JPH11265577A - Semiconductor storage device - Google Patents

Semiconductor storage device

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JPH11265577A
JPH11265577A JP10084931A JP8493198A JPH11265577A JP H11265577 A JPH11265577 A JP H11265577A JP 10084931 A JP10084931 A JP 10084931A JP 8493198 A JP8493198 A JP 8493198A JP H11265577 A JPH11265577 A JP H11265577A
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JP
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sense amplifier
mosfet
memory array
memory device
semiconductor memory
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JP10084931A
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Japanese (ja)
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Yutaka Ito
伊藤  豊
Kiyoshi Nakai
潔 中井
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Hitachi Ltd
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Hitachi Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 センスアンプを含むダイナミック型RAM等
の高速化を図る。 【解決手段】 その動作電源が低電圧化された大容量の
ダイナミック型RAM等において、各相補ビット線BL
0*〜BLn*に対応してセンスアンプSA内に設けら
れる通常の単位センスアンプUAの他に、メモリアレイ
ARYL内の所定の位置に、ダイナミック型メモリセル
を構成するアドレス選択MOSFETQaと同一のサイ
ズ及びピッチで形成される低しきい値電圧のNチャンネ
ルMOSFETND及びNEならびにNF及びNGを交
差結合した補助単位センスアンプAAを各相補ビット線
に対応して1個又は複数個設ける。また、これらのMO
SFETを低しきい値電圧化するため、SOI構造をと
り、あるいはワード線の非選択レベルを負電位とするネ
ガティブワード線方式をとってメモリアレイ及びその直
接周辺部のMOSFETをすべて低しきい値電圧化す
る。
(57) [Summary] To increase the speed of a dynamic RAM or the like including a sense amplifier. SOLUTION: In a large-capacity dynamic RAM or the like whose operating power supply is reduced in voltage, each complementary bit line BL
In addition to the normal unit sense amplifier UA provided in the sense amplifier SA corresponding to 0 * to BLn *, a predetermined size in the memory array ARYL has the same size as the address selection MOSFET Qa constituting the dynamic memory cell. And one or a plurality of auxiliary unit sense amplifiers AA formed by cross-connecting N-channel MOSFETs ND and NE and NF and NG formed at a low pitch and having a low pitch. In addition, these MO
In order to lower the threshold voltage of the SFET, the memory array and the MOSFETs directly around the memory array are all provided with a low threshold voltage by adopting an SOI structure or a negative word line method in which the non-selection level of the word line is set to a negative potential. Voltage.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】この発明は半導体記憶装置に
関し、例えば、センスアンプを備えかつその動作電源が
低電圧化されたダイナミック型RAM(ランダムアクセ
スメモリ)ならびにその高速化に利用して特に有効な技
術に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor memory device, for example, a dynamic RAM (random access memory) having a sense amplifier and a low operating power supply, and is particularly effective when used for high speed operation. It is about technology.

【0002】[0002]

【従来の技術】直交して配置されるワード線及び相補ビ
ット線ならびにこれらのワード線及び相補ビット線の交
点に格子配列されるダイナミック型メモリセルを含むメ
モリアレイと、各相補ビット線に対応して設けられる単
位センスアンプを含むセンスアンプとを備えるダイナミ
ック型RAM等の半導体記憶装置がある。近年、半導体
集積回路の微細化・高集積化技術の進展は目覚ましく、
ダイナミック型RAM等も高集積化・大容量化の一途に
ある。また、このようなダイナミック型RAM等の低消
費電力化を図り微細化された素子の耐圧破壊を防止する
意味から、動作電源が低電圧化される傾向にあり、メモ
リアレイ及びその直接周辺部の動作電源は今や例えば
1.5V(ボルト)程度にまで低電圧化されるに至っ
た。
2. Description of the Related Art A memory array including a word line and a complementary bit line arranged orthogonally, and a dynamic memory cell arranged at the intersection of the word line and the complementary bit line, and a memory array corresponding to each complementary bit line. There is a semiconductor memory device such as a dynamic RAM including a sense amplifier including a unit sense amplifier provided in a memory. In recent years, the progress of technology for miniaturization and high integration of semiconductor integrated circuits has been remarkable,
Dynamic RAMs and the like are also becoming more highly integrated and larger in capacity. In order to reduce the power consumption of such a dynamic RAM or the like and prevent breakdown voltage breakdown of miniaturized elements, the operating power supply tends to be lower in voltage, and the memory array and its immediate peripheral parts The operating power supply has now been reduced to a voltage of, for example, about 1.5 V (volt).

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】本願発明者等は、この
発明に先立って、動作電源の低電圧化を図った大容量の
ダイナミック型RAMを開発しようとして、次の問題点
に気付いた。すなわち、このダイナミック型RAMは、
図13及び図14に示されるように、いわゆるシェアド
センス方式をとり、センスアンプSAは、一対のメモリ
アレイARYL及びARYRの内側に設けられる。セン
スアンプSAは、メモリアレイARYL及びARYRの
相補ビット線BL0*〜BLn*ならびにBR0*〜B
Rn*(ここで、例えば非反転ビットBL0T及び反転
ビット線BL0Bを、合わせて相補ビット線BL0*の
ように*を付して表す。また、それが有効とされるとき
選択的にハイレベルとされるいわゆる非反転信号線等に
ついてはその名称の末尾にTを付して表し、それが有効
とされるとき選択的にロウレベルとされるいわゆる反転
信号等についてはその名称の末尾にBを付して表す。以
下同様)に対応して設けられ、一対のCMOS(相補型
MOS)インバータが交差結合されてなる単位センスア
ンプUAを中心とするn+1個の単位回路を備える。
Prior to the present invention, the present inventors have attempted to develop a large-capacity dynamic RAM in which the operating power supply voltage is reduced, and have noticed the following problems. That is, this dynamic RAM is
As shown in FIGS. 13 and 14, a so-called shared sense method is employed, and the sense amplifier SA is provided inside a pair of memory arrays ARYL and ARYR. The sense amplifiers SA include complementary bit lines BL0 * -BLn * and BR0 * -B of the memory arrays ARYL and ARYR.
Rn * (Here, for example, the non-inverted bit BL0T and the inverted bit line BL0B are indicated by asterisks like a complementary bit line BL0 *. When they are enabled, they are selectively set to a high level. For example, a so-called non-inverted signal line or the like is indicated by adding a T to the end of its name, and a so-called inverted signal or the like that is selectively set to a low level when it is enabled is indicated by a B at the end of its name. And n + 1 unit circuits centered on a unit sense amplifier UA in which a pair of CMOS (complementary MOS) inverters are cross-coupled.

【0004】センスアンプSAの各単位センスアンプU
Aは、Pチャンネル型の駆動MOSFET(金属酸化物
半導体型電界効果トランジスタ。この明細書では、MO
SFETをして絶縁ゲート型電界効果トランジスタの総
称とする)P1からコモンソース線CSPを介して内部
電圧VDLが供給され、Nチャンネル型の駆動MOSF
ETN1からコモンソース線CSNを介して接地電位V
SSが供給されることで選択的にかつ一斉に動作状態と
なり、メモリアレイARYL又はARYRの選択ワード
線に結合されるn+1個のメモリセルから対応する相補
ビット線BL0*〜BLn*あるいはBR0*〜BRn
*を介して出力される微小読み出し信号をそれぞれ増幅
して、内部電圧VDLをそのハイレベルとし接地電位V
SSをそのロウレベルとする2値読み出し信号とする。
Each unit sense amplifier U of the sense amplifier SA
A is a P-channel drive MOSFET (metal oxide semiconductor field effect transistor; in this specification, MO
An internal voltage VDL is supplied from P1 via a common source line CSP, and an N-channel drive MOSF
Ground potential V from ETN1 via common source line CSN
When SS is supplied, the operating state is selectively and simultaneously performed, and the corresponding complementary bit lines BL0 * to BLn * or BR0 * to n + 1 memory cells coupled to the selected word line of the memory array ARYL or ARYR. BRn
*, And amplifies the small read signals output via the *, setting the internal voltage VDL to its high level and setting the ground potential V
Let SS be a binary read signal with its low level.

【0005】ところが、動作電源の低電圧化が進んだダ
イナミック型RAM等では、センスアンプSAの各単位
センスアンプUAを構成する特にプルダウン側のNチャ
ンネルMOSFETN2及びN3のドレイン・ソース間
電圧が小さくなり、その増幅動作が遅くなって、ダイナ
ミック型RAM等の高速化が制約を受けるという問題が
生じた。また、これに対処するため、コモンソース線C
SPを介して供給される高電位側動作電源の電位を一時
的に2値読み出し信号の最終的なハイレベルより高くす
るいわゆるオーバードライブ方式等も提案されている
が、ダイナミック型RAM等として充分な高速性を確保
するに至っていない。
However, in a dynamic RAM or the like in which the operating power supply voltage has been reduced, the voltage between the drain and source of the pull-down N-channel MOSFETs N2 and N3 constituting each unit sense amplifier UA of the sense amplifier SA becomes small. However, there has been a problem that the amplifying operation is slowed and the speeding up of a dynamic RAM or the like is restricted. To deal with this, the common source line C
A so-called overdrive method in which the potential of the high-potential-side operation power supply supplied via the SP is temporarily higher than the final high level of the binary read signal has also been proposed. High speed has not been secured.

【0006】この発明の目的は、ダイナミック型RAM
等の高速化を図ることにある。
An object of the present invention is to provide a dynamic RAM
And to speed up the operation.

【0007】この発明の前記ならびにその他の目的と新
規な特徴は、この明細書の記述及び添付図面から明らか
になるであろう。
The above and other objects and novel features of the present invention will become apparent from the description of this specification and the accompanying drawings.

【0008】[0008]

【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、次
の通りである。すなわち、その動作電源が低電圧化され
た大容量のダイナミック型RAM等において、各相補ビ
ット線に対応してセンスアンプ内に設けられる通常の単
位センスアンプとは別に、メモリアレイ内の所定の位置
に、ダイナミック型メモリセルを構成するアドレス選択
MOSFETと同一のサイズ及びピッチで形成される低
しきい値電圧のNチャンネルMOSFETを交差結合し
た補助単位センスアンプを各相補ビット線に対応して1
個又は複数個設け、これらの補助単位センスアンプを、
例えばセンスアンプの通常の単位センスアンプより先に
動作状態とする。また、これらのMOSFETを低しき
い値電圧化するため、所定の絶縁膜上に半導体層を形成
するいわゆるSOI構造をとり、あるいはワード線の非
選択レベルを負電位とするネガティブワード線方式をと
ってメモリアレイ及び直接周辺部のMOSFETを全体
的に低しきい値電圧化する。
The following is a brief description of an outline of a typical invention among the inventions disclosed in the present application. That is, in a large-capacity dynamic RAM or the like whose operating power supply is reduced in voltage, a predetermined position in a memory array is provided separately from a normal unit sense amplifier provided in a sense amplifier corresponding to each complementary bit line. Auxiliary unit sense amplifiers, each having a cross-coupled low threshold voltage N-channel MOSFET formed at the same size and pitch as the address selection MOSFET constituting the dynamic memory cell, are provided for each complementary bit line.
Or a plurality of these auxiliary unit sense amplifiers,
For example, the operating state is set prior to the normal unit sense amplifier of the sense amplifier. In order to lower the threshold voltage of these MOSFETs, a so-called SOI structure in which a semiconductor layer is formed on a predetermined insulating film, or a negative word line method in which a non-selection level of a word line is set to a negative potential is adopted. As a result, the threshold voltage of the memory array and the MOSFETs directly in the peripheral portion are lowered as a whole.

【0009】上記手段によれば、メモリアレイのレイア
ウト所要面積の増大を抑えつつ、センスアンプの各単位
センスアンプによる読み出し信号の増幅動作を高速化
し、ダイナミック型RAM等の高速化を図ることができ
るとともに、その動作電源の低電圧化を推進し、低消費
電力化を推進してチップ温度の上昇を抑え、ダイナミッ
ク型RAM等のポーズリフレッシュ特性を改善すること
ができる。
According to the above-mentioned means, the operation of amplifying the read signal by each unit sense amplifier of the sense amplifier can be accelerated while suppressing an increase in the required area of the layout of the memory array, and the speed of a dynamic RAM or the like can be increased. At the same time, it is possible to promote lowering of the operating power supply voltage, lower power consumption, suppress increase in chip temperature, and improve pause refresh characteristics of dynamic RAMs and the like.

【0010】[0010]

【発明の実施の形態】図1には、この発明が適用された
ダイナミック型RAM(半導体記憶装置)の一実施例の
ブロック図が示されている。同図をもとに、まずこの実
施例のダイナミック型RAMの構成及び動作の概要につ
いて説明する。なお、図1の各ブロックを構成する回路
素子は、公知のMOSFET集積回路の製造技術によ
り、単結晶シリコンのような1個の半導体基板面上に形
成される。
FIG. 1 is a block diagram showing one embodiment of a dynamic RAM (semiconductor memory device) to which the present invention is applied. First, an outline of the configuration and operation of the dynamic RAM according to this embodiment will be described with reference to FIG. The circuit elements constituting each block in FIG. 1 are formed on a single semiconductor substrate surface such as single crystal silicon by a known MOSFET integrated circuit manufacturing technique.

