JPH09204777A - 半導体メモリ、回路のデータ信号を所望のレベルへ駆動するための装置、第1および第2の信号を所望のレベルへ駆動するための回路、ダイナミックランダムアクセスメモリ構造、データ信号を所望のレベルへ駆動する方法、および第1および第2の信号を所望のレベルへ駆動する方法 - Google Patents

半導体メモリ、回路のデータ信号を所望のレベルへ駆動するための装置、第1および第2の信号を所望のレベルへ駆動するための回路、ダイナミックランダムアクセスメモリ構造、データ信号を所望のレベルへ駆動する方法、および第1および第2の信号を所望のレベルへ駆動する方法

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 センスアンプ回路により受取られる信号をオ
ーバードライブするための方法および装置を提供する。 【解決手段】 オーバードライブ回路は、センスされる
信号BLSA,BLWLを、ある時間間隔60の間、通常レ
ベルより大きな電圧レベルへ駆動する。時間間隔の長さ
は、センスイネーブル回路に対するセンスアンプ回路の
相対的な位置に対応している。オーバードライブ動作が
完了すると、正規化回路はセンスされる信号を第2の時
間間隔62の間、通常レベルへドライブし、それによっ
て、次のメモリサイクルに備えさせ、信号を再び所望の
プリチャージレベル63へセットすることができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は一般的に半導体回路
設計に関し、特に、センスアンプ回路の制御されたオー
バードライブのための方法および装置に関する。
【0002】
【従来の技術】ディジタル論理では、入出力データ信号
が、“high”(以下、Hと略す)あるいは“low ”(以
下、Lと略す)のどちらかで定義される電圧レベルを満
たす必要がある。しかし、ディジタル論理を利用する典
型的な集積回路、即ち“チップ”は、様々な電圧レベル
のデータ信号をも含んでいる。その結果、データ信号を
解釈する、即ち“分別”するためにセンスアンプ回路が
用いられ、データ信号をHあるいはLのターゲット電圧
レベルへ駆動し、それによって、チップ上の他のディジ
タル回路のための適正電圧を生成している。例えば、ダ
イナミックランダムアクセスメモリ(“DRAM”)デ
バイスのためのキャパシタタイプのメモリセルは非常に
小さなビット信号を用いている。DRAMに設けられた
センスアンプ回路は、メモリセルのHレベルとLレベル
との間のレベルとして定義されたプリチャージレベルと
ビット信号とを比較することにより、そのビット信号を
分別する。ビット信号のレベルがプリチャージレベルよ
り高い場合には、センスアンプ回路はその信号をHある
いは論理値1の信号として解釈し、そのビット信号をH
のターゲット電圧へ駆動する。一方、ビット信号のレベ
ルがプリチャージレベルより低い場合には、センスアン
プ回路はその信号をLあるいは論理値0の信号として解
釈し、そのビット信号をLのターゲット電圧へ駆動す
る。
【0003】技術が進歩するにつれ、センスアンプ回路
の速度および精度がより重要になってきている。このた
め、チップの設計者は信号分別の速度を上げる様々な方
法を試みてきた。例えば、Dhong et al.の米国特許5,
257, 232号では、信号分別の速度を上げるため
に、センスアンプ回路をオーバードライブする方法を教
示している。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところが、前記米国特
許の方法は信号をすばやく分別する点では成功している
が、次のような問題点を有している。そのような問題点
の1つは、センスが完了するときに、ビット信号がHあ
るいはLのターゲット電圧レベルで終了しないので、こ
のオーバードライブ処理は不正確であるということであ
る。従って、等化期間にビット信号は所望のプリチャー
ジレベルには戻らない。その代わり、センスの際に電圧
を通常以上に上げる(オーバーシュート)ため、ビット
信号は、ずれた(オフセット)レベルに戻る。その結
果、プリチャージレベルが変化し、センスアンプ回路は
次のビット信号を正しく解釈しなくなる。
【0005】そこで、本発明の目的は、センスアンプ動
作の精度を維持しながら、信号をオーバードライブする
ことによりすばやく信号の分別を成し遂げる方法および
装置を提供することにある。
【0006】本発明の前記ならびにその他の目的と新規
な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかに
なるであろう。
【0007】
【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、
以下のとおりである。
【0008】すなわち、本発明は、センスアンプ回路に
より受取られる信号をオーバードライブするための方法
および装置を提供する。この目的のために、オーバード
ライブ回路は、センスされる信号をある期間にわたって
通常レベルより大きな電圧レベルへ駆動する。信号をオ
ーバードライブする期間は、センスイネーブル回路に対
するセンスアンプ回路の相対的な位置に対応している。
オーバードライブが完了すると、センスされる信号を正
規化回路が第2の時間間隔にわたって通常レベルへ駆動
し、それによって次のメモリサイクルに備えさせ、信号
は再び所望のプリチャージレベルに設定される。
【0009】前記した本発明によれば、センスアンプは
精度を維持しながらビット線をすばやく分別することが
できる。
【0010】又、本発明によれば、信号をオーバードラ
イブする時間の長さは、センスイネーブル回路に対する
センスアンプの相対的な位置に直接関係することにな
る。
【0011】
【発明の実施の形態】図1には、参照番号10によって
本発明の1つの実施形態であるメモリデバイスが示され
ている。本発明の好適な実施形態としてデバイス10は
256Mビットダイナミックランダムアクセスメモリ
(“DRAM”)であるが、本発明はDRAMに対する
適用に限定されるわけではなく、正確かつ高速な信号増
幅が必要な任意の集積回路に適用できることを理解され
たい。
【0012】デバイス10は、幾つかの制御信号パッド
および電源パッドを含んでいる。制御信号パッドにはア
ドレスパッド12a,12bが含まれており、その各々
は外部コントローラ(図示されていない)に接続されて
いる。電源パッドは正の電源(VDD)パッド12cおよ
びグランド電位の電源(VSS)パッド12dを含んでお
