KR100336786B1 - Bit line equalizing control circuit for semiconductor memory - Google Patents
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Abstract
본 발명은 반도체 메모리의 비트라인 등화 제어 회로에 관한 것으로, 종래 기술에 있어서 비트라인 등화시 등화하는 전압 레벨의 승압 전압 레벨로 입력됨에 따라 전류 소모가 많고, 또한, 동일 비트라인에 다른 워드라인이 인에이블되는 경우, 등화 해제시 승압 전압에서 접지전압사이를 스윙함에 따라 라스신호 인가뒤 정상적으로 비트라인이 선택되기의 까지의 타이밍 마진과 다음 라스신호가 인가되기까지의 타이밍 마진이 줄어듦으로써, 이전 데이타값에 의해 다음 데이타값이 변동되어 데이타를 잃어버리게 되는 문제점이 있었다. 따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 창안한 것으로, 비트라인 등화시 해당 비트라인을 등화시키는 등화 신호를 소정시간동안만 승압 전압 레벨로 출력한 뒤 전원전압 레벨로 출력함으로써, 전류 소모량을 최소화함과 아울러 라스신호 인가뒤 정상적으로 비트라인이 선택되기까지의 타이밍 마진과 다음 라스신호가 인가되기까지의 타이밍 마진을 확보하여 데이타의 소손을 방지하는 효과가 있다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a bit line equalization control circuit of a semiconductor memory. In the prior art, current is consumed by inputting at a boosted voltage level of a voltage level equalized at the time of bit line equalization. When enabled, as the swing between the boosted voltage and the ground voltage at the time of equalization is released, the timing margin until the bit line is selected after the application of the ras signal is normally reduced and the timing margin until the next ras signal is applied, thereby reducing previous data. There is a problem that the data is lost by changing the next data value by the value. Accordingly, the present invention has been made to solve the above-mentioned conventional problems, by outputting the equalization signal equalizing the corresponding bit line at the boosted voltage level only for a predetermined time and then outputting the power supply voltage level during bit line equalization. In addition to minimizing the current consumption, the timing margin until the bit line is normally selected after the application of the ras signal and the timing margin until the next ras signal is applied are secured, thereby preventing data from being burned out.
Description
본 발명은 반도체 메모리의 비트라인 등화 제어 회로에 관한 것으로, 특히 메모리 셀 데이타를 전달하는 비트라인을 등화시키는 등화 회로에 있어서 비트라인 등화시 승압전압 전류 소모량을 최소화하여 등화속도를 향상시킨 반도체 메모리의 비트라인 등화 제어 회로에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a bit line equalization control circuit of a semiconductor memory, and more particularly, to an equalization circuit for equalizing a bit line for transferring memory cell data. It relates to a bit line equalization control circuit.
도 1은 일반적인 비트라인 센스 앰프의 구성을 보인 회로도로서, 이에 도시된 바와 같이 등화신호(BLEQI)(BLEQJ)에 의해 각기 연결된 메모리 셀의 비트라인 페어(BLI,/BLI)(BLJ,/BLJ)를 등화시키는 비트라인 등화기(10)(11)와; 선택신호(BSI)(BSJ)에 의해 각기 상기 비트라인 페어(BLI,/BLI)(BLJ,/BLJ)를 전달하는 비트라인 선택기(20)(21)와; 상기 비트라인 선택기(20)(21)를 통해 연결된 비트라인 페어(BLI,/BLI)(BLJ,/BLJ)를 센싱 전압(SPC,/SNC)으로 센싱하는 센스앰프와; 각기 출력 제어 신호(YSEL)에 의해 도통제어되어 상기 센스 앰프에서 센싱된 전압을 데이타 신호(DB)와 데이타바 신호(/DB)로 출력하는 엔모스 트랜지스터로 구성된다.FIG. 1 is a circuit diagram showing a configuration of a general bit line sense amplifier, and as shown therein, a bit line pair BLI, / BLI (BLJ, / BLJ) of memory cells respectively connected by an equalization signal BLEQI (BLEQJ). A bit line equalizer (10) (11) for equalizing; A bit line selector (20) (21) for conveying the bit line pairs (BLI, / BLI) (BLJ, / BLJ) respectively by a selection signal (BSI) (BSJ); A sense amplifier configured to sense bit line pairs BLI, / BLI (BLJ, / BLJ) connected through the bit line selectors 20, 21 with sensing voltages SPC and SNC; Each of the NMOS transistors is electrically controlled by an output control signal YSEL and outputs a voltage sensed by the sense amplifier as a data signal DB and a data bar signal / DB.
그리고, 상기 비트라인 등화기(10)(11)는 상기 등화신호(BLEQI)(BLEQJ)에 의해 도통제어되어 상기 비트라인 페어 양단(BLI,/BLI)(BLJ,/BLJ)을 연결하는 엔모스 트랜지스터(NM1)(NM6)와; 각기 상기 등화신호(BLEQI)(BLEQJ)에 의해 도통제어되어 비트라인 페어(BLI,/BLI)(BLJ,/BLJ)로 등화전압(BVLP)을 출력하는 엔모스트랜지스터(NM2,NM3)(NM7,NM8)로 구성되며, 상기 비트라인 선택기(20)(21)는 선택신호(BSI)(BSJ)에 의해 도통제어되어 각기 비트라인 페어(BLI,/BLI)(BLJ,/BLJ)를 센스 앰프로 출력하는 엔모스 트랜지스터(NM4,NM5)(NM9,NM10)로 구성된다.The bit line equalizers 10 and 11 are electrically controlled by the equalization signals BLEQI and BLEQJ to connect the bit line pairs BLI and / or BLI to BLJ and BLJ. Transistors NM1 and NM6; EnMOS transistors NM2, NM3, NM7, which are electrically controlled by the equalization signals BLEQI and BLEQJ, respectively, and output the equalization voltage BVLP to bit line pairs BLI, / BLI, BLJ, / BLJ. NM8), and the bit line selectors 20 and 21 are conductively controlled by the selection signal BSI (BSJ) to convert the bit line pairs BLI, / BLI (BLJ, / BLJ) into sense amplifiers, respectively. NMOS transistors NM4 and NM5 (NM9 and NM10) to be output.
