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JP2002025269A - Semiconductor device - Google Patents

Semiconductor device

Info

Publication number
JP2002025269A
JP2002025269A JP2000212650A JP2000212650A JP2002025269A JP 2002025269 A JP2002025269 A JP 2002025269A JP 2000212650 A JP2000212650 A JP 2000212650A JP 2000212650 A JP2000212650 A JP 2000212650A JP 2002025269 A JP2002025269 A JP 2002025269A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
memory cell
bit line
potential
sense amplifier
transistor
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.)
Withdrawn
Application number
JP2000212650A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Tatsuya Ishii
達也 石井
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.)
Seiko Epson Corp
Original Assignee
Seiko Epson 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 Seiko Epson Corp filed Critical Seiko Epson Corp
Priority to JP2000212650A priority Critical patent/JP2002025269A/en
Publication of JP2002025269A publication Critical patent/JP2002025269A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 同じメモリセルから同じデータを繰り返し読
み出す場合に、ビット線に無駄な充放電電流が繰り返し
流れるのを防止できる半導体装置を提供する。 【解決手段】 メモリセル10、11と、参照電位を生
成するダミーセル12、13と、ビット線BL(0)、
ZBL(0)のプリチャージに用いる回路15と、セン
スアンプ14と、ビット線BL(0)とセンスアンプ1
4の間の開閉を行うトランジスタQ7と、ビット線ZB
L(0)とセンスアンプ14の間の開閉を行うトランジ
スタQ8と、トランジスタQ7、Q8等を制御する制御
回路40とを具備する。
(57) Abstract: Provided is a semiconductor device capable of preventing a useless charge / discharge current from repeatedly flowing to a bit line when the same data is repeatedly read from the same memory cell. SOLUTION: Memory cells 10 and 11, dummy cells 12 and 13 for generating a reference potential, bit lines BL (0),
Circuit 15 used for precharging ZBL (0), sense amplifier 14, bit line BL (0) and sense amplifier 1
And a bit line ZB
It includes a transistor Q8 that opens and closes between L (0) and the sense amplifier 14, and a control circuit 40 that controls the transistors Q7, Q8, and the like.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、一般的に半導体装
置に関し、特に、ロジック混載用のDRAMセルを含む
半導体装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates generally to a semiconductor device, and more particularly, to a semiconductor device including a DRAM cell for embedding logic.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来より、ロジック混載用のDRAM
(Dynamic Random Access Memory:ダイナミックランダ
ムアクセスメモリ)セルを含む半導体装置として、例え
ば、図5に示すような半導体装置が提供されている。
2. Description of the Related Art Conventionally, DRAMs with embedded logic are used.
(Dynamic Random Access Memory) As a semiconductor device including cells, for example, a semiconductor device as shown in FIG. 5 is provided.

【0003】この半導体装置に含まれているDRAMの
メモリセル100〜103の各々は、トランジスタQ1
01及びキャパシタC101によって構成されており、
1ビット分のデータに応じた電荷をキャパシタC101
に蓄えることによって、1ビット分のデータを記憶す
る。
Each of the DRAM memory cells 100 to 103 included in the semiconductor device has a transistor Q1.
01 and a capacitor C101.
A charge corresponding to one bit of data is stored in the capacitor C101.
To store 1-bit data.

【0004】メモリセル100のトランジスタQ101
のゲートには、ワード線WL(0)が接続されている。
また、このトランジスタQ101のドレインには、ビッ
ト線BL(0)が接続されている。さらに、このトラン
ジスタQ101のソースには、メモリセル100のキャ
パシタC101の一方の電極が接続されている。このキ
ャパシタC101の他方の電極は、中間電位VDD/2に
保たれている。
The transistor Q101 of the memory cell 100
Is connected to a word line WL (0).
The bit line BL (0) is connected to the drain of the transistor Q101. Further, one electrode of the capacitor C101 of the memory cell 100 is connected to the source of the transistor Q101. The other electrode of the capacitor C101 is maintained at the intermediate potential V DD / 2.

【0005】尚、電位VDDは、メモリセルにハイレベル
のデータを記憶させる際に、トランジスタQ101のド
レインに印加する電源電位を示しており、以下に説明す
るトランジスタの各々に対しても同様である。
The potential V DD indicates a power supply potential applied to the drain of the transistor Q101 when storing high-level data in a memory cell. The same applies to each of the transistors described below. is there.

【0006】メモリセル101のトランジスタQ101
のゲートには、ワード線WL(1)が接続されている。
また、このトランジスタQ101のドレインには、ビッ
ト線BL(0)とペアを為すビット線ZBL(0)が接
続されている。さらに、このトランジスタQ101のソ
ースには、メモリセル101のキャパシタC101の一
方の電極が接続されている。このキャパシタC101の
他方の電極は、中間電位VDD/2に保たれている。
The transistor Q101 of the memory cell 101
Is connected to the word line WL (1).
A bit line ZBL (0) paired with the bit line BL (0) is connected to the drain of the transistor Q101. Further, one electrode of the capacitor C101 of the memory cell 101 is connected to the source of the transistor Q101. The other electrode of the capacitor C101 is maintained at the intermediate potential V DD / 2.

【0007】メモリセル102のトランジスタQ101
のゲートには、ワード線WL(2)が接続されている。
また、このトランジスタQ101のドレインには、ビッ
ト線BL(1)が接続されている。さらに、このトラン
ジスタQ101のソースには、メモリセル102のキャ
パシタC101の一方の電極が接続されている。このキ
ャパシタC101の他方の電極は、中間電位VDD/2に
保たれている。
The transistor Q101 of the memory cell 102
Is connected to a word line WL (2).
The bit line BL (1) is connected to the drain of the transistor Q101. Further, one electrode of the capacitor C101 of the memory cell 102 is connected to the source of the transistor Q101. The other electrode of the capacitor C101 is maintained at the intermediate potential V DD / 2.

【0008】メモリセル103のトランジスタQ101
のゲートには、ワード線WL(3)が接続されている。
また、このトランジスタQ101のドレインには、ビッ
ト線BL(1)とペアを為すビット線ZBL(1)が接
続されている。さらに、このトランジスタQ101のソ
ースには、メモリセル103のキャパシタC101の一
方の電極が接続されている。このキャパシタC101の
他方の電極は、中間電位VDD/2に保たれている。
The transistor Q101 of the memory cell 103
Is connected to a word line WL (3).
A bit line ZBL (1) paired with the bit line BL (1) is connected to the drain of the transistor Q101. Further, one electrode of the capacitor C101 of the memory cell 103 is connected to the source of the transistor Q101. The other electrode of the capacitor C101 is maintained at the intermediate potential V DD / 2.

【0009】ペアを為すビット線BL(0)及びビット
線ZBL(0)の間には、各ビット線BL(0)、ZB
L(0)を中間電位VDD/2にプリチャージするための
イコライズ回路105が形成されている。このイコライ
ズ回路105は3個のトランジスタQ102〜Q104
によって構成されている。トランジスタQ102〜Q1
04の各々のゲートには、イコライズ回路105をオン
/オフするための制御線BLEQ(0)が共通して接続
されている。トランジスタQ103、Q104のソース
又はドレインには、中間電位VDD/2を供給するための
配線VBL(0)が接続されている。
The pair of bit lines BL (0), ZB (B) is located between bit line BL (0) and bit line ZBL (0).
An equalizing circuit 105 for precharging L (0) to the intermediate potential V DD / 2 is formed. This equalizing circuit 105 includes three transistors Q102 to Q104.
It is constituted by. Transistors Q102 to Q1
A control line BLEQ (0) for turning on / off the equalizing circuit 105 is commonly connected to each of the gates 04. A wiring VBL (0) for supplying the intermediate potential V DD / 2 is connected to the source or the drain of the transistors Q103 and Q104.

