JP2000049305A - 半導体記憶装置 - Google Patents

半導体記憶装置

Info

Publication number
JP2000049305A
JP2000049305A JP10212301A JP21230198A JP2000049305A JP 2000049305 A JP2000049305 A JP 2000049305A JP 10212301 A JP10212301 A JP 10212301A JP 21230198 A JP21230198 A JP 21230198A JP 2000049305 A JP2000049305 A JP 2000049305A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
input
line
memory cell
output
parallel
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP10212301A
Other languages
English (en)
Inventor
Goro Kitsukawa
五郎 橘川
Yoji Idei
陽治 出井
Tsuratoki Ooishi
貫時 大石
Akira Ide
昭 井出
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
Priority to JP10212301A priority Critical patent/JP2000049305A/ja
Priority to TW088111717A priority patent/TW457699B/zh
Priority to US09/357,369 priority patent/US6175516B1/en
Priority to KR1019990029437A priority patent/KR20000011850A/ko
Publication of JP2000049305A publication Critical patent/JP2000049305A/ja
Priority to US09/750,625 priority patent/US6717833B2/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G11INFORMATION STORAGE
    • G11CSTATIC STORES
    • G11C11/00Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor
    • G11C11/21Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor using electric elements
    • G11C11/34Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor using electric elements using semiconductor devices
    • G11C11/40Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor using electric elements using semiconductor devices using transistors
    • G11C11/401Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor using electric elements using semiconductor devices using transistors forming cells needing refreshing or charge regeneration, i.e. dynamic cells
    • GPHYSICS
    • G11INFORMATION STORAGE
    • G11CSTATIC STORES
    • G11C7/00Arrangements for writing information into, or reading information out from, a digital store
    • G11C7/10Input/output [I/O] data interface arrangements, e.g. I/O data control circuits, I/O data buffers

