JPS5939836B2 - 記憶集積回路 - Google Patents

記憶集積回路

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JPS5939836B2
JPS5939836B2 JP51129909A JP12990976A JPS5939836B2 JP S5939836 B2 JPS5939836 B2 JP S5939836B2 JP 51129909 A JP51129909 A JP 51129909A JP 12990976 A JP12990976 A JP 12990976A JP S5939836 B2 JPS5939836 B2 JP S5939836B2
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JP
Japan
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transistor
sense
circuit
digit
memory cell
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JP51129909A
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JPS5354430A (en
Inventor
俊男 和田
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NEC Corp
Original Assignee
Nippon Electric Co Ltd
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Publication date
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    • GPHYSICS
    • G11INFORMATION STORAGE
    • G11CSTATIC STORES
    • G11C11/00Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor
    • G11C11/21Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor using electric elements
    • G11C11/34Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor using electric elements using semiconductor devices
    • G11C11/40Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor using electric elements using semiconductor devices using transistors
    • G11C11/401Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor using electric elements using semiconductor devices using transistors forming cells needing refreshing or charge regeneration, i.e. dynamic cells
    • G11C11/4063Auxiliary circuits, e.g. for addressing, decoding, driving, writing, sensing or timing
    • G11C11/407Auxiliary circuits, e.g. for addressing, decoding, driving, writing, sensing or timing for memory cells of the field-effect type
    • G11C11/409Read-write [R-W] circuits 
    • G11C11/4091Sense or sense/refresh amplifiers, or associated sense circuitry, e.g. for coupled bit-line precharging, equalising or isolating

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、ICメモリもしくはMOSメモリと呼称す
る絶縁ゲート型電界効果トランジスタを用いた記憶集積
回路に関するものである。
