JPS601712B2 - 半導体記憶装置 - Google Patents

半導体記憶装置

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JPS601712B2
JPS601712B2 JP55171309A JP17130980A JPS601712B2 JP S601712 B2 JPS601712 B2 JP S601712B2 JP 55171309 A JP55171309 A JP 55171309A JP 17130980 A JP17130980 A JP 17130980A JP S601712 B2 JPS601712 B2 JP S601712B2
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transistor
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transistors
pulse
power supply
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弘行 木下
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Toshiba Corp
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Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
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    • G11C11/21Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor using electric elements
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    • 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 
    • G11C11/4094Bit-line management or control circuits

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Dram (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は半導体記憶装置に関する。
半導体記憶菱鷹の一種であるMOS型ダイナミックメモ
リにおいては、高集積化を実現するためにメモリセルと
して1個のトランジスタと1個の容量を用いた、いわゆ
る1トランジスタノセル方式のものが盛んに使用されて
いる。
この方式のメモリセルでは自体に塊難蹟作用がないため
データ線の信号電圧は極〈わずか(たとえば数十mV程
度)であり、これを検出するには高感組度のセンスアン
プが必要となる。またセンスアンプを高感度とするため
にはセンスアンプの初期電圧の設定が重要な議題となっ
てくる。第1図は一般的なダイナミックメモリにおける
センスアンプ付近の構成を示すものである。
図においてSAはセンスアンプであり、このセンスアン
プSAには一対のデータ線DL,DLが接続される。ま
た上記データ線DL,DLには複数個のメモリセルMC
,MC、ダミーセルDC,DC、および再生回路RC,
RCがそれぞれ接続される。そして上記一対のデータ線
DL,DLには同数のメモリセルMC,MCが接続され
、たとえばこのダイナミックメモリの記憶容量が1肌ビ
ットの場合にはそれぞれ67個ずつが接続される。上記
センスアンプSAはそのゲートにプリチャージパルスJ
pが与えられる高電位側電源電圧VDD供給用のMOB
トランジスタT,、同じくプリチャージパルス◇pが与
えられる充電および短絡用のMOSトランジスタL・T
8、交差接続された電圧増幅用のMOSトランジスタT
4,公、およびそのゲートにセンスアンプ駆動パルス◇
sAが与えられるセンスアンプ駆動粥のMOSトランジ
スタT6等から構成されている。
なおトランジスタT2,公は各センスアンプに設けられ
るが、電圧供給トランジスタT,‘よセンスアンプ毎に
設けても良いが全センスアンプ(1磯ビットの場合は1
28コ)に1コ設けるのが普通である。そして上記トラ
ンジスタT2とT4との直列接続点には上記一対の一方
のデータ線DLが接続され、トランジスタT3とT5と
の直列接続点には他方のデータ線DLが接続される。上
記各メモリセルMC,MCは図中破線で函こんだ部分に
例示するように、一方の端子がデータ線DLまたはDL
に接続されるとともにゲートが一つの行線WLまたはW
Lに接続されたMOSトランジスタT7と、このMOS
