JPH08203271A - 半導体記憶装置 - Google Patents

半導体記憶装置

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JPH08203271A
JPH08203271A JP7013147A JP1314795A JPH08203271A JP H08203271 A JPH08203271 A JP H08203271A JP 7013147 A JP7013147 A JP 7013147A JP 1314795 A JP1314795 A JP 1314795A JP H08203271 A JPH08203271 A JP H08203271A
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JP
Japan
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potential
input point
circuit
sense amplifier
memory device
Prior art date
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Pending
Application number
JP7013147A
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English (en)
Inventor
Kimitake Kuribayashi
公毅 栗林
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NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】半導体記憶装置において、選択線上にオフ状態
のメモリセルしかない行線上で、繰り返し読み出しを行
うときの列線の電位上昇を防止し、読み出しのアクセス
スピード低下を防ぐ。 【構成】センスアンプ回路10の入力点N1 に論理回路
(縦列2段のインバータ3A,3Bからなる肯定回路)
の入力点を接続し、インバータ3Aの論理しきい値をセ
ンスレベル以上に設定する。節点N1 電位がインバータ
3Aの論理しきい値を越えたことを、インバータ3Bの
出力論理の変化で検出する。インバータ3Bの出力によ
り、節点N1 とグランドラインとの間に電流経路を成す
ように設けたnMOSトランジスタQN6を開閉し、列線
の蓄積電荷を節点N1 から第2列線選択トランジスタQ
Y0,…,QY15 を通して放電させ、列線電位をインバー
タ3Aの論理しきい値以下に抑える。

