KR20000004509A - Precharge circuit of multilevel sensing amplifier and method of precharging multilevel sensing amplifier - Google Patents

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KR20000004509A KR1019980025953A KR19980025953A KR20000004509A KR 20000004509 A KR20000004509 A KR 20000004509A KR 1019980025953 A KR1019980025953 A KR 1019980025953A KR 19980025953 A KR19980025953 A KR 19980025953A KR 20000004509 A KR20000004509 A KR 20000004509A
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Abstract

PURPOSE: The circuit is to prevent read data from being deformed when a multilevel sensing amplifier reads data secondarily. CONSTITUTION: The circuit comprises a first and a second sensing amplifier(10, 70) provided in a bit line of a DRAM and in a bit line of left and right memory cells, a feedback element(60) provided on bit lines, a switching transistor for dividing a reference bit line, and a comparator(50) provided on a bit line. The comparator is connected on its node to a NMOS transistor. In the comparator, a source of the NMOS transistor is connected to a half supply voltage, a drain is connected to the node, and a gate is connected to an equalizing signal.

Description

멀티레벨 센스 증폭기의 프리차지 회로 및 그 방법Precharge Circuit and Method for Multilevel Sense Amplifier

본 발명은 반도체 메모리 장치의 멀티레벨 메모리 셀 센스 증폭기에 관한 것으로, 특히 멀티레벨 센스 증폭기 회로에서 프리차지 될 때 충분한 비트라인 플레이트 전압(VBLP) 전위를 갖도록 함으로써, 2차 센싱 때 리드(Read) 데이터의 변형을 방지하여 완전한 멀티 센싱이 가능하도록 한, 멀티레벨 센스 증폭기의 프리차지 회로 및 그 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a multilevel memory cell sense amplifier of a semiconductor memory device, and in particular, to have a sufficient bitline plate voltage (VBLP) potential when precharged in a multilevel sense amplifier circuit, thereby reading data during secondary sensing. The present invention relates to a precharge circuit of a multilevel sense amplifier, and a method thereof, in which a multi-sense sensing is possible by preventing deformation.

일반적으로, 디램(DRAM)이 고집적화 되어 가면서 셀(Cell) 및 그 공정을 계속 미세화하여도 그 칩(Chip) 사이즈를 줄이는 그 한계에 도달했을 때 현재의 방법으로 즉, 셀에 Vcc 또는 Vss를 저장하는 방법으로는 칩 사이즈를 더 이상 줄일 수 없게 된다.In general, when DRAM reaches a limit that reduces the chip size even though the cell and its process continue to be miniaturized as the DRAM becomes more integrated, the current method, that is, Vcc or Vss is stored in the cell. The chip size can no longer be reduced.

이때, Vcc, 2/3Vcc, 1/3Vcc, Vss를 셀에 저장하고 읽어낼 수 있으면 현재의 방법으로 필요한 셀 수 보다 그 셀 수를 반으로 줄일 수 있다.At this time, if Vcc, 2 / 3Vcc, 1 / 3Vcc, Vss can be stored and read in a cell, the number of cells can be reduced by half than the number of cells required by the present method.

멀티레벨 센스 증폭기(Multilevel Sense Amplifier)를 구체적으로 살펴 보면 도 1 에 도시된 바와 같이, 일반적 디램의 비트 라인(Bit line)과 셀(2, 4) 구조에 비트 라인당 추가로 센스 증폭기(1, 7), 비트 라인당 피드백 소자(Feedback Element)(6), 기준 비트 라인을 2 등분하는 스위칭 트랜지스터(3), 비트 라인당 배타적 오아 게이트로 이루어진 비교기(5) 등이 추가로 필요하다.Referring to the multilevel sense amplifier in detail, as shown in FIG. 1, in addition to the bit line and cell 2 and 4 structures of a general DRAM, a sense amplifier 1, 7), a feedback element 6 per bit line, a switching transistor 3 dividing the reference bit line into two, a comparator 5 consisting of an exclusive oar gate per bit line, and the like are further required.

기존의 센스 증폭기에서 1셀에 VCC("1" 데이터) 또는 VSS("0" 데이터)를 저장하고 읽고 하던 것을 멀티레벨 센스 증폭기에서는, 1셀에 VCC("1.1" 데이터 ; Strong one), 2/3VCC("1.0" 데이터 ; Weak one), 1/3VCC("0.1" 데이터 ; Weak Zero), VSS("0.0" 데이터 ; Strong Zero)를 저장하고 읽고 하는 기술이다.Conventional sense amplifiers store and read VCC ("1" data) or VSS ("0" data) in one cell. In a multilevel sense amplifier, VCC ("1.1" data; Strong one), 2 in one cell. / 3VCC ("1.0" data; Weak one), 1 / 3VCC ("0.1" data; Weak Zero), VSS ("0.0" data; Strong Zero) technology to store and read.

