JPH0276194A - ダイナミック型メモリ - Google Patents

ダイナミック型メモリ

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JPH0276194A
JPH0276194A JP63228059A JP22805988A JPH0276194A JP H0276194 A JPH0276194 A JP H0276194A JP 63228059 A JP63228059 A JP 63228059A JP 22805988 A JP22805988 A JP 22805988A JP H0276194 A JPH0276194 A JP H0276194A
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裕人 田中
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  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
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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) 本発明は半導体メモリに係り、特にシエアードセンスア
ンプを採用したダイナミック型メモリに関する。
(従来の技術) 一般に、ダイナミック型メモリでは、第6図に示すよう
に、2本1組のデイジット線対に対して1個のセンスア
ンプSAが割当てられ、デイジット線対とセンスアンプ
SAとは1対1に対応している。上記1組のデイジット
線対とは、互いに相補的なビット線(BLとBL)であ
り、このビット線BLあるいはBLのどちらか一方に接
続されているメモリセルのデータをビット線に読出した
後、ビット線対間の電位差をセンスアンプで増幅する。
ところで、ダイナミック型メモリの高集積化が進むにつ
れ、メモリセル容量C8が小さくなるのに反してビット
線容量Cbは小さくならず、ビット線容量cbとメモリ
セル容量Csとの比Cb/Csは大きくなる。即ち、メ
モリセルデータをビット線に読出したときのビット線対
間の電位差は小さくなる一方であり、センスアンプの感
度マージンは厳しくなる一方である。
この問題を回避するためには、上記Cb / Csを小
さくすることが必要である。これには、(1)−ビット
線長さを短くしてビット線容量cbを小さくする、(2
)メモリセル面積を大きくしてメモリセル容量Csを大
きくする、ことが考えられる。
しかし、前者は、ビット線長さを短く区切ることによっ
てセンスアンプの数が多くなるという問題があり、後者
は、メモリチップ面積の増大を招き、メモリの高集積化
の達成が困難になるという問題がある。
このような問題を解決するために、1つのセンスアンプ
を複数のビット線対で共有する、いわゆるシェアードセ
ンスアンプ方式が、l5SCC’79techntca
+ dlgest pp14B−147,197911
bok etat、や特公昭62−55234号公報な
どに示されている。即ち、147図に示すように、1つ
のセンスアンプSAを2組のビット線対(BLl、BL
l)、(BL2 、BL2 )で共有し、ビット線選択
クロック(φl、φ2)で1組のビット線対を選択して
センスアンプと接続させる。
このようなシエアードセンスアンプ方式は、センスアン
プを多重利用するので、センスアンプの数とビット線長
さが短く抑えられ、その結果、ビット線容量cbが小さ
くなり、Cb/Csを小さく抑えることが可能になり、
低消費電力化、アクセスの高速化等が可能になる。
一方、アクセスの高速化および低消費電力化の要請から
、ビット線対をVcc電源電圧の1/2にプリチャージ
するVcc/2プリチャージ方式が主流となり、このV
ec/2付近の電位を高感度でセンスしてビット線のデ
ータを高速にラブチするために、0MO8構成のセンス
アンプ(Pチャネルトランジスタで構成されたPチャネ
ルセンスアンプとNチャネルトランジスタで構成された
Nチャネルセンスアンプとからなる)を用いることが多
い。
しかし、上記CMOSセンスアンプに前記シエアードセ
ンスアンプ方式を採用することを考えた場合、次に述べ
