JP2000163971A - Dram装置及びそれのセンシング方法 - Google Patents

Dram装置及びそれのセンシング方法

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JP2000163971A
JP2000163971A JP11265887A JP26588799A JP2000163971A JP 2000163971 A JP2000163971 A JP 2000163971A JP 11265887 A JP11265887 A JP 11265887A JP 26588799 A JP26588799 A JP 26588799A JP 2000163971 A JP2000163971 A JP 2000163971A
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Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【課題】行活性化時間が短くなり、電源電圧が低くなっ
ても、再格納動作を実行することができるDRAM装置
及びそれのセンシング方法。 【解決手段】データを貯蔵するメモリセル、メモリセル
に連結された第1ビットラインBL、第1ビットライン
BLに対応する第2ビットライン/BL及び第1ビット
ラインBL上の電圧変化を感知してその結果に応じて、
第1及び第2ビットラインのうち何れかの電圧を電源電
圧まで増幅する感知増幅器SAとで構成される。行アド
レスストローブ信号/RASに同期した行活性化信号P
Rに応じて制御信号PAIVCE2を発生する。行活性
化信号PRが非活性化されてから所定の時間が経過した
後に、制御信号PAIVCE2が非活性化される。従っ
て、行活性時間が減少され、電源電圧が低くなっても、
再格納動作(又は、リフレッシュ動作)を実行すること
ができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体集積回路メ
モリ装置に関するものであり、より詳しくはダイナミッ
クランダムアクセスメモリ装置及びそれのセンシング方
法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】半導体メモリ装置、特にダイナミックラ
ンダムアクセスメモリ(dynamic random
access memory;以下、‘DRAM’と
いう)装置の集積度の増加に伴って、DRAM装置の電
源消費量も増加している。これは、内部電源電圧が、感
知増幅器だけではなく、メモリセルアレーに関連する制
御信号にも使用されるためである。使用者は、低電圧電
源でも十分に動作するDRAM装置を要求している。低
電圧及び高集積設計を考慮するとき、低電圧のDRAM
装置で要求される動作条件を充たすことは難しい。
【0003】図1には、従来のDRAM装置のブロック
図が図示されている。DRAM装置は、行及び列アドレ
スバッファ回路10及び20、行及び列デコーダ回路3
0及び40、メモリセルアレー50、感知増幅回路60
及びデータ入出力バッファ70a及び70bで構成され
ている。これらに関しては当業者に周知であるので、説
明を省略する。
【0004】また、メモリ装置は、外部から印加される
信号/RAS、/CAS、/WEに従ってメモリ装置を
制御する制御ロジック(control logic)
を備える。また、メモリ装置は、内部電源電圧EVCを
受け、制御ロジック80からの信号PAIVCEに応じ
て内部電源電圧を発生させる内部電源電圧発生部90を
含む。信号PAIVCEは、行アドレスストロボ信号/
RASの活性時間(tRAS)に対応するパルス幅を有
する。このようにして発生された内部電源電圧AIVC
は、感知増幅回路60に提供される。
【0005】図2は、内部電源電圧と外部電源電圧との
間の関係を示している。内部電源電圧発生部90は、所
定の電圧範囲(例えば、0V〜2.5V)内で、外部電
源電圧EVCに従って内部電源電圧AIVCを発生す
る。また、外部電源電圧EVCが所定の電圧レベル2.
