JPH04209394A - Semiconductor storage device - Google Patents

Semiconductor storage device

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JPH04209394A
JPH04209394A JP2400688A JP40068890A JPH04209394A JP H04209394 A JPH04209394 A JP H04209394A JP 2400688 A JP2400688 A JP 2400688A JP 40068890 A JP40068890 A JP 40068890A JP H04209394 A JPH04209394 A JP H04209394A
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line pair
data input
bit line
potential
output line
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Takahiro Komatsu
隆宏 小松
Yoichi Hida
洋一 飛田
Kenji Tomiue
健司 冨上
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Mitsubishi Electric Corp
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Abstract

PURPOSE:To increase the speed for an access at the time of reading operation by amplifying the reading data of a memory cell transmitted to the input/output lines pair from the bit lines pair through plural transistors. CONSTITUTION:The reading data of memory cell transmitted to the input/output lines pair I/Oa, I/Ob from the bit lines pair BLa, BLb through the transistors Q10, Q11 are amplified by a potential difference amplifying circuit 7. Then, the high level voltages of adequately different values are supplied to the sources of transistors Q31, Q32 in the circuit 7. When the potential difference is generated in the lines pair I/Oa, I/Ob at this stage, the transistor Q31 or Q32 is complementarily made ON or OFF in correspondence thereto, and a prescribed minute potential difference is immediately amplified by the circuit 7. Then, the lines pair BLa, BLb and lines pair I/Oa, I/Ob can be connected without standby. The timing speed for connection is thereby increased and the high speed access can be performed.

