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JPS62114190A - 半導体記憶装置 - Google Patents

半導体記憶装置

Info

Publication number
JPS62114190A
JPS62114190A JP60257083A JP25708385A JPS62114190A JP S62114190 A JPS62114190 A JP S62114190A JP 60257083 A JP60257083 A JP 60257083A JP 25708385 A JP25708385 A JP 25708385A JP S62114190 A JPS62114190 A JP S62114190A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
transistor
potential
bit line
circuit
gate
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
JP60257083A
Other languages
English (en)
Inventor
Hideto Hidaka
秀人 日高
Kazuyasu Fujishima
一康 藤島
Masaki Kumanotani
正樹 熊野谷
Hideji Miyatake
秀司 宮武
Katsumi Dosaka
勝己 堂阪
Yasuhiro Konishi
康弘 小西
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.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric 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 Mitsubishi Electric Corp filed Critical Mitsubishi Electric Corp
Priority to JP60257083A priority Critical patent/JPS62114190A/ja
Priority to US06/929,370 priority patent/US4736343A/en
Publication of JPS62114190A publication Critical patent/JPS62114190A/ja
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • GPHYSICS
    • G11INFORMATION STORAGE
    • G11CSTATIC STORES
    • G11C11/00Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor
    • G11C11/21Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor using electric elements
    • G11C11/34Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor using electric elements using semiconductor devices
    • G11C11/40Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor using electric elements using semiconductor devices using transistors
    • G11C11/401Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor using electric elements using semiconductor devices using transistors forming cells needing refreshing or charge regeneration, i.e. dynamic cells
    • G11C11/4063Auxiliary circuits, e.g. for addressing, decoding, driving, writing, sensing or timing
    • G11C11/407Auxiliary circuits, e.g. for addressing, decoding, driving, writing, sensing or timing for memory cells of the field-effect type
    • G11C11/409Read-write [R-W] circuits 
    • G11C11/4094Bit-line management or control circuits
    • GPHYSICS
    • G11INFORMATION STORAGE
    • G11CSTATIC STORES
    • G11C7/00Arrangements for writing information into, or reading information out from, a digital store
    • G11C7/12Bit line control circuits, e.g. drivers, boosters, pull-up circuits, pull-down circuits, precharging circuits, equalising circuits, for bit lines

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Dram (AREA)