첫번째로, 도 2 의 (가)에 도시된 바와 같이, 프리차지 구간(Precharge Period)에서 이퀄라이즈 신호(EQU)가 전원 전압(VCC)으로 있으면서 엔모스 트랜지스터(N7 -N9)가 모두 턴-온되어 있어, 비트라인(BLL, BLR)과 비트라인 바(BLLB, BLRB)를 모두 하프 전원전압(half VCC 이하 HVCC 라 칭함)으로 프리차지(Precharge) 시킨다.First, as shown in (a) of FIG. 2, all of the NMOS transistors N7-N9 are turned on while the equalizing signal EQU is the power supply voltage VCC in the precharge period. The bit lines BLL and BLR and the bit line bars BLB and BLRB are both precharged to the half supply voltage (hereinafter referred to as HVCC below half VCC).

이때, VCT1과 VCT2 모두 도 2 의 (다) 및 (라)에 도시된 바와 같이 고전압(VCC+ = VPP)에 있으므로, 제 2 센스 증폭기(7)의 센싱 입력 노드(S3, S4)도 하프 전원전압(HVCC)으로 만든다.At this time, since both VCT1 and VCT2 are at a high voltage (VCC + = VPP) as shown in FIGS. 2C and 2D, the sensing input nodes S3 and S4 of the second sense amplifier 7 also have a half power supply voltage. (HVCC)

여기에서, 비교기(5)의 노드(X4)는 엔모스 트랜지스터(N22)가 엔모스 트랜지스터(N23)를 통해 프리차지 되어, 그 엔모스 트랜지스터(N23)의 게이트 전압도 하프 전원전압(HVCC)이고 소오스 전압도 하프 전원전압(HVCC)이므로, 상기 노드(X4)는 HVCC-Vt 전압밖에 도달하지 않아 2차 데이터 리드(Read) 동작때 문제를 일으킨다.Here, the node X4 of the comparator 5 has the NMOS transistor N22 precharged through the NMOS transistor N23, and the gate voltage of the NMOS transistor N23 is also the half power supply voltage HVCC. Since the source voltage is also the half power supply voltage HVCC, the node X4 reaches only the HVCC-Vt voltage, which causes a problem in the secondary data read operation.

두번째로, 리드(Read) 또는 라이트(Write) 구간에서 제 1 워드라인(wl1)이 도 2 의 (나)에 도시된 바와 같이 고전압(VCC+ = VPP)으로 턴-온되면, 엔모스 트랜지스터(N10)가 턴-온되어 비트라인(BLL, BLR)에 셀의 데이터 차지 몫(Data Charge Share)으로 실리고, 그 실린 데이터는 제 2 센스 증폭기(7)의 센싱 입력 노드(S3)로 전달된 후, VCT2를 도 2 의 (라)에 도시된 바와 같이 접지 전원(VSS)으로 하여 엔모스 트랜지스터(N26, N27)를 턴-오프 시켜, 비트라인(BL)과 제 2 센스 증폭기(7)의 센싱 입력 노드(S3), 비트라인 바(BLB)와 제 2 센스 증폭기(7)의 센싱 입력 노드(S4)를 분리(Isolation) 시킨다.Second, when the first word line wl1 is turned on to the high voltage VCC + = VPP as shown in FIG. 2B in a read or write period, the NMOS transistor N10. ) Is turned on and loaded on the bit lines BLL and BLR as a data charge share of the cell, and the data is transferred to the sensing input node S3 of the second sense amplifier 7. As shown in (d) of FIG. 2, the NMOS transistors N26 and N27 are turned off using the ground power supply VSS to sense the input of the bit line BL and the second sense amplifier 7. The node S3, the bit line bar BLB, and the sensing input node S4 of the second sense amplifier 7 are isolated.

그 후, 도 2 의 (마)에 도시된 바와 같이 VSP1과 VSN1B로 센싱 입력 노드(S1)와 센싱 입력 노드(S2)에 매달린 제 1 센스 증폭기(1)를 활성화 시켜 첫 번째 데이터를 읽어내고, 피드백 전압(VFB)을 도 2 의 (바)에 도시된 바와 같이 전원 전압(VCC)으로 가하여, 엔모스 트랜지스터(N24, N25)를 통하여 우측 비트라인(BLR)과 우측 비트라인 바(BLRB)의 전압 즉, 엔모스 트랜지스터(N24, N25)의 게이트 전압에 따라 콘덴서(C9, C10)의 커플링(Coupling) 양을 조절하므로서, 2차 센싱의 입력인 센싱 입력 노드(S3)와 센싱 입력 노드(S4)에 변형을 가한 후, VSP2과 VSN2B를 도 2 의 (사)에 도시된 바와 같이 동작시켜 제 2 센스 증폭기(7)를 활성화 시켜, 두 번째 데이터를 읽어낸다.Thereafter, as shown in FIG. 2E, the first sense amplifier 1 suspended from the sensing input node S1 and the sensing input node S2 is activated with VSP1 and VSN1B to read the first data. The feedback voltage VFB is applied to the power supply voltage VCC as shown in FIG. 2 (bar) to pass through the NMOS transistors N24 and N25 to the right bit line BLR and the right bit line bar BLRB. By adjusting the coupling amount of the capacitors C9 and C10 according to the voltage, that is, the gate voltages of the NMOS transistors N24 and N25, the sensing input node S3 and the sensing input node (the input of the second sensing) After modification to S4), VSP2 and VSN2B are operated as shown in Fig. 2G to activate the second sense amplifier 7 to read the second data.