【0011】図1において、この実施例のダイナミック
型RAMは、特に制限されないが、8個のメモリマット
MAT0〜MAT7を備える。また、ダイナミック型R
AMはシェアドセンス方式を採り、メモリマットMAT
0〜MAT7のそれぞれは、メモリマットMAT0に代
表して示されるように、センスアンプSAを挟む一対の
メモリアレイARYL及びARYRと、各メモリアレイ
に対応して設けられる一対のXアドレスデコーダXDL
及びXDRとを備える。メモリマットMAT0〜MAT
7は、さらに両メモリアレイに共通に設けられるYアド
レスデコーダYDと、ライトアンプWA及びメインアン
プMAとを備える。
In FIG. 1, the dynamic RAM of this embodiment includes, but is not limited to, eight memory mats MAT0 to MAT7. Dynamic type R
AM adopts a shared sense system and uses a memory mat MAT.
0 to MAT7, as represented by the memory mat MAT0, a pair of memory arrays ARYL and ARYR sandwiching the sense amplifier SA, and a pair of X address decoders XDL provided corresponding to each memory array.
And XDR. Memory mats MAT0-MAT
7 further includes a Y address decoder YD provided commonly to both memory arrays, a write amplifier WA and a main amplifier MA.

【0012】メモリマットMAT0〜MAT7のメモリ
アレイARYL及びARYRは、図の垂直方向に平行し
て配置される所定数のワード線と、水平方向に平行して
配置される所定数組の相補ビット線とをそれぞれ含む。
これらのワード線及び相補ビット線の交点には、情報蓄
積キャパシタ及びアドレス選択MOSFETからなる多
数のダイナミック型メモリセルが格子配列される。な
お、この実施例の場合、メモリアレイARYL及びAR
YRは、各相補ビット線に対応して4個ずつ設けられ後
述するセンスアンプSAの単位センスアンプと同時に動
作状態とされる補助単位センスアンプを含むが、このこ
とを含むメモリアレイARYL及びARYRの具体的構
成及び動作等については、後で詳細に説明する。
The memory arrays ARYL and ARYR of the memory mats MAT0 to MAT7 have a predetermined number of word lines arranged in parallel in the vertical direction and a predetermined number of complementary bit lines arranged in parallel in the horizontal direction. And respectively.
At the intersections of these word lines and complementary bit lines, a large number of dynamic memory cells composed of information storage capacitors and address selection MOSFETs are arranged in a lattice. In this embodiment, the memory arrays ARYL and ARYL are used.
YR includes auxiliary unit sense amplifiers provided four each corresponding to each complementary bit line and operating at the same time as a unit sense amplifier of a sense amplifier SA described later. The specific configuration and operation will be described later in detail.

【0013】メモリマットMAT0〜MAT7のメモリ
アレイARYL及びARYRを構成するワード線は、そ
の下方において対応するXアドレスデコーダXDL又は
XDRに結合され、それぞれ択一的に選択状態とされ
る。メモリマットMAT0〜MAT7のXアドレスデコ
ーダXDL及びXDRには、XアドレスバッファXBか
らi+1ビットの内部アドレス信号X0〜Xiが共通に
供給されるとともに、タイミング発生回路TGから図示
されない内部制御信号XGが共通に供給される。また、
XアドレスバッファXBには、外部のアクセス装置から
アドレス入力端子A0〜Aiを介してXアドレス信号A
X0〜AXiが時分割的に供給され、タイミング発生回
路TGから内部制御信号XLが供給される。
The word lines forming the memory arrays ARYL and ARYR of the memory mats MAT0 to MAT7 are coupled to corresponding X address decoders XDL or XDR below them, and each of them is alternatively selected. To the X address decoders XDL and XDR of the memory mats MAT0 to MAT7, the i + 1-bit internal address signals X0 to Xi are commonly supplied from the X address buffer XB, and the internal control signal XG (not shown) is commonly supplied from the timing generation circuit TG. Supplied to Also,
The X address buffer XB receives an X address signal A from an external access device through address input terminals A0 to Ai.
X0 to AXi are supplied in a time-division manner, and an internal control signal XL is supplied from the timing generation circuit TG.

【0014】XアドレスバッファXBは、アドレス入力
端子A0〜Aiを介して供給されるXアドレス信号AX
0〜AXiを内部制御信号XLに従って取り込み、保持
するとともに、これらのXアドレス信号をもとに内部ア
ドレス信号X0〜Xiを形成して、メモリマットMAT
0〜MAT7のXアドレスデコーダXDL及びXDRに
供給する。また、メモリマットMAT0〜MAT7のX
アドレスデコーダXDL及びXDRは、内部制御信号X
Gがハイレベルとされかつ例えば最上位ビットの内部ア
ドレス信号Xiがロウレベル又はハイレベルとされるこ
とでそれぞれ選択的に動作状態となり、Xアドレスバッ
ファXBから供給される内部アドレス信号X0〜Xiを
デコードして、メモリアレイARYL又はARYRの指
定されたワード線を択一的に内部電圧VPPのような選
択レベルとする。
An X address buffer XB is provided with an X address signal AX supplied through address input terminals A0 to Ai.
0 to AXi are taken in according to the internal control signal XL, held, and based on these X address signals, internal address signals X0 to Xi are formed to generate a memory mat MAT.
0 to MAT7 to the X address decoders XDL and XDR. In addition, X of the memory mats MAT0 to MAT7
The address decoders XDL and XDR output internal control signals X
When G is set to the high level and, for example, the internal address signal Xi of the most significant bit is set to the low level or the high level, each of them selectively operates, and decodes the internal address signals X0 to Xi supplied from the X address buffer XB. Then, the designated word line of the memory array ARYL or ARYR is alternatively set to a selected level such as the internal voltage VPP.

【0015】次に、メモリマットMAT0〜MAT7の
メモリアレイARYL及びARYRを構成する相補ビッ
ト線は、その内側においてセンスアンプSAの対応する
単位回路にそれぞれ結合される。センスアンプSAに
は、YアドレスデコーダYDから図示されないn+1ビ
ットのビット線選択信号YS0〜YSnが供給されると
ともに、タイミング発生回路TGからシェアド制御信号
SHL及びSHR,プリチャージ制御信号PCならびに
センスアンプ駆動信号PA及びPABが供給される。ま
た、YアドレスデコーダYDには、Yアドレスバッファ
YBからi+1ビットの内部アドレス信号Y0〜Yiが
供給され、タイミング発生回路TGから図示されない内
部制御信号YGが供給される。YアドレスバッファYB
には、外部のアクセス装置からアドレス入力端子A0〜
Aiを介してi+1ビットのYアドレス信号AY0〜A
Yiが時分割的に供給されるとともに、タイミング発生
回路TGから内部制御信号YLが供給される。
Next, the complementary bit lines constituting the memory arrays ARYL and ARYR of the memory mats MAT0 to MAT7 are respectively connected to corresponding unit circuits of the sense amplifier SA inside. The sense amplifier SA is supplied with n + 1-bit bit line selection signals YS0 to YSn (not shown) from the Y address decoder YD, and shared control signals SHL and SHR, a precharge control signal PC and a sense amplifier drive from the timing generation circuit TG. Signals PA and PAB are provided. The Y address decoder YD is supplied with i + 1-bit internal address signals Y0 to Yi from a Y address buffer YB, and an internal control signal YG (not shown) from a timing generation circuit TG. Y address buffer YB
Have address input terminals A0 to A0 from an external access device.
I + 1-bit Y address signals AY0 to AY0 through Ai
Yi is supplied in a time-division manner, and an internal control signal YL is supplied from a timing generation circuit TG.

【0016】YアドレスバッファYBは、アドレス入力
端子A0〜Aiを介して供給されるYアドレス信号AY
0〜AYiを内部制御信号YLに従って取り込み、保持
するとともに、これらのYアドレス信号をもとに内部ア
ドレス信号Y0〜Yiを形成して、メモリマットMAT
0〜MAT7のYアドレスデコーダYDに供給する。ま
た、メモリマットMAT0〜MAT7のYアドレスデコ
ーダYDは、内部制御信号YGのハイレベルを受けて選
択的に動作状態となり、内部アドレス信号Y0〜Yiを
デコードして、センスアンプSAに対するビット線選択
信号YS0〜YSnの対応するビットを択一的にハイレ
ベルとする。
A Y address buffer YB is provided with a Y address signal AY supplied via address input terminals A0 to Ai.
0 to AYi in accordance with the internal control signal YL and hold the same, and form the internal address signals Y0 to Yi based on these Y address signals to obtain the memory mat MAT.
0 to MAT7 to the Y address decoder YD. The Y address decoders YD of the memory mats MAT0 to MAT7 are selectively activated in response to the high level of the internal control signal YG, decode the internal address signals Y0 to Yi, and provide a bit line selection signal to the sense amplifier SA. The corresponding bits YS0 to YSn are alternatively set to the high level.

【0017】メモリマットMAT0〜MAT7の各セン
スアンプSAは、メモリアレイARYL及びARYRの
各相補ビット線に対応して設けられる所定数の単位回路
を含み、これらの単位回路のそれぞれは、特に制限され
ないが、一対のCMOSインバータが交差結合されてな
る単位センスアンプと、Nチャンネル型の3個のプリチ
ャージMOSFETが直並列結合されてなるビット線プ
リチャージ回路と、Nチャンネル型の一対のスイッチM
OSFETとを含む。センスアンプの各単位回路の相補
入出力ノードは、その左側において、シェアド制御信号
SHLを共通に受けるNチャンネル型のシェアドMOS
FETを介してメモリアレイARYLの対応する相補ビ
ット線にそれぞれ結合され、その右側において、シェア
ド制御信号SHRを共通に受ける他のシェアドMOSF
ETを介してメモリアレイARYRの対応する相補ビッ
ト線にそれぞれ結合される。
Each of the sense amplifiers SA of the memory mats MAT0 to MAT7 includes a predetermined number of unit circuits provided corresponding to respective complementary bit lines of the memory arrays ARYL and ARYR, and each of these unit circuits is not particularly limited. A unit sense amplifier in which a pair of CMOS inverters are cross-coupled, a bit line precharge circuit in which three N-channel type precharge MOSFETs are connected in series and parallel, and a pair of N-channel type switches M
OSFET. A complementary input / output node of each unit circuit of the sense amplifier has an N-channel type shared MOS on its left side which receives a shared control signal SHL in common.
Other shared MOSFs respectively coupled to corresponding complementary bit lines of memory array ARYL via FETs and receiving, on the right side, shared control signal SHR in common.
Each is coupled to a corresponding complementary bit line of the memory array ARYR via ET.

【0018】なお、シェアド制御信号SHL及びSHR
は、後述するように、ダイナミック型RAMが非選択状
態とされるときともに所定のハイレベルとされ、ダイナ
ミック型RAMが選択状態とされるときには、例えば最
上位ビットの内部アドレス信号Xiに従ってそのいずれ
か一方が選択的に所定のロウレベルとされる。これによ
り、センスアンプSAの各単位回路の相補入出力ノード
は、ダイナミック型RAMが非選択状態とされるとき、
ともに対応するシェアドMOSFETを介してメモリア
レイARYL及びARYRの対応する相補ビット線にそ
れぞれ接続状態され、ダイナミック型RAMが選択状態
とされるときには、内部アドレス信号Xiに従ってその
いずれか一方のみと選択的に接続状態とされる。
The shared control signals SHL and SHR
As described later, when the dynamic RAM is set to the non-selected state, it is set to a predetermined high level. When the dynamic RAM is set to the selected state, one of them is set according to, for example, the internal address signal Xi of the most significant bit. One of them is selectively set to a predetermined low level. Thereby, the complementary input / output node of each unit circuit of the sense amplifier SA is connected to the non-selected state of the dynamic RAM.
Both are connected to the corresponding complementary bit lines of the memory arrays ARYL and ARYR via the corresponding shared MOSFETs, respectively. When the dynamic RAM is selected, only one of them is selectively selected according to the internal address signal Xi. Connected.

【0019】センスアンプSAの各単位回路のビット線
プリチャージ回路を構成するプリチャージMOSFET
は、ダイナミック型RAMが非選択状態とされるときプ
リチャージ制御信号PCのハイレベルを受けて選択的に
かつ一斉にオン状態となり、対応する単位回路の非反転
及び反転入出力ノードつまりはメモリアレイARYL及
びARYRの各相補ビット線の非反転及び反転信号線を
内部電圧VDL及び接地電位VSS間の中間電圧HVに
プリチャージする。
A precharge MOSFET constituting a bit line precharge circuit of each unit circuit of the sense amplifier SA
When the dynamic RAM is set to the non-selection state, it receives the high level of the precharge control signal PC and is selectively and simultaneously turned on, and the non-inverting and inverting input / output nodes of the corresponding unit circuit, that is, the memory array The non-inverted and inverted signal lines of the complementary bit lines of ARYL and ARYR are precharged to the intermediate voltage HV between the internal voltage VDL and the ground potential VSS.

