JP3236156B2 - 半導体記憶装置 - Google Patents
半導体記憶装置Info
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- JP3236156B2 JP3236156B2 JP33712993A JP33712993A JP3236156B2 JP 3236156 B2 JP3236156 B2 JP 3236156B2 JP 33712993 A JP33712993 A JP 33712993A JP 33712993 A JP33712993 A JP 33712993A JP 3236156 B2 JP3236156 B2 JP 3236156B2
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Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体記憶装置に関
し、特に、低電源電圧で動作する半導体記憶装置に関す
るものである。
し、特に、低電源電圧で動作する半導体記憶装置に関す
るものである。
【0002】
【従来の技術】図5は従来の半導体記憶装置のブロック
図を示す。同図において、Aは第1のメモリブロック、
B〜Nは第2〜第Nのメモリブロックであり、互いに共
通の構成である。以下、第1のメモリブロックAの構成
について説明する。
図を示す。同図において、Aは第1のメモリブロック、
B〜Nは第2〜第Nのメモリブロックであり、互いに共
通の構成である。以下、第1のメモリブロックAの構成
について説明する。
【0003】第1のメモリブロックAにおいて、1はワ
ード線、3はメモリーセル、BIT1,XBIT1はビ
ット線、2は前記ビット線BIT1,XBIT1とメモ
リーセル3とを接続するトランジスタ、4はセンスアン
プ、5,6はセンスアンプ4内のNチャンネルセンスト
ランジスタ、7,8はセンスアンプ4内のPチャンネル
センストランジスタ、9は電流供給能力の大きいNチャ
ンネルトランジスタ、10は電流供給能力の大きいPチ
ャンネルトランジスタ、DA1,XDA1はデータ線、
11,12はビット線BIT1,XBIT1とデータ線
DA1,XDA1とを接続するトランジスタ、Y1はト
ランジスタ11,12を駆動するカラム選択信号、13
はリードアンプ、14はライトアンプ、SANはNチャ
ンネルセンストランジスタ5,6を駆動するセンスアン
プドライブ信号、SAPはPチャンネルセンストランジ
スタ7,8を駆動するセンスアンプドライブ信号、SE
N1はNチャンネルトランジスタ9を駆動するセンスア
ンプドライバ入力信号、SEP2はPチャンネルトラン
ジスタ10を駆動するセンスアンプドライバ入力信号、
GONはカラム選択信号Y1を発生する制御信号であ
る。
ード線、3はメモリーセル、BIT1,XBIT1はビ
ット線、2は前記ビット線BIT1,XBIT1とメモ
リーセル3とを接続するトランジスタ、4はセンスアン
プ、5,6はセンスアンプ4内のNチャンネルセンスト
ランジスタ、7,8はセンスアンプ4内のPチャンネル
センストランジスタ、9は電流供給能力の大きいNチャ
ンネルトランジスタ、10は電流供給能力の大きいPチ
ャンネルトランジスタ、DA1,XDA1はデータ線、
11,12はビット線BIT1,XBIT1とデータ線
DA1,XDA1とを接続するトランジスタ、Y1はト
ランジスタ11,12を駆動するカラム選択信号、13
はリードアンプ、14はライトアンプ、SANはNチャ
ンネルセンストランジスタ5,6を駆動するセンスアン
プドライブ信号、SAPはPチャンネルセンストランジ
スタ7,8を駆動するセンスアンプドライブ信号、SE
N1はNチャンネルトランジスタ9を駆動するセンスア
ンプドライバ入力信号、SEP2はPチャンネルトラン
ジスタ10を駆動するセンスアンプドライバ入力信号、
GONはカラム選択信号Y1を発生する制御信号であ
る。
【0004】上記のような構成の従来の半導体記憶装置
において、以下に動作を説明する。
において、以下に動作を説明する。
【0005】ワード線1の電位が上昇し、一定レベル以
上の電位になると、トランジスタ2が活性化され、メモ
リーセル3に蓄えられたデータがビット線BIT1に転
送され、ビット線BIT1とビット線XBIT1に微少
の電位差が生じる。
上の電位になると、トランジスタ2が活性化され、メモ
リーセル3に蓄えられたデータがビット線BIT1に転
送され、ビット線BIT1とビット線XBIT1に微少
の電位差が生じる。
【0006】ビット線対BIT1,XBIT1の電位差
を、センスアンプ4に接続されたセンスアンプドライブ
信号SAN,SAPによって増幅し、読み出し動作を行
なう。この時、各メモリブロックA〜Nの複数個のセン
スアンプ4より成るセンスアンプ群が同時に動作するた
め、大きな瞬時電流が生じ、センスアンプドライブ信号
SAN,SAPの配線抵抗によって大きな電圧降下が生
じる。このため、センストランジスタ5〜8のゲート・
ソース間電圧が小さくなり、増幅動作の高速化に悪影響
を与えることになる。この問題に対して、従来では、セ
ンスアンプドライブ信号SAN,SAPの動作タイミン
グの調整により、増幅動作の高速化を図ってきた。
を、センスアンプ4に接続されたセンスアンプドライブ
信号SAN,SAPによって増幅し、読み出し動作を行
なう。この時、各メモリブロックA〜Nの複数個のセン
スアンプ4より成るセンスアンプ群が同時に動作するた
め、大きな瞬時電流が生じ、センスアンプドライブ信号
SAN,SAPの配線抵抗によって大きな電圧降下が生
じる。このため、センストランジスタ5〜8のゲート・
ソース間電圧が小さくなり、増幅動作の高速化に悪影響
を与えることになる。この問題に対して、従来では、セ
ンスアンプドライブ信号SAN,SAPの動作タイミン