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Dram (AREA)
  • Semiconductor Memories (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 入出力線の寄生容量に着目しながら多ビット
化を行い、特にメモリセルアレー上配線、非階層入出力
線方式を用いて多ビット化を図ることができる半導体記
憶装置を提供する。 【解決手段】 64MbDRAMであって、メモリセル
アレー領域15、センスアンプ領域16、サブワードド
ライバ領域17、クロスエリア18などから構成され、
ワード線Wと平行な水平入出力線IOH毎に、センスア
ンプ上のスルーホールで第2金属配線層M2−第3金属
配線層M3間の接続を行い、ビット線BLと平行な垂直
入出力線IOVが複数のメモリセルアレー領域15をカ
ラム選択信号線YSと平行に渡り、メモリセルアレー領
域15外のメインアンプMAと接続する。この入出力線
構成において、ワード線Wを多数選べば、それだけ多ビ
ット出力が可能である。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体記憶装置に
関し、特にダイナミックメモリで超多ビットを同時にア
クセス(入出力)できるメモリセルアレー方式に関す
る。
【0002】
【従来の技術】たとえば、本発明者が検討した技術とし
て、DRAMなどの半導体記憶装置においては、半導体
メモリシステムの実効バンド幅(周波数×入出力ビット
数)を増すため、メモリチップはますます多ビット化の
要請が強い。しかし、チップ面積の増加を防ぎながら3
2ビット以上、たとえば128ビット程度の超多ビット
入出力幅を実現することは容易ではない。これを実現す
るにはメモリセルアレーの改良が必要である。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ところで、前記のよう
なDRAMなどの半導体記憶装置について、本発明者が
検討した、本発明の前提となるDRAMの構成と問題点
を図17〜図20に基づいて説明する。
【0004】図17(a) は、非階層入出力線方式の例で
ある。16MbDRAMや64MbDRAMで用いてい
る。入出力線IOはセンスアンプ上にワード線と平行に
配置し、メインアンプと直結する。カラム選択信号線Y
Sがオンの時、ビット線(BLT,BLB)と入出力線
IOT,IOBをセンスアンプ内のMOSスイッチを介
して接続する。入出力線IOの寄生容量を小さくするた
め、図17(b) のようにワード線を短辺方向とし、16
kW×4kBL対の構成で64Mbをつくる。この方式
で多ビットメモリセルを同時にアクセス(読み出し/書
き込み)しようとすると、センスアンプ上の入出力線数
が増え(1組2本)、センスアンプ寸法が増加する。
【0005】図17(b) で、64MbシンクロナスDR
AMでは、リフレッシュサイクル(アドレスピン)規格
から通常1バンク動作では選択ワード線は2本に限ら
れ、センスアンプ交互配置で16ビット入出力を行うに
は1センスアンプ上に4IO対を配置する必要がある。
もし32ビット入出力を行うには、1センスアンプ上に
8IO対を配置する必要があり、センスアンプ寸法が増
加する。また非階層なので、多数のMOSスイッチのジ
ャンクション容量と配線容量が入出力線IOの寄生容量
となり、読み出し/書き込み速度の劣化要因となる。
【0006】図18(a) は、階層入出力線方式の例であ
る。階層入出力線方式の原理は特公平4−59712号
公報にあり、階層入出力線方式と階層ワード線方式とを
組み合わせたものは特開平8−181292号公報に開
示されている。入出力線は、ローカル入出力線LIOと
メイン入出力線MIOからなる。ローカル入出力線LI
Oはセンスアンプ上に配置され、少数のメモリセルアレ
ーに係わる。クロスエリアにおいて、ローカル入出力線
LIOとメイン入出力線MIOをスイッチMOSで接続
する。この図の場合はLIO−MIO間のスイッチMO
SはNMOSとPMOSのアナログゲートとしている。
それらのゲートをセンスアンププリチャージ信号BLE
Q,BLEQBで制御することにより、活性センスアン
プでのスイッチMOSはオン、非活性センスアンプでの
スイッチMOSはオフとする。メイン入出力線MIO
は、サブワードドライバ上にローカル入出力線LIOと
直交するように配置され、多数のメモリセルアレーにま
たがって配置される。
【0007】階層入出力線では、ローカル入出力線LI
Oとメイン入出力線MIOに係わる合計の寄生容量を低
減し、アクセス時間を高速化できるのが第1の利点であ
る。ローカル入出力線LIOを水平方向に多数に分割す
ることにより、図17よりも×16ビットや×32ビッ
トを実現しやすいのが第2の利点である。たとえば図1
8(a) で1本のワード線を選択したとき、クロスエリア
のLIO−MIOスイッチにより、多数のメイン入出力
線MIO対をサブワードドライバ列に沿って垂直方向に
取り出す。しかし、×64ビット以上を実現するのはか
なり困難である。その理由は、メイン入出力線MIOを
サブワードドライバ上にカラム選択信号線YSと平行に
配置するので、サブワードドライバ列の数によりビット
数が制限されるからである。もし×64ビット以上を実
現するにはクロスエリアのMOSスイッチの数が増える
し、サブワードドライバ上のMIO数も増え、レイアウ
トが苦しくなる。
【0008】図19は、メモリセルアレーまわりの回路
図で、メモリセルアレー領域15と隣接するサブワード
ドライバ領域17(階層ワード線方式でのワードドライ
バ)、センスアンプ領域16も示す。階層ワード線方
式、シェアドセンスアンプ(センスアンプを上下メモリ
セルアレーで共用する)、センスアンプとサブワードド
ライバの交差するクロスエリアにセンスアンプドライバ
やLIO−MIOスイッチを配置する。VDDCLPに
よるオーバードライブ駆動センスアンプを想定してい
る。クロスエリアでは、このように多数の回路をセンス
アンプとサブワードドライバで決定される狭い領域に配
置する必要があり、レイアウトがなかなか困難である。
階層入出力線方式に伴い、LIO−MIOスイッチやL
IOハーフプリチャージ回路、MIO分散ハイプリチャ
ージ回路を置かなければならず、レイアウトがなかなか
難しい。さらに、64ビット以上へ多ビット化するには
LIO−MIOスイッチの数も増える。また、垂直方向
に延びるメイン入出力線MIO対は多ビット化に伴い、
線数が増えサブワードドライバ面積の律則要因となる。
【0009】図20は、階層入出力線方式での寄生容量
低下の説明図である。階層入出力線の狙いはローカル入
出力線LIOとメイン入出力線MIOを分割し、LIO
+MIOとしてみた合計の寄生容量を低減しようとする
ものである。ローカル入出力線LIOの寄生容量は、1
