JPH06223571A - Semiconductor integrated circuit device - Google Patents
Semiconductor integrated circuit deviceInfo
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- JPH06223571A JPH06223571A JP5028599A JP2859993A JPH06223571A JP H06223571 A JPH06223571 A JP H06223571A JP 5028599 A JP5028599 A JP 5028599A JP 2859993 A JP2859993 A JP 2859993A JP H06223571 A JPH06223571 A JP H06223571A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 増幅MOSFETのプロセスバラツキによる
入力オフセットを補償した高感度のセンスアンプと、そ
れを用いて高集積化を実現したメモリ回路を備えた半導
体集積回路装置を提供する。
【構成】 CMOSセンスアンプを構成する一方の導電
型の増幅MOSFETと他方の導電型の増幅MOSFE
Tの動作に時間差を持たせ、先に動作を開始する増幅M
OSFETのしきい値電圧のバラツキとセンスアンプの
入力オフセットに反映させ、その上で増幅MOSFET
をダイオード形態にしてソース側からビット線にプリチ
ャージを行うこと又は増幅MOSFETの容量結合によ
る初期増幅動作時にビット線をセンスアンプから切り離
すようにする。
【効果】 微小な入力信号を増幅する初期増幅動作を支
配的に行う増幅MOSFETの持つ入力オフセットを補
償した増幅動作によって高感度のセンスアンプを得るこ
とができる。
(57) [Abstract] [PROBLEMS] To provide a semiconductor integrated circuit device including a highly sensitive sense amplifier that compensates an input offset due to a process variation of an amplification MOSFET, and a memory circuit that achieves high integration using the sense amplifier. [Structure] One conductivity type amplification MOSFET and the other conductivity type amplification MOSFET which constitute a CMOS sense amplifier
Amplification M that gives a time difference to the operation of T and starts the operation first
The variation in the threshold voltage of the OSFET and the input offset of the sense amplifier are reflected, and then the amplification MOSFET
In the form of a diode to precharge the bit line from the source side or disconnect the bit line from the sense amplifier during the initial amplification operation by capacitive coupling of the amplification MOSFET. [Effect] A highly sensitive sense amplifier can be obtained by an amplification operation that compensates for an input offset of an amplification MOSFET that dominantly performs an initial amplification operation for amplifying a minute input signal.
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】この発明は、半導体集積回路装置
に関し、例えば微小電圧増幅回路としてのセンスアンプ
を備えたダイナミック型RAM(ランダム・アクセス・
メモリ)に利用して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 integrated circuit device, for example, a dynamic RAM (random access memory) having a sense amplifier as a minute voltage amplifier circuit.
Memory) is related to effective technology.
【0002】[0002]
【従来の技術】ダイナミック型RAMにおけるMOSF
ETのしきい値電圧のバラツキを補償したセンスアンプ
に関しては、実開昭56−21897号公報及び昭和5
8年度電子通信学会全国大会2−288がある。前者の
センスアンプは、増幅MOSFETをプリチャージ期間
にダイオード形成に接続して、ソース側からビット線の
プリチャージを行わせるものである。後者のセンスアン
プは、増幅MOSFETのソースを分離して、初期の増
幅動作を容量結合によって行うようにするものである。2. Description of the Related Art MOSF in a dynamic RAM
Regarding the sense amplifier that compensates for the variation in the ET threshold voltage, Japanese Utility Model Publication No. 56-21897 and Showa 5
There are two conferences of IEICE National Conference 2-288. In the former sense amplifier, an amplification MOSFET is connected to form a diode during a precharge period to precharge the bit line from the source side. The latter sense amplifier separates the source of the amplification MOSFET and performs the initial amplification operation by capacitive coupling.
【0003】[0003]
【発明が解決しようとする課題】ダイナミック型RAM
にあっては、低消費電力化等のためにセンスアンプもC
MOS回路により構成される。このようなセンスアンプ
のCMOS回路化に伴いビット線のプリチャージ電位
も、動作電圧の1/2の中間レベルに設定される。それ
故、上記実開昭56−21897号公報のセンスアンプ
のように電源電圧によりビット線をプリチャージするも
のをそのまま適用することができない。また、増幅MO
SFETはPチャンネル型MOSFETとNチャンネル
型MOSFETからなるものであるから、センスアンプ
のもつオフセット電圧とNチャンネル型MOSFET及
びPチャンネル型MOSFETのしきい値電圧のバラツ
キとの関連性が一対一に対応できなくなるばかりか、N
チャンネル型側とPチャンネル型側とが競合してプリチ
ャージ動作が難しくなるという問題を有する。Dynamic type RAM
In that case, the sense amplifier is also C for low power consumption.
It is composed of a MOS circuit. With the CMOS circuit of such a sense amplifier, the precharge potential of the bit line is also set to an intermediate level of half the operating voltage. Therefore, the one that precharges the bit line with the power supply voltage as in the sense amplifier of Japanese Utility Model Laid-Open No. 56-21897 cannot be applied as it is. Also, amplification MO
Since the SFET is composed of a P-channel MOSFET and an N-channel MOSFET, there is a one-to-one correspondence between the offset voltage of the sense amplifier and the variation of the threshold voltage of the N-channel MOSFET and the P-channel MOSFET. Not only can I not do it, N
There is a problem that the precharge operation becomes difficult due to competition between the channel type side and the P channel type side.
【0004】また、昭和58年度電子通信学会全国大会
2−288に記載のセンスアンプのように、容量結合に
よってセンスアンプの動作させようとすると極めて大き
な容量値をセンスアンプに作り込む必要があり現実的で
ない。すなわち、ダイナミック型RAMにあっては、記
憶容量を大きくするために1つのビット線には多数のメ
モリセルが接続される。それ故に、ビット線の寄生容量
値が比較的大きくなり容量結合によってビット線電位を
ある程度大きくするには相当大きなキャパシタが必要に
なるものであり、そのようなキャパシタをセンスアンプ
内に形成することは集積度の観点から実現不能である。Further, as in the sense amplifier described in National Conference of the Institute of Electronics, Communication and Communication, Japan, 1982, 2-288, it is necessary to make an extremely large capacitance value in the sense amplifier when operating the sense amplifier by capacitive coupling. Not relevant. That is, in the dynamic RAM, many memory cells are connected to one bit line in order to increase the storage capacity. Therefore, the parasitic capacitance value of the bit line becomes relatively large, and in order to increase the bit line potential to some extent by capacitive coupling, a considerably large capacitor is required. It is difficult to form such a capacitor in the sense amplifier. It is not feasible from the viewpoint of the degree of integration.
【0005】この発明の目的は、増幅MOSFETのプ
ロセスバラツキによる入力オフセットを補償した高感度
のセンスアンプを備えた半導体集積回路装置を提供する
ことにある。この発明の他の目的は、高集積化を実現し
たメモリ回路を備えた半導体集積回路装置を提供するこ
とにある。この発明の前記ならびにそのほかの目的と新
規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らか
になるであろう。An object of the present invention is to provide a semiconductor integrated circuit device equipped with a high-sensitivity sense amplifier which compensates for an input offset due to a process variation of an amplification MOSFET. Another object of the present invention is to provide a semiconductor integrated circuit device provided with a memory circuit realizing high integration. The above and other objects and novel features of the present invention will be apparent from the description of this specification and the accompanying drawings.
【0006】[0006]
【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、下
記の通りである。すなわち、CMOSセンスアンプを構
成する一方の導電型の増幅MOSFETのゲートと入力
端子との間に第1及び第2のスイッチMOSFETと、
上記増幅MOSFETのゲートとコモンソース側との間
に第3と第4のスイッチMOSFETを設け、第1と第
2のスイッチMOSFETをオフ状態にし、第3と第4
のスイッチMOSFETをオン状態にして上記増幅MO
SFETのコモンソース側に動作電圧の1/2の電圧に
第1と第2の増幅MOSFETのしきい値電圧に相当す
る電圧を加えたプリチャージ電圧を与えてビット線のプ
リチャージを行い、上記第3と第4のスイッチMOSF
ETをオフ状態にし、第1と第2のスイッチMOSFE
Tをオン状態にするとともに、上記プリチャージ電圧を
基準にして一方の入力端子に微小電位を与えて上記増幅
MOSFETを活性化して増幅動作を行わせた後に、C
MOSセンスアンプを構成する他方の導電型の増幅MO
SFETを活性化させる。The outline of a typical one of the inventions disclosed in the present application will be briefly described as follows. That is, the first and second switch MOSFETs are provided between the gate and the input terminal of the one conductivity type amplification MOSFET that constitutes the CMOS sense amplifier,
Third and fourth switch MOSFETs are provided between the gate and the common source side of the amplification MOSFET, the first and second switch MOSFETs are turned off, and the third and fourth switch MOSFETs are turned off.
Of the above-mentioned amplification MO by turning on the switch MOSFET of
The precharge of the bit line is performed by applying a precharge voltage obtained by adding a voltage corresponding to the threshold voltage of the first and second amplification MOSFETs to 1/2 of the operating voltage to the common source side of the SFET to precharge the bit line. Third and fourth switch MOSF
ET is turned off and the first and second switch MOSFE
After turning on T and applying a minute potential to one of the input terminals based on the precharge voltage to activate the amplifying MOSFET to perform an amplifying operation, C
Amplification MO of the other conductivity type that constitutes the MOS sense amplifier
Activate the SFET.
【0007】初期増幅動作が容量結合によって行われる
センスアンプに対して、ビット線との間にスイッチMO
SFETを設け、容量結合による初期増幅動作時にビッ
ト線をセンスアンプから切り離し、センスアンプの増幅
信号が大きくされた時点でビット線をセンスアンプに再
び接続させる。For the sense amplifier in which the initial amplification operation is performed by capacitive coupling, a switch MO is provided between the sense amplifier and the bit line.
An SFET is provided to disconnect the bit line from the sense amplifier during the initial amplification operation by capacitive coupling, and to reconnect the bit line to the sense amplifier when the amplified signal of the sense amplifier is increased.
【0008】[0008]
【作用】上記した手段によれば、動作順序によりプリチ
ャージと増幅動作を開始する増幅MOSFETを限定す
ること、又は大きな寄生容量を持つビット線が切り離さ
れるから、微小な入力信号を増幅する初期増幅動作を支
配的に行う増幅MOSFETの持つ入力オフセットを補
償した増幅動作によって高感度のセンスアンプを得るこ
とができる。According to the above-mentioned means, the amplification MOSFET for starting the precharge and the amplification operation is limited according to the operation sequence, or the bit line having a large parasitic capacitance is disconnected, so that the initial amplification for amplifying a minute input signal is performed. A highly sensitive sense amplifier can be obtained by an amplification operation that compensates the input offset of the amplification MOSFET that performs the operation dominantly.
【0009】[0009]
【実施例】図1には、この発明が適用されたダイナミッ
ク型RAMの一実施例の要部回路図が示されている。同
図の各回路素子は、公知のCMOS(相補型MOS)集
積回路の製造技術によって、単結晶シリコンのような1
個の半導体基板上において形成される。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS FIG. 1 shows a circuit diagram of a main part of an embodiment of a dynamic RAM to which the present invention is applied. Each of the circuit elements shown in FIG. 1 is made of single crystal silicon by a known CMOS (complementary MOS) integrated circuit manufacturing technique.
It is formed on each semiconductor substrate.
【0010】同図には、この発明に係るセンスアンプを
中心にして、それと関連する回路が示されている。すな
わち、2つのセンスアンプ、及びそれに接続される2対
のビット線(データ線又はディジット線という場合もあ
る。)と、その予備プリチャージ回路及び8本のワード
線と、これらビット線とワード線との交点に設けられる
メモリセル及びプリチャージ回路とセンスアンプの制御
回路が代表として例示的に示されている。このうち、一
方の相補ビット線B1TとB1Bに関連するセンスアン
プ及び予備プリチャージ回路等を例にして以下説明す
る。In the same figure, a sense amplifier according to the present invention is mainly shown and a circuit related thereto is shown. That is, two sense amplifiers, two pairs of bit lines (sometimes referred to as data lines or digit lines) connected thereto, their pre-precharge circuits and eight word lines, and these bit lines and word lines. The control circuit of the sense amplifier and the memory cell and the precharge circuit provided at the intersection of and are illustrated as a representative. Of these, the sense amplifier and the preliminary precharge circuit related to one of the complementary bit lines B1T and B1B will be described below as an example.
【0011】この実施例では、センスアンプは基本的に
はCMOS構成にされる。CMOS構成のセンスアンプ
における入力オフセットを補償するために、CMOSセ
ンスアンプを構成するPチャンネル型増幅MOSFET
Q10,Q11とNチャンネル型増幅MOSFETQ
4,Q5とを分け、Nチャンネル型増幅MOSFETQ
4,Q5を主体にし、Pチャンネル型増幅MOSFET
Q10,Q11を補助的に用いる。すなわち、センスア
ンプの動作開始的においてはNチャンネル型増幅MOS
FETQ4,Q5を先に活性化して増幅動作を行わせ、
増幅信号がある程度大きくなった後にPチャンネル型増
幅MOSFETQ10,Q11を活性化して、微小入力
信号に対応したフルスイングのハイレベル/ロウレベル
の出力信号を得るようにするものである。In this embodiment, the sense amplifier basically has a CMOS structure. A P-channel type amplification MOSFET which constitutes a CMOS sense amplifier in order to compensate an input offset in the sense amplifier having the CMOS configuration.
Q10, Q11 and N-channel type amplification MOSFET Q
N-channel type amplification MOSFET Q
Mainly composed of 4 and Q5, P-channel type amplification MOSFET
Q10 and Q11 are used supplementarily. That is, when the sense amplifier starts operating, an N channel type amplification MOS
The FETs Q4 and Q5 are activated first to perform the amplification operation,
After the amplified signal becomes large to some extent, the P-channel type amplification MOSFETs Q10 and Q11 are activated to obtain a full swing high level / low level output signal corresponding to a minute input signal.
