專利名稱：半導(dǎo)體存儲(chǔ)設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體存儲(chǔ)設(shè)備，具體地，涉及允許從存儲(chǔ)單元高速讀取信息的半導(dǎo)體存儲(chǔ)設(shè)備。
近年來，一直期望能夠出現(xiàn)運(yùn)算速度超過100MHz的快速微處理器。隨著微處理器運(yùn)算速度的加快，也需要與微處理器安裝于同一芯片的ROM和快速存儲(chǔ)器的速度越來越快。為自定義一芯片，通常將這種ROM和快速存儲(chǔ)器安裝于該芯片上。
此外，也要求存儲(chǔ)器容量隨著近來微處理器功能的增強(qiáng)而增加。
在這一背景下，一直在進(jìn)行積極的研究和開發(fā)活動(dòng)，以實(shí)現(xiàn)能夠快速讀取操作的大容量的半導(dǎo)體存儲(chǔ)設(shè)備。例如，已提出了基于等級(jí)位線的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器設(shè)備。
M.Hiraki等人(ISSCC技術(shù)論文摘要，116-117，453頁1999年2月)公開了基于等級(jí)位線方法的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器設(shè)備。
然而，根據(jù)前述類型的半導(dǎo)體存儲(chǔ)設(shè)備，在完成對(duì)主位線和次位線的預(yù)充電后，需進(jìn)行積分運(yùn)算，以檢測(cè)主位線上的電壓和互補(bǔ)主位線上的電壓之差。由此，為從存儲(chǔ)單元讀取信息，需要一時(shí)間段(tPRC＋tInteg)，該時(shí)間段為需要用來預(yù)充電該主位線和次位線的時(shí)間(即，tPRC)和需要用來檢測(cè)電壓差的時(shí)間(即tInteg)的總和。這就為快速從存儲(chǔ)單元讀取信息的實(shí)現(xiàn)帶來了困難。
于是，鑒于上述的問題，本發(fā)明的目的在于提供一種能夠從存儲(chǔ)單元高速讀取信息的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器設(shè)備。
根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器設(shè)備包括具有第一輸入節(jié)點(diǎn)和第二輸入節(jié)點(diǎn)用于檢測(cè)第一輸入節(jié)點(diǎn)上的電壓和第二輸入節(jié)點(diǎn)上的電壓之差的差分檢測(cè)放大器；用于提供根據(jù)從存儲(chǔ)單元讀取的信息而改變的電壓的信息讀取部分，該電壓被提供給第一輸入節(jié)點(diǎn)；用于向第二輸入節(jié)點(diǎn)提供基準(zhǔn)電壓的基準(zhǔn)部分；用于控制該差分檢測(cè)放大器、信息讀取部分、和基準(zhǔn)部分的控制部分，其中，信息讀取部分包括連接于所述第一輸入節(jié)點(diǎn)的主位線；選通門；通過該選通門連接于該主位線的次位線；連接于該次位線并根據(jù)字線上的電壓選擇性地被激活的存儲(chǔ)單元；用于將第一輸入節(jié)點(diǎn)和主位線預(yù)充電至第一電壓的預(yù)充電部分；用于將次位線重置到低于第一電壓的第二電壓的重置部分，其中，該控制部分控制預(yù)充電部分、重置部分和選通門，使得在預(yù)充電第一輸入節(jié)點(diǎn)和主位線至第一電壓且次位線被重置到第二電壓后，在第一輸入節(jié)點(diǎn)和主位線預(yù)充的部分電荷重新分配到該次位線。從而就實(shí)現(xiàn)了上述的目的。
該信息讀取部分還可包括連接于主位線的第一電容；連接于次位線的第二電容。
在第一輸入節(jié)點(diǎn)和主位線上預(yù)充的電荷被重新分配后，在次位線上的電壓可能會(huì)等于或小于1V。
所述基準(zhǔn)部分可包括連接于第二輸入節(jié)點(diǎn)的互補(bǔ)主位線；用于將第二輸入節(jié)點(diǎn)和互補(bǔ)主位線預(yù)充電至第三電壓的預(yù)充電部分，其中，該第三電壓等于第一電壓和一預(yù)定比率相乘所得的電壓。
該基準(zhǔn)部分可通過使用基準(zhǔn)單元輸出基準(zhǔn)電壓，所述基準(zhǔn)單元的電流性能基本上是存儲(chǔ)單元的電流性能的一半。
所述差分檢測(cè)放大器可通過檢測(cè)積分檢測(cè)第一輸入節(jié)點(diǎn)上的電壓和第二輸入節(jié)點(diǎn)上的電壓之差。
在該第一輸入節(jié)點(diǎn)和主位線上預(yù)充的部分電荷被重新分配給次位線時(shí)，可開始進(jìn)行檢測(cè)積分。
根據(jù)本發(fā)明的另一種半導(dǎo)體存儲(chǔ)器設(shè)備包括具有第一輸入節(jié)點(diǎn)和第二輸入節(jié)點(diǎn)用于檢測(cè)第一輸入節(jié)點(diǎn)上的電壓和第二輸入節(jié)點(diǎn)上的電壓之差的差分檢測(cè)放大器；連接于第一輸入節(jié)點(diǎn)的主位線；連接于第二輸入節(jié)點(diǎn)的互補(bǔ)主位線；用于將該主位線和互補(bǔ)主位線預(yù)充電至第一電壓的預(yù)充電部分；沿一方向排列的多個(gè)子陣列，所述主位線和互補(bǔ)主位線沿該方向延伸；用于控制該差分檢測(cè)放大器、預(yù)充電部分、和該多個(gè)子陣列的控制部分，其中，該多個(gè)子陣列的每一個(gè)包括用于選擇性地將該主位線連接到多條次位線的一條并選擇性地將互補(bǔ)主位線連接到多條互補(bǔ)次位線的一條的選通門部分；重置部分，用于將該多條次位線重置到低于第一電壓的第二電壓，選擇性地釋放對(duì)該多條次位線的一條的重置，將該多條互補(bǔ)次位線重置為第二電壓，并選擇性地釋放對(duì)該多條互補(bǔ)次位線的一條的重置；包括多個(gè)存儲(chǔ)單元的存儲(chǔ)單元陣列；包括多個(gè)基準(zhǔn)單元的基準(zhǔn)單元陣列，其中，該多個(gè)存儲(chǔ)單元的每一個(gè)都選擇性地根據(jù)在多條字線的相應(yīng)一條字線上的電壓而被激活，且該多個(gè)基準(zhǔn)電壓的每一個(gè)都根據(jù)在基準(zhǔn)字線上的電壓而選擇性地被激活；該多個(gè)存儲(chǔ)單元的至少一個(gè)和多個(gè)基準(zhǔn)單元的至少一個(gè)與該多條次位線的每一條相連接；該多個(gè)存儲(chǔ)單元的至少一個(gè)和多個(gè)基準(zhǔn)單元的至少一個(gè)與該多條互補(bǔ)次位線的每一條相連接；且控制部分控制預(yù)充電部分和該多個(gè)子陣列，使得在主位線和互補(bǔ)主位線被預(yù)充電為第一電壓且之前該多條次位線和多條互補(bǔ)次位線被重置為第二電壓，并選擇性地釋放和重置該多條次位線的一條和多條互補(bǔ)次位線的一條之后，主位線上預(yù)充的部分電荷被重新分配到解除重置的次位線上，互補(bǔ)主位線上預(yù)充的部分電荷被重新分配到解除重置的互補(bǔ)次位線上。由此，就實(shí)現(xiàn)了上述的目的。