【0010】同様に、ペアを為すビット線BL(1)及
びビット線ZBL(1)の間には、各ビット線BL
(1)、ZBL(1)を中間電位VDD/2にプリチャー
ジするためのイコライズ回路106が形成されている。
このイコライズ回路106は3個のトランジスタQ10
5〜Q107によって構成されている。トランジスタQ
105〜Q107の各々のゲートには、イコライズ回路
106をオン/オフするための制御線BLEQ(1)が
共通して接続されている。トランジスタQ106、Q1
07のソース又はドレインには、中間電位VDD/2を供
給するための配線VBL(1)が接続されている。
Similarly, each bit line BL (1) and bit line ZBL (1) is
(1) An equalizing circuit 106 for precharging ZBL (1) to the intermediate potential V DD / 2 is formed.
This equalizing circuit 106 has three transistors Q10
5 to Q107. Transistor Q
A control line BLEQ (1) for turning on / off the equalizing circuit 106 is commonly connected to each gate of 105 to Q107. Transistors Q106, Q1
A wiring VBL (1) for supplying the intermediate potential V DD / 2 is connected to the source or the drain of 07.

【0011】センスアンプ104は、メモリセルアレイ
の1行を形成する各メモリセルからデータを読み出して
出力する機能を有し、ペアを為す信号線BLSA及び信
号線ZBLSAが接続されている。
The sense amplifier 104 has a function of reading and outputting data from each memory cell forming one row of the memory cell array, and is connected to a pair of a signal line BLSA and a signal line ZBLSA.

【0012】信号線BLSAの一端には、ビット線BL
(0)がトランジスタQ108を介して接続されてお
り、他端には、ビット線BL(1)がトランジスタQ1
10を介して接続されている。また、信号線BLSAに
は、データの入出力線IOがトランジスタQ112を介
して接続されている。
The bit line BL is connected to one end of the signal line BLSA.
(0) is connected via a transistor Q108, and a bit line BL (1) is connected to the other end of the transistor Q1.
10 are connected. Further, a data input / output line IO is connected to the signal line BLSA via the transistor Q112.

【0013】一方、信号線ZBLSAの一端には、ビッ
ト線ZBL(0)がトランジスタQ109を介して接続
されており、他端には、ビット線ZBL(1)がトラン
ジスタQ111を介して接続されている。また、信号線
ZBLSAには、入出力線IOとペアを為すデータの入
出力線ZIOがトランジスタQ113を介して接続され
ている。
On the other hand, a bit line ZBL (0) is connected to one end of the signal line ZBLSA via a transistor Q109, and a bit line ZBL (1) is connected to the other end via a transistor Q111. I have. In addition, an input / output line ZIO for data paired with the input / output line IO is connected to the signal line ZBLSA via the transistor Q113.

【0014】トランジスタQ108、Q109の各々の
ゲートには、各トランジスタQ108、Q109をオン
/オフするための制御線CL(0)が共通して接続され
ている。一方、トランジスタQ110、Q111の各々
のゲートには、各トランジスタQ110、Q111をオ
ン/オフするための制御線CL(1)が共通して接続さ
れている。また、トランジスタQ112、Q113の各
々のゲートには、トランジスタQ112、Q113をオ
ン/オフするためのカラム選択線CSLが共通して接続
されている。
A control line CL (0) for turning on / off each of the transistors Q108 and Q109 is commonly connected to each gate of the transistors Q108 and Q109. On the other hand, a control line CL (1) for turning on / off each of the transistors Q110 and Q111 is commonly connected to each gate of the transistors Q110 and Q111. The gates of the transistors Q112 and Q113 are commonly connected to a column selection line CSL for turning on / off the transistors Q112 and Q113.

【0015】以上説明した半導体装置においては、例え
ば、図6に示すようなタイミングに従って、メモリセル
アレイの1行を形成する各メモリセルからデータを読み
出して出力する。図6は、メモリセル100にローレベ
ルのデータが記憶されている場合に、このデータをメモ
リセル100から読み出して出力する場合のタイミング
チャートである。
In the semiconductor device described above, for example, data is read from each memory cell forming one row of the memory cell array and output in accordance with the timing shown in FIG. FIG. 6 is a timing chart in the case where low-level data is stored in the memory cell 100 and this data is read from the memory cell 100 and output.

【0016】先ず、制御線CL(0)、CL(1)をハ
イレベルにしてトランジスタQ108〜Q111をオン
することによって、ビット線BL(0)、ZBL(0)
のペア、及び、ビット線BL(1)、ZBL(1)のペ
アを、信号線BLSA、ZBLSAのペアを介してセン
スアンプ104に接続する。
First, by setting the control lines CL (0) and CL (1) to high level and turning on the transistors Q108 to Q111, the bit lines BL (0) and ZBL (0) are turned on.
And the pair of bit lines BL (1) and ZBL (1) are connected to the sense amplifier 104 via the pair of signal lines BLSA and ZBLSA.

【0017】次に、制御線BLEQ(0)、BLEQ
(1)をハイレベルにしてイコライズ回路105、10
6をオンすることによって、ビット線BL(0)、ZB
L(0)のペア、及び、ビット線BL(1)、ZBL
(1)のペアを中間電位VDD/2にプリチャージする。
その後、制御線CL(1)をローレベルにしてトランジ
スタQ110、Q111をオフすることによって、ビッ
ト線BL(1)、ZBL(1)のペアをセンスアンプ1
04から遮断する。
Next, control lines BLEQ (0), BLEQ
(1) is set to a high level to equalize circuits 105 and 10
6 is turned on, the bit lines BL (0), ZB
L (0) pair and bit lines BL (1), ZBL
The pair (1) is precharged to the intermediate potential V DD / 2.
Thereafter, the control line CL (1) is set to the low level to turn off the transistors Q110 and Q111, so that the pair of the bit lines BL (1) and ZBL (1) is connected to the sense amplifier 1
Block from 04.

【0018】さらに、制御線BLEQ(0)をローレベ
ルにしてイコライズ回路105をオフすることによっ
て、ビット線BL(0)、ZBL(0)のペアをフロー
ティング状態にする。尚、制御線BLEQ(1)は依然
としてハイレベルに保たれており、イコライズ回路10
6がオンの状態にあることから、ビット線BL(1)、
ZBL(1)のペアのプリチャージは継続される。
Further, by turning the control line BLEQ (0) to low level and turning off the equalizing circuit 105, the pair of bit lines BL (0) and ZBL (0) is brought into a floating state. Note that the control line BLEQ (1) is still kept at the high level, and the equalizing circuit 10
6 are in the ON state, the bit lines BL (1),
Precharging of the pair of ZBL (1) is continued.

【0019】次に、ワード線WL(0)をハイレベルに
してメモリセル100のトランジスタQ101をオンす
ることにより、このメモリセル100のキャパシタC1
01に蓄えられていた電荷がビット線BL(0)に移動
してビット線BL(0)の電位を中間電位VDD/2から
僅かに変化させる。例えば、メモリセル100にローレ
ベルのデータが記憶されている場合には、ビット線BL
(0)の電位がVDD/2から僅かに低下する。尚、メモ
リセル101のトランジスタQ101はオフの状態にあ
ることから、ビット線ZBL(0)の電位はVDD/2に
保たれる。
Next, by setting the word line WL (0) to high level and turning on the transistor Q101 of the memory cell 100, the capacitor C1 of the memory cell 100 is turned on.
The charge stored in 01 moves to the bit line BL (0) and slightly changes the potential of the bit line BL (0) from the intermediate potential V DD / 2. For example, when low-level data is stored in the memory cell 100, the bit line BL
The potential of (0) drops slightly from V DD / 2. Since the transistor Q101 of the memory cell 101 is off, the potential of the bit line ZBL (0) is kept at V DD / 2.