るような問題がある。即ち、このCMOSセンスアンプ
1こ前=己シエアードセンスアンプ方式を採用するとき
には、例えば第8図に示すように、ビット線選択クロッ
ク(φ11φ2)をブートストラップしない限り、書込
み時に“H。
レベルをVcc電位まで持ち上げるには、Pチャネルセ
ンスアンプはビット線選択クロックφ1あるいはφ2で
ゲーティングされるNチャネルのスイッチングトランジ
スタ対TnlあるいはTn2を介してメモリセル側に配
置されなければならない。
従って、2組のビット線対(BLl、BL、)、(BL
2 、BL2)に対応して2個のPチャネルセンスアン
プSP、およびSF3を設け、1個のNチャネルセンス
アンプSNを共有させる必要がある。これでは、シエア
ードセンスアンプ方式を用いない場合には、2組のビッ
ト線対に対応して2個のPチャネルセンスアンプおよび
2個のNチャネルセンスアンプを設ける必要があるのに
比べて、エリアパフォーマンスは殆んど改善されないの
で、チップ面積を殆んど縮小することができない。
また、スイッチングトランジスタ対Tn1、T n 2
に代えてPチャネルトランジスタを用いた場合でも、上
記説明における極性を全て反転させれば、全く同様のこ
とがいえる。
(発明が解決しようとする課題) 本発明は、上記したようにVcc/2プリチャージ方式
に対応して低消費電力化およびアクセスの高速化が可能
なCMOSセンスアンプを用いる場合に、高感度なビッ
ト線のセンスを可能にするシェアードセンスアンプ方式
を採用しても、シエアードセンスアンプ方式を用いない
場合に比べてチップ面積を殆んど縮小することができな
いという問題点を解決すべくなされたもので、CMOS
センスアンプによる低消費電力化およびアクセスの高速
化が可能であり、シエアードセンスアンプ方式による高
感度のセンスが可能であり、しかも、チップ面積の縮小
化が可能になるダイナミック型メモリを提供することを
目的とする。
[発明の構成] (護国を解決するための手段) 本発明のダイナミック型メモリは、クロスカップル型の
Pチャネルセンスアン、プとクロスカップル型のNチャ
ネルセンスアンプとが、カラム方向に分割された1メモ
リセルブロック毎に交互に繰返すように設けられ、上記
各センスアンプのセンスノード対は所望数の組のスイッ
チングトランジスタ対を介して当該センスアンプの一方
側のメモリセルブロックにおける所望数の組のビット線
対の一端に対応して接続されると共に、上記と同じ所望
数の組のスイッチングトランジスタ対を介して当該セン
スアンプの他方側のメモリセルブロックにおける所望数
の組のビット線対の一端に対応して接続され、上記所望
数の組のビット線対のうち、読出しサイクル、あるいは
書込みサイクル、あるいはリフレッシュサイクルでアク
セスされる1組を選択して上記センスアンプに接続する
ように、上記所望数の組のスイッチング用トランジスタ
対のうちの1組がビット線選択クロックにより選択的に
駆動され、上記ビット線選択クロックにより選択的に駆
動される1組のスイッチング用トランジスタ対に接続さ
れているセンスアンプのみを選択的に活性化する手段が
設けられていることを特徴とする特 (作用) CMOSセンスアンプを用いているので低消費電力化お
よびアクセスの高速化が可能であり、シェアードセンス
アンプ方式を用いているので高感度のセンスが可能であ
る。しかも、複数組のビット線対が1個のセンスアンプ
を共有しているので、シェアードセンスアンプ方式を用
いない場合に比べてチップ面積を縮小することが可能に
なり、また、NチャネルセンスアンプとPチャネルセン
スアンプとがメモリセルブロック間に交互に繰返すよう
に設けられているので、従来のシェアードセンスアンプ
方式でCMOSセンスアンプを用いる場合には2組のビ
ット線対に対応して2個のPチャネルセンスアンプと1
個のNチャネルセンスアンプを必要とするのに比べてチ
ップ面積を大幅に縮小することが可能になる。
(実施例) 以下、図面を参照して本発明の一実施例を詳細に説明す
る。
第1図は本発明のダイナミック型メモリの一部を示して
おり、MCo、MCI 、・・・はメモリセルアレイの
カラム方向に複数個に分割されたメモリセルブロック%
SP1%SP2、・・・はPチャネルトランジスタで構
成されたPチャネルセンスアンプ、SN1 、SN2 