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

[00011 [00011

【産業上の利用分野]この発明は、半導体記憶装置に関
し、より特定的には、高速読出が可能な半導体記憶装置
に関する。 [0002] 【従来の技術】近年、たとえばダイナミック型MO8R
AM (MOS トランジスタを用いたランダム・アク
セス・メモリ)等の高集積半導体記憶装置に対しては、
その記憶容量を増大させるための高集積化とともに、ア
クセス時間(データ読出に要する時間)を大幅に短縮す
ることによる読出動作の高速化が望まれている。 [0003]図4は、従来から用いられている半導体記
憶装置の全体構成を概略的に示す図である。 [00041図4において、メモリセルアレイ101は
、折返しビット線構成を有するように行列状に配列され
る複数個のメモリセルを含む。アドレスバッファ1O2
は、外部から与えられるアドレス信号ADDを受けて内
部行アドレス信号および内部列アドレス信号を発生する
。ロウデコーダ103は、アドレスバッファ1O2から
の内部行アドレス信号に応答してメモリセルアレイ10
1か61行(1本のワード線)を選択する。コラムデコ
ーダ104は、アドレスバッファ1O2からの内部列ア
ドレス信号に応答してメモリセルアレイ101から1列
(1組のビット線対)を選択する。 (センスアンプ+
I 10)ブロック105は、ビット線対上の信号電位
差を増幅するとともに、コラムデコーダ104からのコ
ラムデコード信号に応答して、選択されたビット線対を
データ入出力線へ接続する。書込バッファ106は、外
部から与えられる書込データD1鴫を受け、たとえば互
いに相補なデータの組(DIN、 DI11バー)に変
換してブロック105のI10部へ伝達する。なお、デ
ータD I Nバーは、データDINの反転データであ
る。読出バッファ107は、ブロック105のI10部
分からのデータを受けて出力信号D OU r として
外部へ出力する。クロックジェネレータ108は、メモ
リサイクルの開始、アドレス信号の取込みタイミングな
どを与えるためのロウアドレスストローブ信号RASバ
ー(RASバーは、図面上では、RASの上に横線を引
いたものに対応する)およびコラムアドレスストローブ
信号CASバー(CASバーは、図面上ではCASO上
に横線を引いたものに対応する)等を発生する。 [0005]クロツクジエネレータ108からのロウア
ドレスストローブ信号RASバーはアドレスバッファ1
O2,ロウデコーダ103などへ与えられ、コラムアド
レスストローブ信号CASバーはアドレスバッファ1O
2、コラムデコーダ104などへ与えられる。 [00061図5に示すように、ロウアドレスストロー
ブ信号RASバーは、アドレスバッファ1O2における
行アドレス信号を取込むタイミングを与え、コラムアド
レスストローブ信号CASバーはアドレスバッファ1O
2における列アドレス信号を取込むタイミングを与える
。この構成においては、アドレスバッファ1O2には行
アドレスと列アドレスとが時系列に与えられる。また、
ロウデコーダ103およびコラムデコーダ104におけ
るアドレス信号のデコードのタイミングは、それぞれ、
ロウアドレスストローブ信号RASバー、コラムアドレ
スストローブ信号CASバーにより与えられる。 [00071図6は、図4に示されるメモリセルアレイ
の要部の構成を示す図であり、点線で示されるブロック
150の構成の一例を具体的に示す図である。 [0008]図6において、折返しビット線を構成する
1組のビット線対BLa、BLbが代表的に示される。 ビット線BLa、BLbは対をなし、折返しビット線対
を構成する。すなわち、ビット線BLa、BLb上には
互いに相補な信号が現れることになる。ビット線BLa
、BLbと直交する方向に複数のワード線が設けられる
。ただし、図6においては、1本のワード線WLのみが
代表的に示される。ワード線とビット線との交点にはメ
モリセルが設けられる。したがって、メモリセルは行列
状に配列される。図6においては、ビット線BLaとワ
ード線WLとの交点に設けられる1個のメモリセル1の
みが代表的に示される。メモリセル1は1トランジスタ
・1キヤパシタ型の構成を有し、情報を記憶するメモリ
容量Coと、NチャネルNIS (金属−絶縁膜一半導
体)トランジスタQOとを備える。 [00091ビット線対BLa、BLb上の信号電位差
を差動増幅するために、フリップフロップ型のセンスア
ンプ2,3が設けられる。センスアンプ2はNチャネル
NISトランジスタQl、Q2から構成される。センス
アンプ2は、センスアンプ活性化手段4からの信号に応
答して活性化され、低電位側のビット線電位を接地電位
に放電する。センスアンプ活性化手段4は、センスアン
プ活性化信号SOに応答してON状態となりノードN1
を接地電位に接続するNチャネルNISトランジスタQ
5から構成される。センスアンプ3は、PチャネルNI
SトランジスタQ3.Q4から構成される。センスアン
プ3は、センスアンプ活性化手段5からの信号に応答し
て活性化され、高電位側のビット線電位を電源電位Vc
Cに充電する。センスアンプ活性化手段5は、センスア
ンプ活性化信号SOバー(SOバーは、図面上ではSO
の記号の上に横線を引いたものに対応する)に応答して
ON状態となりノードN2を電源電位Vccに接続する
PチャネルNISトランジスタQ6から構成される。 [00101イコライズ/プリチヤ一ジ手段6は、メモ
リサイクルの開始前および終了後(すなわちスタンバイ
時)に、各ビット線BLa、BLbを所定のプリチャー
ジ電位VBLにプリチャージし、かつ各ビット線電位を
イコライズする。通常、プリチャージ電位VBLは内部
電圧発生回路により発生され、所定の電位(たとえば電
源電圧Vccの半分、すなわちVcc/2の電位)に設
定されている。 [00111さらに、各ビット線対BLa、BLbとデ
ータ入出力線対l10a、l10bとの間には、コラム
デコーダ(図4参照)からのコラムデコード信号Yに応
答してON状態となるNチャネルNISトランジスタQ
10、Qllがそれぞれ接続される。データ入出力線対
l10a、l10bは、通常、クロック信号CLKに応
答してON状態となるNチャネルNISトランジスタQ
22、Q23により所定の電位v−ntにプリチャージ
される。データ入出力線対l10a、l10bは入出力
バッファを介してデータのやり取りを行なう。 [00121図7は、図4および図6に示す従来の半導
体記憶装置の読出時の動作を示す信号波形図である。図
7において、図6に示される符号と同一の符号は対応部
の電位変化を示す。以下、図7を参照して図6に示す従
来の半導体記憶装置の読出動作を説明する。 [0013]時刻T1以前においてはイコライズ信号E
Qがハイレベルにあり、イコライズ用トランジスタQ7
、プリチャージ用トランジスタQ8.Q9はすべてON
状態にあり、ビット線BLa、BLbは所定の電位V!
lLにプリチャージされている。 [0014]時刻T1においてイコライズ信号EQがハ
イレベルからロウレベルに低下すると、トランジスタQ
7、Q8.Q9がすべてOFF状態となり、ビット線B
La、BLbは電気的にフローティング状態となる。こ
れにより、プリチャージ/イコライズ動作が終了する。 [0015]時刻T2において、ロウデコーダからの行
デコード信号に応答して1本のワード線WLが選択され
ると、ワード線WLの電位がロウレベルからハイレベル
へ移行する。これにより、ワード線WLに接続されるメ
モリセル1のトランジスタQOがON状態となり、メモ
リキャパシタCoがビット線BLa、BLbに接続され
る。その結果、メモリセル1が有する情報に応じた電位
変化がビット線BLa、BLbに生じる。今、メモリセ
ルが情報゛1°゛を記憶している場合には、図7に実線
で示すように、ビット線BLaの電位がプリチャージ電
位よりわずかに上昇し、ビット線BLbの電位はプリチ
ャージ電位を保持する。 [0016]ビット線対BLa、BLb上の読出信号電
位が確定すると、時刻T3においてセンスアンプ活性化
信号so、soバーがそれぞれ上昇、下降し始める。こ
れにより、トランジスタQ5.Q6がON状態となり、
ノードN1は接地電位、ノードN2は電源電位Vccに
それぞれ充放電される。この結果、フリップフロップ型
センスアンプ2,3がともに活性化され、ビット線BL
a、BLbのうち高電位側のビット線BLaの電位がセ
ンスアンプ3を介して電源電位Vccまで充電され、低
電位側のビット線BLbの電位がセンスアンプ2を介し
て接地電位まで放電される。すなわち、ビット線対BL
a、BLb上に生じていた微小な信号電位差が増幅され
る。 [0017]センスアンプ2,3の増幅動作の後、時刻
T4において、コラムデコーダからのコラムデコード信
号Yがハイレベルになると、トランジスタQIO,Q1
1がON状態となり、ビット線対BLa、BLb上の電
位がデータ入出力線対l10a、l10b上に伝達され
る。このデータ入出力線対l10a、l10b上に伝達
された電位は、図示しないプリアンプ等の増幅手段によ
り増幅された後、データ出力バッファ、外部出力端子(
図示せず)を介して外部に伝達される。 [0018]データの外部出力端子への伝達が終了する
と、時刻T5においてワード線WLの電位がハイレベル
からローレベルに低下し、コラムデコード信号Yのレベ
ルもハイレベルからローレベルに低下する。これにより
、データ入出力線対l10a、l10b上の電位はプリ
チャージ電位に戻る。 [00191次に、時刻T6において、センスアンプ活
性化信号so、soバーがローレベルおよびハイレベル
へとそれぞれ移行し、センスアンプ2,3がともに不活
性状態とされる。このときまた、イコライズ信号EQが
ハイレベルとなり、プリチャージ/イコライズ手段6が
活性化され、ビット線対BLa、BLbが所定の電位V
81にプリチャージされ、かつ各ビット線対BLa、B
Lbの電位がイコライズされる。上述の動作がデータ読
出時における動作の概略である。 [00201一方、データ書込時においては、信号波形
のタイミングは図7に示されるものと同様であり、デー
タの流れが読出時と逆方向になり、読出バッファ→デー
タ入出力線対→選択されたメモリセルとなる。すなわち
、書込バッファ(図示せず)により外部から与えられる
書込データが相補の形(たとえばD1■、DINバー)
でデータ入出力線対l10a、l10b上に伝達される
。 時刻T1からT3までの動作のシーケンスを経た後に、
時刻T4においてコラムデコード信号Yがローレベルか
らハイレベルになると、トランジスタQIO,Qllが
ON状態となり、データ入出力線対l10a、l10b
上の信号電位が選択されたメモリセルへ伝達されること
になる。このようにして書込が行なわれる。 [00211このとき、センスアンプ2,3も時刻T3
において活性化されており、ワード線WLの電位のハイ
レベルへの移行によりビット線BLa、BLb上へ表わ
れた信号電位差を増幅している。しかし、外部から書込
バッファによりデータ入出力線対l10a、l10b上
に書込データが伝達されているため、たとえセンスアン
プ2,3により増幅された信号レベルと書込データの信
号電位レベルとが逆であっても、書込データに応じて信
号電位がビット線対BLa、BLb上に現れることにな
る。これにより、書込データの選択メモリセルへの書込
がON状態のトランジスタQOを介して行われることに
なる。 [0022]
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor memory device, and more particularly to a semiconductor memory device capable of high-speed reading. [0002] [0002] In recent years, for example, dynamic type MO8R
For highly integrated semiconductor memory devices such as AM (random access memory using MOS transistors),