トランジスタT7の他方の端子と電源電圧VDDとの間
に接続された容量Csとから構成されている。
ダミーセルDC,DCは一方の端子がデータ線DL、ま
たはDLに接続されるとともにゲートがダミー行線WW
またはWLdに接続されたMOSトランジスタT8と、
このトランジスタTBの他方の端子と電源電圧VDDと
の間に接続され上記容量Csの略半分の値に設定された
容量Csdと、上記トランジスタT8と容量Csdとの
直列接続点と低電位側電源電圧Vssとの間に接続され
たMOSトランジスタT9とから構成され、このトラン
ジスタT9のゲートには前記プリチャージパルス?pが
与えられる。
また再生回路RC,RCの一方の端子がデータ線DLま
さはDLに接続されるとともにゲートが電源電圧VDD
に接続されたバリア用MOSトランジスタT,。
と、ソースがデータ線DLまたはDLに接続されるとと
もにドレィンが電源電圧VDDに接続されかつゲートが
上記トランジスタT,oの他方の端子に接続されたMO
SトランジスタT,.と上記トランジスタT,。の他方
の端子とトランジスタT,.のゲートとの共通接続点N
.またはN2と再生パルス◇R8Fとの間に接続された
容量CDとから構成されている。なお上記トランジスタ
T,〜T,.はすべてNチャネルェンハンスメント型の
ものが使用されてる。
次に上記のような構成のメモリの、従来の動作を第2図
のタイミングチャートを用いて説明する。まず外部制御
パルスCEが“0”になり活性サイクル(active
cycle)からプリチヤージサイクル(precha
r鉾cycle)に移ると、前の活性サイクルで活性化
されていた行線WL、ダミー行線WLd、センスアンプ
駆動パルスぐsA、再生パルスJREFがそれぞれ“0
”に放電され、その後プリチャージパルスぐpが“1”
になる。
ブリチヤージパルス?Pが“1”になると、トランジス
タT,,T2,T3,を通してデータ線DL,DLがプ
リチャージされるとともに、トランジスタT2,T3を
通して両データ線DL,DLが短絡されDL,DLは同
電位に設定される。このときデータ線DL,DLに存在
している浮遊容量CDを減じたり、データ線電圧の再生
のやり易さ等から両データ線DL,DLをその最高電圧
VDDまで充電するのが一般的で、そのためにプリチャ
ージパルス◇pの“1”に相当する電圧は(VDD+V
TH」以上(VTHはトランジスタLおよびT3のスレ
ッショルド電圧)にする必要がある。またプリチャージ
パルス◇pによってダミーセルDC,D5a内の容量C
sdもVssすなわち“0”に放電これ初期、状態に認
定される。次に外部制御パルスCEが“1”になりメモ
リが活性化されると、プリチャージパルスJpは“0”
に変わる必要があるが、データ線DL,DLのプリチャ
ージおよび同電位への設定を充分に行うため、CEが“
1”になってもしばら〈の間は“1”に設定される。
その後プリチャージパルス◇pが“0”に放電した後、
選択された一つの行線WL(1腿ビットの場合は128
本のうちの一つ)と、センスアンプSMを中心にしてこ
の行線WLと反対側のダミー行線WWとが“1”〔メモ
リセルの電荷利用向上のため(VDD+VTH)以上の
電圧にする〕になり、メモリセルMCおよびダミーセル
DCそれぞれの容量に蓄えられていた電荷がデータ線D
L,DLに読み出される。このときメモリセルMC内の
容量Csとデータ線DLに存在する浮遊容量CDとの容
量比に従って電荷が再分配されて信号電圧が発生する(
すなわちデータ線WLの電位は減少する)が、データ線
WLの浮遊容量CoはメモリセルMC内の容量Csより
も極めて大きいため(CD>>Cs)信号電圧は微小電
圧となる。またダミーセルDC内の容量Csdはメモリ
セルMC内の容量Csの略半分の値に設定されているの
で、メモリセルMCの記憶データ“0”,“1”に対す
るデータ線WLの電位振幅の略中間電位に相当する信号
がデータ線DL‘こ発生し、交差接続されたトランジス
タT4,T5で両データ線DLとDLの電位の大小関係
を比較することにより記憶データを検出することが可能
になる。そしてセンスアンプ駆動パルス◇sAが“1”
になると上記両トランジスタL,T5が動作し、データ
線DL,DLのうち低電位となっている方のデータ線(
データ線DLに接続されたメモリセルMCの記億デ−夕
が“0”の場合にはDL,“1”の場合にはDL)だけ
が“0”に放電し、上記微小電圧が増幅される。しかし
ながらデータ線の信号電圧は微小であり、高感度のセン
スアンプSAを用いても高電位となっているデータ線の
電位が低下するため、これを補うために再生回路RC,
RCにより“1”電圧の再生を行なう。すなわち再生回
路RC,RCにおける接続点N,,N2はプリチャージ
時にデータ線の充電に伴い充電されているが、センスア
ンプSAの動作によって放電したデータ線DL(または