、・・・はNチャネルトランジスタで構成されたNチャ
ネルセンスアンプである。
PチャネルセンスアンプS P 1 、S P 2 、
・・・は、第2図(a)に示すように、2個のPチャネ
ルMO8トランジスタTPIおよびTP2のゲート・ド
レインがクロス接続され、それぞれのドレインが対応し
て第1のセンスノードAおよび第2のセンスノードAに
接続され、それぞれのソースは共通に接続されており、
クロスカップル型のセンスアンプである。
NチャネルセンスアンプS N 1 、S N 2 、
・・・は、第2図(b)に示すように、2個のNチャネ
ルMO8トランジスタT、N1およびT N’ 2のゲ
ート・ドレインがクロス接続され、2個のPチャネルM
O8トランジスタTPIおよびTP2のゲート・ドレイ
ンがクロス接続され、それぞれのドレインが対応して第
1のセンスノードBおよび第2のセンスノードBに接続
され、それぞれのソースは共通に接続されており、クロ
スカップル型のセンスアンプである。
NチャネルセンスアンプS N 1 、S N 2 、
・・・のセンスノード対(第1のセンスノードBおよび
第2のセンスノード百)は、それぞれNチャネルのスイ
ッチング用トランジスタ対を介してビット線対(相補的
な2本のビット線)に接続されている。
この場合、1個のセンスアンプのセンスノード対にそれ
ぞれ2組のスイッチング用トランジスタ対を介して2組
のビット線対が接続されており、この2組のビット線対
は上記1個のセンスアンプの両側方向(互いに反対方向
)に延びるように形成されている。
即ち、センスアンプSN1の第1のセンスノードBには
、ビット線BL、およびBLlの各一端が対応してスイ
ッチング用トランジスタTngおよびTnlを介して接
続され、その第2のセンスノードBには、上記ビット線
とは相補的なビット線BLoおよびBLlの各一端が対
応してスイッチング用トランジスタTng ’およびT
nl ’を介して接続されている。そして、2組のビッ
ト線対(BLo 、BLo )、(BLI 、BLt 
)のうち、読出しサイクル、あるいは書込みサイクル、
あるいはリフレッシュサイクルでアクセスされるメモリ
セルブロックにおける1組を選択してセンスアンプSN
lに接続するように、上記2組のスイッチング用トラン
ジスタ対のうちのIMのトランジスタ対(Tn□ s 
Tno’ )また・は(Tnl。
Tnl ’ )がビット線選択クロックにより選択的に
駆動されるようになっている。
センスアンプSN2も、センスアンプSN。
に準じて、選択的に駆動される2組のスイッチング用ト
ランジスタ対(Ta2 、Ta2 ’ )、(Ta2 
、Ta2 ’ )を介して2組のビット線対(BL2、
BL2)、(BL3、BL’3)に接続されている。1
組のビット線対(BLI 、BLl)の各他端は、1組
のPチャネルのスイッチング用トランジスタ対(Tpl
、Tp1′)を介してPチャネルセンスアンプSPAの
センスノード対(A、A)に接続されており、このセン
スノード対には、もう1組のPチャネルのスイッチング
用トランジスタ対(Tp2、Tp2′)を介してもう1
組のビット線対(BL2 、BL2 )の各他端が接続
されている。
センスアンプSP2も、センスアンプSPlに準じて、
選択的に駆動される2組のスイッチング用トランジスタ
対(Tp3 、Tp3 ’ )、(Tp4 、Tp4’
 )を介して2組のビット線対(BL3 、BL3 )
、(BL4、BL4 )に接続されている。上記したよ
うな要領で、NチャネルセンスアンプとPチャネルセン
スアンプとが1メモリセルブロック毎に交互に繰返すよ
うに設けられている。
ここで、スイッチング用トランジスタ対(Tn□ s 
Tng ’ )、(T n 1 、T n 1 ’ )
、(Tpt s Tpl ’ )、(TI)2 、Tp
2 ’ )、(Tn2 、Tn2 ’ )、(Tn3 
、T’n3 ’ )、CTpq 、Tp3 ’ )、(
Tp4、Tp4′)、・・・は、各対応して接続されて
いるビット線が選択されると、そのビット線選択に係る
アドレスを受けて活性化されるビット線選択クロックφ
o1φ1、φ11φ2、φ2、φ3、φ3、φ4、・・
・により選択的に駆動される。
また、PチャネルセンスアンプS P 1 、S P2
、・・・の2個のPチャネルトランジスタTPIおよび
