JPH0991959A - Dynamic semiconductor memory - Google Patents

Dynamic semiconductor memory

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JPH0991959A
JPH0991959A JP7239599A JP23959995A JPH0991959A JP H0991959 A JPH0991959 A JP H0991959A JP 7239599 A JP7239599 A JP 7239599A JP 23959995 A JP23959995 A JP 23959995A JP H0991959 A JPH0991959 A JP H0991959A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
vpr
potential
memory cell
data
precharge level
Prior art date
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Pending
Application number
JP7239599A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Atsushi Hatakeyama
淳 畠山
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Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To realize a DRAM in which power consumption can be reduced while retaining a data through a simple structure by varying the precharge level thereby lengthening the refresh interval. SOLUTION: The DRAM comprises a memory cell including a plurality of word lines WL1, WL2,... and plurality of bit lines BL1, BL2,..., a VPR applying means (VPR generation circuit 16, a gate circuit 17) for bringing the potential of the plurality of bit lines BL1, BL2,... to a precharge level (VPR) prior to activation of the word lines, and a sense amplifier 13. In such a DRAM, the VPR applying means (VPR generation circuit 16, a gate circuit 17) lowers the precharge level gradually under data retaining state depending on the lowering of data retaining voltage thus retarding the lowering rate of voltage difference.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、ダイナミック型半
導体記憶装置(以下、DRAMと称する。)に関し、特
に、データ保持状態にいて、リフレッシュサイクルを長
くすることにより、消費電力を低減化したDRAMに関
する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a dynamic semiconductor memory device (hereinafter referred to as "DRAM"), and more particularly to a DRAM in which power consumption is reduced by lengthening a refresh cycle in a data holding state. .

【0002】[0002]

【従来の技術】DRAMは半導体記憶装置として広く使
用されており、一層の消費電力の低減が求められてい
る。以下、MOSダイナミックRAM(MOSDRA
M)を例として説明する。DRAMは、複数のワード線
と複数のビット線を垂直に配列し、交点に対応してメモ
リセルを配置した構成を有する。各メモリセルは、1個
のMOSトランジスタと容量素子(コンデンサ)からな
り、MOSトランジスタの被制御電極の一方(ドレイン
電極)は対応するビット線に接続され、もう一方の被制
御電極(ソース電極)は容量素子に接続され、容量素子
の他端は接地される。MOSトランジスタの制御電極
(ゲート電極)は、対応するワード線に接続される。D
RAMでは、メモリセルの容量素子が保持する電位レベ
ルに対応させてデータを記憶する。
2. Description of the Related Art DRAMs are widely used as semiconductor memory devices, and further reduction of power consumption is required. Hereinafter, MOS dynamic RAM (MOSDRA
M) will be described as an example. The DRAM has a configuration in which a plurality of word lines and a plurality of bit lines are vertically arranged and memory cells are arranged at intersections. Each memory cell is composed of one MOS transistor and a capacitive element (capacitor), one of the controlled electrodes (drain electrode) of the MOS transistor is connected to the corresponding bit line, and the other controlled electrode (source electrode). Is connected to the capacitive element, and the other end of the capacitive element is grounded. The control electrode (gate electrode) of the MOS transistor is connected to the corresponding word line. D
In the RAM, data is stored in correspondence with the potential level held by the capacitive element of the memory cell.

【0003】メモリセルへのアクセスは、アクセスする
メモリセルのMOSトランジスタが接続されるワード線
にパルスを印加してMOSトランジスタを導通させて、
容量素子をビット線に接続する。これと並行して、読み
出し時には、アクセスするビット線に接続されるセンス
アンプの出力が外部に出力されるように制御し、書き込
み時には、アクセスするビット線に接続されるライトア
ンプを制御してビット線を書き込みデータに対応したレ
ベルにする。ワード線へのパルスの印加が終了するとM
OSトランジスタは非導通状態になり、その時点の電位
レベルが容量素子に保持される。
To access a memory cell, a pulse is applied to the word line to which the MOS transistor of the memory cell to be accessed is connected to make the MOS transistor conductive,
Connect the capacitive element to the bit line. In parallel with this, at the time of reading, the output of the sense amplifier connected to the bit line to be accessed is controlled to be output to the outside, and at the time of writing, the write amplifier connected to the bit line to be accessed is controlled to control the bit. Bring the line to the level corresponding to the write data. When the application of the pulse to the word line is completed, M
The OS transistor is turned off, and the potential level at that time is held in the capacitor.