控制部分可以控制多個(gè)子陣列以維護(hù)至少一條次位線的重置狀態(tài)，該至少一條次位線與電荷被從主位線重新分配到的那條次位線相鄰，并維護(hù)至少一條互補(bǔ)次位線的重置狀態(tài)，該至少一條互補(bǔ)次位線與電荷被從互補(bǔ)主位線重新分配到的那條互補(bǔ)次位線相鄰。
根據(jù)本發(fā)明的另一半導(dǎo)體存儲(chǔ)設(shè)備包括具有一第一輸入節(jié)點(diǎn)和第二輸入節(jié)點(diǎn)的差分檢測(cè)放大器，用于檢測(cè)第一輸入節(jié)點(diǎn)上的電壓和第二輸入節(jié)點(diǎn)上的電壓之差；一連接于該第一輸入節(jié)點(diǎn)的主位線；一連接于第二輸入節(jié)點(diǎn)的互補(bǔ)主位線；一將主位線和互補(bǔ)主位線預(yù)充電至第一電壓的預(yù)充電部分；沿主位線和互補(bǔ)主位線延伸的方向排列的多個(gè)子陣列；用于控制差分檢測(cè)放大器、預(yù)充電部分和多個(gè)子陣列的控制部分，其中所述多個(gè)子陣列的每一個(gè)包括用于選擇性地將主位線連接到多條次位線中的一條及選擇性地將互補(bǔ)主位線連接到多條互補(bǔ)次位線中的一條的選通門部分；用于將多條次位線重置為低于第一電壓的第二電壓的重置部分，選擇性地釋放對(duì)該多條次位線的一條的重置，選擇性地將該多條互補(bǔ)次位線重置為第二電壓，及選擇性地釋放對(duì)該多條互補(bǔ)次位線的一條的重置；包括多個(gè)存儲(chǔ)單元的存儲(chǔ)單元陣列，其中該多個(gè)存儲(chǔ)單元的每一個(gè)根據(jù)在多條字線的相應(yīng)一條字線上的電壓選擇性地被激活；該多個(gè)存儲(chǔ)單元的至少一個(gè)連接到多條次位線的每一條；該多個(gè)存儲(chǔ)單元的至少一個(gè)連接到該多條互補(bǔ)次位線的每一條；且所述控制部分控制預(yù)充電部分和多個(gè)子陣列，以使在多個(gè)主位線和多個(gè)互補(bǔ)主位線被預(yù)充電為第一電壓且之前多條次位線和多條互補(bǔ)次位線被重置為第二電壓，并選擇性地釋放對(duì)該多條次位線的一條和該多條互補(bǔ)次位線的一條的重置后，在主位線上預(yù)充電的部分電荷被重新分配到解除重置的次位線，及在互補(bǔ)主位線上預(yù)充電的部分電荷被重新分配到解除重置的互補(bǔ)次位線。結(jié)果，就實(shí)現(xiàn)了上述的目的。
控制部分可包括多個(gè)子陣列以維護(hù)至少一條次位線的重置狀態(tài)，該至少一條次位線與電荷被從主位線重新分配到的那條次位線相鄰，并維護(hù)至少一條互補(bǔ)次位線的重置狀態(tài)，該至少一條互補(bǔ)次位線與電荷被從互補(bǔ)主位線重新分配到的那條互補(bǔ)次位線相鄰。


圖1為示出根據(jù)本發(fā)明的例1的半導(dǎo)體存儲(chǔ)設(shè)備100的結(jié)構(gòu)的圖。
圖2為示出半導(dǎo)體存儲(chǔ)設(shè)備100的操作的時(shí)序圖。
圖3為結(jié)構(gòu)性地示出半導(dǎo)體存儲(chǔ)設(shè)備100的操作的圖。
圖4為結(jié)構(gòu)性地示出傳統(tǒng)半導(dǎo)體存儲(chǔ)設(shè)備的操作的圖。
圖5為示出根據(jù)本發(fā)明例2的半導(dǎo)體存儲(chǔ)設(shè)備200的結(jié)構(gòu)的圖。
圖6為示出半導(dǎo)體存儲(chǔ)設(shè)備200的操作的時(shí)序圖。
以下，將參考這些圖來描述本發(fā)明的實(shí)例。(例1)圖1示出根據(jù)本發(fā)明例1的半導(dǎo)體存儲(chǔ)設(shè)備100的結(jié)構(gòu)。半導(dǎo)體存儲(chǔ)設(shè)備100可以為，例如，一非易失性的半導(dǎo)體存儲(chǔ)設(shè)備。
半導(dǎo)體存儲(chǔ)設(shè)備100包括一差分檢測(cè)放大器9，其具有一為輸入節(jié)點(diǎn)9 a形式的第一輸入節(jié)點(diǎn)，和為輸入節(jié)點(diǎn)9b形式的第二輸入節(jié)點(diǎn)。該差分檢測(cè)放大器9通過檢測(cè)輸入節(jié)點(diǎn)9a上的電壓和輸入節(jié)點(diǎn)9b上的電壓之差確定從存儲(chǔ)單元1讀取的信息值。例如，如果輸入節(jié)點(diǎn)9a上的電壓和輸入節(jié)點(diǎn)9b上的電壓之差大于預(yù)定門限電壓，則差分檢測(cè)器確定從存儲(chǔ)器讀取的信息值為“1”，否則，確定從存儲(chǔ)單元讀取的該信息值為“0”。
半導(dǎo)體存儲(chǔ)設(shè)備100包括用于向輸入節(jié)點(diǎn)9a提供一根據(jù)從存儲(chǔ)單元1讀取的信息變化的電壓的信息讀取單元110a；用于向輸入節(jié)點(diǎn)9b提供基準(zhǔn)電壓的基準(zhǔn)部分110b；用于控制該差分檢測(cè)放大器9、信息讀取部分110a和基準(zhǔn)部分110b的控制部分140。
信息讀取部分110a包括一連接到輸入節(jié)點(diǎn)9a的主位線MBL；一通過選通門4a連接到主位線MBL的次位線SBL；一連接到次位線SBL且根據(jù)字線WL上的電壓選擇性地被激活的存儲(chǔ)單元1；一預(yù)充電部分120a，用于將輸入節(jié)點(diǎn)9a和主位線MBL預(yù)充電為一定義第一電壓的供應(yīng)電壓Vdd；一重置部分130a，其用于將次位線SBL重置為定義第二電壓的地電壓VSS。
選通門信號(hào)SG為高電平時(shí)，選通門4a打開，選通門信號(hào)SG為低電平時(shí)，選通門4a關(guān)閉。選通門信號(hào)SG從控制部分140提供給選通門4a。
預(yù)充電部分120a包括Pch晶體管6a。Pch晶體管6a的一個(gè)接線端連接到一供應(yīng)電壓Vdd。Pch晶體管6a的另一個(gè)接線端連接到主位線MBL。預(yù)充電信號(hào)/PRC為高電平時(shí)，Pch晶體管6a截止，而預(yù)充電信號(hào)/PRC為低電平時(shí)，Pch晶體管6a導(dǎo)通。結(jié)果，當(dāng)預(yù)充電信號(hào)/PRC為低電平時(shí)，輸入節(jié)點(diǎn)9a和主位線MBL被預(yù)充電為供應(yīng)電壓Vdd。預(yù)充電信號(hào)/PRC被從控制部分140提供到預(yù)充電部分120a。
重置部分130a包括Nch晶體管2a。該Nch晶體管2a的一個(gè)接線端連接到一次位線SBL，其另一接線端連接到地電壓VSS。重置信號(hào)RS為高電平時(shí)，Nch晶體管2a導(dǎo)通，而當(dāng)重置信號(hào)RS為低電平時(shí)，Nch晶體管2a截止。結(jié)果，當(dāng)重置信號(hào)RS為高電平時(shí)，次位線被重置為地電壓VSS。重置信號(hào)RS被從控制部分140提供給重置部分130a。
