TWI331341B - Semiconductor device - Google Patents

Description

1331341 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係有關於一種記憶體，特別是有關於一種適合 應用於列選擇線共享架構（Column Sharing Structure)之記 憶體。 【先前技術】 苐1圖係顯示傳統記憶體架構1 〇〇。記憶體架構1 〇〇 包括記憶單元110、第一感測放大器（Sens〇r Amplifier， SA) 120、開關 128、130、第二感測放大器（Sec〇ndSens〇r Amplifier，SSA) 140、輸出埠150、字元線WL〇、位元線 BL0、區域資料線LDQ以及中間資料線mdq。 第一感測放大器120偵測和放大記憶單元】所儲存 •之信號並傳送至區域資料線LDQ上，當儲存在記憶單元 11〇之信號為高電位時，區域資料信號LDQ為高電位， 虽儲存在§己憶單元110之信號為低電位時，區域資料信號

Clients Docket No.：93118 TT!s Docket No： 0548-A50797TWfiOavidChen/2007-05-10 L巧為低電位。士時中間資料線M D Q已經被第二感測放 大器140預先拉南至咼電位，並藉由資料控制信號dqsw 導通開關130使區域資料線LDQ和中間資料、線MDq等 電位，因此假如區域資料、線LDQ為高電位，在開關13〇 導通後區域資料線LDQ和中間資料線MDQ皆為高電 位，假如區域資料線LDQ為低電位，在開關13〇導通後 區域f料線LDQ和中間資料線MDQ皆為低電位。第二 感測放大器240偵測中間資料線MDQ之電壓位準並輸出 至輸出i皐150。然』，記憶體之容量越來越大，如何增加 記憶體之儲存容量、縮小記憶體之體積或減少記憶體内各 丄？3.1341 - 元件之數量也就越來越重要。 【發明内容】 有鑑於此，本發明提供一種半導體裝置，半導體裝 置包括第一感測放大器、第二感測放大器、第一開關^ 第二開關。第一感測放大器耦接於一區域資料線和一記 憶單元之間以放大記憶單元之信號，第二感測放大器耦 接-中間資料線以放大中間資料線之信號，第一開關耦 鲁於巾間資料線和區域㈣線之間，並根據—資料控制 ，號導通第一開關使中間資料線和區域資料線等電位， 第二開?粞接於區域資料線和-參考電位之間，並根據 一區域貧料控制信號導通第二開關使區域資料線之電位 .為參者雷付。

本發明更提供—種半導體裝置，半導H裝置包括第一 ^ 一^放大It m測放大器、第二感測放大 益、第-開關、第二開關、第三開關和第四開關。第一 第一感測放大器耦接於第一區域資料 大第—記憶單元之信號，第二第-感= ;一接。弟―一區域貢料線和第二記憶單元之間以放大 ，己憶早兀之信號，第二感測放大器耗接—中間資料 =ΐ大中間f料線之信號，第-開_接於中間資料 料線之間，並根據第一資料控制信號導 使中間資料線和第-區域資料線等電位，第 心區域資料線和參考電位之間，並根據 枓線之電位為參考電位’第三開_接於中間資料=

Client s Docket No.:93 Η8 TT,D〇cketNo：〇548-A50797TW&DavidChen/20〇7.(b,I〇 ( 1331341 第二區域資料線之間，並根據第二資料控制信號導通第 三開關使中間資料線和第二區域資料線等電位，第四開 關耦接於第二區域資料線和參考電位之間，並根據第二 區域資料控制信號導通第四開關使第二區域資料線之 電位為參考電位。 【實施方式】 為讓本發明之上述和其他目的、特徵、和優點能更明 . 顯易懂，下文特舉出較佳實施例，並配合所附圖式，作詳 •細說明如下： 第2圖係顯示根據本發明一實施例之記憶體架構 200。記憶體架構200包括記憶單元210、第一感測放大 .器（Sensor Amplifier, SA) 220、開關 226、228、230 和 232、第二感測放大器（Second Sensor Amplifier, SSA)240、輸出埠250、字元線WL、位元線BL、列選擇 線CSL、區域資料線LDQ’以及中間資料線MDQ’，根據 本發明一實施例，開關226、228、230和232為金屬氧化 • 物半導體電晶體。 第一感測放大器220耦接於開關226和開關228之 間，當記憶單元210被選擇讀取時，字元線WL上的字元 線信號使開關228導通，導通後的第一感測放大器220會 讀取並放大記憶單元210之儲存信號；列選擇線CSL上的 信號會導通開關226以輸出第一感測放大器220之輸出信 號至區域資料線LDQ’，當開關228及開關226導通時， 第一感測放大器220耦接於區域資料線LDQ’和記憶單元 210。值得注意的是區域資料線LDQ’已經預先充電至參考