り、その各々は外部の電源(図示されていない)に接続
されている。デバイス10は又、メモリセルのアレイブ
ロック(例えば、アレイブロック14)を1組と、1群
のメインアドレスデコーダ(例えば、列デコーダ16お
よび行デコーダ18)とを含んでいる。このアレイブロ
ックはアドレスパッド12a,12bからの信号により
メインアドレスデコーダ16,18を介して選択され
る。アレイブロック14を残りのアレイブロックの代表
として取り上げると、それは更に、多くのサブアレイに
分割されている。それらサブアレイの各々は全体として
参照符号Aにより示されており、後に図3との関連でよ
り詳細に説明される。
【0013】図2を参照すると、デバイス10は、電源
VDDおよびVSSに加えて、内部電圧V1 を生成する電圧
回路20を有している。電圧回路20は、アレイ電源
(VARY )ジェネレータ22、抵抗R1、トランジスタ
24、および、演算増幅器(OP アンプ)OA1を含
んでいる。VARY ジェネレータ22は、VSS<VARY <
VDDとなる電圧VARY を生成するための従来の電圧ジェ
ネレータである。
【0014】通常動作においては、電流は抵抗R1を流
れないので、電圧V1 はVARY に等しい。その結果、O
PアンプOA1の出力はVSSに等しいVOPであり、トラ
ンジスタ24はオフのままである。しかし、オーバード
ライブ動作の際には、外部電源(これについては後に説
明する)がV1 をVARY より上に引き上げる。それによ
って、OPアンプの出力VOPはVSSより大きくなり、ト
ランジスタ24はオンとされ、その結果、V1 はグラン
ドに引き下げられる。V1 がトランジスタ24により引
き下げられてゆくとき、V1 がVARY に等しい状態に到
達する。このとき、OPアンプの出力VOPは再びVSSに
等しくなり、トランジスタ24はオフとなる。
【0015】以下、アレイブロック14について述べる
が、その際、アレイブロック14に付随する少数のサブ
アレイおよび回路と共に説明する。しかし、アレイブロ
ック14、アレイブロック14の個々のサブアレイ、サ
ブアレイの個々のビット、サブアレイの周辺の回路につ
いての説明が少数でなされているのは、説明を容易にす
るためだけである。従って、以下の説明は好適な実施形
態の単純化されたバージョンであって、本発明の例示を
意図するものであり、限定を意図するものではない。
【0016】図3を参照すると、アレイブロック14は
m×n個のサブアレイAx,y (1≦x≦m,1≦y≦
n)から構成されている。サブアレイは列、行の形式で
参照され、サブアレイA1,1 〜Am,n が含まれている。
サブアレイAx,1 の行は、デバイス10の中心に最も近
いサブアレイで構成されており(図1)、サブアレイA
x,n の行はこのデバイスの中心から最も遠いサブアレイ
で構成されている。各サブアレイAx,y にはセンスアン
プ領域SAx,y およびオーバードライブ制御回路OVx,
y が接続されている。例えば、センスアンプ領域SA1,
1 およびオーバードライブ制御回路OV1,1 はサブアレ
イA1,1 に接続されている。更に、サブアレイAx,y の
各行にはセンスアンプ制御回路SACy 、選択信号MS
y 、センス信号SANy,SAP1y およびSAP2y が
接続されている。例えば、センスアンプ制御回路SAC
1 、選択信号MS1 、およびセンス信号SAN1,SAP
11,SAP21 は、サブアレイA1,1,A2,1,…,Am,1
に接続されている。
【0017】選択信号MS1 〜MSn は行デコーダ18
(図1)の回路をセンスアンプ制御回路SAC1 〜SA
Cn にそれぞれ電気的に接続する。同様に、センス信号
SAN1 /SAP11 /SAP21 〜SANn /SAP
1n /SAP2n は、センスアンプ制御回路SAC1 〜
SACn をオーバードライブ制御回路の全行OVx,1〜
OVx,n にそれぞれ電気的に接続する。オーバードライ
ブ制御回路OVx,y は又、VSS電源線30、VDD電源線
32、およびV1 電源線34に接続されている。センス
アンプ制御回路SAC1 〜SACn は又、2本のセンス
アンプイネーブル線SAE1およびSAE2に接続され
ている。VSS電源線30およびVDD電源線32はVSSパ
ッド12dおよびVDDパッド12c(図1)によりそれ
ぞれ駆動され、V1 電源線34は電圧回路20(図2)
により駆動され、2本のセンスアンプイネーブル線SA
E1およびSAE2はセンスアンプ遅延(SAD)回路
35により駆動されている。
【0018】図4を参照すると、SAD回路35は従来
のセンスアンプイネーブル信号SAEBを受取り、2本
のセンスアンプイネーブル線SAE1およびSAE2を
駆動する。SAE1信号は最小限の遅延だけでSAEB
信号に追従する。しかし、SAE2信号は、一連の遅延
ユニット36によって引き起こされるかなりの遅延をお
いてSAEB信号に追従する。遅延ユニット36の各々
は、SAEB信号の伝搬を遅延させるために複数の容量
性負荷およびインバータから構成されている。
【0019】図3に示された残りの回路、信号線、セン
スアンプ領域およびサブアレイの各々も同一である。従
って、後に説明する図5、図6では、代表的なセンスア
ンプ制御回路、信号線、センスアンプ領域およびサブア
レイだけを説明する。代表的なセンスアンプ制御回路、
信号線、センスアンプ領域およびサブアレイについて説
明するのは、やはり、説明を容易にするためだけの限定
である。従って、以下の説明は好適な実施形態の更に単
純化されたバージョンであって、その単純化は例示を意
図するものであり、本発明の限定を意図するものではな
い。
【0020】図5を参照すると、SAC回路は2本のセ
ンスアンプイネーブル線SAE1,SAE2および信号
MSを入力とし、3つのセンス信号SAN,SAP1,
SAP2を駆動する。選択信号MSはメモリセルの選択
のために用いられ、現在考慮している好適実施形態の簡
略化バージョンでは、アクティブ(H)状態にしてあ
る。SANセンス信号はアクティブHであり、センス信
号SAP1およびSAP2はアクティブLである。SA
N信号はSAE1信号がアクティブにされるとすぐにア
クティブにされる。同様に、SAP1信号はSAE1信
号がアクティブにされるとすぐにアクティブにされる。
しかし、SAE2信号がアクティブになると、SAP1
センス信号は非アクティブにされ、SAP2センス信号
はアクティブにされる。従って、SAP1センス信号
は、SAE2信号がSAE1信号から遅延する時間の間
