JPH0278096A - 半導体メモリ回路 - Google Patents

半導体メモリ回路

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JPH0278096A
JPH0278096A JP1138664A JP13866489A JPH0278096A JP H0278096 A JPH0278096 A JP H0278096A JP 1138664 A JP1138664 A JP 1138664A JP 13866489 A JP13866489 A JP 13866489A JP H0278096 A JPH0278096 A JP H0278096A
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樫村 雅彦
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は半導体メモリ回路に関し、特に半導体メモリに
おけるデーダ読み出し回路の改良に関する。
〔従来の技術〕
第7図に従来の半導体メモリ回路、特にスタティック型
ランダムアクセスメモリ(SRAM)の回路図を示す。
周知のとおりメモリセルアレイ部30は複数の行線Wと
複数の列線対(B、B)とこれらの各交点に配置された
複数のメモリセルMCとを有するが、第7図では1本の
行線W0と二つの列線対(B、、BO)、(B、、Bl
)と二つのメモリセルMC,およびMC2が示されてい
る。各列線対B、百は、ゲートにプリチャージ信号PC
を受けるプリチャージ用PチャンネルMO8トランジス
タ3を介して電源Vccに接続され、さらに対応する列
セレクタトランスファゲート4を介して一対のデータ線
り、Dに接続されている。
データ線り、Dはセンスアンプ20の二つの入出力端子
20−1.20−2にそれぞれ接続されると共にデータ
出力バッファ10およびデータ人力バッファ15に接続
される。センスアンプ20は、PチャンネルMO8トラ
ンジスタ5,6およびNチャンネルMO3トランジスタ
フ、8を有し、これらは図示のとおりプリップフロップ
型式に接続されている。NチャンネルMO3トランジス
タ9はゲートにセンスイネーブル信号SEを受け、同信
号がアクティブレベルのときセンスアンプ20を活性化
させる。行アドレス信号RAは行デコーダバッファlに
供給され、これは各行線Wに対して、行デコーダとして
のNANDゲート1−2および行線ドライバとしてのN
ORゲート1−3を有する。NORゲート1−3にはプ
リチャージ信号PCの反転信号PCが供給される。列ア
ドレス信号OAは列デコーダバッファ2に供給され、同
信号OAに応答して一対の列セレクタトランス   ゝ
ファゲート4−1又は4−2を導通させる。各メモリセ
ルMCは、第8図(a)のように2つのPチャンネルM
O8トランジスタ31.32および4つのNチャンネル
MO3トランジスタ33〜36か又は、2つの抵抗37
.38および4つのNチャンネルMO8トランジスタ3
3〜36で構成されている。
次にかかるSRAMの特にデータ読み出し動作につき第
9図を参照して説明する。
まず時点T0でプリチャージ信号PCはローレベル(接
地レベル)となる。これを受けてプリチャージトランジ
スタ3がオンし、すべての列線対B、Bおよびデータ線
対り、Dはハイレベル(電源Vccレベル)にプリチャ
ージされる。また、プリチャージ逆相信号PCを受ける
デコーダバッファ1−3によって、すべての行線Wはロ
ーレベルとなる。この時、センスイネーブル信号SEは
ローレベルであるためセンスアンプ20は非活性状態と
なっている。プリチャージ期間に行アドレスRAおよび
列アドレスCAの変化が許可される。
時点T1でプリチャージ信号PCはノ・イレベルに変化
してトランジスタ3はすべて非導通となりプリチャージ
動作が終了する。この結果、行アドレス信号RAによっ
て選択されたワード線Wはハイレベルに変化し、列アド
レス信号CAによって一対の列セレクタゲート4が導通
する。本発明では、ワード線W0が選択され列セレクタ
ゲート4−1が導通するものとする。かくしてメモリセ
ルMC,が選択されたことになる。このセルMC,がデ
ータ゛1”を記憶しているとすると、トランジスタ33
および34(第8図)はそれぞれ非導通および導通状態
にある。したがって、列線1]の寄生容量Csおよびデ
ータ線百の寄生容量CDがトランジスタ35.34によ
って放電され、データ線百の電位は低下する。時点T2
