JP2002269978A - 半導体記憶装置 - Google Patents

半導体記憶装置

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JP2002269978A
JP2002269978A JP2001070100A JP2001070100A JP2002269978A JP 2002269978 A JP2002269978 A JP 2002269978A JP 2001070100 A JP2001070100 A JP 2001070100A JP 2001070100 A JP2001070100 A JP 2001070100A JP 2002269978 A JP2002269978 A JP 2002269978A
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bit lines
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JP2001070100A
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Masaki Shimoda
正喜 下田
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Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 2トランジスタセルをハーフピッチ配置した
メモリアレイを備える半導体記憶装置において、行選択
動作の低消費電力化およびデータ読出時のノイズ抑制に
よる動作マージン確保を図る。 【解決手段】 メモリアレイ20は、行方向および列方
向にそれぞれ沿って配置されるワード線およびビット線
の交点に対応して、ハーフピッチ配置された複数のセル
ユニットCUを有する。同一のワード線によって選択さ
れるセルユニットのうちの隣接する2個ずつは、同一の
メモリセルMCを構成する。同一のメモリセル列に属す
る各メモリセルを構成する2個ずつのセルユニットに対
応する2本のビット線は、ビット線対を構成する。同一
のビット線対を構成する2本のビット線の間には、他の
ビット線対を構成する2本のビット線のうちの1本が配
置される。

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、半導体記憶装置
に関し、より特定的には、2トランジスタセルが配置さ
れたメモリアレイを備える半導体記憶装置に関する。
【0002】
【従来の技術】半導体記憶装置を構成する単位記憶素子
であるメモリセルには、種々の構成が存在する。最もシ
ンプルな構成としては、1個のトランジスタと1個のキ
ャパシタとから構成される、1トランジスタセルが知ら
れている。一方、2個のトランジスタと2個のキャパシ
タとから構成される2トランジスタセルは、セルサイズ
は大きくなるものの、完全な差動動作によってデータ読
出およびデータ書込を実行できるので、より安定的な動
作が可能となる。
【0003】図8は、2トランジスタセル構成のメモリ
セルを示す回路図である。図8を参照して、メモリセル
MCは、ワード線WLの活性化(Hレベル)に応じてオ
ンするトランジスタT1およびT2と、トランジスタT
1と接地電圧Vssの間にそれぞれ結合されるキャパシ
タC1およびC2とを有する。トランジスタT1および
T2は、半導体基板上に形成されるNチャネル電界効果
型トランジスタが適用される。トランジスタT1は、ワ
ード線WLの活性化に応答して、キャパシタC1とデー
タ線DLとを電気的に結合する。同様に、トランジスタ
T2は、ワード線WLの活性化に応答して、キャパシタ
C2とデータ線/DLとを電気的に結合する。
【0004】以下においては、1個のトランジスタおよ
び1個のキャパシタで構成される記憶ユニットを、セル
ユニットとも称する。すなわち、2トランジスタセルの
メモリセルMCは、セルユニットCU1およびCU2を
含んでいる。以下においては、このように1個のトラン
ジスタおよびキャパシタで構成されたセルユニットを総
称する場合には、単にセルユニットCUとも称する。
【0005】メモリセルMCに対するデータ書込は、互
いに相補のデータを伝達するためのデータ線DLおよび
/DLのそれぞれに対して、異なるレベル(Hレベル/
Lレベル)の電圧を与えることによって実行される。す
なわち、2トランジスタセルのメモリセルMCにおいて
は、キャパシタC1およびC2のそれぞれにおいて、異
なる電圧レベルが保持される。メモリセルMCからのデ
ータ読出は、データ線DLおよび/DLにそれぞれ読出
される、異なる電圧同士を比較することによって実行さ
れる。このように、2トランジスタセルに対するデータ
読出およびデータ書込は、完全な差動動作によって実行
されるので、データ読出およびデータ書込マージンを十
分に確保でき、その動作を安定化できるという利点があ
る。
【0006】一方で、2トランジスタセル構成のメモリ
セルにおいては、2個のセルユニットが必要であるの
で、必然的にそのサイズが問題となる。
【0007】図9は、2トランジスタセルが通常ピッチ
で行列状に配置されたメモリアレイの構成を示す概念図
である。
【0008】図9を参照して、メモリアレイ上におい
て、行列状にセルユニットCUが配置されている。
【0009】セルユニットの行に対応して、ワード線が
それぞれ配置され、セルユニットの列に対応してビット
線がそれぞれ配置されている。
【0010】行方向に隣接する2個のセルユニットによ
って、1つの記憶素子、すなわちメモリセルが構成され
る。同一のメモリセル列に対応する2本ずつのビット線
は、相補データを伝達するためのビット線対を構成す
る。
【0011】したがって、メモリセルMCに対しては、
メモリセルの各行ごとにワード線WLが配置され、メモ
リセルの各列ごとにビット線対BLPが配置される。図
9においては、代表的に、ワード線WL0〜WL3およ
