JPH0528764A - 半導体記憶装置 - Google Patents

半導体記憶装置

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JPH0528764A
JPH0528764A JP3182301A JP18230191A JPH0528764A JP H0528764 A JPH0528764 A JP H0528764A JP 3182301 A JP3182301 A JP 3182301A JP 18230191 A JP18230191 A JP 18230191A JP H0528764 A JPH0528764 A JP H0528764A
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健司 冨上
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Abstract

(57)【要約】 【構成】 データ読出しおよびデータ書込みのために共
通に設けられる2本のI/O線IOおよび/IOと、こ
れらのI/O線間の電位差を増幅して読出データ信号を
得る増幅回路510とを有するDRAMにおいて、これ
ら2本のI/O線間に、各々がダイオード接続された2
つのMOSトランジスタの並列接続回路を含む検知回路
80及び82と、データ読出時にのみ導通するスイッチ
回路81とによって構成される電位差制御回路8が設け
られる。 【効果】 データ読出時における2本のI/O線間の電
位差の最大値がMOSトランジスタのしきい値電圧の数
倍程度に制御されるので、データ読出時にこれらのI/
O線をイコライズするのに要する時間が短縮される。こ
の結果、増幅回路510の出力電位φout がメモリセル
MCの記憶データに応じた電位に変化する際の変化速度
が向上し、アクセスタイムが短縮される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体記憶装置に関
し、特に、2本のビット線間の電位差を利用してメモリ
セルの記憶データを読出す半導体記憶装置に関する。
【0002】
【従来の技術】一般に、DRAM(ダイナミックランダ
ムアクセスメモリ)やSRAM(スタティックランダム
アクセスメモリ)等の半導体記憶装置において、メモリ
セルは複数の行および複数の列に配列され、各メモリセ
ル列に対応して2本のビット線が設けられる。
【0003】データ読出時には、データが読出されるべ
きメモリセルが配列された列に対応する2本のビット線
のうちのいずれか一方の電位が上昇し、他方の電位が下
降する。これら2本のビット線のうちのいずれの電位が
上昇するか(または下降するか)はこのメモリセルの記
憶データによって異なる。そこで、これら2本のビット
線間の電位差を増幅して得られた信号が、このメモリセ
ルの記憶データとされる。
【0004】図10は、従来のDRAMの全体構成を示
す概略ブロック図である。以下、図10を参照しながら
従来のDRAMの一般的な構成および動作について説明
する。
【0005】なお、明細書中、以後のすべての説明にお
いて、負活性の信号はこの信号を表わす記号の前に/を
付して表わし、負活性な信号を伝達する信号線は、この
信号線を表わす記号の前に/を付して表わす。
【0006】メモリセルアレイ61は、複数の行および
複数の列のマトリックス状に配列されたメモリセルMC
と、これら複数の行に対応して設けられる複数のワード
線WLと、これら複数の列の各々に対応して設けられる
2本のビット線BLおよび/BLとを含む。すべてのビ
ット線対BL,/BLはセンスアンプ群60およびビッ
ト線イコライザ59に接続される。
【0007】メモリセルアレイ61からのデータ続出時
のこのDRAMの動作は以下の通りである。
【0008】アドレスバッファ54は、メモリセルアレ
イ61に対するデータ書込時およびメモリセルアレイ6
1からのデータ読出時に、外部からのアドレス信号A0
〜Anを取込んでバッファリングして、メモリセルアレ
イ61内のメモリセル列のうちの1つを指示するカラム
アドレス信号CA0〜CA(n−1)と、メモリセルア
レイ61内のメモリセル行のうちの1つを指示するロウ
アドレス信号RA0〜RA(n−1)と、外部アドレス
信号A0〜Anのうちの最上位ビットの信号Anとをそ
れぞれ、カラムデコーダ57,ロウデコーダ58,およ
びI/O制御回路53に与える。
【0009】各ワード線WLは対応する行に配列された
すべてのメモリセルMCに共通に接続され、各ビット線
BL,/BLは対応する列に配列されたメモリセルMC
に交互に共通に接続される。
【0010】ロウデコーダ58は、アドレスバッファ5
4からのロウアドレス信号RA0〜RA(n−1)をデ
コードして、メモリセルアレイ61内のワード線WLの
うち、このロウアドレス信号が指示するメモリセル行に
対応して設けられた1本のワード線をハイレベルに活性
化する。これによって、活性化されたワード線WLに接
続される各メモリセルMCと、このメモリセルMCに接
続されるビット線BLまたは/BLとの間で、データ信
号の授受が可能となる。この1本のワード線WLに接続
される各メモリセルMCの記憶データに応じて、このメ
モリセルMCに接続されるビット線BLまたは/BLの
電位が変化する。
【0011】センスアンプ群60は、メモリセルアレイ
61内のすべてのビット線対BL,/BLにそれぞれ対
応して設けられる複数のセンスアンプ(図示せず)を含
む。各センスアンプは、対応するビット線対BL,/B
Lを構成する2本のビット線BLおよび/BL間の電位
差を増幅する。
【0012】I/Oゲート・I/O線62は、互いに相
補な電位レベルの信号を伝達する1対のI/O線と、こ
のI/O線対とセンスアンプ群60内のそれぞれのセン
スアンプとの間に設けられた複数のトランスファゲート
によって構成されるI/Oゲートとを含む。
【0013】カラムデコーダ67は、アドレスバッファ
54からのカラムアドレス信号CA0〜CA(n−1)
をデコードして、メモリセルアレイ61内のビット線対
BL,/BLのうちこのカラムアドレス信号を指示する
メモリセル列に対応して設けられた1対に接続されるセ
ンスアンプのみがI/O線対に電気的に接続されるよう
に、トランスファゲートを制御するための信号を出力す
る。
【0014】I/O線電位制御回路5は、I/O線対を
構成する2本のI/O線間の電位差を増幅してデータ出
力バッファ56に与える。
【0015】データ出力バッファ56は、I/O線電位
制御回路5の出力信号を増幅し、これによって得られた
信号をメモリセルアレイ61からの読出データとして外
部に出力する。
【0016】次に、メモリセルアレイ61へのデータ書
込時の回路動作について説明する。アドレスバッファ5
4,カラムデコーダ57,ロウデコーダ58,およびI
/Oゲート・I/O線62はメモリセルアレイ61から
のデータ読出時と同様に動作する。
【0017】データ入力バッファ55は、外部からの入
力データ信号を増幅してI/O線電位制御回路5に与え
る。
【0018】I/O線電位制御回路5は、データ入力バ
ッファ55の出力信号を増幅して、互いに相補な電位
を、I/O線対を構成する2本のI/O線に与える。
【0019】これら2本のI/O線は、メモリセルアレ
イ61内のビット線対BL,/BLのうち、カラムアド
レス信号CA0〜CA(n−1)が指示する1つのメモ
リセル列に対応する1対に対応して設けられた1つのセ
ンスアンプにのみ電気的に接続されている。したがっ
て、前記2本のI/O線上の互いに相補な電位はこの1
つのセンスアンプを介して、カラムアドレス信号CA0
