JP2003234418A - 半導体記憶装置 - Google Patents
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Abstract
記憶装置を提供する。 【解決手段】 メモリセルアレイの相補ビット線に接続
されるセンスアンプトランジスタと、センスアンプトラ
ンジスタを駆動するセンスアンプドライバトランジスタ
とを有する半導体記憶装置において、センスアンプトラ
ンジスタおよびセンスアンプドライバトランジスタは、
半導体基板表面に形成された共通の拡散層領域を2分す
るゲート電極をそれぞれ有し、これらのゲート電極は拡
散層領域の境界上に配置されていることを特徴とする。
Description
関し、特にセンスアンプを駆動するセンスアンプ(se
nse amplifier:SA)ドライバトランジ
スタの配置に関する。
ic Random AccessMemory)とロ
ジック系ICとを搭載した混載DRAMにおいて、高速
動作が要求され、開発が進められている。その高速動作
を実現するため、DRAM部分において、汎用DRAM
で広く用いられているシェアード型のセンスアンプに代
わり、ノンシェアード型のセンスアンプが採用され、ま
た、センスアンプドライバトランジスタをセンスアンプ
列内へ分散配置することがおこなわれている。このた
め、センスアンプ領域のサイズが増加し、センスアンプ
領域のサイズの縮小が新たな問題となっている。また、
製造コストを低減させるためにもセンスアンプ領域のサ
イズを縮小させることは必須である。
法については、例えば、図18に示すセンスアンプ領域
のレイアウトが挙げられる。このレイアウトでは、セン
スアンプ領域2を構成するセンスアンプ回路11とセン
スアンプドライバトランジスタ15のうちセンスアンプ
回路11のサイズの縮小が図られている。この方法で
は、メモリセルアレイに接続される1または複数の相補
ビット線(BT1〜BTm、BN1〜BNm)に接続される
センスアンプトランジスタ(ペアセンスアンプトランジ
スタ14)のゲートGの形状に工夫がされている。すな
わちゲートGの形状を、ソースSおよびドレインDを構
成する拡散層領域L上でU字型に形成する。そのような
形状にすることにより、センスアンプトランジスタのソ
ースSを構成する拡散層領域Lを共有してセンスアンプ
トランジスタを形成することができるため、同一拡散層
領域L上にセンスアンプトランジスタのゲートGが形成
でき、センスアンプ回路11のサイズの縮小を図ること
ができる。
を駆動するセンスアンプドライバトランジスタ15はセ
ンスアンプ回路11のビット線方向に隣接して配置され
る。このセンスアンプドライバトランジスタ15のビッ
ト線方向の長さは1.0μm程度である。よって、1つ
のセンスアンプ回路に対して、Nチャネル、Pチャネル
をあわせてΔL≒2.0μm程度となる。したがって、
半導体記憶装置のセンスアンプドライバートランジスタ
15のビット線方向のサイズは、2.0μm×センスア
ンプの列により表され、例えば、センスアンプが64列
である場合、L=2.0μm×64=128μm程度と
なる。
15のサイズの縮小する方法については、特開2000
−124415号公報に記載されている。その概要は、
「メモリセルアレイの相補ビット線に接続される一対の
NチャネルMOSトランジスタおよび一対のPチャネル
MOSトランジスタを含むセンスアンプと、このセンス
アンプを駆動し、センスアンプ内に分散して配置される
ドライバ用MOSトランジスタとを有し、一対のNチャ
ネルMOSトランジスタおよび前記一対のPチャネルM
OSトランジスタのゲートが拡散層上でU字型に形成さ
れ、かつ前記一対のNチャネルMOSトランジスタおよ
び一対のPチャネルMOSトランジスタの間にそれぞ
れ、Nチャネル側またはPチャネル側のドライバ用MO
Sトランジスタが拡散層を共有化して配置され」ると記
載されている。特開2000−124415号公報によ
れば、「Nチャネル、Pチャネルセンスアンプ用MOS
トランジスタとセンスアンプドライバ用MOSトランジ
スタの拡散層が共通になっているため、センスアンプ部
分の面積の増加を最小限に抑えることができる」ことが
記載されている。
アンプ領域2の面積を縮小する方法には、次のような問
題があった。つまり、特開2000−124415号公
報では、図19に示すように、センスアンプ回路11を
構成するペアセンスアンプトランジスタ14のセンスア
ンプトランジスタ間に、センスアンプドライバ回路15
が形成されている。このセンスアンプドライバトランジ
スタ15のソースSおよびドレインDは、センスアンプ
トランジスタ15のソースSおよびドレインDを構成す
る拡散層Lと共有して形成される。そうすることによ
り、ビット線方向のサイズの増大を防いでいる。しか
し、センスアンプドライバトランジスタ15を、センス
