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JP2663838B2 - 半導体集積回路装置 - Google Patents

半導体集積回路装置

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JP2663838B2
JP2663838B2 JP5184285A JP18428593A JP2663838B2 JP 2663838 B2 JP2663838 B2 JP 2663838B2 JP 5184285 A JP5184285 A JP 5184285A JP 18428593 A JP18428593 A JP 18428593A JP 2663838 B2 JP2663838 B2 JP 2663838B2
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  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Databases & Information Systems (AREA)
  • Dram (AREA)
  • Static Random-Access Memory (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明の半導体集積回路装置に関
し、特に高速で動作する大容量メモリの半導体集積回路
装置に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、ダイナミックメモリ等の高速化技
術として一般的に採用されているダイレクトセンス方式
の半導体集積回路装置の一例を図3に示す。
【0003】この半導体集積回路装置は、互いに対をな
す第1及び第2のビット線Bj1,Bj2(j=1〜
n)から成る複数のビット線対B11/B12〜Bn1
/Bn2、これらビット線対B11/B12〜Bn1/
Bn2と絶縁交差する複数のワード線WL1,WL2,
…並びにビット線対B11/B12〜Bn1/Bn2及
びワード線WL1,WL2,…の交差部それぞれの各々
のビット線対に対し第1及び第2のビット線に交互に設
けられ対応するワード線の選択レベルに応答して選択状
態となり、対応するビット線対の第1及び第2のビット
線間に記憶内容に応じた電位差を与える複数のメモリセ
ルMCを備えたメモリセルアレイ1aと、ビット線対B
11/B12〜Bn1/Bn2それぞれと対応して設け
られ伝達されたビット線対の第1及び第2のビット線間
の電位差を増幅する複数のセンス増幅器SA1〜SAn
と、ビット線対B11/B12〜n1/Bn2それぞれ
の電位差を転送制御信号TG1に従ってセンス増幅器S
A1〜SAnに対応伝達する複数のトランジスタQ2
7,Q28と、第1及び第2のデータ線DB1,DB2
と、センス増幅器SA1〜SAnそれぞれと対応して設
けられ対応するセンス増幅器の増幅信号を各々のゲート
に受けソースを接地電位点GNDと共通接続する第1及
び第2の駆動用のトランジスタQ23,Q24、並びに
対応する列選択信号Yj(j=1〜n)を各々のゲート
に受けこの列選択信号Yjが選択レベルのときトランジ
スタQ23,Q24のドレインとデータ線DB1,DB
2との間を対応接続する第1及び第2のスイッチング用
のトランジスタQ21,Q22をそれぞれ備えた複数の
スイッチ回路SW1〜SWnと、それぞれソースを電源
電位VCC点と接続しゲート及びドレインをデータ線DB
1,DB2と対応接続するトランジスタQ1,Q2と、
データ線DB1,DB2間の信号を増幅し外部へ出力
(OUT)するデータ増幅器3とを有する構成となって
いる。
【0004】なお、この半導体集積回路装置では、セン
ス増幅器SA1〜SAn,スイッチ回路SW1〜SWn
及びデータバスDB1,DB2をメモリセルアレイ1a
と共用するメモリセルアレイ1bと、転送制御信号TG
2に従ってメモリセルアレイ1bの複数のビット線対の
電位差を対応センス増幅器に伝達する複数のスイッチ用
のトランジスタQ25,Q26とが設けられており、メ
モリセルアレイ1a,1bに挟まれた部分をセンス・ス
イッチ回路2を呼ぶ。また、図3では書込み用の回路は
省略されている。
【0005】また、大容量のシェアードセンスアンプ方
式を採用する場合には、図3に示された回路と同様の回
路ブロックを複数個、互いに隣接する回路ブロックのメ
モリセルアレイのビット線対が同一メモリアレイ内で交
互に配置されかつワード線を共用するように配置され
る。
【0006】次に、この半導体集積回路装置の動作につ
いて説明する。
【0007】メモリセルMCの記憶内容の読出し前は、
ビット線対B11/B12〜Bn1/BLn2はそれぞ
