JP4192504B2 - Semiconductor memory device - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体記憶装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
図5は、従来の半導体記憶装置の構成を示す回路図である。図5に示されるように、従来の半導体記憶装置はビット線対BL0,/BL0とダミービット線対DBL,/DBL、ワード線WL0、プリチャージ線PRE、イコライズ線EQ、カラムセレクト線WR、センスイネーブル線SE、メモリセルMC、ダミーメモリセルDMC、センスアンプSA,ダミーセンスアンプDSA、ラッチ回路51,52、及び書き込みドライバ53を備える。
【0003】
このような構成を有する半導体記憶装置の書き込み動作においては、まずプリチャージ線PREが活性化されることによりビット線対BL0,/BL0がプリチャージされ、イコライズ線EQが活性化されることによりビット線BL0と相補ビット線/BL0の電位が等しくされる。
【0004】
その後、入力データDIがラッチ回路52に格納されてカラムセレクト線WRが活性化されると、該入力データはセンスアンプSAが活性化された状態において書き込みドライバ53によりビット線対BL0,/BL0へ供給され、メモリセルMCへ書き込まれる。
【0005】
一方、読み出し動作においては、まずプリチャージ線PREが活性化されることによりビット線対BL0,/BL0がプリチャージされ、イコライズ線EQが活性化されることによりビット線BL0と相補ビット線/BL0の電位が等しくされる。
【0006】
そして、ワード線WL0が活性化されるとメモリセルMCに記憶されたデータがビット線対BL0,/BL0に読み出され、該ビット線対BL,/BL0に生じた差電圧がセンスアンプSAにより増幅される。このとき、該増幅により得られた読み出しデータはラッチ回路51に格納され、ラッチ回路51から出力データDOとして外部へ出力される。
【0007】
ここで一般的に、データ読み出し時に保持データが破壊されるDRAMのような半導体記憶装置では、ビット線対BL0,/BL0の電位差が増幅されて最大化された後にメモリセルMCへデータが再書き込みされ、その後に次サイクルにおけるビット線対BL0,/BL0のプリチャージ動作が許可されることにより正常な動作が実現される。
【0008】
そして、プリチャージ動作の実行許可タイミングは、プリチャージ実行許可信号/PREが活性化されることにより決定されるが、プリチャージ実行許可信号/PREは、例えば図6に示されるように、センスアンプSAを起動させるセンスアンプイネーブル信号/SAEを反転回路41,42や容量素子C1,C2を含むタイミング調整回路40により所定時間遅延させることによって生成される。
【0009】
このとき、プリチャージ動作の実行許可タイミングを決定するための該遅延量は、反転回路41,42を構成するトランジスタの駆動能力や容量素子C1,C2の容量の大きさに依存する。一方、ビット線対BL0,/BL0の電位差が最大化される(フル振幅する)タイミングは、主にビット線対BL0,/BL0の配線抵抗や配線容量、あるいはビット線対BL0,/BL0に接続されたアクセストランジスタの駆動能力に依存する。
【0010】
従って、上記両タイミングは別個独立に形成された部位によりそれぞれ決定されるため、プリチャージ動作の実行許可タイミングを決定するための該遅延量は、該部位におけるプロセスばらつきまでも考慮した十分なマージンを取る必要があるため、半導体記憶装置の高速動作を妨げているという問題があった。
【0011】
このような問題を考慮して、図5に示された従来の半導体記憶装置では、メモリセルMCやビット線対BL0,/BL0と同じプロセスにおいてダミーメモリセルDMCやダミービット線対DBL,/DBLが形成される。そして、ダミーメモリセルDMCからダミービット線対DBL,/DBLへ読み出されたデータをダミーセンスアンプDSAでセンシングすることにより得られたダミー出力データDSを基準として、プリチャージ動作の実行許可タイミングが決定される。
【0012】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図5に示された従来の半導体記憶装置においては、上記のようにプリチャージタイミングがダミービット線対DBL,/DBLの電位差により決定され、ダミービット線DBLあるいは相補ダミービット線/DBLの電位の絶対値に関係なく決定されるため、ダイナミックランダムアクセスメモリ(DRAM)のように読み出し時にデータが破壊されるメモリでは、正常なデータ読み出しがなされないいわゆるリテンション不良が発生してしまうという問題がある。以下において、この問題をより詳しく説明する。
【0013】