In addition to higher integration to increase the storage capacity, there is a desire to speed up the read operation by significantly shortening the access time (time required to read data). [0003] FIG. 4 is a diagram schematically showing the overall configuration of a conventionally used semiconductor memory device. [00041] In FIG. 4, the memory cell array 101 includes a plurality of memory cells arranged in rows and columns to have a folded bit line configuration. Address buffer 1O2
receives an externally applied address signal ADD and generates an internal row address signal and an internal column address signal. Row decoder 103 responds to an internal row address signal from address buffer 1O2 to
Select 1 or 61 rows (1 word line). Column decoder 104 selects one column (one bit line pair) from memory cell array 101 in response to an internal column address signal from address buffer 1O2. (Sense amplifier +
I10) Block 105 amplifies the signal potential difference on the bit line pair and connects the selected bit line pair to the data input/output line in response to the column decode signal from column decoder 104. The write buffer 106 receives externally applied write data D1, converts it into a mutually complementary data set (DIN, DI11), and transmits it to the I10 portion of the block 105. Note that the data DIN bar is the inverted data of the data DIN. The read buffer 107 receives data from the I10 portion of the block 105 and outputs it to the outside as an output signal D OU r . The clock generator 108 generates a row address strobe signal RAS bar (RAS bar corresponds to a horizontal line drawn above RAS in the drawing) and a column for giving the start of a memory cycle, the timing of taking in an address signal, etc. An address strobe signal CAS bar (in the drawing, CAS bar corresponds to a horizontal line drawn on CASO), etc. is generated. [0005] The row address strobe signal RAS from the clock generator 108 is applied to the address buffer 1.
O2, row decoder 103, etc., and column address strobe signal CAS bar is applied to address buffer 10
2, is given to the column decoder 104, etc. [00061 As shown in FIG. 5, the row address strobe signal RAS provides the timing for taking in the row address signal in the address buffer 1O2, and the column address strobe signal CAS provides the timing for taking in the row address signal in the address buffer 1O2.
This provides the timing for taking in the column address signal in step 2. In this configuration, row addresses and column addresses are given to address buffer 1O2 in chronological order. Also,
The timing of decoding the address signal in the row decoder 103 and the column decoder 104 is as follows.
It is given by a row address strobe signal RAS and a column address strobe signal CAS. [00071] FIG. 6 is a diagram showing the configuration of a main part of the memory cell array shown in FIG. 4, and is a diagram specifically showing an example of the configuration of the block 150 shown by the dotted line. [0008] In FIG. 6, a pair of bit lines BLa and BLb forming a folded bit line is representatively shown. The bit lines BLa and BLb form a pair and constitute a folded bit line pair. That is, mutually complementary signals appear on the bit lines BLa and BLb. Bit line BLa
, BLb are provided in a direction perpendicular to the word lines. However, in FIG. 6, only one word line WL is representatively shown. Memory cells are provided at the intersections of word lines and bit lines. Therefore, memory cells are arranged in rows and columns. In FIG. 6, only one memory cell 1 provided at the intersection of bit line BLa and word line WL is representatively shown. The memory cell 1 has a one-transistor/one-capacitor configuration, and includes a memory capacitor Co for storing information and an N-channel NIS (metal-insulator-semiconductor) transistor QO. [00091 Flip-flop type sense amplifiers 2 and 3 are provided to differentially amplify the signal potential difference on the bit line pair BLa and BLb. Sense amplifier 2 is composed of N-channel NIS transistors Ql and Q2. The sense amplifier 2 is activated in response to a signal from the sense amplifier activation means 4, and discharges the bit line potential on the low potential side to the ground potential. The sense amplifier activation means 4 is turned on in response to the sense amplifier activation signal SO, and the node N1 is turned on.
N-channel NIS transistor Q connecting to ground potential
Consists of 5. Sense amplifier 3 is P channel NI
S transistor Q3. Consists of Q4. The sense amplifier 3 is activated in response to a signal from the sense amplifier activation means 5, and changes the bit line potential on the high potential side to the power supply potential Vc.
Charge C. The sense amplifier activation means 5 receives a sense amplifier activation signal SO bar (SO bar is SO in the drawing).
(corresponding to the symbol with a horizontal line drawn above it), the transistor Q6 is turned on in response to the symbol , and connects the node N2 to the power supply potential Vcc. [00101 The equalize/precharge means 6 precharges each bit line BLa, BLb to a predetermined precharge potential VBL before and after the start and end of a memory cycle (that is, during standby), and sets each bit line potential to a predetermined precharge potential VBL. Equalize. Usually, precharge potential VBL is generated by an internal voltage generation circuit and is set to a predetermined potential (for example, half of power supply voltage Vcc, ie, a potential of Vcc/2). [00111 Furthermore, between each bit line pair BLa, BLb and data input/output line pair l10a, l10b, there is an N-channel NIS which turns on in response to a column decode signal Y from a column decoder (see FIG. 4). transistor Q