つないし4つのメモリセルアレーを渡るときの、第2金
属配線層M2の配線容量とセンスアンプのm個のYSス
イッチMOSのジャンクション容量の和である。メイン
入出力線MIOの寄生容量は2n個のメモリセルアレー
を渡るときの、第3金属配線層M3の配線容量とクロス
エリアのLIO−MIOスイッチMOSのジャンクショ
ン容量の和である。非活性のメモリセルアレーのLIO
寄生容量は見えない。従って階層入出力線方式により低
容量化に効果が大きいのは、ローカル入出力線LIOの
寄生容量が大きい時(LIOが水平方向に多数のメモリ
セルアレーで共用されるとき)と、n値が大きい時であ
る。クロスエリアのLIO−MIOスイッチMOSのジ
ャンクション容量は、そのMOS寸法が大きいとかなり
大きくなる。こうして総合寄生容量の減少率が小さい
と、スイッチMOSのオン抵抗のため、階層入出力線方
式は非階層入出力線方式に比べあまり高速化の効果がな
いことになってしまう。
【0010】そこで、本発明の目的は、入出力線の寄生
容量に着目しながら多ビット化を行い、特にメモリセル
アレー上配線による入出力線方式を用いて多ビット化を
図ることができる半導体記憶装置を提供するものであ
る。
【0011】本発明の前記ならびにその他の目的と新規
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。
【0012】
【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、
次のとおりである。
【0013】すなわち、本発明による半導体記憶装置
は、多ビットに適した入出力線方式に適用されるもので
あり、クロスエリアにレイアウト負担をかけないこと、
サブワードドライバ上の入出力線の配線数を増やさない
ことである。
【0014】第1の手段として、多ビット化のために、
メモリセルアレー上配線(第2金属配線層M2と第3金
属配線層M3のいずれかまたは両方)を用いることにす
る。
【0015】第2の手段として、クロスエリアのローカ
ル入出力線−メイン入出力線間のスイッチを廃止し、単
純非階層入出力線方式とする。ただし、前記図17と異
なり水平、垂直の両入出力線を用いる。水平、垂直の接
続はセンスアンプ上のスルーホールで行う。
【0016】具体的には、複数のメモリセルサブアレー
を2次元配列、水平方向に並んだセンスアンプ上の水平
入出力線(M2)とそれと直交する別の層の垂直入出力
線(M3)とをセンスアンプ上のスルーホールで接続
し、垂直入出力線をメモリセルアレー上にカラム選択信
号線と平行に置き、これを複数のメモリセルアレーをま
たがるように配置し、メモリセルアレー外部でメインア
ンプ、書き込みドライバと接続することにより、水平方
向に並んだ多数のメモリセルアレーの各々から同時(並
列)に多数のビットを入出力することを可能にするもの
である。
【0017】あるいは、垂直入出力線をメモリセルアレ
ー上にカラム選択信号線と平行に置き、この垂直入出力
線をメモリセルアレー上でスルーホールで接続して直交
方向に変換し、これを複数のメモリセルアレーをまたが
るように配置し、メモリセルアレー外部でメインアン
プ、書き込みドライバと接続することにより、水平方向
に並んだ多数のメモリセルアレーの各々から同時に多数
のビットを入出力することを可能にするものである。
【0018】または、複数のメモリセルサブアレーを2
次元配列、水平方向に並んだセンスアンプ上の水平ロー
カル入出力線(M2)をクロスエリアのMOSスイッチ
でそれと直交しサブワードドライバ上をはしる垂直メイ
ン入出力線(M3)に変換し、サブワードドライバ列の
途中でスルーホールでM2に変換し、再び水平方向と
し、さらにメモリセルアレー上のスルーホールで垂直方
向のメイン入出力線(M3)に変換しメモリセルアレー
上をカラム選択信号線と平行に置き、これを複数のメモ
リセルアレーをまたがるように配置し、垂直メイン入出
力線がメインアンプ、書き込みドライバと接続すること
により、水平方向に並んだ多数のサブアレーの各々から
同時に多数のビットを入出力することを可能にするもの
である。
【0019】よって、前記半導体記憶装置によれば、第
1の手段のみにより、階層入出力線方式を用い、クロス
エリアのローカル入出力線−メイン入出力線間のスイッ
チを用いたたまま、メモリセルアレー上配線を駆使して
多ビット化を図ることができる。これはクロスエリアの
単純化とはならないが、入出力線数を増やしてもサブワ
ードドライバ領域の面積増加とはならない。この件につ
いては、発明の実施の形態で少しだけ後述する。
【0020】さらに、第2の手段と第1の手段を組み合
わせることにより、非階層入出力線方式を用い、さらに
メモリセルアレー上配線を用い、多ビット化を図ること
ができる。これは多ビット化と合わせてクロスエリアの
単純化にもつながる。この件については、発明の実施の
形態の大部分をさいて後述する。
【0021】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明す
るための全図において同一の部材には同一の符号を付
し、その繰り返しの説明は省略する。
【0022】図1は本発明の一実施の形態である半導体
記憶装置を示す概略レイアウト図と部分拡大図、図2〜
図7,図15,図16は本実施の形態の半導体記憶装置
において、多ビットに適した入出力線方式を示す概略レ
イアウト図、図8,図9は半導体記憶装置のチップ構成
を示す概略レイアウト図、図10〜図12はカラム選択
制御方式を示す説明図、図13はセンスアンプを示す概
略レイアウト図、図14は入出力線の低雑音化のための
ツイスト構造を示す説明図である。
【0023】まず、図1により本実施の形態の半導体記
憶装置のレイアウト構成を説明する。図1(a) は半導体
記憶装置の概略レイアウト図、図1(b) は部分拡大図で
ある。
【0024】本実施の形態の半導体記憶装置は、たとえ
ば64MbDRAMとされ、このメモリチップ10に
は、メインローデコーダ領域11、メインワードドライ
バ領域12、カラムデコーダ領域13、周辺回路/ボン
ディングパッド領域14、メモリセルアレー領域15、
センスアンプ領域16、サブワードドライバ領域17、
クロスエリア18などが周知の半導体製造技術によって
形成されている。
【0025】この64MbDRAMにおいて、メモリセ
ルアレー領域15の基本のメモリセルアレーは、たとえ
ば512ワード線(W)×512ビット線対(BL対)
としている。ワード線は長辺方向、ビット線は短辺方向
に延びている。階層ワード線構成、多分割ビット線構成
を用いて、全体で8kワード線×8kビット線対で64
Mビットを構成している。
【0026】このメモリチップ10において、長辺中央
のメインローデコーダ領域11、メインワードドライバ
領域12からサブワードドライバ領域17のドライバを