だけアクティブとなる。
【0021】図6を参照すると、サブアレイAは複数の
メモリセルすなわち“ビット”を含んでおり、それらは
B1〜B9として示されている。ビットは行に整列され
ており、各行はワード線によりアクティブとされる。例
えば、一番上の行はビットB1〜B3を含んでおり、ワ
ード線WL1 によりアクティブとされ、一番下の行はビ
ットB7〜B9を含んでおり、ワード線WL3 によりア
クティブとされる。
【0022】ビットの各々はビット線にも接続されてい
る。ビット線はサブアレイAを垂直に伸びて、トランス
ファゲート40,44を通過し、センスアンプ領域SA
に配置された個々のセンスアンプ回路へ伸びている。例
えば、ビット線BLはビットB4およびB7に接続され
ており、トランスファゲート40を通過してセンスアン
プ回路42へ達している。同様に、ビット線BLBはビ
ットB1に接続されており、トランスファゲート44を
通過してセンスアンプ回路42へ達している。センスア
ンプ回路42は従来のラッチセクション46および等化
セクション48を含んでいる。センスアンプ領域SAの
すべてのセンスアンプ回路のラッチセクションは2つの
ラッチ信号SDNおよびSDPにより制御されている。
同様に、すべての正規化セクションは信号BLEQによ
り制御され、すべてのトランスファゲートは信号SHR
により制御されている。
【0023】ラッチ信号SDNおよびSDPはソースが
共通のスイッチトランジスタにより駆動され、それらス
イッチトランジスタには2個のP型金属酸化物半導体
(PMOS)トランジスタ50,52、1つのN型金属
酸化物半導体(NMOS)トランジスタ54が含まれて
おり、オーバードライブ制御回路OVに配置されてい
る。PMOSトランジスタ50はV1 電源線34とSD
Pラッチ信号線との間に接続されており、その動作はS
AP2信号線により制御されている。PMOSトランジ
スタ52はVDD電源線32とSDPラッチ信号線との間
に接続されており、その動作はSAP1信号線により制
御されている。NMOSトランジスタ54はVSS電源線
30とSDNラッチ信号線との間に接続されており、そ
の動作はSAN信号線により制御されている。
【0024】図5〜図7を参照すると、センス動作はS
AEB信号をアクティブにすることにより開始される。
SAEB信号がアクティブにされるとそれに続いて直ち
にSAD回路35がSAE1信号をアクティブとする。
その結果、SAC回路は信号SANおよび信号SAP1
の両方をアクティブとし、オーバードライブ期間60が
開始される。PMOSトランジスタ52およびNMOS
トランジスタ54がイネーブルとされ、2つのラッチ信
号SDPおよびSDNがVDDおよびVSSにそれぞれ接続
されてアクティブとされる。
【0025】ラッチ信号SDPおよびSDNがアクティ
ブとされるのに応じて、ビット線上のデータ信号の分別
が開始される。しかし、ビット線自体の容量性負荷(ビ
ット線の長さに応じた容量性負荷)のため、又、それに
接続されたすべてのセルに起因する容量性負荷のため
に、ビット線のセンスアンプ領域SAに位置する部分
は、サブアレイAに位置する部分とは異なる動作をす
る。例えば、2本のビット線BLおよびBLBを考慮す
ると、それらビット線のセンスアンプ領域SAに位置す
る部分は、タイミング図BLSAおよびBLBSAにより示
されている。ビット線BLおよびBLBのサブアレイA
に配置された部分は、タイミング図BLWLおよびBLB
WLにより示されている。BLSAおよびBLBSAで表され
るビット線部分は電源(VDD,VSS)に近いので、前記
容量性負荷による影響が比較的小さいので非常に速く分
別される。しかし、BLWLおよびBLWLで表されるビッ
ト線部分は前記容量性負荷による影響が比較的大きいの
で、分別は遅いものとなる。
【0026】オーバードライブ期間60は、BLWLおよ
びBLSAビット線がVARY 電圧レベルに達し、BLBWL
およびBLBSAビット線がVSS電圧レベルに達するまで
維持される。その時点では、SAC回路は、PMOSト
ランジスタ52をディスエーブルとすることによりSA
P1信号を非アクティブとし、PMOSトランジスタ5
0をイネーブルとすることによりSAP2信号をアクテ
ィブとする。その結果、正規化期間62が開始される。
正規化期間62の間、PMOSトランジスタ50は、ラ
ッチ信号SDPをV1 電源線に接続することにより信号
SDPをアクティブとする。この正規化期間62によっ
て、ビット線上の信号は所望のVARY 電圧レベルとされ
る。その後、等化期間65において、ビット線上の信号
は、BLEQ信号に応答して、正確にプリチャージレベ
ル(VARY とVSSの丁度半分のレベル)63に達する。
同様に、BLEQ信号は、ラッチ信号SDNおよびSD
Pを等化し、等化期間65においてそれらの信号がプリ
チャージレベル63に達するようにする。
【0027】図2をも参照すると、正規化期間62は電
圧回路20の動作により増強される。SDPラッチ信号
線は先にVDDに接続されていたので、V1 電圧をVDD電
圧レベルへ引き上げる。その結果、V1 電圧は、VARY
ジェネレータ22により生成される電圧VARY より上に
上昇する。OPアンプOA1の入力における電圧の差に
起因して、OPアンプOA1はトランジスタ24をオン
とし、V1 をVSSへ短絡させる。これによって、V1 の
容量性負荷が放電され、V1 が再びVARY に等しくな
る。更に、OPアンプOA1はトランジスタ24を再び
オフとし、V1 電圧レベルはVARY 電圧レベルに安定す
る。
【0028】V1 がVSSに引き下げられる効果は、セン
スアンプ領域に配置されたビット線部分における方がサ
ブアレイに配置されたビット線部分における方よりも顕
著である。例えば、BLSA信号の電圧レベルは先にはV
DDに等しいかそれに近いレベルであったが、すぐにVAR
Y に引き下げられる。しかし、電圧レベルが先にVARY
のレベルに近かったBLWL信号の場合は、そのビット線
に接続されたメモリセルの容量性負荷が高いため、実質
的にその電圧レベルに留まる。
【0029】図7は代表的なサブアレイAのタイミング
図を示すものであるが、好適な実施形態では、各サブア
レイのタイミング図はその位置に依存している。例え
ば、デバイス10の中心に最も近いサブアレイの行(図
1)としてサブアレイA1,1 を取り上げると、そのビッ
ト線の波形は、デバイスの中心から最も離れたサブアレ
イの行に属するサブアレイA1,n のビット線の波形とは