絶縁ゲート型電界効果トランジスタを用いた集積回路は
高密度化が容易であるため大規模集積回路に発展されて
いる。
とくに大容量の記憶集積回路は、共通の半導体基体に大
容量のメモリセルを有し、高性能・高信頼の半導体デバ
イスを実現する。このための好ましいメモリセルは、1
トランジスタ型ランダム・アクセス・メモリ(ITR一
RAM)と呼ばれるMOSメモリに含まれるようにワー
ド線とディジット線が交叉するマトリクス交点にスイッ
チング用のトランジスタと情報蓄積用の容量素子を配置
したものである。このITR−RAMは大容量化に伴な
う容量素子の容量値の増大を防ぐために、高感度のセン
ス回路をディジット線に付加する必要が生じる。従来の
好ましい回路技術はセンス回路とディジット線とを飽和
状態で動作するトランジスタを設けるものである。又、
この回路技術は1975年の「アイ・エス・エス・シー
・シー テクニカル ダイジエストペーパーズ(’7
5ISSCCTechnicalDigestPape
rs)」にへラー(L、G、Heller)等が記示す
るように、ディジット線の信号振巾より大きなセンス節
点への信号でセンス動作が開始されるoしかし乍ら、こ
の従来の回路技術はセンス動作開始前のディジット線へ
のプリチヤージ状態がセンス回路の動作開始時の条件を
支配し、このプリチヤージ動作が飽和状態のトランジス
タを通して行なわれるためセンス回路両側のディジット
線のブリチヤージ終了時に得られる平衡プリチヤージに
達する時間巾が長く、情報の読出動作を次々に行う際の
サイクル時間が長く、且つサイクル時間を短縮すると確
実な情報読出動作のためのセンス節点振巾が得られなく
なる欠点がある。
この発明の目的は、読出動作の安定性と短いサイクル時
間を得る高感度の回路構成の記憶集積回路を提供するこ
とにある。
この発明によれば、複数のワード線と複数のディジット
線とが交叉する行列マトリクスの交点にトランジスタと
容量素子とを有するメモリセルをそれぞれ設け、メモリ
セルから第1のデイジツト線に生ずる信号を飽和状態で
動作するトランジスタを通してセンス回路の一方のセン
ス節点に伝達し、且つ該センス回路の他方のセンス節点
に他の飽和状態で動作するトランジスタを通して第2の
デイジツト線を結合する記憶回路を含む集積回路におい
て、センス動作開始前に前記第1および第2のデイジツ
ト線を実質的に等電位とする結合用トランジスタを設け
たことを特徴とする記憶集積回路が得られる。
こ\で得られる記憶集積回路は、いわゆる1TR−RA
Mもしくは、第1および第2のデジツト線を一対のデイ
ジット線とし、単語線と交叉する部分に第1および第2
のデイジツト線とにそれぞれスイツチング用トランジス
タと容量素子とを設ける、2TR−2C−RAMに適用
される。この発明の記憶集積回路は、結合用トランジス
タによりプリチヤージ時に第1および第2のデイジツト
線を強制的に平衡せしめるため、プリチヤージ終了前に
平衡状態が得られ、読出動作を開始することができる。
従つて、読出開始のアクセス時間の短縮とサイクル時間
の短縮が得られ、記憶装置としての高速化が実現し、加
えて後述するように従来回路にみられるような別アドレ
スの読出しで起す感度の低下に伴う動作の不安定性を起
すことがない〇次にこの発明の実施例につき図を用いて
説明する。
第1図はこの発明の一実施例の回路図である。
この実施例は、複数のワード線(φぃ・・・・・・)と
複数のデイジツト線(D,D,・・・・・・)とが形成
する行列マトリクスの各交点にトランジスタと容量素子
とから成るメモリセルを有する。簡略化のため、この図
には一本のアドレス信号線11と一本のダミーアドレス
信号線12とセンス回路の両側に伸びるデイジツト線D
,Dのみを示す。ダミーアドレス線11は一方のデイジ
ツト線Dに結合するメモリセルの情報読出時にダミーア
ドレス信号φ,で駆動され、メモリセルと相似構成のダ
ミーセルの情報を他方のデイジツト線Dに伝達する。即
ちメモリセルのトランジスタQ1はドレイン・ソースの
一方が一方のデイジツト線Dに接続し、他方は容量素子
Cの一端に結合し、ゲート電極はアドレス信号φ で駆
動される。又、ダミーセルのトランWジスタQ2はドレ
イン・ソースの一方が他方のデイジツト線Dに接続し、
他方が容量素子C2O)一端に結合し、ゲート電極はダ
ミーアドレス信号φ4で駆動される。
又、各デイジツト線D,Dとセンス回路との間にはトラ
ンジスタQ3,Q4がそれぞれ設けられ、デイジツト線
D,Dとセンス回路のセンス節点A,Bに各トランジス
タQ3,Q4のドレイン・ソースと呼ぶ出力領域がそれ
ぞれ結合する。トランジスタQ3,Q4は、ゲート電極
に印加される,駆動電王VRがセンス節点A,Bの最高
電位と同等もしくはそれ以下であるため、飽和状態(五
極管領域)の動作を得る。センス回路はプリチヤージ用
トランジスタQ5,Q6とセンス用トランジスタQ7,
