JP4338045B2 - Semiconductor integrated circuit - Google Patents

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Description

この発明は、半導体集積回路装置に関し、大容量メモリと論理回路を同一チップに搭載する技術に関するものである。   The present invention relates to a semiconductor integrated circuit device, and relates to a technique for mounting a large capacity memory and a logic circuit on the same chip.

この明細書で参照される文献のリストは以下の通りであり、文献の参照は文献番号をもってすることとする。[文献1]:伊藤清男著「超LSIメモリ」培風館、1996、頁12〜15。[文献2]:特開昭62−226494号公報(対応米国特許公報の番号は4803664)。
伊藤清男著「超LSIメモリ」培風館、1996、頁12〜15 特開昭62-226494号公報
The list of documents referred to in this specification is as follows, and the documents are referred to by document numbers. [Reference 1]: Kiyoo Ito, “Ultra LSI Memory”, Baifukan, 1996, pp. 12-15. [Document 2]: Japanese Patent Laid-Open No. 62-226494 (corresponding US Patent Publication No. 4803664).
Ito Kiyoo "VLSI LSI" Baifukan, 1996, pp. 12-15 JP-A 62-226494

最近、ダイナミック・ランダムアクセス・メモリ(DRAM)と論理回路(ロジック回路)を混載するシステム・オン・チップLSIが、マルチメディア用途で重要となってきている。今後は、DRAMとスタティック・ランダムアクセス・メモリ(SRAM)とロジック回路、さらにはプロセッサ等を一つのチップ上に混載させることが必要となってきている。このようなシステム・オン・チップLSIにおいて、一つのトランジスタと一つの特殊で大きな容量のキャパシタで構成される現在のDRAMメモリセルでは、キャパシタ形成プロセスが煩雑なため、論理回路(ロジック)と同一のプロセス工程でDRAMを作成することが困難である。このため、低価格化には限界がある。そこでキャパシタを不要とするDRAMメモリセルが必要となる。   Recently, a system-on-chip LSI in which a dynamic random access memory (DRAM) and a logic circuit (logic circuit) are combined has become important for multimedia applications. In the future, it will be necessary to incorporate DRAM, static random access memory (SRAM), logic circuits, and processors on a single chip. In such a system-on-chip LSI, the current DRAM memory cell composed of one transistor and one special large-capacity capacitor has the same capacitor formation process, and therefore the same logic circuit (logic). It is difficult to create DRAM in the process step. For this reason, there is a limit to reducing the price. Therefore, a DRAM memory cell that does not require a capacitor is required.

この候補として、本願発明者等は、例えば[文献1]に示されるようないわゆる3トランジスタセルを再評価することを考え始めた。ここで3トランジスタセルとは、情報電圧をゲートに蓄える蓄積MOSFETと、上記ゲートに情報電圧を書き込む書込み用MOSFET、さらに上記ゲート電圧の状態を読み出すための読出し用MOSFETを備えるものである。このような3トランジスタセルは、製造プロセスも論理回路とほぼ同一にできるので作りやすく、低価格にできる可能性がある。またセル自身に増幅機能があるため、データ線に読み出される読出し信号電圧は大きく動作が安定である。さらに低電圧動作に適するのでマルチメディア用途に好適な低消費電力が実現できるという特徴があることが本願発明者により見いだされた。   As candidates for this, the inventors of the present application have begun to consider re-evaluating a so-called three-transistor cell as shown in [Document 1]. Here, the three-transistor cell includes a storage MOSFET that stores information voltage at the gate, a write MOSFET that writes the information voltage to the gate, and a read MOSFET that reads the state of the gate voltage. Such a three-transistor cell can be manufactured easily because the manufacturing process can be made substantially the same as that of the logic circuit, and there is a possibility that the cost can be reduced. Further, since the cell itself has an amplification function, the read signal voltage read to the data line is large and the operation is stable. Furthermore, the present inventor has found that the present invention has a feature that low power consumption suitable for multimedia use can be realized because it is suitable for low voltage operation.

更に、3トランジスタセルを用いたDRAMは、[文献2]に記載されている。このメモリは、データ線が対線構成になっているので、高速書込み・読出しが可能である。しかし、メモリセルの記憶情報をセンスアンプで弁別・増幅するために、各データ対線ごとにダミーセルを用いなければならず、その分だけ面積が増してしまう。また、そこで開示されているダミーセルにも増幅機能があるので、そのデータ線上に現れる参照電圧は時間とともに変化してしまう。したがって、センスアンプの起動タイミングの設定が難しく、場合によってはセンスアンプで読出し情報が弁別できなくなる。なぜなら、センスアンプの起動タイミングの設定が遅すぎると対線間の差電圧が小さくなり動作が不安定になるからである。   Further, a DRAM using a three-transistor cell is described in [Document 2]. Since this memory has a pair of data lines, high-speed writing / reading is possible. However, in order to discriminate and amplify the stored information of the memory cell with the sense amplifier, a dummy cell must be used for each data pair line, and the area increases accordingly. Further, since the dummy cell disclosed therein also has an amplification function, the reference voltage appearing on the data line changes with time. Therefore, it is difficult to set the start timing of the sense amplifier, and in some cases, the read information cannot be discriminated by the sense amplifier. This is because, if the start timing of the sense amplifier is set too late, the voltage difference between the paired wires becomes small and the operation becomes unstable.

そこで、本願発明における第1の目的はダミーセルを用いないメモリを提供することにある。この発明の他の目的は、3トランジスタセルが接続されるグローバルデータ線対の寄生容量平衡することにある。   Accordingly, a first object of the present invention is to provide a memory that does not use dummy cells. Another object of the present invention is to balance the parasitic capacitance of the global data line pair to which the three-transistor cell is connected.

本発明の代表的な例を示せば以下の通りである。即ち、複数の第1メモリセルは、第1と第2トランジスタのゲートが複数の第1ワード線のうちの一つと接続され、第3トランジスタのドレインが前記第2トランジスタのソース・ドレイン経路と接続される。複数の第2メモリセルは、第4と第5トランジスタのゲートが複数の第2ワード線のうちの一つと接続され、第6トランジスタのドレインが前記第5トランジスタのソース・ドレイン経路と接続される。前記第1メモリセルの第1トランジスタのソース・ドレイン経路は第1配線に接続され、前記第2メモリセルの第4トランジスタのソース・ドレイン経路は第2配線に接続される。前記第1メモリセルの第2トランジスタのソース・ドレイン経路は第1スイッチを介して前記第2配線に接続され、前記第2メモリセルの第5トランジスタのソース・ドレイン経路は第2スイッチを介して前記第1配線に接続される。   A typical example of the present invention is as follows. That is, in the plurality of first memory cells, the gates of the first and second transistors are connected to one of the plurality of first word lines, and the drain of the third transistor is connected to the source / drain path of the second transistor. Is done. In the plurality of second memory cells, the gates of the fourth and fifth transistors are connected to one of the plurality of second word lines, and the drain of the sixth transistor is connected to the source / drain path of the fifth transistor. . The source / drain path of the first transistor of the first memory cell is connected to a first wiring, and the source / drain path of the fourth transistor of the second memory cell is connected to a second wiring. The source / drain path of the second transistor of the first memory cell is connected to the second wiring via a first switch, and the source / drain path of the fifth transistor of the second memory cell is connected via the second switch. Connected to the first wiring.

グローバルデータ線対の寄生容量を平衡させることができる。   The parasitic capacitance of the global data line pair can be balanced.

<実施例1>
図1(a)は、本発明の概念を示したもので、DRAM内の一対のデータ線の構成と動作タイミングを示している。一対のデータ線(DL、DLB)には複数のメモリセル(MC1〜MCn)と、センスアンプ(SA)と、プリチャージ回路が接続されている。メモリセルは、後述するようにゲインセルである。ここでゲインセルとは、例えば後述するようなN型MOSFETを用いる例では、あらかじめ高電位VDDにプリチャージされたデータ線を、メモリセルの記憶情報に応じて選択的に完全に0Vまで放電することができるメモリセルのことである。もちろんP型MOSFETを用いてもよく、その場合は、あらかじめ0Vにプリチャージされたデータ線を、選択的にVDDレベルへ完全に充電することのできるメモリセルのことである。データ線は、メモリセルのデータを読出すために利用するデータ線DLと、差動増幅時の参照に用いるデータ線DLBからなる。また、DLBはメモリセルへの記憶データの書込み
用・再書込み用にも利用する。本発明の特長は、上記対線のそれぞれのプリチャージ電圧を異なる値に設定することにある。すなわちDLのプリチャージ電圧は、例えばN型のゲインセルを用いる場合にはVDDとし、DLBのプリチャージ電圧はそれよりも低い値、例えばVDD/2とする。ここでセンスアンプは、例えば図2に示すようなラッチ型のCMOSセンスアンプであり、データ対線間に現れた情報に対応した差動電圧を高速にVDDまで増幅する。センスアンプは、図2(a)では端子SANとSAPに、同図(b)では端子SPEとSNEにそれぞれ0V、VDDの電圧を印加することで起動する。
<Example 1>
FIG. 1A shows the concept of the present invention, and shows the configuration and operation timing of a pair of data lines in the DRAM. A plurality of memory cells (MC1 to MCn), a sense amplifier (SA), and a precharge circuit are connected to the pair of data lines (DL, DLB). The memory cell is a gain cell as will be described later. Here, for example, in an example using an N-type MOSFET as will be described later, a gain cell selectively discharges a data line precharged to a high potential VDD in advance to 0 V in accordance with stored information of the memory cell. It is a memory cell that can be used. Of course, a P-type MOSFET may be used, and in this case, it is a memory cell that can selectively charge a data line precharged to 0 V in advance to the VDD level. The data line includes a data line DL used for reading data in the memory cell and a data line DLB used for reference during differential amplification. DLB is also used for writing / rewriting data stored in memory cells. The feature of the present invention resides in that the precharge voltages of the paired wires are set to different values. That is, the DL precharge voltage is set to VDD when an N-type gain cell is used, for example, and the DLB precharge voltage is set to a lower value, for example, VDD / 2. Here, the sense amplifier is, for example, a latch type CMOS sense amplifier as shown in FIG. 2, and amplifies a differential voltage corresponding to information appearing between the data pair lines to VDD at high speed. The sense amplifier is activated by applying voltages of 0 V and VDD to the terminals SAN and SAP in FIG. 2A and to the terminals SPE and SNE in FIG. 2B, respectively.

以下本発明の基本動作を、N型ゲインセルの場合について図1(b)及び(c)を用いて説明する。メモリセルから記憶情報を読み出すためには、まずプリチャージ回路によってDL、DLBをそれぞれVDD、VDD/2にプリチャージした後に、プリチャージ信号PCをロウレベルにし、その後一本のワード線を選択的に読出しレベルにする(図中WLR on)。これによりデータ線DLの電位は、メモリセルの記憶情報にしたがって、プリチャージレベルを保つか、0Vに放電するかが決まる。図1(b)は、そのメモリセルがデータ線DLを放電するような記憶情報を保持している場合の波形図である。データ線DLの電圧がVDD/2よりΔ(センスアンプの感度)だけ小さくなる時間(T1)の後、センスアンプSAを起動し増幅を開始する(図中SA on)。これによりDLは0VへDLBはVDDへそれぞれ高速に増幅される。このΔ
はセンスアンプのオフセット電圧などできまり、ほぼ100mVである。一方、図1(c)は選択されたメモリセルがデータ線DLをプリチャージレベルに保つような記憶情報を保持している場合の波形図である。時間T1の後にセンスアンプを活性化すれば、DLはVDDに、DLBは0Vにそれぞれ高速に増幅される。つまり、ワード線WLを活性化した後、時間T1後にセンスアンプを起動することで、メモリセルの記憶情報を正確に弁別し読出すことができる。なお、図では対線間のプリチャージ電圧の差はVDD/2であるが、この差はΔ以上であればよい。対線間のプリチャージ電圧の差をΔとするとT1が短くなるのでより高速に増幅できる。さらに、データ線DLBのプリチャージ電圧をVDD/2ではなくΔに設定すれば、2値情報に対する対線間の読出し電圧差は等しくなる。この条件はデータ線DL及びDLBのプリチャ
ージ電圧の最小値を与え、データ線DLのプリチャージ電圧は2Δ(およそ200mV)まで下げられる。しかし、データ線DLBのプリチャージ電圧をVDD/2とする利点は、回路設計が容易化し、かつ、プリチャージ電圧レベルを高精度で制御できるからである。したがってデータ対線(DLBとDL)のプリチャージ電圧は、速度要求と回路設計の難しさの兼ね合いなどで決めればよい。なお、上述したプリチャージ電圧の条件から、動作電圧VDDの最小値は原理的には2Δまで下げることが許される。これはセンスアンプを必ずしも必要としない例である。したがって動作速度の要求が満たされれば、動作電圧を2Δとし、センスアンプを設けずに構成することができる。
The basic operation of the present invention will be described below with reference to FIGS. 1B and 1C in the case of an N-type gain cell. In order to read stored information from the memory cell, first, DL and DLB are precharged to VDD and VDD / 2 respectively by a precharge circuit, then the precharge signal PC is set to low level, and then one word line is selectively selected. Set to read level (WLR on in the figure). Thus, it is determined whether the potential of the data line DL is maintained at the precharge level or discharged to 0V according to the stored information of the memory cell. FIG. 1B is a waveform diagram when the memory cell holds stored information that discharges the data line DL. After a time (T1) when the voltage of the data line DL is reduced by Δ (sense amplifier sensitivity) from VDD / 2, the sense amplifier SA is activated to start amplification (SA on in the figure). As a result, DL is amplified to 0V and DLB is amplified to VDD at high speed. This Δ
Is almost 100 mV due to the offset voltage of the sense amplifier. On the other hand, FIG. 1C is a waveform diagram in the case where the selected memory cell holds stored information that keeps the data line DL at the precharge level. If the sense amplifier is activated after time T1, DL is amplified to VDD and DLB is amplified to 0V at high speed. That is, by activating the sense amplifier after time T1 after activating the word line WL, it is possible to accurately discriminate and read the stored information of the memory cell. In the figure, the difference in precharge voltage between the paired wires is VDD / 2, but this difference may be greater than or equal to Δ. If the difference in the precharge voltage between the paired wires is Δ, T1 is shortened, so that it can be amplified more quickly. Furthermore, if the precharge voltage of the data line DLB is set to Δ instead of VDD / 2, the read voltage difference between the paired lines for the binary information becomes equal. This condition gives the minimum value of the precharge voltage of the data lines DL and DLB, and the precharge voltage of the data line DL is lowered to 2Δ (approximately 200 mV). However, the advantages of setting the precharge voltage of the data line DLB to VDD / 2 are that the circuit design is facilitated and the precharge voltage level can be controlled with high accuracy. Therefore, the precharge voltage of the data pair lines (DLB and DL) may be determined based on the balance between speed requirements and circuit design difficulties. Note that, based on the precharge voltage condition described above, the minimum value of the operating voltage VDD can be lowered to 2Δ in principle. This is an example that does not necessarily require a sense amplifier. Therefore, if the requirement for the operation speed is satisfied, the operation voltage can be set to 2Δ, and a configuration without a sense amplifier can be provided.

