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JPS6196594A - Semiconductor memory device - Google Patents

Semiconductor memory device

Info

Publication number
JPS6196594A
JPS6196594A JP59217113A JP21711384A JPS6196594A JP S6196594 A JPS6196594 A JP S6196594A JP 59217113 A JP59217113 A JP 59217113A JP 21711384 A JP21711384 A JP 21711384A JP S6196594 A JPS6196594 A JP S6196594A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
bit line
memory cell
electric potential
transistor
potential
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP59217113A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Tetsuya Iizuka
飯塚 哲哉
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP59217113A priority Critical patent/JPS6196594A/en
Publication of JPS6196594A publication Critical patent/JPS6196594A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Abstract

PURPOSE:To increase an accumulated charge quantity and to expand a action margin without increasing a pattern area, by connecting a memory cell through a bit line and an inverting bit line to a differential type detecting amplifier. CONSTITUTION:When a memory cell 111 is selected, a word line WL1 is set to a high electric potential at the time of writing, a transistor Q11 is connected, bit lines BL and -BL are biased in accordance with the writing data, + or -(VCC)-(VSS) is impressed to both ends of a capacitor C11 and the information charge quantity becomes 2VCC.C11. On the other hand, after the lines BL and -BL are set to an equal electric potential at the time of reading, a line WL1 is made into a high electric potential and Q11 is connected. An electric potential difference of the lines BL and -BL is read by the differential type detecting amplifier 12 and information OUT is obtained.

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 この発明は、ダイナミック型の半導体記憶装置に関する
もので、特にその大容量化および高速化を実現するため
のものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Technical Field of the Invention] The present invention relates to a dynamic semiconductor memory device, and in particular to realizing a larger capacity and faster speed.

〔発明の技術的背景〕[Technical background of the invention]

一般に、ダイナミック型の半導体記憶装置としては、第
5図に示すような1個のトランジスタと1個のキャパシ
タから成る記憶セルが広く用いられている。第5図にお
いて、WLはワード線、BLはビ・ット線で、上記ワー
ド線WLとピッ)lj)BLとの交差位置に記憶セル1
1が配設される。上記記憶セル1ノは、一端がビット1
fMBLに接続され、ダートがワード線WLに接続され
て導通制御されるトランジスタQ1 と、このトランジ
スタQ1の他端と電源vCc間に接続されるキャパシタ
C1とかう成る。
Generally, as a dynamic type semiconductor memory device, a memory cell consisting of one transistor and one capacitor as shown in FIG. 5 is widely used. In FIG. 5, WL is a word line, BL is a bit line, and a memory cell 1 is located at the intersection of the word line WL and BL.
1 is arranged. The memory cell 1 has a bit 1 at one end.
It consists of a transistor Q1 connected to fMBL and whose conduction is controlled by having its dart connected to the word line WL, and a capacitor C1 connected between the other end of this transistor Q1 and the power supply vCc.

次に上記のような構成において動作を説明する。書き込
みモードでは、まずワード線WLを高電位に設定してト
ランジスタQ1を導通させて記憶セル1ノを選択する。
Next, the operation in the above configuration will be explained. In the write mode, first, the word line WL is set to a high potential, the transistor Q1 is turned on, and the memory cell 1 is selected.

次に、書き込みデータに応じてビット線BLを高電位あ
るいは低電位に設定することによって、記憶7−ドMの
電位をQVあるいはV。Cにすることによシ、記憶用の
キャパシタC1の両端にOvあるいはvCcの電圧を印
加して情報を記憶する。
Next, by setting the bit line BL to a high potential or a low potential depending on the write data, the potential of the memory 7-D is set to QV or V. By setting the voltage to C, information is stored by applying a voltage of Ov or vCc across the storage capacitor C1.

一方、読み出しモードでは、予めビット線BLを所定の
電位に設定してから浮遊状態にした後、ワード線WLに
よってトランゾスタQ1を導通させる。そして、記憶ノ
ードMの電荷に応じてわずかに変化するビット線BLの
信号電位を検知して増幅することによシ、メモリセル1
ノの記憶情報を読み出す。
On the other hand, in the read mode, the bit line BL is set to a predetermined potential in advance and placed in a floating state, and then the transistor Q1 is made conductive by the word line WL. Then, by detecting and amplifying the signal potential of the bit line BL, which changes slightly depending on the charge of the storage node M, the memory cell 1
Read out the memory information of .