制御するためのメインワード線、プリデコーダ線が左右
に出力される。短辺中央は周辺回路/ボンディングパッ
ド領域14で、それとメモリセルアレー領域15との間
にカラムデコーダ領域13が置かれる。カラムデコーダ
の出力であるカラム選択信号線はメモリセルアレー領域
15の上を通り抜けて多数のセンスアンプを制御する。
【0027】図1(b) の部分拡大図で示すように、メモ
リセルアレー領域15の左右両端には、サブワードドラ
イバ領域17が配置され、上下両側にはセンスアンプ領
域16が配置される。従って、メモリセルアレー領域1
5はセンスアンプ領域16とサブワードドライバ領域1
7に囲まれる。また、サブワードドライバ領域17とセ
ンスアンプ領域16が交差する領域はクロスエリア18
と呼び、センスアンプドライバや入出力線のスイッチ回
路が設けられる。
【0028】次に、図2〜図7を用いて、本発明による
多ビット同時アクセスに適した入出力線方式を説明す
る。図2〜図7において、(a) はメモリセルアレー領域
15、センスアンプ領域16、サブワードドライバ領域
17、クロスエリア18上に配置される入出力線の概略
レイアウト図であり、実線はワード線Wと平行な水平入
出力線IOH、破線はビット線BLと平行な垂直入出力
線IOV、黒丸はスルーホールをそれぞれ示している。
簡単化のために4×4=16のメモリセルアレー領域1
5を示しているが、実際には水平方向、垂直方向に数を
増やせばよい。(b) は、(a) に対応するメモリセルアレ
ー領域15内のメモリセルに接続されるワード線Wおよ
びビット線BLと、カラム選択信号線YSのレイアウト
方向を示した図である。
【0029】図2は、本発明による基本例(基本1)で
ある。この図2では、各水平入出力線IOH毎に、セン
スアンプ上のスルーホールで第2金属配線層M2−第3
金属配線層M3間の接続を行い、垂直入出力線IOVが
複数のメモリセルアレーをカラム選択信号線YSと平行
に渡り、メモリセルアレー外のメインアンプMAと接続
する。カラム選択信号線YSの繰り返しピッチを工夫す
れば、YSと同じ層で入出力線も配置することは充分可
能である(後述)。入出力線のハーフプリチャージとV
DLプリチャージ回路はメインアンプMAの近端に置い
てもよいし、クロスエリアにおいてもよい。IOH−I
OV−MAは1対1対応なので、センスアンプは本発明
の前提となる技術と同様に、単純YS制御でよい。非選
択メモリセルアレーではビット線ハーフプリチャージで
あるので、それと接続される入出力線はハーフプリチャ
ージが望ましい。ワード線Wを多数選べば、それだけ多
ビット出力が可能である。もしセンスアンプで、後述の
カラム選択信号線YSと水平方向のセンスアンプ状態信
号との論理制御を行えば、入出力線ハーフプリチャージ
は不要となり、入出力線VDLプリチャージでよい。
【0030】図3は、本発明による基本例(基本1−
2)である。前記図2と異なり、垂直入出力線IOVは
複数のセンスアンプで接続する。センスアンプは、カラ
ム選択信号線YSと水平方向のセンスアンプ状態信号と
の論理制御を必要とする。これは非活性センスアンプで
はビット線ハーフプリチャージであり、その電圧を乱さ
ないためと、非選択メモリセルアレーと入出力線との信
号入出力を禁止するためである。こうすれば入出力線の
ハーフプリチャージは不要で、VDLプリチャージのみ
でよい。
【0031】図4は、本発明による基本例(基本1−
3)である。前記図2と異なり、メインアンプMAの近
端にセレクタスイッチSWを設け、非選択メモリセルア
レーからの入出力を絞る。メインアンプMAの数を増や
せないときに好適である。
【0032】図5は、本発明による基本例(基本1−
4)である。前記図2と異なり、センスアンプ上に2対
の水平入出力線IOHを置き、垂直入出力線IOVを複
数のメモリセルアレーで接続するものである。センスア
ンプは、カラム選択信号線YSと水平方向のセンスアン
プ状態信号との論理制御を必要とする。センスアンプ交
互配置方式では選択されたメモリセルアレーの上下にセ
ンスアンプが活性化されており、両者から2対ずつ、合
計4対の入出力が可能である。従って1メモリセルアレ
ーから、4ビットの入出力を可能とする。水平方向にメ
モリセルアレーが32個並べれば、32×4=128ビ
ットの同時入出力が可能である。
【0033】図6は、本発明による基本例(基本2)で
ある。今までと同様にワード線Wは水平方向、ビット線
BLやカラム選択信号線YSは垂直方向とする。この図
6は前記図2と対応する。図6、後述の図7が図2〜図
5と最も異なることはメモリセルアレー上に水平入出力
線IOH、垂直入出力線IOVの両方を配置することで
ある。図6では、まずセンスアンプ上の水平入出力線I
OHをセンスアンプ上のスルーホールを用いて垂直方向
に変え、さらにメモリセルアレー上のスルーホールで水
平方向に変換し、メモリセルアレー外のメインアンプM
Aと接続する。第2金属配線層M2の水平配線は階層ワ
ード方式による、M2ピッチ緩和を用いてメインワード
線やプリデコーダ線(FXB)の間に挟み込む。この第
2金属配線層M2の配線の繰り返しピッチを工夫すれ
ば、同じM2で入出力線も配置することは充分可能であ
る。この方式は前記図17(a) のようにワード線Wが短
辺方向のチップ構成で、センスアンプ上の配線をそれほ
ど増加させずに多ビット化を可能とするものである。セ
ンスアンプは本発明の前提となる技術と同様に、単純Y
S制御でよい。非選択メモリセルアレーではビット線ハ
ーフプリチャージであるので、それと接続される入出力
線はハーフプリチャージが望ましい。ワード線Wを多数
選べば、それだけ多ビット出力が可能である。もしセン
スアンプで、カラム選択信号線YSと水平方向のセンス
アンプ状態信号との論理制御を行えば、入出力線ハーフ
プリチャージは不要となる。
【0034】図7は、本発明による基本例(基本2−
4)である。この図7は前記図5と対応する。前記図6
と異なり、垂直入出力線IOVは複数のセンスアンプで
接続する。センスアンプは、カラム選択信号線YSと水
平方向のセンスアンプ状態信号との論理制御を必要とす
る。これは非活性センスアンプではビット線ハーフプリ
チャージであり、その電圧を乱さないためと、非選択メ
モリセルアレーと入出力線との信号入出力を禁止するた
めである。こうすれば入出力線のハーフプリチャージは
不要で、VDLプリチャージのみでよい。これはクロス
エリアかあるいはメインアンプMAの近端に置く。
【0035】前記図2〜図7のように、本発明はこの前
提となる技術のDRAMやシンクロナスDRAMの超多
ビット化に有効だが、特にランバスDRAMのような超
多ビット、多バンクの方式に適用すると一層好適であ
る。両者の違いをメモリセルアレーに着目し、図8〜図
14を用いて簡単に説明する。
【0036】図8は、64MbシンクロナスDRAMの
チップ構成である。特徴は4バンク(B#0〜B#3)