メモリセルへの書込みはワード線を選択的に書き込みレベル(たとえばVDHのような高電圧)にすることで行える(図中WLW on)。例えば図1(b)、(c)のように、書込みデータが、メモリセルの記憶電圧と異なる場合には、データ線DL及びDLBに逆極性の差動電圧を与えてメモリセルへ書込めばよい。また、再書込み動作には、後述するように読出したデータを増幅しその増幅電圧を再書込みすればよい。   Writing to the memory cell can be performed by selectively setting the word line to a write level (for example, a high voltage such as VDH) (WLW on in the figure). For example, as shown in FIGS. 1B and 1C, when the write data is different from the storage voltage of the memory cell, if a differential voltage having a reverse polarity is applied to the data lines DL and DLB, the data is written into the memory cell. Good. In the rewriting operation, as described later, the read data is amplified and the amplified voltage is rewritten.

以上述べたように、本発明では、データ線DLBのプリチャージレベルを増幅時の参照電圧とすることができる。したがって、ダミーセルを用いる必要がないので、従来のようなダミーセルによる面積増加はなく、またその参照電圧は時間的に一定なのでセンス動作を安定に行える効果がある。   As described above, in the present invention, the precharge level of the data line DLB can be used as the reference voltage at the time of amplification. Therefore, since there is no need to use a dummy cell, there is no increase in area due to the dummy cell as in the prior art, and since the reference voltage is constant over time, there is an effect that the sensing operation can be performed stably.

図3ならびに図4は、本発明に適用されるゲインセルの例で、N型MOSFETで構成された3トランジスタメモリセルである。ここでQSとQWならびにQRは、それぞれ蓄積用、書込み用、読出し用トランジスタである。このメモリセルは、QSのゲートに2値情報に対応したVDDあるいは0Vのデータを書込み、その後、QWを非導通とすることによって、情報を保持する。図3のメモリセルは、書込み用と読出し用のトランジスタに同一のワード線が接続されている。このメモリセルは、面積は小さいが、ワード線駆動電圧として3値レベルを必要とする。すなわち、メモリセルが選択されない時(行非選択時)には、ワード線の電圧は通常0VのVSSに固定され、読出し時には中間電圧VDLが印加され、書込みあるいは再書込み時には十分高い電圧VDHが印加される。このように読出し時にワード線電圧を中間レベルに設定する理由は、書込みトランジスタQWを非導通にしたまま、読出しトランジスタQRを導通させるためである。さもないと、QSのゲートに保持している情報電荷が、読出し動作によってデータ線DLBに漏洩してしまう。ワード線電圧を上記のような3値で制御するためには、QRとQWの閾値電圧を各々適切に設定する必要がある。まず、読出し時にQWが導通しにくく、かつQSが導通となる記憶情報を保持している場合にQRでデータ線DLを高速に放電するには、QWの閾値電圧(Vtw)はできるだけ高く、かつ、QRの閾値電圧(Vtr)はできるだけ低いことが望ましい。したがって、通常、同一ワード線につながるこれら2個のトランジスタの閾値電圧は異なる値に設定する方が好都合である。しかしVtwがあまり大きすぎると、QSのゲートにVDDを書込むためには、VDH≧VDD+Vtwの条件が必要であるか
ら、いわゆるMOSFETの耐圧不良を起こす。したがってVtwのとりうる最大値には限界がある。一方、Vtrが小さくなりすぎると、データ線DLに接続されている多数の行非選択メモリセルがいわゆるサブスレショルド・リーク電流によって弱く導通するようになり、選択されたセルの正常な読出しを妨げる。したがってVtrのとりうる最小値にも限界がある。通常、ワード線電圧0Vで行非選択とする場合にQRを非導通にするには、そのQRの閾値電圧Vtrは0.5V以上必要である。このようにVtrを高くしてしまうと、中間レベルの読出し電圧では、読出し動作が著しく低下してしまう。この問題を解決する一方法は、ワード線の行非選択レベル(VSS)を従来の0Vから負電圧に設定することである。例えば、Vtrを0Vにしても行非選択時にQRが非導通になるためにはVSSを−0.5V以上に深くバイアスすれば
良い。このときQRの駆動速度を決定する実効ゲート電圧はVDL−Vtrであるから、その値はVSSが0VでVtr=0.5Vの場合に比べて0.5Vだけ増加することになり、高速な読出しが可能となる。さらに、データ線をより高速に増幅するには、データ線の寄生容量を低減することである。これには後述する階層データ線が有効である。なお、QSの閾値電圧Vtsは、VDDのゲート電圧でQSは強く導通し、0Vのゲート電圧でQSは非導通になるか、あるいはきわめて弱く導通する条件のもと決められるが、通常Vtr≧0Vである。なお、本メモリセルの動作例の詳細は後述する。
3 and 4 are examples of gain cells applied to the present invention, which are three-transistor memory cells composed of N-type MOSFETs. Here, QS, QW, and QR are storage, write, and read transistors, respectively. This memory cell retains information by writing VDD or 0V data corresponding to binary information to the gate of QS, and then turning off QW. In the memory cell of FIG. 3, the same word line is connected to the write and read transistors. This memory cell has a small area but requires a ternary level as a word line drive voltage. That is, when the memory cell is not selected (when the row is not selected), the voltage of the word line is normally fixed to VSS of 0V, the intermediate voltage VDL is applied during reading, and the sufficiently high voltage VDH is applied during writing or rewriting. Is done. The reason why the word line voltage is set to the intermediate level at the time of reading is to make the read transistor QR conductive while keeping the write transistor QW nonconductive. Otherwise, the information charge held at the gate of QS leaks to the data line DLB by the read operation. In order to control the word line voltage with the above three values, it is necessary to appropriately set the threshold voltages of QR and QW. First, QW threshold voltage (Vtw) is as high as possible in order to discharge data line DL at high speed with QR when QW is difficult to conduct at the time of reading and QS keeps stored information. It is desirable that the QR threshold voltage (Vtr) be as low as possible. Therefore, it is usually more convenient to set the threshold voltages of these two transistors connected to the same word line to different values. However, if Vtw is too large, in order to write VDD to the gate of QS, the condition of VDH ≧ VDD + Vtw is necessary. Therefore, there is a limit to the maximum value that Vtw can take. On the other hand, if Vtr becomes too small, a large number of row non-selected memory cells connected to the data line DL become weakly conductive due to so-called subthreshold leakage current, preventing normal reading of the selected cells. Therefore, there is a limit to the minimum value that Vtr can take. Normally, when a row is not selected at a word line voltage of 0 V, the QR threshold voltage Vtr needs to be 0.5 V or more to make QR non-conductive. If Vtr is increased in this way, the read operation is remarkably reduced at an intermediate level read voltage. One way to solve this problem is to set the row unselect level (VSS) of the word line from the conventional 0V to a negative voltage. For example, even if Vtr is set to 0V, VSS may be deeply biased to −0.5V or more so that QR becomes non-conductive when a row is not selected. At this time, the effective gate voltage that determines the QR drive speed is VDL-Vtr. Therefore, the value increases by 0.5V compared to the case where VSS is 0V and Vtr = 0.5V, enabling high-speed reading. It becomes. Furthermore, in order to amplify the data line at a higher speed, it is necessary to reduce the parasitic capacitance of the data line. For this purpose, a hierarchical data line described later is effective. The threshold voltage Vts of QS is determined based on the condition that QS is strongly conducted at the gate voltage of VDD and QS is non-conducted at the gate voltage of 0 V or is conducted very weakly, but normally Vtr ≧ 0V It is. Details of the operation example of this memory cell will be described later.

図4のメモリセルは、読出し用と書込み用のトランジスタのゲートにはそれぞれ読出し用ワード線と書込み用ワード線が接続されている。読出し用ワード線へ読出し電圧(VDH)を印加してメモリセルの記憶情報を読出し、書込み用ワード線に書込み電圧(VDH)を印加してメモリセルへの記憶情報の書込み・再書込みをする。なお、読出し電圧は、読出し速度が十分であれば、VDDでもよい。このメモリセルは図3のメモリセルに比べて面積は大きくなるが、ワード線の電圧は前述したように3値で制御する必要が無い。したがって読出し電圧を中間レベルに設定することに伴う低速動作の問題はなく、その上、駆動回路の設計は容易になる。また、QR、QWの閾値電圧も原理的には同じとすることができるので、複数のMOSFETを製造するためのプロセスコストを低下させる効果もある。さらに、低い動作電圧VDDでも高速動作をさせるためには、前述したようにVtrを低くくし、非選択レベルを負の電圧にすることが効果的である。また前述のように、データ
線寄生容量を小さくすることも有効である。
In the memory cell of FIG. 4, a read word line and a write word line are connected to gates of read and write transistors, respectively. A read voltage (VDH) is applied to the read word line to read the stored information in the memory cell, and a write voltage (VDH) is applied to the write word line to write / rewrite the stored information in the memory cell. Note that the read voltage may be VDD if the read speed is sufficient. Although the area of this memory cell is larger than that of the memory cell of FIG. 3, it is not necessary to control the voltage of the word line with three values as described above. Therefore, there is no problem of low-speed operation associated with setting the read voltage to an intermediate level, and the design of the drive circuit is facilitated. In addition, since the threshold voltages of QR and QW can be made the same in principle, there is an effect of reducing the process cost for manufacturing a plurality of MOSFETs. Furthermore, in order to operate at high speed even with a low operating voltage VDD, it is effective to lower Vtr and set the non-selection level to a negative voltage as described above. As described above, it is also effective to reduce the data line parasitic capacitance.

<実施例2>
図5には、前述した実施例を具体的に適用したメモリ回路の一実施例が示されている。同図の各素子及び回路ブロックは、公知の半導体集積回路の製造技術によって、それが搭載される単結晶シリコンのような1個の半導体基板(LSI)上において形成される。
<Example 2>
FIG. 5 shows an embodiment of a memory circuit to which the above-described embodiment is specifically applied. Each element and circuit block shown in the figure are formed on a single semiconductor substrate (LSI) such as single-crystal silicon on which it is mounted by a known semiconductor integrated circuit manufacturing technique.