그리고, 상기 비트라인 등화기(10)(20) 및 비트라인 선택기(20)(21)의 동작을 제어하는 비트라인 등화 제어부의 구성은 도 2에 도시한 바와 같이 블록 선택 신호(BI)와 센싱 신호(SN0)를 부정합 연산하는 부정합 게이트(NOR1)와; 블록 선택 신호(BJ)와 센싱 신호(SN0)를 부정합 연산하는 부정합 게이트(NOR2)와; 각기 상기 부정합 게이트(NOR1)(NOR2)의 출력신호와 서로의 출력 신호를 궤환입력받는 부정합 게이트(NOR3)(NOR4)와; 각각 상기 부정합 게이트(NOR3)(NOR4)의 출력신호를 입력받아 반전하는 인버터(I1)(I2)와; 각각 상기 인버터(I1)(I2)의 출력신호를 입력받아 반전하는 인버터(I3)(I4)와; 각각 상기 인버터(I1,I3)(I2,I4)의 출력신호를 입력받아 이를 승압 전압(VPP) 레벨로 레벨 쉬프트하여 출력하는 레벨 쉬프터(30)(31)와; 각기 상기 레벨 쉬프터(30)(31)의 출력신호를 승압전압(VPP) 레벨로 반전하는 인버터(I10)(I13)와; 각기 상기 인버터(I10)(I13)의 출력신호를 승압전압(VPP) 레벨로 반전하는 인버터(I11)(I14)와; 각기 상기 인버터(I10)(I13)의 출력신호를 승압전압(VPP) 레벨로 반전하여 등화 신호(BLEQI)(BLEQJ)는 인버터(I12)(I15)와; 상기 인버터(I10)(I13)의 출력 신호를 부정합 연산하는 부정합 게이트(NOR5)와; 각기 상기 인버터(I14)(I11)의 출력신호를 승압전압(VPP) 레벨로 반전하는 인버터(I16)(I17)와; 각기 상기 부정합 게이트(NOR5)의 출력신호에 의해 도통제어되어 선택신호(BSI)(BSJ)로 전원전압(VCC)을 출력하는 엔모스트랜지스터(NM11)(NM13)와; 각기 상기 인버터(I16)(I17)의 출력신호에 의해 도통제어되어 상기 선택신호(BSI)(BSJ)를 접지시키는 엔모스 트랜지스터(NM12)(NM14)와; 각기 상기 인버터(I11)(I14)의 출력신호에 의해 도통제어되어 상기 선택신호(BSI)(BSJ)로 승압전압(VPP)을 출력하는 피모스 트랜지스터(NM10)(NM11)로 구성되며, 이와 같이 구성된 종래 기술에 따른 동작과정을 첨부한 도 3을 참조하여 상세히 설명한다.In addition, the configuration of the bit line equalization control unit for controlling the operations of the bit line equalizers 10 and 20 and the bit line selectors 20 and 21 is sensed with the block selection signal BI as illustrated in FIG. 2. A mismatch gate NOR1 for mismatching the signal SN0; A mismatch gate NOR2 that mismatches the block selection signal BJ and the sensing signal SN0; Mismatched gates NOR3 and NOR4 that receive feedback from the output signals of the mismatched gates NOR1 and NOR2 and the output signals of each other; Inverters I1 and I2 that receive and invert the output signals of the mismatched gates NOR3 and NOR4, respectively; Inverters I3 and I4 respectively receiving and outputting the output signals of the inverters I1 and I2; A level shifter (30) (31) for receiving the output signals of the inverters (I1, I3) (I2, I4) and level shifting them to a boosted voltage (VPP) level respectively; Inverters (I10) (I13) for respectively inverting the output signal of the level shifters (30) (31) to a boosted voltage (VPP) level; Inverters I11 and I14 for respectively inverting the output signal of the inverters I10 and I13 to the boosted voltage VPP level; Reversing the output signal of the inverters I10 and I13 to the boosted voltage VPP level, respectively, so that the equalization signal BLEQI and BLEQJ are inverters I12 and I15; A mismatch gate NOR5 for mismatching an output signal of the inverters I10 and I13; Inverters I16 and I17 for respectively inverting the output signal of the inverters I14 and I11 to the boosted voltage VPP level; NMOS transistors NM11 and NM13, each being electrically controlled by the output signal of the mismatched gate NOR5 and outputting a power supply voltage VCC to the selection signal BSI BBS; NMOS transistors NM12 and NM14, which are electrically controlled by the output signals of the inverters I16 and I17 to ground the selection signal BSI and BSJ, respectively; Each of the PMOS transistors NM10 and NM11 is electrically controlled by the output signals of the inverters I11 and I14 to output a boosted voltage VPP to the selection signal BSI BJ. With reference to Figure 3 attached to the operation process according to the prior art configured will be described in detail.
반도체 메모리에서 비트라인 페어(BLI)(/BLI)가 포함된 블록을 선택하여 센스 앰프에서 센싱되어 출력하고자 하는 경우, 우선, 최상위 로우 어드레스를 프리 디코딩한 선택신호(BI)는 도 3의 (a)와 같이 고전위로 상승하게 되나, 선택신호(BJ)는 저전위를 유지하게 된다.When a block including a bit line pair BLI (/ BLI) is selected in a semiconductor memory and is sensed and output by a sense amplifier, first, the selection signal BI predecoding the highest row address is shown in FIG. As shown in FIG. 2, the signal is raised to a high potential, but the selection signal BJ maintains a low potential.
