JP4179402B2 - Semiconductor memory device - Google Patents

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【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は半導体記憶装置に関し、特に、階層化ビット線方式の半導体記憶装置に関する。
近年、半導体技術の進歩に伴って、半導体記憶装置も高集積化および大容量化されており、同時に、高速化および低消費電力化の要求もされている。そのため、メモリセルアレイ部のセンスアンプによる増幅時間の短縮および消費電力の低減を行なうことのできる半導体記憶装置の提供が要望されている。
【0002】
【従来の技術】
近年、半導体記憶装置(例えば、DRAM:Dynamic Random Access Memory) は、64Mビット, 或いは, 256Mビットというように大容量化されつつある。そして、処理データの大規模化および周辺機器の高速化に伴って、半導体記憶装置に対する動作速度の高速化の要求も強くなっている。さらに、半導体記憶装置をバッテリ駆動によるノート型のパーソナルコンピュータや携帯機器に使用する場合だけでなく、半導体記憶装置の消費電力を低減することも重要視されて来ている。
【0003】
このような要求を満たすものとして、階層化ビット線方式のDRAM(半導体記憶装置)が提案されている。この階層化ビット線方式は、多層金属配線を利用して、ビット線をグローバルビット線とポリシリコンまたはポリサイドからなるローカルビット線とに分け、該グローバルビット線とローカルビット線との間にトランスファゲートを設けるようになっている。そして、階層化ビット線方式は、アクセスの掛かったワード線が存在するメモリセルアレイ中のトランスファゲートだけを開く(スイッチオンする)ことにより、ビット線の低容量化および低時定数化を図るようになっている。
【0004】
図10は本発明に対応する関連技術としての半導体記憶装置の一例を示す回路図である。同図において、参照符号GBLX,GBLZ はグローバルビット線,LBL0X,LBL0Z;LBL1X,LBL1Zはローカルビット線,WL はワード線,DBX,DBZはデータ信号線、TG0,TG1 はトランスファゲート, SAはセンスアンプ, そして, MCはメモリセルを示している。また、参照符号φX0, φX1はローカルビット線選択信号, CLはコラム選択信号, TGRX,TGRZ,TGR0,TGR1 はリセット用トランスファゲート, そして, VR は基準電圧(固定の基準電圧)を示している。ここで、各ワード線WLと各ローカルビット線LBL0X,LBL0Z,LBL1X,LBL1Z との間には、それぞれメモリセルMCが設けられている。尚、ローカルビット線対LBL0X,LBL0Z に対しては、例えば、n+1本のワード線WL(0-o〜0-n)が設けられ、また、ローカルビット線対LBL1X,LBL1Z に対しては、例えば、n+1本のワード線WL(1-o〜1-n)が設けらている。
【0005】
図10に示されるように、関連技術の半導体記憶装置においては、ローカルビット線LBL0X,LBL0Z,LBL1X,LBL1Z とグローバルビット線GBLX,GBLZ の接続点となるトランスファゲートTG0,TG1 は、それぞれローカルビット線LBL0X,LBL0Z,LBL1X,LBL1Z の一端に設けられている。また、図10に示す関連技術の半導体記憶装置において、グローバルビット線は、2本の相補の信号線GBLX,GBLZ として構成されている。
【0006】
図11は半導体記憶装置におけるメモリセルMCの一例を示す図である。同図に示されるように、メモリセルMCは、ゲートトランジスタQおよび容量Cにより構成され、該トランジスタQのドレインはローカルビット線LBL(LBL0X,LBL0Z,LBL1X,LBL1Z)に接続され、ゲートはワード線WLに接続され、そして、ソースは容量Cを介して電源Vp に接続されている。
【0007】
このように、図10に示す関連技術の半導体記憶装置では、グローバルビット線GBLX,GBLZ との接続を制御するトランスファゲートTG0,TG1 は、各ローカルビット線LBL0X,LBL0Z,LBL1X,LBL1Z の一端に設けられ、また、グローバルビット線は、2本の相補の信号線GBLX,GBLZ として構成されている。
図12は図10の半導体記憶装置の動作を説明するための各信号波形を示す図である。
【0008】
図12に示されるように、まず、/RAS(ロウ・アドレス・ストローブ)信号が高レベル“H”から低レベル“L”に変化すると、ビット線リセット信号φB が高レベル“H"(高電位の電源電圧VccまたはVii)から低レベル“L"(低電位の電源電圧Vss)へ立ち下がり、ローカルビット線選択信号φx(φX0, φX1)が変化すると、対応するローカルビット線LBL0X,LBL0Z が選択されてグローバルビット線GBLX,GBLZ に接続される。ここでは、ローカルビット線選択信号φX0がVcc+α(または、Vii+α)となってローカルビット線LBL0X,LBL0Z が選択(セレクト状態)され、ローカルビット線選択信号φX1が低レベル“L”となってローカルビット線LBL1X,LBL1Z が非選択(アンセレクト状態)される場合を考える。
【0009】
次いで、所定のワード線WLが選択されると、該ワード線WLに接続されたメモリセルMCの内容がローカルビット線LBL0X,LBL0Z を介してグローバルビット線GBLX,GBLZ に現出する。このとき、関連技術の半導体記憶装置では、トランスファゲートTG0 がローカルビット線LBL0X,LBL0Z の一端に設けられているため、ビット線(LBL0X,LBL0Z) の配線抵抗および信号伝送時定数が大きくなって、読み出し時間(t)が増大することにもなる。すなわち、ビット線LBL0X,LBL0Z(GBLX,GBLZ)に十分な差電圧が生じるまでの時間(t)を短縮するためには、例えば、ローカルビット線の長さを短くして該ローカルビット線の数を増大し、且つ、トランスファゲートの数および該トランスファゲートを制御する信号線(信号φX )の数を増大する必要があった。
【0010】
さらに、関連技術の半導体記憶装置では、通常、金属配線(例えば、アルミニウム配線)により形成されるグローバルビット線GBLX,GBLZ を相補の2本設ける必要があり、製造技術の問題から上記金属配線間のピッチを短くすることができず、集積度が低下することにもなっている。
尚、図12において、例えば、データの読み出し処理が終了すると、/RAS信号が低レベル“L”から高レベル“H”に変化し、ワード線WLのレベルが低レベル“L”となり、また、ビット線リセット信号φB も低レベル“L”から高レベル“H”へ戻ってグローバルビット線GBLX,GBLZ のレベルを基準電圧(基準電位)VR とする。そして、ローカルビット線選択信号φx(φX0)の電位もVcc+α(または、Vii+α)からVcc(または、Vii)となり、ローカルビット線LBL0X,LBL0Z とグローバルビット線GBLX,GBLZ との接続が初期状態に戻る。
【0011】
上述したような半導体記憶装置(階層化ビット線方式の半導体記憶装置)が有する課題に鑑み、本発明者は、ローカルビット線の数を増やすことなく、より一層の高速化および低消費電力化を行うことが可能な半導体記憶装置を特願平6−293050号として提案した。
図13は特願平6−293050号において提案した本発明に対応する関連技術としての半導体記憶装置の他の例を示す回路図である。
【0012】
図13に示されるように、特願平6−293050号において提案した関連技術の半導体記憶装置は、ローカルビット線LBLZ0,LBLZ1 およびグローバルビット線GBLZ,GBLX を有する階層化ビット線方式の半導体記憶装置であり、トランスファゲートTG0,TG1 は、ローカルビット線LBLZ0,LBLZ1 の中央付近に設けるようになっている。すなわち、各トランスファゲートTG0,TG1 と各ローカルビット線LBLZ0,LBLZ1 の端部のメモリセルMCとの長さを低減し、ビット線の抵抗を低減するようになっている。
【0013】
さらに、図13に示す関連技術の半導体記憶装置は、ローカルビット線LBLZ0,LBLZ1 を単一のグローバルビット線GBLZに接続し、このグローバルビット線GBLZの電位を基準電位VR との間で差動増幅するようになっている。すなわち、図10に示す半導体記憶装置における相補の(2本の)グローバルビット線GBLX,GBLZ にそれぞれ接続していた2対のローカルビット線LBL0X,LBL0Z;LBL1X,LBL1Z(LBLZ0,LBLZ1)を、単一の(1方の)グローバルビット線GBLZにのみ接続し、他方のグローバルビット線GBLXを除去するようになっている。これにより、グローバルビット線の数を低減(半減)すると共に、ビット線の充放電電流を削減してセンスアンプの増幅時間を短縮するようになっている。
【0014】
【発明が解決しようとする課題】
図14は図13の半導体記憶装置におけるデータ”1”の読み出し動作を説明するための各信号波形を示す図である。
図14に示されるように、まず、/RAS(ロウ・アドレス・ストローブ)信号が高レベル“H”から低レベル“L”に変化すると、ビット線リセット信号φB (図14では省略)が高レベル“H"(高電位の電源電圧VccまたはVii)から低レベル“L"(低電位の電源電圧Vss)へ立ち下がり、ローカルビット線選択信号φx(φX0, φX1)が変化すると、対応するローカルビット線LBLZ0,LBLZ1 が選択されてグローバルビット線GBLZに接続される。
【0015】
次いで、所定のワード線WLが選択されると、該ワード線WLに接続されたメモリセルMCの内容がローカルビット線LBLZ0 を介してグローバルビット線GBLZに現出する。ここで、図13に示す関連技術の半導体記憶装置において、読み出し時の基準電位VR としては、固定電位(例えば、ビット線のHigh側振巾とLow 側振巾の中間電位であるVCC/2、または、内部電源電位VIIの中間電位VII/2)に設定される。
【0016】
ところで、読み出し時において、外部電源VCC(または、内部電源電位VII)が急激に変動すると、この中間電位に設定されている基準電位VR も変動してしまう。この基準電位VR の変動は、半導体記憶装置自身から発生されるノイズによっても生じ得るものであり、例えば、読み出すべきメモリーセルの接続されているビット線がプリチャージ電位(基準電位)VR から切り離された直後にこの変動が生じると(図14中、符号TT1参照)、読み出すべきビット線の初期の電位と基準電位VR との間に差電位が発生し、その結果、最悪の場合には読み出すべきセルの情報により生じるビット線の電位と基準電位VR との間に生じるべき差電圧が減少し、正しい情報を読み出せなくなる。
【0017】
具体的に、基準電位VR が正確にVCC/2(VII/2)の場合に生じるグローバルビット線GBLZの電位と基準電位VR との電位差(図14中、符号VV1参照)が、基準電位VR の上昇により逆向きになってしまい(図14中、符号VV2参照)、本来、メモリセルに格納されたデータ”1”を、逆のデータ”0”として読み出してしまう危険があった。このことは、誤った読み出しデータに従って、メモリセルに対して逆のデータを再書き込みすることに対応する。
【0018】
尚、グローバルビット線GBLZの電位の変化は、カレントミラーアンプ(読出用差動増幅器)Aに供給された基準電圧(基準電位)VR との間で差動増幅される。さらに、カレントミラーアンプAの出力(GBLX) はインバータ(再書込用増幅器)A' を介してグローバルビット線GBLZが接続されたカレントミラーアンプAの入力端子にフィードバックされ、これにより、信号線(グローバルビット線GBLXに対応) の電位が電位がVcc(または、Vii:高レベル“H")となり、また、グローバルビット線GBLZの電位がVss(低レベル“L")に変化する。さらに、コラム選択信号CLが低レベル“L"(Vss)から高レベル“H"(VccまたはVii)へ変化すると、トランスファゲートTGDX,TGDZ がスイッチオンし、信号線(相補のグローバルビット線に対応)GBLX,GBLZの電位がデータ信号線DBX,DBZ に伝えられて外部へ出力される。そして、データの読み出し処理が終了すると、/RAS信号が低レベル“L”から高レベル“H”に変化し、ワード線WLのレベルが低レベル“L”となり、また、ビット線リセット信号φB も低レベル“L”から高レベル“H”へ戻って信号線(グローバルビット線)GBLX,GBLZのレベルを基準電圧VR とする。このとき、ローカルビット線選択信号φx(φX0, φX1)の電位もVcc+α(または、Vii+α)からVcc(または、Vii)となり、ローカルビット線LBLZ0,LBLZ1 とグローバルビット線GBLZとの接続が初期状態に戻る。
【0019】
このように、図13に示す関連技術の半導体記憶装置は、グローバルビット線の数を低減すると共に、ビット線の充放電電流を削減してセンスアンプの増幅時間を短縮することが可能ではあるものの、外部電源VCCや内部電源電位VIIの変動、或いは、半導体記憶装置自身から発生されるノイズ等により、最悪の場合には読み出すべきメモリセルの情報により生じるビット線の電位と基準電位VR との間に生じるべき差電圧が減少し、正しい情報を読み出せなくなる危険が考えられる。
【0020】
本発明は、上述した従来の半導体記憶装置が有する課題に鑑み、電源電位(VCCまたはVII)が変動した場合やノイズが発生した場合等においても、常に正しいデータを読み出すことができる半導体記憶装置の提供を目的とする。
【0021】
【課題を解決するための手段】
図1は本発明に係る半導体記憶装置の原理構成を示す回路図である。
本発明によれば、リアルビット線部RRとダミービット線部D1(D2)が共にローカルビット線LBLZ0, LBLZ1およびグローバルビット線GBLZからなる階層化ビット線方式の半導体記憶装置であって、前記ローカルビット線LBLZ0, LBLZ1の中央付近に設けられた当該ローカルビット線LBLZ0, LBLZ1と前記グローバルビット線GBLZを接続するトランスファゲートTG0, TG1と、前記リアルビット線部RRの前記グローバルビット線GBLZの電位とセンス用基準電位VR ' との間で差動増幅する読出用増幅回路Aと、前記読出用増幅回路Aの出力信号GBLX を反転し、所定の活性化信号φ2 により制御される再書込用トランスファゲートを介して前記リアルビット線部RRの前記グローバルビット線GBLZ に供給する再書込用増幅回路A' と、ビット線プリチャージ制御信号φ B により、スタンバイ中はプリチャージ用基準電位VR にチャージアップされ、且つ、アクティブ中はフローティングになっている前記ダミービット線部D1の前記グローバルビット線DGBLZ と、を備え、前記ダミービット線部D1内のメモリセル MC にはデータが書き込みされないように構成され、前記ダミービット線D1部の前記グローバルビット線 DGBLZ の電位を前記センス用基準電位 VR 'として供給するようにしたことを特徴とする半導体記憶装置が提供される。
【0022】
【発明の実施の形態】
