JP4427885B2 - Voltage control circuit - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は電圧制御回路に関し、特に容量蓄積型半導体記憶装置のメモリセル基板の電圧制御回路に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、半導体記憶装置は、様々な分野で多用されている。これらのうち、ダイナミックRAM(以下、DRAMとする)は、記憶密度が高く、記憶容量当たりのコストも安いことから、コンピュータのメインメモリに広く使われている。
【0003】
このようなDRAMは、ビット線プリチャージ電位に1/2Vccレベルを用いており、記憶ノードの対極電位にあたるセルプレート電位(以下、VCP電位とする)は、通常1/2Vcc発生回路(以下、HVcc回路とする)から供給されている。記憶ノードは、1/2VccとVcc間、もしくは、1/2VccとGND間の電位差でデータを記憶している。
【0004】
このVCP電位は、一般的にはHVcc回路の出力特性によって制御されている。図4は、従来のHVcc回路の出力特性図である。HVcc回路では、何らかの要因で、VCP電位が1/2Vccレベルよりも高くなれば、電流を引くことで1/2Vccレベルに戻す。また、VCP電位が1/2Vccレベルよりも低くなれば、電流を供給して1/2Vccレベルに戻す。1/2Vcc付近では、電流能力がほとんどない状態(Highインピーダンス)になる不感帯と呼ばれる部分があり、VCP電位が保たれるようになっている。この不感帯は、特に、スタンバイ時の貫通電流増加にならないように、広い範囲に設定されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来の電圧制御回路は、VCP電位の変動を抑えることができず、誤動作を招くという問題がある。
【0006】
DRAMの動作に応じたVCP電位の変動について説明する。図5は、従来の電圧制御回路におけるDRAM動作に応じたVCP電位の特性図である。
DRAMがスタンバイ状態(電源が投入され、アクセスが何もない状態)の場合、VCP電位を変動させる内部動作が行なわれないため、VCP電位は変動しない。
【0007】
続いて、リード状態(データの読み出しが行なわれている状態)の場合、読み出されるメモリセルのデータ(VccもしくはGND)と、そのロウアドレス(ワード線)につながっている前メモリセルのデータ(VccもしくはGND)とが、1/2Vccレベル線に一斉に接続されるため、VCPは一時的に変動する。図5では、メモリセル(記憶容量)のデータがオール0の場合と、オール1の場合を示している。それぞれにポンピング効果によって、一時的に高い側(もしくは低い側)へ変動するが、その後のセンシング動作によって、1/2Vccレベルに復帰する。つまり、もとのVCP(1/2Vcc)と記憶しているデータの電位(VccもしくはGND)の関係が保たれれば、VCP変動は復帰する。すなわち、ロウアドレスが選択されている間にVCPが復帰する場合は、データ破壊は起こらない。
【0008】
次に、ライト状態(特に反転データの書き込みを行なっている状態)の場合、一旦リードされたデータと比較して反転データが書き込まれる。正確には、ビット線反転を伴う場合には、メモリセルによってポンピング効果が起こり、VCPが変動する。これは、リード動作と違い、センシング動作によるVCPの復帰はない。VCP変動の原理について説明する。図6は、1Tr1CAPのメモリセルで構成されるDRAMのコア回路である。
【0009】
記憶容量の対極電位がVCPである。VCPにはDRAMのメモリ容量、例えば、16MビットDRAMであれば、16Mビットの記憶容量が接続されており、その総容量は数百pFから数千pFになる。このVCPに対して、ビット線反転のライト動作は、数十fFの記憶容量を介して作用するポンピング効果を引き起こす。1ビットの反転データのライト動作によるポンピング効果におけるVCPの変動ΔVは、次の式により求めることができる。
【0010】
【数1】
ΔV=((VCP総容量×0.5)+(記憶容量×1))÷(VCP容量+記憶容量) ……(1)
例えば、VCPの総容量が100pFで、記憶容量が20fFの場合、1/2Vccに対して、約0.02パーセントの変動に相当することが分かる。Vccが2Vの場合、0.2mVの変動ということになる。例えばここで、2048回(ビット)の連続した反転データライトが行なわれたとすると、VCPに対し409mVの変動量を与えることに相当する。この変動が、不感帯領域内の場合、所望の時間内(ロウアドレス選択中)に補充することは難しい。
【0011】
このように、1ビットの反転データライトは微少な変動だが、連続的に行なわれるとVCP変動量は積み重なる形で増加していく。その最大の変動量(電圧)は、HVcc回路の出力特性と変動量のバランスがとれる、具体的には不感帯めいっぱいのところまでである。
【0012】
このようなVCPの変動が記憶しているデータを破壊するメカニズムについて説明する。図7は、VCP変動によるデータ損失の一例である。まず、VCP電位が1の連続反転データライトによってVcc側の不感帯(不感帯+)いっぱいまで変動したときに、ライトデータ1が書き込まれる。その後、他のビットの0の連続反転データライトによって、VCPがGND側の不感帯(不感帯−)まで変動する。VCPが変動したことにより、データ量αが損失する。ライト時のVCP電位とリード時のVCP電位が異なると、1/2Vccレベルのビット線で接続されて得られる初期電位に差が生じ、これがデータ破壊を引き起こす。
【0013】
上記説明のように、VCPの変動量が大きいとデータ誤りを起こすが、データ破壊に至らなくても、電荷量の損失によって起きる初期電位の減少は、低電圧動作マージンや高速マージンを悪化させることになる。
【0014】