Abstract

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

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] この発明は、半導体記憶装置に関し、特に、アクティブ
プルアップ回路を有するダイナミック型RAMのような
半導体記憶装置の改良に関する。
[従来の技術] ダイナミック型MO8−RAMでは、メモリセルの蓄積
データに応じたピッ1ル検電位のセンス後に、アクティ
ブプルアップ回路が動作し、11 H”レベル側のピッ
ト線電位を■。、(電源電圧)にプルアップすることが
行なわれている。
第4図は従来のダイナミックRAMにおけるセンス系の
周辺を示す回路図である。図において、1対のビットラ
インBL、BLは、それぞれトランジスタQoa*Qo
、を介してデータバス■10、Iloに接続される。こ
れらトランジスタQ。。+Qo+のオン・オフは、コラ
ムデコーダ1の出力によって制御される。各ビットライ
ンには、1トランジスタ・1キヤパシタ型のメモリセル
MCが交互に接続される。各メモリセルMCには、ワー
ドラインWL (WLo 、WL+ 、・・・)が接続
され、このワードラインWLの選択によってメモリセル
MCとビットラインBL、BLとの間の接続・遮断が制
御される。また、ビットラインBL。
BLには、それぞれ1個ずつダミーメモリセルDMCが
接続される。これらダミーメモリセルDMCには、ダミ
ーワードラインWLD’Mが接続され、このダミーワー
ドラインWLDMの選択によってダミーメモリセルDM
CとビットラインBL、B「との間の接続・遮断が1b
ll allされる。また、ビットラインB L 、 
−1’31−には、それぞれ、トランジスタQP RO
、Qrう、を介してプリチャージ電源■PRが接続され
る。これらトランシタQPIIOIQPIIのオン・オ
フはプリチャージクロックφP、によって制wされる。
さらに、ピッl−ラインBL、BLには、センスアンプ
S A oと、アクティブプルアップ回路AP。とが接
続される。センスアンプSAGは、センスアンプ駆動信
号φ、にJ:ってiの動作が制御される。アクティブプ
ルアップ回路AP、は、ビットラインBLをプルアップ
するために機能するトランジスタQA P’ O’l’
 Qt oおよびキャパシタC就0と、ビットラインπ
Tをプルアップするために機能するトランジスタQAr
+、Qt+およびキャパシタ011とを含む。トランジ
スタQAP。はビットラインBLをプルアップするため
のトランジスタであり、ピッ1−ラインBLと電wVC
0との間に介挿される。4−1アバシタC5゜はトラン
ジスタQAl’oのゲート電位を昇圧するための6一 キャパシタであり、その一端はトランジスタQAPoの
ゲートに接続され、その他端にはアクティブプルアップ
クロックφ父を受ける。トランジスタQRoはキャパシ
タCooをビットラインBLのプリチャージ電圧で予め
充電しておくためのもので、ビットラインBLとキャパ
シタCROの前記一端との間に介挿される。このトラン
ジスタQ?。のゲートは電源■。、に接続される。なお
、ビットラインBLをプルアップするための回路要素で
あるトランジスタQl!IIQAPIおよびキャパシタ
CMも、ビットラインBしをプルアップするための回路
要素QROIQAPOおよびキャパシタcttoと対称
の構成となっている。
なお、実際の半導体メモリでは、ビットライン対BL、
BLが複数対設けられており、メモリセルMCがマトリ
クス状に配置されている。
第5図は第4図に示される回路の動作タイミングを示す
タイミングチャートである。第5図において、φ8.φ
6.φP、はそれぞれ第4図に示される信号に対応し、
BL、BLはビットライン81.8Lの電位変化を表わ
したものであり、WLo、WL+はワードラインWLo
 、WL+  (なお、第4図では1本のワードライン
のみを示している)の電位変化を表わしたものである。
なお、RASは、ローアドレスストローブ信号を表わし
たものである。この0−アドレススト0−ブ信号RAS
はノンアクティブ;1間とアクティブ期間とを規定する
ための信号である。以下、この第5図を参照して第4図
の回路の動作を説明する。
ノンアクティブl1illt l>わらローアドレスス
トローブ信号RASが’ll”Jす1@に、ビットライ
ンBL、BLは所定の電位にブリヂト−ジされる。