따라서, 상기 선택신호(BI)(BJ)와 비트라인 센싱을 시작하는 센싱 인에이블 신호에 의해 출력된 도 2의 (b)와 같은 센싱 신호(SN0)를 입력받은 비트라인 등화 제어부는 도 3의 (c)(d)와 같이 선택신호(BSI)(BSJ)를 출력하며, 도 3의 (e)(f)와 같이 등화 신호(BLEQI)(BLEQJ)를 출력하게 된다.Accordingly, the bit line equalization control unit receiving the sensing signal SN0 as shown in FIG. 2B output by the selection signal BI BJ and the sensing enable signal for starting bit line sensing is illustrated in FIG. As shown in (c) and (d), the selection signal BSI and BSJ are output, and the equalization signal BLEQI and BLEQJ are output as shown in FIG.
즉, 상기 고전위의 선택 신호(BI)와 저전위의 센싱 신호(SNO)를 입력받은 부정합 게이트(NOR1)는 저전위를 출력하나, 저전위의 선택 신호(BJ)와 저전위의 센싱 신호(SNO)를 입력받은 부정합 게이트(NOR2)는 고전위를 출력하게 된다.That is, the mismatch gate NOR1 receiving the high potential selection signal BI and the low potential sensing signal SNO outputs a low potential, but the low potential selection signal BJ and the low potential sensing signal ( The mismatched gate NOR2 that receives SNO outputs a high potential.
그리고, 상기 부정합 게이트(NOR1)(NOR2)의 출력신호 및 각각의 출력신호를 서로 궤환입력받는 부정합 게이트(NOR3)(NOR4)는 이를 부정합 연산하여 각기 고전위와 저전위를 출력하게 되고, 상기 부정합 게이트(NOR3)(NOR4)의 출력신호를 입력받은인버터(I1)(I2)는 이를 반전하여 출력하게 되며, 상기 인버터(I1)(I2)의 출력신호는 인버터(I3)(I4)를 통해 다시 반전된다.The mismatched gates NOR3 and NOR4 that receive the input signals and the respective output signals of the mismatched gates NOR1 and NOR2 are mutually mismatched to output high potentials and low potentials, respectively. The inverters I1 and I2 that have received the output signals of NOR3 and NOR4 invert and output the same, and the output signals of the inverters I1 and I2 are inverted again through the inverters I3 and I4. do.
그리고, 상기 인버터(I1,I3)(I2,I4)의 출력신호를 입력받은 레벨쉬프터(30)(31)는 각기 승압전압(VPP)과 접지전압을 출력하게 되며, 상기 레벨 쉬프터(30)(31)의 출력신호는 각기 인버터(I10,I12)(I13,I15)를 통해 순차반전되어 등화 신호(BLEQI)(BLEQJ)로 출력된다.In addition, the level shifters 30 and 31 that receive the output signals of the inverters I1 and I3 (I2 and I4) respectively output a boosted voltage VPP and a ground voltage, and the level shifter 30 ( The output signal of 31 is sequentially reversed through the inverters I10 and I12 (I13 and I15) and output as an equalization signal BLEQI and BLEQJ.
그리고, 상기 비트라인 등화 제어부는 각기 상기 인버터(I10)(I13)의 출력신호를 반전한 인버터(I11)(I14)의 출력신호에 의해 도통제어되는 승압전압(VPP)을 출력하는 피모스트랜지스터(PM10)(PM11)와 상기 인버터(I10)(I13)의 출력 신호를 부정합 연산한 부정합 게이트(NOR5)의 출력신호에 의해 도통제어되어 전원전압(VCC)을 출력하는 엔모스 트랜지스터(NM11)(NM13)와 각기 상기 인버터(I14)(I11)의 출력신호를 반전한 인버터(I16)(I17)의 출력신호에 의해 접지전압을 출력하는 엔모스 트랜지스터(NM12)(NM14)에 의해 상기 선택신호(BSI)(BSJ)를 출력하게 된다.The bit line equalization control unit outputs a boosted voltage VPP that is electrically controlled by an output signal of the inverters I11 and I14 that inverts the output signal of the inverters I10 and I13. NMOS transistors NM11 and NM13 which are electrically controlled by the output signals of the mismatching gate NOR5 that mismatch the output signals of the PM10 and PM11 and the inverters I10 and I13 to output the power supply voltage VCC. And the selection signal BSI by the NMOS transistors NM12 and NM14 which output ground voltages by the output signals of the inverters I16 and I17 inverting the output signals of the inverters I14 and I11, respectively. Will output (BSJ).
따라서, 상기 선택신호(BSI)(BSJ)에 의해 비트라인 선택기(20)가 동작하게 되므로 도 3의 (g)와 같이 워드라인이 인에이블되면, 도 3의 (i)와 같이 센스 전압(SPC)(/SNC)을 입력받은 센스앰프에서 비트라인 페어(BLI)(/BLI)의 전압을 도 3의 (h)와 같이 센싱하게 된다.Accordingly, since the bit line selector 20 is operated by the selection signal BSI (BSJ), when the word line is enabled as shown in FIG. 3G, the sense voltage SPC as shown in FIG. The voltage of the bit line pair BLI (/ BLI) is sensed as shown in FIG.
또한, 다른 비트라인 페어(BLJ)(/BLJ)가 선택되는 경우도 상기 비트라인 페어(BLI)(/BLI)와 동일하게 동작한다.Further, the case where another bit line pair BLJ (/ BLJ) is selected also operates in the same manner as the bit line pair BLI (/ BLI).