ビット線反転を伴うライト動作によって起きるVCP変動を抑える手段として、HVcc回路の不感帯を狭くする手法と、安定化容量を追加する手法とが、一般的な対応策である。しかしながら、不感帯を狭くする手法では、スタンバイ時あるいはオペレーション時の不要な貫通電流を増加させてしまう。また、安定化容量を追加する手法では、瞬間的なVCP変動量を抑えることはできるが、電流供給能力があるわけではないので、問題となる最大のVCP変動量を小さくすることはできない。さらには、レイアウト面積の増大を招いている。
【0015】
本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、VCP電位の変動を相殺し、誤動作防止を図る電圧制御回路を提供することを目的とする。
【0016】
【課題を解決するための手段】
本発明では上記課題を解決するために、容量蓄積型半導体記憶装置のメモリセル基板の電圧制御回路において、前記容量に蓄積された情報に対して新たに別の情報を書き込む際に生じる前記メモリセル基板の電位変動を打ち消す所定の電位変動を生成する逆電位変動生成回路と、前記容量に蓄積された情報に対して前記新たに書き込まれる情報が反転しているかどうかを判定する情報反転判定回路と、前記情報反転判定回路の判定結果に応じて前記メモリセル基板の電位変動に対して逆の電位変動を発生させるように前記逆電位変動生成回路を駆動する駆動信号選択回路と、を具備したことを特徴とする電圧制御回路、が提供される。
【0017】
このような構成の電圧制御回路では、メモリセル基板の容量に蓄積された情報に対して新たに別の情報を書き込む際に、メモリセル基板の電位変動が発生する。情報反転判定回路は、容量に蓄積された情報に対して新たに書き込まれる情報が反転しているかどうか、すなわち反転データの書き込みが行なわれる否かを判定し、判定結果を駆動信号選択回路へ送る。駆動信号選択回路は、情報反転判定回路の判定結果に応じて、すなわち、反転データの書き込みが行なわれていた場合、メモリセル基板の電位変動に対して逆の電位変動を発生させるように逆電位変動生成回路を駆動する。逆電子変動生成手段は、駆動信号選択回路の駆動信号に従って、情報書き込みの際に生じた電位変動を打ち消す逆方向の電位変動を発生させる。
【0018】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
最初に、DRAM全体の構成について説明する。図1は、本発明の一実施の形態である電圧制御回路を組み込むDRAM全体の構成図である。
【0019】
本発明に係るDRAMは、ロウアドレスバッファ1、ロウデコーダ2、ロウコントロール3、カラムバッファ4、メモリアレイ5、カラムコントロール6、カラムデコーダ7、センスアンプ8、入出力バッファ9、及び1/2Vcc発生回路10とから構成される。
【0020】
このような構成のDRAMにおけるリード動作、ライト動作及びスタンバイ動作について説明する。
リード動作は、メモリアレイ5に記憶されたデータを入出力バッファ9に読み出す動作である。まず、ロウアドレスバッファ1とロウデコーダ2を制御するロウコントロール3に接続するRASB端子から、外部信号が入力する。外部入力信号に応じてロウコントロール3で発生される内部信号が、ロウアドレスバッファ1で入力するアドレスを保持し、ロウアドレスデコーダ2がアドレスに基づき、メモリアレイ5上の1本のワード線を選択する。選択されたワード線に接続する全てのメモリセルは、センスアンプ8によってVcc、もしくはGNDレベルまで増幅される。それとほぼ同時に、カラムコントロール6に接続するCASB端子から外部信号が入力される。外部入力信号に応じてカラムコントロール6で発生される内部信号がカラムアドレスバッファ4でアドレスを保持する。カラムデコーダ7は、複数のセンスアンプ8から、該当するアドレスのデータを入出力バッファ9へ送る。入出力バッファ9では、OEB信号により、読み出しデータを出力する。これにより、メモリアレイ5(AXn、AYn)のデータ読み出しが行なわれる。
【0021】
次に、ライト動作は、入出力バッファ9に書き込まれたデータをセンスアンプ8経由でメモリアレイ5に書き込む動作である。ロウコントロール3に接続するRASB端子から外部信号が入力される。外部入力信号に応じてロウコントロール3で発生される内部信号が、ロウアドレスバッファ1で入力するアドレスを保持し、ロウアドレスデコーダ2がアドレスに基づき、メモリアレイ5上の1本のワード線を選択する。選択されたワード線に接続する全てのメモリセルは、センスアンプ8によってVcc、もしくはGNDレベルまで増幅される。それとほぼ同時に、カラムコントロール6に接続するWEB端子から外部信号が入力する。WEB端子からの外部入力信号に応じてカラムコントロール6で発生される内部信号によって、入出力バッファ9は書き込みデータを保持する。また、カラムデコーダ4によって複数のセンスアンプ8から該当するアドレスのセンスアンプ8へ書き込みデータを強制的に転送することで書き込みを行なう。
【0022】
次に、スタンバイ動作は、メモリアレイ5に記憶されたデータを保持する動作である。RASB、CASB、OEB、及びWEBらに入力する制御信号が、通常Vccレベルの一定値にあるとき、その前の全てのメモリセルデータを保持する。
【0023】
次に、本発明に係るVCP変動を相殺する回路について説明する。図2は、本発明の一実施の形態である電圧制御回路の回路図である。
本発明に係る電圧制御回路は、反転データの書き込みかどうかを判定する情報反転判定回路11と、情報反転判定回路11の判定結果に応じて逆電位変動生成回路13a、13b、13d、13cを起動する駆動信号選択回路12、VCP変動をキャンセルする電荷量を接続する逆電位変動生成回路13a、13b、13d、13cとから構成される。
【0024】
情報反転判定回路11は、容量に蓄積された1ビット情報を読み出したデータと、新たに書き込まれる1ビットデータとを入力し、これらの排他的論理和をとる排他的論理回路(以下、EXOR11とする)である。また、EXOR11は、読み出した1ビットデータが0で新たに書き込まれる1ビットデータが1である場合、及び読み出した1ビットデータが1で新たに書き込まれる1ビットデータが0である場合とを判定し、それぞれの場合に相当する2つの端子a、bより駆動信号選択回路12に判定結果を出力する。端子aは1ビットデータが0から1に反転する場合に1を出力し、端子bは1ビットデータが1から0に反転する場合に1を出力する。