この実施例では、各データ線は、メモリセルとの間でデータの授受を行うローカルデータ対線DL(DL1〜DLk),DLB(DLB1〜DLBk)と、グローバルデータ対線GDL(GDL1〜GDLk)、GDLB(GDLB1〜GDLBk)の階層構造からなり、縦方向に並行に延在されている。一対のグローバルデータ線には、複数のブロックBLK(BLK11〜BLKmk)が接続されている。各ブロックは、複数の図3(a)に示すメモリセルMC(MC11〜MCn1など)が接続された一対のローカルデータ線と、グローバルデータ線とローカルデータ線を接続するためのスイッチ用MOSFET(QRT、QWT)から成っている。これらのスイッチ用MOSFETは、周辺回路(PERI)で発生されたブロック選択信号RWC(RWC1〜RWCm)によって制御される。前記ある一対のグローバルデータ対線は、DRAMコア(DRAMC)の外部入力アドレス(YADR)をYデコーダ(YDEC)でデコードした後、対応するYドライバ(YDRV)で対応するスイッチ QY1及びQY2等を駆動することによって、相補の共通データ対線(IOとIOB)に接続される。なお、前記各グローバルデータ対線には、特に制限されないが、図2(a)に示すようなP型MOSFET Q1及びQ2及びN型MOSFET Q3とQ4からなる周知のCMOSラッチ型差動アンプSAが設けられる。このセンスアンプSAは、共通ソースSANとSAPとに、それぞれ接地電位VSSと電源電圧VDDとが与えられることによって活性化される。また、たとえば、図3(b)に示した差動型センスアンプは、図2(a)のラッチ型差動アンプの高圧電源VDD側にP型MOSFETを、接地側にN型MOSFETを接続してあり、制御信号SPE、SNEで増幅動作をスイッチ制御する。このセンスアンプは、スイッチ分の面積が増大してしまうが、このスイッチで電源と接続するため、駆動力が大きい特徴がある。以後本実施例は、図2(a)のセンスアンプを用いた場合にて説明する。   In this embodiment, each data line includes local data pair lines DL (DL1 to DLk) and DLB (DLB1 to DLBk) that exchange data with memory cells, and global data pair lines GDL (GDL1 to GDLk). , GDLB (GDLB1 to GDLBk) has a hierarchical structure, and extends in parallel in the vertical direction. A plurality of blocks BLK (BLK11 to BLKmk) are connected to the pair of global data lines. Each block includes a pair of local data lines to which a plurality of memory cells MC (MC11 to MCn1, etc.) shown in FIG. 3A are connected, and a switching MOSFET (QRT) for connecting the global data lines and the local data lines. , QWT). These switching MOSFETs are controlled by block selection signals RWC (RWC1 to RWCm) generated in the peripheral circuit (PERI). The pair of global data pairs, after the external input address (YADR) of the DRAM core (DRAMC) is decoded by the Y decoder (YDEC), the corresponding switches QY1 and QY2 are driven by the corresponding Y driver (YDRV). By doing so, they are connected to complementary common data pair lines (IO and IOB). Each global data pair is not particularly limited, but a well-known CMOS latch type differential amplifier SA comprising P-type MOSFETs Q1 and Q2 and N-type MOSFETs Q3 and Q4 as shown in FIG. Provided. The sense amplifier SA is activated by applying the ground potential VSS and the power supply voltage VDD to the common sources SAN and SAP, respectively. Further, for example, in the differential sense amplifier shown in FIG. 3B, a P-type MOSFET is connected to the high-voltage power supply VDD side and an N-type MOSFET is connected to the ground side of the latch type differential amplifier of FIG. The amplification operation is switched by control signals SPE and SNE. Although this sense amplifier increases the area of the switch, it is characterized by a large driving force because it is connected to the power source by this switch. Hereinafter, this embodiment will be described using the sense amplifier of FIG.

本発明は、上述したようにデータ線を階層構造にすることで、センスアンプが直接駆動するデータ対線の容量を小さくできるため高速増幅動作が可能となる特長がある。なぜなら、MOSFETの拡散層容量は配線層のメタルの寄生容量に比べて大きいので、寄生容量を少なくするためには、同一配線に接続されるMOSFETの数を少なくすることが効果的であるからである。また差動アンプを用いる理由は、メモリセルへの書込み時にQR、QSで生じる貫通電流を防ぐためである。例えばブロックBLK11に着目し、その中のノードN1にVDDを書込む場合、QSはオン状態となる。このときQR、及びQWもオンしているので、DL1はVSSへの経路ができる。そのため、DL1が0Vでない限り貫通電流がQRとQSにて発生してしまうのである。これは例えばノードN1が記憶している0情報を1情報に反転する動作時(いわゆる反
転書込み)に問題となる。このときDL1はプリチャージレベルとなっており、差動で書込まないとQR、QSに貫通電流が流れてしまう。
As described above, the present invention has a feature that a data line having a hierarchical structure can reduce a capacity of a data pair line directly driven by a sense amplifier, thereby enabling a high-speed amplification operation. This is because the diffusion layer capacitance of the MOSFET is larger than the parasitic capacitance of the metal in the wiring layer, so it is effective to reduce the number of MOSFETs connected to the same wiring in order to reduce the parasitic capacitance. is there. The reason for using the differential amplifier is to prevent a through current generated by QR and QS when writing to the memory cell. For example, when attention is paid to the block BLK11 and VDD is written to the node N1 in the block BLK11, the QS is turned on. At this time, QR1 and QW are also on, so DL1 has a path to VSS. Therefore, unless DL1 is 0V, a through current is generated in QR and QS. This becomes a problem at the time of, for example, an operation of inverting 0 information stored in the node N1 to 1 information (so-called reverse writing). At this time, DL1 is at the precharge level, and unless it is written differentially, a through current flows through QR and QS.

前記ローカルデータ線DL及びDLBには、プリチャージ信号PCにより制御されるプリチャージ用MOSFET QP1とQP2が設けられる。プリチャージ期間には、上記DLとDLBは、それぞれ電源電圧VDD(例えば1V)とその半分の電圧VDD/2(例えば0.5V)にプリチャージされる。また、上記各グローバルデータ対線GDLとGDLBは、プリチャージ信号PCにより制御されるプリチャージ用MOSFET QP3とQP4によって、プリチャージ期間にVDD/2レベルにプリチャージされる。   The local data lines DL and DLB are provided with precharge MOSFETs QP1 and QP2 controlled by a precharge signal PC. In the precharge period, the DL and DLB are precharged to the power supply voltage VDD (for example, 1 V) and half the voltage VDD / 2 (for example, 0.5 V), respectively. The global data pair lines GDL and GDLB are precharged to the VDD / 2 level during the precharge period by the precharge MOSFETs QP3 and QP4 controlled by the precharge signal PC.

メモリアレイは、前記複数対のデータ対線と、それと直交する複数のワード線(WL1〜WLmnなど)とで構成される。同図においては4本のワード線WL1、WLn、WLmn-n+1、WLmnを代表して例示している。外部入力Xアドレス(XADR)をXデコーダ(XDEC)でデコードすることによって、これらのワード線の一本がXドライバ(XDRV)(ワードドライバとも呼ぶ)で選択的に駆動される。この図ではXアドレスとYアドレスが非多重化して入力されている例を示しているが、アドレスをアドレス・マルチプレックス方式で多重化して、アドレス端子数を半減することもできる。   The memory array is composed of the plurality of pairs of data lines and a plurality of word lines (WL1 to WLmn, etc.) orthogonal thereto. In the figure, four word lines WL1, WLn, WLmn-n + 1, WLmn are illustrated as representatives. By decoding the external input X address (XADR) by an X decoder (XDEC), one of these word lines is selectively driven by an X driver (XDRV) (also called a word driver). Although the figure shows an example in which the X address and the Y address are input without being multiplexed, it is also possible to halve the number of address terminals by multiplexing the addresses by the address multiplex method.

メモリセルはワード線とローカルデータ線DL及びDLBの交点に設けられ、そのワード線が選択された場合に、そのゲートの情報電圧によりオン状態またはオフ状態にされる蓄積MOSFET QSと、QSにより保持されていた情報を読出してローカルデータ線DLに伝える読出し用MOSFET QRと、ローカルデータ線DLBに与えられた書込みデータを上記QSのゲートに伝える書込み用MOSFET QWの3個で構成される。本実施例では上記QWとQRのゲートは、それぞれ同一のワード線に接続される。上記蓄積MOSFET QSのソース−ドレイン経路は、上記読出し用MOSFET QRと接地電位VSS(0V)に接続される。   A memory cell is provided at the intersection of the word line and the local data lines DL and DLB. When the word line is selected, it is held by the storage MOSFETs QS and QS that are turned on or off by the information voltage of the gate. The read MOSFET QR for reading out the read information and transmitting it to the local data line DL and the write MOSFET QW for transmitting the write data given to the local data line DLB to the gate of the QS are configured. In this embodiment, the gates of QW and QR are connected to the same word line. The source-drain path of the storage MOSFET QS is connected to the readout MOSFET QR and the ground potential VSS (0 V).

DRAMコア外部とのデータ入出力は以下の通りである。リードスイッチRSWをオンにして、メモリセルの読出しによってIO及びIOBに伝達されている記憶情報をメインアンプと、データアウトプットバッファDOBを経てデータアウトプット端子DOに出力する。一方、書込み時には、データインプット端子DIからデータインプットバッファDIBへ入力されたデータを、ライトスイッチWSWをオンにすることによってIO及びIOBに差動電圧で伝達し、後述する書込み動作によりメモリセルへ書込む。   Data input / output to / from the DRAM core is as follows. The read switch RSW is turned on, and the storage information transmitted to the IO and IOB by reading the memory cell is output to the data output terminal DO via the main amplifier and the data output buffer DOB. On the other hand, at the time of writing, data input from the data input terminal DI to the data input buffer DIB is transmitted to the IO and IOB as a differential voltage by turning on the write switch WSW, and written to the memory cell by a writing operation described later. Include.

電源発生回路(VGC)は、外部から入力されたVDD電圧をレギュレータ等で降圧してVDL電源とする機能、VDLもしくはVDDをチャージポンプ回路等で昇圧してVDH電源を生成する機能を有し、これらのVDLとVDHは後述するワード線の読出しレベル及び書込みレベルに用いられる。なお、VDL電源をVDD電圧より高くする必要がある場合には、外部から入力されたVDD電圧をそのまま昇圧するか、一度降圧した後に昇圧して用いればよい。   The power supply generation circuit (VGC) has a function to step down the VDD voltage input from the outside with a regulator etc. to make it a VDL power supply, a function to boost VDL or VDD with a charge pump circuit etc. and generate a VDH power supply, These VDL and VDH are used for a word line read level and a write level, which will be described later. When the VDL power source needs to be higher than the VDD voltage, the VDD voltage input from the outside may be boosted as it is or may be boosted after being stepped down once.

この実施例は、後述するように、増幅機能を有するメモリセルと、異なるプリチャージ電圧に設定されたローカルデータ対線を組みあわせることによって、ダミーセルを用いずに差動センスアンプの参照電圧レベルを発生させることに特長がある。   In this embodiment, as will be described later, by combining a memory cell having an amplification function and a local data pair line set to a different precharge voltage, the reference voltage level of the differential sense amplifier can be set without using a dummy cell. There is a feature in generating.

図6は、前記実施例のメモリセルの書き込み動作波形図である。ここではブロックBLK11を例に説明する。プリチャージ信号PCが高電圧VDH(VDH≧VDD+Vtw(但し、VtwはQWの閾値電圧))レベルになると、上記ローカルデータ線DL及びDLBはそれぞれ電源電圧VDDならびにVDD/2にプリチャージされる。同様に、グローバルデータ対線(GDL及びGDLB)と、センスアンプSAの共通ソース(SANとSAP)、ならびに共通IO線(IO、IOB)は、VDD/2にプリチャージされる。   FIG. 6 is a waveform diagram showing the write operation of the memory cell of the embodiment. Here, the block BLK11 will be described as an example. When the precharge signal PC becomes the high voltage VDH (VDH ≧ VDD + Vtw (where Vtw is the threshold voltage of QW)) level, the local data lines DL and DLB are precharged to the power supply voltages VDD and VDD / 2, respectively. Similarly, the global data pair lines (GDL and GDLB), the common sources (SAN and SAP) of the sense amplifier SA, and the common IO lines (IO, IOB) are precharged to VDD / 2.

プリチャージ信号PCが0Vになると、上記プリチャージ用のMOSFETはオフ状態となるので、上記対線はフローティングとなり前記プリチャージ電圧を保持しつづける。この状態でメモリセルへの書込み・読出し等が行われる。以下、ワード線WL1と列線YS1が選択された場合のメモリセルの書込み・読出し・リフレッシュ動作を説明する。   When the precharge signal PC becomes 0V, the precharge MOSFET is turned off, so that the paired wires are in a floating state and keep the precharge voltage. In this state, writing / reading to / from the memory cell is performed. Hereinafter, the write / read / refresh operation of the memory cell when the word line WL1 and the column line YS1 are selected will be described.

(1)書込み動作
メモリセルMC1の記憶ノード(N1)に2値情報1あるいは0に対応した高電圧VDDあるいは低電圧VSSを書き込むためには、ワード線WL1に十分に昇圧した高電圧VDHを印加する必要がある。このVDHは書込み用MOSFET QWの閾値をVtw(例えば0.5V)とすると、VDH≧VDD+Vtwなる関係を満たす必要がある(この場合例えばVDH=2.5V)。この条件下でブロック選択信号(RWC)の一本(RWC1)が選択されると、データインプット端子DIより入力された書込みデータに対応した差動電圧が、グローバルデータ線から対応するローカルデータ線を経由してQSのゲートに与えられて、MC11への書込みがなされる。しかし、ここで注意を要することは、ワード線WL1に上記VDHを印加すると、同じワード線上にある、列選択信号で選択されない列非選択メモリセルの記憶情報が破壊されてしまうことである。すなわち、それぞれの列非選択メモリセル内の記憶ノードに、対応するローカルデータ線DLB1のプリチャージ電圧VDD/2が印加されてしまうからである。このような情報破壊
を防ぐために、あらかじめ選択ワード線上のすべてのメモリセルを一旦読出し、それぞれのセンスアンプで増幅し、その増幅電圧をそれぞれのメモリセルに再書込みする。ただし、選択したメモリセルMC11には、増幅電圧を上記共通データ線IOBからの入力データ電圧で置き換えて書込めばよい。したがって、書込み動作に先行して読出し動作が必須である。そこで以下にこの場合の読出し動作を説明する。なお、前述したように、図3のメモリセルのワード線電圧には、読出し時にはVDL、書込み時にはVDH、行非選択時にはVSSと3値レベルの電圧が必要である。
(1) Write operation In order to write the high voltage VDD or the low voltage VSS corresponding to the binary information 1 or 0 to the storage node (N1) of the memory cell MC1, a sufficiently high voltage VDH is applied to the word line WL1. There is a need to. This VDH needs to satisfy the relationship of VDH ≧ VDD + Vtw (in this case, for example, VDH = 2.5 V) when the threshold value of the writing MOSFET QW is Vtw (for example, 0.5 V). When one block selection signal (RWC1) (RWC1) is selected under these conditions, the differential voltage corresponding to the write data input from the data input terminal DI is changed from the global data line to the corresponding local data line. Via QS, the data is written to MC11. However, it should be noted here that when the above-mentioned VDH is applied to the word line WL1, the stored information of the column non-selected memory cells not selected by the column selection signal on the same word line is destroyed. That is, the precharge voltage VDD / 2 of the corresponding local data line DLB1 is applied to the storage node in each column non-selected memory cell. In order to prevent such information destruction, all memory cells on the selected word line are read once, amplified by each sense amplifier, and the amplified voltage is rewritten to each memory cell. However, the amplified voltage may be replaced with the input data voltage from the common data line IOB and written into the selected memory cell MC11. Therefore, the read operation is essential prior to the write operation. Therefore, the reading operation in this case will be described below. As described above, the word line voltage of the memory cell in FIG. 3 requires VDL at the time of reading, VDH at the time of writing, VSS at the time of row non-selection, and a three-level voltage.