【0020】一方、センスアンプSAの各単位回路の単
位センスアンプは、センスアンプ駆動信号PAのハイレ
ベル及びセンスアンプ駆動信号PABのロウレベルを受
けて選択的にかつ一斉に動作状態とされ、メモリアレイ
ARYL又はARYRの選択されたワード線に結合され
る所定数のメモリセルから対応する相補ビット線を介し
て出力される微小読み出し信号をそれぞれ増幅して、内
部電圧VDLをそのハイレベルとし接地電位VSSをそ
のロウレベルとする2値読み出し信号とする。また、各
単位回路のスイッチMOSFETは、Yアドレスデコー
ダYDから供給されるビット線選択信号YS0〜YSn
のハイレベルを受けて択一的にオン状態となり、センス
アンプSAの対応する単位センスアンプの相補入出力ノ
ードと相補共通データ線CD*との間を選択的に接続状
態とする。
On the other hand, the unit sense amplifier of each unit circuit of the sense amplifier SA receives the high level of the sense amplifier drive signal PA and the low level of the sense amplifier drive signal PAB, and is selectively and simultaneously operated, and the memory array is turned on. A small read signal output from a predetermined number of memory cells coupled to a selected word line of ARYL or ARYR via a corresponding complementary bit line is amplified, the internal voltage VDL is set to the high level, and the ground potential VSS is set. Is a low-level binary read signal. The switch MOSFET of each unit circuit is provided with bit line selection signals YS0 to YSn supplied from the Y address decoder YD.
Of the unit amplifiers corresponding to the sense amplifiers SA, and selectively connects the complementary input / output nodes of the corresponding unit sense amplifiers of the sense amplifiers SA and the complementary common data lines CD *.

【0021】メモリマットMAT0〜MAT7の相補共
通データ線CD*は、対応するライトアンプWAの出力
端子及びメインアンプMAの入力端子にそれぞれ共通結
合される。各メモリマットのライトアンプWAの入力端
子は、書き込みデータバスWDB0〜WDB7の対応す
るビットを介してデータ入力バッファIBの対応する単
位回路の出力端子に結合され、各メモリマットのメイン
アンプMAの出力端子は、読み出しデータバスRDB0
〜RDB7の対応するビットを介してデータ出力バッフ
ァOBの対応する単位回路の入力端子に結合される。デ
ータ入力バッファIBの各単位回路の入力端子ならびに
データ出力バッファOBの各単位回路の出力端子は、対
応するデータ入出力端子D0〜D7にそれぞれ共通結合
される。メモリマットMAT0〜MAT7のライトアン
プWAには、タイミング発生回路TGから図示されない
内部制御信号WPが共通に供給され、データ出力バッフ
ァOBの各単位回路には、内部制御信号OCが共通に供
給される。
The complementary common data lines CD * of the memory mats MAT0 to MAT7 are commonly connected to the output terminal of the corresponding write amplifier WA and the input terminal of the main amplifier MA, respectively. The input terminal of the write amplifier WA of each memory mat is coupled to the output terminal of the corresponding unit circuit of the data input buffer IB via the corresponding bit of the write data bus WDB0-WDB7, and the output terminal of the main amplifier MA of each memory mat. The terminal is connected to the read data bus RDB0.
RDB7 to the input terminal of the corresponding unit circuit of the data output buffer OB via the corresponding bit. An input terminal of each unit circuit of the data input buffer IB and an output terminal of each unit circuit of the data output buffer OB are commonly coupled to corresponding data input / output terminals D0 to D7, respectively. An internal control signal WP (not shown) is commonly supplied from a timing generation circuit TG to the write amplifiers WA of the memory mats MAT0 to MAT7, and an internal control signal OC is commonly supplied to each unit circuit of the data output buffer OB. .

【0022】データ入力バッファIBの各単位回路は、
ダイナミック型RAMが書き込みモードで選択状態とさ
れるとき、データ入出力端子D0〜D7を介して入力さ
れる8ビットの書き込みデータを取り込み、保持すると
ともに、書き込みデータバスWDB0〜WDB7を介し
て対応するメモリマットMAT0〜MAT7のライトア
ンプWAに伝達する。このとき、各メモリマットのライ
トアンプWAは、内部制御信号WPのハイレベルを受け
て選択的に動作状態とされ、データ入力バッファIBの
対応する単位回路から書き込みデータバスWDB0〜W
DB7を介して伝達される書き込みデータを所定の相補
書き込み信号とした後、相補共通データ線CD*からセ
ンスアンプSAを介して対応するメモリアレイARYL
又はARYRの選択された1個、合計8個のメモリセル
に書き込む。
Each unit circuit of the data input buffer IB includes:
When the dynamic RAM is set to the selected state in the write mode, 8-bit write data input through the data input / output terminals D0 to D7 is fetched and held, and the corresponding data is written via the write data buses WDB0 to WDB7. The signal is transmitted to the write amplifiers WA of the memory mats MAT0 to MAT7. At this time, the write amplifier WA of each memory mat is selectively activated in response to the high level of the internal control signal WP, and the write data buses WDB0 to WDB0 to WDB0 to WDB0 to
After the write data transmitted via DB7 is converted into a predetermined complementary write signal, the corresponding memory array ARYL is supplied from complementary common data line CD * via sense amplifier SA.
Alternatively, data is written into a selected one of ARYR, that is, a total of eight memory cells.

【0023】一方、メモリマットMAT0〜MAT7メ
インアンプMAは、ダイナミック型RAMが読み出しモ
ードとされるとき、対応するメモリアレイARYL又は
ARYRの選択された1個、合計8個のメモリセルから
相補共通データ線CD*を介して出力される2値読み出
し信号をさらに増幅し、読み出しデータバスRDB0〜
RDB7を介してデータ出力バッファOBの対応する単
位回路に伝達する。このとき、データ出力バッファOB
の各単位回路は、内部制御信号OCのハイレベルを受け
て選択的に動作状態とされ、対応するメインアンプMA
から伝達される読み出し信号をデータ入出力端子D0〜
D7を介して出力する。
On the other hand, when the dynamic RAM is set to the read mode, the memory mats MAT0 to MAT7 supply complementary common data from a selected one of the memory arrays ARYL or ARYR, that is, a total of eight memory cells. The binary read signal output via the line CD * is further amplified and read data buses RDB0 to RDB0
The data is transmitted to the corresponding unit circuit of the data output buffer OB via the RDB 7. At this time, the data output buffer OB
Are selectively operated in response to the high level of the internal control signal OC, and the corresponding main amplifier MA
Read signals transmitted from the data input / output terminals D0 to D0
Output via D7.

【0024】タイミング発生回路TGは、外部のアクセ
ス装置から起動制御信号として供給されるロウアドレス
ストローブ信号RASB,カラムアドレスストローブ信
号CASBならびにライトイネーブル信号WEBをもと
に、上記各種の内部制御信号等を選択的に形成して、ダ
イナミック型RAMの各部に供給する。
The timing generation circuit TG generates various internal control signals and the like based on a row address strobe signal RASB, a column address strobe signal CASB, and a write enable signal WEB supplied as an activation control signal from an external access device. It is selectively formed and supplied to each part of the dynamic RAM.

【0025】なお、図1には示されていないが、ダイナ
ミック型RAMは、所定の外部端子を介して供給される
電源電圧VCC及び接地電位VSSをもとに所定の内部
電圧VPP及びVDLならびに中間電圧HVを生成する
内部電圧発生回路を備える。このうち、内部電圧VPP
は、主にメモリアレイARYL及びARYRを構成する
ワード線の選択レベルとして供され、内部電圧VDL
は、主にメモリアレイARYL及びARYRならびにそ
の直接周辺回路の動作電源として供される。特に制限さ
れないが、電源電圧VCCは、例えば2.5Vのような
正電位とされる。また、内部電圧VPPは、例えば4.
0Vとされ、内部電圧VDL及び中間電圧HVは、それ
ぞれ1.5V及び0.75Vとされる。
Although not shown in FIG. 1, the dynamic RAM has predetermined internal voltages VPP and VDL and an intermediate voltage based on a power supply voltage VCC and a ground potential VSS supplied through predetermined external terminals. An internal voltage generation circuit for generating voltage HV is provided. Of these, the internal voltage VPP
Is mainly used as a selection level of a word line constituting the memory arrays ARYL and ARYR, and the internal voltage VDL
Are mainly used as an operating power supply for the memory arrays ARYL and ARYR and their direct peripheral circuits. Although not particularly limited, the power supply voltage VCC is a positive potential such as 2.5 V, for example. The internal voltage VPP is, for example, 4.
0 V, and the internal voltage VDL and the intermediate voltage HV are 1.5 V and 0.75 V, respectively.

【0026】図2には、図1のダイナミック型RAMの
メモリマットMAT0〜MAT7に含まれるメモリアレ
イARYL及びARYRならびにセンスアンプSAの第
1の実施例の部分的なブロック図が示されている。ま
た、図3には、図2のメモリマットARYL及びセンス
アンプSAの一実施例の部分的な回路図が示され、図4
には、その一実施例の信号波形図が示されている。これ
らの図をもとに、ダイナミック型RAMのメモリアレイ
ARYL及びARYRならびにセンスアンプSAの具体
的構成及び動作ならびにその特徴について説明する。
FIG. 2 is a partial block diagram of the first embodiment of the memory arrays ARYL and ARYR and the sense amplifier SA included in the memory mats MAT0 to MAT7 of the dynamic RAM of FIG. FIG. 3 is a partial circuit diagram of an embodiment of the memory mat ARYL and the sense amplifier SA of FIG.
2 shows a signal waveform diagram of one embodiment. With reference to these drawings, the specific configuration and operation of the memory arrays ARYL and ARYR of the dynamic RAM and the sense amplifier SA and their characteristics will be described.

【0027】なお、以下の説明は、1個のセンスアンプ
SAとその左側に設けられる1個のメモリアレイARY
Lを例に進められるが、メモリアレイARYRがメモリ
アレイARYLと対称的構成とされ、同様な構成のメモ
リアレイARYL及びARYRならびにセンスアンプS
AがメモリマットMAT0〜MAT7のそれぞれに含ま
れ、同様に動作するものであることは言うまでもない。
また、以下の信号波形図では、センスアンプSAの左側
のメモリアレイARYLのワード線WL0が選択状態と
される場合が例示され、ワード線WL0と相補ビット線
BL0*の交点に配置されかつ論理“1”のデータを保
持するメモリセルに着目して動作の説明が進められる。
以下の回路図において、そのチャネル(バックゲート)
部に矢印が付されるMOSFETはPチャンネル(第2
導電型)であって、矢印の付されないNチャンネル型
(第1導電型)MOSFETと区別される。
The following description is based on one sense amplifier SA and one memory array ARY provided on the left side thereof.
L, the memory array ARYR has a symmetric configuration with the memory array ARYL, and the memory arrays ARYL and ARYR and the sense amplifier S of the same configuration have the same configuration.
Needless to say, A is included in each of the memory mats MAT0 to MAT7 and operates similarly.
In the following signal waveform diagram, the case where the word line WL0 of the memory array ARYL on the left side of the sense amplifier SA is in a selected state is illustrated, which is arranged at the intersection of the word line WL0 and the complementary bit line BL0 * and has a logic “ The description of the operation will proceed with a focus on the memory cell holding the data “1”.
In the following circuit diagram, the channel (back gate)
MOSFETs with an arrow in the part are P-channel (second
Conductivity type) and is distinguished from an N-channel (first conductivity type) MOSFET without an arrow.

【0028】図2において、メモリアレイARYLは、
平行して配置されるm+1本のワード線WL0〜WLm
(WL8j−1)と、これらのワード線に直交しかつ平
行して配置されるn+1組の相補ビット線BL0*〜B
Ln*とを含む。これらのワード線及び相補ビット線の
交点には、図3に例示されるように、それぞれ情報蓄積
キャパシタCs及びNチャンネル型のアドレス選択MO
SFETQaからなる(m+1)×(n+1)個のダイ
ナミック型メモリセルが格子配列される。メモリアレイ
ARYLの同一列に配置されるm+1個のメモリセルの
情報蓄積キャパシタCsの一方の電極は、対応するアド
レス選択MOSFETQaを介して相補ビット線BL0
*〜BLn*の非反転又は反転信号線に所定の規則性を
もって交互に結合される。また、メモリアレイARYL
の同一行に配置されるn+1個のメモリセルのアドレス
選択MOSFETQaのゲートは、対応するワード線W
L0〜WLmにそれぞれ共通結合される。メモリアレイ
ARYLを構成するすべてのメモリセルの情報蓄積キャ
パシタCsの他方の電極には、プレート電圧として上記
0.75Vの中間電圧HVが共通に供給される。
In FIG. 2, the memory array ARYL is
M + 1 word lines WL0 to WLm arranged in parallel
(WL8j-1) and (n + 1) sets of complementary bit lines BL0 * -BL arranged orthogonally and in parallel to these word lines.
Ln *. At the intersections of these word lines and complementary bit lines, as shown in FIG. 3, an information storage capacitor Cs and an N-channel type address selection MO are respectively provided.
(M + 1) × (n + 1) dynamic memory cells composed of SFETs Qa are arranged in a lattice. One electrode of the information storage capacitor Cs of the (m + 1) memory cells arranged in the same column of the memory array ARYL is connected to the complementary bit line BL0 via the corresponding address selection MOSFET Qa.
* To BLn * are alternately coupled to non-inverted or inverted signal lines with a predetermined regularity. In addition, the memory array ARYL
Of the address selection MOSFET Qa of the (n + 1) memory cells arranged on the same row
Commonly coupled to L0 to WLm. The intermediate voltage HV of 0.75 V is commonly supplied as a plate voltage to the other electrodes of the information storage capacitors Cs of all the memory cells constituting the memory array ARYL.