【0025】
駆動信号選択回路12は、EXOR11の判定結果及び2本のビット線(BLとBLB)とを用いてDRAM特有の領域反転に対応した論理を行なうとともに、逆電位変動生成回路13a、13b、13c、13dのいずれかを選択して駆動する。2本のビット線(BL、BLB)を用いるDRAMでは、外部データが0でも内部では1として扱うという領域反転処理を行なう。具体的には、4つの論理積回路AND1、AND2、AND3、AND4とから構成されている。AND1は、入力端子がEXOR11のb端子とBLBとに接続しており、b端子が1及びBLBが1、すなわち、BLB側が1から0に反転した場合に逆電位変動生成回路13aを駆動する。AND2は、入力端子がEXOR11のa端子とBLとに接続しており、a端子が1及びBLが1、すなわち、BL側が0から1に反転した場合に逆電位変動生成回路13bを駆動する。AND3は、入力端子がEXOR11のa端子とBLBとに接続しており、a端子が1及びBLBが1、すなわち、BLB側が0から1に反転した場合に逆電位変動生成回路13cを駆動する。AND4は、入力端子がEXOR11のb端子とBLとに接続しており、b端子が1及びBLが1、すなわち、BL側が0から1に反転した場合に逆電位変動生成回路13dを駆動する。
【0026】
逆電位変動生成回路13a、13b、13c、13dは、1ビット情報書き込み制御信号の反転信号(RST、RSTB)により開閉される第1のスイッチ回路と、第1のスイッチ回路を介して正または負の電荷を蓄積する逆電位発生用容量と、及び上記説明の駆動信号選択回路12からの駆動出力により開閉されて逆電位発生用容量に蓄積された電荷をメモリセル基板に与える第2のスイッチ回路と、から構成される。具体的には、逆電位変動生成回路13aは、RSTBにより開閉される第1のスイッチ回路であるトランジスタQ1、逆電位発生用容量C1、AND1からの駆動出力により開閉される第2のスイッチ回路であるトランジスタQ2とが、VCPに対して直列に接続している。逆電位変動生成回路13bは、RSTにより開閉される第1のスイッチ回路であるトランジスタQ4、逆電位発生用容量C2、AND2からの駆動出力により開閉される第2のスイッチ回路であるトランジスタQ3とが、VCPに対して直列に接続している。逆電位変動生成回路13cは、RSTBにより開閉される第1のスイッチ回路であるトランジスタQ5、逆電位発生用容量C3、AND3からの駆動出力により開閉される第2のスイッチ回路であるトランジスタQ6とが、VCPに対して直列に接続している。逆電位変動生成回路13dは、RSTにより開閉される第1のスイッチ回路であるトランジスタQ8、逆電位発生用容量C4、AND4からの駆動出力により開閉される第2のスイッチ回路であるトランジスタQ7とが、VCPに対して直列に接続している。
【0027】
このような構成の逆電位変動生成回路13a、13b、13c、13dでは、書き込み制御信号の反転信号(RSTBとRST)により、予め、逆電位発生用容量C1、C2、C3、C4が、VccもしくはGNDレベルにプリチャージされている。駆動信号選択回路12のAND1、AND2、AND3、AND4により選択された逆電位変動生成回路13a、13b、13c、13dの逆電位発生用容量C1、C2、C3、C4がVCPに接続され、VCP電位の変動が相殺される。
【0028】
次に、このような構成の電圧制御回路の動作について説明する。図3は、本発明の一実施の形態である電圧制御回路のタイミングチャートである。これは、BL側に0から1への反転データが書き込まれる場合のタイミングチャートである。
【0029】
予め、逆電位発生用容量C1、C2、C3、C4は、書き込み制御信号の反転信号(RST、RSTB)により、VCCもしくは、GNDレベルにプリチャージされている。例えば、逆電位変動生成回路13bの逆電位発生用容量C2には、GND−Vcc間にプリチャージされている。今、BL側が0から1の反転データの書き込みが行なわれるため、読み出しデータ(Readdata)は0、書き込みデータ(Writedata)は1となり、EXOR11は、0から1への反転書き込みを検出し、a端子(0→1)の出力を1とする。メモリアレイ5で、BL側が正論理で0→1のビット線反転ライトを行なっているならば、駆動信号選択回路12のAND2出力が1となり、逆電位変動生成回路13bが選択される。これにより、逆電位変動生成回路13bの逆電位発生用容量C2がVCPに接続される。逆電位変動生成回路13bの逆電位発生用容量C2には、GND−Vcc間にプリチャージされているので、VCPに対してその電荷量分VCPを下げる働きをする。計算では、メモリアレイ5の記憶容量の2倍の容量があればキャンセルすることが可能となる。
【0030】
上記説明の回路は、書き込みを行なう1ビットに対してそれぞれ必要であり、例えば、内部動作が8ビットであれば、8個の回路を用意して、それぞれの書き込みデータに対する処理を行なう。また、この回路は、DRAM回路のどの部分に配置してもその効果を得ることが可能であり、ロウアドレス選択時間内で動作することでVCP変動を相殺することができる。
【0031】
【発明の効果】
以上説明したように本発明では、反転データの書き込みが行なわれる否かを判定し、反転データの書き込みが行なわれていた場合に生じた電位変動と逆方向の電位変動を発生させ、電位変動を打ち消す。
【0032】
このように、VCP変動を打ち消すという根本的な対策を行なうことが可能となるため、VCP変動によるデータ破壊を防止することができる。
さらに、HVcc回路における不要な貫通電流消費の防止、安定化容量追加によるレイアウト面積増大の防止、高速ライト動作によるVCP変動の防止、及び低電圧ライト動作によるVCP変動の防止が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施の形態である電圧制御回路を組み込むDRAM全体の構成図である。
