JPS633395B2 - - Google Patents
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- JPS633395B2 JPS633395B2 JP54121365A JP12136579A JPS633395B2 JP S633395 B2 JPS633395 B2 JP S633395B2 JP 54121365 A JP54121365 A JP 54121365A JP 12136579 A JP12136579 A JP 12136579A JP S633395 B2 JPS633395 B2 JP S633395B2
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- Japan
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- potential
- digit
- line
- sense amplifier
- memory cell
- Prior art date
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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
- G11C11/40—Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor using electric elements using semiconductor devices using transistors
- G11C11/401—Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor using electric elements using semiconductor devices using transistors forming cells needing refreshing or charge regeneration, i.e. dynamic cells
- G11C11/4063—Auxiliary circuits, e.g. for addressing, decoding, driving, writing, sensing or timing
- G11C11/407—Auxiliary circuits, e.g. for addressing, decoding, driving, writing, sensing or timing for memory cells of the field-effect type
- G11C11/409—Read-write [R-W] circuits
- G11C11/4096—Input/output [I/O] data management or control circuits, e.g. reading or writing circuits, I/O drivers or bit-line switches
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- Databases & Information Systems (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Static Random-Access Memory (AREA)
- Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
- Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
- Semiconductor Memories (AREA)
- Dram (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は半導体記憶装置、特に1トランジスタ
メモリのチツプ構成及び、その回路に関するもの
である。
メモリのチツプ構成及び、その回路に関するもの
である。
半導体記憶装置は大容量化に伴い、1トランジ
スタメモリの採用が進んでいる。
スタメモリの採用が進んでいる。
第1図に1トランジスタメモリの回路図を示
す。ここでDは情報をデイジツトセンスアンプ
や、I/Oバスとメモリセルに送受するデイジツ
ト線、Cは情報を電荷として保持するキヤパシ
タ、TはこのキヤパシタCの一端子で通常定電位
が印加される。Qはデイジツト線とキヤパシタC
との電荷の出し入れを制御するスイツチングトラ
ンジスタ、AはスイツチングトランジスタQを制
御するアドレス線である。
す。ここでDは情報をデイジツトセンスアンプ
や、I/Oバスとメモリセルに送受するデイジツ
ト線、Cは情報を電荷として保持するキヤパシ
タ、TはこのキヤパシタCの一端子で通常定電位
が印加される。Qはデイジツト線とキヤパシタC
との電荷の出し入れを制御するスイツチングトラ
ンジスタ、AはスイツチングトランジスタQを制
御するアドレス線である。
第2図にメモリセルの一例としてデイジツト線
を拡散層、アドレス線を金属配線層で形成したメ
モリセル2ビツトの上面図を示す。ここで21は
デイジツト線を形成する拡散層、22はキヤパシ
タの一端子を形成する第1層目の多結晶シリコ
ン、23はアドレス線を形成する金属配線層、2
4は金属配線層23と第2層目の多結晶シリコン
26との接触部であるコンタクト、25はキヤパ
シタ間の絶縁層、26はスイツチングトランジス
タのゲートを形成する第2層目の多結晶シリコン
である。
を拡散層、アドレス線を金属配線層で形成したメ
モリセル2ビツトの上面図を示す。ここで21は
デイジツト線を形成する拡散層、22はキヤパシ
タの一端子を形成する第1層目の多結晶シリコ
ン、23はアドレス線を形成する金属配線層、2
4は金属配線層23と第2層目の多結晶シリコン
26との接触部であるコンタクト、25はキヤパ
シタ間の絶縁層、26はスイツチングトランジス
タのゲートを形成する第2層目の多結晶シリコン
である。
第3図にメモリ セルの断面図を示す。31は
金属配線層、32はコンタクト部、33は各層の
絶縁膜や、ゲート膜を形成するシリコンの酸化
膜、34は第2層目の多結晶シリコン、35は第
