JPS6226116B2 - - Google Patents

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JPS6226116B2
JPS6226116B2 JP54116481A JP11648179A JPS6226116B2 JP S6226116 B2 JPS6226116 B2 JP S6226116B2 JP 54116481 A JP54116481 A JP 54116481A JP 11648179 A JP11648179 A JP 11648179A JP S6226116 B2 JPS6226116 B2 JP S6226116B2
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JP
Japan
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potential
level
word line
cell
bit line
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JP54116481A
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Japanese (ja)
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JPS5641592A (en
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Toshio Takeshima
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Nippon Electric Co Ltd
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Publication of JPS6226116B2 publication Critical patent/JPS6226116B2/ja
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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
    • G11C11/408Address circuits
    • G11C11/4085Word line control circuits, e.g. word line drivers, - boosters, - pull-up, - pull-down, - precharge

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

【発明の詳細な説明】 本発明は、半導体メモリ装置、特に1トランジ
スタ型ダイナミツクメモリに関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a semiconductor memory device, and in particular to a one-transistor type dynamic memory.

なお、以下の説明は便宜上すべてNチヤネル
MOSトランジスタを使用した例により行なう
が、本発明はPチヤネルMOSトランジスタで
も、また他のどのような型式の絶縁ゲート型トラ
ンジスタでも本質的に同様に適用し得るものであ
る。
Please note that the following explanation is for N channel only for convenience.
Although MOS transistors are used as examples, the present invention is essentially equally applicable to P-channel MOS transistors or any other type of insulated gate transistor.

従来の1トランジスタ型ダイナミツクメモリの
ブロツク図を第1図に示す。第1図において、1
はXアドレス信号X0,X1,…,Xlに応じてn本
あるワード線のうちの1線を選択するXデコー
ダ、2及び2′はm行n列に配置したメモリセル
とm本のビツト線及びn本のワード線から成つて
いるメモリセルマトリクス、3は各ビツト線に対
応して設けられたセンスアンプ群、4はYアドレ
ス信号Y0,Y1,…,Yrに応じてm行あるビツト
線のうち1行を選択するYデコーダ、5はYデコ
ーダからの出力信号を受けてビツト線からの入出
力信号の制御を行なう入出力回路である。また第
1図のj行目の回路を取り出した回路ブロツク図
を第2図に示す。第2図において、20及び2
0′はi行目のビツト線Bi及びiに接続配置され
た多数のメモリセルを代表するj列目及びk列目
のワード線wj及びwkに接続されたメモリセル、
21及び21′はメモリセルから読み出される高
低2値レベルの中間の電位をビツト線Bi又はi
に発生させる基準電位発生回路、30はビツト線
iiにメモリセルから読み出された微少差信
号をクロツク信号P2のタイミングで増幅するセ
ンスアンプ、50はビツト線Bi上の増幅された
差信号の読出しやビツト線への書込みをYデコー
ダからの出力信号PYiで制御する入出力回路、6
0及び60′はクロツク信号P1によりビツト線Bi
及びiを初期状態にセツトするプリチヤージ回
路、CBはビツト線Bi及びiに付加するビツト線
の寄生容量である。
A block diagram of a conventional one-transistor type dynamic memory is shown in FIG. In Figure 1, 1
is an X decoder that selects one line out of n word lines according to the X address signals X 0 , X 1 , ..., X l ; 2 and 2' are memory cells arranged in m rows and n columns; A memory cell matrix consisting of n bit lines and n word lines, 3 a sense amplifier group provided corresponding to each bit line, 4 a sense amplifier group provided corresponding to each bit line, and 4 a memory cell matrix consisting of n word lines . A Y decoder selects one row out of m rows of bit lines, and 5 is an input/output circuit that receives an output signal from the Y decoder and controls input/output signals from the bit lines. FIG. 2 shows a circuit block diagram of the circuit in the j-th row of FIG. 1. In Figure 2, 20 and 2
0' is a memory cell connected to the word lines wj and wk of the j-th column and the k-th column, representing a large number of memory cells connected to the i-th row bit lines B i and i ;
21 and 21' connect the potential between the high and low binary levels read from the memory cell to the bit line B i or i.
30 is a sense amplifier that amplifies the minute difference signal read from the memory cells on bit lines B i and i at the timing of clock signal P2; An input/output circuit that controls reading of the difference signal and writing to the bit line using the output signal PY i from the Y decoder, 6
0 and 60' are bit lines B i by clock signal P 1
and a precharge circuit for setting i to the initial state, and C B is the bit line parasitic capacitance added to bit lines B i and i .

