DE4200763C2 - Halbleiterspeichervorrichtung mit verbesserter Leseverstärkerschaltung - Google Patents
Halbleiterspeichervorrichtung mit verbesserter LeseverstärkerschaltungInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine
Halbleiterspeichervorrichtung gemäß dem Oberbegriff des
Anspruchs 1. Eine derartige Halbleiterspeichervorrichtung ist
bekannt aus IEEE Journal of Solid State Circuits, Vl. SC-21,
Nr. 5, Oktober 1986, S. 618-624.
Halbleiterspeichervorrichtungen, die als Speicherzellen
Metalloxidhalbleitertransistoren (MOS-Transistoren)
verwenden, sind bisher bei der Herstellung von elektronischen
Ausrüstungsteilen häufig ausgeführt worden. Von diesen
Halbleiterspeichervorrichtungen werden DRAMs mit einer
Eintransistor/Einkondensator-Speicherzellenstruktur wegen
ihrer kleinen Zellenbesetzungsfläche immer wichtiger. Seit
kurzem sind DRAMs mit einer großen Kapazität von mehreren
Megabits bis zu einigen zehn Megabits entwickelt worden, die
unter Verwendung einer weit fortgeschrittenen
Mikrofabrikationstechnologie hergestellt werden, welche die
Verringerung des kleinsten IC-Musterteilungsabstandes bis
auf 1 Mikrometer oder darunter (Submikronbereich)
ermöglicht.
Obgleich DRAMs eine hohe Integrationsdichte aufweisen, gibt
es nach wie vor eine starke Nachfrage nach höheren
Betriebsgeschwindigkeiten dieser Speicher. Mit der
bekannten Technologie kann jedoch durch einfache
Verbesserung der Schaltgeschwindigkeit der MOS-Transistoren
auf der Basis der Mikrofabrikationstechnologie eine weitere
Verbesserung der Gesamtbetriebsgeschwindigkeit der DRAMs
nicht erreicht werden. Dies rührt daher, daß der
Mikrofabrikaton von MOS-Transistoren inhärent eine untere
Miniaturisierungsgrenze eigen ist. Wenn auch alternativ
eine spezielle Mikroherstellungstechnik angewandt werden
kann, um die Miniaturisierungsgrenze zu durchbrechen,
erfordert eine solche Technologie auch einen speziellen
Herstellungsprozeß, was die Halbleiterhersteller bei der
Anwendung dieser Technik in der Massenproduktion von DRAMs
in eine ernsthafte Risikolage bringt.
Wie Fachleuten bekannt ist, hängt die
Betriebgeschwindigkeit eines DRAM hauptsächlich von der zur
Erfassung (Lesen) der Speicherzellendaten benötigten
Lesezeit sowie von der Verstärkung ab. Die Lesezeit wird in
weitem Maße vom Datenschreibmuster in einem Speicherfeld
beeinflußt. Die Gesamtschreibdauer wird allgemein als
diejenige Schreibdauer definiert, welche durch die im
ungünstigsten Falle auftretende Zeitdauer bestimmt ist, das
heißt, der Zeitdauer, die unter den ungünstigsten Umständen
für das Datenlesemuster benötigt wird.
Typischerweise kann das "Worst-Case-Datenlesemuster" wie
nachfolgend beschrieben definiert werden. Es sei
angenommen, daß eine gegebene Zellengruppierung aus einer
Vielzahl von Speicherzellen besteht, von denen jede einem
unterschiedlichen Paar von Datenübertragungsleitungen
(Bitleitungen) angehört und die Zellen entlang einer
bestimmten, mit den Bitleitungen verbundenen
Zeilensteuerleitung (Wortleitung) angeordnet sind. Es sei
weiter angenommen, daß eine angesteuerte Speicherzelle in
dieser Zellengruppierung eine logische 0 speichert, während
die verbleibenden, nicht angesteuerten Speicherzellen
logische 1-en speichern. Ein solches Datenspeichermuster
wird allgemein als "Spaltenbalkenmuster" bezeichnet, und
dieses stellt den ungünstigsten Fall dar.
Während einer Leseoperation im ungünstigsten Fall gewinnt
der Entladestrom größte Bedeutung, der von den mit den
nicht angesteuerten Zellen verbundenen Bitleitungen in eine
gemeinsame Versorgungsquellenleitung fließt, die allgemein
an die Bitleitungspaare angeschlossen ist. Der Entladestrom
kann als "Leseentladestrom" bezeichnet werden. Eine Zunahme
des Leseentladestromes bewirkt aus den oben angegebenen
Gründen eine Verzögerung des Lesevorgangs der an die
gemeinsame Leistungsversorgungsleitung angeschlossenen
Leseverstärkerschaltung.