10 and Qll are connected respectively. The data input/output line pair l10a, l10b is normally connected to an N-channel NIS transistor Q that is turned on in response to a clock signal CLK.
22 and Q23 to precharge to a predetermined potential v-nt. Data input/output line pair l10a and l10b exchange data via an input/output buffer. [00121 FIG. 7 is a signal waveform diagram showing the read operation of the conventional semiconductor memory device shown in FIGS. 4 and 6. In FIG. 7, the same symbols as those shown in FIG. 6 indicate potential changes in corresponding parts. The read operation of the conventional semiconductor memory device shown in FIG. 6 will be described below with reference to FIG. [0013] Before time T1, equalize signal E
Q is at high level, equalizing transistor Q7
, precharge transistor Q8. Q9 is all ON
state, and the bit lines BLa and BLb are at a predetermined potential V!
It is precharged to LL. [0014] When the equalize signal EQ falls from high level to low level at time T1, transistor Q
7.Q8. Q9 are all turned off, and bit line B
La and BLb are in an electrically floating state. This completes the precharge/equalize operation. [0015] At time T2, when one word line WL is selected in response to a row decode signal from a row decoder, the potential of the word line WL shifts from low level to high level. As a result, the transistor QO of the memory cell 1 connected to the word line WL is turned on, and the memory capacitor Co is connected to the bit lines BLa and BLb. As a result, a potential change occurs on the bit lines BLa and BLb according to the information held by the memory cell 1. Now, when the memory cell stores information "1°", as shown by the solid line in FIG. Holds charge potential. [0016] When the read signal potential on the bit line pair BLa and BLb is determined, the sense amplifier activation signals so and so begin to rise and fall, respectively, at time T3. This causes transistor Q5. Q6 becomes ON state,
The node N1 is charged and discharged to the ground potential, and the node N2 to the power supply potential Vcc. As a result, both flip-flop type sense amplifiers 2 and 3 are activated, and the bit line BL
Among the bit lines a and BLb, the potential of the bit line BLa on the high potential side is charged to the power supply potential Vcc via the sense amplifier 3, and the potential of the bit line BLb on the low potential side is discharged to the ground potential via the sense amplifier 2. . That is, bit line pair BL
a, the minute signal potential difference occurring on BLb is amplified. [0017] After the amplification operations of the sense amplifiers 2 and 3, at time T4, when the column decode signal Y from the column decoder becomes high level, the transistors QIO and Q1
1 is turned on, and the potential on the bit line pair BLa, BLb is transmitted onto the data input/output line pair l10a, l10b. The potential transmitted onto the data input/output line pair l10a, l10b is amplified by an amplifying means such as a preamplifier (not shown), and then transferred to a data output buffer and an external output terminal (
(not shown) to the outside. [0018] When the transmission of data to the external output terminal is completed, the potential of the word line WL decreases from high level to low level at time T5, and the level of column decode signal Y also decreases from high level to low level. As a result, the potential on the data input/output line pair l10a, l10b returns to the precharge potential. [00191] Next, at time T6, sense amplifier activation signals so and so-bar transition to low level and high level, respectively, and both sense amplifiers 2 and 3 are rendered inactive. At this time, the equalize signal EQ also becomes high level, the precharge/equalize means 6 is activated, and the bit line pair BLa, BLb is set to a predetermined potential V.
81 and each bit line pair BLa, B
The potential of Lb is equalized. The above operation is an outline of the operation when reading data. [00201 On the other hand, when writing data, the timing of the signal waveform is similar to that shown in FIG. It becomes a memory cell. That is, the write data provided externally by a write buffer (not shown) is in a complementary form (for example, D1■, DIN bar).
The data is transmitted onto the data input/output line pair l10a and l10b. After passing through the sequence of operations from time T1 to T3,
When the column decode signal Y changes from low level to high level at time T4, transistors QIO and Qll turn on, and data input/output line pair l10a and l10b
The upper signal potential will be transmitted to the selected memory cell. Writing is performed in this manner. [00211 At this time, sense amplifiers 2 and 3 also operate at time T3.
, and amplifies the signal potential difference appearing on bit lines BLa and BLb when the potential of word line WL shifts to high level. However, since the write data is externally transmitted onto the data input/output line pair l10a and l10b by the write buffer, even if the signal level amplified by the sense amplifiers 2 and 3 and the signal potential level of the write data are Even if it is the other way around, a signal potential will appear on the bit line pair BLa, BLb in accordance with the write data. As a result, writing of write data into the selected memory cell is performed via the transistor QO which is in the ON state. [0022]

