JPS63896A - 半導体記憶装置の動作方法 - Google Patents

半導体記憶装置の動作方法

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JPS63896A
JPS63896A JP61142821A JP14282186A JPS63896A JP S63896 A JPS63896 A JP S63896A JP 61142821 A JP61142821 A JP 61142821A JP 14282186 A JP14282186 A JP 14282186A JP S63896 A JPS63896 A JP S63896A
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(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】 〔概要〕 本発明は、半導体記憶装置の動作方法に於いて、メモリ
・セルに蓄積された情報を3売み出すことによって発生
するピント線間の微少な差電圧をセンス増幅器に取り込
んだ後は、読み出しを行ったメモリ・セルが接続されて
いる側のビット線のみを動作させることに依り、ビノト
線の充放電7S.流を略2に低減させるようにしたもの
である。
〔産業上の利用分野〕
本発明は、1トランジスタ・1キャバシク型ダイナミッ
ク・ランダム・アクセス・メモリ (dynamic 
 random  access  memo r y
 : DRAM)として知られている半導体記憶装置を
動作させる方法の改良に関する。
〔従来の技術〕
一般に、1トランジスタ・1キャバシク型DRAMに於
いては、微小な信号を一対のビノト綿間の差電圧として
読み出している為、ビノト線等は電気的に、また、バク
ーン的に対称に形成されている。
第5図は従来の半導体記憶装置を説明する為の要部回路
説明図を表している。
図に於いて、BL及び『了はビ,ト棉、WL.及びWL
,はワード線、MC.及びMC2はメモリ・セル、C1
及びC2は情報蓄積キャバシク、SAはセンス増幅器を
それぞれ示している。
第6図は第5図に見られる半導体記憶装置の動作タイミ
ングを説明する為のタイミング・チャートを表し、第5
図に於いて用いた記号と同記号は同部分を示すか或いは
同じ意味を持つものとする。
図に於いて、VCCは正側T.rA電圧、VSSは接地
側電源電圧をそれぞれ示している。
このような半導体記憶装置に於ける情報の読み出し動作
は良く知られているが、その概略を第5図及び第6図を
参照しつつ記述すると次の通りである。
当初、ビノトV5i B L及び丁τをzVcCにブリ
・チャージする。
次ムこ、例えばワード線W L Oのレヘルを上昇させ
、メモリ・セルMC,を選択する。
メモリ・セルMC,に於ける情報蓄積キャパシタC1の
レヘノレは、1青幸浸゛0”力ク蓄1責されている場合
にはVSS、例えば0〔V]に、そして、情轢”1”が
蓄積されている場合にはV。C、例えば5(V)になっ
ている。
その情報はピント綿BL及び正下に微小な差電圧として
読み出され、その後、センス増幅2SS Aが動作して
咳差電圧を増幅する。
〔発明が解決しようとする問題点〕
前記説明から判るように、従来の半専体記憶装置に於い
ては、例えばピントVM B Lに接続されているメモ
リ・セルを読み出しの対象として選択した場合であって
も、ビット線BLもビソト線B Lと同様に充放電させ
ている。
そのようにする理由は、前記したように、ワード線W 
L oを立ち上げてから或る時間たつとビノIBL及び
BL間に差電圧を生ずるが、その差電圧が掻めて微小で
あることに依る。
即ち、−iに、ビット線の容量は、メモリ・セルに於け
る容量の10倍程度もあるので、読み出しの場合、メモ
リ・セルの蓄積電荷をビノト腺に放出してもビット線間
の差電圧は僅がであり、従って、雑音に埋もれてしまう
虞が大きい。
そこでビノ} ’rM B L及びT下を折り返しにし
て対称的に動作させているものであり、従って、情報の
読み出し自体には不必要なビソ} N2も動作させるよ
うになっている。
然しなから、近年、市販されようとしているIMビット
のDRAMに於いては、ビット線が例えば約4000対
、即ち、8(100本もあるので、その充放電に依る消
費電流は壜めて大きいものとなり、しかも、そのうち4