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、メモリセル選択用列線に対し電位の過剰上昇防止
対策を施したセンスアンプ回路を用いる半導体記憶装置
に関する。
【0002】
【従来の技術】半導体記憶装置に従来用いられているセ
ンスアンプ回路の一例の回路図を図2に示す。なお図2
には、センスアンプ回路に加えてメモリセルアレイの一
部分が示されている。同図を参照して、このセンスアン
プ回路1は、3つのnMOSトランジスタQN1,QN2
N3と、2つのpMOSトランジスタQP1,QP2と、2
入力のNORゲート2とで構成されている。NORゲー
ト2の2つの入力点のうちの一方には外部からセンスア
ンプ回路活性化信号BSAが入力されており、トランジ
スタQN3のゲート電極にはセンスアンプ回路出力制御信
号REFが入力されている。トランジスタQN1のソース
電極には一例として16個のnMOSトランジスタ(第
2列線選択トランジスタ)QYS0 〜QYS15が並列接続さ
れており、それぞれの第2列線選択トランジスタのゲー
ト電極に、列線選択トランジスタ活性化信号YS0
…,YS15がそれぞれ入力されている。更に、それぞれ
の第2列線選択トランジスタのソース電極には16個の
nMOSトランジスタ(第1列線選択トランジスタ)Q
Y0〜QY15 が並列に接続されており、それぞれの第1列
線選択トランジスタのゲート電極に列線選択トランジス
タ活性化信号Y0 ,…,Y15がそれぞれ入力されてい
る。そして、各第1列線選択トランジスタのソース電極
に1トランジスタ構成のメモリセルma0及びmb0,…,
a15 及びmb15 がそれぞれ接続されている。このセン
スアンプ回路1では、活性化信号BSAによって制御さ
れるNORゲート2の出力でトランジスタQN1をオン・
オフする。そして、これによりpMOSトランジスタQ
P1,QP2からなるカレントミラー回路を活性化させ、活
性化信号YS0 〜YS15及びY0 〜Y15によって選択さ
れたメモリセル(セルma0,…,mb15 のいずれか)の
データを出力信号OUTとして取り出す。尚、以後の説
明においては、第2列線選択トランジスタQYS0 ,…,
YS15のうちの1つに接続する16本束の列線と、行線
選択信号X1 ,X2 が入力される行線とで指定されるメ
モリセル領域を、便宜上、「列線グループ」と呼ぶこと
とする。
【0003】図2に示す回路の読み出し動作時の等価回
路は、図3に示す回路となる。すなわち、図3の回路図
おいて、nMOSトランジスタQN4はセンスアンプ回路
1に相当し、nMOSトランジスタQN5は、活性化信号
YS0 ,…,YS15をゲート入力とする第2列線選択ト
ランジスタQYS0 〜QYS15のうちの、選択された1つに
相当する。このトランジスタQN5は、ゲート電極ードレ
イン電極間容量Cd と、ゲート電極ーソース電極間容量
s とを持っている。接続節点N1 は、センスアンプ回
路1を構成するトランジスタQN1のソース電極と第2列
線選択トランジスタQYS0 ,…,QYS15のドレイン電極
との接続点に相当し、トランジスタQN1から各第2列線
選択トランジスタQYS0 ,…,QYS15までの配線に寄生
する容量C1 を持っている。更に、接続節点N2 は、各
列線グループ内の16本の列線のそれぞれ1本ずつに相
当し、各列線に寄生する容量C2 を持っている。この容
量C2 の容量値はメモリセルアレイの規模に依存する
が、一般に容量C1 に比べて非常に大きい値をもつ。
【0004】いま図2において、活性化信号YS0
…,YS15及び活性化信号Y0 ,…,Y15のそれぞれ1
つと、行線活性化信号X1 なりX2 なりで1つのメモリ
セルを選択しそのデータを読み出すときは必らず、セン
スアンプ回路1のnMOSトランジスタQN1,QN2がオ
ン状態となって電源を供給している状態にある。これを
図3にたとえると、クロック信号φによりトランジスタ
N5がオン状態にあるときは、トランジスタQN4から節
点N2 に電源が供給されている状態にあることになる。
その意味で、センスアンプ回路1全体を、ゲート電極と
ドレイン電極とを結んだダイオード接続のnMOSトラ
ンジスタQN4で表している。このトランジスタQN4のド
レイン電極には、例えば2.5Vの電源電圧が与えられ
ている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】上述したセンスアンプ
回路を用いた従来の半導体記憶装置では、ある1つの列
線グループに着目して、ある行線上にオフ状態のメモリ
セルしかない場合、その行線上でオフ状態のメモリセル
の読み出しを繰り返すと、列線の電位がその読み出しの
繰り返しに応じて次第に上昇して行くという現象が起
る。その結果、その列線グループ内で、次に、別の行線
上にあるオン状態のメモリセルを読み出すときのアクセ
ススピードが低下してしまうことになる。以下にその説
明を行う。
【0006】先ず、図3に示す等価回路図において、各
容量を実際の8メガビットEPROMに即してそれぞ
れ、Cd =Cs =0.1pF、C1 =0.9pF、C2
=9.9pFとし、クロックφの振幅=5.0Vとす
る。更に、初期状態として、節点N1 の電位V1 =節点
2 の電位V2 =1.0Vとする。図4は、図3に示す
回路の動作タイミング図を示す。図4を参照して、初期
10=V20=1.0Vの状態から、時刻t1 においてク
ロック信号φがロウレベル(=0V)からハイレベル
(=5.0V)に変化するとその直後の各節点の電位V
11T ,V21T はそれぞれ、容量C1 ,Cd の容量比およ
び容量C2 ,Cs の容量比により、
【0007】
【0008】と昇圧される。その後、nMOSトランジ
スタQN5が導通することで両節点の電位が等しくなった
状態で平衡を保つ。その平衡状態での節点電位V11S ,
21Sは、
【0009】
【0010】である。
【0011】次に時刻t2 においてクロック信号φがハ
イレベルからロウレベルに変化すると、その直後の各節
点電位V12T ,V22T はそれぞれ、容量C1 ,Cd の容
量比および容量C2 ,Cs の容量比により、
【0012】
【0013】に変化する。その後、nMOSトランジス
タQN5がオフ状態となり、節点N1 にはnMOSトラン
ジスタQN4によって電荷が供給される。その結果、節点
1 の電位V12S は、V12S =1.0Vとなる。
【0014】更に時刻t3 においてクロック信号φが再
度ロウレベルからハイレベルに変化すると、その直後に