第3図にセル容量CSO3としてMOS構造のもの
を使つた従来のメモリセルを示す。このとき
MOS構造の容量は閾値電圧を持つためセル容量
SO3のゲート電極は本メモリに使用している最
も高い電圧の電源VDDに接続してソース及びドレ
イン電極が接続されている節点Sにできるだけ高
い電位を蓄えるようにしていた。しかしこのよう
にすると電源VDDが変動がセル容量CSO3を通し
て節点Sに蓄えられている電位を変動させるので
誤動作を起す原因となる。
FIG. 3 shows a conventional memory cell using a MOS structure as the cell capacitance CSO3 . At this time
Since the capacitance of the MOS structure has a threshold voltage, the gate electrode of the cell capacitor CSO3 is connected to the highest voltage power supply VDD used in this memory, and the source and drain electrodes are connected to the node S, which is as high as possible. It was used to store electrical potential. However, if this is done, fluctuations in the power supply V DD will cause the potential stored at the node S through the cell capacitor C SO3 to fluctuate, resulting in malfunction.

そこで最近は多層ポリシリコンの技術を用い、
それらポリシリコン間で閾値電圧を持たない容量
を造りそれをセル容量として用いる場合もある。
このメモリセルを第4図に示す。ここでセル容量
SO4は、閾値電圧を持たない普通の容量と同じ
であるので節点Sに接続されている電極の他方の
電極は一定電位に保つておく必要があり、通常は
電位の変動が最も小さい接地電位としている。
Therefore, recently we have used multilayer polysilicon technology,
In some cases, a capacitor having no threshold voltage is created between these polysilicon layers and used as a cell capacitor.
This memory cell is shown in FIG. Here, the cell capacitance CSO4 is the same as an ordinary capacitance that does not have a threshold voltage, so the other electrode connected to the node S must be kept at a constant potential, and normally the potential fluctuations will not occur. This is the lowest ground potential.

また第3図と第4図とではセル容量CSO3とCS
O4の構造が異るだけで他の部分は全て同じ構造を
している。すなわち選択ゲートGTのゲートをワ
ード線Wに接続し、ドレインをビツト線Bに接続
し、ソースを節点Sに接続している。また節点S
に付加する寄生容量をCS1で表わしている。ここ
でセル容量CSO3又はCSO4と寄生容量CS1との和
からなる節点Sに付く全容量をストレージ容量C
Sと言い替えて以下の説明を行なう。
In addition, in Figures 3 and 4, cell capacitance C SO3 and C S
All other parts have the same structure except for the structure of O4 . That is, the gate of the selection gate GT is connected to the word line W, the drain is connected to the bit line B, and the source is connected to the node S. Also, the node S
The parasitic capacitance added to is expressed as C S1 . Here, the total capacitance attached to node S consisting of the sum of cell capacitance C SO3 or C SO4 and parasitic capacitance C
The following explanation will be given by replacing it with S.

第2図において、クロツク信号P1でプリチヤー
ジ回路60,60′を動作させた後、Xデコーダ
で選択されたワード線が高電位になると、センス
アンプ30の左右に対をなして設けられたビツト
線Bi及びiに接続配置された多数のメモリセル
の1つに蓄えられていたセル情報がそのメモリセ
ルが属する方のビツト線に読み出され、他方のビ
ツト線は基準電位発生回路によつてセル情報の
“H”及び“L”に応じてビツト線に生じる高低
2つのレベルの中間の電位が発生する。例えばワ
ード線Wjが選択されると、メモリセル20のセ
ル情報がビツト線Biに読み出され、ビツト線i
には基準電位発生回路21′によつて基準電位が
発生する。逆にワード線Wkが選択されると、メ
モリセル20′のセル情報がビツト線iに読み出
され、ビツト線Biには基準電位発生回路21に
よつて基準電位が発生する。この結果、ビツト線
i及びiにはメモリセルのストレージ容量CS
ビツト線の寄生容量CBとの容量分割で決まる微
少な電位差が生じる。ここでクロツク信号P2に
よりセンスアンプ30を活性化することによつて
その微少電位差を増幅する。その後Yデコーダか
らの出力信号PYiによつて選択された入出力回路
50を通して当該ビツト線Biの情報を出力し、
セル情報の読出しが終了する。また書込みは入出
力回路50を通してビツト線及びメモリセルに情
報が書き込まれる。
In FIG. 2, after the precharge circuits 60 and 60' are operated by the clock signal P1 , when the word line selected by the Cell information stored in one of the many memory cells connected to lines B i and i is read out to the bit line to which that memory cell belongs, and the other bit line is read out by the reference potential generation circuit. Therefore, a potential between two high and low levels is generated on the bit line in accordance with the "H" and "L" levels of the cell information. For example, when word line W j is selected, cell information of memory cell 20 is read out to bit line B i , and bit line i
A reference potential is generated by the reference potential generation circuit 21'. Conversely, when word line Wk is selected, the cell information of memory cell 20' is read onto bit line i , and a reference potential is generated by reference potential generation circuit 21 on bit line B i . As a result, a slight potential difference is generated between the bit lines B i and i, which is determined by the capacitance division between the storage capacitance C S of the memory cell and the parasitic capacitance C B of the bit line. Here, the minute potential difference is amplified by activating the sense amplifier 30 by the clock signal P2. After that, the information on the bit line B i is outputted through the input/output circuit 50 selected by the output signal PY i from the Y decoder,
Reading of cell information is completed. Also, in writing, information is written to the bit line and memory cell through the input/output circuit 50.