電容5a連接至主位線MBL。這里，假定電容5a包括主位線MBL本身的雜散電容。電容3a連接至次位線SBL。這里，假定電容3a包括次位線本身的雜散電容。
基準(zhǔn)部分110b包括連接于輸入節(jié)點(diǎn)9b的互補(bǔ)主位線/MBL；通過選通門4b連接到互補(bǔ)主位線MBL的互補(bǔ)次位線/SBL；一基準(zhǔn)單元10，其連接到互補(bǔ)次位線/SBL，并基于基準(zhǔn)字線DWL上的電壓選擇性地被激活；一預(yù)充電部分120b，用于將輸入節(jié)點(diǎn)9b和互補(bǔ)主位線/MBL預(yù)充電至定義所述第一電壓的供應(yīng)電壓Vdd；一用于將互補(bǔ)次位線/SBL重置為定義第二電壓的地電壓VSS的重置部分130b。這里，地電壓VSS低于供應(yīng)電壓Vdd。
選通門4b、預(yù)充電部分120b和重置部分130b的結(jié)構(gòu)與選通門4a、預(yù)充電部分120a和重置部分130a的結(jié)構(gòu)相同。
調(diào)節(jié)基準(zhǔn)單元10的電流性能以使其基本為存儲(chǔ)單元1的電流性能的一半。例如，基準(zhǔn)單元10可以為包括一浮柵的存儲(chǔ)單元，所述浮柵不包括電子且其通道寬度基本為存儲(chǔ)單元1的1/2。
可不應(yīng)用基準(zhǔn)單元10，而將預(yù)充電部分120b布置為使輸入節(jié)點(diǎn)9b和互補(bǔ)主位線/MBL預(yù)充電為一電壓，該電壓由供應(yīng)電壓Vdd和一預(yù)定比率α(這里，0＜α＜1)的乘積而得。借助于這樣一種結(jié)構(gòu)，預(yù)充電部分120b還可向輸入節(jié)點(diǎn)9b提供一基準(zhǔn)電壓。
電容5b連接至互補(bǔ)主位線/MBL。這里，假設(shè)電容5b包括互補(bǔ)主位線MBL本身的雜散電容。電容3b連接至互補(bǔ)次位線/SBL。這里，假定電容3a包括互補(bǔ)次位線本身的雜散電容。
圖2示出半導(dǎo)體存儲(chǔ)設(shè)備100的操作。
在起始狀態(tài)，重置信號(hào)RS處于高電平；預(yù)充電信號(hào)/PRC處于低電平；選通門信號(hào)SG處于低電平；字線WL和基準(zhǔn)字線DWL處于低電平。
結(jié)果，在信息讀入部分110a，輸入節(jié)點(diǎn)9a和主位線MBL被預(yù)充電為供應(yīng)電壓Vdd，而次位線SBL被重置為地電壓VSS。類似地，在基準(zhǔn)部分110b，將輸入節(jié)點(diǎn)9b和互補(bǔ)主位線/MBL被預(yù)充電至供電電壓Vdd，互補(bǔ)次位線/SBL重置為地電壓VSS。
接著，重置信號(hào)RS由高電平轉(zhuǎn)換到低電平，預(yù)充電信號(hào)/PRC由低電平轉(zhuǎn)換到高電平。而且，根據(jù)輸入的地址信號(hào)(未示出)所選擇的選通門信號(hào)SG、字線WL及基準(zhǔn)字線DWL被激活。本例中，假定根據(jù)地址信號(hào)選擇了圖1所示的選通門信號(hào)SG、字線WL及基準(zhǔn)字線DWL。圖2所示，選通信號(hào)SG、字線WL及基準(zhǔn)字線DWL均由各自的低電平跳轉(zhuǎn)到各自的高電平。
以下，描述存儲(chǔ)單元中存儲(chǔ)1的信息值為“1”時(shí)，半導(dǎo)體存儲(chǔ)設(shè)備100的操作。這里，存儲(chǔ)單元1中沒有電流流過的狀態(tài)定義為“1”。
當(dāng)存儲(chǔ)單元1中存儲(chǔ)的信息值為“1”時(shí)，存儲(chǔ)單元1中沒有電流流過。如果選通門4a被激活，則主位線MBL和次位線SBL彼此電連接。結(jié)果，在連接到主位線MBL的電容5a上的部分電荷經(jīng)由選通門4a遷移到與次位線SBL相連的電容3a(電荷重分配)。結(jié)果，次位線SBL上的電壓逐漸升高。
次位線SBL上的電壓VSBL在電荷重分配后可根據(jù)如下等式1計(jì)算VSBL＝{Cm/(Cs＋Cm)}Vdd等式(1)式中，Gm代表電容5a的電容值，Cs代表電容3a的電容值。
電壓VSBL等于根據(jù)電容值Cm、Cs對(duì)供電電壓Vdd進(jìn)行電容分割所得的電壓。
次位線SBL上的電壓穩(wěn)壓至電壓VSBL所需的時(shí)間基于一時(shí)間常量來確定，該事件常量基于電容5a、3a的串聯(lián)電容值以及選通線4a的阻抗來確定。
最好，次位線SBL上的電壓VSBL在電荷重分配后等于或小于1伏，因?yàn)樵谕ǔ５漠惢蝾愋涂焖俅鎯?chǔ)器及類似存儲(chǔ)器的情況下，必須避免讀干擾，盡管在沒有讀干擾的情況下并非如此。
這里，假設(shè)電壓VSBL約為1伏；選通門4a的高電平等于或大于2.5V；選通門4a的門限電壓約為0.5V，電容5a上的電荷可充分地通過選通門4a。結(jié)果，電容5a上的電荷可以在電容5a和3a間完全被重新分配。
由等式1可見，可通過調(diào)節(jié)電容值Cm和Cs間的比例來容易地調(diào)節(jié)電壓VSBL的值?；蛘?，也可通過改變供電電壓Vdd的電平來調(diào)節(jié)電壓VSBL的值。
參考圖2，在存儲(chǔ)單元1中存儲(chǔ)的信息值為“1”的情況下，主位線MBL上的電壓轉(zhuǎn)換圖示為MBL“1”。在存儲(chǔ)單元1中存儲(chǔ)的信息值為“1”的情況下，次位線SBL上的電壓轉(zhuǎn)換圖示為SBL“1”。
以下描述在存儲(chǔ)單元1中存儲(chǔ)的信息值為“0”時(shí)，半導(dǎo)體存儲(chǔ)設(shè)備100的操作。
在存儲(chǔ)單元1中存儲(chǔ)的信息值為“0”的情況下，當(dāng)存儲(chǔ)單元1激活時(shí)，從存儲(chǔ)單元1到地電壓VSS有電流流過。因?yàn)檫x通門4a和字線(WL)實(shí)際上是同時(shí)被激活，電容3a上所充的電荷通過存儲(chǔ)單元1被釋放，與上述電荷的重新分配同時(shí)進(jìn)行。因而，在電荷重分配后，次位線SBL上所能達(dá)到的電壓低于根據(jù)等式1所得的電壓VSBL。結(jié)果，在電荷重分配后，主位線MBL上所能達(dá)到的電壓也低于在存儲(chǔ)單元1中存儲(chǔ)的信息值為“1”的情況下的電壓。
參照?qǐng)D2，在存儲(chǔ)單元1中存儲(chǔ)的信息值為“0”時(shí)，主位線MBL上的電壓轉(zhuǎn)換示為MBL“0”。在存儲(chǔ)單元1中存儲(chǔ)的信息值為“0”時(shí)，次位線SBL上的電壓轉(zhuǎn)換示為SBL“0”。