【発明が解決しようとする課題】上述のように、従来の
半導体記憶装置の構成においては、データの読出時にお
いて、ビット線対BLa、BLbとデータ入出力線対l
10a、l10bがトランジスタQIO,Qllを介し
て接続される。メモリセルに記憶されたデータを高速に
読出すためには、このビット線対とデータ入出力線対と
の接続をできるだけ速く行なうことが好ましい。 [0023]Lかしながら、図7において、たとえばワ
ード線WLの電位の立上り時刻T2からセンスアンプ2
.3が活性化されるセンス開始時刻T3との間に、ビッ
ト線対とデータ入出力線対との接続を行なった場合、デ
ータ入出力線の有する負荷容量がビット線に加わるので
、ビット線上の読出信号レベルは低下し、センスアンプ
が確実なセンス動作を行なうことができなくなり、場合
によっては誤動作が生じる恐れもある。したがって、ビ
ット線対とデータ入出力線対との接続は、センスアンプ
2,3が活性化され、ビット線対BLa、BLb上の信
号電位が確定した後に行なう必要がある。 [0024]このため、従来の半導体記憶装置では、読
出動作の高速化を図る上で限界があり、アクセス時間を
より短縮することが困難であるという問題があった。 [0025]それゆえに、この発明の目的は、従来の半
導体記憶装置に比べて読出動作のアクセス時間がより短
縮化された半導体記憶装置を提供することである。 [0026]
As described above, in the configuration of a conventional semiconductor memory device, when reading data, the bit line pair BLa, BLb and the data input/output line pair l
10a and l10b are connected via transistors QIO and Qll. In order to read data stored in memory cells at high speed, it is preferable to connect the bit line pair and the data input/output line pair as quickly as possible. [0023] In FIG. 7, for example, from the rise time T2 of the potential of the word line WL, the sense amplifier 2
.. If the bit line pair and the data input/output line pair are connected between the sense start time T3 when the signal 3 is activated, the load capacitance of the data input/output line is added to the bit line, so The read signal level decreases, making it impossible for the sense amplifier to perform a reliable sensing operation, and depending on the case, there is a possibility that a malfunction may occur. Therefore, the bit line pair and the data input/output line pair must be connected after the sense amplifiers 2 and 3 are activated and the signal potentials on the bit line pair BLa and BLb are determined. [0024] Therefore, in the conventional semiconductor memory device, there is a limit in speeding up the read operation, and there is a problem in that it is difficult to further shorten the access time. [0025] Therefore, an object of the present invention is to provide a semiconductor memory device in which the access time for a read operation is shorter than that of conventional semiconductor memory devices. [0026]