【0020】さらに、センスアンプ104をオンするこ
とによりこのセンスアンプ104が、ビット線ZBL
(0)の電位を参照電位としながらビット線BL(0)
の電位の微小変化を検出(センス)して差動増幅する。
さらに、増幅した電位をビット線BL(0)及びZBL
(0)に印加する。これによって、例えば、メモリセル
100にローレベルのデータが記憶されている場合に
は、ビット線BL(0)の電位がローレベルの接地電位
0Vまで低下する一方、ビット線ZBL(0)の電位が
ハイレベルの電源電位VDDまで上昇する。
Further, when the sense amplifier 104 is turned on, the sense amplifier 104 is connected to the bit line ZBL.
The bit line BL (0) is set while setting the potential of (0) as the reference potential.
A small change in the potential is detected (sensed) and differentially amplified.
Further, the amplified potential is applied to the bit lines BL (0) and ZBL.
Apply to (0). Thus, for example, when low-level data is stored in the memory cell 100, the potential of the bit line BL (0) decreases to the low-level ground potential 0V, while the potential of the bit line ZBL (0) decreases. Rises to the high-level power supply potential V DD .

【0021】そして、カラム選択線CSLをハイレベル
にしてトランジスタQ112、Q113をオンすること
によって、メモリセル100から読み出されたデータが
入出力線IO、ZIOを通して周辺回路に出力されてい
た。
When the column selection line CSL is set to the high level to turn on the transistors Q112 and Q113, the data read from the memory cell 100 is output to the peripheral circuit through the input / output lines IO and ZIO.

【0022】[0022]

【発明が解決しようとする課題】ところで、DRAMに
おいては、メモリセルからデータを読み出す際にメモリ
セルに記憶されているデータが破壊されることから、こ
のメモリセルのキャパシタからビット線に移動した電荷
をセンスアンプで増幅して同じキャパシタに供給(リフ
レッシュ)することによって、メモリセルにデータを再
度書き込む必要がある。このため、データが読み出され
たメモリセルに接続されているビット線の電位を、この
メモリセルを十分にリフレッシュできる値まで増幅する
必要がある。
By the way, in a DRAM, when data is read from a memory cell, the data stored in the memory cell is destroyed, so that the charge transferred from the capacitor of the memory cell to the bit line is lost. It is necessary to rewrite data in the memory cell by amplifying the data by the sense amplifier and supplying (refreshing) the same to the same capacitor. Therefore, it is necessary to amplify the potential of the bit line connected to the memory cell from which data has been read to a value that can sufficiently refresh the memory cell.

【0023】従来のDRAMを含む半導体装置において
は、図6に示すように、例えば、メモリセル100にロ
ーレベルのデータが記憶されている場合には、センスア
ンプ104によって、ビット線BL(0)の電位を接地
電位0Vまで低下させると共にビット線ZBL(0)の
電位を電源電位VDDVまで上昇させる。
In a conventional semiconductor device including a DRAM, as shown in FIG. 6, for example, when low-level data is stored in a memory cell 100, a sense amplifier 104 causes a bit line BL (0) to be sensed. Is lowered to the ground potential 0 V, and the potential of the bit line ZBL (0) is raised to the power supply potential V DDV .

【0024】しかしながら、このような半導体装置を使
用した画像制御用のバッファメモリ等においては、同じ
メモリセルから同じデータを繰り返し読み出すことも多
い。その様な場合にまで、メモリセルに接続されたビッ
ト線を中間電位VDD/2に設定し直したり、参照電位側
のビット線の電位を差動増幅する動作を繰り返すことに
より、大きな負荷容量を持つビット線に無駄な充放電電
流が繰り返し流れてしまうという問題があった。
However, in an image control buffer memory or the like using such a semiconductor device, the same data is repeatedly read from the same memory cell in many cases. Until such a case, a large load capacitance can be obtained by resetting the bit line connected to the memory cell to the intermediate potential V DD / 2 or repeating the operation of differentially amplifying the potential of the bit line on the reference potential side. However, there is a problem that a useless charge / discharge current repeatedly flows through the bit line having the above.

【0025】そこで、本発明は、同じメモリセルから同
じデータを繰り返し読み出す場合に、ビット線に無駄な
充放電電流が繰り返し流れるのを防止できる半導体装置
を提供することを目的とする。
An object of the present invention is to provide a semiconductor device capable of preventing a useless charge / discharge current from repeatedly flowing through a bit line when the same data is repeatedly read from the same memory cell.

【0026】[0026]

【課題を解決するための手段】以上の課題を解決するた
め、本発明に係る半導体装置は、メモリセルアレイを形
成し、供給されたデータを記憶するための第1のメモリ
セルと、第1のメモリセルからデータを読み出す際に用
いる参照電位を生成するための第2のメモリセルと、第
1のメモリセルに接続された第1のワード線と、第2の
メモリセルに接続された第2のワード線と、第1のメモ
リセルに接続された第1のビット線と、第2のメモリセ
ルに接続され、第1のビット線とペアを為す第2のビッ
ト線と、第1及び第2のビット線のペアを第1のメモリ
セルから前回読み出されたデータのレベルと同じ側の電
位にプリチャージするためのプリチャージ手段と、第1
の端子に印加された信号と第2の端子に印加された信号
とを差動増幅することにより、第1のメモリセルに記憶
されているデータを読み出して差動出力をそれぞれの端
子に印加するセンスアンプと、第1のビット線とセンス
アンプの第1の端子との間の開閉を行う第1のスイッチ
手段と、第2のビット線とセンスアンプの第2の端子と
の間の開閉を行う第2のスイッチ手段と、第1と第2の
ワード線を活性化すると共に、プリチャージ手段及び第
1と第2のスイッチ手段を制御する制御手段とを具備す
る。
In order to solve the above-mentioned problems, a semiconductor device according to the present invention forms a memory cell array and includes a first memory cell for storing supplied data, and a first memory cell. A second memory cell for generating a reference potential used when reading data from the memory cell; a first word line connected to the first memory cell; and a second memory cell connected to the second memory cell. Word line, a first bit line connected to the first memory cell, a second bit line connected to the second memory cell and paired with the first bit line, and a first and a second bit line. A precharge means for precharging a pair of two bit lines to a potential on the same side as the level of data previously read from the first memory cell;
Differentially amplifies the signal applied to the first terminal and the signal applied to the second terminal to read data stored in the first memory cell and apply a differential output to each terminal. A sense amplifier, first switch means for opening and closing between a first bit line and a first terminal of the sense amplifier, and opening and closing between a second bit line and a second terminal of the sense amplifier. A second switch means for performing the operation; a control means for activating the first and second word lines and controlling the precharge means and the first and second switch means.

【0027】上記発明においては、第1のメモリセルか
ら前回読み出されたデータのレベルと同じ側の電位に、
第1及び第2のビット線がプリチャージされる。次に、
制御手段が第1のワード線を活性化することにより、第
1のメモリセルから第1のビット線にデータが読み出さ
れる。このため、前回と同じデータが読み出される場合
には、第1のビット線の電位が殆ど変動しない。
In the above invention, the potential on the same side as the level of the data previously read from the first memory cell is set to
The first and second bit lines are precharged. next,
When the control means activates the first word line, data is read from the first memory cell to the first bit line. Therefore, when the same data is read out as before, the potential of the first bit line hardly changes.

【0028】一方、制御手段が第2のワード線を活性化
することにより、第2のメモリセルが保持している電位
は第2のビット線に印加される。このとき、第2のビッ
ト線の電位が、プリチャージされた電位から僅かに変動
する。しかしながら、制御手段により第1及び第2のス
イッチ手段が独立して制御されるため、メモリセルのリ
フレッシュを目的として第1のビット線の電位を増幅し
ても、第2のビット線、即ち、参照電位側のビット線の
電位は不必要に増幅されない。従って、本発明の半導体
装置を画像制御用バッファメモリ等に適用したとして
も、同じメモリセルから同じデータが繰り返し読み出さ
れる場合に、ビット線に無駄な充放電電流が繰り返し流
れるのを防止でき、動作時の電流を劇的に減らすことが
できる。
On the other hand, when the control means activates the second word line, the potential held by the second memory cell is applied to the second bit line. At this time, the potential of the second bit line slightly fluctuates from the precharged potential. However, since the first and second switch means are independently controlled by the control means, even if the potential of the first bit line is amplified for the purpose of refreshing the memory cell, the second bit line, ie, The potential of the bit line on the reference potential side is not unnecessarily amplified. Therefore, even when the semiconductor device of the present invention is applied to an image control buffer memory or the like, when the same data is repeatedly read from the same memory cell, unnecessary charge / discharge current can be prevented from repeatedly flowing through the bit line, and the operation can be prevented. The current at the time can be dramatically reduced.