まずメモリセルMC11に高電圧VDDが記憶されている場合の読出しについて説明する。読出し動作は、ワード線に中間レベルVDLのパルスを印加することで開始されるが、その振幅VDLはQRをオンするが、QWをオフとするように設定されなくてはならない。そのためには以下の条件を満たさなくてはならない。   First, reading when the high voltage VDD is stored in the memory cell MC11 will be described. The read operation is started by applying a pulse of an intermediate level VDL to the word line, and the amplitude VDL thereof is set to turn on QR but turn off QW. To do so, the following conditions must be met.

メモリセルはQSのゲートにVDDあるいは0Vの2値情報を記憶し、その記憶情報はワード線へ読出しパルスを印加したときにQSがオンか、オフかで弁別されるものとする。VDLの読出しパルスを印加してQRを導通させるためには、QRの閾値電圧をVtrとすると、以下の関係式を満たす必要がある。   The memory cell stores binary information of VDD or 0 V at the gate of QS, and the stored information is discriminated depending on whether QS is on or off when a read pulse is applied to the word line. In order to apply the read pulse of VDL to make QR conductive, it is necessary to satisfy the following relational expression when the threshold voltage of QR is Vtr.

VDL > Vtr ……(1)
このときQSのゲートの記憶情報が、QWに読出しパルスが印加されても破壊されないためには、以下の条件が必要である。すなわちQSのゲート電圧がVDDの場合には、QSのゲートに蓄えられていた電荷がQWを通してローカルデータ線DLB1に消失してしまわぬように、QWが非導通になる条件を求めればよい。VDD/2にプリチャージされているデータ線がQWのソースになるから、この条件はQWの閾値電圧をVtwとすると、以下の通りである。
VDL> Vtr (1)
At this time, in order that the stored information of the gate of QS is not destroyed even if a read pulse is applied to QW, the following conditions are necessary. In other words, when the gate voltage of QS is VDD, a condition for making QW non-conductive may be obtained so that the charge stored in the gate of QS does not disappear to the local data line DLB1 through QW. Since the data line precharged to VDD / 2 becomes the source of QW, this condition is as follows when the threshold voltage of QW is Vtw.

VDL < VDD/2 + Vtw ……(2)
一方、QSのゲート電圧が0Vの場合には、QWが導通してQSのゲートが充電されて0Vから昇圧しても、その昇圧電圧がQSの閾値電圧Vtsよりも低ければQSは非導通のままである。この条件は、以下の通りである。
VDL <VDD / 2 + Vtw (2)
On the other hand, when the gate voltage of QS is 0V, even if QW is turned on and the gate of QS is charged and boosted from 0V, if the boosted voltage is lower than the threshold voltage Vts of QS, QS is not turned on. It remains. This condition is as follows.

VDL < Vts + Vtw ……(3)
ここで、QSのゲートに蓄えられている電荷を長時間(例えば2ms〜64ms)の間ローカルデータ線へ消失させないためには、閾値電圧Vtwは高くしたい。一方、高速読出しのためにはVtsとVtrはできるだけ低くしたい。したがって、3者の閾値電圧は、上述した式を満足する範囲で自由に選べる。ただし、VtrはVtsほどには低くできない。不安定動作の原因となるからである。なぜなら、同じローカルデータ線に多数接続されている他の非選択メモリセル内のトランジスタQRにリーク電流(いわゆるサブスレッショルド電流)が流れて、ローカルデータ線のプリチャージ電圧が低下してしまうためである。例えば、VDD=1V、Vtw=1V、Vts=0V、Vtr=0.5Vなどとすると、QWによって記憶情報が破壊されないVDLの範囲は、式(1)〜(3)より以下の通りとなる。
VDL <Vts + Vtw (3)
Here, in order to prevent the charge stored in the gate of QS from disappearing to the local data line for a long time (for example, 2 ms to 64 ms), it is desired to increase the threshold voltage Vtw. On the other hand, Vts and Vtr should be as low as possible for high-speed reading. Therefore, the three threshold voltages can be freely selected within a range that satisfies the above-described equation. However, Vtr cannot be as low as Vts. This is because unstable operation is caused. This is because a leak current (so-called subthreshold current) flows through the transistors QR in other non-selected memory cells connected in large numbers to the same local data line, and the precharge voltage of the local data line decreases. . For example, if VDD = 1V, Vtw = 1V, Vts = 0V, Vtr = 0.5V, etc., the range of VDL in which stored information is not destroyed by QW is as follows from equations (1) to (3).

1.5V> VDL > 0.5V
このようにVDLを設定すれば、VDDとVDD/2にプリチャージされていたDL1及びDLB1は次のように変化する。QSのゲート(記憶ノードN1)がVDDならDL1は0Vに放電し(図6においてN1で表示)、QWTがオフなのでDLB1はプリチャージレベルVDD/2のままに維持される。一方、QSのゲート(記憶ノードN1) の電位が0Vである場合は、QSがオフなので、DL1はプリチャージレベルを保持し(図6においてN1'で表記)、DLB1はQWTがオフなので、プリチャージレベルVDD/2のままに維持される。なお、実施例1でも述べたが、高速読出しのためにはワード線の行非選択レベルを負の電圧に設定し、Vtrを0Vのような低い値に設定すると効果的である。
1.5V>VDL> 0.5V
When VDL is set in this way, DL1 and DLB1 precharged to VDD and VDD / 2 change as follows. If the gate of QS (storage node N1) is VDD, DL1 is discharged to 0V (indicated by N1 in FIG. 6), and since QWT is off, DLB1 is maintained at the precharge level VDD / 2. On the other hand, when the potential of the gate of QS (storage node N1) is 0V, QS is off, so DL1 holds the precharge level (indicated as N1 ′ in FIG. 6), and DLB1 is precharged because QWT is off. The charge level is maintained at VDD / 2. As described in the first embodiment, it is effective to set the row non-selection level of the word line to a negative voltage and set Vtr to a low value such as 0 V for high-speed reading.

さて記憶情報がローカルデータ線DL1に読み出された後に、制御信号RWC1をハイレベルにしてQRTとQWTをオンすると、DL1とGDL1、あるいはDLB1とGDLB1とがそれぞれ接続される。このときDLB1とGDLB1は同じ電位レベル(プリチャージレベル)にあるため、電位変化はない。しかしGDL1には以下のように寄生容量に応じた電荷配分により読出し信号(vs)が現れる。   Now, after the stored information is read out to the local data line DL1, the control signal RWC1 is set to high level to turn on QRT and QWT, so that DL1 and GDL1 or DLB1 and GDLB1 are connected to each other. At this time, since DLB1 and GDLB1 are at the same potential level (precharge level), there is no potential change. However, the read signal (vs) appears in GDL1 by charge distribution according to the parasitic capacitance as follows.

ローカルデータ線DL1が放電されて0Vにある場合には、グローバルデータ線GDL1のレベルはVDD/2に対してvsだけ低下し、DL1も同じ値VDD/2−vsレベルとなる。一方、読出し用データ線DL1がプリチャージレベルVDDのままの場合には、GDL1はそのプリチャージ電圧VDD/2に対して微小電圧だけ上昇(+vs)し、DL1も同じ値VDD/2+vsレベルとなる。この状況は図6のDL1、DLB1、GDL1、GDLB1の波形図において点線で記述し、ダッシュ付記号DL1'、DLB1'、GDL1'、GDLB1'で示した。このように、グローバルデータ線GDL1にはメモリセルの記憶ノードに保持された2値情報(1あるいは0)に応じて、VDD/2に対して−vsあるいは+vsの微小な読出し信号が現れる。したがって他方のグローバルデータ線GDLB1のプリチャージ電圧VDD/2を基準にして、センスアンプにて弁別・増幅ができる。ここでは、図2(a)に示したようなセンスアンプを用いた場合で説明する。この増幅は、共通ソース線SAPをVDDのような高電圧に、共通ソース線SANをVSSのような低電圧にすることによって行われる。その結果、グローバルデータ線GDLはロウレベル(VSS)に、GDL1と相補を成す他方のグローバルデータ線GDLB1はハイレベル(VDH)になる。このように、本発明では、メモリ記憶情報の増幅に際して、従来必須であったダミーセルが不用となる特長がある。なお、制御信号RWC1はプリチャージ信号PCがロウレベルになると同時にハイレベルにしてもよい。その場合は、制御すべきタイミングが少なくなるので、設計が容易になる効果がある。   When the local data line DL1 is discharged and at 0V, the level of the global data line GDL1 decreases by vs with respect to VDD / 2, and DL1 also has the same value VDD / 2−vs level. On the other hand, when the read data line DL1 remains at the precharge level VDD, GDL1 rises (+ vs) by a minute voltage with respect to the precharge voltage VDD / 2, and DL1 also has the same value VDD / 2 + vs level. Become. This situation is described by dotted lines in the waveform diagrams of DL1, DLB1, GDL1, and GDLB1 in FIG. 6 and indicated by dashes symbols DL1 ′, DLB1 ′, GDL1 ′, and GDLB1 ′. Thus, a minute read signal of −vs or + vs with respect to VDD / 2 appears on the global data line GDL1 in accordance with the binary information (1 or 0) held in the storage node of the memory cell. Therefore, discrimination and amplification can be performed by the sense amplifier with reference to the precharge voltage VDD / 2 of the other global data line GDLB1. Here, a case where a sense amplifier as shown in FIG. 2A is used will be described. This amplification is performed by setting the common source line SAP to a high voltage such as VDD and the common source line SAN to a low voltage such as VSS. As a result, the global data line GDL is at the low level (VSS), and the other global data line GDLB1 complementary to GDL1 is at the high level (VDH). As described above, the present invention has a feature that dummy cells, which have been essential in the past, are not required for amplifying memory storage information. The control signal RWC1 may be set to the high level at the same time as the precharge signal PC becomes the low level. In that case, since the timing to be controlled is reduced, there is an effect that the design becomes easy.

センスアンプで増幅された後、メモリセルに書込むために共通データ対線(IO、IOB)に印加されたVDDとVSSの差動電圧は、列選択線YS1を選択的にハイレベルにすることでグローバルデータ対線(GDL1、GDLB1)とローカルデータ対線(DL1、DLB1)に送られる。(図中点線で示したDL1'の動きは、蓄積MOSFET QSのゲートに0Vが記憶されている場合である。)その後ワード線レベルは書込みレベルVDHにされる。これにより、書込みデータ線DLB1の電圧がメモリセルMC11内の QSのゲートに伝えられて書込みが完了する。同じワード線上の他の列非選択メモリセルには、増幅された記憶電圧が再書込みされる。   After being amplified by the sense amplifier, the differential voltage between VDD and VSS applied to the common data pair lines (IO, IOB) for writing to the memory cell should selectively set the column selection line YS1 to the high level. Are sent to the global data pair (GDL1, GDLB1) and the local data pair (DL1, DLB1). (The movement of DL1 ′ indicated by the dotted line in the figure is when 0V is stored in the gate of the storage MOSFET QS.) Thereafter, the word line level is set to the write level VDH. As a result, the voltage of the write data line DLB1 is transmitted to the gate of QS in the memory cell MC11 to complete the writing. The amplified storage voltage is rewritten to other column non-selected memory cells on the same word line.

上記のように列選択されたメモリセルへの書込み動作、列非選択メモリセルへの再書込み動作が終了すると、ワード線WL1ならびにYS1はロウレベルにされ、上記QY1及びQY2はオフ状態になる。さらに、プリチャージ信号PCをハイレベル(VDH)にすることで、各ローカルデータ対線とグローバルデータ対線はプリチャージされ、次のメモリアクセスに備えることができる。   When the write operation to the memory cell selected in the column and the rewrite operation to the non-selected memory cell are completed as described above, the word lines WL1 and YS1 are set to the low level, and the QY1 and QY2 are turned off. Further, by setting the precharge signal PC to the high level (VDH), each local data pair line and global data pair line are precharged, and can be prepared for the next memory access.

(2)読出し動作
図7は読出し動作を示す波形図を記した。読出し動作では前記のような書込み動作において、行及び列選択されたメモリセルの読出し信号をセンスアンプSAにより増幅し、共通データ対線に出力し、データアウトプット端子DOより外部に取り出せばよい。ワード線の行選択レベルを高電圧VDHにすれば、列選択セル及び列非選択セルのすべてに対して、読出し情報に対応した電圧が再書込みされる。
(2) Read operation FIG. 7 shows a waveform diagram showing the read operation. In the read operation, in the write operation as described above, the read signal of the memory cell selected in the row and column may be amplified by the sense amplifier SA, output to the common data pair line, and taken out from the data output terminal DO. When the row selection level of the word line is set to the high voltage VDH, the voltage corresponding to the read information is rewritten to all the column selection cells and the column non-selection cells.

