JP2004259442A - Semiconductor device - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To achieve a dynamic RAM having configuration sufficiently exhibiting an hierarchial structure effect. <P>SOLUTION: A first memory array is constituted by providing a plurality of first memory cells at the intersections of a plurality of first bit lines intersecting a plurality of first sub-word lines corresponding to first main word lines. A second memory array is constituted by providing a plurality of second memory cells at the intersections of a plurality of second bit lines intersecting a plurality of second sub-word lines corresponding to second main word lines. Furthermore, a semiconductor device is provided with: a first and a second sub-common IO line extended in a first direction and connected to the plurality of first bit lines and the plurality of second bit lines, respectively; main IO lines extended in a second direction intersecting the first direction and connected, through a first and a second switch circuit, to the first and the second sub-common IO line; and a first and a second amplifier circuit between the first and the second sub-common IO line and the main IO lines. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO&NCIPI

Description

この発明は半導体装置に関し、例えば、大容量のダイナミック型RAM(ランダムアクセスメモリ)ならびにそのさらなる高速化,高集積化,大規模化及び低コスト化に利用して特に有効な技術に関するものである。   The present invention relates to a semiconductor device, for example, to a large capacity dynamic RAM (random access memory) and a technique particularly effective when used for further speeding up, high integration, large scale, and low cost.

互いに直交して配置される複数のワード線及びビット線ならびにこれらのワード線及びビット線の交点に格子状に配置された多数のダイナミック型メモリセルを含むメモリアレイをその基本構成要素とするダイナミック型RAM等の半導体記憶装置がある。近年、ダイナミック型RAM等の高集積化・大規模化は目覚ましく、これをさらに推進するための種々の技術が開示されつつある。   A dynamic type having a memory array including a plurality of word lines and bit lines arranged orthogonally to each other and a large number of dynamic memory cells arranged in a grid at intersections of these word lines and bit lines as its basic constituent elements There is a semiconductor storage device such as a RAM. In recent years, high integration and large scale of dynamic RAMs and the like have been remarkable, and various technologies for further promoting such integration have been disclosed.

すなわち、例えば、1993年2月24日付『アイ・エス・エス・シー・シー(ISSCC:Internatinal Solid−State Circuits Conference)’93 ダイジェスト オブ テクニカルペーパーズ(Digest Of Technical Papers)セッション(Session)3』の第50頁〜第51頁には、メインワード線をサブワード線と平行にしかもその整数倍のピッチで配置することで、メインワード線となる金属配線層の配線ピッチを緩和し、ダイナミック型RAM等の高集積化を推進しうるいわゆる階層ワード線構造が提案されている。また、例えば、特公平4−59712号公報には、指定されたビット線を比較的短いサブコモンIO線を介してメインコモンIO線に接続することで、センスアンプの負荷を軽減し、ダイナミック型RAM等の読み出し動作を高速化しうるいわゆる階層IO構造が提案されている。さらに、1993年12月28日付の米国特許第5,274,595には、サブコモンIO線とメインコモンIO線との間を加算駆動される複数のダイレクトセンス型サブアンプを介して接続するとともに、これらのサブアンプをワード線シャント部及びセンスアンプの配置領域の交差領域に配置することで、複数のサブアンプが設けられることによるレイアウト面積の増大を抑制しつつダイナミック型RAM等の高速化を図る方法が提案されている。
アイ・エス・エス・シー・シー’93 ダイジェスト オブ テクニカルペーパーズ セッション3(ISSCC:Internatinal Solid−State Circuits Conference’93 Digest Of Technical Papers Session3)1993年2月24日の第50頁〜第51頁
That is, for example, on February 24, 1993, "ISSC (International Solid-State Circuits Conference) '93 Digest of Technical Papers (Session 3) Session (Session 3). On pages 50 to 51, the main word lines are arranged in parallel with the sub word lines and at a pitch of an integral multiple of the main word lines, so that the wiring pitch of the metal wiring layer serving as the main word lines is relaxed. A so-called hierarchical word line structure has been proposed which can promote high integration. In addition, for example, Japanese Patent Publication No. 4-59712 discloses that a designated bit line is connected to a main common IO line via a relatively short sub-common IO line to reduce the load on a sense amplifier, and a dynamic RAM. A so-called hierarchical IO structure capable of speeding up a read operation such as the above has been proposed. Further, U.S. Pat. No. 5,274,595, issued Dec. 28, 1993, connects between a sub-common IO line and a main common IO line via a plurality of direct-sense type sub-amplifiers which are driven by addition. A method of increasing the speed of a dynamic RAM or the like while suppressing an increase in layout area due to the provision of a plurality of sub-amplifiers by arranging the sub-amplifiers in the intersection region of the arrangement region of the word line shunt portion and the sense amplifier is proposed. Have been.
ISSC '93 Digest of Technical Papers Session 3 (ISSC: International Solid-State Circuits Conference '93 Digest of Technical Papers Session 3), pages 50-51, February 24, 1993.