Client's Docket No.:93118 TT’s Docket No: 0548，A50797TWmDavidChen/2007-05-10 7 1331341 » · 電位VBLH。第二感測放大器240耦接至中間資料線 MDQ’以放大中間資料線MDQ’之信號，開關232耦接於 區域資料線LDQ’和參考電位VBLH之間，並根據區域資 料控制信號LDQEQ (讀寫控制信號）導通開關232使區 域資料線LDQ’之電位為參考電位VBLH，在開關232導 通使區域資料線LDQ’為參考電位VBLH之後，第一感測 放大器220將記憶單元210之信號經由開關228及開關 226傳送至區域資料線LDQ’以決定區域資料線LDQ’之電 位，當儲存在記憶單元210之信號為高電位（參考電位 • VBLH)時，區域資料信號LDQ’為高電位，當儲存在記 憶單元210之信號為低電位時，區域資料信號LDQ’為低 電位。 第二感測放大器240會預先拉高中間資料線MDQ’之 .電位，開關230耦接於中間資料線MDQ’和區域資料線 LDQ’之間，並根據資料控制信號DQSW’(讀寫控制信號) 導通開關230使中間資料線MDQ’和區域資料線LDQ’等 電位，在第一感測放大器220將記憶單元210之信號經由 • 開關226傳送至區域資料線LDQ’之後，開關230導通使 中間資料線MDQ’和區域資料線LDQ’等電位。因此假如 區域資料線LDQ’為高電位，在開關230導通後區域資料 線LDQ’和中間資料線MDQ’皆為高電位，假如區域資料 線LDQ’為低電位，在開關230導通後區域資料線LDQ’ 和中間資料線MDQ’皆為低電位。第二感測放大器240偵 測中間資料線MDQ’之電壓位準並輸出至輸出埠250。由 於記憶體架構200具有列選擇線CSL和開關226,記憶單 元210可以應用於具有列選擇線共享架構（Column

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Sharing Structure)之記憶體中，複數記憶單元可以組成一 記憶體矩陣。 第3圖係顯示根據本發明另一實施例之記憶體架構 300。記憶體架構300包括記憶單元311和312、第一感 測放大器 321 和 322、開關 SW11、SW12、SW13 和 SW14、 開關SW21、開關SW22、SW23和SW24、第二感測放大 器340、輸出埠350、字元線WL1和WL2、位元線BL1 和BL2、列選擇線CSL、區域資料線LDQ1、區域資料線 _ LDQ2以及中間資料線MDQ300，根據本發明一實施例， • 開關開關 SW11、SW12、SW13 和 SW14、開關 SW21、 開關SW22、SW23和SW24為金屬氧化物半導體電晶體。 第一感測放大器321耦接於開關SW14和SW13之 間，當記憶單元311被選擇讀取時，字元線WL1上的字 .元線信號使開關SW14導通，導通後的第一感測放大器 321會讀取並放大記憶單元311之儲存信號；列選擇線CSL 上的信號會導通開關SW13以輸出第一感測放大器321之 輸出信號至區域資料線LDQ1，當開關SW14及開關13 • 導通時，第一感測放大器321耦接於區域資料線LDQ1和 記憶單位311。值得注意的是區域資料線LDQ1已經預先 充電至參考電位VBLH。至於記憶單元312、第一感測放 大器312開關SW24和SW23和上述工作原理類似，可以 依此類推。 第二感測放大器340耦接中間資料線MDQ300以放大 中間資料線MDQ300之信號，開關SW11耦接於中間資 料線MDQ300和區域資料線LDQ1之間，並根據資料控 制信號DQSW1(讀寫控制信號）導通開關SW11使中間資