【0004】書き込み時には、アクセスした状態で、ラ
イトアンプを介して書き込みデータに応じて「高
(H)」又は「低(L)」の電位をビット線に印加す
る。以下、この電位を書き込み電位「H」又は「L」と
呼ぶこととする。これにより、各メモリセルの容量素子
は、書き込みデータに対応した電位を保持する。読み出
し時には、アクセスするメモリセルの容量素子に保持さ
れた電位をビット線に読み出す。センスアンプでこの時
のビット線の電位を所定の値と比較し、その比較結果に
応じて所定のレベルまで変化させる。センスアンプは、
単に基準電位と比較する構成と、ダミーセルから読み出
した電位と比較する構成と、2本のビット線を組にして
その間の電位を比較する構成等がある。ここでは、2本
のビット線を組にしてその間の電位を比較する構成を対
象とする。
At the time of writing, in the accessed state, the potential of "high (H)" or "low (L)" is applied to the bit line through the write amplifier according to the write data. Hereinafter, this potential will be referred to as a write potential “H” or “L”. As a result, the capacitive element of each memory cell holds the potential corresponding to the write data. At the time of reading, the potential held in the capacitor of the memory cell to be accessed is read to the bit line. The sense amplifier compares the potential of the bit line at this time with a predetermined value and changes it to a predetermined level according to the comparison result. The sense amplifier is
There are a configuration in which it is simply compared with the reference potential, a configuration in which it is compared with the potential read from the dummy cell, and a configuration in which two bit lines are paired and the potential between them is compared. Here, a configuration in which two bit lines are paired and the potentials between them are compared is targeted.

【0005】センスアンプは、差動増幅器からなってお
り、2本のビット線に接続される。読み出し時には、ま
ず2本のビット線を一旦プリチャージレベル(VPR)
と呼ばれる書き込みレベル「H」と「L」のほぼ中間の
レベルにする。その後、アクセスするワード線にパルス
を与えアクセスするメモリセルのMOSトランジスタが
導通すると容量素子に保持された電位に応じてビット線
が変化する。すなわち、アクセスするメモリセルが
「H」のレベルを保持していれば、ビット線の電位はプ
リチャージレベルより高くなり、「L」のレベルを保持
していれば、ビット線の電位はプリチャージレベルより
低くなる。この時、もう一方のビット線には導通するM
OSトランジスタは接続されていないため、プリチャー
ジレベルのままであり、センスアンプがその差を書き込
みレベル「H」と「L」まで増幅する。この増幅結果は
入出力回路に送られる。
The sense amplifier comprises a differential amplifier and is connected to two bit lines. When reading, first set the two bit lines to the precharge level (VPR)
The write level is called "H" and "L". After that, when a pulse is applied to the word line to be accessed and the MOS transistor of the memory cell to be accessed becomes conductive, the bit line changes in accordance with the potential held in the capacitor. That is, if the memory cell to be accessed holds the “H” level, the potential of the bit line becomes higher than the precharge level, and if it holds the “L” level, the potential of the bit line is precharged. It becomes lower than the level. At this time, M which is conductive to the other bit line
Since the OS transistor is not connected, it remains at the precharge level, and the sense amplifier amplifies the difference to the write levels “H” and “L”. The result of this amplification is sent to the input / output circuit.

【0006】上記のように、1本のワード線には多数の
メモリセルが接続されており、アクセスされないビット
線に接続されるメモリセルのMOSトランジスタも導通
状態になり、容量素子に保持された電位に応じてビット
線の電位が変化する。このビット線の電位差は、上記と
同様に各ビット線に接続されるセンスアンプによって増
幅されるが、入出力回路には送られない。この増幅によ
り、各ビット線の電位は、保持されていたデータに対応
する書き込みレベルになり、各容量素子には再び対応す
る書き込みレベルの電位が保持される。
As described above, a large number of memory cells are connected to one word line, and the MOS transistor of the memory cell connected to the bit line which is not accessed is also turned on and held in the capacitive element. The potential of the bit line changes according to the potential. The potential difference between the bit lines is amplified by the sense amplifier connected to each bit line as described above, but is not sent to the input / output circuit. By this amplification, the potential of each bit line becomes the write level corresponding to the held data, and the potential of the corresponding write level is held again in each capacitive element.

【0007】図5は、従来のDRAMにおけるプリチャ
ージレベル(VPR)発生回路の構成を示す図である。
従来のDRAMにおいては、VPRは一定であり、図5
に示すような電源電圧VCCを抵抗分割する回路で発生
されていた。DRAMでは、メモリセルの容量素子に記
憶された電位に対応させてデータを記憶しているが、容
量素子に記憶された電位は時間の経過と共に徐々に低下
する。これはMOSトランジスタと容量素子の接続点か
ら、MOSトランジスタのP−N接合を通って電荷が漏
れ出るためである。容量素子に記憶された電位がそのま
ま下がり続け、ある程度以上低下するとデータが消失し
てしまう。すなわち、「H」データが「L」データに変
化し、判別できなくなる。
FIG. 5 is a diagram showing a structure of a precharge level (VPR) generation circuit in a conventional DRAM.
In a conventional DRAM, VPR is constant, and as shown in FIG.
It has been generated in a circuit for resistance-dividing the power supply voltage VCC as shown in FIG. Although data is stored in the DRAM in association with the potential stored in the capacitive element of the memory cell, the potential stored in the capacitive element gradually decreases with the passage of time. This is because charges leak from the connection point between the MOS transistor and the capacitive element through the P-N junction of the MOS transistor. The potential stored in the capacitor continues to drop, and if it drops to a certain level or more, the data is lost. That is, "H" data changes to "L" data, and it becomes impossible to discriminate.