000本分は情taの読み出し自体には直接関与しない
ものである。
本発明は、読み出されようとするメモリ・セルが接続さ
れているビット線と対になっているビソト41+の動作
を或る時点から禁止することができる構成にして消費電
流を低減させた半専体記憶装置を堤供する。
〔問題点をM決するための手段〕
本発明に依る半導体記憶装置の動作方法に於いては、メ
モリ・セル(例えばメモリ・セルM C +及びMC2
)が接6lされた2木のビノト線(例えばビノh棉BL
及び丁T)をセンス増幅器(例えばセンス増幅器SA)
と結ぶゲート・トランジスタ(例えばビノト緑切断及び
接続用トランジスタQl及びQ2)をメモリ・セルの読
み出し時にはオン状態として該ビソト線を2本ともセン
ス増幅器とぶ通させ、次いで、前記ゲート・トランジス
タをオフにした状態で前記センス増幅器にて差電圧(例
えばI.AVCC±αに於けるα)の増1aを行い、そ
の後、読み出しが行われたメモリ・セル(例えばメモリ
・セルMC.)が接続されている側のビノト線(例えば
ヒ゛ノト線BL冫のみをセンスj■肩器と4通させる為
に対応する側の前記ゲート・トランジスタ(例えばビノ
ト線切断及び接続用1−ランジスクQl)をオンにする
ようにしている。
[作用] 前記手段を採ることに依り、メモリ・セルに蓄積された
iff tfiを読み出すことによって発生するビノト
線間の微少な差電圧をセンス増幅器に取り込んだ後は、
読み出しを行ったメモリ・セルが接続されている側のビ
ノトWMのみを動作させることCこなるから、ビット腺
の充放電電流を略2に低減させることが可能であり、大
規模の半導体記憶装置を動作させる場合に好適である。
〔実施例〕
第1図は本発明一実施例の要部回路説明図を表し、第5
図に於いて用いた記号と同記号は同部分を示すか或いは
同じ意味を持つものとする。
図に於いて、Q1及びQ2はビソト線切断及び接続用ト
ランジスタ、φLはトランジスタQ1の制?II+信号
、φRはトランジスタQ2の制御信号、N1及びN2は
ノードをそれぞれ示している。
図から明らかなように、本実施例に於いては、センス増
幅器SAとビットVABし及び肛との間にトランジスタ
Q1及びQ2を介在させ、そのトランジスタQl及びQ
2をオン・オフさせることに依り、ビット線BL及び『
をセンス増幅器SAと接続したり或いは遮断したりする
ことができるようになっている点で第5図に見られる従
来例と相違している。
第2図は第1図に見られる本発明一実施例に於ける動作
タイミングを説明する為のタイミング・チャートを表し
、第1図、第5図、第6図に於いて用いた記号と同記号
は同部分を示すが或いは同し意味を持つものとする。
第1図に見られる本発明−実,悔例の動作を第2図に見
られるタイミング・チャートを参照しつつ説明する。尚
、本実施例に於いては、情叩読み出しの為に選択される
メモリ・セル〜IC,の情報會積キャパシタC1には情
報”0”、即ら、レベルとしてはVss(例えば0[V
])が蓄積されているものとする。
当初、制御信号φL及びφRのレヘルをVCC↓Vい以
上に上昇させてトランジスタQ1及びQ2をオン状態に
する。
次に、ブリ・チャージを行い、ビノト線B L及び丁T
、ノードN1及びN2を’AVccのレベルにする。
次に、ワード’+M W L aのレベルを上界させて
メモリ・セルMC.を選択する。
情報蓄積キャパシタCIのレベルはVSsであるから、
メモリ・セルMC.にはビノト線BLがら電荷が流れ込
み、従って、ビット線BLのレベルは僅かに下降し、ま
た、トランジスタQ1がオンになっていることから、ビ
ソト線BLとノードN1とは接、涜された状態にあり、
従って、ノードN1のレベルも同様に下降する。
このような状態になると、ノードNlとN2との間に差
電圧が発生する。
次に、制御信号φL及びφRのレベルを下降させ、それ
に依り、トランジスタQ1及びQ2をオフ状態にする。
次に、センス増幅器SAを活性化し、ノードN1及びN
2間の差電圧を増幅する。
この動作に依り、ノードN1のレヘルはVSSになり、
また、ノートN2のレヘルはlAVccを維持する。
次に、アクティブ・リストア回路(図示せず)を活性化
し、ノードN2に於けるレヘルを引き上げでV。0とす
る。
次に、選択されたメモリ・セルMC,が接続されている
側のビット″gABLに介在するトランジスクQlをオ
ンにする為、制御信号φLを再び上昇させる。尚、この