Die gemeinsame Leistungsversorgungsleitung erstreckt sich
entlang eines verlängerten Leitungspfades parallel zu den
Wortleitungen über dem Substrat. Ihr Leitungswiderstand
nimmt dabei natürlich zu. Mit der Zunahme der
Integrationsdichte des DRAM nimmt auch die Anzahl der mit
der gemeinsamen Versorgungsleitung verbundenen
Bitleitungspaare zu. Dies ruft eine weitere Erhöhung des
Widerstandes der gemeinsamen Versorgungsleitung sowie der
Kapazität derselben hervor, mit anderen Worten wird die
Entladungszeitkonstante der gemeinsamen Versorgungsleitung
größer.
Unter diesen Umständen führt die Erhöhung des Entladestroms
zu einer übermäßig langen Verlöschungsdauer des Stromes, bei
der es sich um diejenige Zeitdauer handelt, die der
Entladestrom bis zu seinem vollständigen Verschwinden während
des Lesevorganges benötigt. Der Lesevorgang der angesteuerten
Zelle muß nach Ablauf einer bestimmten Zeitdauer erfolgt
sein, da der Entladestrom der Reihe nach in die mit den
Bitleitungen verbundenen nicht angesteuerten Speicherzellen
zu fließen beginnt. Diese Forderung dient zur Vermeidung
einer unerwünschten Vernichtung von Bitleitungsdaten aufgrund
der Beeinträchtigung des Spannungspotentials der vorgeladenen
Eingangs-/Ausgangsleitungen. Somit wird die Taktgabe bei der
Ansteuerung einer mit der gewöhlten Zeile verbundenen
Spaltenauswahlleitung erheblich verzögert. Dies vergrößert
unvermeidlicherweise die für die vollständige Durchführung
der logischen Diskriminierung des in der angesteuerten Zeile
gespeicherten Datenwertes benötigte Gesamtzeitdauer, bei der
es sich einfach um die durch die Leseoperation der gewählten
Zeile verbrauchte tatsächliche Zeit handelt. Die Verzögerung
der Zeitsteuerung beim Ansteuern der Spaltenauswahlleitung
behindert im Falle des "Spaltenbalkenmusters" die
Hochgeschwindigkeits-Datenzugriffsoperation des DRAM, wodurch
ein schwerwiegendes Problem entsteht.
Aus US 49 48 993 ist eine Halbleiterspeichervorrichtung
bekannt, in welcher die PMOS Treiber für die Leseverstärker
lediglich mittels einer einzigen VCC Leitung verbunden sind,
und die NMOS Treiber mit einer einzelnen VSS Leitung. Diese
Leitungen bestehen aus Aluminium und erstrecken sich parallel
zu den Wortleitungen, sind somit dünn und lang und weisen
einen hohen Widerstand auf.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine
Halbleiterspeichervorrichtung zu schaffen, bei der die
Betriebsgeschwindigkeit ohne Verminderung der
Integrationsdichte maximiert werden kann.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst wie im
Patentanspruch 1 gekennzeichnet.
Gemäß dieser Zielsetzung richtet sich die vorliegende
Erfindung auf einen spezifischen DRAM mit einer Gruppierung
von Speicherzellen, die auf einem Substrat angeordnet und
in eine Vielzahl von Zellgruppen unterteilt sind, von denen
jede Speicherzellen in Zeilen- und Spaltenanordnung
aufweist. Mit den Zeilen und Spalten der Speicherzellen
sind über dem Substrat Datenübertragungsleitungen und
Steuerleitungen verbunden. Erste Leserverstärkerabschnitte
sind so angeordnet, daß jeder Abschnitt mit den
Datenübertragungsleitungen in einer entsprechenden Gruppe
der Zellgruppen verbunden ist und einen ersten
Metall-Isolator-Halbleiter-FET (MISFET) eines ersten
Leitungstyps aufweist. Zweite Leseverstärkerabschnitte sind
so angeordnet, daß jeder der zweiten
Leseverstärkerabschnitte mit den Datenübertragungsleitungen
in einer entsprechenden Zellengruppe verbunden ist, wobei
die Abschnitte zweite
Metall-Isolator-Halbleiter-Feldeffekttransistoren (MISFET)
eines zweiten, dem ersten Leitungstyp entgegengesetzten
Leitungstyps aufweisen. Der RAM weist weiter erste
Treibermittel zum elektrischen Ansteuern der ersten
Leseverstärkerabschnitte, sowie zweite Treibermittel zum
elektrischen Ansteuern der zweiten Leseverstärkerabschnitte
auf. Die ersten Treibermittel weisen eine Vielzahl von
Treibertransistoren des ersten Leitungstyps auf, die auf
dem Substrat zwischen den ersten Leseverstärkerabschnitten
untergebracht sind. Die zweiten Treibermittel weisen eine
Vielzahl von Treibertransistoren des zweiten Leitungstyps
auf, die auf dem Substrat zwischen den zweiten
Leseverstärkerabschnitten untergebracht sind. An die ersten
und zweiten Treibermittel sind Leistungsversorgungsmittel
zum getrennten Anlegen erster und zweiter Quellenpotentiale
an die ersten und zweiten Treibermittel angeschlossen.