DL)に接続された再生回路RC(またはRC)は、そ
の接続点N,(またはN2)も放電されるので再生パル
スOREFが“1”になっても動作しない一方、これと
反対側のデータ線DL(またはDL)はその電位が低下
したことはいえまだ高電位にあり、再生回路RC(また
はRC)内のバリアトランジスタT,oのゲート、ソー
ス間電圧はスレッョルド電圧以下またはスレッショルド
電圧近くにあるためバリアトランジスタT,oはオフま
たはほぼオフとなり、再生回路RC(またはRC)の接
続点N2(またはN,)は再生パルス?REFが“1”
になると容量CBによって(VDD+VTH)以上の電
圧に持ち上げられる。したがってデータ線DL(または
DL)は再生回路RC(またはRC)内のトランジスタ
T,.を通してその最高電位VDDまで充電あれる。以
上が従釆の動作である。ところでセンスアンプSAの動
作直前のデータ線DL,DL間の電位差、すなわち実質
的な信号電圧は20〜2皿hVと微小であるため、セン
スアンプSAが確実に動作するにはデータ線DL,PL
の初期電圧が同一になっている必要がある。
たとえば実質的な信号電圧が5仇hVである場合、セン
スアンプSAの動作前にデータ線DL,DL間に2肌V
の舷位差があれば、実際の信号電圧は略半分に減少して
しまうことになる。このことは最近、特にメモリの大容
量化につれて信号電圧が減少する煩向があり、さらに高
速化に伴い外部制御パルスCEのプリチャージサィクル
の期間(通常は10仇B程度)も短くなる懐向がある現
状では、データ線DL,DLの初期電圧の設定は益々重
要になってきている。ここでデータ線DL,DLの初期
電圧設定を確実に行わせるには、センスアンプSA内の
トランジスタT2,T3のコンダクタンスを大きくすれ
ばよいが、このコンダクタンスを大きくすると対接地容
量が増加し、第3図に例示するプリチヤージパルスぐp
発生回路中のブートストラツプ容量Cpを大きくしなけ
ればならず、このパルス◇pの発生が困難になるととも
に集積化した場合のチップ面積が増加するという欠点が
ある。この発明は上記のような事情を考慮してなされた
ものであり、その目的はブリチヤージ期間すなわち一対
のデータ線の初期蟹圧設定時に再生回路を動作させるこ
とによってチップ面積を増加させずしかもプリチャージ
パルス発生の困難さも起す事なく一対のデータ線を同一
初期電圧に設定することができる半導体記憶装置を提供
することにある。
以下図面を参照してこの発明の一実施例を説明する。
第4図はこの発明に係る半導体記憶装置のセンスアンプ
SA付近の構成を示すものであり、従釆と対応する箇所
には同じ符号を付してその説明は省略する。したがって
従来と異なる箇所のみを抽出して説明すると、再生回路
RC,RC内の各トランジスタL,のドレインを電源電
圧VDDに直接接続せず、各トランジスタT,.のドレ
インを共通接続し新たなトランジスタT,2を介して電
源電圧VD。に接続する。そして前記トランジスタT,
.のゲートには客童CBを介して第5図に示すようにプ
リチャージサイクル中にも“1”となるような新たな再
生パルス◇R8Faが与えられ、さらに上記トランジス
タT,2のゲートには第5図に示すように上記再生パル
スJREFaと同様の再生パルスぐR耳Fbが与えられ
る。次に上記のように構成された回路の動作を第5図の
タイミングチャートを用いて説明する。
まず外部制御パルスCEが“0”になってプリチャージ
サィクルに移ると、両再生パルス◇REFa,OR8F
bはともに“0”に放電する。その後プリチヤージパル
スぐpが“1”になると、センスアンプSA部のトラン
ジスタT,,T2,T3を通してデータ線DL,DLが
短絡、プリチヤージされ、両データ線OL,DLが(V
DD−VTH)程度に充電された時点ちで両再生パルス
JREPa,JR8Fbが“1”になる。上記時点t,
では再生回路RC,RCの接続点N,,N2もほぼ(V
DD一VTH)に充電されており、バリアトランジスタ
T,oのゲート、ソース間電圧は略VTHであるためこ
のトランジスタT,oはほぼオフ状態にあるので、再生
パルス◇R8Faが“1”になると接続点N,,N2は
ブートストラッブされ(VDD十VTH)以上の高電圧
に持ち上げられ、これにより両トランジスタT,.がオ
ンしてそのドレイン共通線を通して両デ−タ線DL,D
Lが短絡することになる。
したがってプリチャージ期間内ではセンスアンプSA内
の本来のプリチャージおよび短絡用のトランジスタL,
T3によるプリチャージ経路の他に、再生回賂RC,R
C内のトランジスタT,.によるプリチヤ−ジ経路が付
加されるために、またトランジスタT2,Lによるデー
タ線DL.DL間の短絡経路の他に再生回路RC.RC
内のトランジスタT,.による短絡経路が付加されるた
め、両データ線DL,DLの初期亀圧の設定は高速かつ
確実に行われる。このときたとえばトランジスタT,.