상기와 같이 종래의 기술에 있어서 비트라인 등화시 등화하는 전압 레벨의 승압 전압 레벨로 입력됨에 따라 전류 소모가 많고, 또한, 동일 비트라인에 다른 워드라인이 인에이블되는 경우, 등화 해제시 승압 전압에서 접지전압으로 스윙함에 따라 라스신호 인가뒤 정상적으로 비트라인이 선택되기의 까지의 타이밍 마진과 다음 라스신호가 인가되기까지의 타이밍 마진이 줄어듦으로써, 이전 데이타값에 의해 다음 데이타값이 변동되어 데이타를 잃어버리게 되는 문제점이 있었다.As described above, when the input voltage is increased to the boosted voltage level of the voltage level to be equalized at the time of bit line equalization, when the current consumption is large and other word lines are enabled in the same bit line, As the swing to ground voltage reduces the timing margin until the bit line is normally selected after the las signal is applied, and the timing margin until the next las signal is applied, the next data value is changed by the previous data value and data is lost. There was a problem thrown away.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 창안한 것으로, 비트라인 등화시 소정시간동안만 승압 전압 레벨로 출력한 뒤 전원전압 레벨로 비트라인 등화 신호를 출력하여 전류 소모량을 최소화함과 아울러 등화속도를 향상시킨 반도체 메모리의 비트라인 등화 제어 회로를 제공함에 그 목적이 있다.Accordingly, the present invention has been made to solve the above-described problems, and minimizes the current consumption by outputting the boosted voltage level only for a predetermined time during bit line equalization and then outputting the bit line equalized signal at the power supply voltage level. In addition, an object of the present invention is to provide a bit line equalization control circuit of a semiconductor memory having an improved equalization speed.
도 1은 일반적인 비트라인 센스 앰프의 구성을 보인 회로도.1 is a circuit diagram showing the configuration of a general bit line sense amplifier.
도 2는 종래 비트라인 등화 제어부의 구성을 보인 회로도.2 is a circuit diagram showing a configuration of a conventional bit line equalization control unit.
도 3은 도 2에 의한 비트라인 센스 앰프의 입출력 전압 파형도.3 is an input / output voltage waveform diagram of a bit line sense amplifier according to FIG. 2;
도 4는 본 발명 비트라인 등화 제어부의 구성을 보인 회로도.4 is a circuit diagram showing the configuration of the bit line equalization control unit of the present invention.
도 5는 도 4에 의한 비트라인 센스 앰프의 입출력 전압 파형도.5 is an input / output voltage waveform diagram of the bit line sense amplifier shown in FIG. 4;
***도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명****** Description of the symbols for the main parts of the drawings ***
100,101 : 레벨쉬프터 110,120 : 등화 전압 제어부100,101: level shifter 110,120: equalization voltage control unit
111,112 : 지연기 I1∼I4, I10∼I19 : 인버터111,112: Delays I1 to I4, I10 to I19: Inverter
NAND1, NAND2 : 부정곱 게이트 NOR1∼NOR7 : 부정합 게이트NAND1, NAND2: Non-Gate Gates NOR1-NOR7: Mismatch Gates
NM1∼NM18 : 엔모스 트랜지스터 PM1∼PM4 : 피모스 트랜지스터NM1-NM18: NMOS transistor PM1-PM4: PMOS transistor
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구성은 제1 블록 선택 신호와 센싱 신호를 부정합 연산하는 제1 부정합 게이트와; 제2 블록 선택 신호와 센싱 신호를 부정합 연산하는 제2 부정합 게이트와; 각기 상기 제1,제2 부정합 게이트의 출력신호와 서로의 출력 신호를 궤환입력받는 제3,제4 부정합 게이트와; 각각 제3,제4 상기 부정합 게이트의 출력신호를 반전한 제1,제2 인버터의 출력신호와 그를 반전한 제3,제4 인버터의 출력신호를 입력받아 각기 상기 제3,제4 부정합 게이트의 출력신호를 승압 전압 레벨로 레벨 쉬프트하여 출력하는 제1,제2 레벨 쉬프터와; 각기 상기 제1,제2 레벨 쉬프터의 출력신호를 승압전압 레벨로 반전하는 제5,제6 인버터와; 각기 상기 제5,제6 인버터의 출력신호를 승압전압 레벨로 반전하는 제7,제8 인버터와; 상기 제5,제6 인버터의 출력 신호를 부정합 연산하는 제5 부정합 게이트와; 각기 상기 제8,제7 인버터의 출력신호를 승압전압 레벨로 반전하는 제9,제10 인버터와; 각기 상기 제5 부정합 게이트의 출력신호에 의해 도통제어되어 제1,제2 선택신호로 전원전압을 출력하는 제1,제2 엔모스 트랜지스터와; 각기 상기 제9,제10 인버터의 출력신호에 의해 도통제어되어 상기 제1,제2 선택신호를 접지시키는 제3,제4 엔모스 트랜지스터와; 각기 상기 제7,제8 인버터의 출력신호에 의해 도통제어되어 상기 제1,제2 선택신호로 승압전압을 출력하는 제1,제2 피모스 트랜지스터와; 각기 상기 제1,제2 레벨 쉬프터의 출력신호를 입력받아 제1,제2 등화 신호의 전압 레벨을 제어하는 제1,제2 등화 전압 제어부와; 각기 상기 제1,제2 등화 전압 제어부의 제1 출력신호에 의해 도통제어되어 승압전압을 상기 제1,제2 등화 신호로 출력하는 제3,제4 피모스 트랜지스터와; 각기 상기 제1,제2 등화 전압 제어부의 제2 출력신호에 의해 도통제어되어 전원전압을 상기 제1,제2 등화 신호로 출력하는 제5,제6 엔모스 트랜지스터와; 상기 제5,제6 인버터의 출력신호에 의해 도통제어되어 각기 상기 제1,제2 등화 신호로 접지전압을 출력하는 제7,제8 엔모스 트랜지스터로 구성하여 된 것을 특징으로 한다.A configuration of the present invention for achieving the above object comprises a first mismatch gate for mismatching the first block selection signal and the sensing signal; A second mismatch gate for mismatching the second block selection signal and the sensing signal; Third and fourth mismatched gates that receive feedback from the output signals of the first and second mismatched gates and the respective output signals; The output signals of the first and second inverters inverting the output signals of the third and fourth mismatched gates and the output signals of the third and fourth inverters inverted from the third and fourth mismatched