ところが、上記階層ワード線構造を採る第1の従来例では、メインワード線を介して伝達される行選択信号とサブワード線に直交して配置されたワード線駆動電流供給信号線を介して伝達されるワード線駆動電流供給信号とに従って対応するサブワード線を選択的に選択状態とするためのワード線駆動回路がいわゆるセルフ・ブート型とされることで、メインワード線を有効レベルとしてからワード線駆動電流供給信号を有効レベルとするまでに所定の時間が必要となり、これによってダイナミック型RAM等の読み出しモードにおけるアクセスタイムの高速化が制約を受けるとともに、コモンIO線が階層構造とされないことでセンスアンプの負荷が大きくなり、やはりアクセスタイムの高速化が妨げられる結果となる。また、上記階層IO構造を採る第2の従来例では、ワード線が階層構造とされないことでワード線となる金属配線層の配置ピッチが苦しくなり、これによってダイナミック型RAM等の高集積化が制約を受ける。さらに、上記サブコモンIO線とメインコモンIO線との間を加算駆動される複数のダイレクトセンス型サブアンプを介して接続する第3の実施例では、ワードシャント方式によるワード線分割は行われるものの階層ワード線構造が採られないためにダイナミック型RAM等の高集積化が制約を受けるとともに、サブコモンIO線とメインコモンIO線が同一長で配置され、実質的な階層IO構造とはならない。   However, in the first conventional example employing the hierarchical word line structure, a row selection signal transmitted via a main word line and a word line driving current supply signal line which is orthogonally arranged on a sub word line are transmitted. The word line drive circuit for selectively setting a corresponding sub-word line to a selected state in accordance with a word line drive current supply signal is a so-called self-boot type. A predetermined time is required until the current supply signal is set to an effective level, which limits the speeding up of the access time in a read mode such as a dynamic RAM and the like. And the load of the access time is increased, which also prevents the access time from being shortened. Further, in the second conventional example employing the hierarchical IO structure, since the word lines are not formed in a hierarchical structure, the arrangement pitch of the metal wiring layers serving as the word lines becomes difficult, thereby restricting the high integration of a dynamic RAM or the like. Receive. Further, in the third embodiment in which the sub-common IO line and the main common IO line are connected via a plurality of direct sense type sub-amplifiers which are driven by addition, the word line division by the word shunt method is performed but the hierarchical word Since a line structure is not adopted, high integration of a dynamic RAM or the like is restricted, and a sub-common IO line and a main common IO line are arranged with the same length, so that there is no substantial hierarchical IO structure.

つまり、従来のダイナミック型RAM等では、種々の効果を持つ階層構造が部分的かつ散発的に採用され、ワード線,ビット線及びコモンIO線のすべてを対象にした包括的採用が見られない訳であって、結果的に階層構造としての効果を充分に引き出すことができず、総合的にみたダイナミック型RAM等の高速化,高集積化,大規模化及び低コスト化が制約を受けるものである。   That is, in the conventional dynamic RAM or the like, a hierarchical structure having various effects is partially and sporadically employed, and there is no comprehensive adoption for all of the word lines, bit lines, and common IO lines. However, as a result, the effect of the hierarchical structure cannot be sufficiently brought out, and the speed up, high integration, large scale, and low cost of the dynamic RAM and the like are comprehensively limited. is there.

この発明の目的は、階層構造の効果を充分に発揮しうる構成のダイナミック型RAM等を実現し、総合的にみたダイナミック型RAM等のさらなる高速化,高集積化,大規模化ならびに低コスト化を図ることにある。   An object of the present invention is to realize a dynamic RAM or the like having a configuration capable of sufficiently exhibiting the effect of the hierarchical structure, and to further increase the speed, integration, scale, and cost of the dynamic RAM as a whole. It is to plan.

この発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、この明細書の記述及び添付図面から明らかになるであろう。   The above and other objects and novel features of the present invention will become apparent from the description of this specification and the accompanying drawings.

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、次の通りである。すなわち、第1メインワード線に対応した複数の第1サブワード線と交差する複数の第1ビット線との交点に複数の第1メモリセルを設けて第1メモリアレイを構成し、第2メインワード線に対応した複数の第2サブワード線と交差する複数の第2ビット線との交点に複数の第2メモリセルを設けて第2メモリアレイを構成し、前記複数の第1ビット線及び第2ビット線にそれぞれ接続され第1方向に延在する第1及び第2サブコモンIO線を設け、前記第1及び第2サブコモンIO線と第1及び第2スイッチ回路を介して接続され前記第1方向と交差する第2方向に延在するメインIO線を設け、前記第1及び第2サブコモンIO線と前記メインIO線の間に第1及び第2増幅回路を設ける。   The outline of a representative one of the inventions disclosed in the present application will be briefly described as follows. That is, a plurality of first memory cells are provided at intersections of a plurality of first bit lines intersecting with a plurality of first sub-word lines corresponding to the first main word line to form a first memory array, and a second main word is provided. A plurality of second memory cells are provided at intersections of a plurality of second bit lines intersecting with a plurality of second sub-word lines corresponding to the lines to form a second memory array, and the plurality of first bit lines and the second First and second sub-common IO lines connected to bit lines and extending in a first direction are provided, and the first and second sub-common IO lines are connected to the first and second sub-common IO lines via first and second switch circuits in the first direction. A main IO line extending in a second direction intersecting with the first and second sub-common IO lines, and first and second amplifier circuits between the main IO line and the first and second sub-common IO lines.

階層構造の効果を充分に発揮しうる構成のダイナミック型RAMを得ることができる。   A dynamic RAM having a configuration capable of sufficiently exhibiting the effect of the hierarchical structure can be obtained.

