JPS5916195A - 半導体記憶装置 - Google Patents

半導体記憶装置

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JPS5916195A
JPS5916195A JP57125338A JP12533882A JPS5916195A JP S5916195 A JPS5916195 A JP S5916195A JP 57125338 A JP57125338 A JP 57125338A JP 12533882 A JP12533882 A JP 12533882A JP S5916195 A JPS5916195 A JP S5916195A
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JP
Japan
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bit line
signal
potential
mos transistor
power supply
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JP57125338A
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English (en)
Inventor
Isao Ogura
庸 小倉
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
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Publication date
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    • 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

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  • 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】 〔発明の技術分野〕 本発明は超高集積大容量記憶装置に適する半導体、記憶
装置に関する。
〔発明の技術的背景及びその問題点〕
ダイナミック型RAM (Random Access
 Memory )の大容量化は滞ることを知らず、す
でに64にビットのメモリーが実用化され量産化されて
いる。64にピッ) RAMでは、電源が5Vに下げら
れたためにメモリーセルの保持電荷量が減少し、これを
減さない努力が種々行なわれている。
その1つに、メモリーセルに電源電位を書き込むという
ものがある。即ち64にピッ) RAM以前のメモリー
セルは、電源電位よシもしきい値電圧分だけ低い電位が
書き込まれていた。64にビットRAMでこのようカメ
モリ−セルを使用すれば、その保持電荷量の損失は20
゛チにもなる0ダイナミツク型メモリーセルの特性は保
持電荷量の多少によ〃直接的に支配されていることを考
えると、上記損失は大問題であシ、このためにビット線
の電位をプルアップする方法が考えられた。
第1図はビット線電位をプルアップする回路、第2図は
その動作特性を示すタイムチャートである。第1図中1
はメモリーセル、2はこのセルへの信号の書き込み/読
み出しに用いるビット線、3はセンスアンプ、4はアク
ティブ・ゾルアップ回路(昇圧回路)、Ql 、C2は
MOSトランジスタ、C1はMOSキャパシタよシなる
コンデンサである。第1図の動作は第2図に示される如
く、ビット線2をプリチャージサイクルでグリチャージ
用トランノスタ(図示せず)を介して電源電位vccK
チャージアップしである。この時MO8)ランジスタQ
1のソースつまりノードN1は、トランジスタQ1を介
してII vcc−vア0.′にチャージアップされて
いる。
ここで■1,1はMOS )ランジスタQ1のしきい値
電圧である。センス動作終了後にビット線2は“1″に
なるものの、その電位は電源電圧■Ccより低下してお
り、例えばvccを5■とすると、約3〜4Vぐらいに
なる。次にキヤ・ンシタC!の一方の電極に接続されて
いる信号φ1が高レベルになると、ノードN、はブツシ
ュアップされ電源電位■ccよシ高いレベル例なる。こ
うしてトランジスタQ2を3極管動作させ、ビット線2
をvCcKまで復帰させるものである。
第1図の回路方式は、現在の64にダイナミックRAM
で最も普通に用いられている。しかしビット線はVcc
レベルに固定されてしまう。近い将来さらに大容量、高