でセンスイネーブル信号SEはハイレベルに変化しセン
スアンプ20は活性化される。センスアンプ20はデー
タ線り、D間の電位差を増幅する。すなわち、データ線
百の電位の低下によってトランジスタ8,9はデータ線
百の電位をさらに低下させる。データ出力バッファはデ
ータ線り、D間の増幅された電位差に応答して“1”の
出力データD0を発生する。このとき、データ入力バッ
ファ15は非活性状態となっている。一方、データ書き
込み動作では、センスアンプ20およびデータ出力バッ
ファ10は非活性状態にあり、データ人力バッファ15
は入力データD、に応じてデータDおよび■の電位を強
制的にハイレベル(又はロウレベル)およびロウレベル
(又はハイレベル)にそれぞれ変化させる。
〔発明が解決しようとする課題〕
半導体メモリの記憶容量は増加の一途をたどりている。
すなわち、同一の列線対B、百の接続されるメモリセル
MCの数は増大し、列線対B、Bの数も増大している。
その結果として、寄生容量CBおよびCDの値はかなり
大きくなっている。センスアンプ20内のトランジスタ
8(又は7)および9はこれら大きな値の容量CB、C
Dの両方を放電しなければならない。このため、第9図
に示すように、データ線り又は百の電位変化はゆるやか
に行なわれることになり、時点T3で、データ線り、D
間、すなわちセンスアンプ20の入出力端子20−1.
20−2間、すなわちデータ出力バッファ10への一対
の入力電位間の電位差はVccレベルとなる。読出しス
ピードはこのように低下している。
本発明の目的は、動作スピードを向上した半導体メモリ
回路を提供することにある。
本発明の他の目的は、記憶容量の増大にともなう列線お
よびデータ線の寄生容量の増加に対し、データ読み出し
スピードを改善した半導体メモリを提供することにある
〔課題を解決するための手段〕
本発明による半導体メモリ回路は、複数のメモリセルと
、一対のデータ線と、アドレス信号に応答して一つのメ
モリセルを選択し当該選択したメモリセルの記憶データ
に応じて上記一対のデータ線間に電位差を生じせしめる
手段と、一対の端子を有しこれら端子間の電位差に応答
して一方の端子を放電するセンスアンプと、このセンス
アンプの一対の端子と上記一対のデータ線との間に設け
られ上記一対のデータ線間の電位差を上記一対の端子間
に伝えると共に上記センスアンプが一方の端子を放電し
始めたことに応答して当該端端子を対応するデータ線か
ら電気的に切り離す手段とを備えている。
したがって、センスアンプはデータ線につながる寄生容
量を放電することからまぬがれ、センスアンプの二つの
端子間の電位差は急峻に拡大増幅−される。かくして、
記憶容量の増加に対してもデータ読み出しスピードを向
上することができる。
〔実施例〕
以下、本発明を図面を参照して詳述する。
第1図は本発明の第1実施例を示す回路図である。第7
図と同一構成部は同じ番号で示して説明を省略する。本
実施例においては、一対のデータ線りおよび百はセンス
アンプ20の一対の入出力端子20−1および20−2
に直接接続されておらず、PチャンネルMO8トランジ
スタ50および51をそれぞれ介して接続されている。
これらトランジスタ50.51のゲートは対応するデー
タ線り、Dにそれぞれ接続されている。トランジスタ5
0.51の閾値電圧(v、r)はOvに設定されている
。すなわち、データ線り、Dとセンスアンプ20の入出
力端子20−1.20−2との間に、閾値がOvのダイ
オード接続トランジスタがデータ線り、Dがカソード側
となるように挿入されている。また、プリチャージ用ト
ランジスタ52゜53が設けられ、プリチャージ信号P
Cに応答してセンスアンプ20の一対の入出力端子2〇
−1,20−2をそれぞれVccレベルにプリチャージ
する。なお、データ人力バッファ15は従来例と同様に
データ線り、Dに接続している。
かかるメモリ回路のデータ読み出し動作を第2図を参照
しながら説明する。時点T。。でプリチャージ信号PC
がローレベルとなるので、トランジスタ3,50.51
が導通し、すべての列線対B、B、データ線り、Dおよ
びセンスアンプ20の入出力端子20−1,20−2が
ハイレベルにプリチャージされる。プリチャージ逆相信
号PCがハイレベルになるので、デコーダバッファ1−
3によりすべての行線Wはローレベルになる。
このとき、センスイネーブル信号SEはローレベルであ
り、センスアンプ20は動作していない。
このプリチャージ期間にロウおよびカラムアドレスRA