【課題を解決するための手段】この発明に係る半導体記
憶装置は、複数のワード線と、ワード線と交差して配置
される複数組のビット線対と、ワード線とビット線対と
の各交点に配置された複数のメモリセルと、ワード線の
1本を選択するためのワード線選択手段と、ビット線対
の1組を選択するためのビット線対選択手段と、ビット
線対ごとに設けられそれぞれ対応するビット線対の電位
差を増幅するための複数のビット線対電位差増幅手段と
、データ入出力線対と、各ビット線対とデータ入出力線
対との間に設けられビット線対選択手段の出力に応答し
て選択されたビット線とデータ入出力線対とを結合する
ための複数のゲート手段と、データ入出力線対に設けら
れデータ入出力線対の電位差を増幅するためのデータ入
出力線対電位差増幅手段とを備えている。 [0027]
[Means for Solving the Problems] A semiconductor memory device according to the present invention includes a plurality of word lines, a plurality of bit line pairs arranged to intersect with the word lines, and each word line and bit line pair. A plurality of memory cells arranged at intersections, a word line selection means for selecting one of the word lines, a bit line pair selection means for selecting one set of bit line pairs, and a plurality of memory cells for each bit line pair. a plurality of bit line pair potential difference amplifying means for amplifying the potential difference between the corresponding bit line pairs; a data input/output line pair; and a bit line provided between each bit line pair and the data input/output line pair; a plurality of gate means for coupling the selected bit line and the data input/output line pair in response to the output of the pair selection means; and gate means provided on the data input/output line pair to amplify the potential difference between the data input/output line pair. and data input/output line-to-potential difference amplification means. [0027]

【作用】この発明においては、データ入出力線対電位差
増幅手段は、データ入出力線対の電位差を増幅する。そ
のため、読出時において、選択されたビット線対とデー
タ入出力線対との結合のタイミングを早めても、ビット
線対にわずかな電位差すなわち読出データがあれば、入
出力線対電位差増幅手段はそれを増幅し、正確な読出が
行なわれる。したがって読出時における高速アクセスが
可能である。 [0028]
In the present invention, the data input/output line pair potential difference amplifying means amplifies the potential difference between the data input/output line pairs. Therefore, even if the timing of coupling the selected bit line pair and the data input/output line pair is advanced during reading, if there is a slight potential difference between the bit line pair, that is, read data, the input/output line pair potential difference amplifying means It is amplified and accurate reading is performed. Therefore, high-speed access during reading is possible. [0028]

