JPS60164989A - ダイナミツク型ランダムアクセスメモリ - Google Patents

ダイナミツク型ランダムアクセスメモリ

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JPS60164989A
JPS60164989A JP59020982A JP2098284A JPS60164989A JP S60164989 A JPS60164989 A JP S60164989A JP 59020982 A JP59020982 A JP 59020982A JP 2098284 A JP2098284 A JP 2098284A JP S60164989 A JPS60164989 A JP S60164989A
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JP
Japan
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memory cell
pair
voltage
memory
transistor
Prior art date
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Pending
Application number
JP59020982A
Other languages
English (en)
Inventor
Tetsuya Iizuka
飯塚 哲哉
Takayasu Sakurai
貴康 桜井
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP59020982A priority Critical patent/JPS60164989A/ja
Publication of JPS60164989A publication Critical patent/JPS60164989A/ja
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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

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は半導体記憶装置に係り、堝.にダイナミック型
ランダムアクセスメモリC D RAM )のメモリセ
ルに関する。
〔発明の技術的背景〕
卵,1図は、従来のDRAMにおけるダイナミック型メ
モリセルが行列状に配1〆されたメモリセルアレイの一
列分と差動型のセンスアンプとを取り出して示している
。即ち、センスアンプノの一対の入力端に接続された一
対のデータ線BL、、BL、にはそれぞれ複数1161
のメモリセル2.・・・および1個のダミーセル3が接
続されている。上記メモリセル2.・・・けトランスフ
ァゲート用の1個のMOS)ランジスタTと記憶情報(
を荷)保持用の1個のM、OSキャパシタCとが1に列
に接続されてなり、上記MO8)ランジスタTの一端が
前記データ線BL、あるいはB L 2に接続され、そ
のゲートが行方向選択線であるワードIWL・・・に各
対応して接続されており、キャパシタCの一端は適当な
電位端(たとえば接地電位)に接続される。−1−た、
前記タミーセル3も直列接続された1個のMOSトラン
ジスタTと1個のMOSキャパシタCとを治し、上記M
、O8)ランジスタTの一端が前記データ線BL、ある
いはBL2に接続され、そのゲートがダミーワード緑W
LD、あるいはWLD2に接続されている。
なお、ダミーセル3のキャパシタCの容νがメモリセル
2.・・・のキャパシタCの容量と同じ値に形成されて
おり、ダミーセル3のキャパシタCにはメモリセルのゝ
ゝ1“信号とゝゝ0“信号との中間の1−の電荷が蓄え
られるものとする。また、前記センスアンプ1によるセ
ンス開始前に、データ@B Ll ? B Lxに直列
接続されている列選択トランジスタ(図示せず)が列デ
コーダ(図示せず)により選択され、プリチャージ回路
(図示せず)によってデータ線BL、、BL2がプリチ
ャージされるものとする。いま、行デコーダ(図示せず
)により特定のワード線WLが選択されて特定のメモリ
セル2が選択されると同時に、この選択されたメモリセ
ル2が接続されているデータ、Iil(たとえばBLI
)とは反対側のビット綾(本例ではBL、)に接続され
ているダミーセル3が選択されたとき、上記選択された
メモリセル2が接続されているデータ線BL、の電位V
BL1は上記メモリセル2のキャパシタCの記憶45号
″1“あるいはゝゝO“に応じてV Ht V Lにな
り、選択されたダミーセル3が接続されているデータ線
BLtの畢1位VBL。