1層目の多結晶シリコン、36はキヤパシタの電
荷を保持する側の一端子を形成する反転層又は拡
散層、37はデイジツト線の一部であり、スイツ
チングトランジスタのドレインを形成する拡散
層、38はスイツチングトランジスタのチヤンネ
ル部、39はシリコン基板である。
金属配線層、32はコンタクト部、33は各層の
絶縁膜や、ゲート膜を形成するシリコンの酸化
膜、34は第2層目の多結晶シリコン、35は第
1層目の多結晶シリコン、36はキヤパシタの電
荷を保持する側の一端子を形成する反転層又は拡
散層、37はデイジツト線の一部であり、スイツ
チングトランジスタのドレインを形成する拡散
層、38はスイツチングトランジスタのチヤンネ
ル部、39はシリコン基板である。
第4図に1トランジスタメモリを使用したメモ
リセルアレイ部とその周辺の回路図の一例を示
す。以後8ビツトで説明する。ここでMCは第1
図で示したメモリセル1ビツト、VDDは電源を示
す。以後すべてNチヤンネルを例に説明するがP
チヤンネルでも同様の説明が成立する。A0,
0,A1,1,A2,2は、アドレス入力信
号が入力する増幅器(これをアドレスインバータ
ーと言う。ここでは図示しない。)の出力線で、
A0は第1番目のアドレス入力信号と同相のパル
ス、0は逆相のパルス、A1,1は第2番目
のアドレス入力信号とそれぞれ同相、逆相、A
2,2は第3番目のアドレス入力信号とそれぞ
れ同相、逆相のパルスである。Xは行選択に使用
されるアドレスインバーターの出力線(本例では
A0,0,A1,1)で一行を選択し、その
アドレス線Aを駆動して、メモリセルMCに書き
込み、読み出しを行う行デコーダで、通常は
NOR回路からNAND回路が用いられる。MRは
リフアレンスセルで、デイジツトセンスアンプ
SAにリフアレンス電位を与える。ARはリフア
レンスセルMRの動作を行うリフアレンスアドレ
ス線、XRはアドレスインバータ出力線(本例で
はA0,0のみ)により、同一デイジツトセン
スアンプSAに接続された2本のデイジツト線D,
Dのうち行デコーダXで選択されたメモリセル
MCが属さない側のデイジツト線に属するフアレ
ンスセルMRのリフアレンスアドレス線を選択す
るリフアレンスデコーダである。SAはリフアレ
ンスセルMRとメモリセルMCによるデイジツト
線の微少電位差を増巾するデイジツトセンスアン
プで通常は差動増巾器である。Yは列選択のアド
レスインバータの出力線(本例では、A2,
2)により一列を選択する列デコーダである。S
は選択された列デコーダの出力AY(これを以後
列アドレス線と言う)によりその列のデイジツト
線とI/OバスI/Oを電気的に接続するスイツ
チング回路である。I/Oは入出力回路(ここで
は図示しない。)とスイツチング回路Sを接続す
るI/Oバスで、入出力を分離する場合もあり、
必ずしも1本ではない。PDは読み出しや、書き
込みの前にデイジツト線をプリチヤージトランジ
スタTPによりある電位に充電するデイジツトプ
リチヤージパルス線である。
リセルアレイ部とその周辺の回路図の一例を示
す。以後8ビツトで説明する。ここでMCは第1
図で示したメモリセル1ビツト、VDDは電源を示
す。以後すべてNチヤンネルを例に説明するがP
チヤンネルでも同様の説明が成立する。A0,
0,A1,1,A2,2は、アドレス入力信
号が入力する増幅器(これをアドレスインバータ
ーと言う。ここでは図示しない。)の出力線で、
A0は第1番目のアドレス入力信号と同相のパル
ス、0は逆相のパルス、A1,1は第2番目
のアドレス入力信号とそれぞれ同相、逆相、A
2,2は第3番目のアドレス入力信号とそれぞ
れ同相、逆相のパルスである。Xは行選択に使用
されるアドレスインバーターの出力線(本例では
A0,0,A1,1)で一行を選択し、その
アドレス線Aを駆動して、メモリセルMCに書き
込み、読み出しを行う行デコーダで、通常は
NOR回路からNAND回路が用いられる。MRは
リフアレンスセルで、デイジツトセンスアンプ
SAにリフアレンス電位を与える。ARはリフア
レンスセルMRの動作を行うリフアレンスアドレ
ス線、XRはアドレスインバータ出力線(本例で
はA0,0のみ)により、同一デイジツトセン
スアンプSAに接続された2本のデイジツト線D,
Dのうち行デコーダXで選択されたメモリセル
MCが属さない側のデイジツト線に属するフアレ
ンスセルMRのリフアレンスアドレス線を選択す
るリフアレンスデコーダである。SAはリフアレ
ンスセルMRとメモリセルMCによるデイジツト
線の微少電位差を増巾するデイジツトセンスアン
プで通常は差動増巾器である。Yは列選択のアド
レスインバータの出力線(本例では、A2,
2)により一列を選択する列デコーダである。S
は選択された列デコーダの出力AY(これを以後
列アドレス線と言う)によりその列のデイジツト
線とI/OバスI/Oを電気的に接続するスイツ
チング回路である。I/Oは入出力回路(ここで
は図示しない。)とスイツチング回路Sを接続す
るI/Oバスで、入出力を分離する場合もあり、
必ずしも1本ではない。PDは読み出しや、書き
込みの前にデイジツト線をプリチヤージトランジ
スタTPによりある電位に充電するデイジツトプ
リチヤージパルス線である。
第5図にリフアレンスセルMRを示す。ここで
Q,C,T,Dは第1図のメモリセルと同様であ
るが、キヤパシタCの容量値はメモリセルのそれ
に比らべ、1/2〜1/3になる。RTは読み出し及び
書き込みの前にリセツトトランジスタRを駆動し
て、キヤパシタの電位をある電位(本例ではグラ
ンド電位)に充電するリセツトパルス線である。
Q,C,T,Dは第1図のメモリセルと同様であ
るが、キヤパシタCの容量値はメモリセルのそれ
に比らべ、1/2〜1/3になる。RTは読み出し及び
書き込みの前にリセツトトランジスタRを駆動し
て、キヤパシタの電位をある電位(本例ではグラ
ンド電位)に充電するリセツトパルス線である。
第6図及び第7図にデイジツトセンスアンプ
SAの2種類の型(スタチツク型、ダイナミツク
型)の1例をそれぞれ示す。
SAの2種類の型(スタチツク型、ダイナミツク
型)の1例をそれぞれ示す。
第6図のデイジツトセンスアンプは増巾開始前
にを高電位に充電し、増巾開始になると、
をグランド電位まで放電する。この回路はフリツ
プフロツプ型なので、D,の2本の入力(Q
1,Q2のドレイン)の微少電位差を増巾する。
