JP2002157884A - 半導体メモリ装置 - Google Patents
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Abstract
動作を実行する半導体メモリ装置を提供すること。 【解決手段】 センスアンプを中心として左右側に各々
配置され、複数のビットラインを含む第1及び第2ブロ
ックを有する。そして、1つの信号に応じて、第1ブロ
ックのメモリセルに連結されたビットラインと第2ブロ
ックの相補ビットラインとをセンスアンプに連結し、か
つ第2ブロックのメモリセルに連結したビットラインと
第1ブロックの相補ビットラインとを所定の電圧で充電
する回路を有する。
Description
amic random access memor
y)に関し、さらにはDRAMのメモリセルにおけるデ
ータのセンシングに関する。
されるデータ伝送ライン(例えば、ビットライン)に関
した問題点が発生している。一般に、メモリセルに貯蔵
されたデータを感知する動作は、先ず、選択されたワー
ドラインによってメモリセルの伝達トランジスタが活性
化され、そのメモリセルに連結されたビットラインへの
電荷分配が実施されることによりなされる。次に、その
ビットラインに割り当てられたセンスアンプ(センス増
幅器)によってビットライン対の間の電位差が増幅さ
れ、その後、入出力ラインに増幅されたデータが伝送さ
れる。メモリセルを含んで入出力ライン以前までのデー
タ感知経路に含まれる部分は、1次的にデータを感知す
る回路として一般にメモリセルコア回路と呼ばれる。
図1に示すように、ビットライン対BLi(又は、BL
j)/BLBi(又はBLBj)にはメモリセルMCが
多数連結され、各々のビットライン対に分離トランジス
タ対N1/N2及びN3/N4が配置されている。分離
トランジスタ対N1/N2及びN3/N4の間でセンス
アンプSAがビットライン対に連結され、各ビットライ
ン対にはNMOSトランジスタ対N5/N6及びN7/
N8で各々構成されたビットラインプリチャージ/等化
回路PQi及び PQjが連結されている。
動作は図2を参照して説明する。i番目のブロックが選
択されると仮定する。i番目のブロックに属する分離ト
ランジスタ対N1及びN2のゲートに印加される分離信
号IS0iがハイレベルになり、j番目のブロックに属
する分離トランジスタ対N3及びN4のゲートに印加さ
れる分離信号IS0jはローレベルになる。従って、i
番目のブロックのビットライン、例えば、BLi及びB
LBiはハイレベルである等化信号EQiによってビッ
トラインプリチャージ/等化電圧VBLにプリチャージ
及び等化される。その後、ワードラインWLi0が選択
されると、メモリセルMCに貯蔵されたデータに応じて
メモりセルMCとビットラインBLiとの間の電荷分配
が始まる。この時、ビットラインBLBiは初期のプリ
チャージ電圧VBLで充電される。センスアンプ制御信
号SAEがハイレベルになるに従ってセンスアンプSA
はビットラインBLiとBLBiとの間の微少な電位差
を増幅する。
動作を実行するためには、電荷分配によって発生するB
Li及びBLBiの間の電位差が少なくともセンスアン
プSAの差動増幅を誘発させ得る程度ではなければなら
ない。しかし、同時に活性化されるビットライン対BL
i及びBLBiは、図3に示すように、並行に配列され
るので、相互容量成分(結合容量成分)によって干渉さ
れる。選択されたメモリセルがデータ“1”を貯蔵して
いたものとすると、電荷分配によってBLiの電圧は上昇
する。この時、BLiに加えられる電圧の上昇分をΔV
とすると、センスアンプSAで感知増幅動作が発生する
前のBLiの電圧はVBL+ΔVになる。一方、この時
のBLBiの電圧は、理論的にはプリチャージ/等化レ
ベルであるVBLを維持しなければならないが、BLi
との相互容量成分によって約VBL+0.2(VBL+
ΔV)のレベルになる。これはBLiとBLBiとの間
の電位差を減らしてセンスアンプで感知増幅動作をする
