JP2000048564A - ダイナミック型ram - Google Patents

ダイナミック型ram

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JP2000048564A
JP2000048564A JP10210480A JP21048098A JP2000048564A JP 2000048564 A JP2000048564 A JP 2000048564A JP 10210480 A JP10210480 A JP 10210480A JP 21048098 A JP21048098 A JP 21048098A JP 2000048564 A JP2000048564 A JP 2000048564A
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word
arrays
word line
mosfet
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JP10210480A
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English (en)
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Kiyotake Sakurai
清威 桜井
Masato Suzuki
正人 鈴木
Goro Kitsukawa
五郎 橘川
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Hitachi Ltd
Hitachi Solutions Technology Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
Hitachi ULSI Systems Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 サブワード線の選択動作の高速化を図りつ
つ、高集積化を実現したダイナミック型RAMを提供す
る。 【解決手段】 ワード線をメインワード線と上記メイン
ワード線の延長方向に対して分割された長さとされ、か
つ、上記メインワード線と交差するビット線方向に対し
て複数配置され、複数からなるダイナミック型メモリセ
ルのアドレス選択端子が接続されてなるサブワード線か
らなる階層ワード線方式において、上記複数のサブワー
ド線及び上記複数の相補ビット線対及びこれらの交点に
設けられた複数のダイナミック型メモリセルによりサブ
アレイを構成し、上記サブワード線は、4個以上のサブ
アレイを貫通するように延長し、上記4個以上のサブア
レイのうち所定の組み合わせの2個のサブアレイに挟ま
れた第1の領域に上記サブワードドライバを構成する第
1導電型のMOSFETを配置し、他の組み合わせの2
個のサブアレイに挟まれた第2の領域に、上記サブワー
ドドライバを構成する第2導電型のMOSFETを配置
する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、ダイナミック型
RAM(ランダム・アクセス・メモリ)におけるメイン
ワード線とサブワード線からなる階層ワード線技術に利
用して有効な技術に関するものである。
【0002】
【従来の技術】選択されるメモリセルが設けられる必要
なメモリブロックのみを動作させ、動作させるメモリエ
リアをできるだけ少なくして低消費電力を図ること、及
びメモリセルが接続されるサブワード線の選択動作の高
速化を図るために、メインワード線に対してメモリセル
が接続される複数のサブワード線を設けるようにした階
層ワード線方式又は分割ワード線方式が提案されてい
る。分割ワード線方式の例としては、特開平2−158
995号公報がある。なお、上記公報ではメインワード
線を前置ワード線と称し、サブワード線をワード線と称
している。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上記サブワード線は、
メインワード線とサブワード線選択線からの信号を受け
るサブワードドライバにより選択される。サブワードド
ライバをCMOS回路で構成した場合、サブアレイに挟
まれた領域にPチャンネル型MOSFETとNチャンネ
ル型MOSFETを形成しなければならない。上記Pチ
ャンネル型MOSFETとNチャンネル型MOSFET
とは、それぞれN型ウェル領域とP型ウェル領域に形成
しなければならないので、かかるウェル分離のための面
積が必要となりチップサイズを大型化する原因になって
いる。
【0004】この発明の目的は、サブワード線の選択動
作の高速化を図りつつ、高集積化を実現したダイナミッ
ク型RAMを提供することにある。この発明の前記なら
びにそのほかの目的と新規な特徴は、本明細書の記述お
よび添付図面から明らかになるであろう。
【0005】
【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち代表的なものの概要を簡単に説明すれば、下
記の通りである。すなわち、ワード線をメインワード線
と上記メインワード線の延長方向に対して分割された長
さとされ、かつ、上記メインワード線と交差するビット
線方向に対して複数配置され、複数からなるダイナミッ
ク型メモリセルのアドレス選択端子が接続されたサブワ
ード線からなる階層ワード線方式において、上記複数の
サブワード線及び上記複数の相補ビット線対及びこれら
の交点に設けられた複数のダイナミック型メモリセルに
よりサブアレイを構成し、上記サブワード線は、4個以
上のサブアレイを貫通するように延長し、上記4個以上
のサブアレイのうち所定の組み合わせの2個のサブアレ
イに挟まれた第1の領域に上記サブワードドライバを構
成する第1導電型のMOSFETを配置し、他の組み合
わせの2個のサブアレイに挟まれた第2の領域に、上記
サブワードドライバを構成する第2導電型のMOSFE