5Vを越えている間、内部電源電圧AIVCは、電圧レ
ベル2.5Vに固定される。
【0006】図3は、図1中の制御信号の間のタイミン
グを示す。以下、従来のDRAM装置による感知動作を
添付図面を参照して説明する。
【0007】図3を参照すると、信号/RASが高レベ
ル(即ち、非活性化状態)から低レベル(即ち、活性化
状態)に遷移するとき、制御ロジック80は、それに応
じて高レベルの信号PAIVCEを発生する。これによ
り、内部電源電圧発生部90は、内部電源電圧AIVC
を発生する。それから、選択されたメモリセルに連結さ
れたワードラインが行デコーダ回路30によって活性化
されるとき、図3に図示されたように、選択されたメモ
リセルに連結されたビットラインと、セルキャパシタと
の間でチャージシェーアリング(charge sha
ring)動作が行われる。従って、ビットライン上の
電圧レベルがチャージされる。
【0008】信号LANG、LAPGが活性化されると
き、電源電圧発生部90が発生した電源電圧AIVC
は、選択されたメモリセルに貯蔵されたデータに応じ
て、感知増幅回路60を通して、ビットライン又はコン
プリメンタリ(complementary)ビットラ
インに提供される。行アドレスストローブ信号/RAS
が非活性化されるとき、信号PAIVCEも感知及び感
知増幅動作が実行される間、非活性化される。これによ
り、内部電源電圧発生部90が非活性化される。
【0009】当業者に公知のように、感知動作が実行さ
れる間、アドレスされたメモリセルと関連する再格納動
作(restore)も実行される。図3から分かるように、
多量の電荷がビットラインBLをチャージするために消
費されるので、ビットラインBLの電圧が増加すること
によって内部電源電圧AIVCが低くなる。再格納動作
を完全に実行するためには、信号PAIVCEが非活性
化される前に、内部電源電圧AIVCが目標電圧(例え
ば、2.5V)まで回復されなければならない。
【0010】しかしながら、通常のDRAM装置では、
信号PAIVCEが活性化されている間に、このように
低くなった内部電源電圧AIVCが、例えば2.5Vま
で回復されないという問題点がある。そのため、選択さ
れたメモリセルのセルキャパシタが十分にチャージされ
ない。。従って、メモリセルが次の活性化周期の間にも
う一度選択されるとき、正常的なチャージシェーアリン
グ動作(normalcharge sharing
operation)を実行することが難しく、不可能
になる。また、信号/RASの活性時間が減少し、内部
電源電圧AIVCレベルが低くなると、そのような問題
点がさらに深刻になる。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、このような
従来の問題点を解決するためのものであり、本発明の目
的は、行活性時間(row active time)が短くなり、電
源電圧が低くなっても再格納動作(restore operatio
n)を実行することができるDRAM装置及びそれのセ
ンシング方法を提供することである。
【0012】
【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
め、本発明に係るDRAM装置は、データを貯蔵するメ
モリセルと、メモリセルに連結された第1ビットライン
と、第1ビットラインに対応する第2ビットラインと、
第1ビットライン上の電圧変化を感知してその結果に応
じて、第1及び第2ビットラインのうち1つのビットラ
インの電圧を電源電圧まで増幅する感知増幅器と、制御
信号に応じて、感知増幅器供給すべき電源電圧を発生す
る電源電圧発生部と、列アドレスストローブ信号に同期
した行活性化信号に応じて制御信号を発生するコントロ
ーラとを含み、行活性化信号が非活性化されてから所定
の時間が経過した後に制御信号が非活性化される。制御
信号のパルス幅は、行活性化信号のパルス幅より長いこ
とが好ましく、これにより、感知及び増幅動作によって
低くなった電源電圧が目標電圧レベルまで回復される。
【0013】この方法の望ましい実施形態によれば、コ
ントローラは、行活性化信号を遅延させるための遅延回
路と、行活性化信号が低レベルから高レベルに遷移する
ことに応じて制御信号を活性化させ、行活性化信号が高
レベルから低レベルに遷移した後、遅延回路によって遅
延された行活性化信号に応じて制御信号を非活性化させ
るためのロジック回路とを含む。
【0014】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図4
乃至図8に基づいて詳細に説明する。なお、図4乃至図
8において、同一の構成要素には同一の符号が付されて
いる。
【0015】図4は、本発明による半導体メモリ装置の
ブロック図である。
【0016】図4において、参照番号100、110、
120、及び130は、各々、行アドレスバッファ、列
アドレスバッファ、行デコーダ、及び列デコーダを示
す。また、参照番号140、150、160、及び17
0は、各々、メモリセルアレー、感知増幅回路、データ