ことを難しくする。
の損失を改善するために、開放型ビットライン構造で駆
動されるビットライン対を交互に配置する方式が米国特
許第5,383,159号又は日本公開特許昭61−2
55591号に開示されている。例えば、米国特許第
5,383,159号には、同時に駆動されるビットラ
イン対が互いに対角方向に配列されている。前記米国特
許に開示されている方法に従えば、1つのビットライン
対(例えば、図1のBLi/BLBj)が駆動される間
に、他のビットライン対(例えば、BLj/BLBi)
は等化信号によってビットライン電圧(例えば、VB
L)にプリチャージ/等化される。従って、前述したビ
ットラインの間の干渉は抑制できる。しかし、プリチャ
ージ/等化トランジスタの連結状態及び等化信号のタイ
ミングが調節されなければならない短所がある。さら
に、DRAMの高集積化と高速動作化とに伴って、感知
動作に関した信号の活性及び非活性と、それらの有機的
な動作タイミングとを構成できる時間的な余裕が次第に
なくなってくる。従って、より効率的なメモリセルコア
回路の構成及び感知方式が必要になる。
のものであり、データ感知動作を効果的に実行できる装
置を備えた半導体メモリ装置を提供することを目的とす
る。
成分(又は、結合容量成分)を減少させ、高集積構造に
とって有効なメモリセルコア回路の構造を備えた半導体
メモリ装置を提供することを他の目的とする。
び等化のための別途の信号を使用しなくても信頼性のあ
るデータ感知動作を実行できる半導体メモリ装置を提供
することを他の目的とする。
めの本発明によるDRAMでは、同時に駆動されるビッ
トライン対を構成する各ビットラインをそれぞれ別のブ
ロックに位置するようにし、ビットライン及びセンスア
ンプの間の連結を制御する分離信号に従ってビットライ
ンのプリチャージを実行する構造を有するようにする。
従って、本発明によると、ビットラインのプリチャージ
/等化のための別途の信号を使用しなくてもよい。
は、センスアンプを中心として左右側に各々配置され、
複数のビットラインを含む第1及び第2ブロックと、1
つの信号に応じて、第1ブロックのメモリセルに連結し
たビットラインと第2ブロックの相補ビットラインとを
センスアンプに連結し、かつ第2ブロックのメモリセル
に連結されたビットラインと第1ブロックの相補ビット
ラインとを所定の電圧で充電する回路を有する。
プとを連結する分離トランジスタと、ビットラインと基
準電圧とを連結するプリチャージトランジスタとを有す
る半導体メモリ装置において、分離トランジスタとプリ
チャージトランジスタとを制御する信号を伝送する一方
向に伸長する導電線を備え、導電線をゲートとする分離
トランジスタの導電性拡散領域が導電線の下部に形成さ
れ、導電線をゲートとするプリチャージトランジスタの
導電性拡散領域が導電線の下部に形成される。
発明の望ましい実施形態を詳細に説明する。
構成を示す。図4を参照すると、i番目のブロックのビ
ットライン対BLiとBLBiとの間に、直列に連結さ
れたNMOSトランジスタM5及びM6で構成されたプ
リチャージ回路10が連結され、j番目のブロックのビ
ットライン対BLjとBLBjとの間に、直列に連結さ
れたNMOSトランジスタM7及びM8で構成されたプ
リチャージ回路20が連結されている。ビットラインB
LiとセンシングノードSNとの間には分離トランジス
タM1が連結され、センシングノードSNとj番目のビ
ットラインBLjとの間には分離トランジスタM3が連
結されている。ビットラインBLBiとセンシングノー
ドSNBとの間には分離トランジスタM2が連結され、
センシングノードSNBとビットラインBLBjとの間
には分離トランジスタM4が連結されている。
ジスタのソース及びドレインの連結状態は図1と同一で
あるが、そのゲートは本発明の連結方式に従って特徴化
されている。即ち、プリチャージのトランジスタM6及
びM7のゲートは、分離トランジスタM1及びM4のゲ
ートと共に分離信号IS0iに共通に接続され、プリチ
ャージトランジスタM5及びM8のゲートは、分離トラ