【0029】この実施例において、メモリアレイARY
Lは、さらに、相補ビット線BL0*〜BLn*に対応
して4個ずつ設けられる合計4×(n+1)個の補助単
位センスアンプAAを含む。これらの補助単位センスア
ンプAAの左右には、合計2×j本のワード線、つまり
ワード線WD0〜WD2j−1,WD2j〜WD4j−
1,WD4j〜WD6j−1ならびにWD6j〜WD8
j−1(WLm)がそれぞれ配置される。また、メモリ
アレイARYLの各列に配置された4個の補助単位セン
スアンプAAには、センスアンプSAのNチャンネル型
の駆動MOSFETN1から対応する相補ビット線BL
0*〜BLn*の非反転及び反転信号線の間を延長され
るコモンソース線CSN(第1のコモンソース線)を介
して、低電位側動作電源となる接地電位VSSが選択的
に供給される。
In this embodiment, the memory array ARY
L further includes a total of 4 × (n + 1) auxiliary unit sense amplifiers AA provided four by four corresponding to the complementary bit lines BL0 * to BLn *. On the left and right sides of these auxiliary unit sense amplifiers AA, a total of 2 × j word lines, that is, word lines WD0 to WD2j-1, WD2j to WD4j-
1, WD4j to WD6j-1 and WD6j to WD8
j-1 (WLm) are arranged. The four auxiliary unit sense amplifiers AA arranged in each column of the memory array ARYL are connected to the corresponding complementary bit lines BL from the N-channel drive MOSFET N1 of the sense amplifier SA.
A ground potential VSS serving as a low-potential-side operation power supply is selectively supplied via a common source line CSN (first common source line) extending between non-inverted and inverted signal lines of 0 * to BLn *. You.

【0030】ここで、メモリアレイARYLの補助単位
センスアンプAAのそれぞれは、図3に例示されるよう
に、コモンソース線CSNと相補ビット線BL0*〜B
Ln*の非反転及び反転信号線との間にそれぞれ設けら
れ、そのしきい値電圧Vthが通常のNチャンネルMO
SFETに比較して小さくされたいわゆる低しきい値電
圧のNチャンネルMOSFETND及びNEならびにN
F及びNG(第2のMOSFET)からなる。なお、補
助単位センスアンプAAを構成するMOSFETND及
びNEならびにNF及びNGは、ダイナミック型メモリ
セルのアドレス選択MOSFETとして形成されるもの
を一部修正してなり、故にそのサイズ及びピッチは通常
のアドレス選択MOSFETと同一とされる。
Here, each of the auxiliary unit sense amplifiers AA of the memory array ARYL has a common source line CSN and complementary bit lines BL0 * to BL0 as illustrated in FIG.
Ln * are provided between the non-inverted and inverted signal lines, respectively.
So-called low threshold voltage N-channel MOSFETs ND and NE and N
F and NG (second MOSFET). Note that the MOSFETs ND and NE and NF and NG constituting the auxiliary unit sense amplifier AA are partially modified from those formed as address selection MOSFETs of the dynamic memory cell. It is the same as the MOSFET.

【0031】補助単位センスアンプAAを構成するMO
SFETND及びNEならびにNF及びNGのゲート
は、そのドレインとは逆に、対応する相補ビット線BL
0*〜BLn*の反転及び非反転信号線にそれぞれ結合
され、互いに交差結合される。後述するように、相補ビ
ット線BL0*〜BLn*の非反転及び反転信号線は、
ダイナミック型RAMが非選択状態とされるとき中間電
圧HVにプリチャージされる。また、各相補ビット線に
は、メモリアレイARYLの指定ワード線択一的に選択
レベルとされた時点で、この選択ワード線に結合された
n+1個のメモリセルの保持データに従った微小読み出
し信号がそれぞれ出力され、これらの微小読み出し信号
が出揃った時点で、コモンソース線CSNに接地電位V
SSを供給するための駆動MOSFETN1がオン状態
とされる。
MO constituting auxiliary unit sense amplifier AA
The gates of SFETs ND and NE and NF and NG are connected to the corresponding complementary bit lines BL
0 * to BLn * are respectively coupled to the inverted and non-inverted signal lines and cross-coupled to each other. As described later, the non-inverted and inverted signal lines of the complementary bit lines BL0 * to BLn *
When the dynamic RAM is set to the non-selected state, it is precharged to the intermediate voltage HV. At the time when the selected word line of the memory array ARYL is alternatively set to the selected level, a minute read signal according to the data held in the (n + 1) memory cells coupled to the selected word line is supplied to each complementary bit line. Are output, and when these minute read signals are obtained, the ground potential V is applied to the common source line CSN.
The drive MOSFET N1 for supplying SS is turned on.

【0032】これにより、補助単位センスアンプAAを
構成するMOSFETND及びNEならびにNF及びN
Gは、コモンソース線CSNに接地電位VSSが供給さ
れることで、選択的にかつセンスアンプSAの単位セン
スアンプUAと同時に動作状態とされ、対応する単位セ
ンスアンプUAの増幅動作を補助する。この結果、各単
位センスアンプUAの増幅動作が高速化され、ダイナミ
ック型RAMの動作が高速化されるが、このことについ
ては後でまた詳細に説明する。
Thus, the MOSFETs ND and NE and NF and N which constitute the auxiliary unit sense amplifier AA
G is selectively activated at the same time as the unit sense amplifier UA of the sense amplifier SA when the ground potential VSS is supplied to the common source line CSN, and assists the amplifying operation of the corresponding unit sense amplifier UA. As a result, the amplification operation of each unit sense amplifier UA is accelerated, and the operation of the dynamic RAM is accelerated. This will be described later in detail.

【0033】次に、センスアンプSAは、メモリアレイ
ARYL及びARYRの相補ビット線BL0*〜BLn
*ならびにBR0*〜BRn*に対応して設けられるn
+1個の単位回路を備え、これらの単位回路は、図3に
示されるように、PチャンネルMOSFETP2(第3
のMOSFET)及びNチャンネルMOSFETN2
(第1のMOSFET)ならびにPチャンネルMOSF
ETP3(第3のMOSFET)及びNチャンネルMO
SFETN3(第1のMOSFET)からなる一対のC
MOSインバータが交差結合されてなる単位センスアン
プUAを基本構成とする。センスアンプSAの各単位回
路は、さらに、Nチャンネル型の3個のプリチャージM
OSFETN6〜N8が直並列結合されてなるビット線
プリチャージ回路と、Nチャンネル型の一対のスイッチ
MOSFETN9及びNAと、メモリアレイARYL及
びARYRの対応する相補ビット線BL0*〜BLn*
ならびにBR0*〜BRn*との間にそれぞれ設けられ
るNチャンネル型のシェアドMOSFETN4及びN5
ならびにNB及びNCとをそれぞれ含む。
Next, the sense amplifiers SA are connected to the complementary bit lines BL0 * to BLn of the memory arrays ARYL and ARYR.
* And n provided corresponding to BR0 * to BRn *
As shown in FIG. 3, these unit circuits include a P-channel MOSFET P2 (third unit circuit).
MOSFET) and N-channel MOSFET N2
(First MOSFET) and P-channel MOSF
ETP3 (third MOSFET) and N-channel MO
A pair of Cs composed of SFET N3 (first MOSFET)
The basic configuration is a unit sense amplifier UA in which MOS inverters are cross-coupled. Each unit circuit of the sense amplifier SA further includes three N-channel precharge M
A bit line precharge circuit in which OSFETs N6 to N8 are connected in series / parallel, a pair of N-channel type switch MOSFETs N9 and NA, and corresponding complementary bit lines BL0 * to BLn * of the memory arrays ARYL and ARYR.
And N-channel type shared MOSFETs N4 and N5 provided between BR0 * and BRn *, respectively.
And NB and NC, respectively.

【0034】センスアンプSAの各単位回路のビット線
プリチャージ回路を構成するプリチャージMOSFET
N6〜N8のゲートには、タイミング発生回路TGから
プリチャージ制御信号PCが共通に供給され、プリチャ
ージMOSFETN6及びN7の共通結合されたソース
には、中間電圧HVが供給される。また、各単位センス
アンプUAを構成するPチャンネルMOSFETP2及
びP3のソースは、コモンソース線CSP(第2のコモ
ンソース線)に共通結合され、NチャンネルMOSFE
TN2及びN3のソースは、コモンソース線CSN(第
1のコモンソース線)に共通結合される。コモンソース
線CSPは、そのゲートにセンスアンプ駆動信号PAB
を受けるPチャンネル型の駆動MOSFETP1を介し
て内部電圧VDL(高電位側動作電源)に結合され、コ
モンソース線CSNは、そのゲートにセンスアンプ駆動
信号PAを受けるNチャンネル型の駆動MOSFETN
1を介して接地電位VSS(低電位側動作電源)に結合
される。
Precharge MOSFET constituting bit line precharge circuit of each unit circuit of sense amplifier SA
The precharge control signal PC is commonly supplied from the timing generation circuit TG to the gates of N6 to N8, and the intermediate voltage HV is supplied to the commonly coupled sources of the precharge MOSFETs N6 and N7. The sources of the P-channel MOSFETs P2 and P3 constituting each unit sense amplifier UA are commonly coupled to a common source line CSP (second common source line), and are connected to an N-channel MOSFET.
The sources of TN2 and N3 are commonly coupled to a common source line CSN (first common source line). The common source line CSP has a sense amplifier drive signal PAB at its gate.
The common source line CSN is coupled to an internal voltage VDL (high-potential-side operation power supply) via a P-channel type drive MOSFET P1 receiving the sense amplifier drive signal PA at its gate.
1 is coupled to a ground potential VSS (low-potential-side operation power supply).

【0035】さらに、センスアンプSAの各単位回路の
スイッチMOSFETN9及びNAの他方は、相補共通
データ線CD*の非反転又は反転信号線にそれぞれ共通
結合され、その共通結合されたゲートには、Yアドレス
デコーダYDから対応するビット線選択信号YS0〜Y
Snがそれぞれ供給される。また、各単位回路のシェア
ドMOSFETN4及びN5のゲートには、タイミング
発生回路TGからシェアド制御信号SHLが共通に供給
され、シェアドMOSFETNB及びNCのゲートに
は、シェアド制御信号SHRが共通に供給される。
Further, the other one of the switch MOSFETs N9 and NA of each unit circuit of the sense amplifier SA is commonly connected to a non-inverted or inverted signal line of the complementary common data line CD *, and the common-coupled gate has a Y gate. The corresponding bit line selection signals YS0 to YS from the address decoder YD
Sn is supplied. The shared control signal SHL is commonly supplied from the timing generation circuit TG to the gates of the shared MOSFETs N4 and N5 of each unit circuit, and the shared control signal SHR is commonly supplied to the gates of the shared MOSFETs NB and NC.

【0036】ここで、プリチャージ制御信号PCは、図
4に示されるように、通常つまりダイナミック型RAM
が非選択状態とされるとき電源電圧VCCのようなハイ
レベルとされ、ダイナミック型RAMが選択状態とされ
ると所定のタイミングで接地電位VSSのようなロウレ
ベルとされる。また、シェアド制御信号SHL及びSH
Rは、通常電源電圧VCCのようなハイレベルとされ、
ダイナミック型RAMが選択状態とされると最上位ビッ
トの内部アドレス信号Xiに従ってそのいずれか一方つ
まり例えばシェアド制御信号SHRが接地電位VSSの
ようなロウレベルとされる。残された他方つまりシェア
ド制御信号SHLは、センスアンプSAの増幅動作が終
了した時点で内部電圧VPPとされ、ダイナミック型R
AMが非選択状態とされた時点で電源電圧VCCのよう
なハイレベルに戻される。
Here, as shown in FIG. 4, the precharge control signal PC has a normal, that is, a dynamic RAM,
Are set to a high level such as the power supply voltage VCC when in the non-selected state, and are set to a low level such as the ground potential VSS at a predetermined timing when the dynamic RAM is set to the selected state. In addition, shared control signals SHL and SH
R is normally set to a high level like the power supply voltage VCC,
When the dynamic RAM is set to the selected state, one of them, that is, for example, the shared control signal SHR is set to a low level such as the ground potential VSS according to the internal address signal Xi of the most significant bit. The remaining one, that is, the shared control signal SHL is set to the internal voltage VPP when the amplification operation of the sense amplifier SA is completed, and
When AM is deselected, it is returned to a high level such as the power supply voltage VCC.

【0037】一方、ワード線WL0〜WLmならびにW
R0〜WRmは、通常すべて接地電位VSSのような非
選択レベルとされ、ダイナミック型RAMが選択状態と
されると内部アドレス信号X0〜Xiに従って択一的に
内部電圧VPPのような選択レベルとされる。また、セ
ンスアンプ駆動信号PA及びPABは、通常それぞれ接
地電位VSSのようなロウレベル及び電源電圧VCCの
ようなハイレベルとされ、ダイナミック型RAMが選択
状態とされると選択ワード線WL0等に結合されたn+
1個のメモリセルの微小読み出し信号が対応する相補ビ
ット線BL0*〜BLn*に出力された時点でそれぞれ
電源電圧VCCのようなハイレベル及び接地電位VSS
のようなロウレベルとされる。
On the other hand, word lines WL0 to WLm and W
Normally, R0 to WRm are all set to a non-selection level such as the ground potential VSS, and when the dynamic RAM is set to the selected state, it is selectively set to the selection level such as the internal voltage VPP according to the internal address signals X0 to Xi. You. The sense amplifier drive signals PA and PAB are normally set to a low level such as the ground potential VSS and a high level such as the power supply voltage VCC, respectively, and are coupled to the selected word line WL0 and the like when the dynamic RAM is selected. N +
At the time when the minute read signal of one memory cell is output to the corresponding complementary bit lines BL0 * to BLn *, a high level such as the power supply voltage VCC and the ground potential VSS are respectively provided.
Is set to a low level.