ように制?1i1信号φLのみをIA tRして上界さ
せるには、メモリ・セル″M C ,を選択したアドレ
ス信号をもとにずれば而単に実狗することができる。
ビノhL7iBLに於けるレベルは、前記したように、
l/2Vccより僅かに低下した状態にあるが、ノード
N1に於けるレベルはVSSであり、そこでトランジス
タQ1がオンになるとビット線13 LからノードNl
に対して電荷が流れ込み、その結果、ビノトWBLのレ
ヘルもVSSになるので、メモリ・セルMC,には再び
情報“0”が書き込まれるものである。
また、ビット、腺BL側に於いては、制御信号φRのレ
ベルがVSSであることがらトランジスタQ2はカソト
・オフのままであり、レベルは変化することなく%VC
Cを維持し、充放電は行わないから消費電流は低減され
る。
ところで、第1図に見られる半導体記憶装置に於けるセ
ンス増幅器SAは、実際には、フリノプ・フロンプであ
り、それに依ってビット’v?tBL及びBL間の差電
圧を増幅するようにしている。
そのフリソブ・フロノプは、ビソト線BL及びBLのウ
チ、ハイ・レベル(“H′レベル)側はそのままにし、
ロー・レベル(“L”レベル)側をVSSにすることが
できる構成になっている。従って、通常の半導体記憶装
置では、“I]”レヘル側のビント線は、後に、レベル
上昇させる必要があり、それを行うのがアクティブ・リ
ストア回路である。
従来、アクティブ・リストア回路は、センス増幅器内に
設けられるようになっていて、図示していないが、第1
図に見られる実施例に於いても、センス増幅器SA内に
設置してある。
このような構成にした場合、トランジスタQ1及びQ2
を動作させる為の制御信号φL及びφRのレヘルをV。
。十■い以上にする必要がある。
その理由は、前記第1図及び第2図に関して説明した半
導体記憶装置の動作に於いて、ノードN1に於けるレヘ
ルがVCCになった場合、そのVCCなるレヘルをビノ
ト4%BL.に伝える為、トランジスタQ1をオンにす
るには、そのゲートに印加する制御信号φLを■cc+
■い以上にしなければならないからである。
然しなから、そのように、電源電圧以上の電圧を得るに
は、ブートストラソプ回路を用いるなど厄介なことにな
る。
第1図に見られる実施例に於いて、そのような煩雑さを
回避したければ、次に説明する実施例を用いると良い。
第3図は本発明に於ける他の実施例の要部回路説明図を
表し、第1図及び第2図に於いて用いた記号と同記号は
同部分を示すか或いは同じ意味を持つものとする。
図に於いて、AR,及びARZはアクティブ・リストア
回路、φARL及びφARRはアクティブ・リストア回
路の制’411信号をそれぞれ示している。
図から明らかなように、本実施例に於いては、アクティ
ブ・リストア回路AR,及びA R 2をセンス増幅器
SAの外に出し、それぞれ対応するビット線BL及び肛
に接続した点で第1図に見られる実施例と相違している
第4図は第3図に見られる実施例に於ける動作タイミン
グを説明する為のタイミング・チャートを表し、第1図
乃至第3図に於いて用いた記号と同記号は同部分を示す
か或いは同じ意味を持つものとする。
第4図に見られる本発明一実施例の動作を第3図に見ら
れるタイミング・チャートを参照しつつ説明する。尚、
本実施例に於いては、情報読み出しの為に選択されるメ
モリ・セルM C + の情報蓄積キャパシタC1には
情報“1”、卯ち、レベルとしては■。。(例えば5(
V))が蓄積されているものとする。
当初、制’+1ll信号φL及びφRのレベルを■。0
に上昇させてトランジスタQ1及びQ2をオン状態にす
る。
次に、ブリ・チャージを行い、ビット線BL及び丁工、
ノードN1及びN2を!/;Vq(Hのレベルにする。
次に、ワード%i ”1¥ L oのレヘルを上昇させ
てメモリ・セルMC,を選択する。
情報蓄積キャパシタCIのレヘルはVCCであるから、
メモリ・セルM C +からビソト%,%BLに対して
電荷が放出され、従って、ビット線BLのレベルは僅か
に上昇し、また、トランジスタQ1がオンになっている
ことから、ビット%fQ B LとノードN1とは接続
された状態にあり、従って、ノードN1のレベルも同様
に上昇する。
このような状態になると、ノードN1とN2との間に差
電圧が発生する。
次に、制御信号φL及びφRのレベルを下降させ、それ
に依り、トランジスタQ1及びQ2をオフ状態にする。