、OAの変化が許可される。
時点T1゜でプリチャージ信号PCはハイレベルに変化
し、ロウアドレスRAによって選ばれた行線だけがハイ
レベルになり、カラムアドレスOAによって選ばれたト
ランスファゲート4が導通する。本発明では、行線W0
がノ)イレベルになり、トランスファゲート4−1が一
通するとする。かくしてメモリセルMC,が選択される
。このメモリセルMC,がデータ“1”を記憶している
とすると、トランジスタ34.35によって列線B、お
よびデータ線万τが放電される。これらの寄生容量CB
ICDは大きく、またメモリセル内トランジスタの電流
駆動能力は小さいので、このディスチャージは第2図で
り、Dとして示すように緩やかに行なわれる。なお、ト
ランジスタ51の閾値電圧が0〔v〕であるので、この
データ線り、D間の電位差が第2図のようにそのままセ
ンスアンプ20の入出力端子20−1.20−2に伝わ
る。
次に、時点T2゜になると、センスイネーブル信号SE
がハイレベルになり、センスアンプ20が動作する。こ
のセンスアンプ20はその入出力端子20−1.20−
2のうち、電圧の低い方をディスチャージする。端子2
0−2の方が低いので、同端子はトランジスタ8,9に
よって放電される。この結果、トランジスタ511は逆
バイアス状態となって非導通となる。したがって、セン
スアンプ20の入出力端子20−2はデータ線■から電
気的に分離され、第2図に示すように、瞬時に放電され
る。かくして、入出力端子2〇−1,20−2間、すな
わち、データ出力バッファ10への一対の入力電位間の
電位差は時点T、。でVccレベルとなる。第9図との
比較から明らかなように、本メモリ回路のデータ読み出
しスピードがはるかに高速化されている。
第1図の構成において、トランジスタ50゜51の閾値
電圧をOv近傍にすることが望ましいが、実際のデバイ
ス製造においてはそのような閾値電圧の決定はむずかし
く、バラツキを生じやすい。この点を改良したメモリ回
路を第2実施例として第3図に示す。なお、第1図と同
一構成部は同じ番号で示し説明を省略する。
本実施例では、第1図に示した閾値Ovのダイオード接
続トランジスタ50.51の代わりにエンハンスメント
型のPチャンネルMO8トランジスタロ0.61が設け
られ、これらのゲートは接地されている。これらトラン
ジスタ60,61は他のPチャンネルMO8トランジス
タ3,5゜6.52.53と同一の閾値電圧を有し、そ
の基板電位もVccとなっている。
かかるメモリ回路のデータ読み出しタイミングを第4図
に示すが、センスイネーブル信号SEがハイレベルに立
ち上がるまでは第1図のものと同じであるのでその説明
を省略する。時点T21でセンスイネーブル信号SEが
ハイレベルとなると、入出力端子20−2の方が20−
1よりも低電位であるので、トランジスタ8が導通し、
端子20−2はトランジスタ8,9を介して放電される
このとき、トランジスタ61は導通状態であるから、ト
ランジスタ8,9はデータ線百も放電することになる。
したがって、第4図に示すように、入出力端子20−2
の電位は比較的ゆるやかに低下する。トランジスタ8,
9による放電によって、トランジスタ61のソース電位
(すなわち、データ線百の電位)も低下する。MOSト
ランジスタでは、そのソースおよび基板電位が同じであ
ればバックゲートバイアス効果は生じない。しかしなが
ら、本実施例では、トランジスタ61の基板電位はVc
cであるのに対し、そのソース電位は低下してゆく。ソ
ース基板間の1vの電位差が生じルトバックゲートバイ
アス効果によって閾値電圧はほぼ1v上昇する。電源V
ccを、5V、Pチャンネルトランジスタのバックゲー
トバイアス効果なしでの閾値電圧を1vとすると、トラ
ンジスタ61のソース電位が3v程度まで低下すると、
ト    □ランジスタロ1は非導通状態となり、デー
タ線百は端子20−2から電気的に切り離されることに
なる。この結果、センスアンプ20の入出力端子20−
1.20−2間、すなわちデータ出力バッファ10の入
力電位間の電位差は時点T31でVccレベルとなる。
第2図、第4図および第9図の比較から明らかなように
、時点T31は時点T3゜よりも若干おそいが、時点T
、よりもはるかにはやい。
かくして、本メモリ回路でも高速読み出し動作が実現さ
れる。
さらに、本メモリ回路では、ビット線対B、Bとデータ
線対り、Dとをデータ読み出し期間の途中で切り離すた
めの工夫が施しである。すなわち、列セレクタとしてデ