本発明の半導体記憶装置は、リアルビット線部RRとダミービット線部D1(D2)が共にローカルビット線LBLZ0, LBLZ1およびグローバルビット線GBLZからなる階層化ビット線方式の半導体記憶装置であり、ローカルビット線LBLZ0, LBLZ1の中央付近に設けられ、ローカルビット線LBLZ0, LBLZ1とグローバルビット線GBLZを接続するトランスファゲートTG0, TG1、リアルビット線部RRのグローバルビット線GBLZの電位とセンス用基準電位VR ' との間で差動増幅する読出用増幅回路A、読出用増幅回路Aの出力信号GBLX を反転し、所定の活性化信号φ2 により制御される再書込用トランスファゲートを介してリアルビット線部RRのグローバルビット線GBLZ に供給する再書込用増幅回路A'、および、ビット線プリチャージ制御信号φ B により、スタンバイ中はプリチャージ用基準電位V R にチャージアップされ、且つ、アクティブ中はフローティングになっているダミービット線部D1のグローバルビット線DGBLZを備えている。ここで、ダミービット線部D1内のメモリセル MC にはデータが書き込みされないように構成され、ダミービット線D1部のグローバルビット線 DGBLZ の電位をセンス用基準電位 R ' として供給するようになっている。これにより、本発明の半導体記憶装置は、電源電位が変動した場合やノイズが発生した場合等においても、常に正しいデータを読み出すことができる。
【0023】
図1において、参照符号RRは実際に使用するリアルビット線部を示し、また、D1およびD2はダミービット線部を示している。リアルビット線部RRは、グローバルビット線GBLZ, ローカルビット線LBLZ0,LBLZ1,メモリセルMC, および, センスアンプ部等を含み、また、ダミービット線部D1(D2)は、ダミーグローバルビット線DGBLZ,ダミーローカルビット線DLBLZ0,DLBLZ1,および, メモリセルMC等を含んで構成されている。ここで、リアルビット線部RRは、実際には、例えば、128本のグローバルビット線GBLZを含んで構成されている。
【0024】
さらに、図1において、参照符号 DBX,DBZはデータ信号線、TG0,TG1 はトランスファゲート、φX0, φX1はローカルビット線選択信号、CLはコラム選択信号、VR はプリチャージ用基準電圧(プリチャージ用基準電位)、そして、VR ' はセンス用基準電圧(センス用基準電位)を示している。ここで、各ワード線WLと各ローカルビット線LBLZ0,LBLZ1 との間には、それぞれメモリセルMCが設けられている。尚、ローカルビット線LBLZ0,LBLZ1 は、それぞれ一対設けられている。さらに、ローカルビット線LBLZ0 に対しては、例えば、n+1本のワード線WL(0-o〜0-n)が設けられ、また、ローカルビット線LBLZ1 に対しては、例えば、n+1本のワード線WL(1-o〜1-n)が設けらている。また、メモリセルMCの構成は、前述した図11に示すものと同様である。
【0025】
図1に示されるように、本発明の半導体記憶装置においては、実際にデータを格納するために使用するリアルビット線部RRと共に、センス用基準電位VR ' をリアルビット線部RRのセンスアンプ部(読出用増幅回路:差動増幅回路、カレントミラーアンプA)に供給するためのダミービット線部D1,D2が設けられている。このダミービット線部D1,D2におけるグローバルビット線DGBLZ の一端には、ゲートにビット線リセット信号φB が供給されたトランジスタTGRDが設けられ、また、該グローバルビット線DGBLZ の他端には、読出用増幅回路Aの一方の入力(基準電位入力)が接続されている。すなわち、読出用増幅回路Aの基準電位入力に印加されるセンス用基準電位VR ' は、ビット線プリチャージ制御信号(ビット線リセット信号)φB により制御されるトランジスタTGRDに応じたビット線プリチャージ用基準電位VR がダミービット線部D1,D2のグローバルビット線DGBLZ を介して供給されたものとなる。
【0026】
ここで、ダミービット線部D1,D2のトランジスタTGRDを制御するビット線プリチャージ制御信号φB は、リアルビット線部RRのトランジスタTGRDを制御する信号(φB )であるため、読出用増幅回路Aの基準電位入力に印加されるセンス用基準電位VR ' は、スタンバイ中はプリチャージ用基準電位VR にチャージアップされ、また、アクティブ中はフローティングとされることになる。従って、この時(アクティブ状態)、電源電圧が変動したとしても、その変動に関わらず、センス用基準電位VR ' を保持することができ、そのセンス用基準電位VR ' とリアルビット線部RRのグローバルビット線GBLZの電位とを読出用増幅回路Aで差動増幅することによりデータの読み出しを行うようになっている。
【0027】
さらに、センス用基準電位VR ' は、ダミービット線部D1,D2のグローバルビット線DGBLZ を介して供給されるため、例えば、アクティブ状態におけるノイズ等によりリアルビット線部RRのグローバルビット線GBLZの電位が変動するような場合でも、該変動に応じてセンス用基準電位VR ' も変動することになるため、データの読み出し処理を正しく行うことができる。
【0028】
図2は図1の半導体記憶装置の動作を説明するための各信号波形を示す図である。
図2に示されるように、まず、/RAS(ロウ・アドレス・ストローブ)信号が高レベル“H”から低レベル“L”に変化すると、ビット線リセット信号φB が高レベル“H"(高電位の電源電圧VccまたはVii)から低レベル“L"(低電位の電源電圧Vss)へ立ち下がり、ローカルビット線選択信号φx(φX0, φX1)が変化すると、実際にデータの読み書きを行うために使用するリアルビット線部RRにおいては、対応するローカルビット線LBLZ0,LBLZ1 が選択されてグローバルビット線GBLZに接続される。ここで、ダミービット線部D1,D2においては、ビット線リセット信号φB が高レベル“H”の時、トランジスタTGRDはスイッチ・オンとなり、グローバルビット線DGBLZ を介してプリチャージ用基準電位VR (VCC/2、または、VII/2)が読出用増幅回路Aの基準電位入力に印加されるが、ビット線リセット信号φB が低レベル“L”になると、トランジスタTGRDはスイッチ・オフして、グローバルビット線DGBLZ はフローティング状態となる。
【0029】
図2では、ビット線リセット信号φB が高レベル“H”から低レベル“L”へ立ち下がり、ローカルビット線選択信号φx(φX0, φX1)が変化するアクティブ時において、電源電圧(外部電源電圧VCCまたは内部電源電圧VII)が急激に上昇した場合(図2中、符号TT1参照)を示しているが、この時、プリチャージ用基準電位VR (VCC/2、または、VII/2)も該電源電圧の上昇に応じて変動する。しかしながら、読出用増幅回路Aの基準電位入力に印加されるセンス用基準電位VR ' は、ビット線リセット信号φB によりトランジスタTGRDがスイッチ・オフとされて、グローバルビット線DGBLZ がフローティングとなっているため、それまでの電圧を保持することができる。すなわち、本発明の半導体記憶装置によれば、リアルビット線部RRのグローバルビット線GBLZがフローティングになった直後に電源電圧(VCC,VII)が急激に変動しても、ダミービット線部のグローバルビット線DGBLZ を介して供給されるセンス用基準電位VR ’はリアルビット線部のグローバルビット線GBLZと同じカップリングを持つフローティングなノードであるため、該アルビット線部のグローバルビット線GBLZと同等な変動しか起らない。従って、読出用増幅回路Aでは、リアルビット線部RRにおけるグローバルビット線GBLZの電位とセンス用基準電位VR ' との電位差がセンスされるため、プリチャージ用基準電位VR の変動に関わらず、正しくデータの読み出しを行うことが可能となる。
【0030】
尚、アクティブ状態におけるノイズ等によりリアルビット線部RRのグローバルビット線GBLZの電位が変動した場合、その変動を打ち消すように、センス用基準電位VR ' も変化する様子は、後に図4を参照して説明される。
【0031】
【実施例】
以下、図面を参照して本発明に係る半導体記憶装置の実施例を説明する。
図3は本発明の半導体記憶装置の一実施例を示す回路図である。同図において、参照符号RRは実際に使用するリアルビット線部を示し、また、D1およびD2はダミービット線部を示している。また、リアルビット線部RRにおいて、参照符号GBLZはグローバルビット線、LBLZ0,LBLZ1 はローカルビット線、WLはワード線,DBX,DBZはデータ信号線、TG0,TG1 はトランスファゲート、そして、MCはメモリセルを示している。さらに、参照符号φX0, φX1はローカルビット線選択信号, CLはコラム選択信号, そして, VR はプリチャージ用基準電圧を示している。また、図3において、参照符号Aはカレントミラーアンプ(読出用増幅回路),A' はトライステートインバータ(再書込用増幅回路),φB はビット線リセット信号, φ1 はカレントミラーアンプの活性化信号,/φ2 は再書き込み用のインバータの活性化信号,CLRは読み出し用コラム選択信号, そして,CLWは書き込み用コラム選択信号を示している。
【0032】
ダミービット線部D1(D2)において、参照符号DGBLZ はグローバルビット線、DLBLZ0,DLBLZ1 はローカルビット線、WLはワード線,DBX,DBZはデータ信号線、TG0,TG1 はトランスファゲート、そして、VR ' はセンス用基準電圧を示している。ここで、カレントミラーアンプAは読み出し用の差動増幅器であり、また、トライステートインバータA’は再書き込み用の増幅器である。尚、図3から明らかなように、ダミービット線部D1(D2)には、カレントミラーアンプAおよびインバータA' 等の書込/読出回路は設けられていないが、その他の構成はリアルビット線部RRと同様とされている。また、リアルビット線部RRは、例えば、128本のグローバルビット線GBLZを含んで構成されている。
【0033】
ここで、図3に示す実施例では、リアルビット線部RRの両側にダミービット線部D1およびD2を設けるように構成されているが、図9を参照して後述するように、リアルビット線部RRの一方だけに設けてもよく、或いは、所定数のリアルビット線部RR(メモリアレイの所定数のサブアレイ)に対して設けるようにしてもよい。尚、ダミービット線部D1(D2)の構成を書込/読出回路(カレントミラーアンプA等)を除いてリアルビット線部RRと同様としたのは、ノイズ等の影響によるリアルビット線部RRのグローバルビット線GBLZの電位の変動を、ダミービット線部D1(D2)のグローバルビット線DGBLZ の電位の変化に反映させるためである。
【0034】
各ワード線WLと各ローカルビット線LBLZ0,LBLZ1 との間には、それぞれメモリセルMCが設けられ、また、ローカルビット線LBLZ0,LBLZ1 は、それぞれ一対設けられている。さらに、ローカルビット線LBLZ0 に対しては、例えば、n+1本のワード線WL(0-o〜0-n)が設けられ、また、ローカルビット線LBLZ1 に対しては、例えば、n+1本のワード線WL(1-o〜1-n)が設けらている。
【0035】
図3に示されるように、本実施例の半導体記憶装置においては、図13の半導体記憶装置と同様に、ローカルビット線LBLZ0,LBLZ1 とグローバルビット線GBLZの接続点となるトランスファゲートTG0,TG1 をローカルビット線LBLZ0,LBLZ1 の中央に設けるようになっている。すなわち、各トランスファゲートTG0,TG1 と各ローカルビット線LBLZ0,LBLZ1 の端部のメモリセルMCとの長さを図10に示す関連技術の半導体記憶装置におけるものの約半分とし、ビット線の抵抗を低減するようになっている。
【0036】
さらに、図10と図3との比較から明らかなように、本実施例の半導体記憶装置においては、図10の関連技術における相補の(2本の)グローバルビット線GBLX,GBLZ にそれぞれ接続していた2対のローカルビット線LBL0X,LBL0Z;LBL1X,LBL1Z(LBLZ0,LBLZ1)を、図13の半導体記憶装置と同様に、単一の(1方の)グローバルビット線GBLZにのみ接続し、他方のグローバルビット線GBLXを除去するようになっている。そして、本実施例の半導体記憶装置は、カレントミラーアンプAにより、リアルビット線部RRにおけるグローバルビット線GBLZの電位をセンス用基準電位VR ' との間で差動増幅することにより、グローバルビット線の数を低減(半減)すると共に、ビット線の充放電電流を削減してセンスアンプの増幅時間を短縮するようになっている。ここで、リアルビット線部RRのグローバルビット線GBLZの両端には、ゲートにビット線リセット信号φB が供給されたリセット用トランジスタTGR およびトランジスタ33が設けられ、該ビット線リセット信号φB (φB が高レベル“H”のとき)によりグローバルビット線GBLZのレベルをプリチャージ用基準電圧VR とするようになっている。尚、後述するカレントミラーアンプAの出力信号線(GBLX)も、ゲートにビット線リセット信号φB が供給されたリセット用のトランジスタ31により基準電圧(プリチャージ用基準電圧)VR にリセットされるようになっている。
【0037】
図3に示されるように、カレントミラーアンプ(読出用増幅回路)Aは、Pチャネル型MOSトランジスタ11,12 およびNチャネル型MOSトランジスタ13,14,15,16 で構成され、リアルビット線部RRのグローバルビット線GBLZはトランジスタ13のゲートに接続されている。また、ダミービット線部D1(D2)のグローバルビット線DGBLZ(センス用基準電位VR ')は、トランジスタ14のゲート(基準電位入力)に印加されるようになっており、これにより、カレントミラーアンプAにおいて、リアルビット線部RRのグローバルビット線GBLZの電位がセンス用基準電位VR ' と比較されてデータの読み出しが行われることになる。
【0038】
また、トライステート型のインバータ(再書込用増幅回路)A' は、Pチャネル型MOSトランジスタ21,22 およびNチャネル型MOSトランジスタ23,24 で構成され、グローバルビット線GBLZはトランジスタ22と23の接続個所に接続され、また、カレントミラーアンプAの出力信号(GBLX)はトランジスタ22および23のゲートに供給されている。また、トランジスタ21および24のソースには、それぞれPチャネルドライブ信号PSA およびNチャネルドライブ信号NSA が供給されている。ここで、トランジスタ24のゲートにはノアゲート41の出力が供給され、また、トランジスタ21のゲートにはインバータ42を介してノアゲート41の出力が供給されている。尚、ノアゲート41およびインバータ42で構成される制御回路Bは、例えば、コラムデコーダ単位に設ければよく、複数のセンスアンプで共用することができる。また、ノアゲート41の入力には、再書き込み用インバータの活性化信号 /φ2,および, 書き込み用コラム選択信号CLW が供給され、該信号 /φ2,CLW によりインバータA' の動作を制御するようになっている。
【0039】
すなわち、上述したように、リアルビット線部RRのグローバルビット線GBLZの電位は、カレントミラーアンプAにより、ダミービット線部D1(D2)のグローバルビット線DGBLZ を介して供給されるセンス用基準電位VR ' との間で差動増幅される。また、カレントミラーアンプAの出力(GBLX)は増幅器A' を介してリアルビット線部RRのグローバルビット線GBLZと共にカレントミラーアンプAの入力端子に供給され、これにより、相補のグローバルビット線GBLX,GBLZ に対応する信号線が構成され、該信号線GBLX,GBLZ の電位はトランスファゲート32,34(TGDX,TGDZ)を介してデータ信号線DBWX,DBRX(DBX)およびDBWZ(DBZ) に伝えられて外部へ出力されるようになっている。ここで、トランスファゲート32は、ゲートに読み出し用コラム選択信号CLR が供給されたトランジスタ321 およびゲートに書き込み用コラム選択信号CLW が供給されたトランジスタ322 で構成され、読み出しおよび書き込み時に選択されるようになっており、また、トランスファゲート33は、ゲートに書き込み用コラム選択信号CLW が供給されたトランジスタで構成され、書き込み時に選択されるようになっている。尚、参照符号DBWX,DBWZ は書き込み用のデータ信号線, DBRXは読み出し用のデータ信号線を示し、データ信号線DBX は書き込みおよび読み出し両方のデータ信号線DBWX,DBRX として使用される。