は、上記V Tl + V Lの中間のVMになる。こ
れによって、一対のデータ線B L+ p B Lxに
生じる霜7位差がセンスアンプノで検出され、記憶情報
の睨み出しが行なわれる。こののち、上記選択されたメ
モリセル2の杓≠き込みが行なわれ、選択されたダミー
セル3に前記中間電倚州の胸き込みが行なわれる。
〔背忽技術の間萌点〕
ところで、p+■記メセメモリセル2・・には0“信号
に対応して電荷Q M6 v ′″′1“惰栖に対応し
て’K(?を丁QM が蓄えられるとすると、夕゛ミー
セル3にはは?¥(QM、+QM。)/2のIil、荷
が1き込まれる。したがって、センスアンプノが検出し
、なければならない信号の大きさは、はぼ(QM、CT
IMO)/2CBL (但し、CnrJjデータ′f♂
BL、あるいはBL、の容No)にしかならない。この
ことは換言すると、メモリセル2.・・・に平き込まれ
た電荷の約半分しか検出18号として利用されていない
ことになる。したがって、センスアンプノにより不信”
ik検知するためには動作速度を遅くしなければならず
、センスアンプ1の動作速度が遅く、その動作許容範囲
も小さいという欠点があった。
′また、従来のDRAMはダミーセル3を必要とし、こ
れに伴なって設計上の制約が発生していた。
〔発明の目的〕
本発明は上記の事情に鑑みてなされたもので、メモリセ
ルに1き込まれた電荷をセンスアンプの検出1百号とし
て効率良く利用でき、センスアンプの検出信号の拡大に
よる動作速度を高速化および動作許容範囲の拡大が可能
となす、シかもダミーセルを省略することができ、設計
上の制約を緩和し得るダイナミック型ランダムアクセス
メモリを提供するものである。
〔発明の概要〕
即ち、本発明のDRAMは、それぞれトランスフ、アゲ
ート用の駆1のMOS)ランジスタおよび第2のMOS
)ランジスタの各一端間に記憶情報保持用の容量素子が
接続されてな、す、行列状に配置された複数個のメモリ
セルと、同一列のメモリセルの両端にそれぞれ接線され
た列方向のデータill ff1Jと、前記メモリセル
を選択するための行方向の選択線と、前記データ線対に
抗み出された信号を検出する差龍1ル・のセンスアンプ
と、前記データ吻対を所定のタイミングで所定電位にプ
リチャージするプリチャージ手段と、前記データ線対を
所定のタイミングで相異なる1き込み電位に設定する書
き込み手段とを具備することを特徴とするものである。
〔発明の実施例〕
以下、図面を参照して本発明の一実施例を詳細に説明す
る。
第2図はD RA Niの一部を取り出して示しており
、第1図を浴照して前述した従来のDRAMに比べて、
メモリセル20.・・・の構成および従来必要とされた
ダミーセル(第1図3)が省略されている点が異なる。
即ち、上記メモリセル20は、メモリセルアレイの各列
の一対のデータ線BL、mbに各対応してトランスファ
ゲート用のNチャンネル型のMOS)ランジスタT、、
T、の各一端が接続され、このMOS)ランジスタT、
、T、の各他端(ノードN1゜N、)間に記憶情報保持
用の容量素子CMが接続されてなり、このMOS)ラン
ジスタTl5T、の各ゲートがワード線WLに共通接続
されている。そして、このようなメモリセル20が各列
に複数個づつ形成され、各対応してワード線WL、・・
・に接続されることによってメモリセルアレイが形成さ
れている。また、上記各列のデータ線対BL、Bτには
差動型のセンスアンプ2ノの一対の入力端が接続される
と共に図示しないが列選択トランジスタ、プリチャージ
回路、データ入出力回路が接続されており、各ワード線
WL、・・・罠は行デコーダ(図示せず)が接続されて
いる。
いま、特定のメモリセルzoVC“1“信号を書き込む
場合、このメモリセル20に接続されているワード線W
Lを選択し、上記メモリセル20に接続されている一対
のデータ#BL。
B Lを各対応してVcct#箪圧(ゝ電圧“レベル)
、Vssll源電圧(1XO“レベル)に設定する。こ
の場合、上記ワードHwLの電圧VWLを、Vcc電圧
よりMOSトランジスタTI*T2のゲート鍼1値血圧
VTHNより高い電圧(Vc c+VTHN)に上げる
ように杓デコーダを設計しておくものとすれは、MOS
トランジスタT1、′r2はそれぞれ導通状幅になり、
前i己ノードN、、N2はVcc電圧、 V s s 
電圧に設定される。こののち、上記ワード線WLの重圧
VWtがV s s M、圧に戻る(非選択状R¥にな
る)と、MOSトランジスタT、、T2は非導通状態に
なり、メモリセル20はII 1“状態の保持モードに
なる。なお、上記とは逆にゝゝ0“信号のlき込みは、
データ厭BL、BLの省き込み電圧を各対応してVs 
sW圧、 V c c−圧に設定する0次に、特定のメ
モリセル20からの保持データの1ノー1み出し動作に