【図2】本発明の一実施の形態である電圧制御回路の回路図である。
【図3】本発明の一実施の形態である電圧制御回路のタイミングチャートである。
【図4】従来のHVcc回路の出力特性図である。
【図5】従来の電圧制御回路におけるDRAM動作に応じたVCP電位の特性図である。
【図6】1Tr1CAPのメモリセルで構成されるDRAMのコア回路である。
【図7】VCP変動によるデータ損失の一例である。
【符号の説明】
1…ロウアドレスバッファ、2…ロウアドレスデコーダ、3…ロウコントロール、4…カラムアドレスバッファ、5…メモリアレイ、6…カラムコントロール、7…カラムアドレスデコーダ、8…センスアンプ、9…入出力バッファ、10…1/2Vcc発生回路、11…情報反転判定回路(EXOR)、12…駆動信号選択回路、13a、13b、13c、13d…逆電位変動生成回路
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a voltage control circuit, and more particularly to a voltage control circuit for a memory cell substrate of a capacity storage type semiconductor memory device.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, semiconductor memory devices are widely used in various fields. Among these, dynamic RAM (hereinafter referred to as DRAM) is widely used as a main memory of a computer because of its high storage density and low cost per storage capacity.
[0003]
In such a DRAM, a bit line precharge potential of 1/2 Vcc level is used, and a cell plate potential (hereinafter referred to as VCP potential) corresponding to a counter electrode potential of a storage node is usually a 1/2 Vcc generation circuit (hereinafter referred to as HVcc). Circuit). The storage node stores data with a potential difference between 1/2 Vcc and Vcc or between 1/2 Vcc and GND.
[0004]
This VCP potential is generally controlled by the output characteristics of the HVcc circuit. FIG. 4 is an output characteristic diagram of a conventional HVcc circuit. In the HVcc circuit, if the VCP potential becomes higher than the 1/2 Vcc level for some reason, the current is pulled back to the 1/2 Vcc level. If the VCP potential becomes lower than the 1/2 Vcc level, a current is supplied to return to the 1/2 Vcc level. In the vicinity of ½ Vcc, there is a part called a dead zone in which there is almost no current capability (high impedance), and the VCP potential is maintained. This dead zone is set in a wide range so as not to increase the through current during standby.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, the conventional voltage control circuit has a problem in that fluctuations in the VCP potential cannot be suppressed and a malfunction occurs.
[0006]
A change in the VCP potential according to the operation of the DRAM will be described. FIG. 5 is a characteristic diagram of the VCP potential corresponding to the DRAM operation in the conventional voltage control circuit.
When the DRAM is in a standby state (a state in which power is turned on and there is no access), the internal operation for changing the VCP potential is not performed, so the VCP potential does not change.