【0008】このような問題を防止するため、一定時間
毎にリフレッシュ動作と呼ばれる動作を行う。リフレッ
シュ動作では、ワード線にパルスが印加される。これに
より、ワード線に接続されたメモリセルのMOSトラン
ジスタが導通状態になり、容量素子に保持された電位に
応じてビット線の電位が変化する。このビット線の電位
差は、各ビット線に接続されるセンスアンプによって増
幅されて保持されていたデータに対応する書き込みレベ
ルになり、各容量素子には再び対応する書き込みレベル
の電位が保持される。このように、リフレッシュ動作で
はワード線に接続されるメモリセルが同時にリフレッシ
ュされる。また、上記の説明でも明らかなように、書き
込み又は読み出しのためにワード線がアクセスされる
と、そのワード線に接続されるメモリセルはすべてリフ
レッシュされることになる。
In order to prevent such a problem, an operation called a refresh operation is performed at regular intervals. In the refresh operation, a pulse is applied to the word line. As a result, the MOS transistor of the memory cell connected to the word line becomes conductive, and the potential of the bit line changes according to the potential held in the capacitor. The potential difference between the bit lines becomes a write level corresponding to the data that is amplified and held by the sense amplifier connected to each bit line, and each capacitance element holds the potential at the corresponding write level again. Thus, in the refresh operation, the memory cells connected to the word line are refreshed at the same time. Further, as is apparent from the above description, when a word line is accessed for writing or reading, all memory cells connected to the word line will be refreshed.

【0009】図6は、読み出し時にビット線に生じる電
圧差を説明する図であり、(1)は読み出す前の状態
を、(2)は読み出し後の状態を、(3)はビット線に
生じる電圧差を示す。なお、リフレッシュ時も同様の電
圧差を生じるので、ここでは読み出し時を例として説明
する。図6において、C−CELLはメモリセルの容量
素子の容量を、C−BLはビット線全体の容量を、VS
T(H)は「H」レベルの書き込み電位を保持させたメ
モリセルに保持させる電位を、VPRはプリチャージレ
ベルを示す。なお、後で示されるVST(L)は「L」
レベルの書き込み電位を保持させたメモリセルに保持さ
せる電位を示すこととする。ビット線と周囲の回路素子
の間には寄生容量が存在し、C−BLはこの寄生容量に
相当する。図6の(1)に示すように、読み出す前には
MOSトランジスタTRは非導通(オフ)状態であり、
容量素子CにはVST(H)が保持されている。この状
態で、読み出し前には、ビット線BLにはVPRが印加
されているため、C−BLはVPRを保持することにな
る。図6の(2)に示すように、次にメモリセルに記憶
された電位を読み出す時には、MOSトランジスタTR
は導通(オン)状態になり、容量素子Cはビット線BL
に接続された状態になる。この状態でのビット線の電位
をVPR+ΔVとすると、C−CELLとC−BLは共
にVPR+ΔVを保持していることになる。(1)の状
態と(2)の状態で外部へ及び外部からの電荷の供給は
ないから、(1)の状態と(2)の状態で保持されてい
る電荷の量Qは同じである。従って、図6の(3)に示
す式が成立し、ΔVは図示の式で表される。
FIGS. 6A and 6B are views for explaining the voltage difference generated on the bit line at the time of reading. (1) shows the state before reading, (2) shows the state after reading, and (3) shows on the bit line. Indicates the voltage difference. Since a similar voltage difference is generated at the time of refreshing, the case of reading will be described here as an example. In FIG. 6, C-CELL is the capacitance of the capacitive element of the memory cell, C-BL is the capacitance of the entire bit line, VS
T (H) represents the potential held in the memory cell holding the “H” level write potential, and VPR represents the precharge level. Note that VST (L) shown later is “L”
The potential held in the memory cell holding the level write potential is shown. A parasitic capacitance exists between the bit line and the peripheral circuit element, and C-BL corresponds to this parasitic capacitance. As shown in (1) of FIG. 6, the MOS transistor TR is in a non-conducting (off) state before reading.
VST (H) is held in the capacitor C. In this state, before reading, VPR is applied to the bit line BL, so that C-BL holds VPR. As shown in (2) of FIG. 6, when the potential stored in the memory cell is read next time, the MOS transistor TR
Becomes conductive (ON), and the capacitive element C becomes the bit line BL.
Will be connected to. When the potential of the bit line in this state is VPR + ΔV, both C-CELL and C-BL hold VPR + ΔV. In the state (1) and the state (2), no charge is supplied to and from the outside, so the amount Q of the held charge is the same in the state (1) and the state (2). Therefore, the formula shown in (3) of FIG. 6 is established, and ΔV is represented by the illustrated formula.

【0010】読み出し時に「H」レベルを保持するメモ
リセルをアクセスすることによりビット線に生じる電位
差ΔVを「H」レベルまで増幅できるかどうかはセンス
アンプ回路の能力による。通常のDRAMに搭載される
センスアンプ回路は、製作時のばらつきやレイアウトバ
ランス等にもよるが、通常数十mV以上の電圧差ΔVが
ないと読み出しを行うことが難しい。この読み出しに必
要な最低限の電圧差をV0とすると、リフレッシュ動作
は、電圧差ΔVがこのV0以下に低下する前に行う必要
がある。
Whether or not the potential difference ΔV generated on the bit line can be amplified to the “H” level by accessing the memory cell holding the “H” level at the read time depends on the capability of the sense amplifier circuit. The sense amplifier circuit mounted on a normal DRAM is usually difficult to read unless there is a voltage difference ΔV of several tens of mV or more, although it depends on variations in manufacturing and layout balance. Assuming that the minimum voltage difference required for this reading is V0, the refresh operation must be performed before the voltage difference ΔV drops below V0.