のコンダクタンスがトランジスタT2,T3と同じ場合
には初期電圧の設定時間は従来の1/2になり、センス
アンプSAの高感度化、安定化に大きく寄与する。次に
外部制御パルスCEが“1”になって活性サイクルに移
る、再生パルスJREFa,OR8Fbはプリチヤージ
パルス◇pと同時に“0”に戻り、これによりデータ線
DL,DLの初期電圧設定が終了する。
そしてメモリセルMCまたはMCからの信号読み出し、
センスアンプSAの動作後は、従来と同じ時点らで再生
パルスOREFa,JREFbは“1”となり、“1”
側のデータ線の電圧再生が行われる。ここで再生パルス
0REpaの“1”に相当する電圧はVDoでよく、も
う一つのパルスJR耳Fbはデータ線DL,DLを電源
電圧VoDまで充電するため(VDD+VTH)以上の
電圧が必要とされるが、通常このパルスOR8Fbが与
えられるトランジスタT,2は集積回路中に1個だけ設
ければよいのでパルスOREFbは比較的容易に発生さ
せることができる。
また再生パルスJR耳Fbは第5図中破線で示すように
、プリチャージパルスJpが“1”となっている期間で
は“0”とし、再生回路RC,RC内の各トランジスタ
T,.を通してデータ線DL,DLの短絡のみを行うよ
うにしてもよい。さらに上記実施例では再生回路RC,
RCを通してデータ線DL,DLが充電、短絡されるの
でプリチヤ−ジパルスJpの“1”電圧はVDDでもよ
く、データ線を(VDD一VTH)近くまで充電させた
後に再生回路RC,RCを動作させればデータ線はVD
Dまで充電することがき、プリチャージパルス?pをよ
り容易に発生させることができる。なおこの時にはパル
スOREFbは第5図中実線で示すようにプリチャージ
パルスぐpが“1”となっている期間に“1”とする必
要がある。第6図はこの発明の他の実施例を示す構成図
である。
ここではセンスアンプSAへの前記電源電圧VDD供給
用のトランジスタT,を省略し、プリチャージおよび短
絡用のトランジスタT2,T3に直接電源電圧VDDを
殿給するようにしたものである。この場合にはトランジ
スタT2,T3によってデータ線DL,DLをプリチャ
ージし、このデータ線とともに充電された再生回路RC
,RCの接続点N,,N2を再生パルスJR8raによ
って高電位まで持ち上げ、トランジスタT,.によって
データ線の短絡および充電を行わせるようにしたもので
ある。第7図はこの発明のさらに他の実施例を示す構成
図である。
ここでは再生回路RC,RC内のトランジスタT,.の
ドレインを直接電源電圧VDDに接続して、データ線D
L,DLの短絡はセンスアンプSAのみで行い、充電は
センスアンプSAと再生回路RC,RCとで行わせるよ
うにしたもので、データ線DL,DLの充電速度を速め
るようにしたものである。なおこの発明は上記実施例に
限定されるものではなく、たとえばセンスアンプSAと
して第8図に示すようにトランジスタT,を省いて、デ
ータ線DL,DL間に接続されプリチヤージバルス?p
をゲート入力とする短絡用トランジスタT,3が新たに
設けられたものでもよく、また再生回路として第9図に
示すように、トランジスタT,。
としてゲートが電源電圧VDDに接続されたデプレッシ
ョン型のトランジスタT,oを用いたものあるいは第1
0図に示すようにトランジスタTMのゲートに電源電圧
VDDを印加する代りにパルス信号0を印加してセンス
・アンプ動作時にデータ線の浮遊容量を減じるようにし
たものを用いるようにしてもよい。以上説明したように
この発明に係る半導体記憶装置では、一対のデータ線の
初期電圧設定時に再生回路を動作させることによって一
対のデータ線を短絡あるいはデータ線の充電を行うよう
にしたので、チップ面積を増加させずしかもプリチャー
ジバルス発生の困難さも起す事なく一対のデータ線を同
一初期電圧を設定することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は一般的なダイナミックメモリの構成図、第2図
は上記〆モリの従来動作を示すタイミングチャート、第