図7は、図5に示された従来の半導体記憶装置の動作を示すタイミング図である。ここで、図7(a)はイコライズ線EQとセンスイネーブル線SE、及びワード線WL0の電位変化を示し、図7(b)はメモリセルMCのセル電位とビット線対BL0,/BL0の電位の時間変化を示し、図7(c)はダミーメモリセルDMCのセル電位とダミービット線対DBL,/DBLの電位の時間変化をそれぞれ示す。
【0014】
図5に示された従来の半導体記憶装置では、図7(a)及び図7(c)に示されるように、ダミービット線対DBL,/DBLの電位差がフル振幅する前の時刻T1においてワード線WL0が不活性化されると、図7(b)に示されるように、時刻T2においてメモリセルMCには電源電圧VCCより低いデータが再書き込みされる。
【0015】
このとき、DRAM等の揮発性メモリにおいては、メモリセルMCに蓄積された電荷はリークすることから、再書き込み時に電源電圧VCCとなるまで充電されない場合には、反転データが読み出されてしまうというリテンション不良が発生する恐れがある。
【0016】
また、図5に示された従来の半導体記憶装置では、ダミービット線対DBL,/DBLや、ワード線WL0に接続されるダミーメモリセルDMCをメモリセルアレイと同じプロセスにより形成する必要があるという問題もある。
【0017】
本発明は上記のような問題を解消するためになされたもので、簡易な構成により高速なデータの読み書きを確実に実現する半導体記憶装置を提供することを目的とする。
【0018】
【課題を解決するための手段】
本発明の目的は、複数のメモリセルと、前記メモリセルに接続されたビット線対と、前記ビット線対の一方と同じ配線抵抗及び配線容量を有するダミービット線と、前記メモリセルから前記ビット線対に読み出されたデータを増幅する増幅手段と、前記増幅手段を活性化させるイネーブル信号に応じて、前記ダミービット線を駆動するダミービット線駆動手段と、予め設定された参照電位と前記ダミービット線の電位とを比較する比較手段と、前記比較手段による比較において、前記ダミービット線の電位が前記参照電位に到達したと判断された後に、前記ビット線対に対するプリチャージ動作を許可する制御手段と、を備える半導体記憶装置を提供することにより達成される。
【0019】
このような手段によれば、増幅手段によりビット線対の電位差が最大限増幅されメモリセルへデータが再書き込みされるタイミングが、プロセスばらつきに起因するマージンを見越すことなく決定されるため、ビット線対に対するプリチャージ動作の実行を許可するタイミングを簡易な構成により確実に最速化することができる。
【0020】
本発明の半導体記憶装置では、ダミービット線がビット線対の一方と同じ配線抵抗及び配線容量を有している。ここで、ダミービット線駆動手段が、増幅手段がビット線対を駆動する場合と同じ駆動力によりダミービット線を駆動するものとすれば、ダミービット線の電位変動をビット線対の一方の電位変動に近似させることができるため、該プリチャージ動作の理想的な実行許可タイミングを精度良く決定することができる。
【0021】
また、比較手段を、制御手段がビット線対に対するプリチャージ動作を許可するときに不活性化されるものとすれば、一旦プリチャージ動作が許可された後における比較手段の消費電力を低減することができる。
【0022】
【発明の実施の形態】
以下において、本発明の実施の形態を図面を参照しつつ詳しく説明する。なお、図中同一符号は同一または相当部分を示す。
【0023】
図1は、本発明の実施の形態に係る半導体記憶装置の全体構成を示すブロック図である。図1に示されるように、本発明の実施の形態に係る半導体記憶装置1は、コラム部2とデータバス3、センスアンプ部4、メモリセル部5、制御部6、ロウデコーダ7、外部回路10とを備える。なお、コラム部2はコラムアドレスデコーダや、データバス3に読み出されたデータを増幅する読み出しアンプを含む。
【0024】
ここで、制御部6は外部回路10に接続され、コラム部2とセンスアンプ部4及びロウデコーダ7は共に制御部6に接続される。また、コラム部2とセンスアンプ部4はデータバス3により接続されると共に、メモリセル部5のビット線対BL,/BLはセンスアンプ部4に接続され、ワード線WLはロウデコーダ7に接続される。
【0025】
図2は、図1に示されたメモリセル部5の構成を示す回路図である。図2に示されるように、メモリセル部5は例えば揮発性のDRAMとされ、ワード線WL0〜WLnとビット線対BL0,/BL0〜BLm,/BLm、ビット線対のいずれか一方及びワード線に接続されたメモリセルMC00〜MCnmとを含むものとすることができる。なお、各メモリセルMC00〜MCnmは、例えば図2に示されるように、一つのトランジスタと一つの容量素子とにより構成される。
【0026】
以下において、上記のような構成を有する半導体記憶装置の動作の概要を説明する。
【0027】