第5図は、従来のダイナミツクメモリを通常の
駆動方法によつて駆動しワード線Wjが選択され
たときの各部の電圧波形を示したものである。こ
のように従来構造の半導体メモリを駆動するには
まずクロツク信号P1を低レベルにしワード線W
jの電位を高レベルにしてメモリセル20のセル
情報をビツト線Biに読出していた。するとこれ
と同時にビツト線iには基準電位発生回路2
1′が基準電位を発生するので、結果としてBi
iに生じることとなつた微少電位差を、クロ
ツク信号P2によつて活性化したセンスアンプ3
0によつて増幅し、そのときにビツト線Biの電
位がメモリセル20の中にリフレツシユされた情
報として再書込みされていた。この場合、メモリ
セルからビツト線に読み出される微少電位差△V
は、ビツド線のプリチヤージ電位をVBD、メモリ
セル内の節点Sにおけるストレージ電位をVSO
すれば、 CS=CSO3+CS1又はCS=CSO4+CS1 であるから △V=(C/C+C)・(VSO−VBO) となる。またメモリセルに蓄えられているセル情
報の“H”及び“L”を表現する節点Sの電位を
H及びVLとすれば、“H”と“L”のセル情報
の読出し信号差△VHLは △VHL=(C/C+C)・{(VH−VBO)−
(VLB O )} =(1/1+C/C)・(VH−VL) となる。従つてセル情報の読出し信号差△VHL
ビツト線の寄生容量CBとメモリセルのストレー
ジ容量CSとの分割比CB/CSにほぼ反比例し、
メモリセル内のストレージ容量CSに蓄えられて
いる“H”情報の電位VHと“L”情報の電位VL
との電位差(VH−VL)に比例することがわか
る。
FIG. 5 shows voltage waveforms at various parts when a conventional dynamic memory is driven by a normal driving method and word line W j is selected. In order to drive a semiconductor memory with the conventional structure, first, the clock signal P1 is set to a low level and the word line W is driven.
The cell information of the memory cell 20 is read out to the bit line B i by setting the potential of j to a high level. At the same time, reference potential generation circuit 2 is applied to bit line i .
1' generates a reference potential, so the sense amplifier 3 activated by the clock signal P2 absorbs the minute potential difference that occurs between B i and i as a result.
At that time, the potential of the bit line B i was rewritten into the memory cell 20 as refreshed information. In this case, the minute potential difference △V read from the memory cell to the bit line
If the precharge potential of the bit line is V BD and the storage potential at node S in the memory cell is V SO , then C S = C SO3 + C S1 or C S = C SO4 + C S1 , so △V = (C S /C S + C B )・(V SO −V BO ). Furthermore, if the potentials of nodes S representing "H" and "L" of cell information stored in a memory cell are V H and V L , then the read signal difference between "H" and "L" cell information is △ V HL is △V HL = (C S /C S +C B )・{(V H −V BO )−
(V L V B O )}=(1/1+C B /C S )·(V H −V L ). Therefore, the cell information read signal difference ΔV HL is approximately inversely proportional to the division ratio C B /C S between the parasitic capacitance C B of the bit line and the storage capacity C S of the memory cell.
The “H” information potential V H and the “L” information potential V L stored in the storage capacitor C S in the memory cell
It can be seen that it is proportional to the potential difference (V H - V L ) between the two.