異なる。これは、VDDおよびVSS電源線の負荷抵抗およ
び容量が、デバイスの中心から縁に向かうにつれて増大
するからである。その結果、OV1,1 回路はOV1,n 回
路より大きなVDDおよびVSS電力を供給し、それによっ
て、サブアレイA1,1 のビット線上の信号はサブアレイ
A1,n のビット線上の信号より速く分別される。
【0030】図8を参照すると、第1の実施形態におい
て、オーバードライブ期間64はサブアレイA1,1 に対
して最適化されている。つまり、この実施形態におい
て、オーバードライブ期間64はサブアレイA1,1 のビ
ット線BLWLの信号のレベルが時点P1でVARY のレベ
ルに達する丁度十分な長さとされている。しかし、この
実施形態において、サブアレイA1,n のビット線BLWL
の信号のレベルは時点P2までVARY のレベルに達しな
い。その結果、この実施形態はサブアレイA1,1につい
てはうまく機能するが、サブアレイA1,n についてはオ
ーバードライブの便益を十分に提供していない。
【0031】図9を参照すると、第2の実施形態では、
オーバードライブ期間66がサブアレイA1,n に対して
最適化されている。この実施形態では、遅延はサブアレ
イA1,n のビット線BLWLの信号のレベルが時点P3で
VARY のレベルに達する丁度十分な長さとされている。
更に、この実施形態において、サブアレイA1,i のビッ
ト線BLWLの信号のレベルも、時点P4で示されるよう
に、すぐにVARY のレベルに達する。しかし、サブアレ
イA1,1 のビット線BLSAの信号のオーバーシュートは
極端に高く、サブアレイA1,1 のビット線BLWLの信号
のオーバーシュートはV1 のレベルよりも高い。その結
果、正規化の期間(図7)にSAP21信号がサブアレ
イA1,1 のビット線BLSAおよびBLWLの信号のレベル
を引き下げることは困難になる。ただし、図3に示すよ
うにV1 電源線にキャパシタCを積極的に結合させV1
電源線の電圧レベルを安定化させれば、ビット線BLSA
およびBLWLの信号のレベルを所望の期間内に急速に引
き下げることは可能である。
【0032】好適な実施形態に関して、図10、特に、
実線の波形を参照すると、先の2つの実施形態の幾つか
の益が設計上の考慮によって実現されている。第1に、
図3および図4をも参照すると、SAE1ドライバのサ
イズはSAE2ドライバのサイズよりも大きくされてい
る。それに加えて、図11に示すようにSAE1信号線
の幅L1 はSAE2信号線の幅L2 よりも大きくされて
いる。このようにして、SAE2信号線の抵抗はSAE
1信号線の抵抗よりも大きくされている。その結果、S
AE2信号線に対するR−C時定数(tRC)はSAE1
信号線に比べて大きい。よって、サブアレイA1,1 にお
いて、SAE1信号がすばやく遷移し、そして、SAE
2信号がすばやく遷移する。その結果、サブアレイA1,
1 に対するオーバードライブ期間68は、図8のオーバ
ードライブ期間64と同様、比較的短くなる。しかし、
SAE2ドライバはSAE1ドライバより小さく、SA
E2信号線のRC定数はSAE1信号線のRC定数より
大きいため、サブアレイA1,n におけるSAE2信号は
SAE1信号より遅く遷移する。その結果、サブアレイ
A1,n に対するオーバードライブ期間70は、図9のオ
ーバードライブ期間66と同様、比較的長くなる。
【0033】図3をまた参照すると、オーバードライブ
の期間を調整するために他の実施形態を用いることもで
きる。例えば、SAE2信号の線部分LP1,LP2,…,
LPn-1 において、図12に示すように遅延回路dl1,
dl2,…,dln-1 が各SAC回路の間に配置されてい
る。その結果、サブアレイA1,n でのSAE2信号はサ
ブアレイA1,1 でのSAE2信号より遅く遷移し、サブ
アレイA1,n に対するオーバードライブ期間70は、サ
ブアレイA1,1 に対するオーバードライブ期間68より
比較的長くなる。又、遅延回路を先述の実施形態と組み
合わせて用いることもできる。また、ビット線の電圧を
モニタする回路を設け、各サブアレイに対応したオーバ
ードライブ時間を調整することもできる。
【0034】再び図10を参照すると、異なる長さのオ
ーバードライブ期間68および70の改善が、実線の波
形および破線の波形によって示されている。破線72お
よび74は、図9のBLSA(A1,1)およびBLWL(A1,
1)に対応する波形を示している。実線73および75は
好適な実施形態における実際の波形であるが、図8のB
LSA(A1,1)およびBLWL(A1,1)に対応する波形に類
似している。これは、オーバードライブ期間68が図8
のオーバードライブ期間64にほぼ等しいため、オーバ
ードライブ期間をサブアレイA1,1 に対して最適化する
ことの益がすべて維持されるからである。それに加え
て、破線76および78は、図8のBLSA(A1,n)およ
びBLWL(A1,n)に対応する波形を示している。実線7
7および79は好適な実施形態における実際の波形であ
るが、図9のBLSA(A1,n)およびBLWL(A1,n)に対
応する波形に類似している。これは、オーバードライブ
期間70が図9のオーバードライブ期間66にほぼ等し
いため、オーバードライブ期間をサブアレイA1,n に対
して最適化することの益がすべて維持されるからであ
る。
【0035】以上、本発明者によってなされた発明を実
施形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施
形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない
範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。
【0036】例えば、本発明のある特徴を用い、他の特
徴を用いないこともできる。例えば、VSSをマイナス方
向に越えた電圧を備えた低電圧(low-going)ビット線
を、制御された仕方でオーバードライブするために、別
の実施形態を実現することもできる。更に、本発明の範
囲を逸脱することなく、付加的なバッファ、ドライバ、
遅延回路、および、他の回路を例示的な実施形態に追加
することもできる。従って、本特許請求の範囲は、発明
の範囲を逸脱しない仕方で広く解釈することが適切であ
る。
【0037】
【発明の効果】本願において開示される発明のうち、代
表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、