〜CA(n−1)が指示する1つのメモリセル列に対応
して設けられた2本のビット線BLおよび/BLにのみ
伝達される。
【0020】一方、メモリセルアレイ61においては、
ロウアドレス信号RA0〜RA(n−1)が指示する1
つのメモリセル行に対応して設けられた1本のワード線
WLのみが活性化されている。このため、前記2本のI
/O線のうちのいずれか1本の電位が、カラムアドレス
信号CA0〜CA(n−1)が指示する1つの列とロウ
アドレス信号RA0〜RA(n−1)が指示する1つの
行との交点に配列された(選択された)1つのメモリセ
ルMCに接続される1本のビット線BLまたは/BLに
供給される。この結果、選択されたメモリセルMCに、
外部からの入力データ信号が、これに接続されるビット
線BLまたは/BLを介して書込まれる。
【0021】DRAMでは、各メモリセルMCの記憶デ
ータは放っておくと時間と共に消滅する。そこで、この
ような現象を回避するために、各メモリセルMCにそこ
に記憶されているデータと同じデータを一定期間毎に自
動的に再書込みする、いわゆるリフレッシュが行なわれ
る。もちろん、この一定期間の長さは、各メモリセルM
Cの記憶データが消滅するのに要する時間よりも短い。
【0022】このリフレッシュのために設けられる回路
が、リフレッシュ制御回路51およびリフレッシュカウ
ンタ52である。
【0023】リフレッシュ制御回路51は、リフレッシ
ュカウンタ52に、内部アドレス信号Q0〜Q(n−
1)の出力を指示する。
【0024】リフレッシュカウンタ52は、リフレッシ
ュ制御回路51によって制御されて、外部アドレス信号
A0〜Anが指定するアドレスのメモリセルMCへのデ
ータ書込みおよび、外部アドレス信号A0〜Anが指定
するアドレスのメモリセルMCからのデータ読出しのい
ずれも行なわれていない期間に、一定期間毎にメモリセ
ルアレイ61内のすべてのメモリセルMCのそれぞれの
アドレスを示すアドレス信号Q0〜Q(n−1)を順次
発生する。
【0025】I/O制御回路53は、アドレスバッファ
54から最上位ビットの信号Anを受けている期間、デ
ータ入力バッファ55およびデータ出力バッファ56の
うちのいずれか一方のみを活性化し、前記最上位ビット
の信号Anを受けていない期間、データ入力バッファ5
5およびデータ出力バッファ56を共に非活性化する。
【0026】具体的には、外部制御信号/WEがローレ
ベルである、メモリセルアレイ61へのデータ書込みが
行なわれるべき期間には、I/O制御回路53はデータ
入力バッファ55を活性化し、外部制御信号/WEがハ
イレベルである、メモリセルアレイ61からのデータ読
出しが行なわれるべき期間には、I/O制御回路53は
データ出力バッファ56を活性化する。
【0027】アドレスバッファ54は、外部アドレス信
号A0〜Anによって指定されたメモリセルMCに対す
るデータ書込みおよびデータ読出しのいずれも行なわれ
るべきでない期間に、特有の回路動作について説明す
る。外部アドレス信号A0〜Anではなく、リフレッシ
ュカウンタ52により発生されたアドレス信号Q0〜Q
(n−1)を取込む。そして、アドレスバッファ54
は、これをバッファリングして得られたロウアドレス信
号RA0〜RA(n−1)およびカラムアドレス信号C
A0〜CA(n−1)をそれぞれロウデコーダ58およ
びカラムデコーダ57に与える。
【0028】カラムデコーダ57,ロウデコーダ58,
センスアンプ群60およびI/O線電位制御回路5は、
外部アドレス信号A0〜Anに基づくメモリセルアレイ
61からのデータ読出時と同様の動作および、外部アド
レス信号A0〜Anに基づくメモリセルアレイ61への
データ書込時と同様の動作を、アドレスバッファ54の
出力信号が変化するたびに順次行なう。したがって、メ
モリセルアレイ61内のすべてのメモリセルMCの記憶
データはアドレス順に順次リフレッシュされる。
【0029】なお、このような期間にはアドレスバッフ
ァ54からI/O制御回路53に前記最上位ビットの信
号Anは与えられないので、データ入力バッファ55お
よびデータ出力バッファ56は非活性状態である。
【0030】ビット線イコライザ59は、メモリセルア
レイ61に対して、外部アドレス信号A0〜Anおよび
リフレッシュカウンタ52により発生されるアドレス信
号Q0〜Q(n−1)のいずれに基づくデータ書込みお
よびデータ読出しも行なわれない期間、各ビット線対B
L,/BLを構成する2本のビット線BLおよび/BL
を電気的に接続してハイレベルとローレベルとの中間電
位にイコライズする。
【0031】同様に、このような期間には、I/O線電
位制御回路5は、2本のI/O線を電気的に接続して、
これらの電位を同一にする。
【0032】クロック発生器50は外部制御信号/RA
S,/CAS,/WEに基づいて、リフレッシュ制御回
路51,アドレスバッファ54,カラムデコーダ57,
ロウデコーダ58等がそれぞれ上記のように動作するよ
うに、これらを制御するためのクロック信号を発生す
る。
【0033】図11は、I/Oゲート・I/O線62の
内部構成を示す部分回路図である。図11にはメモリセ
ルアレイ61内の任意の2つのメモリセル列に対応して
設けられる回路部分のみが代表的に示される。
【0034】図11を参照して、センスアンプ群60に
おいて、すべてのセンスアンプ610は共通のセンスア
ンプ駆動回路620に接続される。
【0035】センスアンプ駆動回路620は図11にお
けるクロック発生器50からのトリガ信号φsによって
制御されて、メモリセルアレイ61へのデータ書込時お
よびメモリセルアレイ61からのデータ読出時にすべて
のセンスアンプ610を駆動する。
【0036】各センスアンプ610は対応するメモリセ
ル列に接続される2本のビット線BLおよび/BL間に
接続される差動増幅器である。
【0037】I/Oゲートは、各ビット線BLと、2本
のI/O線のうちの一方IOとの間に接続されるNチャ
ネルMOSトランジスタT1と、各ビット線/BLと他
方のI/O線/IOとの間に接続されるNチャネルMO
SトランジスタT2とによって構成される。
【0038】同じメモリセル列に対応して設けられる2
本のビット線BLおよび/BLにそれぞれ接続されるト
ランジスタT1およびT2のゲートは同一の信号線CY
を介して図10のカラムデコーダ57に接続される。つ
まり、カラムデコーダ57は、図10のアドレスバッフ
ァ54からのカラムアドレス信号CA0〜CA(n−
1)をデコードしてこれらの信号線CYのうち、カラム
アドレス信号が指示する1つのメモリセル列に対応して
設けられるトランジスタT1およびT2のゲートに接続
される1本のみをハイレベルにし、他のすべてをローレ
ベルにする。これによって、前記1つのメモリセル列に
対応して設けられた2つのトランジスタT1およびT2
のみがON状態となって、このメモリセル列に対応して
設けられた2本のビット線BLおよび/BLがそれぞれ
2本のIO線IOおよび/IOに電気的に接続される。
【0039】I/O線イコライザ500および増幅回路
510は、図10のI/O線電位制御回路5に含まれ
る。2本のIO線IOおよび/IOは、共にI/O線イ
コライザ500および増幅回路510に接続される。
【0040】図12はI/O線イコライザ500の構成
を示す回路図である。図12を参照して、I/O線イコ
ライザ500は、電源VCCと2本のI/O線IOおよび
/IOとの間にそれぞれ接続される2つのNチャネルM
OSトランジスタT3およびT4と、2本のI/O線I
Oおよび/IO間に互いに並列に接続されるPチャネル
MOSトランジスタT5およびNチャネルMOSトラン