【実施例】図1は、この発明の一実施例に係る半導体記
憶装置の主要部分の構成を示した回路図であり、従来例
の図6に対応している。なお、この発明の一実施例に係
る半導体記憶装置の全体の構成は、図4に示す従来例と
同様であるので、その図示を省略する。 [0029]図1において、データ入出力線対l10a
、l10bには、フリップフロップ型の電位差増幅回路
7が設けられている。この電位差増幅回路7は、トラン
ジスタQ31.Q32を含む。トランジスタQ31゜Q
32の各ソースには、高レベルの電圧V−ML+ΔVが
与えられている。トランジスタQ31のゲートはトラン
ジスタQ32のドレインに接続されている。トランジス
タQ32のゲートはトランジスタQ31のドレインに接
続されている。トランジスタQ31のドレインには、デ
ータ入出力線l10aが接続されている。トランジスタ
Q32のドレインには、データ入出力l10bが接続さ
れている。図1に示す実施例のその他の構成は、図6に
示す従来の半導体記憶装置と同様であり、相当する部分
には同一の参照番号を付し、その説明を省略する。 [00303次に、図1に示す電位差増幅回路7の作用
を説明する。トランジスタQ31.Q32の各ソースに
は、前述したように、電圧V−BL+ΔVが与えられる
。 ここで、ΔVは適当な値、たとえば、トランジスタQ3
1、Q32の閾値電圧IVTF+に選ばれている。その
ため、データ入出力線対l10a、l10bにわずかな
電位差が生じると、各データ入出力線対l10a、l1
0bの電位に応じて、トランジスタQ31.Q32が相
補的にONまたはOFF状態となる。たとえば、データ
入出力線I/○aの電位がデータ入出力線l10bの電
位よりも高い場合は、トランジスタQ31がON状態と
なり、トランジスタQ32がOFF状態となる。その結
果、データ入出力線l10aの電位が電圧V−BL+Δ
VIVTF+まで高められる。逆に、データ入出力線l
10bの電位がデータ入出力線l10aの電位よりも高
い場合は、トランジスタQ31がOFF状態となり、ト
ランジスタQ32がON状態となる。その結果、データ
入出力線l10b(7)電位が電圧V−at+Δv−I
 VTF lまで高められる。このように、電位差増幅
回路7は、データ入出力線対■/○a、l10bに生じ
た微小電位差を、ただちに増幅する。 [00311図2は、図1に示す実施例の読出動作にお
ける信号波形図である。以下、この図2を参照して、図
1に示す実施例の利点を説明する。 [0032]図2を図7と対比して分かるように、図1
に示す実施例の読出時の動作は、図6に示す従来の半導
体記憶装置とほぼ同様である。ただし、図1に示す実施
例では、選択されたビット線対BLa、BLbとデータ
入出力線対l10a、l10bとを接続するタイミング
T4が、図6に示す従来の半導体記憶装置に比べて早め
られている。なぜならば、ビット線対BLa、BLbか
らデータ入出力線対l10a、l10bに伝達される電
位差がたとえ微小であっても、その微小電位差は電位差
増幅回路7によって正確に増幅されるからである。すな
わち、ビット線対BLa、BLbの電位差がセンスアン
プ2.3により増幅されて所定の値に確定するまで、ビ
ット線対BLa、BLbとデータ入出力線対l10a。 l10bとの接続を待機する必要がない。したがって、
図2に示すように、センスアンプ2,3が活性化された
時刻T3の直後にビット線対BLa、BLbとデータ入
出力線対l10a、l10bとを接続することができる
。さらにいえば、図1の実施例では、原理的には、セン
スアンプ2,3が活性化される時刻T3の前に、ビット
線対BLa、BLbとデータ入出力線対l10a、  
l10bとを接続することも可能である。 [0033]上記のごとく、図1に示す実施例では、選
択されたビット線対とデータ入出力線対との接続タイミ
ングを、従来の半導体記憶装置に比べて速くすることが
できるので、読出動作時におけるアクセスの高速化を図
ることができる。 [00341図1に示す実施例では、電位差増幅回路7
として、Pチャネル型MOSトランジスタQ31.Q3
2で構成されたものを用いたが、電位差増幅回路7の構
成は、種々の変形が可能である。たとえば、図3に示す
ように、2つのPチャネルMOSトランジスタQ31゜
Q32と、2つのNチャネルMO8)−ランジスタQ3
3、Q34とで、電位差増幅回路を構成するようにして
もよい。図3において、トランジスタQ31.Q32の
各ソースには、電圧V  IL+Δ■が与えられている
。トランジスタQ31のゲートはトランジスタQ32の
トレインおよびトランジスタQ33のゲートに接続され
ている。トランジスタQ32のゲートは、トランジスタ
Q31のドレインおよびトランジスタQ34のゲートに
接続されている。トランジスタQ31のトレインは、ト
ランジスタQ33のドレインおよびデータ入出力線l1
0aに接続されている。トランジスタQ32のドレイン
は、トランジスタQ34のドレインおよびデータ入出力
線l10bに接続されている。トランジスタQ33.Q
34の各ソースは、接地されている。 [0035]次に、図3に示す他の実施例の電位差増幅
回路の動作を説明する。まず、データ入出力線l10a
の電位がデータ入出力線l10bの電位よりも高い場合
は、トランジスタQ31.Q34がON状態となり、ト
ランジスタQ32.Q33がOFF状態となる。その結
果、データ入出力線l10aの電位が電圧■′I+ΔV
Vyplまで高められ、データ入出力線l10bの電位
が接地電位まで下げられる。逆に、データ入出力線■1
0bの電位がデータ入出力線l10aの電位よりも高い
場合は、トランジスタQ32.Q33がON状態となり
、トランジスタQ31.Q34がOFF状態となる。 その結果、データ入出力線l10bの電位が電圧V−a
t+ΔV −I VTF lまで高められ、データ入出
力線l10aの電位が接地電位まで下げられる。このよ
うに、図3に示す電位差増幅回路は、データ入出力線l
10a、  l10bの一方の電位を上昇させ、他方の
電位を下降させるため、図1に示す電位差増幅回路7の
ように高電位側のデータ入出力線の電位のみを上昇させ
るものに比べて、データ入出力線対l10a、l10b
の電位差をより大きく増幅することができる。 [0036]
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS FIG. 1 is a circuit diagram showing the configuration of the main parts of a semiconductor memory device according to an embodiment of the present invention, and corresponds to FIG. 6 of the conventional example. Note that the overall configuration of a semiconductor memory device according to an embodiment of the present invention is the same as that of the conventional example shown in FIG. 4, so its illustration is omitted. [0029] In FIG. 1, data input/output line pair l10a
, l10b are provided with a flip-flop type potential difference amplification circuit 7. This potential difference amplification circuit 7 includes transistors Q31. Including Q32. Transistor Q31゜Q
A high level voltage V-ML+ΔV is applied to each of the 32 sources. The gate of transistor Q31 is connected to the drain of transistor Q32. The gate of transistor Q32 is connected to the drain of transistor Q31. A data input/output line l10a is connected to the drain of the transistor Q31. A data input/output l10b is connected to the drain of the transistor Q32. The rest of the structure of the embodiment shown in FIG. 1 is the same as that of the conventional semiconductor memory device shown in FIG. 6, and corresponding parts are given the same reference numerals and explanations thereof will be omitted. [00303 Next, the operation of the potential difference amplification circuit 7 shown in FIG. 1 will be explained. Transistor Q31. As described above, the voltage V-BL+ΔV is applied to each source of Q32. Here, ΔV is an appropriate value, for example, transistor Q3
1, is selected as the threshold voltage IVTF+ of Q32. Therefore, if a slight potential difference occurs between the data input/output line pairs l10a and l10b, each data input/output line pair l10a and l1
Depending on the potential of transistor Q31. Q32 becomes ON or OFF in a complementary manner. For example, when the potential of data input/output line I/○a is higher than the potential of data input/output line l10b, transistor Q31 is turned on and transistor Q32 is turned off. As a result, the potential of the data input/output line l10a becomes the voltage V-BL+Δ
It can be increased to VIVTF+. Conversely, data input/output line l
When the potential of the data input/output line l10a is higher than the potential of the data input/output line l10a, the transistor Q31 is turned off and the transistor Q32 is turned on. As a result, the potential of data input/output line l10b (7) becomes voltage V-at+Δv-I
It can be increased to VTF l. In this way, the potential difference amplifying circuit 7 immediately amplifies the minute potential difference that occurs between the data input/output line pair ◯/◯a, l10b. [00311 FIG. 2 is a signal waveform diagram in the read operation of the embodiment shown in FIG. The advantages of the embodiment shown in FIG. 1 will be explained below with reference to FIG. 2. [0032] As can be seen by comparing FIG. 2 with FIG. 7, FIG.
The read operation of the embodiment shown in FIG. 6 is almost the same as that of the conventional semiconductor memory device shown in FIG. However, in the embodiment shown in FIG. 1, the timing T4 for connecting the selected bit line pair BLa, BLb and the data input/output line pair l10a, l10b is advanced compared to the conventional semiconductor memory device shown in FIG. ing. This is because even if the potential difference transmitted from the bit line pair BLa, BLb to the data input/output line pair l10a, l10b is minute, the minute potential difference is accurately amplified by the potential difference amplification circuit 7. That is, until the potential difference between the bit line pair BLa, BLb and the data input/output line pair l10a is amplified by the sense amplifier 2.3 and determined to a predetermined value. There is no need to wait for connection to l10b. therefore,
As shown in FIG. 2, the bit line pair BLa, BLb and the data input/output line pair l10a, l10b can be connected immediately after time T3 when sense amplifiers 2 and 3 are activated. More specifically, in the embodiment shown in FIG.
It is also possible to connect it with l10b. [0033] As described above, in the embodiment shown in FIG. 1, the connection timing between the selected bit line pair and the data input/output line pair can be made faster than in the conventional semiconductor memory device, so that the read operation can be performed faster. This makes it possible to speed up access at times. [00341 In the embodiment shown in FIG.
As P-channel type MOS transistor Q31. Q3
Although the potential difference amplifying circuit 7 is configured as shown in FIG. For example, as shown in FIG. 3, two P-channel MOS transistors Q31°Q32 and two N-channel MOS transistors Q3
3 and Q34 may constitute a potential difference amplification circuit. In FIG. 3, transistor Q31. A voltage VIL+Δ■ is applied to each source of Q32. The gate of transistor Q31 is connected to the train of transistor Q32 and the gate of transistor Q33. The gate of transistor Q32 is connected to the drain of transistor Q31 and the gate of transistor Q34. The train of transistor Q31 is connected to the drain of transistor Q33 and the data input/output line l1.
Connected to 0a. The drain of transistor Q32 is connected to the drain of transistor Q34 and data input/output line l10b. Transistor Q33. Q
Each of the 34 sources is grounded. [0035] Next, the operation of the potential difference amplifier circuit of another embodiment shown in FIG. 3 will be described. First, data input/output line l10a
When the potential of transistor Q31. is higher than the potential of data input/output line l10b, transistor Q31. Q34 is turned on, and transistors Q32. Q33 becomes OFF state. As a result, the potential of the data input/output line l10a becomes the voltage ■'I+ΔV
Vypl, and the potential of the data input/output line l10b is lowered to the ground potential. On the contrary, data input/output line■1
0b is higher than the potential of data input/output line l10a, transistor Q32. Q33 is turned on, and transistors Q31. Q34 becomes OFF state. As a result, the potential of the data input/output line l10b becomes the voltage V-a
The potential of the data input/output line l10a is lowered to the ground potential. In this way, the potential difference amplification circuit shown in FIG.
Since the potential of one of the terminals 10a and 10b is increased and the potential of the other is decreased, compared to the potential difference amplifier circuit 7 shown in FIG. Input/output line pair l10a, l10b
It is possible to amplify the potential difference to a greater extent. [0036]

