JPH0562462A - 半導体記憶装置 - Google Patents

半導体記憶装置

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JPH0562462A
JPH0562462A JP3221381A JP22138191A JPH0562462A JP H0562462 A JPH0562462 A JP H0562462A JP 3221381 A JP3221381 A JP 3221381A JP 22138191 A JP22138191 A JP 22138191A JP H0562462 A JPH0562462 A JP H0562462A
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JP
Japan
Prior art keywords
amplifier
type
sense amplifier
bit line
potential difference
Prior art date
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Pending
Application number
JP3221381A
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English (en)
Inventor
Kenji Tomiue
健司 冨上
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Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Publication date
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Publication of JPH0562462A publication Critical patent/JPH0562462A/ja
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 ワード線選択によるメモリセル読み出し電位
差をビット線負荷容量低減により増大する。 【構成】 シェアドセンスアンプ方式において、p型セ
ンスアンプ(第2のアンプ)2のみ共有化し、制御信号
S1L、S1Rによって制御されるn型トランジスタ
(スイッチ)3L、4L、3R、4Rの外側にn型セン
スアンプ(第1のアンプ)1L、1Rを配置する。ワー
ド選択時には、たとえば、選択された方のn型センスア
ンプ1Lのみを接続し、p型センスアンプ2と選択され
ない方のn型センスアンプ1Rをn型トランジスタ(ス
イッチ)により切り離しておくことにより、ビット線
B.L.(L)とバーB.L.(L)の電位差を増大さ
せ、その後P型センスアンプ2をn型トランジスタ3
L、4Lにより接続してさらに増幅する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、半導体記憶装置に関
し、たとえば、n型クロスカップルセンスアンプおよび
p型クロスカップルセンスアンプ(以下、略して、N型
およびP型センスアンプともいう)を有するダイナミッ
ク型ランダムアクセスメモリ(以下DRAMと記す)に
関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来の技術を図4および図5に示す。図
4は1トランジスタ・1キャパシタ型の半導体記憶装置
を示す図であり、図において、ビット線B.L.及びバ
ーB.L.(図において、「B.L.」文字上部に線を
引いたものに対応する。)にはn型トランジスタ5(メ
モリセルトランスファーゲートと呼ぶ)およびキャパシ
タ6から成る1トランジスタ・1キャパシタ型のメモリ
セルが接線されている。さらにビット線には、n型クロ
スカップルセンスアンプ1およびp型クロスカップルセ
ンスアンプ2が接続され、信号CYによって制御される
n型トランジスタ7、8を介して、ビット線の電位を伝
達するI/O、バーI/Oが接続される。
【0003】図5は、DRAMの大容量化に伴い使用さ
れるシェアド型センスアンプ方式の半導体記憶装置を示
す図で、左側のビット線対B.L.(L)、バーB.
L.(L)かあるいは右側のビット線対B.L.
(R)、バーB.L.(R)を、n型トランジスタ3、
4のゲート信号S1L、S1Rによって選択し、選ばれ
た方のビット線対の電位差を増幅する。
【0004】次に、図4に示した1トランジスタ・1キ
ャパシタ型の半導体記憶装置の動作について説明する。
ワード線W.L.が”H”になりメモリセルのデータが
ビット線バーB.L.上に読み出され、ビット線対に電
位差がついたところで、n型センスアンプ1を駆動し、
その後、p型センスアンプを駆動し、ビット線対の微小
電位差を増幅する。ワード線が”H”レベルになったと
きの、メモリセル容量をCS、ビット線容量を図のよう
にCB1,CB2とすると電荷保存側にしたがいB.