構成で、各1バンクはチップの4分の1に対応してい
る。各バンク毎にカラムデコーダYDECを持つので、
カラム選択信号線YSはセンスアンプを単純制御すれば
よい。すなわち1つのバンクが選ばれたとき、バンク内
には1つまたは2つの活性センスアンプと多数の非活性
センスアンプが存在する。非活性センスアンプでカラム
選択信号線YSがHighのときはビット線および入出
力線がハーフプリチャージであれば何も影響を与えな
い。活性センスアンプでカラム選択信号線YSがHig
hとなるもので、センスアンプ−入出力線間の情報の授
受(読み出し/書き込み)が行われる。
【0037】図9は、64MbランバスDRAMのチッ
プ構成である。特徴は16バンク(B#0〜B#15)
構成で、各1バンクは水平方向に並ぶ1列または2列の
メモリセルアレーが各バンクに対応する。従ってカラム
デコーダYDECは、バンク非選択のものも選択のもの
も、共通のカラム選択信号線YSで制御する。もしカラ
ムデコーダYDECをバンク占有にすれば16個のカラ
ムデコーダYDECが必要となってしまう。従ってセン
スアンプではカラム選択信号線YSとバンク選択情報と
で論理処理を行い、その出力でYSスイッチを制御する
必要がある。これはちょうど階層ワード線方式でのメイ
ンワード線とサブワード線の関係に類似する。サブワー
ドドライバのようにメインワード線とプリデコーダ線で
論理をとるYS混合回路をセンスアンプ内に設ける。
【0038】図10は、ランバスDRAMのような複数
バンクを共通カラムデコーダで一括制御するためのカラ
ム選択信号線YSと複数バンクの状態の関係を示す。セ
ンスアンプには3つの状態が存在する。
【0039】第1はバンク非活性、バンク非選択状態で
ある。入出力線IOは非選択である。この場合、ビット
線はハーフプリチャージ状態である。共通のカラム選択
信号YSがHighとなったとき、センスアンプ列内の
カラム選択信号YSintはLowとなるよう、バンク
選択信号CBSnでYS混合回路を制御する。
【0040】第2はバンク活性、バンク非選択状態であ
る。入出力線IOは非選択である。ビット線はセンスア
ンプにより、High(VDL)とLow(0V)に分
離される。共通のカラム選択信号YSがHighとなっ
たとき、センスアンプ列内のカラム選択信号YSint
はLowとなるよう、バンク選択信号CBSiでYS混
合回路を制御する。
【0041】第3はバンク活性、バンク選択状態であ
る。入出力線IOは選択で入出力情報が現れる。ビット
線はセンスアンプにより、High(VDL)とLow
(0V)に分離される。共通のカラム選択信号YSがH
ighとなったとき、センスアンプ列内のカラム選択信
号YSintはHighとなるよう、バンク選択信号C
BS1でYS混合回路を制御する。
【0042】図11は、前記のセンスアンプSA内のY
S混合回路の例(1YS−2SA制御)を示す。(a) は
回路図、(b) は波形図である。YS混合回路は通常のC
MOSインバータでもよいが、2個のNMOSだけで構
成できる。バンク選択信号CBSiはVPP昇圧レベル
であると、YSintのHighレベルはYSのHig
hレベルと等しくできる。なお、図11において、SH
Rはシェアドセンスアンプ分離信号線、BLEQBはビ
ット線プリチャージ信号線、VBLRはビット線プリチ
ャージ電圧線、CSP,CSNはセンスアンプ駆動線を
それぞれ示す。
【0043】図12は、YS混合回路の別の例で、図1
1のNMOS型と異なりCMOS型である。YSBはL
owで選択、Highで非選択とする。図11に比べ、
CBSi,CBSBi,YSBはすべて非ブーストレベ
ル(VDDあるいは降圧レベル)でよいのが利点である
が、PMOSが必要となるのは欠点である。ここでYS
Bをゲート入力、CBSiをソース入力としたのは、回
路数を考慮し、負荷容量のバランスを合わせるためであ
る。1個のMOSのジャンクション容量はゲート容量の
約1/4であり、負荷回路数が多いCBSiをソース接
続とし、負荷回路数が少ないYSB線をゲート入力とす
ることにより、YSB,CBSi→YSint生成の遅
延時間を減少できる。
【0044】図13は、カラム選択信号線YSと入出力
線IOのセンスアンプの通り抜けイメージである。(a)
は回路図、(b) はレイアウト概念図である。1本のカラ
ム選択信号線YSが2つのセンスアンプSAを制御す
る。2本のカラム選択信号線YSと1本の入出力線IO
を4つのセンスアンプ幅内に配置する。センスアンプS
Aの交互配置ではこれは8ビット線対幅を意味する。ま
た、入出力線IOが不要な場所では、IOの代わりに電
源線PSを設けてもよい。
【0045】図14は、入出力線IOのカラム選択信号
線YSから誘起するノイズを低減するための入出力線対
ツイスト構造である。入出力線IOのツイストは、IO
全体の長さのほぼ中間にあるセンスアンプ上で行うとよ
い。入出力線IOのトルーT、バーB側はメモリセルア
レー上で1本のカラム選択信号線YSと同じ長さを対向
するので、カラム選択信号線YSの立ち上がり、立ち下
がりにより誘起される雑音電圧量は同じで同相であるの
で、メインアンプの動作には影響を与えない。
【0046】次に、図15により、本発明による1YS
−4SA制御の基本例(基本1−5)を説明する。図1
5(b) の制御概念図のように、1YS−4SA制御は1
本のカラム選択信号線YSが4つのセンスアンプSAを
制御する。
【0047】図15は前記図5と異なり、センスアンプ
上に4対の水平入出力線IOHがあり、それらは2メモ
リセルアレーに渡る。とりうる入出力線数は前記図5と
同じである。すなわち、2メモリセルアレーあたり8I
Oであるので、1メモリセルアレーあたり4IOであ
る。1カラム選択信号線YSは4センスアンプSAを一
括制御するので、カラム選択信号線YSのピッチはさら
に緩くなり、YS混合回路も4SA幅のなかに収めれば
よい。
【0048】次に、図16により、本発明による階層入
出力線方式とメモリセルアレー上入出力線方式を混用し
た基本例(基本1−6)を説明する。
【0049】図16は前記図5と階層入出力線を組み合
わせたものである。センスアンプ上に2対のローカル入
出力線LIOを置き、クロスエリアのLIO−MIOス
イッチでメイン入出力線MIOと接続し、サブワードド
ライバ上のスルーホールで水平方向に延ばし、メモリセ
ルアレー上のスルーホールを用いて垂直のメイン入出力
線MIOに接続し、複数のメモリセルアレーを渡りメイ
ンアンプMAと接続するものである。センスアンプは、
カラム選択信号線YSだけの単純スイッチである。セン
スアンプの交互配置方式では選択されたメモリセルアレ
ーの上下にセンスアンプが活性化されており、両者から
2対ずつ、合計4対の入出力が可能である。従って1メ
モリセルアレーから、4ビット入出力を可能とする。水
平方向にメモリセルアレーが32個並べれば、32×4