ジスタT6とを含む。
【0041】トランジスタT3のゲートとトランジスタ
T4のゲートとには図10のクロック発生器50から出
力される制御信号/φW が共通に与えられる。
【0042】トランジスタT5のゲートと、トランジス
タT6のゲートとにはそれぞれ、図10のクロック発生
器50から出力される互いに相補な電位の制御信号φEQ
および/φEQが与えられる。
【0043】図13は図11の増幅回路510の構成を
示す回路図である。図13を参照して、増幅回路510
は、電源VCCと接地VSSとの間に互いに直列に接続され
る、PチャネルMOSトランジスタT7,NチャネルM
OSトランジスタT9およびT11と、トランジスタT
7およびT9に並列に接続される、PチャネルMOSト
ランジスタT8およびNチャネルMOSトランジスタT
10とを含む、カレントミラー型増幅器である。
【0044】トランジスタT7のゲートとトランジスタ
T8のゲートとは共に、トランジスタT7およびT9の
接続点に接続される。
【0045】トランジスタT9のゲートとトランジスタ
T10のゲートとはそれぞれ、図11の2本のI/O線
IOおよび/IOに接続される。
【0046】トランジスタT11のゲートには図10の
クロック発生器50から出力される制御信号φP が与え
られる。
【0047】メモリセルアレイ61へのデータ書込時に
は、トランジスタT8およびT10の接続点N4に、図
10のデータ入力バッファ55の出力電位が与えられ、
メモリセルアレイ61からのデータ読出時には、トラン
ジスタT8およびT10の接続点N4の電位φOUT がこ
の増幅回路510の出力として、図10のデータ出力バ
ッファ56に供給される。
【0048】次に、図11ないし図15を参照しなが
ら、このDRAMにおけるメモリセルアレイ61からの
データ読出しのための回路動作についてより詳細に説明
する。
【0049】図15は、データ読出時におけるこのDR
AM内の各部の電位変化を示すタイミングチャート図で
ある。
【0050】なお、以下の動作説明にあたって、説明を
容易にするため、図11に示される、ビット線,ワード
線,メモリセル,センスアンプ,I/Oゲートを構成す
るトランジスタ,およびカラムデコーダ57の出力信号
線をそれぞれ、()内に示されるような番号付された記
号を用いて表わす。
【0051】たとえば、図11におけるメモリセルMC
1及びMC2から順にデータを読出すための回路動作に
ついて説明する。
【0052】まず、ロウデコーダ58によって、メモリ
セルアレイ61内のワード線のうち1本のワード線WL
1の電位のみが、図14(a)に示されるようにハイレ
ベルに立上げられる。これによって、このワード線WL
1に接続される各メモリセルの記憶データに応じて、こ
のメモリセルに接続されるビット線の電位が変化する。
【0053】図14は、センスアンプ610およびメモ
リセルMCの構成を示す回路図である。図14には、任
意の1つのメモリセル列が代表的に示される。
【0054】図14を参照して、各メモリセルMCは、
対応するビット線BLまたは/BLと接地等の低電位源
との間に互いに直列に接続される、NチャネルMOSト
ランジスタTRおよびキャパシタCとを含む。各メモリ
セルMC内のトランジスタTRのゲートは、このメモリ
セルMCに対応するワード線WLに接続される。各メモ
リセルMCにおいて、トランジスタTRおよびキャパシ
タCの接続点の電位がこのメモリセルMCの記憶データ
に対応する。すなわち、各メモリセルMCの記憶データ
は、これに含まれるトランジスタTRおよびキャパシタ
Cの接続点の電位がハイレベルおよびローレベルのとき
それぞれ、論理値“1”および“0”である。
【0055】したがって、1本のワード線WLがハイレ
ベルとなると、このワード線WLに接続される各メモリ
セルMCにおいてトランジスタTRがON状態となる。
このため、このワード線WLに接続されるメモリセルM
Cのうち、記憶データが“1”であるものにそれぞれ接
続されるビット線BLまたは/BLの電位は、対応する
メモリセルMC内のキャパシタCから供給される電荷に
よって僅かに上昇する。このワード線WLに接続される
メモリセルMCのうち記憶データが“0”であるものに
それぞれ接続されるビット線BLまたは/BLの電位
は、対応するメモリセルMC内のキャパシタCを充電す
るために引き抜かれる電荷によって僅かに低下する。
【0056】このように、あるメモリセルMCの記憶デ
ータが“1”であれば、このメモリセルMCに接続され
るビット線BLまたは/BLの電位はこのメモリセルM
Cに接続されるワード線WLの電位の立上がりが応答し
て僅かに上昇し、逆に、メモリセルMCの記憶データが
“0”であれば、このメモリセルMCに接続されるビッ
ト線BLまたは/BLの電位は、このメモリセルMCに
接続されるワード線WLの電位の立上がりに応答して僅
かに低下する。各メモリセル列に対応して設けられた2
本のビット線BLおよび/BLは図10のビット線イコ
ライザ59によって、メモリセル61に対するデータ書
込みおよびデータ読出しが行なわれない期間には互いに
等電位とされている。したがって、データ読出時には、
一本のワード線WLの電位の立上がりに応答して、各メ
モリセル列に対応して設けられた2本のビット線BLお
よび/BL間に僅かな電位差が生じる。
【0057】一方、センスアンプ610は、ビット線B
Lにそれぞれのゲートを接続されるPチャネルMOSト
ランジスタ310およびNチャネルMOSトランジスタ
320と、ビット線/BLにそれぞれのゲートを接続さ
れるPチャネルMOSトランジスタ330およびNチャ
ネルMOSトランジスタ340とを含む。
【0058】トランジスタ310および320は図11
のセンスアンプ駆動回路620に接続される信号線35
0および360間に互いに直列に接続される。同様に、
トランジスタ330および340は、これらの信号線3
50および360間に互いに直列に接続される。
【0059】データ読出時には、センスアンプ駆動回路
620がこれらの信号線350および360にそれぞ
れ、電源電位および接地電位を供給してすべてのセンス
アンプ610を駆動する。
【0060】図14において、データ読出時にビット線
BLの電位が僅かに上昇すると、センスアンプ610に
おいてトランジスタ320が浅い導通状態となる。これ
によって、トランジスタ330および340のゲート接
続点およびノードN2に電位降下が生じる。この電位降
下に応答して、トランジスタ330も浅い導通状態とな
るので、トランジスタ310および320のゲート接続
点およびノードN1に電位上昇が生じる。この電位上昇
によってトランジスタ320は深い導通状態となって、
トランジスタ330および340のゲート接続点および
ノードN2の電位を信号線360に供給された接地電位
まで引下げる。これに応答して、トランジスタ330も
深い導通状態となるので、ノードN1の電位は信号線3
50に供給された電源電位まで上昇する。トランジスタ
310および320の接続点N2の電位と、トランジス
タ330および340の接続点N1の電位とがセンスア
ンプ610の出力となる。
【0061】このように、ビット線BLの電位はセンス
アンプ610によって電源電位まで引上げられる一方、
ビット線/BLの電位はセンスアンプ610によって接
地電位まで引下げられる。つまり、ビット線BLおよび
/BL間に生じた電位差が、センスアンプ610によっ
て、電源電位と接地電位との差電圧まで広げられる。
【0062】逆に、データ読出時にビット線BLの電位
が僅かに下降すると、これに応答して、センスアンプ6
10においてトランジスタ310が浅い導通状態となっ