ータ読み出し動作ではPチャンネルMO8トランジスタ
ロ5が使用されており、列デコーダバッファ2はカラム
アドレスOAによって選択すべき列セレクタトランジス
タ65のゲートにロウレベルを与える。したがって、列
線B又は百が3V程度まで低下すると、列線B又は百は
データ線り又は百から切り離され、列線の放電時定数が
小さくなる。一方、データ書き込み動作では、列セレク
タとしてNチャンネルMO3トランジスタフ0が使用さ
れ、かつ反転回路80は書込みイネーブル信号WEによ
って活性化され、デコードされたカラムアドレスDCA
の反転信号を選択すべきトランジスタ70のゲートに印
加する。このとき、すべてのトランジスタ65のゲート
はハイレベルとなっている。データ読み出しでは、すべ
てのトランジスタ70のゲートがロウレベルとなるよう
に、反転回路80は制御される。
第5図に本発明の第3実施例を示す。第6図はその動作
タイミング図である。本実施例におけるトランジスタ3
は負荷として使用され、読み出しイネーブル信号REに
より読み出し動作中は常時導通している。また、行線W
はデコーダバッファとしてのインバータ1−4で駆動さ
れる。本実施例では、プリチャージ期間に行線W0がハ
イレベルとなり、プリチャージ終了後は第1図と同一で
ある。
〔発明の効果〕
以上説明したように、本発明によれば、放電すべきセン
スアンプの入力端子をデータ線から自動的に分離してい
るので、記憶容量の増大による寄生容量が増大しても高
速の動作が可能となるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図および第2図はそれぞれ本発明の第一の実施例を
示す回路図およびその動作タイミング図、第3図および
第4図はそれぞれ本発明の第二の実施例を示す回路図お
よびその動作タイミング図、第5図および第6図はそれ
ぞれ本発明の第三の実施例を示す回路図およびその動作
タイミング図、第7図および第9図は従来例の回路図お
よびその動作タイミング図、第8図(a) 、 (b)
はそれぞれメモリ記憶セルの回路図である。 代理人 弁理士  内 原   音 拵j図 晃Z図 第40 第Z図

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)複数のメモリセルと、一対のデータ線と、アドレ
    スデータに応答して一つのメモリセルを選択し当該選択
    したメモリセルの記憶データに応じて前記一対のデータ
    線間に電位差を生じせしめる手段と、一対の端子を有し
    これら端子間の電位差に応答して一方の端子を放電する
    センスアンプと、このセンスアンプの前記一対の端子と
    前記一対のデータ線との間に設けられ上記一対のデータ
    線の電位差を上記一対の端子間に伝達すると共に上記セ
    ンスアンプが一方の端子を放電し始めたことに応答して
    当該端子を対応するデータ線から電気的に切り離す手段
    とを備えることを特徴とする半導体メモリ回路。
  2. (2)一対のデータ線と、複数のメモリセルと、アドレ
    スデータに応答して一つのメモリセルを前記一対のデー
    タ線に接続する手段と、一対の端子を有するセンスアン
    プと、前記一対のデータ線と前記センスアンプの前記一
    対の端子との間にそれぞれ接続された第1および第2の
    MOSトランジスタと、これらMOSトランジスタのゲ
    ートを対応するデータ線又は基準電位点に接続する手段
    とを備えることを特徴とする半導体メモリ回路。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPWO2008044300A1 (ja) * 2006-10-12 2010-02-04 株式会社ルネサステクノロジ 半導体集積回路

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JPS54148442A (en) * 1978-05-15 1979-11-20 Nec Corp Memory unit
JPS6236796A (ja) * 1985-08-10 1987-02-17 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 半導体メモリ

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