ンジスタM2及びM3のゲートと共に分離信号IS0j
に共通に接続される。このような回路構成は、図1の従
来技術のように別途のプリチャージ信号EQi(又は、
EQj)を使用しなくて、分離信号IS0i(又は、I
S0j)だけの制御によってビットラインのプリチャー
ジ機能まで制御できるようにするためである。
実行されるビットラインのプリチャージ及びデータ感知
動作を説明する。i番目のブロックが選択されると仮定
する。iブロックの分離信号IS0iは全感知期間の間
ハイレベルを維持し、jブロックの分離信号IS0jは
時刻t1でハイレベルからローレベルに遷移する。従っ
て、時刻t1まで、プリチャージ回路10及び20のト
ランジスタM5〜M8がターンオンされるので、ビット
ラインBLi/BLBi及びBLj/BLBjは全部プ
リチャージ電圧VBLで充電される。
離信号IS0jがローレベルになるので、分離トランジ
スタM2及びM3とプリチャージトランジスタM5及び
M8とはターンオフされる。この時、IS0iはハイレ
ベルに維持されるので、分離トランジスタM1及びM4
はビットラインBLi及びBLBjをセンスアンプSA
に各々連結させた状態にある。
i0がハイレベルに活性化されると、選択されたメモリ
セルMCiとビットラインBLiとの間の電荷分配が始
まり、ビットラインBLBjには基準電圧が充電され
る。従って、センスアンプSAは時刻t3でセンスアン
プ制御信号SAEがハイレベルに活性化されるに従っ
て、ビットラインBLiとBLBjとの間の微少な電位
差に応じてそれらの間の電位差を増幅する。
す。図8は選択されたワードラインが活性化された後、
センスアンプがターンオンされる前に電荷分配が実施さ
れるビットラインの間の電位差を示す。図8のグラフに
示すように、従来(old)に比べて本発明(new)
のビットラインの電位差が約0.01Vだけ大きい。こ
のような効果は同時に駆動されるビットラインを交互に
配置する従来方式による結果と類似であるが、前述のよ
うに、ビットラインプリチャージ/等化のための別途の
信号を使用しなくて、分離信号だけでそのような結果を
得ることができる点で異なる。
クが選択される場合、分離信号IS0jが全感知期間の
間ハイレベルに維持されるので、ビットラインBLi及
びBLBjがビットラインプリチャージ電圧VBLで充
電される。分離信号IS0iが時刻t1でローレベルに
遷移した後、ワードラインWLj0が時刻t2でハイレ
ベルに活性化されると、ビットラインBLBi及びBL
jの間に微少な電位差が発生する。次に、時刻t3でセ
ンスアンプ制御信号SAEがハイレベルに活性化される
と、前述したBLi及びBLBjの間の電位差の増幅の
ように、センスアンプSAによってビットラインBLB
i及びBLjの間の電位差が実質的に増幅される。
ング動作の抵抗率を改善するビットライン等化及びセン
シング動作を実現するために、実際の製造に必要なレイ
アウトを説明する図を図6及び図7に示す。図6はレイ
アウトの形状を示す。図7は、図6に従って設計された
レイアウトの実施形態として、センスアンプSAが形成
された領域を中心として左右側にビットラインと分離ト
ランジスタ及びプリチャージトランジスタとのパターン
を示す。図4の等価回路上では分離信号IS0i及びI
S0jを伝送する信号線が交差するが、実際的な製造工
程ではそのような信号線として使用されるゲートポリシ
リコン層が同一の工程段階で同一の層順位で形成される
ので、これらを交差させることは難しい。
信号の伝送のためのゲートポリシリコン層GPi1、G
Pj1、GPjr、GPirが一直線に各々配置され、
そのような配置形態に合わせるために分離トランジスタ
及びプリチャージトランジスタのN+拡散領域を効率的
に配置する。即ち、i番目のブロックの分離信号IS0
iのためのゲートポリシリコン層をセンスアンプSAの
領域を中心として左右側に各々GPi1及びGPirに
分け、j番目の分離信号IS0jのためのゲートポリシ
リコン層もセンスアンプSAの領域を中心として左右側