以上、第1図から第5図に至る各図を用いて詳
細に説明した従来のトランジスタ型ダイナミツク
メモリにおいては、1つのビツト線に多数のメモ
リセルが結合されているため、メモリが大容量化
するにつれてビツト線に結合するメモリセルの個
数が増え、ビツト線の寄生容量CBが大きくなつ
て、メモリセルのストレージ容量CSとの分割比
B/CSもまた大きくなる。すると先の計算で示
したようにセル情報の読出し信号差△VHLは、分
割比CB/CSにほぼ反比例するために非常に小さ
くなつてしまう。これを補うためにはメモリセル
内の“H”、“L”セル情報の電位VH、VLの電位
差(VH−VL)を大きくすればよいわけである
が、従来“H”セル情報の電位VHはこの従来の
メモリ装置に使用している最も高い電圧を供給し
ている電源の電圧より若干低い電位に、また
“L”セル情報の電位VLは接地電位に決められて
おり、分割比CB/CSの増加をセル情報の電位差
(VH−VL)を増することで補うという事は困難
であつた。従つて当メモリの使用電源電圧が低く
なつてくるとメモリセル内の“H”セル情報の電
位VHが低くなるので、メモリセルからの読出し
信号差△VHLが小さくなり、よく高感度のセンス
アンプが必要になつてくる。これが従来例の重大
な欠点であつた。
In the conventional transistor-type dynamic memory explained in detail using the figures from FIG. 1 to FIG. 5, a large number of memory cells are connected to one bit line, so the memory has a large capacity. As the number of memory cells increases, the number of memory cells coupled to the bit line increases, the parasitic capacitance C B of the bit line increases, and the division ratio C B / CS of the memory cell with respect to the storage capacitance C S also increases. Then, as shown in the previous calculation, the cell information read signal difference ΔV HL becomes very small because it is almost inversely proportional to the division ratio C B /C S . In order to compensate for this, it is sufficient to increase the potential difference (V H - V L ) between the potentials V H and V L of "H" and "L" cell information in the memory cell, but conventionally "H" cells The information potential V H is determined to be slightly lower than the voltage of the power supply that supplies the highest voltage used in this conventional memory device, and the "L" cell information potential V L is determined to be the ground potential. Therefore, it has been difficult to compensate for the increase in the division ratio C B /C S by increasing the cell information potential difference (V H −V L ). Therefore, as the power supply voltage used for this memory becomes lower, the potential V H of "H" cell information in the memory cell becomes lower, so the read signal difference △V HL from the memory cell becomes smaller, which is often used in high-sensitivity devices. A sense amplifier will be needed. This was a serious drawback of the conventional example.

本発明の目的は、高感度のセンスアンプを使用
しなくても大容量化が可能となる半導体メモリ装
置を提供することであり、他の目的は、チツプ面
積の小さい大記憶容量の半導体メモリ装置を提供
することであり、更に他の目的は、メモリセルの
リフレツシユの間隔が長くメモリの使用に当つて
の高効率化が可能となる半導体メモリ装置を提供
することである。
An object of the present invention is to provide a semiconductor memory device that can increase the capacity without using a highly sensitive sense amplifier, and another object of the present invention is to provide a semiconductor memory device with a large storage capacity and a small chip area. It is another object of the present invention to provide a semiconductor memory device in which memory cell refresh intervals are long and the memory can be used with high efficiency.

本発明によれば、第6図乃至第9図に示したよ
うに、ビツト線を行としワード線を列として行列
配置し行と列とがなす各交差点の近傍にそれぞれ
メモリセルを付設し更に前記ワード線と対をなす
べくほぼ平行にストレージワード線を設けた第1
及び第2のメモリセルマトリクス、と前記第1及
び第2のメモリセルマトリクスをその左右に配置
し各々が左右の対応するビツト線にそれぞれ接続
する列状に配置された前記行の数に等しい個数の
センスアンプと、前記ワード線とストレージワー
ド線を対にして選択するXデコーダと、前記ビツ
ト線への信号の入出力を選択的に行なう入出力回
路と、前記入出力回路を制御するYデコーダと、
を備えた半導体メモリ装置であつて、前記メモリ
セルは少なくとも1つの選択ゲートと1つのセル
容量からなり当該選択ゲートの制御端子を前記ワ
ード線に接続し第1の入出力端子を前記ビツト線
に接続し第2の入出力端子を当該セル容量の第1
の電極に接続し当該セル容量の第2の電極を前記
ストレージワード線に接続した構造をしており、
前記ワード線の選択時の信号レベルとして高電位
の第1のレベルと中間電位の第2のレベルとの2
つのレベル、すなわち第1のレベルはキヤパシタ
に蓄積された電荷レベルで表現される2値情報の
読出しに際して前記選択ゲートを完全に導通状態
とし前記ビツト線の電位と前記セル容量の第1の
電極の電位を実質的に等しくする電位に設定し、
前記第2のレベルは前記センスアンプを活性化し
た後の前記ビツト線の電位が高レベルのときには
前記選択ゲートを非導通状態とし低レベルのとき
には前記選択ゲートを導通状態とする電位に設定
し、前記ストレージワード線の電位は前記ワード
線が前記第2のレベルにあるときに低電位から高
電位に変化し当該ワード線が非選択状態になつた
後高電位から抵電位に変化するように設定した、
ことを特徴とする半導体メモリ装置を得る。
According to the present invention, as shown in FIGS. 6 to 9, bit lines are arranged as rows and word lines are arranged as columns, and memory cells are attached near each intersection between the rows and columns. A first storage word line provided substantially parallel to the word line to form a pair with the word line.
and a second memory cell matrix, and a number equal to the number of the rows arranged in columns in which the first and second memory cell matrices are arranged on the left and right thereof, and each is connected to the corresponding bit line on the left and right, respectively. a sense amplifier, an X decoder that selects the word line and the storage word line as a pair, an input/output circuit that selectively inputs and outputs signals to the bit line, and a Y decoder that controls the input/output circuit. and,
In the semiconductor memory device, the memory cell includes at least one selection gate and one cell capacitor, a control terminal of the selection gate is connected to the word line, and a first input/output terminal is connected to the bit line. Connect the second input/output terminal to the first
and a second electrode of the cell capacitor is connected to the storage word line,
The signal level when selecting the word line is a first level of a high potential and a second level of an intermediate potential.
At the first level, when reading binary information expressed by the charge level stored in the capacitor, the selection gate is completely turned on and the potential of the bit line and the first electrode of the cell capacitor are connected. set to a potential that substantially equalizes the potentials;
The second level is set to a potential that makes the selection gate non-conductive when the potential of the bit line after activating the sense amplifier is at a high level, and makes the selection gate conductive when the potential is low; The potential of the storage word line is set to change from a low potential to a high potential when the word line is at the second level, and to change from a high potential to a resistive potential after the word line is in a non-selected state. did,
A semiconductor memory device is obtained.