互補(bǔ)主位線/MBL上的電壓轉(zhuǎn)換介于當(dāng)存儲(chǔ)單元1中存儲(chǔ)的信息為“1”時(shí)，主位線MBL的電壓轉(zhuǎn)換和當(dāng)存儲(chǔ)單元1中存儲(chǔ)的信息為“0”時(shí)，主位線MBL的電壓轉(zhuǎn)換之間。這是因?yàn)?，如上所述，預(yù)先對(duì)基準(zhǔn)單元10的電流性能進(jìn)行了調(diào)節(jié)，使得其基本上為存儲(chǔ)單元1的電流性能的一半。
差分檢測(cè)放大器9響應(yīng)于使能信號(hào)SAE而被激活。當(dāng)主位線MBL上的電壓和互補(bǔ)主位線/MBL上的電壓之差足夠大時(shí)，差分檢測(cè)放大器9輸出的信息指示由存儲(chǔ)單元1讀出的信息值為“1”還是“0”。
在如圖1所示的實(shí)例中，差分檢測(cè)放大器9為一CMOS鎖存型的差分檢測(cè)放大器。CMOS鎖存型差分檢測(cè)放大器適合用作差分檢測(cè)放大器9，因?yàn)樗軌蛟谝粚掚妷悍秶鷥?nèi)快速地進(jìn)行操作，所需的布局區(qū)域小，且有高的驅(qū)動(dòng)性能。然而，差分檢測(cè)放大器9并不局限于這種類型的差分檢測(cè)放大器，而是可以為任一類型的差分放大器。如差分檢測(cè)放大器9可以為電流驅(qū)動(dòng)類型的差分放大器。
圖3示意性地示出了半導(dǎo)體存儲(chǔ)設(shè)備100的操作。在以下的描述中，假定存儲(chǔ)單元1中存儲(chǔ)的信息值為“0”，對(duì)信息讀取部分110a的操作進(jìn)行描述。基準(zhǔn)部分110b的操作與信息讀取部分110a的操作類似。
圖3中，每個(gè)槽代表信息讀取部分110a中的一個(gè)元素。該每個(gè)槽的大小代表每個(gè)元素的電容值。每個(gè)槽中的水位代表該元素的電壓。圖3中，PR代表提供供電電壓Vdd的預(yù)充電電源，GND代表提供地電壓VSS的接地電源。
這里，假定預(yù)充電電源PR和接地電源GND的電容值是無限的，而輸入節(jié)點(diǎn)9a、主位線MBL和次位線SBL的電容值是有限的。
等式1中的電容值Cm對(duì)應(yīng)于輸入節(jié)點(diǎn)9a和主位線MBL上的電容值的和。
輸入節(jié)點(diǎn)9a和主位線MBL經(jīng)由預(yù)充電門連接到預(yù)充電電源PR上。預(yù)充電門對(duì)應(yīng)于圖1中所示的PCH晶體管6a。
次位線SBL經(jīng)由一SG門連接至主位線MBL。SG門對(duì)應(yīng)于圖1中所示的選通門4a。
次位線SBL經(jīng)由一SBL重置門連接至接地電源GND。SBL重置門對(duì)應(yīng)于圖1中所示的Nch晶體管2a。
WL門連接至次位線SBL。此WL門對(duì)應(yīng)于圖1中所示的存儲(chǔ)單元1。換句話說，當(dāng)存儲(chǔ)單元1中存儲(chǔ)的信息為“0”且存儲(chǔ)單元1處于激活狀態(tài)時(shí)，此WL門處于“打開”狀態(tài)，否則，WL門處于“關(guān)閉”狀態(tài)。①初始狀態(tài)預(yù)充電門和SBL重置門變?yōu)椤按蜷_”，而SG門和WL門變?yōu)椤瓣P(guān)閉”。結(jié)果，輸入節(jié)點(diǎn)9a和主位線MBL由預(yù)充電電源PR充電，而次位線SBL由接地電源GND重置。②電荷重分配并開始積分階段預(yù)充電門和SBL重置門變?yōu)椤瓣P(guān)閉”，而根據(jù)輸入地址信號(hào)所選的SG門和WL門變?yōu)椤按蜷_”。結(jié)果是，在輸入節(jié)點(diǎn)9a和主位線MBL上預(yù)充電所得到的電荷的一部分經(jīng)由SG門遷移到次位線SBL(電荷重分配)。電荷重分配的結(jié)果是次位線SBL被充電。次位線SBL被充電的同時(shí)，有電流從WL門流出。因此，在次位線SBL充電完成前，可開始進(jìn)行檢測(cè)積分。因?yàn)閺腤L門流出的電流相比于由主位線MBL流向次位線SBL的電流來說足夠小，因此次位線上SBL上的電壓快速升高。③積分階段接著積分階段的開始②，積分階段繼續(xù)進(jìn)行。當(dāng)發(fā)生電荷重分配且由于有電流流出WL門時(shí)，主位線MBL上的電壓逐漸減小。當(dāng)主位線MBL上的電壓減小到預(yù)先確定的電平時(shí)，差分檢測(cè)放大器9輸出信息指示從存儲(chǔ)單元1讀取的信息值。
當(dāng)存儲(chǔ)單元1中存儲(chǔ)的信息為“1”時(shí)，半導(dǎo)體存儲(chǔ)設(shè)備100的操作與圖3所示的操作相同，除了在開始積分階段②和積分階段③的過程中沒有電流流過存儲(chǔ)單元1(即存儲(chǔ)單元的WL門變?yōu)椤瓣P(guān)閉”)。所以，省去其描述。
由此，依照半導(dǎo)體存儲(chǔ)設(shè)備100，通過利用電荷重分配來預(yù)充電次位線SBL。在存儲(chǔ)單元1中存儲(chǔ)的信息為“0”的情況下，電流由存儲(chǔ)單元1流向地電壓VSS。結(jié)果，次位線SBL被放電。次位線SBL的這種放電過程與其預(yù)充電過程同時(shí)發(fā)生，不必等到電荷重分配過程結(jié)束。結(jié)果，可減少預(yù)充電次位線SBL和積累分從存儲(chǔ)單元1釋放的電荷所需的時(shí)間。
此外，電荷重分配所需的時(shí)間可減少到幾乎忽略的程度，因?yàn)榭扇菀椎鼗谶x通門4a和電容5a、3a的阻抗來設(shè)計(jì)該時(shí)間常量，以使其足夠小。例如，通過保證在用于選通門4a的晶體管中的足夠高的電流驅(qū)動(dòng)特性，有可能設(shè)計(jì)該時(shí)間常數(shù)以使其足夠小。這實(shí)際上有助于提高從存儲(chǔ)單元1讀取信息的速率。
而且，主位線MBL的預(yù)充電可出現(xiàn)在確定地址之前。通過在地址確定前的一段時(shí)間內(nèi)，預(yù)先對(duì)主位線MBL進(jìn)行預(yù)充電的操作，可以更快地從存儲(chǔ)單元1讀取信息。例如，主位線MBL的預(yù)充電可以在從由差分檢測(cè)放大器9檢測(cè)操作完成直到接收下一個(gè)地址的期間進(jìn)行。因此，可認(rèn)為沒有明顯的主位線MBL預(yù)充電階段。
由此，根據(jù)本發(fā)明，可以提供能夠從存儲(chǔ)單元1快速讀取信息的半導(dǎo)體存儲(chǔ)設(shè)備100。
圖4給出了此前提到的出版物中描述的傳統(tǒng)半導(dǎo)體存儲(chǔ)設(shè)備操作的示意說明，以之和圖3作比較。以下假定存儲(chǔ)單元1的信息為“0”。
圖4示意性地示出了上述公開出版物中所述的傳統(tǒng)的半導(dǎo)體存儲(chǔ)設(shè)備的操作，用于與圖3進(jìn)行對(duì)比。在以下描述中，假定存儲(chǔ)在存儲(chǔ)單元中的信息值為“0”。
在圖4中，每一個(gè)槽代表一個(gè)需用于從存儲(chǔ)單元讀取信息的元素。每個(gè)槽的大小代表每個(gè)元素的電容值。每個(gè)槽中的水位代表該元素的電壓。