まず、外部回路10から制御部6へアクティブコマンドCd及びアドレスADが供給されると、制御部6は該コマンド及びアドレスに応じてロウデコーダ7へロウアドレスRADを供給し、センスアンプ部4へ不活性のビット線イネーブル信号BLEを供給する。なお、センスアンプ部4は制御部6から供給されるビット線イネーブル信号BLEが活性化された場合にビット線対BL,/BLをイコライズし、不活性化された場合にビット線対BL,/BL間の電気的接続を切断する。
【0028】
次に、ロウデコーダ7は供給されたロウアドレスRADをデコードし、該ロウアドレスRADに応じて選択的にワード線WLをハイレベルに活性化する。ここで、図2に示されるワード線WL0〜WLnが選択的に活性化されると、活性化されたワード線に接続されるメモリセルの保持するデータに応じてビット線対BL0,/BL0〜BLm,/BLmに電位差が生じる。
【0029】
そして、該電位差が生じた後に制御部6はセンスアンプ部4へ活性化されたセンスアンプイネーブル信号/SAEを供給し、センスアンプ部4は該センスアンプイネーブル信号/SAEに応じてビット線対BL0,/BL0〜BLm,/BLm間に生じた該電位差を増幅して0又は1のデータを生成する。
【0030】
このような一連の動作により、図1に示された半導体記憶装置1はスタンバイ状態からアクティブ状態に遷移する。そして、読み出し動作では、アクティブ状態となった後に、センスアンプ部4により生成された該データをコラム部2がコラムアドレスCADに応じて選択的にデータバス3へ転送し、制御部6を介して外部回路10へ出力する。
【0031】
一方、書き込み動作では、該アクティブ状態になった後に、制御部6により外部回路10から受領された書き込みデータをコラム部2がコラムアドレスCADに応じて選択的にデータバス3へ転送し、メモリセル部5に該書き込みデータを書き込む。
【0032】
そして、上記のような読み出しあるいは書き込み動作が終了した後は、外部回路10から制御部6へプリチャージコマンドが供給され、該コマンドに応じてワード線WLがロウレベルに不活性化され、センスアンプイネーブル信号/SAEがハイレベルに不活性化される。さらに、ビット線イネーブル信号BLEがハイレベルに活性化されて、半導体記憶装置1はアクティブ状態からスタンバイ状態へ遷移する。
【0033】
ここで、プリチャージを自動的に実行するいわゆる自動プリチャージ式半導体記憶装置の場合には、アクティブ状態からスタンバイ状態に遷移する際に、外部回路10から上記のようなプリチャージコマンドが供給されることを必要としないものの、制御部6内で該プリチャージコマンドに代わる自動プリチャージ実行許可信号/PREが生成される。このとき、この自動プリチャージ実行許可信号/PREは、制御部6に含まれたタイミング調整回路20によりセンスアンプイネーブル信号/SAE等に基づいて生成される。以下において、図3を参照しつつ、このタイミング調整回路20について詳しく説明する。
【0034】
図3に示されるように、タイミング調整回路20はダミービット線22とカレントミラー回路25、NチャネルMOSトランジスタNT1、PチャネルMOSトランジスタPT1、反転回路21,28,31、NOR回路27、及びNAND回路29,30とを含む。そして、カレントミラー回路25は、NチャネルMOSトランジスタNT2〜NT4及びPチャネルMOSトランジスタPT2,PT3を含む。
【0035】
なお、カレントミラー回路25においては、PチャネルMOSトランジスタPT2,PT3のソースが電源電圧ノードに共通接続され、PチャネルMOSトランジスタPT2,PT3のゲートは相互接続されると共に、PチャネルMOSトランジスタPT2のドレインに接続される。また、PチャネルMOSトランジスタPT2にはNチャネルMOSトランジスタNT2が接続され、PチャネルMOSトランジスタPT3にはNチャネルMOSトランジスタNT3が接続される。さらに、NチャネルMOSトランジスタNT2,NT3のソースはNチャネルMOSトランジスタNT4のドレインに共通接続され、NチャネルMOSトランジスタNT4のソースは接地ノードに接続される。
【0036】
一方、反転回路21及びNOR回路27にはセンスアンプを活性化させるためのセンスアンプイネーブル信号/SAEが供給され、反転回路21の出力ノードはダミービット線22に接続される。また、反転回路21の出力ノードと接地ノードの間にNチャネルMOSトランジスタNT1が接続され、NチャネルMOSトランジスタNT1のゲート及び反転回路28にはビット線イネーブル信号BLEが供給される。
【0037】
また、ダミービット線22の他端はNチャネルMOSトランジスタNT3のゲートに接続され、NチャネルMOSトランジスタNT2のゲートには参照電圧Vrefが供給される。また、NOR回路27の出力ノードはNチャネルMOSトランジスタNT4のゲート及びPチャネルMOSトランジスタPT1のゲートに接続される。
【0038】