れ所定の電位にプリチャージ,イコライズされている。
ワード線WL1,WL2,…のうちの1本(例えばWL
1)が選択レベルになるとそのワード線と接続するメモ
リセルMCは選択状態となり、これらメモリセルMCの
記憶内容に応じて各々のビット線対B11/B12〜B
n1/Bn2のビット線間に電位差を与える。これらビ
ット線間の電位差は、転送制御信号TG1のアクティブ
レベルに対応してオンとなるトランジスタQ27,Q2
8により対応センス増幅器に伝達され、各々のセンス増
幅器SA1〜SAnは伝達された電位差を増幅する。こ
れらセンス増幅器SA1〜SAnの増幅信号は、スイッ
チ回路SW1〜SWnによって列選択信号Yjのうちの
選択レベルの信号と対応する1つのセンス増幅器の増幅
器信号のみが選択され、データ線DB1,DB2に伝達
される。そしてデータ増幅器3で増幅され外部へ出力さ
れる。
【0008】ここでスイッチ回路SW1〜SWn、デー
タ線DB1,DB2及びトランジスタQ1,Q2の動作
について更に詳しく説明する。
【0009】列選択信号Yjがすべて非選択レベルの状
態では、データ線DB1,DB2はPチャネル型のトラ
ンジスタQ1,Q2により、電源電位VCCに対しこれら
トランジスタQ1,Q2のしきい値電圧Vtだけ低い電
位にクランプされている。一方、選択状態のメモリセル
MCの記憶内容によって与えられたビット線(以下、B
11,B12のみに注目して説明する)間の電位差はセ
ンス増幅器SA1により増幅され一方は電源電位の高レ
ベル、他方は接地電位の低レベルとなる。これら電位を
ゲートに受けるスイッチ回路SW1のトランジスタQ2
3,Q24の一方(例えばQ23)はオン、他方(Q2
4)はオフとなる。
【0010】ここで、列選択信号Y1が選択レベルにな
るとスイッチ回路SW1のトランジスタQ21,Q22
がオンとなり、トランジスタQ23,Q24のドレイン
とデータ線DB1,DB2とが接続され、トランジスタ
Q1→データ線BD1→トランジスタQ21→トランジ
スタQ23→接地電位GND点の経路で電流が流れ、主
としてトランジスタQ1,Q23のオン抵抗によってデ
ータ線DB1の電位が低下する。一方、データ線DB2
の電位はトランジスタQ24がオフであるので、VCC
|Vt|のままである。この結果、データ線DB1、D
B2間に、ワード線及び列選択信号によって選択された
メモリセルMCの記憶内容と対応したレベルの信号が読
出され、データ増幅器3を通して外部へ出力される。
【0011】この半導体集積回路装置では、センス増幅
器SA1〜SAnの増幅信号をスイッチ回路SW1〜S
WnのトランジスタQ23,Q24のゲートで受けてい
るので、列選択信号Yjの選択レベルへの変化による増
幅動作に対する影響はなく、増幅動作の初期段階から列
選択信号Yjレベルとすることができ、従ってアクセス
の高速化に寄与する。
【0012】シェアードセンスアンプ方式を採用した大
容量メモリの半導体集積回路装置では、前述したよう
に、図3に示された回路相等の回路ブロックを図4に示
すように複数個(多数個)配列する。そして、消費電流
を低減するため、こられを幾つかに分割して分割動作さ
せる。例えば、4分割すると、図4の斜線で示した部分
が動作状態のとき他の部分は非動作状態となっている。
こうしてビット線等の充放電電流のほぼ1/4に低減し
ている。この場合、通常、動作対象のメモリセルアレイ
の両側のセンス・スイッチ回路が動作状態となり、1つ
の列選択信号Ykによりこれら動作状態のセンス・スイ
ッチ回路をデータ線(図3のDB1,DB2相当)に接
続する。また動作状態の列選択回路5から出力される列
選択信号Yjのうち1本は必ず選択レベルとなってい
る。
【0013】
【発明が解決しようとする課題】この従来の半導体集積
回路装置では、動作状態のとき列選択信号Yjのうちの
1つが必ず選択レベルとなっており、これを受けるスイ
ッチ回路SW1〜SWnのうちの1つのトランジスタQ
23,Q24のうちの一方がオンとなるので、スイッチ
回路SW1〜SWnを通して常に一定の電源電流が流
れ、大容量メモリにおいて分割動作させたとしてもその
消費電流が大きいという問題点があった。
【0014】本発明の目的は消費電流を低減することが
できる半導体集積回路装置を提供することにある。
【0015】
【発明が解決しようとする課題】本発明の半導体集積回
路装置は、互いに対をなす第1及び第2のビット線から
成る複数のビット線対と、これら複数のビット線対と絶
縁交差する複数のワード線と、前記複数のビット線対及
び複数のワード線の交差部それぞれと対応して設けられ
対応するワード線の選択レベルに応答して選択状態とな
り対応するビット線対の第1及び第2のビット線間に記
憶内容に応じた電位差を与える複数のメモリセルと、前