세번째로, 리스토어(Restore) 구간에서 도 2 의 (아)에 도시된 바와 같이, VMT0는 VCC+로 그대로 있고 VMT1은 접지 전원(VSS)으로 되어 왼쪽 비트라인 바(BLLB)를 격리시킨 후, 리스토어 전압(VRST)을 도 2 의 (자)에 도시된 바와 같이 VCC+로 가하여 노드(X4)의 전위에 따라, 상기 노드(X4)가 "하이"면 엔모스 트랜지스터(N21)가 턴-온 되어, 노드(X1)를 VCC+로 만들어 엔모스 트랜지스터(N2)를 통하여 좌측 비트라인(BLL)의 차지와 우측 비트라인(BLR)의 차지 및 우측 비트라인 바(BLRB)의 차지가 모두 분배(Share) 되므로서, 특정 전압(2/3VCC, 1/3VCC)을 만들어 좌/우측 메모리 셀(2, 4)에 리스토어한다.Third, as shown in (a) of FIG. 2 in the restore section, VMT0 remains VCC + and VMT1 becomes the ground power supply VSS to isolate the left bit line bar BLB, and then restore voltage. When the node X4 is " high " according to the potential of the node X4 by applying the VRST to VCC + as shown in FIG. 2, the NMOS transistor N21 is turned on and the node By making (X1) VCC +, the charge of the left bit line BLL, the charge of the right bit line BLR, and the charge of the right bit line bar BLRB are shared through the NMOS transistor N2. The specific voltages (2 / 3VCC, 1 / 3VCC) are generated and restored to the left and right memory cells 2 and 4.

위에서 기존의 멀티 센싱(Multi Sensing)의 개략적인 리드(Read)와 라이트(Write)의 동작을 살펴 보았다.In the above, the outline of read and write operations of conventional multi sensing has been described.

이제 기존의 멀티 센싱(Multi Sensing) 동작에서 노드(X4)가 HVCC로 프리차지(Precharge) 되지 않고, HVCC-Vtn으로 프리차지된 경우 문제가 발생되는 것에 대하여 살펴보자.Now, the problem occurs when the node X4 is not precharged by HVCC but is precharged by HVCC-Vtn in the conventional multi-sensing operation.

셀의 데이터가 (1, 0)인 경우 즉, 셀에 2/3VCC가 저장되어 있다가 리드되는 경우를 살펴보면 (결국에는 S1=VCC, S2=VSS, S3=VSS, S4=VCC의 데이터가 실려야 올바른 동작임), 도 4 의 (가)에 도시된 바와 같이 이퀄라이즈 신호(EQU)가 "로우"로 디스에이블(Disable) 되어 비트라인(BL)과 비트라인 바(BLB)를 모두 프리차지 시킨 후 턴-오프 된다.If the data of the cell is (1, 0), that is, 2/3 VCC is stored and read in the cell (finally S1 = VCC, S2 = VSS, S3 = VSS, and S4 = VCC must be loaded). The equalization signal EQU is disabled as "low" as shown in FIG. 4A, thereby precharging both the bit line BL and the bit line bar BLB. After turn-off.

이때, 노드(X4)도 HVCC로 프리차지 되어 있다고 생각하고 워드라인(WL1)이 도 4 의 (나)에 도시된 바와 같이 턴-온되어 2/3VCC를 가지고 있던 좌/우측 메모리 셀(2, 4)의 데이터가 차지 몫(Charge Sharing)으로 비트라인(BL)에 실리고 제 2 센스 증폭기(7)의 센싱 입력 노드(S3)에도 실린다.At this time, it is assumed that the node X4 is also precharged with the HVCC, and the word line WL1 is turned on as shown in (b) of FIG. 4 to have 2/3 VCCs. The data of 4) is loaded on the bit line BL as charge sharing and is also loaded on the sensing input node S3 of the second sense amplifier 7.