グの調整により、増幅動作の高速化を図ってきた。
【0007】前記センスアンプドライブ信号の動作タイ
ミングについては、第1に、Nチャンネルセンストラン
ジスタ5,6を先に動作させた場合を説明する。
ミングについては、第1に、Nチャンネルセンストラン
ジスタ5,6を先に動作させた場合を説明する。
【0008】図6(a)にタイミングチャートを示す。
Nチャンネルセンストランジスタ5,6のセンスアンプ
ドライブ信号SANを駆動信号SEN1で駆動すること
により、低レベル側のビット線の電位を降下させ、その
後、Pチャンネルセンストランジスタ7,8のセンスア
ンプドライブ信号SAPを、駆動信号SEP2で駆動す
ることにより、高レベル側のビット線の電位を上昇させ
て、増幅動作を行なってきた。
Nチャンネルセンストランジスタ5,6のセンスアンプ
ドライブ信号SANを駆動信号SEN1で駆動すること
により、低レベル側のビット線の電位を降下させ、その
後、Pチャンネルセンストランジスタ7,8のセンスア
ンプドライブ信号SAPを、駆動信号SEP2で駆動す
ることにより、高レベル側のビット線の電位を上昇させ
て、増幅動作を行なってきた。
【0009】第2に、Pチャンネルセンストランジスタ
7,8を先に動作させた場合を説明する。図7(a)に
タイミングチャートを示す。Pチャンネルセンストラン
ジスタ7,8のセンスアンプドライブ信号SAPを、駆
動信号SEP2で駆動することにより、センストランジ
スタのゲート電位となるビット線対の電位をあらかじめ
上昇させ、その後、Nチャンネルセンストランジスタ
5,6のセンスアンプドライブ信号SANを駆動信号S
EN1で駆動することにより、低レベル側のビット線の
電位を高速に降下させて、増幅動作を行なってきた。
7,8を先に動作させた場合を説明する。図7(a)に
タイミングチャートを示す。Pチャンネルセンストラン
ジスタ7,8のセンスアンプドライブ信号SAPを、駆
動信号SEP2で駆動することにより、センストランジ
スタのゲート電位となるビット線対の電位をあらかじめ
上昇させ、その後、Nチャンネルセンストランジスタ
5,6のセンスアンプドライブ信号SANを駆動信号S
EN1で駆動することにより、低レベル側のビット線の
電位を高速に降下させて、増幅動作を行なってきた。
【0010】また、センスアンプ4によって増幅された
ビット線対のデータは、カラム選択信号Y1が高レベル
になることによってデータ線対DA1,XDA1に転送
され、リードアンプ13で増幅される。カラムデコーダ
出力信号は選択されたカラムアドレスのみ高レベルとな
り、カラム選択信号Y1は、カラムデコーダ出力信号と
制御信号GONとにより決定し、リードアンプ13でデ
ータ線対が増幅されている間も、カラム選択信号Y1は
高レベルであり、ビット線対とデータ線対は、接続され
ている。
ビット線対のデータは、カラム選択信号Y1が高レベル
になることによってデータ線対DA1,XDA1に転送
され、リードアンプ13で増幅される。カラムデコーダ
出力信号は選択されたカラムアドレスのみ高レベルとな
り、カラム選択信号Y1は、カラムデコーダ出力信号と
制御信号GONとにより決定し、リードアンプ13でデ
ータ線対が増幅されている間も、カラム選択信号Y1は
高レベルであり、ビット線対とデータ線対は、接続され
ている。
【0011】次に、データ書き込み動作について説明す
る。ライトアンプ14で増幅されたデータ線対DA1,
XDA1のデータは、カラム選択信号Y1が高レベルに
なることによってビット線対BIT1,XBIT1に転
送され、センスアンプ4で増幅される。この時、ワード
線1の電位は既に上昇し、トランジスタ2が活性化され
ているので、ビット線BIT1のデータはメモリーセル
3に転送され、データがメモリーセル3に書き込まれ
る。
る。ライトアンプ14で増幅されたデータ線対DA1,
XDA1のデータは、カラム選択信号Y1が高レベルに
なることによってビット線対BIT1,XBIT1に転
送され、センスアンプ4で増幅される。この時、ワード
線1の電位は既に上昇し、トランジスタ2が活性化され
ているので、ビット線BIT1のデータはメモリーセル
3に転送され、データがメモリーセル3に書き込まれ
る。
【0012】
【発明が解決しようとする課題】ところで、近年、シス
テムやセットにおいて低消費電力を実現するために、
3.3V又はそれ以下の低電源電圧で、高速に動作する
半導体記憶装置の要望が高まっている。
テムやセットにおいて低消費電力を実現するために、
3.3V又はそれ以下の低電源電圧で、高速に動作する
半導体記憶装置の要望が高まっている。
【0013】しかしながら、従来から用いられている5
Vの電源電圧で高速動作する図5のような従来の半導体
記憶装置を低電圧で動作させると、以下のようになる。
Vの電源電圧で高速動作する図5のような従来の半導体
記憶装置を低電圧で動作させると、以下のようになる。
【0014】第1に、Nチャンネルセンストランジスタ
5,6を先に動作させた場合を説明する。図6(b)に
タイミングチャートを示す。センストランジスタのゲー
ト電位となるビット線対の電位が降下し、Pチャンネル
センストランジスタ7,8が動作しても、Pチャンネル
センストランジスタ7,8はNチャンネルトランジスタ
5,6に比べ、一般的に、しきい値が高く電流供給能力
も小さいため、低電圧電源化に伴い、高レベル側のビッ
ト線電位を上昇させるのに時間を要し、センスアンプ4
の増幅動作が遅れる。
5,6を先に動作させた場合を説明する。図6(b)に
タイミングチャートを示す。センストランジスタのゲー
ト電位となるビット線対の電位が降下し、Pチャンネル
センストランジスタ7,8が動作しても、Pチャンネル
センストランジスタ7,8はNチャンネルトランジスタ
5,6に比べ、一般的に、しきい値が高く電流供給能力
も小さいため、低電圧電源化に伴い、高レベル側のビッ
