JPS6386188A - ダイナミツク型半導体記憶装置 - Google Patents

ダイナミツク型半導体記憶装置

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Publication number
JPS6386188A
JPS6386188A JP61231739A JP23173986A JPS6386188A JP S6386188 A JPS6386188 A JP S6386188A JP 61231739 A JP61231739 A JP 61231739A JP 23173986 A JP23173986 A JP 23173986A JP S6386188 A JPS6386188 A JP S6386188A
Authority
JP
Japan
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differential amplifier
bit line
mos
dram
amplifier
Prior art date
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Pending
Application number
JP61231739A
Other languages
English (en)
Inventor
Shigeyoshi Watanabe
重佳 渡辺
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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Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP61231739A priority Critical patent/JPS6386188A/ja
Publication of JPS6386188A publication Critical patent/JPS6386188A/ja
Pending legal-status Critical Current

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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】 [発明の目的] (産業上の利用分野) 本発明は、ダイナミック型半導体記憶装置に係り、特に
そのビット線センスアンプ部の改良に関する。
(従来の技術) 近年MOS型半導体記憶装置は、高集積化。
微細化が著しい。大型コンピュータのキャッシュ・メモ
リのように特に高速動作が要求される分野では、現在、
4にあるいは16にのスタティックRAM(sRAM)
が多く使用されている。しかしMOSトランジスタのゲ
ート長が0.5μm程度まで微細化が進むと、素子の信
頼性を確保するために外部電源電圧を下げなければなら
ず、これまでのような微細化による高速化は最早不可能
になる。そこで、sRAMではMOSトランジスタより
電流駆動能力の大きいバイポーラトランジスタを導入す
ることにより高速化を図ることが行われている。例えば
、メモリセル等主要部をCMOSにより構成し、ビット
線センスアンプ部に、バイポーラトランジスタをドライ
バとして用いた差動増幅器を用いることが知られている
。バイポーラトランジスタは微小信号入力時のコンダク
タンスをMOSに比べて大きくできるがらである。この
様な構成は、バイポーラ(B 1polar)とCMO
Sの組合わせという意味でB1CMOSと呼ばれる。
ところで、sRAMはメモリセルを6素子で構成するた
め、通常4素子以下でメモリセルが構成されるダイナミ
ツRAM (dRAM)と比べて高集積化が難しい。s
RAMでd RA Mと同程度の集積度を実現するため
には、Mosトランジスタのゲート長をdRAMのそれ
の6〜7割にしなければならない。っまりs RAMは
、高速化に向いているが、dRAM程には高集積化する
ことができないという本質的な欠点があり、例えばキャ
ッシュ・メモリを64に、256に更にIMと高集積化
する場合、s RAMではビット当りのコストを十分安
くすることが難しい。
そこでMOSメモリの高集積化と高速化を同時に満たす
手法として、dRAMにBiCMO3構成を導入するこ
とが考えられる。しかしながら、1トランジスタ/1キ
ヤパシタのメモリセルを用いるdRAMは破壊読み出し
型であって、センス動作は電圧増幅動作である。このた
め、sRAMにおけると同じようにビット線センスアン
プにB1CMOS差動増幅器を用いることができない。
何故なら、B i CMOS差動増幅器に用いるバイポ
ーラトランジスタは入力インピーダンスが数100Ωと
小さいため、これを用いてセルデータを再書込みするこ
とは困難であり、またB1CMOS差動増幅器での消費
電流が大きいため、メモリ全体として消費電流が大幅に
増加してしまうからである。従って従来dRAMにB1
CMOSを用いることは行われていない。
(発明が解決しようとする問題点) 以上のようにs RAMとdRAMは一長一短があり、