【0012】このような構成とすることにより、CMO
Sセンスアンプを用いつつ、センスアンプのもつ実質的
な入力オフセットと、Nチャンネル型増幅MOSFET
Q4,Q5のしきい値電圧のバラツキ(差)とを一対一
に対応させることができる。このようなセンスアンプの
増幅MOSFETの動作上の分離を行った上で、増幅動
作を支配的に行う増幅MOSFETQ4とQ5に対して
は、そのしきい値電圧のバラツキを補償するために、そ
のゲートとビット線B1B,B1Tとの間にはスイッチ
MOSFETQ6とQ8を設ける。増幅MOSFETQ
4とQ5のゲートとコモンソース線NSとの間には、ス
イッチMOSFETQ7とQ9を設ける。これらのスイ
ッチMOSFETQ6〜Q9は、特に制限されないが、
Nチャンネル型MOSFETから構成される。With such a configuration, the CMO
While using the S sense amplifier, the substantial input offset of the sense amplifier and the N channel type amplification MOSFET
It is possible to make one-to-one correspondence with variations (differences) in the threshold voltage of Q4 and Q5. In order to compensate for variations in the threshold voltage of the amplification MOSFETs Q4 and Q5 that perform amplification operation predominantly after the operation of the amplification MOSFETs of the sense amplifier is separated, Switch MOSFETs Q6 and Q8 are provided between and the bit lines B1B and B1T. Amplification MOSFET Q
Switch MOSFETs Q7 and Q9 are provided between the gates of 4 and Q5 and the common source line NS. These switch MOSFETs Q6 to Q9 are not particularly limited,
It is composed of an N-channel MOSFET.
【0013】上記コモンソース線NSには、上記の増幅
MOSFETQ4,Q5を活性化するためのパワースイ
ッチMOSFETQ13が設けられる。このパワースイ
ッチMOSFETQ13は、上記コモンソース線NSに
回路の接地電位のような動作電圧を供給して、増幅MO
SFETQ4とQ5を活性化させる。The common source line NS is provided with a power switch MOSFET Q13 for activating the amplification MOSFETs Q4 and Q5. This power switch MOSFET Q13 supplies an operating voltage such as the ground potential of the circuit to the common source line NS to amplify the amplification MO.
SFETs Q4 and Q5 are activated.
【0014】上記コモンソース線NSは、上記のような
増幅MOSFETQ4,Q5の活性化の他に、ビット線
B1T,B1Bのプリチャージ動作に用いられる。すな
わち、コモンソース線NSには、プリチャージ電圧VP
を供給するプリチャージMOSFETQ12が設けられ
る。このプリチャージ電圧VPは、動作電圧VCCの1
/2の電圧VCC/2に、MOSFETQ4,Q5のし
きい値電圧VTHを加えた電圧(VCC/2)+VTHに設
定される。The common source line NS is used for precharging the bit lines B1T, B1B in addition to activating the amplification MOSFETs Q4, Q5 as described above. That is, the common source line NS is connected to the precharge voltage VP.
A precharge MOSFET Q12 for supplying This precharge voltage VP is 1 of the operating voltage VCC.
It is set to a voltage (VCC / 2) + VTH obtained by adding the threshold voltage VTH of the MOSFETs Q4 and Q5 to the voltage VCC / 2 of / 2.
【0015】上記スイッチMOSFETQ6,Q8と、
Q7,Q9は制御信号COMによって相補的にスイッチ
制御される。すなわち、スイッチMOSFETQ6,Q
8のゲートには、制御信号COMが供給され、スイッチ
MOSFETQ7,Q9のゲートには、制御信号COM
がインバータ回路N2を通して反転して供給される。同
様に、上記パワースイッチMOSFETQ13と、プリ
チャージMOSFETQ12とは、制御信号PNによっ
て相補的にスイッチ制御される。言い換えるならば、プ
リチャージMOSFETQ12は、制御信号PNを受け
るインバータ回路N1により制御される。The switch MOSFETs Q6 and Q8,
Q7 and Q9 are complementarily switch-controlled by the control signal COM. That is, the switch MOSFETs Q6 and Q
The control signal COM is supplied to the gate of 8 and the control signal COM is supplied to the gates of the switch MOSFETs Q7 and Q9.
Are inverted and supplied through the inverter circuit N2. Similarly, the power switch MOSFET Q13 and the precharge MOSFET Q12 are complementarily switch-controlled by the control signal PN. In other words, the precharge MOSFET Q12 is controlled by the inverter circuit N1 which receives the control signal PN.
【0016】一方、予備的に機能させられるPチャンネ
ル型増幅MOSFETQ10とQ11は、従来と同様に
ラッチ形態にされる。そのコモンソース線PSには、電
源電圧VCCのような動作電圧を供給するPチャンネル
型のパワースイッチMOSFETQ14が設けられる。
このパワースイッチMOSFETQ14を制御する制御
信号PPは、後に詳細に説明するように上記Nチャンネ
ル型のパワースイッチMOSFETQ13のゲートに供
給される制御信号PNに対して遅くされる。これによ
り、上記のようなPチャンネル型増幅MOSFETQ
4,Q5とNチャンネル型増幅MOSFETQ10,Q
11の増幅動作上の分離が行われる。On the other hand, the P-channel type amplification MOSFETs Q10 and Q11 which are preliminarily made to function are latched as in the conventional case. The common source line PS is provided with a P-channel type power switch MOSFET Q14 that supplies an operating voltage such as the power supply voltage VCC.
The control signal PP for controlling the power switch MOSFET Q14 is delayed with respect to the control signal PN supplied to the gate of the N-channel type power switch MOSFET Q13, as described later in detail. As a result, the P-channel amplifier MOSFET Q as described above is
4, Q5 and N-channel type amplification MOSFET Q10, Q
Separation in the amplification operation of 11 is performed.
【0017】上記相補のビット線B1T,B1Bとの間
には、短絡MOSFETQ1、及び予備のプリチャージ
電圧VCC/3を供給するMOSFETQ2及びQ3か
らなる予備プリチャージ回路が設けられる。予備のプリ
チャージ回路の動作は、基本的には、従来のハーフプリ
チャージ回路の動作と同じであるが、その電圧レベルが
上記短絡MOSFETQ1によるハーフプリチャージ電
圧VCC/2からMOSFETQ2とQ3のオン状態に
よるVCC/3のような電位に低下させられる点が従来
の回路の動作と異なる。Between the complementary bit lines B1T and B1B, a preliminary precharge circuit including a short-circuit MOSFET Q1 and MOSFETs Q2 and Q3 for supplying a preliminary precharge voltage VCC / 3 is provided. The operation of the preliminary precharge circuit is basically the same as the operation of the conventional half precharge circuit, but the voltage level thereof changes from the half precharge voltage VCC / 2 by the short-circuit MOSFET Q1 to the ON state of the MOSFETs Q2 and Q3. Is different from the operation of the conventional circuit in that it is lowered to a potential such as VCC / 3.
【0018】メモリセルは、ワード線と一方のビット線
B1T又はB1Bとの間に設けられる。アドレス選択用
のMOSFETQMは、ワード線にゲートが接続され
て、一方のソース,ドレインがビット線B1T又はB0
Tに接続される。そして、他方のソース,ドレインとプ
レート電圧VPLとの間に、情報記憶用のキャパシタC
Sが設けられる。このようなメモリセルの配置は、従来
のダイナミック型RAMのそれと同様であるので、その
詳細な説明を省略する。ワード線は、ワード線選択回路
により選ばれた1つのワード線が選択状態にされる。The memory cell is provided between the word line and one bit line B1T or B1B. In the MOSFET QM for address selection, the gate is connected to the word line and one of the source and drain is the bit line B1T or B0.
Connected to T. A capacitor C for storing information is provided between the other source and drain and the plate voltage VPL.
S is provided. The arrangement of such memory cells is similar to that of the conventional dynamic RAM, and therefore detailed description thereof will be omitted. As for the word line, one word line selected by the word line selection circuit is brought into a selected state.
【0019】他の代表として示されている相補ビット線
B0T,B0Bとそれに関連する予備プリチャージ回
路、センスアンプ及びセンスアンプ制御回路とプリチャ
ージ回路は、前記回路と同様であるので、その説明を省
略するものである。これに対応して、図面上においても
素子に対する回路記号が省略されている。The complementary bit lines B0T and B0B and the related pre-precharge circuit, sense amplifier and sense amplifier control circuit, and precharge circuit shown as other representatives are the same as the above circuits, and the description thereof will be omitted. It is omitted. Correspondingly, circuit symbols for elements are omitted in the drawings.
【0020】図3には、上記図1のセンスアンプの動作
を説明するためのタイミング図が示されている。信号P
Cがハイレベルの期間に予備プリチャージ動作が行われ
る。すなわち、制御信号PCのハイレベルによりMOS
FETQ1とQ2及びQ3がオン状態になり、相補ビッ
ト線BLをVCC/3のような予備プリチャージ電圧に
する。FIG. 3 is a timing chart for explaining the operation of the sense amplifier shown in FIG. Signal P
The preliminary precharge operation is performed while C is at the high level. That is, when the control signal PC is high level, the MOS
The FETs Q1, Q2 and Q3 are turned on, and the complementary bit line BL is set to the pre-precharge voltage such as VCC / 3.
【0021】信号PCをロウレベルにして上記MOSF
ETQ1〜Q3をオフ状態にして、相補ビット線BLを
ハイインピーダンス状態にする。これにより相補ビット
線BL(B1T,B1B)は、ハイインピーダンス状態
で上記電圧VCC/3を保持している。The signal PC is set to the low level to make the MOSF.
ETQ1 to Q3 are turned off, and the complementary bit line BL is set to a high impedance state. As a result, the complementary bit lines BL (B1T, B1B) hold the voltage VCC / 3 in the high impedance state.
【0022】制御信号COMをロウレベルにすると、ス
イッチMOSFETQ6とQ8がオフ状態にされ、スイ
ッチMOSFETQ7とQ9がオン状態にされる。これ
により、Nチャンネル型の増幅MOSFETQ4とQ5
のゲートとコモンソース側が短絡されるので、増幅MO
SFETQ4とQ5がダイオード形態にされる。これに
より、コモンソース線NSから供給されるプリチャージ
電圧VPが、上記ダイオード形態にされた増幅MOSF
ETQ4とQ5を通してビット線B1TとB1Bに伝え
られる。このとき、増幅MOSFETQ4に対して増幅
MOSFETQ5のしきい値電圧が大きいと、そのしき
い値電圧差ΔVTHだけビット線B1TとB1Bにレベル
差が生じる。When the control signal COM is set to low level, the switch MOSFETs Q6 and Q8 are turned off and the switch MOSFETs Q7 and Q9 are turned on. As a result, N-channel type amplification MOSFETs Q4 and Q5
Since the gate and common source side of
SFETs Q4 and Q5 are in diode form. As a result, the precharge voltage VP supplied from the common source line NS becomes the diode-type amplification MOSF.
It is transmitted to bit lines B1T and B1B through ETQ4 and Q5. At this time, if the threshold voltage of the amplification MOSFET Q5 is larger than that of the amplification MOSFET Q4, a level difference occurs between the bit lines B1T and B1B by the threshold voltage difference ΔVTH.
【0023】上記のようにビット線B1TとB1Bと
は、VCC/3に予備プリチャージされているので、ビ
ット線B1TとB1Bが比較的大きな寄生容量CBを持
っていても、レベル差が小さいから上記増幅MOSFE
TQ4とQ5を通してほぼVCC/2に対応したプリチ
ャージレベルに高速に変化させられる。上記のようにビ
ット線B1T,B1Bのプリチャージ電圧をほぼハーフ
フリチャージ電圧VCC/2にするために、コモンソー
ス線NSのプリチャージ電圧VPは、VCC/2に、M
OSFETQ4,Q5のしきい値電圧VTHによるレベル
低下を補償するようそれに相当する電圧を加算した電圧
に持ち上げておくものである。Since the bit lines B1T and B1B are precharged to VCC / 3 as described above, the level difference is small even if the bit lines B1T and B1B have a relatively large parasitic capacitance CB. The amplification MOSFE
Through TQ4 and Q5, the precharge level corresponding to approximately VCC / 2 can be changed at high speed. As described above, in order to set the precharge voltage of the bit lines B1T and B1B to approximately the half precharge voltage VCC / 2, the precharge voltage VP of the common source line NS is set to VCC / 2, M
In order to compensate for the level drop due to the threshold voltage VTH of the OSFETs Q4 and Q5, the corresponding voltage is raised to the added voltage.
【0024】制御信号COMをハイレベルに戻し、上記
MOSFETQ7とQ9をオフ状態にし、MOSFET
Q6とQ8をオン状態にして増幅MOSFETQ4とQ
5をラッチ形態にしておいて、ワード線WLを選択状態
にすると、メモリセルが接続されたビット線には、メモ
リセルのキャパシタCSの蓄積電荷とビット線の寄生容
量CBのプリチャージ電荷との電荷分散による微小電位
変化が現れる。これがメモリセルからの微小読み出し信
号VSIGとしてセンスアンプの増幅MOSFETQ4
とQ5のゲートに電位差として伝えられる。The control signal COM is returned to the high level, the MOSFETs Q7 and Q9 are turned off, and the MOSFETs are turned off.
Amplification MOSFETs Q4 and Q with Q6 and Q8 turned on
When the word line WL is set to a selected state by setting 5 as a latch mode, the bit line to which the memory cell is connected has the accumulated charge of the capacitor CS of the memory cell and the precharge charge of the parasitic capacitance CB of the bit line. A minute potential change appears due to charge dispersion. This is the amplification MOSFET Q4 of the sense amplifier as the minute read signal VSIG from the memory cell.
Is transmitted to the gate of Q5 as a potential difference.
【0025】この実施例では、上記のようなプリチャー
ジ動作によって予め増幅MOSFETQ4とQ5のしき
い値電圧に対応したオフセット電圧ΔVTHが、ビット線
に与えられているので、上記読み出し信号VSIGはそ
のまま増幅MOSFETQ4とQ5に対してゲート電圧
差として与えられる。この状態で、制御信号PNがハイ
レベルにされて増幅MOSFETQ4とQ5が活性化さ
れる。これにより、Nチャンネル型の増幅MOSFET
Q4とQ5のみによって、上記微小信号VSIGの増幅
動作が開始される。In this embodiment, since the offset voltage ΔVTH corresponding to the threshold voltages of the amplification MOSFETs Q4 and Q5 is applied to the bit line in advance by the precharge operation as described above, the read signal VSIG is directly amplified. It is given as a gate voltage difference to MOSFETs Q4 and Q5. In this state, the control signal PN is set to the high level and the amplification MOSFETs Q4 and Q5 are activated. This enables N-channel amplification MOSFET
Only Q4 and Q5 start the amplifying operation of the minute signal VSIG.