Diese und weitere Ziele, Merkmale und Vorteile der
Erfindung gehen aus der nachfolgenden detaillierteren
Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung,
wie sie in den beigefügten Zeichnungen veranschaulicht
sind, deutlicher hervor.
Nachfolgend wird der wesentliche Gegenstand der Zeichnungen
kurz beschrieben.
Fig. 1 stellt ein Diagramm zur Veranschaulichung der
Draufsicht auf den Hauptabschnitt eines DRAM gemäß
einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung
dar;
Fig. 2 stellt ein Schaltungsdiagramm der in Fig. 1
dargestellten Ausführungsform dar;
Fig. 3 stellt ein Diagramm zur Veranschaulichung einer
vergrößerten Draufsicht auf den Hauptabschnitt der
in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform dar;
Fig. 4 stellt ein Diagramm zur Veranschaulichung der
Querschnittsstruktur der Ausführungsform der Fig.
4 entlang der Linie IV-IV dar;
Fig. 5 stellt ein Diagramm zur schematischen
Veranschaulichung eines Verdrahtungsmusters der
bei der Ausführungsform nach Fig. 1 verwendeten
Spaltenauswahlleitungen dar;
Fig. 6 stellt ein Diagramm zur Veranschaulichung der
Draufsicht auf eine Ausführungsvariante des in
Fig. 1 dargestellten DRAM dar; und
Fig. 7 und 8 stellen Diagramme jeweils zur Veranschaulichung
von Draufsichten auf die Hauptabschnitte von DRAMs
gemäß weiterer Ausführungsformen der Erfindung dar.
Bezugnehmend auf Fig. 1 wird der DRAM gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform der Erfindung allgemein mit dem
Bezugszeichen 10 gekennzeichnet. Der DRAM 10 weist eine
Gruppierung von Speicherzellen 12 auf, die in eine Vielzahl
von Gruppen 12a, 12b, 12c, ... von Speicherzellen MC auf
einem Substrat 14 unterteilt ist. Diese Gruppen werden
abgekürzt "Speicherzellenblöcke" oder "Zellenblöcke"
genannt. Jeder der Zellenblöcke 12 weist Zeilen und Spalten
von Speicherzellen MC auf, von denen jede aus einem
Kondensator und einem MOS-Transistor besteht. In jedem
Zellenblock 12 überkreuzen sich Steuerleitungen
(Wortleitungen) WL und Datenübertragungsleitungen
(Bitleitungen) BL isolierend auf dem Substrat 14 in der
Weise, daß Wortleitungen WL an die Spalten der
Speicherzellen MC angeschlossen sind, während Bitleitungen
mit den Spalten von Speicherzellen MC in Verbindung stehen.
Wie Fig. 1 zeigt, liegen Speicherzellenblöcke 12a, 12b,
12c, ... in einer Flucht entlang der Erstreckungsrichtung
paralleler Wortleitungen WL. Zwischen je zwei benachbarten
Speicherzellenblöcken 12 besteht auf dem Oberbereich des
Substrates 14 ein Zwischenraum bzw. ein Spaltabstand A1,
A2, .... Der Zwischenraum wird allgemein als
"Wortleitungs-Snapfläche" bezeichnet.
Eine lineare Anordnung von P-Kanal-MOS (bzw.
PMOS)-Leseverstärkerschaltungen 16a, 16b, 16c, ... ist
auf dem Substrat 14 in der Nähe der Speicherzellenblöcke
12a, 12b, 12c, ... angebracht. Jede
PMOS-Leseverstärkerschaltung 16 ist mit einem
entsprechenden Speicherzellenblock verbunden. Eine Gruppe
von N-Kanal-MOS (bzw. NMOS)-Leseverstärkerschaltungen 18a,
18b, 18c, ... ist ebenfalls auf dem Substrat 14 angebracht,
derart, daß sie in der Nähe der
PMOS-Leseverstärkerschaltungen 16 plaziert sind. Diese
NMOS-Leseverstärkerschaltungen 18 sind jeweils mit den
Speicherzellenblöcken 12 verbunden.
Eine Schaltung zum elektrischen Ansteuern der
PMOS-Leseverstärkerschaltungen 16a, 16b, 16c weist eine
Vielzahl von Teiltreiberschaltungen 20a, 20b, 20c, ... auf.
Diese Teiltreiber 20 sind in einer spezifischen Weise
angeordnet: sie sind nämlich auf dem Substrat 14 zwischen
den PMOS-Leseverstärkerschaltungen 24 an peripheren Stellen
in der Nähe der beiden Enden der Leseverstärkergruppierung
16 sowie in Mittelpositionen angeordnet, die zwischen je
zwei benachbarten Schaltungen 16 definiert sind. Die
Mittelpositionen können räumlich mit den
Kreuzungsoberflächenbereichen der Bereichen A1, A2, ... der
Leseverstärkergruppierung 16 übereinstimmen. Wie aus der
Darstellung der Fig. 1 hervorgeht, sind also die
Komponenten 16, 20 abwechselnd entlang einer
Positionierungslinie auf der Substratoberfläche angeordnet.