D,のうち増巾開始直後低電位だつた端子は最
終的にグランド電位程度になるが、高電位の端子
もある程度電位が低下するため、この電位降下を
保障するため増巾開始後SE1を高電位にする。
従つて、このデイジツトセンスアンプは、SE1
が高電位になると、Q3かQ4のうちどちらかの
トランジスタはD,のうちどちらかが低電位に
なるため即ちそのソースが低電位になるため直流
電流を生じる。このデイジツトセンスアンプをス
タテイツクデイジツトセンスアンプと言う。
にを高電位に充電し、増巾開始になると、
をグランド電位まで放電する。この回路はフリツ
プフロツプ型なので、D,の2本の入力(Q
1,Q2のドレイン)の微少電位差を増巾する。
D,のうち増巾開始直後低電位だつた端子は最
終的にグランド電位程度になるが、高電位の端子
もある程度電位が低下するため、この電位降下を
保障するため増巾開始後SE1を高電位にする。
従つて、このデイジツトセンスアンプは、SE1
が高電位になると、Q3かQ4のうちどちらかの
トランジスタはD,のうちどちらかが低電位に
なるため即ちそのソースが低電位になるため直流
電流を生じる。このデイジツトセンスアンプをス
タテイツクデイジツトセンスアンプと言う。
第7図のデイジツトセンスアンプはスタテイツ
クデイジツトセンスアンプにあるトランジスタQ
3,Q4のような負荷トランジスタがない。増巾
開始前には高電位に充電し、D,のプリチ
ヤージ電位をVD(通常は電源電位)のトランジス
タの閾値電圧をVTとするとSE2はVD+VT以上
にしておく。増巾開始でをグランド電位に放
電し、SE2をVD−VT程度にする。SE2とQ1,
Q2のドレイン電圧の電位差がVT以上になるま
でQ5,Q6は導通しないため、Q1,Q2によ
る増巾はQ1,Q2のドレインの節点容量のみで
行われデイジツト線D,の容量が作用しないた
め、高電位側の電位降下が少ない。且つ、Q5,
Q6のうち一方(D,のうち増巾開始直後低電
位であつた側)が導通状態になつた時点ではQ
1,Q2のドレインの節点電位に大きな差ができ
るため以後のD,のうち高電位側の電位降下は
少ない。
クデイジツトセンスアンプにあるトランジスタQ
3,Q4のような負荷トランジスタがない。増巾
開始前には高電位に充電し、D,のプリチ
ヤージ電位をVD(通常は電源電位)のトランジス
タの閾値電圧をVTとするとSE2はVD+VT以上
にしておく。増巾開始でをグランド電位に放
電し、SE2をVD−VT程度にする。SE2とQ1,
Q2のドレイン電圧の電位差がVT以上になるま
でQ5,Q6は導通しないため、Q1,Q2によ
る増巾はQ1,Q2のドレインの節点容量のみで
行われデイジツト線D,の容量が作用しないた
め、高電位側の電位降下が少ない。且つ、Q5,
Q6のうち一方(D,のうち増巾開始直後低電
位であつた側)が導通状態になつた時点ではQ
1,Q2のドレインの節点電位に大きな差ができ
るため以後のD,のうち高電位側の電位降下は
少ない。
このように直流電流を消費しないデイジツトセ
ンスアンプをダイナミツクデイジツトセンスアン
プと言う。ダイナミツクデイジツトセンスアンプ
はデイジツト線を高電位には駆動できない。
ンスアンプをダイナミツクデイジツトセンスアン
プと言う。ダイナミツクデイジツトセンスアンプ
はデイジツト線を高電位には駆動できない。
第8図に行デコーダー回路Xの一例を示す。本
例はNOR型で4入力の場合で一行分を示す。
例はNOR型で4入力の場合で一行分を示す。
D4,D5,D6,D7はアドレスインバータ
の出力線のアドレス入力と正相、逆相の組のう
ち、一方が入力される。このアドレスインバータ
の出力線は動作開始まですべてグランド電位とす
る。PXはD3により節点E,FをVDD−VTの
電位まで動作開始前に充電しておく。端子RAは
グランド電位としておく。Xは通常電源VDD付
近の電位が印加される。動作開始直前にPXをグ
ランド電位にして、D3を閉じる。アドレスイン
バータが動作するとその出力線のうちどちらかが
高電位になるため、D4〜D7のうち1つでも高
電位の入力が印加されたトランジスタがあれば、
そのデコーダの節点Fはグランド電位になる。節
点Fが高電位のまま残るのは、D4〜D7のゲー
トがすべてグランド電位の行のみである。このよ
うにして一行が選択される。この後パルスRAを
グランド電位から高電位に上昇させると、選択さ
れたデコーダの出力A、つまりアドレス線の電位
が上昇する。C1はFの電位を上昇させるための
容量でブートストラツプと言う。
の出力線のアドレス入力と正相、逆相の組のう
ち、一方が入力される。このアドレスインバータ
の出力線は動作開始まですべてグランド電位とす
る。PXはD3により節点E,FをVDD−VTの
電位まで動作開始前に充電しておく。端子RAは
グランド電位としておく。Xは通常電源VDD付
近の電位が印加される。動作開始直前にPXをグ
ランド電位にして、D3を閉じる。アドレスイン
バータが動作するとその出力線のうちどちらかが
高電位になるため、D4〜D7のうち1つでも高
電位の入力が印加されたトランジスタがあれば、
そのデコーダの節点Fはグランド電位になる。節
点Fが高電位のまま残るのは、D4〜D7のゲー
トがすべてグランド電位の行のみである。このよ
うにして一行が選択される。この後パルスRAを
グランド電位から高電位に上昇させると、選択さ
れたデコーダの出力A、つまりアドレス線の電位
が上昇する。C1はFの電位を上昇させるための
容量でブートストラツプと言う。
第9図にスイツチング回路Sの1例を示す。本
例は最も簡単な例で1トランジスタで構成されて
いる。
例は最も簡単な例で1トランジスタで構成されて
いる。
第4図の構成の場合メモリセルからの読み出し
やメモリのセルへの書き込みは以下のようにして
行われる。まず読み出し、書き込み以前にデイジ
ツト線をある一定電位(通常は電源VDDの電位)
まで充電し、リフアレンスセルMRをリセツトし
て、そのキヤパシタをグランド電位とする。アド
レス線、リフアレンス アドレス線が駆動される
前にプリチヤジパルスPDとリセツトパルスRT
はグランド状態にする。アドレス線、リフアレン
スアドレス線が駆動されると、リフアレンスセル
MRのキヤパシタとデイジツト線の容量、メモリ
セルMCのキヤパシタとデイジツト線の容量によ
り、夫々のデイジツト線D,の電位が変化す