すなわち、クロックφr、にJ二ってトランジスタQP
to+Qr*+がオンされ、ビットラインBL、BLが
Vr R(Vr R−VCC)なる電位にプリチャージ
される。
その後、ローアドレススト1]−ブ信号RASが立ち下
がり、アクティブ111 mが開始する。このアクティ
ブ期間では、ワードラインWLの1本およびダミーワー
ドラインW L D Mの1本が選択され、それぞれの
電位が立ち上がる。なお、ここでは、ビットラインBL
に属するメモリセルMCに接続されたワードラインが選
択され、ビットライン百Fに属するダミーメモリセルD
MCに接続されたダミーワードラインが選択されたこと
とする。この選択の後に、クロックφ、が立ち上がり、
センスアンプS A oが活性化される。これにより、
111 I+レベル側のビットラインBLは接地レベル
となる。このとき、キャパシタCioはトランジスタQ
ROを介してビットラインBLにより充電されるので、
ノードN1 (トランジスタQAPOのゲートとキャパ
シタCtoとの接続点)の電位はVCCVT(Vrはト
ラジスタQ t、、oのしきい値電圧)となる。一方、
キャパシタCa+の蓄積電荷はトランジスタQa+を介
してビットラインBL(接地レベルとなっている)に放
電されるので、ノードN2 (トランジスタQAPIの
ゲートとキャパシタall+ との接続点〉の電位は接
地レベルとなる。この復、クロックφ6が立ち上がって
アクティブプルアップ動作が開始され、ノードN+はさ
らに高電位(VC,より高い電位)となり、トランジス
タQAPoが強くオンする。そのため、ピッ1−ライン
B1−の電位はVCcにまで上昇する。これに対し、ノ
ードN2の電位は接地レベルであるので、1〜ランジス
タQAr+はオンせずビットラインBLの電位は接地電
位のままである。
なお、上記のような従来回路は、たとえば、IEEE 
 JOLJRNAL  OF  5QLIO−8TAT
E  CIRCLIITS、VOL、5C−15、NO
,5,0CTOBER1980“AHlgh  per
formance   5ense   Amplif
ier  for  a5V  Dynaa+lc  
RAM” J、OHN  J、 BARNES、JOH
N  Y、CI−IANに記載されている。
[発明が解決しようとする問題点] ところで、上記の従来例では、ビットラインBL、8L
はセンスアンプに、V、P * = V c 、cにプ
リチャージされているが、このブ、リヂャージ電圧は電
源電圧Vccであるとは限らず、電源電圧Vc−10= 。と接地電位の中間の値(たとえば(1/2)Vcc等
)を用いる場合がある。なぜならば、このような中間の
値にプリチャージ電圧を設定すると、低消費電力化、セ
ンスタイミングの高速化の点で有利となるからである。
しかしながら、第4図の回路において、ビットラインB
L、BLのプリチャージ電圧を電源電圧Vccと接地電
位の中間の値に設定すると、ノードN1の電位がほとん
ど上昇しなくなり、アクティブプルアップ動作が不能と
なってしまう。以下、この理由について詳細に説明する
仮に、IcyトラインBL、BLが(1/2)Vccな
る電圧でプリチャージされたとすると、トランジスタQ
toはゲート電位がvccでソース電位(ビットライン
BLと接続される端子の電位)が(1/ 2 ) V 
c cとなる。したがって、トランジスタQ*oはゲー
ト・ソース間に常に順方向バイアスが加わっているので
、トランジスタQ、。
は常にオン状態となる。そのため、クロックφ友の電位
が上昇してキャパシタC1oに電荷が蓄積されでも、そ
の蓄積電荷は1〜ランジスタQ、oを介してビットライ
ン口しに流出してしまう。ここで、ビットラインB L
が有する浮遊容量はかなり大きいので、クロックφしに
よってキャパシタC9゜に電荷が蓄積されてもその蓄積
電荷はすぐにビットラインBLに流出してしまう。した
がって、ノードN、の電位ははとIυど上昇せず、トラ
ンジスタQAPOを強くオンさせることができなくなる
。これにより、ピッ]−ライン8Lと電源ラインVcc
との結合関係が弱いものとなり、満足にアクティブプル
アップ動作を行なうことができなくなってしまうのであ
る。
上述のごとく、従来のダイナミック型RAMでは、ビッ
トラインのブリヂ11−ジレベルを電源電圧Vccより
低くする場合には、アクティブプルアップ動作が不能に
なるという問題点があった。
この発明は上記のような問題点を解消するためになされ