Jeder Teiltreiber 20 weist einen PMOS-Transistor auf (in
Fig. 1 nicht dargestellt). Die Teiltreiber 20 werden im
folgenden als "PMOS-Treiber" bezeichnet.
Die Treiberschaltung für die NMOS-Leseverstärkerschaltungen
18a, 18b, 18c entspricht derjenigen der
PMOS-Leseverstärkerschaltungen 16, wobei PMOS-Transistoren
gegen NMOS-Transistoren ausgetauscht sind. Die NMOS-Treiber
22a, 22b, 22c, ... und die NMOS-Leseverstärkerschaltungen
18 sind abwechselnd entlang einer weiteren
Positionierungslinie auf dem Substrat 14 angeordnet, wie
Fig. 1 zeigt. Die PMOS-Treiber 20 sind über eine
Drahtleitung 24 an die PMOS-Leseverstärkerschaltungen 18
angeschlossen, wobei die Drahtleitung 24 als "gemeinsame
Treiberleitung" bezeichnet werden kann. In gleicher Weise
sind die NMOS-Treiber 22 durch eine andere gemeinsame
Treiberleitung 26 an die NMOS-Leseverstärkerschaltungen 18
angeschlossen.
Die äquivalente Schaltungskonfiguration der Ausführungsform
der Fig. 1 ist teilweise in Fig. 2 dargestellt, wobei die
Speicherzellenblöcke 12a, 12b gemeinsam mit parallelen
Wortleitungen WL0, WL1, ... verbunden sind, wie dargestellt
ist. Bei jedem Speicherzellenblock 12 überschneidet sich
eine vorgewählte Anzahl von Bitleitungen BL, BL isolierend
mit Wortleitungen WL, wodurch eine Vielzahl von
Kreuzungspunkten geschaffen wird. In diesen Punkten ist
eine Anzahl von Einkondensator/Eintransistor-Speicherzellen
MC in bekannter Weise angeordnet.
Gemäß Fig. 2 weist jede PMOS-Leseverstärkerschaltung 16a,
16b eine Vielzahl von PMOS-Leseverstärkern 28 auf, die
jeweils an die Bitleitungspaare angeschlossen sind, die
Leistungsversorgungsknote für den Anschluß an die
Treiberleitung 24 besitzen. Jeder der PMOS-Leseverstärker
28 kann aus einer Flipflopschaltung bestehen, die ein Paar
PMOS-Transistoren mit gegenseitig über Kreuz gekoppelten
Source- und Drain-Elektroden aufweisen. Jede
NMOS-Leseverstärkerschaltung 18a, 18b weist eine
entsprechende Anzahl von NMOS-Leseverstärkern 30 auf. Diese
Verstärker 30 besitzen Leistungsversorgungsknoten, die an
die andere Treiberleitung 26 angeschlossen sind. Jeder
NMOS-Leseverstärker 30 kann aus einem Paar über Kreuz
gekoppelter NMOS-Transistoren bestehen.
Wie aus Fig. 2 hervorgeht, bestehen die PMOS-Treiber 20a,
20b, 20c jeweils aus PMOS-Transistoren. Bei diesen
PMOS-Transistoren 20 sind die Drain-Elektroden gemeinsam an
die Treiberleitung 24 angeschlossen. Die Gate-Elektroden
der PMOS-Transistoren 20 sind an eine Steuerleitung 32
angeschlossen, an die ein Steuersignal SEP angelegt wird.
Die NMOS-Treiber 22a, 22b, 22c bestehen jeweils aus
NMOS-Transistoren. Bei den NMOS-Transistoren 22 sind die
Drain-Elektroden zusammen an die gemeinsame Treiberleitung
26 angeschlossen. Die Gate-Elektroden der NMOS-Transistoren
22 sind miteinander durch die weitere Steuerleitung 34
verbunden, an die ein anderes Steuersignal angelegt wird.
Die PMOS-Transistoren 20 sowie NMOS-Transistoren 22, die in
einem Erweiterungsbereich jedes der SNAP-Bereiche A1, A2,
... angeordnet sind, sind jeweils mit
Quellenspannungsversorgungsleitungen 36, 38 verbunden (vgl.