【0038】ダイナミック型RAMが非選択状態とされ
シェアド制御信号SHL及びSHRが電源電圧VCCの
ようなハイレベルとされるとき、センスアンプSAで
は、全単位回路のシェアドMOSFETN4及びN5な
らびにNB及びNCがオン状態となる。このとき、プリ
チャージ制御信号PCは電源電圧VCCのようなハイレ
ベルとされ、これを受けて各単位回路のビット線プリチ
ャージ回路を構成するプリチャージMOSFETN6〜
N8が一斉にオン状態となる。
When the dynamic RAM is deselected and the shared control signals SHL and SHR are at a high level such as the power supply voltage VCC, in the sense amplifier SA, the shared MOSFETs N4 and N5 and NB and NC of all unit circuits are It turns on. At this time, the precharge control signal PC is set to a high level such as the power supply voltage VCC, and in response thereto, the precharge MOSFETs N6 to N6 constituting the bit line precharge circuit of each unit circuit.
N8 is simultaneously turned on.

【0039】これにより、センスアンプSAの各単位回
路の相補入出力ノードS0*〜Sn*の非反転及び反転
入出力ノード,メモリアレイARYL及びARYRの相
補ビット線BL0*〜BLn*ならびにBR0*〜BR
n*の非反転及び反転信号線は、すべて0.75Vのよ
うな中間電圧HVにプリチャージされる。また、センス
アンプ駆動信号PAのロウレベルならびにセンスアンプ
駆動信号PABのハイレベルを受けて駆動MOSFET
N1及びP1がオフ状態となり、コモンソース線CSP
及びCSNは、図示されないコモンソース線プリチャー
ジ回路を介して中間電圧HVにプリチャージされる。こ
の結果、センスアンプSAの各単位センスアンプUAな
らびにメモリアレイARYL及びARYRの各補助単位
センスアンプAAは、すべて非動作状態とされる。
Thus, the non-inverted and inverted input / output nodes of the complementary input / output nodes S0 * to Sn * of each unit circuit of the sense amplifier SA, the complementary bit lines BL0 * to BLn * and BR0 * to the memory arrays ARYL and ARYR. BR
The n * non-inverted and inverted signal lines are all precharged to an intermediate voltage HV, such as 0.75V. In response to the low level of the sense amplifier drive signal PA and the high level of the sense amplifier drive signal PAB, the drive MOSFET
N1 and P1 are turned off, and the common source line CSP
And CSN are precharged to an intermediate voltage HV via a common source line precharge circuit (not shown). As a result, each unit sense amplifier UA of the sense amplifier SA and each auxiliary unit sense amplifier AA of the memory arrays ARYL and ARYR are all brought into a non-operation state.

【0040】ダイナミック型RAMが選択状態とされる
と、まずプリチャージ制御信号PCが所定のタイミング
で接地電位VSSのようなロウレベルとされ、センスア
ンプSAの各単位回路のビット線プリチャージ回路によ
るプリチャージ動作が停止される。また、続いて例えば
指定ワード線WL0を含まない非選択メモリアレイAR
YRに対応するシェアド制御信号SHRが接地電位VS
Sのようなロウレベルとされ、センスアンプSAの各単
位回路のシェアドMOSFETNB及びNCが一斉にオ
フ状態となって、相補入出力ノードS0*〜Sn*とメ
モリアレイARYRの相補ビット線BR0*〜BRn*
との間の接続が断たれる。
When the dynamic RAM is selected, first, the precharge control signal PC is set to a low level such as the ground potential VSS at a predetermined timing, and the precharge control signal PC is precharged by the bit line precharge circuit of each unit circuit of the sense amplifier SA. The charging operation is stopped. Subsequently, for example, the unselected memory array AR not including the designated word line WL0
Shared control signal SHR corresponding to YR is at ground potential VS
S, the shared MOSFETs NB and NC of each unit circuit of the sense amplifier SA are simultaneously turned off, and the complementary input / output nodes S0 * to Sn * and the complementary bit lines BR0 * to BRn of the memory array ARYR are turned off. *
The connection to is broken.

【0041】メモリアレイARYLでは、Xアドレスデ
コーダXDLのデコード動作が終了した時点で、内部ア
ドレス信号X0〜Xiにより指定されるワード線WL0
が択一的に内部電圧VPPのような選択レベルとされ、
他のワード線WL1〜WLmはすべて接地電位VSSの
ような非選択レベルのままとされる。これにより、メモ
リアレイARYLの相補ビット線BL0*〜BLn*す
なわちセンスアンプSAの相補入出力ノードS0*〜S
n*には、選択ワード線WL0に結合されるn+1個の
メモリセルの保持データに対応した微小読み出し信号が
それぞれ出力される。この結果、例えば論理“1”のデ
ータを保持するメモリセルが結合された相補ビット線B
L0*の非反転信号線BL0Tつまり相補入出力ノード
S0*の非反転入出力ノードS0Tの電位がわずかに上
昇し、対応する反転信号線BL0Bつまり反転入出力ノ
ードS0Bの電位より少し高くなる。
In the memory array ARYL, when the decoding operation of the X address decoder XDL is completed, the word line WL0 designated by the internal address signals X0 to Xi
Is alternatively set to a selection level such as the internal voltage VPP,
All other word lines WL1 to WLm are kept at a non-selected level such as the ground potential VSS. Thereby, the complementary bit lines BL0 * to BLn * of the memory array ARYL, that is, the complementary input / output nodes S0 * to S0 of the sense amplifier SA are
As n *, a minute read signal corresponding to data held in n + 1 memory cells coupled to the selected word line WL0 is output. As a result, for example, a complementary bit line B to which a memory cell holding data of logic "1" is coupled.
The potential of the non-inverted signal line BL0T of L0 *, that is, the non-inverted input / output node S0T of the complementary input / output node S0 * slightly increases, and becomes slightly higher than the potential of the corresponding inverted signal line BL0B, ie, the inverted input / output node S0B.

【0042】ワード線WL0の選択動作が終了し、例え
ばメモリアレイARYLの相補ビット線BL0*〜BL
n*つまりセンスアンプSAの相補入出力ノードS0*
〜Sn*に選択ワード線WL0に結合されたn+1個の
メモリセルの微小読み出し信号が出力され終わると、所
定のタイミングでセンスアンプ駆動信号PAが電源電圧
VCCのようなハイレベルとされると同時に、センスア
ンプ駆動信号PABが接地電位VSSのようなロウレベ
ルとされる。
When the operation of selecting word line WL0 is completed, for example, complementary bit lines BL0 * to BL0 of memory array ARYL
n *, that is, the complementary input / output node S0 * of the sense amplifier SA
When the minute read signal of the (n + 1) memory cells coupled to the selected word line WL0 is output to .about.Sn *, the sense amplifier drive signal PA is set to a high level like the power supply voltage VCC at a predetermined timing, and , The sense amplifier drive signal PAB is set to a low level such as the ground potential VSS.

【0043】センスアンプSAでは、センスアンプ駆動
信号PAのハイレベルを受けて駆動MOSFETN1が
オン状態となり、コモンソース線CSNに低電位側動作
電源つまり接地電位VSSが供給されるとともに、セン
スアンプ駆動信号PABのロウレベルを受けて駆動MO
SFETP1がオン状態となり、コモンソース線CSP
には高電位側動作電源つまり内部電圧VDLが供給され
る。これにより、センスアンプSAでは、各単位センス
アンプを構成するMOSFETP2及びP3ならびにN
2及びN3による増幅動作が開始されるとともに、メモ
リアレイARYLでも、各補助単位センスアンプAAを
構成するMOSFETND及びNEならびにNF及びN
Gによる増幅動作が開始される。この結果、例えば非反
転入出力ノードS0Tの電位は内部電圧VDLに向かっ
て急速に上昇し、反転入出力ノードS0Bの電位は接地
電位VSSに向かって急速に低下する。
In the sense amplifier SA, the drive MOSFET N1 is turned on in response to the high level of the sense amplifier drive signal PA, and a low-potential-side operation power supply, that is, the ground potential VSS is supplied to the common source line CSN. Drive MO in response to low level of PAB
SFETP1 is turned on, and the common source line CSP
Is supplied with a high-potential-side operation power supply, that is, an internal voltage VDL. As a result, in the sense amplifier SA, the MOSFETs P2 and P3 and N
2 and N3, the MOSFETs ND and NE, and NF and N, which constitute each auxiliary unit sense amplifier AA, also in the memory array ARYL.
The amplification operation by G is started. As a result, for example, the potential of the non-inverting input / output node S0T rapidly increases toward the internal voltage VDL, and the potential of the inverting input / output node S0B rapidly decreases toward the ground potential VSS.

【0044】先に述べたように、動作電源が低電圧化さ
れたダイナミック型RAMでは、低電圧化が進むにした
がって単位センスアンプUAの特にプルダウン側のNチ
ャンネルMOSFETN2及びN3のドレイン・ソース
間電圧が小さくなり、その増幅動作が遅くなる。この実
施例のように、メモリアレイARYL及びARYRの相
補ビット線BL0*〜BLn*ならびにBR0*〜BR
n*に対応して、NチャンネルMOSFETND及びN
EならびにNF及びNGからなる4個の補助単位センス
アンプAAがそれぞれ設けられることで、センスアンプ
SAの各単位センスアンプUAの増幅動作は高速化さ
れ、これによってダイナミック型RAMの動作が高速化
されるものとなる。この結果、ダイナミック型RAMの
高速化を図りつつ、その動作電源を充分に低電圧化して
チップ温度の上昇を抑え、ダイナミック型RAMのリフ
レッシュ特性を大幅に改善することができる。
As described above, in the dynamic RAM in which the operating power supply is lowered, the voltage between the drain and the source of the N-channel MOSFETs N2 and N3 of the unit sense amplifier UA, particularly on the pull-down side, is reduced as the voltage is lowered. And the amplification operation becomes slow. As in this embodiment, the complementary bit lines BL0 * to BLn * and BR0 * to BR of the memory arrays ARYL and ARYR are used.
n * and N-channel MOSFETs ND and N
E and four auxiliary unit sense amplifiers AA including NF and NG are provided, respectively, so that the amplification operation of each unit sense amplifier UA of the sense amplifier SA is accelerated, whereby the operation of the dynamic RAM is accelerated. Will be. As a result, while speeding up the dynamic RAM, it is possible to sufficiently lower the operating power supply to suppress a rise in the chip temperature, thereby greatly improving the refresh characteristics of the dynamic RAM.

【0045】なお、補助単位センスアンプAAを構成す
るMOSFETND及びNEならびにNF及びNGは、
前述のように、ダイナミック型メモリセルのアドレス選
択MOSFETとして形成されるものを一部修正してな
り、そのサイズ及びレイアウトピッチは通常のアドレス
選択MOSFETと同一とされる。このため、これらの
MOSFETが設けられることによるメモリアレイAR
YL及びARYRのレイアウト所要面積の増加は問題と
ならない程度に小さく、ダイナミック型RAMのチップ
サイズに与える影響も小さい。
The MOSFETs ND and NE and NF and NG which constitute the auxiliary unit sense amplifier AA are:
As described above, a part formed as an address selection MOSFET of a dynamic memory cell is partially modified, and its size and layout pitch are made the same as a normal address selection MOSFET. Therefore, the memory array AR provided by these MOSFETs
The increase in the required area of the YL and ARYR layouts is small enough to cause no problem, and the effect on the chip size of the dynamic RAM is small.

【0046】図5には、この発明が適用されたダイナミ
ック型RAMのメモリマットMAT0〜MAT7を構成
するメモリアレイARYL及びセンスアンプSAの第2
の実施例のブロック図が示され、図6には、その一実施
例の信号波形図が示されている。なお、この実施例は、
前記図1ないし図4の実施例を基本的に踏襲するもので
あるため、これと異なる部分についてのみ説明を追加す
る。
FIG. 5 shows a memory array ARYL and a second sense amplifier SA constituting memory mats MAT0 to MAT7 of a dynamic RAM to which the present invention is applied.
FIG. 6 is a block diagram of the embodiment, and FIG. 6 is a signal waveform diagram of the embodiment. In this example,
Since the embodiment basically follows the embodiment shown in FIGS. 1 to 4, only different parts will be described.

【0047】図5において、この実施例のダイナミック
型RAMのメモリマットMAT0〜MAT7を構成する
メモリアレイARYLは、前記図1ないし図4の実施例
と同様に、相補ビット線BL0*〜BLn*に対応して
4個ずつ設けられる合計4×(n+1)個の補助単位セ
ンスアンプAAを含む。メモリアレイARYLの各行に
配置されたn+1個の補助単位センスアンプAAには、
そのゲートにセンスアンプ駆動信号PAAを受けるNチ
ャンネル型の駆動MOSFETNHならびに対応するコ
モンソース線CSNA(第3のコモンソース線)を介し
て、低電位側動作電源となる接地電位VSSが選択的に
供給される。
In FIG. 5, the memory array ARYL constituting the memory mats MAT0 to MAT7 of the dynamic RAM of this embodiment is connected to the complementary bit lines BL0 * to BLn *, similarly to the embodiment of FIGS. Correspondingly, a total of 4 × (n + 1) auxiliary unit sense amplifiers AA provided four by four are included. The (n + 1) auxiliary unit sense amplifiers AA arranged in each row of the memory array ARYL include:
A ground potential VSS as a low-potential-side operation power supply is selectively supplied to an N-channel type drive MOSFET NH receiving the sense amplifier drive signal PAA and a corresponding common source line CSNA (third common source line) at its gate. Is done.