る。デイジツトセンスアンプSAが受ける入力信
号値はD,の電位差で、これはデイジツト線の
容量をCd、メモリセルのキヤパシタの容量値を
Csとすると略 Cs/Cdに比例する。
やメモリのセルへの書き込みは以下のようにして
行われる。まず読み出し、書き込み以前にデイジ
ツト線をある一定電位(通常は電源VDDの電位)
まで充電し、リフアレンスセルMRをリセツトし
て、そのキヤパシタをグランド電位とする。アド
レス線、リフアレンス アドレス線が駆動される
前にプリチヤジパルスPDとリセツトパルスRT
はグランド状態にする。アドレス線、リフアレン
スアドレス線が駆動されると、リフアレンスセル
MRのキヤパシタとデイジツト線の容量、メモリ
セルMCのキヤパシタとデイジツト線の容量によ
り、夫々のデイジツト線D,の電位が変化す
る。デイジツトセンスアンプSAが受ける入力信
号値はD,の電位差で、これはデイジツト線の
容量をCd、メモリセルのキヤパシタの容量値を
Csとすると略 Cs/Cdに比例する。
この後、デイジツト センスアンプSAを動作
させると、D,との差が広がり、増巾が行われ
る。メモリのセルMCの情報はデイジツトセンス
アンプSAが動作する前に破壊されるが、この時
再び書き込まれる。
させると、D,との差が広がり、増巾が行われ
る。メモリのセルMCの情報はデイジツトセンス
アンプSAが動作する前に破壊されるが、この時
再び書き込まれる。
以上の動作は同一アドレス線に接続されたメモ
リセルで同時に行われる。また、メモリセルMC
のキヤパシタに高電位が書き込まれていたとす
る。この電荷は基板へのリーク電流となつて失わ
れるため、その電位は次第に低下する。このため
ダイナミツクメモリはある一定時間毎に全メモリ
のセルを読み出してデイジツトセンスアンプSA
により再書き込みする必要がある。これをリフレ
ツシユと言う。一度にリフレツシユされるのは同
一アドレス線に接続されたメモリセルであり、全
メモリセルをリフレツシユするために要する読み
出し回数をリフレツシユサイクルと言い、これは
一度に駆動されないアドレス線の組の数である。
第4図ではリフレツシユサイクルは4サイクルで
ある。
リセルで同時に行われる。また、メモリセルMC
のキヤパシタに高電位が書き込まれていたとす
る。この電荷は基板へのリーク電流となつて失わ
れるため、その電位は次第に低下する。このため
ダイナミツクメモリはある一定時間毎に全メモリ
のセルを読み出してデイジツトセンスアンプSA
により再書き込みする必要がある。これをリフレ
ツシユと言う。一度にリフレツシユされるのは同
一アドレス線に接続されたメモリセルであり、全
メモリセルをリフレツシユするために要する読み
出し回数をリフレツシユサイクルと言い、これは
一度に駆動されないアドレス線の組の数である。
第4図ではリフレツシユサイクルは4サイクルで
ある。
リフレツシユが完了すると、列デコーダYとそ
のスイツチング回路Sにより一列を選択し、I/
Oバスとその列のデイジツト線とを電気的に接続
する。この時点で読み出しを行うならI/Oバス
を出力回路に接続する。I/Oバスはある電位、
通常は高電位に充電しておく。もしこの時点、或
はそれ以後書き込みを行うには、I/Oバスを書
き込み用増巾回路の出力に接続し、I/Oバスを
書き込みデータにより高又は低電位に駆動する。
尚一度読み出しを行つた後、同一サイクル内で同
じ番地に書き込むことをリード・モデイフアイ・
ライトと言う。
のスイツチング回路Sにより一列を選択し、I/
Oバスとその列のデイジツト線とを電気的に接続
する。この時点で読み出しを行うならI/Oバス
を出力回路に接続する。I/Oバスはある電位、
通常は高電位に充電しておく。もしこの時点、或
はそれ以後書き込みを行うには、I/Oバスを書
き込み用増巾回路の出力に接続し、I/Oバスを
書き込みデータにより高又は低電位に駆動する。
尚一度読み出しを行つた後、同一サイクル内で同
じ番地に書き込むことをリード・モデイフアイ・
ライトと言う。
以上のように、書き込みサイクルでも、リード
モデイフアイ・ライトでもデイジツトセンスアン
プが(メモリセルの情報により)増巾完了した以
後、デイジツト線へ書き込みを行うので、I/O
バスに接続されていないデイジツト線が低電位の
場合、書き込みに際して高電位を書くのはダイナ
ミツクデイジツトセンスアンプでは困難である。
大容量化に伴い、デイジツトセンスアンプの数が
増加すると、スタテイツクデイジツトセンスアン
プでは消費電力が増加するためダイナミツクデイ
ジツトセンスアンプにする必要がある。
モデイフアイ・ライトでもデイジツトセンスアン
プが(メモリセルの情報により)増巾完了した以
後、デイジツト線へ書き込みを行うので、I/O
バスに接続されていないデイジツト線が低電位の
場合、書き込みに際して高電位を書くのはダイナ
ミツクデイジツトセンスアンプでは困難である。
大容量化に伴い、デイジツトセンスアンプの数が
増加すると、スタテイツクデイジツトセンスアン
プでは消費電力が増加するためダイナミツクデイ
ジツトセンスアンプにする必要がある。
ダイナミツクデイジツトセンスアンプの場合、
書き込みを行なうためには、従来の方法では、
I/Oバスを2本として、2本のデイジツト線
D,に接続する。
書き込みを行なうためには、従来の方法では、
I/Oバスを2本として、2本のデイジツト線
D,に接続する。
この2本のI/Oバスはデイジツトセンスアン
プが動作する以前はある電位に充電され、読み出
しや書き込みの際、夫々メモリセル情報、書き込
み情報により互に逆相となる。
プが動作する以前はある電位に充電され、読み出
しや書き込みの際、夫々メモリセル情報、書き込
み情報により互に逆相となる。
第11図、第13図、第15図に2本のI/O
バスを用いた従来の回路図を示す。
バスを用いた従来の回路図を示す。
第11図は列デコーダYとそのスイツチング回
路SをデイジツトセンスアンプSAの両側に配置
したものである。ここでY/2は第10図に示す
ように第8図の行デコーダを分割した型となる。
つまり、トランジスタD5とD6の間にデイジツ
トセンスアンプSAを配置する。ここでI/O、
I/Oは2本のI/Oバスを示し、他の記号は第
4図と同様である。
路SをデイジツトセンスアンプSAの両側に配置
したものである。ここでY/2は第10図に示す