アンプ回路11に近接して配置する点では図18と同様
であるため、センスアンプドライバトランジスタ15に
よりビット線方向のセンスアンプサイズは必然的に増大
する。そこで、本発明は、前述した従来技術の問題点や
課題を解決するためになされたものであり、その目的
は、センスアンプ領域のサイズを縮小した半導体記憶装
置を提供することである。
め、本発明の半導体記憶装置は、センスアンプトランジ
スタおよびセンスアンプドライバトランジスタは、半導
体基板表面に形成された共通の拡散層領域を2分するゲ
ート電極をそれぞれ有し、これらのゲート電極は前記拡
散層領域の境界上に配置されていることを特徴とする。
本発明によれば、センスアンプトランジスタとセンスア
ンプドライバトランジスタとを拡散層領域上にワード線
方向およびビット線方向に分散して配置することによ
り、ビット線方向およびワード線方向の面積の増大を最
小限にすることができる。さらに、センスアンプトラン
ジスタのドレインとゲートは、相補ビット線を構成する
配線とスルーホールを介してクロスカップル接続され、
そのソースはスルーホールを介して、センスアンプ共通
ソースを構成する配線と接続されることを特徴とする。
さらに、センスアンプドライバトランジスタのドレイン
は、センスアンプ共通ソースを構成する配線とスルーホ
ールを介して接続されることを特徴とする。さらに、セ
ンスアンプトランジスタおよびセンスアンプドライバト
ランジスタのゲートは平面視が略U字型であることを特
徴とする。さらに、センスアンプトランジスタおよびセ
ンスアンプドライバトランジスタは、Pチャネルトラン
ジスタまたはNチャネルトランジスタであることを特徴
とする。
いて図面を参照して詳細に説明する。なお、実施の形態
を説明するための全図において、同一機能を有するもの
は同一符号を付け、その繰り返しの説明は省略する。
例えば、システムLSI(Large Scale I
ntegration)に搭載されるDRAMマクロで
あり、1または複数のバンク構成からなるメモリセルア
レイ領域と、各メモリセルアレイ領域に対応して配置さ
れるメインワードドライバ領域およびYデコーダ領域
と、各メモリセルアレイ領域に共通して配置される周辺
回路領域などにより構成される。メモリセルアレイ領域
は、行方向と列方向とに格子状に分割され、メモリセル
アレイ、センスアンプ領域、サブワードドライバ、交差
領域により構成される。センスアンプ領域は、メモリセ
ルアレイの、例えば列方向に隣接して配置され、また、
例えば行方向に隣接してサブワードドライバが配置され
る。このセンスアンプ領域とサブワードドライバの交差
領域には、FXドライバ、さらにセンスアンプ群の制御
回路が配置されている。
すように、センスアンプ2−1、IOスイッチ2−2、
プリチャージ回路2−3が配置されている。センスアン
プ2−1は、Pch MOS トランジスタP1、P2と
Nch MOS トランジスタN1、N2 とから構成さ
れ、メモリセルからの微小信号を検知し、増幅する。P
ch MOS トランジスタP1、P2 のドレインとゲ
ートは、相補ビット線間で交差させて接続され(クロス
カップル接続)、PMOSセンスアンプを構成し、ま
た、Nch MOS トランジスタN1、N2のドレイン
とゲートも、相補ビット線間で交差させて接続され(ク
ロスカップル接続)、NMOSセンスアンプを構成す
る。また、Pch MOSトランジスタP1、P2のソー
スは共有されており、その共通ソース配線はSAPに接
続されている。また、Nch MOSトランジスタ
N1、N2のソースも共有されており、その共通ソース配
線はSANに接続されている。IOスイッチ2−2は、
YSWによる列選択信号のゲート制御により相補ビット
線と入出力線とを接続する。プリチャージ回路2−3
は、相補ビット線をプリチャージする。
(b)の回路図に示すように、センスアンプ2−1とセ
ンスアンプのPch MOS トランジスタP1、P2を
駆動するPch MOS トランジスタP3、P4、P5
と、センスアンプのNch MOS トランジスタ
N1、N2を駆動するNch MOS トランジスタ
N8、N9、N10とが配置される。例えば、ビット線対B
T1、BN1に接続するセンスアンプのPch MOSト
ランジスタP1、P2に対応して、1個のPch MOS
トランジスタP3が設けられ、ビット線対BT1、BN1
に接続するセンスアンプのNch MOS トランジス
タN1、N2に対応して、1個のNch MOSトランジ
スタN8が設けられている。このように、相補ビット線
対に接続された一対のセンスアンプトランジスタ(Pc
h MOS トランジスタP1、P2およびNch MO
S トランジスタN 1、N2)毎にそのセンスアンプを駆
動するMOSトランジスタ(Pch MOSトランジス
タP3、P4、P5およびNch MOS トランジスタ
N8、N9、N1 0)を設けることにより、このMOSトラ