(3)リフレッシュ動作
リフレッシュ動作は、前記図7において列選択線YSを非選択にしたまま、ワード線上の全てのメモリセルに対する読出し・再書込み動作を、すべてのワード線に対して行えばよい。
(3) Refresh operation In the refresh operation, the read / rewrite operation for all the memory cells on the word line may be performed for all the word lines while the column selection line YS is not selected in FIG.

図8は、本発明のメモリセル関連のレイアウト図である。この図には、図5に示したメモリセルが4個と、QRTと、QWTとが示されている。ポリシリコン層(POLY)等で作られるワード線WL1の一部がメモリセルMC11のQRとQWのゲートを形成し、同じ層のポリシリコン層がQSのゲート(GQS)を形成する。ローカルデータ線(DL1とDLB1など)は同じ層(M2)のメタルで形成され、グローバルデータ対線(GDL1とGDL1B)は他の層(M3)のメタルで形成される。図中に示したコンタクトLCTは、拡散層とゲートを直接接続する。また、QSのソースにはVSSが印加されるが、これはメタル1層(M1)でレイアウトされ、小型化のために隣接するメモリセルと共有する。このため2つのメモリセルは鏡像関係にレイアウトされる。両対線の接続は、ポリシリコン等の配線の一部をゲートとするMOSFET(QRT、QWT
)にて行われる。
FIG. 8 is a layout diagram related to the memory cell of the present invention. This figure shows four memory cells shown in FIG. 5, QRT, and QWT. A part of the word line WL1 made of a polysilicon layer (POLY) or the like forms the QR and QW gates of the memory cell MC11, and the same polysilicon layer forms the QS gate (GQS). Local data lines (DL1 and DLB1, etc.) are formed of the same layer (M2) metal, and global data line pairs (GDL1 and GDL1B) are formed of the other layer (M3) metal. The contact LCT shown in the figure directly connects the diffusion layer and the gate. Also, VSS is applied to the source of QS, which is laid out with a metal 1 layer (M1) and shared with adjacent memory cells for miniaturization. For this reason, the two memory cells are laid out in a mirror image relationship. The connection between the two wires is a MOSFET (QRT, QWT) with a part of the wiring such as polysilicon as the gate.
).

各層間の関係を明らかにするため、図8のa-a'断面及びb-b'断面を図9(a)及び(b)に示した。図9(a)はa-a'断面であり、ローカルデータ線DL1とグローバルデータ線GDL1を通る断面を示している。図9(b)はb-b'断面でありローカルデータ線DLB1とグローバルデータ線GDLB1を通る断面を示した。この図では、2個のコンタクトLCTが記されている。さらにa-a'断面b-b'断面と直角の方向の断面c-c'及びd-d'断面を図10(a)及び(d)に示した。(b)には2個のコンタクトLCTが記されている。   In order to clarify the relationship between the layers, the aa ′ cross section and the bb ′ cross section of FIG. 8 are shown in FIGS. 9A and 9B. FIG. 9 (a) is an aa ′ cross section, showing a cross section passing through the local data line DL1 and the global data line GDL1. FIG. 9B shows a cross section taken along the line bb ′, which passes through the local data line DLB1 and the global data line GDLB1. In this figure, two contacts LCT are shown. Further, FIGS. 10A and 10D show cross sections cc ′ and dd ′ in a direction perpendicular to the aa ′ cross section bb ′ cross section. (b) shows two contacts LCT.

<実施例3>
上記第2の実施例は、読出し転送用MOSFET QRT と書きこみ転送用MOSFET QWTの制御を一つの信号RWCで制御するため、タイミングマージンに余裕があり、またセンスアンプからみたデータ対線の電気的平衡度も良好なので、その分だけ高速安定動作が可能である。しかし、ブロックBLKごとにVSSとVDD/2の電源線を配線する必要があるため、場合によっては面積が増加する懸念がある。
<Example 3>
In the second embodiment, the control of the read transfer MOSFET QRT and the write transfer MOSFET QWT is controlled by one signal RWC, so there is a margin in timing margin, and the electrical of the data pair line as viewed from the sense amplifier. Since the degree of balance is also good, high speed stable operation is possible accordingly. However, since it is necessary to wire the VSS and VDD / 2 power supply lines for each block BLK, there is a concern that the area may increase in some cases.

図11は、ローカルデータ線DL及びDLBのプリチャージ用電源をVDDのみとし、読出しブロックの選択用MOSFET QRTの制御には読出し信号RCを使用し、書込みブロックの選択用MOSFET QWTの制御には書込み制御信号WCを使用するという具合に、制御信号を読出しと書込みで独立化したことである。本実施例は、第2の実施例と比較して、RC、WCの制御を独立化することによって、動作速度が遅くなる可能性があるが、メモリアレー内に配線するブロックごとのプリチャージ用の電源配線を半数とすることができるため、面積を小さくできる効果がある。   Figure 11 shows that VDD is used as the precharge power supply for local data lines DL and DLB, read signal RC is used to control read block selection MOSFET QRT, and write block control MOSFET QWT is controlled to write This means that the control signal is made independent by reading and writing, such as using the control signal WC. Compared with the second embodiment, this embodiment may slow down the operation speed by making RC and WC control independent, but it is used for precharge for each block wired in the memory array. Since the power supply wiring can be halved, the area can be reduced.

図12は、図11に示した実施例の動作波形図である。ここでは図11中のブロックBLK1のメモリセルMC1が選択された場合を代表して説明する。書込みは図6とほぼ同様であるが、グローバルデータ対線とローカルデータ対線の接続方法が異なる。図6において書込み転送用MOSFET QWT と読出し転送用MOSFET QRT は同じ制御信号RWCを用いて同時にオン・オフ制御されていたが、本実施例ではローカルデータ線DLの電位がVSS(記憶ノードN1の電位がVDDの場合)か、あるいはプリチャージレベルVDD(記憶ノードN1の電位が0Vの場合)になった後に、QRTのみ制御信号RC1を用いてDLとGDLを接続する。その結果、DLとGDLは図6で説明したように、記憶ノードN1がVDDの場合にはVDD/2−vsのレベルに、記憶ノードN1が0Vの場合にはVDD/2+vsレベルになる。グローバルデータ線GDLの電位がこのように確定した後に、センスアンプを活性化するとグローバルデータ対線の電位は増幅される。センスアンプにて増幅された後に、図6で説明したように、外部から書込みデータが伝達されると、制御信号WC1をVDHレベルにすることでQWTがオンし、ローカルデータ線DLBに書込みデータが伝達される。ローカルデータ線DLBに書込みデータが伝達された後に、ワード線の電位を書込み電位VDHにすることで、メモリセルの記憶ノードN1に書込みデータが書込まれる。読出し時にはQRTとQWTを同時にオンにすることはできない。なぜなら、ローカルデータ線DLBのプリチャージレベルはVDDであるため、読出し時にQWTをオンすると、VDD/2にプリチャージされているグローバルデータ線GDLBに正の微小信号が伝達されてしまい、正確な参照電位が得られなくなってしまうからである。特に記憶ノードN1がVDDの場合にはグローバルデータ線GDLに出現する上述した正の微小信号+vsとの大小関係で、正確な増幅動作ができなくなってしまう恐れがある。   FIG. 12 is an operation waveform diagram of the embodiment shown in FIG. Here, a case where the memory cell MC1 of the block BLK1 in FIG. 11 is selected will be described as a representative. Writing is almost the same as in FIG. 6, but the connection method of the global data pair line and the local data pair line is different. In FIG. 6, the write transfer MOSFET QWT and the read transfer MOSFET QRT are simultaneously turned on / off using the same control signal RWC. In this embodiment, the potential of the local data line DL is VSS (the potential of the storage node N1). DL is connected to DL using only the control signal RC1 after the precharge level VDD (when the potential of the storage node N1 is 0 V). As a result, as described with reference to FIG. 6, DL and GDL are at the level of VDD / 2−vs when the storage node N1 is VDD, and at the level of VDD / 2 + vs when the storage node N1 is 0V. When the sense amplifier is activated after the potential of the global data line GDL is thus determined, the potential of the global data pair line is amplified. After being amplified by the sense amplifier, as described in FIG. 6, when write data is transmitted from the outside, QWT is turned on by setting the control signal WC1 to the VDH level, and the write data is transferred to the local data line DLB. Communicated. After the write data is transmitted to the local data line DLB, the write data is written to the storage node N1 of the memory cell by setting the potential of the word line to the write potential VDH. QRT and QWT cannot be turned on at the same time when reading. This is because the precharge level of the local data line DLB is VDD, so if QWT is turned on at the time of reading, a positive minute signal is transmitted to the global data line GDLB precharged to VDD / 2, which makes accurate reference This is because the potential cannot be obtained. In particular, when the storage node N1 is VDD, there is a possibility that an accurate amplification operation cannot be performed due to the magnitude relationship with the above-described positive minute signal + vs appearing on the global data line GDL.

読出し動作では、選択されたメモリセルの読出し信号をセンスアンプSAにより増幅し、共通データ対線に出力し、データアウトプット端子DOから外部に取り出せばよい。ワード線の選択レベルを高電圧VDHにすれば、列選択セル及び列非選択セルのすべてに対して、読出し情報に対応した電圧が再書込みされる。   In the read operation, the read signal of the selected memory cell is amplified by the sense amplifier SA, outputted to the common data pair line, and taken out from the data output terminal DO. When the word line selection level is set to the high voltage VDH, the voltage corresponding to the read information is rewritten to all the column selected cells and the column non-selected cells.

リフレッシュ動作は、列選択線YSを非選択にしたまま、ワード線上のすべてのメモリセルに対する読出し・再書込み動作を、すべてのワード線に対して行えばよい。   In the refresh operation, the read / rewrite operation for all the memory cells on the word line may be performed for all the word lines while the column selection line YS is not selected.

<実施例4>
これまで述べた実施例は、センスアンプにて増幅する際に、グローバルデータ対線に接続されるローカルデータ対線が選択ブロックのみとなるものである。このような構成は、グローバルデータ対線に接続されるMOSFETの数を少なくできるため、負荷容量が少なく高速な増幅動作が可能である。一般に、メタル配線の寄生容量は、多数のMOSFETが接続されることで生じる寄生容量に比べて小さいからである。しかし、高速増幅動作よりも配線数を節約することが望まれる場合もある。以下で配線数の少ないメモリアレイの実施例について述べる。
<Example 4>
In the embodiments described so far, the local data pair connected to the global data pair is only the selected block when amplified by the sense amplifier. In such a configuration, since the number of MOSFETs connected to the global data pair can be reduced, the load capacity is small and a high-speed amplification operation is possible. This is because, generally, the parasitic capacitance of the metal wiring is smaller than the parasitic capacitance generated when a large number of MOSFETs are connected. However, there are cases where it is desired to save the number of wires rather than the high-speed amplification operation. An embodiment of a memory array with a small number of wires will be described below.

図13は、本発明に係る他のメモリ回路の実施例である。この実施例の特長は、書込み用ローカルデータ線(DLB)をグローバルデータ線GDLBと共通化して配線数を削減し、実施例2で必要であったQWTを不用としたことである。したがって、図5のQWはグローバルデータ線GDLBに直接接続されている。このため、後述するように、メモリアレイ上にデータ線以外の信号線が、配線層を付加せずに設置することが可能となり、限られた配線層を有効に利用できる効果がある。   FIG. 13 is an example of another memory circuit according to the present invention. The feature of this embodiment is that the write local data line (DLB) is shared with the global data line GDLB to reduce the number of wirings, and the QWT required in the second embodiment is not used. Therefore, the QW in FIG. 5 is directly connected to the global data line GDLB. Therefore, as will be described later, it is possible to install signal lines other than data lines on the memory array without adding a wiring layer, and there is an effect that a limited wiring layer can be used effectively.

図14は、上記図13に示したメモリ回路の書込み動作の波形図である。図6での説明と同様に、プリチャージ信号PCをロウレベルした後にメモリの読出し・書込みが行われる。この実施例においても書込み動作に先行して読出し動作が行なわれる。図6と唯一異なるのは、DLBが無いことである。前述したようにメモリセルMC1の記憶情報は、グローバルデータ線GDL1に極性の異なる信号として読み出され、その情報は対をなす他方のグローバルデータ線GDLB1の電圧(VDD/2)を基準にしてセンスアンプで増幅・弁別される。その後に、前述したように、上述した増幅電圧を外部からの書込みデータの電圧で置き換えてメモリセルMC1に書込む。このときは、他のメモリセルには、もとの記憶電圧が再書込みされる。読出しならびにリフレッシュ動作も前述したように行われる。   FIG. 14 is a waveform diagram of the write operation of the memory circuit shown in FIG. Similar to the description in FIG. 6, the memory is read / written after the precharge signal PC is set to low level. Also in this embodiment, the read operation is performed prior to the write operation. The only difference from FIG. 6 is that there is no DLB. As described above, the storage information of the memory cell MC1 is read as a signal having a different polarity to the global data line GDL1, and the information is sensed with reference to the voltage (VDD / 2) of the other global data line GDLB1 that forms a pair. Amplified and discriminated by an amplifier. After that, as described above, the above-described amplified voltage is replaced with the voltage of the externally written data, and written to the memory cell MC1. At this time, the original memory voltage is rewritten in the other memory cells. Read and refresh operations are also performed as described above.