3図はプリチャージパルス発生回路の一例を示す構成図
、第4図はこの発明の−実施例の構成図、第5図は上記
実施例の動作を示すタイミングチャート、第6図はこの
発明の他の実施例の構成図。 第7図はこの発明のさらに他の実施例の構成図、第8図
ないし第10図はそれぞれこの発明の変形例の構成図で
ある。SA…センスアンプ、MC,MC・・・メモリセ
ル、DC,DC・・・ダミーセル、RC,RC・・・再
生回路、T,〜T,3…MOSトランジスタ、Cs.C
sd,CB,CD.Cp・・・容量。 第1図 第2図 第3図 第4図 第5図 第6図 第7図 簾.8図 第9図 第10図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 プリチヤージ期間内に高電位に充電される一対のデ
    ータ線と、ソースあるいはドレインが上記一方または他
    方のデータ線に接続される第1または第2トランジスタ
    、ソースが上記一方または他方のデータ線に接続されド
    レインが高電位側電源電圧に接続されかつゲートが上記
    第1または第2トランジスタのドレインあるいはソース
    にそれぞれ接続された第3または第4トランジスタ、一
    端が上記第1、第3トランジスタまたは第2、第4トラ
    ンジスタの共通接続点に接続され他端にパルス信号が与
    えられる第1または第2容量からなり、上記プリチヤー
    ジ期間が終了した後に高電位となっている方の上記デー
    タ線電位を上記高電位側電源電圧まで持ち上げる再生回
    路とを具備し、上記プリチヤージ期間内に上記再生回路
    を動作させることによってこの再生回路によるプリチヤ
    ージ経路を付加せしめたことを特徴とする半導体記憶装
    置。 2 プリチヤージ期間内に高電位に充電される一対のデ
    ータ線と、ソースあるいはドレインが上記一方または他
    方のデータ線に接続される第1または第2トランジスタ
    、ソースが上記一方または他方のデータ線に接続されド
    レインどどおしが共通接続されこの共通接続点には高電
    位側電源電圧がトランジスタを介して与えられかつゲー
    トが上記第1または第2トランジスタのドレインあるい
    はソースにそれぞれ接続された第3または第4トランジ
    スタ、一誕が上記第1、第3トランジスタまたは第2、
    第4トランジスタの共通接続点に接続され他端にパルス
    信号が与えられる第1または第2容量からなり、上記プ
    リチヤージ期間が終了した後に高電位となっている方の
    上記データ線電位を上記高電位側電源電圧まで持ち上げ
    る再生回路とを具備し、上話プリチヤージ期間内に上記
    再生回路を動作させることによってこの再生回路による
    上記一対のデータ線間の短絡経路を付加せしめたことを
    特徴とする半導体記憶装置。
JP55171309A 1980-12-04 1980-12-04 半導体記憶装置 Expired JPS601712B2 (ja)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
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US06/327,225 US4475178A (en) 1980-12-04 1981-12-03 Semiconductor regeneration/precharge device

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JP55171309A JPS601712B2 (ja) 1980-12-04 1980-12-04 半導体記憶装置

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JPS5794987A JPS5794987A (en) 1982-06-12
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