gates are respectively input. First and second level shifters which level-shift the output signal to a boosted voltage level and output the level signal; Fifth and sixth inverters for respectively inverting output signals of the first and second level shifters to a boosted voltage level; A seventh and eighth inverters for respectively inverting the output signals of the fifth and sixth inverters to a boosted voltage level; A fifth mismatch gate configured to mismatch the output signals of the fifth and sixth inverters; Ninth and tenth inverters for respectively inverting output signals of the eighth and seventh inverters to a boosted voltage level; First and second NMOS transistors, each being electrically controlled by an output signal of the fifth mismatch gate and outputting a power supply voltage as first and second selection signals; Third and fourth NMOS transistors electrically connected to each other by the output signals of the ninth and tenth inverters to ground the first and second selection signals; First and second PMOS transistors respectively connected to and controlled by the output signals of the seventh and eighth inverters and outputting a boosted voltage to the first and second selection signals; First and second equalized voltage controllers respectively configured to receive output signals of the first and second level shifters to control voltage levels of the first and second equalized signals; Third and fourth PMOS transistors respectively connected to and controlled by the first output signal of the first and second equalized voltage controllers to output a boosted voltage as the first and second equalized signals; Fifth and sixth NMOS transistors respectively connected to each other by the second output signal of the first and second equalized voltage controllers and output a power supply voltage as the first and second equalized signals; And a seventh and eighth NMOS transistors which are electrically controlled by the output signals of the fifth and sixth inverters and output ground voltages to the first and second equalized signals, respectively.
이하, 본 발명에 따른 일실시예에 대한 동작과 작용효과를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, the operation and effect of an embodiment of the present invention will be described in detail.
일반적인 비트라인 센스 앰프의 구성은 종래 도 1과 동일하게 구성한다.The configuration of a general bit line sense amplifier is the same as that of FIG.
그리고, 도 4는 본 발명 비트라인 등화 제어부의 구성을 보인 회로도로서, 이에 도시한 바와 같이 블록 선택 신호(BI)와 센싱 신호(SN0)를 부정합 연산하는 부정합게이트(NOR1)와; 블록 선택 신호(BJ)와 센싱 신호(SN0)를 부정합 연산하는 부정합 게이트(NOR2)와; 각기 상기 부정합 게이트(NOR1)(NOR2)의 출력신호와 서로의 출력 신호를 궤환입력받는 부정합 게이트(NOR3)(NOR4)와; 각각 상기 부정합 게이트(NOR3)(NOR4)의 출력신호를 입력받아 반전하는 인버터(I1)(I2)와; 각각 상기 인버터(I1)(I2)의 출력신호를 입력받아 반전하는 인버터(I3)(I4)와; 각각 상기 인버터(I1,I3)(I2,I4)의 출력신호를 입력받아 이를 승압 전압(VPP) 레벨로 레벨 쉬프트하여 출력하는 레벨 쉬프터(100)(101)와; 각기 상기 레벨 쉬프터(100)(101)의 출력신호를 승압전압(VPP) 레벨로 반전하는 인버터(I10)(I14)와; 각기 상기 인버터(I10)(I14)의 출력신호를 승압전압(VPP) 레벨로 반전하는 인버터(I11)(I15)와; 상기 인버터(I10)(I14)의 출력 신호를 부정합 연산하는 부정합 게이트(NOR7)와; 각기 상기 인버터(I15)(I11)의 출력신호를 승압전압(VPP) 레벨로 반전하는 인버터(I18)(I19)와; 각기 상기 부정합 게이트(NOR7)의 출력신호에 의해 도통제어되어 선택신호(BSI)(BSJ)로 전원전압(VCC)을 출력하는 엔모스 트랜지스터(NM11)(NM13)와; 각기 상기 인버터(I18)(I19)의 출력신호에 의해 도통제어되어 상기 선택신호(BSI)(BSJ)를 접지시키는 엔모스 트랜지스터(NM12)(NM14)와; 각기 상기 인버터(I11)(I15)의 출력신호에 의해 도통제어되어 상기 선택신호(BSI)(BSJ)로 승압전압(VPP)을 출력하는 피모스 트랜지스터(NM10)(NM11)와; 각기 상기 레벨 쉬프터(100)(101)의 출력신호를 입력받아 등화 신호(BLEQI)(BLEQJ)의 전압 레벨을 제어하는 등화 전압 제어부(110)(120)와; 각기 상기 등화 전압 제어부(110)(120)의 제1 출력신호에 의해 도통제어되어승압전압(VPP)을 상기 등화 신호(BLEQI)(BLEQJ)로 출력하는 피모스 트랜지스터(PM12)(PM13)와; 각기 상기 등화 전압 제어부(110)(120)의 제2 출력신호에 의해 도통제어되어 전원전압(VCC)을 상기 등화 신호(BLEQI)(BLEQJ)로 출력하는 엔모스 트랜지스터(NM15)(NM17)와; 상기 인버터(I10)(I14)의 출력신호에 의해 도통제어되어 등화 신호(BLEQI)(BLEQJ)로 접지전압을 출력하는 엔모스 트랜지스터(NM16)(NM18)로 구성한다.4 is a circuit diagram illustrating a configuration of the bit line equalization control unit of the present invention, and a mismatch gate NOR1 for mismatching the block selection signal BI and the sensing signal SN0 as shown therein; A mismatch gate NOR2 that mismatches the block selection signal BJ and the sensing signal SN0; Mismatched gates NOR3 and NOR4 that receive feedback from the output signals of the mismatched gates NOR1 and NOR2 and the output signals of each other; Inverters I1 and I2 that receive and invert the output signals of the mismatched gates NOR3 and NOR4, respectively; Inverters I3 and I4 respectively receiving and outputting