図15は、本発明のメモリセル周辺のレイアウト図である。この図には図13に示した4個のメモリセルと、QRTと、QWTとが示されている。メモリセルMC1はポリシリコン層等で作られるワード線WL1の一部がQRとQWのゲートを形成し、同じ層のポリシリコン層がQSのゲートを形成する。ローカルデータ線DL及びグローバルデータ線GDLBは同じ層(M2)のメタルで配線され、グローバルデータ線GDL及び列選択線のような信号線(SIG1、SIG2等)は他の層(M3)のメタルで形成される。図中に示したコンタクトLCTは、拡散層とゲートを直接接続する。また、QSのソースには電源VSSが印加されるが、これはメタル1層でレイアウトされ、小型化のために隣接するメモリセルと共有する。このため2つのメモリセルは鏡像関係にレイアウトされる。DLとGDLの接続は、ポリシリコン等の配線の一部をゲートとするMOSFET QRTにて行われる。各層間の関係を明らかにするため、図15のe-e'断面及びf-f'断面を図16(a)及び(b)に示した。図16(a)はe-e'断面であり、読出しデータ線DL1とグローバルデータ線GDL1を通る断面を示している。図16(b)はf-f'断面でありグローバルデータ線GDLB1と信号線を通る断面を示した。この図では、2個のコンタクトLCTが記されている。さらにe-e'断面とf-f'断面と直角の方向の断面g-g'及びh-h'断面を図17(a)及び(b)に示した。(b)には2個のコンタクトLCTが記されている。   FIG. 15 is a layout diagram around the memory cell of the present invention. This figure shows the four memory cells shown in FIG. 13, QRT, and QWT. In the memory cell MC1, a part of the word line WL1 made of a polysilicon layer or the like forms QR and QW gates, and the same polysilicon layer forms a QS gate. Local data line DL and global data line GDLB are wired with the same layer (M2) metal, and global data line GDL and column selection line signal lines (SIG1, SIG2, etc.) are with other layers (M3) metal. It is formed. The contact LCT shown in the figure directly connects the diffusion layer and the gate. The power supply VSS is applied to the source of the QS, which is laid out with a single metal layer and shared with adjacent memory cells for miniaturization. For this reason, the two memory cells are laid out in a mirror image relationship. DL and GDL are connected by a MOSFET QRT whose gate is a part of wiring such as polysilicon. In order to clarify the relationship between the layers, the ee ′ cross section and the ff ′ cross section of FIG. 15 are shown in FIGS. 16 (a) and 16 (b). FIG. 16 (a) is an ee ′ cross section, showing a cross section passing through the read data line DL1 and the global data line GDL1. FIG. 16B is a cross section taken along the line ff ′ and passes through the global data line GDLB1 and the signal line. In this figure, two contacts LCT are shown. Further, FIGS. 17 (a) and 17 (b) show cross sections gg ′ and hh ′ in a direction perpendicular to the ee ′ cross section and the ff ′ cross section. (b) shows two contacts LCT.

<実施例5>
図18は、アレイ内のプリチャージ用の電源配線数を削減し、更なる省面積化を図る実施例であり、(a)はセンスアンプとして、例えば図2(b)を用いる場合であり、図18(b)はセンスアンプとして、例えば図2(a)を用いる場合である。この実施例は、図5でブロックBLKごとに必要としていたローカルデータ対線のプリチャージ用の電源配線を廃し、プリチャージ電源をグローバルデータ対線と共通化していることを特徴とする。図18(a)及び(b)ではブロックBLKが4つの例を示したが、本発明はブロック数を4つに限定すること無く実施できる。ここではまず図18(a)を説明する。同図においてグローバルデータ線GDLとローカルデータ線DL(DL1〜DL4)はプリチャージ期間に電源電圧VDDにプリチャージされ、グローバルデータ線GDLBとローカルデータ線DLB(DLB1〜DLB4)はプリチャージ期間にハーフプリチャージレベルVDD/2にプリチャージされる。このためには、
プリチャージ期間にすべての制御信号RWC(RWC1〜RWC4)をハイレベル(オン)にすることが必要である。プリチャージ期間には貫通電流をなくすために、センスアンプ起動信号SPEはハイレベルに、SNEはロウレベルにされる。ここで問題とするプリチャージ期間の貫通電流は、GDL及びGDLBのプリチャージ電圧がそれぞれVDDとVDD/2と等しくないため生じてしまう。例えば図2(a)のセンスアンプを用いると、トランジスタQ4がプリチャージ期間に半オンとなってしまうため、GDLから共通ソース線SANへ電流が流れてしまう。
<Example 5>
FIG. 18 shows an embodiment in which the number of power lines for precharging in the array is reduced to further reduce the area. FIG. 18A shows a case where, for example, FIG. 2B is used as a sense amplifier. FIG. 18B shows a case where, for example, FIG. 2A is used as the sense amplifier. This embodiment is characterized in that the power supply wiring for precharging the local data pair lines required for each block BLK in FIG. 5 is eliminated and the precharge power supply is shared with the global data pair lines. 18 (a) and 18 (b) show an example in which there are four blocks BLK, the present invention can be implemented without limiting the number of blocks to four. First, FIG. 18 (a) will be described. In the figure, global data line GDL and local data line DL (DL1 to DL4) are precharged to power supply voltage VDD during the precharge period, and global data line GDLB and local data line DLB (DLB1 to DLB4) are half charged during the precharge period. Precharged to precharge level VDD / 2. For this,
It is necessary to set all the control signals RWC (RWC1 to RWC4) to high level (ON) during the precharge period. In order to eliminate the through current during the precharge period, the sense amplifier activation signal SPE is set to the high level and the SNE is set to the low level. The through current during the precharge period, which is a problem here, occurs because the precharge voltages of GDL and GDLB are not equal to VDD and VDD / 2, respectively. For example, when the sense amplifier of FIG. 2A is used, the transistor Q4 is turned on halfway during the precharge period, so that a current flows from the GDL to the common source line SAN.

ここで図19をもちいて、図18(a)実施例の書込み動作を説明する。本実施例も書込み動作に先行して読出し動作が行われる。ここではブロックBLK1のメモリセルMC11を例に読出し動作を説明する。この図では各メモリセルへ接続されるワード線は省略してある。データ線のプリチャージは、プリチャージ信号(PC)がハイレベルの時に行われる。このとき、グローバルデータ対線GDL、GDLBはそれぞれVDD、VDD/2にプリチャージされる。同時にローカルデータ対線DL1とDLB1をプリチャージするために、制御信号RWC1をハイレベルにしてローカルデータ対線をグローバルデータ対線に接続する。その結果、ローカルデータ対線DL1及びDLB1はそれぞれVDD、VDD/2にプリチャージされる。読出し動作に入るためには、プリチャージを停止する必要があり、これはPCをローレベルにすることで行う。PCがローレベルにあるとき、ワード線の電位を読出しレベルVDLとすることで、行選択されたメモリセルからの読出しが開始される。このとき、非選択ブロックの制御信号RWC2〜4は図19にてRWC'で記したように、ロウレベルにすることが望ましい。このようにすることで、グローバルデータ対線への負荷容量を小さくすることができる。なぜなら、非選択ブロックのメモリセルトランジスタがグローバルデータ対線と電気的に非接続となるため、これら非接続のMOSFETによる寄生容量の分だけ負荷容量が削減できるからである。ローカルデータ線DL1及びグローバルデータ線GDLへの読出し電位がVDD/2より低下するまで待った後、センスアンプ起動信号SPEをロウレベルに、SNEをハイレベルにしてセンスアンプを起動し、読出し信号を0、1へ正確に増幅する。   Here, the write operation of the embodiment of FIG. 18 (a) will be described with reference to FIG. In this embodiment, the read operation is performed prior to the write operation. Here, the read operation will be described taking the memory cell MC11 of the block BLK1 as an example. In this figure, word lines connected to each memory cell are omitted. The data line is precharged when the precharge signal (PC) is at a high level. At this time, the global data pair lines GDL and GDLB are precharged to VDD and VDD / 2, respectively. At the same time, in order to precharge the local data pair lines DL1 and DLB1, the control signal RWC1 is set to the high level to connect the local data pair line to the global data pair line. As a result, the local data pair lines DL1 and DLB1 are precharged to VDD and VDD / 2, respectively. In order to enter the read operation, it is necessary to stop the precharge, and this is done by setting the PC to a low level. When the PC is at the low level, reading from the memory cell selected for the row is started by setting the potential of the word line to the read level VDL. At this time, the control signals RWC2 to RWC4 of the non-selected blocks are preferably set to the low level as indicated by RWC ′ in FIG. In this way, the load capacity to the global data pair can be reduced. This is because the memory cell transistors in the non-selected block are electrically disconnected from the global data pair line, so that the load capacitance can be reduced by the parasitic capacitance due to these non-connected MOSFETs. After waiting until the read potential to the local data line DL1 and the global data line GDL drops below VDD / 2, the sense amplifier start signal SPE is set to low level, the SNE is set to high level, the sense amplifier is started, the read signal is set to 0, Amplify accurately to 1.

メモリセルへの書込みは、まず、列選択スイッチQY1とQY2をオンすることで共通データ対線に伝達されている書込み信号電圧をグローバルデータ対線へ伝達する。その後、ワード線を書込みレベルVDHにすることでメモリセルの記憶ノードn1に書込み信号を伝達し、ワード線を列非選択レベル0Vにして記憶ノードをローカルデータ線から隔絶する。その後、プリチャージ状態へ戻るが、これは図2での説明と同じである。   In writing to the memory cell, first, the column selection switches QY1 and QY2 are turned on to transmit the write signal voltage transmitted to the common data pair to the global data pair. Thereafter, the word line is set to the write level VDH to transmit a write signal to the storage node n1 of the memory cell, the word line is set to the column non-select level 0V, and the storage node is isolated from the local data line. Thereafter, the state returns to the precharge state, which is the same as described with reference to FIG.

次に図18(b)について述べる。これは、図18(a)で説明した実施例の変形例であり、センスアンプの構成が異なる。この例では、図2(a)に示したような、センスアンプにつながるデータ対線のプリチャージレベルが等しいセンスアンプを用いている。図18(b)のグローバルデータ対線GDLとGDLBはプリチャージレベルがそれぞれVDDとVDD/2であるため、両グローバルデータ対線のプリチャージレベルが等しくない。そこで、隔離用MOSFET Qi1 とQi2で分離された、プリチャージレベルとしてVDD/2レベルをもつメインデータ対線MGDL、MGDLBを新たに設け、このMGDLとMGDLBをセンスアンプに接続して読出し信号を増幅する。   Next, FIG. 18B will be described. This is a modification of the embodiment described in FIG. 18A, and the configuration of the sense amplifier is different. In this example, a sense amplifier having the same precharge level of the data pair line connected to the sense amplifier as shown in FIG. 2A is used. Since the precharge levels of the global data pair lines GDL and GDLB in FIG. 18B are VDD and VDD / 2, respectively, the precharge levels of both global data pair lines are not equal. Therefore, the main data pair lines MGDL and MGDLB separated by the isolation MOSFETs Qi1 and Qi2 and having a precharge level of VDD / 2 are newly provided, and this MGDL and MGDLB are connected to a sense amplifier to amplify the read signal. To do.