び、ビット線対BLP0〜BLP2が代表的に示され
る。ビット線対BLP0は、相補のビット線BL0およ
び/BL0を有し、ビット線対BLP1は、相補のビッ
ト線BL1および/BL1を有し、ビット線対BLP2
は、相補のビット線BL2および/BL2を有する。
【0012】各ビット線対に対応して、データ読出およ
びデータ書込を実行するためのセンスアンプが配置され
る。図9においては、ビット線対BLP0〜BLP2に
それぞれ対応するセンスアンプSA0〜SA2が代表的
に示される。
【0013】データ書込時において、選択メモリセルに
対応するセンスアンプは、対応するビット線対を構成す
る相補のビット線のそれぞれに対して、相補の電圧をそ
れぞれ供給する。一方、データ読出時において、選択メ
モリセルに対応するセンスアンプは、対応する相補のビ
ット線のそれぞれに読出される電圧の差を増幅する。
【0014】たとえば、センスアンプSA0は、データ
書込時において選択された場合には、入力データのレベ
ルに応じて、対応するビット線BL0および/BL0に
対して相補の電圧(ととえば、電源電圧Vccおよび接
地電圧Vss)をそれぞれ伝達する。一方、データ読出
時において選択された場合には、センスアンプSA0
は、対応するビット線BL0および/BL0の電圧差を
増幅して、出力データのレベルを設定する。
【0015】このような構成とすることにより、行列状
に配置されたセルユニットを用いて、メモリセルを構成
し、メモリセルに対する行選択および列選択を実行し
て、データ読出およびデータ書込を実行することができ
る。
【0016】しかし、このようなメモリアレイにおいて
は、セルユニットを配置するために、特に行方向のピッ
チ制約が大きくなってしまう。これにより、メモリセル
のサイズを縮小することが困難となり、メモリアレイの
高集積化が困難となる。
【0017】このようなセルユニットをメモリアレイに
高集積化する方式として、いわゆるハーフピッチ配置が
知られている。
【0018】図10は、2トランジスタセルがハーフピ
ッチで行列状に配置された従来のメモリアレイの構成を
示す概念図である。
【0019】図10を参照して、行方向および列方向に
それぞれ沿って、ワード線およびビット線が格子状に配
置される。隣接する2本ずつのワード線およびビット線
は、ワード線ペアおよびビット線対をそれぞれ構成す
る。
【0020】たとえば、図10に示され第1番目のワー
ド線WL0oと、その次のワード線WL0eとは、ワー
ド線ペアWLP0を構成する。以下のワード線も同様に
配置される。同様に、第1番目のビット線BL0および
その次のビット線/BL0は、ビット線対BLP0を形
成する。以降のビット線も同様に配置される。
【0021】なお各ワード線上において、セルユニット
CUは、ビット線BLの1本おきに結合される。また、
同一のワード線ペアを構成する2本のワード線のそれぞ
れにおいて、セルユニットは、各ビット線対を構成する
ビット線の一方ずつおよび他方ずつのそれぞれとの交点
に配置される。
【0022】たとえば、ワード線ペアWLP0の一方W
L0eについては、各ビット線対の一方ずつであるBL
0,BL1,BL2,・・・との交点のそれぞれに、セル
ユニットCUが配置される。また、ワード線ペアWLP
0の他方WL0oについては、各ビット線対の他方ずつ
である/BL0,/BL1,/BL2,・・・との交点の
それぞれに、セルユニットCUが配置される。以降のワ
ード線に対しても、セルユニットは同様に配置される。
【0023】また、同一のビット線対を構成する2本の
ビット線のそれぞれにおいて、各セルユニットCUは、
各ワード線対を構成する2本のワード線の一方ずつもし
くは他方ずつによって選択することができる。
【0024】したがって、ワード線ペアの1つを選択す
ることによって、同一のビット線対を構成する2本のビ
ット線にそれぞれ結合される、2個ずつのセルユニット
を選択することができる。
【0025】同一のワード線ペアおよびビット線対にそ
れぞれ対応付けられる2個ずつのセルユニットによっ
て、1個の記憶素子、すなわちメモリセルMCが構成さ
れる。したがって、2個のセルユニットCUで構成され
る2トランジスタセルであるメモリセルMCは、メモリ
アレイ上に行列状に配置され、メモリセルMCの各行に
対応してワード線ペアが配置され、メモリセルの列にそ
れぞれ対応してビット線対およびセンスアンプが配置さ
れる。図10においては、代表的に、ワード線ペアWL
P0〜WLP3、ビット線対BLP0〜BLP2および
センスアンプSA0〜SA2が示される。
【0026】ワード線ペアWLP0は、ワード線WL0
oおよびWL0eから構成され、ワード線ペアWLP1
は、ワード線WL1oおよびWL1eから構成され、ワ
ード線ペアWLP2は、ワード線WL2oおよびWL2
eから構成され、ワード線ペアWLP3は、ワード線W
L3oおよびWL3eから構成される。各ビット線対お
よび各センスアンプの構成および動作は、図9で説明し
たのと同様である。
【0027】このような構成とすることによって、行方
向におけるセルユニット間のピッチを、図9に示した通
常ピッチ配置と同様に確保した上で、2トランジスタセ
ルを高集積配置したメモリアレイを構成することができ
る。
【0028】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図10
に示すハーフピッチ配置された2トランジスタメモリセ
ルの行選択動作においては、選択列に対応するワード線
ペアを構成する2本のワード線を同時に活性化すること
が必要である。
【0029】たとえば、第1番目のメモリセル行に属す
るメモリセル群を選択する場合には、ワード線WL0o
およびWL0eの両方を活性化することが必要になる。
したがって、ハーフピッチ配置によって高集積化が可能
となる一方で、データ読出およびデータ書込時等に実行
される行選択動作に伴う消費電力が増大してしまう。
【0030】また、ビット線の配置ピッチが縮小される