以下のとおりである。
【0038】すなわち、センスアンプ動作の精度を維持
しながら、信号をオーバードライブすることによりすば
やく信号の分別を成し遂げることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態である256MビットDR
AMのブロック図である。
【図2】電圧源の回路図である。
【図3】図1の256MビットDRAMのアレイブロッ
クのブロック図である。
【図4】図3のセンスアンプ遅延ユニットの回路図であ
る。
【図5】図3の1つのセンスアンプ制御ユニットの回路
図である。
【図6】図3の1つのサブアレイの回路図である。
【図7】図4〜図6の回路のタイミング図である。
【図8】本発明によるオーバードライブ回路の第1の実
施形態のタイミング図である。
【図9】本発明によるオーバードライブ回路の第2の実
施形態のタイミング図である。
【図10】本発明のオーバードライブ回路の好適な実施
形態のタイミング図である。
【図11】本発明のオーバードライブ回路の好適な実施
形態の一例を示す図である。
【図12】本発明のオーバードライブ回路の好適な実施
形態の他の例を示す図である。
【符号の説明】
10 DRAM(デバイス) 12a,12b アドレスパッド 12c,12d 電源パッド 14 アレイブロック 16 列デコーダ 18 行デコーダ 20 電圧回路 22 VARY ジェネレータ 24 トランジスタ A サブアレイ B メモリセル(ビット) BL,BLB ビット線 SA センスアンプ領域 SAC センスアンプ制御回路 SAD センスアンプ遅延回路 OV オーバードライブ制御回路 WL ワード線
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 秋葉 武定 アメリカ合衆国、テキサス州 75024、プ レーノ、プレストン・ロード 6900、 #3922 (72)発明者 橘川 五郎 アメリカ合衆国、テキサス州 75024、プ レーノ、プレストン・ロード 6900、 #3023 (72)発明者 ヒュー・マッカダムス アメリカ合衆国、テキサス州 75070、マ ッキニー、アールティー4・ボックス55 (54)【発明の名称】 半導体メモリ、回路のデータ信号を所望のレベルへ駆動するための装置、第1および第2の信号 を所望のレベルへ駆動するための回路、ダイナミックランダムアクセスメモリ構造、データ信号 を所望のレベルへ駆動する方法、および第1および第2の信号を所望のレベルへ駆動する方法

Claims (40)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ビット線対と、 複数のワード線と、 各々が前記ビット線対を構成するビット線の一方および
    前記複数のワード線の1つと結合された複数のダイナミ
    ックメモリセルと、 1対のPMOSトランジスタと1対のNMOSトランジ
    スタとを含むセンスアンプであって、該PMOSトラン
    ジスタの対および該NMOSトランジスタの対の各々
    は、共通に結合されたソースと、前記ビット線対にそれ
    ぞれ結合されたドレインと、該ドレインに交差結合され
    たゲートとをそれぞれ有するものであるセンスアンプ
    と、 第1の電源端子と、 第2の電源端子と、 前記第1の電源端子と前記PMOSトランジスタの対の
    前記ソースとの間に結合された第1のスイッチトランジ
    スタと、 前記第2の電源端子と前記PMOSトランジスタの対の
    前記ソースとの間に結合された第2のスイッチトランジ
    スタと、 前記第1の電源端子に、前記第2の電源端子に供給され
    る第2の電圧より低い第1の電圧を供給するための電圧
    ジェネレータとを有する半導体メモリであって、 前記センスアンプは、前記複数のダイナミックメモリセ
    ルから選択されたメモリセルについての情報に基づい
    て、前記ビット線の対に対してハイ側の電圧とロウ側の
    電圧を有する相補的な信号の対を供給し、 第1の期間において、前記第2のスイッチトランジスタ
    がイネーブルとされるのに応じて、前記ハイ側の電圧が
    前記第1の電圧よりも上に上昇させられ、 前記第1の期間に続く第2の期間において、前記第1の
    スイッチトランジスタがイネーブルとされるのに応じ
    て、前記ハイ側の電圧が下降させられ、それによって、
    前記ハイ側の電圧が前記第1の電圧に設定されることを
    特徴とする半導体メモリ。
  2. 【請求項2】 請求項1記載の半導体メモリであって、
    前記電圧ジェネレータが前記ハイ側電圧を下降させるた
    めの放電回路を有することを特徴とする半導体メモリ。
  3. 【請求項3】 請求項2記載の半導体メモリであって、
    更に、 第3の電圧を受取るための第3の電源端子と、 前記第3の電源端子と前記NMOSトランジスタの対の
    前記ソースとの間に結合された第3のスイッチトランジ
    スタとを有し、 前記第1および第2の期間において、前記第3のスイッ
    チトランジスタがイネーブルとされるのに応じて、前記
    ロウ側電圧が前記第3の電圧に設定されることを特徴と
    する半導体メモリ。
  4. 【請求項4】 第1および第2の電源端子と、 各々が前記第1および第2の電源端子の対応する1つに
    結合された第1端を有し、そして、各々が互いに同じ方
    向に伸びる第1および第2の電源線と、 第1および第2のメモリブロックの各々が、複数の対の
    ビット線と、複数のワード線と、複数のダイナミックメ
    モリセルと、該複数の対のビット線にそれぞれ結合され
    た複数のセンスアンプとを有し、該複数のセンスアンプ
    の各々は、1対のPMOSトランジスタと、1対のNM
    OSトランジスタとを有し、該PMOSトランジスタお
    よびNMOSトランジスタの各対は、ソースが共通に結
    合され、ドレインがビット線の対応する対にそれぞれ結
    合され、ゲートが該ドレインにそれぞれ交差結合されて
    いるものである第1および第2のメモリブロックと、 前記第1の電源線の第1の部分と前記第1のメモリブロ
    ックの前記PMOSトランジスタの対の前記ソースとの
    間に結合された第1のスイッチトランジスタと、 前記第2の電源線の第2の部分と前記第1のメモリブロ
    ックの前記PMOSトランジスタの対の前記ソースとの