上記のような構成を有するタイミング調整回路20において、ダミービット線22はメモリセル部5に形成されたビット線対BL,/BLと同一の材質で同じ配線抵抗及び配線容量を持つものとされる。また、ダミービット線22は反転回路21を構成するトランジスタにより駆動されるが、該トランジスタのトランジスタサイズはセンスアンプ部4を構成するトランジスタのトランジスタサイズと同じものとされる。これによって、ダミービット線22にメモリセル部5内のビット線対BL,/BLと同じ電気的特性を持たせることができる。
【0039】
以下において、図4のタイミング図を参照しつつ、図3に示されたタイミング調整回路20の動作を詳しく説明する。なお、図4(a)はビット線イネーブル信号BLEとセンスアンプイネーブル信号/SAE及びワード線WL0の電位変化を示し、図4(b)はメモリセルMCのセル電位とビット線対BL0,/BL0の電位の時間変化を示し、図4(c)はダミービット線22の電位変化を示し、図4(d)は自動プリチャージ実行許可信号/PREを示す。
【0040】
時刻T1までの初期状態においては、図4(a)に示されるように、ビット線イネーブル信号BLEがハイレベル(H)とされ、ビット線対の電位がイコライズされる。このとき、図4(c)に示されるように、NチャネルMOSトランジスタNT1がオンすることによってダミービット線22の電位が接地レベルとされると共に、反転回路28からロウレベル(L)の信号がNAND回路30へ供給されるため、図4(d)に示されるように自動プリチャージ実行許可信号/PREはハイレベル(H)とされる。
【0041】
そして、時刻T1においてビット線イネーブル信号BLEがロウレベルに遷移することにより、ビット線対の電気的接続が切断される。その後、図4(a)及び図4(b)に示されるように、時刻T2においてワード線WL0が活性化されると、メモリセルMCに保持されたデータがビット線BL0に読み出され、時刻T3においてセンスアンプイネーブル信号/SAEがロウレベルに活性化されることによりビット線対BL0,/BL0の電位差が増幅される。
【0042】
なお、図4(a)に示されるように、時刻T1から時刻T7までの間においてビット線イネーブル信号BLEはロウレベルとされるため、NチャネルMOSトランジスタNT1がオフされると共に、反転回路28からはハイレベルの信号がNAND回路30へ供給される。しかしながら、時刻T3まではセンスアンプイネーブル信号/SAEがハイレベルとされるため、反転回路21からはロウレベルの信号がダミービット線22へ供給される。このため、図4(c)に示されるようにダミービット線22の電位は時刻T3まで接地レベル(GND)とされる。
【0043】
また、時刻T3まではNOR回路27からロウレベルの信号が出力されるため、PチャネルMOSトランジスタPT1がオンするため、カレントミラー回路25の出力ノードはハイレベルとされる。このことから、NAND回路29の出力信号はロウレベルとなるため、図4(d)に示されるように自動プリチャージ実行許可信号/PREはハイレベルにラッチされる。
【0044】
ここで、上記のように時刻T3においてセンスアンプイネーブル信号/SAEがロウレベルに活性化されると、反転回路21の出力信号はハイレベルとされるため、図4(c)に示されるようにダミービット線22の電位は上昇する。
【0045】
なお、センスアンプイネーブル信号/SAEがロウレベルに活性化されると、NOR回路27から出力される信号はハイレベルとされるため、PチャネルMOSトランジスタPT1がオフされるが、カレントミラー回路25の出力ノードはハイレベルに保持されるため、図4(d)に示されるように自動プリチャージ実行許可信号/PREはハイレベルとされる。また、NOR回路27から出力される信号がハイレベルとされることにより、NチャネルMOSトランジスタNT4がオンし、カレントミラー回路25が活性化される。
【0046】
ここで、図4(c)に示されるように、時刻T4においてダミービット線22の電位が参照電圧Vrefを超えると、カレントミラー回路25においてはNチャネルMOSトランジスタNT3及びNチャネルMOSトランジスタNT4を介して接地ノードに電流が流れるため、カレントミラー回路25の出力ノードはロウレベルとなる。このとき、NAND回路29の出力はハイレベルとなることから、図4(d)に示されるように自動プリチャージ実行許可信号/PREはロウレベルに遷移して活性化される。
【0047】
そして、自動プリチャージ実行許可信号/PREが活性化された後における時刻T5において、図4(a)に示されるようにワード線WL0が不活性化されるが、このタイミングにおいては図4(b)に示されるようにビット線対BL0,/BL0の電位差はフル振幅しているため、メモリセルMCには電源電圧VCCのデータが再書き込みされる。
【0048】
この後、図4(a)に示されるように、時刻T6においてセンスアンプイネーブル信号/SAEはハイレベルに遷移するが、NAND回路29の出力はハイレベルとされるため、図4(d)に示されるように自動プリチャージ実行許可信号/PREはロウレベルにラッチされる。
【0049】