図1には、この発明が適用されたダイナミック型RAM(半導体記憶装置)の一実施例のブロック図が示されている。同図により、まずこの実施例のダイナミック型RAMの構成及び動作の概要について説明する。なお、図1の各ブロックを構成する回路素子は、公知のMOSFET(金属酸化物半導体型電界効果トランジスタ。この明細書では、MOSFETをして絶縁ゲート型電界効果トランジスタの総称とする)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形成される。以下の図において、端子及び信号線の名称は、特に明記しない限り、これらの端子又は信号線を介して伝達される信号又はその配線等の名称として重複使用される。また、以下の回路図において、そのチャンネル(バックゲート)部に矢印が付されるMOSFETはPチャンネル型であって、矢印の付されないNチャンネルMOSFETと区別して示される。   FIG. 1 is a block diagram showing one embodiment of a dynamic RAM (semiconductor storage device) to which the present invention is applied. First, an outline of the configuration and operation of the dynamic RAM according to this embodiment will be described with reference to FIG. The circuit elements constituting each block in FIG. 1 are a known MOSFET (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor; in this specification, a MOSFET is a generic term for an insulated gate field effect transistor) integrated circuit. It is formed on one semiconductor substrate such as single crystal silicon by a manufacturing technique. In the following drawings, names of terminals and signal lines are used repeatedly as names of signals transmitted through these terminals or signal lines or wirings thereof unless otherwise specified. Further, in the following circuit diagrams, MOSFETs having an arrow at the channel (back gate) portion are of a P-channel type, and are distinguished from N-channel MOSFETs without an arrow.

図1において、この実施例のダイナミック型RAMは、4個のメモリブロックMB0〜MB3をその基本構成要素とし、これらのメモリブロックは、図のメモリブロックMB1に代表して示されるように、XアドレスデコーダXDを挟む一対のメモリマットMATL及びMATRと、これらのメモリマットに対応して設けられるメインアンプMAL及びMARならびにYアドレスデコーダYDL及びYDRとをそれぞれ含む。このうち、XアドレスデコーダXDには、XアドレスバッファXBからi+1ビットの内部アドレス信号X0〜Xiが供給され、YアドレスデコーダYDL及びYDRには、YアドレスバッファYBからi+1ビットの内部アドレス信号Y0〜Yiが共通に供給される。また、XアドレスバッファXB及びYアドレスバッファYBには、アドレス入力端子A0〜Aiを介してXアドレス信号AX0〜AXiならびにYアドレス信号AY0〜AYiが時分割的に供給される。さらに、メインアンプMAL及びMARは、8ビットの内部データバスIOB0〜IOB7を介してデータ入出力回路IOの対応する単位回路の一方の入出力端子に結合され、これらの単位回路の他方の入出力端子は、対応するデータ入出力端子IO0〜IO7に結合される。   In FIG. 1, the dynamic RAM of this embodiment has four memory blocks MB0 to MB3 as its basic constituent elements, and these memory blocks are represented by an X address as shown by the memory block MB1 in FIG. It includes a pair of memory mats MATL and MATR sandwiching decoder XD, main amplifiers MAL and MAR provided corresponding to these memory mats, and Y address decoders YDL and YDR, respectively. Among them, the X address decoder XD is supplied with i + 1 bit internal address signals X0 to Xi from the X address buffer XB, and the Y address decoders YDL and YDR are supplied with i + 1 bit internal address signals Y0 to Y0 from the Y address buffer YB. Yi is commonly supplied. Further, the X address signals AX0 to AXi and the Y address signals AY0 to AYi are supplied to the X address buffer XB and the Y address buffer YB in a time division manner through address input terminals A0 to Ai. Further, main amplifiers MAL and MAR are coupled to one input / output terminal of a corresponding unit circuit of data input / output circuit IO via 8-bit internal data buses IOB0 to IOB7, and the other input / output terminals of these unit circuits are connected. The terminals are coupled to corresponding data input / output terminals IO0-IO7.

ここで、メモリブロックMB0〜MB3を構成するメモリマットMATL及びMATRは、後述するように、格子状に配置された64個のサブメモリマットをそれぞれ含み、これらのサブメモリマットのそれぞれは、互いに直交して配置される所定数のサブワード線及びサブビット線ならびにこれらのサブワード線及びサブビット線の交点に格子状に配置された多数のダイナミック型メモリセルを含むメモリアレイと、メモリアレイのサブワード線に対応して設けられる単位サブワード線駆動回路を含むサブワード線駆動部と、サブビット線に対応して設けられる単位増幅回路及び列選択スイッチを含むセンスアンプと、指定されるサブビット線が列選択スイッチを介して選択的に接続されるサブコモンIO線とを備える。また、格子状に配置された64個のサブメモリマットの上層には、XアドレスデコーダXDを起点とするメインワード線と、YアドレスデコーダYDL又はYDRを起点とするビット線選択信号(列選択信号線)が互いに直交して配置されるとともに、これらのビット線選択信号と平行してメインアンプMAL又はMARを起点とする所定数のメインコモンIO線が配置される。なお、メモリブロックMB0〜MB3と各メモリブロックを構成するサブメモリマットの具体的構成及び動作ならびに配置等については、後で詳細に説明する。   Here, the memory mats MATL and MATR forming the memory blocks MB0 to MB3 each include 64 sub-memory mats arranged in a lattice, as described later, and these sub-memory mats are orthogonal to each other. A memory array including a predetermined number of sub-word lines and sub-bit lines, and a large number of dynamic memory cells arranged in a grid at the intersections of these sub-word lines and sub-bit lines; And a sense amplifier including a unit amplifier circuit and a column selection switch provided corresponding to the sub-bit line, and a designated sub-bit line is selected via a column selection switch. And a sub-common IO line to be electrically connected. On the upper layer of the 64 sub-memory mats arranged in a lattice, a main word line starting from the X address decoder XD and a bit line selection signal (column selection signal starting from the Y address decoder YDL or YDR) ) Are arranged orthogonal to each other, and a predetermined number of main common IO lines starting from the main amplifier MAL or MAR are arranged in parallel with these bit line selection signals. The specific configuration, operation, arrangement, and the like of the memory blocks MB0 to MB3 and the sub memory mats forming each memory block will be described later in detail.