【0029】以上の発明においては、第1のメモリセル
が、データを保持するための第1のキャパシタを含み、
第2のメモリセルが、参照電位を保持するための第2の
キャパシタであって、第1のキャパシタよりも容量が小
さい第2のキャパシタを含むことが好ましい。この場合
には、第1のビット線及び第2のビット線の間に、セン
スアンプが検出可能な電位差を確実に生じさせることが
できる。
In the above invention, the first memory cell includes the first capacitor for retaining data,
It is preferable that the second memory cell includes a second capacitor for holding a reference potential, the second capacitor having a smaller capacitance than the first capacitor. In this case, a potential difference that can be detected by the sense amplifier can be reliably generated between the first bit line and the second bit line.

【0030】また、以上の発明においては、制御手段が
センスアンプの動作開始から所定時間経過後に第1及び
第2のスイッチ手段を開き、さらに所定時間経過後に第
1のスイッチ手段を閉じることことが好ましい。この場
合には、大きな負荷容量を有するビット線を動作中のセ
ンスアンプから遮断するため、メモリセルにおけるデー
タの読み出し動作の高速化を図ることができる。
In the above invention, the control means may open the first and second switch means after a lapse of a predetermined time from the start of the operation of the sense amplifier, and may close the first switch means after a lapse of the predetermined time. preferable. In this case, since the bit line having a large load capacity is cut off from the operating sense amplifier, the speed of the data read operation in the memory cell can be increased.

【0031】尚、以上の発明においては、制御手段が、
センスアンプの動作開始から所定時間経過後に第2のス
イッチ手段を開く設定としても良い。また、半導体装置
にDRAMを含めても良く、更に、センスアンプがシェ
アードセンスアンプ方式を用いても良い。
In the above invention, the control means includes:
The setting may be such that the second switch means is opened after a predetermined time has elapsed from the start of the operation of the sense amplifier. The semiconductor device may include a DRAM, and the sense amplifier may use a shared sense amplifier system.

【0032】[0032]

【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照しながら本
発明の実施の形態について説明する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.

【0033】図1は、ロジック混載用のDRAMセルを
含む半導体装置の一部を示す図である。図1において
は、メモリセルアレイを形成し、供給されたデータを記
憶するための2個のメモリセルと、これらのメモリセル
からデータを読み出す際に用いる参照電位をそれぞれ生
成するための2個のメモリセル(以下、ダミーセルとい
う)と、メモリセルに記憶されているデータを読み出し
て出力するセンスアンプ等が示されている。
FIG. 1 is a diagram showing a part of a semiconductor device including a DRAM cell for logic embedding. In FIG. 1, two memory cells for forming a memory cell array and storing supplied data and two memories for generating reference potentials used for reading data from these memory cells, respectively. A cell (hereinafter, referred to as a dummy cell), a sense amplifier for reading and outputting data stored in a memory cell, and the like are shown.

【0034】図1に示すように、メモリセル10、11
は、NチャネルMOSトランジスタQ1及びキャパシタ
C1によって構成されており、1ビット分のデータに応
じた電荷をキャパシタC1に蓄えることによって、1ビ
ット分のデータを記憶する。
As shown in FIG. 1, the memory cells 10, 11
Is composed of an N-channel MOS transistor Q1 and a capacitor C1, and stores 1-bit data by storing a charge corresponding to 1-bit data in the capacitor C1.

【0035】メモリセル10のトランジスタQ1のゲー
トには、ワード線WL(0)が接続されている。また、
このトランジスタQ1のドレインには、ビット線BL
(0)が接続されている。さらに、このトランジスタQ
1のソースには、メモリセル10のキャパシタC1の一
方の電極が接続されている。このキャパシタC1の他方
の電極は中間電位VDD/2に保たれている。
The word line WL (0) is connected to the gate of the transistor Q1 of the memory cell 10. Also,
The bit line BL is connected to the drain of the transistor Q1.
(0) is connected. Further, the transistor Q
One electrode of the capacitor C1 of the memory cell 10 is connected to one source. The other electrode of the capacitor C1 is maintained at the intermediate potential V DD / 2.

【0036】尚、電位VDDは、メモリセルにハイレベル
のデータを記憶させる際に、トランジスタQ1のドレイ
ンに印加する電源電位を示しており、以下に説明するN
チャネルMOSトランジスタの各々に対しても同様であ
る。
The potential V DD indicates the power supply potential applied to the drain of the transistor Q1 when storing high-level data in the memory cell.
The same applies to each of the channel MOS transistors.

【0037】メモリセル11のトランジスタQ1のゲー
トには、ワード線WL(1)が接続されている。また、
このトランジスタQ1のドレインには、ビット線BL
(0)とペアを為すビット線ZBL(0)が接続されて
いる。さらに、このトランジスタQ1のソースには、メ
モリセル11のキャパシタC1の一方の電極が接続され
ている。メモリセル10の場合と同様に、このキャパシ
タC1の他方の電極も中間電位VDD/2に保たれてい
る。
The word line WL (1) is connected to the gate of the transistor Q1 of the memory cell 11. Also,
The bit line BL is connected to the drain of the transistor Q1.
The bit line ZBL (0) paired with (0) is connected. Further, one electrode of the capacitor C1 of the memory cell 11 is connected to the source of the transistor Q1. As in the case of the memory cell 10, the other electrode of the capacitor C1 is also maintained at the intermediate potential V DD / 2.

【0038】ダミーセル12は、ビット線BL(0)に
接続されたメモリセル(例えば、メモリセル10)から
データを読み出して出力する場合の参照電位を生成す
る。このダミーセル12は、ノードN1においてビット
線ZBL(0)に接続されていると共に、ノードN2に
おいてビット線BL(0)に接続されている。また、ダ
ミーセル12は、ノードN3においてダミーワード線D
WLに接続されていると共に、ノードN4においてプリ
チャージ制御線PCに接続されている。
The dummy cell 12 generates a reference potential for reading and outputting data from a memory cell (for example, the memory cell 10) connected to the bit line BL (0). This dummy cell 12 is connected at node N1 to bit line ZBL (0), and at node N2 to bit line BL (0). Dummy cell 12 has a dummy word line D at node N3.
It is connected to WL and to a precharge control line PC at a node N4.

【0039】一方、ダミーセル13は、ビット線ZBL
(0)に接続されたメモリセル(例えば、メモリセル1
1)からデータを読み出して出力する場合の参照電位を
生成する。このダミーセル13は、ノードN1において
ビット線BL(0)に接続されていると共に、ノードN
2においてビット線ZBL(0)に接続されている。ま
た、ダミーセル13は、ノードN3においてダミーワー
ド線ZDWLに接続されていると共に、ノードN4にお
いてプリチャージ制御線ZPCに接続されている。
On the other hand, the dummy cell 13 is connected to the bit line ZBL
Memory cell connected to (0) (for example, memory cell 1
A reference potential for reading and outputting data from 1) is generated. This dummy cell 13 is connected to the bit line BL (0) at the node N1, and
2 is connected to the bit line ZBL (0). Further, the dummy cell 13 is connected to the dummy word line ZDWL at the node N3, and is connected to the precharge control line ZPC at the node N4.