図4は図3の半導体記憶装置におけるデータ”1”の読み出し動作を説明するための各信号波形を示す図である。
【0040】
図4に示されるように、まず、読み出し動作が開始されると、/RAS(ロウ・アドレス・ストローブ)信号が高レベル“H”から低レベル“L”に変化し、ビット線リセット信号φB が高レベル“H"(高電位の電源電圧VccまたはVii)から低レベル“L"(低電位の電源電圧Vss)へ立ち下がり、グローバルビット線GBLZおよびカレントミラーアンプAの出力信号線(GBLX)のレベルがプリチャージ用基準電圧VR から解放される。
【0041】
ここで、ダミービット線部D1,D2において、ビット線リセット信号φB が高レベル“H”の時、トランジスタTGRDはスイッチ・オンとなり、グローバルビット線DGBLZ を介してプリチャージ用基準電位VR (VCC/2、または、VII/2)が読出用増幅回路Aの基準電位入力に印加されるが、ビット線リセット信号φB が低レベル“L”になると、トランジスタTGRDはスイッチ・オフして、グローバルビット線DGBLZ はフローティング状態となる。
【0042】
また、実際にデータの読み書きを行うために使用するリアルビット線部RRにおいて、ローカルビット線選択信号φx(φX0, φX1)が変化すると、対応するローカルビット線LBLZ0,LBLZ1 が選択されてグローバルビット線GBLZに接続される。具体的に、一方のローカルビット線選択信号φX0の電位がVcc(または、Vii)からVcc+α(または、Vii+α)に変化する(セレクト状態)と、該信号φX0がゲートに供給されたトランスファゲートTG0(2つ)がスイッチオンとなってローカルビット線LBLZ0(2本)とグローバルビット線GBLZが接続され、また、他方のローカルビット線選択信号φX1の電位がVcc(または、Vii)からVssに変化する(アンセレクト状態)と、該信号φX1がゲートに供給されたトランスファゲートTG1(2つ)がスイッチオフとなりローカルビット線LBLZ0(2本)とグローバルビット線GBLZとは切断される。すなわち、一方の(或いは、1つの)ローカルビット線対LBLZ0 がグローバルビット線GBLZに接続される。
【0043】
この時、ダミービット線部D1,D2においては、ビット線リセット信号φB が高レベル“H”の時、トランジスタTGRDはスイッチ・オンとなり、グローバルビット線DGBLZ を介してプリチャージ用基準電位VR (VCC/2、または、VII/2)が読出用増幅回路Aの基準電位入力に印加されるが、ビット線リセット信号φB が低レベル“L”になると、トランジスタTGRDはスイッチ・オフして、グローバルビット線DGBLZ はフローティング状態となる。
【0044】
次いで、リアルビット線部RRにおいて、所定のワード線WL(アドレス信号に対応して選択される任意の1本のワード線)が選択され、また、カレントミラーアンプの活性化信号φ1 が高レベル“H" になると、カレントミラーアンプAが活性化され、さらに、読み出し用コラム選択信号CLR が高レベル“H" になると、トランジスタ(トランスファゲート)321がスイッチ・オンとなって、カレントミラーアンプAの出力信号線GBLXがデータ信号線DBX(DBRX) に接続される。これにより、上記選択された所定のワード線WLに接続されたメモリセルMCの内容がローカルビット線LBLZ0 を介してグローバルビット線GBLZに現出する。ここで、本実施例では、読み出し用コラム選択信号CLR を、読み出し信号の増幅前に高レベル“H" とし、カレントミラーアンプAの出力線GBLXをデータ信号線DBX(DBRX) に接続しておくことができ、読み出し動作をより一層高速化することができる。
【0045】
このとき、ダミービット線部D1,D2においても、リアルビット線部RRと同様に、ローカルビット線選択信号φx(φX0, φX1)が変化すると、対応するローカルビット線DLBLZ0,DLBLZ1 が選択されてグローバルビット線DGBLZ に接続され、さらに、選択された所定のワード線WLには所定の電位(高レベル“H")が印加される。尚、ダミービット線部D1,D2におけるメモリセルMCにはデータの書き込みは行われておらず、所定のワード線WLが選択されても、グローバルビット線DGBLZ の電位(センス用基準電位VR ')が変化することはない。
【0046】
図4では、ビット線リセット信号φB が高レベル“H”から低レベル“L”へ立ち下がり、ローカルビット線選択信号φx(φX0, φX1)が変化するアクティブ時において、ノイズ等によりリアルビット線部RRのグローバルビット線GBLZの電位が変動した場合を示している(図4中、符号TT2参照)。このように、リアルビット線部RRのグローバルビット線GBLZの電位が変動すると、該リアルビット線部RRと同様に構成したダミービット線部D1(D2)のグローバルビット線DGBLZ を介してカレントミラーアンプAの一方の入力(基準電位入力)に印加されるセンス用基準電位VR ' も同様に変動する(図4中、符号TT3参照)。従って、リアルビット線部RRのグローバルビット線GBLZの電位とセンス用基準電位VR ' との間の電位差は、グローバルビット線GBLZの電位が変動しない時とほぼ同じ電圧となる(図4中、符号VV3参照)。すなわち、例えば、ワード線WLの電位がVSSからVCC+α(または、VII+α)へ上昇した場合やローカルビット線セレクト信号φxのVCCからVCC+α(または、VIIからVII+α)へ上昇した場合、或いは、非選択の場合におけるワード線WLのVSSへの変化等によるカップリングノイズに対しても、ダミービット線部のグローバルビット線DGBLZ を介して供給されるセンス用基準電位VR ' は、リアルビット線部RRのグローバルビット線GBLZの電位の変動と同様の影響を受けるため、両者の変動巾はほぼ一致することになる。従って、アクティブ状態におけるノイズ等によりリアルビット線部RRのグローバルビット線GBLZの電位が変動した場合でも、その変動に対応してセンス用基準電位VR ' も変化するため、カレントミラーアンプAはデータ読み出しを正しく行うことができる。
【0047】
このとき、本実施例の半導体記憶装置では、トランスファゲートTG0(TG1)がローカルビット線LBLZ0(LBLZ1)の中央付近に設けられているため、選択されたメモリセルMCによる電位の変化を短時間の内にビット線へ伝えることができる。すなわち、例えば、選択されたメモリセルMCがトランスファゲートTG0 から最も遠い場合でも、その距離はローカルビット線LBLZ0 の半分以下になるため、ビット線(ローカルビット線LBLZ0)による抵抗が低減され、選択されたメモリセルMCによるローカルビット線LBLZ0 の電位の変化が短時間で(高速に)グローバルビット線GBLZへ伝えられることになる。このことは、図4に示されるビット線の電位の変化時間Tが、前述した図12に示す変化時間tよりも短いこと(約半分)により示される。
【0048】
さらに、図4に示されるように、再書き込み用インバータの活性化信号 /φ2 が低レベル“L" になり、ノアゲート41に入力される書き込み用コラム選択信号CLW が低レベル“L" であるため、ノアゲート41の出力は高レベル“H”となりトライステートインバータ(再書込用増幅器)A' が活性化される。
すなわち、リアルビット線部RRのグローバルビット線GBLZの電位の変化(図4では、高電位側への変化)は、カレントミラーアンプAに供給されたセンス用基準電圧VR ' との間で差動増幅され、該カレントミラーアンプAの出力信号(GBLX) の電位がインバータA' におけるトランジスタ22,23 のゲートに印加され、反転増幅されてグローバルビット線GBLZに出力される。また、トランジスタ21および24のソースに供給されるPチャネルおよびNチャネルドライブ信号PSA,NSA は、スタンバイ時のプリチャージ用基準電圧VR のレベルから、活性化信号φ2 が変化する(活性化される)前に、電圧Vcc(または、Vii)およびVssのレベルへチャージアップおよびディスチャージされる。これにより、グローバルビット線GBLZとカレントミラーアンプAの出力信号(GBLX) との電位差が広げられることになる。そして、カレントミラーアンプAの出力信号(GBLX) は、トランジスタ321 を介してデータ信号線DBRX(DBX) に伝えられて外部へ出力されるようになっている。尚、グローバルビット線GBLZの電位は、トランスファゲート(トランジスタ)34がオフ状態なので、データ信号線DBZ に伝えられないようになっている。
【0049】
そして、データの読み出し処理が終了すると、/RAS信号が低レベル“L”から高レベル“H”に変化し、ワード線WLのレベルが低レベル“L”となり、また、カレントミラーアンプの活性化信号φ1 が高レベル“H”から低レベル“L" になってカレントミラーアンプAが不活性とされ、ビット線リセット信号φB も低レベル“L”から高レベル“H”へ戻ってグローバルビット線GBLZおよび信号線GBLXのレベルを基準電圧VR とする。さらに、ローカルビット線選択信号φx(φX0, φX1)の電位もVcc+α(または、Vii+α:セレクト状態)からVcc(または、Vii)、或いは、Vss(アンセレクト状態)からVcc(または、Vii)となり、ローカルビット線LBLZ0,LBLZ1 とグローバルビット線GBLZとの接続が初期状態に戻される。
【0050】
ここで、本実施例では、例えば、読み出し時において、グローバルビット線GBLZが読み出し配線(データ信号線)DBRX(DBX)に直接接続されていないため、読み出し用コラム選択信号CLR を早い時期に活性化することができる。さらに、ワード線WLが活性化されると、図10に示す関連技術の半導体記憶装置の約半分の時定数でグローバルビット線GBLZに電位が供給され基準電圧VR との間に差電圧がつく。すると、カレントミラーアンプAは、ワード線WLとほぼ同時にカレントミラーアンプの活性化信号φ1 が活性化されているため、直ちに差動増幅を行って出力信号GBLXを32(321) を介してデータ信号線DBRX(DBX) ににセル情報を送り出し、高速なアクセスが可能となる。ここで、出力信号GBLXの増幅は、容量が小さいため高速に行なうことができ、再書き込み用インバータA' の活性化信号 /φ2 が出力される時点では、既に増幅が終了しているため、グローバルビット線GBLZへの再書き込みも高速で行なわれる。しかも、インバータA' における貫通電流はほとんど発生しないため、消費電流を十分に削減することが可能となる。具体的に、ビット線の充放電電流は、通常の場合、図10に示す関連技術の半導体記憶装置の約半分になる。さらに、グローバルビット線GBLZのピッチを図10の半導体記憶装置の約2倍に緩めることが可能なため、グローバルビット線の線間容量や相互干渉を低減することもできる。これらの効果は、読み出し時だけでなく、書き込み時においても同様に発揮される。
【0051】
図5は本発明の半導体記憶装置の他の実施例を示す回路図である。
図5に示す実施例では、ダミービット線部D1' をリアルビット線部RRの一方にだけ設けるようにしたものであり、また、該ダミービット線部D1' ではメモリセルMCを省略するように構成されている。このように、メモリセルMCを省略したダミービット線部D1' をリアルビット線部RRの一方にだけ設けた場合でも、リアルビット線部RRにおけるグローバルビット線GBLZの電位変動を、センス用基準電位VR '(ダミービット線部D1' のグローバルビット線DGBLZ を介してカレントミラーアンプAの基準電位入力に印加されるセンス用基準電圧)に反映させることができる。しかしながら、ローカルビット線選択信号φx(φX0, φX1)により制御されるトランスファゲートTG0 およびTG1 は、ダミービット線部D1' に設ける必要がある。尚、図5に示す半導体記憶装置の動作は、図4を参照して説明したものと同様であるので、その説明は省略する。
【0052】
上述したように、本発明に係る半導体記憶装置の各実施例によれば、ダミービット線部D1,D2(D1' )のグローバルビット線DGBLZ は、スタンバイ時にリアルビット線部RRのグローバルビット線GBLZと同じプリチャージ用基準電位VR にチャージアップされる。その後、ビット線リセット信号φB によりリアルビット線部RRのグローバルビット線GBLZがプリチャージ電位VR から切り離されると同時に、ダミービット線もプリチャージ電位VR から切り離される。これによって、ビット線がプリチャージ電位VR から切り離されてから、電源の急激な変化が生じてプリチャージ電位VR が変動した場合でも、リアルビット線部のグローバルビット線GBLZとダミービット線部のグローバルビット線DGBLZ とは共にフローティングとなっているため、カップリングによる変動が生じても、該グローバルビット線GBLZ, DGBLZ 間に電位差は生じない。また、同様の理由により、ビット線(グローバルビット線GBLZ, DGBLZ )がワード線WLやローカルビット線選択信号の立ち上り、立ち下がりによるカップリングノイズを受けて変動する際にも、ダミービット線部のグローバルビット線DGBLZ はリアルビット線部のグローバルビット線GBLZと同じ影響を受けるため、該グローバルビット線GBLZ, DGBLZ 間に電位差は生じない。その結果、電源電位が変動した場合やノイズが発生した場合等においても、常に正しいデータを読み出すことが可能となる。
【0053】
上述した各実施例では、センス用基準電位VR ’がメモリアレイにおけるメモリブロック内、或いは、サブアレイ内を配線される際の配線容量が考慮されておらず、リアルビット線部のグローバルビット線GBLZの電位およびセンス用基準電位VR ’の変動には若干の差が有ると考えられる。そこで、図3(図1)に示す実施例では、ダミービット線部D1,D2をリアルビット線部RRの両端の2個所に設け、サブアレイ内等の配線容量を補償するようになっている。しかし、図5に示す実施例のように、ダミービット線部D1’をリアルビット線部RRの一方に設け、メモリセルMCを省略した場合でも、実際の使用に当たっては殆ど問題となることはない。尚、メモリアレイの面積の増加を招くことにはなるが、メモリアレイにおける対称性を保つために、上記のセンス用基準電圧VR ’を発生するためのダミーの配線をメモリアレイのサブアレイ内に設置することもできる。
【0054】
図6は本発明の半導体記憶装置のさらに他の実施例を示す回路図であり、図7は図6の半導体記憶装置におけるデータ”1”の読み出し動作を説明するための各信号波形を示す図である。
図6に示す半導体記憶装置の実施例は、前述した図3(図5)に示す半導体記憶装置とは読出用増幅回路(A)および再書込用増幅回路(A')の構成が異なっている。図6において、参照符号17は、ゲートに活性化信号φ1 が供給されたNチャネル型MOSトランジスタ, 20はインバータ201 および202 により構成されたラッチ回路, そして, 25はトランスファゲートを示している。
【0055】