L.、バーB.L.の電位差は電源電圧をVCCとすると (VCC/2)/(((CB1+CB2)/CS)+1) となる。
【0005】次の図5に示したシェアド型センスアンプ
の方式の半導体記憶装置の場合の基本的動作も上記と同
様であるが右側と左側のビット線対に対して、ひとつの
n型センスアンプ1とひとつのp型センスアンプ2が共
有化されているので、n型トランジスタ3、4のゲート
信号S1L、S1Rによって右側か左側のビット線対を
選択する。例えば、右側のビット線対B.L.(R)、
バーB.L.(R)が選択される場合には、以下のよう
になる。 S1L=VSS S1R≒VCC+2Vth ただし、VSS:グランド電圧 VCC:電源電圧 Vth:しきい値電圧 この場合、ビット線容量を図のようにCB3、CB4と
して読み出し電位差を計算すると (VCC/2)/(((CB3+CB4)/CS)+1) となる。例えば、レイアウトにもよるがVCC=5V,C
S=30fF,CB3=150fF,CB4=30fF
とすると、 (5/2)/(((150fF+30fF)/30fF)+1) ≒0.357V となる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】従来の半導体記憶装置
は以上のように構成されているので、ビット線の負荷容
量が大きく、ワード線によって、ビット線対に読み出さ
れた読み出し電位差が小さいという問題点があった。特
に、シェアドセンスアンプ方式の場合には、ビット線対
が長くなり負荷容量による電位差減少は無視できないも
のであった。
【0007】この発明は、ビット線の負荷容量を少しで
も低減し、読み出し電位差を大きくすることができる半
導体記憶装置を得ることを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】第1の発明に係る半導体
記憶装置は、たとえば、1トランジスタ・1キャパシタ
型の半導体記憶装置に関するものであり、以下の要素を
有するものである。 (a)情報を記憶するメモリセル部、(b)上記メモリ
セル部に記憶された情報を電位差として検出するビット
線対、(c)上記ビット線対の電位差を増幅する第1の
アンプ、(d)上記第1のアンプで増幅された電位差を
さらに増幅する第2のアンプ、(e)上記第1のアンプ
と第2のアンプの間に設けられ、所定の制御信号により
第1のアンプと第2のアンプを所定のタイミングで接続
するスイッチ。
【0009】また、第2の発明に係る半導体記憶装置
は、たとえば、シェアド型センスアンプ方式の半導体記
憶装置に関するものであり、以下の要素を有するもので
ある。 (a)情報を記憶するメモリセル部、(b)上記メモリ
セル部に記憶された情報を電位差として検出するビット
線対、(c)上記ビット線対に対応して設けられ、上記
ビット線対の電位差を増幅する第1のアンプ、(d)少
なくとも2以上の第1のアンプに対応して設けられ、第
1のアンプで増幅された電位差をさらに増幅する第2の
アンプ、(e)上記各第1のアンプと第2のアンプの間
にそれぞれ設けられ、所定の制御信号により、いずれか
ひとつの第1のアンプと第2のアンプを所定のタイミン
グで接続するスイッチ。
【0010】
【作用】第1及び第2の発明に係る半導体記憶装置は、
第1のアンプ(n型センスアンプ)の動作後に、第2の
アンプ(p型センスアンプ)が動作すればよいことに着
目し、第1のアンプ(n型センスアンプ)と第2のアン
プ(p型センスアンプ)の間に、スイッチを設け、ワー