〔背景技術の問題点〕[Problems with background technology]

しかし、上記のような構成では、以下に記すような種々
の問題がある。まず第1に、書き込みおよび読み出し情
報は、キヤ・臂シタC1に電荷の形で蓄えられるが、そ
の′1”、“O″の電荷量の差はVco−C1(ここで
はキャノJ?シタC1の容量をC1とする)にしかなら
ず、α線やその他のノイズ等から信号電荷を保護するた
めには、容量C1を大きく設定する必要がある。このた
め、情報記憶用のキヤ・臂シタC1には大キな・ぐター
ン面積が必要となシ、高密度化が困難である。
However, the above configuration has various problems as described below. First of all, write and read information is stored in the form of electric charge in the capacitor C1, and the difference in the amount of charge between '1' and 'O' is Vco-C1 (here, the capacitor C1 is In order to protect the signal charge from α rays and other noise, it is necessary to set the capacitance C1 large.For this reason, the capacitance C1 for information storage is It requires a large turn area and is difficult to achieve high density.

第2に、高感度の検知増幅器を実現するためには、通常
は相補関係にあるピット線対BL。
Second, in order to realize a highly sensitive sense amplifier, pit line pairs BL are usually complementary.

BLが必要であり、この場合、ピッ) fv”& Il
 L側はダミーセルに接続する必要がある。従って、余
分なチップ面積が必要となる。
BL is required, in this case, p) fv” & Il
The L side needs to be connected to a dummy cell. Therefore, extra chip area is required.

第3に、書き込みやリフレ、シュ時の電源電圧と読み出
し時の電源電圧が異なった場合、誤動作を生じやすい。
Third, if the power supply voltage during writing, reflation, or shutdown is different from the power supply voltage during reading, malfunctions are likely to occur.

これは、ダミーセルと記憶セルの電位設定が異なる時刻
に行なわれるため、電源電圧の変動の影響を直接受ける
ためである。
This is because the potentials of the dummy cell and the memory cell are set at different times and are directly affected by fluctuations in the power supply voltage.

〔発明の目的〕[Purpose of the invention]

この発明は上記のような事情に鑑みてなされたもので、
その目的とするところは、・9タ一ン面積を増大させる
ことなく蓄積電荷量を増加でき、しかも幅広い動作マー
ノンが達成できるすぐれた半導体記憶装置を提供するこ
とである。
This invention was made in view of the above circumstances,
The purpose is to provide an excellent semiconductor memory device that can increase the amount of stored charge without increasing the area of the 9-channel transistor, and can achieve a wide range of operating characteristics.

〔発明の概要〕[Summary of the invention]

すなわち、この発明においては上記の目的を達成するた
めに、1個のトランゾスタと1個のキャパシタとを直列
接続して構成した記憶セルの一端を、ビット線を介して
差動型検知増幅器の一方の入力端に接続するとともに、
上記記憶セルの他端を反転ビット線を介して上記差動型
検知増幅器の他方の入力端に接続したものである。
That is, in this invention, in order to achieve the above object, one end of a memory cell configured by connecting one transistor and one capacitor in series is connected to one end of a differential sense amplifier via a bit line. At the same time as connecting to the input end of
The other end of the memory cell is connected to the other input end of the differential sense amplifier via an inverted bit line.

〔発明の実施例〕[Embodiments of the invention]

以下、この発明の一実施例について図面を参照して説明
する。第1図における1つのピット線対BL、BLの間
には、記憶セル111 。
An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. A memory cell 111 is located between one pit line pair BL, BL in FIG.

ノ12 、・・・が設けられ、上記ビット線対BL。No. 12, . . . are provided for the bit line pair BL.