に各々GPj1、GPjrに分けて配置する。図示しな
いが、センスアンプの領域にはビットラインセンスアン
プだけでなくビットラインと入出力ラインのと間の連結
を担当する入出力ゲート用トランジスタが形成されてい
る。
一直線に配置されているので、それらに連結される分離
トランジスタ又はプリチャージトランジスタをそれの下
部に形成する。即ち、ゲートポリシリコン層GPi1の
下部には、分離トランジスタM1と予備充電/等化トラ
ンジスタM6とのN+拡散領域を平面上の別の位置で形
成する。ゲートポリシリコン層GPj1の下部には、分
離トランジスタM2と予備充電/等化トランジスタM5
とのN+拡散領域を平面上の別の位置で形成する。又、
ゲートポリシリコン層GPirの下部には、分離トラン
ジスタM3とプリチャージトランジスタM8とのN+拡
散領域を平面上の別の位置で形成する。ゲートポリシリ
コン層GPjrの下部には、分離トランジスタM4とプ
リチャージトランジスタM7とのN+拡散領域を平面上
の別の位置で形成する。分離トランジスタM2とプリチ
ャージトランジスタM6との拡散領域は拡張された拡散
領域NA26を通じて連結され、分離トランジスタM1
とプリチャージトランジスタM5との拡散領域はブリッ
ジポリシリコン層BP15を通じて連結される。又、分
離トランジスタM2とプリチャージトランジスタM4と
の拡散領域はブリッジポリシリコン層BP24を通じて
連結され、分離トランジスタM1と分離トランジスタM
3との各拡散領域はブリッジポリシリコン層BP13を
通じて連結される。一方、分離トランジスタM3とプリ
チャージトランジスタM7との拡散領域は拡張された拡
散領域NA37を通じて連結され、分離トランジスタM
4とプリチャージトランジスタM8との拡散領域はブリ
ッジポリシリコン層BP48を通じて連結される。予備
充電/等化トランジスタとビットラインプリチャージ電
圧VBLとの間の連結は従来と同一の方式によって連結
される。
3、BP24及びBP48は、ビットラインポリシリコ
ン層BPと同一の製造段階で1つのマスクを使用して形
成される層として、拡散領域のパターンでは連結されな
いトランジスタの拡散領域を連結するための手段であ
る。従って、ブリッジポリシリコン層のための別途のマ
スク工程は不要である。図6又は図7に示すレイアウト
では、M2(又は、M3)とM6(又は、M7)との拡
散領域を拡張された拡散領域を通じて連結し、M1(又
は、M3)とM4(又は、M8)との拡散領域をブリッ
ジポリシリコン層で連結するが、M2(又は、M3)と
M6(又は、M7)との拡散領域をブリッジポリシリコ
ン層を通じて連結し、M1(又は、M3)とM4(又
は、M8)との拡散領域を拡張された拡散領域を通じて
連結することもできる。
の間の相互容量成分による干渉によって感知効率が低下
することを抑制できるだけでなく、別途のビットライン
プリチャージ信号を使用しなくても信頼性のあるデータ
感知動作を実行できる長所がある。又、本発明は、ビッ
トラインとセンスアンプとの間の連結を制御する分離信
号を利用してビットラインのプリチャージを実行するの
で、感知動作の制御が容易である。
グ図である。
ある。
グ図である。
図である。
ト図である。
グラフである。
ポリシリコン層 NA26,NA37: 拡張拡散領域
Claims (18)
- 【請求項1】 半導体メモリ装置において、 センスアンプを中心として左右側に各々配置され、複数
のビットラインを含む第1及び第2ブロックと、 第1制御信号の活性に応じて、前記第1ブロックのメモ
リセルに連結されたビットラインと前記第2ブロックの
相補ビットラインとを前記センスアンプに連結し、第2
制御信号の非活性に応じて前記第2ブロックのメモリセ
ルに連結されたビットラインと前記第1ブロックの相補
ビットラインとを前記センスアンプから遮断するロジッ
ク手段とを含み、 前記第1ブロックのビットラインに連結された第1分離
手段と、前記第1ブロックの相補ビットラインに連結さ
れた第1プリチャージ手段とは前記第1制御信号によっ