ため、ビット線上に生じる微小な電圧変化を増幅するこ
とが要求されるデータ読出時において、ビット線間の相
互干渉の影響で動作マージンが低下する危険性も生じて
しまう。
【0031】このようなビット線間の相互干渉を抑制す
る技術として、ビット線にツイスト構成を設ける手法も
知られているが、このような手法を採用すれば、製造プ
ロセスが複雑化するので、歩留り低下の要因となるおそ
れもある。
【0032】この発明は、このような問題点を解決する
ためになされたものであって、この発明の目的は、いわ
ゆるハーフピッチ配置された2トランジスタセルを備え
る半導体記憶装置において、行選択動作の低消費電力化
およびデータ読出時のノイズ抑制による動作マージン確
保を図ることである。
【0033】
【課題を解決するための手段】請求項1記載の半導体記
憶装置は、隣接する2本ごとにワード線ペアを構成する
複数のワード線と、複数のワード線と交差する方向に配
置される複数のビット線と、複数の記憶素子が配置され
るメモリアレイとを備える。メモリアレイは、各ワード
線ペアを構成する2本のワード線の一方ずつと、複数の
ビット線のうちの1本おきのビット線との交点のそれぞ
れ、および、2本のワード線の他方ずつと残りの1本お
きのビット線との交点のそれぞれに対応して配置される
複数のセルユニットを含み、各セルユニットは、記憶デ
ータを保持するためのキャパシタと、複数のワード線の
うちの対応する1本の活性化に応答して、複数のビット
線のうちの対応する1本とキャパシタとの間を電気的に
結合するためのトランジスタとを有する。半導体記憶装
置は、1本おきのビット線のうちの2本ずつによって構
成される複数のビット線対のそれぞれ対応して配置さ
れ、各々が、対応する2本のビット線の電圧差を増幅検
知するための複数の第1のセンスアンプと、残りの1本
おきのビット線のうちの2本ずつによって構成される複
数のビット線対のそれぞれ対応して配置され、各々が、
対応する2本のビット線の電圧差を増幅検知するための
複数の第2のセンスアンプとをさらに備える。同一のワ
ード線によって選択されるセルユニットのうちの、同一
のビット線対と対応する2個ずつは、1個の記憶素子を
構成する。
【0034】請求項2記載の半導体記憶装置は、請求項
1記載の半導体記憶装置であって、各ワード線ペアを構
成する2本のワード線の一方ずつおよび他方ずつのいず
れかを選択するための第1の選択結果と、ワード線ペア
のうちの1つを選択するための第2の選択結果とに応じ
て、複数のワード線の各々を選択的に活性化するための
行選択部をさらに備え、複数の第1のセンスアンプの各
々は、第1の選択結果に応じて、一方ずつのワード線が
非選択である場合には、対応する2本のビット線を所定
電圧に保持し、複数の第2のセンスアンプの各々は、第
1の選択結果に応じて、他方ずつのワード線が非選択で
ある場合には、対応する2本のビット線を所定電圧に保
持する。
【0035】請求項3記載の半導体記憶装置は、請求項
2記載の半導体記憶装置であって、複数の第1のセンス
アンプと、複数の第2のセンスアンプとは、メモリアレ
イを挟んで互いに反対側の領域に配置される。
【0036】請求項4記載の半導体記憶装置は、請求項
2記載の半導体記憶装置であって、行選択部は、テスト
モード時において、第2の選択結果に応じて選択される
ワード線ペアを構成する2本のワード線の各々を活性化
する。
【0037】請求項5記載の半導体記憶装置は、請求項
2記載の半導体記憶装置であって、行選択部は、テスト
モード時において、ワード線ペアの1つを構成する2本
のワード線の一方と、ワード線ペアの他の1つを構成す
る2本のワード線の他方との各々を活性化する。
【0038】
【発明の実施の形態】以下において、本発明の実施の形
態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、図
中における同一符号は、同一または相当部分を示すもの
とする。
【0039】[実施の形態1]図1は、本発明の実施の
形態に従う半導体記憶装置の全体構成を示す概略ブロッ
ク図である。
【0040】図1を参照して、本発明の実施の形態に従
う半導体記憶装置10は、メモリアレイ20と、行選択
部30と、列選択部40と、センスアンプ帯50a,5
0bと、データ入出力制御回路60と、コントロール回
路70とを備える。
【0041】メモリアレイ20は、行列状に配置された
2トランジスタセル方式のメモリセルを備える。メモリ
アレイ20の構成については後ほど詳細に説明するが、
行方向に沿って配置される複数のワード線WLおよび列
方向に沿って配置される複数のビット線が格子状に配置
され、ワード線WLおよびビット線BLの交差部分の一
部を用いて、各メモリセルを構成するためのセルユニッ
トが配置される。ビット線のうちの2本ずつによって、
ビット線対BLPが構成される。各ビット線対BLP
は、それぞれが相補データを伝達するためのビット線B
Lおよび/BLによって構成される。
【0042】行選択部30は、ロウアドレスRAに応じ
て、ワード線WLを選択的に活性化することによって、
メモリセルの行選択を実行する。ロウアドレスRAは、
(n+1)個(n:自然数)のアドレスビットAD
(0)〜AD(n)から構成される。
【0043】列選択部40は、コラムアドレスCAに応
じて、メモリセルの列選択を実行する。
【0044】センスアンプ帯50aおよび50bは、ビ
ット線対BLPごとに配置されるセンスアンプを含む。
センスアンプの配置および動作については、後程詳細に
説明する。
【0045】データ入出力制御回路60は、センスアン
プ帯50aおよび50bとの間でデータを授受し、外部
に対して、読出データDOUTの出力および書込データ
DINの入力を実行する。
【0046】コントロール回路70は、半導体記憶装置
10に対して入力されるコマンド制御信号CMDに基づ
いて、半導体記憶装置10の全体動作を制御する。コン
トロール回路70の機能の1つとして、半導体記憶装置
10の動作モードの設定が挙げられる。コントロール回
