JPS6043294A - 半導体メモリ装置 - Google Patents

半導体メモリ装置

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JPS6043294A
JPS6043294A JP58150506A JP15050683A JPS6043294A JP S6043294 A JPS6043294 A JP S6043294A JP 58150506 A JP58150506 A JP 58150506A JP 15050683 A JP15050683 A JP 15050683A JP S6043294 A JPS6043294 A JP S6043294A
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JP
Japan
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load
memory device
pair
semiconductor memory
transistor
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Pending
Application number
JP58150506A
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English (en)
Inventor
Kazuhiro Sawada
沢田 和宏
Mitsuo Isobe
磯部 満郎
Takayuki Otani
大谷 孝之
Takayasu Sakurai
貴康 桜井
Tetsuya Iizuka
飯塚 哲哉
Akira Aono
青野 明
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Toshiba Electronic Device Solutions Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Toshiba Microelectronics Corp
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Publication date
Application filed by Toshiba Corp, Toshiba Microelectronics Corp filed Critical Toshiba Corp
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Publication of JPS6043294A publication Critical patent/JPS6043294A/ja
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    • G—PHYSICS
    • G11—INFORMATION STORAGE
    • G11C—STATIC STORES
    • G11C11/00—Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor
    • G11C11/21—Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor using electric elements
    • G11C11/34—Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor using electric elements using semiconductor devices

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Semiconductor Memories (AREA)
  • Static Random-Access Memory (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は、センス動作の高速化された半導体メモリ装置
に関する。
〔発明の技術的背景とその問題点〕
第1図は、従来の半導体メモリ装置のカラムのセンス方
式の一例を示す図で、BL 、 BLはマトリクス配列
した図示しないメモリのうち指定するメモリのカラム(
列)に連らなるビット線である。これらのカラムは多数
形成されておシ、カラム選択46号CDによシ制御され