て、トランジスタ330および340のゲート接続点の
電位を上昇させる。これに応答して、トランジスタ34
0も浅い導通状態となってトランジスタ310および3
20のゲート接続点の電位を降下させる。この結果、ト
ランジスタ310および340が深い導通状態となるの
で、ノードN1の電位は接地電位まで引下げられ、ノー
ドN2の電位は電源電位まで引上げられる。
【0063】このように、ビット線BLの電位はセンス
アンプ610によって接地電位まで引下げられる一方、
ビット線/BLの電位はセンスアンプ610によって電
源電位まで引上げられる。つまり、この場合にも、ビッ
ト線BLおよび/BL間に生じた僅かな電位差は電源電
位と接地電位との差電圧まで広げられる。
【0064】図11において、メモリセルMC1の記憶
データおよびメモリセルMC2の記憶データがそれぞれ
“1”および“0”であるものとする。
【0065】したがって、ワード線WL1の電位の立上
がりに応答して、ビット線BL1およびBL2の電位は
それぞれ、図15(b)および(c)に示されるよう
に、イコライズ電位から僅かに上昇および僅かに下降す
る。一方、ビット線/BL1および/BL2の電位はい
ずれも、図15(b)および(c)に示されるように、
ワード線WL1の電位の立上がり直後、中間電位のまま
である。
【0066】一方、制御信号φS は1本のワード線WL
1の電位の立上がり直後にハイレベルとなる(図15
(d)参照)。センスアンプ駆動回路620は、この制
御信号φS の電位がハイレベルである期間すべてのセン
スアンプ610を駆動する。
【0067】したがって、ビット線BL1および/BL
2の電位は、制御信号φS の電位の立上がりに応答して
電源電位まで引上げられる。ビット線/BL1およびB
L2の電位は、制御信号φS の電位の立上がりに応答し
て接地電位まで引下げられる。
【0068】制御信号φS がハイレベルとなった後、信
号線CY1およびCY2の電位を図15(f),(g)
に示されるように、順次、一定期間ハイレベルにする。
【0069】信号線CY1の電位がハイレベルである期
間には、トランジスタT1−1およびT2−1がON状
態となるので、I/O線IOおよび/IOの電位はそれ
ぞれビット線BL1および/BL1の電位によって決定
される。
【0070】同様に、信号線CY2の電位がハイレベル
である期間には、トランジスタT1−2およびT2−2
がON状態となるので、I/O線IOおよび/IOの電
位はそれぞれ、ビット線BL2および/BL2の電位に
よって決定される。
【0071】一方、制御信号/φW の電位は、図15
(e)に示されるように、データ読出時において常時ハ
イレベルである。また、制御信号φEQの電位は、図15
(h)に示されるように、カラムデコーダ57の出力信
号線のうちのいずれか1本の電位がハイレベルとなって
いる期間ハイレベルとされるので、制御信号/φEQの電
位は、カラムデコーダ57の出力信号線のうちのいずれ
か1本の電位がハイレベルである期間ローレベルとされ
る。
【0072】したがって、データ読出時において、I/
O線イコライザ500において、トランジスタT3およ
びT4は常にON状態にあり、トランジスタT5および
T6はカラムデコーダ57の出力信号線のうちのいずれ
か1本がハイレベルである期間にのみOFF状態とな
る。
【0073】それゆえ、I/O線IOおよび/IOは、
カラムデコーダ57の出力信号線のうちのいずれの電位
もいずれの電位もハイレベルでない期間には、いずれの
センスアンプの出力電位にかかわらず、電源電位よりも
トランジスタT3およびT4の各しきい値電圧VTHだけ
低い電位(VCC−VTH)に固定される。したがって、信
号線CY1の電位がハイレベルとなる直前には、I/O
線IOの電位はビット線BL1の電位よりも前記しきい
値電圧VTHだけ低く、I/O線/IOの電位はビット線
/BL1の電位よりも高い。同様に、信号線CY2の電
位がハイレベルとなる直前には、I/O線IOの電位は
ビット線BL2の電位よりも高く、I/O線IOの電位
はビット線/BL2の電位よりも前記しきい値電圧VTH
だけ低い。
【0074】それゆえ、信号線CY1の電位がハイレベ
ルとなると、I/O線IOの電位はビット線BL1から
流れ込む電荷によって、電源電位に向かって上昇し始
め、I/O線/IOの電位は、ビット線/BL1への電
荷の流出によって、接地電位に向かって下降し始める
(図15(j)参照)。
【0075】信号線CY1の電位がローレベルに戻る
と、I/O線イコライザ500においてトランジスタT
5およびT6がON状態となるので、I/O線IOの電
位は低下し始め、逆に、I/O線/IOの電位は上昇し
始め、最終的に、I/O線IOおよび/IOは互いに等
電位となる。
【0076】信号線CY2の電位がハイレベルとなる
と、I/O線イコライザ500においてトランジスタT
5およびT6は再びOFF状態に戻るので、I/O線I
Oの電位はビット線I/O線IOからビット線BL2へ
の電荷の流出によって、接地電位に向かって低下し始
め、I/O線/IOの電位は、ビット線/BL2からI
/O線/IOに流れ込む電荷によって電源電位に向かっ
て上昇し始める。
【0077】信号線CY2の電位がローレベルに戻る
と、I/O線イコライザ500においてトランジスタT
5およびT6が再びON状態となるので、I/O線IO
および/IOの電位はそれぞれ上昇および下降して、最
終的に、電源電位よりもトランジスタT3およびT4の
各しきい値電圧VTHだけ低い電位に固定される。
【0078】制御信号φP は、図15(k)に示される
ように、カラムデコーダ57の出力信号線のうちのいず
れか1つがハイレベルとなった後に一定期間ハイレベル
となる。
【0079】したがって、I/O線IOおよび/IOの
電位がそれぞれビット線BL1および/BL1の電位に
応じて変化し始めた後および、I/O線IOおよび/I
Oの電位がそれぞれビット線BL2および/BL2の電
位に応じて変化し始めた後に、増幅回路510において
トランジスタT11がON状態となる。
【0080】図13において、トランジスタT11がO
N状態となると、トランジスタT9のゲート電位とトラ
ンジスタT10のゲート電位との大小関係に応じて、ト
ランジスタT9およびT10のうちのいずれか一方がO
N状態となって、トランジスタT11を介して接地VSS
に流れる電流を供給する。
【0081】具体的には、トランジスタT9のゲート電
位がトランジスタT10のゲート電位よりも高いとトラ
ンジスタT9がON状態となってこれらのゲート電位の
差に応じた大きさの電流をトランジスタT11に供給
し、トランジスタT10のゲート電位がトランジスタT
9のゲート電位よりも高いと、トランジスタT10がO
N状態となって、これらのゲート電位の差に応じた大き
さの電流をトランジスタT11に供給する。
【0082】トランジスタT9がON状態となると、ノ
ードN3の電位がトランジスタT9およびT11を介し
て接地VSSに流れ込む電流によって低下する。これによ
ってノードN3の電位がトランジスタT8のしきい値電
圧VTHよりも低くなると、トランジスタT8が導通する
ので、電源VCCからノードN4に流れる電流が生じる。
一方、トランジスタT10はOFF状態であるので、ノ
ードN4の電位は電源電位となる。
【0083】トランジスタT10が導通すると、ノード
N4からトランジスタT10およびT11を介して接地
SSに流れ込む電流によってノードN4の電位は低下す
る。これによって、ノードN4の電位が、ローレベルと
なる。
【0084】制御信号φP がローレベルである場合、ト