記複数のビット線対それぞれと対応して設けられ対応す
るビット線対の第1及び第2のビット線間の電位差をそ
れぞれ増幅する複数のセンス増幅器と、第1及び第2の
データ線と、それぞれ一端に電源電位を受け他端を前記
第1及び第2のデータ線と対応接続する第1及び第2の
抵抗素子と、前記複数のセンス増幅器それぞれと対応し
て設けられ対応するセンス増幅器の増幅信号を各々のゲ
ートに受けソースを共通接続する第1及び第2の駆動用
のトランジスタ、並びに対応する列選択信号を各々のゲ
ートに受けこの列選択信号が選択レベルのとき前記第1
及び第2の駆動用のトランジスタのドレインと前記第1
及び第2のデータ線との間を対応接続する第1及び第2
のスイッチング用のトランジスタをそれぞれ備えた複数
のスイッチ回路と、前記第1及び第2のデータ線間の信
号を増幅して出力するデータ増幅器と、一端を前記複数
のスイッチ回路の第1及び第2の駆動用のトランジスタ
のソースそれぞれと共通接続し他端を接地電位点と接続
するダイオード素子、及びドレインをこのダイオード素
子の一端と接続しソースを前記接地電位点と接続しゲー
トに読出し動作時の所定の期間中アクティブレベルとな
る制御信号を受ける制御用のトランジスタを備え前記駆
動用のトランジスタの共通ソース点を前記読出し動作時
の所定の期間中は接地電位とし前記所定の期間以外では
所定の電位とする電位制御回路とを有している。
【0016】
【実施例】次に本発明の実施例について図面を参照して
説明する。
【0017】図1は本発明の一実施例を示す回路図であ
る。
【0018】この実施例が図3に示された従来の半導体
集積回路装置を相達する点は、スイッチ回路SW1〜S
Wnの駆動用のトランジスタQ23,Q24のソース
(Nss)を直接接地電位GND点に接続する代りに、
所定のしきい値電圧をもちドレイン及びゲートを上記ト
ランジスタQ23,Q24のソース(Nss)と接続し
ソースを接地電位GND点と接続するダイオード素子の
トランジスタQ41と、ドレインをトランジスタQ2
3,Q24のソース(Nss)と接続しソースを接地電
位GND点と接続しゲートに読出し動作時の所定の期間
アクティブレベルとなる制御信号CVを受けオン,オフ
するトランジスタQ42とを備え、読出し動作時の所定
の期間にはトランジスタQ23,Q24のソース(Ns
s)を接地電位GNDにし上記所定の期間以外の期間で
はトランジスタQ41のしきい値電圧と対応した電位と
する電位制御回路4を設けた点にある。
【0019】次に、この実施例の動作について説明す
る。図2はこの実施例の動作を説明するための各部信号
のタイミング図である。
【0020】図2において、期間T1,T2が読出し動
作の1アイセスサイクルを示し、制御信号CVは前半の
期間T1でアクティブレベル(高レベル)、後半の期間
T2及び初期状態でインアクティブレベルとなる。
【0021】まず初期状態では、制御信号CVはインア
クティブレベルであるのでトランジスタQ42はオフ、
従ってトランジスタQ23,Q24のソース(Nss)
はトランジスタQ41のしきい値電圧(Vtn)となっ
ている。
【0022】読出し動作に入りアクセスサイクルの前半
の期間T1では制御信号CVがアクティブレベルとなる
ので、トランジスタQ42がオンとなりトランジスタQ
23,Q24のソース(Nss)を接地電位GND(0
V)とする。そして列選択信号Yjの1つ(例えばY
1)を選択レベルとすると、トランジスタQ21,Q2
2がオンとなりトランジスタQ23,Q24のドレイン
がデータ線DB1,DB2と対応接続する。一方、セン
ス増幅器(例えばSA1)はビット線B11,B12間
の電位差の増幅を開始しており、その増幅信号のレベル
に応じてトランジスタQ23,Q24はオン又はオフと
なる。このオン側のトランジスタを通して電源電位Vcc
点から電流I(=I1 )が流れ、データ線DB1,DB
2間にメモリセルMCから読出された記憶情報と対応し
た電位差が得られ、この電位差がデータ増幅器3で増幅
されて外部へ出力される。
【0023】読出し動作のアクセスサイクルの後半の期
間T2に入ると、制御信号CVはインアクティブレベル
となりトランジスタQ42はオフとなる。従ってトラン
ジスタQ23,Q24のソース(Nss)はトランジス
タQ41のしきい値電圧Vth相当の電位となり、トラ
ンジスタQ23,Q24のオン側の電流もその分少ない
値(I2 )となる。従来例ではこの期間T2においても
トランジスタQ23,Q24のソース(Nss)は接地
電位GNDであったので、電流I1 が流れ続けていた
が、本発明では少ない電流I2 となるので、その分消費
電流が低減される。次のアクセスサイクル(期間T3
等)に入り、選択列が変っても同様の動作がくり返さ
れ、同様に消費電流が低減される。
