JPS6034191B2 - memory circuit - Google Patents

memory circuit

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JPS6034191B2
JPS6034191B2 JP52023595A JP2359577A JPS6034191B2 JP S6034191 B2 JPS6034191 B2 JP S6034191B2 JP 52023595 A JP52023595 A JP 52023595A JP 2359577 A JP2359577 A JP 2359577A JP S6034191 B2 JPS6034191 B2 JP S6034191B2
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JP
Japan
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sense
transistor
digit line
circuit
line
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JP52023595A
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Japanese (ja)
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JPS53108737A (en
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修 工藤
俊男 和田
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NEC Corp
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Nippon Electric Co Ltd
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    • 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 
    • G11C11/4094Bit-line management or control circuits

Description

【発明の詳細な説明】 この発明はICメモリもしくはMOSメモリと呼称す萩
絶縁ゲート型電界効果トランジスタを用いた記憶回路に
関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a memory circuit using a Hagi insulated gate field effect transistor called an IC memory or MOS memory.

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へと発展して
いる。
Integrated circuits using insulated gate field effect transistors are being developed into large-scale integrated circuits because they can be easily increased in density.

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−RAM
)と呼ばれるMOSメモIJ‘こ含まれるようにワード
線とディジツト線が交又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
増中回路をディジット線に付加する必要が生じる。従来
の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で結合するものである。又、この
回路技術は1975王の「アィ・ェス・ェス・シー・シ
ー テクニカル ダイジエスト べ−/ゞ−ズ‘75(
ISSCCDi鉾stTechnica!Papers
)」の112ページに(L.○.Heller)等が言
己示するように、ディジット線の信号振中より大きなセ
ンス節点への信号でセンス動作が開始される。しかしな
がらこの従釆の回路技術はセンス動作開始前のディジッ
ト線へのプリチャージ状態がセンス回路の動作開始時の
条件を支配し、このプリチャ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イ
ジット線のプリチャージ終了時に得られる平衡プリチャ
ージに達する時間が長く、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
と確実な情毅読出動作のためのセンス節点振中が得られ
なくなる欠点がある。
In particular, a large-capacity memory integrated circuit has large-capacity memory cells on a common semiconductor substrate, and realizes a high-performance, highly reliable semiconductor device. For this reason, a preferred memory cell is a one-transistor random access memory (ITR-RAM).
), transistors for switching and capacitive elements for information storage are arranged at matrix intersections where word lines and digit lines intersect, so that the MOS memory IJ' is included in the MOS memory IJ'. In this ITR-RAM, in order to prevent the capacitance value of the capacitive element from increasing as the capacity increases, it becomes necessary to add a highly sensitive sense amplifier circuit to the digit line. Conventional circuit technology couples the sense circuit and digit lines with transistors that operate in saturation. In addition, this circuit technology was introduced in 1975 by Wang's ``I.S.S.C. Technical Digest Base'75 (
ISSCCDihokostTechnica! Papers
), page 112 of ``L.○. Heller'', the sensing operation is started by a signal to the sense node that is larger than the signal oscillation of the digit line. However, in this conventional circuit technology, the precharge state of the digit line before the start of the sense operation governs the conditions at the start of the sense circuit operation, and this precharge operation is performed through a transistor in the saturated state, so both sides of the sense circuit are It takes a long time to reach the equilibrium precharge obtained at the end of precharging of the digit line, and the cycle time when performing information read operations one after another is long, and if the cycle time is shortened, the sense node is for reliable information read operations. There is a drawback that you will not be able to get a full swing.

この発明の目的は、読出動作の安定性と短いサイクル時
間を得る高感度の信頼性に優れた回路構成の記憶回路を
提供することにある。
An object of the present invention is to provide a memory circuit having a highly sensitive and highly reliable circuit configuration that provides stable read operations and short cycle times.

この発明によれば、複数のワード線と複数のディジット
線とが交又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
るトランジスタを通してセンス回路の第1のセンス節点
に伝達し、且つ該センス回路の第2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のヂィジ
ット線を結合する記憶回路であって、第1のディジット
線にソースが接続され、第1のディジット線をセンス回
路の動作開始前に所定値に充電する充電用トランジスタ
と、第2のディジツト線にソースが接続され、第2のデ
ィジツト線をセンス回路の動作開始前に前記所定値に充
電する他の充電用トランジスタと、第1及び第2のセン
ス節点にそれぞれ一端が接続され、他端がディジツト線
の充電後活性化される信号線にE肋ロされた第1及び第
2の容量とを含むことを特徴とする。
According to this invention, a memory having a transistor and a capacitive element is provided at each intersection of a matrix where a plurality of word lines and a plurality of digit lines intersect, and a signal generated from a memory cell to a first digit line is brought into a saturated state. a storage circuit for transmitting a digit line to a first sense node of a sense circuit through a transistor operating in saturation, and coupling a second digit line to a second sense node of the sense circuit through another transistor operating in saturation; , a charging transistor whose source is connected to the first digit line and charges the first digit line to a predetermined value before the sensing circuit starts operating; another charging transistor that charges the line to the predetermined value before the sense circuit starts operating; and a signal that has one end connected to each of the first and second sense nodes and whose other end is activated after charging the digit line. and first and second capacitors arranged in the line.