Tを配置する。
【0006】
【発明の実施の形態】図1には、この発明が適用された
ダイナミック型RAMの一実施例の概略レイアウト図が
示されている。同図においては、この発明が適用される
ダイナミック型RAMを構成する各回路ブロックのう
ち、その主要部が判るように示されており、それが公知
の半導体集積回路の製造技術により、単結晶シリコンの
ような1個の半導体基板上において形成される。
【0007】この実施例では、特に制限されないが、メ
モリアレイは、全体として4個に分けられる。半導体チ
ップの長手方向に対して左右に分けられて、中央部分1
4にアドレス入力回路、データ入出力回路及びボンディ
ングパッド列からなる入出力インターフェイス回路及び
昇圧回路や降圧回路を含む電源回路等が設けられる。こ
れら中央部分14の両側のメモリアレイに接する部分に
は、カラムデコーダ領域13が配置される。
【0008】上述のように半導体チップの長手方向に対
して左右に2個、上下に2個ずつに分けられた4個から
なる各メモリアレイにおいて、長手方向に対して上下中
央部にメインロウデコーダ領域11が設けられる。この
メインロウデコーダの上下には、メインワードドライバ
領域12が形成されて、上記上下に分けられたメモリア
レイのメインワード線をそれぞれが駆動するようにされ
る。
【0009】上記メモリセルアレー(以下、サブアレイ
という)15は、その拡大図に示すように、メモリセル
アレイ15を挟んでセンスアンプ領域16、サブワード
ドライバ領域17に囲まれて形成されるものである。上
記センスアンプ領域と、上記サブワードドライバ領域の
交差部は、交差領域(クロスエリア)18とされる。上
記センスアンプ領域16に設けられるセンスアンプは、
シェアードセンス方式により構成され、メモリアレイの
両端に配置されるセンスアンプを除いて、センスアンプ
を中心にして左右に相補ビット線が設けられ、左右いず
れかのサブアレイの相補ビット線に選択的に接続され
る。
【0010】上述のように半導体チップの長手方向に対
して左右に4個ずつに分けられたメモリアレイは、2個
ずつ組となって配置される。このように2個ずつ組とな
って配置された2つのメモリアレイは、その中央部分に
上記メインロウデコーダ領域11とメインワードドライ
バ12が配置される。メインワードドライバ12は、上
記1つのメモリアレイを貫通するように延長されるメイ
ンワード線の選択信号を形成する。上記メインワードド
ライバ12にサブワード選択用のドライバも設けられ、
後述するように上記メインワード線と平行に延長されて
サブワード選択線の選択信号を形成する。
【0011】拡大図として示された1つのサブアレイ1
5は、特に制限されないが、サブワード線が256本
と、それと直交する相補ビット線(又はデータ線)が2
56対とされる。上記1つのメモリアレイにおいて、上
記サブアレイ15がビット線方向に16個設けられるか
らサブワード線が約4K分設けられ、ワード線方向に1
6個設けられるから相補ビット線が約4K分設けられ
る。このようなメモリアレイがメモリチップ10全体で
4個設けられるから、メモリチップ10全体の記憶容量
は、4×4K×4K=64Mビットのようにされる。
【0012】上記1つのメモリアレイは、メインワード
線方向に対して16個に分割される。かかる分割された
サブアレイ15毎にサブワードドライバ(サブワード線
駆動回路)17が設けられる。サブワードドライバ17
は、メインワード線に対して1/16の長さに分割さ
れ、それと平行に延長されるサブワード線の選択信号を
形成する。この実施例では、メインワード線の数を減ら
すために、言い換えるならば、メインワード線の配線ピ
ッチを緩やかにするために、特に制限されないが、1つ
のメインワード線に対して、相補ビット線方向に8本か
らなるサブワード線を配置させる。
【0013】上記サブアレイ15はワード線方向に対し
て16分割される。この実施例のサブワード線は、上記
サブアレイ15に対して一対一に設けられるのではな
く、後述するようにサブワードドライバ17を構成する
Pチャンネル型MOSFETとNチャンネル型MOSF
ETを異なるサブワードドライバ領域17に分離して配
置できるようにするため、特に制限されないが、4つの
サブアレイ15を貫通するように延長される。それ故、
サブワード線の長さは、1つのメモリアレイのメインワ
ード線を4等分した長さ、つまり、16/4=4個分の
サブアレイ15に対応した長さにされる。上記サブワー
ド線は、相補ビット線方向に対しては1本のメインワー
ド線に対して8本ずつが割り当てられる。このようなサ
ブワード線の中から1本のサブワード線を選択するため
に、サブワードドライバ17が配置される。このサブワ
ードドライバ17は、メインワード線の信号と、上記サ
ブワードドライバ17の配列方向に延長される8本のサ
ブワード選択線の信号とを用いて1つを選択する選択信
号を形成する。
【0014】図2には、この発明に係るダイナミック型
RAMにおけるメモリアレイと、そのメインワード線M
WB及びサブワード選択線FXBの関係を説明するため
の要部ブロック図が示されている。同図には、前記メイ
ンロウデコーダ領域11、メインワードドライバ領域1
2と、それに対応した4つのメモリセルアレー(サブア
レイ)15、それに関連するサブワードドライバ領域1
7、センス領域16及び交差領域18が示されている。
【0015】上記1つのサブアレイ15には、256本
のサブワード線が設けられる。メインワード線MWB
は、上記のように8本のサブワード線が割り当てられ
る。したがって、上記サブアレイ15においては、25
6/8=32本のメインワード線MWBが設けられ、前
記1つのメモリアレイを構成する16個のサブアレイを
貫通するように延長される。上記1本ずつのメインワー
ド線MWBに割り当てられた8本のサブワード線の中ら
1本のサブワード線を選択するための8本からなるサブ
ワード選択線FXBが、上記メインワード線MWBと同