[0007]
Subsequently, in the read state (the state where data is being read), the data (Vcc or GND) of the memory cell to be read and the data (Vcc) of the previous memory cell connected to the row address (word line). Or GND) are connected to the 1/2 Vcc level line all at once, so that VCP fluctuates temporarily. FIG. 5 shows a case where the data in the memory cell (storage capacity) is all 0 and a case where all 1 are stored. Each of them fluctuates temporarily to the high side (or low side) due to the pumping effect, but returns to the 1/2 Vcc level by the subsequent sensing operation. That is, if the relationship between the original VCP (1/2 Vcc) and the stored data potential (Vcc or GND) is maintained, the VCP fluctuation is restored. That is, if the VCP recovers while the row address is selected, data corruption does not occur.
[0008]
Next, in the write state (particularly in a state where reverse data is written), the reverse data is written in comparison with the data once read. To be exact, when bit line inversion is involved, a pumping effect is caused by the memory cell, and VCP fluctuates. This differs from the read operation in that there is no return of VCP due to the sensing operation. The principle of VCP fluctuation will be described. FIG. 6 shows a DRAM core circuit composed of 1Tr1CAP memory cells.
[0009]
The counter electrode potential of the storage capacity is VCP. A VCP is connected to a DRAM memory capacity, for example, a 16 Mbit DRAM if it is a 16 Mbit DRAM, and the total capacity is from several hundred pF to several thousand pF. For this VCP, the write operation of bit line inversion causes a pumping effect that acts through a storage capacity of several tens of fF. The variation ΔV of VCP in the pumping effect due to the write operation of 1-bit inverted data can be obtained by the following equation.
[0010]
[Expression 1]
ΔV = ((VCP total capacity × 0.5) + (storage capacity × 1)) ÷ (VCP capacity + storage capacity) (1)
For example, when the total capacity of VCP is 100 pF and the storage capacity is 20 fF, it can be seen that this corresponds to a fluctuation of about 0.02 percent with respect to 1/2 Vcc. When Vcc is 2V, the fluctuation is 0.2 mV. For example, here, if 2048 times (bits) of continuous inverted data write are performed, this corresponds to giving a fluctuation amount of 409 mV to VCP. When this variation is in the dead zone, it is difficult to replenish within a desired time (during row address selection).
[0011]
As described above, the 1-bit inverted data write has a slight fluctuation, but when continuously performed, the VCP fluctuation amount increases in a stacked manner. The maximum fluctuation amount (voltage) is a balance between the output characteristics of the HVcc circuit and the fluctuation amount, specifically, up to a full dead zone.
[0012]
A mechanism for destroying data stored by such a variation in VCP will be described. FIG. 7 is an example of data loss due to VCP fluctuation. First, write data 1 is written when the VCP potential fluctuates to the Vcc side dead zone (dead zone +) to the full by the continuous inversion data write of 1. After that, VCP fluctuates to the dead zone (dead zone-) on the GND side due to the continuous inverted data write of 0 of other bits. The data amount α is lost due to the fluctuation of the VCP. If the VCP potential at the time of writing is different from the VCP potential at the time of reading, there is a difference in the initial potential obtained by being connected by the bit line of 1/2 Vcc level, which causes data destruction.
[0013]
As described above, a large amount of variation in VCP causes a data error, but even if data destruction does not occur, a decrease in the initial potential caused by the loss of charge amount deteriorates the low voltage operation margin and the high speed margin. become.
[0014]
As means for suppressing VCP fluctuations caused by a write operation involving bit line inversion, a method of narrowing the dead band of the HVcc circuit and a method of adding a stabilization capacitor are general countermeasures. However, the technique of narrowing the dead zone increases unnecessary through current during standby or operation. In addition, although the method of adding the stabilizing capacity can suppress the instantaneous amount of VCP fluctuation, it does not have current supply capability, and therefore, the maximum amount of VCP fluctuation in question cannot be reduced. Furthermore, the layout area is increased.
[0015]
The present invention has been made in view of these points, and an object of the present invention is to provide a voltage control circuit that cancels fluctuations in the VCP potential and prevents malfunction.
[0016]
[Means for Solving the Problems]
In the present invention, in order to solve the above-mentioned problem, in the voltage control circuit of the memory cell substrate of the capacity storage type semiconductor memory device, the memory cell generated when new information is written to the information stored in the capacity A reverse potential fluctuation generation circuit that generates a predetermined potential fluctuation that cancels the potential fluctuation of the substrate; and an information inversion determination circuit that determines whether or not the newly written information is inverted with respect to the information accumulated in the capacitor. A drive signal selection circuit that drives the reverse potential fluctuation generation circuit so as to generate a potential fluctuation opposite to the potential fluctuation of the memory cell substrate in accordance with a judgment result of the information inversion judgment circuit. A voltage control circuit is provided.
[0017]
In the voltage control circuit having such a configuration, the potential fluctuation of the memory cell substrate occurs when new information is written to the information stored in the capacity of the memory cell substrate. The information inversion determination circuit determines whether newly written information is inverted with respect to the information stored in the capacitor, that is, whether inverted data is written, and sends the determination result to the drive signal selection circuit. . The drive signal selection circuit has a reverse potential according to the determination result of the information inversion determination circuit, that is, when reverse data is written, so as to generate a potential variation opposite to the potential variation of the memory cell substrate. Drives the fluctuation generation circuit. The reverse electron fluctuation generating means generates a potential fluctuation in the reverse direction that cancels the potential fluctuation generated during information writing in accordance with the drive signal of the drive signal selection circuit.