【0026】上記Nチャンネル型増幅MOSFETQ4
とQ5の増幅動作により、増幅信号がある程度大きくな
った時点で、遅れて制御信号PPがロウレベルにされ
る。これにより、Pチャンネル型の増幅MOSFETQ
10とQ11が活性化されて、Nチャンネル型増幅MO
SFETQ4とQ5とともに増幅動作を行ってビット線
の電位をVCCのようなハイレベルと、0Vのようなロ
ウレベルにフルスイングさせる。The N-channel type amplification MOSFET Q4
By the amplification operation of Q5 and Q5, the control signal PP is delayed to a low level when the amplified signal becomes large to some extent. As a result, the P-channel amplification MOSFET Q
10 and Q11 are activated, N channel type amplification MO
An amplification operation is performed together with the SFETs Q4 and Q5 to fully swing the potential of the bit line between a high level such as VCC and a low level such as 0V.
【0027】上記Pチャンネル型増幅MOSFETQ1
0とQ11においても、しきい値電圧に対応したオフセ
ット電圧を持っている。しかしながら、それが増幅動作
を開始した時点では、そのようなオフセット電圧が無視
できる程度に入力電圧差が大きくなっているので実質的
にオフセットの影響を受けなくできる。すなわち、Pチ
ャンネル型増幅MOSFETQ10とQ11は、Nチャ
ンネル型増幅MOSFETQ4とQ5による増幅動作に
よってハイレベルにされるべきビット線の電位の落ち込
みを防ぐとともに、それを電源電圧VCCまでプルアッ
プさせるといういわば補足的な増幅動作を受け持つもの
である。The P-channel type amplification MOSFET Q1
0 and Q11 also have offset voltages corresponding to the threshold voltage. However, at the time when it starts the amplifying operation, the input voltage difference becomes so large that such offset voltage can be ignored, so that it can be substantially not affected by the offset. That is, the P-channel type amplification MOSFETs Q10 and Q11 prevent the drop of the potential of the bit line that should be set to the high level by the amplification operation by the N-channel type amplification MOSFETs Q4 and Q5, and pull up it to the power supply voltage VCC, so to speak. It is responsible for the general amplification operation.
【0028】メモリアクセスが終了して、ワード線WL
がリセットされ、センスアンプを活性化させる制御信号
PN及びPPもリセットされた後に、制御信号PCがハ
イレベルにされると、上記MOSFETQ1〜Q3がオ
ン状態になり、MOSFETQ1のオン状態により相補
ビット線B1T,B1Bのハイレベルとロウレベルが短
絡されてVCC/2なろうとするが、MOSFETQ2
とQ3のオン状態によってそれより若干低い予備プリチ
ャージ電圧VCC/3に変化する。After the memory access is completed, the word line WL
Is reset and the control signals PN and PP for activating the sense amplifier are also reset, and then the control signal PC is set to a high level, the MOSFETs Q1 to Q3 are turned on, and the complementary bit line is turned on by turning on the MOSFET Q1. The high level and the low level of B1T and B1B are short-circuited, and it is about to become VCC / 2.
And the ON state of Q3 changes the pre-precharge voltage VCC / 3 which is slightly lower than that.
【0029】図2には、この発明が適用されたダイナミ
ック型RAMの他の一実施例の要部回路図が示されてい
る。この実施例では、CMOSセンスアンプのうち、P
チャンネル型増幅MOSFETを支配的に用い、Nチャ
ンネル型増幅MOSFETを補助的に用いるものであ
る。すなわち、前記図1の回路のセンスアンプを構成す
るPチャンネル型MOSFETとNチャンネル型MOS
FETとを入れ替えた構成になっている。それ故、セン
スアンプを構成する回路素子のうち回路記号はそのまま
でNチャンネル型MOSFETがPチャンネル型MOS
FETに置き換えられ、Pチャンネル型MOSFETが
Nチャンネル型MOSFETに置き換えられている。FIG. 2 shows a circuit diagram of a main part of another embodiment of the dynamic RAM to which the present invention is applied. In this embodiment, of the CMOS sense amplifiers, P
The channel type amplification MOSFET is dominantly used, and the N channel type amplification MOSFET is auxiliary used. That is, a P-channel type MOSFET and an N-channel type MOS which constitute the sense amplifier of the circuit of FIG.
It has a configuration in which the FET is replaced. Therefore, among the circuit elements constituting the sense amplifier, the circuit symbol is the same and the N-channel MOSFET is the P-channel MOS.
The FET is replaced by the FET, and the P-channel MOSFET is replaced by the N-channel MOSFET.
【0030】このように、Pチャンネル型増幅MOSF
ETQ4,Q5を支配的に用いるときには、プリチャー
ジ電圧VPは、VCC/2−VTHのように低くされる。
これに対して、ビット線の予備のプリチャージ電圧は、
2VCC/3のように高くされる。これは、Pチャンネ
ル型増幅MOSFETを支配的に用いるときには、動作
電圧が0V側になるからそれに対応してそれぞれのレベ
ルも逆にする必要があるからである。As described above, the P channel type amplification MOSF
When ETQ4 and Q5 are predominantly used, the precharge voltage VP is lowered to VCC / 2-VTH.
On the other hand, the spare precharge voltage of the bit line is
Raised as high as 2VCC / 3. This is because when the P-channel type amplifying MOSFET is dominantly used, the operating voltage is on the 0 V side, and the respective levels must be reversed correspondingly.
【0031】なお、図1及び図2の回路図においては、
Pチャンネル型のパワースイッチMOSFETとNチャ
ンネルのパワースイッチMOSFETとを、センスアン
プ列の一方に設けるように示しているが、これらのMO
SFETを比較的大きく形成する必要から、半導体基板
上においてはセンスアンプ列の上下に振り分けてレイア
ウトされる。In the circuit diagrams of FIGS. 1 and 2,
Although it is shown that the P-channel type power switch MOSFET and the N-channel power switch MOSFET are provided on one side of the sense amplifier row, these MO
Since it is necessary to form the SFET relatively large, it is laid out above and below the sense amplifier row on the semiconductor substrate.
【0032】図4には、上記図2のセンスアンプの動作
を説明するためのタイミング図が示されている。基本的
には図3と同様であるが、上記のような動作電圧に対応
してプリチャージ電圧等が異なるように設定されてい
る。FIG. 4 is a timing chart for explaining the operation of the sense amplifier shown in FIG. Although it is basically the same as that in FIG. 3, the precharge voltage and the like are set so as to be different in accordance with the above-mentioned operating voltage.
【0033】また、メモリセルからの読み出し信号VS
IGが、オフセット電圧ΔVTHと逆レベルであるときに
は、ビット線B1T,B1B上ではみかけ上なくなって
いるが、増幅MOSFETQ4とQ5のゲート電圧間に
は同図に点線で示したような読み出し電圧VSIGが印
加されており、それに従ってビット線B1TとB1Bを
ハイレベルとロウレベルに増幅させるものである。Further, the read signal VS from the memory cell
When IG is at a level opposite to the offset voltage ΔVTH, it is apparently not present on the bit lines B1T and B1B, but the read voltage VSIG shown by the dotted line in the figure is present between the gate voltages of the amplification MOSFETs Q4 and Q5. It is applied, and accordingly, the bit lines B1T and B1B are amplified to a high level and a low level.
【0034】図5には、この発明が適用されたダイナミ
ック型RAMの他の一実施例の要部回路図が示されてい
る。同図の回路素子の回路記号は、図1や図2のものと
同じものを用いているが、基本的にはそれぞれが別個の
回路機能を持つものであると理解されたい。このこと
は、他の回路図においても同様である。FIG. 5 shows a circuit diagram of a main part of another embodiment of the dynamic RAM to which the present invention is applied. Although the circuit symbols of the circuit elements in the figure are the same as those in FIG. 1 and FIG. 2, it should be understood that each basically has a separate circuit function. This also applies to other circuit diagrams.
【0035】この実施例は、CMOSセンスアンプのう
ち、Nチャンネル型増幅MOSFETを支配的に用い、
Pチャンネル型増幅MOSFETを補助的に用いるもの
である。これにより、上記支配的に動作するNチャンネ
ル型増幅MOSFETQ4,Q5のしきい値電圧差が実
質的なセンスアンプの入力オフセットに対応させるとと
もに、その補償方法として容量結合を利用するものであ
る。In this embodiment, of the CMOS sense amplifiers, the N-channel type amplification MOSFET is predominantly used,
The P-channel type amplification MOSFET is used auxiliary. As a result, the threshold voltage difference between the N-channel type amplification MOSFETs Q4 and Q5 which operates dominantly corresponds to the substantial input offset of the sense amplifier, and the capacitive coupling is used as the compensation method.
【0036】ゲートとドレインとが交差接続された増幅
MOSFETQ4とQ5のソースには、MOS容量の形
態で示されたキャパシタが設けられる。すなわち、MO
SFETQ6,Q7のドレインとソースを接続して一方
の電極として上記増幅MOSFETQ4とQ5のソース
に接続させる。キャパシタとして作用させられるMOS
FETQ6,Q7のゲートは、キャパシタの他方の電極
とされて制御信号COMが供給される。The capacitors shown in the form of MOS capacitors are provided at the sources of the amplification MOSFETs Q4 and Q5 whose gates and drains are cross-connected. That is, MO
The drains and sources of the SFETs Q6 and Q7 are connected to each other and connected to the sources of the amplification MOSFETs Q4 and Q5 as one electrode. MOS that acts as a capacitor
The gates of the FETs Q6 and Q7 serve as the other electrode of the capacitor and are supplied with the control signal COM.
【0037】上記増幅MOSFETQ4とQ5のソース
にはパワースイッチとして動作するMOSFETQ8と
Q9が設けられる。これらのMOSFETQ8とQ9
は、増幅MOSFETQ4とQ5のソースを分離させる
ようにも作用する。The sources of the amplification MOSFETs Q4 and Q5 are provided with MOSFETs Q8 and Q9 which operate as power switches. These MOSFETs Q8 and Q9
Also acts to isolate the sources of the amplification MOSFETs Q4 and Q5.
【0038】予備的に機能させられるPチャンネル型増
幅MOSFETQ10とQ11は、ラッチ形態にされ
る。予備的に機能させられるPチャンネル型増幅MOS
FETQ10とQ11は、Nチャンネル型増幅MOSF
ETQ4,Q5と異なり、ソースがコモンソース線PS
に接続される。このコモンソース線PSには、電源電圧
VCCのような動作電圧を供給するPチャンネル型のパ
ワースイッチMOSFETQ12が設けられる。このパ
ワースイッチMOSFETQ12を制御する制御信号P
Pは、後に詳細に説明するように上記Nチャンネル型の
パワースイッチMOSFETQ8,Q9に供給される制
御信号PNに対して遅くされる。これにより、上記のよ
うなPチャンネル型増幅MOSFETQ4,Q5とNチ
ャンネル型増幅MOSFETQ10,Q11の増幅動作
上の分離が行われる。The P-channel amplifier MOSFETs Q10 and Q11, which are preliminarily operated, are latched. Preliminarily functioning P-channel amplification MOS
FET Q10 and Q11 are N-channel type amplification MOSF
Unlike ETQ4 and Q5, the source is common source line PS
Connected to. The common source line PS is provided with a P-channel type power switch MOSFET Q12 that supplies an operating voltage such as the power supply voltage VCC. Control signal P for controlling this power switch MOSFET Q12
As will be described in detail later, P is delayed with respect to the control signal PN supplied to the N-channel type power switch MOSFETs Q8 and Q9. As a result, the P-channel amplification MOSFETs Q4 and Q5 and the N-channel amplification MOSFETs Q10 and Q11 are separated in amplification operation as described above.
【0039】上記のセンスアンプの入出力ノードは、ス
イッチMOSFETQ13とQ14を介して相補ビット
線B1T,B1Bに接続される。これらのスイッチMO
SFETQ13,Q14のゲートには、制御信号BSが
供給される。The input / output node of the above sense amplifier is connected to complementary bit lines B1T and B1B via switch MOSFETs Q13 and Q14. These switches MO
The control signal BS is supplied to the gates of the SFETs Q13 and Q14.
【0040】相補ビット線B1T,B1Bには、MOS
FETQ1〜Q3からなるプリチャージ回路が設けられ
る。このプリチャージ回路は、前記図1や図2の予備プ
リチャージ回路と同じ回路構成であるが、VCC/2の
ようなハーフプリチャージ電圧にする点が異なる。メモ
リセルやワード線及びワード線選択回路等他の構成は、
前記図1や図2と同様であるので、その説明を省略す
る。The complementary bit lines B1T and B1B have MOSs
A precharge circuit including FETs Q1 to Q3 is provided. This precharge circuit has the same circuit configuration as the preliminary precharge circuit shown in FIGS. 1 and 2, but is different in that a half precharge voltage such as VCC / 2 is used. Other configurations such as memory cells, word lines and word line selection circuits
Since it is the same as FIG. 1 and FIG. 2, description thereof will be omitted.
【0041】図7には、上記図5のセンスアンプの動作
を説明するためのタイミング図が示されている。信号P
Cがハイレベルの期間にプリチャージ動作が行われる。
すなわち、制御信号PCのハイレベルによりMOSFE
TQ1とQ2及びQ3がオン状態になり、相補ビット線
BLをVCC/2のようなプリチャージ電圧にしてい
る。この電圧VCC/2は、増幅MOSFETQ4とQ
5のゲートとドレインに供給されるから、それぞれのソ
ース電位はしきい値電圧VTHだけレベル低下されせた電
位にされる。この電位は、キャパシタとして作用するM
OSFETQ6とQ7のMOS容量に蓄えられる。FIG. 7 is a timing chart for explaining the operation of the sense amplifier shown in FIG. Signal P
The precharge operation is performed while C is at the high level.
That is, the high level of the control signal PC causes the MOSFE
TQ1, Q2, and Q3 are turned on, and the complementary bit line BL is set to a precharge voltage such as VCC / 2. This voltage VCC / 2 is used for amplifying MOSFETs Q4 and Q4.
Since they are supplied to the gate and drain of No. 5, the source potential of each of them is lowered by the threshold voltage VTH. This potential acts as a capacitor M
It is stored in the MOS capacitors of the OSFETs Q6 and Q7.