図6に示されるように、読出用増幅回路(カレントミラーアンプ)Aは、Pチャネル型MOSトランジスタ11,12 およびNチャネル型MOSトランジスタ13,14,17で構成され、リアルビット線部RRのグローバルビット線GBLZはトランジスタ13のゲートに接続されている。また、ダミービット線部D1(D2)のグローバルビット線DGBLZ(センス用基準電位VR ')は、トランジスタ14のゲート(基準電位入力)に印加されるようになっており、これにより、カレントミラーアンプAにおいて、リアルビット線部RRのグローバルビット線GBLZの電位がセンス用基準電位VR ' と比較されてデータの読み出しが行われることになる。
【0056】
ここで、図7に示されるように、カレントミラーアンプA用の活性化信号φ1 は、図4における活性化信号φ1 よりも短い期間だけ高レベル”H”となっている。これは、本実施例のカレントミラーアンプAでは、活性化信号φ1 が高レベル”H”となっている間中、トランジスタ17を介して貫通電流が流れるので、該貫通電流による消費電力を最小限に抑えるためである。
【0057】
また、再書込用増幅回路A’は、ラッチ回路20およびトランスファゲート25を備えて構成されている。ラッチ回路20は、逆接続された2つのインバータ201 および202 で構成され、該ラッチ回路20の入力はグローバルビット線GBLXに接続され、また、該ラッチ回路20の出力はトランスファゲート25を介してグローバルビット線GBLXに接続されている。トランスファゲート25は、活性化信号 /φ2 がゲートに供給されたPチャネル型MOSトランジスタ251 および活性化信号φ2 がゲートに供給されたNチャネル型MOSトランジスタ252 を備えて構成されている。
【0058】
この図6に示す実施例においても、カレントミラーアンプAは、リアルビット線部RRにおけるグローバルビット線GBLZの電位をセンス用基準電位VR ' との間で差動増幅するようになっている。なお、図7に示すデータ”1”の読み出し動作の各信号波形は、前述した図4の信号波形と同様であり、その説明は省略する。また、本実施例においても、再書込用増幅回路A’を図3に示すようなトライステートインバータとして構成してもよいのはもちろんである。
【0059】
図8は図6の半導体記憶装置の変形例を示す回路図である。この図8に示す変形例は、図6に示す半導体記憶装置におけるものと同様の読出用増幅回路Aおよび再書込用増幅回路A' を備えているが、制御回路B等の構成が異なっている。すなわち、図8に示す半導体記憶装置では、グローバルビット線GBLXは、Nチャネル型MOSトランジスタ320 を介してデータ信号線DBX に接続され、図3の半導体記憶装置におけるトランジスタ34,33 を取り除くように構成されている。さらに、制御回路Bにおいても、書き込み用コラム選択信号CLW との論理を取る必要がないため、ノアゲート41を設けることなく、インバータ40により活性化信号 /φ22 を生成してトランスファゲートのトランジスタ251,252 を制御するようになっている。
【0060】
ここで、図3の半導体記憶装置におけるデータ信号線DBZ に接続されたトランジスタ34を取り除くことができるのは、データ信号線DBX に読み出されるデータにより十分な読み出し動作が可能であると共に、ラッチ回路20およびトランスファゲート25を有する再書込用増幅回路A' によるデータの再書き込みが十分に行えるからである。
【0061】
図9は本発明の半導体記憶装置の全体的な構成を概略的に示す図である。図9(a) 〜図9(c) において、参照符号6はメモリアレイ、60,61,…はメモリブロック、そして、600,601,…はサブアレイを示している。尚、各サブアレイ(600) は、例えば、128本のグローバルビット線(リアルビット線部のグローバルビット線GBLZ) を備えて構成されている。また、図9(a) 〜図9(c) において、参照符号600A,600B, 601A,601B, …; 600C, 601C, …; および; 60A,60B, 61A, 61B はそれぞれダミービット線部(D1,D2)を示している。
【0062】
図9(a) に示す半導体記憶装置の実施例では、ダミービット線部600A,600B, 601A,601B, …は、メモリブロック60(61)を構成する各サブアレイ600,601,…に対して両側に設けられるようになっている。すなわち、サブアレイ600 の両側にはダミービット線部600Aおよび600Bが設けられ、また、サブアレイ601 の両側にはダミービット線部601Aおよび601Bが設けられるようになっている。
【0063】
図9(b) に示す半導体記憶装置の実施例では、ダミービット線部600C, 601C, …は、メモリブロック60(61)を構成する各サブアレイ600,601,…に対して一方側に設けられるようになっている。すなわち、サブアレイ600 の一方側にはダミービット線部600Cが設けられ、また、サブアレイ601 の一方側にはダミービット線部601Cが設けられるようになっている。
【0064】
図9(c) に示す半導体記憶装置の実施例では、ダミービット線部60A,60B, 61A,61Bは、メモリブロック60,61 に対して両側に設けられるようになっている。すなわち、メモリブロック60の両側にはダミービット線部60A および60B が設けられ、また、メモリブロック61の両側にはダミービット線部61A および61B が設けられるようになっている。
【0065】
上述した図9(a) 〜図9(c) に示す各実施例は、ダミービット線部600A,600B, 601A,601B, …; 600C, 601C, …; および; 60A,60B, 61A, 61B が、メモリブロック内等におけるビット線(リアルビット線部のグローバルビット線)の配線容量を考慮して、該リアルビット線部のグローバルビット線GBLZに加わる変動に対応する影響がダミービット線部のグローバルビット線DGBLZ(センス用基準電圧VR ')に加わるように適切な構成のものを選択することができる。ここで、ダミービット線部600A,600B, 601A,601B, …; 600C, 601C, …; および; 60A,60B, 61A, 61B が設ける位置は、ワード線の裏打ち部(ポリシリコン等のワード線をアルミニウム配線と接触させる個所)やサブワードデコーダ部とされており、これにより、ダミービット線部のための特別な領域を設ける必要がない。
【0066】
上述したように、本発明の半導体記憶装置の各実施例によれば、階層化ビット線構造を利用したシングルビット線方式において、電源の急激な変動や各種信号の出力により発生するノイズによって基準電位とビット線に生じる読み出されるべき電位の差の減少をメモリセルアレイ面積の増加を行なわずに実現することができる。
【0067】
【発明の効果】
以上、詳述したように、本発明の半導体記憶装置によれば、センス用基準電位をダミービット線部を介して供給し、該ダミーのビット線をスタンバイ中はプリチャージ用基準電位にチャージアップし、且つ、アクティブ中はフローティングとすることにより、電源電位が変動した場合やノイズが発生した場合等においても、常に正しいデータを読み出すことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る半導体記憶装置の原理構成を示す回路図である。
【図2】図1の半導体記憶装置の動作を説明するための各信号波形を示す図である。
【図3】本発明の半導体記憶装置の一実施例を示す回路図である。
【図4】図3の半導体記憶装置におけるデータ”1”の読み出し動作を説明するための各信号波形を示す図である。
【図5】本発明の半導体記憶装置の他の実施例を示す回路図である。
【図6】本発明の半導体記憶装置のさらに他の実施例を示す回路図である。
【図7】図6の半導体記憶装置におけるデータ”1”の読み出し動作を説明するための各信号波形を示す図である。
【図8】図6の半導体記憶装置の変形例を示す回路図である。
【図9】本発明の半導体記憶装置の全体的な構成を概略的に示す図である。
【図10】本発明に対応する関連技術としての半導体記憶装置の一例を示す回路図である。
【図11】半導体記憶装置におけるメモリセルの一例を示す図である。
【図12】図10の半導体記憶装置の動作を説明するための各信号波形を示す図である。
【図13】本発明に対応する関連技術としての半導体記憶装置の他の例を示す回路図である。
【図14】図13の半導体記憶装置におけるデータ”1”の読み出し動作を説明するための各信号波形を示す図である。
【符号の説明】
6…メモリアレイ
60,61 …メモリブロック
600〜617…サブアレイ
600A,600B〜617A,617B;600C〜617C;60A,60B,61A,61B…ダミービット線部
A…カレントミラーアンプ(読出用増幅回路)
A' …トライステートインバータ(再書込用増幅回路)
B…制御回路
S…センスアンプ
RR…リアルビット線部
D1,D2…ダミービット線部
CLR …読み出し用コラム選択信号
CLW …書き込み用コラム選択信号
DBX,DBZ …データ信号線
GBLZ,(GBLX) …リアルビット線部のグローバルビット線
LBLZ0,LBLZ1 …リアルビット線部のローカルビット線
DGBLZ …ダミービット線部のグローバルビット線
DLBLZ0,DLBLZ1 …ダミービット線部のローカルビット線
MC…メモリセル
TG0,TG1 …トランスファゲート
R …プリチャージ用基準電圧
R ' …センス用基準電圧
φ1 …カレントミラーアンプの活性化信号
2 …再書き込み用インバータの活性化信号
φB …ビット線リセット信号
φX0, φX1…ローカルビット線選択信号
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a semiconductor memory device, and more particularly to a hierarchical bit line type semiconductor memory device.
In recent years, with the advancement of semiconductor technology, semiconductor memory devices have also been highly integrated and increased in capacity, and at the same time, there has been a demand for higher speed and lower power consumption. Therefore, it is desired to provide a semiconductor memory device capable of shortening the amplification time and power consumption by the sense amplifier in the memory cell array portion.
[0002]
[Prior art]
In recent years, semiconductor memory devices (for example, DRAM: Dynamic Random Access Memory) are being increased in capacity to 64 Mbits or 256 Mbits. As processing data becomes larger and peripheral devices become faster, there is an increasing demand for higher operating speeds for semiconductor memory devices. Further, not only when the semiconductor memory device is used in a battery-driven notebook personal computer or portable device, it is also important to reduce the power consumption of the semiconductor memory device.
[0003]
In order to satisfy such requirements, a hierarchical bit line type DRAM (semiconductor memory device) has been proposed. This hierarchical bit line method uses a multilayer metal wiring to divide the bit line into a global bit line and a local bit line made of polysilicon or polycide, and a transfer gate between the global bit line and the local bit line. Is to be provided. In the hierarchical bit line system, only the transfer gate in the memory cell array in which the accessed word line exists is opened (switched on) so that the bit line can be reduced in capacity and time constant. It has become.
[0004]
FIG. 10 is a circuit diagram showing an example of a semiconductor memory device as a related technique corresponding to the present invention. In the figure, reference numerals GBLX and GBLZ are global bit lines, LBL0X and LBL0Z; LBL1X and LBL1Z are local bit lines, WL is a word line, DBX and DBZ are data signal lines, TG0 and TG1 are transfer gates, and SA is a sense amplifier. MC denotes a memory cell. Reference symbol φX0, φX1Is a local bit line selection signal, CL is a column selection signal, TGRX, TGRZ, TGR0, TGR1 are reset transfer gates, and VRIndicates a reference voltage (fixed reference voltage). Here, a memory cell MC is provided between each word line WL and each local bit line LBL0X, LBL0Z, LBL1X, LBL1Z. For example, n + 1 word lines WL (0-o to 0-n) are provided for the local bit line pair LBL0X, LBL0Z, and for the local bit line pair LBL1X, LBL1Z, for example, , N + 1 word lines WL (1-o to 1-n) are provided.