【0048】この実施例において、センスアンプ駆動信
号PAAは、図6に例示されるように、メモリアレイA
RYLの選択ワード線WL0に結合されたn+1個のメ
モリセルの保持データに従った微小読み出し信号が対応
する相補ビット線BL0*〜BLn*に出力された時点
で、センスアンプSAに対するセンスアンプ駆動信号P
Aに先立って電源電圧VCCのようなハイレベルとされ
る。このため、補助単位センスアンプAAを構成するM
OSFETND及びNEならびにNF及びNGは、セン
スアンプSAの各単位センスアンプUAを構成するMO
SFETN2及びN3に先立って増幅動作を開始し、対
応する相補ビット線BL0*〜BLn*の非反転及び反
転信号線における電位をやや引き下げながら、両信号線
間の電位つまり微小読み出し信号の信号量を拡大する。
この結果、センスアンプSAの各単位センスアンプUA
による増幅動作がさらに高速化されるとともに、前記図
1ないし図4の実施例と同様な作用効果を得ることがで
きる。
In this embodiment, the sense amplifier drive signal PAA is supplied to the memory array A as shown in FIG.
At the time when the minute read signal according to the data held in the (n + 1) memory cells coupled to the selected word line WL0 of RYL is output to the corresponding complementary bit lines BL0 * to BLn *, the sense amplifier drive signal for the sense amplifier SA P
Prior to A, it is set to a high level like the power supply voltage VCC. For this reason, M constituting the auxiliary unit sense amplifier AA
OSFETs ND and NE and NF and NG are MOs constituting each unit sense amplifier UA of the sense amplifier SA.
The amplifying operation is started prior to the SFETs N2 and N3, and the potential between the non-inverting and inverting signal lines of the corresponding complementary bit lines BL0 * to BLn * is slightly lowered while the potential between both signal lines, that is, the signal amount of the minute read signal is reduced. Expanding.
As a result, each unit sense amplifier UA of the sense amplifier SA
The speed of the amplifying operation is further increased, and the same operation and effect as the embodiment of FIGS. 1 to 4 can be obtained.

【0049】図7には、この発明が適用されたダイナミ
ック型RAMのメモリマットMAT0〜MAT7を構成
するメモリアレイARYL及びセンスアンプSAの第3
の実施例の部分的な回路図が示され、図8には、図7の
メモリアレイARYLを構成する補助単位センスアンプ
AAの一実施例の断面構造図が示されている。なお、こ
の実施例は前記図1ないし図4の実施例を基本的に踏襲
するものであるため、これと異なる部分についてのみ説
明を追加する。
FIG. 7 shows a memory array ARYL and a third sense amplifier SA constituting memory mats MAT0 to MAT7 of a dynamic RAM to which the present invention is applied.
FIG. 8 is a partial circuit diagram of the embodiment, and FIG. 8 is a sectional structural view of an embodiment of the auxiliary unit sense amplifier AA constituting the memory array ARYL of FIG. This embodiment basically follows the embodiment shown in FIGS. 1 to 4 and, therefore, a description will be added only for portions different from this.

【0050】図7において、この実施例のダイナミック
型RAMのメモリマットMAT0〜MAT7を構成する
メモリアレイARYLは、前記図1ないし図4の実施例
と同様に、相補ビット線BL0*〜BLn*に対応して
4個ずつ設けられる合計4×(n+1)個の補助単位セ
ンスアンプAAを含み、これらの補助単位センスアンプ
AAのそれぞれは、そのチャネルつまりバックゲート部
に接地電位VSSを受けかつ互いに交差結合される一対
のNチャンネルMOSFETNI及びNJあるいはNK
及びNLからなる。メモリアレイARYLの各列に配置
された4個の補助単位センスアンプAAを構成するMO
SFETNI及びNJならびにNK及びNLの共通結合
されたソースには、駆動MOSFETN1から対応する
コモンソース線CSNを介して接地電位VSSが選択的
に供給される。
In FIG. 7, the memory array ARYL constituting the memory mats MAT0 to MAT7 of the dynamic RAM of this embodiment is connected to the complementary bit lines BL0 * to BLn *, as in the embodiments of FIGS. Correspondingly, a total of 4 × (n + 1) auxiliary unit sense amplifiers AA are provided, and each of these auxiliary unit sense amplifiers AA receives ground potential VSS on its channel, that is, the back gate portion, and crosses each other. A pair of N-channel MOSFETs NI and NJ or NK to be coupled
And NL. MOs constituting four auxiliary unit sense amplifiers AA arranged in each column of the memory array ARYL
The ground potential VSS is selectively supplied from the drive MOSFET N1 to the commonly coupled sources of the SFETs NI and NJ and NK and NL via the corresponding common source line CSN.

【0051】この実施例において、ダイナミック型RA
Mは、いわゆるSOI(Silicon On Ins
ulator)構造とされ、メモリアレイARYLの各
補助単位センスアンプAAを構成するMOSFETNI
及びNJならびにNK及びNLは、図8のMOSFET
NI及びNJに代表して示されるように、シリコンチッ
プ上に酸化シリコン膜SiO2 等の絶縁膜を形成してな
るSOI基板をその形成基体とする。SOI基板面上に
は、例えばMOSFETNI及びNJのソース及びドレ
インとなる三つのN型拡散層N+ と、そのゲートとなる
二つのゲート層FGとが形成され、さらに、これらのM
OSFETのチャネルとなるP型半導体領域Pに結合さ
れた二つのP型拡散層P+ が形成される。
In this embodiment, the dynamic RA
M is a so-called SOI (Silicon On Ins)
MOSFET NI which constitutes each auxiliary unit sense amplifier AA of the memory array ARYL.
, NJ and NK and NL are the MOSFETs of FIG.
As represented by NI and NJ, an SOI substrate formed by forming an insulating film such as a silicon oxide film SiO 2 on a silicon chip is used as a base for forming the SOI substrate. On the SOI substrate surface, for example, three N-type diffusion layers N + serving as sources and drains of MOSFETs NI and NJ, and two gate layers FG serving as gates thereof are formed.
Two P-type diffusion layers P + coupled to the P-type semiconductor region P serving as a channel of the OSFET are formed.

【0052】MOSFETNIのドレインとなるN型拡
散層N+ は、所定のコンタクトを介して非反転ビット線
BLTに結合され、そのゲートとなるゲート層FGは、
所定のコンタクトを介して反転ビット線BLBに結合さ
れる。同様に、MOSFETJのドレインとなるN型拡
散層N+ は、所定のコンタクトを介して反転ビット線B
LBに結合され、そのゲートとなるゲート層FGは、所
定のコンタクトを介して非反転ビット線BLTに結合さ
れる。MOSFETNI及びNJの共通ソースとなるも
う一つのN型拡散層N+ は、所定のコンタクトを介して
コモンソース線CSNに結合される。各MOSFETの
チャネルに結合された二つのP型拡散層P+ には、所定
のコンタクトを介して接地電位VSSが供給される。
An N-type diffusion layer N + serving as a drain of MOSFET NI is coupled to a non-inverting bit line BLT via a predetermined contact, and a gate layer FG serving as a gate thereof is
It is coupled to inversion bit line BLB via a predetermined contact. Similarly, the N-type diffusion layer N + serving as the drain of the MOSFET J is connected to the inverted bit line B via a predetermined contact.
Gate layer FG, which is coupled to LB and serves as its gate, is coupled to non-inverting bit line BLT via a predetermined contact. Another N-type diffusion layer N + serving as a common source of MOSFETs NI and NJ is coupled to a common source line CSN via a predetermined contact. The ground potential VSS is supplied to the two P-type diffusion layers P + coupled to the channel of each MOSFET via a predetermined contact.

【0053】周知のように、SOI構造をとるダイナミ
ック型RAMでは、MOSFETの寄生容量を充分に小
さくすることができるとともに、そのしきい値電圧を個
別に制御し、設定することができる。この結果、この実
施例では、補助単位センスアンプAAを構成するMOS
FETNI及びNJならびにNK及びNLのしきい値電
圧を比較的容易に小さくし、低しきい値電圧のMOSF
ETを実現できるとともに、これらの補助単位センスア
ンプAAによる増幅動作をさらに高速化し、ダイナミッ
ク型RAMのさらなる高速化を図ることができるもので
ある。なお、この実施例のダイナミック型RAMは、ネ
ガティブワード線方式をとり、メモリアレイARYL及
びARYRの各メモリセルのアドレス選択MOSFET
を含むすべてのMOSFETは、低しきい値電圧MOS
FETとされるが、このことについては、その効果を含
めて次の第4の実施例で詳細に説明する。
As is well known, in a dynamic RAM having an SOI structure, the parasitic capacitance of a MOSFET can be sufficiently reduced, and its threshold voltage can be individually controlled and set. As a result, in this embodiment, the MOS constituting the auxiliary unit sense amplifier AA
The threshold voltages of the FETs NI and NJ and NK and NL can be reduced relatively easily, and the low threshold voltage MOSF
In addition to realizing ET, the speed of the amplification operation by these auxiliary unit sense amplifiers AA can be further increased, and the dynamic RAM can be further increased in speed. The dynamic RAM according to the present embodiment employs a negative word line system, and has an address selection MOSFET for each memory cell of the memory arrays ARYL and ARYR.
All MOSFETs are low threshold voltage MOS
This will be described in detail in the following fourth embodiment including its effect.

【0054】図9には、この発明が適用されたダイナミ
ック型RAMのメモリマットMAT0〜MAT7を構成
するメモリアレイARYL及びセンスアンプSAの第4
の実施例の部分的な回路図が示され、図10には、その
一実施例の信号波形図が示されている。また、図11に
は、図9のメモリアレイの一実施例の部分的な配置図が
示され、図12には、そのA−B断面構造図及びC−D
断面構造図が示されている。なお、この実施例は、前記
図1ないし図8の実施例を基本的に踏襲するものである
ため、これと異なる部分についてのみ説明を追加する。
FIG. 9 shows the fourth embodiment of the memory array ARYL and the sense amplifier SA constituting the memory mats MAT0 to MAT7 of the dynamic RAM to which the present invention is applied.
FIG. 10 is a partial circuit diagram of the embodiment, and FIG. 10 is a signal waveform diagram of the embodiment. FIG. 11 is a partial layout diagram of an embodiment of the memory array of FIG. 9, and FIG. 12 is a sectional view taken along the line AB and a line CD of FIG.
A cross-sectional structural diagram is shown. Note that this embodiment basically follows the embodiment of FIGS. 1 to 8, and therefore, a description will be added only for parts different from this.

【0055】図9において、この実施例のダイナミック
型RAMのメモリマットMAT0〜MAT7を構成する
メモリアレイARYLは、前記図1ないし図4の実施例
と同様に、相補ビット線BL0*〜BLn*に対応して
4個ずつ設けられる合計4×(n+1)個の補助単位セ
ンスアンプAAを含み、これらの補助単位センスアンプ
AAのそれぞれは、互いに交差結合される一対のNチャ
ンネルMOSFETNM及びNNならびにNO及びNP
からなる。メモリアレイARYLの各行に配置されたn
+1個の補助単位センスアンプAAを構成するMOSF
ETNM及びNNならびにNO及びNPの共通結合され
たソースには、そのゲートにセンスアンプ駆動信号PA
Aを受ける駆動MOSFETNQから対応するコモンソ
ース線CSNを介して接地電位VSSが選択的に供給さ
れる。
In FIG. 9, the memory array ARYL constituting the memory mats MAT0 to MAT7 of the dynamic RAM of this embodiment is connected to the complementary bit lines BL0 * to BLn * similarly to the embodiment of FIGS. Correspondingly, a total of 4 × (n + 1) auxiliary unit sense amplifiers AA are provided, and each of these auxiliary unit sense amplifiers AA includes a pair of N-channel MOSFETs NM and NN cross-coupled to each other and NO and NP
Consists of N arranged in each row of the memory array ARYL
MOSF forming +1 auxiliary unit sense amplifier AA
ETNM and NN and the commonly coupled sources of NO and NP have sense amplifier drive signals PA at their gates.
A ground potential VSS is selectively supplied from a driving MOSFET NQ receiving A via a corresponding common source line CSN.