    間に結合された第2のスイッチトランジスタと、 前記第1の電源線の第3の部分と前記第2のメモリブロ
    ックの前記PMOSトランジスタの対の前記ソースとの
    間に結合された第3のスイッチトランジスタと、 前記第2の電源線の第4の部分と前記第2のメモリブロ
    ックの前記PMOSトランジスタの対の前記ソースとの
    間に結合された第4のスイッチトランジスタと、 前記第1の電源端子に対して、前記第2の電源端子に供
    給される第2の電圧より低い第1の電圧を提供するため
    の電圧ジェネレータとを有する半導体メモリであって、 前記第1の電源線の前記第1の部分は、該第1の電源線
    の前記第3の部分と前記第1の電源端子との間に配置さ
    れ、 前記第2の電源線の前記第2の部分は、該第2の電源線
    の前記第4の部分と前記第2の電源端子との間に配置さ
    れ、 前記第1のメモリブロックにおける前記センスアンプの
    各々は、前記第1のメモリブロックにおける前記複数の
    ダイナミックメモリセルから選択されたメモリセルに格
    納された情報に基づいて、対応するビット線の対に対し
    てハイ側電圧およびロウ側電圧を有する1対の第1の相
    補的信号を供給し、 第1の期間において、前記第1の相補的信号の対の前記
    ハイ側電圧は、前記第2のスイッチトランジスタがイネ
    ーブルとされるのに応じて前記第1の電圧より上に上昇
    させられ、 前記第1の期間に続く第2の期間において、前記第1の
    相補的信号の対の前記ハイ側の電圧は、前記第1のスイ
    ッチトランジスタがイネーブルとされるのに応じて下降
    させられ、それによって該ハイ側の電圧は前記第1の電
    圧に設定されることを特徴とする半導体メモリ。
  5. 【請求項5】 請求項4記載の半導体メモリであって、 前記第2のメモリブロックの前記センスアンプの各々
    は、該第2のメモリブロックの前記複数のダイナミック
    メモリセルから選択されたメモリセルに格納されている
    情報に基づいて、ビット線の対応する対に対してハイ側
    電圧およびロウ側電圧を有する第2の相補的な信号の対
    を提供し、 第3の期間において、前記第4のスイッチトランジスタ
    がイネーブルとされるのに応じて、前記第2の相補的信
    号の対の前記ハイ側電圧が上昇され、 前記第3の期間に続く第4の期間において、前記第3の
    スイッチトランジスタがイネーブルとされるのに応じ
    て、前記第2の相補的信号の対の前記ハイ側電圧が連続
    的に上昇させられ、それによって、前記ハイ側の電圧が
    前記第1の電圧に設定されることを特徴とする半導体メ
    モリ。
  6. 【請求項6】 第1の期間に対するオーバードライブ電
    圧でデータ信号をオーバードライブすることと、 第2の期間に対する第2の電圧でデータ信号を駆動する
    こととからなる、データ信号を所望のレベルへ駆動する
    方法であって、 第2の電圧でデータ信号を所望のレベルへ引き上げるも
    のであることを特徴とする、データ信号を所望のレベル
    へ駆動する方法。
  7. 【請求項7】 請求項6記載のデータ信号を所望のレベ
    ルへ駆動する方法であって、前記オーバードライブ電圧
    が前記所望のレベルを超えることを特徴とする、データ
    信号を所望のレベルへ駆動する方法。
  8. 【請求項8】 請求項6記載のデータ信号を所望のレベ
    ルへ駆動する方法であって、前記第1の期間が第1のイ
    ネーブル信号によって開始させられ、前記第2の期間が
    第2のイネーブル信号により開始させられることを特徴
    とする、データ信号を所望のレベルへ駆動する方法。
  9. 【請求項9】 請求項8記載のデータ信号を所望のレベ
    ルへ駆動する方法であって、前記データ信号がアンプ回
    路で用いられ、前記第1および第2のイネーブル信号が
    イネーブル回路によって生成され、前記第1の期間の長
    さが該イネーブル回路に対する該アンプ回路の相対的な
    位置に依存したものであることを特徴とする、データ信
    号を所望のレベルへ駆動する方法。
  10. 【請求項10】 第1および第2の信号を所望のレベル
    へ駆動する方法であって、 第1の期間に前記第1の信号をオーバードライブ電圧で
    オーバードライブすることと、 第2の期間に前記第2の信号を前記オーバードライブ電
    圧でオーバードライブすることと、 第3の期間に前記第1の信号を第2の電圧で駆動するこ
    とと、 第4の期間に前記第2の信号を前記第2の電圧で駆動す
    ることとからなり、 前記第2の電圧は前記第1および第2の信号を前記所望
    のレベルへ引き上げるものであることを特徴とする、第
    1および第2の信号を所望のレベルへ駆動する方法。
  11. 【請求項11】 請求項10記載の第1および第2の信
    号を所望のレベルへ駆動する方法であって、前記オーバ
    ードライブ電圧が前記第1の信号を前記所望のレベル以
    上へ引き上げることを特徴とする、第1および第2の信
    号を所望のレベルへ駆動する方法。
  12. 【請求項12】 請求項10記載の第1および第2の信
    号を所望のレベルへ駆動する方法であって、前記第1お
    よび第2の期間が第1のイネーブル信号により開始させ
    られ、第2のイネーブル信号により終了させられ、前記
    第3および第4の期間は該第2のイネーブル信号により
    開始させられることを特徴とする、第1および第2の信
    号を所望のレベルへ駆動する方法。
  13. 【請求項13】 請求項12記載の第1および第2の信
    号を所望のレベルへ駆動する方法であって、前記第1お
    よび第2の信号が第1および第2の信号回路で用いら
    れ、前記イネーブル信号がイネーブル信号回路によって
    生成され、前記第1および第2の期間の長さが前記イネ
    ーブル信号回路に対する前記第1の信号回路の相対的な
    位置に依存したものであり、前記第3および第4の期間
    の長さが前記イネーブル信号回路に対する前記第2の信
    号回路の相対的な位置に依存したものであることを特徴
    とする、第1および第2の信号を所望のレベルへ駆動す
    る方法。
  14. 【請求項14】 請求項12記載の第1および第2の信
    号を所望のレベルへ駆動する方法であって、前記第1お