路70は、たとえば、コマンド制御信号CMDの特定の
組合せに応答して、半導体記憶装置10の動作モードを
通常動作モードからテストモードに移行し、テストモー
ド信号TMを活性化する。
【0047】図2は、図1に示したメモリアレイの構成
を詳細に示す図である。図2を参照して、メモリアレイ
20においては、ワード線およびビット線が行方向およ
び列方向にそれぞれ沿って、格子状に配置される。
【0048】ワード線WLは、メモリアレイ20全体に
おいて、(n+1)ビットのアドレスビットに対応し
て、2(n+1)本設けられる。隣接する2本のワード線ご
とにワード線ペアが構成される。したがって、メモリア
レイ20に対して、(m+1)個(m:m+1=2n
示される自然数)のワード線ペアWLP0〜WLPmが
配置される。たとえば、図2に示すワード線WL0oと
WL0eは、ワード線線ペアWLP0を構成する。以降
のワード線についても、同様にワード線ペアが構成され
る。
【0049】以下においては、ワード線を総称する場合
には、単に符号WLを用いて表記するとともに、各ワー
ド線ペアを構成する2本のワード線の一方ずつおよび他
方ずつを総称する場合には、符号WLeおよびWLoを
それぞれ用いて表記することとする。
【0050】各ビット線対を構成するビット線の各々
は、交互配置される。たとえば、図2に示されるよう
に、ビット線対BLP0を構成するビット線BL0およ
び/BL0と、ビット線対BLP1を構成するビット線
BL1および/BL1は、BL0、BL1、/BL0、
/BL1の順に配置される。以下においては、ビット線
を総称する場合には、単に符号BLを用いて表記すると
ともに、各ビット線対BLPを構成する2本の相補のビ
ット線線の一方ずつおよび他方ずつを総称する場合に
は、符号BLおよび/BLをそれぞれ用いて表記するこ
ととする。
【0051】メモリアレイ20は、図10と同様にハー
フピッチ配置された、複数のセルユニットCUを有す
る。各セルユニットCUの構成は、図8に示したのと同
様であり、1個のトランジスタおよびキャパシタを有す
る。
【0052】各ワード線上において、セルユニットCU
は、1本おきのビット線との交点のそれぞれに対応して
配置される。これにより、セルユニットの行方向ピッチ
を、図9に示した通常ピッチと同様に確保できる。
【0053】また、ワード線WLeおよびWLoのそれ
ぞれにおいて、セルユニットは交互に配置される。すな
わち、セルユニットCUは、ワード線WLoと1本おき
のビット線との交点のそれぞれに対応してぞれぞれ配置
され、さらに、ワード線WLoとの交点においてセルユ
ニットが配置されない残りの1本おきのビット線と、ワ
ード線WLeとの交点のそれぞれに対応してぞれぞれ配
置される。
【0054】たとえば、ワード線WL0eにおいては、
偶数番目のビット線対BLP0,BLP2,BLP4,
…を構成するビット線との交点のそれぞれにセルユニッ
トCUが配置される。一方、ワード線WL0oにおいて
は、奇数番目のビット線対BLP1,BLP3,BLP
5,…を構成するビット線との交点のそれぞれにセルユ
ニットCUが配置される。以降のワード線についても、
セルユニットは同様に配置される。
【0055】したがって、各ビット線上においては、セ
ルユニットCUは、各ワード線ペアを構成するワード線
WLoおよびWLeのいずれか一方のそれぞれとの交点
に配置される。
【0056】また、各ワード線ペアWLPにおいて、ワ
ード線WLoおよびWLeを交互に配置することによっ
て、列方向に隣接する交点に配置されるセルユニット間
でビット線コンタクトを共有して、さらに高集積化を図
ることができる。
【0057】同一のワード線と対応する複数のセルユニ
ットのうちの隣接する2個ずつを順に用いて、すなわち
同一のビット線対を構成する2本のビット線と対応する
2個ずつのセルユニットを用いて、1個の記憶素子、す
なわちメモリセルMCが構成される。たとえば、ワード
線WL0eとビット線BL0および/BL0との交点に
それぞれ配置される2個のセルユニットは、1個のメモ
リセルを構成する。すなわち、各メモリセルMCは、2
トランジスタセル方式である。
【0058】したがって、メモリアレイ20上には、メ
モリセルMCが行列状に配置され、メモリセルの各行に
対応してワード線WLが配置され、メモリセルの各列に
対応して、ビット線対BLPが配置される。
【0059】したがって、メモリセルMCに対する行選
択動作は、ワード線WL0e,WL0o〜WLmeの各
々を選択的に活性化することによって、すなわち1本の
ワード線WLの選択によって実行できる。これにより、
ハーフピッチ配置されたセルユニットを用いて構成され
る2トランジスタセル方式のメモリセルの行選択動作時
において、ワード線の活性化本数を削減して、消費電力
を抑制することが可能となる。
【0060】各ビット線対に対応して、センスアンプが
配置される。図2においては、ビット線対BLP0〜B
LP5に対応してそれぞれ設けられるセンスアンプSA
0〜SA5が代表的に示されている。以下においては、
これらのセンスアンプを総称する場合には、符号SAを
用いて表記することとする。
【0061】各センスアンプSAは、図示しない列選択
ゲートを介して、対応するビット線対を構成する2本の
ビット線BLおよび/BLと結合される。センスアンプ
SAは、データ読出時において、対応するビット線BL
および/BLの間の電圧差を増幅して、ビット線BLお
よび/BLを電源電圧Vcc(Hレベル)および接地電
圧Vss(Lレベル)の一方ずつに設定する。データ書
込時においては、選択されたメモリセル列に対応するビ
ット線BLおよび/BLに対して、電源電圧Vcc(H
レベル)および接地電圧Vss(Lレベル)の入力デー
タに応じた一方ずつが、センスアンプを介して伝達され
る。
【0062】次に、半導体記憶装置10における行選択
動作について説明する。行選択動作、すなわちワード線
WLの選択は、ワード線ペアWLPの選択および、各ワ