XアドレスバッファXB及びYアドレスバッファYBは、アドレス入力端子A0〜Aiを介して時分割的に入力されるXアドレス信号AX0〜AXi又はYアドレス信号AY0〜AYiを取り込み、保持するとともに、これらのXアドレス信号又はYアドレス信号をもとに内部アドレス信号X0〜Xi又はY0〜Yiを形成し、メモリブロックMB0〜MB3のXアドレスデコーダXDあるいはYアドレスデコーダYDL及びYDRに供給する。なお、最上ビットの内部アドレス信号Xi及びYiは、メモリブロック選択回路BSにも供給される。   The X address buffer XB and the Y address buffer YB take in and hold the X address signals AX0 to AXi or the Y address signals AY0 to AYi input in a time division manner through the address input terminals A0 to Ai, and hold these X addresses. The internal address signals X0 to Xi or Y0 to Yi are formed based on the address signal or the Y address signal and supplied to the X address decoder XD or the Y address decoders YDL and YDR of the memory blocks MB0 to MB3. The uppermost bit internal address signals Xi and Yi are also supplied to the memory block selection circuit BS.

XアドレスデコーダXDは、XアドレスバッファXBから供給される内部アドレス信号X0〜Xiをデコードして、対応するメインワード線を択一的に有効レベルとする。また、YアドレスデコーダYDL及びYDRは、YアドレスバッファYBから供給される内部アドレス信号Y0〜Yiをデコードして、ビット線選択信号の対応するビットを択一的に有効レベルつまり選択レベルとする。この実施例において、メインワード線は、後述するように、非反転及び反転信号線からなる相補信号線とされる。また、メインワード線は、サブメモリマットを構成するサブワード線のX倍つまり8倍のピッチで配置され、ビット線選択信号は、サブビット線のY倍つまり4倍のピッチで配置される。このため、サブメモリマットのサブワード線駆動部は、対応する64ビットのメインワード線を介して伝達される行選択信号と後述する8ビットのサブワード線駆動信号線を介して伝達されるサブワード線駆動信号とに従って対応するサブワード線を選択的に選択状態とするための単位サブワード線駆動回路を含み、XアドレスデコーダXDに供給される内部アドレス信号X0〜Xiの一部は、これらのサブワード線駆動信号を選択的に有効レベルとするために供される。また、サブメモリマットのセンスアンプは、対応するビット線選択信号の有効レベルを受けて選択的にかつ4対ずつ同時にオン状態とされ対応する4組の相補ビット線とサブコモンIO線との間を選択的に接続状態とするためのスイッチMOSFETを含む。   The X address decoder XD decodes the internal address signals X0 to Xi supplied from the X address buffer XB, and selectively sets the corresponding main word line to a valid level. The Y address decoders YDL and YDR decode the internal address signals Y0 to Yi supplied from the Y address buffer YB, and selectively set corresponding bits of the bit line selection signal to an effective level, that is, a selection level. In this embodiment, the main word line is a complementary signal line including non-inverted and inverted signal lines, as described later. Further, the main word lines are arranged at a pitch X times, that is, eight times, the pitch of the sub word lines constituting the sub memory mat, and the bit line selection signals are arranged at a pitch Y times, that is, four times the sub bit line. For this reason, the sub-word line driving unit of the sub-memory mat is provided with a row selection signal transmitted through a corresponding 64-bit main word line and a sub-word line driving signal transmitted through an 8-bit sub-word line driving signal line described later. And a unit sub-word line driving circuit for selectively setting a corresponding sub-word line to a selected state in accordance with a signal, and a part of internal address signals X0 to Xi supplied to X address decoder XD includes a sub-word line driving signal. Is selectively provided as an effective level. Further, the sense amplifiers of the sub-memory mats are selectively turned on at the same time by four pairs in response to the valid level of the corresponding bit line selection signal, and connect between the corresponding four pairs of complementary bit lines and the sub-common IO lines. Includes a switch MOSFET for selectively connecting.

次に、メインアンプMAL及びMARは、ダイナミック型RAMが書き込みモードとされるとき、データ入出力端子IO0〜IO7からデータ入出力回路IOならびに内部データバスIOB0〜IOB7を介して供給される書き込みデータを、メインコモンIO線,サブメインアンプ及びサブコモンIO線を介してメモリマットMATL又はMATRの指定されたサブメモリマットの選択された8個のメモリセルに書き込む。また、ダイナミック型RAMが読み出しモードとされるとき、メモリマットMATL又はMATRの指定されたサブメモリマットの選択された8個のメモリセルからサブコモンIO線,サブメインアンプ及びメインコモンIO線を介して出力される読み出し信号を増幅し、内部データバスIO0〜IO7を介してデータ入出力回路IOの対応する単位回路に伝達する。これらの読み出し信号は、データ入出力回路IOの各単位回路からデータ入出力端子IO0〜IO7を介してダイナミック型RAMの外部に出力される。   Next, when the dynamic RAM is set to the write mode, the main amplifiers MAL and MAR transfer the write data supplied from the data input / output terminals IO0 to IO7 via the data input / output circuit IO and the internal data buses IOB0 to IOB7. , Via the main common IO line, the sub main amplifier and the sub common IO line, to write to the selected eight memory cells of the specified sub memory mat of the memory mat MATLAB or matr. Further, when the dynamic RAM is set to the read mode, the selected eight memory cells of the specified sub memory mat of the memory mat MATL or MATR are connected via the sub common IO line, the sub main amplifier and the main common IO line. The output read signal is amplified and transmitted to the corresponding unit circuit of the data input / output circuit IO via the internal data buses IO0 to IO7. These read signals are output from each unit circuit of the data input / output circuit IO to the outside of the dynamic RAM via the data input / output terminals IO0 to IO7.