Client's Docket No.:93118 TTs DocketNo: 0548-A50797TW紅)avidChen/2007-05-10 9 1331341 料線MDQ300和區域資料線LDQ1等電位，開關SW12 耦接於區域資料線LDQ1和參考電位VBLH之間，並根據 區域資料控制信號LDQEQ1 (又稱為讀寫控制信號）以導 通開關SW12使區域資料線LDQ1之電位為參考電位 VBLH。根據本發明另一實施例，參考電位VBLH為高電 位，開關SW21耦接於中間資料線MDQ300和區域資料 線LDQ2之間，並根據資料控制信號DQSW2(讀寫控制信 號）導通開關SW21使中間資料線MDQ300和區域資料線 g LDQ2等電位，開關SW22耦接於區域資料線LDQ2和參 考電位VBLH之間，並根據區域資料控制信號LDQEQ2 (讀寫控制信號）導通開關SW22使區域資料線LDQ2之 電位為參考電位VBLH。本發明實施例並不限定只有兩記 •憶體庫（Bank)，更可包括第三個記憶體庫，因此其餘區 .域資料線、記憶單元、開關和第一感測放大器也具有類似 連接關係和工作原理，因此可以依此類推。 根據本發明第3圖之實施例，為了簡單說明起見，記 憶體架構300具有兩記憶單元311和312、兩第一感測放 • 大器 321 和 322 以及開關 SW11、SW12、SW13、SW14、 SW21、SW22、SW23和SW24。當記憶單元311被存取 時，第二感測放大器340會預先拉高中間資料線MDQ300 之電位，開關SW12導通使區域資料線LDQ1為參考電位 VBLH (避免區域資料線LDQ1為浮動電壓），根據本發 明一實施例，參考電位VBLH為高電位，第一感測放大器 321將記憶單元311之信號經由開關SW14和SW13傳送 至區域資料線LDQ1以決定區域資料線LDQ1之電位，假 如記憶單元311之信號為高電位（參考電位VBLH)，區

Client's Docket No.:93118

TT^ Docket No: O548-A5O797TW£0avidChen/2OO7-O5-lO 10 1331341 域資料線LDQ1為高電位，假如記憶單元311之信號為低 電位，區域資料線LDQ1為低電位。因此，假如區域資料 線LDQ1為高電位，在開關SW11導通後區域資料線LDQ1 和中間資料線MDQ300皆為高電位，假如區域資料線 LDQ1為低電位，在開關SW11導通後區域資料線LDQ1 和中間資料線MDQ300皆為低電位。在開關SW11導通 後，第二感測放大器340偵測中間資料線MDQ300之電 壓位準並輸出至輸出埠350。然而，開關SW11和SW12 _ 不會同時導通。 當記憶單元312被存取時，第二感測放大器340會預 先拉高中間資料線MDQ300之電位，開關SW22導通使 區域資料線LDQ2為參考電位VBLH，第一感測放大器322 •將記憶單元312之信號經由開關SW24和SW23傳送至區 .域資料線LDQ2以決定區域資料線LDQ2之電位，假如記 憶單元312之信號為高電位（參考電位VBLH)，區域資 料線LDQ2為局電位’假如記憶早7〇 312之信號為低電 位，區域資料線LDQ2為低電位。因此，假如區域資料線 • LDQ2為高電位，在開關SW21導通後區域資料線LDQ2 和中間資料線MDQ300皆為高電位，假如區域資料線 LDQ2為低電位，在開關SW21導通後區域資料線LDQ2 和中間資料線MDQ300皆為低電位。在開關SW21導通 後，第二感測放大器340偵測中間資料線MDQ300之電 壓位準並輸出至輸出埠350，另外開關SW21和SW22不 會同時導通。並且開關SW11和SW21也不會同時導通以 避免兩區域資料線上的信號相衝突。根據本發明一實施 例，記憶體架構300不限定只具有兩記憶體庫（Bank)，本

Client's Docket Νο.:93118 TT:s Docket No: 0548-A50797TWf/DavidChen/2007-05-10 11 1331341 發明記憶體架構可以應用於具有列選擇線共享架構 (Column Sharing Structure)之記憶體中，因而減少記憶體 内元件之數量以縮小記憶體之體積或增加記憶體單位面 積之儲存量。值得注意的是，本發明實施例之區域資料線 LDQ’、LDQ1和LDQ2和中間資料線MDQ’和MDQ300 為差動資料線，因此實際上區域資料線和中間資料線各為 兩條線路以提供差動信號。 本發明雖以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定 本發明的範圍，任何熟習此項技藝者，在不脫離本發明之 精神和範圍内，當可做些許的更動與潤飾，因此本發明之 保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