ランジスタT11はOFF状態であるので、トランジス
タT9およびT10のゲート電位にかかわらずノードN
3およびN4の電位はほぼ電源電位にある。
【0085】したがって、信号線CY1の電位がハイレ
ベルとなった後制御信号φP がハイレベルとなると、増
幅回路510において、トランジスタT9のゲート電位
(I/O線IOの電位)がトランジスタT10のゲート
電位(I/O線/IOの電位)よりも高いため、ノード
N4の電位φout は、図15(l)に示されるように、
それまでの電位(電源電位)のままである。一方、信号
線CY2の電位がハイレベルとなった後制御信号φP
電位がハイレベルとなると、トランジスタT10のゲー
ト電位がトランジスタT9のゲート電位よりも高いた
め、ノードN4の電位φout は、図15(l)に示され
るように前述のような低電位に低下し始める。
【0086】その後制御信号φP がローレベルに戻る
と、増幅回路510においてトランジスタT11がOF
F状態となるので、ノードN4の電位φout は電源電位
に戻る。
【0087】このように、増幅回路510の出力電位φ
out は、I/O線IOの電位が上昇しつつある場合には
ハイレベルとなり、I/O線IOの電位が下降しつつあ
る場合にはローレベルとなる。つまり、増幅回路510
は、制御信号φP がハイレベルであるときに動作して、
選択されたメモリセルMC1,MC2の記憶データに応
じたレベルの電位を出力する。
【0088】なお、カラムデコーダ57の出力信号線C
Yをハイレベルに保持する期間の長さは、I/O線IO
および/IO間の電位差が広がり始めてから最大値V0
に達するまでの時間以上に設定される。
【0089】
【発明が解決しようとする課題】以上のように、各メモ
リセル列に対応して2本のビット線が設けられ、これら
2本のビット線間に生じた電位差を利用してこのメモリ
セル列内のメモリセルの記憶データが読出されるような
構成の従来の半導体記憶装置では、2本のI/O線をそ
れぞれ、選択されたメモリセルの列に対応する2本のビ
ット線に接続したときにこれら2本のI/O線間に生じ
た電位差を、増幅器で増幅することによって、読出デー
タ信号が得られる。
【0090】したがって、この増幅器の動作開始タイミ
ングが速いほど、かつ、この増幅器の出力電位の変化速
度が速いほど、ロウデコーダおよびカラムデコーダによ
って1つのメモリセルが選択されてから、この増幅器の
出力電位がこのメモリセルの記憶データに応じたものに
安定するまでの時間、すなわち、データ読出時のアクセ
スタイムが速くなる。
【0091】たとえば、図10ないし図15で示される
DRAMの場合、制御信号φP がハイレベルとなるタイ
ミングが速いほど、増幅回路510が速く動作を開始す
るので、増幅回路510内のノードN4の電位φout
I/O線IOおよび/IO間の電位差に応じて変化し始
めるタイミングが速くなる。
【0092】つまり、図15を参照して、CY2の電位
がハイレベルとなった後の制御信号φEQの電位の立上り
に応答してI/O線IOの電位がI/O線/IOの電位
よりも低くなってから、制御信号φP の電位がハイレベ
ルとなるまでの期間が短いほど、増幅回路510の出力
電位φout は、メモリセルMC2の記憶データに対応し
た電位(ローレベル)に低下し始める。
【0093】また、増幅回路510において、制御信号
φP の電位がハイレベルとなってからのノードN4の電
位φout の変化速度が速ければ、増幅回路510が、信
号線CY2の電位がハイレベルとなった後の制御信号φ
EQがハイレベルとなることによって生じたI/O線IO
および/IO間の電位差に応答して動作し始めてから、
ローレベルの電位を出力するまでの期間T2が短くな
る。
【0094】増幅回路510の出力電位φout の変化速
度は増幅回路510の動作開始時におけるI/O線IO
および/IO間の電位差にも影響される。
【0095】具体的に説明すると、図13において、ト
ランジスタT10のゲート電位がトランジスタT9のゲ
ート電位よりも十分に大きい状態でトランジスタT11
がON状態となると、ノードN4からトランジスタT1
0およびT11を介して接地VSSに流れる電流が大きい
ためノードN4の電位は迅速にローレベルに低下する。
しかし、トランジスタT10のゲート電位がトランジス
タT9のゲート電位よりも僅かに高い状態でトランジス
タT11がON状態となると、ノードN4からトランジ
スタT10およびT11を介して接地VSSに流れる電流
が小さいため、ノードN4の電位はゆっくりとローレベ
ルに低下する。
【0096】一方、従来のDRAMでは、カラムデコー
ダの出力信号線のうちのいずれか1本がハイレベルであ
る期間において、2本のI/O線間の電位差が非常に大
きい値となる。このためカレントミラー増幅器の動作開
始時における2本のI/O線間の電位差が小さくなる。
この現象について、図11ないし図13および図15を
参照しながら具体的に説明する。
【0097】信号線CY1がハイレベルである期間およ
び信号線CY2がハイレベルである期間のいずれにおい
ても、図15(j)に示されるように、I/O線IOお
よび/IO間の電位差は、電源電位と接地電位との差電
圧V0 という非常に大きい値に達する。このため、信号
線CY1がローレベルとなった後制御信号φEQがローレ
ベルとなると、I/O線IOおよび/IO間でトランジ
スタT5およびT6を介して行われる電荷の授受に要す
る時間が長くなる。この結果、I/O線IOおよび/I
Oの電位が互いに等しくなるのに要する時間T1が長く
なる。
【0098】一方、信号線CY2がハイレベルである期
間には制御信号φEQの立上がりに応答してI/O線IO
および/IOの電位はそれぞれ、カラムデコーダ57の
出力信号線CY1がハイレベルである期間とは逆に、接
地電位および電源電位とならなければならない。しか
し、信号線CY1の電位の立下がり時刻からI/O線I
Oおよび/IO間の電位差がゼロとなるまでの時間T1
が長いため、信号線CY2の電位がハイレベルとなった
後の制御信号φEQの立上がりに応答して、I/O線IO
および/IOの電位がそれぞれ接地電位および電源電位
に達するのに要する時間が長くなる。
【0099】したがって、信号線CY2の電位および制
御信号φEQの電位がいずれもハイレベルとなった後、制
御信号φP がハイレベルに立上がった時点で、I/O線
IOおよび/IO間の電位差ΔVはまだ十分に大きくな
っておらず、小さいままである。したがって、メモリセ
ルMC2からのデータ読出しのための制御信号φP の立
上がりに応答して、増幅回路510の出力電位φout
迅速に低下せず長い時間T2かかってローレベルとな
る。
【0100】このように、連続して読出される第1およ
び第2のメモリセルの記憶データが異なる場合、I/O
線IOおよび/IOの電位をイコライズするのに要する
時間T1が長いと、第2のメモリセルからのデータ読出
しのための増幅回路510の動作の開始時におけるI/
O線IOおよび/IO間の電位差ΔVが小さくなり、結
果として第2のメモリセルからのデータ読出しに要する
時間が長くなる。
【0101】このような現象を回避するには、制御信号
φP の立上がりタイミング、すなわち、増幅回路510
の動作開始タイミングをI/O線IOおよび/IO間の
電位差がある程度大きくなる時刻まで遅らせればよい。
このような方法によれば、増幅回路510の出力電位φ
out の変化速度は速くなるので、第2のメモリセルから
のデータ読出しのために制御信号φPが立上がってか
ら、増幅回路510の出力電位φout が第2のメモリセ
ルの記憶データに対応する電位に達するまでの時間T2
