DE2713024C3

DE2713024C3 - Speicher mit Blindzellen

Info

Publication number: DE2713024C3
Application number: DE2713024A
Authority: DE
Inventors: Masaaki Kokubunji Inadachi (Japan)
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1976-03-26
Filing date: 1977-03-24
Publication date: 1979-03-22
Also published as: NL7703260A; JPS5529518B2; US4117545A; JPS52116120A; DE2713024B2; DE2713024A1

Description

Die Erfindung betrifft einen Speicher mit Blind/eilen nach dem Oberbegriff des Anspruchs I.

Bei einem Ein-Chip-Speicher, bei dem eine Anzahl Von Speicherzellen in einem einzigen Substrat während eines einzigen Stufenverfahrens angeordnet werden, wird* wenn ein aus der Speicherzelle abgelesenes Signal klein ist, eine Blindzelle verwendet, um das kleine Signal mit hohem Rauschabstand auslesen zu können.

Bisher wurde bei einem Speicher dieser Art jeweils eine Blindzelle für jede eines Paars von DatenldUmgen verwendet, die mit jedem Vorverstärker verbunden sind (US-PS 3 774176).

Ein größeres auf den Datenleitungen auftretendes ϊ Rauschen wird von elektrostatischen Kapazitäten abhängig von Üherlappungsbereiclien von Wortlejtungen und Datenleitungen an deren !Creuzungspunkten hervorgerufen. Wenn Speicherzellen verschiedenen Aufbaues enthalten sind, unterscheiden sich die elektrostatischen Kapazitäten zwischen den Date, !leitungen wegen der Auslegung oder Gestaltung der Speicherzellen und der Fehlausrichtung eimer Maske während des Herstellverfahrens. Wenn die Blind/.ellen jeweils für die Datenleitungen wie hei dem her-

¹' kömmlichen Speicher verwendet werden, gibt es stets eine Speicherzelle mit einer von der der Blindzelle unterschiedlichen elektrostatischen Kapazität, weshalb das Rauschen des Datenleitungspaares sich voneinander unterscheidet, was eine Verringerung des

-'" Rauschabstands ergibt.

Hs ist daher Aufgabe der Erfindung, einen Speicher mit verbessertem Rauschabstand für Auslesesignale aus Speicherzellen zu schaffen, bei dem Speicherzellen verschiedenen Aufbaues mit je einem eines Paares

-·> von Datenleitungen verbunden sind.

Die Losung der Aufgabe besteht aus den im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 enthaltenen Merkmalen.

Die Erfindung gibt also einen Speicher an. der

s" mehrere Speicher/ellengruppen verschiedenen Spcichcrzellenaufbaues. Blind/ellengruppen verschiedenen Zellenaufbau'--*, jeweils eine für mindestens eine der Speicher/ellengruppen. selbstverständlich auch ein Wahlglied /um Wahlen einer gewünschten Spci-

ii cher/elle und einer Blind/eile entsprechend der Gruppe dieser Speicher/eile und ein Leseglied /um differentiellen Auslesen von Ausgangssignalen der gewählten Blind/eile und der gewählten Speicher/eile aufweist.

ι» Die Erfindung svird anhand des in der Zeichnung dargestellten Ausfuhrungsbcisipiel·. naher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 schematisch einen herkömmlichen Speicher. Fig. 2 Signalverlaufe /ur E-.rlauterung des Betriebs

Γ) des herkömmlichen Speichers.

Fig. 3 den Aufbau eines Ausfuhrungsheispiels des Hauptteils eines erfindungsgernaßen Speichers.

Fig. 4. 5 Aufsichten der Anlage einer Speicher/ellc bzw. einer Blind/clle.

κι In fig. I ist schemalisch ein herkömmlicher Speicher dargestellt, hei dem zwei Datenleitungen 2 und 3 beiderseits eines Vorverstärkers 1 angeordnet sind, der ein Differentiiilverstarker sein kann, wobei die D'ttenleitungen 2 3 Gruppen von Wortleitungen 4

Ί5 b/vv 5 uherkreu/eii oder schneiden, wobei Speicherzellengruppen 6 und 7 sowie Blind/eilen 8 und 9 au den Schnittpunkten vorgesehen sind. Jeweils eine Blind/eile 8.9 ist fur je eine der zwei von Datenleitungen 2. 3 angeordnet, die zwei Eingänge, des Vorver

ho stärkers so bilden, daß dann, wenn eine der Speicherzellen in der Speicher/ellengruppe 6 oder 7 gew.ihli oder angesteuert ist. die Blind/eile 9 oder 8 gewählt oder angesteuert ist.