the output signals of the inverters I1 and I2; A level shifter (100) (101) for receiving the output signals of the inverters (I1, I3) (I2, I4), respectively, and level shifting them to a boosted voltage (VPP) level; Inverters I10 and I14 for respectively inverting the output signal of the level shifters 100 and 101 to a boosted voltage VPP level; Inverters I11 and I15 for respectively inverting the output signal of the inverters I10 and I14 to the boosted voltage VPP level; A mismatch gate NOR7 that mismatches the output signal of the inverters I10 and I14; Inverters I18 and I19 for respectively inverting the output signals of the inverters I15 and I11 to the boosted voltage VPP level; NMOS transistors NM11 and NM13, each being electrically controlled by an output signal of the mismatched gate NOR7 and outputting a power supply voltage VCC to the selection signal BSI BBS; NMOS transistors NM12 and NM14 which are electrically controlled by the output signals of the inverters I18 and I19 to ground the selection signal BSI and BSJ, respectively; PMOS transistors NM10 and NM11, each being electrically controlled by the output signals of the inverters I11 and I15 and outputting a boosted voltage VPP to the selection signal BSI and BSJ; An equalization voltage controller (110) (120) for receiving the output signals of the level shifters (100) (101) to control the voltage level of the equalization signal (BLEQI); PMOS transistors PM12 and PM13 that are electrically controlled by first output signals of the equalization voltage controllers 110 and 120 to output a boosted voltage VPP as the equalization signal BLEQI and BLEQJ; NMOS transistors NM15 and NM17 which are electrically controlled by the second output signals of the equalization voltage controllers 110 and 120 to output a power supply voltage VCC as the equalization signal BLEQI and BLEQJ, respectively; NMOS transistors NM16 and NM18 which are electrically controlled by the output signals of the inverters I10 and I14 and output a ground voltage as the equalization signal BLEQI and BLEQJ.
그리고, 상기 등화 전압 제어부(110)(120)는 레벨쉬프터(100)(101)의 출력신호를 입력받아 소정시간 지연하는 지연기(111)(121)와; 상기 레벨쉬프터(100)(101)의 출력신호를 승압전압(VPP)레벨로 반전하는 인버터(I12)(I16)와; 상기 지연기(111)(121)의 출력신호를 승압전압(VPP)레벨로 반전하는 인버터(I13)(I17)와; 상기 레벨쉬프터(100)(101)의 출력신호와 인버터(I13)(I17)의 출력신호를 부정곱 연산하여 제1 출력신호로 출력하는 부정곱 게이트(NAND1)(NAND2)와; 상기 인버터의 출력신호(I12,I13)(I16,I17)의 출력신호를 부정합 연산하는 부정합 게이트(NOR5)(NOR6)로 각기 구성하며, 이와 같이 구성한 본 발명의 동작과정을 첨부한 도 5를 참조하여 상세히 설명한다.The equalization voltage controllers 110 and 120 may include delayers 111 and 121 that receive an output signal of the level shifter 100 and 101 and delay a predetermined time; An inverter (I12) (I16) for inverting the output signal of the level shifter (100) (101) to a boosted voltage (VPP) level; An inverter (I13) (I17) for inverting the output signal of the retarders (111) (121) to a boosted voltage (VPP) level; A negative gate (NAND1) (NAND2) for performing a product of a multiplication on the output signal of the level shifters (100) (101) and the output signals of the inverters (I13) (I17) and outputting it as a first output signal; Each of the mismatched gates NOR5 and NOR6 that mismatches the output signals of the output signals I12 and I13 (I16 and I17) of the inverter, respectively, refer to FIG. 5 attached to the operation process of the present invention. It will be described in detail.
반도체 메모리에서 비트라인 페어(BLI)(/BLI)가 포함된 블록을 선택하여 센스 앰프에서 센싱되어 출력하고자 하는 경우, 우선, 최상위 로우 어드레스를 프리 디코딩한 선택신호(BI)는 도 5의 (a)와 같이 고전위로 상승하나, 선택신호(BJ)는 저전위를 유지한다.In the case where a block including a bit line pair BLI (/ BLI) is selected in a semiconductor memory and is sensed and output by a sense amplifier, first, the selection signal BI having pre-decoded the highest row address is illustrated in FIG. Rise to high potential, but select signal BJ maintains low potential.
그리고, 상기 선택신호(BI)(BJ)와 비트라인 센싱을 시작하는 센싱 인에이블 신호에의해 출력된 도 5의 (b)와 같은 센싱 신호(SN0)를 입력받은 비트라인 등화 제어부는 도 3의 (c)(d)와 같이 선택신호(BSI)(BSJ)를 출력하며, 도 3의 (e)(f)와 같이 등화 신호(BLEQI)(BLEQJ)를 출력한다.In addition, the bit line equalization control unit receiving the sensing signal SN0 as shown in FIG. 5B output by the selection signal BI BJ and the sensing enable signal for starting bit line sensing is illustrated in FIG. 3. (c) The selection signal BSI (BSJ) is output as shown in (d), and the equalization signal BLEQI (BLEQJ) is output as shown in FIG.