おける各節点の電位V13T ,V23T はそれぞれ、容量C
1 ,Cd の容量比および容量C2 ,Cs の容量比によ
り、
【0015】
【0016】に変化し、その後nMOSトランジスタQ
N5が導通することで両節点の電位が等しくなった状態で
平衡を保つ。その平衡状態での節点電位V13S , V23S
は、
【0017】
【0018】である。
【0019】このように、nMOSトランジスタQN5
オン・オフを繰り返すことにより、節点N2 の電位が次
第に上昇して行くことが分る。これは、容量C2 の値が
他の容量C1 ,Cd ,Cs に比べて非常に大きいこと
と、読み出し対象のメモリセルが常にオフ状態にあっ
て、その大きな容量C2 に蓄積された電荷をオン状態の
メモリセルを通して放電させる工程がないこととによ
る。すなわち、容量C2 の蓄積電荷が放電され尽さない
内に次の充電が行われ、これが繰り返されることによ
り、クロック信号φの繰り返しと共に容量C2 の蓄積電
荷量が増大して行くのである。このことを図2の回路で
考えると、1つの列線グループにおいてある行線上にオ
フ状態のメモリセルしかないとき、その行線上で繰り返
し読み出しを行うと、その列線グループ内の列線の電位
が次第に上昇して行くことになる。その結果、次に別の
行線上のオン状態にあるメモリセルの読み出しを行うと
きに、列線の電位の降下が蓄積された電荷の分だけ遅く
なり、アクセススピードが遅くなってしまう。
【0020】
【課題を解決するための手段】本発明の半導体記憶装置
は、情報を記憶するメモリセルをアレイ状に配列したメ
モリセルアレイと、メモリセルの記憶情報を読み出すた
めのセンスアンプ回路とを含む半導体記憶装置におい
て、前記センスアンプ回路の入力点の電位がセンスレベ
ル以上の所定電位に達したことを検出する入力点電位検
出手段と、前記入力点電位検出手段により制御されて前
記入力点の電位を前記所定電位以下に制御する入力点電
位制御手段とを備えることを特徴とする。
【0021】
【実施例】次に、本発明の好適な実施例について、図面
を参照して説明する。図1は、本発明の一実施例の回路
図である。図1及び図2を参照すると、本実施例は、セ
ンスアンプ回路10がその入力点N1 に入力点電位制御
回路20を備えている点が従来の半導体記憶装置と異な
っている。すなわち、本実施例では、メモリセル用のn
MOSトランジスタma0のドレイン電極が第1列線選択
トランジスタQY0のソース電極に接続しており、そのト
ランジスタQY0のドレイン電極が第2列線選択トランジ
スタQYS0 のソース電極に接続している。トランジスタ
YS0 のドレイン電極は節点N1 (センスアンプ回路1
0の入力点)において2入力NORゲート2の一方の入
力点に接続すると共に、入力点電位制御回路20に接続
している。
【0022】入力点電位制御回路20は、縦列2段のイ
ンバーター3A,3BとnMOSトランジスタQN6とか
らなり、前述した第2列線選択トランジスタQYS0 のド
レイン電極が初段インバータ3Aの入力点に接続してい
る。後段インバータ3Bの出力点は、nMOSトランジ
スタQN6のゲート電極に接続している。トランジスタQ
N6は、ドレイン電極が前述の節点N1 に接続し、ソース
電極がグランドラインに接続している。
【0023】本実施例では従来の半導体記憶装置におけ
るセンスアンプ回路と同様に、NORゲート2のもう一
方の入力点にはセンスアンプ回路活性化信号BSAが入
力されており、活性化信号BSAと節点N1 の信号との
NOR出力が、直列接続の2つのnMOSトランジスタ
N1,QN2それぞれのゲート電極に共通に入力されてい
る。これらトランジスタQN1,QN2の直列接続点N
3 は、カレントミラー回路を構成する2つのpMOSト
ランジスタQP1,QP2それぞれのゲート電極に共通に接
続し、そのカレントミラー回路の出力側トランジスタQ
P2には出力制御信号REFをゲート入力とするnMOS
トランジスタQN3が直列に接続されている。出力信号O
UTは、それら2つのトランジスタQP2,QN3の直列接
続点から出力される。
【0024】本実施例では、先ず、第2列線選択トラン
ジスタQYS0 〜QYS15及び第1列線選択トランジスタQ
Y0〜QY15 の各1つのトランジスタと行線選択信号X1
又はX2 とによって選択されたオフ状態のメモリセルm
a0,…,ma15 ,mb0,…,mb15 の繰り返し読み出し
を行う。その場合、選択されるメモリセルma0,…,m
a15 ,mb0,…,mb15 は同一行線上で且つ同一列線グ
ループにあるものとする。すると列線選択トランジスタ
YS0 ,…,QYS15のうちの選択されたトランジスタに
接続している列線は、徐々に昇圧されて行き、それに伴
って節点N1 の電位も上昇して行く。ここで、NORゲ
ート2の論理しきい値VT2と初段インバータ3Aの論理
しきい値VT3との関係がVT2<VT3となるように、それ
ぞれの論値しきい値を設定しておく。このようにする
と、オフ状態のメモリセルの繰り返し読み出しにより昇
圧された列線の電位および節点N1 の電位がVT3に達す
ると、インバータ3Aが動作しロウレベルの信号を出力
し、次いでインバータ3Bが動作してハイレベルの信号
をトランジスタQN6に入力する。トランジスタQN6はそ
のハイレベルのゲート入力によってオン状態になり、節
点N1 の電位を引き下げると同時に、トランジスタQ
YS0 を通して列線の蓄積電荷を放電させその電位を引き
下る。従って、列線電位がインバータ3Aの論理しきい
値VT3以上にはなることは、ない。すなわち、列線電位
の過剰上昇、換言すれば列線容量への電荷の蓄積を防止
し、アクセススピードの低下を防ぐことができる。
【0025】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
センスアンプ回路の入力点にその入力点の電位を制御す
る入力点電位制御回路を設けることにより、読み出し時
の列線に生じる過剰電位上昇を防止することができ、読
み出しスピードの低下を防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例の回路図である。
【図2】従来の半導体記憶装置の一例の回路図である。
【図3】図2に示す回路中のセンス回路の等価回路図で
ある。
【図4】図3に示す回路の動作タイミング図である。
【符号の説明】
1 センスアンプ回路 2 NORゲート 3A,3B インバータ 10 センスアンプ回路 20 入力点電位制御回路