ド線が”H”になるときはスイッチをオフにして第2の
アンプを切り離しておくことにより、第2のアンプに接
線されたビット線の負荷容量を無視できるようにし、全
体としてビット線の負荷容量を低減したものである。そ
して、第1のアンプ(n型センスアンプ)で電位差を増
幅した後に、スイッチをオンにして、第2のアンプ(p
型センスアンプ)を動作させ、さらに電位差を増幅させ
るようにしたものである。第2のアンプ(p型センスア
ンプ)がスイッチにより動作するときは、すでに第1の
アンプによりビット線対の電位差が増幅されているの
で、第2のアンプに接続されたビット線の負荷容量によ
る電位差減少の影響はなくなる。
【0011】
【実施例】
実施例1.図1は、第1の発明を説明するための1トラ
ンジスタ1キャパシタ型の半導体記憶装置の一実施例を
示す図で、1トランジスタ5および1キャパシタ6から
成るメモリセル部を有するビット線対B.L.、バー
B.L.にn型センスアンプ1(第1のアンプの一例)
が接続されている。また、ビット線対には制御信号S1
により制御されるn型トランジスタ3および4(スイッ
チの一例)を介してp型センスアンプ2(第2のアンプ
の一例)が接続され、さらに、信号CYにより制御され
るn型トランジスタ7、8を介してI/O線対が接続さ
れている。
【0012】また、図3は、この発明に係る半導体記憶
装置の動作を説明するための図であり、各記号は以下の
意味を有している。 t1 :ワード線W.L.の選択 t2 :n型センスアンプの動作開始 t3 :制御信号S1の動作開始 t4 :p型センスアンプの動作開始 ΔV1,ΔV2,ΔV3:ビット線対の各時点での電位
【0013】次に、図1、図3を用いて、動作について
説明する。まず、時刻t1 でワード線W.L.が選択さ
れ時刻t2 でn型センスアンプ1が動作する。図3に示
すようにn型センスアンプが動作し始める時刻t2 にお
いては制御信号S1は0V、すなわち、n型トランジス
タ3、4はいずれもオフ状態である。また、ビット線対
の電位差はΔV1であるが、時刻t2 からt3 までのn
型センスアンプの動作によりΔV1からΔV2を経てΔ
V3まで増幅されることになる。その後、時刻t3 から
S1がVCC+α(αはVth以上)のレベルになりn型
トランジスタ3、4がオンになり、時刻t4 からp型セ
ンスアンプが動作し始める。すなわち、ワード線がHi
ghになることにより得られるビット線対の読み出し電
位差(ΔV1)は (VCC/2)/((CB1/CS)+1) となる。ここで、CB2が関与していないのは、n型ト
ランジスタ3、4がオフにされていることにより、CB
2をもつビット線対が接続されていないからである。な
お、時刻t3 以降においてn型トランジスタ3、4がオ
ンにされる場合は、すでにn型センスアンプにより電位
差はΔV1からΔV2以上に増幅されているので、CB
2をもつビット線対が接続されても、悪影響を及ぼす可
能性は少ない。
【0014】以上のように、この実施例では、1トラン
ジスタ・1キャパシタから成るメモリセルを有するビッ
ト線対とn型クロスカップルセンスアンプを接続し、制
御信号をゲートに有するn型トランジスタ対を介してp
型クロスカップルセンスアンプに接続した半導体記憶装
置を説明した。
【0015】実施例2.図2は第2の発明に係るシェア
ド型センスアンプ方式の半導体記憶装置についての一実
施例を示す図である。まず、メモリセル部を有する左側
アレイ内のビット線対B.L.(L)、バーB.L.