は短くなる。しかし、第2のメモリセルからのデータ読
出しのために信号線CY2の電位がハイレベルとなって
から、第2のメモリセルからのデータ読出しのために制
御信号φP がハイレベルとなるまでの時間が長くなる。
したがって、このような方法によれば、データ読出時の
アクセスタイムを向上することはできない。
【0102】それゆえに、本発明の目的は、上記のよう
な問題点を解決し、データ読出時のアクセスタイムが短
縮された半導体記憶装置を提供することである。
【0103】
【課題を解決するための手段】本発明に係る半導体記憶
装置は、複数の列および複数の行に配列された複数のメ
モリセルと、これら複数の行のうちの1つを選択する行
選択手段と、複数の列のうちの1つを選択する列選択手
段と、複数の列に対応して設けられる複数のビット線対
と、外部とデータ授受を担う第1および第2のデータ線
とを含む。これら複数のビット線対の各々は、第1およ
び第2のビット線を含む。
【0104】本発明に係る半導体記憶装置は、さらに行
選択手段によって選択された行の各メモリセルのデータ
に応じて、対応する第1および第2のビット線を互いに
相補な電位に強制する手段と、この強制手段による強制
終了後に、前記対応する第1および第2のビット線をそ
れぞれ第1および第2のデータ線に一定期間電気的に接
続する接続手段と、接続手段によって前記対応する第1
および第2のビット線が第1および第2のデータ線に接
続されるまで、第1のデータ線と第2のデータ線とを互
いに等電位にするイコライズ手段と、接続手段によって
前記対応する第1および第2のビット線がそれぞれ第1
および第2のデータ線に接続されてから前記一定期間経
過後に、第1のデータ線と第2のデータ線との間の電位
差を増幅して、選択されたメモリセルの記憶データに応
じたレベルの電圧を外部に出力する増幅手段とを備え
る。
【0105】本発明に係る半導体記憶装置は、上記のよ
うな目的を達成するために、上記のような構成に加え
て、接続手段によって前記対応する第1および第2のビ
ット線がそれぞれ第1および第2のデータ線に接続され
ている期間、第1のデータ線の電位と第2のデータ線の
電位との差を所定値内に制御する制御手段を含む。
【0106】
【作用】本発明に係る半導体記憶装置は上記のように構
成されるので、データ読出時において、選択されたメモ
リセルの記憶データに応じた互いに相補な電位に強制さ
れた第1および第2のビット線がそれぞれ接続手段によ
って第1および第2のデータ線に接続されて、第1およ
び第2のデータ線間に生じる電位差の最大値は、所定値
に制御される。したがって、このような期間に、第1の
データ線の電位がこれに電気的に接続される第1のビッ
ト線の電位に応じて変化し、かつ、第2のデータ線の電
位がこれに電気的に接続される第2のビット線の電位に
応じて変化することによって、第1および第2のデータ
線間に生じる電位差は、これら第1および第2のビット
線の電位に影響されない一定の大きさまでしか広がらな
い。このため、接続手段がこの第1および第2のビット
線をそれぞれ第1および第2のデータ線に前記一定期間
接続した後、イコライズ手段が第1のデータ線と第2の
データ線とを等電位にするのに要する時間の長さは、選
択されたメモリセルに対応する第1および第2のビット
線間の電位差ではなく、この一定の大きさの設定値を調
整することによって任意に調整できる。
【0107】
【実施例】図1は、本発明の一実施例のDRAMの全体
構成を示す概略ブロック図である。
【0108】図1を参照して、このDRAMは、図10
に示される従来のDRAMと異なりI/Oゲート・I/
O線62に接続される電位差制御回路8を含む。このD
RAMの他の部分の構成および動作は図10に示される
従来のそれと同様であるので説明は省略する。
【0109】図2は、図1のセンスアンプ群60,I/
Oゲート・I/O線62,および電位差制御回路8の構
成を示す回路図である。図2には、メモリセルアレイ6
1内の任意の2つのメモリセル列に対応して設けられる
部分が代表的に示される。
【0110】電位差制御回路8は、I/O線IOおよび
/IO間に接続され、2つの検知回路80および82と
スイッチ回路81とを含む。
【0111】スイッチ回路81は、メモリセルアレイ6
1からのデータ読出時にのみノードN5とノードN6と
を電気的に接続する。
【0112】検知回路80は、スイッチ回路81がノー
ドN5とノードN6とを電気的に接続している期間に動
作して、I/O線IOおよびノードN5間の電位差が所
定の大きさ以上となったことに応答して、I/O線IO
をノードN5に電気的に接続する。
【0113】同様に、検知回路82は、スイッチ回路8
1がノードN5とノードN6とを電気的に接続している
期間に動作して、I/O線/IOおよびノードN6間の
電位差が所定の大きさ以上となったことに応答して、I
/O線/IOをノードN6に電気的に接続する。
【0114】図3は、スイッチ回路81の構成例を示す
回路図である。スイッチ回路81は、たとえば、図3
(a)に示されるように、ノードN5とノードN6との
間に接続され、かつ、I/O線イコライザ500を制御
する信号/φWをゲートに受けるNチャネルMOSトラ
ンジスタT12を含む。
【0115】また、スイッチ回路81はたとえば図3
(b)に示されるように、ノードN5およびN6間に接
続され、かつ、I/O線イコライザ500を制御する信
号/φ W を反転して得られる制御信号φW をゲートに受
けるPチャネルMOSトランジスタT13であってもよ
い。
【0116】さらに、スイッチ回路81は、図3(c)
に示されるようにノードN5およびN6間に接続され、
かつ、制御信号/φW をゲートに受けるNチャネルMO
SトランジスタT14と、ノードN5およびN6間に接
続され、かつ、この制御信号の反転信号φW をゲートに
受けるPチャネルMOSトランジスタT15とによって
構成されてもよい。
【0117】制御信号/φW は、メモリセルアレイ61
へのデータ書込時にはローレベルとなり、メモリセルア
レイ61からのデータ読出時にはハイレベルとなる。し
たがって、スイッチ回路81として図3に示されるいず
れの回路が用いられた場合にも、データ読出時にのみノ
ードN5およびN6間に設けられたトランジスタT12
〜T15が導通してノードN5とノードN6とが電気的
に接続される。
【0118】図4は、検知回路80および82の具体例
を示す回路図である。検知回路80は、たとえば、図4
(a)に示されるように、I/O線IOとノードN5と
の間に互いに並列に接続される2つのNチャネルMOS
トランジスタT16およびT17によって構成される。
トランジスタT16のゲートはノードN5に接続され、
トランジスタT17のゲートはI/O線IOに接続され
る。
【0119】また、検知回路80は図4(b)に示され
るように、I/O線IOとノードN5との間に互いに並
列に接続される、NチャネルMOSトランジスタT18
およびPチャネルMOSトランジスタT19によって構
成されてもよい。トランジスタT18およびT19のゲ
ートはI/O線IOに接続される。
【0120】さらに、検知回路80は、図4(c)に示
されるように、I/O線IOとノードN5との間に互い
に並列に接続される2つのPチャネルMOSトランジス
タT20およびT21によって構成されてもよい。トラ
ンジスタT20のゲートはノードN5に接続され、トラ
ンジスタT21のゲートはI/O線IOに接続される。
【0121】検知回路82も、検知回路80と同様に構
成されればよい。検知回路82として図4(a),
(b),および(c)に示される回路がそれぞれ用いら