て同時に制御されることを特徴とする半導体メモリ装
置。 - 【請求項2】 前記第2ブロックのビットラインに連結
された第2プリチャージ手段と、前記第2ブロックの相
補ビットラインに連結された第2分離手段とは前記第1
制御信号によって同時に制御されることを特徴とする請
求項1に記載の半導体メモリ装置。 - 【請求項3】 前記第1ブロックのビットラインに連結
された第3プリチャージ手段と、前記第1ブロックの相
補ビットラインに連結された第3分離手段とは第2制御
信号によって同時に制御されることを特徴とする請求項
2に記載の半導体メモリ装置。 - 【請求項4】 前記第2ブロックのビットラインに連結
された第4分離手段と、前記第2ブロックの相補ビット
ラインに連結された第4プリチャージ手段とは第2制御
信号によって制御されることを特徴とする請求項3に記
載の半導体メモリ装置。 - 【請求項5】 前記第1分離手段の第1端と前記第3プ
リチャージ手段の第1端とが連結され、前記第1分離手
段の第2端と前記センスアンプの第1端とが連結される
ことを特徴とする請求項3に記載の半導体メモリ装置。 - 【請求項6】 前記第3分離手段の第1端と前記第1プ
リチャージ手段の第1端とが連結されることを特徴とす
る請求項3に記載の半導体メモリ装置。 - 【請求項7】 前記第2分離手段の第1端と前記第3分
離手段の第2端とが連結され、前記第2分離手段の第2
端と前記第4プリチャージ手段の第1端とが連結される
ことを特徴とする請求項4に記載の半導体メモリ装置。 - 【請求項8】 前記第2分離手段の第1端と前記センス
アンプの第2端とが連結されることを特徴とする請求項
4に記載の半導体メモリ装置。 - 【請求項9】 前記第4分離手段の第1端と前記第2プ
リチャージ手段の第1端とが連結され、前記第4分離手
段の第2端と前記センスアンプの第1端とが連結され、
前記第4分離手段の第2端と前記第1分離手段の第2端
とが連結されることを特徴とする請求項4に記載の半導
体メモリ装置。 - 【請求項10】 半導体メモリ装置において、 センスアンプを中心として左右側に各々配置され、複数
のビットラインを含む第1及び第2ブロックと、 第1制御信号の活性に応じて、前記第1ブロックのメモ
リセルに連結されたビットラインと前記第2ブロックの
相補ビットラインとを前記センスアンプに連結する第1
ロジック手段と、 第2制御信号の活性に応じて、前記第2ブロックのメモ
リセルに連結されたビットラインと前記第1ブロックの
相補ビットラインとを前記センスアンプに連結する第2
ロジック手段と、 前記第1ブロックのビットラインに連結された第1分離
手段と前記第1ブロックの相補ビットラインに連結され
た第1プリチャージ手段とは前記第1制御信号によって
同時に制御され、 前記第1ブロックの相補ビットラインに連結された第3
分離手段と前記第1ブロックのビットラインに連結され
た第3プリチャージ手段とは前記第2制御信号によって
同時に制御されることを特徴とする半導体メモリ装置。 - 【請求項11】 前記第2ブロックのビットラインに連
結された第2プリチャージ手段と前記第2ブロックの相
補ビットラインに連結された第2分離手段とは前記第1
制御信号によって同時に制御され、前記第2ブロックの
相補ビットラインに連結された第4プリチャージ手段と
前記第2ブロックのビットラインに連結された第4分離
手段とは前記第2制御信号によって同時に制御されるこ
とを特徴とする請求項10に記載の半導体メモリ装置。 - 【請求項12】 前記第1ブロックの第1分離手段の第
1端と前記センスアンプの第1端とが連結され、前記第
1ブロックの第1プリチャージ手段の第1端と前記第3
分離手段の第1端とが連結されることを特徴とする請求
項10に記載の半導体メモリ装置。 - 【請求項13】 前記第2ブロックの第2分離手段の第
1端と前記センスアンプの第2端とが連結され、前記第
2ブロックの第2プリチャージ手段の第1端と前記第4
分離手段の第1端とが連結されることを特徴とする請求