入力バッファ、及びデータ出力バッファを示す。構成要
素は、図1の構成要素と同一であるため、これに対する
説明は、省略する。参照番号180、190、及び20
0は、各々、制御ロジック、PAIVCE信号発生部、
及び電源電圧発生部を示す。
【0017】制御ロジック180は、行アドレスストロ
ーブ信号/RAS、列アドレスストローブ信号/CAS
及び書き込みイネーブル信号/WEを受けて、回路10
0、110、120、130、及び140を制御する。
また、制御ロジック180は、信号/RASに応じて行
活性化信号PRを発生する。信号/RASが高レベル
(即ち、非活性化状態)から低レベル(即ち、活性化状
態)に遷移するとき、行活性化信号PRは、高レベルに
遷移する。そして、信号/RASが低レベルから高レベ
ルに遷移するとき、行活性化信号PRは、低レベルに遷
移する。即ち、行活性化信号PRは、信号/RASの活
性時間に対応するパルス幅を有する。従って、行活性化
信号PRは、行アドレスストローブ信号/RASに同期
する。行活性化信号PRは、アドレスストローブ信号/
RASを反転させた反転信号(inverted si
gnal)であるとも言える。
【0018】PAIVCE信号発生部190は、制御ロ
ジック180からの行活性化信号PRに応じて内部電源
電圧発生部200の活性化及び非活性化を制御するため
の信号PAIVCEを発生する。図5は、本発明による
内部電源電圧発生部の望ましい実施形態を示す。内部電
源電圧発生部190は、図5に図示されたように連結さ
れた、3つのインバータINV1、INV2、及びIN
V3と1つのNORゲートG1で構成される。直列に連
結されたインバータINV1、INV2は、1つの遅延
回路を構成する。NORゲートG1とインバータINV
3は、1つの論理回路を構成する。行活性化信号PRが
高レベルから低レベルに遷移するとき、該論理回路は、
行活性化信号PRの低レベルから高レベルへの遷移に応
じて制御信号PAIVCE2を活性化させ、遅延回路に
よって遅延された行活性化信号の高レベルから低レベル
への遷移に応じて制御信号PAIVCEを非活性化させ
る。
【0019】この回路構成によると、行活性化信号PR
が低レベルである時は、制御信号PAIVCE2は、低
レベルであり、NORゲートG1の入力端子N1、N2
は、各々低レベルを維持する。行活性化信号PRが低レ
ベルから高レベルに遷移する時、信号PAIVCE2
は、NORゲートG1及びインバータINV3を通して
高レベルに遷移する。この時、NORゲートG1の入力
端子N1、N2は、各々高レベルを維持する。行活性化
信号PRが高レベルから低レベルに遷移しても、信号P
AIVCE2は、所定時間だけ高レベルを維持する。従
って、内部電源電圧発生部200は、従来のDRAM装
置とは異なり、行アドレスストロボ信号/RASが非活
性化されても所定時間だけ活性化状態を維持する。イン
バータINV1〜INV3及びNORゲートG1によっ
て決定された遅延時間が経過すると信号PAIVCE
は、非活性化される。
【0020】図4に示すように、内部電源電圧発生部2
00は、発生部190からの制御信号PAIVCE2に
応じて内部電源電圧(例えば、2.5V)を発生する。
信号PAIVCE2が活性化されている間、内部電源電
圧AIVCが感知増幅回路150に提供される。
【0021】図6には、内部電源電圧発生部200の望
ましい実施形態が図示されている。3つのPMOSトラ
ンジスターPM1、PM2、及びPM3と、3つのNM
OSトランジスターNM1、NM2、及びNM3は、内
部電源電圧発生部200を構成する。トランジスターP
M1、PM2、NM1、NM2、及びNM3は、比較器
(comparator)として使用される周知の差動
増幅器(differential amplifie
r)を構成し、トランジスターPM3は、ドライバ(d
river)駆動する。
【0022】図6から分かるように、内部電源電圧発生
部200は、信号PAIVCE2によって制御される。
特に、信号PAIVCE2が低レベルである時は、NM
OSトランジスターNM3が非活性化されて、PMOS
トランジスターPM3を通して伝達ライン(trans
fer line;AIVC)AIVC2上に電荷が供
給されない。一方、信号PAIVCEが高レベルである
時は、NMOSトランジスターNM3が活性化されて、
内部電源電圧発生部200は、比較器による比較結果に
応じて伝達ラインAIVC2上に電荷を供給する。
【0023】図7は、図4に図示された感知増幅回路1
50の一部を示す回路図である。感知増幅回路150
は、図7に図示されたように連結された、3つのPMO
SトランジスターPM4、PM5、及びPM6と、5つ
のNMOSトランジスターNM4、NM5、NM6、N
M7、及びNM8とで構成される。PMOSトランジス
ターPM4、PM5は、1つのP−ラッチ感知増幅器
(P−latch sense amplifier)
を構成し、NMOSトランジスターNM4、NM5は、
1つのN−ラッチ感知増幅器(N−latch sen
se amplifier)を構成する。