[0018]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
First, the configuration of the entire DRAM will be described. FIG. 1 is a configuration diagram of an entire DRAM incorporating a voltage control circuit according to an embodiment of the present invention.
[0019]
The DRAM according to the present invention includes a row address buffer 1, a row decoder 2, a row control 3, a column buffer 4, a memory array 5, a column control 6, a column decoder 7, a sense amplifier 8, an input / output buffer 9, and 1/2 Vcc generation. Circuit 10.
[0020]
A read operation, a write operation, and a standby operation in the DRAM having such a configuration will be described.
The read operation is an operation for reading data stored in the memory array 5 to the input / output buffer 9. First, an external signal is input from the RASB terminal connected to the row control 3 that controls the row address buffer 1 and the row decoder 2. An internal signal generated by the row control 3 in response to an external input signal holds the address input by the row address buffer 1, and the row address decoder 2 selects one word line on the memory array 5 based on the address. To do. All memory cells connected to the selected word line are amplified by the sense amplifier 8 to Vcc or GND level. At substantially the same time, an external signal is input from the CASB terminal connected to the column control 6. An internal signal generated by the column control 6 according to an external input signal holds an address in the column address buffer 4. The column decoder 7 sends the data of the corresponding address from the plurality of sense amplifiers 8 to the input / output buffer 9. The input / output buffer 9 outputs read data in response to the OEB signal. Thereby, data reading from the memory array 5 (AXn, AYn) is performed.
[0021]
Next, the write operation is an operation of writing data written in the input / output buffer 9 into the memory array 5 via the sense amplifier 8. An external signal is input from the RASB terminal connected to the row control 3. An internal signal generated by the row control 3 in response to an external input signal holds the address input by the row address buffer 1, and the row address decoder 2 selects one word line on the memory array 5 based on the address. To do. All memory cells connected to the selected word line are amplified by the sense amplifier 8 to Vcc or GND level. At substantially the same time, an external signal is input from the WEB terminal connected to the column control 6. The input / output buffer 9 holds write data by an internal signal generated by the column control 6 in response to an external input signal from the WEB terminal. In addition, writing is performed by forcibly transferring write data from the plurality of sense amplifiers 8 to the sense amplifiers 8 at the corresponding addresses by the column decoder 4.
[0022]
Next, the standby operation is an operation for holding data stored in the memory array 5. When the control signal input to RASB, CASB, OEB, and WEB is at a constant value of the normal Vcc level, all previous memory cell data is held.
[0023]
Next, a circuit for canceling the VCP fluctuation according to the present invention will be described. FIG. 2 is a circuit diagram of a voltage control circuit according to an embodiment of the present invention.
The voltage control circuit according to the present invention activates an information inversion determination circuit 11 that determines whether or not inverted data is written, and reverse potential fluctuation generation circuits 13a, 13b, 13d, and 13c according to the determination result of the information inversion determination circuit 11. Drive signal selection circuit 12, and reverse potential fluctuation generation circuits 13a, 13b, 13d, and 13c for connecting charge amounts for canceling VCP fluctuations.
[0024]
The information inversion determination circuit 11 inputs data obtained by reading 1-bit information stored in the capacitor and newly written 1-bit data, and obtains an exclusive OR of these data (hereinafter referred to as EXOR11). ). The EXOR 11 determines whether the read 1-bit data is 0 and the newly written 1-bit data is 1 and the read 1-bit data is 1 and the newly written 1-bit data is 0. Then, the determination result is output to the drive signal selection circuit 12 from the two terminals a and b corresponding to each case. The terminal a outputs 1 when 1-bit data is inverted from 0 to 1, and the terminal b outputs 1 when 1-bit data is inverted from 1 to 0.
[0025]
The drive signal selection circuit 12 performs logic corresponding to DRAM-specific region inversion using the determination result of the EXOR 11 and the two bit lines (BL and BLB), and the reverse potential fluctuation generation circuits 13a, 13b, 13c, Any one of 13d is selected and driven. In a DRAM using two bit lines (BL, BLB), a region inversion process is performed in which external data is treated as 1 even if it is 0. Specifically, it is composed of four AND circuits AND1, AND2, AND3, and AND4. AND1 has an input terminal connected to the b terminal and BLB of EXOR11, and drives the reverse potential fluctuation generation circuit 13a when the b terminal is 1 and BLB is 1, that is, when the BLB side is inverted from 1 to 0. The AND2 has an input terminal connected to the a terminal of the EXOR 11 and BL, and when the a terminal is 1 and BL is 1, that is, when the BL side is inverted from 0 to 1, the reverse potential fluctuation generation circuit 13b is driven. The AND3 has an input terminal connected to the a terminal of the EXOR 11 and the BLB. When the a terminal is 1 and BLB is 1, that is, when the BLB side is inverted from 0 to 1, the reverse potential fluctuation generation circuit 13c is driven. The AND 4 has an input terminal connected to the b terminal of the EXOR 11 and the BL, and drives the reverse potential fluctuation generating circuit 13d when the b terminal is 1 and the BL is 1, that is, when the BL side is inverted from 0 to 1.