    よび第2の期間の長さが異なることを特徴とする、第1
    および第2の信号を所望のレベルへ駆動する方法。
  15. 【請求項15】 請求項14記載の第1および第2の信
    号を所望のレベルへ駆動する方法であって、前記第1の
    信号が前記第1および第2の期間をほぼ同時に開始さ
    せ、前記第2の信号が該第1の期間を終了させた後に該
    第2の信号が該第2の期間を終了させることを特徴とす
    る、第1および第2の信号を所望のレベルへ駆動する方
    法。
  16. 【請求項16】 請求項15記載の第1および第2の信
    号を所望のレベルへ駆動する方法であって、前記第1お
    よび第2の信号は第1および第2の回路でそれぞれ用い
    られ、前記第1の期間の長さと前記第2の期間の長さと
    の時間的な差が該第1および第2の回路の相対的な位置
    に依存したものであることを特徴とする、第1および第
    2の信号を所望のレベルへ駆動する方法。
  17. 【請求項17】 請求項12記載の第1および第2の信
    号を所望のレベルへ駆動する方法であって、前記第3お
    よび第4の期間の第1の部分では前記第2の電圧が前記
    所望のレベルより小さく、該第3および第4の期間の残
    りの部分では該所望のレベルに等しいことを特徴とす
    る、第1および第2の信号を所望のレベルへ駆動する方
    法。
  18. 【請求項18】 回路のデータ信号を所望のレベルへ駆
    動するための装置であって、第1の期間に該データ信号
    をオーバードライブ電圧でオーバードライブするための
    手段と、該データ信号を所望のレベルへ引き下げるため
    に第2の期間に該データ信号を第2の電圧で駆動するた
    めの手段とを有することを特徴とする、回路のデータ信
    号を所望のレベルへ駆動するための装置。
  19. 【請求項19】 請求項18記載の回路のデータ信号を
    所望のレベルへ駆動するための装置であって、前記デー
    タ信号を前記オーバードライブ電圧でオーバードライブ
    するための前記手段が該信号を前記所望のレベル以上に
    引き上げるものであることを特徴とする、回路のデータ
    信号を所望のレベルへ駆動するための装置。
  20. 【請求項20】 請求項18記載の回路のデータ信号を
    所望のレベルへ駆動するための装置であって、更に、前
    記第1の期間を開始させるための第1のイネーブル信号
    と、該第1の期間を終了させ前記第2の期間を開始させ
    るための第2のイネーブル信号とを有することを特徴と
    する、回路のデータ信号を所望のレベルへ駆動するため
    の装置。
  21. 【請求項21】 請求項20記載の回路のデータ信号を
    所望のレベルへ駆動するための装置であって、更に、前
    記第1および第2のイネーブル信号を生成するためのイ
    ネーブル回路を有し、該第2のイネーブル信号の生成の
    タイミングが該イネーブル回路の位置とデータ回路の位
    置との間の距離に依存するものであることを特徴とす
    る、回路のデータ信号を所望のレベルへ駆動するための
    装置。
  22. 【請求項22】 第1および第2の信号を所望のレベル
    へ駆動するための回路であって、第1の期間に該第1の
    信号をオーバードライブ電圧でオーバードライブするた
    めの手段と、第2の期間に該第2の信号をオーバードラ
    イブ電圧でオーバードライブするための手段と、第3の
    期間に前記第1の信号を第2の電圧で駆動するための手
    段と、第4の期間に前記第2の信号を前記第2の電圧で
    駆動するための手段とを有し、前記第2の電圧で駆動す
    るための前記手段が前記第1および第2の信号を前記所
    望のレベルへ引き下げるものであることを特徴とする、
    第1および第2の信号を所望のレベルへ駆動するための
    回路。
  23. 【請求項23】 請求項22記載の第1および第2の信
    号を所望のレベルへ駆動するための回路であって、オー
    バードライブ電圧でオーバードライブするための前記手
    段が前記第1および第2の信号を所望のレベルより上に
    引き上げるものであることを特徴とする、第1および第
    2の信号を所望のレベルへ駆動するための回路。
  24. 【請求項24】 請求項22記載の第1および第2の信
    号を所望のレベルへ駆動するための回路であって、更
    に、前記第1および第2の期間を開始させるための第1
    のイネーブル信号を生成するための手段と、該第1およ
    び第2の期間を終了させ、前記第3および第4の期間を
    開始させるための第2のイネーブル信号を生成するため
    の手段とを有することを特徴とする、第1および第2の
    信号を所望のレベルへ駆動するための回路。
  25. 【請求項25】 請求項24記載の第1および第2の信
    号を所望のレベルへ駆動するための回路であって、前記
    第1の信号をオーバードライブするための前記手段およ
    び前記第2の信号をオーバードライブするための前記手
    段が同一の回路のものであって、前記第1の期間の長さ
    が前記第2の期間の長さよりも長いことを特徴とする、
    第1および第2の信号を所望のレベルへ駆動するための
    回路。
  26. 【請求項26】 請求項25記載の第1および第2の信
    号を所望のレベルへ駆動するための回路であって、前記
    第1および第2の期間の長さの差が、前記第1の信号を
    オーバードライブするための前記手段および前記第2の
    信号をオーバードライブするための前記手段の、第1の
    イネーブル信号を生成するための前記手段に対する位置
    に依存するものであることを特徴とする、第1および第
    2の信号を所望のレベルへ駆動するための回路。
  27. 【請求項27】 請求項26記載の第1および第2の信
    号を所望のレベルへ駆動するための回路であって、前記
    第1の信号が前記第1および第2の期間をほぼ同時に開
    始させ、前記第2の信号が該第1の期間を終了させてか
    ら該第2の信号が該第2の期間を終了させることを特徴
    とする、第1および第2の信号を所望のレベルへ駆動す
    るための回路。
  28. 【請求項28】 請求項27記載の第1および第2の信
    号を所望のレベルへ駆動するための回路であって、前記