る1対のトランジスタQ3+Q4のトランスファダート
からなるカラム選択部ノ1によシ、所定のカラムが選択
され、1対のデータ線DL、DLにその出力が出力され
る。
このデータ藤1)I、 、 DLはセンスアンプS/A
の1対の差動入力端の入力線となっている。また、デー
タMi DL r DLに接続されたカラム選択Hsl
iの全てが非動作状態の場合に、データ線DL 、 D
Lの電位が中間電位でフローティング状態にならないよ
うにするため、正電源Vccとデータ線DL 、 DL
との間にいわゆるプルアップ用の1対の負荷用Mis 
)ランジスタQ1 + Q2 が設けられている。
この1対のMOS )シンジスタQl 、Q2は、互い
のダートが共通接続され、その共通接続点が一方のIv
llO3トランジスタQlのドレインに接続されたイ3
”4成となっている。
ここで、データ勝DL 、 DLにカラムからある(g
号が入力されている場合について考えると、データ線D
L 、 DLの電位は上記信号の電位と1対の負荷用M
O8)ランジスタQ1+Q2 よシ決まるある電位とな
る。
ところが、このような回路において、ゆっ〈シとしたロ
ングサイクル動作をさせた場合について考えると、この
回路のある読み出し動作から次の読み出し動作までの期
間は、データ肪DL 、 DLからカラムが全て′切シ
hcされた状態となシ、この際に、ゾルアップ用のMO
S )ランゾスタQisQxは、オフ状態にあるとはい
え、宰 サブスレッシュホールドレベルで微小電流によシ体々に
正電源電圧VCCにまでデータ線DL 。
扉をプルアップしてゆく。
ところで一般に、センスアンプS/Aの差動入力型増幅
回路は入力信号電圧が正電源電圧VCCに近づくと枚め
てセンス感度が悪くなシ、センス速度も遅くな、る傾向
がある。
従って、メモリ装置を速いサイクルで動作させる場合に
は、データラインDL 、 DLが正電源の電圧にまで
上昇しガいうちにカラムからの次の信号が入力するため
特に大幅なセンス動作速度の低下を引き起こすことはな
いが、ロングサイクル動作時には、一旦正電源電圧VC
Cにまで上昇したデータラインDL 、 DLの電圧が
センスアンプS/Aが十分なセンス機能を回復できる電
圧にまで下がるのに時間を要し、センス感度の低下およ
び動作速度の低下が目立つものであった。
第2図に示す回路は、従来の半導体メモリ装b′よの他
の一例を示すものである。この場合は、カラム選択部1
1にをいてカラムからの信号を差動増幅回路夙によって
一旦増幅し、との」・N幅された出力をデータ線DL 
、 Wに供給するようにしたものである。このカラム選
択部1ノにおいて、一端が正電源V。0に接続されたカ
レントミラー型構成の1対のトランジスタQl’ + 
Q2’が差動増幅回路の出力負荷で、この1対のトラン
ジスタQ!’t (h’のそれぞれに直列接続された1
対のMOS )う/ジスタQ3’lQ4’がカラム選]
jぐ信号CDによシ制御されるトランスファダートで、
このトランジスタQ3’lQ4’のそれぞれに直列接続
したトランジスタQs’+Q6’はダートにビット線B
L 、 BLが接続された増幅用トランジスタである。
ところで、このようなカラム選択部1ノかバ1動増幅回
路塾を構成している場合でr、j:、差動増幅回路里の
負荷となるカレントミラー型構成の1対のトランジスタ
Ql’l Q2’がデータン顛DL 。
■のゾルアップ用の負荷トランジスタとして作用する。
すなわち、第2図の回路の場合においても゛、ロングサ
イクル動作時にデータ線DL 。
DLに連らなる全てのトランスファケゝ−トがオフ状態
となると、負荷用MO8)ランジスタQ1′。
Q2’のドレインすなわち差動増幅回路部の出力線とな
るデータ線DL 、 DLが電源電圧VCCにまでプル
アップされ、差動増幅回路塾およびセンスアンプS/A
 の感度が低くなシ、カラムからの信号が入力した場合
にデータ線DL 、 DLが下がるのに時間を叙して、
センス動作速度の低下を引き起こすものであった。
〔発明の目的〕
本発明は、上記のような点に鑑みなされたもので、ロン
グサイクル動作時に2けるセンス速反とセンス感度の改
善された半導体メモリ装置を提供しようとするものであ
る。
〔発明の概要〕
すなわち本発明による半4体メモリ装置では、センスア
ンプの入力線となる1対のデータ線それぞれと接地電源
側との間に高抵抗負荷を設けたもので、このようにする
ことにより、電源電圧を正電源側の負荷用MO8)ラン
ジスタと接地電源側の上記高抵抗負荷とで分割した電位
を作シ出し、この分割電位をデータ線に与えるようにし
てロングサイクル動作時に全てのカラムがデータ線から