そして、図4(a)に示されるように、時刻T7においてビット線イネーブル信号BLEがハイレベルに活性化されると、図4(b)に示されるようにビット線対BL0,/BL0の電位がイコライズされると共に、NチャネルMOSトランジスタNT1がオンされるため、図4(c)に示されるようにダミービット線22の電位が接地レベルへ低下する。またこのとき、反転回路28からNAND回路30へはロウレベルの信号が供給されるため、図4(d)に示されるように自動プリチャージ実行許可信号/PREはハイレベルに遷移する。
【0050】
以上より、図3に示されたタイミング調整回路20においては、自動プリチャージ実行許可信号/PREの活性タイミングは、センスアンプイネーブル信号/SAEが活性化される時刻T3の所定時間後の時刻T4と調整される。ここで、自動プリチャージ実行許可信号/PREは、ダミービット線22の電位が参照電圧Vrefを超えたときに初めて活性化されるため、時刻T4から時刻T5までの間にメモリセルMCへデータを再書き込みする時点においてはビット線対BL0,/BL0もフル振幅しており、その結果として電源電圧レベル(VCC)のデータをメモリセルMCへ確実に再書き込みすることができる。このことは、DRAM等のようにデータ読み出し時に保持データの破壊を引き起こすメモリにおいて、リテンション不良を回避する上で有効なこととなる。そして、該再書き込みがなされた後において、ビット線対は次サイクルの動作のためにプリチャージされることになる。
【0051】
さらに、図3に示されたタイミング調整回路20においては、カレントミラー回路25を構成するNチャネルMOSトランジスタNT2のゲートに供給される参照電圧Vrefの大きさを変えて、ダミービット線22の電位の参照電圧Vrefへの到達時間を変化させることにより、自動プリチャージ実行許可信号/PREの活性タイミングを調整することができる。
【0052】
また、図3に示されたタイミング調整回路20においては、一旦自動プリチャージ実行許可信号/PREがロウレベルに活性化されると、NOR回路27の出力はロウレベルとなるため、NチャネルMOSトランジスタNT4がオフされてカレントミラー回路25が不活性化される。これより、自動プリチャージ実行許可信号/PREが活性化された後においては、カレントミラー回路25での無駄な消費電流が低減される。
【0053】
以上より、本発明の実施の形態に係る半導体記憶装置によれば、ダミービット線22の電位を参照電圧Vrefと比較することにより自動プリチャージ実行許可信号/PREの活性タイミングが決定されるため、ビット線対BL,/BL等のプロセスばらつきにより要求されるマージンを考慮する必要やリテンション不良が回避され、自動プリチャージ実行許可信号/PREの活性タイミングを確実に最速化することができる。
【0054】
従って、このことから、本発明の実施の形態に係る半導体記憶装置によれば、ダミーメモリセルを必要としない簡易な構成により高速なデータの読み書きを確実に実現することができる。
【0055】
【発明の効果】
本発明に係る半導体記憶装置によれば、ビット線対に対するプリチャージ動作の実行許可タイミングを簡易な構成により確実に最速化することができ、メモリセルに対する高速なデータの読み書きを確実に実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態に係る半導体記憶装置の全体構成を示すブロック図である。
【図2】図1に示されたメモリセル部の構成を示す回路図である。
【図3】図1に示された制御部に含まれるタイミング調整回路の構成を示す回路図である。
【図4】図1に示された半導体記憶装置の動作を示すタイミング図である。
【図5】従来の半導体記憶装置の構成を示す回路図である。
【図6】従来のタイミング調整回路の構成を示す回路図である。
【図7】図5に示された半導体記憶装置の動作を示すタイミング図である。
【符号の説明】
1 半導体記憶装置、2 コラム部、3 データバス、4 センスアンプ部、5メモリセル部、6 制御部、7 ロウデコーダ、10 外部回路、20,40タイミング調整回路、21,28,31,41,42 反転回路、22,DBL ダミービット線、25 カレントミラー回路、27 NOR回路、29,30 NAND回路、51,52 ラッチ回路、53 書き込みドライバ、MC00,MC10,MCn0,MC0m,MC1m,MCnm,MC メモリセル、BL0,BLm ビット線、/BL0,/BLm 相補ビット線、WL0〜WLn ワード線、/DBL 相補ダミービット線、NT1〜NT4 NチャネルMOSトランジスタ、PT1〜PT3 PチャネルMOSトランジスタ、C1,C2 容量素子、DMC ダミーメモリセル、DSA ダミーセンスアンプ、SAセンスアンプ、PRE プリチャージ線、EQ イコライズ線、WR カラムセレクト線、SE センスイネーブル線。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a semiconductor memory device.