様に1つのメモリアレイに設けられた16個のサブアレ
イを貫通するように延長される。
【0016】上記メインワード線MWBは、サブワード
ドライバ領域17においてそれぞれ4個ずつのサブワー
ドドライバに信号を供給するための分岐(同図では●)
が設けられる。これに対して、サブワード選択線FXB
は、後述するようにサブワード線を4つのサブアレイ1
5を貫通するように延長させ、サブワードドライバを構
成するNチャンネル型MOSFETとPチャンネル型M
OSFETを分離してそれぞれサブワードドライバ領域
17に配置する構成をとるため、かかるサブワード選択
線FXBの信号がそのまま供給されるNチャンネル型M
OSFETが設けられる領域において、上記信号を供給
するための分岐(同図では●)が1つ置きのサブワード
ドライバ領域に設けられる。この実施例では、メモリア
レイの端部にサブワードドライバはなくともよい。
【0017】サブワード線は、それを駆動するサブワー
ドドライバのピッチを確保するために、上記メインワー
ド線MWBに対応した8本が奇数番1、3、5、7と偶
数番目0、2、4、6の2組に分けられて次に説明する
ように互い違いになるように配置され、みかけ上1個の
サブワードドライバが2本のサブワード線のピッチに収
まるようにされる。ただし、この実施例では、4つのサ
ブアレイを貫通するようにサブワード線が構成され、し
かも、Nチャンネル型MOSFETとPチャンネル型M
OSFETとを分離して配置する構成とされる。そし
て、サブワード線の選択動作を高速にするためにPチャ
ンネル型のMOSFETを1つのサブワード線に対して
2個設けるようにする。このため、上記サブワード線の
ピッチに対応してPチャンネル型MOSFETが設けら
れることになる。しかし、サブワード線に対応して1個
で構成されるから、狭いサブワード線のピッチに十分に
配置せることは可能である。
【0018】図3には、メインワード線とサブワード選
択線及びサブアレイの関係を説明するための概略ブロッ
ク図が示されている。メインワード線MWBは、MWB
0〜MWB31の32本から構成される。8本のサブワ
ード選択線FXB0〜FXB7は、その分布抵抗を小さ
くするために2本を用いてサブアレイ上を延長するよう
に配置される。特に制限されないが、サブワード選択線
FXB0は、メインワード線MWB0とMWB1の間に
配置される第1配線と、メインワード線MWB2とMW
B3の間に配置される第2配線の一対で構成される。他
のサブワード選択線FXB1〜FXB7も、上記メイン
ワード線MWBに挟まれて適宜に分散して第1配線と第
2配線の一対から構成される。これらのメインワード線
MWB及びサブワード選択線FXBは、特に制限されな
いが、第2層目の金属配線層M2により形成される。こ
の実施例のようにサブアレイ上のメインワード線MWB
のピッチの隙間にサブワード選択線FXBを配置する構
成では、格別な配線チャンネルが不要にできるから、上
記のように1つのサブアレイに8対のサブワード選択線
FXBを配置するようにしてもメモリチップが大きくな
ることはない。
【0019】サブワードドライバ領域では、上記メイン
ワード線MWB及びサブワード選択線FXBに対して直
交するような第3層目の金属配線層M3からなる配線が
設けられ、上記サブワード選択線FXBと適宜に接続さ
れて、上記256/2=128個のサブワードドライバ
にサブワード選択線を供給する。後述するように、サブ
ワードドライバのう、Nチャンネル型MOSFETが形
成させる領域と、Pチャンネル型MOSFETが形成さ
れる領域とが交互になるように構成され、Nチャンネル
型MOSFETにはサブワード選択線FXBの信号がそ
のまま伝えられ、Pチャンネル型MOSFETにはサブ
ワード線選択線FXBの反転信号FXが伝えられる。こ
のため、Pチャンネル型MOSFETが形成されるサブ
ワードドライバ領域に対応した交差領域には、上記反転
信号を形成するためのCMOSインバータ回路が設けら
れる。上記サブアレイ15において、上記メインワード
線及びサブワード線と直交するようにカラム選択線YS
及び電源線が配置される。これらの選択線YS及び電源
線は、上記サブワードドライバ領域に設けられるサブワ
ード選択線と同様に第3層目の金属配線層M3により構
成される。
【0020】図4には、上記サブワードドライバの一実
施例の構成図が示されている。図4(A)には、6個の
サブアレイSBARY21〜26に対応した4個のサブ
ワードドライバが代表として例示的に示され、図4
(B)には、それらのMOSFETが形成されるウェル
領域の断面構造が示されている。
【0021】この実施例では、偶数列のサブワード選択
線FXB0に対応した2本のサブワード線SWL31と
SWL36及び奇数列のサブワード選択線FXB1に対
応した2本のサブワード線SWL33とSWL38とが
代表として例示的に示されている。上記偶数列のサブワ
ード選択線FXB0に対応した2本のサブワード線SW
L31とSWL36は、サブアレイSBARY21から
SBARY24までの4個のサブアレイを貫通するよう
延長される。上記奇数列のサブワード選択線FXB1に
対応した2本のサブワード線SWL33とSWL38
は、サブアレイSBARY19からSBARY22まで
の4個のサブアレイを貫通するよう延長される。
【0022】これにより、偶数列のサブワード選択線F
XB0に対応した2本のサブワード線SWL31とSW
L36と、奇数列のサブワード選択線FXB1に対応し
た2本のサブワード線SWL33とSWL38とは、2
個分のサブアレイだけずれて互い違いに配置される。こ
の結果、上記それぞれ4個分のサブアレイの互いに隣接
するサブアレイ間に設けられる3つのサブワードドライ
バ領域のうち、中央部分に設けられるNチャンネル型M
OSFETが形成されるサブワードドライバ領域SWD
−Nにおいて、それにより駆動されるサブワード線SW
Lの配列ピッチが2倍に拡大でき、サブワード線SWL
をメモリセルの配列ピッチに合わせて形成しつつ、2個