[0005]
As shown in FIG. 10, in the related-art semiconductor memory device, transfer gates TG0 and TG1 serving as connection points between the local bit lines LBL0X, LBL0Z, LBL1X and LBL1Z and the global bit lines GBLX and GBLZ are respectively connected to the local bit lines. It is provided at one end of LBL0X, LBL0Z, LBL1X, LBL1Z. In the related-art semiconductor memory device shown in FIG. 10, the global bit lines are configured as two complementary signal lines GBLX and GBLZ.
[0006]
FIG. 11 shows an example of the memory cell MC in the semiconductor memory device. As shown in the figure, the memory cell MC includes a gate transistor Q and a capacitor C. The drain of the transistor Q is connected to a local bit line LBL (LBL0X, LBL0Z, LBL1X, LBL1Z), and the gate is a word line. The source is connected to the power source Vp through the capacitor C.
[0007]
As described above, in the related-art semiconductor memory device shown in FIG. 10, the transfer gates TG0 and TG1 for controlling the connection to the global bit lines GBLX and GBLZ are provided at one end of each of the local bit lines LBL0X, LBL0Z, LBL1X and LBL1Z. The global bit lines are configured as two complementary signal lines GBLX and GBLZ.
FIG. 12 is a diagram showing signal waveforms for explaining the operation of the semiconductor memory device of FIG.
[0008]
As shown in FIG. 12, first, when the / RAS (row address strobe) signal changes from the high level “H” to the low level “L”, the bit line reset signal φBFalls from the high level “H” (high potential power supply voltage Vcc or Vii) to the low level “L” (low potential power supply voltage Vss), and the local bit line selection signal φx (φX0, φX1) Changes, the corresponding local bit lines LBL0X, LBL0Z are selected and connected to the global bit lines GBLX, GBLZ. Here, the local bit line selection signal φX0Becomes Vcc + α (or Vii + α), and the local bit lines LBL0X, LBL0Z are selected (selected), and the local bit line selection signal φX1Assume that the low level becomes “L” and the local bit lines LBL1X and LBL1Z are not selected (unselected).
[0009]
Next, when a predetermined word line WL is selected, the contents of the memory cells MC connected to the word line WL appear on the global bit lines GBLX and GBLZ via the local bit lines LBL0X and LBL0Z. At this time, in the related-art semiconductor memory device, since the transfer gate TG0 is provided at one end of the local bit lines LBL0X and LBL0Z, the wiring resistance and the signal transmission time constant of the bit lines (LBL0X and LBL0Z) increase. The read time (t) will also increase. That is, in order to shorten the time (t) until a sufficient difference voltage is generated in the bit lines LBL0X, LBL0Z (GBLX, GBLZ), for example, the length of the local bit lines is reduced to reduce the number of local bit lines. And the number of transfer gates and a signal line for controlling the transfer gates (signal φX) Need to be increased.
[0010]
Further, in related-art semiconductor memory devices, it is usually necessary to provide two complementary global bit lines GBLX and GBLZ formed by metal wiring (for example, aluminum wiring). The pitch cannot be shortened, and the degree of integration is also reduced.
In FIG. 12, for example, when the data reading process is completed, the / RAS signal changes from the low level “L” to the high level “H”, the level of the word line WL becomes the low level “L”, Bit line reset signal φBReturn from the low level “L” to the high level “H” and change the level of the global bit lines GBLX and GBLZ to the reference voltage (reference potential) VRAnd Then, the local bit line selection signal φx (φX0) Also changes from Vcc + α (or Vii + α) to Vcc (or Vii), and the connection between the local bit lines LBL0X and LBL0Z and the global bit lines GBLX and GBLZ returns to the initial state.
[0011]
In view of the problems of the semiconductor memory device (hierarchical bit line type semiconductor memory device) described above, the present inventor has further increased the speed and power consumption without increasing the number of local bit lines. A semiconductor memory device that can be used has been proposed as Japanese Patent Application No. 6-293050.
FIG. 13 is a circuit diagram showing another example of a semiconductor memory device as a related technique corresponding to the present invention proposed in Japanese Patent Application No. 6-293050.
[0012]
As shown in FIG. 13, the related-art semiconductor memory device proposed in Japanese Patent Application No. 6-293050 is a hierarchical bit line type semiconductor memory device having local bit lines LBLZ0 and LBLZ1 and global bit lines GBLZ and GBLX. The transfer gates TG0 and TG1 are provided near the center of the local bit lines LBLZ0 and LBLZ1. That is, the length of each transfer gate TG0, TG1 and the memory cell MC at the end of each local bit line LBLZ0, LBLZ1 is reduced, and the resistance of the bit line is reduced.
[0013]
Further, in the related-art semiconductor memory device shown in FIG. 13, the local bit lines LBLZ0 and LBLZ1 are connected to a single global bit line GBLZ, and the potential of the global bit line GBLZ is set to the reference potential V.RDifferential amplification between the two. That is, two pairs of local bit lines LBL0X, LBL0Z; LBL1X, LBL1Z (LBLZ0, LBLZ1) connected to the complementary (two) global bit lines GBLX, GBLZ in the semiconductor memory device shown in FIG. Only one (one) global bit line GBLZ is connected, and the other global bit line GBLX is removed. As a result, the number of global bit lines is reduced (halved), the charge / discharge current of the bit lines is reduced, and the amplification time of the sense amplifier is shortened.
[0014]
[Problems to be solved by the invention]
FIG. 14 is a diagram showing signal waveforms for explaining the read operation of data “1” in the semiconductor memory device of FIG.
As shown in FIG. 14, first, when the / RAS (row address strobe) signal changes from the high level “H” to the low level “L”, the bit line reset signal φB(Omitted in FIG. 14) falls from the high level “H” (high potential power supply voltage Vcc or Vii) to the low level “L” (low potential power supply voltage Vss), and the local bit line selection signal φx (φX0, φX1) Changes, the corresponding local bit lines LBLZ0 and LBLZ1 are selected and connected to the global bit line GBLZ.
[0015]
Next, when a predetermined word line WL is selected, the contents of the memory cell MC connected to the word line WL appear on the global bit line GBLZ via the local bit line LBLZ0. Here, in the related-art semiconductor memory device shown in FIG.RIs a fixed potential (for example, V that is an intermediate potential between the high-side amplitude and low-side amplitude of the bit line).CC/ 2 or internal power supply potential VIIIntermediate potential VII/ 2).
[0016]
By the way, when reading, the external power supply VCC(Or internal power supply potential VII) Changes rapidly, the reference potential V set to this intermediate potentialRWill also fluctuate. This reference potential VRCan also be caused by noise generated from the semiconductor memory device itself. For example, the bit line connected to the memory cell to be read is precharged (reference potential) V.RWhen this variation occurs immediately after being disconnected from the gate (see reference numeral TT1 in FIG. 14), the initial potential of the bit line to be read and the reference potential VRAs a result, and in the worst case, the potential of the bit line generated by the information of the cell to be read and the reference potential VRThe difference voltage that should occur between the two is reduced and correct information cannot be read out.
[0017]
Specifically, the reference potential VRIs exactly VCC/ 2 (VII/ 2) The potential of the global bit line GBLZ and the reference potential V generated in the case ofR(See reference sign VV1 in FIG. 14) is a reference potential VR(See symbol VV2 in FIG. 14), there is a risk that data “1” originally stored in the memory cell is read as reverse data “0”. This corresponds to rewriting the opposite data to the memory cell according to erroneous read data.
[0018]
The change in the potential of the global bit line GBLZ is caused by the reference voltage (reference potential) V supplied to the current mirror amplifier (readout differential amplifier) A.RAnd is differentially amplified between. Further, the output (GBLX) of the current mirror amplifier A is fed back to the input terminal of the current mirror amplifier A to which the global bit line GBLZ is connected via the inverter (rewriting amplifier) A ′, thereby the signal line ( The potential of the global bit line GBLX) becomes Vcc (or Vii: high level “H”), and the potential of the global bit line GBLZ changes to Vss (low level “L”). Further, when the column selection signal CL changes from the low level “L” (Vss) to the high level “H” (Vcc or Vii), the transfer gates TGDX and TGDZ are switched on to correspond to the signal lines (complementary global bit lines). ) The potentials of GBLX and GBLZ are transmitted to the data signal lines DBX and DBZ and output to the outside. When the data reading process is completed, the / RAS signal changes from the low level “L” to the high level “H”, the level of the word line WL becomes the low level “L”, and the bit line reset signal φBThe level of the signal lines (global bit lines) GBLX and GBLZ is returned to the reference voltage V from the low level “L” to the high level “H”.RAnd At this time, the local bit line selection signal φx (φX0, φX1) Also changes from Vcc + α (or Vii + α) to Vcc (or Vii), and the connection between the local bit lines LBLZ0 and LBLZ1 and the global bit line GBLZ returns to the initial state.
[0019]
As described above, the related-art semiconductor memory device shown in FIG. 13 can reduce the number of global bit lines and the charge / discharge current of the bit lines to shorten the amplification time of the sense amplifier. External power supply VCCAnd internal power supply potential VIIIn the worst case, the potential of the bit line and the reference potential V generated by the information of the memory cell to be read out due to fluctuations in the noise or noise generated from the semiconductor memory device itself.RThere is a risk that the difference voltage to be generated between the two and the like decreases, and correct information cannot be read out.
[0020]
In view of the problem of the above-described conventional semiconductor memory device, the present invention provides a power supply potential (VCCOr VIIIt is an object of the present invention to provide a semiconductor memory device that can always read out correct data even when there is a fluctuation in noise) or when noise occurs.
[0021]
[Means for Solving the Problems]
  FIG. 1 is a circuit diagram showing a principle configuration of a semiconductor memory device according to the present invention.
  According to the present invention,Both the real bit line part RR and the dummy bit line part D1 (D2)Local bit lines LBLZ0, LBLZ1 and global bit line GBLZConsist ofA hierarchical bit line type semiconductor memory device, wherein the local bit lines LBLZ0, LBLZ1 provided near the center of the local bit lines LBLZ0, LBLZ1 and transfer gates TG0, TG1 connecting the global bit line GBLZ, andOf the real bit line portion RRGlobal bit line GBLZPotentialAnd sense reference potential VR 'And the output signal GBLX of the read amplifier circuit A is inverted and a predetermined activation signal φ is inverted.2 Via a rewrite transfer gate controlled byOf the real bit line portion RRA rewrite amplifier circuit A ′ for supplying the global bit line GBLZ;Bit line precharge control signal φ B ByReference potential V for precharge during standbyR Charged up and floating while activeThe global of the dummy bit line portion D1A bit line DGBLZ, andMemory cell in the dummy bit line portion D1 MC Is configured so that no data is written to it,The dummy bit lineThe global bit line of part D1 DGBLZIs the reference potential for sensing VR A semiconductor memory device characterized by being supplied as' is provided.
[0022]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
  The semiconductor memory device of the present inventionBoth the real bit line part RR and the dummy bit line part D1 (D2)Local bit lines LBLZ0, LBLZ1 and global bit line GBLZConsist ofHierarchical bit line type semiconductor memory device, provided near the center of local bit lines LBLZ0, LBLZ1, transfer gates TG0, TG1, which connect local bit lines LBLZ0, LBLZ1 and global bit lines GBLZ,Real bit line part RRGlobal bit line GBLZPotentialAnd sense reference potential VR 'And amplifying the output signal GBLX of the read amplifier circuit A for differential amplification with respect to the2 Via a rewrite transfer gate controlled byReal bit line part RRAmplifying circuit A ′ for rewriting supplied to global bit line GBLZ, andBit line precharge control signal φ B Therefore, during standby, the precharge reference potential V R The dummy bit line portion D1 is charged globally and is floating when active.A bit line DGBLZ is provided. here,Memory cell in dummy bit line portion D1 MC Is configured so that data is not written to the global bit line of the dummy bit line D1. DGBLZ The reference potential for sensing V R ' To supply as.As a result, the semiconductor memory device of the present invention can always read correct data even when the power supply potential fluctuates or noise occurs.
[0023]
In FIG. 1, reference numeral RR indicates a real bit line portion that is actually used, and D1 and D2 indicate dummy bit line portions. The real bit line portion RR includes a global bit line GBLZ, local bit lines LBLZ0, LBLZ1, memory cells MC, and a sense amplifier portion. The dummy bit line portion D1 (D2) includes dummy global bit lines DGBLZ, It includes dummy local bit lines DLBLZ0, DLBLZ1, and memory cells MC. Here, the real bit line portion RR is actually configured to include, for example, 128 global bit lines GBLZ.
[0024]
Further, in FIG. 1, reference symbols DBX and DBZ are data signal lines, TG0 and TG1 are transfer gates, φX0, φX1Is the local bit line selection signal, CL is the column selection signal, VRIs the precharge reference voltage (precharge reference potential) and VR'Indicates a sense reference voltage (sense reference potential). Here, a memory cell MC is provided between each word line WL and each local bit line LBLZ0, LBLZ1. A pair of local bit lines LBLZ0 and LBLZ1 are provided. Further, for example, n + 1 word lines WL (0-o to 0-n) are provided for the local bit line LBLZ0, and for example, n + 1 word lines are provided for the local bit line LBLZ1. WL (1-o to 1-n) is provided. The configuration of the memory cell MC is the same as that shown in FIG.