【0042】信号PCをロウレベルにして上記MOSF
ETQ1〜Q3をオフ状態にして、相補ビット線BLを
ハイインピーダンス状態にする。これにより相補ビット
線BL(B1T,B1B)は、ハイインピーダンス状態
で上記電圧VCC/2を保持している。また、増幅MO
SFETQ4とQ5のゲートとソース間には、それぞれ
のしきい値電圧VTHに対応した電圧が保持されている。The signal PC is set to the low level to set the MOSF.
ETQ1 to Q3 are turned off, and the complementary bit line BL is set to a high impedance state. As a result, the complementary bit lines BL (B1T, B1B) hold the voltage VCC / 2 in the high impedance state. Also, amplification MO
Voltages corresponding to the respective threshold voltages VTH are held between the gates and sources of the SFETs Q4 and Q5.
【0043】ワード線WLを選択状態にすると、メモリ
セルが接続されたビット線には、メモリセルのキャパシ
タCSの蓄積電荷とビット線の寄生容量CBのプリチャ
ージ電荷との電荷分散による微小電位変化が現れる。こ
れがメモリセルからの微小読み出し信号VSIGとして
センスアンプの増幅MOSFETQ4とQ5のゲートに
電位差として伝えられる。When the word line WL is selected, a minute potential change is caused in the bit line connected to the memory cell due to charge dispersion between the accumulated charge of the capacitor CS of the memory cell and the precharge charge of the parasitic capacitance CB of the bit line. Appears. This is transmitted as a minute read signal VSIG from the memory cell to the gates of the amplification MOSFETs Q4 and Q5 of the sense amplifier as a potential difference.
【0044】すなわち、上記のように増幅MOSFET
のゲートとソース間には、ビット線電位とキャパシタと
して作用するMOSFETQ6,Q7の保持電圧とによ
り、それぞれのしきい値電圧に対応したバイアス電圧が
与えられている。それ故、ビット線B1TとB0Bの電
位差は、上記のようなしきい値電圧の差に無関係に増幅
MOSFETQ4とQ5のゲート間の差電圧として供給
される。That is, as described above, the amplification MOSFET
A bias voltage corresponding to each threshold voltage is applied between the gate and the source of the MOSFET by the bit line potential and the holding voltages of the MOSFETs Q6 and Q7 acting as capacitors. Therefore, the potential difference between the bit lines B1T and B0B is supplied as a difference voltage between the gates of the amplification MOSFETs Q4 and Q5 regardless of the difference in threshold voltage as described above.
【0045】上記のような読み出し信号による差電圧を
増幅MOSFETQ4とQ5のゲートに与えると、制御
信号BSがロウレベルにされてスイッチMOSFETQ
13とQ14がオフ状態にされる。これにより、センス
アンプと大きな寄生容量CBを持つビット線B1T,B
1Bが切り離される。When the differential voltage according to the read signal as described above is applied to the gates of the amplification MOSFETs Q4 and Q5, the control signal BS is set to the low level and the switch MOSFET Q is turned on.
13 and Q14 are turned off. As a result, the bit lines B1T and B1 having a sense amplifier and a large parasitic capacitance CB are provided.
1B is cut off.
【0046】制御信号COMをロウレベルにすると、キ
ャパシタQ6とQ7のゲート容量による容量結合によっ
て、増幅MOSFETQ4とQ5の両ソース電位がしき
い値電圧差に対応した電圧差を持ったまま低下して活性
化させる。このとき、センスアンプが上記ビット線B1
T,B0Bから切り離されてるので、入力側の寄生容量
を、上記MOSFETQ6,Q7等のゲート容量値とほ
ぼ等しい程度に低くできるので、上記のような容量結合
によって増幅MOSFETQ4とQ5が一対の入力端子
の電位差を大きくさせる。When the control signal COM is set to the low level, the source potentials of the amplifying MOSFETs Q4 and Q5 are lowered and activated with a voltage difference corresponding to the threshold voltage difference due to capacitive coupling by the gate capacitances of the capacitors Q6 and Q7. Turn into At this time, the sense amplifier operates as the bit line B1.
Since it is separated from T and B0B, the parasitic capacitance on the input side can be reduced to a level almost equal to the gate capacitance values of the MOSFETs Q6 and Q7, etc. Therefore, the amplification MOSFETs Q4 and Q5 form a pair of input terminals by the capacitive coupling as described above. Increase the potential difference of.
【0047】この後に、信号PNをハイレベルにしてN
チャンネル側のパワースイッチMOSFETQ8とQ9
をオン状態にして本格的な増幅動作を開始させる。これ
と同時に、信号PPをロウレベル(図示せず)にして、
Pチャンネル側のパワースイッチMOSFETQ12を
オン状態にして、Pチャンネル側の増幅MOSFETQ
10とQ11を活性化させる。After this, the signal PN is set to the high level and N
Channel side power switch MOSFETs Q8 and Q9
Turn on to start full-scale amplification operation. At the same time, the signal PP is set to low level (not shown),
The power switch MOSFET Q12 on the P-channel side is turned on, and the amplification MOSFET Q on the P-channel side is turned on.
Activates 10 and Q11.
【0048】上記Pチャンネル型増幅MOSFETQ1
0とQ11においても、しきい値電圧に対応したオフセ
ット電圧を持っている。しかしながら、それが増幅動作
を開始した時点では、そのようなオフセット電圧が無視
できる程度に入力電圧差が大きくなっているので実質的
にオフセットの影響を受けなくできる。すなわち、Pチ
ャンネル型増幅MOSFETQ10とQ11は、Nチャ
ンネル型増幅MOSFETQ4とQ5による容量結合に
よる増幅動作によってハイレベルにされるべきビット線
の電位の落ち込みを防ぐとともに、それを電源電圧VC
Cまでプルアップさせるといういわば補足的な増幅動作
を受け持つものである。The P-channel type amplification MOSFET Q1
0 and Q11 also have offset voltages corresponding to the threshold voltage. However, at the time when it starts the amplifying operation, the input voltage difference becomes so large that such offset voltage can be ignored, so that it can be substantially not affected by the offset. That is, the P-channel type amplification MOSFETs Q10 and Q11 prevent the potential of the bit line from dropping to a high level due to the amplification operation by the capacitive coupling of the N-channel type amplification MOSFETs Q4 and Q5 and prevent it from dropping to the power supply voltage VC.
It is so-called a complementary amplifying operation of pulling up to C.
【0049】上記のようなパワースイッチMOSFET
をオン状態にした後に、信号BSをハイレベルにしてス
イッチMOSFETQ13とQ14をオン状態にさせ
る。これにより、大きな寄生容量を持つビット線B1
T,B1Bがセンスアンプに接続されることよって、そ
の信号がいったん小さくなるが増幅動作によってビット
線の電位も電源電圧VCCのようなハイレベルと回路の
接地電位のようなロウレベルとに拡大される。Power switch MOSFET as described above
After turning on, the signal BS is set to the high level to turn on the switch MOSFETs Q13 and Q14. As a result, the bit line B1 having a large parasitic capacitance
Since T and B1B are connected to the sense amplifier, the signal becomes small, but the potential of the bit line is expanded to a high level such as the power supply voltage VCC and a low level such as the ground potential of the circuit by the amplifying operation. .
【0050】メモリアクセスが終了して、ワード線WL
がリセットされ、センスアンプを活性化させる制御信号
PN及びPPもリセットされた後に、制御信号PCがハ
イレベルにされると、上記MOSFETQ1〜Q3がオ
ン状態になり、MOSFETQ1のオン状態により相補
ビット線B1T,B1Bのハイレベルとロウレベルが短
絡されてVCC/2のようなプリチャージ電圧にされ
る。After the memory access is completed, the word line WL
Is reset and the control signals PN and PP for activating the sense amplifier are also reset, and then the control signal PC is set to a high level, the MOSFETs Q1 to Q3 are turned on, and the complementary bit line is turned on by turning on the MOSFET Q1. The high level and low level of B1T and B1B are short-circuited, and a precharge voltage such as VCC / 2 is obtained.
【0051】図6には、この発明が適用されたダイナミ
ック型RAMの更に他の一実施例の要部回路図が示され
ている。この実施例では、CMOSセンスアンプのう
ち、Pチャンネル型増幅MOSFETを支配的に用い、
Nチャンネル型増幅MOSFETを補助的に用いるもの
である。すなわち、前記図5の回路のセンスアンプを構
成するPチャンネル型MOSFETとNチャンネル型M
OSFETとを入れ替えた構成になっている。それ故、
センスアンプを構成する回路素子のうち回路記号はその
ままでNチャンネル型MOSFETがPチャンネル型M
OSFETに置き換えられ、Pチャンネル型MOSFE
TがNチャンネル型MOSFETに置き換えられてい
る。FIG. 6 shows a circuit diagram of a main part of still another embodiment of the dynamic RAM to which the present invention is applied. In this embodiment, of the CMOS sense amplifiers, the P-channel type amplification MOSFET is predominantly used,
The N-channel type amplification MOSFET is used auxiliary. That is, a P-channel type MOSFET and an N-channel type M which constitute the sense amplifier of the circuit of FIG.
It has a configuration in which the OSFET is replaced. Therefore,
Of the circuit elements forming the sense amplifier, the N-channel MOSFET is a P-channel M without changing the circuit symbol.
Replaced by OSFET, P-channel type MOSFE
T has been replaced by an N-channel MOSFET.
【0052】図8には、上記図6のセンスアンプの動作
を説明するためのタイミング図が示されている。基本的
には図7と同様であるが、Pチャンネル型増幅MOSF
ETの動作電圧VCCに対応して信号COMが図7とは
逆にハイレベルに変化させられる。他の基本的な構成
は、前記実施例と同様であるのでその説明を省略するも
のである。FIG. 8 is a timing chart for explaining the operation of the sense amplifier shown in FIG. Basically the same as in FIG. 7, but with P-channel amplification MOSF
In response to the operating voltage VCC of ET, the signal COM is changed to the high level contrary to FIG. The other basic structure is the same as that of the above-mentioned embodiment, and therefore its explanation is omitted.
【0053】図14には、上記ダイナミック型メモリセ
ルの一実施例の素子構造断面図が示されている。46は
ワード線であり、ポリシリコン層から構成される。48
はキャパシタCSを構成する蓄積電極であり、54の絶
縁膜であり、キャパシタCSの誘電体として作用する。
49はプレート電極であり、前記のようなプレート電圧
VPLが供給される。50はビット線であり、ポリサイ
ドから構成される。52は、ワード線シャント用のアル
ミニュウム層である。FIG. 14 shows a sectional view of the element structure of one embodiment of the dynamic memory cell. Reference numeral 46 is a word line, which is composed of a polysilicon layer. 48
Is a storage electrode constituting the capacitor CS, is an insulating film of 54, and acts as a dielectric of the capacitor CS.
A plate electrode 49 is supplied with the plate voltage VPL as described above. Reference numeral 50 is a bit line, which is made of polycide. Reference numeral 52 is an aluminum layer for the word line shunt.
【0054】メモリセルの構造は、積層型である。54
は通常SiO2 やSi3 N4 等が用いられるが、高集積
化のためにキャパシタCSのサイズを小さくしたり、あ
るいは1つのビット線に多数のメモリセルを接続するこ
とによりビット線容量CBの増加により、相対的に減少
する読み出し電圧を大きくするために、キャパシタCS
の容量値を大きくするようTa2 O3 等の高誘電体膜を
用いるものであってもよい。このような高誘電体膜を用
いた場合には、メモリセルの構造も単純なものでよくな
る。The structure of the memory cell is a laminated type. 54
Usually Although SiO 2 or Si 3 N 4 or the like is used, the bit line capacitance CB by connecting a large number of memory cells to reduce the size of the capacitor CS or, or one of the bit lines for high integration In order to increase the read voltage, which decreases relatively due to the increase,
A high dielectric film such as Ta 2 O 3 may be used so as to increase the capacitance value of. When such a high dielectric film is used, the structure of the memory cell can be simple.
【0055】特に制限されないが、前記図5増幅MOS
FETQ4,Q5を容量結合によって初期動作を行わせ
るキャパシタは、メモリセルを構成するキャパシタCS
と同じ構造のものを用いるようにする。この場合、増幅
MOSFETQ4,Q5を、メモリセルを構成するアド
レス選択用のMOSFETQMと同じ構造にすることが
できる。ただし、増幅利得を大きくするために、メモリ
セルのものよりサイズを大きくすることは構わない。Although not particularly limited, the amplifying MOS shown in FIG.
The capacitor that causes the FETs Q4 and Q5 to perform an initial operation by capacitive coupling is a capacitor CS that constitutes a memory cell.
Use the same structure as. In this case, the amplification MOSFETs Q4 and Q5 can have the same structure as the address selection MOSFET QM that constitutes the memory cell. However, the size may be larger than that of the memory cell in order to increase the amplification gain.
【0056】上記のようにメモリセルと同等な構造のM
OSFETQMとキャパシタCSを用いて、増幅MOS
FETQ4とソースに設けられるキャパシタを構成する
ことにより、パワースイッチ又は分離用のMOSFET
Q8に相当するMOSFETを追加するだけで、ビット
線のピッチに合わせてセンスアンプを比較的簡単に作り
込むことができる。この場合において、キャパシタに高
誘電体膜を用いると大きな容量値が得られるから、セン
スアンプの容量結合により大きな増幅信号を得ることが
できる。As described above, M having the same structure as the memory cell
Amplification MOS using OSFET QM and capacitor CS
A MOSFET for power switch or separation by configuring a FET Q4 and a capacitor provided at the source
By adding a MOSFET corresponding to Q8, the sense amplifier can be built relatively easily according to the bit line pitch. In this case, when a high dielectric film is used for the capacitor, a large capacitance value can be obtained, so that a large amplified signal can be obtained by capacitive coupling of the sense amplifier.
【0057】図9ないし図11には、この発明が適用さ
れたダイナミック型RAMの一実施例の回路図が示され
ている。図9にはメモリアレイとロウ系の選択回路の回
路図が示され、図10にはセンスアンプ、カラム系選択
回路の回路図が示され、図11には制御系と電源系のブ
ロック図が示されている。図9及び図10において、チ
ャンネル部分(バックゲート)に矢印が付加されたMO
SFETはPチャンネル型である。この点において、図
1や図2等のようにPチャンネル型MOSFETのゲー
トに○を付した表記方法と異なっている。この発明でM
OSFETは絶縁ゲート型電界効果トランジスタ(IG
FET)の意味で用いている。9 to 11 are circuit diagrams showing one embodiment of the dynamic RAM to which the present invention is applied. FIG. 9 shows a circuit diagram of the memory array and row system selection circuit, FIG. 10 shows a circuit diagram of the sense amplifier and column system selection circuit, and FIG. 11 shows a block diagram of the control system and the power supply system. It is shown. In FIGS. 9 and 10, the MO with an arrow added to the channel portion (back gate)
The SFET is a P-channel type. This point is different from the notation method in which the gate of the P-channel MOSFET is circled as in FIGS. 1 and 2. M in this invention
The OSFET is an insulated gate field effect transistor (IG
FET) is used in the sense.
