[发明专利]具有单端读出放大器的半导体器件

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于半导体器件中的读出放大器，更具体来说， 涉及一种具有可变电阻存储单元的半导体器件中的合适的读出放大器 以及一种数据处理系统。

背景技术

公知的是，传统的存储单元基于晶体管的“导通(on)”电流或 电阻值的大小来存储信息。该类型的存储单元甚至在低存储状态下都 具有从10kΩ至几百千欧的相对较高的电阻值，由此通常利用高灵敏度 的差分电流读出放大器来进行读出放大(参见第2004-39231号日本专 利申请特开)。

发明内容

然而，传统的差分电流读出放大器具有较大的专用的表面积，并 且具有以下的缺陷，即当对所有的位线提供该类型的读出放大器时， 芯片面积显著增大。

因此，根据上述缺陷来开发本发明，本发明的目的在于提供一种 读出放大器和数据处理系统，由此通过单个MOS晶体管来放大信号电 压，由此防止了芯片面积的增大。

用于克服上述缺陷的本发明包括下述方面。

(1)本发明提供了一种半导体器件，该半导体器件包括：存储单 元，其用于基于输入/输出端和电源端之间的电阻值或者与输入/输出端 连接的单元晶体管的导通电流值来存储信息；位线，其连接到输入/输 出端，用于将信息输入到存储单元或者从存储单元输出信息；第一场 效应晶体管，其用作具有与位线连接的栅极的单端读出放大器，用于 放大位线上的数据信号；第二场效应晶体管，其连接到位线，用于将 位线的电势控制成第一预定电势；第三场效应晶体管，其用于向全局 位线提供第一场效应晶体管的输出信号；以及全局位线读出放大器， 其连接到全局位线，用于检测全局位线上的信号，其中，位线的第一 预定电势根据流经存储单元的电流而变化，并且第一场效应晶体管根 据位线的变化电势来使电流流动。

(2)本发明还提供了一种半导体器件，该半导体器件包括：存储 单元，其用于基于输入/输出端和电源端之间的电阻值，或者与输入/输 出端连接的单元晶体管的导通电流值来存储信息；位线，其连接到输 入/输出端，用于将信息输入到存储单元或者从存储单元输出信息；第 一场效应晶体管，其用作具有与位线连接的栅极的单端读出放大器， 用于放大位线上的数据信号；第二场效应晶体管，其连接到位线，用 于将位线的电势控制成第一预定电势；第三场效应晶体管，其用于向 全局位线提供第一场效应晶体管的输出信号；以及全局位线读出放大 器，其连接到全局位线，用于检测全局位线上的信号，其中，使第二 场效应晶体管成为导通状态，以便于在对存储单元进行存取之前将位 线设置成第一预定电势，并且在对存储单元进行存取之后，位线的第 一预定电势根据流经存储单元的电流而变化，第一场效应晶体管根据 位线的变化电势来使电流流动。

(3)本发明还提供了一种半导体器件，该半导体器件包括：存储 单元，其用于基于输入/输出端和电源端之间的电阻值，或者与输入/输 出端连接的单元晶体管的导通电流值来存储信息；位线，其连接到输 入/输出端，用于将信息输入到存储单元或者从存储单元输出信息；第 一场效应晶体管，其用作具有与位线连接的栅极的单端读出放大器， 用于放大位线上的数据信号；第二场效应晶体管，其连接到位线，用 于将位线的电势控制成第一预定电势；第三场效应晶体管，其用于向 全局位线提供第一场效应晶体管的输出信号；以及全局位线读出放大 器，其连接到全局位线，用于检测全局位线上的信号，其中，位线的 第一预定电势根据流经存储单元的电流和流经第二场效应晶体管的电 流而变化，并且第一场效应晶体管根据位线的变化电势来使电流流动。

通过本发明，采用的构造使得当从存储单元读取信号时，位线电 容减小，并且因此即使通过具有高电阻的可变电阻存储单元也可以进 行快速地充电和放电。由此，信号被单个MOS晶体管放大，并且读出 放大器的表面积能够因此显著地减小。

由于通过利用分级位线结构，读出放大器可以应用到所有的位线， 因此基于开页(page-open)策略提供了与DRAM兼容的存储器。

另外，通过利用在其中多个读出放大器连接到全局位线的分级位 线结构，并且通过全局读出放大器来进行信息读取和写入控制，在防 止了芯片面积和电流损耗增大的同时可以保持与DRAM的兼容。

附图说明

结合附图，从下面对特定优选实施例的描述中，本发明的以上特 征和优点将更清楚，其中：