本発明は、メモリセルを構成する選択ゲート及
び情報蓄積用キヤパシタのうち主に後者に関して
の改良を行ない、セル情報“L”の電位をメモリ
セル内の節点Sに蓄えるときに、従来のセル情報
“L”の電位よりもさらに低い電位を蓄えしかも
セル情報“H”の電位はそのままで従来と同じ電
位に維持し得るようにして、メモリセル内に蓄え
られる“H”、“L”セル情報の電位差を大きくす
ることに成功したものである。
The present invention mainly improves the latter of the selection gate and the information storage capacitor that constitute the memory cell, and when storing the potential of cell information "L" at the node S in the memory cell, the conventional cell information "H" and "L" cell information is stored in the memory cell by storing a potential lower than the "L" potential and maintaining the cell information "H" potential at the same potential as before. This succeeded in increasing the potential difference between the two.

以下、理解を助けるために典型的な実施例を用
いて本発明を詳述する。
The present invention will now be described in detail using typical examples to aid understanding.

第6図乃至第9図は、本発明の一実施例を前記
第1図乃至第5図にならつて示したものである。
同等部分には比較の便宜上同一符号を付してあ
る。
FIGS. 6 to 9 show an embodiment of the present invention in the same manner as FIGS. 1 to 5.
Equivalent parts are given the same reference numerals for convenience of comparison.

第6図はブロツク図であり、第1図の従来例と
異なるのはメモリセル用の電源線の替わりにワー
ド線Wi(j=1、2、…、n)と平行してスト
レージワード線Zj(j=1、2、…、n)を新
設したことであり、Xデコーダ10は従来のXデ
コーダ(第1図の1)と見掛け上は大差がないが
常にワード線と新設されたストレージワード線と
を2つに対して選択するように変更されている。
FIG. 6 is a block diagram, and the difference from the conventional example shown in FIG. 1 is that instead of the power supply line for memory cells, storage word lines are connected in parallel to word lines W i (j=1, 2, . . . , n). Z j (j = 1, 2, ..., n) is newly installed, and although the X decoder 10 is not much different in appearance from the conventional X decoder (1 in Figure 1), it is always newly installed with a word line. The storage word line is changed so that two storage word lines are selected.

第7図は第6図のi行目の回路を取り出した図
で、従来例の第2図に相当するものである。第7
図に示した本発明の実施例が従来の第2図の構成
と異なるのは、メモリセル20,20′の各々に
ストレージワード線Zi,Zkを追加しメモリセル
22,22′としたことである。
FIG. 7 is a diagram taken out of the i-th line of the circuit in FIG. 6, and corresponds to FIG. 2 of the conventional example. 7th
The embodiment of the present invention shown in the figure is different from the conventional configuration shown in FIG . That's true.

第8図は本発明に適したメモリセルの構成の一
例をより具体的に示す図で、第7図のメモリセル
22,22′に相当するものである。この構成が
第3図、第4図に示した従来例と異なるのは、セ
ル容量CSO8の従来電源レベルや接地レベルとし
ていた電極をストレージワード線Zに接続したこ
とであり、セル容量CSO8の構造は第4図に示し
たセル容量CSO4と同じで閾値電圧を持たないキ
ヤパシタ構造になつている。
FIG. 8 is a diagram showing in more detail an example of the configuration of a memory cell suitable for the present invention, which corresponds to the memory cells 22, 22' of FIG. 7. This configuration differs from the conventional examples shown in FIGS. 3 and 4 in that the electrode of the cell capacitor C SO8 , which was conventionally set to the power supply level or ground level, is connected to the storage word line Z, and the cell capacitor C SO8 The structure is the same as the cell capacitor CSO4 shown in FIG. 4, and is a capacitor structure without a threshold voltage.