TP2のソース共通接続点とVce電圧ノードとの間に
直列に活性化制御用の2個のPチャネルトランジスタT
PEIおよびTPE2が並列接続されており、この2個
のPチャネルトランジスタTPEIおよびTPE2は、
上記Pチャネルセンスアンプに対応する2組のスイッチ
ング用トランジスタ対を対応して選択駆動するための前
記ビット線選択クロックがそれぞれ遅延回路DPIおよ
びDP2によりそれぞれ所定の遅延時間τpだけ遅延さ
れたクロックにより駆動される。
また、NチャネルセンスアンプS N 1 s S N
 2、・・・の2個のNチャネルトランジスタTNIお
よびTN2のソース共通接続点とVss電圧ノードとの
間に直列に活性化制御用の2個のNチャネルトランジス
タTNEIおよびTNE2が並列接続されており、この
2個のNチャネルトランジスタTNEIおよびTNE2
は、上記Nチャネルセンスアンプに対応する2組のスイ
ッチング用トランジスタ対を対応して選択駆動するため
の前記ビット線選択クロックがそれぞれ遅延回路DNI
およびDN2によりそれぞれ所定の遅延時間τnだけ遅
延されたクロックにより駆動される。
従って、各センスアンプは、各対応して接続されている
2組のスイッチング用トランジスタ対のうちどちらか一
方が選択されるときに、これより所定の遅延時間後に活
性化される。
次に、上記ダイナミック型メモリの動作について第3図
に示す波形を参照して説明する。いま、行アドレスが入
力してデコードされ、カラム方向に分割されたあるメモ
リセルブロック(例えばM C2)内のあるワード線W
L2が活性化される。
一方、上記行アドレス入力を受けて上記ワード線とほぼ
同時にビット線選択クロックφ2、φ2が活性化され、
ビット線対(BL2 、BL2 )がセンスアンプSN
2およびセンスアンプSP1に接続される。
メモリセルデータが上記ビット線対(BL2、BL2)
に読出され、このビット線対(BL2、BL2)間のレ
ベル差がセンスアンプSN2あるいはSPlの感度以上
になるのを待ってクロックφ2d1φ2dにより対応し
て上記センスアンプSN2.3p1を選択活性化する。
このとき使用されるクロックφ2d%φ2dは、ビット
線選択クロックφ2、φ2から遅延時間τn1τpだけ
遅延されたクロックであり、この遅延時間τn2τpは
ビット線対(BL2 、BL2 )間のレベル差がセン
スアンプの感度以−Lになる時間である。
上記実施例のダイナミック型メモリによれば、CMOS
センスアンプを用いているので低消費電力化およびアク
セスの高速化が可能であり、シエアードセンスアンプ方
式を用いているので高感度のセンスが可能である。しか
も、2組のビット線対が1個のセンスアンプを共有して
いるので、シェアードセンスアンプ方式を用いない場合
に比べてセンスアンプを1/2以下に減らすことが可能
になり、また、Nチャネルセンスアンプ、とPチャネル
センスアンプとが、カラム方向に分割されたメモリセル
ブロック間に交互に繰返して2組のビット線対が1個の
センスアンプを共有するように設けられているので、従
来のシェアードセンスアンプ方式でCMOSセンスアン
プを用いる場合には2組のビット線対に対応して2個の
Pチャネルセンスアンプと1個のNチャネルセンスアン
プを必要とするのに比べてチップ面積を大幅に縮小する
ことが可能になる。
そして、通常のメモリでは、1カラムを多数本に分割し
ており、この分割数はメモリの大容量化が進めば進むほ
ど増える傾向にあるので、上記したようにセンスアンプ
の節約によるチップ面積の縮小効果は著しい。換言すれ
ば、この節約により生じるチップ面積をセンスアンプに
充当し、センスアンプ数を増やし、ビット線対の分割数
をさらに増やせば、ビット線対長さはさらに短くなり、
ビット線容量cbを小さく抑えることができ、メモリセ
ル容量Csを大きくすることなくCb/Csの値の低減
化が進み、−層の高センス感度化が実現する。
第4図は本発明のダイナミック型メモリの他の実施例に
おける一部を示しており、第1図を参照して前述した前
記実施例に比べて、センスアンプ活性化制御用のトラン
ジスタおよび、このトランジスタを選択駆動するために
ビット線選択クロックを遅延させるための遅延回路の図
示を省略しているほか、各センスアンプSP1 、SF
3 、・・・、S N 1 s S N2 、・・・の