BLはそれぞれ、差動型検知増幅器12の入力端に接続
される。上記記憶セル111  e7J2+・・・はそ
れぞれ、1個のトランゾスタQu + Qlz +・・
・と1個のキャパシタC11+C12、・・・とから成
る。
BL are each connected to the input end of the differential sense amplifier 12. Each of the memory cells 111e7J2+... has one transistor Qu+Qlz+...
. . and one capacitor C11+C12, . . . .

上記トランゾスタQl 1 +Q12 +・・・の一端
はそれぞれビット線BLに接続され、他端はそれぞれキ
ヤ・9シタC口IC12e・・・の一方の電極に接続さ
れ、ダートがそれぞれワード% W L @  + W
 L 2 1・・・に接続されぞ導通制御される。また
、上記キヤ/’PシタC1□、 C12,・・・の他方
の電極はそれぞれ、反転ピッ)WDBLに接続されて成
る。
One end of each of the transistors Ql 1 +Q12 +... is connected to the bit line BL, and the other end is connected to one electrode of the 9-channel C port IC 12e..., and each dirt is connected to the word % W L @ +W
It is connected to L21... and conduction is controlled. Further, the other electrodes of the above-mentioned capacitors C1□, C12, . . . are respectively connected to the inverted pin WDBL.

次に、上記のような構成において動作を説明する。今、
記憶セル111を選択するものとすると、書き込みモー
ドでは、ワード線WLI を高電位に設定してトランノ
スタQ目を導通させる。
Next, the operation in the above configuration will be explained. now,
Assuming that the memory cell 111 is selected, in the write mode, the word line WLI is set to a high potential to make the Q-th transistor conductive.

そして、書き込みデータに応じてビット線BLとBLと
を各々■CCレベルとv8sレベル、あるいはその逆の
vs8レベルとvccレベルにバイアスして、キャノク
シタC11の両端に士(”CC”8B)の電圧を印加す
る。こうすることによって、情報電荷量は2Vc、@ 
C1,となる(v、5=Ovとして)。
Then, the bit lines BL and BL are biased to the CC level and the v8s level, or the opposite, the vs8 level and the vcc level, respectively, according to the write data, so that the voltage of Apply. By doing this, the information charge amount is 2Vc, @
C1 (as v, 5=Ov).

一方、読み出しおよびり7レツシユは次のようにして行
なう。まず、ビット線対BL、BLを等電位に設定し、
その後ワード線WL1を高電位(通常は電源電圧■cc
よシトランソスタQllの閾値電圧以上高い電圧)に設
定してトランジスタ9口を導通させる。もし、記憶ノー
ドIvIlの電位が反転ビット線BLよりV。cたけ低
い場合は、キャノ臂シタC1lに対して図示矢印方向に
電流が流れ、ビット線BLの方が反転ピット?hBLよ
シ低い電位となる。また、記憶ノードM1が反転ピッ)
BLよりvccだけ筒い5JA ’6は、上記矢印とは
逆の方向に電流が流れ、ビット線BLは反転ビット線B
Lよ)高い電位となる。
On the other hand, reading and retrieving are performed as follows. First, set the bit line pair BL and BL to equal potential,
After that, the word line WL1 is set to a high potential (usually the power supply voltage ■cc
The voltage is set to a voltage higher than the threshold voltage of the transistor Qll to make the transistor 9 conductive. If the potential of the storage node IvIl is lower than the inverted bit line BL, the potential of the storage node IvIl is lower than the inverted bit line BL. If c is lower, a current flows in the direction of the arrow shown in the figure for the canopy C1l, and the bit line BL is an inverted pit. The potential is lower than that of hBL. In addition, storage node M1 is inverted (pitch)
In 5JA '6, which is longer than BL by vcc, the current flows in the opposite direction to the above arrow, and the bit line BL becomes the inverted bit line B.
L) becomes a high potential.