[0025]
As shown in FIG. 1, in the semiconductor memory device of the present invention, the sense reference potential V is used together with the real bit line portion RR used for actually storing data.RDummy bit line portions D1 and D2 are provided for supplying 'to a sense amplifier portion (reading amplifier circuit: differential amplifier circuit, current mirror amplifier A) of the real bit line portion RR. One end of the global bit line DGBLZ in the dummy bit line portions D1 and D2 is connected to the bit line reset signal φ at the gate.BIs supplied, and one input (reference potential input) of the read amplifier circuit A is connected to the other end of the global bit line DGBLZ. That is, the sense reference potential V applied to the reference potential input of the read amplifier circuit AR'Is the bit line precharge control signal (bit line reset signal) φBBit line precharge reference potential V corresponding to transistor TGRD controlled byRIs supplied via the global bit line DGBLZ of the dummy bit line portions D1 and D2.
[0026]
Here, a bit line precharge control signal φ for controlling the transistor TGRD of the dummy bit line portions D1, D2BIs a signal (φ for controlling the transistor TGRD of the real bit line portion RR.B), The sense reference potential V applied to the reference potential input of the read amplifier circuit AR'Indicates the precharge reference potential V during standbyRThe battery is charged up and is floated while active. Therefore, even if the power supply voltage fluctuates at this time (active state), the sense reference potential VR'Can be held and its reference potential VRThe data is read by differentially amplifying 'and the potential of the global bit line GBLZ of the real bit line portion RR by the read amplifier circuit A.
[0027]
In addition, the sense reference potential VR'Is supplied via the global bit line DGBLZ of the dummy bit line portions D1 and D2, so that, for example, even when the potential of the global bit line GBLZ of the real bit line portion RR fluctuates due to noise or the like in the active state. , The reference potential V for sensing according to the variationR'Will also fluctuate, so the data can be read correctly.
[0028]
FIG. 2 is a diagram showing signal waveforms for explaining the operation of the semiconductor memory device of FIG.
As shown in FIG. 2, first, when the / RAS (row address strobe) signal changes from the high level “H” to the low level “L”, the bit line reset signal φBFalls from the high level “H” (high potential power supply voltage Vcc or Vii) to the low level “L” (low potential power supply voltage Vss), and the local bit line selection signal φx (φX0, φX1) Changes, the corresponding local bit lines LBLZ0 and LBLZ1 are selected and connected to the global bit line GBLZ in the real bit line portion RR used for actually reading and writing data. Here, in the dummy bit line portions D1 and D2, the bit line reset signal φBIs high, the transistor TGRD is switched on and the precharge reference potential V is set via the global bit line DGBLZ.R(VCC/ 2 or VII/ 2) is applied to the reference potential input of the read amplifier circuit A, but the bit line reset signal φBWhen the signal becomes low level "L", the transistor TGRD is switched off and the global bit line DGBLZ is in a floating state.
[0029]
In FIG. 2, the bit line reset signal φBFalls from the high level “H” to the low level “L” and the local bit line selection signal φx (φX0, φX1) Changes when the power supply voltage (external power supply voltage VCCOr internal power supply voltage VII) Rises rapidly (see reference numeral TT1 in FIG. 2). At this time, the precharge reference potential VR(VCC/ 2 or VII/ 2) also varies as the power supply voltage increases. However, the sense reference potential V applied to the reference potential input of the read amplifier circuit AR'Is the bit line reset signal φBAs a result, the transistor TGRD is switched off and the global bit line DGBLZ is in a floating state, so that the voltage up to that time can be held. That is, according to the semiconductor memory device of the present invention, the power supply voltage (V) is set immediately after the global bit line GBLZ of the real bit line portion RR becomes floating.CC, VII) Rapidly changes, the sense reference potential V supplied via the global bit line DGBLZ in the dummy bit line portion.RSince 'is a floating node having the same coupling as the global bit line GBLZ in the real bit line portion, only the same fluctuation as the global bit line GBLZ in the albit line portion occurs. Therefore, in the read amplifier circuit A, the potential of the global bit line GBLZ in the real bit line portion RR and the reference potential for sensing VR'Is sensed, the precharge reference potential VRIt becomes possible to read data correctly regardless of fluctuations.
[0030]
Note that when the potential of the global bit line GBLZ of the real bit line part RR changes due to noise or the like in the active state, the reference reference potential V for sensing is so canceled that the changeRThe manner in which 'also changes will be described later with reference to FIG.
[0031]
【Example】
Embodiments of a semiconductor memory device according to the present invention will be described below with reference to the drawings.
FIG. 3 is a circuit diagram showing an embodiment of the semiconductor memory device of the present invention. In the figure, reference numeral RR indicates a real bit line portion that is actually used, and D1 and D2 indicate dummy bit line portions. In the real bit line section RR, the reference symbol GBLZ is a global bit line, LBLZ0 and LBLZ1 are local bit lines, WL is a word line, DBX and DBZ are data signal lines, TG0 and TG1 are transfer gates, and MC is a memory. Shows the cell. Furthermore, reference sign φX0, φX1Is the local bit line selection signal, CL is the column selection signal, and VRIndicates a precharge reference voltage. In FIG. 3, reference numeral A is a current mirror amplifier (reading amplifier circuit), A 'is a tristate inverter (rewriting amplifier circuit), φBIs the bit line reset signal, φ1Is the current mirror amplifier activation signal, / φ2Indicates an activation signal for a rewrite inverter, CLR indicates a read column selection signal, and CLW indicates a write column selection signal.
[0032]
In the dummy bit line portion D1 (D2), reference symbol DGBLZ is a global bit line, DLBLZ0 and DLBLZ1 are local bit lines, WL is a word line, DBX and DBZ are data signal lines, TG0 and TG1 are transfer gates, and VR'Indicates the reference voltage for sensing. Here, the current mirror amplifier A is a differential amplifier for reading, and the tristate inverter A 'is an amplifier for rewriting. As is apparent from FIG. 3, the dummy bit line portion D1 (D2) is not provided with a write / read circuit such as a current mirror amplifier A and an inverter A ′, but the other configuration is a real bit line. It is the same as the part RR. The real bit line portion RR includes, for example, 128 global bit lines GBLZ.
[0033]
In the embodiment shown in FIG. 3, the dummy bit line portions D1 and D2 are provided on both sides of the real bit line portion RR. However, as will be described later with reference to FIG. It may be provided only on one of the parts RR, or may be provided for a predetermined number of real bit line parts RR (a predetermined number of subarrays of the memory array). The configuration of the dummy bit line portion D1 (D2) is the same as that of the real bit line portion RR except for the write / read circuit (current mirror amplifier A, etc.). This is because the change in the potential of the global bit line GBLZ is reflected in the change in the potential of the global bit line DGBLZ in the dummy bit line portion D1 (D2).
[0034]
A memory cell MC is provided between each word line WL and each local bit line LBLZ0, LBLZ1, and a pair of local bit lines LBLZ0, LBLZ1 is provided. Further, for example, n + 1 word lines WL (0-o to 0-n) are provided for the local bit line LBLZ0, and for example, n + 1 word lines are provided for the local bit line LBLZ1. WL (1-o to 1-n) is provided.
[0035]
As shown in FIG. 3, in the semiconductor memory device of the present embodiment, transfer gates TG0 and TG1 serving as connection points between the local bit lines LBLZ0 and LBLZ1 and the global bit line GBLZ are provided as in the semiconductor memory device of FIG. The local bit lines LBLZ0 and LBLZ1 are provided at the center. That is, the length of each transfer gate TG0, TG1 and the memory cell MC at the end of each local bit line LBLZ0, LBLZ1 is about half that of the related-art semiconductor memory device shown in FIG. It is supposed to be.
[0036]
Further, as apparent from the comparison between FIG. 10 and FIG. 3, the semiconductor memory device of this embodiment is connected to the complementary (two) global bit lines GBLX and GBLZ in the related technique of FIG. Similarly to the semiconductor memory device of FIG. 13, two pairs of local bit lines LBL0X, LBL0Z; LBL1X, LBL1Z (LBLZ0, LBLZ1) are connected to only one (one) global bit line GBLZ. The global bit line GBLX is removed. In the semiconductor memory device of this embodiment, the potential of the global bit line GBLZ in the real bit line portion RR is changed by the current mirror amplifier A to the sense reference potential V.RAs a result of the differential amplification between the two, the number of global bit lines is reduced (halved) and the charge / discharge current of the bit lines is reduced to shorten the amplification time of the sense amplifier. Here, the bit line reset signal φ is connected to the gates at both ends of the global bit line GBLZ of the real bit line part RR.BIs provided with a resetting transistor TGR and a transistor 33, and the bit line reset signal φBBIs set to the high level “H”), the level of the global bit line GBLZ is set to the reference voltage V for precharging.RIt is supposed to be. Note that an output signal line (GBLX) of a current mirror amplifier A to be described later also has a bit line reset signal φ at its gate.BIs supplied to the reference voltage (precharge reference voltage) V by the resetting transistor 31 supplied withRTo be reset.
[0037]
As shown in FIG. 3, the current mirror amplifier (reading amplifier circuit) A is composed of P-channel MOS transistors 11 and 12 and N-channel MOS transistors 13, 14, 15, and 16, and a real bit line portion RR. The global bit line GBLZ is connected to the gate of the transistor 13. Further, the global bit line DGBLZ (reference potential V for sensing) of the dummy bit line portion D1 (D2)R′) Is applied to the gate (reference potential input) of the transistor 14, so that in the current mirror amplifier A, the potential of the global bit line GBLZ of the real bit line portion RR is changed to the reference potential V for sensing.RCompared with ', data will be read out.
[0038]
The tri-state inverter (rewrite amplifier circuit) A ′ is composed of P-channel MOS transistors 21 and 22 and N-channel MOS transistors 23 and 24. The global bit line GBLZ is connected to the transistors 22 and 23. The output signal (GBLX) of the current mirror amplifier A is supplied to the gates of the transistors 22 and 23. Further, the P-channel drive signal PSA and the N-channel drive signal NSA are supplied to the sources of the transistors 21 and 24, respectively. Here, the output of the NOR gate 41 is supplied to the gate of the transistor 24, and the output of the NOR gate 41 is supplied to the gate of the transistor 21 via the inverter 42. The control circuit B composed of the NOR gate 41 and the inverter 42 may be provided, for example, in a column decoder unit, and can be shared by a plurality of sense amplifiers. Further, the NOR gate 41 has an input to the rewrite inverter activation signal / φ2, And the write column selection signal CLW is supplied and the signal / φ2, CLW controls the operation of the inverter A ′.
[0039]
That is, as described above, the potential of the global bit line GBLZ of the real bit line part RR is supplied by the current mirror amplifier A via the global bit line DGBLZ of the dummy bit line part D1 (D2). VR'Is differentially amplified between. Further, the output (GBLX) of the current mirror amplifier A is supplied to the input terminal of the current mirror amplifier A together with the global bit line GBLZ of the real bit line section RR via the amplifier A ′, whereby the complementary global bit lines GBLX, A signal line corresponding to GBLZ is configured, and the potentials of the signal lines GBLX and GBLZ are transmitted to the data signal lines DBWX, DBRX (DBX) and DBWZ (DBZ) via the transfer gates 32 and 34 (TGDX and TGDZ). Output to the outside. Here, the transfer gate 32 includes a transistor 321 whose gate is supplied with a read column selection signal CLR and a transistor 322 whose gate is supplied with a write column selection signal CLW, and is selected at the time of reading and writing. The transfer gate 33 is composed of a transistor whose gate is supplied with a write column selection signal CLW, and is selected during writing. Reference symbols DBWX and DBWZ indicate data signal lines for writing, DBRX indicates a data signal line for reading, and the data signal line DBX is used as both data signal lines DBWX and DBRX for writing and reading.
FIG. 4 is a diagram showing signal waveforms for explaining an operation of reading data “1” in the semiconductor memory device of FIG.
[0040]
As shown in FIG. 4, when the read operation is started, the / RAS (row address strobe) signal changes from the high level “H” to the low level “L”, and the bit line reset signal φBFalls from the high level “H” (high potential power supply voltage Vcc or Vii) to the low level “L” (low potential power supply voltage Vss), and the global bit line GBLZ and the output signal line (GBLX) of the current mirror amplifier A Is the precharge reference voltage VRReleased from.
[0041]
Here, in the dummy bit line portions D1 and D2, the bit line reset signal φBIs high, the transistor TGRD is switched on and the precharge reference potential V is set via the global bit line DGBLZ.R(VCC/ 2 or VII/ 2) is applied to the reference potential input of the read amplifier circuit A, but the bit line reset signal φBWhen the signal becomes low level "L", the transistor TGRD is switched off and the global bit line DGBLZ is in a floating state.
[0042]
Further, in the real bit line portion RR used for actually reading and writing data, the local bit line selection signal φx (φX0, φX1) Changes, the corresponding local bit lines LBLZ0 and LBLZ1 are selected and connected to the global bit line GBLZ. Specifically, one local bit line selection signal φX0Changes from Vcc (or Vii) to Vcc + α (or Vii + α) (selected state), the signal φX0The transfer gates TG0 (two) supplied to the gate are switched on to connect the local bit line LBLZ0 (two) and the global bit line GBLZ, and the other local bit line selection signal φX1Changes from Vcc (or Vii) to Vss (unselected state), the signal φX1The transfer gates TG1 (two) supplied to the gate are switched off, and the local bit line LBLZ0 (two) and the global bit line GBLZ are disconnected. That is, one (or one) local bit line pair LBLZ0 is connected to the global bit line GBLZ.
[0043]
At this time, in the dummy bit line portions D1 and D2, the bit line reset signal φBIs high, the transistor TGRD is switched on and the precharge reference potential V is set via the global bit line DGBLZ.R(VCC/ 2 or VII/ 2) is applied to the reference potential input of the read amplifier circuit A, but the bit line reset signal φBWhen the signal becomes low level "L", the transistor TGRD is switched off and the global bit line DGBLZ is in a floating state.