たもので、ビットラインのプリチャージレベルを電源電
圧Vccより低い値に設定する場合にもアクティブプル
アップ動作が可能であり、かつ従来回路に比べて回路構
成の追加がほとんどないような半導体記憶@置を提供す
ることを目的とする。
E問題点を解決するための手段] この発明にかかる半導体記憶装置は、プルアップ用のト
ランジスタのゲートと対応のビットラインとの間に介挿
されるキャパシタ充電用のトランジスタをクロック駆動
し、この駆動クロックのタイミングおよびレベルをビッ
トラインのプリチャージ電圧に応じて適当な値に選ぶよ
うにしたものである。
[作用] この発明におけるキャパシタ充電用のトランジスタは、
ゲート電位制御手段によりそのゲート電位がビットライ
ンのプリチャージレベルに応じて適当な値に調節される
ことにより、ビットライン中間電位プリチャージ時にも
プルアップ用トランジスタのゲート電位を十分に高電位
にし、プルアップ動作を有効にする。
[実施例] 第1図はこの発明の一実施例を示す回路図である。図に
おいて、この実F11例が第4図の従来例と異なるのは
、キャパシタ充電用のトランジスタQtoeQ*+のゲ
ートにりOツクφtが入力されていることである。その
他の構成は第4図の回路と同様であってよい。
第2図は第1図に示される回路の動作タイミングを説明
するためのタイミングチャートであり、各信号は第1図
に示される信号、ビットライン。
ワードラインに対応している。なお、φ35.。
φI、、φ’121は慢に第3図を用いて説明するもの
である。以下、この第2図を参照して第1図の回路の動
作を説明する。
この実施例では、ビットラインBL、BLは■P就 (
Vr * <Vc c )なる電圧にプリチャージされ
ているとする。こうすると、低消費電力化。
センスタイミングの高速化の点で有利となる。前述の従
来例と同様にワードライン、ダミーワードラインの選択
後、センスアンプSAoによるセンス動作が行なわれる
が、このどき、り0ツクφrは次式(1)で示される電
位V、に保持される。
VT <Vr t +VT  (QP II)   ・
・・(1)ただし、VT  (Qp e )はプリチャ
ージ用トランジスタQr*o+Qrt++・・・のしき
い値電圧である。
上記センス動作時は、“L′°側のビットラインB℃、
ノードN2は接地電位となる。また、ノードN、はノン
アクティブ期間にプリチャージされた高電位VP m 
 (Vp t <Vc c )のままとなっている。
次に、クロックφ、が立ち上がってアクティブプルアッ
プ動作が開始すると、ノードN、は十分な高電位に上昇
する。なぜならば、このときトランジスタQ、。のゲー
ト電位(V、)はビットラインBLのプリチャージ電位
よりも低くなっているので、トランジスタQ、。の導通
度は低く、キャパシタCROの蓄積電荷の流出がほとん
どないからである。したがって、ノードN、はキャパシ
タCooにより十分に昇圧され、その結果トランジスタ
Q A P Oが強くオンしてH”側のビットラインB
Lを電源電圧VCCまでプルアップする。
上記プルアップ動作完了接にクロックφrは次式(2)
で表わされる電位V2に立ち上げられる。
V2 <VCc 十VT RO・・・(2)これは、プ
ルアップ動作後にデータ書換えが生じた場合、H”側の
ピッ1〜ラインBLのプルアップ用トランジスタQ、。
のゲート電位をなるべく容易に“L”にし、ビットライ
ンB Lを素早く″゛L″L″電位電位)にするためで
ある。したがって、このプリチャージは、クロックφP
がなるべく高電位の方がよく、bl >l: L、 <
はこの期間にφp >VP * +Vy t oにされ
る。
さらに、0−アドレススl−TI−ブ信号RASが立ち
上がってノンアクティ111間になると、り0ツクφP
は電源電圧VCCになり、ノードN、。
N2は従来回路と同様、ビットラインBL、BLのプリ
チャージ電圧にプリチャージされる。
第3図は、第1図に示される回路で用いるクロックφP
を発生するための回路の一例を示す図である。図におい
て、電源ラインVccと接地との間には、トランジスタ
Q、、Q2で構成される直列接続回路と、トランジスタ
Q3.キャパシタCOで構成される直列接続回路と、ト
ランジスタQ4、Q6で構成される直列接続回路とがそ
れぞれ並列態様で介挿される。さらに、トランジスタQ
4に並列にトランジスタQ6が接続される。トランジス
タQ1のゲートにはクロックφ’RESが入力される。