Leitung 36 der Leistungsversorgungsspannung Vcc sowie die
Erdpotentialleitung 38). Diese Leitungen können aus
Aluminiumdrahtleitungen bestehen. Typischerweise erstreckt
sich die Vcc-Leitung 36 in der Weise, daß sie in der
Schaltungskonfiguration der Fig. 2 direkt an die
Source-Elektrode des PMOS-Treibertransistors 20b
angeschlossen ist. Die Erdleitung 38 ist direkt an die
Source-Elektrode des NMOS-Treibertransistors 22b
angeschlossen. Durch einen Kontaktabschnitt 40 wird eine
elektrische Verbindung zwischen dem PMOS-Transistor 20b und
der Vcc-Leitung 36 hergestellt. Ein weiterer
Kontaktabschnitt 42 dient zur Verbindung des
NMOS-Transistors an die Erdleitung 38.
Sehr wichtig ist, daß die Leitung 36 der
Leistungsversorgungsspannung Vcc und die Erdleitung 38
jeweils für jedes Paar der verteilten PMOS- und
NMOS-Treibertransistoren 20, 22 vorgesehen sind, die
wiederum entsprechend den Wortleitungs-Snapflächen A
angeordnet sind. Wie weiter besonders deutlich in Fig. 1
dargestellt ist, besitzt jedes Paar von Vcc-Leitungen 36
und Erdleitungen 38 ein spezifisches Verdrahtungsmuster,
wobei sich die genannten Leitungen linear in einer
zugehörigen Snapfläche A erstrecken und dann teilweise
bogenförmig im Erweiterungsbereich derselben verlaufen. Im
einzelnen verläuft die Erdleitung 38a geradlinig parallel
zu den Bitleitungspaaren BL, BL in der Snapfläche A1, und
dann bogenförmig, so daß sie sich der
PMOS-Leseverstärkerschaltung 16a nähert. Mit anderen Worten
läuft die Erdleitung 38a unter Umgehung um den PMOS-Treiber
20b herum, und schließt dann durch den Kontaktabschnitt 42
an den NMOS-Treiber 22b an. Andererseits läuft die
zugehörige Vcc-Leitung 36a geradeaus durch die
Wortleitungs-Snapfläche A1 parallel zur Erdleitung 38a,
läuft dann teilweise gekrümmt entlang des Bogenmusters der
Leitung 38a und nähert sich dem Kontaktabschnitt 40, in
welchem die Leitung 36a elektrisch mit dem PMOS-Treiber 20b
verbunden ist. Dabei verläuft die Leitung 36a in der Weise,
daß sie einen konstanten Abstand bzw. Zwischenabstand zur
gekrümmten Leitung 38a einhält. Das Leitungspaar 36b, 38b
in der anderen Snapfläche A2 verläuft in gleicher Weise.
Fig. 3 stellt eine vergrößerte Ansicht der Mustergestaltung
der genannten Leitung 36a für die
Leistungsversorgungsspannung Vcc und der Erdleitung 38a auf
dem Substrat 14 des DRAM 10 dar, wobei die
Kontaktabschnitte 40, 42 für die an den Leitungen 36a, 38a
hängenden PMOS- und NMOS-Treibertransistoren 20b, 22b durch
eine zur Steigerung der Deutlichkeit der Zeichnung dünne,
voll ausgezogene Linie dargestellt sind.
Gemäß Fig. 3 besitzt jede Wortleitung WL eine
Doppelschichtstruktur, bestehend aus einer polykristallinen
Siliziumschicht und einer Metalldrahtleitung. Im einzelnen
besteht jede Wortleitung WL aus einer polykristallinen
Siliziumschicht 44, die jeweils als Gate-Elektrode der
Spalten der Speicherzellentransistoren dient, und einer
Aluminiumdrahtleitung 46, die die Schicht 44 isolierend
überdeckt. Die Schichten 44, 46 sind elektrisch miteinander
durch eine Vielzahl von Kontaktabschnitten 48 verbunden
(von denen in Fig. 3 nur ein einzelner Abschnitt in jeder
Wortleitung WL dargestellt ist), die in konstanten
Abständen voneinander angebracht sind. Die überdeckten
Leitungen 44 befinden sich in einer bestimmten Höhe über
dem Substrat 14, wobei sich diese Höhe von derjenigen der
zuvor beschriebenen Aluminiumdrahtleitungen 36, 38
unterscheidet. Die Treiberleitungen 24, 26 der
Leseverstärker können aus Aluminiumdrahtleitungen bestehen,
die in gleicher Höhe wie die Leitungen 44 über dem Substrat
14 angeordnet sind und jeweils mit der Drain-Elektrode der
PMOS- und NMOS-Treibertransistoren 20b, 22b in Verbindung
stehen. Auch die Steuerleitungen 32, 34, die in Verbindung
mit den Gate-Elektroden der Treibertransistoren 20b, 22b
stehen und an die jeweils Steuersignale angelegt werden,
können Aluminiumdrahtleitungen sein, die in gleicher Höhe
wie die Aluminiumleitungen 46 der Wortleitungen WL über dem
Substrat 14 liegen. Die geschichtete bzw. laminierte
Struktur einer typischen Wortleitung WL ist im einzelnen in
Fig. 4 dargestellt. Zusätzlich kann es als Ergebnis der
Verwendung der teilweise umgebogenen Leitungen 36, 38 der
Leistungsspannungsversorgung vorteilhaft sein, eine
Anordnung zu treffen, bei der die mit den
Speicherzellenblöcken 12 zu verbindenden
Spaltenauswahlleitungen CSL0, ... CSLk, CSLk + 1, ... CSLn - 1
ebenfalls teilweise gekrümmt verlaufen. Diese Leitungen CSL
können aus Aluminiumdrahtleitungen bestehen, die in der
gleichen Höhe wie die Leitungen 36, 38 über dem Substrat 14
gebildet sind.