次に、センス増幅器SAを活性化し、ノードN1及びN
2間の差電圧を増幅する。
この動作に依り、ノードN2のレベルはVSSになり、
また、ノードN1のレベルは%Vcc+αを維持する。
次に、選択されたメモリ・セルM C +が接続されて
いる側のビソIBLに介在するトランジスタQ1をオン
にする為、制?II1信号φLを再び上昇させる。尚、
制御信号φLのレベルがVCCであることは云うまでも
ない。
ビット線BLに於けるレベルは、%VCCよリ僅かに上
昇した状態にあり、また、ノードN1に於けるレベルも
%VCCより僅かに高い状態にあるからトランジスタQ
1がオンになってもビソトvABLのレベルに変化はな
い。
次に、選択されたメモリ・セルMC,がti ’hlさ
れている側のビット線BLのレベルを上昇させる為、制
御信号φARLを上昇させてアクティブ・リストア回路
AR,を活性化する。
このアクティブ・リストア回路AR,の作用に依り、ビ
ット線BLは%Vcc+αからVCCにチャージ・アッ
プされ、メモリ・セルMC,には再び情報“1”である
VCCが蓄積される。
前記のような動作をtテっでいる間中、ビント線BL側
に於いては、制iffff信号φRのレベルがVSSで
あることからトランジスタQ2はカソト・オフのままで
あり、また、制御信号φARRのレヘルもVSSである
から、レヘルは’AVccを維持し続けて充放電は行わ
れない。
〔発明の効果〕
本発明に依る半導体記憶装置の動作方法に於いては、メ
モリ・セルが接続されたビット線をセンス増幅器と結ぶ
ゲート・トランジスタをメモリ・セルの読み出し時には
オン状態として該ビット線をセンス増幅器と導通させ、
次いで、前記ゲート・トランジスタをオフにした状態で
前記センス増幅器にて差電圧の増幅を行い、その後、読
み出しが行われたメモリ・セルが接続されている側のビ
ット線のみをセンス増幅器と導通させる為に対応する側
の前記ゲート・トランジスタをオンにするようにしてい
る。
前記構成を採ることに依り、メモリ・セルに蓄積された
情和を読み出すことによって発生するピント線間の漱少
な差電圧をセンス増幅器Cこ取り込んだ後は、読み出し
を行ったメモリ・セルが接続されている側のピント線の
みを動作させることになるから、ビット線の充放電電流
を略2に低減させることが可能であり、大規模の半導体
記憶装置を動作させる場合に好適である。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明一実施例の要部回路説明図、第2図は第
1図に見られる実施例に於ける動作タイミングを説明す
る為のタイミング・チャート、第3図は本発明に於ける
他の実施例の要部回路説明図、第4図は第3図に見られ
る実施例に於ける動作タイミングを説明する為のタイミ
ング・チャート、第5図は従来例の要部回路説明図、第
6図は第5図に見られる従来例に於ける動作タイミング
を説明する為のタイミング・チャートをそれぞれ示して
いる。 図に於いて、BL及びBLはビノト線、WL.及びWL
,はワード線、MC.及びMC2はメモリ・セル、CI
及びC2は情報蓄積キャパシタ、SAはセンス増幅器、
Ql及びQ2はビット線切断及び接続用トランジスタ、
φLはトランジスタQ1の制:111信号、φRはトラ
ンジスタQ2の制ill信号、N1及びN2はノードを
それぞれ示している。 特許出願人   冨士通株式会社 代理人弁理士  拍 谷 昭 司 代理人弁理士  渡 邊 弘 一 実廊例の要部回路説明図 第1図 実厖例の7B亘路説町図 第3図 SA 従来例の7部回路説明図 第5図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 メモリ・セルが接続された2本のビット線をセンス増幅
    器と結ぶゲート・トランジスタをメモリ・セルの読み出
    し時にはオン状態として該ビット線を2本ともセンス増
    幅器と導通させ、 次いで、前記ゲート・トランジスタをオフにした状態で
    前記センス増幅器にて差電圧の増幅を行い、 その後、読み出しが行われたメモリ・セルが接続されて
    いる側のビット線のみをセンス増幅器と導通させる為に
    対応する側の前記ゲート・トランジスタをオンにするこ
    と を特徴とする半導体記憶装置の動作方法。
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