ンジスタを流れるすべての電流が個々のセンスアンプに
流れるため、センスアンプ間での駆動開始の遅延やばら
つきをなくすことができる。
P3、P4、P5のドレインはSAPに接続され、また、
ソースはVccに接続される。Pch MOS トラン
ジスタP 3、P4、P5は、φ2によりSAPをVccに駆
動する。また、Nch MOSトランジスタのN8、
N9、N10のドレインはSANに接続され、また、ソー
スはVssに接続される。Nch MOS トランジス
タのN8、N9、N10は、φ3によりSANをVssに駆
動する。
する。まず、外部制御信号の/RAS(Row Add
ress storobe)が”H”レベルにおいて、
プリチャージ回路2−3のφ1の制御信号が”H”とな
ることにより、ビット線対を例えばVcc/2にプリチ
ャージする。次に、/RASが”H”から”L”レベル
に遷移し、DRAMがアクティブモードに入るとプリチ
ャージ回路においてもφ1の制御信号が”L”となるこ
とにより、プリチャージが停止し、ビット線がフローテ
ィング状態となる。その後、外部入力アドレスによりワ
ード線(WL1〜WLn)のうち1つが選択・駆動され
る。この選択されたワード線のメモリセルのデータがビ
ット線へ読み出される。
ンスアンプの共通ソース配線SAPはVcc(電源電
圧)へ、SANはVss(接地電圧)に駆動される。そ
の結果、ビット線センスアンプが活性化され、ビット線
に読み出された微小な電位差が検知・増幅される。ビッ
ト線対の”L”レベル側はNMOSセンスアンプにより
接地電位Vssまで放電され、ビット線対の”H”レベ
ル側はPMOSセンスアンプにより、電源電圧Vccま
で充電される。この情報に対応した増幅電圧をIOスイ
ッチ2−2のYSWをONすることにより外部に出力す
る。以下、センスアンプ2−1のレイアウトをPチャネ
ル側センスアンプ領域とNチャネル側センスアンプ領域
とに分けて説明する。
チャネル側センスアンプ領域のレイアウトは、図2に示
すように、ビット線に接続されたPチャネルセンスアン
プトランジスタと、このPチャネルセンスアンプトラン
ジスタを駆動するPチャネルセンスアンプドライバトラ
ンジスタ5から構成される。2個のセンスアンプトラン
ジスタに対応して、1個のセンスアンプドライバトラン
ジスタ5が配置されている。また、メモリセルアレイ1
は、ビット線(BT1〜BTm、BN1〜BNm)、ワード
線(WL1〜WLn)、ビット線とワード線の所定の交差
領域に配置されたメモリセル(図示なし)から構成され
る。
ートGは、U字型の形状であり、P+拡散層領域LP上
にビット線方向に2列、それぞれのゲートが拡散領域L
Pを2分するように形成される。このように、ゲートG
をU字型の形状とし、拡散領域を2分するように形成す
ることにより、ソースSを拡散層領域LPで共有して形
成することができる。
(BT1〜BTm、BN1〜BNm)にそれぞれ接続された
Pチャネルセンスアンプトランジスタのうち、例えば、
BN1にそのゲートGが接続されたPチャネルセンスア
ンプトランジスタ(ドレインDはBT1に接続)と、B
T2にそのゲートG接続されたPチャネルセンスアンプ
トランジスタ(ドレインDはBN2に接続)(ペアセン
スアンプトランジスタ4)のゲートGをメモリセルアレ
イから遠い列に配置し、また、BN2にそのゲートGが
接続されたPチャネルセンスアンプトランジスタ(ドレ
インDはBT2に接続)とBT3にそのゲートG接続され
たPチャネルセンスアンプトランジスタ(ドレインDは
BN3に接続)(ペアセンスアンプトランジスタ4)の
ゲートGをメモリセルアレイ1に近い列に配置する。以
下、同様にして、ペアセンスアンプトランジスタ4を拡
散層領域LPのビット線方向の中心線に対して互い違い
に配置する。
ランジスタ5を、例えば、相補ビット線対BT1、BN1
とBT2、BN2の間でメモリセルアレイ1に近い側に配
置し、また相補ビット線対BT2、BN2とBT3、BN3
の間でメモリセルアレイ1から遠い側に配置する。以
下、同様にして、センスアンプドライバトランジスタ5
を拡散層領域LPのビット線方向の中心線に対して互い
違いに配置する。上記の場合、個々のPチャネルセンス
アンプトランジスタのソースSは、P+拡散層領域LP
により共有されるように形成され、また、個々のセンス
アンプドライバランジスタ5のドレインDとも、P+拡
散層領域LPにより共有されるように形成される。その
ように配置することにより、センスアンプトランジスタ
とセンスアンプドライバトランジスタ5とを同一拡散層
領域上に形成できる。
ランジスタ5をワード線方向に追加したことによるワー
ド線方向のサイズ増加をペアセンスアンプ領域により吸
収できるため、センスアンプ領域2の縮小を図ることが
できる。
板、例えばシリコン基板のセンスアンプ領域の一部にP
+拡散層領域を不純物ドープにより形成する。次に、セ