【0040】ダミーセル12、13は、図2に示すよう
に、3個のNチャネルMOSトランジスタQ13〜Q1
5と、1個のPチャネルMOSトランジスタQ16と、
1個のキャパシタC2とによって構成されている。ここ
で、図1及び図2を参照しながら、各ダミーセル12、
13における接続関係について説明する。
As shown in FIG. 2, the dummy cells 12, 13 include three N-channel MOS transistors Q13 to Q1.
5, one P-channel MOS transistor Q16,
It is constituted by one capacitor C2. Here, referring to FIGS. 1 and 2, each dummy cell 12,
13 will be described.

【0041】ダミーセル12のトランジスタQ13のゲ
ートには、ダミーワード線DWLが接続されている。ま
た、このトランジスタQ13のドレインには、ビット線
ZBL(0)が接続されている。さらに、このトランジ
スタQ13のソースには、容量がキャパシタC1よりも
小さい(本実施形態においてはキャパシタC1の半分で
ある)キャパシタC2の一方の電極が接続されている。
このキャパシタC2の他方の電極は、中間電位VDD/2
に保たれている。
The dummy word line DWL is connected to the gate of the transistor Q13 of the dummy cell 12. The bit line ZBL (0) is connected to the drain of the transistor Q13. Further, the source of the transistor Q13 is connected to one electrode of a capacitor C2 whose capacitance is smaller than that of the capacitor C1 (in this embodiment, half of the capacitor C1).
The other electrode of the capacitor C2 is connected to the intermediate potential V DD / 2
It is kept in.

【0042】ダミーセル12のトランジスタQ14のゲ
ートには、このトランジスタQ14をオン/オフするた
めのプリチャージ制御線PCが接続されている。ダミー
セル12のトランジスタQ15及びトランジスタQ16
の各々のゲートには、ビット線BL(0)が接続されて
いる。また、トランジスタQ15のソースはローレベル
の接地電位0Vに保たれており、トランジスタQ16の
ソースはハイレベルの電源電位VDDに保たれている。
The gate of the transistor Q14 of the dummy cell 12 is connected to a precharge control line PC for turning on / off the transistor Q14. The transistors Q15 and Q16 of the dummy cell 12
Is connected to the bit line BL (0). The source of the transistor Q15 is kept at the low level ground potential 0V, and the source of the transistor Q16 is kept at the high level power supply potential VDD .

【0043】一方、ダミーセル13のトランジスタQ1
3のゲートには、ダミーワード線ZDWLが接続されて
いる。また、このトランジスタQ13のドレインには、
ビット線BL(0)が接続されている。さらに、このト
ランジスタQ13のソースには、ダミーセル12のキャ
パシタと同じ容量のキャパシタC2の一方の電極が接続
されている。このキャパシタC2の他方の電極も中間電
位VDD/2に保たれている。
On the other hand, the transistor Q1 of the dummy cell 13
The gate of No. 3 is connected to a dummy word line ZDWL. The drain of the transistor Q13 has
The bit line BL (0) is connected. Further, one electrode of a capacitor C2 having the same capacity as the capacitor of the dummy cell 12 is connected to the source of the transistor Q13. The other electrode of the capacitor C2 is also maintained at the intermediate potential V DD / 2.

【0044】ダミーセル13のトランジスタQ14のゲ
ートには、このトランジスタQ14をオン/オフするた
めのプリチャージ制御線ZPCが接続されている。ダミ
ーセル13のトランジスタQ15及びトランジスタQ1
6の各々のゲートには、ビット線ZBL(0)が接続さ
れている。また、トランジスタQ15のソース及びトラ
ンジスタQ16のソースも、それぞれローレベルの接地
電位0V及びハイレベルの電源電位VDDに保たれてい
る。
A precharge control line ZPC for turning on / off the transistor Q14 is connected to the gate of the transistor Q14 of the dummy cell 13. The transistors Q15 and Q1 of the dummy cell 13
The bit line ZBL (0) is connected to each of the gates 6. The source of the transistor Q15 and the source of the transistor Q16 are also kept at the low level ground potential 0V and the high level power supply potential VDD , respectively.

【0045】再び図1を参照しながら説明する。ワード
線WL(0)、WL(1)及びダミーワード線DWL、
ZDWLは行デコーダ20に接続されている。また、カ
ラム選択線CSLは列デコーダ30に接続されている。
これらのデコーダは、制御回路40によって制御され、
全体として制御手段を形成する。
Description will be made again with reference to FIG. Word lines WL (0), WL (1) and dummy word lines DWL,
ZDWL is connected to row decoder 20. The column selection line CSL is connected to the column decoder 30.
These decoders are controlled by the control circuit 40,
The control means is formed as a whole.

【0046】ペアを為すビット線BL(0)及びビット
線ZBL(0)の間には、3個のトランジスタQ2〜Q
4によって構成されたイコライズ回路15が形成されて
いる。このイコライズ回路15は、インバータ16と、
トランジスタQ6と、トランジスタQ17と共に、ビッ
ト線BL(0)、ZBL(0)のペアに対するプリチャ
ージ回路を形成している。
Between the bit line BL (0) and the bit line ZBL (0) forming a pair, three transistors Q2 to Q
4 form an equalizing circuit 15. This equalizing circuit 15 includes an inverter 16 and
Together with the transistor Q6 and the transistor Q17, a precharge circuit for a pair of the bit lines BL (0) and ZBL (0) is formed.

【0047】トランジスタQ2〜Q4の各々のゲートに
は、制御回路40によってイコライズ回路15をオン/
オフするための制御線BLEQが共通して接続されてい
る。トランジスタQ6及びトランジスタQ17の各々の
ゲートには、ビット線BL(0)がインバータ16を介
して接続されている。また、トランジスタQ6のソース
はローレベルの接地電位0Vに保たれており、トランジ
スタQ17のソースはハイレベルの電源電位VDDに保た
れている。
The equalizing circuit 15 is turned on / off by the control circuit 40 at each gate of the transistors Q2 to Q4.
A control line BLEQ for turning off is commonly connected. A bit line BL (0) is connected via an inverter 16 to each gate of the transistor Q6 and the transistor Q17. The source of the transistor Q6 is maintained at a low-level ground potential of 0 V, and the source of the transistor Q17 is maintained at a high-level power supply potential VDD .

【0048】センスアンプ14は、メモリセルアレイの
1行を形成する各メモリセルからデータを読み出して出
力する機能を有し、ペアを為す信号線BLSA及び信号
線ZBLSAに接続されている。本実施形態において
は、センスアンプ14の左右に2本のビット線が為すペ
アを1つずつ接続するシェアードセンスアンプ方式を用
いている。
The sense amplifier 14 has a function of reading and outputting data from each memory cell forming one row of the memory cell array, and is connected to a pair of signal lines BLSA and ZBLSA. In the present embodiment, a shared sense amplifier system in which pairs formed by two bit lines are connected one by one to the left and right sides of the sense amplifier 14 is used.

【0049】即ち、信号線BLSAの一端には、ビット
線BL(0)がトランジスタQ7を介して接続されてお
り、他端には、ビット線BL(1)がトランジスタQ9
を介して接続されている。また、信号線BLSAには、
データの入出力線IOがトランジスタQ11を介して接
続されている。
That is, the bit line BL (0) is connected to one end of the signal line BLSA via the transistor Q7, and the bit line BL (1) is connected to the other end of the signal line BLSA.
Connected through. In addition, the signal line BLSA
A data input / output line IO is connected via a transistor Q11.

【0050】トランジスタQ7のゲートには、制御回路
40によりこのトランジスタQ7をオン/オフするため
の制御線CL(0)が接続されている。また、トランジ
スタQ9のゲートには、制御回路40によりこのトラン
ジスタQ9をオン/オフするための制御線CL(1)が
接続されている。
The control line CL (0) for turning on / off the transistor Q7 by the control circuit 40 is connected to the gate of the transistor Q7. Further, a control line CL (1) for turning on / off the transistor Q9 by the control circuit 40 is connected to the gate of the transistor Q9.