メモリブロック選択回路BSは、XアドレスバッファXB及びYアドレスバッファYBから供給される最上位ビットの内部アドレス信号Xi及びYiをデコードして、図示されないメモリブロック選択信号BS0〜BS3を選択的に有効レベルとする。これらのメモリブロック選択信号は、対応するメモリブロックMB0〜MB3に供給され、これを選択的に活性化させるために供される。   The memory block selection circuit BS decodes the internal address signals Xi and Yi of the most significant bits supplied from the X address buffer XB and the Y address buffer YB, and selectively sets the memory block selection signals BS0 to BS3 (not shown) to an effective level. And These memory block selection signals are supplied to corresponding memory blocks MB0 to MB3, and are provided for selectively activating them.

タイミング発生回路TGは、外部から起動制御信号として供給されるロウアドレスストローブ信号RASB(ここで、それが有効とされるとき選択的にロウレベルとされる反転信号等については、その名称の末尾にBを付して表す。以下同様),カラムアドレスストローブ信号CASB及びライトイネーブル信号WEBをもとに各種の内部制御信号を選択的に形成し、ダイナミック型RAMの各部に供給する。また、内部電圧発生回路VGは、外部から動作電源として供給される電源電圧VCC及び接地電位VSSをもとに内部電圧VCH,VCL,HVC,VB1及びVB2を形成し、ダイナミック型RAMの各部に供給する。特に制限されないが、電源電圧VCCは+3.3Vのような正電位とされ、内部電圧VCHは+4Vのような比較的大きな絶対値の正電位とされる。また、内部電圧VCLは+2.2Vのような比較的小さな絶対値の正電位とされ、内部電圧HVCは内部電圧VCL及び接地電位VSSの中間電位つまり+1.1Vとされる。さらに、内部電圧VB1は−1Vのような比較的小さな絶対値の負電位とされ、内部電圧VB2は−2Vのような比較的大きな絶対値の負電位とされる。   The timing generation circuit TG outputs a row address strobe signal RASB supplied from the outside as a start-up control signal. The same applies hereinafter), various internal control signals are selectively formed based on the column address strobe signal CASB and the write enable signal WEB, and supplied to each section of the dynamic RAM. Further, the internal voltage generation circuit VG forms the internal voltages VCH, VCL, HVC, VB1 and VB2 based on the power supply voltage VCC and the ground potential VSS supplied as operating power from outside, and supplies them to the respective parts of the dynamic RAM. I do. Although not particularly limited, the power supply voltage VCC is set to a positive potential such as +3.3 V, and the internal voltage VCH is set to a positive potential having a relatively large absolute value such as +4 V. The internal voltage VCL is a positive potential having a relatively small absolute value such as +2.2 V, and the internal voltage HVC is an intermediate potential between the internal voltage VCL and the ground potential VSS, that is, +1.1 V. Further, the internal voltage VB1 is a negative potential having a relatively small absolute value such as -1V, and the internal voltage VB2 is a negative potential having a relatively large absolute value such as -2V.

図2には、図1のダイナミック型RAMの一実施例の基板配置図が示されている。同図により、この実施例のダイナミック型RAMのチップレイアウトの概要について説明する。なお、レイアウトに関する以下の説明では、対応する配置図の位置関係をもってチップ等の各配置面における上下左右を表す。   FIG. 2 is a substrate layout diagram of one embodiment of the dynamic RAM of FIG. The outline of the chip layout of the dynamic RAM according to this embodiment will be described with reference to FIG. In the following description of the layout, the top, bottom, left, and right of each layout surface of chips and the like are represented by the positional relationship of the corresponding layout drawings.