第9図は、第7図、第8図の動作波形を示した
ものであり、従来例の第5図に相当する。
FIG. 9 shows the operating waveforms of FIGS. 7 and 8, and corresponds to FIG. 5 of the conventional example.

ここで一例として、第7図の回路に第8図に示
すメモリセルを挿入したときの読出し動作及びセ
ル情報の蓄積動作を第9図に示すi行j列目のメ
モリセルが選択された場合の動作波形を用いて説
明する。
Here, as an example, the read operation and cell information storage operation when the memory cell shown in FIG. 8 is inserted into the circuit shown in FIG. 7 are selected when the i-th row and j-th memory cell shown in FIG. This will be explained using the operating waveforms.

本発明においても第9図に示すようにクロツク
信号P2によつてセンスアンプ30を活性化して
メモリセルからビツト線上に読み出された微少差
信号を増幅するまでは従来例の動作と同じであ
る。この増幅動作が終了した後でワード線Wj
中間レベルVW′、すなわちこのときのビツト線の
レベルが高いときには選択ゲートGTを非導通状
態としビツト線のレベルが低いときには選択ゲー
トGTを導通状態とするレベル、に設定する。そ
うした後に低電位に保つていたストレージワード
線Zjを高電位にするとメモリセル内の節点Sの
電位はセル容量CSO8のカツプリングで上昇す
る。このときの節点Sの電位分の上昇分△V′は
ストレージワード線Zjの電位変化量をVZとする
と △V′=V/1+CS1/CSO8 となる。ただしこれは選択ゲートGTが非導通の
ときに成立するのであつて、選択ゲートGTが導
通しているときにはこの電位の上昇分△V′はビ
ツト線Biの方に吸収されて節点Sの電位は低電
位のままで上昇しない。ここでワード線Wjを充
分に低いレベルにして選択ゲートGTを非導通状
態とし、メモリセル内のストレージ容量CSにセ
ル情報を蓄える。このときメモリセル内に蓄えら
れている節点Sの電位はセル情報“H”のときに
は従来の電位より△V′だけ高くなつており、セ
ル情報“L”のときには従来と同じく接地電位と
なつている。従つてこの時点ですでに“H”、
“L”セル情報の電位差は△V′だけ大きくなつて
いるのであるが、まだストレージワード線Zj
高電位にしたままであるのでこれを元の電位に戻
す必要がある。そこでストレージワード線Zj
高電位から低電位にすると、先に計算したストレ
ージワード線Zjが低電位から高電位になるとき
にセル容量CSO8のセンスアンプによつて発生し
た節点Sの電位上昇分△V′と同じだけの電位降
下が生じる。従つてメモリセル内の節点Sに蓄え
られるセル情報“H”の電位は従来のものと変わ
らず、セル情報“L”の電位VL′は従来のものよ
りも△V′だけ低くできるので、結果として
“H”、“L”セル情報の電位差が△V′だけ大きく
取れるようになつた。ただしワード線の低レベル
はメモリセル内の節点Sの電位がVL′となつたと
きでも選択ゲートGTを非導通状態とする電位に
設定してある。
In the present invention, as shown in FIG. 9, the operation is the same as that of the conventional example until the sense amplifier 30 is activated by the clock signal P2 and the minute difference signal read out from the memory cell onto the bit line is amplified. . After this amplification operation is completed, the word line W j is set to an intermediate level V W ', that is, when the bit line level is high at this time, the selection gate GT is made non-conductive, and when the bit line level is low, the selection gate GT is made conductive. Set the level to the state. After that, when the storage word line Zj , which has been kept at a low potential, is raised to a high potential, the potential at the node S in the memory cell rises due to the coupling of the cell capacitance CSO8 . At this time, the increase ΔV' by the potential of the node S becomes ΔV'=V Z /1+C S1 /C SO8 , where V Z is the amount of change in the potential of the storage word line Z j . However, this is true when the selection gate GT is non-conductive, and when the selection gate GT is conductive, this increase in potential △V' is absorbed by the bit line B i and the potential at the node S remains at a low potential and does not rise. Here, the word line W j is set to a sufficiently low level, the selection gate GT is rendered non-conductive, and cell information is stored in the storage capacitor C S in the memory cell. At this time, the potential of the node S stored in the memory cell is higher than the conventional potential by △V' when the cell information is "H", and becomes the ground potential as before when the cell information is "L". There is. Therefore, at this point, it is already "H",
Although the potential difference of the "L" cell information has increased by ΔV', since the storage word line Z j is still at a high potential, it is necessary to return it to its original potential. Therefore, when the storage word line Z j is changed from a high potential to a low potential, the potential of the node S generated by the sense amplifier of the cell capacitance C SO8 when the previously calculated storage word line Z j changes from a low potential to a high potential A potential drop equal to the rise △V' occurs. Therefore, the potential of the cell information "H" stored at the node S in the memory cell is unchanged from the conventional one, and the potential V L ' of the cell information "L" can be lowered by △V' than the conventional one. As a result, the potential difference between "H" and "L" cell information can be increased by ΔV'. However, the low level of the word line is set to a potential that makes the selection gate GT non-conductive even when the potential of the node S in the memory cell reaches V L '.