Bei dem in den Fig. 1 bis 5 dargestellten DRAM 10 fließt im
Lesemodus der Bitleitungsstrom verteilt in entsprechende
Quellenspannungsleitungen 38 (Erdleitungen) durch eine
Anzahl von verteilten NMOS-Treibertransistoren 22a, 22b,
22c, ..., wie typischerweise in Fig. 1 dargestellt ist. Es
ist daher möglich, unerwünschte On-line-Stromänderungen zu
eliminieren, die aufgrund des inhärenten Widerstandes der
Treiberleitung der NMOS-Leseverstärkerschaltungen 18a, 18b,
18c, ... verursacht werden, das heißt, der Leitung SAN 26,
so daß das Spannungspotential auf dieser Leitung 26
gleichförmig ist. Dadurch kann das Arbeiten der
NMOS-Leseverstärkerschaltungen 18 beschleunigt werden,
womit die Zugriffsgeschwindigkeit des DRAM 10 erheblich
verbessert wird. Aus dem gleichen Grunde kann der Betrieb
der PMOS-Leseverstärkerschaltungen 16 verbessert werden, da
der in diese Leseverstärkerschaltungen fließende Strom auch
in die anderen Quellenspannungsleitungen (Vcc-Leitungen) 36
fließen muß, die mit den verteilten
PMOS-Treibertransistoren 20a, 20b, 20c verbunden sind. Die
Verbesserung der Betriebsgeschwindigkeit der
PMOS-Leseverstärkerschaltungen kann zur Verbesserung des
Umspeicherbetriebs bzw. der Wiederkehrzeit des DRAM 10
führen. Die angesprochene Hochgeschwindigkeitsverbesserung
sowohl der Zugriffsoperation, als auch des
Umspeicherbetriebs ist sehr bedeutsam, weil sie zur
Gesamtverbesserung der Arbeitsgeschwindigkeit des
hochintegrierten DRAM 10 beiträgt.
Der DRAM 10 kann in der in Fig. 6 dargestellten Weise
modifiziert werden, wobei ein DRAM 50
Quellenspannungsleitungen 36, 38 aufweist, bei denen es
sich um geradlinige Drahtleitungen handelt. Um dies zu
erreichen, ist es erforderlich, daß bei der Verringerung
der Besetzungsfläche jeder PMOS- und
NMOS-Leseverstärkerschaltung 16, 18 die Auslegung der
Schaltungen auf dem Substrat 14 wie folgt abgeändert wird.
Die Gruppierung der PMOS-Leserverstärkerschaltungen 16 wird
in Richtung des Pfeiles 52 auf der Substratoberfläche
verschoben, während die Gruppierungen der
NMOS-Leseverstärkerschaltungen 18 gemäß dem Pfeil 54 in der
Gegenrichtung verschoben wird. Durch diese Anordnungsweise
kann das Verdrahtungsmuster des DRAM 50 vereinfacht werden,
was zu einer Verringerung des Risikos von Musterdefekten
beim RAM 50 führt.
Die in Fig. 7 dargestellte Schaltungskonfiguration eines
DRAM 60 entspricht der in Fig. 2 dargestellten
Konfiguration, mit Ausnahme der folgenden Maßnahmen: (1)
die Bitleitungspaare BL, BL besitzen eine verschachtelte
Konfiguration; und (2) die Positionen der PMOS- und
NMOS-Leseverstärkerschaltungen 16, 18 sind verschieden. In
bezug auf das verschachtelte Bitleitungspaar ergeben sich
folgende Einzelheiten: im Speicherzellenblock 12a verlaufen
ein bestimmtes Paar von Bitleitungen BL0, BL0 und ein
benachbartes Paar Bitleitungen BL1, BL1 parallel zueinander
und sind dabei alternierend angeordnet, wie Fig. 7 zeigt.
Die mit diesen beiden Bitleitungspaaren verbundenen
NMOS-Leseverstärkerschaltungen 18a weisen
NMOS-Leseverstärker 30 auf, die an den entgegengesetzten
Enden der Leitungen angeordnet sind.
