[发明专利]不具有专用传输门晶体管的差分读出放大器

说明书

技术领域

本发明一般而言涉及半导体存储器，更特别地，涉及一种用于感测存储在存储器单元阵列的多个存储器单元中的数据的读出放大器(sense amplifier)。

背景技术

半导体存储器用于计算机、服务器、诸如移动电话等手持设备、打印机和许多其他电子设备和应用。半导体存储器在存储器阵列中包括多个存储器单元，每个存储单元存储信息的至少一位。动态随机存取存储器(DRAM)为这种半导体存储器的实例。本发明优选地具体表现为DRAM。因此，接下来的描述是参考作为非限制性示例的DRAM进行的。

读出放大器用于通过被称为位线的线对多个存储器单元寻址。常规的读出放大器更具体而言是差分放大器，所述差分放大器利用位线和用作参考线的互补位线来工作，以检测和放大一对位线上的电压差。

如图1所示，常规的读出放大器电路包括以体硅CMOS技术制造的十一个晶体管T21、T22、T31、T32、T10、T40、T50、T61、T62、T72、T71。

读出放大器用于感测和回写存储器单元中所存储的数据，以及读取所述数据并且在单元中写入新的数据。通过字线WL对存储器单元C寻址，所述字线WL控制单元存取晶体管Mc的栅极，所述单元存取晶体管Mc将单元C连接到位线BL。为了简化起见，在读出放大器的左手侧从单元阵列只显示了一条字线WL和一个存储器单元C。

常规的读出放大器通常包括：

-第一CMOS反相器，其具有连接到位线BL的输出端和连接到互补位线/BL的输入端，

-第二CMOS反相器，其具有连接到互补位线/BL的输出端和连接到位线BL的输入端，

每个CMOS反相器包括：

-具有漏极和源极的上拉晶体管T21、T22，以及

-具有漏极和源极的下拉晶体管T31、T32，

每个CMOS反相器的上拉晶体管T21、T22和下拉晶体管T31、T32具有公共漏极。

下拉晶体管T31、T32的源极连接到脚部开关晶体管(foot switch transistor)T40，脚部开关晶体管T40自身连接到提供低电源电压V_Lsupply(通常为低电压电平V_BLL，其被称为地GND)的下拉电压源并且受脚部开关控制信号φ_NSW控制。低电源电压V_Lsupply的地电平用作读出放大器中的其他电压电平的参考。在图1所示的电路中，脚部开关晶体管T40为N-MOS晶体管。当脚部开关控制信号φ_NSW为高时，脚部开关晶体管T40导通，地电压被传输到下拉晶体管T31、T32的公共源极节点。当脚部开关控制信号φ_NSW为低时，脚部开关晶体管T40截止，下拉晶体管T31、T32的公共源极节点不被下拉。

上拉晶体管T21、T22的源极连接到头部开关晶体管(head switch transistor)T10，头部开关晶体管T10自身连接到提供高电源电压V_Hsupply(通常处于高电压电平V_BLH，例如VDD)的上拉电压源并且被头部开关控制信号φ_PSW控制。在图1所示的电路中，头部开关晶体管T10为P-MOS晶体管。当头部开关控制信号φ_PSW为低时，头部开关晶体管T10导通，高电源电压V_Hsupply被传输到上拉晶体管T21、T22的源极。当控制信号φ_PSW为高时，头部开关晶体管T10截止，上拉晶体管T21、T22的公共源极节点不被上拉，即上拉晶体管T21、T22的公共源极节点的电压是悬空(floating)的。

当头部开关晶体管T10和脚部开关晶体管T40都被关闭时，即头部开关控制信号φ_PSW为高且脚部开关控制信号φ_NSW为低时，读出放大器中的全部节点都是悬空的。