トランジスタQ2のゲートにはローアドレスストローブ
信号RASが入力される。トランジスタQ、のゲートに
はクロックφよが入力される。トランジスタQ4のゲー
トはトランジスタQ、と02との接続点に接続される。
トランジスタQsのゲートにはクロックφkEsが入力
される。トランジスタQ6のゲートにはクロックφ′P
が入力される。クロックφPは、トランジスタQ4とQ
、とQ、との接続点から出力される。
なお、上記第3図の動作タイミングは、前述の第2図に
併記して示されている。以下、この第2図を参照して第
3図の回路の動作を説明する。
りOツクφ*Esは、ローアドレスストローブ信号RA
Sの立ち下がりによって発生するワンショットパルスで
あり、このクロックφ、E、によリフロックφPは接地
電位となる。次に、クロックφ’tEsが立ち」二がる
と、クロックφPは、VT −Vc c  Vy  (
Q、)  Vr  (Q4)・・・(3) VT  (Q+ )、VT  (Q−)は、それぞれ、
トランジスタQ+、Q4のしきい値電圧なる電位となる
次に、り0ツクφ、が立ち上がると、このクロックφ2
は電源電圧■。、より十分高い電圧に上昇するので、ク
ロックφeは、 V2 =Vc C−VT  (Q4)    ”・(4
)なる電位となる。さらに、ローアドレスストローブ信
号RASが立ち上がってノンアクティブ期間になると、
クロックφ′rは電源電圧VCCより十分高い電位にな
り、したがって、クロックφPは電源電圧Vccに上昇
する。
なお、第3図の回路でクロックφPがクロックφ、E、
により接地電位に下がる期間があるが、これはアクティ
ブプルアップ回路の動作上は何ら意味がなく、クロック
φr発生回路の実現容易性のために生ずるものである。
第3図に示されるφP発生回路では、前述の(1)、(
3)式より V+ =Vc C−VT  (Q+ )  VT  (
Q−)<Vr  R+V丁(QP  R) ・・・(5) なる関係を満すように、プリチャージ電圧vegに応じ
てトランジスタのしきい値電圧を選ぶことで、第1図の
回路に適用することができる。
なお、第3図のφP発生回路では、 V、−Vc c−2・VT    ・・・(6)(VT
  (Q+ )−VT  (04)−Vrの場合)の場
合を示したが、同様の方法で、 V 、−Vc c〜3・VT    ・・・(7)等、
より低い値のV、を実現することは容易である。
また、■、に対する条件式(1)を見ると、回路動作上
プリチャージ電圧VPIIが何らかの原因で変化する場
合、これに追随してV、が変化することが望ましく、こ
のにうな方式のφP発生回路の一例を第6図に示す。こ
の第6図の回路では、V + −V P l     
  ・・・(8)Vz =Vc c       −(
9)が実現され、これらは、プリチャージ電圧■PRが
変化しても、必ず条件式(’1)、(2>を満している
[発明の効果] 以上のように、この発明によれば、アクティブプルアッ
プ回路におけるキャパシタ充電用のトランジスタのゲー
ト電位を、ビットラインのプリチャージ電圧に応じて適
当なタイミングおよびレベルで変化させることにより、
簡巾な回路構成でピットライン中間電位ブリヂト−ジ峙
にも有効なアクティブプルアップ動作を行なうことがで
きる。
4、図面(7) m II h 説明 第1図はこの発明の一実施例を示す回路図である。第2
図は第1図に示される回路の動作タイミングを示すタイ
ミングチャートである。第3図は第1図に示される回路
で用いられるクロックφeの発生回路の一例を示す図で
ある。第4図は従来のダイナミックRAMにおけるセン
ス系の周辺を示す回路図である。第5図は第4図に示さ
れる回路の動作タイミングを示すタイミングチャートで
ある。第6図は第1図に示される回路で用いられるクロ
ックφPの発生回路の他の例を示す図である。
図において、BL、BLはビットライン、WLはワード
ライン、WLDMはダミーワードライン、MOはメモリ
セル、DMCはダミーメモリセル、φr、はビットライ
ンプリチャージ用のクロック、VPtはビットラインプ
リチャージ111LSA。
はセンスアンプ、APoはアクティブプルアップ回路、
QAPOIQAPIはプルアップ用のトランジスタ、Q
、。+Qa+はキャパシタ充電用のトランジスタ、OR
0,C2,はプルアップ用トランジスタのゲート電位昇
圧用のキャパシタ、φ、はプルアップ用クロック、φP
はキャパシタプリチャージ用のクロックを示す。