【0024】図8は、図4中の制御信号の間のタイミン
グを示す。以下、本発明の望ましい実施形態による感知
動作を図4乃至図8を参照して詳細に説明する。
【0025】図8を参照すると、行活性化信号、即ち、
行アドレスストローブ信号/RASが低レベルに遷移す
ると、制御ロジック180からの行活性化信号PRが高
レベルに活性化される。PAIVCE信号発生部190
は、高レベルの行活性化信号PRに応じて高レベルの制
御信号PAIVCE2を出力することによって、感知増
幅器回路150に提供される内部電源電圧AIVC2が
発生されるように内部電源電圧発生部200を活性化さ
せる。図8に図示されたように、アドレスされる1つの
メモリセルMCに連結された1つのワードラインWL0
が選択され、1つのビットラインBLがアドレスされた
メモリセルMCのセルキャパシタに連結される。従っ
て、ビットラインBL上の電圧レベルは、アドレスされ
たメモリセルMCに貯蔵されたデータに応じて、プレチ
ャージ電圧レベル(例えば、VCC/2)以上又は以下
に変わる。
【0026】ビットラインBL上の電圧レベルが図8に
図示されたように少しだけ増加すると仮定してみると、
ビットラインBLに連結された感知増幅器回路150内
のNMOSトランジスターNM5は、ターンオンされ、
コンプリメンタリビットライン/BLに連結された感知
増幅器回路150内のNMOSトランジスターNM6
は、ターンオフされる。同様に、コンプリメンタリビッ
トライン/BLに連結された感知増幅器回路150内の
PMOSトランジスター/PM4は、ターンオンされ、
ビットラインBLに連結された感知増幅器回路150内
のPMOSトランジスターPM5は、ターンオフされ
る。
【0027】また、図8に図示されたように、信号LA
NGは、低レベルから高レベルに遷移され、信号LAP
Gは、高レベルから低レベルに遷移される。即ち、感知
動作が初期化される。これにより、感知増幅器回路15
0のPMOSトランジスターPM6とNMOSトランジ
スターNM6がターンオンされる。従って、プレチャー
ジ電圧レベルVCC/2を有するコンプリメンタリビッ
トライン/BLがNMOSトランジスターNM5、NM
6を通して接地電圧VSSに連結される。プレチャージ
電圧VCC/2より少し高い電圧レベルを有するビット
ラインBLがPMOSトランジスターPM4、PM6を
通して内部電源電圧AIVCに連結されてビットライン
BLがほぼ内部電源電圧AIVCまでチャージされる。
【0028】上述のように、本発明の望ましい実施形態
によれば、感知動作が実行されている間に、アドレスさ
れたメモリセルと関連する再格納動作も実行される。図
8から分かるように、ビットラインBLが増加すること
によって内部電源電圧AIVC2が低くなる。これはビ
ットラインBLをチャージするために多量の電荷が消費
されるためである。そのため、再格納動作を完全に実行
するためには、信号PAIVCE2、又は信号LAN
G、LAPGが非活性化される前に、内部電源電圧AI
VC2を目標電圧(例えば、2.5V)まで回復させなけれ
ばならない。
【0029】従来のDRAM装置の場合、感知動作によ
って低くなった内部電源電圧を目標電圧まで回復させる
前に(図3参照)、信号/RASの活性時間に対応する
パルス幅を有する信号PAIVCEが非活性化される。
しかし、本発明の望ましい実施形態によるDRAM装置
では、信号PAIVCE2の非活性時間が所定の時間だ
け遅延され、これにより内部電源電圧を目標電圧まで回
復させるために必要な時間が確保される。即ち、本発明
の望ましい実施形態によるDRAM装置では、信号P
R、/RASが非活性化されても、信号PAIVCE2
は、活性化状態を維持する。従って、内部電源電圧AI
VC2が目標電圧レベル(例えば、2.5V)まで十分
に回復され、目標電圧レベルを有する内部電源電圧AI
VC2でビットラインBLがチャージされる。その結
果、アドレスされたメモリセルのための再格納動作が完
全に実行されるようにする。
【0030】目標電圧まで、内部電源電圧を回復させる
ために必要な時間が経過した後、信号PAIVCE2、
LANG、そしてLAPGが非活性化され、選択された
ワードラインWL0が非活性化される。即ち、感知動作
が完了する。
【0031】
【発明の効果】上述の本発明のDRAM装置によると、
例えば、行活性時間、即ち行アドレスストローブ信号
(/RAS)のパルス幅が減少しても、再格納動作(r
estore operation)又はリフレッシュ
動作(refresh operation)を実行す
ることができる。
【0032】また、上述の本発明のDRAM装置による
と、例えば、内部電源電圧が低くなっても、制御信号
(例えば、信号PAIVCE2)のパルス幅を調節する
ことによって、再格納動作又はリフレッシュ動作を実行
することができる。
【0033】従って、本発明によれば、DRAM装置の
信頼性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図1】従来半導体メモリ装置のブロック図である。
【図2】内部電源電圧と外部電源電圧との関係を示す図