また、本発明に使用するXデコーダ10は、1
組のXアドレス信号X0,X1,…,Xlに対してタ
イミングの異なつた2つの信号を出すような構成
をとつておればよく、従来のXデコーダ1の出力
を2つに分岐するようにした型式でもよい。また
従来のXデコーダを2つ設け、各々のXデコーダ
でワード線とストレージワード線とを別々に駆動
させてもよい。
Moreover, the X decoder 10 used in the present invention has 1
It is sufficient to have a configuration that outputs two signals with different timings for the set of X address signals X 0 , X 1 , ..., X l , and the output of the conventional X decoder 1 is branched into two. It may also be a model like this. Alternatively, two conventional X-decoders may be provided, and each X-decoder may drive the word line and the storage word line separately.

本発明は、以上詳述したように、メモリセルを
構成するセル容量に電圧依存性を持たないキヤパ
シタを用い、かつそのキヤパシタを今回新たに設
けたストレージワード線により駆動することによ
つて、セル情報“H”、“L”の電位差を大きくで
きる効果を得る。従つて、従来と同程度の大きさ
の信号をメモリセルから読み出せば足りるのであ
れば、セル容量の大きさを従来より小さくできる
ことになり、特に高感度のセンスアンプを使用し
なくとも大容量化が可能となると考えてもよい
し、メモリ装置の記憶容量を固定して考えるので
あれば今度はチツプ面積を小さくできる効果を得
ることになる。またセル内に蓄えられるセル情報
“H”、“L”の電位差を大きくし得るので、従来
と同程度のリーク電流があると考えられる場合に
ついては、セル情報“H”、“L”の電位差が大き
い分だけリフレツシユの間隔を長くできる。すな
をちメモリ装置の使用効率を高くできる効果を得
ると捕えてもよい。
As described in detail above, the present invention uses a capacitor whose cell capacitance does not have voltage dependence, which constitutes a memory cell, and drives the capacitor with a newly provided storage word line. The effect of increasing the potential difference between information "H" and "L" is obtained. Therefore, if it is sufficient to read a signal of the same size as before from a memory cell, the cell capacitance can be made smaller than before, and a large capacity can be achieved without using a particularly sensitive sense amplifier. It may be possible to think that it will be possible to reduce the chip area, and if the storage capacity of the memory device is fixed, then the chip area can be reduced. In addition, the potential difference between cell information "H" and "L" stored in the cell can be increased, so if there is a leakage current of the same level as before, the potential difference between cell information "H" and "L" can be increased. The refresh interval can be lengthened to the extent that is large. In other words, this can be interpreted as an effect of increasing the usage efficiency of the memory device.