【0011】図6の(3)に示すように、ΔVはVST
(H)とVPRの差に比例する。従って、VST(H)
とVPRの差がaV0になる前に、リフレッシュ動作を
行う必要がある。 図7は、DRAMにおいて、「H」
レベルの電位を保持したメモリセルの電位変化を示す図
である。書き込みレベル「H」の電位が印加されたメモ
リセルの保持電位は時間の経過と共に低下し、リフレッ
シュ動作毎に書き込みレベル「H」に回復する。従来の
DRAMにおいては、VST(H)が低下してVST
(H)とVPRの差がaV0になる前にリフレッシュ動
作が行われるように、リフレッシュサイクルを定めてい
た。
As shown in (3) of FIG. 6, ΔV is VST
It is proportional to the difference between (H) and VPR. Therefore, VST (H)
It is necessary to perform the refresh operation before the difference between VPR and VPR becomes aV0. FIG. 7 shows "H" in the DRAM.
It is a figure which shows the electric potential change of the memory cell which hold | maintained the electric potential of a level. The holding potential of the memory cell to which the potential of the write level “H” is applied decreases with the passage of time, and is restored to the write level “H” every refresh operation. In a conventional DRAM, VST (H) decreases and VST (H) decreases.
The refresh cycle is set so that the refresh operation is performed before the difference between (H) and VPR becomes aV0.

【0012】[0012]

【発明が解決しようとする課題】DRAMが実際に使用
される機器においては、DRAMに対して長時間読み出
し又は書き込みが行われず、単にそれまでのデータを保
持するデータ保持状態と呼ばれる状態の割合が大きい。
そのため、機器の消費電力を低減するには、データ保持
状態の消費電力を低減することが重要である。データ保
持状態においては、リフレッシュ動作のみが行われ、電
力が消費されるのは主としてリフレッシュ動作である。
そのため、データ保持状態の消費電力を低減する1つの
方法は、リフレッシュ動作の間隔を長くして、所定時間
内のリフレッシュ動作の回数を低減し、データ保持状態
での平均消費電力を低減することである。
In a device in which a DRAM is actually used, reading or writing is not performed on the DRAM for a long time, and the ratio of a state called a data holding state in which data up to that point is simply held is large.
Therefore, in order to reduce the power consumption of the device, it is important to reduce the power consumption in the data holding state. In the data holding state, only the refresh operation is performed, and power is mainly consumed in the refresh operation.
Therefore, one method of reducing the power consumption in the data holding state is to lengthen the refresh operation interval, reduce the number of refresh operations within a predetermined time, and reduce the average power consumption in the data holding state. is there.

【0013】リフレッシュ動作の間隔を長くするには、
容量素子からの漏れ電流を低減し、メモリセルの「H」
レベルの保持電位の低下速度をゆっくりさせることが考
えられるが、これにはメモリセル構造を大きく改良する
ことが必要であり容易でない。本発明は、ΔVがVST
(H)とVPRの差に比例することに着目し、VPRを
VSTの低下に応じて低下させることにより、ΔVの低
下速度を遅くしてリフレッシュサイクルの長くするもの
である。
To increase the interval between refresh operations,
The leakage current from the capacitive element is reduced, and the "H" level of the memory cell is reduced.
It is conceivable to slow down the rate of reduction of the level holding potential, but this requires a major improvement in the memory cell structure and is not easy. In the present invention, ΔV is VST
Paying attention to the fact that it is proportional to the difference between (H) and VPR, the VPR is decreased in accordance with the decrease in VST, so that the decrease rate of ΔV is slowed and the refresh cycle is lengthened.

【0014】[0014]

【課題を解決するための手段】本発明のダイナミック型
半導体記憶装置は、平行に配列された複数のワード線
と、複数のワード線に垂直に配列された複数のビット線
と、複数のワード線と複数のビット線の交点に対応して
配置され、トランジスタと容量素子とで構成され、トラ
ンジスタは対応するビット線と容量素子との間に接続さ
れ、トランジスタの制御電極は対応するワード線に接続
されているメモリセルと、データの読み出し時及びリフ
レッシュ時に、アクセスするメモリセルが接続されるワ
ード線を活性化する前に、複数のビット線の電位をプリ
チャージレベルにするVPR印加手段と、データの読み
出し時及びリフレッシュ時に、アクセスされたメモリセ
ルに記憶されたデータに応じて変化するメモリセルが接
続されるビット線の電位を、接続されるメモリセルが活
性化されないビット線の電位と比較して比較結果に応じ
て増幅するセンスアンプとを備えるダイナミック型半導
体記憶装置において、VPR印加手段は、書き込み又は
読み出しが行われないデータ保持状態において、プリチ
ャージレベルを徐々に低下させることを特徴とする。
A dynamic semiconductor memory device of the present invention includes a plurality of word lines arranged in parallel, a plurality of bit lines arranged vertically to the plurality of word lines, and a plurality of word lines. Are arranged corresponding to the intersections of the bit lines and a plurality of bit lines, and are composed of a transistor and a capacitive element, the transistor is connected between the corresponding bit line and the capacitive element, and the control electrode of the transistor is connected to the corresponding word line. A memory cell being selected, VPR applying means for setting the potentials of a plurality of bit lines to a precharge level before activating a word line to which the memory cell to be accessed at the time of reading and refreshing data, Of the bit line connected to the memory cell that changes according to the data stored in the accessed memory cell at the time of reading and refreshing In a dynamic semiconductor memory device including a sense amplifier that compares a position with a potential of a bit line in which a connected memory cell is not activated and amplifies according to a comparison result, the VPR applying unit performs writing or reading. It is characterized in that the precharge level is gradually lowered in the absence of data retention.