ト線電位を上昇させるのに時間を要し、センスアンプ4
の増幅動作が遅れる。
【0015】第2に、Pチャンネルセンストランジスタ
7,8を先に動作させた場合を説明する。図7(b)に
タイミングチャートを示す。この場合にも、低電圧電源
化に伴い、高レベル側のビット線電位を上昇させるのに
時間を要するため、Nチャンネルセンストランジスタ
5,6の動作開始時間までに高レベル側のビット線電位
を十分に上昇させることができず、そのため、ビット線
対の電位差を増幅するセンスアンプ4の増幅動作が遅れ
る。
7,8を先に動作させた場合を説明する。図7(b)に
タイミングチャートを示す。この場合にも、低電圧電源
化に伴い、高レベル側のビット線電位を上昇させるのに
時間を要するため、Nチャンネルセンストランジスタ
5,6の動作開始時間までに高レベル側のビット線電位
を十分に上昇させることができず、そのため、ビット線
対の電位差を増幅するセンスアンプ4の増幅動作が遅れ
る。
【0016】第3に、Nチャンネルセンストランジスタ
5,6とPチャンネルセンストランジスタ7,8とを同
時に動作させた場合を説明する。この場合には、電源・
グランド間に貫通電流が流れ、グランドの電位が上昇す
るため、低レベル側のビット線電位を降下させるのが遅
れ、センスアンプ4の増幅動作が遅れる。
5,6とPチャンネルセンストランジスタ7,8とを同
時に動作させた場合を説明する。この場合には、電源・
グランド間に貫通電流が流れ、グランドの電位が上昇す
るため、低レベル側のビット線電位を降下させるのが遅
れ、センスアンプ4の増幅動作が遅れる。
【0017】以上説明したように、センスアンプの増幅
動作が遅れ、そのため、低電圧時の高速動作に悪影響を
及ぼしていた。
動作が遅れ、そのため、低電圧時の高速動作に悪影響を
及ぼしていた。
【0018】また、データ読み出し時、ビット線とデー
タ線とが接続されているため、センスアンプ4に接続さ
れた駆動負荷が増加して、データ読み出し時の消費電流
が増加し、低消費電力化、及び高速化の妨げとなってい
た。
タ線とが接続されているため、センスアンプ4に接続さ
れた駆動負荷が増加して、データ読み出し時の消費電流
が増加し、低消費電力化、及び高速化の妨げとなってい
た。
【0019】更に、低電圧化した場合には、データ書き
込み時に、その低電圧化に伴いデータ線の増幅動作が遅
くなる欠点があった。
込み時に、その低電圧化に伴いデータ線の増幅動作が遅
くなる欠点があった。
【0020】本発明は、上記の問題に鑑み、その目的
は、低電源電圧で高速動作する半導体記憶装置を提供す
ることにある。
は、低電源電圧で高速動作する半導体記憶装置を提供す
ることにある。
【0021】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に、本発明では、高レベル側のビット線の電位を保持し
つつ低レベル側のビット線の電位を低下させる初期増幅
を行った後、高レベル側のビット線の電位を上昇させる
ことができる構成を採用して、ビット線の増幅動作を高
速に行うこととする。
に、本発明では、高レベル側のビット線の電位を保持し
つつ低レベル側のビット線の電位を低下させる初期増幅
を行った後、高レベル側のビット線の電位を上昇させる
ことができる構成を採用して、ビット線の増幅動作を高
速に行うこととする。
【0022】即ち、請求項1記載の発明の半導体記憶装
置では、ビット線対の電位差を増幅するNチャンネルセ
ンスアンプ群及びPチャンネルセンスアンプ群と、前記
Nチャンネルセンスアンプ群を駆動する電流供給能力の
大きいNチャンネルトランジスタで構成された第1のセ
ンスアンプドライブ信号発生回路と、前記Pチャンネル
センスアンプ群を駆動する電流供給能力の小さいPチャ
ンネルトランジスタで構成された第2のセンスアンプド
ライブ信号発生回路と、電流供給能力の大きいPチャン
ネルトランジスタで構成された第3のセンスアンプドラ
イブ信号発生回路と、前記第1及び第2のセンスアンプ
ドライブ信号発生回路をほぼ同時に活性化して、ビット
線の電位差を初期増幅した後、前記第3のセンスアンプ
ドライブ信号発生回路を活性化する制御回路とを設ける
構成である。
置では、ビット線対の電位差を増幅するNチャンネルセ
ンスアンプ群及びPチャンネルセンスアンプ群と、前記
Nチャンネルセンスアンプ群を駆動する電流供給能力の
大きいNチャンネルトランジスタで構成された第1のセ
ンスアンプドライブ信号発生回路と、前記Pチャンネル
センスアンプ群を駆動する電流供給能力の小さいPチャ
ンネルトランジスタで構成された第2のセンスアンプド
ライブ信号発生回路と、電流供給能力の大きいPチャン
ネルトランジスタで構成された第3のセンスアンプドラ
イブ信号発生回路と、前記第1及び第2のセンスアンプ
ドライブ信号発生回路をほぼ同時に活性化して、ビット
線の電位差を初期増幅した後、前記第3のセンスアンプ
ドライブ信号発生回路を活性化する制御回路とを設ける
構成である。
【0023】
【作用】以上の構成により、請求項1記載の発明では、
第1及び第2のセンスアンプドライブ信号発生回路をほ
ぼ同時に活性化することにより、電流供給能力の小さい
PチャンネルトランジスタでPチャンネルセンスアンプ
群を駆動して、高レベル側のビット線の電位を降下しな
いように保持しつつ、電流供給能力の大きいNチャンネ
ルトランジスタでNチャンネルセンスアンプ群を駆動し
て、低レベル側のビット線の電位を低下させて、初期増
幅を行う。その後、第3のセンスアンプドライブ信号発
生回路を活性化することにより、電流供給能力の大きい
PチャンネルトランジスタでPチャンネルセンスアンプ
群を駆動して、高レベル側のビット線の電位を上昇させ
る。その結果、センスアンプ動作時の瞬時電流が有効に
抑えられると共に、ビット線の増幅動作が高速に行われ
る。
第1及び第2のセンスアンプドライブ信号発生回路をほ