切シ離された場合にデータ線が正電源電位にまでゾルア
ップされないようにしたものである。
〔発明の実施例〕
以下図面を参照して本発明の一実施例につき説明する。
第3図の回路は第1図の回路に対応するものでセンスア
ン7’S/Aの入力乃!となるデータ井5JDL 、 
DLのそれぞれと正電源■。Cとの間に負荷用MOSト
ランジスタQl−Q2を接続し、」−1己データ線DL
 、 DLにカラム選択部1ノを介して多数のカラムを
接続する。さらに、このデータ線DL 、 DLには、
第1図の装置と異なり一端が接地電源側に接続された抵
抗R1+R2をそれぞれ接続する。
以上のような構成のメモリ装置において、カラムに長続
する全てのカラム選択部11がオフ状態となったとする
。ここで、データ線DLは、正電源■。、と接地電位と
の間に直列に設けられた負荷用トランジスタQl と高
抵抗負荷R1との接続点に接続されているため、その電
位は除徐に電源電圧V。0が上記負荷用トランジスタQ
1と高抵抗負荷J とによシ分割された電位VCC”−
vTHP (但しVTHPハ負荷用)pチャネルMOS
トシンジスタQ!1Q2の閾値電圧)に移行する。同様
にデータ線DLの電位も徐々にVCC−VTHPとなる
0 従って、メモリ装置をロングサイクル動作させた場合で
も、データ線DL 、 DLの電位が電源電圧VCCに
まで上昇することがないため、センスアンプS/Aの感
涙の低下やセンス動作速度の低下を引き起こすことがな
い。
第4図に示す回路は第2図の回路と同様にカラム選択部
11が差動増幅(影能を有するものである。この場合も
データ線DL 、 DLと接地電源側との間にそれぞれ
高抵抗負荷R1wR2を設ける。
このような構成の回路において、ロングサイクル動作を
させるとき、カラム選択信号CDによシ全てのカラム選
択部1)のトランスファヶ8) Qa′= Q4’がオ
フ状態となると、上記第3図の場合と同様にデータ線D
L 、 DI、の電位はぎ。0−■、HPl(但しVT
HPは負荷用のpブーヤネルMOSトランジスタQ1’
lQ2’の閾値電圧)に移行する。
従って、データ線DL 、 DLが電源電圧Vccに達
することを防止でき、この場合にも差動増幅回路DA−
?センスアン7’S/Aの感度およびセンス動作速度の
低下を防止できる。
尚上記第1および第2の実施例装置において、高速動作
を行う場合は従来と同様にデータ線DL 、 DLに頻
繁に信号が入力するため、データ線DL 、 DLの電
位レベルはデータ線DL 、 DLに入力する信号の′
1#と″0#レベル(いずれの場合も正電源′−圧V。
Cより低い)との間にあシ、センスアンプS/Aや差動
増幅回路のセンス感度およびセンス動作速度の問題は生
じない。
なお、データKjJ DL + DLそれぞれと正電源
■ccとの間に設ける負荷用MO8)ランジスタQ1゜
Q2は第5図に示すようなものでもよい。第5図の(a
)に示すものはトランジスタQIIQ2をpチャネルM
O8)ランノスタで構成し、互いのダートを共通に接続
しないでそれぞれ独立して各トランジスタのドレインに
接t1’;eしたものである。
第5図の(b)に示すものは、負荷用MO8)ランノス
タQ、1 、Q2をnチャネルMO8トランジスタでJ
rllJ民し、各トランジスタのダートをドレインに接
続したものである。
第6図に示すものは、半導体メモリ装置のデータ線DL
 、 DLに接続する高抵抗負荷R1+R2のイiメ成
例で、第6図の(a)は、高抵抗負荷としてポリシリコ
ン抵抗Rを用いたもの、第6図の(b)はノーマリオフ
状態のpチャネルMOSトランジスタQ、で4(4成し
たもの、第6図の(C)はコンダクタンスの小さいノー
マリオンのnチャネルMO3)ランノスタで構成したも
のをそれぞれ示している。勿論、この他ノーマリオフ状
悪のれチャネルをSトランジスタやコンダクタンスの小
さいノーマリオン状態のpチャネル1dos )ランジ
スタを高抵抗負荷として使用することもできる。
尚、高抵抗負荷R1、R2は、データ線DL。
DLにカラムからの信号が入力したときに信号レベルに
影響しないように十分に高抵抗(低コンダクタンス)に
設定する必要がある。
また、上記第2の実施例では1つのカラム(或いは1対
のビット線BL 、 BL )が1つの差動増幅回路塾
に入力するようなカラノ’ itA択部11の構成を示
したが、これは、1つの差動増幅回路並に複数の力2ム
の信号が入力するようにしてもよい。この場合も差動増
幅回路里におけるカレントミラー型構成のMOS )ラ
ンジスタQt+Q2とデータ縁DL 、 DLに接続さ