【0058】図9において、例示的に示されたメモリア
レイMARYは、特に制限されないが、2交点(折り返
しビット線)方式とされる。同図には、その一対の行が
代表として例示的に示されている。一対の平行に配置さ
れた相補ビット線(データ線又はディジット線)B0
T,B0Bに、アドレス選択用MOSFETQmと情報
記憶用キャパシタCsとで構成された複数のメモリセル
のそれぞれの入出力ノードが同図に示すように所定の規
則性をもって配分されて結合されている。In FIG. 9, the memory array MARY shown as an example is of a two-intersection (folded bit line) system, although not particularly limited thereto. In the figure, the pair of rows is exemplarily shown as a representative. A pair of complementary bit lines (data line or digit line) B0 arranged in parallel
Input / output nodes of a plurality of memory cells each composed of an address selection MOSFET Qm and an information storage capacitor Cs are distributed and coupled to T and B0B with a predetermined regularity as shown in FIG.
【0059】図10において、プリチャージ回路PC
は、代表として示されたMOSFETQ5のように、相
補ビット線B0T,B0B間に設けられたスイッチMO
SFETにより構成される。MOSFETQ5は、その
ゲートにチップ非選択状態に発生されるプリチャージ信
号PCが供給されることによって、チップ非選択状態の
とき又はメモリセルが選択状態にされる前にオン状態に
される。これにより、前の動作サイクルにおいて、後述
するセンスアンプSAの増幅動作による相補ビット線B
0T,B0Bのハイレベルとロウレベルを短絡して、相
補ビット線B0T,B0Bを約VCL/2(HVC)の
プリチャージ電圧とする。In FIG. 10, the precharge circuit PC
Is a switch MO provided between complementary bit lines B0T and B0B, like a MOSFET Q5 shown as a representative.
It is composed of SFET. The MOSFET Q5 is turned on in the chip non-selected state or before the memory cell is selected by supplying the gate with the precharge signal PC generated in the chip non-selected state. As a result, in the previous operation cycle, the complementary bit line B by the amplification operation of the sense amplifier SA described later is performed.
The high level and the low level of 0T and B0B are short-circuited to set the complementary bit lines B0T and B0B to a precharge voltage of about VCL / 2 (HVC).
【0060】特に制限されないが、チップが比較的長い
時間非選択状態に置かれる場合、上記プリチャージレベ
ルは、リーク電流等によって低下する。そこで、この実
施例では、スイッチMOSFETQ45及びQ46を設
けて、ハーフプリチャージ電圧HVCを供給するように
する。このハーフプリチャージ電圧HVCを形成する電
圧発生回路は、その具体的回路は図示しないが、上記リ
ーク電流等を補うよう比較的小さな電流供給能力しか持
たないようにされる。これによって、消費電力が増大す
るのを抑えている。Although not particularly limited, when the chip is left in a non-selected state for a relatively long time, the precharge level is lowered due to a leak current or the like. Therefore, in this embodiment, the switch MOSFETs Q45 and Q46 are provided to supply the half precharge voltage HVC. The voltage generating circuit for forming the half precharge voltage HVC has a relatively small current supply capability so as to compensate for the leak current and the like, although its specific circuit is not shown. This suppresses an increase in power consumption.
【0061】DRAMのチップ非選択状態等により上記
プリチャージMOSFETQ5等がオン状態にされる前
に、上記センスアンプSAは非動作状態にされる。この
とき、上記相補ビット線B0T,B0Bはハイインピー
ダンス状態でハイレベルとロウレベルを保持するものと
なっている。また、RAMが動作状態にされると、セン
スアンプSAが動作状態にされる前に上記プリチャージ
MOSFETQ5、Q45及びQ46等はオフ状態にさ
れる。このようなハーフプリチャージ方式にあっては、
相補ビット線B0T,B0Bのハイレベルとロウレベル
を単に短絡して形成するものであるので、低消費電力化
が図られる。The sense amplifier SA is deactivated before the precharge MOSFET Q5 etc. is turned on by the chip non-selection state of the DRAM or the like. At this time, the complementary bit lines B0T and B0B hold a high level and a low level in a high impedance state. When the RAM is put into operation, the precharge MOSFETs Q5, Q45, Q46 and the like are turned off before the sense amplifier SA is put into operation. In such a half precharge system,
Since the complementary bit lines B0T and B0B are formed by simply short-circuiting the high level and the low level, power consumption can be reduced.
【0062】上記のようなハーフプリチャージ方式のも
とでは、センスアンプSAの増幅動作において、上記プ
リチャージレベルを中心として相補ビット線B0T,B
0Bがハイレベルとロウレベルのようにコモンモードで
変化するので、容量カップリングにより発生するノイズ
レベルを低減できるものとなる。Under the half precharge system as described above, in the amplification operation of the sense amplifier SA, the complementary bit lines B0T and B0 are centered around the precharge level.
Since 0B changes in the common mode like the high level and the low level, the noise level generated by the capacitive coupling can be reduced.
【0063】センスアンプSAは、前記図5のような容
量結合方式によるオフセット補償がなされる回路とされ
る。ただし、前記図5の回路のように分離用のMOSF
ETとパワースイッチMOSFETを一体に構成するの
ではなく、分離用のMOSFETのソースをソース線N
Sに接続して、Pチャンネル側と同様にパワースイッチ
MOSFETを設けるものである。The sense amplifier SA is a circuit for offset compensation by the capacitive coupling method as shown in FIG. However, as in the circuit of FIG.
ET and the power switch MOSFET are not integrated, but the source of the MOSFET for isolation is connected to the source line N.
Connected to S, a power switch MOSFET is provided as in the P channel side.
【0064】この実施例では、特に制限されないが、並
列形態のPチャンネルMOSFETQ12,Q13を通
して電源電圧VCLが供給され、並列形態のNチャンネ
ルMOSFETQ10,Q11を通して回路の接地電圧
VSSが供給される。これらのパワースイッチMOSF
ETQ10,Q11及びMOSFETQ12,Q13
は、同じメモリアレイ内の他の同様な行に設けられた単
位のセンスアンプUSAに対して共通に用いられる。言
い換えるならば、同じメモリアレイ内のセンスアンプS
AにおけるPチャンネルMOSFETとNチャンネルM
OSFETとはそれぞれそのソース線PS及びSNが共
通接続される。In this embodiment, although not particularly limited, the power supply voltage VCL is supplied through the P-channel MOSFETs Q12 and Q13 in parallel, and the ground voltage VSS of the circuit is supplied through the N-channel MOSFETs Q10 and Q11 in parallel. These power switch MOSF
ETQ10, Q11 and MOSFETs Q12, Q13
Are commonly used for the unit sense amplifier USA provided in another similar row in the same memory array. In other words, the sense amplifier S in the same memory array
P-channel MOSFET and N-channel M in A
The source lines PS and SN are commonly connected to the OSFET.
【0065】上記MOSFETQ10,Q12のゲート
には、動作サイクルではセンスアンプSAを活性化させ
る相補タイミングパルスPN1,PP1が印加され、M
OSFETQ11,Q13のゲートには、上記タイミン
グパルスPN1,PP1より遅れた相補タイミングパル
スPN2,PP2 が印加される。これにより、センスア
ンプSAの動作は2段階に分けられる。Complementary timing pulses PN1 and PP1 for activating the sense amplifier SA in the operation cycle are applied to the gates of the MOSFETs Q10 and Q12, and M
Complementary timing pulses PN2, PP2 delayed from the timing pulses PN1, PP1 are applied to the gates of the OSFETs Q11, Q13. As a result, the operation of the sense amplifier SA is divided into two stages.
【0066】タイミングパルスPN1,PP1 が発生さ
れたとき、すなわち、第1段階においては、比較的小さ
いコンダクタンスを持つMOSFETQ10及びQ12
による電流制限作用によってメモリセルからの一対のデ
ータ線間に与えられた微小読み出し電圧を、前記のよう
な容量接合により増幅された電圧が、不所望なレベル変
動を受けることなく増幅される。上記センスアンプSA
での増幅動作によって相補データ線電位の差が大きくさ
れた後、タイミングパルスPN2,PP2が発生される
と、すなわち、第2段階に入ると比較的大きなコンダク
タンスを持つMOSFETQ11,Q13がオン状態に
される。When the timing pulses PN1 and PP1 are generated, that is, in the first stage, MOSFETs Q10 and Q12 having a relatively small conductance are used.
Due to the current limiting action of the above, the minute read voltage applied between the pair of data lines from the memory cell is amplified by the capacitive junction as described above without being subjected to an undesired level fluctuation. Above sense amplifier SA
When the timing pulses PN2 and PP2 are generated after the difference between the complementary data line potentials is increased by the amplifying operation in step 1, that is, when the second stage is entered, the MOSFETs Q11 and Q13 having a relatively large conductance are turned on. It
【0067】センスアンプSAの増幅動作は、MOSF
ETQ11,Q13がオン状態にされることによって速
くされる。このように2段階に分けて、センスアンプS
Aの増幅動作を行わせることによって、相補データ線に
おける不所望なレベル変化を防止しつつデータの高速読
み出しを行うことができる。特に制限されないが、上記
第2段階において、切り離されていたビット線B0T,
B0Bが、図示しないスイッチMOSFETによって再
び結合されて、メモリセルへの再書き込みが行われる。The amplification operation of the sense amplifier SA is the MOSF.
It is speeded up by turning on ETQ11 and Q13. In this way, the sense amplifier S is divided into two stages.
By performing the amplification operation A, it is possible to perform high-speed reading of data while preventing undesired level changes in the complementary data lines. Although not particularly limited, in the second step, the bit line B0T, which has been separated,
B0B is recombined by a switch MOSFET (not shown) to rewrite the memory cell.
【0068】図9において、X(ロウ)アドレスデコー
ダは、特に制限されないが、ゲート回路G1〜G4から
なる第1のアドレスデコーダ回路と、単位回路UXDC
Rのような第2のアドレスデコーダ回路からなるように
2分割されて構成される。同図には、第2のアドレスデ
コーダ回路を構成する1回路分(単位回路)UXDCR
と、第1のアドレスデコーダ回路を構成するノア(NO
R)ゲート回路G1〜G4が示されている。なお、ゲー
ト回路G2とG3は回路記号が省略されている。上記単
位回路UXDCRは、ワード線4本分のデコード信号を
形成する。In FIG. 9, the X (row) address decoder is not particularly limited, but the first address decoder circuit including the gate circuits G1 to G4 and the unit circuit UXDC.
It is configured by being divided into two so as to include a second address decoder circuit such as R. In the figure, one circuit (unit circuit) UXDCR forming the second address decoder circuit is shown.
And a NOR (NO) forming the first address decoder circuit.
R) Gate circuits G1-G4 are shown. The circuit symbols of the gate circuits G2 and G3 are omitted. The unit circuit UXDCR forms a decode signal for four word lines.
【0069】第1のXデコーダ回路を構成する4個のゲ
ート回路G1〜G4には、下位2ビットのアドレス信号
に対応したワード線選択信号X0B,X0T とX1B,X1T の組み
合わせにより4通りのワード線選択タイミング信号φx0
ないしφx3を形成する。これらのワード線選択タイミ
ング信号φx0〜φx3は、伝送ゲート上記MOSFETQ
20〜Q23を介して単位のワード線ドライバUWD0
〜UWD3に入力される。The four gate circuits G1 to G4 forming the first X-decoder circuit have four word combinations by combining the word line selection signals X0B, X0T and X1B, X1T corresponding to the address signal of the lower 2 bits. Line selection timing signal φx0
To φx3 are formed. These word line selection timing signals φx0 to φx3 are transmitted to the transmission gate above MOSFETQ.
20 to Q23 through the unit word line driver UWD0
~ Input to UWD3.
【0070】ワード線ドライバWDは、単位回路UWD
0が代表として例示的に示されているように、Pチャン
ネルMOSFETQ26とNチャンネルMOSFETQ
27からなるCMOS駆動回路と、その入力と動作電圧
端子VCHとの間に設けられたPチャンネルMOSFE
TQ24,Q25から構成される。PチャンネルMOS
FETQ24のゲートには前記のようなレベル変換回路
によりレベル変換されたプリチャージ信号wphが供給
される。PチャンネルMOSFETQ25のゲートには
ワード線W0の駆動出力が供給される。The word line driver WD is a unit circuit UWD.
0 is representatively shown as a typical example, and P-channel MOSFET Q26 and N-channel MOSFET Q
CMOS drive circuit composed of 27 and P-channel MOSFE provided between its input and operating voltage terminal VCH
It is composed of TQ24 and Q25. P channel MOS
The gate of the FET Q24 is supplied with the precharge signal wph level-converted by the level conversion circuit as described above. The drive output of the word line W0 is supplied to the gate of the P-channel MOSFET Q25.
【0071】MOSFETQ25は、内部降圧電圧VC
Lに従って形成されたワード線選択タイミング信号φx0
がハイレベルにされて、ワード線W0を接地電位のよう
な非選択レベルにするとき、そのロウレベルを受けてC
MOS回路の入力レベルを高電圧VCHまでプルアップ
してPチャンネルMOSFETQ26を確実にオフ状態
にする。これにより、非選択のワード線に対応したCM
OS駆動回路を構成するPチャンネルMOSFETQ2
6とQ27との間で直流電流が消費されるのを防ぐもの
である。The MOSFET Q25 has an internal step-down voltage VC.
Word line selection timing signal φx0 formed according to L
Is set to a high level and the word line W0 is set to a non-selection level such as the ground potential, it receives the low level and C
The input level of the MOS circuit is pulled up to the high voltage VCH to surely turn off the P-channel MOSFET Q26. As a result, the CM corresponding to the unselected word line is
P-channel MOSFET Q2 forming the OS drive circuit
It is intended to prevent the direct current from being consumed between 6 and Q27.