ード線ペアにおけるWLoおよびWLeの選択によって
実行される。たとえば、アドレスビットAD(0)によ
って、各ビット線対において、WLeおよびWLoのい
ずれが選択されるかが指示され、残りのアドレスビット
AD(1)〜AD(n)によって、ワード線ペアWLP
0〜WLPmのいずれが選択されるかが指示される。
【0063】各ワード線ペア内におけるワード線の選択
は、選択的に活性化される制御信号SLeおよびSLo
に応じて実行される。制御信号SLeの活性化は、ワー
ド線WLeの選択を示し、制御信号SLoの活性化は、
ワード線WLoの選択を示すものとする。
【0064】図3は、行選択部30の構成を説明するた
めの回路図である。図3においては、第j番目(j:0
〜mの整数)のワード線ペアに対応する回路構成が代表
的に示されている。
【0065】図3を参照して、行選択部30は、アドレ
スビットAD(0)に応じて制御信号SLoおよびSL
eを生成する制御信号生成部80と、ワード線ペアWL
Pjを構成するワード線WLjoおよびWLjeにそれ
ぞれ対応するワード線ドライブユニットWDUjoおよ
びWDUjeを含む。
【0066】制御信号生成部80は、直列に結合された
インバータ81および82を有する。インバータ81に
はアドレスビットAD(0)が入力される。インバータ
81は、アドレスビットAD(0)の信号レベルを反転
して、制御信号SLeを生成する。インバータ82は、
インバータ81の出力、すなわち制御信号SLeの信号
レベルを反転して制御信号SLoを生成する。
【0067】したがって、制御信号生成部80は、アド
レスビットAD(0)のレベルに応じて、各ワード線ペ
アWLPを構成するワード線の一方WLeずつおよび他
方ずつWLoをそれぞれ選択するための制御信号SLe
およびSLoを、選択的にHレベルに活性化する。
【0068】第j番目のワード線ペアに対応して配置さ
れるワード線ドライブユニットWDUjoおよびWDU
jeは、対応するデコード信号Xjに対応して動作す
る。デコード信号Xjは、第j番目のワード線ペアの選
択/非選択を示すデコード信号である。行選択部30全
体においては、(m+1)個のワード線ペアWLP0〜
WLPmにそれぞれ対応するデコード信号X0〜Xm
が、アドレスビットAD(1)〜AD(n)に応じて、
選択的にHレベルに活性化される。
【0069】ワード線ドライブユニットWDUjoは、
NANDゲート83と、Pチャネル電界効果型トランジ
スタ84と、Nチャネル電界効果型トランジスタ85と
を有する。
【0070】NANDゲート83は、デコード信号Xj
および制御信号SLoの両方が活性化された場合に対応
して、ワード線ドライブ信号XDj−oをLレベルに活
性化する。トランジスタ84は、ワード線ドライブ信号
XDj−oをゲートに受けて、ワード線駆動電圧Vpx
とワード線WLjoとの間に電気的に結合される。トラ
ンジスタ85は、ワード線ドライブ信号XDj−oをゲ
ートに受けて、ワード線WLjoと接地電圧Vssとの
間に電気的に結合される。
【0071】したがって、ワード線WLjoは、デコー
ド信号Xjおよび制御信号SLoノ両方が活性化された
場合に、活性化されてワード線駆動電圧Vpxに駆動さ
れ、それ以外の場合においては、非活性化されて接地電
圧Vssに設定される。
【0072】一般的に、ワード線駆動電圧Vpxは、各
セルユニット内のトランジスタによって伝達されるHレ
ベルデータの電圧レベルを十分確保するために、電源電
圧Vccよりも高い電圧に設定される。
【0073】ワード線ドライブユニットWDUjeは、
ワード線ドライブユニットWDUjoと同様の構成を有
し、NANDゲート86と、Pチャネル電界効果型トラ
ンジスタ87と、Nチャネル電界効果型トランジスタ8
8とを有する。
【0074】NANDゲート86は、デコード信号Xj
および制御信号SLeの両方が活性化された場合に対応
して、ワード線ドライブ信号XDj−eをLレベルに活
性化する。トランジスタ87は、ワード線ドライブ信号
XDj−eをゲートに受けて、ワード線駆動電圧Vpx
とワード線WLj−eとの間に電気的に結合される。ト
ランジスタ88は、ワード線ドライブ信号XDj−eを
ゲートに受けて、ワード線WLjeと接地電圧Vssと
の間に電気的に結合される。
【0075】再び図2を参照して、センスアンプ帯50
aに配置されるセンスアンプ群の各々は、制御信号SL
eの非活性化に応答して、対応するビット線を所定電圧
Vpcに設定するための、プリチャージ・イコライズ動
作を実行する。すなわち、制御信号SLeが非活性化さ
れて、ワード線WLeが選択されていない場合には、こ
れらのセンスアンプ群に対応するセルユニットがデータ
読出・書込動作の対象となることはないため、対応する
ビット線は、所定電圧Vpcに設定される。
【0076】この場合には、反対に制御信号SLoが活
性化されており、各ワード線ペアを構成するワード線の
一方ずつWLoのうちの選択されたメモリセル行に対応
する1本が活性化されて、センスアンプ帯50bに配置
されるセンスアンプ群に対応するビット線は、対応する
セルユニットと結合される。
【0077】一方、センスアンプ帯50bに配置される
センスアンプ群の各々は、制御信号SLoの非活性化に
応答して、プリチャージ・イコライズ動作を実行する。
すなわち、制御信号SLoが非活性化されて、ワード線
WLoが選択されていない場合には、これらのセンスア
ンプ群に対応するセルユニットがデータ読出・書込動作
の対象となることはないため、対応するビット線は、所
定電圧Vpcに設定される。
【0078】この場合には、反対に制御信号SLeが活
性化されており、各ワード線ペアを構成するワード線の
一方ずつWLeのうちの選択されたメモリセル行に対応
する1本が活性化されて、センスアンプ帯50aに配置
されるセンスアンプ群に対応するビット線は、対応する
セルユニットと結合される。
【0079】すでに説明したようにビット線は交互配置
されていることから、選択されたメモリセル行に属する