【0056】この実施例おいて、メモリアレイARYL
の補助単位センスアンプAAを構成するMOSFETN
MないしNPは、前記第1ないし第3の実施例の場合も
同様であるが、図11及び図12に示されるように、従
来ワード線に結合されていたメモリセルのアドレス選択
MOSFETのゲートを非反転ビット線BL及び反転ビ
ット線BLBに交差結合されることにより容易に、しか
もメモリセルのレイアウトピッチを乱すことなく実現す
ることができる。また、この実施例の場合、メモリアレ
イARYLの補助単位センスアンプAAを構成するMO
SFETNMないしNP,アドレス選択MOSFETQ
a,センスアンプSAを構成するMOSFEN1〜NC
ならびにP1〜P3は、共通のプロセスによってすべて
低しきい値電圧MOSFETとされる。周知のように、
各メモリセルのアドレス選択MOSFETが低しきい値
電圧MOSFETからなる場合、ワード線WL0〜WL
mの非選択レベルが接地電位VSSとされる前記図3の
実施例ではアドレス選択MOSFETを介する電荷のリ
ーク量が多くなり、メモリセルのリフレッシュ特性が大
幅に低下する。これに対処するため、この実施例のダイ
ナミック型RAMではネガティブワード線方式をとら
れ、ワード線WL0〜WLm等の非選択レベルが、図1
0に示されるように、接地電位VSSより低い例えば−
1.0Vのような負電位の内部電圧VWNとされる。
In this embodiment, the memory array ARYL
MOSFETN constituting auxiliary unit sense amplifier AA
M to NP are the same as those in the first to third embodiments. However, as shown in FIGS. 11 and 12, the gates of the address selection MOSFETs of the memory cells conventionally connected to the word lines are connected. By being cross-coupled to the non-inverting bit line BL and the inverting bit line BLB, it can be realized easily and without disturbing the layout pitch of the memory cells. In the case of this embodiment, the MOs constituting the auxiliary unit sense amplifiers AA of the memory array ARYL are used.
SFETNM to NP, address selection MOSFETQ
a, MOSFEN1 to NC constituting the sense amplifier SA
P1 to P3 are all formed as low threshold voltage MOSFETs by a common process. As we all know,
When the address selection MOSFET of each memory cell comprises a low threshold voltage MOSFET, word lines WL0 to WL
In the embodiment shown in FIG. 3 in which the non-selection level of m is set to the ground potential VSS, the amount of charge leakage through the address selection MOSFET increases, and the refresh characteristic of the memory cell is greatly reduced. In order to cope with this, the dynamic RAM of this embodiment employs a negative word line system, and the non-selection level of the word lines WL0 to WLm is set to the level shown in FIG.
0, lower than the ground potential VSS, for example,-
The internal voltage VWN is a negative potential such as 1.0 V.

【0057】これにより、ワード線WL0〜WLmが非
選択レベルとされかつ非選択ワード線に結合されるメモ
リセルが論理“0”のデータを保持する場合でも、各メ
モリセルのアドレス選択MOSFETを逆バイアス状態
とし、そのリーク量を大幅に改善することができる。こ
の結果、共通のプロセスをもって容易に低しきい値電圧
MOSFETを実現できるとともに、メモリセルの情報
保持特性を改善し、ダイナミック型RAMのリフレッシ
ュ特性を改善することができる。
Thus, even when the word lines WL0 to WLm are at the non-selection level and the memory cells coupled to the non-selected word lines hold data of logic "0", the address selection MOSFET of each memory cell is inverted. By setting a bias state, the amount of leakage can be greatly improved. As a result, a low threshold voltage MOSFET can be easily realized by a common process, and the information retention characteristics of the memory cell can be improved, and the refresh characteristics of the dynamic RAM can be improved.

【0058】以上の実施例から得られる作用効果は、下
記の通りである。すなわち、 (1)動作電源の低電圧化を図った大容量のダイナミッ
ク型RAM等において、各相補ビット線に対応してセン
スアンプ内に設けられる通常の単位センスアンプとは別
に、メモリアレイ内の所定の位置に、ダイナミック型メ
モリセルを構成するアドレス選択MOSFETと同一の
サイズ及びピッチで形成される低しきい値電圧のNチャ
ンネルMOSFETを交差結合した補助単位センスアン
プを各相補ビット線に対応して1個又は複数個設けるこ
とで、メモリアレイのレイアウト所要面積の増大を抑え
つつ、センスアンプの各単位センスアンプによる読み出
し信号の増幅動作を高速化することができるという効果
が得られる。 (2)上記(1)項により、センスアンプを含むダイナ
ミック型RAM等の高速化を図ることができるという効
果が得られる。
The functions and effects obtained from the above embodiments are as follows. (1) In a large-capacity dynamic RAM or the like in which the operating power supply voltage is reduced, a memory unit in a memory array is provided separately from a normal unit sense amplifier provided in a sense amplifier corresponding to each complementary bit line. At a predetermined position, an auxiliary unit sense amplifier cross-coupled with a low threshold voltage N-channel MOSFET formed with the same size and pitch as the address selection MOSFET constituting the dynamic memory cell corresponds to each complementary bit line. By providing one or a plurality of memory amplifiers, it is possible to obtain an effect that the operation of amplifying the read signal by each unit sense amplifier of the sense amplifier can be sped up, while suppressing an increase in the required area of the layout of the memory array. (2) According to the above item (1), an effect is obtained that the speed of a dynamic RAM or the like including a sense amplifier can be increased.

【0059】(3)上記(1)項及び(2)項におい
て、補助単位センスアンプを、センスアンプの単位セン
スアンプより先に動作状態とすることで、センスアンプ
の単位センスアンプに先立って補助単位センスアンプの
増幅動作を開始し、ダイナミック型RAMのさらなる高
速化を図ることができるという効果が得られる。 (4)上記(1)項ないし(3)項において、補助単位
センスアンプに必要な低しきい値電圧のMOSFETを
実現するため、所定の絶縁膜上に半導体層を形成するい
わゆるSOI構造をとり、あるいはワード線の非選択レ
ベルを負電位とするネガティブワード線方式をとってメ
モリアレイ及びその直接周辺部のMOSFETをすべて
低しきい値電圧化することで、補助単位センスアンプに
必要な低しきい値電圧のMOSFETを容易に実現でき
るという効果が得られる。 (5)上記(1)項ないし(4)項により、ダイナミッ
ク型RAM等の動作電源の低電圧化を推進し、低消費電
力化を推進してチップ温度の上昇を抑え、そのポーズリ
フレッシュ特性を改善できるという効果が得られる。
(3) In the above items (1) and (2), the auxiliary unit sense amplifier is activated before the unit sense amplifier of the sense amplifier, whereby the auxiliary unit sense amplifier is activated before the unit sense amplifier of the sense amplifier. The effect that the amplification operation of the unit sense amplifier is started and the speed of the dynamic RAM can be further increased can be obtained. (4) In the above items (1) to (3), a so-called SOI structure in which a semiconductor layer is formed on a predetermined insulating film is used to realize a MOSFET having a low threshold voltage required for the auxiliary unit sense amplifier. Alternatively, a negative word line method in which the non-selection level of the word line is set to a negative potential is used to lower the threshold voltage of the memory array and all the MOSFETs directly around the memory array, thereby lowering the necessary level for the auxiliary unit sense amplifier. The effect that the MOSFET having the threshold voltage can be easily realized is obtained. (5) According to the above items (1) to (4), the operating power supply of the dynamic RAM or the like is promoted to lower the voltage, the power consumption is promoted, the rise in the chip temperature is suppressed, and the pause refresh characteristic is improved. The effect of improvement can be obtained.

【0060】以上、本発明者によってなされた発明を実
施例に基づき具体的に説明したが、この発明は、上記実
施例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言うまでもない。例え
ば、図1において、ダイナミック型RAMは、任意数の
メモリマットを備えることができるし、各メモリマット
を構成するメモリアレイARYL及びARYRは、その
直接周辺部を含めて複数のサブアレイに分割することが
できる。ダイナミック型RAMは、×1ビット又は×1
6ビット等、任意のビット線構成を採りうるし、シェア
ドセンス方式を採ることを必須条件ともしない。Yアド
レスデコーダYDは、すべてのメモリマットあるいは所
定数のメモリマットに共通に設けてもよい。ダイナミッ
ク型RAMは、任意のブロック構成を採りうるし、起動
制御信号の名称及び組み合わせ,各制御信号等の名称及
び有効レベルならびに電源電圧及び各内部電圧の極性及
び絶対値等は、種々の実施形態を採りうる。
Although the invention made by the inventor has been specifically described based on the embodiments, the invention is not limited to the above-described embodiments, and can be variously modified without departing from the gist of the invention. Needless to say, there is. For example, in FIG. 1, the dynamic RAM can have an arbitrary number of memory mats, and the memory arrays ARYL and ARYR constituting each memory mat are divided into a plurality of sub-arrays including their immediate peripheral portions. Can be. A dynamic RAM is a × 1 bit or × 1 bit.
An arbitrary bit line configuration such as 6 bits can be adopted, and adopting a shared sense system is not an essential condition. The Y address decoder YD may be provided commonly to all memory mats or a predetermined number of memory mats. The dynamic RAM can take an arbitrary block configuration. The names and combinations of the start control signals, the names and effective levels of the control signals and the like, and the polarities and absolute values of the power supply voltage and the respective internal voltages are different from those of the various embodiments. Can be taken.

【0061】図2〜図3,図5,図7ならびに図9にお
いて、メモリアレイARYL及びARYRは、任意数の
補助単位センスアンプAAを含むことができる。また、
これらの実施例では、補助単位センスアンプAAがメモ
リアレイARYL又はARYRに含まれるものとしてい
るが、独立のブロックとして設けたり、センスアンプS
Aの一部として設けることも構わない。メモリアレイA
RYL及びARYRならびにセンスアンプSAは、任意
数の冗長素子を含むことができる。また、メモリアレイ
ARYL及びARYRは、メインワード線及びサブワー
ド線を階層的に用いたいわゆるワード線分割方式をとる
ことができる。駆動MOSFETP1,N1,NHなら
びにNQは、それぞれ並列形態とされる複数の駆動MO
SFETによって構成することができるし、複数の駆動
MOSFETを時系列的にシフトしながらオン状態とす
るものであってもよい。さらに、メモリアレイARYL
及びARYRならびにセンスアンプSAの具体的構成及
びMOSFETの導電型等は、種々の実施形態を採るこ
とができる。
2 to 3, FIG. 5, FIG. 7, and FIG. 9, the memory arrays ARYL and ARYR can include an arbitrary number of auxiliary unit sense amplifiers AA. Also,
In these embodiments, the auxiliary unit sense amplifier AA is included in the memory array ARYL or ARYR.
It may be provided as a part of A. Memory array A
RYL and ARYR and the sense amplifier SA can include any number of redundant elements. Further, the memory arrays ARYL and ARYR can adopt a so-called word line division system in which main word lines and sub word lines are hierarchically used. Driving MOSFETs P1, N1, NH and NQ are each provided with a plurality of driving
It may be constituted by an SFET, or a plurality of drive MOSFETs may be turned on while shifting in time series. Further, the memory array ARYL
ARYR, the specific configuration of the sense amplifier SA, the conductivity type of the MOSFET, and the like can employ various embodiments.

【0062】図4,図6ならびに図10において、各信
号の絶対的な電位及び時間関係は、本発明の主旨に影響
を与えない。図8において、補助単位センスアンプAA
の具体的な形状及びレイアウト等は、種々の実施形態を
とりうる。
In FIGS. 4, 6 and 10, the absolute potential and time relationship of each signal does not affect the gist of the present invention. In FIG. 8, the auxiliary unit sense amplifier AA
Can take various embodiments.

【0063】以上の説明では、主として本発明者によっ
てなされた発明をその背景となった利用分野であるダイ
ナミック型RAMに適用した場合について説明したが、
それに限定されるものではなく、例えば、ダイナミック
型RAMを基本構成とする各種メモリ集積回路装置やこ
のようなメモリ集積回路装置を含む論理集積回路装置等
にも適用できる。この発明は、少なくともセンスアンプ
を備える半導体記憶装置ならびにこれを含む装置又はシ
ステムに広く適用できる。
In the above description, the case where the invention made by the present inventor is mainly applied to the dynamic RAM, which is the field of application as the background, has been described.
The present invention is not limited to this, and can be applied to, for example, various memory integrated circuit devices having a dynamic RAM as a basic configuration, and logic integrated circuit devices including such a memory integrated circuit device. INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be widely applied to a semiconductor memory device having at least a sense amplifier and a device or system including the same.

【0064】[0064]

【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、下
記の通りである。すなわち、その動作電源が低電圧化さ
れた大容量のダイナミック型RAM等において、各相補
ビット線に対応してセンスアンプ内に設けられる通常の
単位センスアンプとは別に、メモリアレイ内の所定位置
に、ダイナミック型メモリセルを構成するアドレス選択
MOSFETと同一のサイズ及びピッチで形成される低
しきい値電圧のNチャンネルMOSFETを交差結合し
た補助単位センスアンプを、各相補ビット線に対応して
1個又は複数個設け、これらの補助単位センスアンプ
を、例えばセンスアンプの通常の単位センスアンプより
先に動作状態とする。また、これらのMOSFETを低
しきい値電圧化するため、所定の絶縁膜上に半導体層を
形成するいわゆるSOI構造をとり、あるいはワード線
の非選択レベルを負電位とするネガティブワード線方式
をとってメモリアレイ及びその直接周辺部のMOSFE
Tをすべて低しきい値電圧化する。これにより、メモリ
アレイのレイアウト所要面積の増大を抑えつつ、センス
アンプの各単位センスアンプによる読み出し信号の増幅
動作を高速化し、ダイナミック型RAM等の高速化を図
ることができるとともに、その動作電源の低電圧化を推
進し、低消費電力化を推進してチップ温度の上昇を抑
え、ダイナミック型RAM等のポーズリフレッシュ特性
を改善することができる。
The effects obtained by typical ones of the inventions disclosed in the present application will be briefly described as follows. That is, in a large-capacity dynamic RAM or the like whose operating power supply is reduced in voltage, a predetermined position in a memory array is provided separately from a normal unit sense amplifier provided in a sense amplifier corresponding to each complementary bit line. One auxiliary unit sense amplifier corresponding to each complementary bit line, in which a low threshold voltage N-channel MOSFET formed at the same size and pitch as the address selection MOSFET constituting the dynamic memory cell is cross-coupled. Alternatively, a plurality of auxiliary unit sense amplifiers may be provided in an operating state prior to, for example, a normal unit sense amplifier of the sense amplifier. In order to lower the threshold voltage of these MOSFETs, a so-called SOI structure in which a semiconductor layer is formed on a predetermined insulating film, or a negative word line method in which a non-selection level of a word line is set to a negative potential is adopted. MOSFE in the memory array and its immediate peripheral part
The threshold voltage of all T is reduced. As a result, it is possible to speed up the operation of amplifying the read signal by each unit sense amplifier of the sense amplifier and increase the speed of the dynamic RAM and the like, while suppressing an increase in the required area of the layout of the memory array. It is possible to promote lowering of voltage, lower power consumption, suppress increase in chip temperature, and improve pause refresh characteristics of a dynamic RAM or the like.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】この発明が適用されたダイナミック型RAMの
一実施例を示すブロック図である。
FIG. 1 is a block diagram showing one embodiment of a dynamic RAM to which the present invention is applied.