ここで図20をもちいて、図18(b)実施例の書込み動作を説明する。この場合も書込み動作に先行して読出し動作が行われる。ここではブロックBLK1を例に読出し動作を説明する。この図では各メモリセルへ接続されるワード線は省略してある。データ線のプリチャージは、プリチャージ信号(PC)がハイレベルの時に行われる。このとき、メインデータ対線MGDLとMGDLBはそれぞれVDD/2レベルにプリチャージされ、グローバルデータ対線GDL、GDLBはそれぞれVDD、VDD/2にプリチャージされる。同時にローカルデータ対線DL1とDLB1をプリチャージするために、制御信号RWC1〜4をハイレベルにしてローカルデータ対線をグローバルデータ対線に接続する。その結果、ローカルデータ対線DL及びDLBはそれぞれVDD、VDD/2にプリチャージされる。読出し動作に入るためには、プリチャージを停止する必要があり、これはPCをローレベルにすることで行う。PCがローレベルにあるとき、ワード線の電位を読出しレベルVDLとすることで、行選択されたメモリセルからの読出しが開始される。このとき、非選択ブロックの制御信号RWC2〜4は図20にてRWC'で記したように、ロウレベルにすることが望ましい。このようにすることで、グローバルデータ対線への負荷容量を小さくすることができる。ローカルデータ線DL1及びグローバルデータ線GDLへの読出しが完了したら、制御信号ICをハイレベルにしてグローバルデータ線へ伝達された読出し信号電圧をメインデータ線MGDLへ伝達する。その結果、各データ線の寄生容量に応じた電荷配分により、記憶ノードの情報電圧に応じた極性の異なる読出し信号(±vs)がメインデータ線MGDLに現れる。このときGDLBとMGDLBは同じ電位レベル(プリチャージレベル)にあるため、電位変化はない。したがって図6の説明で述べたように、MGDLへはメモリセルからの読出し信号に応じてVDD/2+vsあるいはVDD/2−vsの読出し信号が伝達される。MGDLへ読出し信号が伝達された後、制御信号ICをローレベルにし、メインデータ対線MGDL、MGDLBとグローバルデータ対線GDL、GDLBを隔絶する。このように、増幅時にグローバルデータ線を隔絶すると、メインデータ線MGDLとMGDLBの寄生容量が少なくなるので、高速に増幅することができる。その後、メインデータ線につながるセンスアンプによって、読出し信号を0、1へ正確に増幅する。   Here, the write operation of the embodiment of FIG. 18B will be described with reference to FIG. Also in this case, the read operation is performed prior to the write operation. Here, the read operation will be described using the block BLK1 as an example. In this figure, word lines connected to each memory cell are omitted. The data line is precharged when the precharge signal (PC) is at a high level. At this time, the main data pair lines MGDL and MGDLB are precharged to VDD / 2 level, respectively, and the global data pair lines GDL and GDLB are precharged to VDD and VDD / 2, respectively. At the same time, in order to precharge the local data pair lines DL1 and DLB1, the control signals RWC1 to RWC4 are set to the high level to connect the local data pair line to the global data pair line. As a result, the local data pair lines DL and DLB are precharged to VDD and VDD / 2, respectively. In order to enter the read operation, it is necessary to stop the precharge, and this is done by setting the PC to a low level. When the PC is at the low level, reading from the memory cell selected for the row is started by setting the potential of the word line to the read level VDL. At this time, it is desirable that the control signals RWC2 to RWC4 of the non-selected blocks be at a low level as indicated by RWC ′ in FIG. In this way, the load capacity to the global data pair can be reduced. When reading to the local data line DL1 and the global data line GDL is completed, the control signal IC is set to the high level, and the read signal voltage transmitted to the global data line is transmitted to the main data line MGDL. As a result, a read signal (± vs) having a different polarity according to the information voltage of the storage node appears on the main data line MGDL by charge distribution according to the parasitic capacitance of each data line. At this time, since GDLB and MGDLB are at the same potential level (precharge level), there is no potential change. Therefore, as described in the description of FIG. 6, a read signal of VDD / 2 + vs or VDD / 2−vs is transmitted to the MGDL in accordance with a read signal from the memory cell. After the read signal is transmitted to the MGDL, the control signal IC is set to the low level to isolate the main data pair lines MGDL and MGDLB from the global data pair lines GDL and GDLB. Thus, if the global data line is isolated during amplification, the parasitic capacitance of the main data lines MGDL and MGDLB is reduced, so that the amplification can be performed at high speed. Thereafter, the read signal is accurately amplified to 0 and 1 by a sense amplifier connected to the main data line.

メモリセルへの書込みは、まず、列選択スイッチQY1とQY2をオンすることで共通データ対線に伝達されている書込み信号電圧をメインデータ対線MGDL、MGDLBへ伝達し、制御信号ICをハイレベルにしてスイッチQI1とQI2をオンしグローバルデータ対線へ伝達する。その後、ワード線を書込みレベルVDHにすることでメモリセルの記憶ノードN1に書込み信号を伝達し、ワード線を非選択レベル0Vにして記憶ノードをローカルデータ線から隔絶する。その後、プリチャージ状態へ戻るが、これは図6での説明と同じである。なお、プリチャージ用MOSFETQP1と隔離用MOSFETQi1は、MGDLBとGDLBのプリチャージ電圧が等しいため、原理的には不要である。しかし、これらのMOSFETを設ける利点は、メインデータ対線MGDLとMGDLBが電気的に平衡するため、安定した増幅動作が実現できることである。   To write to the memory cell, first, by turning on the column selection switches QY1 and QY2, the write signal voltage transmitted to the common data pair line is transmitted to the main data pair lines MGDL and MGDLB, and the control signal IC is set to the high level. The switches QI1 and QI2 are turned on and transmitted to the global data pair. Thereafter, the word line is set to the write level VDH to transmit a write signal to the storage node N1 of the memory cell, and the word line is set to the non-select level 0V to isolate the storage node from the local data line. Thereafter, the state returns to the precharge state, which is the same as described with reference to FIG. Note that the precharge MOSFET QP1 and the isolation MOSFET Qi1 are unnecessary in principle because the precharge voltages of MGDLB and GDLB are equal. However, the advantage of providing these MOSFETs is that a stable amplification operation can be realized because the main data pair lines MGDL and MGDLB are electrically balanced.

<実施例6>
図21はプリチャージ用電源をローカルデータ対線とグローバルデータ対線とで共有する別の実施例である。これは、図13に示した実施例のメモリアレイ構成において、プリチャージ用電源配線をローカルデータ対線とグローバルデータ対線で共有するようにしたものである。図13と異なるのは、グローバルデータ線GDLのプリチャージレベルがVDDであることである。なお、図21にはブロック数が4の場合について記してあるが、本発明はブロック数を4つに限定することなく実施することができる。
<Example 6>
FIG. 21 shows another embodiment in which the precharge power source is shared between the local data pair line and the global data pair line. In the memory array configuration of the embodiment shown in FIG. 13, the precharge power supply wiring is shared by the local data pair line and the global data pair line. The difference from FIG. 13 is that the precharge level of the global data line GDL is VDD. Although FIG. 21 shows the case where the number of blocks is four, the present invention can be implemented without limiting the number of blocks to four.

書込み動作及び読出し動作は図14の説明に準じるが、グローバルデータ線への書込み・読出し等の制御は図19の説明に準じる。すなわち、図19でRWC及びRWC'の動作をRC及びRC'の動作に置き換え、DLB1の動作を不用とした動作波形図にしたがって制御すればよい。   The write operation and the read operation conform to the description of FIG. 14, but the control of writing / reading to the global data line conforms to the description of FIG. That is, the operation of RWC and RWC ′ in FIG. 19 may be replaced with the operation of RC and RC ′, and control may be performed according to an operation waveform diagram that does not use the operation of DLB1.

<実施例7>
図5、図10及び図13のメモリアレイ構成では、グローバルデータ対線GDLとGDLBに接続されるMOSFETの数が不均等であるため、GDLとGDLBとで寄生容量が異なる。このため、センスアンプから見ると実効雑音に作用したり、低速動作となってしまうおそれもある。図22は寄生容量の不均等を少なくする対線構成を図13に適用した実施例である。この実施例は、グローバルデータ対線をメモリセル上で交差させ、両対線の容量不均衡を解消する効果がある。また、この図に示すように、隣りあうグローバルデータ対線ごとに、交差方法を変えれば、GDL及びGDLBに出現する雑音をうまく相殺することが可能となる。
<Example 7>
In the memory array configurations of FIGS. 5, 10, and 13, the number of MOSFETs connected to the global data pair GDL and GDLB is not uniform, so that the parasitic capacitance differs between GDL and GDLB. For this reason, when viewed from the sense amplifier, there is a possibility of acting on effective noise or a low-speed operation. FIG. 22 shows an embodiment in which a paired line configuration for reducing non-uniformity of parasitic capacitance is applied to FIG. This embodiment has an effect of crossing the global data pair lines on the memory cell and eliminating the capacity imbalance between the pair lines. Also, as shown in this figure, if the crossing method is changed for each adjacent global data pair line, it is possible to cancel out noises appearing in GDL and GDLB well.

まず、寄生容量の平衡化について述べる。ここでは便宜的に隣り合うグローバルデータ対線(GDL1とGDLB1ならびにGDL2とGDLB2)に着目して説明する。これらのグローバルデータ対線には、MC11からMC1nまでのn個のメモリセルで構成されるブロックが4つづつ接続されているものとする。ブロックBLK11が選択されており、制御信号RCがハイレベルにある場合を考える。このときGDL1につながるMOSFETはBLK11のQRTとそれにつながる読出し用MOSFETがあわせてn+1個、BLK12の書込み用MOSFETがn個、BLK13の読出し転送用MOSFETが1個、BLK14の書込み用MOSFETがn個の、計3n+2個であり、GDLB1につながるMOSFETの数は、BLK11の書込み用MOSFETがn個、BLK13の読出し転送用MOSFETが1個、BLK13の書込み用MOSFETがn個、BLK14の読出し転送用MOSFETが1個の、計2n+2個である。ここでグローバルデータ線を交差させなかった場合、GDLにつながるMOSFETの数はBLK11のQRTとそれにつながる読出し用MOSFETn個、BLK12の読出し転送用MOSFET、BLK13の読出し転送用MOSFET、BLK14の読出し転送用MOSFETの、計n+4個であり、GDLBには、BLK11の書込み用MOSFETn個、BLK13の書込み用MOSFETn個、BLK13の書込み用MOSFETn個、BLK14の書込み用MOSFETn個の、計4n個である。したがって、グローバルデータ対線につながるMOSFETの数の不均衡は大幅に改善されているといえる。同様に、グローバルデータ対線をGDL2とGDLB2のように配置しても、ブロックBLKの読出し側と書込み側の接続数が等しくなるため、接続MOSFETの数の不均衡が改善されていることは明らかである。   First, the balancing of parasitic capacitance will be described. Here, for the sake of convenience, the explanation will be made by paying attention to adjacent global data pairs (GDL1 and GDLB1 and GDL2 and GDLB2). Assume that four blocks each composed of n memory cells MC11 to MC1n are connected to these global data pair lines. Consider a case where the block BLK11 is selected and the control signal RC is at a high level. At this time, the number of MOSFETs connected to GDL1 is n + 1 for the QRK of QRK11 and the read MOSFET connected to it, n for the write MOSFET for BLK12, one for the read transfer MOSFET for BLK13, and n for the write MOSFET for BLK14. The total number of MOSFETs connected to GDLB1 is n BLK11 write MOSFETs, BLK13 read transfer MOSFETs, BLK13 write MOSFETs, and BLK14 read. One transfer MOSFET, 2n + 2 in total. If the global data lines are not crossed, the number of MOSFETs connected to GDL is BLK11 QRT and n read MOSFETs connected to it, BLK12 read transfer MOSFET, BLK13 read transfer MOSFET, BLK14 read transfer MOSFET The total number of n + 4 in the GDLB is 4n including n BLK11 write MOSFETs, BLK13 write MOSFETs, BLK13 write MOSFETs, and BLK14 write MOSFETs. Therefore, it can be said that the imbalance of the number of MOSFETs connected to the global data pair is greatly improved. Similarly, even if the global data pair is arranged like GDL2 and GDLB2, the number of connections on the read side and the write side of the block BLK is equal, which clearly improves the number of connected MOSFETs. It is.

つぎに、GDL及びGDLBに出現する雑音の低減化について述べる。メモリの読出し及び書込み動作時にGDLとGDLBがプリチャージレベルからVDDあるいはVSSに変化するが、このとき、隣り合うグローバルデータ線に容量結合による雑音が発生することが知られている。図22のようにGDLとGDLBを配線すれば、例えば、GDL1に着目した場合に、グローバルデータ対線(GDL2、GDLB2)が等しい長さでGDL1の隣に配置されるため、同じ雑音がGDL2とGDLB2に等しく現れるようになる。したがってGDL2とGDLB2に生じる雑音は同一となるので、センスアンプによる増幅時に誤動作のおそれがなくなる効果がある。   Next, reduction of noise appearing in GDL and GDLB will be described. During memory read / write operations, GDL and GDLB change from the precharge level to VDD or VSS, and at this time, it is known that noise due to capacitive coupling occurs in adjacent global data lines. If GDL and GDLB are wired as shown in Fig. 22, for example, when GDL1 is focused, the global data pair (GDL2, GDLB2) is placed next to GDL1 with the same length, so the same noise is Appears equally to GDLB2. Therefore, the noise generated in GDL2 and GDLB2 is the same, which has the effect of eliminating the possibility of malfunction during amplification by the sense amplifier.

なお、この図には一対のグローバルデータ線に4つのブロックが接続される例が示されているが、本発明はその接続されるブロック数を4つに限定することなく実施できる。   Although an example in which four blocks are connected to a pair of global data lines is shown in this figure, the present invention can be implemented without limiting the number of connected blocks to four.

<実施例8>
図23はグローバルデータ対線の寄生容量を平衡するための他の実施例である。これはグローバルデータ対線に接続される半数のブロック(例えば、BLK11及びBLK13)についてはGDL1に読出し転送用MOSFETを接続し、GDLB1に書込み用MOSFETを接続させ、残りの半数のブロック(例えば、BLK12とBLK14)についてはGDL1に書込み用MOSFETを接続し、GDLB1に読出し転送用MOSFETを接続している。これにより、BLK11が選択されている場合には、GDL1につながるMOSFETは3n+2個、GDLB1につながるMOSFETは2n+2個となる。これは容量の不均衡を解消するために、グローバルデータ対線を交差させない構造を用いたものである。配線の交差は、通常2層以上のメタル配線層を用いるため、本発明は使用する配線層を削減できる。したがって、限られた配線層を他の信号線及び電源線に割り当てられることによる省面積化の効果がある。なお、この図には、隣り合うグローバルデータ対線に接続されるブロックの構成が、例えばBLK11とBLK21はグローバルデータ線に関して鏡像関係に配置されているが、鏡像関係に配置しなくてもよい。ブロックの配置方法は、レイアウトのしやすさ等で決めればよい。
<Example 8>
FIG. 23 shows another embodiment for balancing the parasitic capacitance of the global data pair. For half the blocks connected to the global data pair (for example, BLK11 and BLK13), the read transfer MOSFET is connected to GDL1, the write MOSFET is connected to GDLB1, and the other half block (for example, BLK12) is connected. And BLK14), a write MOSFET is connected to GDL1, and a read transfer MOSFET is connected to GDLB1. As a result, when BLK11 is selected, 3n + 2 MOSFETs are connected to GDL1, and 2n + 2 MOSFETs are connected to GDLB1. This uses a structure that does not cross the global data pairs in order to eliminate the capacity imbalance. Since the wiring intersection usually uses two or more metal wiring layers, the present invention can reduce the number of wiring layers to be used. Therefore, there is an effect of saving area by allocating a limited wiring layer to other signal lines and power supply lines. In this figure, the configuration of blocks connected to adjacent global data pair lines is such that, for example, BLK11 and BLK21 are arranged in a mirror image relationship with respect to the global data line, but they need not be arranged in a mirror image relationship. The arrangement method of the blocks may be determined depending on the ease of layout.