Die Blindzellen 8 und 9 legen jeweils eine Bezugs* spannung ari einen der Eingänge des Vorverstärkers 1 an, die die in den Speicherzellen gespeicherten In^ formation »1 ο: oder »0« diskriminieren. Die Blindzellen 8, 9 spielen weiter eine wesentliche Rolle zum

Ausgleichen von Koppelspannungen, die «n das Paar der Datenleitungen 2, 3 angelegt sind, die mit den beiden Eingangen des Vorverstärkers 1 verbunden sind, wobei die Koppelspannungen durch Ausleseimpulsspunnungen an den Wortleitungen 4, 5 erzeugt sind, die als Ansteuerleitungen wirken, und über elektrostatische Kapazitäten gekoppelt werden, derart, daß ein differentielles Rauschen heseitigt wird, urn ein Signalauslesen hoher Empfindlichkeit zu gestatten.

Insbesondere werden, wie in Fig. 2b dargestellt, Rauschspannungen V_s , die an den Datenleitungen 2 und 3 über Koppelkapazitäten beim Anstieg des Ausleseimpulses an den Wortleitungen 4, 5 zwischen den beiden Datenleitungen 2, 3 so ausgeglichen, daß die Gesamtdifferenz (annähernd K₁) zwischen der Auslesespannung von der Blindzelle S oder 9 (die durch eine Vollinic dargestellt ist und annähernd 0 [V] beträgt) und der Auslesespannung von der Speicherzelle 7 cider 6 (die durch eine Strichlinie dargestellt ist und V_x [V] beträgt), als Signalspannung .S" herausgeführt b/w. abgenommen.

Andererseits ist die Rauschspannung l\ durch die elektrostatischen Kapazitäten abhängig vi'n einem Üherlappungsbereich auf der Wortleitung 4 oder 5 und der Datenleitung 2 oder 3 an deren Ülurschneidung oder Kreuzung verursacht. Wenn Speicherzellen unterschiedlichen Aufbaues enthalten sind, unterscheiden sich die Rauschspannungen l\. die an das Paar der Datenleitungen angelegt sind, voneinander, weil die elektrostatischen Kapazitäten sich unterscheiden wegen der Tatsache, daß das Überlappen der Wortleitungen und der Datenleitungen sich unterscheidet abhangig von der Auslegung und der Fehlausrichtung der Masken im Herstellungsverfahren. Folglich besitzt, da der Unterschied im Aufbau oder der Fehler im Herstellungsverfahren enthalten ist. der herkömmliche Speicher, bei dem eine Blind/eile an der Datenleiiung auf einer Seite des Vorverstärkers angeordnet ist. notwendigerweise (mindestens) eine Speicherzelle mit einem unterschiedlichen Überlappungsbc reich der Datenleitung und der Wortleitung gegenüber dem der Blindzelle. Bei einem derartigen Speicher unterscheiden sich, wie in Fig. 2c dargestellt, die Rauschspan, iungen V\ andern Paar der Datenlcitungcn voneinander und wird die Signalspannung .S auf l·',- V\ verringert, was zu einer Verringerung des Rauschverhältnisses fuhr«. In Fig. 2c ist angenommen, daß die Rauschspannung der Datenleitung mit der gewählten Blind/eile Null betragt.

Fig. 3 zeigt ein Ausfuhrungsbeispiel des Haupiteils eines erfindungsgemaßen Speichers. Das Wesentliche der Frfindung liegt dann, daß bei einem Speicher mit Spcichcrzcllcngruppcu mit beispielsweise unterschiedlichem Speicher/cllcnaufbau in einem Speicher mit verschiedenen Üherlappungsbcreichen der Wortleitungen und der Datenleitungen wegen der Anordnung der Speicherzellen der gleichen Form oder Ausbildung in verschiedenen Richtungen an die Datenleitungen. jcsciK eine Blindzellc für jede der Speichcrzcllengruppen vorgesehen ist mit voneinander verschiedenem Speicher/ellcnaufbau. d Iv. daß so viele Blind/eilen vorgesehen sind, als Speicherzellengruppen mit unterschiedlichem Speichcrzellenaufbau angeordnet sind- Fig. 3 zeigt ein Beispiel, bei dem zwei Speicherzellen unterschiedlichen Aufbaues verwendet sind, wobei Speicherzellengruppen 61, 71 und Speichcrzeliengruppcn 62,72 jeweils gleichen Aufbau besitzen, Wogegen die Speicherzellengruppen 61 und