=128ビットの同時入出力が可能である。この方式の
利点は、サブワードドライバ上のIO数は1対分の領域
でよいので、サブワードドライバの占有面積は配線律則
とならない。しかし、クロスエリアの1カ所にLIO−
MIOスイッチを2組設けることはレイアウト的にはか
なり苦しい。このため、LIO−MIOスイッチとして
図18(a)で述べたPMOS&NMOS併用型でな
く、NMOSだけにして省面積化することが必要とな
る。
【0050】従って、本実施の形態の半導体記憶装置に
よれば、図2〜図5,図15のような非階層入出力線方
式を用いた水平入出力線−垂直入出力線に変換する方
式、図6,図7のような非階層入出力線方式を用いた水
平入出力線−垂直入出力線−水平入出力線に変換する方
式、図16のような階層入出力線方式を用いた水平入出
力線−垂直入出力線に変換する方式を用いて、多ビット
の入出力を可能とすることができる。
【0051】以上、本発明者によってなされた発明をそ
の実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前
記実施の形態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。
【0052】たとえば、前記実施の形態においては、6
4MbDRAMに適用した場合について説明したが、こ
れに限定されるものではなく、128Mb、256Mb
などの大容量のDRAM、さらにシンクロナスDRAM
などについても広く適用可能であり、このように大容量
の構成とすることにより本発明の効果はますます大きく
なる。
【0053】
【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、
以下のとおりである。
【0054】(1).メモリセルアレー上配線、水平および
垂直の両入出力線を用いる非階層入出力線方式の構成と
することで、選択ワード線に沿った多数のメモリセルア
レーの各々から多数の入出力ビットを得ることができる
ので、128ビットのような超多ビットの同時入出力と
いうことも、チップ面積の大きな犠牲なしに実現するこ
とができる。
【0055】(2).前記(1) のような非階層入出力線方式
に限定されるものではなく、クロスエリアのローカル入
出力線−メイン入出力線間のスイッチのある階層入出力
線方式と組み合わせれば、階層入出力線の低寄生容量の
特徴を活かして、さらに多ビット化と高速化の両立を推
し進めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】(a),(b) は本発明の一実施の形態である半導体
記憶装置を示す概略レイアウト図と部分拡大図である。
【図2】(a),(b) は本発明の一実施の形態の半導体記憶
装置において、多ビットに適した入出力線方式(基本
1)を示す概略レイアウト図である。
【図3】(a),(b) は本発明の一実施の形態の半導体記憶
装置において、多ビットに適した入出力線方式(基本1
−2)を示す概略レイアウト図である。
【図4】(a),(b) は本発明の一実施の形態の半導体記憶
装置において、多ビットに適した入出力線方式(基本1
−3)を示す概略レイアウト図である。
【図5】(a),(b) は本発明の一実施の形態の半導体記憶
装置において、多ビットに適した入出力線方式(基本1
−4)を示す概略レイアウト図である。
【図6】(a),(b) は本発明の一実施の形態の半導体記憶
装置において、多ビットに適した入出力線方式(基本
2)を示す概略レイアウト図である。
【図7】(a),(b) は本発明の一実施の形態の半導体記憶
装置において、多ビットに適した入出力線方式(基本2
−4)を示す概略レイアウト図である。
【図8】本発明の一実施の形態の半導体記憶装置におい
て、チップ構成(シンクロナスDRAM)を示す概略レ
イアウト図である。
【図9】本発明の一実施の形態の半導体記憶装置におい
て、チップ構成(ランバスDRAM)を示す概略レイア
ウト図である。
【図10】本発明の一実施の形態の半導体記憶装置にお
いて、ランバスDRAMのバンク制御方式を示す説明図
である。
【図11】(a),(b) は本発明の一実施の形態の半導体記
憶装置において、ランバスDRAMのカラム選択制御方
式を示す説明図である。
【図12】(a),(b) は本発明の一実施の形態の半導体記
憶装置において、ランバスDRAMの他のカラム選択制
御方式を示す説明図である。
【図13】(a),(b) は本発明の一実施の形態の半導体記
憶装置において、センスアンプを示す概略レイアウト図
である。
【図14】本発明の一実施の形態の半導体記憶装置にお
いて、入出力線のツイスト構造を示す説明図である。
【図15】(a),(b) は本発明の一実施の形態の半導体記
憶装置において、多ビットに適した入出力線方式(基本
1−5)を示す概略レイアウト図である。
【図16】(a),(b) は本発明の一実施の形態の半導体記
憶装置において、多ビットに適した入出力線方式(基本
1−6)を示す概略レイアウト図である。
【図17】(a),(b) は本発明の前提となる半導体記憶装
置において、非階層入出力線方式を示す説明図である。
【図18】(a),(b) は本発明の前提となる半導体記憶装
置において、階層入出力線方式を示す説明図である。
【図19】(a),(b) は本発明の前提となる半導体記憶装
置において、メモリセルアレーまわりを示す回路図であ
る。
【図20】本発明の前提となる半導体記憶装置におい
て、階層入出力線方式の寄生容量を示す説明図である。
【符号の説明】
10 メモリチップ 11 メインローデコーダ領域 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/ボンディングパッド領域 15 メモリセルアレー領域 16 センスアンプ領域 17 サブワードドライバ領域 18 クロスエリア MA メインアンプ SW セレクタスイッチ W ワード線 BL ビット線 YS カラム選択信号線 IO 入出力線 IOH 水平入出力線 IOV 垂直入出力線 CBS バンク選択信号 SHR シェアドセンスアンプ分離信号線 BLEQB ビット線プリチャージ信号線 VBLR ビット線プリチャージ電圧線 CSP,CSN センスアンプ駆動線 YSint センスアンプ列内のカラム選択信号 LIO ローカル入出力線 MIO メイン入出力線
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大石 貫時 東京都青梅市新町六丁目16番地の3 株式 会社日立製作所デバイス開発センタ内 (72)発明者 井出 昭 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 AA15 BA29 CA16 CA21 5F083 AD00 GA09 KA01 KA05 KA17 LA03