ように第8図の行デコーダを分割した型となる。
つまり、トランジスタD5とD6の間にデイジツ
トセンスアンプSAを配置する。ここでI/O、
I/Oは2本のI/Oバスを示し、他の記号は第
4図と同様である。
この回路では、第10図に示すように、デコー
ダのドライバ部分(第10図でD4〜D7以外の
部分)が2倍必要で、且つデコーダ部分をデイジ
ツト線(主として拡散層)が配線されるため、デ
イジツト線の容量Cdが増大してデイジツトセン
スアンプSAの入力信号が小さくなる。
ダのドライバ部分(第10図でD4〜D7以外の
部分)が2倍必要で、且つデコーダ部分をデイジ
ツト線(主として拡散層)が配線されるため、デ
イジツト線の容量Cdが増大してデイジツトセン
スアンプSAの入力信号が小さくなる。
更らに、Cdを減少させる目的や、リフレツシ
ユサイクルを減少させるため、アドレス線の数を
減少させると、(例えば65Kメモリでリフレツシ
ユサイクルを128サイクルにする場合)アドレス
方向に長くなる。このような場合、第12図に示
すように、デイジツトセンスアンプを2列にする
レイアウトが行なわれる。第12図でMはメモリ
セルアレイDSはデイジツトセンスアンプの列を
示す。
ユサイクルを減少させるため、アドレス線の数を
減少させると、(例えば65Kメモリでリフレツシ
ユサイクルを128サイクルにする場合)アドレス
方向に長くなる。このような場合、第12図に示
すように、デイジツトセンスアンプを2列にする
レイアウトが行なわれる。第12図でMはメモリ
セルアレイDSはデイジツトセンスアンプの列を
示す。
このようにして、デイジツトセンスアンプを2
列にすると、第11図の構成では列デコーダが2
列になり、第4図の構成より大きくなる。
列にすると、第11図の構成では列デコーダが2
列になり、第4図の構成より大きくなる。
第13図はデイジツトセンスアンプSAの両側
にある2本のデイジツト線をデイジツトセンスア
ンプSAの一方に折り曲げて配置した構成を示す。
このような折り曲げ型ではメモリセルMCは第2
図のような拡散層をデイジツト線に使用するのは
困難で、金属配線層でデイジツト線、第2層目の
多結晶シリコンでアドレス線を形成することが多
い。第14図でこのメモリセルの2ビツト分の上
面図を示す。
にある2本のデイジツト線をデイジツトセンスア
ンプSAの一方に折り曲げて配置した構成を示す。
このような折り曲げ型ではメモリセルMCは第2
図のような拡散層をデイジツト線に使用するのは
困難で、金属配線層でデイジツト線、第2層目の
多結晶シリコンでアドレス線を形成することが多
い。第14図でこのメモリセルの2ビツト分の上
面図を示す。
ここで141はキヤパシタCの一端子を形成す
る第一層目の多結晶シリコン、142はデイジツ
ト線の一部でスイツチングトランジスタのドレイ
ンを形成する拡散層、143はテイジツト線を形
成する金属配線層Dとこの拡散層とのコンタク
ト、144はキヤパシタ部である反転層又は拡散
層である。
る第一層目の多結晶シリコン、142はデイジツ
ト線の一部でスイツチングトランジスタのドレイ
ンを形成する拡散層、143はテイジツト線を形
成する金属配線層Dとこの拡散層とのコンタク
ト、144はキヤパシタ部である反転層又は拡散
層である。
このような型のメモリセルは、メモリセル容量
Csが拡散層でデイジツト線を形成したメモリセ
ルより大きく、デイジツト線の容量もほぼ同じ位
であるが、アドレス線に多結晶シリコンを使用す
るため、その抵抗が増大し(多結晶シリコンの層
抵抗は金属配線層のそれより約1000倍大きい)。
行デコーダより遠い側のメモリセルの読み出しが
遅くなる。またデイジツト線容量Cdも折り曲げ
ないで、金属配線層を使用した場合よりは大きく
なる。
Csが拡散層でデイジツト線を形成したメモリセ
ルより大きく、デイジツト線の容量もほぼ同じ位
であるが、アドレス線に多結晶シリコンを使用す
るため、その抵抗が増大し(多結晶シリコンの層
抵抗は金属配線層のそれより約1000倍大きい)。
行デコーダより遠い側のメモリセルの読み出しが
遅くなる。またデイジツト線容量Cdも折り曲げ
ないで、金属配線層を使用した場合よりは大きく
なる。
第15図は列デコーダYを一方に配置し、スイ
ツチング回路SをデイジツトセンスアンプSAの
両側に配置し、列デコーダYの出力線AY、つま
り列アドレス線をメモリセルアレイ上を通つてこ
のスイツチング回路Sまで配線する構成を示す。
この場合メモリセルMCは第14図のように、金
属配線層でデイジツト線と列アドレス線AYを、
多結晶シリコンでアドレス線を形成することも可
能であるが、読出し書き込みが遅れる点は改善で
きない。
ツチング回路SをデイジツトセンスアンプSAの
両側に配置し、列デコーダYの出力線AY、つま
り列アドレス線をメモリセルアレイ上を通つてこ
のスイツチング回路Sまで配線する構成を示す。
この場合メモリセルMCは第14図のように、金
属配線層でデイジツト線と列アドレス線AYを、
多結晶シリコンでアドレス線を形成することも可
能であるが、読出し書き込みが遅れる点は改善で
きない。
又、デイジツト線を拡散層、アドレス線を金属
配線層で形成し、列アドレス線を多結晶シリコン
で形成したメモリセルがあるが、この2ビツト分
を第16図に示す。ここで161はスイツチング
トランジスタのゲートを形成する。第2層目の多
結晶シリコン、162はキヤツパシタの一端子を
形成する。第1層目の多結晶シリコン、163は
アドレス線を形成する金属配線層Aとスイツチン
グトランジスタのゲート形成する第2層目の多結
晶シリコンとのコンタクト、164は列アドレス
線を形成する第2層目の多結晶シリコンである。
AYとDは層が異なるため接近できるが、重ねる
ことができないため、第2図のメモリセルよりキ
ヤパシタの容量Csが小さくなる。即ち、デイジ
ツトセンフアンプの入力信号値Cs/Cdが小さい。
配線層で形成し、列アドレス線を多結晶シリコン
で形成したメモリセルがあるが、この2ビツト分
を第16図に示す。ここで161はスイツチング
トランジスタのゲートを形成する。第2層目の多
結晶シリコン、162はキヤツパシタの一端子を
形成する。第1層目の多結晶シリコン、163は
アドレス線を形成する金属配線層Aとスイツチン
グトランジスタのゲート形成する第2層目の多結
晶シリコンとのコンタクト、164は列アドレス