這里，假定預(yù)充電電源PR和接地電源GND的電容值是無限的，而差分檢測(cè)放大器的一個(gè)輸入節(jié)點(diǎn)(此后稱之為輸入節(jié)點(diǎn)P0)、主位線MBL、次位線SBL的電容值是有限的。
輸入節(jié)點(diǎn)P0經(jīng)由一預(yù)充電門連接至到預(yù)充電電源PR。主位線MBL經(jīng)由Y門連接至輸入節(jié)點(diǎn)P0。次位線SBL經(jīng)由SG門連接至主位線MBL。次位線SBL經(jīng)由SBL重置門連接至接地電源GND。
WL門連接至次位線SBL。當(dāng)存儲(chǔ)在存儲(chǔ)單元1中的信息為“0”且存儲(chǔ)單元處于激活狀態(tài)時(shí)，此WL門處于“打開”狀態(tài)，否則，WL門處于“關(guān)閉”狀態(tài)。①初始狀態(tài)SBL重置門變?yōu)椤按蜷_”，而其它門變?yōu)椤瓣P(guān)閉”。結(jié)果，輸入節(jié)點(diǎn)P0和主位線MBL，次位線SBL由接地電源GND重置。盡管主位線MBL也有一個(gè)重置門，但在圖中沒有顯示。②開始預(yù)充電預(yù)充電門變?yōu)椤伴_”，SBL重置門變?yōu)椤瓣P(guān)閉”。而且，根據(jù)輸入地址信號(hào)所選的Y門、SG門和WL門變?yōu)椤按蜷_”。這里假定圖4所示的Y門、SG門和WL門被選中。結(jié)果，輸入節(jié)點(diǎn)P0、主位線MBL和次位線SBL由預(yù)充電電源PR預(yù)充電。這時(shí)的時(shí)間常量基于預(yù)充電門、Y門、SG門的串聯(lián)阻抗的串聯(lián)電容，及主位線MBL和次位線SBL的并聯(lián)電容來確定。另一方面，電流從WL門流向地電壓VSS。然而，因?yàn)閺腤L門流出的電流量相比于由主位線MBL流進(jìn)次位線SBL的電流來說非常小，因此，輸入節(jié)點(diǎn)P0、主位線MBL和次位線上SBL上的電壓逐漸增加。③預(yù)充電結(jié)束當(dāng)輸入節(jié)點(diǎn)P0、主位線MBL和次位線SBL上的電壓增大到預(yù)充電電源PR的電壓時(shí)，完成預(yù)充電。④開始積分階段預(yù)充電門變?yōu)椤瓣P(guān)閉”。結(jié)果，預(yù)充電電源PR和輸入節(jié)點(diǎn)P0、主位線MBL及次位線SBL電隔離。預(yù)充電門變?yōu)椤瓣P(guān)閉”后，可開始檢測(cè)積分。于是，在預(yù)充電門變?yōu)椤瓣P(guān)閉”的時(shí)刻，開始積分階段。⑤積分階段接著積分階段的開始④，積分階段繼續(xù)進(jìn)行。隨著電流流出WL門，輸入節(jié)點(diǎn)P0、主位線MBL及次位線SBL上的電壓逐漸減小。當(dāng)主位線MBL上的電壓降低到預(yù)定電平時(shí)，差分放大器輸出信息指示從存儲(chǔ)單元讀出的信息值。
當(dāng)存儲(chǔ)在存儲(chǔ)單元1中的信息值為“1”時(shí)，傳統(tǒng)的半導(dǎo)體存儲(chǔ)設(shè)備的操作與圖4所示的操作相同，除了在2～5階段期間，沒有電流流過存儲(chǔ)單元(即存儲(chǔ)單元的WL門變?yōu)椤瓣P(guān)閉”)。所以這里省略對(duì)其的描述。
由此，根據(jù)傳統(tǒng)的半導(dǎo)體存儲(chǔ)設(shè)備，預(yù)充電操作在地址確定后開始，而積分過程在預(yù)充電操作完成后開始。因而，從存儲(chǔ)單元讀取信息所需的時(shí)間等于預(yù)充電時(shí)間(tPRC)和積分時(shí)間(tInteg)的和(即tPRC＋tInteg)。
另一方面，根據(jù)本發(fā)明中的半導(dǎo)體存儲(chǔ)設(shè)備100，檢測(cè)積分與次位線SBL的充電同時(shí)發(fā)生。由此，從存儲(chǔ)單元1讀取信息所需的時(shí)間等于預(yù)充電時(shí)間t(PRC＋I(xiàn)nteg)(見圖2)。這里，t(PRC＋I(xiàn)nteg)＜tPRC＋tInteg。
盡管例1說明了本發(fā)明應(yīng)用于基于開放位線法的半導(dǎo)體存儲(chǔ)設(shè)備的一個(gè)例子，但本發(fā)明的應(yīng)用并不局限于此。例如，本發(fā)明也可應(yīng)用于基于折疊位線法的半導(dǎo)體存儲(chǔ)設(shè)備。(例2)圖5示出了根據(jù)本發(fā)明例2的半導(dǎo)體存儲(chǔ)設(shè)備200的結(jié)構(gòu)。半導(dǎo)體存儲(chǔ)設(shè)備200可以為，例如，非易失性半導(dǎo)體存儲(chǔ)設(shè)備。
半導(dǎo)體存儲(chǔ)設(shè)備200包括一差分檢測(cè)放大器9，其具有第一輸入節(jié)點(diǎn)9a(P0)和第二輸入節(jié)點(diǎn)9b(N0)。主位線MBL經(jīng)由主位線隔離門11a連接到輸入節(jié)點(diǎn)9a。互補(bǔ)主位線/MBL經(jīng)由主位線隔離門11b連接到輸入節(jié)點(diǎn)9b。
半導(dǎo)體存儲(chǔ)設(shè)備200還包括一預(yù)充電部分6’G，用于對(duì)輸入節(jié)點(diǎn)9a和9b進(jìn)行預(yù)充電以達(dá)到供電電壓Vdd，及預(yù)充電部分6G用于對(duì)主位線MBL和互補(bǔ)主位線/MBL進(jìn)行預(yù)充電以達(dá)到供電電壓Vdd。預(yù)充電部分6’G包括根據(jù)預(yù)充電信號(hào)/PRC導(dǎo)通或截止的PCH晶體管6’a和6’b。預(yù)充電部分6G包括根據(jù)預(yù)充電信號(hào)/PRC導(dǎo)通或截止的PCH晶體管6a和6b，及補(bǔ)償晶體管12。
半導(dǎo)體存儲(chǔ)設(shè)備200還包括多個(gè)子陣列210-240，其沿主位線MBL和互補(bǔ)主位線/MBL擴(kuò)展的方向排列。對(duì)該多個(gè)子陣列210至240的每一個(gè)進(jìn)行構(gòu)建，以使其包含圖1所示的信息讀取部分110a和基準(zhǔn)部分110b，該信息讀取部分110a和基準(zhǔn)部分110b被共同使用。
半導(dǎo)體存儲(chǔ)設(shè)備200還包括控制部分340，其用于控制差分檢測(cè)放大器9a，預(yù)充電部分6G和6’G及子陣列210至240?？刂撇糠?40的輸出信號(hào)如圖5所示，例如，預(yù)充電信號(hào)/PRC，重置信號(hào)RS00和RS01，選通門SGY00至SGY03及SGY10至SGY13。