<実施例9>
図24は、上述したメモリセルにおいて、さらにGDL及びGDLBに生じる寄生容量を平衡するための別の実施例を説明するための動作波形図である。ここでは図13の実施例に記載した例を用いて説明する。この実施例は、メモリセルの記憶情報をグローバルデータ線に伝達するための制御信号の制御方法にかかるものである。この実施例では、制御信号RC1により読出し転送用MOSFETをオンしてグローバルデータ線GDLに読出しデータを転送した後、センスアンプにて増幅する前に読出し転送用MOSFETをオフにすることを特長とする。これにより選択されたブロックのn個のQRが電気的にGDLと遮断されるため、この容量がセンス時に負荷容量として寄与しない。したがって、GDL及びGDLBに接続されるMOSFETの数は、それぞれ2n+2個となり、寄生容量の不均衡がさらに無くなるという効果がある。
<Example 9>
FIG. 24 is an operation waveform diagram for explaining another embodiment for further balancing the parasitic capacitance generated in the GDL and GDLB in the memory cell described above. Here, description will be made using the example described in the embodiment of FIG. This embodiment relates to a control signal control method for transmitting storage information of a memory cell to a global data line. This embodiment is characterized in that the read transfer MOSFET is turned on by the control signal RC1 and read data is transferred to the global data line GDL, and then the read transfer MOSFET is turned off before being amplified by the sense amplifier. . As a result, the n QRs of the selected block are electrically disconnected from the GDL, so that this capacitance does not contribute as a load capacitance during sensing. Therefore, the number of MOSFETs connected to GDL and GDLB is 2n + 2, respectively, and there is an effect that the parasitic capacitance imbalance is further eliminated.

本発明により、ゲインセルを用いたDRAM回路において従来必須であったダミーセルが不要となるため、面積が小さくなり製造コストが安くなる効果がある。また、階層データ線構造とすることで、高速動作が可能となる効果がある。   The present invention eliminates the need for a dummy cell, which has been conventionally required in a DRAM circuit using a gain cell, and thus has the effect of reducing the area and manufacturing cost. In addition, the hierarchical data line structure has an effect of enabling high-speed operation.

(a)は本発明の最も基本的な構成を示す1実施例であり、(b)、(c)はその動作波形図。(a) is one Example which shows the most fundamental structure of this invention, (b), (c) is the operation | movement waveform diagram. (a)はCMOSラッチ回路により構成される説明図であり、(b)は電源にスイッチのあるCMOSラッチ型センスアンプの説明図。(A) is explanatory drawing comprised by a CMOS latch circuit, (b) is explanatory drawing of a CMOS latch type | mold sense amplifier which has a switch in a power supply. (a)は読出し用と書込み用ワード線が同じ3トランジスタDRAMの回路図であり、(b)はそのワード線駆動の波形図。(a) is a circuit diagram of a three-transistor DRAM having the same read and write word lines, and (b) is a waveform diagram of the word line drive. (a)は読出し用と書込み用ワード線が分離された3トランジスタDRAMの回路図であり、(b)はそのワード線駆動の波形図。(a) is a circuit diagram of a three-transistor DRAM in which a read word line and a write word line are separated, and (b) is a waveform diagram of the word line drive. この発明にかかる半導体集積回路に構成されるメモリ回路の1実施例を示す要部回路。1 is a circuit diagram showing a main part of an embodiment of a memory circuit configured in a semiconductor integrated circuit according to the invention; 図5のメモリ回路の書込み動作の一例を説明するための波形図。FIG. 6 is a waveform diagram for explaining an example of a write operation of the memory circuit of FIG. 5. 図5のメモリ回路の読出し動作の一例を説明するための波形図。FIG. 6 is a waveform diagram for explaining an example of a read operation of the memory circuit of FIG. 5. 図5のメモリセル周りのレイアウトの1実施例を示す図。FIG. 6 is a diagram showing an example of a layout around the memory cell of FIG. 5. (a)は図8のa-a'断面の断面図、(b)は図8のb-b'断面の断面図。(a) is sectional drawing of the aa 'cross section of FIG. 8, (b) is sectional drawing of the bb' cross section of FIG. (a)は図8のc-c'断面の断面図、及び、(b)は図8のd-d'断面の断面図。FIG. 9A is a cross-sectional view taken along the line cc ′ of FIG. 8, and FIG. 9B is a cross-sectional view taken along the line dd ′ of FIG. この発明にかかる半導体集積回路に構成されるメモリ回路の別の実施例を示す要部回路。The principal part circuit which shows another Example of the memory circuit comprised by the semiconductor integrated circuit concerning this invention. 第10 図のメモリ回路の書込み動作の一例を説明するための波形図。FIG. 11 is a waveform diagram for explaining an example of a write operation of the memory circuit of FIG. この発明にかかる半導体集積回路に構成されるメモリ回路の別の実施例を示す要部回路。The principal part circuit which shows another Example of the memory circuit comprised by the semiconductor integrated circuit concerning this invention. 図13のメモリ回路の書込み動作の一例を説明するための波形図。FIG. 14 is a waveform diagram for explaining an example of a write operation of the memory circuit of FIG. 13. 図13の実施例におけるメモリセル周りのレイアウトの1実施例を示す図。The figure which shows one Example of the layout around the memory cell in the Example of FIG. (a)は図15のe-e'断面の断面図、(b)は図14のf-f'断面の断面図。15A is a cross-sectional view taken along the line ee ′ of FIG. 15, and FIG. 15B is a cross-sectional view taken along the line ff ′ of FIG. (a)は図15のg-g'断面の断面図、及び(b)は図14のh-h'断面の断面図。15A is a cross-sectional view taken along a line gg ′ in FIG. 15, and FIG. 15B is a cross-sectional view taken along a line hh ′ in FIG. 本発明のさらに別の実施例。(a)は図2(b)のようなセンスアンプを用いた例を示す図であり、(b)は図2の(a)のようなセンスアンプを用いた例を示す図。FIG. 4 is still another embodiment of the present invention. (A) is a figure which shows the example using a sense amplifier like FIG.2 (b), (b) is a figure which shows the example using a sense amplifier like (a) of FIG. 図17(a)の書込み動作を示す動作波形図である。FIG. 18 is an operation waveform diagram showing the write operation of FIG. 図17(b)の書込み動作を示す動作波形図である。FIG. 18 is an operation waveform diagram showing the write operation of FIG. 本発明のさらに別の実施例。FIG. 4 is still another embodiment of the present invention. グローバルデータ線の配置方法の1実施例。An example of a global data line arrangement method. ブロックとグローバルデータ線の結線方法を示す1実施例。An example which shows the connection method of a block and a global data line. グローバルデータ線の電気的平衡を実現する1実施例。One embodiment for realizing electrical balance of global data lines.

符号の説明Explanation of symbols

VDD…低圧電源、VSS…VDDの接地電位、VDL…読出し時のワード線電位、VDH…書込み時ワード線電位、WLR on…読出し開始、SA on…センスアンプ起動、WLW on…書込み開始、Δ…センスアンプの感度、BLK…ブロック、n…蓄積ノード、MC…メモリセル、QR…読出し用MOSFET、QW…書込み用MOSFET、QS…蓄積MOSFET、QP…プリチャージ用MOSFET、QY…列選択スイッチ用MOSFET、QRT…読出し転送用MOSFET、QWT…書込み転送用MOSFET、DL…読出しデータ線、DLB…書込みデータ線、GDL…グローバルデータ線、GDLB…グローバルデータ線(GDLの相補信号用)、SA…センスアンプ、IO…共通IO線、IOB…共通IO線(IOの相補信号用)、WL…ワード線、PC…プリチャージ信号、YS…列選択信号、RWC…ブロック選択信号、WC…書込み制御信号、RC…読出し制御信号、XDEC…行系デコーダ、XDRV…ワードドライバ、YDEC…列系デコーダ、YDRV…ドライバ、MA…メインアンプ、DIB…データインプットバッファ、DOB…データアウトプットバッファ、VGC…電源発生回路、RSW…読出しスイッチ、WSW…書込みスイッチ、SAP…センスアンプ起動信号(P型MOSFETのソース側)、SAN…センスアンプ起動信号(N型MOSFETのソース側)、SPE…センスアンプ起動信号(P側)、SNE…センスアンプ起動信号(N側)、M1〜M3…メタル配線層、ND…MOSFET拡散層、LCT…ローカルコンタクト、CT1〜2メタル層間コンタクト、P-SUB…P型シリコン基板、MGDL…メインデータ線、MGDLB…メインデータ線(MGDLの相補信号用)Qi…メインデータ線とグローバルデータ線の隔絶用MOSFET、IC…メインデータ線とグローバルデータ線の隔絶制御信号、DRAMC…DRAMコア回路。 VDD ... Low-voltage power supply, VSS ... VDD ground potential, VDL ... Word line potential during reading, VDH ... Word line potential during writing, WLR on ... Start reading, SA on ... Sense amplifier activation, WLW on ... Start writing, Δ ... Sensitivity of sense amplifier, BLK ... Block, n ... Storage node, MC ... Memory cell, QR ... Read MOSFET, QW ... Write MOSFET, QS ... Storage MOSFET, QP ... Precharge MOSFET, QY ... Column selection switch MOSFET , QRT ... Read transfer MOSFET, QWT ... Write transfer MOSFET, DL ... Read data line, DLB ... Write data line, GDL ... Global data line, GDLB ... Global data line (for GDL complementary signal), SA ... Sense amplifier , IO ... Common IO line, IOB ... Common IO line (for complementary signal of IO), WL ... Word line, PC ... Precharge signal, YS ... Column selection signal, RWC ... Block selection signal, WC ... Write control signal, RC ... Read control signal, XDEC ... Row decoder, XDRV ... Word dry , YDEC ... Column decoder, YDRV ... Driver, MA ... Main amplifier, DIB ... Data input buffer, DOB ... Data output buffer, VGC ... Power generation circuit, RSW ... Read switch, WSW ... Write switch, SAP ... Sense amplifier start Signal (P-type MOSFET source side), SAN ... Sense amplifier start signal (N-type MOSFET source side), SPE ... Sense amplifier start signal (P side), SNE ... Sense amplifier start signal (N side), M1 to M3 ... Metal wiring layer, ND ... MOSFET diffusion layer, LCT ... Local contact, CT1-2 metal interlayer contact, P-SUB ... P-type silicon substrate, MGDL ... Main data line, MGDLB ... Main data line (for complementary signals of MGDL) Qi ... Main data line and global data line isolation MOSFET, IC ... Main data line and global data line isolation control signal, DRAMC ... DRAM core circuit.

Claims (1)

第1と第2配線と、第1スイッチと、複数の第1ワード線と、複数の第1メモリセルとを具備する第1メモリブロックと、
第2スイッチと、複数の第2ワード線と、複数の第2メモリセルとを具備する第2メモリブロックとを具備し、
前記複数の第1メモリセルのそれぞれは、第1と第2と第3トランジスタを具備し、前記第1と第2トランジスタのゲートは前記複数の第1ワード線のうちの一つと接続され、前記第3トランジスタのドレインは前記第2トランジスタのソース・ドレイン経路と接続され、
前記複数の第2メモリセルのそれぞれは、第4と第5と第6トランジスタを具備し、前記第4と第5トランジスタのゲートは前記複数の第2ワード線のうちの一つと接続され、前記第6トランジスタのドレインは前記第5トランジスタのソース・ドレイン経路と接続され、前記複数の第1メモリセルの前記第1トランジスタのソース・ドレイン経路は前記第1配線に接続され、
前記複数の第2メモリセルの前記第4トランジスタのソース・ドレイン経路は前記第2配線に接続され、
前記複数の第1メモリセルの前記第2トランジスタのソース・ドレイン経路は前記第1スイッチを介して前記第2配線に接続され、
前記複数の第2メモリセルの前記第5トランジスタのソース・ドレイン経路は前記第2スイッチを介して前記第1配線に接続される半導体集積回路。
A first memory block comprising first and second wirings, a first switch, a plurality of first word lines, and a plurality of first memory cells;
A second memory block including a second switch, a plurality of second word lines, and a plurality of second memory cells;
Each of the plurality of first memory cells includes first, second, and third transistors, and the gates of the first and second transistors are connected to one of the plurality of first word lines, The drain of the third transistor is connected to the source / drain path of the second transistor,
Each of the plurality of second memory cells includes fourth, fifth, and sixth transistors, and gates of the fourth and fifth transistors are connected to one of the plurality of second word lines, A drain of the sixth transistor is connected to a source / drain path of the fifth transistor; a source / drain path of the first transistor of the plurality of first memory cells is connected to the first wiring;
Source / drain paths of the fourth transistors of the plurality of second memory cells are connected to the second wiring;
Source / drain paths of the second transistors of the plurality of first memory cells are connected to the second wiring via the first switch,
A semiconductor integrated circuit in which a source / drain path of the fifth transistor of the plurality of second memory cells is connected to the first wiring via the second switch.
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