[0026]
The reverse potential fluctuation generation circuits 13a, 13b, 13c, and 13d are positive or negative via a first switch circuit that is opened / closed by inverted signals (RST, RSTB) of the 1-bit information write control signal and the first switch circuit. And a second switch circuit that opens and closes by the drive output from the drive signal selection circuit 12 described above and applies the charge accumulated in the reverse potential generation capacitor to the memory cell substrate. And. Specifically, the reverse potential fluctuation generation circuit 13a is a second switch circuit that is opened and closed by a drive output from a transistor Q1, a reverse potential generation capacitor C1, and AND1, which is a first switch circuit opened and closed by RSTB. A certain transistor Q2 is connected in series with VCP. The reverse potential fluctuation generation circuit 13b includes a transistor Q4 that is a first switch circuit that is opened and closed by an RST, a transistor Q3 that is a second switch circuit that is opened and closed by a drive output from the reverse potential generation capacitor C2, and AND2. Are connected in series to the VCP. The reverse potential fluctuation generation circuit 13c includes a transistor Q5 which is a first switch circuit opened and closed by RSTB, a reverse potential generation capacitor C3, and a transistor Q6 which is a second switch circuit opened and closed by a drive output from AND3. Are connected in series to the VCP. The reverse potential fluctuation generation circuit 13d includes a transistor Q8 that is a first switch circuit that is opened and closed by an RST, a reverse potential generation capacitor C4, and a transistor Q7 that is a second switch circuit that is opened and closed by a drive output from the AND4. Are connected in series to the VCP.
[0027]
In the reverse potential fluctuation generation circuits 13a, 13b, 13c, and 13d having such a configuration, the reverse potential generation capacitors C1, C2, C3, and C4 are previously set to Vcc or Vcc by the inverted signals (RSTB and RST) of the write control signal. Precharged to GND level. The reverse potential generation capacitors C1, C2, C3, and C4 of the reverse potential fluctuation generation circuits 13a, 13b, 13c, and 13d selected by the AND1, AND2, AND3, and AND4 of the drive signal selection circuit 12 are connected to the VCP and the VCP potential. Fluctuations are offset.
[0028]
Next, the operation of the voltage control circuit having such a configuration will be described. FIG. 3 is a timing chart of the voltage control circuit according to the embodiment of the present invention. This is a timing chart when inverted data from 0 to 1 is written on the BL side.
[0029]
The reverse potential generation capacitors C1, C2, C3, and C4 are precharged to the VCC or GND level in advance by inverted signals (RST and RSTB) of the write control signal. For example, the reverse potential generation capacitor C2 of the reverse potential fluctuation generation circuit 13b is precharged between GND and Vcc. Since the inverted data of 0 to 1 is written on the BL side, the read data (Readdata) is 0 and the write data (Writedata) is 1, and the EXOR 11 detects the inverted write from 0 to 1, and the a terminal The output of (0 → 1) is set to 1. In the memory array 5, if the BL side is positive logic and 0 → 1 bit line inversion write is performed, the AND2 output of the drive signal selection circuit 12 becomes 1, and the reverse potential fluctuation generation circuit 13b is selected. As a result, the reverse potential generating capacitor C2 of the reverse potential fluctuation generating circuit 13b is connected to VCP. Since the reverse potential generation capacitor C2 of the reverse potential fluctuation generation circuit 13b is precharged between GND and Vcc, it functions to lower VCP by the amount of charge relative to VCP. In the calculation, if there is a capacity twice the storage capacity of the memory array 5, it can be canceled.
[0030]
The circuit described above is necessary for each bit to be written. For example, if the internal operation is 8 bits, 8 circuits are prepared and processing for each write data is performed. In addition, this circuit can obtain the effect regardless of where it is arranged in the DRAM circuit, and VCP fluctuation can be canceled by operating within the row address selection time.
[0031]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, it is determined whether or not the inverted data is written, and the potential fluctuation in the direction opposite to the potential fluctuation caused when the inverted data is written is generated. Counteract.
[0032]
As described above, since it is possible to take a fundamental measure of canceling the VCP fluctuation, it is possible to prevent data destruction due to the VCP fluctuation.
Furthermore, unnecessary shoot-through current consumption in the HVcc circuit can be prevented, the layout area can be prevented from increasing by adding a stabilizing capacitor, VCP fluctuation due to high-speed write operation, and VCP fluctuation due to low-voltage write operation can be prevented.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram of an entire DRAM incorporating a voltage control circuit according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a circuit diagram of a voltage control circuit according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a timing chart of a voltage control circuit according to an embodiment of the present invention.
FIG. 4 is an output characteristic diagram of a conventional HVcc circuit.
FIG. 5 is a characteristic diagram of a VCP potential corresponding to a DRAM operation in a conventional voltage control circuit.