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 情報を記憶するメモリセルをアレイ状に
    配列したメモリセルアレイと、メモリセルの記憶情報を
    読み出すためのセンスアンプ回路とを含む半導体記憶装
    置において、 前記センスアンプ回路の入力点の電位がセンスレベル以
    上の所定電位に達したことを検出する入力点電位検出手
    段と、前記入力点電位検出手段により制御されて前記入
    力点の電位を前記所定電位以下に制御する入力点電位制
    御手段とを備えることを特徴とする半導体記憶装置。
  2. 【請求項2】 請求項1記載の半導体記憶装置におい
    て、 前記入力点電位検出手段における電位の検出が、前記セ
    ンスレベルとは異る論理しきい値を有する論理回路の出
    力論理の変化に基づくものであり、前記入力点電位制御
    手段における電位の制御が、前記入力点と基準電位点と
    の間に電流経路を成すように設けられて、前記論理回路
    の出力論理に応じて開閉するアナログスイッチの開閉に
    よるものであることを特徴とする半導体記憶装置。
  3. 【請求項3】 請求項2記載の半導体記憶装置におい
    て、 前記論理回路が肯定回路であり、前記アナログスイッチ
    がMOS型電界効果トランジスタであることを特徴とす
    る半導体記憶装置。
  4. 【請求項4】 情報を記憶するメモリセルをアレイ状に
    配列したメモリセルアレイと、メモリセルの記憶情報を
    読み出すためのセンスアンプ回路とを含む半導体記憶装
    置において、 前記センスアンプ回路のセンスレベル以上の論理しきい
    値をもつインバータ回路であって、入力点が前記センス
    アンプ回路の入力点に接続された第1のインバータ回路
    と、 入力点が前記第1のインバータ回路の出力点に接続され
    た第2のインバータ回路と、 前記センスアンプ回路の入力点と基準電位点との間に電
    流経路を成すように設けられたnチャネル型のMOS型
    電界効果トランジスタであって、ゲート電極が前記第2
    のインバータ回路の出力点に接続されたMOS型電界効
    果トランジスタとを備えることを特徴とする半導体記憶
    装置。
JP7013147A 1995-01-30 1995-01-30 半導体記憶装置 Pending JPH08203271A (ja)

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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01140499A (ja) * 1987-11-26 1989-06-01 Nec Corp 半導体メモリのセンス増幅回路
JPH02301100A (ja) * 1989-05-16 1990-12-13 Fujitsu Ltd センスアンプ回路

Patent Citations (2)

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Date Code Title Description
A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 19971028