[0044]
Next, in the real bit line portion RR, a predetermined word line WL (any one word line selected corresponding to the address signal) is selected, and the activation signal φ of the current mirror amplifier1Becomes high level “H”, the current mirror amplifier A is activated, and when the read column selection signal CLR becomes high level “H”, the transistor (transfer gate) 321 is switched on, and the current The output signal line GBLX of the mirror amplifier A is connected to the data signal line DBX (DBRX). As a result, the contents of the memory cell MC connected to the selected predetermined word line WL appear on the global bit line GBLZ via the local bit line LBLZ0. In this embodiment, the read column selection signal CLR is set to the high level “H” before amplification of the read signal, and the output line GBLX of the current mirror amplifier A is connected to the data signal line DBX (DBRX). Therefore, the reading operation can be further speeded up.
[0045]
At this time, in the dummy bit line portions D1 and D2, as in the real bit line portion RR, the local bit line selection signal φx (φX0, φX1) Change, the corresponding local bit lines DLBLZ0 and DLBLZ1 are selected and connected to the global bit line DGBLZ, and a predetermined potential (high level “H”) is applied to the selected predetermined word line WL. The Note that no data is written in the memory cells MC in the dummy bit line portions D1 and D2, and the potential of the global bit line DGBLZ (the reference potential for sensing V V) even when a predetermined word line WL is selected.R') Never changes.
[0046]
In FIG. 4, the bit line reset signal φBFalls from the high level “H” to the low level “L” and the local bit line selection signal φx (φX0, φX1) Changes when the potential of the global bit line GBLZ of the real bit line part RR varies due to noise or the like (see reference numeral TT2 in FIG. 4). As described above, when the potential of the global bit line GBLZ of the real bit line part RR changes, the current mirror amplifier is connected via the global bit line DGBLZ of the dummy bit line part D1 (D2) configured in the same manner as the real bit line part RR. Sense reference potential V applied to one input (reference potential input) of AR'Also varies in the same manner (see symbol TT3 in FIG. 4). Therefore, the potential of the global bit line GBLZ in the real bit line portion RR and the reference potential V for sensingRThe potential difference between and 'is substantially the same voltage as when the potential of the global bit line GBLZ does not change (see symbol VV3 in FIG. 4). That is, for example, the potential of the word line WL is VSSTo VCC+ Α (or VII+ Α) or V of the local bit line select signal φxCCTo VCC+ Α (or VIITo VII+ Α), or V of the word line WL when not selected.SSThe sensing reference potential V supplied via the global bit line DGBLZ of the dummy bit line portion also against coupling noise due to changes toR'Is affected in the same manner as the potential variation of the global bit line GBLZ in the real bit line portion RR, and therefore the variation widths of both are almost the same. Therefore, even when the potential of the global bit line GBLZ of the real bit line portion RR varies due to noise or the like in the active state, the sensing reference potential V is corresponding to the variation.R'Also changes, so that the current mirror amplifier A can correctly read data.
[0047]
At this time, in the semiconductor memory device of this embodiment, since the transfer gate TG0 (TG1) is provided near the center of the local bit line LBLZ0 (LBLZ1), the potential change caused by the selected memory cell MC is reduced for a short time. Can be transmitted to the bit line. That is, for example, even when the selected memory cell MC is farthest from the transfer gate TG0, the distance is less than half of the local bit line LBLZ0, so that the resistance by the bit line (local bit line LBLZ0) is reduced and selected. The change in the potential of the local bit line LBLZ0 caused by the memory cell MC is transmitted to the global bit line GBLZ in a short time (high speed). This is indicated by the fact that the change time T of the potential of the bit line shown in FIG. 4 is shorter (about half) than the change time t shown in FIG.
[0048]
Further, as shown in FIG. 4, the activation signal / φ of the inverter for rewriting2Becomes the low level “L” and the write column selection signal CLW input to the NOR gate 41 is at the low level “L”, so that the output of the NOR gate 41 becomes the high level “H” and the tristate inverter (for rewriting) The amplifier A) is activated.
That is, the change in the potential of the global bit line GBLZ in the real bit line part RR (change to the high potential side in FIG. 4) is the sense reference voltage V supplied to the current mirror amplifier A.R, And the potential of the output signal (GBLX) of the current mirror amplifier A is applied to the gates of the transistors 22 and 23 in the inverter A ′, inverted and amplified, and output to the global bit line GBLZ. . The P-channel and N-channel drive signals PSA and NSA supplied to the sources of the transistors 21 and 24 are precharge reference voltages V during standby.RFrom the level of the activation signal φ2Is changed (activated) before being charged up and discharged to the level of voltage Vcc (or Vii) and Vss. As a result, the potential difference between the global bit line GBLZ and the output signal (GBLX) of the current mirror amplifier A is widened. The output signal (GBLX) of the current mirror amplifier A is transmitted to the data signal line DBRX (DBX) via the transistor 321 and output to the outside. Note that the potential of the global bit line GBLZ is not transmitted to the data signal line DBZ because the transfer gate (transistor) 34 is off.
[0049]
When the data reading process is completed, the / RAS signal changes from the low level “L” to the high level “H”, the level of the word line WL becomes the low level “L”, and the current mirror amplifier is activated. Signal φ1Changes from the high level “H” to the low level “L”, the current mirror amplifier A is deactivated, and the bit line reset signal φBThe level of the global bit line GBLZ and the signal line GBLX is returned to the reference voltage V from the low level “L” to the high level “H”.RAnd Further, the local bit line selection signal φx (φX0, φX1) Also changes from Vcc + α (or Vii + α: selected state) to Vcc (or Vii), or from Vss (unselected state) to Vcc (or Vii). Connection is returned to the initial state.
[0050]
Here, in this embodiment, for example, at the time of reading, the global bit line GBLZ is not directly connected to the read wiring (data signal line) DBRX (DBX), so the read column selection signal CLR is activated early. can do. Further, when the word line WL is activated, a potential is supplied to the global bit line GBLZ with a time constant about half that of the related-art semiconductor memory device shown in FIG.RThere is a voltage difference between The current mirror amplifier A then activates the current mirror amplifier activation signal φ almost simultaneously with the word line WL.1Therefore, the differential amplification is immediately performed and the cell information is sent to the data signal line DBRX (DBX) via the output signal GBLX 32 (321), thereby enabling high-speed access. Here, the amplification of the output signal GBLX can be performed at high speed because of its small capacity, and the activation signal / φ of the rewriting inverter A ′2Since the amplification has already been completed at the time when is output, rewriting to the global bit line GBLZ is also performed at high speed. In addition, since almost no through current is generated in the inverter A ′, current consumption can be sufficiently reduced. Specifically, the charge / discharge current of the bit line is normally about half that of the related-art semiconductor memory device shown in FIG. Furthermore, since the pitch of the global bit lines GBLZ can be relaxed to about twice that of the semiconductor memory device of FIG. 10, the line capacity and mutual interference of the global bit lines can be reduced. These effects are exhibited not only at the time of reading but also at the time of writing.
[0051]
FIG. 5 is a circuit diagram showing another embodiment of the semiconductor memory device of the present invention.
In the embodiment shown in FIG. 5, the dummy bit line portion D1 ′ is provided only on one side of the real bit line portion RR, and the memory cell MC is omitted in the dummy bit line portion D1 ′. It is configured. As described above, even when the dummy bit line portion D1 ′ in which the memory cell MC is omitted is provided only in one of the real bit line portions RR, the potential variation of the global bit line GBLZ in the real bit line portion RR is detected as the reference potential for sensing. VRIt can be reflected in '(sense reference voltage applied to the reference potential input of the current mirror amplifier A via the global bit line DGBLZ of the dummy bit line portion D1'). However, the local bit line selection signal φx (φX0, φX1The transfer gates TG0 and TG1 controlled by (1) must be provided in the dummy bit line portion D1 ′. The operation of the semiconductor memory device shown in FIG. 5 is the same as that described with reference to FIG.
[0052]
As described above, according to the embodiments of the semiconductor memory device of the present invention, the global bit line DGBLZ of the dummy bit line portions D1, D2 (D1 ′) is connected to the global bit line GBLZ of the real bit line portion RR during standby. Same precharge reference potential V asRCharged up. After that, the bit line reset signal φBAs a result, the global bit line GBLZ of the real bit line part RR is set to the precharge potential V.RAt the same time as the disconnection from the dummy bit line, the precharge potential VRDetached from. As a result, the bit line becomes precharged potential VRAfter being disconnected from the precharge potential VREven if the fluctuation occurs due to coupling, the global bit line GBLZ in the real bit line portion and the global bit line DGBLZ in the dummy bit line portion are both floating. There is no potential difference between DGBLZ. For the same reason, when the bit line (global bit line GBLZ, DGBLZ) fluctuates due to coupling noise due to the rise or fall of the word line WL or the local bit line selection signal, the dummy bit line portion Since the global bit line DGBLZ is affected by the same effect as the global bit line GBLZ in the real bit line portion, no potential difference is generated between the global bit lines GBLZ and DGBLZ. As a result, correct data can always be read even when the power supply potential fluctuates or noise occurs.
[0053]
In each of the above-described embodiments, the sensing reference potential VRThe wiring capacity when 'is wired in the memory block in the memory array or in the sub-array is not taken into consideration, and the potential of the global bit line GBLZ and the sense reference potential V in the real bit line portion are not considered.RIt is considered that there is a slight difference in the fluctuation of '. Therefore, in the embodiment shown in FIG. 3 (FIG. 1), dummy bit line portions D1 and D2 are provided at two positions on both ends of the real bit line portion RR so as to compensate for the wiring capacitance in the sub-array and the like. However, even if the dummy bit line portion D1 ′ is provided on one side of the real bit line portion RR and the memory cell MC is omitted as in the embodiment shown in FIG. 5, there is almost no problem in actual use. . Although the memory array area is increased, in order to maintain symmetry in the memory array, the sense reference voltage V described above is used.RA dummy wiring for generating 'may be installed in the sub-array of the memory array.
[0054]
  FIG. 6 is a circuit diagram showing still another embodiment of the semiconductor memory device of the present invention. FIG. 7 is a diagram showing signal waveforms for explaining the read operation of data “1” in the semiconductor memory device of FIG. It is.
  The semiconductor memory device shown in FIG. 6 differs from the semiconductor memory device shown in FIG. 3 (FIG. 5) in the configuration of the read amplifier circuit (A) and the rewrite amplifier circuit (A ′). Yes. In FIG. 6, reference numeral 17 denotes an activation signal φ at the gate.1 N-channel MOS transistor, 20 is a latch circuit composed of inverters 201 and 202, and 25 is a transfer circuit.AgeShows
[0055]
As shown in FIG. 6, the read amplifier circuit (current mirror amplifier) A is composed of P-channel MOS transistors 11 and 12 and N-channel MOS transistors 13, 14, and 17, and the global of the real bit line portion RR. The bit line GBLZ is connected to the gate of the transistor 13. Further, the global bit line DGBLZ (reference potential V for sensing) of the dummy bit line portion D1 (D2)R′) Is applied to the gate (reference potential input) of the transistor 14, so that in the current mirror amplifier A, the potential of the global bit line GBLZ of the real bit line portion RR is changed to the reference potential V for sensing.RCompared with ', data will be read out.
[0056]
Here, as shown in FIG. 7, the activation signal φ for the current mirror amplifier A1Is the activation signal φ in FIG.1High level “H” for a shorter period of time. In the current mirror amplifier A of this embodiment, this is the activation signal φ1This is because a through current flows through the transistor 17 while the high level is “H”, so that power consumption due to the through current is minimized.
[0057]
  The rewrite amplifier circuit A 'includes a latch circuit 20 and a transfer circuit.AgeAnd 25. The latch circuit 20 is composed of two inverters 201 and 202 connected in reverse, the input of the latch circuit 20 is connected to the global bit line GBLX, and the output of the latch circuit 20 is the transfer circuit.AgeConnected to the global bit line GBLX via port 25. TransfAge25 is an activation signal / φ2 Is supplied to the gate of the P-channel MOS transistor 251 and the activation signal φ2 Is provided with an N-channel MOS transistor 252 supplied to the gate.
[0058]
Also in the embodiment shown in FIG. 6, the current mirror amplifier A uses the potential of the global bit line GBLZ in the real bit line portion RR as the reference potential for sensing VR'It is designed to amplify differentially between. Each signal waveform of the read operation of data “1” shown in FIG. 7 is the same as the signal waveform of FIG. 4 described above, and the description thereof is omitted. Also in this embodiment, it is needless to say that the rewriting amplifier circuit A 'may be configured as a tri-state inverter as shown in FIG.
[0059]
FIG. 8 is a circuit diagram showing a modification of the semiconductor memory device of FIG. The modification shown in FIG. 8 includes a read amplifier circuit A and a rewrite amplifier circuit A ′ similar to those in the semiconductor memory device shown in FIG. 6, but the configuration of the control circuit B and the like is different. Yes. That is, in the semiconductor memory device shown in FIG. 8, the global bit line GBLX is connected to the data signal line DBX via the N-channel MOS transistor 320, and the transistors 34 and 33 in the semiconductor memory device of FIG. 3 are removed. Has been. Further, in the control circuit B, since it is not necessary to take the logic with the write column selection signal CLW, the activation signal / φ is generated by the inverter 40 without providing the NOR gate 41.2, φ2To control the transistors 251 and 252 of the transfer gate.
[0060]
Here, the transistor 34 connected to the data signal line DBZ in the semiconductor memory device of FIG. 3 can be removed because a sufficient read operation is possible by the data read to the data signal line DBX and the latch circuit 20 This is because data can be sufficiently rewritten by the rewriting amplifier circuit A ′ having the transfer gate 25.