子陣列210包括存儲(chǔ)單元陣列1G，其含有多個(gè)存儲(chǔ)單元1；基準(zhǔn)單元陣列10G，其含多個(gè)基準(zhǔn)單元10；選通門部分4G，用于選擇性地將主位線MBL連接到多條次位線SBL1至SBL2中的一條及選擇性地將互補(bǔ)主位線/MBL連接到/多條互補(bǔ)次位線SBL1至/SBL2中的一條；重置門部分2G，用于預(yù)先將次位線SBL1至SBL2、互補(bǔ)次位線/SBL1至/SBL2重置到電壓VSS，并用于選擇性地釋放次位線SBL1至SBL2之一的重置，及互補(bǔ)次位線/SBL1至/SBL2之一的重置。
子陣列220與子陣列210的結(jié)構(gòu)類似。然而，包括在子陣列210中的多個(gè)存儲(chǔ)單元1的每一個(gè)選擇性地由字線WL1-WLn中的一相應(yīng)字線上的電壓激活，而包括在子陣列220中的多個(gè)存儲(chǔ)單元1的每一個(gè)選擇性地由字線WL’1-WL’n中的一相應(yīng)字線上的電壓激活。包括在子陣列210中的多個(gè)基準(zhǔn)單元10的每一個(gè)選擇性地由基準(zhǔn)字線DWIL’上的電壓激活，而包括在220中的多個(gè)基準(zhǔn)單元10的每一個(gè)選擇性地由基準(zhǔn)字線DWL上的電壓激活。
在子陣列210中的多個(gè)存儲(chǔ)單元1中的一個(gè)被選中的情況下，也會(huì)選中子陣列220中多個(gè)基準(zhǔn)單元10的一個(gè)。另一方面，在子陣列220中的某一存儲(chǔ)單元1被選中的情況下，子陣列210中的某一基準(zhǔn)單元10也會(huì)被選中。于是，子陣列210和220彼此以互補(bǔ)的方式操作。即，盡管在圖5所示的半導(dǎo)體存儲(chǔ)設(shè)備200中，差分檢測(cè)放大器的輸入節(jié)點(diǎn)9a連接到主位線MBL，其輸入節(jié)點(diǎn)9b連接到互補(bǔ)主位線/MBL，然而，根據(jù)每一特定被選中的存儲(chǔ)單元和基準(zhǔn)單元，有可能連接到差分檢測(cè)放大器輸入節(jié)點(diǎn)9a的線成為互補(bǔ)主位線/MBL，連接到其輸入節(jié)點(diǎn)9b的線成為主位線MBL。
子陣列230和240的結(jié)構(gòu)和210和220的結(jié)構(gòu)類似。然而，為簡明起見，給出子陣列230、240結(jié)構(gòu)的概括描述。與210、220類似，子陣列230和240也以彼此互補(bǔ)的方式操作。
對(duì)次位線SBL1和SBL2的每一條，至少包含在存儲(chǔ)單元陣列1G中的多個(gè)存儲(chǔ)單元1的一個(gè)與至少包含在基準(zhǔn)單元陣列10G中的多個(gè)基準(zhǔn)單元10的一個(gè)相連接。對(duì)互補(bǔ)次位線/SBL1和/SBL2的每一條，至少包含在存儲(chǔ)單元陣列1G中的多個(gè)存儲(chǔ)單元1的一個(gè)與至少包含在基準(zhǔn)單元陣列10G中的多個(gè)基準(zhǔn)單元10的一個(gè)相連接。
控制部分340控制預(yù)充電部分6G和多個(gè)子陣列210至240，使得在主位線MBL和互補(bǔ)主位線/MBL被預(yù)充電為供應(yīng)電壓Vdd，及之前次位線SBL1至SBL2和互補(bǔ)次位線/SBL1至/SBL2被重置為電壓VSS，并選擇性地釋放次位線SBL1至SBL2中一條和互補(bǔ)次位線/SBL1至/SBL2中一條的重置后，在主位線MBL上預(yù)充的部分電荷被重新分配到已選擇性地解除重置的次位線，在互補(bǔ)主位線/MBL上預(yù)充的部分電荷被重新分配到已選擇性地解除重置的互補(bǔ)次位線。
盡管圖5所示實(shí)例中的子陣列的個(gè)數(shù)為4，但子陣列的數(shù)目不限于4。半導(dǎo)體存儲(chǔ)設(shè)備200可以含任意數(shù)目的子陣列。盡管在圖5所示的實(shí)例中，一個(gè)子陣列中所包含的次位線和互補(bǔ)次位線的個(gè)數(shù)為2，但該個(gè)數(shù)并不限于2。半導(dǎo)體存儲(chǔ)設(shè)備200可包含任意數(shù)目的次位線和互補(bǔ)次位線。
當(dāng)具有上述子陣列結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體存儲(chǔ)設(shè)備200應(yīng)用于實(shí)際的半導(dǎo)體集成電路時(shí)，主位線MBL、次位線SBL1至SBL2、互補(bǔ)主位線/MBL，互補(bǔ)次位線/SBL1至/SBL2每個(gè)都會(huì)產(chǎn)生一雜散電容。通過對(duì)稱布置主位線MBL和互補(bǔ)主位線/MBL，有可能基本上均衡主位線MBL上的電容值Cm和互補(bǔ)主位線/MBL上的電容值Cm’，盡管會(huì)有掩模未對(duì)準(zhǔn)(mask misalignment)及處理變化(如層間薄膜厚度的變化)。類似地，通過對(duì)稱布置次位線SBL1至SBL2、和互補(bǔ)次位線/SBL1至/SBL2，有可能基本上均衡次位線SBL1至SBL2上的電容值Cs和互補(bǔ)次位線/SBL1至/SBL2上的電容值Cs’，盡管會(huì)有掩模未對(duì)準(zhǔn)及處理變化(如層間薄膜厚度的變化)。
此外，通過執(zhí)行一三維電量提取，在設(shè)計(jì)版面時(shí)，有可能精確估計(jì)電容值Cm，Cs的值。因此，如果需要，可通過在主位線MBL或次位線SBL上接入電容來調(diào)節(jié)Cm、Cs至適當(dāng)?shù)闹?。這里，所設(shè)計(jì)的電容值Cm包括從檢測(cè)放大器隔離晶體管11a到輸入節(jié)點(diǎn)9a的電容值。
圖6示出了半導(dǎo)體存儲(chǔ)設(shè)備200的操作。
在初始狀態(tài)，輸入節(jié)點(diǎn)9a和9b、主位線MBL、互補(bǔ)主位線/MBL被預(yù)充電至電壓Vdd。另一方面，次位線SBL1至SBL2、主位線/SBL1至/SBL2被重置為地電壓VSS。
作為對(duì)芯片使能信號(hào)/CE下跳沿的響應(yīng)，預(yù)充電信號(hào)/PRC處于非激活狀態(tài)。結(jié)果，對(duì)輸入節(jié)點(diǎn)9a和9b、主位線MBL、互補(bǔ)主位線/MBL的預(yù)充電過程完成。
作為對(duì)地址信號(hào)ADD的響應(yīng)，從子陣列210-240中選擇彼此為互補(bǔ)關(guān)系的兩個(gè)子陣列。這里，假定選中210、220。還假定選通門SGY00、字線WL1、基準(zhǔn)字線DWL根據(jù)地址信號(hào)ADD被選中，且SBL重置信號(hào)RS00由高電平變?yōu)榈碗娖?。SBL重置信號(hào)RS01仍為高電平。此時(shí)，存儲(chǔ)單元1和基準(zhǔn)單元10被選中，其被圖5所示的斷開線所圈繞。
圖6給出了相應(yīng)于所選存儲(chǔ)單元1的主位線MBL和次位線SBL1上的電壓變化。