図2において、この実施例のダイナミック型RAMは、P型半導体基板PSUBのその基体とする。また、この実施例のダイナミック型RAMは、いわゆるLOC(Lead On Chip)形態を採り、インナーリードと半導体基板PSUBを結合するためのボンディングパッドは、半導体基板PSUBの縦の中央線に沿って直線状に配置される。したがって、これらのボンディングパッドの近辺つまり半導体基板PSUBの中央部には、XアドレスバッファXB及びYアドレスバッファYBならびにデータ入出力回路IO等を含む周辺回路PCが配置される。さらに、半導体基板PSUBの左上部及び右上部には、メモリブロックMB0及びMB1がそれぞれ配置され、その左下部及び右下部には、メモリブロックMB2及びMB3がそれぞれ配置される。これらのメモリブロックは、メインコモンIO線と各サブメモリマットを構成するサブビット線とが図の水平方向に配置されるべく、つまりYアドレスデコーダYDL及びYDRならびにメインアンプMAL及びMARが半導体基板PSUBの内側となるべく配置される。この結果、メインワード線は、サブメモリマットを構成するサブワード線と平行して図の垂直方向に配置され、サブメモリマットを構成するサブコモンIO線は、メインコモンIO線と直交して図の垂直方向に配置される形となる。これにより、メインアンプMAL及びMARを半導体基板PSUBの中央部に配置しつつ、これらのメインアンプに結合されるメインコモンIO線をサブコモンIO線に直交配置し、効果的なチップレイアウトを実現することができる。   In FIG. 2, the dynamic RAM of this embodiment is the base of a P-type semiconductor substrate PSUB. Further, the dynamic RAM of this embodiment employs a so-called LOC (Lead On Chip) form, and the bonding pads for connecting the inner leads and the semiconductor substrate PSUB are linearly arranged along the vertical center line of the semiconductor substrate PSUB. Placed in Therefore, a peripheral circuit PC including an X address buffer XB, a Y address buffer YB, a data input / output circuit IO, and the like is arranged near these bonding pads, that is, in the center of the semiconductor substrate PSUB. Further, memory blocks MB0 and MB1 are arranged at the upper left and upper right portions of the semiconductor substrate PSUB, respectively, and memory blocks MB2 and MB3 are arranged at the lower left and lower right portions, respectively. These memory blocks are arranged so that main common IO lines and sub-bit lines constituting each sub-memory mat are arranged in the horizontal direction in the drawing, that is, Y address decoders YDL and YDR and main amplifiers MAL and MAR are provided on semiconductor substrate PSUB. It is arranged as inside as possible. As a result, the main word lines are arranged in the vertical direction in the drawing in parallel with the sub word lines forming the sub memory mat, and the sub common IO lines forming the sub memory mat are perpendicular to the main common IO lines in the drawing. It is arranged in the direction. Thus, while arranging the main amplifiers MAL and MAR in the center of the semiconductor substrate PSUB, the main common IO lines coupled to these main amplifiers are orthogonally arranged to the sub-common IO lines, thereby realizing an effective chip layout. Can be.

図3には、図1のダイナミック型RAMに含まれるメモリブロックMB0の一実施例のブロック図が示されている。また、図4には、図3のメモリブロックMB0に含まれるサブメモリマットSMR34及びその周辺部の一実施例の部分的なブロック図が示され、図5には、その一実施例の部分的な接続図が示されている。さらに、図6には、図4のサブメモリマットSMR34に含まれるメモリアレイARYR34及びその周辺部の一実施例の部分的な回路図が示されている。これらの図をもとに、この実施例のダイナミック型RAMを構成するメモリブロック及びサブメモリマットのブロック構成と、サブメモリマットを構成するメモリアレイ及びその周辺部の具体的構成及び動作ならびにその特徴の一部について説明する。なお、メモリブロックに関する以下の説明は、メモリブロックMB0を例に進めるが、その他のメモリブロックMB1〜MB3については、これと同一構成とされるため類推されたい。また、サブメモリマットならびにメモリアレイ及び周辺部に関する以下の説明は、サブメモリマットSMR34を例に進めるが、その他のサブメモリマットSMR00〜SMR33ならびにSMR35〜SMR77については、これと同一構成とされるため類推されたい。   FIG. 3 is a block diagram showing one embodiment of the memory block MB0 included in the dynamic RAM of FIG. FIG. 4 is a partial block diagram of an embodiment of the sub memory mat SMR 34 and its peripheral portion included in the memory block MB0 of FIG. 3, and FIG. 5 is a partial block diagram of the embodiment. A simple connection diagram is shown. FIG. 6 is a partial circuit diagram of one embodiment of the memory array ARYR34 and its peripheral portion included in the sub memory mat SMR34 of FIG. Based on these figures, the block configuration of the memory block and the sub memory mat constituting the dynamic RAM of this embodiment, the specific configuration and operation of the memory array constituting the sub memory mat and its peripheral parts, and the features thereof Will be described. In the following description of the memory block, the memory block MB0 will be taken as an example. However, the other memory blocks MB1 to MB3 have the same configuration, and should be analogized. The following description of the sub memory mat, the memory array and the peripheral portion will be made with reference to the sub memory mat SMR34 as an example, but the other sub memory mats SMR00 to SMR33 and SMR35 to SMR77 have the same configuration. I want to analogy.

図3において、メモリブロックMB0は、前述のように、XアドレスデコーダXDを挟む一対のメモリマットMATL及びMATRを含み、これらのメモリマットそれぞれは、8×8の格子状に配置された64個のサブメモリマットSML00〜SML77ならびにSMR00〜SMR77を含む。   In FIG. 3, memory block MB0 includes a pair of memory mats MATL and MATR sandwiching X address decoder XD, as described above, and each of these memory mats has 64 Sub memory mats SML00 to SML77 and SMR00 to SMR77 are included.