이때 비트라인(BL)과 센싱 입력 노드(S3)에 실린 데이터는 "HVCC+△V"이고, 도 4 의 (라)에 도시된 바와 같이 VCT2가 "로우"로 제 2 센스 증폭기(7)의 센싱 입력 노드(S3, S4)를 비트라인(BL)과 비트라인 바(BLB)로 부터 분리시킨 후, 도 4 의 (마)에 도시된 바와 같이 VSP1과 VSN1B에 의해 제 1 센스 증폭기(1)를 활성화(active)시켜, 1차 센싱으로 "하이" 데이터(S1=VCC, S2=VSS)를 읽어낸다.At this time, the data loaded on the bit line BL and the sensing input node S3 is “HVCC + ΔV”, and the sensing of the second sense amplifier 7 with VCT2 “low” as shown in (d) of FIG. 4. After the input nodes S3 and S4 are separated from the bit line BL and the bit line bar BLB, the first sense amplifier 1 is connected by VSP1 and VSN1B as shown in FIG. Activate to read "high" data (S1 = VCC, S2 = VSS) with primary sensing.

이때, 델타(Delta) V10은 도 4 의 (타)에 도시된 바와 같이 좌/우측 메모리 셀(2, 4)에 VCC가 저장돼 있을 때 보다는 센싱 입력 마진이 줄어든 것은 당연하다.At this time, it is natural that the delta V10 has a reduced sensing input margin than when the VCC is stored in the left and right memory cells 2 and 4, as shown in FIG.

이때, 피드백 전압(VFB)의 동작으로 도 4 의 (바)에 도시된 바와 같이 2차 센싱 입력 레벨에 변화를 주게 되는데, 그때 VFB 동작 타이밍은 센싱 입력 노드(S3, S4)의 변화에 큰 영향을 미친다.At this time, the operation of the feedback voltage VFB changes the second sensing input level as shown in FIG. 4B, where the VFB operation timing greatly affects the change of the sensing input nodes S3 and S4. Crazy

여기서, 피드백 전압(VFB)의 동작으로 S3="HVCC-△V" , S4="HVCC+△V" 로 변형돼야 정상적인 2차 센싱이 가능하다.Here, normal secondary sensing is possible only when the feedback voltage VFB is modified to S3 = "HVCC- DELTA V" and S4 = "HVCC + DELTA V".

그러나, 그 과정에서 실제로는 문제가 발생되는데 그것은 우측 비트라인(BLR)과 우측 비트라인 바(BLRB)가 벌어지면서 엔모스 트랜지스터(N22, N23)의 접합 캐패시터(Junction Cap)가 커플링(Coupling)으로 작용하여 센싱 입력 노드(S3, S4)에 원하지 않는 변형이 일어나기 시작한다.However, a problem actually arises in the process, in which the junction caps of the NMOS transistors N22 and N23 are coupled as the right bit line BLR and the right bit line bar BLRB are opened. In this manner, unwanted deformations start to occur at the sensing input nodes S3 and S4.

이때, 그 변형의 정도는 도 4 의 (카)에 도시된 비와 같이 우측 비트라인(BLR)과 우측 비트라인 바(BLRB)가 벌어질수록 그 변형은 심하게 일어난다.At this time, the degree of deformation occurs as the right bit line BLR and the right bit line bar BLRB are widened as shown in the ratio shown in FIG.

그러므로, 우측 비트라인(BLR)과 우측 비트라인 바(BLRB)가 최소로 벌어질 때, 피드백 전압(VFB)을 동작시키면 원하지 않는 변형은 최소화할 수 있다.Therefore, when the right bit line BLR and the right bit line bar BLRB are minimized, operating the feedback voltage VFB can minimize unwanted deformation.

그러나, 우측 비트라인(BLR)과 우측 비트라인 바(BLRB)가 아직 벌어지지 않은 상태에서 피드백 전압(VFB)을 동작시키면, 선별적 데이터 변형을 할 수 없게 된다.However, if the feedback voltage VFB is operated while the right bit line BLR and the right bit line bar BLRB are not open yet, selective data transformation cannot be performed.

즉, 우측 비트라인(BLR)이 "하이"로 인식되어 엔모스 트랜지스터(N24)를 통하여 콘덴서(C9)에 커플링(Coupling)이 많이 일어나고, 우측 비트라인 바(BLRB)가 "로우"로 엔모스 트랜지스터(N25)를 통하여 콘덴서(C10)에 커플링(Coupling)이 적게 일어나야 하는데, 그런 현상이 일어나지 않게 되어 원하는 상태(S3="HVCC-△V" , S4="HVCC+△V)로 센싱 입력 노드(S3, S4)에 변형을 가할 수 없게 된다.That is, the right bit line BLR is recognized as "high" and a lot of coupling occurs to the capacitor C9 through the NMOS transistor N24, and the right bit line bar BLRB is "low". The coupling (Coupling) should be less to the capacitor (C10) through the MOS transistor (N25), such a phenomenon does not occur so that the sensing input in the desired state (S3 = HVCC- DV, S4 = HVCC + D) Deformation cannot be applied to the nodes S3 and S4.