のNチャンネル型MOSFETを形成することができ
る。
【0023】この実施例では、サブワード線をハイレベ
ルの選択レベルへの立ち上がりを高速にするために、上
記それぞれ4個分のサブアレイの互いに隣接するサブア
レイ間に設けられる3つのサブワードドライバ領域のう
ち、左右にPチャンネル型MOSFETを設けるように
するものである。これにより、上記4つのサブアレイを
貫通するように延長されるサブワード線は、左右に2個
ずつにされたサブアレイSBARY21と22及びSB
ARY23と24の間のサブワードドライバ領域SWD
−PにPチャンネル型MOSFETが設けられる。これ
により、1つのPチャンネル型MOSFETは、サブア
レイ2個分に対応したサブワード線を駆動することとな
り、サブワード線の立ち上がりを高速にする。
【0024】サブワード線SWL31の選択動作は、次
の通りである。メインワード線MWB0とサブワード選
択線FXB0が共にロウレベルの選択レベルにされる
と、上記Nチャンネル型MOSFETが共にオフ状態に
される。そして、上記メインワード線MWB0のロウレ
ベルにより、Pチャンネル型MOSFETがオン状態に
せれ、上記サブワード選択線FXB0のロウレベルの反
転信号FX0のハイレベルがサブワード線SWL31に
伝えられて選択レベルとされる。上記FX0のハイレベ
ルは、昇圧電圧VPPに対応した選択レベルとされる。
【0025】上記サブワード線選択線FXB0のロウレ
ベルにより、メインワード線MWB1に対応したPチャ
ンネル型MOSFETのソースにも上記FX0のハイレ
ベルが伝えられるが、このときにはメインワード線MW
B1が上記昇圧電圧VPPに対応したハイレベルとなっ
て、Pチャンネル型MOSFETをオフ状態にするの
で、サブワード線SWL36等は、上記メインワード線
MWB1のハイレベルによりオン状態にされるNチャン
ネル型MOSFETによってロウレベルの非選択レベル
にされる。このようにして、メインワード線MWBがロ
ウレベル、サブワード選択線FXBが共にロウレベルに
なる組み合わせのサブワードドライバに対応したサブワ
ード線SWLのみが上記選択レベルにされる。
【0026】上記のようにサブワード線SWLを4個の
サブアレイを延長させる構成とし、その中央部分のサブ
ワードドライバ領域SWD−NにはNチャンネル型MO
SFETを形成し、両側のサブワードドライバ領域SW
D−Pには、Pチャンネル型MOSFETを形成する構
成とすると、サブワードドライバ領域において、Pチャ
ンネル型MOSFETとNチャンネル型MOSFETと
を設けるようにした場合に比べて、半導体基板上に形成
される素子形成領域としてウェル分離を簡単にすること
ができる。
【0027】すなわち、P型半導体基板P−SUB上に
深い深さのN型ウェル領域DWELLを形成し、その上
にNチャンネル型MOSFETを形成するP型ウェル領
域PWELLとPチャンネル型MOSFETを形成する
N型ウェル領域NWELLを形成する際に、サブアレイ
のNチャンネル型からなるアドレス選択MOSFET
と、上記サブワードドライバを構成するNチャンネル型
MOSFETとを同一のPWELLで構成することがで
き、上記サブワードドライバを構成するPチャンネル型
MOSFETはサブアレイ間を分離させるようなNWE
LLで構成することができる。
【0028】上記のようにサブワード線を2個のPチャ
ンネル型MOSFETで半分ずつ駆動するようにする
と、Pチャンネル型MOSFETが形成されるサブワー
ドドライバ領域SWD−Pに対応した交差領域には、サ
ブワード選択信号FXBの反転信号を形成するインバー
タ回路(サブワード選択線駆動回路FXD)が集中して
設けられる。このため、メイン入出力線I/OをNチャ
ンネル型MOSFETが形成されるサブワードドライバ
領域SWD−Nを延長するように構成し、それに対応し
た交差領域にはローカル入出力線LIOとメイン入出力
線MIOとを接続させるスイッチ回路を配置するように
する。
【0029】上記交差領域には、センスアンプを駆動す
るパワーMOSFET、シェアードスイッチMOSFE
Tを駆動するための駆動回路、プリチャージMOSFE
Tを駆動する駆動回路等の周辺回路が形成されるために
面積的な余裕が無い。そこで、ビット線方向に並ぶ上/
下の2つのサブアレイでサブワード選択線駆動回路FX
Dを共用して面積増加を抑えるようにしてもよい。この
構成を採ると、全体で4個の交差領域を利用できるか
ら、図3のように1つの交差領域に設けられる4個のイ
ンバータ回路を半分の2個ずつに減らすことができる。
【0030】図5には、この発明に係るダイナミック型
RAMのサブワード線と入出力線の構成図が示されてい
る。この実施例は、前記のようにメモリアレイが4個に
分割されたメモリチップのうち、1つのメモリアレイの
ワード線方向に分割されたメモリマットの構成が拡大し
て示されている。
【0031】1つのメモリアレイでは、前記のように1
6個のサブアレイが並べられ、サブアレイの両側にはサ
ブワードドライバ17が設けられる。このサブワードド
ライバ17は、チップ中央部から#1から#17まで1
7個設けられる。この17個のサブワードドライバ領域
のうち、奇数番目のサブワードドライバ領域#1〜#1
7のうち、両側のサブワードドライバ領域#1と#17
を除いたサブワードドライバ領域#3〜#15では2対
ずつのメイン入出力線MIOが配置され、両側のサブワ
ードドライバ領域#1と#17では1対のメイン入出力
線MIOが配置される。前記図1のように上記4個に分
割されたメモリアレイをそれぞれメモリバンク(Ban
k)0〜3に割り当てて、各メモリバンクにおいて1本
のサブワード線を選択すると、メモリバンク当たり16
ビットの単位でのデータのリード/ライトを行うように
される。
【0032】サブワード線SWLは、上記16個のサブ
アレイを4等分した1K分ずつに対応したサブワード線
SWL0と、両側で2個のサブアレイに対応した半分の