[0002]
[Prior art]
FIG. 5 is a circuit diagram showing a configuration of a conventional semiconductor memory device. As shown in FIG. 5, the conventional semiconductor memory device includes a bit line pair BL0, / BL0 and a dummy bit line pair DBL, / DBL, a word line WL0, a precharge line PRE, an equalize line EQ, a column select line WR, a sense. An enable line SE, a memory cell MC, a dummy memory cell DMC, a sense amplifier SA, a dummy sense amplifier DSA,
[0003]
In the write operation of the semiconductor memory device having such a configuration, first, the precharge line PRE is activated to precharge the bit line pair BL0, / BL0, and the equalize line EQ is activated to activate the bit line. The potentials of the line BL0 and the complementary bit line / BL0 are made equal.
[0004]
Thereafter, when the input data DI is stored in the
[0005]
On the other hand, in the read operation, first, the precharge line PRE is activated to precharge the bit line pair BL0, / BL0, and the equalize line EQ is activated to activate the bit line BL0 and the complementary bit line / BL0. Are made equal to each other.
[0006]
When the word line WL0 is activated, the data stored in the memory cell MC is read to the bit line pair BL0, / BL0, and the difference voltage generated in the bit line pair BL, / BL0 is read by the sense amplifier SA. Amplified. At this time, the read data obtained by the amplification is stored in the
[0007]
Here, in general, in a semiconductor memory device such as a DRAM in which retained data is destroyed when data is read, data is rewritten to the memory cell MC after the potential difference between the bit line pair BL0 and / BL0 is amplified and maximized. Thereafter, normal operation is realized by allowing the precharge operation of the bit line pair BL0, / BL0 in the next cycle.
[0008]
The execution permission timing of the precharge operation is determined by activating the precharge execution permission signal / PRE. The precharge execution permission signal / PRE is detected by, for example, a sense amplifier as shown in FIG. The sense amplifier enable signal / SAE for starting SA is generated by being delayed for a predetermined time by the
[0009]
At this time, the delay amount for determining the execution permission timing of the precharge operation depends on the drive capability of the transistors constituting the inverting
[0010]
Accordingly, since both timings are determined by the parts formed independently, the delay amount for determining the execution permission timing of the precharge operation has a sufficient margin considering the process variation in the part. Therefore, there is a problem that the high-speed operation of the semiconductor memory device is hindered.
[0011]
In consideration of such a problem, in the conventional semiconductor memory device shown in FIG. 5, the dummy memory cell DMC and the dummy bit line pair DBL, / DBL are processed in the same process as the memory cell MC and the bit line pair BL0, / BL0. Is formed. The precharge operation execution permission timing is determined based on the dummy output data DS obtained by sensing the data read from the dummy memory cell DMC to the dummy bit line pair DBL, / DBL by the dummy sense amplifier DSA. It is determined.
[0012]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the conventional semiconductor memory device shown in FIG. 5, the precharge timing is determined by the potential difference between the dummy bit line pair DBL and / DBL as described above, and the dummy bit line DBL or the complementary dummy bit line / DBL is Since it is determined regardless of the absolute value of the potential, a memory such as a dynamic random access memory (DRAM) in which data is destroyed at the time of reading has a problem that a so-called retention failure in which normal data reading is not performed occurs. is there. In the following, this problem will be described in more detail.
[0013]
FIG. 7 is a timing chart showing an operation of the conventional semiconductor memory device shown in FIG. Here, FIG. 7A shows potential changes of the equalize line EQ, the sense enable line SE, and the word line WL0, and FIG. 7B shows the cell potential of the memory cell MC and the potentials of the bit line pairs BL0 and / BL0. FIG. 7C shows the time change of the cell potential of the dummy memory cell DMC and the potential of the dummy bit line pair DBL, / DBL.