이런 이유로 피드백 전압(VFB) 동작 타이밍의 최적화는 엔모스 트랜지스터(N22, N23)에 의한 원하지 않는 변형은 적고, 엔모스 트랜지스터(N24, N25)의 선별적 동작이 가능한 시점이다.For this reason, the optimization of the feedback voltage VFB operation timing is a time point at which the unwanted modifications of the NMOS transistors N22 and N23 are small and the NMOS transistors N24 and N25 can be selectively operated.

즉, 우측 비트라인(BLR)이 "HVCC+Vt" , 우측 비트라인 바(BLRB)가 "HVCC-Vt" 일 때 정도이다.That is, when the right bit line BLR is "HVCC + Vt" and the right bit line bar BLRB is "HVCC-Vt".

시뮬레이션에서 VCC=3.3V일 때 우측 비트라인(BLR)이 2.28V이고 우측 비트라인 바(BLRB)가 0.89V일 때 이다.In the simulation, when VCC = 3.3V, the right bit line BLR is 2.28V and the right bit line bar BLRB is 0.89V.

여기서, 피드백 전압(VFB) 동작의 최적화를 한다고 하여도 아래에서 설명할 노드(X4)에 의한 원치않는 변형으로 각 데이터( "11" , "10" , "1" , "0" )에 대한 정상적인 동작은 어렵다.Here, even if the feedback voltage (VFB) operation is optimized, it is normal for each data "11", "10", "1", and "0" due to an unwanted deformation by the node X4 described below. The operation is difficult.

여기서, 노드(X4)에 대하여 생각해 보자.Here, consider node X4.

노드(X4)가 어떤 전위(HVCC)로 프리차지되어 있는 것은 2차 센싱의 입력 레벨에 큰 영향을 준다.The precharge of node X4 to some potential HVCC greatly affects the input level of secondary sensing.

그것은 1차 센싱으로 우측 비트라인(BLR)이 VCC로, 우측 비트라인 바(BLRB)가 VSS로 벌어지기 시작하면, 우측 비트라인(BLR)이 엔모스 트랜지스터(N22)의 게이트 전압으로 작용하여 엔모스 트랜지스터(N22)를 턴-온 시키기 시작하므로서, 노드(X4)와 노드(S4)를 같게(Equalize) 시키기 시작하여 원하지 않는 변형이 생긴다.In the first sense, when the right bit line BLR becomes VCC and the right bit line bar BLRB begins to spread to VSS, the right bit line BLR acts as a gate voltage of the NMOS transistor N22, which causes By starting to turn on the MOS transistor N22, the node X4 and the node S4 begin to equalize, thereby causing undesired deformation.

그러나, 여기서 실제로 노드(X4)는 "HVCC-Vt" 밖에 프리차지 되지 못하므로 문제가 발생된다.However, here, a problem occurs because the node X4 is actually precharged only "HVCC-Vt".

즉, 1차 센싱으로 우측 비트라인(BLR)이 VCC로, 우측 비트라인 바(BLRB)가 VSS로 벌어지다가 우측 비트라인(BLR)이 "HVCC+Vt" 이 되면, 엔모스 트랜지스터(N22)의 게이트 전압으로 작용하여 엔모스 트랜지스터(N22)를 턴-온시켜 노드(X4)와 센싱 입력 노드(S4)를 이퀄라이즈(Equalize) 시키기 시작하여, 센싱 입력 노드(S4)가 도 7 에 도시된 바와 같이 크게 떨어진다.That is, when the right bit line BLR becomes VCC, the right bit line bar BLRB becomes VSS, and the right bit line BLR becomes “HVCC + Vt” by primary sensing, the NMOS transistor N22 By acting as a gate voltage, the NMOS transistor N22 is turned on to start to equalize the node X4 and the sensing input node S4, so that the sensing input node S4 is shown in FIG. 7. Falls greatly together.

상기와 같이 크게 떨어진 레벨은, 피드백 전압(VFB)의 동작으로 엔모스 트랜지스터(N24)를 통하여, 도 4 의 (타)에 도시된 바와 같이 처럼 센싱 입력 노드(S4)가 노드(S3)보다 높게 뒤집어져야 하는데 즉, S3="HVCC-△V" , S4="HVCC+△V" 이렇게 되야 하는데 그런 동작이 일어날 수 없게 되어 2차 센싱 데이터는 불량(Fail)이 발생된다.As shown in FIG. 4 (ta), the sensing input node S4 is higher than the node S3 through the NMOS transistor N24 by the operation of the feedback voltage VFB. In other words, S3 = "HVCC- DELTA V", S4 = "HVCC + DELTA V", and so on, such an operation cannot be performed, causing secondary sensing data to fail.