長さされ、上記サブワード線SWL0とは2個分のサブ
アレイだけずれて上記1K分の長さにされたサブワード
線SWL1から構成される。そして、上記奇数番目のサ
ブワードドライバ領域#1〜#17は、前記Nチャンネ
ル型MOSFETが形成されるサブワードドライバ領域
SWD−Nとされ、上記偶数番目のサブワードドライバ
領域#2〜#16は、前記Pチャンネル型MOSFET
が形成されるサブワードドライバ領域SWD−Pとされ
る。なお、同図の拡大図は、前記図2、図3とは左右が
逆になっいるとに注意されたい。
【0033】図6には、この発明に係るダイナミック型
RAMのセンスアンプ部を中心にして、アドレス入力か
らデータ出力までの簡略化された一実施例の回路図が示
されている。同図においては、2つのサブアレイ15に
上下から挟まれるようにされたセンスアンプ16と前記
交差エリア18に設けられる回路が例示的に示され、他
はブロック図として示されている。また、点線で示され
た回路ブロックは、前記符号によりそれぞれが示されて
いる。
【0034】ダイナミック型メモリセルは、上記1つの
サブアレイ15に設けられたサブワード線SWLと、相
補ビット線BL,BLBのうちの一方のビット線BLと
の間に設けられた1つが代表として例示的に示されてい
る。ダイナミック型メモリセルは、アドレス選択MOS
FETQmと記憶キャパシタCsから構成される。アド
レス選択MOSFETQmのゲートは、サブワード線S
WLに接続され、このMOSFETQmのドレインがビ
ット線BLに接続され、ソースに記憶キャパシタCsが
接続される。記憶キャパシタCsの他方の電極は共通化
されてプレート電圧VPLTが与えられる。上記MOS
FETQmの基板(チャンネル)には負のバックバイア
ス電圧VBBが印加される。特に制限されないが、後述
するような理由によって、上記バックバイアス電圧VB
Bは、−1Vのような電圧に設定される。上記サブワー
ド線SWLの選択レベルは、上記ビット線のハイレベル
に対して上記アドレス選択MOSFETQmのしきい値
電圧分だけ高くされた高電圧VPPとされる。
【0035】センスアンプを内部降圧電圧VDLで動作
させるようにした場合、センスアンプにより増幅されて
ビット線に与えられるハイレベルは、上記内部電圧VD
Lレベルにされる。したがって、上記ワード線の選択レ
ベルに対応した高電圧VPPはVDL+Vth+αにされ
る。センスアンプの左側に設けられたサブアレイの一対
の相補ビット線BLとBLBは、同図に示すように平行
に配置される。かかる相補ビット線BLとBLBは、シ
ェアードスイッチMOSFETQ1とQ2によりセンス
アンプの単位回路の入出力ノードと接続される。
【0036】センスアンプの単位回路は、ゲートとドレ
インとが交差接続されてラッチ形態にされたNチャンネ
ル型の増幅MOSFETQ5,Q6及びPチャンネル型
の増幅MOSFETMOSFETQ7,Q8から構成さ
れる。Nチャンネル型MOSFETQ5とQ6のソース
は、共通ソース線CSNに接続される。Pチャンネル型
MOSFETQ7とQ8のソースは、共通ソース線CS
Pに接続される。上記共通ソース線CSNとCSPに
は、それぞれパワースイッチMOSFETが接続され
る。特に制限されないが、Nチャンネル型の増幅MOS
FETQ5とQ6のソースが接続された共通ソース線C
SNには、上記クロスエリア18に設けられたNチャン
ネル型のパワースイッチMOSFETQ14により接地
電位に対応した動作電圧が与えられる。
【0037】特に制限されないが、上記Pチャンネル型
の増幅MOSFETQ7とQ8のソースが接続された共
通ソース線CSPには、上記クロスエリア18に設けら
れたオーバードライブ用のNチャンネル型のパワーMO
SFETQ15と、上記内部電圧VDLを供給するNチ
ャンネル型のパワーMOSFETQ16が設けられる。
上記オーバードライブ用の電圧には、特に制限されない
が、外部端子から供給される電源電圧VDDが用いられ
る。あるいは、センスアンプ動作速度の電源電圧VDD
依存性を軽減するために、ゲートにVPPが印加され、
ドレインに電源電圧VDDが供給されたNチャンネル型
MOSFETのソースから上記電圧を得るものとしてわ
ずかに降圧してもよい。
【0038】上記Nチャンネル型のパワーMOSFET
Q15のゲートに供給されるセンスアンプオーバードラ
イブ用活性化信号SAP1は、上記Nチャンネル型MO
SFETQ16のゲートに供給される活性化信号SAP
2と同相の信号とされ、SAP1とSAP2は時系列的
にハイレベルにされる。特に制限されないが、SAP1
とSAP2のハイレベルは昇圧電圧VPPレベルの信号
とされる。つまり、昇圧電圧VPPは、約3.8Vであ
るので、上記Nチャンネル型MOSFETQ15を十分
にオン状態にさせることができる。MOSFETQ15
がオフ状態(信号SAP1がロウレベル)の後にはMO
SFETQ16のオン状態(信号SAP2がハイレベ
ル)によりソース側から内部電圧VDLに対応した電圧
を出力させることができる。
【0039】上記センスアンプの単位回路の入出力ノー
ドには、相補ビット線を短絡させるイコライズMOSF
ETQ11と、相補ビット線にハーフプリチャージ電圧
VBLRを供給するスイッチMOSFETQ9とQ10
からなるプリチャージ(イコライズ)回路が設けられ
る。これらのMOSFETQ9〜Q11のゲートは、共
通にプリチャージ信号PCBが供給される。このプリチ
ャージ信号PCBを形成するドライバ回路は、図示しな
いが、上記クロスエリアにインバータ回路を設けて、そ
の立ち上がりや立ち上がりを高速にする。つまり、メモ
リアクセスの開始時にワード線選択タイミングに先行し
て、各クロスエリアに分散して設けられたインバータ回
路を通して上記プリチャージ回路を構成するMOSFE
TQ9〜Q11を高速に切り替えるようにするものであ
る。
【0040】上記クロスエリア18には、IOSW(ロ
ーカルIOとメインIOを接続するスイッチMOSFE
Tき19,Q20)が置かれる。さらに、図4に示した