[0014]
In the conventional semiconductor memory device shown in FIG. 5, as shown in FIGS. 7 (a) and 7 (c), at time T1 before the potential difference between the dummy bit line pair DBL, / DBL becomes full amplitude, When the line WL0 is deactivated, data lower than the power supply voltage VCC is rewritten to the memory cell MC at time T2, as shown in FIG. 7B.
[0015]
At this time, in a volatile memory such as a DRAM, the charge accumulated in the memory cell MC leaks. Therefore, if the battery is not charged until it reaches the power supply voltage VCC at the time of rewriting, inverted data is read out. Retention failure may occur.
[0016]
Further, in the conventional semiconductor memory device shown in FIG. 5, it is necessary to form the dummy bit line pair DBL, / DBL and the dummy memory cell DMC connected to the word line WL0 by the same process as the memory cell array. There is also.
[0017]
The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a semiconductor memory device that reliably realizes high-speed data reading and writing with a simple configuration.
[0018]
[Means for Solving the Problems]
An object of the present invention is to provide a plurality of memory cells , a bit line pair connected to the memory cell, a dummy bit line having the same wiring resistance and wiring capacitance as one of the bit line pair, and the bit from the memory cell to the bit. Amplifying means for amplifying data read to the line pair ; dummy bit line driving means for driving the dummy bit line in response to an enable signal for activating the amplifying means; a preset reference potential; Comparing means for comparing the potential of the dummy bit line and the comparison by the comparing means permit a precharge operation for the bit line pair after it is determined that the potential of the dummy bit line has reached the reference potential. It is achieved by providing a control unit, a semi-conductor memory device Ru comprising a.
[0019]
According to such a means, the timing at which the potential difference of the bit line pair is amplified to the maximum by the amplifying means and the data is rewritten to the memory cell is determined without allowing for a margin due to process variations. The timing for permitting the execution of the precharge operation for the pair can be reliably maximized with a simple configuration.
[0020]
In the semiconductor memory device of the present invention, the dummy bit line has the same wiring resistance and wiring capacitance as one of the bit line pairs . Here, if the dummy bit line driving means drives the dummy bit line with the same driving force as that when the amplifying means drives the bit line pair, the potential fluctuation of the dummy bit line is detected as one potential of the bit line pair. Since the variation can be approximated, the ideal execution permission timing of the precharge operation can be accurately determined.
[0021]
Further, if the comparison means is inactivated when the control means permits the precharge operation for the bit line pair, the power consumption of the comparison means once the precharge operation is permitted can be reduced. Can do.
[0022]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the drawings, the same reference numerals indicate the same or corresponding parts.
[0023]
FIG. 1 is a block diagram showing an overall configuration of a semiconductor memory device according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, a
[0024]
Here, the
[0025]
FIG. 2 is a circuit diagram showing a configuration of memory cell unit 5 shown in FIG. As shown in FIG. 2, the memory cell unit 5 is, for example, a volatile DRAM, and includes word lines WL0 to WLn, bit line pairs BL0, / BL0 to BLm, / BLm, one of bit line pairs, and a word line. And memory cells MC00 to MCnm connected to each other. Each of the memory cells MC00 to MCnm is composed of one transistor and one capacitor element as shown in FIG. 2, for example.
[0026]
The outline of the operation of the semiconductor memory device having the above configuration will be described below.
[0027]
First, when an active command Cd and an address AD are supplied from the
[0028]
Next, the row decoder 7 decodes the supplied row address RAD and selectively activates the word line WL to a high level according to the row address RAD. Here, when the word lines WL0 to WLn shown in FIG. 2 are selectively activated, the bit line pairs BL0 and / BL0 to BL0 according to the data held in the memory cells connected to the activated word lines. A potential difference is generated between BLm and / BLm.
[0029]
Then, after the potential difference occurs, the
[0030]
Through such a series of operations, the
[0031]
On the other hand, in the write operation, after entering the active state, the write data received from the
[0032]
After the read or write operation as described above is completed, a precharge command is supplied from the
[0033]
Here, in the case of a so-called automatic precharge type semiconductor memory device that automatically executes precharge, the precharge command as described above is supplied from the
[0034]
As shown in FIG. 3, the
[0035]
In
[0036]
On the other hand, the inverting
[0037]
The other end of the
[0038]
In the
[0039]
Hereinafter, the operation of the
[0040]
In the initial state up to time T1, as shown in FIG. 4A, the bit line enable signal BLE is set to the high level (H), and the potentials of the bit line pairs are equalized. At this time, as shown in FIG. 4C, the potential of the
[0041]
At time T1, the bit line enable signal BLE transitions to a low level, thereby disconnecting the electrical connection between the bit line pair. Thereafter, as shown in FIGS. 4A and 4B, when the word line WL0 is activated at time T2, the data held in the memory cell MC is read to the bit line BL0, and the time At T3, the sense amplifier enable signal / SAE is activated to a low level, thereby amplifying the potential difference between the bit line pair BL0 and / BL0.