ンスアンプトランジスタおよびセンスアンプドライバト
ランジスタ5のゲートG(ゲートポリ)を形成する。そ
の後、絶縁膜を形成し、センスアンプトランジスタのソ
ースSを構成する拡散層領域LP上およびセンスアンプ
ドライバトランジスタ5のドレインDを構成する拡散層
領域LP上にスルーホール(コンタクト)を形成し、例
えば第1配線層(図示なし)を用いて接続する。これが
SAPとなる。
プトランジスタのドレインDを構成する拡散層領域LP
上およびゲートG上およびセンスアンプドライバトラン
ジスタ5のソースSを構成する拡散層領域LP上および
ゲートG上にスルーホールを形成し、センスアンプトラ
ンジスタのドレインDおよびゲートGを相補ビット線を
構成する配線、例えば第2配線層に接続する(ゲート電
極)。また、センスアンプドライバトランジスタのソー
スSは電源配線に、ゲートGはφ2を構成する配線、例
えば第2配線層に接続する。
そのゲートGが接続されたペアセンスアンプトランジス
タ4をメモリセルアレイ1から遠い側に配置し、センス
アンプトランジスタを駆動するPチャネルセンスアンプ
ドライバトランジスタ5、例えばBN1とBT2との間に
形成されたPチャネルセンスアンプドライバトランジス
タ5をメモリセルアレイ1に近い側に配置した例を示し
たが、図3に示すように、ペアセンスアンプトランジス
タ4とPチャネルセンスアンプドライバトランジスタ5
との配置を逆にしても良い。
チャネル側センスアンプ領域のレイアウトは、図4に示
すように、実施の形態1と同様、ビット線に接続された
Pチャネルセンスアンプトランジスタと、このPチャネ
ルセンスアンプトランジスタ4を駆動するPチャネルセ
ンスアンプドライバトランジスタ5から構成される。2
個のセンスアンプトランジスタに対応して、1個のセン
スアンプドライバトランジスタが配置される。また、メ
モリセルアレイ1は、ビット線(BT1〜BTm、BN1
〜BNm)、ワード線(WL1〜WLn)、ビット線とワ
ード線の所定の交差領域に配置されたメモリセル(図示
なし)から構成される。また、Pチャネルセンスアンプ
トランジスタのゲートGは、U字型の形状であり、P+
拡散層領域LP上にビット線方向に2列、それぞれのゲ
ートGが拡散層領域LPを2分するように形成される。
このように、ゲートGをU字型の形状とし、拡散領域を
2分するように形成することにより、ソースSを拡散層
領域LPで共有して形成することができる。
(BT1〜BTm、BN1〜BNm)にそれぞれ接続された
Pチャネルセンスアンプトランジスタのうち、例えば、
BT1にそのゲートGが接続されたPチャネルセンスア
ンプトランジスタ(ドレインDはBN1に接続)と、B
N1にそのゲートG接続されたPチャネルセンスアンプ
トランジスタ(ドレインDはBT1に接続)(ペアセン
スアンプトランジスタ4)のゲートGをビット線BT1
とBN1の間で、にビット線方向にメモリセルアレイに
近い側および遠い側に並べて配置し、また、BT2にそ
のゲートGが接続されたPチャネルセンスアンプトラン
ジスタ(ドレインDはBN2に接続)とBN2にそのゲー
トGが接続されたPチャネルセンスアンプトランジスタ
(ドレインDはBT2に接続)(ペアセンスアンプトラ
ンジスタ4)のゲートGをビット線BT2とBN2の間
で、ビット線方向にメモリセルアレイに近い側および遠
い側に並べて配置する。以下、同様にして、ペアセンス
アンプトランジスタ4を拡散層領域LPのワード線方向
に配置する。
ランジスタ5を、例えば、相補ビット線対BT1、BN1
とBT2、BN2との間で、メモリセルアレイ1に近い側
および遠い側に、ビット線方向に並べて配置し、また相
補ビット線対BT3、BN3とBT4、BN4(図示なし)
との間でビット線方向のメモリセルアレイ1に近い側お
よび遠い側に並べて配置する。以下、同様にして、セン
スアンプドライバトランジスタ5を拡散層領域LP上で
ワード線方向に配置する。上記の場合、個々のPチャネ
ルセンスアンプトランジスタのソースSは、P+拡散層
領域LPにより共有されるように形成され、また、個々
のセンスアンプドライバランジスタ5のドレインDとも
P+拡散層領域LPにより共有されるように形成され
る。そのように配置することにより、センスアンプトラ
ンジスタとセンスアンプドライバトランジスタ5とを同
一拡散層領域上に形成できる。
ランジスタ5は、ワード線方向に配置されるため、ビッ
ト線方向のサイズの増加がない。したがって、センスア
ンプ領域2の縮小を図ることができる。また、製造方法
は、実施の形態1と同様である。
N1にそのゲートGが接続された(ペアセンスアンプト
ランジスタ4)のゲートGをビット線BT1とBN1の間
で、ビット線方向のメモリセルアレイに近い側および遠
い側並べて配置し、センスアンプドライバトランジスタ
5を相補ビット線対BT1、BN1とBT2、BN2の間