この発明の記憶集積回路はセンス動作開始前あらかじめ
第1及び第2のディジット線を充電(プリチャージ)す
る充電用トランジスタが設けられているため、ディジッ
ト線の充電が高速且つ確実に行なわれ平衡状態に到達す
るため読出動作の開始が早くなる。
Since the memory integrated circuit of the present invention is provided with a charging transistor that charges (precharges) the first and second digit lines in advance before starting the sensing operation, the digit lines are charged quickly and reliably and are brought into an equilibrium state. , the read operation starts earlier.

したがって記憶回路として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
現される。またディジット線のプリチャージレベルは高
麗源線からプリチャージトランジスタのゲート閥値電圧
の一段落ちにできるため、ハィレベルの書き込み電圧を
高くでき、動作の安定性に優れている。
Therefore, the access time and cycle time of the memory circuit can be shortened, and the speed of the memory device can be increased. Furthermore, since the precharge level of the digit line can be one step lower than the gate threshold voltage of the precharge transistor from the source line, the high level write voltage can be increased and the operation stability is excellent.

センス節点は、ディジット線充電後活性化される信号線
から結合容量を通して十分高く充電されるためセンス感
度がきわめて高いセンス回路を実現できる。次にこの発
明の実施例につき図を用いて説明する。
Since the sense node is charged to a sufficiently high level through the coupling capacitance from the signal line that is activated after the digit line is charged, a sense circuit with extremely high sense sensitivity can be realized. Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

第1図はこの発明の実施例の回路図である。FIG. 1 is a circuit diagram of an embodiment of the invention.

この実施例は、複数のワード線W,Wd,・・・・・・
と複数のディジット線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。説明の簡易化のためこの
図には一本のワード線であるアドレス信号線11と一本
のダミーアドレス信号線12とセンス回路10の両側に
伸びるディジット線D,Dのみを示す。ダミーアドレス
信号線12は、一方のディジツト線Dに結合されたメモ
リセルの情毅読出時にダミーアドレス信号Wdで駆動さ
れ、ダミーセルの情報を他方のディジット線Dに伝達す
る。即ち、メモリセルのトランジスタQM,はドレィン
・ソースの一方が一方のディジツト線Dに接続され他方
は記憶容量素子CM,の一端に結合され、ゲート電極は
アドレス信号Wで駆動される。又、ダミーセルのトラン
ジスタQd,.はドレィン・ソースの一方が他方のディ
ジット線Dに接続され、他方が記憶容量素子Cd2,の
一端に結合されゲート電極はダミーアドレス信号Wdで
駆動される。トランジスタQd,.と容量Cd2,との
結合点及び接地間にトランジスタQも,が接続され、ゲ
ートに印加された信号■Lにより、ダミーセルの容量C
d2,の電位をリセットするものである。又各デイジッ
ト線D,Dとセンス回路10との間にはトランジスタQ
R,.,QR2,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
QR川 QR2・のドレィン・ソースと呼ぶ出力領域が
それぞれ結合される。トランジスタQR,.,QR2,
は、ゲート電極に電源電圧Voを印加して後述する如く
飽和状態の動作を行わせている。また、電源線VDにド
レィンが接続され、ゲートがフ。
In this embodiment, a plurality of word lines W, Wd, . . .
and a plurality of digit lines D, D, . . . and a plurality of digit lines D, D, . To simplify the explanation, only one address signal line 11 as a word line, one dummy address signal line 12, and digit lines D and D extending on both sides of the sense circuit 10 are shown in this figure. The dummy address signal line 12 is driven by a dummy address signal Wd when reading the information of a memory cell coupled to one digit line D, and transmits the information of the dummy cell to the other digit line D. That is, one of the drain and source of the transistor QM of the memory cell is connected to one digit line D, the other is connected to one end of the storage capacitor element CM, and the gate electrode is driven by the address signal W. Also, the dummy cell transistors Qd, . One of its drain and source is connected to the other digit line D, the other is coupled to one end of the storage capacitor element Cd2, and its gate electrode is driven by a dummy address signal Wd. Transistors Qd, . A transistor Q is also connected between the connection point between and the capacitance Cd2, and the ground, and the signal L applied to the gate causes the capacitance C of the dummy cell to increase.
This resets the potential of d2. Also, a transistor Q is connected between each digit line D, D and the sense circuit 10.
R,. , QR2, are provided respectively, and the digit line D
, D and sense nodes A and B of the sense circuit are connected to output regions called drains and sources of each transistor QR2 and QR2, respectively. Transistor QR, . ,QR2,
applies a power supply voltage Vo to the gate electrode to operate in a saturated state as described later. Also, the drain is connected to the power supply line VD, and the gate is closed.