【0015】VPR印加手段は、プリチャージレベル
を、論理データの高電位側の電位が書き込まれたメモリ
セルの容量素子の電位の低下と同じ率で変化させること
が望ましい。VPR印加手段は、メモリセルに類似した
構成と放電特性を有するダミーセルと、このダミーセル
の出力電位を略1/2に分圧する分圧回路とを備え、メ
モリセルへのリフレッシュ動作毎に、ダミーセルに、論
理データの一方に相当する電位を書き込むようにするこ
とで実現される。
It is desirable that the VPR applying means changes the precharge level at the same rate as the decrease of the potential of the capacitive element of the memory cell in which the high potential side of the logic data is written. The VPR applying means includes a dummy cell having a configuration and discharge characteristics similar to those of the memory cell, and a voltage divider circuit that divides the output potential of the dummy cell into about 1/2, and the dummy cell is added to the dummy cell every time the memory cell is refreshed. , By writing a potential corresponding to one of the logical data.

【0016】VPR印加手段は、所定の速度で保持電位
が低下する電圧保持手段と、メモリセルへのリフレッシ
ュ動作毎に、電圧保持手段にプリチャージレベルの最大
値を印加する通常VPR発生回路とを備え、電圧保持手
段の出力をプリチャージレベル(VPR)とすることで
も実現できる。図1は、本発明の原理を説明する図であ
る。なお、図1では、メモリセルに保持されたレベルV
ST(L)はもともと低いレベルであるから、VST
(H)に比べてその低下はほとんど無視でき、一定であ
ると見なせるものとして示してある。
The VPR applying means includes a voltage holding means whose holding potential decreases at a predetermined speed, and a normal VPR generating circuit which applies the maximum value of the precharge level to the voltage holding means every refresh operation to the memory cell. It can also be realized by providing the output of the voltage holding means to the precharge level (VPR). FIG. 1 is a diagram for explaining the principle of the present invention. In FIG. 1, the level V held in the memory cell is
Since ST (L) is originally at a low level, VST
The decrease is almost negligible compared to (H) and is shown as being considered to be constant.

【0017】図1に示すように、従来のDRAMにおい
ては、VPRが一定であるため、VST(H)が低下し
てVPR+V0になるまでにリフレッシュ動作が必要で
ある。すなわち、VST(H)−VPRはVST(H)
の低下量だけ低下し、それがV0になった時点でリフレ
ッシュ動作が必要である。これに対して、本発明では、
VPRがVST(H)と同じ率で低下するので、VST
(H)−VPRは従来例の約半分の速度で低下する。従
って、それがV0になるまでの時間は約2倍になり、そ
の分リフレッシュサイクルが長くできる。
As shown in FIG. 1, in the conventional DRAM, since VPR is constant, a refresh operation is required until VST (H) drops to VPR + V0. That is, VST (H) -VPR is VST (H)
The refresh operation is required at the time when it becomes V0. On the other hand, in the present invention,
Since VPR drops at the same rate as VST (H), VST
(H) -VPR decreases at about half the speed of the conventional example. Therefore, the time until it becomes V0 is approximately doubled, and the refresh cycle can be lengthened accordingly.

【0018】ここで、センスアンプがビット線に生じた
電圧差ΔVを正確に増幅するための最低限の電圧V0
は、「L」のレベルを保持したメモリセルから読み出し
を行う場合も必要である。「H」レベルと「L」レベル
のデータをもっとも効率よく安定して読み出すには、V
PRは「H」レベルと「L」レベルのデータを読み出し
た場合のビット線の電位の中間レベルに設定することが
望ましい。そのため、書き込み及び読み出しを行う通常
動作時及び、リフレッシュ動作が行われた直後には、V
PRは「H」と「L」の書き込みレベルがの中間レベル
に設定される。この状態から、VPRはVST(H)の
低下量の半分だけ低下するように変化させれば、VPR
はVST(H)とVST(L)の中間レベルに設定され
る。初期状態において、VPRはVST(H)の半分で
あるから、減少率は同一である。
Here, the minimum voltage V0 for the sense amplifier to accurately amplify the voltage difference ΔV generated on the bit line.
Is also necessary when reading from a memory cell holding the “L” level. To read the data of “H” level and “L” level most efficiently and stably,
It is desirable to set PR to an intermediate level between the potentials of the bit lines when the data of "H" level and "L" level is read. Therefore, during normal operation of writing and reading and immediately after the refresh operation, V
PR is set to an intermediate level between the writing levels of “H” and “L”. From this state, if VPR is changed so as to decrease by half of the amount of decrease in VST (H), VPR
Is set to an intermediate level between VST (H) and VST (L). In the initial state, VPR is half of VST (H), so the reduction rate is the same.