MOSメモリの高集積化と高速化を同時に達成すること
は難しかった。
本発明はこの様な問題を解決したdRAMを提供するこ
とを目的とする。
〔発明の構成] (問題点を解決するための手段) 本発明は、dRAMのビット線センスアンプとして、通
常のCMOS型フリップフロップとB1CMOS差動増
幅器とを併用したことを特徴とする。
(作用) 本発明によれば、セルデータの読み出しはB1CMOS
差動増幅器を用いることにより、CMOSフリップフロ
ップを用いた場合に比べて高速化が図られる。セルデー
タの再書込みについてはCM OS型フリップフロップ
を用いることにより従来と同様に行なうことができる。
即ち本発明によれば、高集積化が可能なdRAMでsR
AM並みの高速動作を実現することができる。
(実施例) 以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。
第1図は一実施例のdRAMの要部構成を示す等価回路
である。BL、BLは対をなすビット線であり、これら
に多数のメモリセルと一個のダミーセルが接続されてい
る。図では一方のビット線BL側の一個のメモリセルM
 Cと、ビット線BL側のダミーセルDCとを示してい
る。メモリセルMC及びダミーセルDCはそれぞれ、一
個のMOSトランジスタQ+、Qzと、一個のキャパシ
タC1,C2とから構成されている。これらメモリセル
MC及びダミーセルDCは、ワード線WL及びダミーワ
ード線DWLにより選択される。
ビット線対BL、BLは、CMOSフリップフロップ1
のノードN1.N2にそれぞれ接続されている。CMO
Sフリップフロップ1は、pチャネルMOSトランジス
タQa、Qsと、nチャネルMOSトランジスタQe、
Qzとからなる二つのCM OSインバータと、活性化
用のnチャネルMOSトランジスタQ8とpチャネルM
OSトランジスタQ3とから構成されている。
ビット線対BL、BLはまた、トランスファゲートMO
SトランジスタQs、Qtoを介してそれぞれ、BiC
MO3差動増幅器2の入力ノードN3.N4に接続され
ている。B1CMOS差動増幅器2は、ドライバとして
バイポーラトランジスタ” 1 + ” 2を用い、負
荷としてpチャネルMOSトランジスタQ111Q12
を用いて構成されている。バイポーラトランジスタTI
 r ” 2の共通エミッタは、電流源用MOSトラン
ジスタQ13及び活性化用MOSトランジスタQ14を
介して接地されている。このB1CMOS差動増幅器2
の各出力ノードがそれぞれ、入出力線I10.I10に
接続される。MOSトランジスタQCs〜QI8は、バ
イポーラトランジスタ’r1.”r2のバイアス回路を
構成している。このバイアス回路により、セルデータが
読み出される前に出力ノード即ち入出力9110.Il
oを所定電位に保つようにベース電流が設定される。
この様に構成されたdRAMの動作を次に第2図を参照
しながら説明する。第2図はメモリセルMCのデータが
aO”の場合の、アクティブサイクルでの信号波形を示
している。即ち、アクティブサイクルに入って少したっ
てから、カラム選択信号であるクロックΦ1が立上り、
これによりMOSトランジスタQ14がオンして B i CMOS差動増幅器2が活性化される。このと
き未だセルデータはビット線に転送されていず、トラン
スファゲートMOSトランジスタQe。
Qloもオフであるため、B i CMOS差動増幅器
2の出力ノードにはMOSトランジスタQCs〜Q1e
により流されるベース電流に対応したほぼ一定電位が現
われている。なお、セルデータによるトランジスタ” 
1 r T2のベース電流は最大100μA程度の微小
なものであるから、MOSトランジスタQ1s〜Qts
により設定されるバイアス・ベース電流がその一割程度
以下となるように、これらMOSトランジスタのディメ
ンジョンを設定しておく。ワード線WL及びダミーワー
ド線DWLが立上ると、メモリセルMC及びダミーセル
DCのデータがそれぞれビット線BL。
BLに転送される。そしてメモリセルMCのデータとダ
ミーセルDCのデータの電位差が数10mV程度になる
頃にクロックΦ2が立上り、CMOSフリップフロップ
1が活性化される。これと同時にクロックΦ3が立上り
、トランスファゲートMoSトランジスタQ9及びQl
oがオンする。これによりビット線BL、BLのデータ
はB i CMOS差動増幅器2の各人力ノードN3゜
N4に転送され、この差動増幅器2で増幅されて入出力
線I10.I10に転送される。トランスファゲートM
OSトランジスタQe、Qtoを長い時間オンのままに
しておくと、ビット線データは破壊される。そのためビ
ット線データが入出力線に転送された直後、クロックΦ
3を“Lルベルに戻すことにより、ビット線とB1CM
OS差動増幅器2との間は分離される。そしてビット線
に接続されたCMOSフリップフロップ1により、メモ
リセルにデータの再書込みが行なわれる。
こうしてこの実施例によれば、dRAMの高集積性を生
かしながら、B i CMOSを用いたs RAMの高
速性を実現することができる。
第3図は、従来のCMOSのみで構成されたdRAMと