メモリセルを構成するセルユニットのそれぞれと結合さ
れるビット線BLおよび/BLの間には、イコライズ・
プリチャージ動作によって所定電圧Vpcに設定され
た、非選択のメモリセル列に対応するビット線が存在す
ることになる。
【0080】したがって、データ読出時において、セル
ユニットと結合されるビット線BLおよび/BLの間
は、所定電圧Vpcに設定されたビット線によって各々
シールドされる。この結果、ビット線をツイスト構成と
することなく、データ読出時におけるビット線間の相互
干渉を抑制できる。これにより、複雑な製造工程を経る
ことなく、データ読出の安定化が可能となる。
【0081】偶数番目のビット線対に対応するセンスア
ンプ群SA0,SA2,SA4,…は、センスアンプ帯
50aに配置される。一方、奇数番目のビット線対に対
応するセンスアンプ群SA1,SA3,SA5,…は、
メモリアレイ20を挟んでセンスアンプ帯50aと反対
側の領域に位置するセンスアンプ帯50bに配置され
る。
【0082】このような配置とすることにより、センス
アンプSAの配置ピッチに起因する行方向のレイアウト
制約を緩和することができる。また、センスアンプ帯5
0aもしくは50bのそれぞれにおいて、制御信号SL
eおよびSLoの信号配線のいずれか一方すつを配置す
ればよく、信号配線も削減できる。このような、センス
アンプ帯50aおよび50bの分割配置によって、セン
スアンプを効率的に配置できる。
【0083】[実施の形態2]図4は、実施の形態2に
従う制御信号生成部90の構成を示す回路図である。
【0084】図4を参照して、制御信号生成部90は、
インバータ91、NORゲート92および93と、イン
バータ94および95とを有する。制御信号生成部90
は、実施の形態1に示した構成において、制御信号生成
部80に代えて適用される。
【0085】インバータ91は、アドレスビットAD
(0)のレベルを反転して出力する。NORゲート92
およびインバータ94は、テストモード時にHレベルに
活性化されるテストモード信号TMと、アドレスビット
AD(0)との論理和演算結果を、制御信号SLoとし
て出力する。
【0086】同様に、NORゲート93およびインバー
タ95は、アドレスビットAD(0)の反転信号と、テ
ストモード信号TMとの論理和演算結果を、制御信号S
Leとして出力する。
【0087】したがって、制御信号生成部90は、テス
トモード信号TMがLレベルに非活性化される通常動作
モード時においては、図3に示した制御信号生成部80
と同様に、アドレスビットAD(0)に応じて制御信号
SLoおよびSLeのいずれか一方を選択的に活性化す
る。
【0088】一方、テストモード信号TMがHレベルに
活性化されるテストモード時においては、制御信号SL
oおよびSLeの両方は、アドレスビットAD(0)の
レベルに無関係に、強制的にHレベルに活性化される。
【0089】このような構成とすることによって、通常
動作モード時においては、各ワード線ペアにおいて、ワ
ード線WLeおよびWLoを選択的に活性化することに
よって、実施の形態1と同様の行選択動作を正常に実行
するとともに、テストモード時においては、同一のワー
ド線ペアを構成する2本のワード線を同時に選択した動
作テストを実行することができる。この結果、動作テス
ト時間の短縮および、相互干渉に関する動作テストの実
行を図ることが可能である。
【0090】[実施の形態3]図5は、実施の形態3に
従う行選択部130の構成を示す回路図である。
【0091】図5を参照して、行選択部130は、アド
レスバッファ32aと、デコード部34aと、制御信号
生成部90とを含む。
【0092】アドレスバッファ32aは、アドレスビッ
トAD(1)〜AD(n)を受けて、2×n個の内部ア
ドレス信号に変換する。
【0093】デコード部34aは、それぞれのワード線
ペアに対応して設けられるデコードユニットDUを有す
る。図示しないが、デコードユニットDUは、ワード線
ペアWLP0〜WLPmに対応してそれぞれ設けられ
る。これらのデコードユニットによって、ワード線ペア
WLP0〜WLPmのそれぞれを選択するためのデコー
ド信号X0〜Xjが生成される。図5においては、第j
番目および第k番目(k:0〜m、かつk≠jの整数)
のワード線ペアWLPjおよびWLPkにそれぞれ対応
する、デコードユニットDUjおよびDUkが代表的に
示される。デコードユニットDUjおよびDUkは、デ
コード信号XjおよびXkをそれぞれ生成する。
【0094】制御信号生成部90は、図4に示したのと
同様であるので詳細な説明は繰返さない。
【0095】行選択部130は、さらに、行選択切換回
路100と、それぞれのワード線に対応して配置される
ワード線ドライブユニットWDUとを有する。図5にお
いては、第j番目および第k番目のワード線ペアを構成
する、ワード線WLje,WLjoおよびWLke,W
Lkoと、これらに対応するワード線ドライブユニット
WDUje、WDUjo、WDUkeおよびWDUko
が代表的に示される。各ワード線ドライブユニットの構
成および動作は、図3に示したワード線ドライブユニッ
トWDUjoおよびWDUjeの各々と同様であるの
で、詳細な説明は繰り返さない。
【0096】ワード線ドライブユニットWDUjoは、
デコード信号Xjおよび制御信号SLo,SLeに応答
して、対応するワード線WLjoを活性化/非活性化す
る。ワード線ドライブユニットWDUjeは、行選択切
換回路100から伝達されるデコード信号Xj′と、制
御信号SLo,SLeとに応答して、対応するワード線
WLjeの活性化/非活性化を制御する。
【0097】ワード線ドライブユニットWDUkoは、
デコード信号Xkおよび制御信号SLo,SLeに応答
して、対応するワード線WLkoを活性化/非活性化す
る。ワード線ドライブユニットWDUkeは、行選択切
換回路100から伝達されるデコード信号Xk′と、制
御信号SLo,SLeとに応答して、対応するワード線