IJチャージ信号線■Lに接続され、ソースが第1およ
び第2のディジット線D,Dにそれぞれ接続された2個
のブリチャージ用トランジスタQし,.,Qし2,を設
ける。センス回路10‘こついては、第1のセンス節点
Aに、センストランジスタQD,.のドレインおよび第
2のセンストランジスタQo2,のゲートが接続され、
同様に第2のセンス節点Bには、第2のセンストランジ
スタQo2・のドレィンおよび第1のセンストランジス
タQo,,のゲートが接続されている。センストランジ
スタQD・・およびQD2・のソースは共通にセンス駆
動トランジスタQs,のドレインに結合され、このトラ
ンジスタQs,のゲートをセンス信号■sで駆動するこ
とによりセンス回路10が活性化される。プリチャージ
信号線にゲートが接続され、プリチャージ時に第1、第
2のセンス節点A,Bを平滑化する平滑トランジスタQ
U,がセンス節点A,B間に結線されている。第1およ
び第2の結合容量Cp,.,Cp2,は、センス節点の
電位をセンス開始時に高電位に上昇するブートアップ信
号線■Bとそれぞれ第1および第2のセンス節点A,B
との間に接続されている。全てのトランジスタおよび容
量素子は、Nチャンネル絶縁ゲート電界効果型であり、
同一の半導体基体に形成された集積回路においてメモリ
回路を構成し、基体に−2Vの基体電圧を与えることに
よりトランジスタはIVの基準ゲート閥値電圧を有する
Two precharging transistors Q are connected to the IJ charge signal line L, and their sources are connected to the first and second digit lines D and D, respectively. , Q and 2 are provided. Sense circuit 10' has sense transistors QD, . and the gate of the second sense transistor Qo2 are connected,
Similarly, the second sense node B is connected to the drain of the second sense transistor Qo2 and the gate of the first sense transistor Qo. The sources of the sense transistors QD... and QD2 are commonly coupled to the drain of a sense drive transistor Qs, and the sense circuit 10 is activated by driving the gate of this transistor Qs with a sense signal ■s. A smoothing transistor Q whose gate is connected to the precharge signal line and smoothes the first and second sense nodes A and B during precharging.
U, is connected between sense nodes A and B. The first and second coupling capacitances Cp, . , Cp2, are the boot-up signal line B that raises the potential of the sense node to a high potential at the start of sensing, and the first and second sense nodes A and B, respectively.
is connected between. All transistors and capacitive elements are N-channel insulated gate field effect type;
By configuring the memory circuit in an integrated circuit formed on the same semiconductor substrate and applying a −2V substrate voltage to the substrate, the transistor has a reference gate threshold voltage of IV.

第2図は、第1図の実施例の動作波形図である。FIG. 2 is an operational waveform diagram of the embodiment of FIG. 1.