れた高抵抗負荷R1,R2とでデータ勝DL 、 DL
の電位が設定される。また、高抵抗負荷を1本のデータ
線に1つ設けるようにしてもよいし1本のデータ心に複
数個設けるようにしてもよい。また、高抵抗負荷は正電
源から負荷用MO8)ランジスタを介し接地電源にかり
て倣小電流が流れるように設けれはよく、この高抵抗負
荷の一端が直接長地電位源に接続されていなくともよい
。言い換えるとデータ縁DL 、 DLと接地電源との
間に例えばMOS トランジスタ等が篩抵抗負荷と直列
に設けられていてもよい。
〔元明の効果〕
以上のように本発明によれば、ロングサイクル動作時に
おいてもデータ線が電源電圧にまで上昇する恐れがない
ため、ロングサイクル動作時のカラム−選択部の差動増
幅回路やセンスアンプのセンス感度およびセンス動作速
度が改善された半導体メモリ装置を提供することができ
る。
【図面の簡単な説明】
第1図および第2図はそれぞれ従来の半導体メモリ装置
の構成を示す回路図、第3図は木兄1男による半導体メ
モリ装置の一実施例を示す回路1、第4図は本発明によ
る半導体メモリ装置の他の実施例を示す回路図、第5図
は本発明による半導体メモリ装置における負荷用MO8
)ランジスタの他の構成例を示す回路図、第6図は本発
明による半導体メモリ装置の高抵抗負荷の構成例を示す
回路図である。 BL 、 BL・・・ビットライン、Q r r Q 
2 + Q1’+Q2’−負荷用MO8);>yシスタ
、Q3 1’Q4 1Q3’ 、Q4’川トランスファ
ゲート、Q5′、Q6′・・・」・a幅用MO8)ラン
ジスタ、DA・・・差動増幅回路、S/A・・・センス
アンプ、DL 、 DL・・・データ、屹VCC・・・
正電源、R11R2川高抵抗負荷、1ノ・・・カラム選
択部。 出願人代理人、弁理士 鈴 江 武 彦第1図 第2図 第3図 BL匿 8L 前 第6図 (a) (b) (c) 第1頁の続き 0発 明 者 桜 井 貴 康 川崎市幸区小向1研究
所内 0発 明 者 飯 塚 哲 哉 川崎市幸区l」研究所
内 0発 明 者 青 野 明 川崎市幸区小向多ング株式
会社内

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. (1) 複数のカラムと、この複数のカラムが接続され
    このカラムの所定のものを選択しその出力をセンスアン
    プの入力線となる1対のデータrt’Jに出力するカラ
    ム選択部と、一方の電源と上記1対のデータ線との間に
    設けられた1対の負荷用MO8)ランジスタと、他方の
    電源と上記1対のデータ緋との間に設けられた1対の高
    抵抗負荷とを具備することを特徴とする半導体メモリ装
    置。
  2. (2)上記1対の負荷用MO8)ランジスタは、互いに
    ケ゛−トが共通接続されその共通接続点が一方の負荷用
    MO8)ランジスタのドレインに接にノ“じされている
    ことを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の半4体メ
    モリ装置。
  3. (3)上記1対の負荷用MO8)ランジスタのそれぞれ
    は、そのトランジスタのケ9−トとげレインとが接続し
    ていることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の半
    導体メモリ装置。
  4. (4)上記カラム選択部は、上記カラムからの信号を増
    幅する差動増幅回路を有し、上i己l対の負荷用MO8
    )ランジスタがとの差動増幅回路内の出力負荷として一
    方電源と一対のデータ線との間に設けられていることt
     4ffl 徴とするム(」許請求の範囲第2項記載の
    半導体メモリ装置。
  5. (5)上記高抵抗負荷がポリシリコン抵抗であることを
    特徴とする特許請求の郵囲第1項乃至第4項いずれか記
    載の半導体メモリ装置1イ。
  6. (6)上記高抵抗負荷がオフ状態に設定されたMOS 
    )ランジスタで構成されていることを特徴とする特許請
    求の範囲第1項乃至f、PJ4 偵いずれか記載の半導
    体メモリ装置。
  7. (7)上記高抵抗負荷がコンダクタンスの小さいオン状
    態のMOS )ランジスタで$i’7 h又されている
    ことを特徴とする特許請求の4屯囲紀1川乃全第4項い
    ずれか記載Q半導体メモリ装置。
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