れる場合には、ノードN5およびI/O線IOは、ノー
ドN6およびI/O線/IOにそれぞれ置換えられる。
【0122】このように、検知回路80および82の各
々には、各々がダイオード接続された2つのMOSトラ
ンジスタが互いに並列に接続された回路が用いられる。
このため、スイッチ回路81によってノードN5とノー
ドN6とが電気的に接続されている期間、I/O線IO
および/IO間の電位差の最大値を従来よりも小さくす
ることが可能となる。
【0123】図5は、スイッチ回路81として図3
(a)に示される回路が用いられ、かつ、検知回路80
および82の各々として、図4(a)に示される回路が
用いられる場合の、電位差制御回路8の構成を示す回路
図である。
【0124】電位差制御回路8として図5に示されるよ
うな回路が用いられる場合の、このDRAMにおけるデ
ータ読出時の回路動作について、図1および図2ならび
に図5ないし図8を参照しながら説明する。なお、以下
の説明においては、ビット線,ワード線,センスアン
プ,I/Oゲートを構成するトランジスタ,およびカラ
ムデコーダ57の出力信号線を表わす参照番号として、
図2において( )内に示された記号を用いる。
【0125】図8は、図2におけるメモリセルMC1お
よびMC2から順にデータを読出す場合の回路動作を示
すタイミングチャート図である。
【0126】図6は、図2のI/O線イコライザ500
の構成を示す回路図である。図7は、図2における増幅
回路510の構成を示す回路図である。
【0127】制御信号φS ,/φW ,φW ,φEQ,/φ
EQ,およびφP の電位はいずれも、図1のクロック発生
器50によって、従来のDRAMの場合と同様のタイミ
ングで変化させられる(図8(d),(e),(f),
(i),(j),(l)参照)。ワード線WLの電位
と、信号線CY1およびCY2の電位とはそれぞれ、図
1のロウデコーダ58およびカラムデコーダ57によっ
て、従来と同様のタイミングで立上げられる(図8
(a),(g),(h)参照)。
【0128】したがって、メモリセルアレイ61からの
データ読出時には、図5においてトランジスタT24が
常にON状態にある。このため、I/O線IOおよびI
O間には、I/O線/IO側にゲートを接続される2つ
のNチャネルMOSトランジスタT22およびT25が
互いに直列に接続され、かつ、I/O線IO側にゲート
を接続される2つのNチャネルMOSトランジスタT2
3およびT26が互いに直列に接続される。したがっ
て、I/O線/IOの電位がI/O線IOの電位よりも
2つのNチャネルMOSトランジスタのしきい値電圧の
和(2×VTH)だけ高い電位となるか、あるいは、I/
O線IOの電位がI/O線/IOの電位よりも2つのN
チャネルMOSトランジスタのしきい値電圧の和(2×
TH)だけ高い電位とならない限り、トランジスタT2
2およびT25が共にON状態となる現象および、トラ
ンジスタT23およびT26が共にON状態となる現象
のいずれも生じないので、I/O線IOおよび/IO間
は電気的に遮断されている。
【0129】それゆえ、信号線CY1およびCY2のい
ずれの電位もローレベルである期間には、I/O線IO
および/IOは、I/O線イコライザ500によってイ
コライズされているので、トランジスタT22,T2
3,T25,およびT26はすべてOFF状態にある。
【0130】したがって、メモリセルアレイ61内の1
本のワード線がハイレベルとなってから、カラムデコー
ダ57の出力信号線のうちのいずれか1本がハイレベル
となってI/O線をいずれか1つのビット線対に電気的
に接続するまでの期間における、各ビット線および各I
/O線の電位は従来と同様の波形を示す。
【0131】たとえばメモリセルMC1およびMC2の
記憶データがそれぞれ論理値“1”および“0”である
ならば、ビット線BL1および/BL1の電位ならび
に、ビット線BL2および/BL2の電位は、ワード線
WL1の電位の立上がりに応答して、図15(b)およ
び(c)に示されると同様の変化を示す。また、I/O
線IOおよび/IOの電位はいずれも、図8(k)に示
されるように、制御信号φEQがハイレベルとなるまでの
期間、電源電位よりもトランジスタT3およびT4の各
しきい値電圧VTHだけ低い電位(VCC−VTH)に固定さ
れる。
【0132】しかし、信号線CY1の電位がハイレベル
である期間および、信号線CY2の電位がハイレベルで
ある期間のそれぞれにおけるI/O線IOおよび/IO
の電位変化は従来と異なる。
【0133】信号CY1がハイレベルとなると、I/O
線IOの電位は電源電位に向かって上昇し始め、I/O
線/IOの電位は接地電位に向かって下降し始める。し
かし、このようなI/O線IOおよび/IOの電位変化
の結果、I/O線IOおよび/IO間の電位差が2つの
NチャネルMOSトランジスタのしきい値電圧の和(2
×VTH)に達すると、図5において、トランジスタT2
3およびT26が導通する。これによって、I/O線I
Oおよび/IO間が電気的に接続されるので、I/O線
IOの電位は、I/O線IOから/IOへの電荷の流出
によって低下しようとし、I/O線/IOの電位は、I
/O線/IOにI/O線IOから供給される電荷によっ
て上昇しようとする。これによってI/O線IOおよび
/IO間の電位差が前記しきい値電圧の和(2×VTH
よりも小さくなると、図5においてトランジスタT23
およびT26がOFF状態となる。このため、I/O線
IOおよび/IOの電位はそれぞれ、再び、ビット線B
L1および/BL1の電位によって上昇および下降する
ので、I/O線IOおよび/IO間の電位差は再び前記
しきい値電圧の和(2×VTH)に達する。この結果、ト
ランジスタT23およびT26は再びON状態となる。
【0134】したがって、I/O線IOおよび/IO間
の電位差は、一旦前記しきい値電圧の和(2×VTH)に
達すると、I/O線イコライザ500においてトランジ
スタT5およびT6がON状態となるまで、この値(2
×VTH)に保持される。
【0135】制御信号φEQがローレベルとなると、I/
O線イコライザ500においてトランジスタT5および
T6がON状態となるため、I/O線IOおよび/IO
の電位はそれぞれ低下および上昇して、I/O線IOお
よび/IO間の電位差が0Vとなる。ただし、従来と異
なり、制御信号φEQがローレベルとなる時点でのI/O
線IOおよび/IO間の電位差V0 は、従来よりも十分
に小さい値、すなわち前記しきい値電圧の和(2×
TH)であるため、制御信号φEQがローレベルとなって
からI/O線IOおよび/IO間の電位差が0Vとなる
のに要する時間T1は従来よりも遙かに短くなる。
【0136】このため、信号線CY2の電位がハイレベ
ルとなった後の制御信号φEQの立上がり時には、I/O
線IOおよび/IO間の電位差は完全に0Vに達してい
る。したがって、この制御信号φEQの立上がりに応答し
て、I/O線IOの電位はビット線BL2のローレベル
の電位によって即座に低下し始め、I/O線/IOの電
位はビット線/BL2のハイレベルの電位によって即座
に上昇し始める。
【0137】この結果、信号線CY2の電位が立上がっ
た後の制御信号φPの立上がり時、すなわちメモリセル
MC2の記憶データを取出すための増幅回路510の動
作の開始時には、I/O線IOおよび/IO間の電位差
ΔVは従来よりも遙かに大きくなる。したがって、信号
線CY2の立上がりの後の制御信号φP の立上がりに応
答して、増幅回路510の出力電位φout (図8
(m))は従来よりも速い速度でローレベルに低下す
る。このため、増幅回路510が動作し始めてから、増