이때, 상기 비트라인 등화 제어부에서 선택신호(BSI)(BSJ)를 출력하는 동작은 종래 도 2와 동일하게 동작한다. 즉, 상기 고전위의 선택 신호(BI)와 저전위의 센싱 신호(SNO)를 입력받은 부정합 게이트(NOR1)는 저전위를 출력하나, 저전위의 선택 신호(BJ)와 저전위의 센싱 신호(SNO)를 입력받은 부정합 게이트(NOR2)는 고전위를 출력하고, 상기 부정합 게이트(NOR1)(NOR2)의 출력신호 및 각각의 출력신호를 서로 궤환입력받는 부정합 게이트(NOR3)(NOR4)는 이를 부정합 연산하여 각기 고전위와 저전위를 출력한다.In this case, the operation of outputting the selection signal BSI (BSJ) by the bit line equalization control unit operates in the same manner as in FIG. 2. That is, the mismatch gate NOR1 receiving the high potential selection signal BI and the low potential sensing signal SNO outputs a low potential, but the low potential selection signal BJ and the low potential sensing signal ( The mismatched gate NOR2 receiving the SNO outputs a high potential, and the mismatched gate NOR3 (NOR4), which receives the output signals of the mismatched gates NOR1 and NOR2 and the respective output signals from each other, mismatches them. Compute and output the high and low potentials, respectively.
그리고, 상기 부정합 게이트(NOR3)(NOR4)의 출력신호를 반전한 인버터(I1)(I2)의 출력신호와 그를 반전한 인버터(I3)(I4)의 출력신호를 입력받은 레벨쉬프터(100)(111)는 각기 상기 부정합 게이트(NOR3)(NOR4)의 출력신호의 출력신호를 승압전압(VPP)과 접지전압 레벨로 출력한다.The level shifter 100 receives input signals of the inverters I1 and I2 inverting the output signals of the mismatching gates NOR3 and NOR4 and output signals of the inverters I3 and I4 inverting the same. 111 respectively outputs the output signal of the output signal of the mismatching gates NOR3 and NOR4 at the boosted voltage VPP and the ground voltage level.
따라서, 상기 비트라인 등화 제어부는 각기 상기 인버터(I10)(I14)의 출력신호를 반전한 인버터(I11)(I15)의 출력신호에 의해 도통제어되는 승압전압(VPP)을 출력하는 피모스 트랜지스터(PM10)(PM11)와 상기 인버터(I10)(I14)의 출력 신호를 부정합 연산한 부정합 게이트(NOR7)의 출력신호에 의해 도통제어되어 전원전압(VCC)을 출력하는 엔모스 트랜지스터(NM11)(NM13)와 각기 상기 인버터(I15)(I11)의 출력신호를 반전한 인버터(I18)(I19)의 출력신호에 의해 접지전압을 출력하는 엔모스 트랜지스터(NM12)(NM14)에 의해 상기 선택신호(BSI)(BSJ)를 출력한다.Accordingly, the bit line equalization control unit may output a PMOS transistor that outputs a boosted voltage VPP that is electrically controlled by an output signal of the inverters I11 and I15 inverting the output signal of the inverters I10 and I14. NMOS transistors NM11 and NM13 that are electrically controlled by the output signals of the mismatching gate NOR7 that mismatch the output signals of the PM10 and PM11 and the inverters I10 and I14 to output the power supply voltage VCC. And the selection signal BSI by the NMOS transistors NM12 and NM14 which output ground voltages by the output signals of the inverters I18 and I19 inverting the output signals of the inverters I15 and I11, respectively. (BSJ) is output.
그리고, 상기 레벨쉬프터(100)(101)의 출력신호를 입력받은 등화전압 제어부(110)(120)을 살펴보면, 우선, 상기 레벨쉬프터(101)의 출력신호는 접지전압으로 변동이 없으므로 상기 등화전압 제어부(120)는 제1,제2 출력신호로 고전위와 저전위를 출력함에 따라 피모스 트랜지스터(PM13) 및 엔모스 트랜지스터(NM17)가 각기 턴오프되며, 상기 레벨쉬프터(101)의 저전위 출력신호를 반전한 인버터(I14)의 출력신호에 의해 도통된 엔모스 트랜지스터(NM18)는 등화신호(BLEQJ)로 저전위를 출력한다.The equalization voltage control unit 110 and 120 receiving the output signals of the level shifters 100 and 101 are described. First, since the output signal of the level shifter 101 does not change with the ground voltage, the equalization voltage is maintained. As the controller 120 outputs the high potential and the low potential as the first and second output signals, the PMOS transistor PM13 and the NMOS transistor NM17 are turned off, respectively, and the low potential output of the level shifter 101 is output. The NMOS transistor NM18 conducted by the output signal of the inverter I14 inverting the signal outputs a low potential as the equalization signal BLEQJ.
그러나, 상기 레벨쉬프터(100)의 출력신호를 입력받은 등화전압 제어부(110)의 경우, 최초 레벨쉬프터(100)의 출력신호가 저전위에서 고전위로 출력되면, 이를 입력받은 지연기(111)는 저전위를 소정시간 출력한다.However, in the case of the equalization voltage controller 110 receiving the output signal of the level shifter 100, when the output signal of the first level shifter 100 is output from the low potential to the high potential, the delayed delay 111 received the low signal is low. The potential is output for a predetermined time.
이에 따라 소정시간동안 상기 지연기(111)의 저전위 출력신호를 반전한 인버터(I13)의 출력신호와 상기 레벨쉬프터(100)의 고전위 출력신호를 부정곱 연산한 부정곱 게이트(NAND1)는 제1 출력신호로 고전위를 출력하여 피모스 트랜지스터(PM12)를 턴오프시키고, 상기 레벨쉬프터(100)의 고전위 출력신호와 상기 지연기(111)의 저전위 출력신호를 각기 반전한 인버터(I12)(I13)의 출력신호를 부정합 연산한 부정합 게이트(NOR5)는 고전위를 출력하여 엔모스 트랜지스터(NM15)를 턴온시켜 등화신호(BLEQI)로 전원전압(VCC)을 출력한다.As a result, the negative gate NAND1 of which the output signal of the inverter I13 which inverts the low potential output signal of the delay unit 111 and the high potential output signal of the level shifter 100 for a predetermined time is multiplied. An inverter that outputs a high potential as a first output signal, turns off the PMOS transistor PM12, and inverts the high potential output signal of the level shifter 100 and the low potential output signal of the delay unit 111, respectively. The mismatching gate NOR5 that mismatches the output signal of I12) I13 outputs a high potential to turn on the NMOS transistor NM15 to output the power supply voltage VCC as an equalization signal BLEQI.