WLkeの活性化/非活性化を制御する。
【0098】行選択切換回路100は、テストモード信
号TMに応じて動作し、通常動作モード時においては、
デコード信号XjおよびXkのそれぞれを、デコード信
号Xj′およびXk′として、ワード線ドライブユニッ
トWDUjeおよびWDUkeのそれぞれに対して伝達
する。
【0099】一方、テストモード時においては、行選択
切換回路100は、デコード信号XjおよびXkを入換
えて、デコード信号XjおよびXkのそれぞれを、デコ
ード信号Xk′およびXj′として、ワード線ドライブ
ユニットWDUkeおよびWDUjeにそれぞれ伝達す
る。
【0100】図6は、行選択切換回路100の構成を示
す回路図である。図6を参照して、行選択切換回路10
0は、トランスファゲート101、102、103およ
び104を有する。
【0101】トランスファゲート101は、デコード信
号Xjが伝達されるノードN1と、ワード線ドライブユ
ニットWDUjeにデコード信号Xj′を伝達するノー
ドN2との間に結合される。トランスファーゲート10
2は、デコード信号Xkが伝達されるノードN3と、ワ
ード線ドライブユニットWDUkeにデコード信号X
k′を伝達するノードN4との間に結合される。
【0102】トランスファーゲート103は、ノードN
1とノードN4との間に結合される。トランスファーゲ
ート104は、ノードN3とノードN2との間に結合さ
れる。
【0103】トランスファーゲートTG1およびTG2
は、テストモード信号TMが非活性された場合、すなわ
ち通常動作モード時にオンし、テストモードにおいてオ
フする。一方、トランスファーゲートTG3およびTG
4は、テストモード時においてオンし、通常動作モード
時においてオフする。
【0104】このような構成とすることにより、行選択
切換回路100は、通常動作モード時において、同一の
ワード線ペアを構成する2本のワード線を、共通のデコ
ード信号に基づいて選択する。これにより、実施の形態
1と同様の行選択動作が実行される。
【0105】一方、テストモード時においては、行選択
切換回路100が配置された第j番目と第k番目のワー
ド線ペアの間において、ワード線WLeおよびWLoの
それぞれをペアにして強制的に選択することが可能であ
る。
【0106】すなわち、図5に示した構成においては、
テストモード時において、デコード信号Xjの活性化に
応答して、ワード線WLjoおよびWLkeが活性化さ
れる。同様に、デコード信号Xkの活性化に応答して、
ワード線WLjeおよびWLkoが活性化される。
【0107】このように、実施の形態2に従うテストモ
ードと比較して、同一のワード線ペアを構成しない2本
のワード線WLeおよびWLoについても、同時に活性
化の対象とすることができるので、動作テストのバリエ
ーションを広げることができる。
【0108】[実施の形態3の変形例]実施の形態3に
示したような行選択動作は、行選択切換回路100を設
けることなく、内部アドレス信号の生成をテストモード
時において切換えることによっても実行できる。
【0109】図7は、実施の形態3の変形例に従う行選
択部230の構成を示すブロック図である。
【0110】図7を参照して、行選択部230は、アド
レスバッファ32bと、デコード部34bと、制御信号
生成部90とを含む。
【0111】アドレスバッファ32bは、テストモード
信号TMを受けて動作し、通常動作モード時において
は、図6に示すアドレスバッファ32aと同様の動作を
実行する。一方、テストモード時においては、アドレス
バッファ32bは、予め定められたパターンに従って、
アドレスビットに対応する内部アドレスの生成を切換え
る。
【0112】デコード部34bは、各ワード線ペアごと
ではなく、各ワード線にそれぞれ対応して配置されるデ
コードユニットDUを有する。したがって、図7に代表
的に示されるワード線WLje、WLjo、WLkeお
よびWLkoにそれぞれ対応して、デコードユニットD
Uje、DUjo、DUkeおよびDUkoが配置され
る。
【0113】各デコードユニットは、独立したデコード
信号を生成する。したがって、図7に代表的に示される
デコードユニットDUjo、DUje、DUkoおよび
DUkeは、デコード信号Xj、Xj′、XkおよびX
k′をそれぞれ生成する。
【0114】これらのデコード信号のそれぞれに応答し
て動作するワード線ドライブユニットの構成および動作
は、図3に示したのと同様であるので詳細な説明は繰返
さない。
【0115】制御信号生成部90は、図4に示したのと
同様であるので詳細な説明は繰返さない。
【0116】このような構成とすることにより、各ワー
ド線に対応してデコードユニットDUを配置する必要は
生じるものの、アドレスバッファ32bにおける所定パ
ターンの切換えによって、テストモード時におけるワー
ド線選択の自由度が高くなる。この結果、実施の形態3
に従うテストモードと比較して、動作テストのバリエー
ションをさらに増やすことができる。
【0117】今回開示された実施の形態はすべての点で
例示であって制限的なものではないと考えられるべきで
ある。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求
の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味お
よび範囲内でのすべての変更が含まれることが意図され
る。
【0118】
【発明の効果】請求項1記載の半導体記憶装置は、いわ
ゆるハーフピッチ配置されたセルユニットを用いて構成
される、2トランジスタセルの記憶素子の行選択を1本
のワード線の活性化によって実行できる。この結果、2
トランジスタセル構成の記憶素子を高集積化して配置す
るとともに、行選択動作時の消費電力を抑制できる。
【0119】請求項2記載の半導体記憶装置は、データ
読出時において、選択された記憶素子に対応する2本の
ビット線を、隣接する所定電圧に設定された他のビット