項12に記載の半導体メモリ装置。 - 【請求項14】 前記第1端はポリシリコン領域であ
り、前記第2端は拡張されたアクティブ領域であること
を特徴とする請求項12又は13に記載の半導体メモリ
装置。 - 【請求項15】 前記第1ロジック手段は前記第1分離
手段と第2分離手段とで構成され、前記第2ロジック手
段は前記第3分離手段と第4分離手段とで構成されるこ
とを特徴とする請求項10に記載の半導体メモリ装置。 - 【請求項16】 半導体メモリ装置において、 第1ビットラインとセンスアンプとの間に連結されて第
1分離信号に応じる第1分離トランジスタと、 第1相補ビットラインと同一の行に位置した第2相補ビ
ットラインと前記センスアンプとの間に連結されて前記
第1分離信号に応じる第2分離トランジスタと、 前記第1相補ビットラインと基準電圧との間に連結され
て第1分離信号に応じる第1プリチャージトランジスタ
と、 前記第1ビットラインと同一の行に位置した第2ビット
ラインと前記基準電圧との間に連結されて前記第1分離
信号に応じる第2プリチャージトランジスタと、 前記第1相補ビットラインと前記センスアンプとの間に
連結されて第2分離信号に応じる第3分離トランジスタ
と、 前記第2ビットラインと前記センスアンプとの間に連結
されて第2分離信号に応じる第4分離トランジスタと、 前記第1ビットラインと基準電圧との間に連結されて第
2分離信号に応じる第3プリチャージトランジスタと、 前記第2相補ビットラインと前記基準電圧との間に連結
されて前記第2分離信号に応じる第4プリチャージトラ
ンジスタとを含むことを特徴とする半導体メモリ装置。 - 【請求項17】 ビットラインとセンスアンプとを連結
する分離トランジスタと前記ビットラインと基準電圧と
を連結するプリチャージトランジスタとを含む半導体メ
モリ装置において、 前記分離トランジスタと前記プリチャージトランジスタ
とを制御する信号を伝送する一方向に伸長する導電線を
含み、 前記導電線をゲートとする前記分離トランジスタの導電
性拡散領域が前記導電線の下部に形成され、前記導電線
をゲートとする前記プリチャージトランジスタの導電性
拡散領域が前記導電線の下部に形成されることを特徴と
する半導体メモリ装置。 - 【請求項18】 ビットラインとセンスアンプとを連結
する分離トランジスタと前記ビットラインと基準電圧と
を連結するプリチャージトランジスタとを含む半導体メ
モリ装置において、 前記センスアンプが形成された領域の左右側に各々位置
した第1及び第2ブロック領域と、 前記第1ブロック領域で一方向に伸長する、第1分離信
号と第2分離信号を各々伝送する第1及び第2導電線
と、 前記第2ブロック領域で一方向に伸長する前記第1分離
信号と前記第2分離信号とを各々伝送する第3及び第4
導電線と、 前記第1ブロック領域で前記第1導電線の下部に形成さ
れて第1ビットラインと前記センスアンプとを連結する
第1導電領域と、 前記第1ブロック領域で前記第2導電線の下部に形成さ
れて第1相補ビットラインと前記センスアンプとを連結
する第2導電領域と、 前記第2ブロック領域で前記第2導電線の下部に形成さ
れて第2ビットラインと前記センスアンプとを連結する
第3導電領域と、 前記第2ブロック領域で前記第1導電線の下部に形成さ
れて第2相補ビットラインと前記センスアンプとを連結
する第4導電領域と、 前記第1ブロック領域で前記第2導電線の下部に形成さ
れて前記第1ビットラインと前記基準電圧とを連結する
第5導電領域と、 前記第1ブロック領域で前記第1導電線の下部に形成さ
れて前記第1相補ビットラインと前記基準電圧とを連結
する第6導電領域と、 前記第2ブロック領域で前記第1導電線の下部に形成さ
れて前記第2ビットラインと前記基準電圧とを連結する
第7導電領域と、 前記第2ブロック領域で前記第2導電線の下部に連結さ
れて前記第2基準ビットラインと前記基準電圧とを連結
する第8導電領域とを含むことを特徴とする半導体メモ
リ装置。
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