그리고, 상기 소정시간이 경과되면 상기 지연기(111)에서 고전위를 출력함에 따라 상기 등화전압 제어부(110)는 제1,제2 출력신호를 각기 고전위와 저전위로 출력하여 상기 피모스 및 엔모스 트랜지스터(PM12)(NM15)를 턴오프시키며, 상기 레벨쉬프터(100)의 출력신호를 반전한 인버터(I10)의 출력신호를 게이트에 입력받은 엔모스 트랜지스터(NM16)를 통해 상기 등화신호(BLEQI)로 접지전압을 출력한다.When the predetermined time has elapsed, the equalizing voltage controller 110 outputs the first and second output signals at high potential and low potential, respectively, as the delay unit 111 outputs the high potential. The equalization signal BLEQI is turned off through the NMOS transistor NM16 having the transistor PM12 and NM15 turned off and the output signal of the inverter I10 inverting the output signal of the level shifter 100 input to the gate. Output the ground voltage.
그리고, 상기 블록 선택 신호(BI)가 고전위에서 저전위로 떨어지면, 상기 등화전압 제어부(110)내 지연기(111)는 이를 소정시간 고전위로 유지한다.When the block selection signal BI drops from the high potential to the low potential, the delay unit 111 in the equalizing voltage controller 110 maintains the same at a predetermined time high potential.
따라서, 상기 소정시간동안 상기 지연기(111)의 출력신호를 반전한 인버터(I13)의 저전위 출력신호와 상기 레벨쉬프터(100)의 저전위 출력신호를 부정곱 연산한 부정곱 게이트(NAND1)는 제1 출력신호로 저전위를 출력하여 피모스 트랜지스터(PM12)를 턴온시켜 상기 등화신호(BLEQI)로 승압전압을 출력하고, 상기 레벨쉬프터(100)와 지연기(111)의 출력신호를 각기 반전한 인버터(I12)(I13)의 출력신호를 부정합 연산한 부정합 게이트(NOR5)는 저전위를 출력하여 엔모스 트랜지스터(NM15)를 오프시킨다.Accordingly, the negative gate NAND1 of which the low potential output signal of the inverter I13 and the low potential output signal of the level shifter 100 are inversely calculated by inverting the output signal of the delay unit 111 for the predetermined time. Outputs a low potential as a first output signal, turns on the PMOS transistor PM12 to output a boosted voltage using the equalization signal BLEQI, and outputs the output signals of the level shifter 100 and the retarder 111, respectively. The mismatching gate NOR5 that mismatches the output signal of the inverted inverters I12 and I13 outputs a low potential to turn off the NMOS transistor NM15.
그리고, 상기 지연기(111)의 지연시간이 경과되면, 상기 지연기(111)에서 저전위를 출력함에 따라 상기 등화전압 제어부(110)는 제1 출력신호를 고전위로 출력하고, 제2 출력신호를 저전위로 출력하여 상기 엔모스 트랜지스터(NM15)를 통해 상기 등화신호(BLEQ1)로 전원전압(VCC)을 출력하여 상기 비트라인 페어BLI)(/BLI)를 등화전압(BVLP)으로 등화한다.When the delay time of the delay unit 111 has elapsed, the equalizing voltage controller 110 outputs the first output signal at high potential as the delay unit 111 outputs a low potential, and the second output signal. Outputs a low potential and outputs a power supply voltage VCC to the equalization signal BLEQ1 through the NMOS transistor NM15 to equalize the bit line pair BLI / BLI to an equalization voltage BVLP.
따라서, 상기 선택신호(BSI)(BSJ)에 의해 비트라인 선택기(20)가 동작하게 되므로 도 5의 (g)와 같이 워드라인이 인에이블되면, 도 5의 (i)와 같이 센스 전압(SPC)(/SNC)을 입력받은 센스앰프에서 비트라인 페어(BLI)(/BLI)의 전압을 도5의 (h)와 같이 센싱한다.Accordingly, since the bit line selector 20 is operated by the selection signal BSI (BSJ), when the word line is enabled as shown in FIG. 5G, the sense voltage SPC as shown in FIG. The voltage of the bit line pair BLI (/ BLI) is sensed as shown in FIG.
또한, 다른 비트라인 페어(BLJ)(/BLJ)가 선택되는 경우도 상기 비트라인 페어(BLI)(/BLI)와 동일하게 동작한다.Further, the case where another bit line pair BLJ (/ BLJ) is selected also operates in the same manner as the bit line pair BLI (/ BLI).
상기에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명은 비트라인 등화시 해당 비트라인을 등화시키는 등화 신호를 소정시간동안만 승압 전압 레벨로 출력한 뒤 전원전압 레벨로 출력함으로써, 전류 소모량을 최소화함과 아울러 라스신호 인가뒤 정상적으로 비트라인이 선택되기까지의 타이밍 마진과 다음 라스신호가 인가되기까지의 타이밍 마진을 확보하여 데이타의 소손을 방지하는 효과가 있다.As described in detail above, the present invention outputs an equalization signal equalizing the corresponding bit line at a boosted voltage level only for a predetermined time and outputs the power supply voltage level at the time of bit line equalization, thereby minimizing the current consumption and the las signal The timing margin until the bit line is normally selected after application and the timing margin until the next Lath signal is applied are secured, thereby preventing data from being burned out.
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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US8116146B2 (en) * | 2008-06-04 | 2012-02-14 | Hynix Semiconductor Inc. | Semiconductor device and method for driving the same |
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Publication number | Publication date |
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KR20010058875A (en) | 2001-07-06 |
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