プリチャージ期間(0〜8仇sec)に第1および第2
のディジット線電位Va,Vbと第1および第2のセン
ス節点電位V^,VBは、プリチャージ信号■Lを・高
レベルにして、充電用トランジスタQし,,,QL2,
をオンすることにより同電位にプリチャージされる。こ
の実施例ではプリチャージ信号線■しがロウレベルに落
ちると同時もしくは以降に、ブート・アップ信号線■B
がハィレベルに立ち上がる。この時、第1および第2の
結合容量Cp,1,Cp2,を通じてセンス節点はブ−
トストラップ現象により急激に持ち上がる。次にアドレ
ス信号線11およびダミーアドレス信号線12がそれぞ
れ信号W,Wdで駆動されるとメモリセルの情報信号が
ディジット線に生じ、飽和状態でオフしている第1およ
び第2の結合トランジスタQR,.,QR幻を通してセ
ンス節点間A,Bに、ディジツト線間に生じた信号電位
差の約5倍以上の電位差が生じる。この増中作用はセン
ス節点の電位を容量Cp,.,Cp2,によって上昇せ
しめることにより結合トランジスタのソース・ドレイン
が回路機能的に飽和動作状態となるために生じる。この
実施例では、ディジット線のプリチャージを直接高電源
線VDからプリチャージトランジスタを通して行ってい
るため、プリチャージ期間が短か〈高速動作ができ、デ
ィジット線の/・ィレベルを高電位にできるため高信頼
性動作ができる。また、センス節点電位を高電源電位V
oと同程度あるいはそれ以上の電位までもち上げること
ができるため、通常のセンス回路の約5倍以上のセンス
感度を実現できる。
The first and second
The digit line potentials Va, Vb and the first and second sense node potentials V^, VB are set to the charging transistor Q by setting the precharge signal L to high level, , , QL2,
By turning on, it is precharged to the same potential. In this embodiment, the boot up signal line B is activated at the same time or after the precharge signal line B falls to low level.
rises to a high level. At this time, the sense node is activated through the first and second coupling capacitances Cp,1, Cp2,
It suddenly lifts due to the tosstrap phenomenon. Next, when the address signal line 11 and the dummy address signal line 12 are driven by the signals W and Wd, respectively, an information signal of the memory cell is generated on the digit line, and the first and second coupling transistors QR, which are turned off in a saturated state, are 、. , QR illusion, a potential difference approximately five times or more of the signal potential difference produced between the digit lines is generated between the sense nodes A and B. This increasing effect increases the potential of the sense node by capacitance Cp, . , Cp2, the source and drain of the coupling transistor become saturated in terms of circuit function. In this embodiment, the digit line is precharged directly from the high power supply line VD through the precharge transistor, so the precharge period is short. Highly reliable operation is possible. In addition, the sense node potential is set to a high power supply potential V
Since the potential can be raised to the same level as or higher than o, it is possible to achieve a sense sensitivity that is about five times or more than that of a normal sense circuit.

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

第1図は、この発明の実施例の回路図で、第2図は第1
図の実施例の動作を説明する動作波形図である。 QL,.,QL2,……プリチヤージトランジスタ、Q
。 ,,,Q。2,……センストランジスタ、Qs,……駆
動トランジスタ、QU.・・・・・・平滑トランジスタ
、QR,.,QR2.・・・・・・結合トランジスタ、
Cp,.,Cp2,……結合容量、D,a,D,b……
デイジット線、A,B……センス節点。 第1図 第2図
FIG. 1 is a circuit diagram of an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a circuit diagram of an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is an operation waveform diagram illustrating the operation of the illustrated embodiment. QL,. , QL2, ... precharge transistor, Q
. ,,,Q. 2, ... sense transistor, Qs, ... drive transistor, QU. ... Smoothing transistor, QR, . , QR2. ......coupling transistor,
Cp, . , Cp2,...coupling capacitance, D, a, D, b...
Digit line, A, B... sense nodes. Figure 1 Figure 2

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 複数のワード線と複数のデイジツト線とが交叉する
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、該メモリセルから第1
のデイジツト線に生ずる信号をゲートに電源電圧が印加
されたトランジスタを通してセンス増巾回路の第1のセ
ンス節点に伝達し、且つ該センス回路の第2のセンス節
点に他のゲートに電源電圧が印加されたトランジスタを
通して第2のデイジツト線を結合し、前記第1のデイジ
ツト線にソースが接続され前記センス回路の動作開始前
にあらかじめ前記第1のデイジツト線を所定値に充電す
る充電用トランジスタと、前記第2のデイジツト線にソ
ースが接続され前記センス回路の動作開始前にあらかじ
め前記第2のデイジツト線を前記所定値に充電用トラン
ジスタと、前記第1及び第2のセンス節点にそれぞれ一
端が接続され、他端が前記デイジツト線の充電後のみ活
性化される信号線に接続された第1及び第2の容量とを
含むことを特徴とする記憶回路。
1. A memory cell having a transistor and a capacitive element is provided at each intersection of a matrix where a plurality of word lines and a plurality of digit lines intersect, and a first
A signal generated on the digit line is transmitted to a first sense node of the sense amplifier circuit through a transistor whose gate has a power supply voltage applied thereto, and a power supply voltage is applied to the other gate of the second sense node of the sense circuit. a charging transistor, which couples a second digit line through a transistor connected to the first digit line, has a source connected to the first digit line, and charges the first digit line to a predetermined value before starting operation of the sense circuit; A source is connected to the second digit line, and one end is connected to a transistor for charging the second digit line to the predetermined value in advance, and to the first and second sense nodes before the start of operation of the sense circuit. and first and second capacitors, the other end of which is connected to a signal line that is activated only after the digit line is charged.
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