面である。
【図3】図1で使用された制御信号の間のタイミングを
示す図面である。
【図4】本発明による半導体メモリ装置のブロック図で
ある。
【図5】図4に図示された電源電圧発生部の望ましい実
施形態を示す図面である。
【図6】図4に図示された感知増幅回路の一部を示す回
路図である。
【図7】図4に使用された制御信号の間のタイミングを
示す図面である。
【図8】図8は、図4中の制御信号の間のタイミングを
示す図である。
【符号の説明】
10 行アドレスバッファ回路 20 列アドレスバッファ回路 30 行デコーダ回路 40 列デコーダ回路 60 感知増幅回路 70a、70b データ入出力バッファ 100 行アドレスバッファ 110 列アドレスバッファ 120 行デコーダ 130 列デコーダ 150 感知増幅器回路 80、180 制御ロジック 90、190 内部電源電圧発生部 200 内部電源電圧発生部 140 メモリセルアレー 150 感知増幅回路 160 データ入力バッファ 170 データ出力バッファ
フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考)

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 DRAM装置において、 データを貯蔵するメモリセルと、 前記メモリセルに連結された第1ビットラインと、 前記第1ビットラインに対応する第2ビットラインと、 前記第1ビットライン上の電圧変化を感知して、その結
    果に応じて、前記第1及び第2ビットラインのうち1つ
    のビットラインの電圧を電源電圧まで増幅する感知増幅
    器と、 制御信号に応じて、前記感知増幅器に供給すべき前記電
    源電圧を発生する電源電圧発生部と、 行アドレスストローブ信号に同期した行活性化信号に応
    じて、前記制御信号を発生させるためのコントローラ
    と、 を含み、前記行活性化信号が非活性化されてから所定の
    時間が経過した後に、前記制御信号が非活性化されるこ
    とを特徴とするDRAM装置。
  2. 【請求項2】 前記制御信号のパルス幅は、前記行活性
    化信号のパルス幅より長く設定されており、これによ
    り、前記感知及び増幅動作によって低くなった前記電源
    電圧が目標電圧レベルまで回復されることを特徴とする
    請求項1に記載のDRAM装置。
  3. 【請求項3】 前記コントローラは、 前記行活性化信号を遅延させるための遅延回路と、 前記行活性化信号が低レベルから高レベルに遷移するこ
    とに応じて前記制御信号を活性化させ、行活性化信号が
    高レベルから低レベルに遷移した後、前記遅延回路によ
    って遅延された前記行活性化信号に応じて前記制御信号
    を非活性化させるためのロジック回路とを含むことを特
    徴とする請求項2に記載のDRAM装置。
  4. 【請求項4】 前記遅延回路は、偶数個の直列に連結さ
    れたインバータで構成されることを特徴とする請求項3
    に記載のDRAM装置。
  5. 【請求項5】 前記ロジック回路は、 前記遅延回路に連結された入力端子と前記行活性化信号
    を受ける他の入力端子とを有するNORゲートと、 前記NORゲートの出力端子に連結された入力端子と前
    記制御信号を出力する出力端子とを有するインバータ
    と、 を含むことを特徴とする請求項3に記載のDRAM装
    置。
  6. 【請求項6】 前記メモリセルは、前記データに対応す
    る電荷を貯蔵するキャパシタで構成されていることを特
    徴とする請求項1に記載のDRAM装置。
  7. 【請求項7】 データを貯蔵するメモリセルアレーを有
    するDRAM装置に適用されるデータセンシング方法に
    おいて、 行アドレスストローブ信号に同期した行活性化信号に応
    じて制御信号を活性化する段階と、 前記制御信号に応じて電源電圧を発生する段階と、 前記メモリセルアレーに貯蔵されたデータを感知する段
    階と、 前記行活性化信号が非活性化されてから所定の時間が経
    過した後に、前記制御信号を非活性化させる段階と、 を含むことを特徴とするデータセンシング方法。
  8. 【請求項8】 前記制御信号のパルス幅は、前記行活性
    化信号のパルス幅より長く設定されており、これによ
    り、前記感知及び増幅動作によって低くなった前記電源
    電圧が目標電圧レベルまで回復されることを特徴とする
    請求項7に記載のデータセンシング方法。
JP26588799A 1998-09-24 1999-09-20 Dram装置及びそれのセンシング方法 Expired - Fee Related JP4005279B2 (ja)

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KR98-39814 1998-09-24

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