で、メモリセルアレイ1に近い側および遠い側に、ビッ
ト線方向に並べて配置した例を示したが、図5に示すよ
うに、センスアンプドライバトランジスタ5の配置位置
をずらして、相補ビット線対BT2、BN2とBT3、B
N3の間で、メモリセルアレイ1に近い側および遠い側
に、ビット線方向に並べて配置しても良い。
チャネル側センスアンプ領域のレイアウトは、図6に示
すように、実施の形態1において、1または複数のセン
スアンプドライバトランジスタのうち少なくとも1つに
ついて、そのドレインDとソースSとを接続した構成を
有する。例えば、BT1とBN1に接続されたセンスアン
プトランジスタを駆動するビット線対BT1、BN1とB
T2、BN2の間に配置されたPチャネルセンスアンプド
ライバトランジスタ5のソースSとドレインDとを接続
する。そうすることにより、BT1とBN1に接続された
センスアンプトランジスタは動作しないため、センスア
ンプドライバトランジスタ全体のドライブ能力を制御す
ることができ、消費電力を抑えることができる。
アンプドライバトランジスタにおいて、そのソースSと
ドレインDが接続されたPチャネルセンスアンプドライ
バトランジスタに駆動されるセンスアンプは駆動しない
点を除いて、上記の動作と同様である。また、製造方法
は、少なくとも1つのセンスアンプドライバトランジス
タのソースSとSAPとを接続する配線層を形成する点
を除いて、実施の形態1と同様である。また、実施の形
態1の図3に対応して、ペアセンスアンプトランジスタ
4とセンスアンプドライバトランジスタ5との配置を逆
にした場合においても、図7に示すようにBT1とBN1
に接続されたセンスアンプトランジスタを駆動するPチ
ャネルセンスアンプドライバトランジスタ5のソースS
とドレインDとを接続することにより、センスアンプド
ライバトランジスタを常時オフにすることができ、セン
スアンプドライバトランジスタ全体のドライブ能力を制
御することができるため、消費電力を抑えることができ
る。
チャネル側センスアンプ領域のレイアウトは、図8に示
すように、実施の形態2において、1または複数のセン
スアンプトランジスタのうち少なくとも1つについて、
そのドレインDとソースSとを接続した構成を有する。
例えば、BT1とBN1に接続されたセンスアンプトラン
ジスタを駆動するPチャネルセンスアンプドライバトラ
ンジスタ5(例えば、ビット線対BT1、BN1とB
T2、BN2の間に配置されたPチャネルセンスアンプド
ライバトランジスタ5)のソースSとドレインDとを接
続する。そうすることにより、BT1とBN1に接続され
たセンスアンプトランジスタは動作しないため、センス
アンプドライバトランジスタ全体のドライブ能力を制御
することができ、消費電力を抑えることができる。
アンプドライバトランジスタにおいて、そのソースSと
ドレインDが接続されたPチャネルセンスアンプドライ
バトランジスタに駆動されるセンスアンプは駆動しない
点を除いて、上記の動作と同様である。また、製造方法
は、実施の形態3と同様である。また、実施の形態2の
図5に対応して、ペアセンスアンプドライバトランジス
タ5の配置位置をずらした場合においても、図9に示す
ようにBT2とBN2に接続されたペアセンスアンプトラ
ンジスタ4を駆動するPチャネルセンスアンプドライバ
トランジスタ5のソースSとドレインDとを接続するこ
とができ、センスアンプドライバトランジスタ全体のド
ライブ能力を制御することができ、消費電力を抑えるこ
とができる。
チャネル側センスアンプ領域6のレイアウトは、図10
に示すように、ビット線に接続されたNチャネルセンス
アンプトランジスタと、このNチャネルセンスアンプト
ランジスタを駆動するNチャネルセンスアンプドライバ
トランジスタ8から構成される。2個のセンスアンプト
ランジスタに対応して1個のセンスアンプドライバトラ
ンジスタが配置される。また、メモリセルアレイ1は、
ビット線(BT1〜BTm、BN1〜BNm)、ワード線
(WL1〜WLn)、ビット線とワード線の所定の交差領
域に配置されたメモリセル(図示なし)から構成され
る。
ートGは、U字型の形状であり、N+拡散層領域LN上
にビット線方向に2列、それぞれのゲートGが拡散領域
を2分するように形成される。このように、ゲートGを
U字型の形状とし、拡散領域を2分するように形成する
ことにより、ソースSを、拡散層領域LNで共有して形
成できる。
(BT1〜BTm、BN1〜BNm)にそれぞれ接続された
Nチャネルセンスアンプトランジスタのうち、例えば、
BN1にそのゲートGが接続されたNチャネルセンスア
ンプトランジスタ(ドレインDはBT1に接続)と、B
T2にそのゲートGが接続されたNチャネルセンスアン
プトランジスタ(ドレインDはBN2に接続)(ペアセ
ンスアンプトランジスタ7)のゲートGをメモリセルア
レイから遠い列に配置し、また、BN2にそのゲートG