62 und die Speicherzellengruppen 71,72 unterschiedlichen Aufbau besitzen. Den Speicherzellengruppen 71,72 auf der rechten Seite des Vorverstärkers I sind Blindzellen 81 bzw. 82 zugeordnet, während den Speicherzellengruppen 61, 62 auf der linken Seite des Vorverstärkers 1 Blindzellen 91 bzw. 92 zugeordnet sind.

Fig. 4 zeigt ein Beispiel der Auslegung der Speicherzellen verschiedenen Aufbaues, und Fig. 5 zeigt ein Beispiel der Auslegung der entsprechenden Blindzellen. Jede Zelle enthält beim dargestellten Ausführungsheispiel eine Eintransistorzelle.

In Fig. 4 sind dargestellt Speicherzellen C₁, C, eine aus Poly-Silicium gebildete Datenleitung D, aus Aluminium gebildete Wortleitungen W₁ und W-,, ausgebildete Schalt-MOS-Transistoren T, und T₂,' Kontaktbereiche O₁. B₁ der Steuer- oder Gateelektroden der Transistoren T₁ und T₁ mit den Wortleitungen W₁ und W, und Speicherkapazitäten C,, und C,,.

In Fig. 5 sind dargestellt Blindzellen /J₁ und D-. Blindzellen-Wortleitungen DW₁ und /JW.. ausgebildete Schalt-MOS-Transistoren DT, und Dl.. Kontaktbereiche DB₁ und DB, der Steuer- oder Ciateelektroden der Transistoren /JT₁ und DI. mit den Wortleitungen /JW₁ und /JW,. Vorladun:'sleitungen /'/., und /'/.. und Speicherkapazitäten /).S und /).'.,·

Die Speicherzellen C₁ und ( . gemäß Fig 4 entsprechen den Blindzellen /J₁ bzw. /J. gemäß fig. 5.

Auf den ersten Blick scheint es. daß die Speicherzellen C, und C, gemäß Fig. 4. die Schalt-MOS-Transistoren /, und /', und die Wortleitungen W₁. W. die gleiche Struktur oder den gleichen Aufbau bezuglich der Datenleitung D besitzen. Wenn jedoch eine im Herstellungsverfahren zur Bildung der Wortleitungen W₁ und W, verwendete Aluminiummaske nach rechts oder nach links bezüglich einer bei der Bildung der Datenleitung D verwendeten PoIy-SiIicitim-Maske fehlausgerichtet ist. unterscheidet sich ein Überlappungshereich (schraffierter Bereicu /I.) der Wortleitung W, und der Datenleitung /) von einem Überlappungsbcreich (schraffierter Bereich --I₁) der vVortleitung W₁ und der Datenleitung /). Fur derartige Speicherzellen sind Blindzellen /J₁ und D, gemäß Fig. 5 für die Speicherzellen C₁ bzw. C vorgesehen. In diesem Falle besitzen die Speicherzellen und die Blindzellen die gleiche Überlappung gegenüber der Datenleitung derart, daß das von den Wortleitungen abhängige Rauschen vollständig unterdruckt oder beseitigt werden kann. Wenn auch im dargestellten Ausfuhrungsbeispiel so viele Blindzellen verwendet sind, wie es Speicherzellengruppen unterschiedlichen Aufbaues gibt, so kann selbstverständlich eine gemeinsame Blind/eile für diejenigen Speicherzellcngrupp η verwendet werden, die gleiche Eigenschaften bzw Kenndaten besitzen.

In Fig. 3 ist ein "Jetektorkreis einschließlich eines Leseverstärkers mit mindestens einer der Datenleitungen verbunden und ist ein Ansteuerkreis mit den Wortleitungen vcrhunden.