ぼ同時に活性化することにより、電流供給能力の小さい
PチャンネルトランジスタでPチャンネルセンスアンプ
群を駆動して、高レベル側のビット線の電位を降下しな
いように保持しつつ、電流供給能力の大きいNチャンネ
ルトランジスタでNチャンネルセンスアンプ群を駆動し
て、低レベル側のビット線の電位を低下させて、初期増
幅を行う。その後、第3のセンスアンプドライブ信号発
生回路を活性化することにより、電流供給能力の大きい
PチャンネルトランジスタでPチャンネルセンスアンプ
群を駆動して、高レベル側のビット線の電位を上昇させ
る。その結果、センスアンプ動作時の瞬時電流が有効に
抑えられると共に、ビット線の増幅動作が高速に行われ
る。
【0024】
【実施例】以下、本発明の半導体記憶装置の一実施例に
ついて、図面を参照しながら説明する。
ついて、図面を参照しながら説明する。
【0025】図1は、本発明の半導体記憶装置のブロッ
ク図を示す。同図において、Aは第1のメモリブロッ
ク、B〜Nは第2〜第Nのメモリブロックであり、互い
に共通の構成である。以下、第1のメモリブロックAの
構成について説明する。
ク図を示す。同図において、Aは第1のメモリブロッ
ク、B〜Nは第2〜第Nのメモリブロックであり、互い
に共通の構成である。以下、第1のメモリブロックAの
構成について説明する。
【0026】前記第1のメモリブロックAにおいて、1
はワード線、3はメモリーセル、BIT1,XBIT1
はビット線、2はビット線BIT1,XBIT1とメモ
リーセル3とを接続するトランジスタ、4はセンスアン
プ、5,6はセンスアンプ4内のNチャンネルセンスト
ランジスタ、7,8はセンスアンプ4内のPチャンネル
センストランジスタ、DA1,XDA1はデータ線、1
1,12はビット線BIT1,XBIT1とデータ線D
A1,XDA1とを接続するトランジスタ、Y1はトラ
ンジスタ11,12を駆動するカラム選択信号、13は
リードアンプ、14はライトアンプである。
はワード線、3はメモリーセル、BIT1,XBIT1
はビット線、2はビット線BIT1,XBIT1とメモ
リーセル3とを接続するトランジスタ、4はセンスアン
プ、5,6はセンスアンプ4内のNチャンネルセンスト
ランジスタ、7,8はセンスアンプ4内のPチャンネル
センストランジスタ、DA1,XDA1はデータ線、1
1,12はビット線BIT1,XBIT1とデータ線D
A1,XDA1とを接続するトランジスタ、Y1はトラ
ンジスタ11,12を駆動するカラム選択信号、13は
リードアンプ、14はライトアンプである。
【0027】そして、30は電流供給能力の大きいNチ
ャンネルトランジスタ9より成る第1のセンスアンプド
ライブ信号発生回路であって、センスアンプドライバ入
力信号SEN1により駆動されて、センスアンプドライ
ブ信号SANを発生し、センスアンプ4の2個のNチャ
ンネルセンストランジスタ5,6を駆動する。
ャンネルトランジスタ9より成る第1のセンスアンプド
ライブ信号発生回路であって、センスアンプドライバ入
力信号SEN1により駆動されて、センスアンプドライ
ブ信号SANを発生し、センスアンプ4の2個のNチャ
ンネルセンストランジスタ5,6を駆動する。
【0028】また、31は電流供給能力の小さいPチャ
ンネルトランジスタ15より成る第2のセンスアンプド
ライブ信号発生回路であって、センスアンプドライバ入
力信号SEP1により駆動されて、センスアンプドライ
ブ信号SAPを発生し、センスアンプ4の2個のPチャ
ンネルセンストランジスタ7,8を駆動する。
ンネルトランジスタ15より成る第2のセンスアンプド
ライブ信号発生回路であって、センスアンプドライバ入
力信号SEP1により駆動されて、センスアンプドライ
ブ信号SAPを発生し、センスアンプ4の2個のPチャ
ンネルセンストランジスタ7,8を駆動する。
【0029】更に、32は電流供給能力の大きいPチャ
ンネルトランジスタ10より成る第3のセンスアンプド
ライブ信号発生回路であって、センスアンプドライバ入
力信号SEP2により駆動されて、センスアンプドライ
ブ信号SAPを発生し、センスアンプ4の2個のPチャ
ンネルセンストランジスタ7,8を駆動する。
ンネルトランジスタ10より成る第3のセンスアンプド
ライブ信号発生回路であって、センスアンプドライバ入
力信号SEP2により駆動されて、センスアンプドライ
ブ信号SAPを発生し、センスアンプ4の2個のPチャ
ンネルセンストランジスタ7,8を駆動する。
【0030】35は制御回路であって、前記3種のセン
スアンプドライバ入力信号SEN1、SEP1及びSE
P2を発生する機能を有し、具体的には、図3(a)に
示すように、センスアンプドライバ入力信号SEN1及
びSEP1を同時に発生して、前記第1及び第2のセン
スアンプドライブ信号発生回路30、31をほぼ同時に
活性化し、その後にセンスアンプドライバ入力信号SE
P2を発生して、前記第3のセンスアンプドライブ信号
発生回路32を活性化する機能を有するものである。
スアンプドライバ入力信号SEN1、SEP1及びSE
P2を発生する機能を有し、具体的には、図3(a)に
示すように、センスアンプドライバ入力信号SEN1及
びSEP1を同時に発生して、前記第1及び第2のセン
スアンプドライブ信号発生回路30、31をほぼ同時に
活性化し、その後にセンスアンプドライバ入力信号SE
P2を発生して、前記第3のセンスアンプドライブ信号
発生回路32を活性化する機能を有するものである。
【0031】GON,GOFFはカラム選択信号Y1を
制御する制御信号であって、論理積回路40に入力され
る。前記論理積回路40は、図3(b)に示すように、
制御信号GONの発生によりカラム選択信号Y1を発生
し、一方、他の制御信号GOFFの発生によりカラム選
択信号Y1の発生を停止させる。前記制御信号GOFF
は、リードアンプ13の増幅動作開始信号に同期して発