위에서 서술한 피드백 전압(VFB) 동작의 최적화가 이루어 지더라도 노드(X4)에 의한 문제점이 합쳐져, 도 3 내지 도 6 에 도시된 바와 같이 각 데이터( "11" , "10" , "1" , "0" )에 대한 정상적인 동작은 어렵다.Even if the above-described optimization of the feedback voltage VFB operation is made, the problems caused by the node X4 add up, and as shown in FIGS. 3 to 6, the respective data "11", "10", "1", Normal operation on "0") is difficult.

전체적으로 기존의 멀티 센싱 회로는, 위에서 말한 피드백 전압(VFB) 동작의 문제점, 그 타이밍의 최적화에 따른 어려움과 노드(X4)에 기인한 문제점, 엔모스 트랜지스터(N22, N23)에 의한 우측 비트라인(BLR), 우측 비트라인 바(BLRB)와 센싱 입력 노드(S3, S4) 사이의 지속적인 커플링에 기인한 2차 센싱 입력 마진의 데이터에 따른 불균형한 작용으로 실제 동작은 제대로 동작하는 경우(데이터 "10, 01")와 불량(Fail)이 나는 경우(데이터 "11, 00")가 발생하는 문제점이 있다.In general, the conventional multi-sensing circuit has a problem of the above-mentioned operation of the feedback voltage VFB, difficulty in optimizing the timing and problems caused by the node X4, and the right bit line by the NMOS transistors N22 and N23. BLR), unbalanced action due to data in the secondary sense input margin due to continuous coupling between the right bitline bar (BLRB) and the sensing input nodes (S3, S4). 10, 01 ") and a failure (data" 11, 00 ") occur.

이에 본 발명은 상기한 바와 같은 종래의 제 문제점 들을 해소시키기 위하여 창안된 것으로, 멀티레벨 센스 증폭기 회로에서 프리차지 될 때 충분한 비트라인 플레이트 전압(VBLP) 전위를 갖도록 함으로써, 2차 센싱 때 리드(Read) 데이터의 변형을 방지하여 완전한 멀티 센싱이 가능하도록 한, 멀티레벨 센스 증폭기의 프리차지 회로 및 그 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.Accordingly, the present invention was devised to solve the above-mentioned problems, and has a sufficient bit line plate voltage (VBLP) potential when precharged in a multilevel sense amplifier circuit, thereby reading during secondary sensing. It is an object of the present invention to provide a precharge circuit and a method of a multilevel sense amplifier, which prevents data from being modified to allow full multi sensing.

도 1 은 일반적인 멀티레벨 센스 증폭기의 구성 회로도,1 is a configuration circuit diagram of a general multilevel sense amplifier;

도 2 는 도 1 에 따른 리드와 리스토어 동작의 타이밍도,2 is a timing diagram of a read and restore operation according to FIG. 1;

도 3 은 도 1 에 따른 데이터가 Strong One(1, 1)인 경우의 리드와 리스토어 동작때의 내부 타이밍도,3 is an internal timing diagram during read and restore operations when data according to FIG. 1 is Strong One (1, 1);

도 4 는 도 1 에 따른 데이터가 Weak One(1, 0)인 경우의 리드와 리스토어 동작때의 내부 타이밍도,4 is an internal timing diagram during read and restore operations when data according to FIG. 1 is Weak One (1, 0);

도 5 는 도 1 에 따른 데이터가 Weak Zero(0, 1)인 경우의 리드와 리스토어 동작때의 내부 타이밍도,FIG. 5 is an internal timing diagram during read and restore operation when data according to FIG. 1 is Weak Zero (0, 1); FIG.

도 6 은 도 1 에 따른 데이터가 Strong Zero(0, 0)인 경우의 리드와 리스토어 동작때의 내부 타이밍도,6 is an internal timing diagram during read and restore operations when data according to FIG. 1 is Strong Zero (0, 0);

도 7 은 종래의 불완전한 프리차지 레벨에 따른 2차 센싱 시뮬레이션 결과 예시도,7 is a diagram illustrating a second sensing simulation result according to a conventional incomplete precharge level;

도 8 은 본 발명에 따른 멀티레벨 센스 증폭기의 프리차지 회로도,8 is a precharge circuit diagram of a multilevel sense amplifier according to the present invention;

도 9 는 본 발명에 의한 완전한 프리차지 레벨에 따른 2차 센싱 시뮬레이션 결과 예시도이다.9 is an exemplary view illustrating a second sensing simulation result according to a complete precharge level according to the present invention.

< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ><Description of Symbols for Major Parts of Drawings>

10 : 제 1 센스 증폭기 20 : 좌측 메모리 셀10: first sense amplifier 20: left memory cell

30 : 스위칭 트랜지스터 40 : 우측 메모리 셀30: switching transistor 40: right memory cell

50 : 비교기 60 : 피드백 소자50: comparator 60: feedback element

70 : 제 2 센스 증폭기 80 : 분리용 트랜지스터70 second sense amplifier 80 separation transistor

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 일반적 디램의 비트 라인(Bit line)과 좌/우측 메모리 셀 구조에 비트 라인당 제 1, 2 센스 증폭기, 비트 라인당 피드백 소자(Feedback Element), 기준 비트 라인을 분할하는 스위칭 트랜지스터, 비트 라인상에 형성된 비교기를 구비한 멀티레벨 센스 증폭기에 있어서, 상기 비교기의 노드(X4)에 엔모스 트랜지스터를 접속하여 구성한 것을 특징으로 한다.In order to achieve the object described above, the present invention provides a first and second sense amplifiers per bit line, a feedback element per bit line, and a bit line and a left and right memory cell structure of a general DRAM. A multilevel sense amplifier having a switching transistor for dividing a reference bit line and a comparator formed on the bit line, characterized in that the NMOS transistor is connected to the node X4 of the comparator.

또한, 상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 멀티 레벨 센싱 동작시 프리차지 시키는 방법에 있어서, 비교기의 노드(X4)를 엔모스 트랜지스터를 이용하여 하프 전원전압(HVCC)으로 프리차지 시키는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a method for precharging a multi-level sensing operation, in which the node X4 of the comparator is precharged with a half power supply voltage HVCC using an NMOS transistor. It is characterized by.

본 발명에 따른 동작 원리를 상세히 설명하면 다음과 같다.The operation principle according to the present invention will be described in detail as follows.

본 발명에 의한 멀티레벨 센스 증폭기의 프리차지 회로는 도 8 에 도시한 바와 같이, 일반적 디램의 비트 라인(Bit line)과 좌/우측 메모리 셀(20, 40) 구조에 비트 라인당 제 1, 2 센스 증폭기(10, 70), 비트 라인당 피드백 소자(Feedback Element)(60), 기준 비트 라인을 분할하는 스위칭 트랜지스터(30), 비트 라인상에 형성된 비교기(50)를 구비한 멀티레벨 센스 증폭기에 있어서, 상기 비교기(50)의 노드(X4)에 엔모스 트랜지스터(N34)를 접속하여 구성한다.As shown in FIG. 8, the precharge circuit of the multilevel sense amplifier according to the present invention includes first and second per bit lines in a bit line and left and right memory cells 20 and 40 of a general DRAM. A multilevel sense amplifier having a sense amplifier 10, 70, a feedback element 60 per bit line, a switching transistor 30 for dividing a reference bit line, and a comparator 50 formed on the bit line. In this configuration, the NMOS transistor N34 is connected to the node X4 of the comparator 50.

상기 비교기(50)에서 엔모스 트랜지스터(N34)의 소오스는 하프 전원전압(HVCC)에, 드레인은 노드(X4)에, 게이트에는 이퀄라이즈 신호(EQU)를 연결한다.In the comparator 50, the source of the NMOS transistor N34 is connected to the half power supply voltage HVCC, the drain is connected to the node X4, and the equalization signal EQU is connected to the gate.

각각의 제어 신호의 타이밍 변화는 없고, 기존의 방식대로 동작 시키면 된다.There is no change in the timing of each control signal, and the operation is performed in the conventional manner.

즉, 도 2 의 (가)에 도시된 바와 같이, 프리차지 구간(Precharge Period)에서 이퀄라이즈 신호(EQU)가 전원 전압(VCC)으로 있으면서 엔모스 트랜지스터(N7 -N9)가 모두 턴-온되어 있어, 비트라인(BLL, BLR)과 비트라인 바(BLLB, BLRB)를 모두 하프 전원전압(half VCC 이하 HVCC 라 칭함)으로 프리차지(Precharge) 시킨다.That is, as shown in (a) of FIG. 2, all of the NMOS transistors N7-N9 are turned on while the equalizing signal EQU is the power supply voltage VCC in the precharge period. Therefore, the bit lines BLL and BLR and the bit line bars BLB and BLRB are both precharged with a half power supply voltage (hereinafter referred to as HVCC below half VCC).