[0042]
As shown in FIG. 4A, since the bit line enable signal BLE is at a low level between time T1 and time T7, the N-channel MOS transistor NT1 is turned off and the inverter circuit 28 A high level signal is supplied to the
[0043]
Since the low level signal is output from the NOR
[0044]
Here, when the sense amplifier enable signal / SAE is activated to the low level at time T3 as described above, the output signal of the inverting
[0045]
When sense amplifier enable signal / SAE is activated to a low level, the signal output from NOR
[0046]
Here, as shown in FIG. 4C, when the potential of the
[0047]
At time T5 after activation of the automatic precharge execution permission signal / PRE, the word line WL0 is inactivated as shown in FIG. 4A. At this timing, FIG. ), Since the potential difference between the bit line pair BL0 and / BL0 has a full amplitude, the data of the power supply voltage VCC is rewritten in the memory cell MC.
[0048]
Thereafter, as shown in FIG. 4A, the sense amplifier enable signal / SAE transitions to a high level at time T6. However, since the output of the
[0049]
Then, as shown in FIG. 4A, when the bit line enable signal BLE is activated to a high level at time T7, the potentials of the bit line pair BL0, / BL0 as shown in FIG. 4B. Is equalized and N channel MOS transistor NT1 is turned on, so that the potential of
[0050]
As described above, in the
[0051]
Further, in the
[0052]
In the
[0053]
As described above, according to the semiconductor memory device of the embodiment of the present invention, the activation timing of the automatic precharge execution permission signal / PRE is determined by comparing the potential of the
[0054]
Therefore, according to the semiconductor memory device of the embodiment of the present invention, high-speed data reading / writing can be reliably realized with a simple configuration that does not require dummy memory cells.
[0055]
【The invention's effect】
According to the semiconductor memory device of the present invention, the execution permission timing of the precharge operation for the bit line pair can be surely maximized with a simple configuration, and high-speed data reading / writing to the memory cell can be reliably realized. Can do.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing an overall configuration of a semiconductor memory device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a circuit diagram showing a configuration of a memory cell unit shown in FIG. 1;
FIG. 3 is a circuit diagram showing a configuration of a timing adjustment circuit included in the control unit shown in FIG. 1;
4 is a timing chart showing an operation of the semiconductor memory device shown in FIG. 1. FIG.
FIG. 5 is a circuit diagram showing a configuration of a conventional semiconductor memory device.
FIG. 6 is a circuit diagram showing a configuration of a conventional timing adjustment circuit.
FIG. 7 is a timing chart showing an operation of the semiconductor memory device shown in FIG.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記メモリセルに接続されたビット線対と、
前記ビット線対の一方と同じ配線抵抗及び配線容量を有するダミービット線と、
前記メモリセルから前記ビット線対に読み出されたデータを増幅する増幅手段と、
前記増幅手段を活性化させるイネーブル信号に応じて、前記ダミービット線を駆動するダミービット線駆動手段と、
予め設定された参照電位と前記ダミービット線の電位とを比較する比較手段と、
前記比較手段による比較において、前記ダミービット線の電位が前記参照電位に到達したと判断された後に、前記ビット線対に対するプリチャージ動作を許可する制御手段と、
を備える半導体記憶装置。A plurality of memory cells ;
A pair of bit lines connected to the memory cell ;
A dummy bit line having the same wiring resistance and wiring capacitance as one of the bit line pairs ;
Amplifying means for amplifying data read from the memory cell to the bit line pair;
Dummy bit line driving means for driving the dummy bit line in response to an enable signal for activating the amplifying means;
A comparison means for comparing a preset reference potential with the potential of the dummy bit line;
Control means for permitting a precharge operation for the bit line pair after it is determined in the comparison by the comparison means that the potential of the dummy bit line has reached the reference potential ;
Ru comprising a semi-conductor memory device.
請求項1に記載の半導体記憶装置。The semiconductor memory device according to claim 1, wherein the dummy bit line driving unit drives the dummy bit line with the same driving force as when the amplification unit drives the bit line pair.
請求項1に記載の半導体記憶装置。The semiconductor memory device according to claim 1, wherein the comparison unit is deactivated when the control unit permits a precharge operation for the bit line pair.
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