が接続されたNチャネルセンスアンプトランジスタ(ド
レインDはBT2に接続)とBT3にそのゲートGが接続
されたNチャネルセンスアンプトランジスタ(ドレイン
DはBN3に接続)(ペアセンスアンプトランジスタ
7)のゲートGをメモリセルアレイ1に近い列に配置す
る。以下、同様にして、ペアセンスアンプトランジスタ
7を拡散層領域LNのビット線方向の中心線に対して互
い違いに配置する。
ランジスタ8、例えば、相補ビット線対BT1、BN1と
BT2、BN2との間でメモリセルアレイ1に近い側に配
置し、また相補ビット線対BT2、BN2とBT3、BN3
との間でメモリセルアレイ1から遠い側に配置する。以
下、同様にして、センスアンプドライバトランジスタ8
を拡散層領域LNのビット線方向の中心線に対して互い
違いに配置する。上記の場合、個々のNチャネルセンス
アンプトランジスタのソースSは、N+拡散層領域LN
により共有されるように形成され、また、個々のセンス
アンプドライバランジスタ5のドレインDとも、N+拡
散層領域LNにより共有されるように形成される。その
ように配置することにより、センスアンプトランジスタ
とセンスアンプドライバトランジスタとを同一拡散層領
域LN上に形成できる。
ランジスタ5をワード線方向に追加したことによるワー
ド線方向のサイズ増加をペアセンスアンプ領域により吸
収できるため、センスアンプ領域2の縮小を図ることが
できる。
板、例えばシリコン基板のセンスアンプ領域の一部にN
+拡散層領域を不純物ドープにより形成する。次に、セ
ンスアンプトランジスタおよびセンスアンプドライバト
ランジスタのゲートGを形成する。その後、絶縁膜を形
成し、センスアンプトランジスタのソースSを構成する
拡散層領域LN上およびセンスアンプドライバトランジ
スタのドレインDを構成する拡散層領域LN上にスルー
ホールを形成し、例えば第1配線層(図示なし)を用い
て接続する。これがSANとなる。
プトランジスタのドレインDを構成する拡散層領域LN
上およびゲートG上およびセンスアンプドライバトラン
ジスタ8のソースSを構成する拡散層領域LN上および
ゲートG上にスルーホールを形成し、センスアンプトラ
ンジスタのドレインDおよびゲートGを相補ビット線を
構成する、例えば第2配線層を用いて接続する。また、
センスアンプドライバトランジスタ8のソースSは電源
配線に、ゲートGはφ2を構成する例えば第2配線層に
接続する。
そのゲートGが接続されたペアセンスアンプトランジス
タ7をメモリセルアレイ1から遠い側に配置し、センス
アンプトランジスタを駆動するNチャネルセンスアンプ
ドライバトランジスタ8、例えば、BN1とBT2との間
に形成されたNチャネルセンスアンプドライバトランジ
スタ8をメモリセルアレイ1に近い側に配置した例を示
したが、図11に示すように、ペアセンスアンプトラン
ジスタ4とNチャネルセンスアンプドライバトランジス
タ5との配置を逆にしても良い。
チャネル側センスアンプ領域のレイアウトは、図12に
示すように、実施の形態5と同様、ビット線に接続され
たNチャネルセンスアンプトランジスタと、このNチャ
ネルセンスアンプトランジスタ4を駆動するNチャネル
センスアンプドライバトランジスタ8から構成される。
2個のセンスアンプトランジスタに対応して1個のセン
スアンプドライバトランジスタが配置されている。ま
た、メモリセルアレイ1は、ビット線(BT1〜BTm、
BN1〜BNm)、ワード線(WL1〜WLn)、ビット線
とワード線の所定の交差領域に配置されたメモリセル
(図示なし)から構成される。また、Nチャネルセンス
アンプトランジスタのゲートGは、U字型の形状であ
り、N+拡散層領域LN上にビット線方向に2列、それ
ぞれのゲートGが拡散層領域を2分するように形成され
る。このように、ゲートGをU字型の形状とし、拡散領
域を2分するように形成することにより、ソースSを、
拡散層領域LNで共有して形成できる。
(BT1〜BTm、BN1〜BNm)にそれぞれ接続された
Nチャネルセンスアンプトランジスタのうち、例えば、
BT1にそのゲートGが接続されたNチャネルセンスア
ンプトランジスタ(ドレインDはBN1に接続)と、B
N1にそのゲートGが接続されたNチャネルセンスアン
プトランジスタ(ドレインDはBT1に接続)(ペアセ
ンスアンプトランジスタ7)のゲートGをビット線BT
1とBN1の間で、メモリセルアレイに近い側および遠い
側に、ビット線方向に並べて配置し、また、BT2にそ
のゲートGが接続されたNチャネルセンスアンプトラン
ジスタ(ドレインDはBN2に接続)とBN2にそのゲー
トGが接続されたNチャネルセンスアンプトランジスタ
(ドレインDはBT2に接続)(ペアセンスアンプトラ
ンジスタ7)のゲートGをビット線BT2とBN2の間
で、メモリセルアレイに近い側および遠い側に、ビット
線方向に並べて配置する。以下、同様にして、ペアセン
スアンプトランジスタ7を拡散層領域LNのワード線方