【図2】図1のダイナミック型RAMに含まれるメモリ
アレイ及びセンスアンプの第1の実施例を示す部分的な
ブロック図である。
FIG. 2 is a partial block diagram showing a first embodiment of a memory array and a sense amplifier included in the dynamic RAM of FIG. 1;

【図3】図2のメモリアレイ及びセンスアンプの部分的
な回路図である。
FIG. 3 is a partial circuit diagram of the memory array and the sense amplifier of FIG. 2;

【図4】図2のメモリアレイ及びセンスアンプの一実施
例を示す信号波形図である。
FIG. 4 is a signal waveform diagram showing one embodiment of the memory array and the sense amplifier of FIG. 2;

【図5】この発明が適用されたダイナミック型RAMに
含まれるメモリアレイ及びセンスアンプの第2の実施例
を示す部分的なブロック図である。
FIG. 5 is a partial block diagram showing a second embodiment of a memory array and a sense amplifier included in a dynamic RAM to which the present invention is applied;

【図6】図5のメモリアレイ及びセンスアンプの一実施
例を示す信号波形図である。
FIG. 6 is a signal waveform diagram showing one embodiment of the memory array and the sense amplifier of FIG. 5;

【図7】この発明が適用されたダイナミック型RAMに
含まれるメモリアレイ及びセンスアンプの第3の実施例
を示す部分的な回路図である。
FIG. 7 is a partial circuit diagram showing a third embodiment of a memory array and a sense amplifier included in a dynamic RAM to which the present invention is applied;

【図8】図7のメモリアレイに含まれる補助単位センス
アンプの一実施例を示す断面構造図である。
FIG. 8 is a sectional structural view showing one embodiment of an auxiliary unit sense amplifier included in the memory array of FIG. 7;

【図9】この発明が適用されたダイナミック型RAMに
含まれるメモリアレイ及びセンスアンプの第4の実施例
を示す部分的な回路図である。
FIG. 9 is a partial circuit diagram showing a fourth embodiment of a memory array and a sense amplifier included in a dynamic RAM to which the present invention is applied.

【図10】図9のメモリアレイ及びセンスアンプの一実
施例を示す信号波形図である。
FIG. 10 is a signal waveform diagram showing one embodiment of the memory array and the sense amplifier of FIG. 9;

【図11】図9のメモリアレイの一実施例を示す部分的
な配置図である。
FIG. 11 is a partial layout view showing one embodiment of the memory array of FIG. 9;

【図12】図9のメモリアレイのメモリセル及び補助単
位センスアンプの一実施例を示すA−B断面構造図及び
C−D断面構造図である。
12A and 12B are a sectional view taken along the line AB and a sectional view taken along the line CD, respectively, showing an embodiment of the memory cells and the auxiliary unit sense amplifiers of the memory array of FIG. 9;

【図13】この発明に先立って本願発明者等が検討した
ダイナミック型RAMに含まれるメモリアレイ及びセン
スアンプの一例を示す部分的なブロック図である。
FIG. 13 is a partial block diagram showing an example of a memory array and a sense amplifier included in a dynamic RAM studied by the present inventors prior to the present invention.

【図14】図13のメモリアレイ及びセンスアンプの部
分的な回路図である。
FIG. 14 is a partial circuit diagram of the memory array and the sense amplifier of FIG. 13;

【符号の説明】[Explanation of symbols]

MAT0〜MAT7……メモリマット、ARYL,AR
YR………メモリアレイ、XDL,XDR……Xアドレ
スデコーダ、XB……Xアドレスバッファ、SA……セ
ンスアンプ、YD……Yアドレスデコーダ、YB……Y
アドレスバッファ、WA……ライトアンプ、MA……メ
インアンプ、IB……データ入力バッファ、OB……デ
ータ出力バッファ、TG……タイミング発生回路。D0
〜D7……入出力データ又はその入出力端子、RASB
……ロウアドレスストローブ信号又はその入力端子、C
ASB……カラムアドレスストローブ信号又はその入力
端子、WEB……ライトイネーブル信号又はその入力端
子、A0〜Ai……アドレス信号又はその入力端子。W
L0〜WLm(WL8j−1),WR0〜WRm……ワ
ード線、BL0*〜BLn*,BR0*〜BRn*……
相補ビット線、AA……補助単位センスアンプ、UA…
…単位センスアンプ、SHL,SHR……シェアド制御
信号、PC……プリチャージ制御信号、PA,PAB,
PAA……センスアンプ駆動信号、CSP,CSN,C
SNA……コモンソース線。Qa……アドレス選択MO
SFET、Cs……情報蓄積キャパシタ、HV……中間
電圧、S0*〜Sn*……センスアンプ相補入出力ノー
ド、YS0〜YSn……ビット線選択信号、CD*……
相補共通データ線。P1〜P3……PチャンネルMOS
FET、N1〜NQ……NチャンネルMOSFET。V
CC……電源電圧、VSS……接地電位、VPP,VD
L……内部電圧。SiO2 ……酸化シリコン、P……P
型半導体領域、P+ ……P型拡散層、N+ ……N型拡散
層、FG……ゲート層。
MAT0 to MAT7: Memory mat, ARYL, AR
YR memory array, XDL, XDR X address decoder, XB X address buffer, SA sense amplifier, YD Y address decoder, YB Y
Address buffer, WA: Write amplifier, MA: Main amplifier, IB: Data input buffer, OB: Data output buffer, TG: Timing generation circuit. D0
~ D7 ... I / O data or its I / O terminal, RASB
... Row address strobe signal or its input terminal, C
ASB: a column address strobe signal or its input terminal; WEB: a write enable signal or its input terminal; A0 to Ai: an address signal or its input terminal. W
L0 to WLm (WL8j-1), WR0 to WRm ... word lines, BL0 * to BLn *, BR0 * to BRn * ...
Complementary bit line, AA ... Auxiliary unit sense amplifier, UA ...
... Unit sense amplifier, SHL, SHR ... Shared control signal, PC ... Precharge control signal, PA, PAB,
PAA: sense amplifier drive signal, CSP, CSN, C
SNA: Common source line. Qa: Address selection MO
SFET, Cs: Information storage capacitor, HV: Intermediate voltage, S0 * to Sn *: Sense amplifier complementary input / output node, YS0 to YSn: Bit line selection signal, CD *:
Complementary common data line. P1 to P3 ... P-channel MOS
FET, N1-NQ ... N-channel MOSFET. V
CC: power supply voltage, VSS: ground potential, VPP, VD
L: Internal voltage. SiO 2 ... silicon oxide, P ... P
Type semiconductor region, P + ...... P-type diffusion layer, N + ...... N-type diffusion layer, FG ...... gate layer.

Claims (9)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 ワード線及び相補ビット線と、第1導電
型のアドレス選択MOSFETをそれぞれ含み上記ワー
ド線及び相補ビット線の交点に格子配列されるダイナミ
ック型メモリセルとを含むメモリアレイと、 上記メモリアレイの各相補ビット線に対応して設けら
れ、そのゲート及びドレインが互いに交差結合される第
1導電型の第1のMOSFETをそれぞれ含む単位セン
スアンプを含むセンスアンプと、 上記メモリアレイの各相補ビット線に対応して設けら
れ、そのゲート及びドレインが互いに交差結合され、か
つ上記アドレス選択MOSFETと基本的に同一な素子
構造とされる第1導電型の第2のMOSFETを含む補
助単位センスアンプとを具備することを特徴とする半導
体記憶装置。
1. A memory array comprising: a word line and a complementary bit line; and a dynamic memory cell including an address selection MOSFET of a first conductivity type and arranged in a grid at an intersection of the word line and the complementary bit line. A sense amplifier provided corresponding to each complementary bit line of the memory array and including a unit sense amplifier including a first MOSFET of a first conductivity type having a gate and a drain cross-coupled to each other; Auxiliary unit sense including a second MOSFET of a first conductivity type provided corresponding to a complementary bit line, having a gate and a drain cross-coupled to each other and having an element structure basically the same as the address selection MOSFET. A semiconductor memory device comprising: an amplifier.
【請求項2】 請求項1において、 上記補助単位センスアンプを構成する第2のMOSFE
Tは、上記メモリアレイ内に設けられ、かつ上記アドレ
ス選択MOSFETと同一のサイズ及びピッチで形成さ
れるものであることを特徴とする半導体記憶装置。
2. The second MOSFE according to claim 1, wherein said second MOSFET comprises said auxiliary unit sense amplifier.
T is a semiconductor memory device provided in the memory array and having the same size and pitch as the address selection MOSFET.
【請求項3】 請求項1又は請求項2において、 上記補助単位センスアンプは、上記メモリアレイ内に所
定の距離をおいて複数個設けられるものであることを特
徴とする半導体記憶装置。
3. The semiconductor memory device according to claim 1, wherein a plurality of the auxiliary unit sense amplifiers are provided at a predetermined distance in the memory array.
【請求項4】 請求項1,請求項2又は請求項3におい
て、 上記第2のMOSFETは、しきい値電圧を制御するた
めの処理が施されない第1導電型の通常のMOSFET
に比較して小さなしきい値電圧を有するものであること
を特徴とする半導体記憶装置。
4. The normal MOSFET according to claim 1, wherein the second MOSFET is not subjected to a process for controlling a threshold voltage.
A semiconductor memory device having a threshold voltage smaller than that of the semiconductor memory device.
【請求項5】 請求項1,請求項2,請求項3又は請求
項4おいて、 上記メモリアレイ及びセンスアンプを構成するMOSF
ETは、上記第1のMOSFETを含めて比較的小さな
しきい値電圧を有するものであって、 上記半導体記憶装置は、ワード線の非選択レベルを負電
位とするネガティブワード線方式をとるものであること
を特徴とする半導体記憶装置。
5. The memory array according to claim 1, wherein the MOSF comprises a memory array and a sense amplifier.
ET has a relatively small threshold voltage including the first MOSFET, and the semiconductor memory device adopts a negative word line system in which a non-selection level of a word line is set to a negative potential. A semiconductor memory device, comprising:
【請求項6】 請求項4又は請求項5において、 上記半導体記憶装置は、所定の絶縁膜上に半導体層を形
成するSOI構造をとるものであることを特徴とする半
導体記憶装置。
6. The semiconductor memory device according to claim 4, wherein the semiconductor memory device has an SOI structure in which a semiconductor layer is formed on a predetermined insulating film.
【請求項7】 請求項1,請求項2,請求項3,請求項
4,請求項5又は請求項6おいて、 上記単位センスアンプは、そのゲート及びドレインか交
差結合される第2導電型の第3のMOSFETを含むも
のであり、かつ、第1及び第2のコモンソース線に低電
位側及び高電位側動作電源が選択的に供給されることで
選択的に動作状態とされるものであって、 上記補助単位センスアンプは、第3のコモンソース線に
上記低電位側動作電源が選択的に供給されることで選択
的に動作状態とされるものであることを特徴とする半導
体記憶装置。
7. The second conductivity type according to claim 1, wherein said unit sense amplifier is cross-coupled with its gate and drain. And the third MOSFET is selectively operated by a low-potential-side and a high-potential-side operating power supply being selectively supplied to the first and second common source lines. Wherein the auxiliary unit sense amplifier is selectively operated by the low-potential-side operation power supply being selectively supplied to a third common source line. Storage device.
【請求項8】 請求項7において、 上記第3のコモンソース線には、上記第1のコモンソー
ス線に先立って低電位側動作電源が供給されるものであ
ることを特徴とする半導体記憶装置。
8. The semiconductor memory device according to claim 7, wherein a low-potential-side operation power supply is supplied to the third common source line prior to the first common source line. .
【請求項9】 請求項1,請求項2,請求項3,請求項
4,請求項5,請求項6,請求項7又は請求項8おい
て、 上記半導体記憶装置は、シェアドセンス方式をとるダイ
ナミック型RAMであり、上記メモリアレイは、上記セ
ンスアンプの両側に設けられシェアドMOSFETを介
して選択的に上記センスアンプに接続されるものであっ
て、 上記補助単位センスアンプは、上記両側のメモリアレイ
にそれぞれ設けられるものであることを特徴とする半導
体記憶装置。
9. The semiconductor memory device according to claim 1, wherein the semiconductor memory device employs a shared sense system. A dynamic RAM, wherein the memory array is provided on both sides of the sense amplifier and is selectively connected to the sense amplifier via a shared MOSFET; A semiconductor memory device provided in each of arrays.
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