【0051】一方、信号線ZBLSAの一端には、ビッ
ト線BL(0)とペアを為すビット線ZBL(0)がト
ランジスタQ8を介して接続されており、他端には、ビ
ット線BL(1)とペアを為すビット線ZBL(1)が
トランジスタQ10を介して接続されている。また、信
号線ZBLSAには、データの入出力線ZIOがトラン
ジスタQ12を介して接続されている。
On the other hand, one end of the signal line ZBLSA is connected via a transistor Q8 to a bit line ZBL (0) paired with the bit line BL (0), and the other end is connected to the bit line BL (1). ) Is connected via a transistor Q10. The data input / output line ZIO is connected to the signal line ZBLSA via the transistor Q12.

【0052】トランジスタQ8のゲートには、制御回路
40によりこのトランジスタQ8をオン/オフするため
の制御線ZCL(0)が接続されている。また、トラン
ジスタQ10のゲートには、制御回路40によりこのト
ランジスタQ10をオン/オフするための制御線ZCL
(1)が接続されている。
The control line ZCL (0) for turning on / off the transistor Q8 by the control circuit 40 is connected to the gate of the transistor Q8. A control line ZCL for turning on / off the transistor Q10 by the control circuit 40 is provided at the gate of the transistor Q10.
(1) is connected.

【0053】トランジスタQ11、Q12の各々のゲー
トには、列デコーダ30によってトランジスタQ11、
Q12をオン/オフするためのカラム選択線CSLが共
通して接続されている。
The gates of the transistors Q11 and Q12 are connected to the transistors Q11 and Q12 by the column decoder 30.
A column selection line CSL for turning on / off Q12 is commonly connected.

【0054】以上説明した半導体装置は、同じメモリセ
ルから同じデータを繰り返し読み出す場合には、図3に
示すようなタイミングに従って動作する。図3は、同じ
メモリセルからハイレベルのデータを繰り返し読み出す
場合のタイミングチャートである。先ず、制御線CL
(0)とZCL(0)、及び、制御線CL(1)とZC
L(1)をハイレベルにしてトランジスタQ7〜Q10
をオンする。この動作により、ビット線BL(0)、Z
BL(0)のペア、及び、ビット線BL(1)、ZBL
(1)のペアが、信号線BLSA、ZBLSAのペアを
介してセンスアンプ14に接続される。
When the same data is repeatedly read from the same memory cell, the semiconductor device described above operates according to the timing shown in FIG. FIG. 3 is a timing chart when high-level data is repeatedly read from the same memory cell. First, the control line CL
(0) and ZCL (0), and control lines CL (1) and ZC
By setting L (1) to high level, the transistors Q7 to Q10
Turn on. By this operation, bit lines BL (0), Z
BL (0) pairs and bit lines BL (1), ZBL
The pair (1) is connected to the sense amplifier 14 via a pair of signal lines BLSA and ZBLSA.

【0055】また、前回の読み出しにおいてメモリセル
10からハイレベルのデータが読み出されていることか
ら、ダミーセル12のトランジスタQ15がオンされる
と共に、トランジスタQ17がインバータ16を介して
オンされる。尚、前回の読み出しにおいてメモリセル1
0からローレベルのデータが読み出されている場合に
は、ダミーセル12のトランジスタQ16がオンされる
と共に、トランジスタQ6がインバータ16を介してオ
ンされる。
Since high-level data has been read from the memory cell 10 in the previous reading, the transistor Q15 of the dummy cell 12 is turned on and the transistor Q17 is turned on via the inverter 16. Note that memory cell 1
When data of low level is read from 0, the transistor Q16 of the dummy cell 12 is turned on and the transistor Q6 is turned on via the inverter 16.

【0056】次に、制御線BLEQをハイレベルにして
イコライズ回路15をオンすると共に、プリチャージ制
御線PCをハイレベルにしてダミーセル12のトランジ
スタQ14をオンする。これらの動作により、ビット線
BL(0)、ZBL(0)のペアがハイレベルの電位V
DDにプリチャージされると共に、ダミーセル12のキャ
パシタC2にローレベルのデータが書き込まれる。尚、
これらの動作中に不必要な電流がダミーセル13におい
て流れないようにするために、プリチャージ制御線ZP
Cをローレベルにしておくことが好ましい。
Next, the control line BLEQ is set to the high level to turn on the equalizing circuit 15, and the precharge control line PC is set to the high level to turn on the transistor Q14 of the dummy cell 12. By these operations, the pair of bit lines BL (0) and ZBL (0) is set to the high-level potential V.
While being precharged to DD , low-level data is written to the capacitor C2 of the dummy cell 12. still,
In order to prevent unnecessary current from flowing in dummy cell 13 during these operations, precharge control line ZP
It is preferable to keep C at a low level.

【0057】その後、制御線BLEQをローレベルにし
てイコライズ回路15をオフすると共に、プリチャージ
制御線PCをローレベルにしてダミーセル12のトラン
ジスタQ14をオフする。これらの動作により、ビット
線BL(0)、ZBL(0)のペアがフローティング状
態となる。
After that, the control line BLEQ is set to low level to turn off the equalizing circuit 15, and the precharge control line PC is set to low level to turn off the transistor Q14 of the dummy cell 12. By these operations, the pair of bit lines BL (0) and ZBL (0) is brought into a floating state.

【0058】次に、ワード線WL(0)をハイレベルに
してメモリセル10のトランジスタQ1をオンする。従
って、図4(A)に示すように、ビット線BL(0)
が、破線で示すハイレベルの電位(VDD)に保たれる。
尚、ビット線BL(0)にローレベルのデータが読み出
された場合には、ビット線BL(0)の電位は、ハイレ
ベルの電位(VDD)を僅かに下回った一点鎖線で示す電
位まで低下する。
Next, the word line WL (0) is set to the high level to turn on the transistor Q1 of the memory cell 10. Therefore, as shown in FIG. 4A, the bit line BL (0)
Is maintained at the high-level potential (V DD ) indicated by the broken line.
When low-level data is read to the bit line BL (0), the potential of the bit line BL (0) is a potential indicated by a dashed line slightly lower than the high-level potential (V DD ). Down to

【0059】また、ダミーワード線DWLをハイレベル
にしてダミーセル12のトランジスタQ13をオンす
る。従って、図4(A)に示すように、ビット線ZBL
(0)の電位が、ハイレベルの電位(VDD)を僅かに下
回った実線で示す電位に低下する。詳細には、キャパシ
タC2の容量はキャパシタC1の半分であることから、
ビット線ZBL(0)の電位は、破線と一点鎖線の中間
の電位に低下する。
Further, the dummy word line DWL is set to the high level to turn on the transistor Q13 of the dummy cell 12. Therefore, as shown in FIG.
The potential of (0) drops to a potential indicated by a solid line slightly lower than the high-level potential (V DD ). Specifically, since the capacitance of the capacitor C2 is half that of the capacitor C1,
The potential of the bit line ZBL (0) drops to a potential intermediate between the broken line and the alternate long and short dash line.

【0060】従って、ビット線BL(0)、ZBL
(0)のペアをハイレベルの電位(VDD)にプリチャー
ジした場合において、メモリセル10から読み出された
データがハイレベルであるかローレベルであるかに拘ら
ず、ビット線BL(0)及びビット線ZBL(0)の間
に、センスアンプ14が検出可能な電位差を確実に生じ
させることができる。
Therefore, the bit lines BL (0), ZBL
When the pair (0) is precharged to the high-level potential (V DD ), regardless of whether the data read from the memory cell 10 is at the high level or the low level, the bit line BL (0) ) And the bit line ZBL (0) can reliably generate a potential difference that can be detected by the sense amplifier 14.