【0072】Xアドレスデコーダを上記のように2分割
することによって、第2のXアドレスデコーダ回路を構
成する単位回路UXDCRのピッチ(間隔)とワード線
のピッチとを合わせることができる。その結果、無駄な
空間が半導体基板上に生じなくすることができる。By dividing the X address decoder into two as described above, the pitch of the unit circuits UXDCR forming the second X address decoder circuit and the pitch of the word lines can be matched. As a result, useless space can be prevented from being generated on the semiconductor substrate.
【0073】ワード線の遠端側と回路の接地電位との間
にはスイッチMOSFETQ1〜Q4等が設けられる。
これらのスイッチMOSFETQ1〜Q4のゲートに
は、それに対応したワード線W0〜W3に供給される選
択信号とは逆相の信号WC0〜WC3が供給される。こ
れにより、選択されたワード線に対応したスイッチMO
SFETのみがオフ状態に、他のスイッチMOSFET
はオン状態にされる。これにより、選択ワード線の立ち
上がりによる容量結合によって非選択ワード線が不所望
に中間電位に持ち上げられてしまうことを防止できる。Switch MOSFETs Q1 to Q4 and the like are provided between the far end side of the word line and the ground potential of the circuit.
Signals WC0 to WC3 having a phase opposite to the selection signal supplied to the corresponding word lines W0 to W3 are supplied to the gates of these switch MOSFETs Q1 to Q4. Thereby, the switch MO corresponding to the selected word line
Only SFET turned off, other switch MOSFET
Is turned on. As a result, it is possible to prevent the unselected word line from being undesirably raised to the intermediate potential due to capacitive coupling due to the rising of the selected word line.
【0074】図10において、ロウ(X)アドレスバッ
ファR−ADBは、外部端子から供給されたロウアドレ
スストローブ信号RASBに基づいて後述する制御回路
CONTにより形成されたタイミング信号(図示せず)
により動作状態にされ、その動作状態において上記ロウ
アドレスストローブ信号RASBに同期して外部端子か
ら供給されたアドレス信号AXを取り込み、それを保持
するととに上記のような降圧電圧VCLに対応してレベ
ル変換された内部相補アドレス信号axを形成して上記
第1及び第2のロウアドレスデコーダに伝える。内部相
補アドレス信号axは、外部端子から供給されるアドレ
ス信号AXに対して一対からなる同相信号と逆相信号と
から構成される。In FIG. 10, a row (X) address buffer R-ADB has a timing signal (not shown) formed by a control circuit CONT described later based on a row address strobe signal RASB supplied from an external terminal.
The address signal AX supplied from the external terminal is fetched in synchronization with the row address strobe signal RASB in the operating state, and is held, and the level corresponding to the step-down voltage VCL is generated. The converted internal complementary address signal ax is formed and transmitted to the first and second row address decoders. The internal complementary address signal ax is composed of a pair of in-phase signal and anti-phase signal with respect to the address signal AX supplied from the external terminal.
【0075】カラム(Y)アドレスバッファC−ADB
は、外部端子から供給されたカラムアドレスストローブ
信号CASBに基づいて後述する制御回路CONTによ
り形成されたタイミング信号(図示せず)により動作状
態にされ、その動作状態において上記カラムアドレスス
トローブ信号CASBに同期して外部端子から供給され
たアドレス信号AYを取り込み、それを保持するととも
に上記のような降圧電圧VCLに対応してレベル変換さ
れた内部相補アドレス信号ayを形成してカラムデコー
ダCDに伝える。内部相補アドレス信号ay、外部端子
から供給されるアドレス信号AYに対して一対からなる
同相信号と逆相信号とから構成される。同図において
は、ロウアドレスバッファR−ADBとカラムアドレス
バッファC−ADBを合わせてアドレスバッファR,C
−ADBのように表している。Column (Y) address buffer C-ADB
Is activated by a timing signal (not shown) formed by the control circuit CONT described later based on the column address strobe signal CASB supplied from the external terminal, and in the operating state, is synchronized with the column address strobe signal CASB. Then, the address signal AY supplied from the external terminal is taken in, held, and the level-converted internal complementary address signal ay corresponding to the step-down voltage VCL is formed and transmitted to the column decoder CD. The internal complementary address signal ay and a pair of an in-phase signal and an anti-phase signal with respect to the address signal AY supplied from the external terminal. In the figure, the row address buffer R-ADB and the column address buffer C-ADB are combined to form address buffers R and C.
-It is expressed like ADB.
【0076】カラムデコーダCDは、基本的には上記X
アドレスデコーダと類似のアドレスデコーダ回路により
構成され、カラムアドレスバッファC−ADBから供給
される相補アドレス信号ayを解読してデータ線選択タ
イミング信号φyに同期してカラムスイッチCWに供給
すべき選択信号を形成する。The column decoder CD basically has the above X
It is composed of an address decoder circuit similar to the address decoder and decodes the complementary address signal ay supplied from the column address buffer C-ADB to generate a selection signal to be supplied to the column switch CW in synchronization with the data line selection timing signal φy. Form.
【0077】カラムスイッチCWは、代表として示され
ているNチャンネルMOSFETQ42,Q43のよう
に、相補ビット線B0T,B0Bと相補の共通入出力線
CDT,CDBを選択的に結合させる。これらのMOS
FETQ42,Q43のゲートには、上記カラムデコー
ダCDからの選択信号が供給される。The column switch CW selectively couples the complementary bit lines B0T and B0B and the complementary common input / output lines CDT and CDB like the representatively shown N channel MOSFETs Q42 and Q43. These MOS
A selection signal from the column decoder CD is supplied to the gates of the FETs Q42 and Q43.
【0078】上記共通入出力線CDT,CDB間には、
上記同様なプリチャージ回路を構成するNチャンネル型
のプリチャージMOSFETQ44が設けられている。
MOSFETQ44は、プリチャージ信号PCCより制
御される。この共通入出力線CDT,CDBには、上記
単位のセンスアンプUSAと類似の回路構成のメインア
ンプMAの一対の入出力ノードが結合されている。Between the common input / output lines CDT and CDB,
An N-channel type precharge MOSFET Q44 forming a precharge circuit similar to the above is provided.
The MOSFET Q44 is controlled by the precharge signal PCC. A pair of input / output nodes of a main amplifier MA having a circuit configuration similar to that of the sense amplifier USA of the above unit is coupled to the common input / output lines CDT and CDB.
【0079】メイアンプMAの増幅出力信号は、データ
出力バッファDOBを介して外部端子Dout から外部へ
送出される。読み出し動作モードならば、データ出力バ
ッファDOBはそのタイミング信号rによって動作状態
にされ、このとき動作状態にされるメインアンプMAの
出力信号を増幅及び外部電源電圧VCCに対応したレベ
ルにレベル変換して外部端子Dout へ送出する。書込み
動作モードなら、上記タイミング信号rによってデータ
出力バッファDOBの出力端子Dout はハイインピーダ
ンス状態される。The amplified output signal of the main amplifier MA is sent to the outside from the external terminal Dout via the data output buffer DOB. In the read operation mode, the data output buffer DOB is activated by the timing signal r, and the output signal of the main amplifier MA activated at this time is amplified and level-converted to a level corresponding to the external power supply voltage VCC. Send to external terminal Dout. In the write operation mode, the output signal Dout of the data output buffer DOB is brought into a high impedance state by the timing signal r.
【0080】上記共通入出力線CDT,CDBは、デー
タ入力バッファDIBの出力端子が結合される。書込み
動作モードならば、データ入力バッファDIBは、その
タイミング信号wによって動作状態にされ、外部端子D
inから供給された書込み信号に従った相補書込み信号を
内部降圧電圧VCLに対応したレベルにレベル変換して
上記共通入出力線CDT,CDBに伝えることにより、
選択されたメモリセルへの書込みが行われる。読み出し
動作モードなら、上記タイミング信号wによってデータ
入力バッファDIBの出力はハイインピーダンス状態に
される。The output terminals of the data input buffer DIB are coupled to the common input / output lines CDT and CDB. In the write operation mode, the data input buffer DIB is activated by the timing signal w, and the external terminal D
By converting the level of the complementary write signal according to the write signal supplied from in to a level corresponding to the internal step-down voltage VCL and transmitting the level to the common input / output lines CDT, CDB,
Writing to the selected memory cell is performed. In the read operation mode, the timing signal w causes the output of the data input buffer DIB to be in a high impedance state.
【0081】図11において、上述した各種タイミング
信号は、制御回路CONTにより形成される。制御回路
CONTは、上記代表として示された主要なタイミング
信号等のようにRAMの動作に必要な各種タイミング信
号を形成する。すなわち、この制御回路CONTは、外
部端子から供給されたアドレスストローブ信号RASB
及びCASBと、ライトイネーブル信号WEBを受け
て、上記一連の各種タイミングパルスを形成する。In FIG. 11, the various timing signals described above are formed by the control circuit CONT. The control circuit CONT forms various timing signals necessary for the operation of the RAM, such as the main timing signals shown as the representative above. That is, the control circuit CONT is configured to control the address strobe signal RASB supplied from the external terminal.
, And CAS and the write enable signal WEB, the series of various timing pulses are formed.
【0082】回路記号REFCで示されているのは、自
動リフレッシュ回路であり、リフレッシュアドレスカウ
ンタ等を含んでいる。この自動リフレッシュ回路REF
Cは、特に制限されないが、アドレストスローブ信号R
ASBとCASBを受ける論理回路により、ロウアドレ
スストローブ信号RASBがロウレベルにされる前にカ
ラムアドレスストローブ信号CASがロウレベルにされ
たとき、それをリフレッシュモードとして判定し、上記
ロウアドレスストローブ信号RASBをクロックとする
アドレスカウンタ回路により形成されたリフレッシュ用
のアドレス信号ax’を送出させる。The circuit symbol REFC is an automatic refresh circuit, which includes a refresh address counter and the like. This automatic refresh circuit REF
C is not particularly limited, but is not limited to address address strobe signal R
When the column address strobe signal CAS is set to the low level before the row address strobe signal RASB is set to the low level by the logic circuit receiving ASB and CASB, it is determined as the refresh mode, and the row address strobe signal RASB is used as a clock. A refresh address signal ax 'generated by the address counter circuit is transmitted.
【0083】このリフレッシュアドレス信号ax’は、
マルチプレクサ機能を持つ上記ロウアドレスバッファR
−ADBを介してロウアドレスデコーダ回路に伝えられ
る。このため、リフレッシュ制御回路REFCは、リフ
レッシュモードのとき、上記アドレスバッファR−AD
Bの切り換えを行う制御信号を発生させる(図示せ
ず)。これによって、リフレッシュアドレス信号ax’
に対応された一本のワード線選択によるリフレッシュ動
作が実行される(CASビフォワーRASリフレッシ
ュ)。This refresh address signal ax 'is
The row address buffer R having a multiplexer function
-Transmitted to the row address decoder circuit via ADB. Therefore, in the refresh mode, the refresh control circuit REFC causes the address buffer R-AD to
A control signal for switching B is generated (not shown). As a result, the refresh address signal ax '
The refresh operation is performed by selecting one word line corresponding to (CAS before RAS refresh).
【0084】内部降圧回路VCLGは、外部端子から供
給される約5Vのような電源電圧VCCを受けて、約
3.3Vのような安定化された内部降圧電圧VCLを発
生させる。内部昇圧回路VCHGは、この安定化された
内部降圧電圧VCLに基づいて形成されるパルス信号を
受けて、ワード線の選択動作に必要な昇圧電圧を形成す
る。基板電圧発生回路VBGは、特に制限されないが、
上記安定化された内部降圧電圧VCLに基づいて形成さ
れるパルス信号を受けて、基板に与える負のバイアス電
圧−Vbbを発生させる。The internal voltage down converter VCLG receives a power supply voltage VCC of about 5V supplied from an external terminal and generates a stabilized internal voltage downvoltage VCL of about 3.3V. The internal booster circuit VCHG receives a pulse signal formed based on the stabilized internal step-down voltage VCL and forms a boosted voltage required for the word line selecting operation. The substrate voltage generation circuit VBG is not particularly limited,
Receiving a pulse signal formed based on the stabilized internal step-down voltage VCL, a negative bias voltage -Vbb applied to the substrate is generated.
【0085】図12には、この発明に係るセンスアンプ
を用いたダイナミック型RAMの一実施例のチップレイ
アウト図が示されている。この実施例では、約16Mビ
ットの記憶容量を持つようにされる。FIG. 12 shows a chip layout diagram of an embodiment of a dynamic RAM using the sense amplifier according to the present invention. In this embodiment, it has a storage capacity of about 16 Mbits.
【0086】メモリアレイは、約2Mビットずつ8ブロ
ックに分割されて構成される。センスアンプSAは、2
つのブロックの中間部に配置され、全体で8192個か
ら構成される。ロウデコーダRDとワードドライバWD
は、2つのブロックのペアに挟まれた形態でセンスアン
プ列と直角方向に配置される。チップの縦方向の中央部
にはカラムデコーダCD、あるいはカラムデコーダCD
とデータレジスタDRが2列配置される。The memory array is divided into 8 blocks each having about 2 Mbits. Sense amplifier SA is 2
It is arranged in the middle part of one block and consists of 8192 pieces in total. Row decoder RD and word driver WD
Are arranged in a direction perpendicular to the sense amplifier row so as to be sandwiched between two pairs of blocks. A column decoder CD or a column decoder CD is provided at the center of the chip in the vertical direction.
And two data registers DR are arranged.
【0087】1つのブロックにおいて、センスアンプS
Aに接続されるメモリセルの数NSAは、ビット線1本
当たり1024個にされる。1本のワード線に接続され
るメモリセルの数NWD2048個にされる。In one block, the sense amplifier S
The number NSA of memory cells connected to A is set to 1024 per bit line. The number of memory cells connected to one word line is NWD2048.
【0088】上記のように1本のビット線に1024個
ものメモリセルを接続すると、ビット線容量CBが増大
してしまう。これに対して、メモリセルのサイズは集積
度の点で大きくできないので、ビット線に読み出される
信号量が減少させられる。When as many as 1024 memory cells are connected to one bit line as described above, the bit line capacitance CB increases. On the other hand, since the size of the memory cell cannot be increased in terms of the degree of integration, the amount of signals read to the bit line can be reduced.