線を形成する第2層目の多結晶シリコンである。
AYとDは層が異なるため接近できるが、重ねる
ことができないため、第2図のメモリセルよりキ
ヤパシタの容量Csが小さくなる。即ち、デイジ
ツトセンフアンプの入力信号値Cs/Cdが小さい。
このように、従来の構成では、Cs/Cdを大き
くして、回路の安定化を計ること、アドレス線の
抵抗を減少して回路の高速動作を計ること、ダイ
ナミツクデイジツトセンスアンプを採用して低消
費電力化、チツプを小さくして大容量化、低コス
ト化を計ることの両立は困難であつた。
くして、回路の安定化を計ること、アドレス線の
抵抗を減少して回路の高速動作を計ること、ダイ
ナミツクデイジツトセンスアンプを採用して低消
費電力化、チツプを小さくして大容量化、低コス
ト化を計ることの両立は困難であつた。
本発明は従来のもののこのような欠点を除去
し、回路の動作が安定し、高速動作、かつ低消費
電力化、大容量化、低コスト化に適した1トラン
ジスタメモリを提供することにある。
し、回路の動作が安定し、高速動作、かつ低消費
電力化、大容量化、低コスト化に適した1トラン
ジスタメモリを提供することにある。
本発明の半導体記憶装置は、それぞれ複数のメ
モリセルと接続して信号の伝達を行う複数の第1
及び第2のデイジツト線と、列デコーダにより前
記複数の第1のデイジツト線のうちの一つを選択
してI/Oバスに接続するスイツチング回路と、
それぞれ対応する前記第1及び第2のデイジツト
線と接続しこれら第1及び第2のデイジツト線の
差電圧を増幅して出力する複数のダイナミツクデ
イジツトセンスアンプと、それぞれ入力端を対応
する前記第1のデイジツト線と接続し出力端を対
応する前記第2のデイジツト線と接続して入力が
低電位では高電位を出力し、入力が高電位では、
低電位を出力するか又は出力抵抗が高抵抗となる
駆動回路とを有している。
モリセルと接続して信号の伝達を行う複数の第1
及び第2のデイジツト線と、列デコーダにより前
記複数の第1のデイジツト線のうちの一つを選択
してI/Oバスに接続するスイツチング回路と、
それぞれ対応する前記第1及び第2のデイジツト
線と接続しこれら第1及び第2のデイジツト線の
差電圧を増幅して出力する複数のダイナミツクデ
イジツトセンスアンプと、それぞれ入力端を対応
する前記第1のデイジツト線と接続し出力端を対
応する前記第2のデイジツト線と接続して入力が
低電位では高電位を出力し、入力が高電位では、
低電位を出力するか又は出力抵抗が高抵抗となる
駆動回路とを有している。
以下、本発明を実施例について説明する。第1
7図は本発明の一実施例の回路図でWEは外部か
らの書き込み入力信号により増巾位相調整された
書き込み信号線で必ずしも一本とは限らない。
7図は本発明の一実施例の回路図でWEは外部か
らの書き込み入力信号により増巾位相調整された
書き込み信号線で必ずしも一本とは限らない。
Wは駆動回路で書き込み信号線WEで動作を開
始する。第18図と第19図にその駆動回路の例
を示す。いずれもデイジツトセンスアンプも図示
している。
始する。第18図と第19図にその駆動回路の例
を示す。いずれもデイジツトセンスアンプも図示
している。
第18図、第19図ともトランジスタQ1,Q
2,Q5,Q6は、第7図で示したダイナミツク
デイジツトセンスアンプ、D,は、第1及び第
2のデイジツト線でDがI/Oバスに接続されて
いるものとする。SE2,は、第17図と同様
で、デイジツトセンスアンプを動作させるパルス
である。第18図は入力が高電位で、低電位を出
力する駆動回路の例で、Q7,Q8,Q9,Q1
0,C2がこの部分を構成する。Q7とQ8はそ
のオン抵抗がQ8の方が小さくなるようにし、
WSとDがどちらも高電位でもその出力はグラン
ド電位程度となるようにする。パルスWS,WE
1は書き込みパルスである。書き込み以前に
WS,WE1ともグランド電位とする。書き込み
が始まり、デイジツト線DがI/Oバスにより駆
動され始めると、WS高電位とし、その出力節点
Q9のゲートはDと逆電位となる。Dが完全に決
定した以後、パルスWE1を高電位にすると、キ
ヤパシタC2により、Q9のゲートの電位が高電
位ならQ8はオフ状態のため、更に上昇し、Q9
のオン抵抗が下がる。ここで、Dが高電位ではQ
7は直流電流を生じるが、Q7の負荷はQ9のゲ
ート容量とC2の容量だけで小さいため、Q7の
オン抵抗を大きくでき消費電力は小さくできる。
このように、を高電位に駆動するのはQ9で行
われ、低電位に駆動するのはQ10を行なわれ
る。
2,Q5,Q6は、第7図で示したダイナミツク
デイジツトセンスアンプ、D,は、第1及び第
2のデイジツト線でDがI/Oバスに接続されて
いるものとする。SE2,は、第17図と同様
で、デイジツトセンスアンプを動作させるパルス
である。第18図は入力が高電位で、低電位を出
力する駆動回路の例で、Q7,Q8,Q9,Q1
0,C2がこの部分を構成する。Q7とQ8はそ
のオン抵抗がQ8の方が小さくなるようにし、
WSとDがどちらも高電位でもその出力はグラン
ド電位程度となるようにする。パルスWS,WE
1は書き込みパルスである。書き込み以前に
WS,WE1ともグランド電位とする。書き込み
が始まり、デイジツト線DがI/Oバスにより駆
動され始めると、WS高電位とし、その出力節点
Q9のゲートはDと逆電位となる。Dが完全に決
定した以後、パルスWE1を高電位にすると、キ
ヤパシタC2により、Q9のゲートの電位が高電
位ならQ8はオフ状態のため、更に上昇し、Q9
のオン抵抗が下がる。ここで、Dが高電位ではQ
7は直流電流を生じるが、Q7の負荷はQ9のゲ
ート容量とC2の容量だけで小さいため、Q7の
オン抵抗を大きくでき消費電力は小さくできる。
このように、を高電位に駆動するのはQ9で行
われ、低電位に駆動するのはQ10を行なわれ
る。
第19図はより簡単な構成の駆動回路で、入力
が高電位のとき出力抵抗がきわめて大きくなる駆
動回路の例を示す。
が高電位のとき出力抵抗がきわめて大きくなる駆
動回路の例を示す。
ここで、WP,WE2ともに、書き込み信号で
ある。ただし、書き込み以前にWPは高電位、
WE2は低電位にしておく。デイジツトセンスア
ンプが動作する以前にデイジツト線は高電位にプ
リチヤージされているため、Q12のゲートは高
電位となる。書き込みが始まり、デイジツト線D