參考圖6，當(dāng)存儲(chǔ)在存儲(chǔ)單元1中的信息值為“0”時(shí)，主位線MBL上的電壓變換示為MBL“0”，子位線SBL1上的電壓變換示為SBL“0”。當(dāng)存儲(chǔ)單元1中所存儲(chǔ)的信息值為“1”時(shí)，主位線MBL上的電壓變換表示為MBL“1”，子位線SBL1上的電壓變換表示為SBL“1”。
圖6示出了相應(yīng)于所選基準(zhǔn)單元10的互補(bǔ)主位線/MBL和互補(bǔ)次位線/SBL1上的電壓變化。
參考圖6，互補(bǔ)主位線/MBL上的電壓變換示為/MBL，互補(bǔ)子主位線/SBL1上的電壓變換示為/SBL。
使用半導(dǎo)體存儲(chǔ)設(shè)備200也可得到與根據(jù)例1使用半導(dǎo)體存儲(chǔ)設(shè)備100所得的效果同樣的效果。
根據(jù)例2，由于SBL重置信號(hào)由高電平變?yōu)榈碗娖?，即使?dāng)所選的次位線(如次位線SBL1)的重置狀態(tài)被釋放時(shí)，與該次位線相鄰的次位線(如，SBL2)的重置狀態(tài)也不會(huì)被釋放。因此，通過維持與重新將電荷從主位線分配到的那條次位線相鄰的次位線的重置狀態(tài)，可避免來自連接到該相鄰次位線的存儲(chǔ)單元1中的存儲(chǔ)內(nèi)容的影響。類似地，通過維持與將電荷從互補(bǔ)主位線重新分配到的那條次位線相鄰的互補(bǔ)次位線的重置狀態(tài)，可避免來自連接到該相鄰互補(bǔ)次位線的存儲(chǔ)單元1中的存儲(chǔ)內(nèi)容的影響。
與一所選次位線相鄰的且即使在該所選次位線的重置狀態(tài)被釋放時(shí)仍未解除重置的次位線的個(gè)數(shù)不限于1。與這種所選次位線相鄰的且未解除重置的次位線的個(gè)數(shù)可為等于或大于2的任何整數(shù)。
類似地，與一所選互補(bǔ)次位線相鄰的且即使在該所選互補(bǔ)次位線的重置狀態(tài)被釋放時(shí)仍未解除重置的互補(bǔ)次位線的個(gè)數(shù)不限于1。與這種所選互補(bǔ)次位線相鄰的且未解除重置的互補(bǔ)次位線的個(gè)數(shù)可為等于或大于2的任何整數(shù)。
例如，盡管在圖5中僅示出一套檢測(cè)系統(tǒng)，當(dāng)然也可以提供多套檢測(cè)系統(tǒng)，這種情況下，與所選次位線兩側(cè)相鄰的兩個(gè)次位線的重置狀態(tài)都將被保持，與所選互補(bǔ)次位線兩側(cè)相鄰的兩個(gè)互補(bǔ)次位線的重置狀態(tài)也將被保持。
在所有以上描述的例子中，存儲(chǔ)單元1可以為任何類型的存儲(chǔ)單元。例如，存儲(chǔ)單元1可以為一NOR型1TR快速單元，或分離型快速單元。本發(fā)明同樣適用于其他類型的非易失性存儲(chǔ)器，如掩模ROM。因此，就可得到能夠快速從存儲(chǔ)單元讀取信息的非易失性存儲(chǔ)器。
在所有上述例子中，提供基準(zhǔn)單元使其連接到該次位線(或互補(bǔ)次位線)，本發(fā)明并不局限于這樣的安排。也可提供基準(zhǔn)單元使其連接到主位線(或互補(bǔ)主位線)?？梢岳斫?，使用這種結(jié)構(gòu)也可獲得與上述的效果類似的效果。
此外，與存儲(chǔ)單元連接的主位線或次位線也可以和參考單元連接，該參考單元中能夠流過的電流為流過存儲(chǔ)單元的電流的1/2?？梢岳斫?，使用這種結(jié)構(gòu)也可獲得與上述的效果類似的效果。
根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體存儲(chǔ)設(shè)備，在第一輸入節(jié)點(diǎn)和主位線被預(yù)充電到一定的電壓且將次位線重置到另一電壓后，第一輸入節(jié)點(diǎn)和主位線上預(yù)充的電荷被重新分配到一次位線。因此，可提供能夠快速從存儲(chǔ)單元讀取信息的半導(dǎo)體存儲(chǔ)設(shè)備。
權(quán)利要求
1.一種半導(dǎo)體存儲(chǔ)設(shè)備，其包括一差分檢測(cè)放大器，其具有一第一輸入節(jié)點(diǎn)和一第二輸入節(jié)點(diǎn)，該差分檢測(cè)放大器用于檢測(cè)該第一輸入節(jié)點(diǎn)上的電壓和第二輸入節(jié)點(diǎn)上的電壓之差；一信息讀取部分，用于提供根據(jù)從一存儲(chǔ)單元讀取的信息而改變的電壓，該電壓被提供給該第一輸入節(jié)點(diǎn)；用于向第二輸入節(jié)點(diǎn)提供基準(zhǔn)電壓的基準(zhǔn)部分；及用于控制該差分檢測(cè)放大器、信息讀取部分和基準(zhǔn)部分的控制部分，其中該信息讀取部分包括一連接于所述第一輸入節(jié)點(diǎn)的主位線；一選通門；一經(jīng)由該選通門連接于該主位線的次位線；一連接于該次位線并根據(jù)一字線上的電壓選擇性地被激活的存儲(chǔ)單元；一用于將第一輸入節(jié)點(diǎn)和主位線預(yù)充電至第一電壓的預(yù)充電部分；一用于將次位線重置到低于第一電壓的第二電壓的重置部分，其中，所述控制部分控制預(yù)充電部分、重置部分和選通門，使得在預(yù)充電第一輸入節(jié)點(diǎn)和主位線至第一電壓且將次位線重置到第二電壓后，在第一輸入節(jié)點(diǎn)和主位線預(yù)充的部分電荷被重新分配到該次位線。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體存儲(chǔ)設(shè)備，其中所述信息讀取部分還包括一連接于主位線的第一電容；和一連接于次位線的第二電容。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體存儲(chǔ)設(shè)備，其中，在第一輸入節(jié)點(diǎn)和主位線上預(yù)充的電荷被重新分配后，在次位線上的電壓等于或小于大約1V。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體存儲(chǔ)設(shè)備，其中，所述基準(zhǔn)部分包括一連接于第二輸入節(jié)點(diǎn)的互補(bǔ)主位線；和一用于將第二輸入節(jié)點(diǎn)和互補(bǔ)主位線預(yù)充電至第三電壓的預(yù)充電部分，其中，該第三電壓等于由第一電壓和一預(yù)定比率相乘所得的電壓。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體存儲(chǔ)設(shè)備，其中，該基準(zhǔn)部分借助于使用—基準(zhǔn)單元輸出基準(zhǔn)電壓，該基準(zhǔn)單元的電流性能基本上是存儲(chǔ)單元的電流性能的一半。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體存儲(chǔ)設(shè)備，其中所述差分檢測(cè)放大器通過檢測(cè)積分檢測(cè)在第一輸入節(jié)點(diǎn)上的電壓和第二輸入節(jié)點(diǎn)上的電壓之差。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的半導(dǎo)體存儲(chǔ)設(shè)備，其中當(dāng)在第一輸入節(jié)點(diǎn)和主位線上預(yù)充的部分電荷被重新分配給次位線時(shí)，開始進(jìn)行檢測(cè)積分。