Wie erläutert, sind gemäß der Blindzellen-Ar.ordnungder Erfindung, selbst wenn eine Fchlausrichtung der Maske beim Herstellungsverfahren auftritt, die Kopplungsspannungen Von den Wortleitungen zu den Datenleitungen vollständig ausgeglichen an beiden Seiten des Vorverstärkers derart, daß das Auslcsesignal bei hohem Rauschverhaltnis oder Ruuschabsland gefühlt oder gelesen werden kann. Wenn das in Fiß. 3

clargestellle Beispiel die Spciclierzellengruppcn 61, 62 und die Speicherzellengruppen 71, 72 als im gleichen Bereich konzentriert darstellt in einer Anordnung, in der die Auslegung gemäß Fig. 4 wiederholt auftritt, können ungeradzahlige Speicherzellen die jeweiligen Gruppen bilden.

Wenngleich die Fig. 4 und 5 Beispiele von Eintransistorzcllcn zeigen, kann die Erfindung auch auf andere Zellenarten angewendet werden.

Schließlich ist die Erfindung nicht nur auf Halbleiterspeicher, wie beschrieben, anwendbar,sundern auch auf andere Speicher, wie einem Drahtspeicher, wobei dann die Signale auf den batenleilungen direkt durch einen Leseverstärker ausgelesen werden können.

Schließlich können die Datenlcitungcn nicht nur beiderseits des Vorverstärkers, wie im dargestellten Ausführungsbeispiel, sondern parallel an einer Seite des Vorverstärkers angeordnet sein. Schließlich können auch mehrere Paare von Datcnleitungen selektiv mil dem Vorverstärker verbunden sein.

Hjcrfüί 2 ΒΙίϊϊΓ Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Speicher, mit mindestens einem Paar von Lese-Leitungen, mit einem Lesegliet) zum clifferentiellen Lesen von Signalen ouf eiern Paar der Lese-Leitungen, mit mehreren Ansteuerleitungen, die wie Lese-Leitungen kreuzend angeordnet sind, mit mehreren mit jedem Paar der Lese-Leitungen an deren Schnittstellen nut den Ansteuerleitungen verbundenen Speicherzellen, und mit jeweils einer jeder Lese-Leitung zugeordneten, etwa gleichen Aufbau wie die Speicherzellen aufweisenden Blindzelle, bei welchem die mit einem Paar der Lese-Leitungen verbundenen Speicherzellen Speicherzellengruppen mit voneinander unterschiedlichem Aufbau bilden, dadurch gekennzeichnet, daß entsprechend der Anzahl der jeweiligen Speicherzellengruppen (61, 62; 71, 72) diese Blindzelle und mindestens eine weitere Blinüzelle (91, 92; 81, 82) vorgesehen sind, wobei die Bündzeilen (91, 92; 81, 82) mit der jeweils anderen Lese-Leitung (2; 3) des Paars verbunden sind und jeweils den gleichen Aufbau wie die Speicherzellen der entsprechenden Speieher/.ellengruppen (61,62; 71,72) besitzen (Fig. 3).

2. Speicher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest mehrere der Speicherzellengruppen (61,62; 71, 72) so angeordnet sind, daß überschneidende Bereiche (Al, /12) der Ansteuerleitungen (4, 5) und der Lese-Leitungen (2, 3) durch koplanare Verschiebung von entweder der Ans'eui leitung {4, 5) oder der Lese-Leitung (2, 3) veränderbar sin'!, und 'aß zumindest einige der Blindzcllen (91, 92; D₁ D₂) im wesentlichen die gleiche Beziehung hei de Anordnung /wischen der Ansteuerleitung (4, 5) und der Lese-Leitung (2, 3) wie die Speichcrzellengruppen (61, 62; 71, 72) aufweisen.

3. Speicher nach einem der Ansprüche I oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Speicherzellen (C₁, (',) und die Blindzcllen (D₁, D₂) jeweils ein Schaltglied ( T₁, T₂; DT₁, DT₂) aufweisen, dessen Schalten durch ein Signal auf der Ansteuerleitunj (VV₁, W₁; DW₁, DW₂) gesteuert ist, wobei eine kapazitives Element (CS₁, CS₂, DS₁, DS-,) mit dem Schaltglied (T₁, /",. DT₁, DT,) verbunden ist.

4. Speicher nach einem der Ansprüche I bis 3, gekennzeichnet durch einen Differenzverstärker (l)/um differentiellen Verstärken der Signale auf dem Paar der Lese-Leitungen (2, 3).