【0019】[0019]

【発明の実施の形態】図2は、本発明の実施例のDRA
Mの全体構成図である。図2において、参照符号WL
1、WL2、WL3、WL4…はワード線であり、BL
1、BL2、BL3、BL4…はビット線である。ワー
ド線とビット線は2本で対になっており、図ではWL1
とWL2、WL3とWL4、BL1とBL2、BL3と
BL4がそれぞれ対になっている。ワード線とビット線
の対の交点に対応してMOSトランジスタTrと容量素
子Cで構成されるメモリセルが接続されている。ここで
は、WL1とBL1、WL2とBL2の交点に対応して
メモリセルが配置さている。各メモリセルのMOSトラ
ンジスタTrと容量素子Cは、対応するビット線とグラ
ンドの間に接続され、MOSトランジスタTrのゲート
電極は対応するワード線に接続されている。各ビット線
対毎にセンスアンプ13−1、13−2、…が設けられ
ている。参照番号11はロウアドレス信号をデコードし
てアクセスするワード線にパルスを印加するロウデコー
ダ、12はコラムアドレス信号をデコードしてコラム選
択信号を出力するコラムデコーダ、14はコラム選択信
号に従ってアクセスするビット線に接続されるセンスア
ンプをデータ入出力回路15に接続する選択ゲート回
路、16はプリチャージレベル電圧(VPR)を発生す
るVPR発生回路、17はVPRをビット線に印加する
ゲート回路である。これらの回路構成の内、VPR発生
回路16を除く部分は従来のものと同じでありここでは
説明を省略する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENT FIG. 2 shows a DRA according to an embodiment of the present invention.
It is the whole M block diagram. In FIG. 2, reference numeral WL
1, WL2, WL3, WL4 ... Are word lines, and BL
1, BL2, BL3, BL4 ... Are bit lines. The word line and the bit line are paired with two lines, and WL1 is shown in the figure.
And WL2, WL3 and WL4, BL1 and BL2, BL3 and BL4, respectively. A memory cell composed of a MOS transistor Tr and a capacitive element C is connected to the intersection of a pair of word line and bit line. Here, memory cells are arranged corresponding to the intersections of WL1 and BL1, and WL2 and BL2. The MOS transistor Tr and the capacitive element C of each memory cell are connected between the corresponding bit line and the ground, and the gate electrode of the MOS transistor Tr is connected to the corresponding word line. Sense amplifiers 13-1, 13-2, ... Are provided for each bit line pair. Reference numeral 11 is a row decoder which decodes a row address signal and applies a pulse to a word line to be accessed, 12 is a column decoder which decodes a column address signal and outputs a column selection signal, and 14 is a bit which is accessed according to the column selection signal. A select gate circuit that connects a sense amplifier connected to the line to the data input / output circuit 15, a VPR generation circuit 16 that generates a precharge level voltage (VPR), and a gate circuit 17 that applies the VPR to the bit line. Of these circuit configurations, the part excluding the VPR generation circuit 16 is the same as the conventional one, and the description thereof is omitted here.

【0020】図3は第1実施例のVPR発生回路16の
回路図を示す図である。図3において、参照番号21は
メモリセルと同様の構造を有するダミーセルであり、2
2はダミーセル21に「H」の書き込み電位を印加する
時に導通されるMOSトランジスタであり、23はダミ
ーセル21に保持された電位に対応する信号を出力する
カレントミラー型増幅回路であり、24はカレントミラ
ー型増幅回路23の出力に応じて抵抗値が変化するPチ
ャンネル型MOSトランジスタであり、25と26はP
チャンネル型MOSトランジスタのソース電極に生じる
電位を抵抗分圧する抵抗である。
FIG. 3 is a circuit diagram of the VPR generation circuit 16 of the first embodiment. In FIG. 3, reference numeral 21 is a dummy cell having a structure similar to that of the memory cell.
Reference numeral 2 is a MOS transistor that is rendered conductive when a “H” write potential is applied to the dummy cell 21, 23 is a current mirror type amplifier circuit that outputs a signal corresponding to the potential held in the dummy cell 21, and 24 is a current Numerals 25 and 26 are P-channel MOS transistors whose resistance value changes according to the output of the mirror type amplifier circuit 23.
It is a resistor that divides the potential generated at the source electrode of the channel type MOS transistor.