向に配置する。
ランジスタ8を、例えば、相補ビット線対BT1、BN1
とBT2、BN2の間で、メモリセルアレイ1に近い側お
よび遠い側に、ビット線方向に並べて配置し、また相補
ビット線対BT3、BN3とBT4、BN4(図示なし)と
の間でメモリセルアレイ1に近い側および遠い側に、ビ
ット線方向に並べて配置する。以下、同様にして、セン
スアンプドライバトランジスタ8を拡散層領域LN上で
ワード線方向に配置する。上記の場合、個々のNチャネ
ルセンスアンプトランジスタ7のソースSは、N+拡散
層領域LNにより共有されるように形成され、また、個
々のセンスアンプドライバランジスタ8のドレインDと
も、N+拡散層領域LNにより共有されるように形成さ
れる。そのように配置することにより、センスアンプト
ランジスタとセンスアンプドライバトランジスタ8とを
同一拡散層領域上に形成できる。
ランジスタ8は、ワード線方向に配置されるため、ビッ
ト線方向のサイズの増加がない。したがって、センスア
ンプ領域2の縮小を図ることができる。また、製造方法
については、実施の形態5と同様である。
N1にそのゲートGが接続された(ペアセンスアンプト
ランジスタ7)のゲートGをビット線BT1とBN1の間
で、メモリセルアレイに近い側および遠い側に、ビット
線方向に並べて配置し、センスアンプドライバトランジ
スタ8を相補ビット線対BT1、BN1とBT2、BN2の
間で、メモリセルアレイ1に近い側および遠い側に、ビ
ット線方向に並べて配置した例を示したが、図13に示
すように、センスアンプドライバトランジスタ8の配置
位置をずらして、相補ビット線対BT2、BN2とB
T3、BN3の間で、メモリセルアレイ1に近い側および
遠い側に、ビット線方向に並べて配置しても良い。
チャネル側センスアンプ領域のレイアウトは、図14に
示すように、実施の形態5において、1または複数のセ
ンスアンプドライバトランジスタのうち少なくとも1つ
について、そのドレインDとソースSとを接続した構成
を有する。例えば、BT1とBN1に、そのゲートGが接
続されたセンスアンプトランジスタを駆動する、例えば
ビット線対BT1、BN1とBT2、BN2の間に配置され
たNチャネルセンスアンプドライバトランジスタ8のソ
ースSとドレインDとを接続する。そうすることによ
り、BT1とBN1に接続されたセンスアンプトランジス
タは動作しないため、センスアンプドライバトランジス
タの全体のドライブ能力を制御することができ、消費電
力を抑えることができる。
アンプドライバトランジスタにおいて、そのソースSと
ドレインDが接続されたNチャネルセンスアンプドライ
バトランジスタに駆動されるセンスアンプは駆動しない
点を除いて、上記の動作と同様である。
ペアセンスアンプトランジスタ7とセンスアンプドライ
バトランジスタ8との配置を逆にした場合においても、
図15に示すように、例えばBT1とBN1に接続された
センスアンプトランジスタを駆動する例えばBN1とB
T2との間に形成されたセンスアンプドライバトランジ
スタ8のソースSとドレインDとを接続することによ
り、そのセンスアンプドライバトランジスタ8を常時オ
フにすることができ、センスアンプドライバトランジス
タの全体のドライブ能力を制御することができ、消費電
力を抑えることができる。また、製造方法は、少なくと
も1つのセンスアンプドライバトランジスタのソースS
とSANとを接続する配線層を形成する点を除いて、実
施の形態6と同様である
チャネル側センスアンプ領域のレイアウトは、図16に
示すように、実施の形態6において、1または複数のセ
ンスアンプトランジスタのうち少なくとも1つについ
て、そのドレインDとソースSとを接続した構成を有す
る。例えば、BT1とBN1にそのゲートGが接続された
センスアンプトランジスタを駆動するNチャネルセンス
アンプドライバトランジスタ8(例えば、ビット線対B
T1、BN1とBT2、BN2の間に配置されたNチャネル
センスアンプドライバトランジスタ8)のソースSとド
レインDとを接続する。そうすることにより、BT1と
BN1に接続されたセンスアンプトランジスタは動作し
ないため、センスアンプドライバトランジスタ8全体の
ドライブ能力を制御することができ、消費電力を抑える
ことができる。
アンプドライバトランジスタにおいて、そのソースSと
ドレインDが接続されたNチャネルセンスアンプドライ
バトランジスタに駆動されるセンスアンプは駆動しない
点を除いて、上記の動作と同様である。また、製造方法
については、実施の形態7と同様である。
ペアセンスアンプドライバトランジスタ8の配置位置を
ずらした場合においても、図17に示すようにBT2と
BN2に接続されたペアセンスアンプトランジスタ7を
駆動するNチャネルセンスアンプドライバトランジスタ
8のソースSとドレインDとを接続することにより、セ