回路以外にも、必要に応じて、センスアンプのコモンソ
ース線CSPとCSNのハーフプリチャージ回路、ロー
カル入出力線LIOのハーフプリチャージ回路、メイン
IOのVDLプリチャージ回路、シェアード選択信号線
SHRとSHLの分散ドライバ回路等も設けられる。
【0041】センスアンプの単位回路は、シェアードス
イッチMOSFETQ3とQ4を介して図下側のサブア
レイ15の同様な相補ビット線BL,BLBに接続され
る。例えば、上側のサブアレイのサブワード線SWLが
選択されたときには、センスアンプの上側シェアードス
イッチMOSFETQ1とQ2はオン状態に、下側シェ
アードスイッチMOSFETQ3とQ4とがオフ状態に
される。スイッチMOSFETQ12とQ13は、カラ
ムスイッチ回路を構成するものであり、上記選択信号Y
Sが選択レベル(ハイレベル)にされるとオン状態とな
り、上記センスアンプの単位回路の入出力ノードとロー
カル入出力線LIO1とLIO1B、LIO2,LIO
2B等とを接続させる。
【0042】これにより、センスアンプの入出力ノード
は、上記上側の相補ビット線BL,BLBに接続され
て、選択されたサブワード線SWLに接続されたメモリ
セルの微小信号を増幅し、上記カラムスイッチ回路(Q
12とQ13)を通してローカル入出力線LIO1,L
IO1Bに伝える。上記ローカル入出力線LIO1,L
IO1Bは、上記センスアンプ列に沿って、つまり、同
図では横方向に延長される。上記ローカル入出力線LI
O1,LIO1Bは、クロスエリア18に設けられたN
チャンネル型MOSFETQ19とQ20からなるIO
スイッチ回路を介してメインアンプ61の入力端子が接
続されるメイン入出力線MIO,MIOBに接続され
る。なお、上記IOスイッチ回路は、選択信号IOSW
によりスイッチ制御され、後述するように上記Nチャン
ネル型MOSFETQ19とQ20のそれぞれにPチャ
ンネル型MOSFETを並列に接続したCMOSスイッ
チとされる。
【0043】特に制限されないが、上記カラムスイッチ
回路は、1つの選択信号YSにより二対の相補ビット線
BL,BLBと二対のローカル入出力線LIO1,LI
O1BとLIO2,LIO2Bとを接続させる。それ
故、1つのメインワード線の選択動作により選択された
サブアレイにおいて、その両側に設けられるセンスアン
プに対応して設けられる上記二対のカラムスイッチ回路
により合計四対の相補ビット線が選択されることにな
る。シンクロナスDRAMのバーストモードでは、上記
カラム選択信号YSがカウンタ動作により切り換えら
れ、上記ローカル入出力線LIO1,LIO1Bとサブ
アレイの相補ビット線BL,BLBとの接続が順次に切
り換えられる。
【0044】アドレス信号Aiは、アドレスバッファ5
1に供給される。このアドレスバッファは、時分割的に
動作してXアドレス信号とYアドレス信号を取り込む。
Xアドレス信号は、プリデコーダ52に供給され、メイ
ンローデコーダ11とメインワードドライバ12を介し
てメインワード線MWLの選択信号が形成される。上記
アドレスバッファ51は、外部端子から供給されるアド
レス信号Aiを受けるものであるので、外部端子から供
給される電源電圧VDDにより動作させられ、上記プリ
デコーダは、降圧電圧VPERIにより動作させられ、
上記メインワードドライバ12は、昇圧電圧VPPによ
り動作させられる。カラムデコーダ(ドライバ)53
は、上記アドレスバフッァ51の時分割的な動作によっ
て供給されるYアドレス信号を受けて、上記選択信号Y
Sを形成する。
【0045】上記メインアンプ61は、降圧電圧VPE
RIにより動作させられ、外部端子から供給される電源
電圧VDDで動作させられる出力バッファ62を通して
外部端子Dout から出力される。外部端子Dinから入力
される書き込み信号は、入力バッファ63を通して取り
込まれ、同図においてメインアンプ61に含まれる後述
するようなライトアンプを通して上記メイン入出力線M
IOとMIOBに書き込み信号を供給する。上記出力バ
ッファの入力部には、レベルシフト回路とその出力信号
を上記クロック信号に対応したタイミング信号に同期さ
せて出力させるための論理部が設けられる。
【0046】特に制限されないが、上記外部端子から供
給される電源電圧VDDは、3.3Vにされ、内部回路
に供給される降圧電圧VPERIは2.5Vに設定さ
れ、上記センスアンプの動作電圧VDLは2.0Vとさ
れる。そして、ワード線の選択信号(昇圧電圧)は、
3.6Vにされる。ビット線のプリチャージ電圧VBL
Rは、VDL/2に対応した1.0Vにされ、プレート
電圧VPLTも1.0Vにされる。そして、基板電圧V
BBは−1.0Vにされる。
【0047】上記の実施例から得られる作用効果は、下
記の通りである。 (1) ワード線をメインワード線と上記メインワード
線の延長方向に対して分割された長さとされ、かつ、上
記メインワード線と交差するビット線方向に対して複数
配置され、複数からなるダイナミック型メモリセルのア
ドレス選択端子が接続されたサブワード線からなる階層
ワード線方式において、上記複数のサブワード線及び上
記複数の相補ビット線対及びこれらの交点に設けられた
複数のダイナミック型メモリセルによりサブアレイを構
成し、上記サブワード線は、4個以上のサブアレイを貫
通するように延長し、上記4個以上のサブアレイのうち
所定の組み合わせの2個のサブアレイに挟まれた第1の
領域に上記サブワードドライバを構成する第1導電型の
MOSFETを配置し、他の組み合わせの2個のサブア
レイに挟まれた第2の領域に、上記サブワードドライバ
を構成する第2導電型のMOSFETを配置することに
より、サブワードドライバ領域には同一の導電型MOS
FETで構成することにより高集積化が可能になるとい
う効果が得られる。
【0048】(2) 上記サブワード線を4個のサブア
レイを貫通するように延長し、上記4個のサブアレイの
うち中央部分の2個のサブアレイに挟まれた第1の領域