、ビット線センスアンプ以外の部分にB L CMOS
を用いたdRAMと、更にビット線センスアンプ部もB
iCMO8化した実施例のdRAMのアクセスタイムを
比較して示したものである。dRAMのアクセスタイム
tRACのうちビット線センスアンプ部分の占める割合
いがかなり大きいため、ビット線センスアンプ以外をB
1CMOS化しただけではCM OSのみの場合に比べ
て約7割にしか高速化されない。ビット線センスアンプ
部も前述のようにBiCMO8化すると、第3図に示す
ようにCMOSのみの場合に比べて約1/2までアクセ
スタイムを短縮することができる。
またこれまでのdRAMのセンスアンプでは、その感度
はビット線審Q CBとセル容量 Csの比CB/C5
で決まり、従ってセル容量 Csは40fF以下にする
ことは動作マージンの関係でできなかった。これに対し
て本発明では、センスアンプが電流増幅で動作するため
、セル容量 Csは40fFも必要でなく、20fF程
度以下で十分動作する。現在4M以上の高密度dRAM
では、40fF以上のセル容量を確保するためにメモリ
セル工程が複雑になり、これが歩留り低下やコストアッ
プにつながっている。これに対して本発明によれば、セ
ル容量をそれ程大きく確保する必要がないため、メモリ
セル工程を複雑にする必要がなく、ビット当りのコスト
低下を図ることができる。
なお本発明は上記実施例に限られるものではなく、その
趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することがで
きる。
[発明の効果〕 以上述べたように本発明によれば、dRAMのビット線
センスアンプにCMOSフリップフロップとBtCMO
8差動増幅器を併用することにより、高集積化と高速化
を図ったdRAMを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例のdRAMの要部構成を示す
図、第2図はその動作を説明するための信号波形図、第
3図はそのアクセスタイムを従来例と比較して示す図で
ある。 MC・・・メモリセル、DC・・・ダミーセル、WL・
・・ワード線、DWL・・・ダミーワード線、BL、B
L・・・ビット線、Ilo、Ilo・・・入出力線、1
・・・CMOSフリップフロップ、 2−−−BiCMOS差動増幅器、Qa 、 Q+ o
−トランスファゲートMOSトランジスタ。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)一個のMISトランジスタと一個のキャパシタに
    より構成されるダイナミック型メモリセルを半導体基板
    に配列形成してなる半導体記憶装置において、メモリセ
    ルの出力データを読み取るビット線センスアンプを、C
    MOS型フリップフロップと、ドライバ部分にバイポー
    ラトランジスタを用いた差動増幅器とから構成したこと
    を特徴とするダイナミック型半導体記憶装置。
  2. (2)前記差動増幅器はトランスファゲートを介して前
    記CMOSフリップフロップと並列接続されている特許
    請求の範囲第1項記載のダイナミック型半導体記憶装置
  3. (3)前記差動増幅器はカラム選択信号により制御され
    、選択されたカラムに関するもののみ活性化される特許
    請求の範囲第1項記載のダイナミック型半導体記憶装置
  4. (4)前記差動増幅器はアクティブ動作時に選択された
    ワード線が立上がる前にカラム選択信号により活性化さ
    れる特許請求の範囲第1項記載のダイナミック型半導体
    記憶装置。
JP61231739A 1986-09-30 1986-09-30 ダイナミツク型半導体記憶装置 Pending JPS6386188A (ja)

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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63146292A (ja) * 1986-12-10 1988-06-18 Toshiba Corp 半導体記憶装置
JPH01261918A (ja) * 1988-04-13 1989-10-18 Hitachi Ltd 半導体回路
EP0350860A2 (en) * 1988-07-11 1990-01-17 Kabushiki Kaisha Toshiba Semiconductor memory having improved sense amplifiers
US5291452A (en) * 1991-02-13 1994-03-01 Sharp Kabushiki Kaisha Sensing amplifier circuit for data readout from a semiconductor memory device
JPH08212787A (ja) * 1995-02-09 1996-08-20 Nec Corp 半導体記憶装置

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