線によってシールドすることができる。この結果、製造
プロセスの複雑化を招く、ビット線のツイスト構成化を
行なうことなく、ビット線間の相互干渉による読出マー
ジンの低下を防止することができる。
【0120】請求項3記載の半導体記憶装置は、請求項
2記載の半導体記憶装置が奏する効果に加えて、第1お
よび第2のセンスアンプを効率的に配置することができ
る。
【0121】請求項4および5記載の半導体記憶装置
は、請求項2記載の半導体記憶装置が奏する効果に加え
て、テストモード時において、通常動作モード時よりも
多くのワード線を活性化することができる。したがっ
て、動作テスト時間の短縮を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の実施の形態に従う半導体記憶装置の
全体構成を示す概略ブロック図である。
【図2】 図1に示したメモリアレイの構成を詳細に示
す図である。
【図3】 図1に示した行選択部の構成を説明するため
の回路図である。
【図4】 実施の形態2に従う制御信号生成部の構成を
示す回路図である。
【図5】 実施の形態3に従う行選択部の構成を示す回
路図である。
【図6】 行選択切換回路の構成を示す回路図である。
【図7】 実施の形態3の変形例に従う行選択部の構成
を示すブロック図である。
【図8】 2トランジスタセル構成のメモリセルを示す
回路図である。
【図9】 2トランジスタセルが通常ピッチで行列状に
配置されたメモリアレイの構成を示す概念図である。
【図10】 2トランジスタセルがハーフピッチで行列
状に配置された従来のメモリアレイの構成を示す概念図
である。
【符号の説明】
20 メモリアレイ、30,130,230 列選択
部、50a,50b センスアンプ帯、80,90 制
御信号生成部、100 行選択切換回路、BL,/BL
ビット線、BLP ビット線対、CU セルユニッ
ト、DU デコードユニット、MC メモリセル、SA
センスアンプ、WDU ワード線ドライブユニット、
WL,WLe,WLo ワード線、WLP ワード線ペ
ア。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 5F083 AD69 GA05 GA12 LA02 LA03 LA12 LA16 ZA20 5L106 AA01 DD11 GG05 5M024 AA04 AA22 AA62 BB02 BB12 BB13 BB35 CC02 CC50 CC70 LL04 LL05 LL13 MM04 PP01 PP03

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 隣接する2本ごとにワード線ペアを構成
    する複数のワード線と、 前記複数のワード線と交差する方向に配置される複数の
    ビット線と、 複数の記憶素子が配置されるメモリアレイとを備え、 前記メモリアレイは、 各前記ワード線ペアを構成する2本のワード線の一方ず
    つと、前記複数のビット線のうちの1本おきのビット線
    との交点のそれぞれ、および、前記2本のワード線の他
    方ずつと残りの1本おきのビット線との交点のそれぞれ
    に対応して配置される複数のセルユニットを含み、 各前記セルユニットは、 記憶データを保持するためのキャパシタと、 前記複数のワード線のうちの対応する1本の活性化に応
    答して、前記複数のビット線のうちの対応する1本と前
    記キャパシタとの間を電気的に結合するためのトランジ
    スタとを有し、 前記1本おきのビット線のうちの2本ずつによって構成
    される複数のビット線対のそれぞれ対応して配置され、
    各々が、対応する2本のビット線の電圧差を増幅検知す
    るための複数の第1のセンスアンプと、 前記残りの1本おきのビット線のうちの2本ずつによっ
    て構成される複数のビット線対のそれぞれ対応して配置
    され、各々が、対応する2本のビット線の電圧差を増幅
    検知するための複数の第2のセンスアンプとをさらに備
    え、 同一の前記ワード線によって選択される前記セルユニッ
    トのうちの、同一の前記ビット線対と対応する2個ずつ
    は、1個の前記記憶素子を構成する、半導体記憶装置。
  2. 【請求項2】 各前記ワード線ペアを構成する2本のワ
    ード線の前記一方ずつおよび前記他方ずつのいずれかを
    選択するための第1の選択結果と、前記ワード線ペアの
    うちの1つを選択するための第2の選択結果とに応じ
    て、前記複数のワード線の各々を選択的に活性化するた
    めの行選択部をさらに備え、 前記複数の第1のセンスアンプの各々は、前記第1の選
    択結果に応じて、前記一方ずつのワード線が非選択であ
    る場合には、前記対応する2本のビット線を所定電圧に
    保持し、 前記複数の第2のセンスアンプの各々は、前記第1の選
    択結果に応じて、前記他方ずつのワード線が非選択であ
    る場合には、前記対応する2本のビット線を所定電圧に
    保持する、請求項1記載の半導体記憶装置。
  3. 【請求項3】 前記複数の第1のセンスアンプと、前記
    複数の第2のセンスアンプとは、前記メモリアレイを挟
    んで互いに反対側の領域に配置される、請求項2記載の
    半導体記憶装置。
  4. 【請求項4】 前記行選択部は、テストモード時におい
    て、前記第2の選択結果に応じて選択されるワード線ペ
    アを構成する2本のワード線の各々を活性化する、請求
    項2記載の半導体記憶装置。
  5. 【請求項5】 前記行選択部は、テストモード時におい
    て、前記ワード線ペアの1つを構成する2本のワード線
    の前記一方と、前記ワード線ペアの他の1つを構成する
    2本のワード線の前記他方との各々を活性化する、請求
    項2記載の半導体記憶装置。
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