8.一種半導(dǎo)體存儲(chǔ)器設(shè)備，包括一差分檢測(cè)放大器，其具有一第一輸入節(jié)點(diǎn)和一第二輸入節(jié)點(diǎn)，該差分檢測(cè)放大器用于檢測(cè)第一輸入節(jié)點(diǎn)上的電壓和第二輸入節(jié)點(diǎn)上的電壓之差；一連接于第一輸入節(jié)點(diǎn)的主位線；一連接于第二輸入節(jié)點(diǎn)的互補(bǔ)主位線；一用于將該主位線和互補(bǔ)主位線預(yù)充電至第一電壓的預(yù)充電部分；沿一方向排列的多個(gè)子陣列，該主位線和互補(bǔ)主位線沿該方向延伸；和一用于控制該差分檢測(cè)放大器、預(yù)充電部分、和多個(gè)子陣列的控制部分，其中，該多個(gè)子陣列的每一個(gè)包括一用于選擇性地將該主位線連接到多條次位線的一條并選擇性地將該互補(bǔ)主位線連接到多條互補(bǔ)次位線的一條的選通門部分；一重置部分，用于將該多條次位線重置到低于第一電壓的第二電壓，選擇性地釋放對(duì)該多條次位線的一條的重置，將該多條互補(bǔ)次位線重置為第二電壓，并選擇性地釋放對(duì)該多條互補(bǔ)次位線的一條的重置；一包括多個(gè)存儲(chǔ)單元的存儲(chǔ)單元陣列；及一包括多個(gè)基準(zhǔn)單元的基準(zhǔn)單元陣列，其中該多個(gè)存儲(chǔ)單元的每一個(gè)都根據(jù)在多條字線的相應(yīng)一條字線上的電壓選擇性地被激活，且該多個(gè)基準(zhǔn)電壓的每一個(gè)都根據(jù)在基準(zhǔn)字線上的電壓而選擇性地被激活；該多個(gè)存儲(chǔ)單元的至少一個(gè)和多個(gè)基準(zhǔn)單元的至少一個(gè)與該多條次位線的每一條相連接；該多個(gè)存儲(chǔ)單元的至少一個(gè)和多個(gè)基準(zhǔn)單元的至少一個(gè)與該多條互補(bǔ)次位線的每一條相連接；且該控制部分控制預(yù)充電部分和該多個(gè)子陣列，使得在主位線和互補(bǔ)主位線被預(yù)充電為第一電壓且之前次位線和多條互補(bǔ)次位線被重置為第二電壓，并選擇性地釋放和重置該多條次位線的一條和多條互補(bǔ)次位線的一條之后，在主位線上預(yù)充的部分電荷被重新分配到已解除重置的次位線上，并使得在互補(bǔ)主位線上預(yù)充的部分電荷被重新分配到已解除重置的互補(bǔ)次位線上。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的半導(dǎo)體存儲(chǔ)設(shè)備，其中所述控制部分控制多個(gè)子陣列以便維護(hù)至少一條次位線的重置狀態(tài)，該至少一條次位線與電荷被從主位線重新分配到的那條次位線相鄰，并維護(hù)至少一條互補(bǔ)次位線的重置狀態(tài)，該至少一條互補(bǔ)次位線與電荷被從互補(bǔ)主位線重新分配到的那條互補(bǔ)次位線相鄰。
10.一種半導(dǎo)體存儲(chǔ)設(shè)備，其包括一具有一第一輸入節(jié)點(diǎn)和第二輸入節(jié)點(diǎn)的差分檢測(cè)放大器，用于檢測(cè)該第一輸入節(jié)點(diǎn)上的電壓和該第二輸入節(jié)點(diǎn)上的電壓之差；一連接于該第一輸入節(jié)點(diǎn)的主位線；一連接于第二輸入節(jié)點(diǎn)的互補(bǔ)主位線；一用于將主位線和互補(bǔ)主位線預(yù)充至為第一電壓的預(yù)充電部分；沿主位線和互補(bǔ)主位線延伸的方向排列的多個(gè)子陣列；及一用于控制該差分檢測(cè)放大器、預(yù)充電部分和多個(gè)子陣列的控制部分，其中所述多個(gè)陣列的每一個(gè)包括用于選擇性地將主位線連接至多條次位線中的一條及選擇性地將互補(bǔ)主位線連接至多條互補(bǔ)次位線中的一條的選通門部分；一重置部分，其用于將多條次位線重置為低于第一電壓的第二電壓，選擇性地釋放對(duì)該多條次位線的一條的重置，選擇性地將該多條互補(bǔ)次位線重置為第二電壓，及選擇性地釋放對(duì)該多條互補(bǔ)次位線的一條的重置；及一包括多個(gè)存儲(chǔ)單元的存儲(chǔ)單元陣列，其中該多個(gè)存儲(chǔ)單元的每一個(gè)根據(jù)在多條字線的相應(yīng)一條字線上的電壓選擇性地被激活；該多個(gè)存儲(chǔ)單元的至少一個(gè)連接到多條次位線的每一條；該多個(gè)存儲(chǔ)單元的至少一個(gè)連接到該多條互補(bǔ)次位線的每一條；且所述控制部分控制所述預(yù)充電部分和多個(gè)子陣列，以使在主位線和互補(bǔ)主位線被預(yù)充電為第一電壓且之前多條次位線和多條互補(bǔ)次位線被重置為第二電壓，并選擇性地釋放對(duì)該多條次位線的一條和該多條互補(bǔ)次位線的一條的重置后，在主位線上預(yù)充的部分電荷被重新分配到已解除重置的次位線，及在互補(bǔ)主位線上預(yù)充的部分電荷被重新分配到已解除重置的互補(bǔ)次位線。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的半導(dǎo)體存儲(chǔ)設(shè)備，其中，所述控制部分包括多個(gè)子陣列以維護(hù)至少一條次位線的重置狀態(tài)，該至少一條次位線連與電荷被從主位線重新分配到的那條次位線相鄰，并維護(hù)至少一條互補(bǔ)次位線的重置狀態(tài)，該至少一條互補(bǔ)次位線與電荷被從互補(bǔ)主位線重新分配到的那條互補(bǔ)次位線相鄰。
全文摘要
一種半導(dǎo)體存儲(chǔ)設(shè)備,其包括:具有輸入節(jié)點(diǎn)9a和9b的差分檢測(cè)放大器,一信息讀取部分,基準(zhǔn)部分,控制部分。信息讀取部分包括:一連接于所述第一輸入節(jié)點(diǎn)的主位線;一選通門;一通過該選通門連接于該主位線的次位線;一連接于該次位線并根據(jù)一字線上的電壓選擇性地被激活的存儲(chǔ)單元;一用于將輸入節(jié)點(diǎn)9a和主位線預(yù)充電為供應(yīng)電壓的預(yù)充電部分;一用于將次位線重置到地電壓的重置部分。該控制部分控制預(yù)充電部分、重置部分和選通門,使得在預(yù)充電第一輸入節(jié)點(diǎn)和主位線為供應(yīng)電壓且次位線被重置到地電壓后,在輸入節(jié)點(diǎn)9a和主位線預(yù)充電的部分電荷被重新分配到次位線。
文檔編號(hào)G11C16/06GK1340198SQ00803559
公開日2002年3月13日 申請(qǐng)日期2000年12月7日 優(yōu)先權(quán)日1999年12月8日
發(fā)明者小島誠 申請(qǐng)人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社