【0061】一方、メモリセル10からローレベルのデ
ータを繰り返し読み出す場合には、図4(B)に示すよ
うに、ビット線BL(0)が、破線で示すローレベルの
電位(0V)に保たれる。尚、ビット線BL(0)にハ
イレベルのデータが読み出された場合には、ビット線B
L(0)の電位は、ローレベルの電位(0V)を僅かに
上回った一点鎖線で示す電位まで上昇する。
On the other hand, when repeatedly reading low-level data from the memory cell 10, as shown in FIG. 4B, the bit line BL (0) is kept at the low-level potential (0 V) indicated by the broken line. Dripping. When high-level data is read to the bit line BL (0), the bit line B
The potential of L (0) rises to a potential indicated by a dashed line slightly higher than the low-level potential (0 V).

【0062】また、ビット線ZBL(0)の電位が、ロ
ーレベルの電位(0V)を僅かに上回った実線で示す電
位に上昇する。詳細には、上述と同様の理由から、ビッ
ト線ZBL(0)の電位は、破線と一点鎖線の中間の電
位に上昇する。従って、この場合においても、メモリセ
ル10から読み出されたデータがハイレベルであるかロ
ーレベルであるかに拘らず、ビット線BL(0)及びビ
ット線ZBL(0)の間に、センスアンプ14が検出可
能な電位差を確実に生じさせることができる。
Further, the potential of the bit line ZBL (0) rises to a potential indicated by a solid line slightly higher than the low level potential (0 V). Specifically, for the same reason as described above, the potential of the bit line ZBL (0) rises to a potential intermediate between the broken line and the dashed line. Therefore, also in this case, regardless of whether the data read from the memory cell 10 is at a high level or a low level, a sense amplifier is provided between the bit line BL (0) and the bit line ZBL (0). 14 can reliably generate a potential difference that can be detected.

【0063】次に、センスアンプ14をオンすることに
より、センスアンプ14がビット線ZBL(0)の電位
を参照電位としながらビット線BL(0)における電位
の微小変化を検出(センス)して差動増幅する。そし
て、センスアンプ14によるセンスの開始から所定時間
後に、即ち、ある程度ビット線ZBL(0)の電位を増
幅した後に、制御線CL(0)及び制御線ZCL(0)
をローレベルにしてトランジスタQ7、Q8をオフし、
ビット線BL(0)とビット線ZBL(0)のペアをセ
ンスアンプ14から遮断する。
Next, by turning on the sense amplifier 14, the sense amplifier 14 detects (senses) a minute change in the potential of the bit line BL (0) while using the potential of the bit line ZBL (0) as the reference potential. Perform differential amplification. After a predetermined time from the start of sensing by the sense amplifier 14, that is, after amplifying the potential of the bit line ZBL (0) to some extent, the control lines CL (0) and ZCL (0)
To a low level to turn off the transistors Q7 and Q8,
The pair of the bit line BL (0) and the bit line ZBL (0) is cut off from the sense amplifier 14.

【0064】これにより、ビット線BL(0)の電位が
ハイレベルの電位に保たれ、ビット線ZBL(0)の電
位がローレベルの電位側に僅かに増幅された後に、これ
らのビット線はフローティング状態となる。一方、信号
線BLSA及び信号線ZBLSAはセンスアンプ14に
接続されているので、信号線BLSAの電位がハイレベ
ルの電位VDDに保たれると共に、信号線ZBLSAの電
位がローレベルの電位0Vに低下し、周辺回路に出力す
るデータが生成される。ここで、カラム選択線CSLを
ハイレベルにしてトランジスタQ11、Q12をオンす
ることにより、メモリセル10から読み出されたハイレ
ベルのデータが入出力線IO、ZIOを介して周辺回路
に出力される。
As a result, after the potential of the bit line BL (0) is maintained at the high level potential and the potential of the bit line ZBL (0) is slightly amplified to the low level potential side, these bit lines are switched to the low level potential side. Floating state. On the other hand, since the signal line BLSA and the signal line ZBLSA are connected to the sense amplifier 14, the potential of the signal line BLSA is maintained at the high-level potential V DD and the potential of the signal line ZBLSA is reduced to the low-level potential 0V. And the data to be output to the peripheral circuit is generated. Here, when the column selection line CSL is set to the high level to turn on the transistors Q11 and Q12, the high-level data read from the memory cell 10 is output to the peripheral circuit via the input / output lines IO and ZIO. .

【0065】以上説明したように、本実施形態に係る半
導体装置においては、メモリセル10から同じデータを
繰り返し読み出しても、同じデータが繰り返し読み出さ
れるメモリセルに接続したビット線は、繰り返し読み出
されるデータ側の電位に保たれる。また、センスアンプ
14によるセンス中に、参照電位側のビット線に接続さ
れた制御線ZCL(0)をローレベルにして、このビッ
ト線ZBL(0)をセンスアンプ14から遮断する。こ
のため、参照電位側のビット線は、プリチャージされた
電位から僅かに変動するのみであり、結果的にプリチャ
ージされた電位から殆ど変動しない。従って、本実施形
態を画像制御用のバッファメモリ等に適用することによ
り、同じメモリセルから同じデータを繰り返し読み出し
て出力する場合に、ビット線に無駄な充放電電流が繰り
返し流れるのを防止でき、動作時の電流を劇的に減らす
ことができる。
As described above, in the semiconductor device according to the present embodiment, even if the same data is repeatedly read from the memory cell 10, the bit line connected to the memory cell from which the same data is repeatedly read is stored in the memory cell 10. Side potential. Further, during the sensing by the sense amplifier, the control line ZCL (0) connected to the bit line on the reference potential side is set to low level, and this bit line ZBL (0) is cut off from the sense amplifier. For this reason, the bit line on the reference potential side fluctuates only slightly from the precharged potential, and consequently hardly fluctuates from the precharged potential. Therefore, by applying the present embodiment to a buffer memory or the like for image control, when the same data is repeatedly read and output from the same memory cell, unnecessary charge / discharge current can be prevented from repeatedly flowing through the bit line, Operating current can be dramatically reduced.

【0066】また、キャパシタC2の容量をキャパシタ
C1の半分に設定しているため、メモリセルから読み出
されたデータがハイレベルであるかローレベルであるか
に拘らず、ビット線BL(0)及びビット線ZBL
(0)の間に、センスアンプ14が検出可能な電位差を
確実に生じさせることができる。
Further, since the capacitance of the capacitor C2 is set to half of that of the capacitor C1, the bit line BL (0) is set regardless of whether the data read from the memory cell is at a high level or a low level. And bit line ZBL
During (0), a potential difference detectable by the sense amplifier 14 can be reliably generated.

【0067】さらに、センスアンプ14のセンス中に、
大きな負荷容量を有するビット線BL(0)、ZBL
(0)をセンスアンプ14から遮断するため、メモリセ
ルからのデータの読み出しの高速化を図ることができ
る。
Further, during sensing by the sense amplifier 14,
Bit lines BL (0), ZBL having large load capacitance
Since (0) is cut off from the sense amplifier 14, the speed of reading data from the memory cell can be increased.

【0068】尚、本実施形態においては、メモリセル1
0のリフレッシュのために制御線CL(0)をハイレベ
ルにする必要があるので、制御線CL(0)をハイレベ
ルの状態に保っても良い(図3の一点鎖線)。この場合
には、ビット線BL(0)に接続された別のメモリセル
からローレベルのデータを読み出す場合、ビット線BL
(0)の電位が、本実施形態よりも早くローレベルの電
位0Vに達する(図3の一点鎖線)。センス中に大きな
負荷容量を有するビット線BL(0)がセンスアンプ1
4に接続されたままになるため、データの読み出し速度
が本実施形態に比べて僅かに落ちる他は、本実施形態と
同様の効果を得ることができる。
In this embodiment, the memory cell 1
Since the control line CL (0) needs to be set to the high level in order to refresh 0, the control line CL (0) may be kept at the high level (the dashed line in FIG. 3). In this case, when reading low-level data from another memory cell connected to the bit line BL (0),
The potential (0) reaches the low-level potential 0 V earlier than in the present embodiment (the dashed line in FIG. 3). Bit line BL (0) having a large load capacitance during sensing is connected to sense amplifier 1
4, the same effect as in the present embodiment can be obtained except that the data reading speed is slightly lower than that in the present embodiment.