【0089】MOSFETのしきい値電圧のバラツキ
は、一般に50mV程度である。それ故、ビット線に読
み出される信号電圧としては、100mV程度は確保す
る必要がある。このため、従来のセンスアンプを用いた
場合には、図13のように、1本のビット線に256個
のメモリセルを接続する構成にされている。同様に、1
本のワード線に接続されるメモリセルの数も1024個
程度である。この結果、同図に斜線を付したようにセン
スアンプSAが半導体チップに占める割合が多くなって
チップサイズの小型化あるいは高集積度を妨げる原因に
なっている。The threshold voltage variation of the MOSFET is generally about 50 mV. Therefore, it is necessary to secure about 100 mV as the signal voltage read to the bit line. Therefore, when the conventional sense amplifier is used, as shown in FIG. 13, one bit line is connected to 256 memory cells. Similarly, 1
The number of memory cells connected to one word line is also about 1024. As a result, the ratio of the sense amplifier SA occupying the semiconductor chip is increased as indicated by hatching in the figure, which is a cause of hindering the downsizing of the chip size or the high integration degree.
【0090】これに対して、本願発明のようにMOSF
ETのしきい値電圧のバラツキを補償したセンスアン
プ、言い換えるならば、入力オフセットを補償したセン
スアンプでは、従来と同じ動作マージンにするならビッ
ト線の信号量は50mV程度でもよい。そこで、メモリ
セルの容量値CSと、ビット線の寄生容量値CBとの
比、CB/CSが従来はせいぜい10程度に設定しなく
てはないらいが、本願のようなセンスアンプを用いるこ
とによって20程度まで大きくできる。On the other hand, as in the present invention, the MOSF
In the sense amplifier that compensates for the variation in the ET threshold voltage, in other words, in the sense amplifier that compensates for the input offset, the signal amount of the bit line may be about 50 mV if the same operation margin as in the conventional case is obtained. Therefore, it is necessary to set the ratio of the capacitance value CS of the memory cell to the parasitic capacitance value CB of the bit line, CB / CS, to about 10 in the past, but by using the sense amplifier of the present application, It can be increased to about 20.
【0091】CB/CS=20の場合、ビット線電位が
3Vの場合における読み出し信号量は、次式(1)のよ
うになる。 3V×1/(20+1)×1/2=71mV ・・・・・・・・・・・(1) 同様にして、2.5Vでは約60mV、2Vでは48m
V、1.5Vでは36mVのような信号量が得られ、
2.5Vまでは従来の回路に比べてもて動作速度を犠牲
にすることなく読み出し可能であることをが判る。When CB / CS = 20, the read signal amount when the bit line potential is 3 V is as shown in the following equation (1). 3V × 1 / (20 + 1) × 1/2 = 71 mV (1) Similarly, about 2.5 mV is about 60 mV, and 2 V is 48 m.
A signal amount of 36 mV is obtained at V and 1.5 V,
It can be seen that up to 2.5 V can be read without sacrificing the operating speed compared with the conventional circuit.
【0092】上記のようなセンスアンプの入力オフセッ
ト補償により、1本のビット線に接続されるメモリセル
を1024のように増加させること及びワード線に接続
されるメモリセルの数も合わせて増加させることによ
り、図12の半導体チップは図13の半導体チップに比
べて同じ記憶容量で、ほぼ同じ性能でありながら、約6
0%程度に縮小させることができる。すなわち、図12
のダイナミック型RAMでは、メモリセルの占有率が8
0%以上に大きくできるのに対して、図13のダイナミ
ック型RAMではメモリセル占有率が50%程度にしか
ならないからである。By the input offset compensation of the sense amplifier as described above, the number of memory cells connected to one bit line is increased to 1024 and the number of memory cells connected to the word line is also increased. As a result, the semiconductor chip of FIG. 12 has about the same memory capacity and about the same performance as the semiconductor chip of FIG.
It can be reduced to about 0%. That is, FIG.
In the dynamic RAM of, the occupancy of the memory cell is 8
This is because it can be increased to 0% or more, whereas in the dynamic RAM of FIG. 13, the memory cell occupancy rate is only about 50%.
【0093】上記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) CMOSセンスアンプを構成する一方の導電型
の増幅MOSFETと他方の導電型の増幅MOSFET
の動作に時間差を持たせ、先に動作を開始する増幅MO
SFETのしきい値電圧のバラツキとセンスアンプの入
力オフセットに反映させ、そのゲートと入力端子との間
に第1及び第2のスイッチMOSFETと、上記増幅M
OSFETのゲートとコモンソース側との間に第3と第
4のスイッチMOSFETを設け、第1と第2のスイッ
チMOSFETをオフ状態にし、第3と第4のスイッチ
MOSFETをオン状態にして上記増幅MOSFETの
コモンソース側に動作電圧の1/2の電圧に第1と第2
の増幅MOSFETのしきい値電圧に相当する電圧を加
えたプリチャージ電圧を与えてビット線のプリチャージ
を行い、上記第3と第4のスイッチMOSFETをオフ
状態にし、第1と第2のスイッチMOSFETをオン状
態にするとともに、上記プリチャージ電圧を基準にして
一方の入力端子に微小電位を与えて上記増幅MOSFE
Tを活性化して増幅動作を行わせた後に、CMOSセン
スアンプを構成する他方の導電型の増幅MOSFETを
活性化させることにより、センスアンプのオフセットを
補償することができるから高感度のセンスアンプを得る
ことができるという効果が得られる。The operational effects obtained from the above embodiment are as follows. That is, (1) One conductivity type amplification MOSFET and the other conductivity type amplification MOSFET that constitute the CMOS sense amplifier.
Amplification MO that gives a time lag to the operation of and starts the operation first
The variation of the threshold voltage of the SFET and the input offset of the sense amplifier are reflected, and the first and second switch MOSFETs are provided between the gate and the input terminal, and the amplification M
The third and fourth switch MOSFETs are provided between the gate of the OSFET and the common source side, the first and second switch MOSFETs are turned off, and the third and fourth switch MOSFETs are turned on. The first and second half of the operating voltage is applied to the common source side of the MOSFET.
The precharge voltage added with the voltage corresponding to the threshold voltage of the amplifying MOSFET is applied to precharge the bit line, the third and fourth switch MOSFETs are turned off, and the first and second switches are turned on. The MOSFET is turned on, and a minute potential is applied to one of the input terminals with the precharge voltage as a reference to amplify the amplification MOSFET.
After T is activated to perform the amplification operation, the other conductivity type amplification MOSFET that constitutes the CMOS sense amplifier is activated, so that the offset of the sense amplifier can be compensated. The effect that it can be obtained is obtained.
【0094】(2) CMOSセンスアンプを構成する
一方の導電型の増幅MOSFETと他方の導電型の増幅
MOSFETの動作に時間差を持たせ、先に動作を開始
する増幅MOSFETのしきい値電圧のバラツキとセン
スアンプの入力オフセットに反映させるとともに、ビッ
ト線との間にスイッチMOSFETを設けて、上記先に
動作を開始する増幅MOSFETの容量結合による初期
増幅動作時にビット線をセンスアンプから切り離すよう
にすることによって、上記容量結合による増幅動作を小
さな容量により実現でき、センスアンプのオフセットを
補償することができるから高感度のセンスアンプを得る
ことができるという効果が得られる。(2) Variations in the threshold voltage of the amplification MOSFET that starts the operation first by giving a time difference to the operation of the amplification MOSFET of one conductivity type and the amplification MOSFET of the other conductivity type that form the CMOS sense amplifier. And the input offset of the sense amplifier, and a switch MOSFET is provided between the bit line and the bit line to disconnect the bit line from the sense amplifier during the initial amplification operation by capacitive coupling of the amplification MOSFET that starts the operation above. As a result, the amplifying operation by the capacitive coupling can be realized with a small capacitance, and the offset of the sense amplifier can be compensated, so that the highly sensitive sense amplifier can be obtained.
【0095】(3) 上記のような入力オフセットが補
償されたセンスアンプを用い、ビット線に接続されるメ
モリセルの数を増加させることにより、半導体チップの
メモリ占有率を高めることができるので、チップサイズ
の小型化を実現できるという効果が得られる。(3) Since the number of memory cells connected to the bit line is increased by using the sense amplifier in which the input offset is compensated as described above, the memory occupation rate of the semiconductor chip can be increased. The effect that the chip size can be reduced can be obtained.
【0096】(4) 上記の上記のような入力オフセッ
トが補償されたセンスアンプを用い、ビット線に読み出
される信号量を実質的に大きくできるから、ダイナミッ
ク型RAMの高速読み出しが実現できるという効果が得
られる。(4) Since the amount of signal read to the bit line can be substantially increased by using the above-described sense amplifier in which the input offset is compensated, there is an effect that high-speed reading of the dynamic RAM can be realized. can get.
【0097】以上本発明者よりなされた発明を実施例に
基づき具体的に説明したが、本願発明は前記実施例に限
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いうまでもない。例えば、RA
M全体のレイアウトは、前記図12に示したような構成
を基本として、その周辺回路の配置は種々の実施形態を
採ることができる。入力回路や出力回路等は、チップの
中央部に配置される。入力回路や出力回路との接続は、
LOC技術を利用して行われる。Although the invention made by the present inventor has been specifically described based on the embodiments, the invention of the present application is not limited to the embodiments and various modifications can be made without departing from the scope of the invention. Needless to say. For example, RA
The layout of the entire M is based on the configuration shown in FIG. 12, and the peripheral circuits can be arranged in various embodiments. The input circuit, the output circuit, etc. are arranged in the central portion of the chip. Connection with the input circuit and output circuit,
It is performed using LOC technology.
【0098】この実施例のような大記憶容量化を図った
DRAMの他、大規模の論理ゲート回路やメモリ回路と
の組み合わせ等からなる各種半導体集積回路装置にも利
用できるものである。以上の説明では主として本願発明
者によってなされた発明をその背景となった技術分野で
ある大規模のDRAMに適用した場合について説明した
が、これに限定されるものではなく、高感度のセンスア
ンプを必要とするROM等のような各種メモリ回路にも
利用できるものである。In addition to the DRAM having a large storage capacity as in this embodiment, the present invention can be applied to various semiconductor integrated circuit devices including a combination with a large-scale logic gate circuit and a memory circuit. In the above description, the case where the invention made by the inventor of the present application is mainly applied to a large-scale DRAM which is the technical field of the background has been described, but the present invention is not limited to this, and a high-sensitivity sense amplifier is used. It can also be used for various memory circuits such as required ROM.
【0099】[0099]
【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、CMOSセンスアンプを構
成する一方の導電型の増幅MOSFETと他方の導電型
の増幅MOSFETの動作に時間差を持たせ、先に動作
を開始する増幅MOSFETのしきい値電圧のバラツキ
とセンスアンプの入力オフセットに反映させ、そのゲー
トと入力端子との間に第1及び第2のスイッチMOSF
ETと、上記増幅MOSFETのゲートとコモンソース
側との間に第3と第4のスイッチMOSFETを設け、
第1と第2のスイッチMOSFETをオフ状態にし、第
3と第4のスイッチMOSFETをオン状態にして上記
増幅MOSFETのコモンソース側に動作電圧の1/2
の電圧に第1と第2の増幅MOSFETのしきい値電圧
に相当する電圧を加えたプリチャージ電圧を与えてビッ
ト線のプリチャージを行い、上記第3と第4のスイッチ
MOSFETをオフ状態にし、第1と第2のスイッチM
OSFETをオン状態にするとともに、上記プリチャー
ジ電圧を基準にして一方の入力端子に微小電位を与えて
上記増幅MOSFETを活性化して増幅動作を行わせた
後に、CMOSセンスアンプを構成する他方の導電型の
増幅MOSFETを活性化させることにより、センスア
ンプのオフセットを補償することができるから高感度の
センスアンプを得ることができる。The effects obtained by the typical ones of the inventions disclosed in the present application will be briefly described as follows. That is, there is a time difference between the operation of the one conductivity type amplification MOSFET and the other conductivity type amplification MOSFET that form the CMOS sense amplifier, and the variation in the threshold voltage of the amplification MOSFET that starts the operation first and the sense amplifier It is reflected in the input offset, and the first and second switch MOSFs are provided between the gate and the input terminal.
ET and the third and fourth switch MOSFETs are provided between the gate and the common source side of the amplification MOSFET,
The first and second switch MOSFETs are turned off, the third and fourth switch MOSFETs are turned on, and half the operating voltage is applied to the common source side of the amplification MOSFET.
Is applied to the bit line to precharge the bit line to turn off the third and fourth switch MOSFETs. , The first and second switches M
After turning on the OSFET and applying a minute potential to one of the input terminals with the precharge voltage as a reference to activate the amplifying MOSFET to perform an amplifying operation, the other conductivity forming the CMOS sense amplifier Since the offset of the sense amplifier can be compensated by activating the type amplifying MOSFET, a highly sensitive sense amplifier can be obtained.
【0100】CMOSセンスアンプを構成する一方の導
電型の増幅MOSFETと他方の導電型の増幅MOSF
ETの動作に時間差を持たせ、先に動作を開始する増幅
MOSFETのしきい値電圧のバラツキとセンスアンプ
の入力オフセットに反映させるとともに、ビット線との
間にスイッチMOSFETを設けて、上記先に動作を開
始する増幅MOSFETの容量結合による初期増幅動作
時にビット線をセンスアンプから切り離すようにするこ
とによって、上記容量結合による増幅動作を小さな容量
により実現でき、センスアンプのオフセットを補償する
ことができるから高感度のセンスアンプを得ることがで
きる。One conductivity type amplification MOSFET and the other conductivity type amplification MOSF constituting the CMOS sense amplifier.
A time difference is given to the operation of ET so that the variation in the threshold voltage of the amplification MOSFET that starts the operation first and the input offset of the sense amplifier are reflected, and a switch MOSFET is provided between the bit line and By separating the bit line from the sense amplifier during the initial amplification operation by the capacitive coupling of the amplification MOSFET that starts the operation, the amplification operation by the capacitive coupling can be realized with a small capacitance, and the offset of the sense amplifier can be compensated. Can obtain a highly sensitive sense amplifier.
【図1】この発明が適用されたダイナミック型RAMの
一実施例を示す要部回路図である。FIG. 1 is a main part circuit diagram showing an embodiment of a dynamic RAM to which the present invention is applied.
【図2】この発明が適用されたダイナミック型RAMの
他の一実施例を示す要部回路図である。FIG. 2 is a main part circuit diagram showing another embodiment of a dynamic RAM to which the present invention is applied.