幅回路510の出力電位φout がメモリセルMC2の記
憶データに対応する電位となるのに要する時間T2は従
来よりも短縮される。
【0138】以上のように、本実施例によれば、各メモ
リセルからのデータ読出時にI/O線IOおよび/IO
間に生じる電位差の最大値が2つのNチャネルMOSト
ランジスタのしきい値電圧の和という、従来よりも遙か
に小さい値に制御される。これによって、1つのメモリ
セルの記憶データがI/O線IOおよび/IOに現われ
た後、I/O線IOおよび/IOの電位をイコライズす
るのに要する時間が短縮されるので、異なるデータを記
憶している第1および第2のメモリセルから連続してデ
ータが読出される場合でも、第2のメモリセルから短時
間でデータが読出される。すなわちデータ読出時のアク
セスタイムが向上される。
【0139】メモリセルMC1およびMC2の記憶デー
タがそれぞれ、上記説明の場合とは逆である場合、I/
O線IOおよび/IOの電位変化はそれぞれ、図8
(k)におけるI/O線/IOの電位変化およびI/O
線IOの電位変化に一致する。この場合には、信号線C
Y1がハイレベルとなった後制御信号φEQがハイレベル
となると、I/O線IOおよび/IOはそれぞれ下降お
よび上昇する。このため、この図5におけるトランジス
タT23およびT26が動作してI/O線IOおよび/
IO間の電位差を前記しきい値電圧の和(2×VTH)に
制御する。すなわち、I/O線IOの電位がI/O線/
IOの電位よりも前記しきい値電圧の和(2×VTH)以
上高くなると、トランジスタT23およびT26が導通
してI/O線IOおよび/IO間の電位差をそれ以上広
げないように動作する。
【0140】なお、データ読出時には、制御信号/φW
がローレベルとなるので、スイッチ回路81を構成する
トランジスタはすべてOFF状態となり、I/O線IO
および/IOの電位はI/O線イコライザ500および
外部からの書込データ信号によってのみ決定される。し
たがって、このDRAMのデータ書込動作は従来と全く
同様に行なわれる。
【0141】上記実施例では電位差制御回路8内の検知
回路80および82の各々として、2つのMOSトラン
ジスタの並列接続回路が用いられたが、このような並列
接続回路が複数個互いに直列に接続された回路が用いら
れてもよい。
【0142】図9は、そのような場合の電位差制御回路
8の構成を示す回路図である。図9を参照して、この電
位差制御回路は、スイッチ回路81,検知回路80およ
び82としてそれぞれ、図3(a)に示される回路,図
4(a)に示される回路,および、図4(a)に示され
る回路が2個直列に接続された回路を含む。
【0143】この場合、I/O線IOおよび/IO間の
電位差の最大値は、3つのNチャネルMOSトランジス
タのしきい値電圧の和(3×VTH)に制御される。
【0144】データ読出時におけるI/O線IOおよび
/IO間の電位差の最大値を電位差制御回路8によって
どのような値に制御すべきかは、実際には、増幅回路5
10においてトランジスタT11がON状態となったこ
とに応答してノードN4の電位を十分に高速に変化させ
ることができる、トランジスタT9のゲート電位とトラ
ンジスタT10のゲート電位との差電圧の最小値程度に
設定されればよい。
【0145】上記実施例では、電位差制御回路8がスイ
ッチ回路81を含むが、I/O線がデータ読出時にデー
タ信号を転送するI/O線と、データ書込時にデータ信
号を転送するI/O線とが別々に設けられるような半導
体記憶装置に本発明が適用される場合には、電位差制御
回路8はスイッチ回路81を含む必要はない。
【0146】
【発明の効果】以上のように、本発明によれば、データ
読出しのために設けられた2本のI/O線間の電位差が
従来より小さい値に制御されるため、これら2本のI/
O線をイコライズするのに要する時間が短縮される。こ
の結果、データ読出時のアクセスタイムが大きく向上さ
れる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例のDRAMの全体構成を示す
概略ブロック図である。
【図2】図1のセンスアンプ群60,I/Oゲート・I
/O線62,I/O線電位制御回路5,電位差制御回路
8の構成を示すブロック図である。
【図3】図2のスイッチ回路81の具体例を示す回路図
である。
【図4】図2の検知回路80,82の具体例を示す回路
図である。
【図5】図1および図2における電位差制御回路の具体
例を示す回路図である。
【図6】図2のI/O線イコライザの構成を示す回路図
である。
【図7】図2の増幅回路の構成を示す回路図である。
【図8】実施例のDRAMのデータ読出時の回路動作を
説明するためのタイミングチャート図である。
【図9】図1および図2における電位差制御回路の他の
構成例を示す回路図である。
【図10】従来のDRAMの全体構成を示す概略ブロッ
ク図である。
【図11】図10のセンスアンプ群60,I/O線電位
制御回路,I/Oゲート・I/O線の構成を示すブロッ
ク図である。
【図12】図11におけるI/O線イコライザの構成を
示す回路図である。
【図13】図11の増幅回路の構成を示す回路図であ
る。
【図14】DRAMにおけるセンスアンプおよびメモリ
セルの構成を示す回路図である。
【図15】図10のDRAMのデータ書込時の動作を説
明するためのタイミングチャート図である。
【符号の説明】
5 I/O線電位制御回路 8 電位差制御回路 60 センスアンプ群 61 メモリセルアレイ 80,82 検知回路 81 スイッチ回路 500 I/O線イコライザ 510 増幅回路 IO,/IO I/O線

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 【請求項1】 複数の列および複数の行に配列され、か
    つ、各々がデータを記憶する複数のメモリセルと、 前記複数の行のうちの1つを選択する行選択手段と、 前記複数の列のうち1つを選択する列選択手段と、 外部とのデータ授受を担う第1および第2のデータ線
    と、 前記複数の列に対応して設けられ、各々が、第1および
    第2のビット線を含む、複数のビット線対と、 前記行選択手段によって選択された行の各メモリセルの
    記憶データに応じて、対応する前記第1および第2のビ
    ット線を互いに相補な電位に強制する手段と、 前記強制手段による強制終了後に、列選択手段により選
    択された列に対応する第1および第2のビット線をそれ
    ぞれ前記第1および第2のデータ線に一定期間電気的に
    接続する接続手段と、 前記接続手段によって前記対応する第1および第2のビ
    ット線がそれぞれ前記第1および第2のデータ線に電気
    的に接続されるまで、前記第1のデータ線と前記第2の
    データ線とを等電位にするイコライズ手段と、 前記接続手段によって前記対応する第1および第2のビ
    ット線がそれぞれ前記第1および第2のデータ線に電気
    的に接続されている期間、前記第1のデータ線の電位と
    前記第2のデータ線の電位との差を所定の値以内に制御
    する制御手段と、 前記接続手段によって前記対応する第1および第2のビ
    ット線がそれぞれ前記第1および第2のデータ線に電気
    的に接続されてから前記一定期間経過後に、前記第1の
    データ線と前記第2のデータ線との間の電位差を増幅し
    て、前記選択されたメモリセルの記憶データに応じたレ
    ベルの電圧を出力する増幅手段とを備えた、半導体記憶
    装置。
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