センスノード対にそれぞれ4組のスイッチング用トラン
ジスタ対を介して4組のビット線対が接続され、4組の
ビット線対が1個のセンスアンプを共有している点が基
本的に異なっている。この4組のビット線対のうちの2
組づづが上記1個のセンスアンプの両側方向(互いに反
対方向)に延びるように形成されてカラムを構成してお
り、ビット線選択クロックは1個のセンスアンプに対し
て4組準備されており、上記4組のビット線対のうちア
ク°セスされるどれか1組を選択して上記センスアンプ
に接続するように、上記4組のスイッチング用トランジ
スタ対のうちの1組のトランジスタ対が選択的に駆動さ
れるようになっている。
この場合には、前記実施例の場合よりも、1個のセンス
アンプを共有するビット線対の数が2倍になっているの
で、チップ面積を一層縮小化することができる。
なお、第4図中において、Tnl 、Tnl ’、・・
・、Tpl s Tpl ’ 、・・・はスイッチング
用トランジスタ、B L 1 、B L 1 s・・・
はビット線対、φ00%φ01、・・・はビット線選択
クロックである。
第5図は第4図のダイナミック型メモリの変形例におけ
る一部を示しており、第4図のダイナミック型メモリに
おける各センスアンプS P 1 sS P 2 、・
・・、SN1%SN2、・・・の配置をビット線対に直
行する方向に半ピツチ(1組のビット線対の領域分)だ
けずらし、第4図のダイナミック型メモリにおける4組
のスイッチング用トランジスタ対および4組のビット線
対とは半ピッチ分ずれた別の4組のスイッチング用トラ
ンジスタ対および4組のビット線対を各センスアンプに
対応させたものである。
なお、さらに多数組のビット線対がそれぞれ対応してス
イッチング用トランジスタ対を介して1個のセンスアン
プを共有するように接続することも可能である。
このように4組以上の多数組のビット線対が1個のセン
スアンプを共有するようにすれば、第4図のダイナミッ
ク型メモリよりもセンスアンプの節約によるチップ面積
の縮小効果は一層著しくなり、節約により生じるチップ
面積をセンスアンプのトランジスタのサイズの増大に当
てれば、メモリの高速化およびセンス感度の向上等が可
能になる。
また、前記各スイッチングトランジスタ対をNチャネル
トランジスタで構成する場合には、このうち前記Pチャ
ネルセンスアンプのセンスノード対に接続されているも
ののゲートに印加される前記ビット線選択クロックとし
ては、電源電圧Vaaを越えてNチャネルトランジスタ
の閾値電圧以上に昇圧しておくことにより、Pチャネル
センスアンプの入力にNチャネルトランジスタの閾値電
圧低下が生じることを防止できる。
上記とは逆に、前記各スイッチングトランジスタ対をP
チャネルトランジスタで構成する場合には、このうち前
記Nチャネルセンスアンプのセンスノード対に接続され
ているもののゲートに印加される前記ビット線選択クロ
ックとしては、接地電位Vssを越えてPチャネルトラ
ンジスタの閾値電圧以下に負に昇圧しておくことにより
、Nチャネルセンスアンプの入力にPチャネルトランジ
スタの閾値電圧低下が生じることを防止できる。
[発明の効果] 上述したように本発明によれば、CMOSセンスアンプ
による低消費電力化およびアクセスの高速化が可能であ
り、シエアードセンスアンプ方式による高感度のセンス
が可能であり、しかも、チップ面積の縮小化が可能にな
るダイナミック型メモリを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明のダイナミック型メモリの一実施例にお
ける一部を示す回路図、第2図は第1図中のPチャネル
センスアンプおよびNチャネルセンスアンプの具体例を
示す回路図、第3図は第1図のメモリの動作例を示す波
形図、第4図および第5図はそれぞれ本発明のダイナミ
ック型メモリの他の実施例における一部を示す回路図、
第6図および第7図はそれぞれ従来のダイナミック型メ
モリの一部を示す回路図、第8図は従来のシェアードセ
ンスアンプ方式をCMOSダイナミック型メモリに適用
した場合の一部を示す回路図の一例である。 M Cos M C1s・・・ ・・・・・・メモリセ
ルブロック、SPl、SF3、・・・ ・・・・・・P
・チャネルセンスアンプ、SN1、SN2、・・・ ・
・・・・・Nチャネルセンスアンプ、BLo%BLo、