このようなビット線対BL 、BLの電位差を、差動型
検知増幅器12によって増幅して読み出し情報OUTを
得るとともに、この差動型検知増幅器によってビット線
対BL、BLを介してキャパシタC1lの両端に記憶さ
れていた情報に応じた極性の電圧を印加してリフレッシ
ュを行なう0 第2図は、記憶セルから′1#を読み出す際のタイミン
グチャートを、第3図は0”を読み出す際のタイミング
チャートをそれぞれ示している。図示するように時刻1
Gにピット線対BL。
The potential difference between the bit line pair BL and BL is amplified by the differential sense amplifier 12 to obtain read information OUT, and the differential sense amplifier 12 amplifies the potential difference between the bit line pair BL and the capacitor C1l via the bit line pair BL and BL. Refreshing is performed by applying a voltage with a polarity corresponding to the information stored in the memory cell. 0 Figure 2 shows the timing chart when reading '1#' from the memory cell, and Figure 3 shows the timing chart when reading 0''. The charts are shown respectively.As shown in the figure, time 1
G to pit line pair BL.

BLの電位をゾリチャーソあるいはゾルダワンして等し
い値に設定し、時刻tlに記憶セルから情報を読み出す
。これによって、時刻1.にビット線BL、BLの電位
は、記憶情報が@1”の場合はビット線BLが″′H#
レベルへ、記憶情報が“O”の場合はビット線BLが”
L”レベルへそれぞれ微小量変化する。これら電位差が
差動型検知増幅器12によって増幅され、時刻t3に、
記憶情報が@1mであった場合には、ビット線BLが”
ccレベル、反転ビットiBLがVssレベルとなる。
The potential of BL is set to an equal value by Zorichaso or Zoldawan, and information is read from the memory cell at time tl. As a result, time 1. The potential of the bit lines BL and BL is ``H#'' when the stored information is @1''.
level, if the stored information is "O", the bit line BL is "
These potential differences are amplified by the differential detection amplifier 12, and at time t3,
If the stored information is @1m, the bit line BL is "
cc level and inverted bit iBL become Vss level.

また、記憶情報が“O″でちった場合には、ビット線B
Lがv8sレベル、反転ビ、ト線BLがvccレベルと
なる。
Also, if the stored information is “O”, the bit line B
L is at the v8s level, and the inverted bit and g lines BL are at the vcc level.

このような構成によれば、同一容量の記憶用キヤ・母シ
タであっても、前記第5図の場合に比べて2倍の情報電
荷量が得られる。従って、高密度化が可能である。また
、ビット線対BL。
According to such a configuration, twice the amount of information charge can be obtained compared to the case shown in FIG. 5, even if the storage capacitor/mother has the same capacity. Therefore, higher density is possible. Also, bit line pair BL.

BLの両端に表われる信号は、各記憶用キヤ・9シタの
両端に加えられている電位差の極性に対応したものであ
るので、たとえリフレッシュ時と読み出し時とで電源電
圧が便化したとしても正しい動作を行なうことができ、
幅広い動作マーノンが得られる。
The signal appearing at both ends of BL corresponds to the polarity of the potential difference applied to both ends of each storage capacitor, so even if the power supply voltage is changed between refreshing and reading. be able to perform correct movements,
A wide range of motions can be obtained.

第4図は、この発明の他の実施例を示すもので、記憶セ
ル選択用のトランジスタ9口#Q12+Qts+−と記
憶用のキャ″シタ011 e CI Z +C13+、
・・とをビット線対BL、BLに対して交互に接続しだ
ものである。図において、前記第1図と同一構成部には
同じ符号を付してその説明は省略する。
FIG. 4 shows another embodiment of the present invention, which includes nine transistors #Q12+Qts+- for memory cell selection, a capacitor 011e CI Z +C13+ for memory,
. . . are alternately connected to the bit line pair BL, BL. In the figure, the same components as those in FIG.

このような構成によれば、ピット線対BL。According to such a configuration, the pit line pair BL.

BLの負荷容量を同じに設定できるため、書き込みある
いは読み出し時における特性のバランスを向上できる。
Since the load capacitance of BL can be set to be the same, the balance of characteristics during writing or reading can be improved.

また、パターンレイアウトもしやすくなシ、よシ高密度
化できる。
In addition, pattern layout is easier and higher density can be achieved.