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 複数のメモリセルアレーを2次元配列
    し、センスアンプ上のワード線と平行な入出力線とそれ
    と直交する別の層のビット線と平行な入出力線とを前記
    センスアンプ上のスルーホールで接続し、前記ビット線
    と平行な入出力線を前記メモリセルアレー上にカラム選
    択信号線と平行に置き、これを前記複数のメモリセルア
    レーをまたがるように配置し、前記メモリセルアレーの
    外部でメインアンプ、書き込みドライバと接続して、多
    数のメモリセルアレーの各々から多数のビットを並列に
    入出力可能とすることを特徴とする半導体記憶装置。
  2. 【請求項2】 複数のメモリセルアレーを2次元配列
    し、センスアンプ上のワード線と平行な入出力線とそれ
    と直交する別の層のビット線と平行な入出力線とを前記
    センスアンプ上のスルーホールで接続し、前記ビット線
    と平行な入出力線を前記メモリセルアレー上にカラム選
    択信号線と平行に置き、このビット線と平行な入出力線
    を前記メモリセルアレー上でスルーホールで接続して直
    交方向に変換し、これを前記複数のメモリセルアレーを
    またがるように配置し、前記メモリセルアレーの外部で
    メインアンプ、書き込みドライバと接続して、多数のメ
    モリセルアレーの各々から多数のビットを並列に入出力
    可能とすることを特徴とする半導体記憶装置。
  3. 【請求項3】 複数のメモリセルアレーを2次元配列
    し、センスアンプ上のワード線と平行なローカル入出力
    線をクロスエリアのMOSスイッチでそれと直交してサ
    ブワードドライバ上をはしるビット線と平行なメイン入
    出力線に変換し、前記サブワードドライバ列の途中でス
    ルーホールで別の層に変換し、再び前記ワード線と平行
    方向とし、さらに前記メモリセルアレー上のスルーホー
    ルで前記ビット線と平行方向のメイン入出力線に変換し
    て前記メモリセルアレー上をカラム選択信号線と平行に
    置き、これを前記複数のメモリセルアレーをまたがるよ
    うに配置し、前記ビット線と平行なメイン入出力線がメ
    インアンプ、書き込みドライバと接続して、多数のメモ
    リセルアレーの各々から多数のビットを並列に入出力可
    能とすることを特徴とする半導体記憶装置。
  4. 【請求項4】 請求項3記載の半導体記憶装置であっ
    て、前記入出力線による階層入出力線方式に、階層ワー
    ド線方式を組み合わせた構成とすることを特徴とする半
    導体記憶装置。
  5. 【請求項5】 請求項1または3記載の半導体記憶装置
    であって、前記センスアンプ上の前記ワード線と平行な
    入出力線のまたがるメモリセルアレー数よりも、前記ビ
    ット線と平行な入出力線のまたがるメモリセルアレー数
    の方が多いことを特徴とする半導体記憶装置。
  6. 【請求項6】 請求項5記載の半導体記憶装置であっ
    て、前記ビット線と平行な入出力線のまたがる複数のセ
    ンスアンプにはプリチャージ状態センスアンプ(非活
    性)、センスアンプ活性で入出力を行うもの(選択)、
    センスアンプ活性だが入出力を行わないもの(活性非選
    択)が同時期に存在しうることを特徴とする半導体記憶
    装置。
  7. 【請求項7】 請求項6記載の半導体記憶装置であっ
    て、前記カラム選択信号線は前記センスアンプ内でバン
    ク選択信号と論理をとり、前記センスアンプ内の入出力
    線スイッチを制御することを特徴とする半導体記憶装
    置。
  8. 【請求項8】 請求項7記載の半導体記憶装置であっ
    て、少なくとも一方が昇圧電圧のバンク選択信号をゲー
    ト電圧とする2個のNMOSと共通カラム選択信号と
    で、この共通カラム選択信号およびバンク選択信号から
    前記センスアンプ列内カラム選択信号を生成する論理を
    行うことを特徴とする半導体記憶装置。
JP10212301A 1998-07-28 1998-07-28 半導体記憶装置 Pending JP2000049305A (ja)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP10212301A JP2000049305A (ja) 1998-07-28 1998-07-28 半導体記憶装置
TW088111717A TW457699B (en) 1998-07-28 1999-07-09 Semiconductor device
US09/357,369 US6175516B1 (en) 1998-07-28 1999-07-20 Semiconductor device
KR1019990029437A KR20000011850A (ko) 1998-07-28 1999-07-21 반도체장치
US09/750,625 US6717833B2 (en) 1998-07-28 2000-12-12 Semiconductor device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP10212301A JP2000049305A (ja) 1998-07-28 1998-07-28 半導体記憶装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2000049305A true JP2000049305A (ja) 2000-02-18