ついて述べる。先ず、上記(− メモリセル20が接続されている一対データ線BL、B
Lを共に等しい電圧(たとえばVcc電圧)にプリチャ
ージした後、上記メモリセル20に接続されているワー
ド線WLを選択して前記電圧(Vcc+VHrN)にし
てMOS)ランジスタTI=T2を導通させる。記憶デ
ータがたとえばゝゝl“のときは、前記ノードN、、N
はVcc、’Vss電圧になっているので、データ線丁
TからノードN2に向って(Vcc −Vss)C(C
は容量素子CMの容量)に相当する電荷が流入し、上記
データ線BLの′1¥圧VBL (d。
(Vcc−V8B)C/CBL ((Fし1、CBLは
データ線BL、あるいはBL、の容量)だけVcc電圧
から下がる。これに対して、データ線BLの電圧V B
L、 O%1.’圧はVccのままである0したがって
、センスアンプ2ノが検知すべき信号は、(Vc c−
Vs s )C/CBt、となり、ここでV c cφ
CはQM、(”1“信号による容量素子CMの蓄積電荷
)、Vas・CけQMo(”0“信号による容量素子C
Mの蓄積電荷)に相当するので上記検知すべき信号は(
QM −QM。)/Cut。
1 となり、従来例の2倍となる。
なお、上記実施例において、選択されたワード線WLの
電圧を(Vc (! +V’Tl1N )に上げる(も
しくはV’c c +V’7 HNJJ上でもよい)こ
との意斜け、1き込みの際にIVIOSトランジスタ1
r1あるいはT、の閾値電圧VTHNの損失がないので
Vcc電圧の全てを1き込むことができ、読み出しの除
にも〜10SトランジスタTltTIIとも完全に罎辿
するのでV s s電圧のノードN、あるいはN2ヘデ
ータ紗BLあるいはBLから(Vcc−Vss)Cの電
荷が確実に流れ、それに見合ったデータ線電圧変化を借
ることができる。即ち、たとえばノードN1がV c 
c電圧に設定されている場合の読み出しに際し°C5ワ
ード線W l、の重圧がVC(!+VTHNより低いと
M OS )ランジスタTIが男−通となり、データ紳
f石から導通状態のMOSトランジスタT2を介してV
s sat圧のノードN、に箪向が流入すると1aちに
ノードN、の電圧がV c c以上に上昇してしまい、
ノードN、に流入する電荷は(Vcc−Vss)Cに比
べて非常に僅かになってしまい、データ線BLの電圧変
化が小さくなるおそれが生じる。
なお、省き込みに際して選択されたワード線WLの電圧
全Vccにした場合には、ノードN、、N、のうち高電
位側がVcc−VTHNI、低電位側がV s sにな
るので、読み出しに際して選択されたワード線WLの電
圧としてV c c を圧を用いて差し支えない。
また、前記第2図に示した実施例において、メモリセル
20のMOS)ランジスタT1tT2をPチャンネル型
とした場合には、選択されたワード線WLの電圧をVs
 s −IVT HPIゴ但し、IVTRPIは上記P
チャンネル型IVIO8)ランジスタのゲート閾値電圧
の絶対値)に設定してノードN 1 e N 2の一方
をV c c電圧、他方をVss電圧に設定することが
できる。
上述したようなりRAMによれば、メモリセルに書き込
まれた電荷がセンスアンプの検出イキ号として効率良く
利用され、従来例に比べて検出(m−Qが約2倍に拡大
されているので、センスアンプの高速化と動作許容範囲
の拡大が町a[=になる。
また、タミーセルが不要になっているので、設計上の制
約が緩和さ7’Lるオ・il虞がある。
才だ、メモリセル20における2個のMOSトランジス
タTIeT2および1 (bitの容量素子cMけチッ
プ上で互いに近接して形成されるので、α仲などの高エ
ネルギー粒子の入射があった場合にメモリセル20内で
ほぼ均一な影t′を受けるようになる。このことは、従
来例においてはメモリセルアレイのメモリセルとタミー
セルアレイのダミーセルとがかなりス1トれている場合
があって上ilツのil、1μの影〒1・によるソフト
エラーが発生しylいととに比べて、ソフトエラーに強
いという第11点がある。なお、不発明に係るメモリセ
ル20がα線の1制をより均一に受けるようにするため
にけ、メモリセル20の容量素子CMを釦3図(8)に
示すようにCM 、CM に2分割し、各一方の電極を
共通に所足の電位vRに設定するようにすれはよい。こ
のメモリセルの構造例を第3図(b)に示しており、3
oは半導体基板、3ノは基板表面のゲート絶縁膜、32
はM−OSトランジスタT、のゲート電極、33はMO
SトランジスタT1の一方の成極領域(不純物領域)2
.?4FiMO8)ランジスタT、の他方の電極領域お
よび容量素子CM 用の■Sキャパシタの一方の電極幼
域、35はMOS)ランジスタT、のゲート電極、36
ばMOS)ランジスタT2の一方の甫、極領域、37は