この実施例において、メモリブロックMB0のメモリマットMATL及びMATRを構成するサブメモリマットSML00〜SML77ならびにSMR00〜SMR77は、図3に斜線で例示されるように、列方向に隣接する2個がそれぞれ対をなし、4組のサブコモンIO線SIO0*〜SIO3*(ここで、例えば非反転サブコモンIO線SIO0Tと反転サブコモンIO線SIO0Bとを合わせてサブコモンIO線SIO0*のように*を付して表す。また、それが有効とされるとき選択的にハイレベルとされるいわゆる非反転信号等については、その名称の末尾にTを付して表す。以下同様)をそれぞれ共有する。これにより、対をなす2個のサブメモリマットSMR34及びSMR35等内において、ビット線選択信号を単位とする列方向の欠陥救済を実現することができる。一方、同一行に配置された8対つまり例えば16個のサブメモリマットSMR04〜SMR74ならびにSMR05〜SMR75は、メインコモンIO線MIO40*〜MIO43*に代表される4組のメインコモンIO線とYS40〜YS463に代表される64ビットのビット線選択信号とをそれぞれ共有し、同一行に配置された8個つまり例えばサブメモリマットSMR30〜SMR37は、MW30*〜MW363に代表される64組のメインワード線をそれぞれ共有する。なお、各メモリブロックのメモリマットMATL及びMATRを構成するサブメモリマットSML00〜SML77ならびにSMR00〜SMR77は、その行方向及び列方向の一部を冗長サブメモリマットとすることができ、これによってサブメモリマットを単位とする欠陥救済を実現することができる。   In this embodiment, two sub-mats SML00-SML77 and SMR00-SMR77 constituting the memory mats MATL and MATR of the memory block MB0 are paired with two adjacent ones in the column direction, as illustrated by oblique lines in FIG. And four sets of sub-common IO lines SIO0 * to SIO3 * (here, for example, the non-inverting sub-common IO line SIO0T and the inverting sub-common IO line SIO0B are denoted by an asterisk like the sub-common IO line SIO0 *. Further, a so-called non-inverted signal or the like which is selectively set to a high level when the signal is valid is represented by adding a T to the end of its name. As a result, in the paired two sub-memory mats SMR34 and SMR35, etc., it is possible to realize defect repair in the column direction using a bit line selection signal as a unit. On the other hand, eight pairs, that is, for example, sixteen sub memory mats SMR04 to SMR74 and SMR05 to SMR75 arranged in the same row are four sets of main common IO lines MIO40 * to MIO43 * and YS40 to MY40 *. The eight bits arranged in the same row, that is, for example, the sub memory mats SMR30 to SMR37 share 64 bit line select signals represented by YS463 and 64 sets of main word lines represented by MW30 * to MW363, respectively. To share with each other. The sub-memory mats SML00 to SML77 and SMR00 to SMR77 constituting the memory mats MATL and MATR of each memory block can have a part in the row direction and the column direction as a redundant sub-memory mat. Defect relief can be realized in units of mats.

ここで、サブメモリマットSML00〜SML77ならびにSMR00〜SMR77は、図4のサブメモリマットSMR34に代表して示されるように、メモリアレイARYR34とその下方及び右方に設けられたサブワード線駆動部WDR34及びセンスアンプSAR34とをそれぞれ含む。このうち、メモリアレイARYR34は、特に制限されないが、図6に例示されるように、図の垂直方向に平行して配置される実質512本のサブワード線SW0〜SW511と、水平方向に平行して配置される実質256組のサブビット線SB0*〜SB255*とを含む。これらのサブワード線及びサブビット線の交点には、情報蓄積キャパシタ及びアドレス選択MOSFETからなる実質131,072個のダイナミック型メモリセルが格子状に配置される。これにより、サブメモリマットSML00〜SML77ならびにSMR00〜SMR77のそれぞれは、いわゆる128キロビットの記憶容量を有するものとされる。また、メモリブロックMB0〜MB3のそれぞれは、128キロ×64×2つまりいわゆる16メガビットの記憶容量を有するものとされ、ダイナミック型RAMは、16メガ×4つまりいわゆる64メガビットの記憶容量を有するものとされる。   Here, the sub-memory mats SML00 to SML77 and SMR00 to SMR77 are, as represented by the sub-memory mat SMR34 in FIG. 4, the memory array ARYR34 and the sub-word line driving units WDR34 and And a sense amplifier SAR34. Among them, the memory array ARYR34 is not particularly limited, but as illustrated in FIG. 6, substantially 512 sub-word lines SW0 to SW511 arranged in parallel in the vertical direction in FIG. Substantial 256 sets of sub bit lines SB0 * to SB255 * are arranged. At the intersections of these sub-word lines and sub-bit lines, 131,072 dynamic memory cells each composed of an information storage capacitor and an address selection MOSFET are arranged in a lattice pattern. Thus, each of sub memory mats SML00 to SML77 and SMR00 to SMR77 has a storage capacity of so-called 128 kilobits. Further, each of the memory blocks MB0 to MB3 has a storage capacity of 128 kg × 64 × 2, that is, a so-called 16 Mbit, and the dynamic RAM has a storage capacity of 16 M × 4, that is, a so-called 64 Mbit. Is done.

