位と制御信号TGbとの電位との差がP型のト
ランジスタQP4のしきい値電圧VTPをこえるとトラ
ンジスタQP4が導通状態となり、ビット線BL2側へ
センス増幅されたデータが書戻される(図2T4の期
間)。
【0021】このようにして、ラッチ型センス方式の利
点を損うことなく、リセット期間が長くなるのを防ぐこ
とができる。
【0022】図3は本発明の第2の実施例を示す回路図
である。
【0023】この実施例は、第1及び第2の制御信号T
G,TGbの伝達線間に、センス増幅回路2が活性化す
る直前に非能動レベルから能動レベルへと変化する第3
の制御信号TGCをゲート入力して非導通状態から導通
状態へと変化するN型のトランジスタQN8を備えた平
衡化回路4を設け、制御信号TG,TGbの伝達線を能
動レベルから中間レベルVPに変化させるようにしたも
のである。
【0024】この実施例では、N型のトランジスタを用
いているが、P型のトランジスタでも、またCMOS型
としてもよい。
【0025】この平衡化回路4を用いると、制御信号T
G,TGbの電位を中間電位Vpにする際に、TGCを
能動レベルにしてトランジスタQN8を導通状態にする
だけでよい。なぜなら、制御信号TG,TGbの電位は
それぞれ電源電位Vcc,接地電位(0V)であり、制
御信号TG,TGbの負荷容量、すなわちトランジスタ
QP3,QP4,QN5,QN6のゲート容量及び伝達
線の寄生容量がほぼ等しければ、これら伝達線を接続す
るだけで容易に中間電位VPを発生できるからである。
【0026】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、データ転
送回路を、N型及びP型のトランジスタで形成しこれら
トランジスタのゲートに、センス増幅回路が活性化する
直前に能動レベルから中間電位へと変化する制御信号を
供給してこれらトランジスタを導通状態から非導通状態
へと変化させる構成とすることにより、ビット線へのセ
ンス増幅データの書戻しをリセット期間を待たずに自動
的に行うことができるので、初期センス増幅期間中のラ
ッチ型センス方式の高速性を維持しつつ、リセット期間
が長くなるのを防止し、全体の動作速度の向上をはかる
ことができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例を示す回路図である。
【図2】図1に示された実施例の動作を説明するための
各部信号の波形図である。
【図3】本発明の第2の実施例を示す回路図である。
【図4】従来の半導体記憶装置の一例を示す回路図であ
る。
【図5】図4に示された半導体記憶装置の動作を説明す
るための各部信号の波形図である。
【符号の説明】
1,1a データ転送回路 2 センス増幅回路 3 列選択回路 4 平衡化回路 BL1,BL2 ビット線 MC1,MC2 メモリセル QN1〜QN8,QP1〜QP5 トランジスタ WL1,WL2 行選択線

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 行方向,列方向にマトリクス状に配列さ
    れた複数のメモリセルと、これらメモリセルを行単位で
    選択状態とする複数の行選択線と、前記複数のメモリセ
    ルの列単位のメモリセルと接続しこれらメモリセルのう
    ちの選択状態のメモリセルからのデータ及びこれら選択
    状態のメモリセルへのデータを伝達する複数の対をなす
    第1及び第2のビット線と、読出し動作時、前記対をな
    す第1及び第2のビット線を所定のタイミングで電源電
    位及び接地電位の中間電位にプリチャージするプリチャ
    ージ回路と、前記各対をなす第1及び第2のビット線と
    それぞれ対応して設けられそれぞれ第1及び第2のデー
    タ入出力端を備え所定のタイミングで活性化し前記第1
    及び第2のデータ入出力端間のデータを差動増幅するフ
    リップフロップ型の複数のセンス増幅回路と、これら各
    センス増幅回路の第1及び第2のデータ入出力端と対応
    する前記第1及び第2のビット線との間にそれぞれ並列
    に接続され前記センス増幅回路が活性化する直前にそれ
    ぞれ能動レベルから前記中間レベルへと変化する第1及
    び第2の制御信号をゲートに入力して導通状態から非導
    通状態へと変化する複数の一導電型及び逆導電型のトラ
    ンジスタを備えたデータ転送回路とを有することを特徴
    とする半導体記憶装置。
  2. 【請求項2】 第1及び第2の制御信号の伝達線間に、
    センス増幅回路が活性化する直前に非能動レベルから能
    動レベルへと変化する第3の制御信号をゲートに入力し
    て非導通状態から導通状態へと変化する第3のトランジ
    スタを設け、前記第1及び第2の制御信号の伝達線を能
    動レベルから中間レベルに変化させるようにした請求項
    1記載の半導体記憶装置。
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KR1019920017876A KR930008845A (ko) 1991-10-01 1992-09-30 반도체 메모리 소자
EP9292116833A EP0535675A3 (en) 1991-10-01 1992-10-01 Semiconductor memory device

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JPH0594693A JPH0594693A (ja) 1993-04-16
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JPH0762955B2 (ja) * 1989-05-15 1995-07-05 株式会社東芝 ダイナミック型ランダムアクセスメモリ

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EP0535675A2 (en) 1993-04-07
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