이때, VCT1과 VCT2 모두 도 2 의 (다) 및 (라)에 도시된 바와 같이 고전압(VCC+ = VPP)에 있으므로, 제 2 센스 증폭기(7)의 센싱 입력 노드(S3, S4)도 하프 전원전압(HVCC)으로 만든다.At this time, since both VCT1 and VCT2 are at a high voltage (VCC + = VPP) as shown in FIGS. 2C and 2D, the sensing input nodes S3 and S4 of the second sense amplifier 7 also have a half power supply voltage. (HVCC)

여기에서, 비교기(50)의 노드(X4)는 제 1, 2 센스 증폭기(10, 70) 및 비트라인(BL)이 프리차지(Precharge) 될 때, 이퀄라이즈 신호(EQU)가 "하이"이므로 엔모스 트랜지스터(N34)가 턴-온되어, 도 9 에 도시한 바와 같이 노드(X4)가 하프 전원전압(HVCC)으로 프리차지(Precharge) 될 수 있다.Here, the node X4 of the comparator 50 has the equalized signal EQU “high” when the first and second sense amplifiers 10 and 70 and the bit line BL are precharged. The NMOS transistor N34 is turned on so that the node X4 may be precharged to the half power voltage HVCC as shown in FIG. 9.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이 본 발명은, 멀티레벨 센스 증폭기 회로에서 프리차지 될 때 충분한 비트라인 플레이트 전압(VBLP) 전위를 갖도록 함으로써 2차 센싱 때 리드(Read) 데이터의 변형을 방지할 수 있으며, 이로 인하여 2차 센싱의 불량(Fail)을 방지 함으로써 완전한 멀티 센싱이 가능하도록 할 수 있는 효과가 있다.As described in detail above, the present invention can prevent deformation of read data during secondary sensing by having a sufficient bit line plate voltage (VBLP) potential when precharged in a multilevel sense amplifier circuit. Due to this, there is an effect of enabling complete multi-sensing by preventing a second sensing failure.

본 발명의 바람직한 실시예들은 예시의 목적을 위해 개시된 것이며, 당업자라면 본 발명의 사상과 범위안에서 다양한 수정, 변경, 부가등이 가능할 것이며, 이러한 수정 변경 등은 이하의 특허 청구의 범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.Preferred embodiments of the present invention are disclosed for purposes of illustration, and those skilled in the art will be able to make various modifications, changes, additions, and the like within the spirit and scope of the present invention, and such modifications and changes should be regarded as belonging to the following claims. something to do.

Claims (5)

일반적 디램의 비트 라인(Bit line)과 좌/우측 메모리 셀 구조에 비트 라인당 제 1, 2 센스 증폭기, 비트 라인당 피드백 소자(Feedback Element), 기준 비트 라인을 분할하는 스위칭 트랜지스터, 비트 라인상에 형성된 비교기를 구비한 멀티레벨 센스 증폭기에 있어서,The first and second sense amplifiers per bit line, the feedback element per bit line, the switching transistor for dividing the reference bit line, in the bit line and left and right memory cell structures of a general DRAM, A multilevel sense amplifier having a formed comparator, 상기 비교기의 노드(X4)에 엔모스 트랜지스터를 접속하여 구성한 것을 특징으로 하는 멀티레벨 센스 증폭기의 프리차지 회로.And a NMOS transistor connected to the node (X4) of the comparator. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 엔모스 트랜지스터는,The NMOS transistor, 이퀄라이즈 신호(EQU)를 이용하여 제어하도록 구성한 것을 특징으로 하는 멀티레벨 센스 증폭기의 프리차지 회로.A precharge circuit for a multilevel sense amplifier, characterized in that it is configured to control using an equalizing signal (EQU). 멀티 레벨 센싱 동작시 프리차지시키는 방법에 있어서,In the method for precharging during the multi-level sensing operation, 비교기의 노드를 엔모스 트랜지스터를 이용하여 하프 전원전압(HVCC)으로 프리차지 시키는 것을 특징으로 하는 멀티레벨 센스 증폭기의 프리차지 방법.A precharge method for a multilevel sense amplifier, characterized in that the node of the comparator is precharged with a half power supply voltage (HVCC) using an NMOS transistor. 제 3 항에 있어서,The method of claim 3, wherein 상기 엔모스 트랜지스터는,The NMOS transistor, 이퀄라이즈 신호(EQU)를 사용하여 제어하는 것을 특징으로 하는 멀티레벨 센스 증폭기의 프리차지 방법.A precharge method for a multilevel sense amplifier, characterized in that the control using an equalization signal (EQU). 제 3 항에 있어서,The method of claim 3, wherein 상기 엔모스 트랜지스터는,The NMOS transistor, 비트라인(BL)과 제 1, 2 센스 증폭기를 하프 전원전압(HVCC)으로 프리차지 시키는 이퀄라이즈 신호(EQU)를 사용하여 상기 노드를 비트라인(BL) 및 제 1, 2 센스 증폭기와 동시에 프리차지 시키는 것을 특징으로 하는 멀티레벨 센스 증폭기의 프리차지 방법.The node is pre-simulated simultaneously with the bit line BL and the first and second sense amplifiers by using an equalization signal EQU which precharges the bit line BL and the first and second sense amplifiers to the half supply voltage HVCC. A precharge method for a multilevel sense amplifier, characterized in that the charge.
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