々お、前記第1図および第4図に示した構成では、8没
素子(キヤ・ぐシタ)の一端が共通線(たとえばビット
線BL)に接続されているため、選択されていない記憶
セルでは、記憶ノードに低電位がストアされている場合
、ビット線BLが読み出し動作後に−vcc(+vsa
)まで振シ込まれる時がある。この時、もし基板電位が
v8sなどにバイアスされていると、トランゾスタのソ
ース、ドレインが基板との間で順ノ4イアスとなシ誤動
作を生ずる危険性がある。これを防ぐためには、基板に
−vccよシ低い基板ノ9イアス電圧を印加すれば良い
。このように、基板バイアス電圧の絶対値を高く設定す
ることは、ビット線の寄生容量を小さくシ、ま゛た情報
転送用トランジスタのもれ電流を低減する効果もある。
Furthermore, in the configurations shown in FIGS. 1 and 4, one end of the 8th element (capacitor) is connected to a common line (for example, bit line BL), so that unselected memory cells Then, when a low potential is stored in the storage node, the bit line BL becomes -vcc (+vsa) after the read operation.
) is sometimes transferred. At this time, if the substrate potential is biased to V8s or the like, there is a risk that the source and drain of the transistor will be in a negative relationship with the substrate, resulting in malfunction. In order to prevent this, it is sufficient to apply a substrate voltage lower than -vcc to the substrate. Setting the absolute value of the substrate bias voltage high in this way has the effect of reducing the parasitic capacitance of the bit line and also reducing the leakage current of the information transfer transistor.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上説゛明したようにこの発明によれば、パターン面積
を増大させることなく蓄積電荷量を増加でき、しかも幅
広い動作マーノンが達成できるすぐれた半導体記憶装置
が得られる。
As explained above, according to the present invention, it is possible to obtain an excellent semiconductor memory device which can increase the amount of stored charge without increasing the pattern area and can achieve a wide range of operating characteristics.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図はこの発明の一実施例に係わる半導体記憶装置を
説明するための図、第2図および第3図はそれぞれ上記
第1図の回路における読み出し動作を説明するためのタ
イミングチャート、第4図はこの発明の他の実施例を説
明するための回路図、第5図は従来の半導体記憶装置を
説明するための図である。 ”l  m112  #・・・・・・記憶セル、12・
・・差動型検知増幅器、wt、1  、WL、2.・・
・・・・ワード餓、BL、BL・・・ビット線、OUT
・・・出力信号。 時開− 第3図 UT
FIG. 1 is a diagram for explaining a semiconductor memory device according to an embodiment of the present invention, FIGS. 2 and 3 are timing charts for explaining the read operation in the circuit of FIG. 1, and FIG. The figure is a circuit diagram for explaining another embodiment of the present invention, and FIG. 5 is a diagram for explaining a conventional semiconductor memory device. "l m112 #... Memory cell, 12.
...Differential sense amplifier, wt, 1, WL, 2.・・・
...Word starvation, BL, BL...Bit line, OUT
...Output signal. Time opening - Figure 3 UT

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims]  1個のトランジスタと1個の静電容量素子とが直列接
続されて構成される記憶セルが行および列方向に配置さ
れるダイナミック型の半導体記憶装置において、上記記
憶セルの一端がビット線を介して読み出し用の差動型検
知増幅器の一方の入力端に接続され、上記記憶セルの他
端が反転ビット線を介して上記差動型検知増幅器の他方
の入力端に接続されて成ることを特徴とする半導体記憶
装置。
In a dynamic semiconductor memory device in which memory cells each consisting of one transistor and one capacitance element connected in series are arranged in row and column directions, one end of the memory cell is connected to a bit line via a bit line. The memory cell is connected to one input end of a differential sense amplifier for reading, and the other end of the memory cell is connected to the other input end of the differential sense amplifier via an inverted bit line. A semiconductor storage device.
JP59217113A 1984-10-16 1984-10-16 Semiconductor memory device Pending JPS6196594A (en)

Priority Applications (1)

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JP59217113A JPS6196594A (en) 1984-10-16 1984-10-16 Semiconductor memory device

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JP59217113A JPS6196594A (en) 1984-10-16 1984-10-16 Semiconductor memory device

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