Client's Docket No.:93118 TT;s Docket No: 0548*A50797TWf/DavidChen/2007-05-10 12 1331341 【圖式簡單說明】 第1圖係顯示傳統記憶體架構； 第2圖係顯示根據本發明一實施例之記憶體架構；以及 第3圖係顯示根據本發明另一實施例之記憶體架構。 【主要元件符號說明】 100、200、300〜記憶體架構； 110、210、311、312〜記憶單元； 120、220、321、322〜第一感測放大器； 128、130、226、228、230、232〜開關； 140、240、340〜第二感測放大器； 150、250、350〜輸出埠；

Bankl、Bank2〜記憶體庫； BL、BL0、BL1、BL2〜位元線； CSL〜列選擇線； LDQ、LDQ’、LDQ1、LDQ2〜區域資料線； MDQ、MDQ’、MDQ300〜中間資料線； • DQSW、DQSW’、DQSW1、DQSW2〜資料控制信號； LDQEQ、LDQEQ卜LDQEQ2〜區域資料控制信號； SWn、SW12、SW13、SW14、SW2卜 SW22、SW23、SW24 〜開關； VBLH〜參考電位； WL、WL0、WL1、WL2〜字元線。

Client’s Docket No. :93 i 18 TT5s Docket No: 0548-A50797TWf/DavidChen/2007-05-10 13

Claims (1)

1331341 m 961 ^57 ^ ^ J ：99^7B27B 十、申請專利範圍： 1.一種半導體裝置，包括： 一第一區域之第一感測放大器，耦接於一第一區域資 料線和-第-記憶單元之間以放大該第一記憶單元之信 號； 。 -第二區域之第一感職大器，耦接於一第二區域 料線和-第二記憶單元之間以放大該第二記憶單元之信 -第二感測放大器，輕接一中間資料線 資料線之信號； -第-開關，輕接於該中間資料線和上述第一區 料線之Ί根據-第—#料控難號導通該第—開關 上述中間資料線和該第一區域資料線等電位； 一第二開關，接於該第—區域資料線和—參考電位 之間’並根據-第一區域資料控制信號 關使該第-區域資料線之電位為該參考電位；Μ一開 :第三關，_於該中間資料線和該第二區域 線之，’並根據-第二資料控制信號導通該第 梯 中間資料線和該第二區域資料線等電位；以及* f ^ 之門一 關，接於該第二區域資料線和該參考電位 二並根《第一區域資料控制信號導 該弟二區域資料線之電位為該參考電位。㈣開關使 2.如申請專㈣圍帛丨項所述之半導 該第二開關導通使該第一區域資料 灸^中在 該第一區域之第一感測放大器將該第二;二m值 _第一區域資料線以決定該第-區域資傳 1331341 第96_57號申請專翻圍修正本 修正日期：99年7月27日 二★ 3.如申咕專利範圍第1項所述之半導體裝置，其中在 該第四開關導通使該區域資料線為該參考電位之後/，、 =域之第-感測放大器將該第二記憶單元之信號傳送至 該第二區域資料線以決定該第二區域資料線之電位。 (如巾請專利範圍第2項所述之半導體裝置，盆中在 之第一感測放大器將該第一記憶單元之信號傳 =該弟-區域資料線之後，該第—開關導通使該十間資 科線和該第一區域資料線等電位。 5_·”請專利麵3項所述之半導體裝置，其中在 :至；】域一感測放大器將該第二記憶單元之信號傳 Sit 資料線之後’該第三開關導通使該中間資 料線和該第二區域資料線等電位。 ^如申請專利範圍第！項所述之半導 二開關不會同時導通以及該第三開關二 弟四開關不會同時導通。 第；:申3丄=第i『述之半嶋置，其中該 氧化物半導體電^開關和該第四開關為金屬 第二請專利範圍第1項所述之半導體褒置，其中該 ? υ放大态會預先拉高該中間資料線之電位。 第-範圍第1項所述之半導體裝置，其中該 (⑸⑽η =ηΓΓ二記憶單元為一列選擇線共享架構 haring Structure)之記憶單元。 第：^^圍第1項所述之半導體裝置，其中該 】 和該第二記憶單元可組成-記憶體。 .如申請專利範圍第！項所述之半導體裝置，其中該 15 1331341 第96116657號申請專利範圍修正本 第一資料控制信號、該第二__細期："年7月27日 料控制信號妓第二區域:轉=㈣號、該第-區域資 12.如申請專j 工制、號為讀寫控制信號。 第-開關導通時，上述第 =裝置’其中當 資料線之電位。 〜j放大盗項取上述第一區域 第二開關鄕圍第1項所述之半導體裝置，其中當 資：線之電S ’上述第二感測放大器讀取上述第二區：