Family

ID=16620317

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP10212301A Pending JP2000049305A (ja) 1998-07-28 1998-07-28 半導体記憶装置

Country Status (4)

Country Link
US (2) US6175516B1 (ja)
JP (1) JP2000049305A (ja)
KR (1) KR20000011850A (ja)
TW (1) TW457699B (ja)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001094069A (ja) * 1999-09-21 2001-04-06 Mitsubishi Electric Corp 半導体記憶装置
JP2002015578A (ja) * 2000-06-29 2002-01-18 Hitachi Ltd 半導体記憶装置
WO2001091128A3 (en) * 2000-05-26 2002-06-27 Matsushita Electric Ind Co Ltd Semiconductor memory and controlling method thereof
KR100420089B1 (ko) * 2000-06-06 2004-02-25 가부시끼가이샤 도시바 세그먼트 방식의 워드선 구성을 포함하는 반도체 기억 장치
KR100646209B1 (ko) * 1998-08-27 2006-11-17 가부시키가이샤 히타치세이사쿠쇼 반도체 집적회로장치
US8023303B2 (en) 2008-07-16 2011-09-20 Elpida Memory, Inc. Semiconductor memory device and memory access method
US8879297B2 (en) 2011-12-21 2014-11-04 Ps4 Luxco S.A.R.L. Semiconductor device having multi-level wiring structure

Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3495310B2 (ja) * 2000-03-23 2004-02-09 日本電気株式会社 半導体記憶装置
JP3415573B2 (ja) * 2000-07-27 2003-06-09 エヌイーシーマイクロシステム株式会社 半導体メモリ装置
KR100543935B1 (ko) * 2001-12-29 2006-01-23 주식회사 하이닉스반도체 반도체 메모리 소자의 홀 드라이버
US7161823B2 (en) * 2004-06-03 2007-01-09 Samsung Electronics Co., Ltd. Semiconductor memory device and method of arranging signal and power lines thereof
KR100689814B1 (ko) * 2004-06-03 2007-03-08 삼성전자주식회사 반도체 메모리 장치 및 이 장치의 신호 라인 및 파워 라인배치 방법
KR100611404B1 (ko) * 2004-07-27 2006-08-11 주식회사 하이닉스반도체 메인 증폭기 및 반도체 장치
JP2007311499A (ja) * 2006-05-17 2007-11-29 Nec Electronics Corp 半導体装置
KR100889576B1 (ko) * 2007-06-26 2009-03-23 엠시스랩 주식회사 메모리 어레이들의 이온주입구역이 일체형으로 구현되는반도체 메모리 장치
JP2010257552A (ja) * 2009-04-28 2010-11-11 Elpida Memory Inc 半導体記憶装置
KR101027695B1 (ko) * 2009-10-30 2011-04-12 주식회사 하이닉스반도체 반도체 메모리 장치
JP2012043486A (ja) * 2010-08-13 2012-03-01 Elpida Memory Inc 半導体装置
US10833059B2 (en) * 2018-12-07 2020-11-10 Micron Technology, Inc. Integrated assemblies comprising vertically-stacked decks of memory arrays

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04115565A (ja) * 1990-09-05 1992-04-16 Mitsubishi Electric Corp 半導体記憶装置
JP3380050B2 (ja) * 1994-07-14 2003-02-24 富士通株式会社 半導体記憶装置のデータ読み出し方法

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100646209B1 (ko) * 1998-08-27 2006-11-17 가부시키가이샤 히타치세이사쿠쇼 반도체 집적회로장치
JP2001094069A (ja) * 1999-09-21 2001-04-06 Mitsubishi Electric Corp 半導体記憶装置
WO2001091128A3 (en) * 2000-05-26 2002-06-27 Matsushita Electric Ind Co Ltd Semiconductor memory and controlling method thereof
KR100420089B1 (ko) * 2000-06-06 2004-02-25 가부시끼가이샤 도시바 세그먼트 방식의 워드선 구성을 포함하는 반도체 기억 장치
JP2002015578A (ja) * 2000-06-29 2002-01-18 Hitachi Ltd 半導体記憶装置
JP4632107B2 (ja) * 2000-06-29 2011-02-16 エルピーダメモリ株式会社 半導体記憶装置
US8023303B2 (en) 2008-07-16 2011-09-20 Elpida Memory, Inc. Semiconductor memory device and memory access method
US8879297B2 (en) 2011-12-21 2014-11-04 Ps4 Luxco S.A.R.L. Semiconductor device having multi-level wiring structure

Also Published As

Publication number Publication date
US6175516B1 (en) 2001-01-16
TW457699B (en) 2001-10-01
KR20000011850A (ko) 2000-02-25
US6717833B2 (en) 2004-04-06
US20010000687A1 (en) 2001-05-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4632107B2 (ja) 半導体記憶装置
JP2000049305A (ja) 半導体記憶装置
US6314042B1 (en) Fast accessible semiconductor memory device
JP2001135075A (ja) ダイナミック型ramと半導体装置
US7180817B2 (en) Semiconductor memory device with column selecting switches in hierarchical structure
JP3970396B2 (ja) 半導体記憶装置
JP2011175719A (ja) 半導体装置
JP2001094069A (ja) 半導体記憶装置
JP2000150820A (ja) 半導体記憶装置
US6898110B2 (en) Semiconductor integrated circuit device
US6215721B1 (en) Multi-bank memory device and method for arranging input/output lines
JP3569727B2 (ja) 半導体記憶装置
JP3938803B2 (ja) ダイナミック型ram
JP3760022B2 (ja) 半導体記憶装置
JP3485739B2 (ja) 半導体記憶装置
JPS6350998A (ja) 半導体記憶装置
JPH11340438A (ja) 半導体記憶装置
JPH0554634A (ja) 半導体メモリ装置
JP4243389B2 (ja) 半導体記憶装置と半導体装置
JP2000187978A (ja) 半導体装置
JP2005340227A (ja) 半導体記憶装置と半導体装置
JP3621250B2 (ja) 半導体記憶装置
JPH117772A (ja) 半導体記憶装置
JP2003007064A (ja) 半導体装置
JP2000339960A (ja) 半導体記憶装置