NMOS-Treibertransistoren 22 sind in zwei Untergruppen
entsprechend den alternierenden Positionen der
PMOS-Leseverstärker 28 unterteilt. Das gleiche trifft für
den Speicherzellenblock 12b zu. Jede
PMOS-Leseverstärkerschaltung 16 ist im wesentlichen in der
Mitte eines zugehörigen Speicherzellenblockes 12 plaziert,
wie Fig. 7 zeigt.
Die Auslegung der PMOS- und NMOS-Treiber 20, 22 sowie der
mit ihnen im DRAM 70 der Fig. 8 verbundenen
Quellenspannungsleitungen 36, 38 entspricht der in Fig. 1
dargestellten Auslegung, mit Ausnahme der folgenden
Maßnahmen: PMOS-Treiber 20 sind ausgewählten Snapflächen
A1, A3, ..., Ai ("i" ist eine ungerade ganze Zahl)
hinzugefügt, während NMOS-Treiber 22 in den übrigen
Snapflächen A2, A4, ..., Aj ("j" ist eine gerade ganze
Zahl) angeordnet sind. Mit anderen Worten ist jede
Snapfläche entweder mit einem PMOS-Treiber 20, oder einem
NMOS-Treiber 22 ausgestattet. Gemäß einer solchen
alternierenden Auslegung der PMOS-/NMOS-Treiber weist jede
Snapfläche nur eine der Quellenspannungsleitungen 36, 38
auf. Beispielsweise ist die Snapfläche A1 mit der
Vcc-Leitung 36 für den Anschluß an den PMOS-Treiber 20
versehen. Eine Erdleitung 38 ist nicht darin enthalten. Die
benachbarte Snapfläche A2 ist demgegenüber mit der
Erdleitung 38 für den Anschluß an den NMOS-Treiber 22
versehen, wobei sie aber keine Vcc-Leitung 36 aufweist.
Diese Anordnung der Quellenspannungsleitung wiederholt sich
bei den übrigen Snapflächen des DRAM 70.
Mit dieser Anordnung kann die Auslegung der
DRAM-Komponenten auf dem Substrat 14 trotz der leichten
Verschlechterung der Verteilungswirkung des
Leseverstärkerstromes im Vergleich zu den vorher
beschriebenen Ausführungsformen der Fig. 1 bis 7
vereinfacht werden, da nur eine einzige
Quellenspannungsleitung jeder Snapfläche hinzugefügt werden
muß. Dieser Vorteil ist von erheblicher Bedeutung,
insbesondere wenn die Integrationsdichte des DRAM weiter
gesteigert werden soll. Da die Quellenspannungsleitung in
jeder Snapfläche dick sein kann, wird darüber hinaus der
Widerstand derselben zur Beschleunigung der Leseoperation
verringert, mit der Folge, daß die
Gesamtbetriebsgeschwindigkeit erhöht wird.
Claims (7)
1. Halbleiterspeichervorrichtung, mit einem Substrat (14),
einer Anordnung von Speicherzellen (MC), die auf dem
Substrat in eine Vielzahl von beabstandeten Zellengruppen
(12) unterteilt sind, von denen jede Zeilen und Spalten
von Speicherzellen einschließt, Datenübertragungsleitungen
(BL) und Steuerleitungen (WL), die den Zeilen und Spalten
von Speicherzellen auf dem Substrat zugeordnet sind, einer
Anordnung von ersten Leseverstärkerabschnitten (16), von
denen jeder mit den Datenübertragungsleitungen (BL) in
einer entsprechenden der Zellengruppen (12) verbunden ist,
und erste Metall-Isolator-Halbleiter-
Feldeffekttransistoren eines ersten Leitfähigkeitstyps
umfaßt, einer Anordnung von zweiten
Leseverstärkerabschnitten (18), von denen jeder mit den
Datenübertragungsleitungen (BL) in einer entsprechenden
Zellengruppe (12) verbunden ist und zweite Metall-
Isolator-Halbleiter-Feldeffekttransistoren eines zweiten
Leitfähigkeitstyps umfaßt, ersten Treibereinrichtungen
(20) zum elektrischen Treiben der ersten
Leseverstärkerabschnitte, welche ersten
Treibereinrichtungen eine Vielzahl von ersten
Treibertransistoren des ersten Leitfähigkeitstyps
einschließen, zweiten Treibereinrichtungen (22) zum
elektrischen Treiben der zweiten Leseverstärkerabschnitte,
welche zweiten Treibereinrichtungen eine Vielzahl von
zweiten Treibertransistoren des zweiten Leitfähigkeitstyps
einschließen, und Leistungszuführungseinrichtungen (36,
38), die mit den ersten und zweiten Treibereinrichtungen
(20, 22) verbunden sind, um erste und zweite
Quellenpotentiale den ersten und zweiten
Treibereinrichtungen zuzuführen,
dadurch gekennzeichnet, daß
- 1. die ersten Treibertransistoren unter den ersten Leseverstärkerabschnitten so verteilt sind, daß jeder erste Treibertransistor zwischen benachbarten, ersten Leseverstärkerabschnitten auf dem Substrat angeordnet ist,
- 2. die zweiten Treibertransistoren unter den zweiten Leseverstärkerabschnitten so verteilt sind, daß jeder zweite Treibertransistor zwischen benachbarten, zweiten Leseverstärkerabschnitten auf dem Substrat angeordnet ist, und
- 3. die Leistungszuführungseinrichtungen eine Vielzahl von ersten, parallelen Quellenpotentialleitungen (36a, 36b) umfassen, die sich quer zu der Anordnung von ersten Leseverstärkerabschnitten erstrecken, sowie eine Vielzahl von zweiten, parallelen Quellenpotentialleitungen (38a, 38b), die sich quer zu der Anordnung von zweiten Leseverstärkerabschnitten erstrecken.
2. Halbleiterspeichervorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß
sich die ersten Quellenpotentialleitungen (36a, 36b) im
wesentlichen parallel zu den Datenübertragungsleitungen (BL)
erstrecken, so daß jede erste Quellenpotentialleitung (36a,
36b) in einem bestimmten Substratoberflächengebiet (A1)
verläuft, das zwischen benachbarten (12a, 12b) Zellengruppen
(12) definiert ist.
3. Halbleiterspeichervorrichtung nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, daß
die zweiten Quellenpotentialleitungen (38a, 38b) im
wesentlichen parallel zu den Datenübertragungsleitungen (BL)
verlaufen, so daß jede zweite Quellenpotentialleitung in
einem bestimmten Substratoberflächengebiet (A1) zusammen mit
einer entsprechenden der ersten Quellenpotentialleitungen
(36a, 36b) verläuft.
4. Halbleiterspeichervorrichtung nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet, daß
wenigstens eine der ersten Quellenpotentialleitungen (36a,
36b) und die entsprechende der zweiten
Quellenpotentialleitungen (38a, 38b), welche sich zusammen in
dem bestimmten Substratoberflächengebiet (A1) erstrecken,
teilweise bogenförmig ausgebildet sind.
5. Halbleiterspeichervorrichtung nach Anspruch 4,
gekennzeichnet durch
eine erste Treiberleitung (24), welche sich im wesentlichen parallel zu der Anordnung von ersten Leseverstärkerabschnitten (16a-16c) erstreckt, um die ersten Treibereinrichtungen (20) mit den ersten Leseverstärkerabschnitten (16) elektrisch zu verbinden, und
eine zweite Treiberleitung (26), welche sich im wesentlichen parallel zu der Anordnung von zweiten Leseverstärkerabschnitten (18a-18c) erstreckt, um die zweiten Treibereinrichtungen (22) mit den zweiten Leseverstärkerabschnitten (18) elektrisch zu verbinden.
eine erste Treiberleitung (24), welche sich im wesentlichen parallel zu der Anordnung von ersten Leseverstärkerabschnitten (16a-16c) erstreckt, um die ersten Treibereinrichtungen (20) mit den ersten Leseverstärkerabschnitten (16) elektrisch zu verbinden, und
eine zweite Treiberleitung (26), welche sich im wesentlichen parallel zu der Anordnung von zweiten Leseverstärkerabschnitten (18a-18c) erstreckt, um die zweiten Treibereinrichtungen (22) mit den zweiten Leseverstärkerabschnitten (18) elektrisch zu verbinden.
6. Halbleiterspeichervorrichtung nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet, daß
die ersten und zweiten Quellenpotentialleitungen (36a-36b,
38a-38b) auf einem ersten Niveau oberhalb des Substrats
angeordnet sind, und die ersten und zweiten Treiberleitungen
(24, 26) auf einem zweiten Niveau oberhalb des Substrats
angeordnet sind.
7. Halbleiterspeichervorrichtung nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet, daß
sich die ersten und zweiten Treiberleitungen (24, 26) gerade
erstrecken.
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP03246691A JP3260393B2 (ja) | 1991-02-01 | 1991-02-01 | ダイナミック型半導体記憶装置 |
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DE4200763A1 DE4200763A1 (de) | 1992-08-13 |
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Family Applications (1)
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DE4200763A Expired - Lifetime DE4200763C2 (de) | 1991-02-01 | 1992-01-14 | Halbleiterspeichervorrichtung mit verbesserter Leseverstärkerschaltung |
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Citations (1)
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---|---|---|---|---|
US4948993A (en) * | 1988-06-07 | 1990-08-14 | Samsung Electronics Co. Ltd. | Distributed sensing control circuit for a sense amplifier of the memory device |
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Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4948993A (en) * | 1988-06-07 | 1990-08-14 | Samsung Electronics Co. Ltd. | Distributed sensing control circuit for a sense amplifier of the memory device |
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Title |
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IEEE Journal of Solid-State Circuits, Vol. SC-21, No. 5, Oktober 1986, S. 618-624 * |
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