生する(高レベルになる)。前記制御信号GOFF及び
論理積回路40により、前記リードアンプ13がデータ
線の増幅を開始する時期に同期して、ビット線とデータ
線とを接続するトランジスタ11,12を非活性状態に
する制御回路41を構成している。
制御する制御信号であって、論理積回路40に入力され
る。前記論理積回路40は、図3(b)に示すように、
制御信号GONの発生によりカラム選択信号Y1を発生
し、一方、他の制御信号GOFFの発生によりカラム選
択信号Y1の発生を停止させる。前記制御信号GOFF
は、リードアンプ13の増幅動作開始信号に同期して発
生する(高レベルになる)。前記制御信号GOFF及び
論理積回路40により、前記リードアンプ13がデータ
線の増幅を開始する時期に同期して、ビット線とデータ
線とを接続するトランジスタ11,12を非活性状態に
する制御回路41を構成している。
【0032】また、16はデータ線プルアップ回路であ
って、その構成は、例えば図2(a)に示すように、デ
ータ線DA1,XDA1に各々配置されたPチャンネル
トランジスタ20,21で構成され、これ等は制御信号
PUGにより制御される。
って、その構成は、例えば図2(a)に示すように、デ
ータ線DA1,XDA1に各々配置されたPチャンネル
トランジスタ20,21で構成され、これ等は制御信号
PUGにより制御される。
【0033】前記データ線プルアップ回路16は、図2
(b)に示すように、同図(a)に示す構成に代え、電
源電圧をデータ線DA1,XDA1に供給する2個のN
チャンネルトランジスタ22,23で構成することが可
能であり、これ等は電源電圧で制御される。
(b)に示すように、同図(a)に示す構成に代え、電
源電圧をデータ線DA1,XDA1に供給する2個のN
チャンネルトランジスタ22,23で構成することが可
能であり、これ等は電源電圧で制御される。
【0034】更に、17は低レベル側のデータ線の電位
を降下させるデータ書き込み用センスアンプであって、
データ線DA1,XDA1増幅用の2個のNチャンネル
トランジスタ25,26と、これ等を制御するNチャン
ネルトランジスタ24とを備え、前記制御用のトランジ
スタ24は、センスアンプドライバ入力信号SABによ
り制御されて、前記2個のトランジスタ25,26を駆
動するセンスアンプドライブ信号SAB1を発生する。
を降下させるデータ書き込み用センスアンプであって、
データ線DA1,XDA1増幅用の2個のNチャンネル
トランジスタ25,26と、これ等を制御するNチャン
ネルトランジスタ24とを備え、前記制御用のトランジ
スタ24は、センスアンプドライバ入力信号SABによ
り制御されて、前記2個のトランジスタ25,26を駆
動するセンスアンプドライブ信号SAB1を発生する。
【0035】図3(a)は、本実施例回路における低電
圧時のセンスアンプ動作のタイミングチャートであり、
図3(b)は、本実施例回路におけるカラム選択信号Y
1発生のタイミングチャートである。
圧時のセンスアンプ動作のタイミングチャートであり、
図3(b)は、本実施例回路におけるカラム選択信号Y
1発生のタイミングチャートである。
【0036】図4は、制御信号PUG,SABのタイミ
ングチャートである。
ングチャートである。
【0037】次に、図1の本回路の動作を説明する。
【0038】ワード線1の電位が上昇し、一定レベル以
上の電位になると、トランジスタ2が活性化され、メモ
リーセル3に蓄えられたデータがビット線BIT1に転
送され、ビット線BIT1とビット線XBIT1に微少
の電位差が生じる。
上の電位になると、トランジスタ2が活性化され、メモ
リーセル3に蓄えられたデータがビット線BIT1に転
送され、ビット線BIT1とビット線XBIT1に微少
の電位差が生じる。
【0039】次いで、ビット線対BIT1,XBIT1
の電位差を、センスアンプ4に接続されたセンスアンプ
ドライブ信号SAN,SAPによって増幅し、読み出し
動作を行なう。
の電位差を、センスアンプ4に接続されたセンスアンプ
ドライブ信号SAN,SAPによって増幅し、読み出し
動作を行なう。
【0040】前記センスアンプドライブ信号SAN,S
APの動作タイミングについて説明する。図3(a)に
示す通り、先ず、第1のセンスアンプドライブ信号発生
回路30を信号SEN1により活性化し、それと同時
に、第2のセンスアンプドライブ信号発生回路31を信
号SEP1により活性化する。電流供給能力の大きいN
チャンネルトランジスタ9の活性化により、センスアン
プ4内のNチャンネルセンストランジスタ5,6のセン
スアンプドライブ信号SANが駆動されると同時に、電
流供給能力の小さいPチャンネルトランジスタ15の活
性化により、センスアンプ4内のPチャンネルセンスト
ランジスタ7,8のセンスアンプドライブ信号SAPが
駆動される。その結果、Nチャンネルセンストランジス
タ5,6により低レベル側のビット線の電位が高速に降
下すると共に、電流供給能力の小さいPチャンネルトラ
ンジスタ15の駆動により、高レベル側のビット線の電
位は降下しないように保持される。
APの動作タイミングについて説明する。図3(a)に
示す通り、先ず、第1のセンスアンプドライブ信号発生
回路30を信号SEN1により活性化し、それと同時
に、第2のセンスアンプドライブ信号発生回路31を信
号SEP1により活性化する。電流供給能力の大きいN
チャンネルトランジスタ9の活性化により、センスアン
プ4内のNチャンネルセンストランジスタ5,6のセン
スアンプドライブ信号SANが駆動されると同時に、電
流供給能力の小さいPチャンネルトランジスタ15の活
性化により、センスアンプ4内のPチャンネルセンスト
ランジスタ7,8のセンスアンプドライブ信号SAPが
駆動される。その結果、Nチャンネルセンストランジス
タ5,6により低レベル側のビット線の電位が高速に降