Q8と電流流出用トランジスタQ9とから成る。プリチ
ヤージ用トランジスタQ5Q6は、ドレインが電源の高
電位線V。に接続し、ソースがセンス節点A,Bにそれ
ぞれ接続し、ゲート電極がプリチヤージ信号φLで駆動
される。センス用トランジスタQ7,Q8はドレインが
センス節点A,Bにそれぞれ接続し、ソースが共通に節
点Kに接続し、ゲートは互いに他のドレインに接続する
。又、電流流出用トランジスタQ9はドレインとソース
がそれぞれ節点Kと電源の低電位線GNDに接続し、ゲ
ート電極がセンス信号φ8で1駆動される。更にセンス
回路の両側に伸びるデイジツト線D,Dには結合用トラ
ンジスタQ,Oの出力領域が接続し、このトランジスタ
のゲート電極への結合信号φcの1駆動でプリチヤージ
時に両デイジツト線が強制的に同電位となる。第2図は
従来の1TR−RAMの動作波形図を示す。
この回路は出力領域をそれぞれセンス節点A,Bに接続
したものである。予備読出動作で後続アドレスの逆情報
を読出したのち、t=0からt二φL,φc(0FF)
までのプリチヤージ期間にセンス節点A,Bは約6Vま
で上昇し、デイジツト線D,Dは約3Vまでプリチヤー
ジされる。こ\での電王条件は電源電圧が8V1駆動電
王が5.5Vであり、トランジスタは全てゲート閾値が
1V0)Nチヤンネル絶縁ゲート型トランジスタである
。プリチヤージの終了時〔t二φL,φc(0ff)〕
で負荷容量の大きなデイジツト線D,Dのプリチヤージ
レベルは完全平衡に至らないため、結合用トランジスタ
の遮断動作への移行で開放されたセンス節点A,Bは飽
和状態で動作するトランジスタを通してデイジツト線と
電荷を送受し、電位を変化する。別アドレスの逆情報の
読出しの履歴のために一方のセンス節点Aに比してセン
ス節点Bはデイジツト線Dからの電子電荷の流入で急速
に電位を下降する。アドレス信号の駆動開始〔t=輛,
φ,(0N)〕でデイジツト線D,Dにメモリセルとダ
ミーセルの容量素子の順情報の蓄積電荷がデイジツト線
の電位を変化すると、センス節点Aはセンス節点Bより
低電位となり、センス開始時〔t=φs(0N)〕に差
電圧△Vを生じる。デイジツト線D,Dの負荷容量をそ
れぞれ1.2pF1メモリセルの容量素子およびダミー
セルの容量素子の容量値をそれぞれ0.12pFおよび
0.06pFとするとき、この差電圧は高々0.15V
となる。この差電圧はセンス信号の駆動で増巾され、セ
ンス終了時〔t=φC,φL(0N)、t=φW,φ,
,φ8(0FF)〕から再びプリチヤージが開始される
。この従来回路はデイジツト線D,Dへのプリチヤージ
の完全平衡を得るためにはきわめて長時間を要するため
、記憶情報読出しのためのアクセス時間およびサイクル
時間が遅くなる。又、この時間の短縮のためプリチヤー
ジ時間を短縮するとデイジツト線のプリチヤージレベル
が不完全平衡となるため差電圧が小となり情報検出動作
が不安定・不確実になる。第3図は第1図のこの発明の
集積回路の信号波形図である。
プリチヤージ信号φ1はプリチヤージ期間に約7Vの高
電位にあり、アドレス信号φッおよびダミーアドレス信
号φ,が高電位になる前に低電位となる。結合信号φc
はアドレス信号の逆信号であり、アドレス信号φW1ダ
ミーアドレス信号が低電位のときに高電位となつてセン
ス回路の両側のデイジツト線を強制的に平衡状態とする
。又、センス信号φ8はアドレス信号より10〜30ナ
ノ秒遅れて高電位となり、アドレス信号が低電位となつ
た直後に低電位となる。第4図は第1図および第3図に
示したこの発明の実施例の動作波形図である。プリチヤ
ージ開始(t=0)の直後に結合信号の倒来でデイジツ
ト線D,Dは同電位でプリチヤージされ、これに伴つて
センス節点A,Bも同電位でプリチヤージされる。即ち
プリチヤージ期間に既に平衡状態でのプリチヤージ動作
が行なわれ、別アドレスの読出動作による逆情報の影響
は結合信号の駆動で除去される。プリチヤージ終了〔t
=φL,φc(0FF)〕でセンス節点A,Bの電位は
デイジツト線D,Dからの電子電荷の流入で同一電位で
下降し、アドレス信号、ダミーアドレス信号の駆動時〔
t=φW,φ,(0N)〕 からメモリセルおよびダミ
ーセルの影響を受けて差電王ΔVを得るようになる。前
述の従来回路と同一条件でこの実施例は0.4V以上の
差電圧を生じる。センス信号の駆動〔t=Q8(0N)
〕で高電位のセンス節点Bは、このセンス節点例のデイ
ジツト線Dの電位となり、低電位のセンス節点Aはこの
センス節点側のデイジツト線Dと共に電源の低電位(=
0V)まで下降し、この低電位が情報信号として読み出
されているアドレスのメモリセルに書き込まれ、リフレ
ツシユ動作が行なわれる。又、再びプリチヤージが開始
される前に高電位・低電位が明確に分散されたデイジツ
ト線D,Dlもしくはその一方に、又はセンス節点A,
Bもしくはその一方に接続する読出回路(図示しない)