【0021】ダミーセル21は、実際のメモリセルと同
様の構造を有し、漏れ電流等も同様になるように設定さ
れている。リフレッシュ動作毎にMOSトランジスタ2
2にパルスが印加され、メモリセルと同様の電位が保持
される。ここでは、電源電圧VCCが印加されるものと
して示してある。従って、ダミーセル21に保持された
電位はメモリセルと同様に変化する。その電位はカレン
トミラー型増幅回路23に入力され、Pチャンネル型M
OSトランジスタのソース電極にダミーセル21に保持
された電位に対応する電位が生じる。これを抵抗25と
26で1/2に分圧してVPRとすれば、VPRはダミ
ーセル21に保持された電位の1/2になる。従って、
図1のVPRのように変化する。
The dummy cell 21 has a structure similar to that of an actual memory cell, and is set so that the leakage current and the like are also the same. MOS transistor 2 for each refresh operation
A pulse is applied to 2 and the same potential as that of the memory cell is held. Here, it is shown that the power supply voltage VCC is applied. Therefore, the potential held in the dummy cell 21 changes like the memory cell. The potential is input to the current mirror type amplifier circuit 23, and the P channel type M
A potential corresponding to the potential held in the dummy cell 21 is generated at the source electrode of the OS transistor. If this is divided into ½ by the resistors 25 and 26 to obtain VPR, VPR becomes ½ of the potential held in the dummy cell 21. Therefore,
It changes like VPR in FIG.

【0022】図4は、第2実施例のVPR発生回路16
の回路図を示す図である。図4において、参照番号31
と32は電源電圧VCCを抵抗分圧する抵抗であり、3
3はトランスファーゲートを構成するMOSトランジス
タであり、34はMOSトランジスタ33のソース電極
とグランドの間に接続された抵抗であり、35はMOS
トランジスタ33のソース電極とグランドの間に接続さ
れた容量素子である。抵抗31と32は電源電圧VCC
を分圧して、1/2VCCの電位を発生する。MOSト
ランジスタ33で構成されるトランスファーゲートを、
リフレッシュ動作が行われた時に導通させる。これによ
り、容量素子35に1/2VCCが保持される。容量素
子35の保持電位がVPRになる。容量素子35の保持
電位は、抵抗34を通して放電されるため、VPRは時
間の経過と共に低下する。VPRの低下具合は抵抗34
の値によって決定され、VPRが図1に示した所望の低
下具合になるように抵抗34の値が設定される。
FIG. 4 shows the VPR generation circuit 16 of the second embodiment.
It is a figure which shows the circuit diagram of. In FIG. 4, reference numeral 31
And 32 are resistors for dividing the power supply voltage VCC by resistance, and
Reference numeral 3 is a MOS transistor forming a transfer gate, 34 is a resistor connected between the source electrode of the MOS transistor 33 and the ground, and 35 is a MOS transistor.
It is a capacitive element connected between the source electrode of the transistor 33 and the ground. Resistors 31 and 32 are power supply voltage VCC
Is divided to generate a potential of 1/2 VCC. The transfer gate composed of the MOS transistor 33 is
Conducts when a refresh operation is performed. As a result, 1/2 VCC is held in the capacitive element 35. The holding potential of the capacitor 35 becomes VPR. Since the holding potential of the capacitive element 35 is discharged through the resistor 34, VPR decreases with the passage of time. Resistance of VPR is 34
The value of the resistor 34 is set so that the VPR becomes the desired degree of decrease shown in FIG.

【0023】[0023]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
メモリルの構造を変えるといったプロセス上の変更を行
うことなしに、プリチャージレベルを変化させるだけの
簡単な変更でリフレッシュ間隔を長くでき、データ保持
状態での消費電力を低減できる。
As described above, according to the present invention,
The refresh interval can be lengthened by a simple change of the precharge level without changing the process such as changing the structure of the memrial, and the power consumption in the data holding state can be reduced.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の原理を説明する図である。FIG. 1 is a diagram illustrating the principle of the present invention.

【図2】本発明の実施例の全体構成を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing an overall configuration of an embodiment of the present invention.

【図3】第1実施例のプリチャージレベル電圧(VP
R)発生回路の図である。
FIG. 3 is a diagram illustrating a precharge level voltage (VP) of the first embodiment.
R) is a diagram of a generation circuit.

【図4】第2実施例のプリチャージレベル電圧(VP
R)発生回路の図である。
FIG. 4 shows a precharge level voltage (VP) of the second embodiment.
R) is a diagram of a generation circuit.

【図5】従来のプリチャージレベル電圧(VPR)発生
回路の図である。
FIG. 5 is a diagram of a conventional precharge level voltage (VPR) generation circuit.

【図6】DRAMにおける読み出し時に発生するビット
線での電圧差を説明する図である。
FIG. 6 is a diagram illustrating a voltage difference on a bit line that occurs during reading in a DRAM.