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

第1図は従来の半導体メモリ装置の構成を示す
ブロツク図、第2図は第1図のi行目の回路を取
り出して示したブロツク図、第3図及び第4図は
従来のメモリセルを示す回路図、第5図は従来回
路の動作波形図である。第6図は本発明の一実施
例を示すブロツク図、第7図は第6図のi行目の
回路を取り出して示したブロツク図、第8図は本
発明のメモリセルを示す回路図、第9図は本発明
の回路の動作波形図である。 図において、1,10はXデコーダ、2,2′
はメモリセルマトリクス、3,30はセンスアン
プ、4はYデコーダ、5,50は入出力回路、2
0,20′,22,22′はメモリセル、21,2
1′は基準電位発生回路、60,60′はプリチヤ
ージ回路、Wj,Wk,Wはワード線、Bii
Bはビツト線、Zj,Zk,Zはストレージワード
線、X0,X1,…,XlはXアドレス信号、Y0
Y1,…,YrはYアドレス信号、GTは選択ゲー
ト、CSO3,CSO4,CSO8はセル容量、CBはビツ
ト線に付加する寄生容量、CS1はメモリセル内に
分布する寄生容量、をそれぞれ示す。
FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of a conventional semiconductor memory device, FIG. 2 is a block diagram showing the i-th row of the circuit in FIG. 1, and FIGS. 3 and 4 are diagrams showing a conventional memory cell. The circuit diagram shown in FIG. 5 is an operating waveform diagram of the conventional circuit. FIG. 6 is a block diagram showing an embodiment of the present invention, FIG. 7 is a block diagram showing the i-th line of FIG. 6, and FIG. 8 is a circuit diagram showing a memory cell of the present invention. FIG. 9 is an operational waveform diagram of the circuit of the present invention. In the figure, 1 and 10 are X decoders, 2 and 2'
is a memory cell matrix, 3 and 30 are sense amplifiers, 4 is a Y decoder, 5 and 50 are input/output circuits, 2
0, 20', 22, 22' are memory cells, 21, 2
1' is a reference potential generation circuit, 60, 60' are precharge circuits, W j , W k , W are word lines, B i , i ,
B is a bit line, Z j , Z k , Z are storage word lines, X 0 , X 1 , ..., X l are X address signals, Y 0 ,
Y 1 ,..., Y r are Y address signals, GT is a selection gate, C SO3 , C SO4 , C SO8 are cell capacitances, C B is a parasitic capacitance added to the bit line, and C S1 is a parasitic distributed within the memory cell. capacity, respectively.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 ビツト線を行としワード線を列として行列配
置し行と列とがなす各交差点の近傍にそれぞれメ
モリセルを付設し更に前記ワード線と対をなすべ
くほぼ平行にストレージワード線を設けた第1及
び第2のメモリセルマトリクスと、前記第1及び
第2のメモリセルマトリクスをその左右に配置し
各各が左右の対応するビツト線にそれぞれ接続す
る列状に配置された前記行の数に等しい個数のセ
ンスアンプと、前記ワード線と前記ストレージワ
ード線を対にして選択するXデコーダと、前記ビ
ツト線への信号の入出力を選択的に行なう入出力
回路と、前記入出力回路を制御するYデコーダ
と、を備えた半導体メモリ装置であつて、前記メ
モリセルは少なくとも1つの選択ゲートと1つの
セル容量からなり当該選択ゲートの制御端子を前
記ワード線に接続し第1の入出力端子を前記ビツ
ト線に接続し第2の入出力端子を当該セル容量の
第1の電極に接続し当該セル容量の第2の電極を
前記ストレージワード線に接続した構成をしてお
り、前記ワード線の選択時の信号レベルとして高
電位の第1のレベルと中間電位の第2のレベルと
の2つのレベル、すなわち第1のレベルはキヤパ
シタに蓄積された電荷レベルで表現される2値情
報の読出しに際して前記選択ゲートを完全に導通
状態とし前記ビツト線の電位と前記セル容量の第
1の電極の電位を実質的に等しくする電位に設定
し、前記第2のレベルは前記センスアンプを活性
化した後の前記ビツト線の電位が高レベルのとき
には前記選択ゲートを非導通状態とし低レベルの
ときには前記選択ゲートを導通状態とする電位に
設定し、前記ストレージワード線の電位は前記ワ
ード線が前記第2のレベルにあるときに低電位か
ら高電位に変化し当該ワード線が非選択状態にな
つた後高電位から低電位に変化するように設定し
た、ことを特徴とする半導体メモリ装置。
1 A memory cell is arranged in rows and columns with bit lines as rows and word lines as columns, memory cells are attached to each intersection between the rows and columns, and storage word lines are provided almost parallel to form pairs with the word lines. the first and second memory cell matrices, and the number of rows arranged in columns in which the first and second memory cell matrices are arranged on the left and right sides and each is connected to a corresponding bit line on the left and right sides, respectively. An equal number of sense amplifiers, an X decoder that selects the word line and the storage word line as a pair, an input/output circuit that selectively inputs and outputs signals to the bit line, and controls the input/output circuit. a Y-decoder, the memory cell comprising at least one selection gate and one cell capacitor, a control terminal of the selection gate connected to the word line, and a first input/output terminal connected to the word line; is connected to the bit line, a second input/output terminal is connected to the first electrode of the cell capacitor, and a second electrode of the cell capacitor is connected to the storage word line. The signal level at the time of selection is two levels: a first level of high potential and a second level of intermediate potential, that is, the first level is the readout of binary information expressed by the charge level accumulated in the capacitor. At this time, the selection gate is made completely conductive and set to a potential that makes the potential of the bit line substantially equal to the potential of the first electrode of the cell capacitor, and the second level activates the sense amplifier. When the potential of the subsequent bit line is at a high level, the selection gate is set to a non-conductive state, and when the potential is at a low level, the selection gate is set to a conductive state. 1. A semiconductor memory device characterized in that the word line is set to change from a low potential to a high potential when the word line is at a level 2, and then change from a high potential to a low potential after the word line is in a non-selected state.
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