FIG. 6 is a DRAM core circuit composed of 1Tr1CAP memory cells;
FIG. 7 is an example of data loss due to VCP fluctuation.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Row address buffer, 2 ... Row address decoder, 3 ... Row control, 4 ... Column address buffer, 5 ... Memory array, 6 ... Column control, 7 ... Column address decoder, 8 ... Sense amplifier, 9 ... I / O buffer, DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... 1 / 2Vcc generation circuit, 11 ... Information inversion determination circuit (EXOR), 12 ... Drive signal selection circuit, 13a, 13b, 13c, 13d ... Reverse potential fluctuation generation circuit

Claims (6)

容量蓄積型半導体記憶装置のメモリセル基板の電圧制御回路において、
前記容量に蓄積された情報に対して新たに別の情報を書き込む際に生じる前記メモリセル基板の電位変動を打ち消す所定の電位変動を生成する逆電位変動生成回路と、
前記容量に蓄積された情報に対して前記新たに書き込まれる情報が反転しているかどうかを判定する情報反転判定回路と、
前記情報反転判定回路の判定結果に応じて前記メモリセル基板の電位変動に対して逆の電位変動を発生させるように前記逆電位変動生成回路を駆動する駆動信号選択回路と、
を具備したことを特徴とする電圧制御回路。
In the voltage control circuit of the memory cell substrate of the capacity storage type semiconductor memory device,
A reverse potential fluctuation generating circuit that generates a predetermined potential fluctuation that cancels the potential fluctuation of the memory cell substrate that is generated when another information is newly written to the information accumulated in the capacitor;
An information inversion determination circuit for determining whether the newly written information is inverted with respect to the information stored in the capacitor;
A drive signal selection circuit for driving the reverse potential fluctuation generation circuit so as to generate a potential fluctuation opposite to the potential fluctuation of the memory cell substrate according to a judgment result of the information inversion judgment circuit;
A voltage control circuit comprising:
前記逆電位変動生成回路は、情報書き込み制御信号により開閉される第1のスイッチ回路と、
前記第1のスイッチ回路を介して正または負の電荷を蓄積する逆電位発生用容量と、
前記駆動信号選択回路からの駆動出力により開閉されて、前記逆電位発生用容量に蓄積された電荷を前記メモリセル基板に与える第2のスイッチ回路と、
から構成される単位構成回路を複数個用いて構成されることを特徴とする請求項1記載の電圧制御回路。
The reverse potential fluctuation generation circuit includes a first switch circuit that is opened and closed by an information write control signal;
A reverse potential generating capacitor for accumulating positive or negative charges via the first switch circuit;
A second switch circuit that is opened and closed by a drive output from the drive signal selection circuit and applies the charge accumulated in the reverse potential generation capacitor to the memory cell substrate;
2. The voltage control circuit according to claim 1, wherein the voltage control circuit is configured by using a plurality of unit configuration circuits.
前記情報反転判定回路は、前記容量に蓄積された情報と前記新たに書き込まれる情報とを排他的論理和により比較する排他的論理回路であることを特徴とする請求項1記載の電圧制御回路。The voltage control circuit according to claim 1, wherein the information inversion determination circuit is an exclusive logic circuit that compares information stored in the capacitor and the newly written information by exclusive OR. 前記排他的論理回路は、前記容量に蓄積された情報が0で前記新たに書き込まれる情報が1である場合、及び前記容量に蓄積された情報が1で前記新たに書き込まれる情報が0である場合とを判定し、それぞれの場合に相当する2つの出力端子を有することを特徴とする請求項3記載の電圧制御回路。In the exclusive logic circuit, when the information stored in the capacity is 0 and the newly written information is 1, and when the information stored in the capacity is 1 and the newly written information is 0 4. The voltage control circuit according to claim 3, further comprising two output terminals corresponding to each case. 前記駆動信号選択回路は、前記情報反転判定回路の論理出力と、前記新たに書き込まれる情報と同相のビットライン情報及びその反転情報を積論理合成して選択信号を生成し、前記選択信号に応じて前記逆電位変動生成回路のそれぞれの単位回路における前記第2のスイッチ回路を開閉することを特徴とする請求項2記載の電圧制御回路。The drive signal selection circuit generates a selection signal by performing a product logical synthesis of the logic output of the information inversion determination circuit, the bit line information in phase with the newly written information, and the inverted information thereof, and generates a selection signal according to the selection signal. 3. The voltage control circuit according to claim 2, wherein the second switch circuit in each unit circuit of the reverse potential fluctuation generation circuit is opened and closed. 前記逆電位変動生成回路、前記情報反転判定回路、及び前記駆動信号選択回路とは、少なくとも容量蓄積型半導体メモリのワードのビット数と等しい数を前記容量蓄積型半導体メモリ上もしくは外部に具備したことを特徴とする請求項1記載の電圧制御回路。The reverse potential fluctuation generation circuit, the information inversion determination circuit, and the drive signal selection circuit have at least a number equal to the number of bits of a word of the capacity storage type semiconductor memory on or outside the capacity storage type semiconductor memory. The voltage control circuit according to claim 1.
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