・・・ ・・・・・・ビット線対、Tno、TnO’ 
、・・・、Tpl、Tp1′、・・・ ・・・・・・ス
イッチングトランジスタ、φo1φ1、φ11・・・ 
・・・・・・ビット線選択クロック、TPEI、TPE
2、・・・、TNEIl、T N E 2、・・・ ・
・・・・・センスアンプ活性化制御用トランジスタ、D
PI、DP2、DNI、DN2・・・・・・遅延回路。 出願人代理人 弁理士 鈴江武彦 N3図

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)カラム方向に複数個に分割されたメモリセルブロ
    ックのブロック間に1メモリセルブロック毎に交互に繰
    返すようにクロスカップル型のPチャネルセンスアンプ
    とクロスカップル型のNチャネルセンスアンプとが設け
    られ、 前記Pチャネルセンスアンプは、Pチャネル型の2個の
    MOSトランジスタのゲート・ドレインがクロス接続さ
    れ、それぞれのドレインが対応して第1のセンスノード
    および第2のセンスノードになり、それぞれのソースが
    共通に接続されてなり、 前記Nチャネルセンスアンプは、Nチャネル型の2個の
    MOSトランジスタのゲート・ドレインがクロス接続さ
    れ、それぞれのドレインが対応して第1のセンスノード
    および第2のセンスノードになり、それぞれのソースが
    共通に接続されてな前記各メモリセルブロックは相補的
    な2本のビット線で1組をなすn(複数)組のビット線
    対をそれぞれ有し、 前記各センスアンプの第1のセンスノードおよび第2の
    センスノードからなるセンスノード対のうちの第1のセ
    ンスノードは、それぞれ1個のMOS型のスイッチング
    トランジスタを直列に介して各センスアンプの片側に位
    置する前記n組のビット線対の各一端に接続されており
    、 同じく前記各センスアンプの第1のセンスノードおよび
    第2のセンスノードからなるセンスノード対のうちの第
    2のセンスノードは、それぞれ1個のMOS型のスイッ
    チングトランジスタを直列に介して各センスアンプのも
    う一方の片側に位置する前記n組のビット線対の各一端
    に接続されており、 読出しサイクル、あるいは書込みサイクル、あるいはリ
    フレッシュサイクルで選択されたメモリセルブロックの
    中の選択されたビット線対のみを選択的にその両端側に
    位置するセンスアンプに接続するように前記スイッチン
    グトランジスタのうちの一部のスイッチングトランジス
    タの各ゲートに選択クロックが与えられ、この選択クロ
    ックが与えられたスイッチングトランジスタに接続され
    ているセンスアンプのみを選択的に活性化する手段が設
    けられていることを特徴とするダイナミック型メモリ。
  2. (2)前記各スイッチングトランジスタのうち、前記P
    チャネルセンスアンプのセンスノード対に接続されてい
    るものはPチャネルトランジスタで構成され、前記Nチ
    ャネルセンスアンプのセンスノード対に接続されている
    ものはNチャネルトランジスタで構成されていることを
    特徴とする請求項1記載のダイナミック型メモリ。
  3. (3)前記各スイッチングトランジスタがNチャネルト
    ランジスタで構成され、このうち前記Pチャネルセンス
    アンプのセンスノード対に接続されているもののゲート
    に印加される前記ビット線選択クロックは、電源電圧を
    越えてNチャネルトランジスタの閾値電圧以上に昇圧さ
    れていることを特徴とする請求項1記載のダイナミック
    型メモリ。
  4. (4)前記各スイッチングトランジスタがPチャネルト
    ランジスタで構成され、このうち前記Nチャネルセンス
    アンプのセンスノード対に接続されているもののゲート
    に印加される前記ビット線選択クロックは、接地電位を
    越えてPチャネルトランジスタの閾値電圧以下に負に昇
    圧されていることを特徴とする請求項1記載のダイナミ
    ック型メモリ。
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