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)複数のメモリセルが接続された複数のビット線対
    を有し、当該メモリセルの選択前に各ビット線対の電位
    がV_P_Rなる電位にプリチャージされるような半導
    体記憶装置において、 前記各ビット線対に接続され、前記メモリセルの選択後
    に各ビット線対のセンス増幅を行なうセンスアンプ、お
    よび 前記各ビット線対に接続され、前記センスアンプによる
    センス増幅後に前記各ビット線の電位をプルアップする
    ためのアクティブプルアップ回路を備え、 前記アクティブプルアップ回路は、 電源と対応ビット線との間に接続された第1のトランジ
    スタと、 前記第1のトランジスタのゲートと前記対応ビット線と
    の間に接続された第2のトランジスタと、 その一端が前記第1のトランジスタのゲートに接続され
    、その他端にアクティブプルアップ用のクロック信号を
    受け、このアクティブプルアップ用のクロック信号によ
    つて第1のトランジスタのゲート電位を昇圧するための
    キャパシタとを含み、 さらに、前記第2のトランジスタのゲート電位を制御す
    るゲート電位制御手段を備え、 前記ゲート電位制御手段は、 前記第2のトランジスタのゲート電位を少なくとも前記
    センスアンプによるセンス期間から前記アクティブプル
    アップ回路によるアクティブプルアップ動作に至るまで
    の間、 V_1<V_P_R+V_T_H_2 値し、V_T_H_2は第2のトランジスタのしきい値
    電圧 なる条件を満す電位V_1に保持し、かつ 前記第2のトランジスタのゲート電位を前記アクティブ
    プルアップ回路によるアクティブプルアップ動作からア
    クティブサイクル終了までの間に少なくとも1度は V_2<V_C_C+V_T_H_2 但し、V_C_Cは電源電圧 なる条件を満す電位V_2に上昇させることを特徴とす
    る、半導体記憶装置。
  2. (2)前記ゲート電位制御手段は、前記第2のトランジ
    スタのゲート電位をライトサイクル時にのみ前記電位V
    _2に上昇させることを特徴とする、特許請求の範囲第
    1項記載の半導体記憶装置。
  3. (3)前記ゲート電位制御手段は、前記電位V_1とし
    て、 V_1=V_C_C−n・V_T_H 但し、V_T_Hはアクティブプルアップ回路を構成す
    るトランジスタのしきい値電圧、 nは任意の正の整数 なる値に設定することを特徴とする、特許請求の範囲第
    1項記載の半導体記憶装置。
  4. (4)前記ゲート電位制御手段は、前記ビット線対のプ
    リチャージ電圧V_P_Rの変化に応じて、前記第2の
    トランジスタのゲート電位V_1の値を追随して変化さ
    せることを特徴とする、特許請求の範囲第1項記載の半
    導体記憶装置。
  5. (5)前記ゲート電位制御手段は、前記第2のトランジ
    スタのゲート電位を、ノンアクティブ期間およびアクテ
    ィブ期間開始から前記センスアンプのセンス動作開始ま
    での間、少なくとも1度V_3>V_P_H+V_T_
    H_2 なる条件を満す電位V_3に上昇させることを特徴とす
    る、特許請求の範囲第1項記載の半導体記憶装置。
JP60257083A 1985-11-13 1985-11-13 半導体記憶装置 Pending JPS62114190A (ja)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP60257083A JPS62114190A (ja) 1985-11-13 1985-11-13 半導体記憶装置
US06/929,370 US4736343A (en) 1985-11-13 1986-11-12 Dynamic RAM with active pull-up circuit

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JP60257083A JPS62114190A (ja) 1985-11-13 1985-11-13 半導体記憶装置

Publications (1)

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JPS62114190A true JPS62114190A (ja) 1987-05-25

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ID=17301506

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JP60257083A Pending JPS62114190A (ja) 1985-11-13 1985-11-13 半導体記憶装置

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