密度のメモリーを開発する場合には、1ビツトのメモリ
ーセルの蓄積キヤ/4’シタ容量は益々少なくなる。そ
れを補って保持電荷量を多くするには、セルの保持電位
を高くする以外に方法がない。そのためにはビット線電
位を電源電位以上に昇圧することが不可欠である。この
ための最も簡単な方法は、第3図に示したブツシュアッ
プ用のキャパシタc2を設ける方法である。しかしこの
方法ではビット線2自体の容量がその分大きくな力、メ
モリーセル1からの信号しRルを低下させ実際的でない
〔発明の目的〕
本発明は上記実情に鑑みてなされたもので、ビット線を
有効に昇圧する手段を設けることにより、将来のメモリ
ー犬容量化に対処し得る半導体記憶装置を提供しようと
するものである。
〔発明の概要〕
本発明は上記目的を達成するため、ビット線を電源電圧
レベルに引き上げて後、その引き上げに使われた電圧を
電源電圧より高い電位に昇圧し、この高い電圧をビット
線に転送するようにしたものである。
〔発明の実施例〕
以下図面を参照して本発明の一実施例を説明する。第4
図は同実施例を示すものであるが、これは第1図のもの
と対応させた場合の例であるから、対応個所には同一符
号を付して説明を省略し、特徴とする点の説明を行なう
。本実施例の特徴は、ノードN1とビット線2との間に
設けられたトランジスタQ1のダートに第6図に示され
る如き信号φ2を供給した点である。
メモリーセル1は第5図に示される如く、ワード#ii
wで駆動される1個のMOS トランジスタ。3と1個
のMOSキャノやシタc3とで1ビツトのメモリーセル
を構成するダイナミック型メモリーセルを用いる。
第4図の回路動作は第6図のタイムチャートで示される
。即ちメモリーセル1がらビット線2へ読み出された情
報はセンスアンプ3で感知増幅される。この時その情報
が” 1 ”の場合、ビット線2は111%になるが、
そのパ1”レベルは低下する。ノードN1にはトランジ
スタQ、を介して電源電圧vCoよシ低い電圧が供給さ
れているが、信号φ1が入力されてノードN1がブツシ
ュアップされる。そのレベルは、ノードN1の負荷容量
とキャパシタC,の容量の比によって決まる。その比を
80%とし、信号φ!が〇■から5vに変化し、ノード
N、のプリチャージレベルが4Vとすると、信号φ1に
よりブツシュアップされたレベルハ 4V+5vx0.8=8V になる。これによりトランジスタ。2は充分に3極管動
作し、ビット線を迅かにVcCレベルまで引き上げる。
次に信号φ!はブツシュアップされ、例えば7.5■に
なる。するとトランジスタQ+が3極管動作して、ノー
ドN、の高電位をビット線2側に伝達する。この時のビ
ット線の到達電位レベルは、ノルドN、の容量とビット
線容量の比とノードN!の電位とビット線2の電位とで
決められる。例えばノードNlの容量を0.2 pFと
し、ビット線容量を0.5pFとすると、ビット線電位
VBは、 0.2pFX 8.OV+0.5 pFX 5 V=4
.I X 1O−12CしかしてトランジスタQ3のゲ
ートに接続されるワー′ド線Wの電位は、少くともビッ
ト線Wの昇圧電位より)ランジスタQ3のしきい値電圧
以上高くシ、MOSキャパシタC3の特性を、ビット線
2の昇圧電位が書き込めるようにデプレッションモード
とすれば、メモリーセル1の高電位置き込みが可能とな
るものである。
第7図、第8図は本発明の他の実施例である。
即ち第7図に示される如くノードN1と電源v8g(接
地)間にMOS )ランジスタQ4が設けられ、このト
ランジスタQ4のケ゛−トには、第8図に示される如く
ビット線の状態が確定前はトランジスタQ4がオンして
ノードN、を′°0”としかつ状態が確定した時には0
”になる信号φ3が加えられている。またこの時、信号
φ2は0”から1”になる信号になっておシ、ビット線
2の状態が確定して後にφ2をII OITからII 
I IIにしてビット線の状態をノードNlに書き、充
分書かれた後に信号φ1を0″から1″′にする。その
後信号φ、を電源電位vcc以上にし、高い電圧をビッ
ト線2に送出するものである。
このようにするとノー1°N、は毎サイクル毎に■68
つまυOVにセットされるため、電位履歴が残らず、電
源のパンゾダウン(Bump Down )に対して強
くなり、パンプレート(Bump Rate )マージ
ンを改善できる。またトランジスタ。2がセンス動作中
にオフし7ているため、ビット線2が放電される場合に
は早く状態が確定し、高速動作が可能になる。またトラ
ンジスタ。2がオフしているため、無駄なノギヮーを消
費しないで済むものである。
〔発明の効果〕
以上説明した如く本発明によれば次のような利点が具備
される。第1に、ビット線電位を電源電位より高くシ、