■SトランジスタT、の他方の電極領域および容置素子
CM2用のMOSキャパシタの一方の電極領域、38は
上記2個のMOSキャパシタに共通の電極である。
第4図は、本発明の他の実施例に係るDRAMの一部を
示しており、メモリセルアレイにおける隣り合う2本の
データ線(BL+ 、BI、+ )(BL、 、 BL
! )、 (BL2 、 BL2 )、・・・ をそれ
ぞれ列単位として各列にメモリセル20.・・・を複数
個接続し、奇数列の同一行のメモリセル20.・・・を
ワード線WE、に共通接続し、偶数列の同一行のメモリ
セル20.・・・を上d己1フード+iWLとは異なる
ワード14WL/に共通接続し、各列にそれぞれ差*7
J 型のセンスアンプ21.・・・を接続したものであ
る。そして、箱数列のメモリセル20.・・・のうちで
メモリセルを選択する場合に何ワード#AWLを選択し
、偶数列のメモリセル20.・・・のうちでメモリセル
を選択する場合にはワード線WL’を選択するようにし
−(いる。このようなりRAMにおける特定のメモリセ
ルの劉き込み、畝7み出し動作は前記実7Aii1+l
lと同和に行なわれる。
上記DRAMによれば、ワード線の本数は増えるが、隣
り合う2列で1本のデータ線を共有している(第4図中
ではBLl、BL2を共有している)ので、横方向の長
さを短縮でき、とれに伴なって得られるパターンレイア
ウト上の列方向短縮効果およびワード線遅延時間の重縮
効果ね、非常に大きなものとなる。
〔発明の効果〕
上述したように本発明のDRAMによれは、センスアン
プの高速化、動作許容範囲の拡大が可能となり、ダミー
セルが不要になるので設計上の制約が緩和され、ソフト
エラーに強くなる。
さらに、瞬り合う列間で1本のデータ線を共有すること
によって列方向短縮効果、ワード線遅延時間短縮効果が
得られる。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来のダイナミック型ランダムアクセスメモリ
の一部を示す回路図、第2図は本発明の一実施例に係る
ダイナミック型ランダムアクセスメモリの一部を示す回
路図、第3図(a)は第2図におけるメモリセルの変形
例を示す回路図、泥3図(b)は同図(a)の構造を示
す断面図、第4図は本発明の他の実施例の要部を示す回
路図である。 20・・・メモリセル、2ノ・・・センスアンプ、BL
l BL、 BLI v BLl、 BL2 t BL
2・・・データ線、WL、WL’・・・ワード線、TI
−T2 ・・・MOSトランジスタ、CM・・・客月素
子。 出願人代理人 弁理士 鈴 江 武 彦第1 図 第2図 (・) 第3図 (b) 第4図

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)それぞれトランスファゲート用の第1のMOS)
    ランジスタおよび謝2のM(JS)ランジスタの各一端
    11jに記憶惰′報保持用の客側素子が接続されてなり
    、行列状に配置された俵数侶1のメモリセルと、同一列
    のメモリセルの両端にそれぞれ接続された列方向のデー
    タ線対と、前記メモリセルを選択するための行方向の選
    択線と、前記データ線対に読み出されたイ阿号を検出す
    る差動型のセンスアンプと、前Reテーク線対をPM定
    のタイミングで所定電位にプリチャージするプリチャー
    ジ手段と、前記データ線対を所定のタイミングで相異な
    る書き込み電位に設定する籐き込み手段とを具備するこ
    とを特徴とするダイナミック型ランダムアクセスメモリ
  2. (2)前記選択線の選択時の雷1圧は、高電圧側の電源
    市7圧よりも前記メモリセルのMOS)ランジスタの閾
    値電圧の絶対値以上高いかあるいは低電圧ψりの電源電
    圧よりもメモリセルのMOS)ランジスタの閾値電圧の
    絶対値以上低いことを特徴とする特許 1項記載のダイナミック型ランダムアクセスメモリ。
  3. (3)前記列方向のデータ線対のうち、隣p合うデータ
    線対はそれぞれの一方のデータ線を共有してなることを
    特徴とする前記特許請求の範囲第1頃記載のダイナミッ
    ク型ランダムアクセスメモリ。
JP59020982A 1984-02-08 1984-02-08 ダイナミツク型ランダムアクセスメモリ Pending JPS60164989A (ja)

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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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