下すると共に、電流供給能力の小さいPチャンネルトラ
ンジスタ15の駆動により、高レベル側のビット線の電
位は降下しないように保持される。
【0041】その後に、第3のセンスアンプドライブ信
号発生回路32を構成する電流供給能力の大きいPチャ
ンネルトランジスタ10を駆動信号SEP2で動作さ
せ、センスアンプ4内のPチャンネルセンストランジス
タ7,8のセンスアンプドライブ信号SAPを駆動し、
高レベル側のビット線の電位を高速に上昇させる。
号発生回路32を構成する電流供給能力の大きいPチャ
ンネルトランジスタ10を駆動信号SEP2で動作さ
せ、センスアンプ4内のPチャンネルセンストランジス
タ7,8のセンスアンプドライブ信号SAPを駆動し、
高レベル側のビット線の電位を高速に上昇させる。
【0042】以上説明した動作タイミングによると、第
1のセンスアンプドライブ信号発生回路30と第2のセ
ンスアンプドライブ信号発生回路31の活性化による初
期増幅時に、高レベル側のビット線の電位が降下しない
ように保持されるため、ビット線対の電位差も大きくな
り、第3のセンスアンプドライブ信号発生回路32を活
性化した時に、高レベル側のビット線の電位が高速に上
昇するため、低電圧において高速に増幅動作を行なうこ
とが可能になる。
1のセンスアンプドライブ信号発生回路30と第2のセ
ンスアンプドライブ信号発生回路31の活性化による初
期増幅時に、高レベル側のビット線の電位が降下しない
ように保持されるため、ビット線対の電位差も大きくな
り、第3のセンスアンプドライブ信号発生回路32を活
性化した時に、高レベル側のビット線の電位が高速に上
昇するため、低電圧において高速に増幅動作を行なうこ
とが可能になる。
【0043】次に、第2のセンスアンプドライブ信号発
生回路31を構成する電流供給能力の小さいPチャンネ
ルトランジスタ15について説明する。
生回路31を構成する電流供給能力の小さいPチャンネ
ルトランジスタ15について説明する。
【0044】本実施例では、電流供給能力の小さいPチ
ャンネルトランジスタ15をワード線裏打ち領域(ワー
ド線の抵抗値を減少させるために、ゲートを形成するポ
リシリコン配線と金属配線とを並列にメモリーセルアレ
イ内で数カ所以上接続している領域)に分散配置してい
る。ワード線裏打ち領域に配置することにより、チップ
面積を変化させずにPチャンネルトランジスタ15を増
設できると共に、センスアンプ4の近くに分散配置する
ことにより、センスアンプドライブ信号SAPの信号線
の抵抗を小さくすることができるので、信号SAPの電
位変動を防ぎ、高レベル側のビット線の電位を保持する
効果がある。
ャンネルトランジスタ15をワード線裏打ち領域(ワー
ド線の抵抗値を減少させるために、ゲートを形成するポ
リシリコン配線と金属配線とを並列にメモリーセルアレ
イ内で数カ所以上接続している領域)に分散配置してい
る。ワード線裏打ち領域に配置することにより、チップ
面積を変化させずにPチャンネルトランジスタ15を増
設できると共に、センスアンプ4の近くに分散配置する
ことにより、センスアンプドライブ信号SAPの信号線
の抵抗を小さくすることができるので、信号SAPの電
位変動を防ぎ、高レベル側のビット線の電位を保持する
効果がある。
【0045】次に、電流供給能力の小さいPチャンネル
トランジスタ15と電流供給能力の大きいPチャンネル
トランジスタ10との関係について説明する。
トランジスタ15と電流供給能力の大きいPチャンネル
トランジスタ10との関係について説明する。
【0046】電流供給能力の小さいPチャンネルトラン
ジスタ15の電流供給能力が小さ過ぎると、ビット線の
電位を保持できなくなり、一方、電流供給能力が大きす
ぎると、電源・グランド間に貫通電流が流れ、消費電流
が増加する。従って、電流供給能力の小さいPチャンネ
ルトランジスタ15のトランジスタサイズをA、電流供
給能力の大きいPチャンネルトランジスタ10のトラン
ジスタサイズをBとして、高レベル側のビット線の電位
を保持しつつ貫通電流を流さないようにするためには、
(1/20)B≦A≦(1/2)Bの関係を有すること
が好ましい。本実施例ではA=(1/11)Bとしてい
る。
ジスタ15の電流供給能力が小さ過ぎると、ビット線の
電位を保持できなくなり、一方、電流供給能力が大きす
ぎると、電源・グランド間に貫通電流が流れ、消費電流
が増加する。従って、電流供給能力の小さいPチャンネ
ルトランジスタ15のトランジスタサイズをA、電流供
給能力の大きいPチャンネルトランジスタ10のトラン
ジスタサイズをBとして、高レベル側のビット線の電位
を保持しつつ貫通電流を流さないようにするためには、
(1/20)B≦A≦(1/2)Bの関係を有すること
が好ましい。本実施例ではA=(1/11)Bとしてい
る。
【0047】また、センスアンプ4によって増幅された
ビット線対のデータは、カラム選択信号Y1が高レベル
になると、データ線対DA1,XDA1に転送され、リ
ードアンプ13で増幅される。この時、カラム選択信号
Y1は、制御信号GONが低レベルから高レベルに変化
することにより高レベルとなって、ビット線対とデータ
線対が接続される。その後、リードアンプ13の増幅動
作開始信号に同期した制御信号GOFFが高レベルにな
ることにより、カラム選択信号Y1は低レベルとなっ
て、ビット線対とデータ線対が切り離される。この構成
により、本実施例では、データ読み出し時には、リード
アンプがデータ線の増幅を開始する時期に同期してビッ
ト線とデータ線とが非接続となるので、センスアンプの
負荷はビット線のみとなり、従来のようにビット線とデ
ータ線とが負荷として接続されていた場合に比して、デ
ータ読み出し時のセンスアンプ4の駆動負荷が大きく低
減される。
ビット線対のデータは、カラム選択信号Y1が高レベル
になると、データ線対DA1,XDA1に転送され、リ