ンスアンプドライバトランジスタを常時オフにすること
ができ、センスアンプドライバトランジスタの全体のド
ライブ能力を制御することができ、消費電力を抑えるこ
とができる。
センスアンプ領域およびNチャネル側センスアンプ領域
とに分けて説明したが、両方を実施して半導体記憶装置
を構成しても良い。なお、実際のDRAMにおいては、
上記実施の形態に示した構成を基本として、複数のメモ
リセルアレイに対して複数のセンスアンプ領域が形成さ
れた構成を有する。以上、本発明者によってなされた発
明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は
上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言うまでも
ない。
スアンプドライバトランジスタをセンスアンプトランジ
スタと同一拡散層領域に形成し、かつ拡散層領域上のビ
ット線方向およびワード線方向に分散して配置すること
により、センスアンプ領域のサイズの縮小ができる。
置にかかるセンスアンプの要部を示す回路図、(b)は
(a)のセンスアンプの要部を示す回路図である。
かるPチャネル側センスアンプ領域を示す概略レイアウ
ト図である。
かるPチャネル側センスアンプ領域を示す他の概略レイ
アウト図である。
かるPチャネル側センスアンプを示す概略レイアウト図
である。
かるPチャネル側センスアンプを示す他の概略レイアウ
ト図である。
かるPチャネル側センスアンプを示す概略レイアウト図
である。
かるPチャネル側センスアンプを示す他の概略レイアウ
ト図である。
かるPチャネル側センスアンプを示す概略レイアウト図
である。
かるPチャネル側センスアンプを示す他の概略レイアウ
ト図である。
かかるNチャネル側センスアンプを示す概略レイアウト
図である。
かかるNチャネル側センスアンプを示す他の概略レイア
ウト図である。
かかるNチャネル側センスアンプを示す概略レイアウト
図である。
かかるNチャネル側センスアンプを示す他の概略レイア
ウト図である。
かかるNチャネル側センスアンプを示す概略レイアウト
図である。
かかるNチャネル側センスアンプを示す他の概略レイア
ウト図である。
かかるNチャネル側センスアンプを示す概略レイアウト
図である。
かかるNチャネル側センスアンプを示す他の概略レイア
ウト図である。
プを示す概略レイアウト図である。
プ分散配置方式を示すレイアウト図である。
…センスアンプ、2−2…IOスイッチ、2−3…プリ
チャージ回路、P1、P2、P3、P4、P5…Pch M
OS トランジスタ、N1、N2、N3、N4、N5、N6、
N7、N8、N9、N10…Nch MOS トランジス
タ、3…Pチャネル側センスアンプ領域、4…ペアPチ
ャネルセンスアンプトランジスタ、5…Pチャネルセン
スアンプドライバトランジスタ、6…Nチャネル側セン
スアンプ領域、7…ペアNチャネルセンスアンプトラン
ジスタ、8…Nチャネルセンスアンプドライバトランジ
スタ、11…センスアンプ回路、14…ペアセンスアン
プトランジスタ、15…センスアンプドライバトランジ
スタ。
Claims (5)
- 【請求項1】 メモリセルアレイの相補ビット線に接続
されるセンスアンプトランジスタと、前記センスアンプ
トランジスタを駆動するセンスアンプドライバトランジ
スタとを有する半導体記憶装置において、 前記センスアンプトランジスタおよび前記センスアンプ
ドライバトランジスタは、半導体基板表面に形成された
共通の拡散層領域を2分するゲート電極をそれぞれ有
し、これらのゲート電極は前記拡散層領域の境界上に配
置されていることを特徴とする半導体記憶装置。 - 【請求項2】 請求項1に記載の半導体記憶装置におい
て、 前記センスアンプトランジスタのドレインとゲートは、
前記相補ビット線を構成する配線とスルーホールを介し
てクロスカップル接続され、そのソースはスルーホール
を介して、センスアンプ共通ソースを構成する配線と接
続されることを特徴とする半導体記憶装置。 - 【請求項3】 請求項2に記載の半導体記憶装置におい
て、 前記センスアンプドライバトランジスタのドレインは、
前記センスアンプ共通ソースを構成する配線とスルーホ
ールを介して接続されることを特徴とする半導体記憶装
置。 - 【請求項4】 請求項1乃至3のいずれかに記載の半導
体記憶装置において、 前記センスアンプトランジスタおよび前記センスアンプ
ドライバトランジスタのゲートは平面視が略U字型であ
ることを特徴とする半導体記憶装置。 - 【請求項5】 請求項1乃至4のいずれかに記載の半導
体記憶装置において、 前記センスアンプトランジスタおよび前記センスアンプ
ドライバトランジスタは、Pチャネルトランジスタまた
はNチャネルトランジスタであることを特徴とする半導
体記憶装置。
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