【0024】この消費電流の低減効果は、トランジスタ
Q41のしきい値電圧Vthや期間T1,T2の設定割
合いにもよるが、64Mビット規模のDRAMで、20
〜40%程度である。
【0025】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、センス増
幅器の増幅信号をゲートに受けるスイッチ回路の駆動用
のトランジスタのソースと接地電位点との間に、ダイオ
ード素子と、このダイオード素子と並列で読出し動作時
の所定の期間アクティブレベルとなる制御信号によりオ
ン,オフするトランジスタとを備え、上記駆動用のトラ
ンジスタのソースを、読出し動作時の所定の期間中は接
地電位に、上記所定の期間以外では所定の電位とする電
位制御回路を設けたので、読出し内容確定後の上記所定
の期間以外では動作電流が少なくなり、全体の消費電流
を低減することができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例を示す回路図である。
【図2】図1に示された実施例の動作を説明するための
各部信号のタイミング図である。
【図3】従来の半導体集積回路装置の一例を示す回路図
である。
【図4】図3に示された半導体集積回路装置の回路ブロ
ックを複数個結合して構成した半導体集積回路装置のブ
ロック図である。
【符号の説明】
1a,1b,1−1〜1−m メモリセルアレイ 2,2−0〜2−m センス・スイッチ回路 3 データ増幅器 4 電位制御回路 5 列選択回路 B11,B12〜Bn1,Bn2 ビット線 DB1,DB2 データ線 MC メモリセル Q1,Q2,Q21〜Q28,Q41,Q42 トラ
ンジスタ SA1〜SAn センス増幅器 SW1〜SWn スイッチ回路 WL1,WL2 ワード線

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 互いに対をなす第1及び第2のビット線
    から成る複数のビット線対と、これら複数のビット線対
    と絶縁交差する複数のワード線と、前記複数のビット線
    対及び複数のワード線の交差部それぞれと対応して設け
    られ対応するワード線の選択レベルに応答して選択状態
    となり対応するビット線対の第1及び第2のビット線間
    に記憶内容に応じた電位差を与える複数のメモリセル
    と、前記複数のビット線対それぞれと対応して設けられ
    対応するビット線対の第1及び第2のビット線間の電位
    差をそれぞれ増幅する複数のセンス増幅器と、第1及び
    第2のデータ線と、それぞれ一端に電源電位を受け他端
    を前記第1及び第2のデータ線と対応接続する第1及び
    第2の抵抗素子と、前記複数のセンス増幅器それぞれと
    対応して設けられ対応するセンス増幅器の増幅信号を各
    々のゲートに受けソースを共通接続する第1及び第2の
    駆動用のトランジスタ、並びに対応する列選択信号を各
    々のゲートに受けこの列選択信号が選択レベルのとき前
    記第1及び第2の駆動用のトランジスタのドレインと前
    記第1及び第2のデータ線との間を対応接続する第1及
    び第2のスイッチング用のトランジスタをそれぞれ備え
    た複数のスイッチ回路と、前記第1及び第2のデータ線
    間の信号を増幅して出力するデータ増幅器と、一端を前
    記複数のスイッチ回路の第1及び第2の駆動用トラン
    ジスタのソースそれぞれと共通接続し他端を接地電位点
    と接続するダイオード素子、及びドレインをこのダイオ
    ード素子の一端と接続しソースを前記接地電位点と接続
    しゲートに読出し動作時の所定の期間中アクティブレベ
    ルとなる制御信号を受ける制御用のトランジスタを備え
    前記駆動用のトランジスタの共通ソース点を前記読出し
    動作時の所定の期間中は接地電位とし前記所定の期間以
    外では所定の電位とする電位制御回路とを有することを
    特徴とする半導体集積回路装置。
  2. 【請求項2】 ダイオード素子が所定のしきい値電圧を
    もちドレイン及びゲートを複数のスイッチ回路の第1及
    び第2の駆動用トランジスタのソースそれぞれと共通接
    続しソースを接地電位点と接続するトランジスタで形成
    された請求項1記載の半導体集積回路装置。
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KR1019940018234A KR0132637B1 (ko) 1993-07-27 1994-07-27 저전력 소모 열 선택기를 갖는 dram 장치
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