【0069】[0069]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
同じメモリセルから同じデータを繰り返し読み出す場合
に、ビット線に無駄な充放電電流が繰り返し流れるのを
防止できる。
As described above, according to the present invention,
When the same data is repeatedly read from the same memory cell, unnecessary charge / discharge current can be prevented from repeatedly flowing to the bit line.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の一実施形態に係る半導体装置のメモリ
セルアレイの一部を示す図である。
FIG. 1 is a diagram showing a part of a memory cell array of a semiconductor device according to an embodiment of the present invention.

【図2】図1のダミーセルの構成を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing a configuration of a dummy cell of FIG. 1;

【図3】図1の半導体装置において、同じメモリセルか
らハイレベルのデータを繰り返し読み出して出力するタ
イミングの一例を示すタイミングチャートである。
FIG. 3 is a timing chart showing an example of a timing of repeatedly reading and outputting high-level data from the same memory cell in the semiconductor device of FIG. 1;

【図4】図1のダミーセルに含まれるキャパシタの電荷
がビット線に移動した際のビット線の電位の変動を示す
図であり、(A)は、同じメモリセルからハイレベルの
データを繰り返し読み出す場合を示し、(B)は、同じ
メモリセルからローレベルのデータを繰り返し読み出す
場合を示す。
4A and 4B are diagrams illustrating a change in potential of a bit line when electric charge of a capacitor included in a dummy cell of FIG. 1 moves to a bit line. FIG. 4A repeatedly reads high-level data from the same memory cell. (B) shows a case where low-level data is repeatedly read from the same memory cell.

【図5】従来の半導体装置のメモリセルアレイの一部を
示す図である。
FIG. 5 is a diagram showing a part of a memory cell array of a conventional semiconductor device.

【図6】図5の半導体装置において、メモリセルからデ
ータを読み出して出力するタイミングの一例を示すタイ
ミングチャートである。
FIG. 6 is a timing chart illustrating an example of a timing of reading and outputting data from a memory cell in the semiconductor device of FIG. 5;

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10、11 メモリセル 12、13 ダミーセル 14 センスアンプ 15 イコライズ回路 20 行デコーダ 30 列デコーダ 40 制御回路 Q1〜Q4、Q6〜Q15 NチャネルMOSトランジ
スタ Q16、Q17 PチャネルMOSトランジスタ C1、C2 キャパシタ WL(0)、WL(1) ワード線 DWL、ZDWL ダミーワード線 BL(0)、ZBL(0)、BL(1)、ZBL(1)
ビット線 CL(0)、ZCL(0)、CL(1)、ZCL(1)
制御線
10, 11 memory cell 12, 13 dummy cell 14 sense amplifier 15 equalizing circuit 20 row decoder 30 column decoder 40 control circuit Q1-Q4, Q6-Q15 N-channel MOS transistor Q16, Q17 P-channel MOS transistor C1, C2 Capacitor WL (0) , WL (1) word lines DWL, ZDWL dummy word lines BL (0), ZBL (0), BL (1), ZBL (1)
Bit lines CL (0), ZCL (0), CL (1), ZCL (1)
Control line

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 メモリセルアレイを形成し、供給された
データを記憶するための第1のメモリセルと、 前記第1のメモリセルからデータを読み出す際に用いる
参照電位を生成するための第2のメモリセルと、 前記第1のメモリセルに接続された第1のワード線と、 前記第2のメモリセルに接続された第2のワード線と、 前記第1のメモリセルに接続された第1のビット線と、 前記第2のメモリセルに接続され、前記第1のビット線
とペアを為す第2のビット線と、 前記第1及び第2のビット線のペアを前記第1のメモリ
セルから前回読み出されたデータのレベルと同じ側の電
位にプリチャージするためのプリチャージ手段と、 第1の端子に印加された信号と第2の端子に印加された
信号とを差動増幅することにより、前記第1のメモリセ
ルに記憶されているデータを読み出して差動出力をそれ
ぞれの端子に印加するセンスアンプと、 前記第1のビット線と前記センスアンプの第1の端子と
の間の開閉を行う第1のスイッチ手段と、 前記第2のビット線と前記センスアンプの第2の端子と
の間の開閉を行う第2のスイッチ手段と、 前記第1と第2のワード線を活性化すると共に、前記プ
リチャージ手段及び前記第1と第2のスイッチ手段を制
御する制御手段と、を具備する半導体装置。
1. A first memory cell for forming a memory cell array and storing supplied data, and a second memory cell for generating a reference potential used when reading data from the first memory cell. A memory cell; a first word line connected to the first memory cell; a second word line connected to the second memory cell; and a first word line connected to the first memory cell. A second bit line connected to the second memory cell and paired with the first bit line; and a pair of the first and second bit lines connected to the first memory cell. And a precharge means for precharging to a potential on the same side as the level of the data previously read from the amplifier, and differentially amplifies the signal applied to the first terminal and the signal applied to the second terminal. Thereby, the first memory cell A sense amplifier for reading the data stored in the memory and applying a differential output to each terminal; and a first switch for opening and closing the first bit line and the first terminal of the sense amplifier. Second switch means for opening and closing between the second bit line and a second terminal of the sense amplifier; and activating the first and second word lines and the precharge means. And a control means for controlling the first and second switch means.
【請求項2】 前記第1のメモリセルが、データを保持
するための第1のキャパシタを含んでおり、前記第2の
メモリセルが、参照電位を保持するための第2のキャパ
シタであって、前記第1のキャパシタよりも容量が小さ
い第2のキャパシタを含むことを特徴とする請求項1記
載の半導体装置。
2. The first memory cell includes a first capacitor for holding data, and the second memory cell is a second capacitor for holding a reference potential. 2. The semiconductor device according to claim 1, further comprising a second capacitor having a smaller capacity than the first capacitor.
【請求項3】 前記制御手段が、前記センスアンプの動
作開始から所定時間経過後に前記第1及び第2のスイッ
チ手段を開き、さらに所定時間経過後に前記第1のスイ
ッチ手段を閉じることを特徴とする請求項1又は2記載
の半導体装置。
3. The control means opens the first and second switch means after a lapse of a predetermined time from the start of the operation of the sense amplifier, and closes the first switch means after a lapse of a predetermined time. 3. The semiconductor device according to claim 1, wherein:
【請求項4】 前記制御手段が、前記センスアンプの動
作開始から所定時間経過後に前記第2のスイッチ手段を
開くことを特徴とする請求項1又は2記載の半導体装
置。
4. The semiconductor device according to claim 1, wherein said control means opens said second switch means after a lapse of a predetermined time from the start of operation of said sense amplifier.
【請求項5】 前記半導体装置がDRAM(ダイナミッ
クランダムアクセスメモリ)を含むことを特徴とする請
求項1〜4のいずれか1項記載の半導体装置。
5. The semiconductor device according to claim 1, wherein said semiconductor device includes a dynamic random access memory (DRAM).
【請求項6】 前記センスアンプがシェアードセンスア
ンプ方式を用いていることを特徴とする請求項1〜5の
いずれか1項記載の半導体装置。
6. The semiconductor device according to claim 1, wherein said sense amplifier uses a shared sense amplifier system.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100428775B1 (en) * 2002-07-16 2004-04-28 삼성전자주식회사 Semiconductor memory device
JP2013531860A (en) * 2010-06-10 2013-08-08 モサイド・テクノロジーズ・インコーポレーテッド Semiconductor memory device with sense amplifier and bit line isolation

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