に上記サブワードドライバを構成する第1導電型のMO
SFETを配置し、左右2個ずつのサブアレイにそれぞ
れ挟まれた第2の領域に、上記サブワードドライバを構
成する第2導電型のMOSFETを配置することによ
り、高集積化に加えて上記第2導電型MOSFETによ
る2箇所でのサブワード線の駆動により高速化を図るこ
とができるという効果が得られる。
【0049】(3) 上記サブワードドライバとして、
ロウレベルが選択レベルとされるメインワード線にゲー
トが接続され、ソースにメモリセルのアドレス選択MO
SFETの非選択レベルに対応した第1電位が与えら
れ、ドレインにサブワード線が接続されたNチャンネル
型の第1のMOSFETと、ロウレベルが選択レベルと
されるサブワード選択線にゲートが接続され、ソースに
上記第1電位が与えられ、ドレインにサブワード線が接
続されたNチャンネル型の第2MOSFETと、上記メ
インワード線にゲートが接続され、上記メモリセルのア
ドレス選択MOSFETの選択レベルに対応した第2電
位が選択レベルとされるサブワード選択線にソースが接
続され、ドレインが上記サブワード線に接続されたPチ
ャンネル型の第1MOSFETとすることにより、基本
的には3個のMOSFETで構成できるから高集積化を
図ることができるという効果が得られる。
【0050】(4) 上記サブアレイをワード線方向及
びビット線方向に複数個がそれぞれ配置されてメモリア
レイを構成し、上記メモリアレイにおいて上記ビット線
方向に並べられた複数個のサブアレイの間には、センス
アンプを配置することにより、メモリセルが接続される
ビット線も分割できるからメモリセルからの読み出しマ
ージンも確保することができるという効果が得られる。
【0051】(5) 上記サブアレイと、上記サブワー
ドドライバを構成するNチャンネル型MOSFETが形
成される半導体領域をP型基板上に形成された深い深さ
のN型ウェル領域内に形成された同一のP型ウェル領域
とすることにより、高集積化が可能になるという効果が
得られる。
【0052】(6) 上記Nチャンネル型の第1MOS
FET及び第2MOSFETを上記第1領域に設け、上
記第1領域とセンスアンプが形成される領域とで挟まれ
た交差領域には、上記サブアレイの対応して設けられた
ローカル入出力線とメイン入出力線とを接続させるメイ
ンIOスイッチを設けることにより、交差領域を有効に
利用することができるという効果が得られる。
【0053】以上本発明者よりなされた発明を実施例に
基づき具体的に説明したが、本願発明は前記実施例に限
定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種
々変更可能であることはいうまでもない。例えば、上記
図1に示したダイナミック型RAMにおいてメモリアレ
イ、サブアレイ及びサブワードドライバの構成は、種々
の実施形態を採ることができる。サブワード線が貫通さ
せられるサブアレイの数は、前記のような4個の他に8
個としてもよい。この場合には、1本のサブワード線に
対してNチャンネル型のMOSFETを2組設け、Pチ
ャンネル型のMOSFETを4組設けるようにしてもよ
い。この発明に係るダイナミック型RAMは、1チップ
マイクロコンピュータ等のようなディジタル集積回路に
内蔵されるものであってもよい。この発明は、ダイナミ
ック型RAMに広く利用することができる。
【0054】
【発明の効果】本願において開示される発明のうち代表
的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、下
記の通りである。すなわち、ワード線をメインワード線
と上記メインワード線の延長方向に対して分割された長
さとされ、かつ、上記メインワード線と交差するビット
線方向に対して複数配置され、複数からなるダイナミッ
ク型メモリセルのアドレス選択端子が接続されたサブワ
ード線からなる階層ワード線方式において、上記複数の
サブワード線及び上記複数の相補ビット線対及びこれら
の交点に設けられた複数のダイナミック型メモリセルに
よりサブアレイを構成し、上記サブワード線は、4個以
上のサブアレイを貫通するように延長し、上記4個以上
のサブアレイのうち所定の組み合わせの2個のサブアレ
イに挟まれた第1の領域に上記サブワードドライバを構
成する第1導電型のMOSFETを配置し、他の組み合
わせの2個のサブアレイに挟まれた第2の領域に、上記
サブワードドライバを構成する第2導電型のMOSFE
Tを配置することにより、サブワードドライバ領域には
同一の導電型MOSFETで構成することにより高集積
化が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明が適用されるダイナミック型RAMの
一実施例を示す概略レイアウト図である。
【図2】この発明に係るダイナミック型RAMにおける
メモリアレイと、そのメインワード線MWB及びサブワ
ード選択線FXBの関係を説明するための要部ブロック
図である。
【図3】この発明に係るダイナミック型RAMのメイン
ワード線とサブワード選択線及びサブアレイの関係を説
明するための概略ブロック図である。
【図4】この発明に係るダイナミック型RAMのサブワ
ードドライバの一実施例を示す構成図である。
【図5】この発明に係るダイナミック型RAMの入出力
線とサブワード線の一実施例を示す構成図である。
【図6】この発明に係るダイナミック型RAMのセンス
アンプ部を中心にして、アドレス入力からデータ出力ま
での簡略化された一実施例を示す回路図である。
【符号の説明】
10…メモリチップ、11…メインロウデコーダ領域、
12…メインワードドライバ領域、13…カラムデコー
ダ領域、14…周辺回路、ポンディングパッド領域、1
5…メセリセルアレイ(サブアレイ)、16…センスア
ンプ領域、17…サブワードドライバ領域、18…交差
領域(クロスエリア)、51…アドレスバッファ、52
…プリデコーダ、53…デコーダ、61…メインアン