(L)はn型センスアンプ1Lに直接つながり、制御信
号S1Lによって制御されるn型トランジスタ3L、4
Lを介してp型センスアンプ2と接続される。また、制
御信号S1Rにより制御されるn型トランジスタ対3
R、4Rのソース側とドレイン側にそれぞれp型センス
アンプ2およびn型センスアンプ1Rがつながり、この
n型センスアンプ1Rには右側アレイ内のビット線対
B.L.(R)、バーB.L.(R)が接続される。
【0016】この回路の動作について説明する。例え
ば、左側アレイ内のワード線が選択される場合、S1
L、S1Rは共にLowレベルになっており、先程図3
で説明したように、時刻t1 でワード線が選択され、時
刻t2 で右側n型センスアンプ1Lが動作し始めた後、
時刻t3 で信号S1LがVCC+αのレベルになろうと
し、時刻t4 でp型センスアンプ2が動作し始める。す
なわち、ワード線が”H”になることによるビット線対
の電位差(ΔV1)は (VCC/2)/((CB3/CS)+1) となる。従来例と同様に、VCC=5V,CB3=150
fF,CB4=30fF(ここでは無視される。)、C
S=30fFとすると、 (5/2)/((150fF/30fF)+1)≒0.417 となる。従来例と比較すると、10%以上もアップした
電位差が得られることになる。
【0017】以上のように、この実施例では、p型クロ
スカップルセンスアンプの両側に2つの異なる制御信号
をゲートに有するn型トランジスタ対を介して、それぞ
れn型クロスカップルセンスアンプが接続され、さらに
各n型クロスカップルセンスアンプに、1トランジスタ
・1キャパシタから成るメモリセルを有するビット線対
が接続された半導体記憶装置を説明した。
【0018】実施例3.上記実施例1および2において
は、n型センスアンプとp型センスアンプの場合を示し
たが、これらのタイプのアンプに限るものではなく、時
間的をずらして動作させることが可能な第1のアンプと
第2のアンプがあればよい。
【0019】実施例4.また、上記実施例では、n型ト
ランジスタ3、4を用いてビット線対の接続を行なう場
合を示したが、n型トランジスタに限るものではなく、
所定の制御信号によりオンオフされるスイッチによりビ
ット線対を接続できるものであればよい。
【0020】また、上記実施例2ではひとつのp型セン
スアンプ(第2のアンプ)を2つのn型センスアンプ
(第1のアンプ)で共有する場合を示したが、3つ以上
のn型センスアンプ(第1のアンプ)で共有する場合で
もかまわない。3つ以上ある場合でも、制御信号によ
り、ひとつのスイッチがオンされることにより、この発
明と同様の作用効果を奏する。
【0021】
【発明の効果】以上のように、第1および第2の発明に
よれば、ビット線の負荷容量低減によりワード線選択時
に得られるビット線対の読み出し電位差は増大し、マー
ジンのある半導体記憶装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】第1の発明の一実施例を示す図。
【図2】第2の発明の一実施例を示す図。
【図3】動作を示すタイミングチャート図。
【図4】従来の一例を示す図。
【図5】従来の他の例を示す図。
【符号の説明】
1 n型クロスカップルセンスアンプ(第1のアンプの
一例) 2 p型クロスカップルセンスアンプ(第2のアンプの
一例) 3、4 n型トランジスタ(スイッチの一例) 7、8 n型トランジスタ 5 n型トランジスタ 6 キャパシタ S1,S1L,S1R 制御信号

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 以下の要素を有する半導体記憶装置
    (a)情報を記憶するメモリセル部、(b)上記メモリ
    セル部に記憶された情報を電位差として検出するビット
    線対、(c)上記ビット線対の電位差を増幅する第1の
    アンプ、(d)上記第1のアンプで増幅された電位差を
    さらに増幅する第2のアンプ、(e)上記第1のアンプ
    と第2のアンプの間に設けられ、所定の制御信号により
    第1のアンプと第2のアンプを所定のタイミングで接続
    するスイッチ。
  2. 【請求項2】 以下の要素を有する半導体記憶装置
    (a)情報を記憶するメモリセル部、(b)上記メモリ
    セル部に記憶された情報を電位差として検出するビット
    線対、(c)上記ビット線対に対応して設けられ、上記
    ビット線対の電位差を増幅する第1のアンプ、(d)少
    なくとも2以上の第1のアンプに対応して設けられ、第
    1のアンプで増幅された電位差をさらに増幅する第2の
    アンプ、(e)上記各第1のアンプと第2のアンプの間
    にそれぞれ設けられ、所定の制御信号により、いずれか
    ひとつの第1のアンプと第2のアンプを所定のタイミン
    グで接続するスイッチ。
JP3221381A 1991-09-02 1991-09-02 半導体記憶装置 Pending JPH0562462A (ja)

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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02143982A (ja) * 1988-11-24 1990-06-01 Toshiba Corp ダイナミック型半導体記憶装置

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02143982A (ja) * 1988-11-24 1990-06-01 Toshiba Corp ダイナミック型半導体記憶装置

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