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれば
、データ入出力線対にデータ入出力線対電位差増幅手段
が設けられているので、メモリセルからのデータの読出
時において、選択されたビット線対とデータ入出力線対
とを接続するタイミングを、従来の半導体記憶装置に比
べて速めることができるため、高速アクセスが可能とな
る。
As described above, according to the present invention, since the data input/output line pair is provided with the data input/output line pair potential difference amplifying means, the data input/output line pair is provided with the data input/output line pair potential difference amplifying means. Since the timing for connecting the bit line pair and the data input/output line pair can be made faster than in conventional semiconductor memory devices, high-speed access is possible.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

【図1】この発明の一実施例の主要部分の構成を示した
回路図である。
FIG. 1 is a circuit diagram showing the configuration of main parts of an embodiment of the present invention.

【図2】図1に示す実施例の読出時における信号波形図
である。
FIG. 2 is a signal waveform diagram during reading in the embodiment shown in FIG. 1;

【図3】データ入出力線対の電位差を増幅するための電
位差増幅回路の他の構成例を示す回路図である。
FIG. 3 is a circuit diagram showing another configuration example of a potential difference amplification circuit for amplifying the potential difference between a pair of data input/output lines.

【図4】従来の半導体記憶装置の全体構成を示すブロッ
ク図である。
FIG. 4 is a block diagram showing the overall configuration of a conventional semiconductor memory device.

【図5】図4に示す従来の半導体記憶装置におけるアド
レス取込みタイミングを示すタイミングチャートである
FIG. 5 is a timing chart showing address capture timing in the conventional semiconductor memory device shown in FIG. 4;

【図6】図4に示す従来の半導体記憶装置の主要部分の
構成を示す回路図である。
FIG. 6 is a circuit diagram showing the configuration of main parts of the conventional semiconductor memory device shown in FIG. 4;

【図7】図4および図6に示す従来の半導体記憶装置の
読出動作時における信号波形図である。
7 is a signal waveform diagram during a read operation of the conventional semiconductor memory device shown in FIGS. 4 and 6; FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 メモリセル 2.3  センスアンプ WL  ワード線 BLa、BLb  ビット線対 ■/○a、  l10b  データ入出力線対QIO,
Qll  ビット線対とデータ入出力線対との接続用ト
ランジスタ 7 データ入出力線対の電位差増幅回路101 メモリ
セルアレイ 1O2アドレスバッファ 103 ロウデコーダ 104 コラムデコーダ 105  (センスアンプ+I 10)ブロック
1 Memory cell 2.3 Sense amplifier WL Word lines BLa, BLb Bit line pair ■/○a, l10b Data input/output line pair QIO,
Qll Transistor 7 for connection between bit line pair and data input/output line pair Potential difference amplifier circuit for data input/output line pair 101 Memory cell array 1O2 address buffer 103 Row decoder 104 Column decoder 105 (sense amplifier +I 10) block

【図5
[Figure 5
]

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】複数のワード線と、前記ワード線と交差し
て配置される複数組のビット線対と、前記ワード線と前
記ビット線対との各交点に配置された複数のメモリセル
と、前記ワード線の1本を選択するためのワード線選択
手段と、前記ビット線対の1組を選択するためのビット
線対選択手段と、前記ビット線対ごとに設けられ、それ
ぞれ対応するビット線対の電位差を増幅するための複数
のビット線対電位差増幅手段と、データ入出力線対と、
各前記ビット線対と前記データ入出力線対との間に設け
られ、前記ビット線対選択手段の出力に応答して、選択
されたビット線対と前記データ入出力線対とを結合する
ための複数のゲート手段と、前記データ入出力線対に設
けられ、当該データ入出力線対の電位差を増幅するため
のデータ入出力線対電位差増幅手段とを備え、前記デー
タ入出力線対電位差増幅手段は、前記ゲート手段を介し
て前記ビット線対から伝達されてくる前記メモリセルの
読出データを増幅する、半導体記憶装置。
1. A plurality of word lines, a plurality of bit line pairs arranged intersecting the word lines, and a plurality of memory cells arranged at each intersection of the word lines and the bit line pairs. , a word line selection means for selecting one of the word lines, a bit line pair selection means for selecting one set of the bit line pairs, and a corresponding bit provided for each bit line pair. a plurality of bit line pair potential difference amplifying means for amplifying the potential difference between the line pairs; a data input/output line pair;
provided between each said bit line pair and said data input/output line pair, for coupling a selected bit line pair and said data input/output line pair in response to an output of said bit line pair selection means; a plurality of gate means, and a data input/output line pair potential difference amplifying means provided on the data input/output line pair for amplifying the potential difference of the data input/output line pair, the data input/output line pair potential difference amplifying means In the semiconductor memory device, the means amplifies read data of the memory cell transmitted from the bit line pair via the gate means.
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