【図3】図1のセンスアンプの動作を説明するためのタ
イミング図である。FIG. 3 is a timing diagram illustrating an operation of the sense amplifier of FIG.
【図4】図2のセンスアンプの動作を説明するためのタ
イミング図である。FIG. 4 is a timing diagram illustrating an operation of the sense amplifier of FIG.
【図5】この発明が適用されたダイナミック型RAMの
他の一実施例を示す要部回路図である。FIG. 5 is a main part circuit diagram showing another embodiment of a dynamic RAM to which the present invention is applied.
【図6】この発明が適用されたダイナミック型RAMの
更に他の一実施例を示す要部回路図である。FIG. 6 is a main part circuit diagram showing still another embodiment of a dynamic RAM to which the present invention is applied.
【図7】図5のセンスアンプの動作を説明するためのタ
イミング図である。7 is a timing diagram for explaining the operation of the sense amplifier of FIG.
【図8】図6のセンスアンプの動作を説明するためのタ
イミング図である。8 is a timing diagram for explaining the operation of the sense amplifier of FIG.
【図9】この発明が適用されたダイナミック型RAMの
うちメモリアレイとロウ系の選択回路の一実施例を示す
回路図である。FIG. 9 is a circuit diagram showing an embodiment of a memory array and row system selection circuit in a dynamic RAM to which the present invention is applied.
【図10】この発明が適用されたダイナミック型RAM
のうちセンスアンプ、カラム系選択回路の一実施例を示
す回路図である。FIG. 10 is a dynamic RAM to which the present invention is applied.
3 is a circuit diagram showing an example of a sense amplifier and a column system selection circuit.
【図11】この発明が適用されたダイナミック型RAM
のうち制御系と電源系回路の一実施例を示すブロック図
である。FIG. 11 is a dynamic RAM to which the present invention is applied.
FIG. 3 is a block diagram showing an example of a control system and a power supply system circuit among them.
【図12】この発明が適用されたダイナミック型RAM
の一実施例を示すチップレイアウト図である。FIG. 12 is a dynamic RAM to which the present invention is applied.
It is a chip layout diagram showing an example of.
【図13】従来のダイナミック型RAMの一例を示すチ
ップレイアウト図である。FIG. 13 is a chip layout diagram showing an example of a conventional dynamic RAM.
【図14】この発明が適用されるダイナミック型RAM
のメモリセルの一実施例を示す素子構造断面図である。FIG. 14 is a dynamic RAM to which the present invention is applied.
3 is a cross-sectional view of an element structure showing an example of the memory cell of FIG.
MA…メモリアレイ、RD…ロウデコーダ、CD…カラ
ムデコーダ、WD…ワード線ドライバ、PC…プリチャ
ージ回路、USA…センスアンプ単位回路、SA…セン
スアンプ、MA…メインアンプ、CW…カラムスイッ
チ、R,C−ADB…アドレスバッファ、CONT…制
御回路、REFC…自動リフレッシュ回路、DOB…デ
ータ出力バッファ、DIB…データ入力バッファ、VB
G…基板バイアス発生回路、G1〜G8…ゲート回路、
UWD0〜UWD3…ワード線ドライバ単位回路、VC
LG…内部降圧回路、VCHG…内部昇圧回路。44…
ソース,ドレイン拡散層、46…ワード線、48…蓄積
電極、49…プレート電極、50…ビット線、52…ワ
ード線シャント用アルミニュウム層、53…ゲート絶縁
膜、54…絶縁膜(誘電体)。MA ... Memory array, RD ... Row decoder, CD ... Column decoder, WD ... Word line driver, PC ... Precharge circuit, USA ... Sense amplifier unit circuit, SA ... Sense amplifier, MA ... Main amplifier, CW ... Column switch, R , C-ADB ... Address buffer, CONT ... Control circuit, REFC ... Automatic refresh circuit, DOB ... Data output buffer, DIB ... Data input buffer, VB
G ... Substrate bias generation circuit, G1-G8 ... Gate circuit,
UWD0 to UWD3 ... Word line driver unit circuit, VC
LG ... Internal voltage down converter, VCHG ... Internal voltage booster. 44 ...
Source / drain diffusion layer, 46 ... Word line, 48 ... Storage electrode, 49 ... Plate electrode, 50 ... Bit line, 52 ... Word line shunt aluminum layer, 53 ... Gate insulating film, 54 ... Insulating film (dielectric).
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 7210−4M H01L 27/10 325 C (72)発明者 大嶋 一義 東京都青梅市今井2326番地 株式会社日立 製作所デバイス開発センタ内─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 5 Identification number Internal reference number FI Technical indication 7210-4M H01L 27/10 325 C (72) Inventor Kazuyoshi Oshima 2326 Imai, Ome, Tokyo Hitachi Device Development Center
Claims (8)
ンが接続された第1導電型の第1の増幅MOSFET
と、第2の入力端子に一方のソース,ドレインが接続さ
れた第1導電型の第2の増幅MOSFETと、第1の入
力端子と第2の増幅MOSFETのゲート及び第2の入
力端子と第1の増幅MOSFETのゲートとをそれぞれ
接続させる第1及び第2のスイッチMOSFETと、上
記第1と第2の増幅MOSFETのゲートを他方のソー
ス,ドレインにそれぞれ接続させる第3及び第4のスイ
ッチMOSFETと、上記第1と第2の入力端子に対し
てゲートと一方のソース,ドレインが交差接続されてラ
ッチ形態とされ、第2導電型の第3と第4の増幅MOS
FETと、上記第1と第2の増幅MOSFETの共通化
された他方のソース,ドレインに一方の動作電圧を与え
る第1導電型のパワースイッチMOSFETと、上記第
3と第4の増幅MOSFETの共通化された他方のソー
ス,ドレインに他方の動作電圧を与える第2導電型のパ
ワースイッチMOSFETと、上記第1と第2の増幅M
OSFETの他方のソース,ドレインに動作電圧の1/
2の電圧に第1と第2の増幅MOSFETのしきい値電
圧に相当する電圧を加えたプリチャージ電圧を与えるプ
リチャージMOSFETとを含み、第3と第4のスイッ
チMOSFETをオン状態にしてプリチャージMOSF
ETからプリチャージ電圧を供給して第1と第2の増幅
MOSFETを通して第1と第2の入力端子にプリチャ
ージを行わせる第1の期間と、上記第3と第4のスイッ
チMOSFETをオフ状態にし、第1と第2のスイッチ
MOSFETをオン状態にするとともに、上記プリチャ
ージ電圧を基準にして一方の入力端子に微小電位を与え
る第2の期間と、第1導電型のパワースイッチMOSF
ETをオン状態にして第1と第2の増幅MOSFETを
活性化させ、その後に第2導電型のパワースイッチMO
SFETをオン状態にして第3と第4の増幅MOSFE
Tを活性化させる第3の期間とによる増幅動作を行わせ
る微小電圧増幅回路を備えてなることを特徴とする半導
体集積回路装置。1. A first conductivity type first amplification MOSFET in which one source and drain are connected to a first input terminal.
A first conductivity type second amplification MOSFET whose one source and drain are connected to the second input terminal, a first input terminal and a gate of the second amplification MOSFET, and a second input terminal First and second switch MOSFETs connecting the gates of the first amplifying MOSFETs, and third and fourth switch MOSFETs connecting the gates of the first and second amplifying MOSFETs to the other source and drain, respectively. And a gate and one source and drain of the gate are cross-connected to the first and second input terminals to form a latch form, and third and fourth amplification MOSs of the second conductivity type are provided.
An FET, a first conductivity type power switch MOSFET that supplies one operating voltage to the other source and drain of the first and second amplification MOSFETs, and the third and fourth amplification MOSFETs in common. Second-conductivity-type power switch MOSFET for applying the other operating voltage to the other source and drain, and the above-mentioned first and second amplification M
1 / s of the operating voltage to the other source and drain of the OSFET
And a precharge MOSFET that gives a precharge voltage obtained by adding a voltage corresponding to the threshold voltage of the first and second amplification MOSFETs to the second voltage, and turns on the third and fourth switch MOSFETs. Charge MOSF
A first period in which a precharge voltage is supplied from ET to precharge the first and second input terminals through the first and second amplification MOSFETs, and the third and fourth switch MOSFETs are turned off. To turn on the first and second switch MOSFETs, and to apply a minute potential to one of the input terminals based on the precharge voltage, and a power switch MOSF of the first conductivity type.
ET is turned on to activate the first and second amplification MOSFETs, and then the second conductivity type power switch MO is activated.
Turn on the SFET and turn on the third and fourth amplification MOSFETs.
A semiconductor integrated circuit device comprising a minute voltage amplifying circuit for performing an amplifying operation according to a third period for activating T.
間の前にプリチャージ電圧より低い同電圧に予備のプリ
チャージが行われるものであることを特徴とする請求項
1の半導体集積回路装置。2. The first and second input terminals are pre-charged to the same voltage lower than the pre-charge voltage prior to the first period. Semiconductor integrated circuit device.
ック型RAMの相補ビット線に接続され、上記微小電圧
はダイナミック型メモリセルからの読み出し電圧である
ことを特徴とする請求項1又は請求項2の半導体集積回
路装置。3. The first and second input terminals are connected to complementary bit lines of a dynamic RAM, and the minute voltage is a read voltage from a dynamic memory cell. The semiconductor integrated circuit device according to claim 2.
セルの容量CSの容量値との比は、約20以上に大きく
設定されるものであることを特徴とする請求項3の半導
体集積回路装置。4. The semiconductor integrated circuit according to claim 3, wherein the ratio of the parasitic capacitance value CB of the bit line to the capacitance value of the capacitance CS of the memory cell is set to be larger than about 20. apparatus.
なる入力端子との間に設けられた第5と第6のスイッチ
MOSFETと、第1と第2の入力端子に一方のソー
ス,ドレイン及びゲートが交差接続された第5と第6の
増幅MOSFETと、上記第5と第6の増幅MOSFE
Tのソースに一方の電極が接続され、他方の電極が共通
化された第1と第2の容量手段と、上記第5と第6の増
幅MOSFETのソースに活性化電圧を与えるパワース
イッチMOSFETとを含み、第1と第2の容量手段の
共通化された他方の電極に所定の電位を与え、第5と第
6のスイッチMOSFETをオン状態にして信号線及び
入力端子に同じプリチャージ電圧を与える第1の期間
と、上記一対からなる容量性の信号線のうち一方に微小
電圧を与える第2の期間と、上記第5と第6のスイッチ
MOSFETをオフ状態にし、第1と第2の容量手段の
共通化された他方の電極の電位を1と第2の増幅MOS
FETを活性化させるレベルに変化させる第3の期間
と、パワースイッチMOSFETをオン状態にして第1
と第2の増幅MOSFETを活性化させた後に第5と第
6のスイッチMOSFETを再びオン状態にさせる第4
の期間とによる増幅動作を行わせる微小電圧増幅回路を
備えてなることを特徴とする半導体集積回路装置。5. A fifth and a sixth switch MOSFET provided between a pair of capacitive signal lines and a pair of input terminals, and one source and drain of the first and second input terminals. And fifth and sixth amplification MOSFETs whose gates are cross-connected, and the fifth and sixth amplification MOSFETs described above.
A first and second capacitance means in which one electrode is connected to the source of T and the other electrode is made common; and a power switch MOSFET for applying an activation voltage to the sources of the fifth and sixth amplification MOSFETs. A predetermined potential is applied to the other common electrode of the first and second capacitance means, the fifth and sixth switch MOSFETs are turned on, and the same precharge voltage is applied to the signal line and the input terminal. The first period of application, the second period of applying a minute voltage to one of the pair of capacitive signal lines, and the fifth and sixth switch MOSFETs in the OFF state to set the first and second The potential of the other common electrode of the capacitance means is set to 1 and the second amplification MOS.
A third period in which the level is changed to activate the FET, and the power switch MOSFET is turned on in the first period.
And activating the second amplification MOSFET and then turning on the fifth and sixth switch MOSFETs again.
2. A semiconductor integrated circuit device comprising a minute voltage amplifier circuit for performing an amplifying operation according to the period.
OSFETと反対導電型からラッチ形態の第3と第4の
増幅MOSFETが設けられ、第4の期間において第5
と第6の増幅MOSFETの増幅動作に遅れたタイミン
グで活性化されることを特徴とする請求項5の半導体集
積回路装置。6. The amplifier M is provided at the first and second input terminals.
Third and fourth amplification MOSFETs of opposite conductivity type to the latch type are provided, and the fifth and fifth amplification MOSFETs are provided in the fourth period.
6. The semiconductor integrated circuit device according to claim 5, wherein the semiconductor integrated circuit device is activated at a timing delayed from the amplification operation of the sixth amplification MOSFET.
RAMの相補ビット線であり、第1と第2の容量手段
は、ダイナミック型メモリセルの記憶用キャパシタと同
じ構造のものが使用されることを特徴とする請求項6の
半導体集積回路装置。7. The capacitive signal line is a complementary bit line of a dynamic RAM, and the first and second capacitance means have the same structure as a storage capacitor of a dynamic memory cell. 7. The semiconductor integrated circuit device according to claim 6, wherein.
生容量値CBとメモリセルの容量CSの容量値との比
は、約20以上に大きく設定されるものであることを特
徴とする請求項7の半導体集積回路装置。8. The ratio of the parasitic capacitance value CB of the bit line which is the capacitive signal line to the capacitance value of the capacitance CS of the memory cell is set to be larger than about 20. The semiconductor integrated circuit device according to claim 7.
Priority Applications (5)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5028599A JPH06223571A (en) | 1993-01-25 | 1993-01-25 | Semiconductor integrated circuit device |
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JP2006031922A (en) * | 2004-07-13 | 2006-02-02 | Samsung Electronics Co Ltd | Bit line driving circuit and driving method for integrated circuit memory device improving precharge and sense amplification scheme |
CN100412987C (en) * | 2002-07-02 | 2008-08-20 | 三星电子株式会社 | Semiconductor storage device with offset-compensation read-out system |
CN100466099C (en) * | 2002-01-09 | 2009-03-04 | 三星电子株式会社 | Semiconductor memroy containing delay circuit capable of generating sufficiently stable delay signal |
-
1993
- 1993-01-25 JP JP5028599A patent/JPH06223571A/en active Pending
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