からメモリセルの情報読出がユ行なわれ、この後再びプ
リチヤージが開始される。1TR−RAMではプリチヤ
ージ期間にダミーセルの容量素子への電荷量が制御され
、この電荷量はワード信号駆動時にメモリセルの情報6
1゛および゛0”の中間にセンス節点Bの変化が起るよ
うに制御される。
即ち、上述の説明では第1図のメモリセルの容量素子C
1のトランジスタ側の節点が0Vであるような情報゛0
゛の読出動作を示したが、情報゛1゛の読出動作ではこ
のセンス節点A′の特性を示す。又、最近試みられてい
る2TR−RAMでは第1図のダミーアドレス線とアド
レス線とが同一アドレス線であり、メモリセルとダミー
セルとを全く同一のトランジスタと容量素子とで構成さ
れるため、メモリセル内には常に情報″1゜゜″0゛も
しくばO゛,゛1゛が蓄積される。
この2TR−RAMへのこの発明の実施は同一差電圧を
得るメモリセルの容量素子の容量値が1/2以下に減少
し、ダミーセルのプリチヤージ時の電荷制御が不要とな
るためきわめて動作の安全性と確実性が得られる。1T
R−RAM,2TR−RAMのいずれにおいても発明は
従来回路に比してセンス回路両側に伸びるデイジツト線
の平衡が得られるためセンス開始時のセンス節点の差電
圧が大きく、プリチヤ−ジ時間の短縮においても確実な
情報読出が行なわれる。
この発明によれば従来回路例によるアクセス時間とサイ
クル時間の100nSと170nSはそれぞれ50nS
と120nSにまで短縮され、メモリセルの容量値を1
/4にまで減少しても読出可能である。上にこの発明の
実施例につき説明したが、この発明は必要に応じて追加
、変更が容易である。
即ち結合用トランジスタはセンス回路の両側に伸びる一
対のデイジツト線をプリチヤージ時に導電せしめるもの
で、この発明に必須な構成要素であるが、このほか同一
の結合信号でゲート電極が駆動される他のトランジスタ
を付加し、そのドレイン・ソースをそれぞれ2点のセン
ス節点に接続することもできる。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の一実施例の回路図、第2図は従来回
路の動作波形図、第3図は、第1図の実施例の駆動信号
波形図、第4図は第1図の実施例の動作波形図である。 図中、11はアドレス線、12はダミーアドレス線、D
,Dはセンス回路の両側に伸びるデイジツト線、Q1は
メモリーセルのトランジスタ、C1はメモリセルの容量
素子、Q2はダミーセルのトランジスタ、C2はダミー
セルの容量素子、Q3,QQ4はデイジツト線D,Dと
センス回路をそれぞれ結合するトランジスタ、QlOは
デイジツト線D,Dを結合するトランジスタである。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 複数のワード線と複数のディジット線とが交叉する
    行列マトリクスの交点にトランジスタと容量素子とを有
    するメモリセルをそれぞれ設け、メモリセルから第1の
    ディジット線に生ずる信号を飽和状態で動作する第1の
    トランジスタを通してセンス回路の一方のセンス接点に
    伝達し、且つ該センス回路の他方のセンス節点に飽和状
    態で動作する第2のトランジスタを通して第2のディジ
    ット線を結合する記憶回路を含む集積回路において、セ
    ンス動作開始前に前記第1および第2のディジット線を
    等電位とする結合用トランジスタを前記第1のディジッ
    ト線と前記第1のトランジスタとの接続点および前記第
    2のディジット線と前記第2のトランジスタとの接続点
    間に設けたことを特徴とする記憶集積回路。
JP51129909A 1976-10-27 1976-10-27 記憶集積回路 Expired JPS5939836B2 (ja)

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3101520A1 (de) * 1981-01-19 1982-08-26 Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München Monolithisch integrierter halbleiterspeicher
JP2605759B2 (ja) * 1987-11-26 1997-04-30 日本電気株式会社 Mos型ダイナミックram
US5303196A (en) * 1992-05-22 1994-04-12 International Business Machines Corporation Open bit line memory devices and operational method

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