そのレベルをメモリーセルに書き込むことができるため
セルの保持電荷量が増大するので、メモリーセルからの
(lレベルが増加し、センスマージンが良くなり、特性
のよいメモリーセルが得られる。これにより製品歩留シ
、信頼性が向上する。またセンス感度に対するマージン
の増大はセルサイズの減少を許容し、チy!サイズを小
さくすることを可R1とし、コストダウンに寄与する。
第2に、メモリーセルに蓄えられる電荷量を多くできる
のてα粒子によって引き起こされるソフトエラーに対し
て強くなる。ソフトエラーは、ノやッヶージその他に含
まれるウラン、トリウムの崩壊過程で発生するα粒子が
基板に飛び込み、基板内に多量の電子を生み出し、その
電子がメモリー七ルの空乏層に捕えられることで起こる
一時的な不良である。この不良に対しては、メモリーセ
ル内の電荷量を多くすることが最も効果的であることは
よく知られている。従って本発明によってビット線が昇
圧され、セルの書き込み電位が高いことは有効な対策と
なる。第3に、微細化された高密度メモリーを考えた場
合、従来と同様のセル容量を確保するためには、より薄
い誘電体膜を用いなければならない。しかし本発明はセ
ル容量の減少を、セルの書き込み電位の上昇によって補
なうものである。従って耐圧、歩留シ的に劣悪な極薄膜
を用いなくとも高密度メモリーが実現できるものである
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の半導体記憶装置を示す回路図、第2図は
同回路の動作を示すタイムチャート1第3図は同回路の
改良例を示す回路図、第4図は本発明の一実施例の回路
図、第5図は同回路の一部詳細図、第6図は同回路の動
作を示すタイムチャート、第7図は本発明の他の実施例
の回路図、第8図は同回路の動作を示すタイムチャート
である。 1・・メモリーセル、2・・・ピット線、3・・・セン
スアング、4・・・昇圧回路、Qt  + Qt・・・
MOS )ランジスタ、N1・・・ノード。 出願人代理人 弁理士 鈴 江 武 彦第1図 】 第2図 +1打 第3図 第4図 第5図 第6図 ・11′

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)電荷保持型メモリーセルと、このセルへの信号の
    書き込み/読み出しに用いるビット線と、このビット線
    の信号を感知増幅するセンスアンプと、前記ビット線に
    接続され該ビット線の信号を感知増幅後に該ビット線の
    信号の感知結果に応じて電源電圧より大きな値に昇圧し
    た電圧を前記ビット線に送出する昇圧回路とを具備した
    ことを特徴とする半導体記憶装置。
  2. (2)前記メモリーセルに、1個のMOSキャパシタと
    一1個のMOS )ランジスタとで1ビツトのセルを構
    成するダイナミック型メモリーセルを用い、前記MO8
    )ランジスタのゲートに接続されるワード線電位を少く
    とも前記ビット線の昇圧電位よシ前記MO8)ランジス
    タのしきい値電圧以上高くシ、前記MOSキヤ・やシタ
    の特性を前記ビット線の昇圧電位が書き込めるデグレッ
    ションモードとしたことを特徴とする特許請求の範囲第
    1項に記載の半導体記憶装置。
  3. (3)前記昇圧回路は、前記ビット線と第1の端子との
    間に第1のMOS )ランジスタを接続し、前記ビット
    線と電源との間に第2のMOS )ランソスタを接続し
    、該第2のMOSトランジスタのケ゛−トと昇圧用MO
    Sキャパシタの一方の電極とを前記第1の端子に接続し
    、前記MOSキヤ・やシタの他方の電極に第1の信号を
    入力すると共に第1のMOS )ランジスタのダートに
    第2の信号を入力してなり、前記センスアンプの感知増
    幅動作終了後に前記第1の信号を論理゛0”から論理°
    ′1#にし、その後圧2の信号を少くとも電源電位より
    前記第1のMOSトランジスタのしきい値電圧以上高い
    電位にしたものであることを特徴とする特許請求の範囲
    第2項に記載の半導体記憶装置。
  4. (4)前記昇圧回路は、前記第1の信号が論理パ0”か
    ら論理II I I+になって後前記ビット線が前記第
    2のMOS )ランジスタによ)電源電位またはそれに
    近い電位に昇圧された後に前記第2の信号を少くとも電
    源、電位よυ前記第1のMOSトランジスタのしきい値
    電圧以上高い電位にしたことを特徴とする特許請求の範
    囲第3項に記載の半導体記憶装置。
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