がI/Oバスにより駆動され、その電位が決定し
たら、WPをグランド電位に放電する。Q12の
ゲートはデイジツト線Dと逆電位になる。この後
WE2を高電位にすれば、ギヤパシタC2により
Dが低電位ならQ12のゲートは更らに、高電位
となるが、Dが高電位ではQ12のゲートはグラ
ンド電位に保たれる。
ある。ただし、書き込み以前にWPは高電位、
WE2は低電位にしておく。デイジツトセンスア
ンプが動作する以前にデイジツト線は高電位にプ
リチヤージされているため、Q12のゲートは高
電位となる。書き込みが始まり、デイジツト線D
がI/Oバスにより駆動され、その電位が決定し
たら、WPをグランド電位に放電する。Q12の
ゲートはデイジツト線Dと逆電位になる。この後
WE2を高電位にすれば、ギヤパシタC2により
Dが低電位ならQ12のゲートは更らに、高電位
となるが、Dが高電位ではQ12のゲートはグラ
ンド電位に保たれる。
このようにDを高電位に駆動するのは、Q1
1,Q12、低電位に駆動するのはトランジスタ
Q6,Q2である。入力即ちDが高電位では、Q
11,Q12の出力抵抗は極めて大きくなる。
1,Q12、低電位に駆動するのはトランジスタ
Q6,Q2である。入力即ちDが高電位では、Q
11,Q12の出力抵抗は極めて大きくなる。
このように本発明によれば、I/Oバス、列デ
コーダ、スイツチング回路を2組にする必要がな
く、かつ、ダイナミツクデイジツトセンスアンプ
が使用でき、(勿論スタデイツクデイジツトセン
スアンプし使用してもよい。)デイジツト線を折
り曲げる必要もないため、アドレス線も金属配線
層を使用できるので、デイジツト線の容量も小さ
く、アドレス線の抵抗も小さく、且つ列アドレス
線をメモリセルアレイ上に配線することもないの
で、メモリセルのキヤパシタを大きくでき、
Cs/Cdが大きい。
コーダ、スイツチング回路を2組にする必要がな
く、かつ、ダイナミツクデイジツトセンスアンプ
が使用でき、(勿論スタデイツクデイジツトセン
スアンプし使用してもよい。)デイジツト線を折
り曲げる必要もないため、アドレス線も金属配線
層を使用できるので、デイジツト線の容量も小さ
く、アドレス線の抵抗も小さく、且つ列アドレス
線をメモリセルアレイ上に配線することもないの
で、メモリセルのキヤパシタを大きくでき、
Cs/Cdが大きい。
したがつて、動作が安定で、高速動作、低消費
電力大容量化、低コスト化に適した1トランジス
タメモリ が実現できる。
電力大容量化、低コスト化に適した1トランジス
タメモリ が実現できる。
第1図は1トランジスタメモリのメモリセル1
ビツトの回路図、第2図は1トランジスタメモリ
のメモリセルのうち、デイジエツト線に拡散層、
アドレス線に金属配線層を用いた型の上面図、第
3図はトランジスタメモリのメモリセルの断面
図、第4図は1トランジスタメモリのメモリセル
アレイと周辺の構成のうち、I/Oバス一本の例
を示す構成図。第5図はリフアレンスセルの1ビ
ツトの回路図、第6図はスクチツクデイジツトセ
ンスアンプの一例を示す回路図、第7図はダイナ
ミツクデイジツトセンスアンプの一例を示す回路
図、第8図は行デコーダの一例を示す回路図、第
9図はスイツチング回路の一例を示す回路図、第
10図は、第11図で使用する列デコーダの回路
図、第11図はメモリセルアレイとその周辺の構
成のうち、列デコーダとそのスイツチング回路と
デイジツト線をデイジツトセンスアンプの両側に
配置した例を示す構成図、第12図はデイジツト
センスアンプを2列に配列した場合の構成図、第
13図はメモリセルアレイとその周辺の構成のう
ちデイジツト線を折り曲げた例を示す構成図、第
14図は第13図で使用されるメモリセルで、金
属配線層でデイジツト線、多結晶シリコンでアド
レス線を形成する例を示す上面図、第15図はメ
モリセルアレイとその周辺の構成のうち、列アド
レス線を延ばした例を示す構成図、第16図は、
第15図で使用されるメモリセルのうち、列アド
レス線を多結晶シリコンで形成する1例を示す上
面図、第17図は本発明の一実施例でメモリセル
アレイとその周辺の構成図、第18図は第17図
で示した駆動回路のうち、入力高電位で低電位を
出力する駆動回路と、ダイナミツクデイジツトセ
ンスアンプの構成図、第19図は、第17図で示
した駆動回路の他の実施例で入力高電位で出力抵
抗が極めて大きくなる駆動回路と、ダイナミツク
デイジツトセンスアンプとを示す構成図、 ここで、MCはメモリセル、MRはリフアレン
スセル、Xは行デコーダ、XRはリフアレンスデ
コーダ、TDはデイジツト線をプリチヤージする
トランジスタ、PDはデイジツト線をプリチヤー
ジするパルス線、Yは列デコーダ、Sはスイツチ
ング回路、A0〜A2,0〜2はアドレスイ
ンバータの出力線、I/OはI/Oバス、SAは
デイジツトセンスアンプ、Wは駆動回路、WEは
駆動回路Wを動作させる書き込み信号線である。
ビツトの回路図、第2図は1トランジスタメモリ
のメモリセルのうち、デイジエツト線に拡散層、
アドレス線に金属配線層を用いた型の上面図、第
3図はトランジスタメモリのメモリセルの断面
図、第4図は1トランジスタメモリのメモリセル
アレイと周辺の構成のうち、I/Oバス一本の例
を示す構成図。第5図はリフアレンスセルの1ビ
ツトの回路図、第6図はスクチツクデイジツトセ
ンスアンプの一例を示す回路図、第7図はダイナ
ミツクデイジツトセンスアンプの一例を示す回路
図、第8図は行デコーダの一例を示す回路図、第
9図はスイツチング回路の一例を示す回路図、第
10図は、第11図で使用する列デコーダの回路
図、第11図はメモリセルアレイとその周辺の構
成のうち、列デコーダとそのスイツチング回路と
デイジツト線をデイジツトセンスアンプの両側に
配置した例を示す構成図、第12図はデイジツト
センスアンプを2列に配列した場合の構成図、第
13図はメモリセルアレイとその周辺の構成のう
ちデイジツト線を折り曲げた例を示す構成図、第
14図は第13図で使用されるメモリセルで、金
属配線層でデイジツト線、多結晶シリコンでアド
レス線を形成する例を示す上面図、第15図はメ
モリセルアレイとその周辺の構成のうち、列アド
レス線を延ばした例を示す構成図、第16図は、
第15図で使用されるメモリセルのうち、列アド
レス線を多結晶シリコンで形成する1例を示す上
面図、第17図は本発明の一実施例でメモリセル