プ、62…出力バッファ、63…入力バッファ、Q1〜
Q20…MOSFET。SBARY19〜24…サブア
レイ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 鈴木 正人 東京都小平市上水本町5丁目22番1号 株 式会社日立超エル・エス・アイ・システム ズ内 (72)発明者 橘川 五郎 東京都小平市上水本町五丁目20番1号 株 式会社日立製作所半導体事業部内 Fターム(参考) 5B024 AA07 AA15 BA10 BA13 BA17 BA18 CA01 CA16 CA21 5F083 AD00 KA03 LA16 LA30

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 対応するワード線にゲートが接続され、
    対応する相補ビット線の一方に一方のソース,ドレイン
    が接続されたアドレス選択MOSFETと、上記アドレ
    ス選択MOSFETの他方のソース,ドレインに蓄積ノ
    ードが接続され、他方に所定の電圧が与えられた記憶キ
    ャパシタとからなるダイナミック型メモリセルを備え、 上記相補ビット線は、上記ダイナミック型メモリセルの
    入出力端子がその一方に接続された複数の相補ビット線
    対からなり、 上記ワード線は、メインワード線と上記メインワード線
    の延長方向に対して分割された長さとされ、かつ、上記
    メインワード線と交差するビット線方向に対して複数配
    置され、複数からなるダイナミック型メモリセルのアド
    レス選択端子が接続されてなるサブワード線からなり、 上記複数のサブワード線及び上記複数の相補ビット線対
    及びこれらの交点に設けられた複数の上記ダイナミック
    型メモリセルによりサブアレイが構成され、 上記サブワード線は、4個以上のサブアレイを貫通する
    ように延長され、 上記4個以上のサブアレイのうち所定の組み合わせの2
    個のサブアレイに挟まれた第1の領域にサブワードドラ
    イバを構成する第1導電型のMOSFETが配置され、
    他の組み合わせの2個のサブアレイに挟まれた第2の領
    域に、上記サブワードドライバを構成する第2導電型の
    MOSFETを配置してなることを特徴とするダイナミ
    ック型RAM。
  2. 【請求項2】 上記サブワード線は、4個のサブアレイ
    を貫通するように延長され、 上記4個のサブアレイのうち中央部分の2個のサブアレ
    イに挟まれた第1の領域に上記サブワードドライバを構
    成する第1導電型のMOSFETを配置し、左右2個ず
    つのサブアレイにそれぞれ挟まれた第2の領域に、上記
    サブワードドライバを構成する第2導電型のMOSFE
    Tを配置してなることを特徴とする請求項1のダイナミ
    ック型RAM。
  3. 【請求項3】 上記サブワードドライバは、 ロウレベルが選択レベルとされるメインワード線にゲー
    トが接続され、ソースにメモリセルのアドレス選択MO
    SFETの非選択レベルに対応した第1電位が与えら
    れ、ドレインにサブワード線が接続されたNチャンネル
    型の第1のMOSFETと、 ロウレベルが選択レベルとされるサブワード選択線にゲ
    ートが接続され、ソースに上記第1電位が与えられ、ド
    レインにサブワード線が接続されたNチャンネル型の第
    2MOSFETと、 上記メインワード線にゲートが接続され、上記メモリセ
    ルのアドレス選択MOSFETの選択レベルに対応した
    第2電位が選択レベルとされるサブワード選択線にソー
    スが接続され、ドレインが上記サブワード線に接続され
    たPチャンネル型の第1MOSFETからなることを特
    徴とする請求項1又は請求項2のダイナミック型RA
    M。
  4. 【請求項4】 上記サブアレイは、ワード線方向及びビ
    ット線方向に複数個がそれぞれ配置されてメモリアレイ
    を構成するものであり、 上記メモリアレイにおいて上記ビット線方向に並べられ
    た複数個のサブアレイの間には、センスアンプが配置さ
    れるものであることを特徴とする請求項2のダイナミッ
    ク型RAM。
  5. 【請求項5】 上記サブアレイと、上記サブワードドラ
    イバを構成するNチャンネル型MOSFETが形成され
    る半導体領域は、P型基板上に形成された深い深さのN
    型ウェル領域内に形成された同一のP型ウェル領域とさ
    れるものであることを特徴とする請求項4のダイナミッ
    ク型RAM。
  6. 【請求項6】 上記Nチャンネル型の第1MOSFET
    及び第2MOSFETは上記第1領域に設けられ、 上記第1領域とセンスアンプが形成される領域とで挟ま
    れた交差領域には、上記サブアレイの対応して設けられ
    たローカル入出力線とメイン入出力線とを接続させるメ
    インIOスイッチが設けられるものであることを特徴と
    する請求項3のダイナミック型RAM。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003068073A (ja) * 2001-08-29 2003-03-07 Hitachi Ltd 半導体装置
US8488371B2 (en) 2010-12-17 2013-07-16 Fujitsu Semiconductor Limited Static random access memory
US8705297B2 (en) 2010-10-27 2014-04-22 Samsung Electronics Co., Ltd. Semiconductor memory devices and semiconductor memory systems

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