ードアンプ13で増幅される。この時、カラム選択信号
Y1は、制御信号GONが低レベルから高レベルに変化
することにより高レベルとなって、ビット線対とデータ
線対が接続される。その後、リードアンプ13の増幅動
作開始信号に同期した制御信号GOFFが高レベルにな
ることにより、カラム選択信号Y1は低レベルとなっ
て、ビット線対とデータ線対が切り離される。この構成
により、本実施例では、データ読み出し時には、リード
アンプがデータ線の増幅を開始する時期に同期してビッ
ト線とデータ線とが非接続となるので、センスアンプの
負荷はビット線のみとなり、従来のようにビット線とデ
ータ線とが負荷として接続されていた場合に比して、デ
ータ読み出し時のセンスアンプ4の駆動負荷が大きく低
減される。
【0048】また、データ線にデータ線プルアップ回路
16として、図2(a)に示す回路を接続した場合を説
明する。図4に示す通り、データ読み出し時には常に、
制御信号PUGを低レベルにすることにより、Pチャン
ネルトランジスタ20,21を活性状態にし、データ線
対に電源電圧を供給し、データ線対の電位振幅をリード
アンプ13のデータ増幅に必要な電位差に留めておく。
従って、その後のデータ線対のプリチャージ動作を高速
化できる。
16として、図2(a)に示す回路を接続した場合を説
明する。図4に示す通り、データ読み出し時には常に、
制御信号PUGを低レベルにすることにより、Pチャン
ネルトランジスタ20,21を活性状態にし、データ線
対に電源電圧を供給し、データ線対の電位振幅をリード
アンプ13のデータ増幅に必要な電位差に留めておく。
従って、その後のデータ線対のプリチャージ動作を高速
化できる。
【0049】また、データ線プルアップ回路16とし
て、図2(b)に示す回路を接続した場合を説明する。
データ線の増幅が開始し、低レベル側の電圧が(電源電
圧−Nチャンネルトランジスタ22,23のしきい値電
圧)以下の電位となると、低レベル側のNチャンネルト
ランジスタ22又は23が活性状態となり、データ線に
(電源電圧−Nチャンネルトランジスタ22,23のし
きい値電圧)の電位となる一定電圧を供給し、データ線
対の電位振幅をリードアンプ13のデータ増幅に必要な
電位差に留めておく。従って、データ線対のプリチャー
ジ動作を高速化できる。
て、図2(b)に示す回路を接続した場合を説明する。
データ線の増幅が開始し、低レベル側の電圧が(電源電
圧−Nチャンネルトランジスタ22,23のしきい値電
圧)以下の電位となると、低レベル側のNチャンネルト
ランジスタ22又は23が活性状態となり、データ線に
(電源電圧−Nチャンネルトランジスタ22,23のし
きい値電圧)の電位となる一定電圧を供給し、データ線
対の電位振幅をリードアンプ13のデータ増幅に必要な
電位差に留めておく。従って、データ線対のプリチャー
ジ動作を高速化できる。
【0050】続いて、データ線にNチャンネルトランジ
スタ24,25,26のみで構成されたデータ書き込み
用センスアンプ17を接続した場合を説明する。図4に
示す通り、データ書き込み時に、制御信号PUGを高レ
ベルとして電源をデータ線DA1,XDA1と切り離す
と共に、制御信号SABを高レベルにすることにより、
SAB1をグランドに接続し、データ書き込み用センス
アンプ17を駆動させる。この構成により、低レベル側
のデータ線の電位を高速に降下させることができ、デー
タ線の増幅動作を高速化し、メモリーセル3への書き込
み動作を高速化している。
スタ24,25,26のみで構成されたデータ書き込み
用センスアンプ17を接続した場合を説明する。図4に
示す通り、データ書き込み時に、制御信号PUGを高レ
ベルとして電源をデータ線DA1,XDA1と切り離す
と共に、制御信号SABを高レベルにすることにより、
SAB1をグランドに接続し、データ書き込み用センス
アンプ17を駆動させる。この構成により、低レベル側
のデータ線の電位を高速に降下させることができ、デー
タ線の増幅動作を高速化し、メモリーセル3への書き込
み動作を高速化している。
【0051】尚、本実施例では、電流供給能力の小さい
Pチャンネルトランジスタ15を用いて説明を行なった
が、これの替わりに高負荷抵抗を用いても同じ効果が得
られるのは勿論である。
Pチャンネルトランジスタ15を用いて説明を行なった
が、これの替わりに高負荷抵抗を用いても同じ効果が得
られるのは勿論である。
【0052】
【発明の効果】以上説明したように、請求項1及び請求
項3記載の発明によれば、センスアンプドライブ信号の
動作タイミングの調整により、センスアンプ動作時の瞬
時電流を抑え、ビット線の電位の増幅動作を高速化する
ことができる。
項3記載の発明によれば、センスアンプドライブ信号の
動作タイミングの調整により、センスアンプ動作時の瞬
時電流を抑え、ビット線の電位の増幅動作を高速化する
ことができる。
【0053】また、請求項2記載の発明によれば、メモ
リセルブロック間のワード線裏打ち領域を利用するの
で、チップ面積の増大を抑えることが可能であると共
に、センスアンプドライブ信号SAPの電位変動を抑制
して、高レベル側のビット線の電位を一定に保持でき
る。
リセルブロック間のワード線裏打ち領域を利用するの
で、チップ面積の増大を抑えることが可能であると共
に、センスアンプドライブ信号SAPの電位変動を抑制
して、高レベル側のビット線の電位を一定に保持でき
る。
【0054】以上、低電圧動作における高速動作が可能
な半導体記憶装置を提供することができ、その効果は大
きい。
な半導体記憶装置を提供することができ、その効果は大
きい。
【図1】本発明における半導体記憶装置のブロック図で
ある。
ある。
【図2】データ線プルアップ回路の内部構成例を示す回
路図である。
路図である。
【図3】本発明におけるセンス動作のタイミングチャー
ト図である。
ト図である。