    第1の期間の終了と前記第2の期間との間の時間の長さ
    が前記第1および第2の信号の配置により決定されるこ
    とを特徴とする、第1および第2の信号を所望のレベル
    へ駆動するための回路。
  29. 【請求項29】 請求項24記載の第1および第2の信
    号を所望のレベルへ駆動するための回路であって、前記
    第3および第4の期間の第1の部分において前記第2の
    電圧が前記所望のレベルより小さく、該第3および第4
    の期間の残りの部分において該所望のレベルに等しいこ
    とを特徴とする、第1および第2の信号を所望のレベル
    へ駆動するための回路。
  30. 【請求項30】 ダイナミックランダムアクセスメモリ
    構造であって、 VDD電圧レベルを供給する手段と、 VSS電圧レベルを供給する手段と、 V1 電圧レベルを供給するための電圧回路と、 第1の電圧レベルの信号を通す第1のビット線と、 第2の電圧レベルの信号を通す第2のビット線と、 前記第1の電圧レベルの信号をV1 電圧レベルへ駆動す
    るために前記第1のビット線に接続された第1のセンス
    アンプ回路と、 前記第2の電圧レベルの信号をV1 電圧レベルへ駆動す
    るために前記第2のビット線に接続された第2のセンス
    アンプ回路と、 制御回路であって、第1の期間に前記第1のセンスアン
    プ回路をVDD電圧レベルでオーバードライブする手段
    と、第2の期間に前記第2のセンスアンプ回路をVDD電
    圧レベルでオーバードライブする手段と、第3の期間に
    前記第1のビット線を可変電圧レベルで駆動する手段
    と、第4の期間に前記第2のビット線を可変電圧レベル
    で駆動する手段とを有する制御回路とを有し、 前記第1および第2のビット線上の前記電圧レベルの信
    号が、前記第1および第2の期間にV1 電圧レベル以上
    に駆動され、前記第3および第4の期間にV1電圧レベ
    ルへ駆動されるものであることを特徴とするダイナミッ
    クランダムアクセスメモリ構造。
  31. 【請求項31】 請求項30記載のダイナミックランダ
    ムアクセスメモリ構造であって、前記制御回路は、更
    に、前記第1および第2の期間を開始させるための第1
    のイネーブル信号と、該第1および第2の期間を終了さ
    せ前記第3および第4の期間を開始させるための第2の
    イネーブル信号とを生成するためのイネーブル回路を有
    することを特徴とするダイナミックランダムアクセスメ
    モリ構造。
  32. 【請求項32】 請求項31記載のダイナミックランダ
    ムアクセスメモリ構造であって、前記制御回路におい
    て、前記第1および第3の期間の各長さが前記イネーブ
    ル回路に対する前記第1のセンスアンプ回路の相対的な
    位置に依存し、前記第2および第4の期間の各長さが前
    記イネーブル回路に対する前記第2のセンスアンプ回路
    の相対的な位置に依存することを特徴とするダイナミッ
    クランダムアクセスメモリ構造。
  33. 【請求項33】 請求項32記載のダイナミックランダ
    ムアクセスメモリ構造であって、前記制御回路におい
    て、前記第1および第2の期間の長さが異なっているこ
    とを特徴とするダイナミックランダムアクセスメモリ構
    造。
  34. 【請求項34】 請求項33記載のダイナミックランダ
    ムアクセスメモリ構造であって、前記制御回路におい
    て、前記第1の信号が前記第1および第2の期間をほぼ
    同時に開始させ、前記第2の信号が該第1の期間を終了
    させた後に該第2の信号が該第2の期間を終了させるこ
    とを特徴とするダイナミックランダムアクセスメモリ構
    造。
  35. 【請求項35】 請求項34記載のダイナミックランダ
    ムアクセスメモリ構造であって、前記制御回路におい
    て、前記第1の期間の終了と前記第2の期間との間の時
    間の長さが前記第1および第2のビット線の位置により
    決定されることを特徴とするダイナミックランダムアク
    セスメモリ構造。
  36. 【請求項36】 請求項31記載のダイナミックランダ
    ムアクセスメモリ構造であって、前記制御回路におい
    て、前記第3および第4の期間の第1の部分では前記V
    1 電圧レベルが所望のレベルより小さく、該第3および
    第4の期間の残りの部分では該所望のレベルに等しいこ
    とを特徴とするダイナミックランダムアクセスメモリ構
    造。
  37. 【請求項37】 請求項1記載の半導体メモリにおい
    て、 前記複数対のビット線はそれぞれ前記ダイナミックメモ
    リセルが結合される第1の側と前記1対のPMOSトラ
    ンジスタのドレインが結合される第2の側とに分かれ、 前記ビット線対の第1の側と第2の側との間に設けられ
    た1対のスイッチトランジスタを有し、 前記第1の期間に前記1対のスイッチトランジスタがオ
    ン状態とされることにより、前記ビット線対の第1の側
    において、前記ハイ側の電圧が前記第1の電圧よりも高
    く上昇することを特徴とする半導体メモリ。
  38. 【請求項38】 請求項5記載の半導体メモリにおい
    て、 前記第3の期間は前記第1の期間より長いことを特徴と
    する半導体メモリ。
  39. 【請求項39】 請求項38記載の半導体メモリにおい
    て、 前記第1の期間と前記第3の期間の開始時間は実質的に
    等しいことを特徴とする半導体メモリ。
  40. 【請求項40】 請求項39記載の半導体メモリにおい
    て、 前記第1および第2のメモリブロックの各ビット線対は
    ダイナミックメモリセルが結合される第1の側とセンス
    アンプの前記1対のPMOSトランジスタが結合される
    第2の側とに分かれ、 前記ビット線対の第1の側と第2の側との間に設けられ
    た1対のスイッチトランジスタを有し、該1対のスイッ
    チトランジスタは前記第1、第2、第3および第4の期
    間、オン状態とされ、 前記第1、第2、第3および第4の期間、ビット線対の
    第1の側において、前記ハイ側の電圧が前記第1の電圧
    以下にされることを特徴とする半導体メモリ。
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