アレイとその周辺の構成図、第18図は第17図
で示した駆動回路のうち、入力高電位で低電位を
出力する駆動回路と、ダイナミツクデイジツトセ
ンスアンプの構成図、第19図は、第17図で示
した駆動回路の他の実施例で入力高電位で出力抵
抗が極めて大きくなる駆動回路と、ダイナミツク
デイジツトセンスアンプとを示す構成図、 ここで、MCはメモリセル、MRはリフアレン
スセル、Xは行デコーダ、XRはリフアレンスデ
コーダ、TDはデイジツト線をプリチヤージする
トランジスタ、PDはデイジツト線をプリチヤー
ジするパルス線、Yは列デコーダ、Sはスイツチ
ング回路、A0〜A2,0〜2はアドレスイ
ンバータの出力線、I/OはI/Oバス、SAは
デイジツトセンスアンプ、Wは駆動回路、WEは
駆動回路Wを動作させる書き込み信号線である。
Claims (1)
- 1 それぞれ複数のメモリメルと接続して信号の
伝達を行う複数の第1及び第2のデイジツト線
と、列デコーダにより前記複数の第1のデイジツ
ト線のうちの一つを選択してI/Oバスに接続す
るスイツチング回路と、それぞれ対応する前記第
1及び第2のデイジツト線と接続しこれら第1及
び第2のデイジツト線の差電圧を増幅して出力す
る複数のダイナミツクデイジツトセンスアンプ
と、それぞれ入力端を対応する前記第1のデイジ
ツト線と接続し出力端を対応する前記第2のデイ
ジツト線と接続して入力が低電位では高電位を出
力し、入力が高電位では、低電位を出力するか又
は出力抵抗が高抵抗となる駆動回路とを有するこ
とを特徴とする半導体記憶装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12136579A JPS5647988A (en) | 1979-09-20 | 1979-09-20 | Semiconductor memory device |
| US06/189,275 US4389714A (en) | 1979-09-20 | 1980-09-22 | Memory device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12136579A JPS5647988A (en) | 1979-09-20 | 1979-09-20 | Semiconductor memory device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5647988A JPS5647988A (en) | 1981-04-30 |
| JPS633395B2 true JPS633395B2 (ja) | 1988-01-23 |
Family
ID=14809436
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12136579A Granted JPS5647988A (en) | 1979-09-20 | 1979-09-20 | Semiconductor memory device |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4389714A (ja) |
| JP (1) | JPS5647988A (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58114391A (ja) * | 1981-12-25 | 1983-07-07 | Nec Corp | センスアンプ回路 |
| DE3427454A1 (de) * | 1984-07-25 | 1986-01-30 | Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München | Integrierte schaltung fuer einen in komplementaerer schaltungstechnik aufgebauten dynamischen halbleiterspeicher |
| US7051264B2 (en) * | 2001-11-14 | 2006-05-23 | Monolithic System Technology, Inc. | Error correcting memory and method of operating same |
| US7392456B2 (en) * | 2004-11-23 | 2008-06-24 | Mosys, Inc. | Predictive error correction code generation facilitating high-speed byte-write in a semiconductor memory |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| AT335777B (de) * | 1972-12-19 | 1977-03-25 | Siemens Ag | Regenerierschaltung fur binarsignale nach art eines getasteten flipflops |
| US4031552A (en) * | 1976-03-05 | 1977-06-21 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army | Miniature flat panel photocathode and microchannel plate picture element array image intensifier tube |
-
1979
- 1979-09-20 JP JP12136579A patent/JPS5647988A/ja active Granted
-
1980
- 1980-09-22 US US06/189,275 patent/US4389714A/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5647988A (en) | 1981-04-30 |
| US4389714A (en) | 1983-06-21 |
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