【図4】本発明における制御信号のタイミングチャート
図である。
図である。
【図5】従来の半導体記憶装置のブロック図である。
【図6】従来回路において通常電源電圧及び低電源電圧
の下で、Nチャンネルトランジスタを先に駆動した場合
のセンス動作のタイミングチャート図である。
の下で、Nチャンネルトランジスタを先に駆動した場合
のセンス動作のタイミングチャート図である。
【図7】従来回路において通常電源電圧及び低電源電圧
の下で、Pチャンネルトランジスタを先に駆動した場合
のセンス動作のタイミングチャート図である。
の下で、Pチャンネルトランジスタを先に駆動した場合
のセンス動作のタイミングチャート図である。
1 ワード線 2 Nチャンネルトランジスタ 3 メモリーセル 4 センスアンプ 9 電流供給能力の大きいNチャンネ
ルトランジスタ 10 電流供給能力の大きいPチャン
ネルトランジスタ 15 電流供給能力の小さいPチャン
ネルトランジスタ 16 データ線プルアップ回路 17 データ書き込み用センスアンプ BIT1,XBIT1 ビット線 DA1,XDA1 データ線 30 第1のセンスアンプドライブ信
号発生回路 31 第2のセンスアンプドライブ信
号発生回路 32 第3のセンスアンプドライブ信
号発生回路 35 制御回路
ルトランジスタ 10 電流供給能力の大きいPチャン
ネルトランジスタ 15 電流供給能力の小さいPチャン
ネルトランジスタ 16 データ線プルアップ回路 17 データ書き込み用センスアンプ BIT1,XBIT1 ビット線 DA1,XDA1 データ線 30 第1のセンスアンプドライブ信
号発生回路 31 第2のセンスアンプドライブ信
号発生回路 32 第3のセンスアンプドライブ信
号発生回路 35 制御回路
フロントページの続き (72)発明者 安部 渉 大阪府高槻市幸町1番1号 松下電子工 業株式会社内 (56)参考文献 特開 昭60−136993(JP,A) 特開 平3−16082(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G11C 11/40 - 11/4099
Claims (3)
- 【請求項1】 ビット線対の電位差を増幅するNチャン
ネルセンスアンプ群及びPチャンネルセンスアンプ群
と、 前記Nチャンネルセンスアンプ群を駆動する電流供給能
力の大きいNチャンネルトランジスタで構成された第1
のセンスアンプドライブ信号発生回路と、 前記Pチャンネルセンスアンプ群を駆動する電流供給能
力の小さいPチャンネルトランジスタで構成された第2
のセンスアンプドライブ信号発生回路と、 電流供給能力の大きいPチャンネルトランジスタで構成
された第3のセンスアンプドライブ信号発生回路と、 前記第1及び第2のセンスアンプドライブ信号発生回路
をほぼ同時に活性化し、ビット線の電位差を初期増幅し
た後、前記第3のセンスアンプドライブ信号発生回路を
活性化する制御回路とを備えたことを特徴とする半導体
記憶装置。 - 【請求項2】 第2のセンスアンプドライブ信号発生回
路を構成するトランジスタの一部は、メモリーセルブロ
ック間のワード線裏打ち領域に分散配置されることを特
徴とする請求項1記載の半導体記憶装置。 - 【請求項3】 第2のセンスアンプドライブ信号発生回
路を構成する電流供給能力の小さいPチャンネルトラン
ジスタのトランジスタサイズをA、第3のセンスアンプ
ドライブ信号発生回路を構成する電流供給能力の大きい
PチャンネルトランジスタのトランジスタサイズをBと
して、 両サイズA及びBは、(1/20)B≦A≦(1/2)
Bの関係を有することを特徴とする請求項1又は請求項
2記載の半導体記憶装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33712993A JP3236156B2 (ja) | 1993-12-28 | 1993-12-28 | 半導体記憶装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33712993A JP3236156B2 (ja) | 1993-12-28 | 1993-12-28 | 半導体記憶装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07201176A JPH07201176A (ja) | 1995-08-04 |
| JP3236156B2 true JP3236156B2 (ja) | 2001-12-10 |
Family
ID=18305723
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP33712993A Expired - Fee Related JP3236156B2 (ja) | 1993-12-28 | 1993-12-28 | 半導体記憶装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3236156B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3110348B2 (ja) * | 1997-06-18 | 2000-11-20 | 日本電気アイシーマイコンシステム株式会社 | 半導体記憶装置 |
-
1993
- 1993-12-28 JP JP33712993A patent/JP3236156B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH07201176A (ja) | 1995-08-04 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20010911 |
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