[0061]
FIG. 9 is a diagram schematically showing the overall configuration of the semiconductor memory device of the present invention. 9A to 9C, reference numeral 6 denotes a memory array, 60, 61,... Denote memory blocks, and 600, 601,. Each sub-array (600) includes, for example, 128 global bit lines (global bit lines GBLZ in the real bit line portion). 9A to 9C, reference numerals 600A, 600B, 601A, 601B, ...; 600C, 601C, ...; and 60A, 60B, 61A, 61B are dummy bit line portions (D1), respectively. , D2).
[0062]
In the embodiment of the semiconductor memory device shown in FIG. 9A, the dummy bit line portions 600A, 600B, 601A, 601B,... Are provided on both sides of each subarray 600, 601,. It is supposed to be. That is, dummy bit line portions 600A and 600B are provided on both sides of the subarray 600, and dummy bit line portions 601A and 601B are provided on both sides of the subarray 601.
[0063]
In the embodiment of the semiconductor memory device shown in FIG. 9B, the dummy bit line portions 600C, 601C,... Are provided on one side with respect to the respective subarrays 600, 601,. It has become. That is, the dummy bit line portion 600C is provided on one side of the subarray 600, and the dummy bit line portion 601C is provided on one side of the subarray 601.
[0064]
In the embodiment of the semiconductor memory device shown in FIG. 9C, the dummy bit line portions 60A, 60B, 61A, 61B are provided on both sides of the memory blocks 60, 61. That is, dummy bit line portions 60A and 60B are provided on both sides of the memory block 60, and dummy bit line portions 61A and 61B are provided on both sides of the memory block 61.
[0065]
In each of the embodiments shown in FIGS. 9A to 9C, the dummy bit line portions 600A, 600B, 601A, 601B,..., 600C, 601C,. Considering the wiring capacity of the bit line (global bit line of the real bit line part) in the memory block etc., the influence corresponding to the change applied to the global bit line GBLZ of the real bit line part is affected by the global of the dummy bit line part. Bit line DGBLZ (sense reference voltage VRAppropriate configuration can be selected to join '). Here, dummy bit line portions 600A, 600B, 601A, 601B, ...; 600C, 601C, ...; and; positions provided by 60A, 60B, 61A, 61B are word line lining parts (word lines such as polysilicon) The portion is in contact with the aluminum wiring) and the sub-word decoder portion, so that it is not necessary to provide a special region for the dummy bit line portion.
[0066]
As described above, according to each embodiment of the semiconductor memory device of the present invention, in the single bit line system using the hierarchical bit line structure, the reference potential is caused by a sudden change in power supply or noise generated by the output of various signals. It is possible to reduce the difference between the potentials to be read generated on the bit lines without increasing the memory cell array area.
[0067]
【The invention's effect】
As described above in detail, according to the semiconductor memory device of the present invention, the sense reference potential is supplied via the dummy bit line section, and the dummy bit line is charged up to the precharge reference potential during standby. In addition, by setting the floating state during active, correct data can always be read even when the power supply potential fluctuates or noise occurs.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a circuit diagram showing a principle configuration of a semiconductor memory device according to the present invention.
2 is a diagram showing signal waveforms for explaining the operation of the semiconductor memory device of FIG. 1; FIG.
FIG. 3 is a circuit diagram showing one embodiment of a semiconductor memory device of the present invention.
4 is a diagram showing signal waveforms for explaining a read operation of data “1” in the semiconductor memory device of FIG. 3;
FIG. 5 is a circuit diagram showing another embodiment of the semiconductor memory device of the present invention.
FIG. 6 is a circuit diagram showing still another embodiment of the semiconductor memory device of the present invention.
7 is a diagram showing signal waveforms for explaining a read operation of data “1” in the semiconductor memory device of FIG. 6;
FIG. 8 is a circuit diagram showing a modification of the semiconductor memory device of FIG. 6;
FIG. 9 is a diagram schematically showing an overall configuration of a semiconductor memory device of the present invention.
FIG. 10 is a circuit diagram showing an example of a semiconductor memory device as a related technique corresponding to the present invention.
FIG. 11 illustrates an example of a memory cell in a semiconductor memory device.
12 is a diagram showing signal waveforms for explaining the operation of the semiconductor memory device of FIG. 10;
FIG. 13 is a circuit diagram showing another example of a semiconductor memory device as related technology corresponding to the present invention;
14 is a diagram showing signal waveforms for explaining a read operation of data “1” in the semiconductor memory device of FIG. 13;
[Explanation of symbols]
6 ... Memory array
60,61… memory block
600 ~ 617 ... Subarray
600A, 600B to 617A, 617B; 600C to 617C; 60A, 60B, 61A, 61B ... Dummy bit line
A ... Current mirror amplifier (amplification circuit for reading)
A '... Tri-state inverter (amplification circuit for rewriting)
B ... Control circuit
S ... Sense amplifier
RR ... Real bit line
D1, D2 ... Dummy bit line part
CLR ... Column selection signal for reading
CLW ... Column selection signal for writing
DBX, DBZ… Data signal line
GBLZ, (GBLX) ... Global bit line in the real bit line section
LBLZ0, LBLZ1 ... Real bit line local bit line
DGBLZ ... Global bit line in the dummy bit line section
DLBLZ0, DLBLZ1 ... Dummy bit line local bit line
MC ... Memory cell
TG0, TG1 ... Transfer gate
VR... Reference voltage for precharge
VR'… Sense reference voltage
φ1... Current mirror amplifier activation signal
/ φ2... Reactivation inverter activation signal
φB... Bit line reset signal
φX0, φX1... Local bit line selection signal

Claims (5)

リアルビット線部とダミービット線部が共にローカルビット線およびグローバルビット線からなる階層化ビット線方式の半導体記憶装置であって、
前記ローカルビット線の中央付近に設けられた当該ローカルビット線と前記グローバルビット線を接続するトランスファゲートと、
前記リアルビット線部の前記グローバルビット線の電位とセンス用基準電位との間で差動増幅する読出用増幅回路と、
前記読出用増幅回路の出力信号を反転し、所定の活性化信号により制御される再書込用トランスファゲートを介して前記リアルビット線部の前記グローバルビット線に供給する再書込用増幅回路と、
ビット線プリチャージ制御信号により、スタンバイ中はプリチャージ用基準電位にチャージアップされ、且つ、アクティブ中はフローティングになっている前記ダミービット線部の前記グローバルビット線と、を備え、
前記ダミービット線部内のメモリセルにはデータが書き込みされないように構成され、前記ダミービット線部の前記グローバルビット線の電位を前記センス用基準電位として供給するようにしたことを特徴とする半導体記憶装置。
Real bit line portion and the dummy bit line portions are both a semiconductor memory device of the hierarchical bit line system consisting of local bit lines and global bit lines,
A transfer gate connecting the local bit line and the global bit line provided near the center of the local bit line;
A read amplifier circuit that differentially amplifies between the potential of the global bit line of the real bit line portion and a reference potential for sensing;
A rewrite amplifier circuit that inverts an output signal of the read amplifier circuit and supplies the signal to the global bit line of the real bit line section via a rewrite transfer gate controlled by a predetermined activation signal; ,
The global bit line of the dummy bit line portion that is charged up to a reference potential for precharging during standby by the bit line precharge control signal and is floating during active,
The semiconductor memory is configured such that data is not written to the memory cells in the dummy bit line portion, and the potential of the global bit line in the dummy bit line portion is supplied as the reference potential for sensing. apparatus.
前記読出用増幅回路はカレントミラーアンプであり、また、The read amplifier circuit is a current mirror amplifier, and
前記再書込用増幅回路はトライステートインバータまたはラッチ回路であることを特徴とする請求項1に記載の半導体記憶装置。2. The semiconductor memory device according to claim 1, wherein the rewrite amplifier circuit is a tristate inverter or a latch circuit.
リアルビット線部とダミービット線部が共にローカルビット線およびグローバルビット線からなる階層化ビット線方式の半導体記憶装置であって、
複数のメモリブロックと、
前記ローカルビット線の中央付近に設けられた当該ローカルビット線と前記グローバルビット線を接続するトランスファゲートと、
前記リアルビット線部の前記グローバルビット線の電位とセンス用基準電位との間で差動増幅する読出用増幅回路と、
前記読出用増幅回路の出力信号を反転し、所定の活性化信号により制御される再書込用トランスファゲートを介して前記リアルビット線部の前記グローバルビット線に供給する再書込用増幅回路と、
ビット線プリチャージ制御信号により、スタンバイ中はプリチャージ用基準電位にチャージアップされ、且つ、アクティブ中はフローティングになっている前記ダミービット線部の前記グローバルビット線と、を備え、
前記ダミービット線部は、各メモリブロックの両側にそれぞれ設けられ
前記ダミービット線部内のメモリセルにはデータが書き込みされないように構成され、前記ダミービット線部の前記グローバルビット線の電位を前記センス用基準電位として供給するようにしたことを特徴とする半導体記憶装置。
Real bit line portion and the dummy bit line portions are both a semiconductor memory device of the hierarchical bit line system consisting of local bit lines and global bit lines,
Multiple memory blocks;
A transfer gate connecting the local bit line and the global bit line provided near the center of the local bit line;
A read amplifier circuit that differentially amplifies between the potential of the global bit line of the real bit line portion and a reference potential for sensing;
A rewrite amplifier circuit that inverts an output signal of the read amplifier circuit and supplies the signal to the global bit line of the real bit line section via a rewrite transfer gate controlled by a predetermined activation signal; ,
The global bit line of the dummy bit line portion that is charged up to a reference potential for precharging during standby by the bit line precharge control signal and is floating during active,
The dummy bit line portion is provided on each side of each memory block ,
The semiconductor memory is configured such that data is not written to the memory cells in the dummy bit line portion, and the potential of the global bit line in the dummy bit line portion is supplied as the reference potential for sensing. apparatus.
リアルビット線部とダミービット線部が共にローカルビット線およびグローバルビット線からなる階層化ビット線方式の半導体記憶装置であって、
メモリブロックを構成する複数のサブアレイと、
前記ローカルビット線の中央付近に設けられた当該ローカルビット線と前記グローバルビット線を接続するトランスファゲートと、
前記リアルビット線部の前記グローバルビット線の電位とセンス用基準電位との間で差動増幅する読出用増幅回路と、
前記読出用増幅回路の出力信号を反転し、所定の活性化信号により制御される再書込用トランスファゲートを介して前記リアルビット線部の前記グローバルビット線に供給する再書込用増幅回路と、
ビット線プリチャージ制御信号により、スタンバイ中はプリチャージ用基準電位にチャージアップされ、且つ、アクティブ中はフローティングになっている前記ダミービット線部の前記グローバルビット線と、を備え、
前記ダミービット線部は、前記複数のサブアレイに対して当該サブアレイの一側にそれぞれ設けられ
前記ダミービット線部内のメモリセルにはデータが書き込みされないように構成され、前記ダミービット線部の前記グローバルビット線の電位を前記センス用基準電位として供給するようにしたことを特徴とする半導体記憶装置。
Real bit line portion and the dummy bit line portions are both a semiconductor memory device of the hierarchical bit line system consisting of local bit lines and global bit lines,
A plurality of subarrays constituting a memory block;
A transfer gate connecting the local bit line and the global bit line provided near the center of the local bit line;
A read amplifier circuit that differentially amplifies between the potential of the global bit line of the real bit line portion and a reference potential for sensing;
A rewrite amplifier circuit that inverts an output signal of the read amplifier circuit and supplies the signal to the global bit line of the real bit line section via a rewrite transfer gate controlled by a predetermined activation signal; ,
The global bit line of the dummy bit line portion that is charged up to a reference potential for precharging during standby by the bit line precharge control signal and is floating during active,
The dummy bit line portion, respectively provided on one side of the sub-arrays to said plurality of sub-arrays,
The semiconductor memory is configured such that data is not written to the memory cells in the dummy bit line portion, and the potential of the global bit line in the dummy bit line portion is supplied as the reference potential for sensing. apparatus.
リアルビット線部とダミービット線部が共にローカルビット線およびグローバルビット線からなる階層化ビット線方式の半導体記憶装置であって、
メモリブロックを構成する複数のサブアレイと、
前記ローカルビット線の中央付近に設けられた当該ローカルビット線と前記グローバルビット線を接続するトランスファゲートと、
前記リアルビット線部の前記グローバルビット線の電位とセンス用基準電位との間で差動増幅する読出用増幅回路と、
前記読出用増幅回路の出力信号を反転し、所定の活性化信号により制御される再書込用トランスファゲートを介して前記リアルビット線部の前記グローバルビット線に供給する再書込用増幅回路と、
ビット線プリチャージ制御信号により、スタンバイ中はプリチャージ用基準電位にチャージアップされ、且つ、アクティブ中はフローティングになっている前記ダミービット線部の前記グローバルビット線と、を備え、
前記ダミービット線部は、前記複数のサブアレイに対して当該サブアレイの両側にそれぞれ設けられ
前記ダミービット線部内のメモリセルにはデータが書き込みされないように構成され、前記ダミービット線部の前記グローバルビット線の電位を前記センス用基準電位として供給するようにしたことを特徴とする半導体記憶装置。
Real bit line portion and the dummy bit line portions are both a semiconductor memory device of the hierarchical bit line system consisting of local bit lines and global bit lines,
A plurality of subarrays constituting a memory block;
A transfer gate connecting the local bit line and the global bit line provided near the center of the local bit line;
A read amplifier circuit that differentially amplifies between the potential of the global bit line of the real bit line portion and a reference potential for sensing;
A rewrite amplifier circuit that inverts an output signal of the read amplifier circuit and supplies the signal to the global bit line of the real bit line section via a rewrite transfer gate controlled by a predetermined activation signal; ,
The global bit line of the dummy bit line portion that is charged up to a reference potential for precharging during standby by the bit line precharge control signal and is floating during active,
The dummy bit line portion, respectively provided on both sides of the sub-arrays to said plurality of sub-arrays,
The semiconductor memory is configured such that data is not written to the memory cells in the dummy bit line portion, and the potential of the global bit line in the dummy bit line portion is supplied as the reference potential for sensing. apparatus.
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