【図7】従来例における「高(H)」レベルの書き込み
データの変化をVPRを示す図である。
FIG. 7 is a diagram showing VPR showing a change in write data of “high (H)” level in a conventional example.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11…ロウデコーダ 12…コラムデコーダ 13−1、13−2…センスアンプ 14…選択ゲート回路 15…データ入出力回路 16…VPR発生回路 17…ゲート回路 WL1〜WL4…ワード線 BL1〜BL4…ビット線 Tr…メモリセルのトランジスタ C…メモリセルの容量素子 11 ... Row decoder 12 ... Column decoder 13-1, 13-2 ... Sense amplifier 14 ... Selection gate circuit 15 ... Data input / output circuit 16 ... VPR generation circuit 17 ... Gate circuit WL1 to WL4 ... Word lines BL1 to BL4 ... Bit lines Tr ... Transistor of memory cell C ... Capacitive element of memory cell

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 平行に配列された複数のワード線(WL
1、WL2、WL3、WL4、…)と、 該複数のワード線に垂直に配列された複数のビット線
(BL1、BL2、BL3、BL4、…)と、 前記複数のワード線と前記複数のビット線の交点に対応
して配置され、トランジスタ(Tr)と容量素子(C)
とで構成され、前記トランジスタ(Tr)は対応する前
記ビット線(BL)と前記容量素子(C)との間に接続
され、当該トランジスタ(Tr)の制御電極は対応する
ワード線(WL)に接続されているメモリセルと、 データの読み出し時及びリフレッシュ時に、アクセスす
るメモリセルが接続されるワード線を活性化する前に、
前記複数のビット線(BL)の電位をプリチャージレベ
ル(VPR)にするVPR印加手段(16,17)と、 データの読み出し時及びリフレッシュ時に、アクセスさ
れた前記メモリセルに記憶されたデータに応じて変化す
る当該メモリセルが接続されるビット線の電位を、接続
されるメモリセルが活性化されないビット線の電位と比
較して比較結果に応じて増幅するセンスアンプとを備え
るダイナミック型半導体記憶装置において、 前記VPR印加手段(16,17)は、書き込み又は読
み出しが行われないデータ保持状態において、前記プリ
チャージレベル(VPR)を徐々に低下させることを特
徴とするダイナミック型半導体記憶装置。
1. A plurality of word lines (WL) arranged in parallel.
1, WL2, WL3, WL4, ...), and a plurality of bit lines (BL1, BL2, BL3, BL4, ...) arranged vertically to the plurality of word lines, and the plurality of word lines and the plurality of bits. The transistor (Tr) and the capacitor (C) are arranged corresponding to the intersections of the lines.
The transistor (Tr) is connected between the corresponding bit line (BL) and the capacitive element (C), and the control electrode of the transistor (Tr) is connected to the corresponding word line (WL). Before activating the connected memory cell and the word line to which the memory cell to be accessed is connected at the time of reading and refreshing data,
VPR applying means (16, 17) for setting the potentials of the plurality of bit lines (BL) to a precharge level (VPR), and data read and refresh depending on the data stored in the accessed memory cell. Dynamic semiconductor memory device comprising: a sense amplifier that amplifies the potential of a bit line connected to the memory cell that changes due to 2. The dynamic semiconductor memory device according to claim 1, wherein the VPR applying means (16, 17) gradually lowers the precharge level (VPR) in a data holding state where writing or reading is not performed.
【請求項2】 前記VPR印加手段(16,17)は、
前記プリチャージレベル(VPR)を、論理データの高
電位側の電位が書き込まれた前記メモリセルの前記容量
素子(C)の電位の低下と同じ率で変化させる請求項1
に記載のダイナミック型半導体記憶装置。
2. The VPR applying means (16, 17) comprises:
2. The precharge level (VPR) is changed at the same rate as the decrease of the potential of the capacitive element (C) of the memory cell in which the high potential side of the logic data is written.
5. A dynamic semiconductor memory device described in.
【請求項3】 前記VPR印加手段(16,17)は、
前記メモリセルに類似した構成と放電特性を有するダミ
ーセルと、該ダミーセルの出力電位を略1/2に分圧す
る分圧回路とを備え、前記メモリセルへのリフレッシュ
動作毎に、前記ダミーセルに、前記論理データの一方に
相当する電位を書き込むことを特徴とする請求項2に記
載のダイナミック型半導体記憶装置。
3. The VPR applying means (16, 17) comprises:
A dummy cell having a configuration and discharge characteristics similar to that of the memory cell, and a voltage divider circuit that divides the output potential of the dummy cell into about 1/2 are provided, and the dummy cell is provided to the dummy cell each time the refresh operation is performed on the memory cell. 3. The dynamic semiconductor memory device according to claim 2, wherein a potential corresponding to one of logical data is written.
【請求項4】 前記VPR印加手段(16,17)は、
所定の速度で保持電位が低下する電圧保持手段と、 前記メモリセルへのリフレッシュ動作毎に、該電圧保持
手段に前記プリチャージレベル(VPR)の最大値を印
加する通常VPR発生回路とを備え、前記電圧保持手段
の出力を前記プリチャージレベル(VPR)とする請求
項1に記載のダイナミック型半導体記憶装置。
4. The VPR applying means (16, 17) comprises:
A voltage holding unit that lowers the holding potential at a predetermined speed; and a normal VPR generation circuit that applies the maximum value of the precharge level (VPR) to the voltage holding unit every refresh operation on the memory cell, 2. The dynamic semiconductor memory device according to claim 1, wherein the output of the voltage holding means is the precharge level (VPR).
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6466735B1 (en) 1997-09-17 2002-10-15 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Optical disk and reproduction apparatus for producing optical disk
KR100557971B1 (en) * 1998-09-30 2006-05-16 주식회사 하이닉스반도체 Refresh circuit of dynamic random access momory

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Effective date: 20040210