次に、サブワード線駆動部WDR34は、図6に例示されるように、メモリアレイARYR34の偶数番号のサブワード線SW0,SW2ないしSW510に対応して設けられる256個の単位サブワード線駆動回路USWD0,USWD2ないしUSWD510を含む。これらの単位サブワード線駆動回路の出力端子は、その上方において、メモリアレイARYR34の対応する偶数番号のサブワード線SW0,SW2ないしSW510に結合され、その下方において、隣接するサブメモリマットSMR33の対応する偶数番号のサブワード線SW0,SW2ないしSW510に結合される。サブワード線駆動部WDR34を構成する単位サブワード線駆動回路USWD0,USWD2ないしUSWD510の上方の入力端子は、順次4個ずつ共通結合された後、対応するメインワード線MW30*〜MW363*に順次共通結合される。また、その下方の入力端子は、順次4個おきに共通結合された後、対応するサブワード線駆動信号線DX40,DX42,DX44及びDX46に順次共通結合される。   Next, as illustrated in FIG. 6, the sub-word line driving unit WDR34 includes 256 unit sub-word line driving circuits USWD0 and USWD2 provided corresponding to the even-numbered sub-word lines SW0, SW2 to SW510 of the memory array ARYR34. Or USWD 510. The output terminals of these unit sub-word line drive circuits are connected above to corresponding even-numbered sub-word lines SW0, SW2 to SW510 of memory array ARYR34, and below thereof, to corresponding even-numbered sub-memory mats SMR33 of adjacent sub-memory mats SMR33. Numbered sub-word lines SW0, SW2 through SW510 are coupled. The input terminals above the unit sub-word line driving circuits USWD0, USWD2 to USWD 510 constituting the sub-word line driving unit WDR34 are commonly coupled in order of four each, and then commonly coupled to the corresponding main word lines MW30 * to MW363 *. You. The input terminals therebelow are sequentially and commonly coupled to every fourth and then commonly to the corresponding sub-word line drive signal lines DX40, DX42, DX44 and DX46.

一方、メモリアレイARYR34を構成する奇数番号のサブワード線SW1,SW3ないしSW511は、その上方において、隣接するサブメモリマットSMR35のサブワード線駆動部WDR35の対応する単位サブワード線駆動回路USWD1,USWD3ないしUSWD511の出力端子に結合される。これらの単位サブワード線駆動回路の出力端子は、その上方において、サブメモリマットSMR35のメモリアレイARYR35を構成する奇数番号のサブワード線SW1,SW3ないしSW511に結合される。サブワード線駆動部WDR35を構成する単位サブワード線駆動回路USWD1,USWD3ないしUSWD511の上方の入力端子は、順次4個ずつ共通結合された後、対応するメインワード線MW30*〜MW363*に順次結合される。また、その下方の入力端子は、順次4個おきに共通結合された後、対応するサブワード線駆動信号線DX41,DX43,DX45及びDX47に共通結合される。   On the other hand, the odd-numbered sub-word lines SW1, SW3 to SW511 forming the memory array ARYR34 are provided above the unit sub-word line driving circuits USWD1, USWD3 to USWD 511 corresponding to the sub-word line driving unit WDR35 of the adjacent sub-memory mat SMR35. Connected to output terminal. The output terminals of these unit sub-word line drive circuits are connected above them to odd-numbered sub-word lines SW1, SW3 to SW511 constituting the memory array ARYR35 of the sub-memory mat SMR35. The upper input terminals of the unit sub-word line driving circuits USWD1, USWD3 to USWD 511 constituting the sub-word line driving unit WDR35 are commonly coupled four by one, and then sequentially coupled to the corresponding main word lines MW30 * to MW363 *. . The lower input terminals are sequentially coupled in common every fourth and then commonly coupled to the corresponding sub-word line drive signal lines DX41, DX43, DX45 and DX47.

サブワード線駆動部WDR34及びWDR35の単位サブワード線駆動回路USWD0,USWD2ないしUSWD510ならびにUSWD1,USWD3ないしUSWD511は、対応するメインワード線MW30*〜MW363*が有効レベルとされかつ対応するサブワード線駆動信号DX40,DX42ないしDX46あるいはDX41,DX43ないしDX47が有効レベルとされるとき、メモリアレイARYR33及びARYR34あるいはARYR34及びARYR35の対応するサブワード線SW0,SW2ないしSW510あるいはSW1,SW3ないしSW511を択一的に所定の選択レベルとする。   The unit sub-word line driving circuits UsWD0, Uswd2 to Uswd510 and Uswd1, Uswd3 to Uswd511 of the sub-word line driving units WDR34 and WDR35 have the corresponding main word lines MW30 * to MW363 * at the effective level and the corresponding sub-word line driving signal DX40, When DX42 to DX46 or DX41, DX43 to DX47 is set to the valid level, the corresponding sub word lines SW0, SW2 to SW510 or SW1, SW3 to SW511 of the memory arrays ARYR33 and ARYR34 or ARYR34 and ARYR35 are selectively selected. Level.

以上のことから明らかなように、この実施例のダイナミック型RAMでは、例えばサブメモリマットSMR34を構成する512本のサブワード線SW0〜SW511は、その両側つまり上下に設けられた一対のサブワード線駆動部WDR34及びWDR35の対応する単位サブワード線駆動回路に結合され、サブメモリマットSMR34は、実質的に2個のサブワード線駆動部を必要とするが、サブワード線駆動部の各単位サブワード線駆動回路は、前述のように、列方向に隣接する2個のサブメモリマットの対応するサブビット線により共有されるため、あえてサブワード線駆動部の追番とサブメモリマットの追番とを一致させて対応させた。一方、サブメモリマットSMR34のメモリアレイARYR34に着目した場合、対応するサブワード線駆動部WDR34及びWDR35の各単位サブワード線駆動回路は、サブワード線SW0〜SW511の下方又は上方に順次交互に配置されるとともに、順次8個ずつ対応するメインワード線MW30*〜MW363*を共有する。この結果、各単位サブワード線駆動回路は、サブワード線の2倍のピッチで配置すればよく、また各メインワード線は、サブワード線のX倍つまり8倍のピッチで配置すればよいものとなり、これによって単位サブワード線駆動回路及び相補メインワード線の配置ピッチを緩和し、ダイナミック型RAMの高集積化及び大規模化を推進できるものとなる。なお、サブワード線駆動部WDR34等を構成する単位サブワード線駆動回路USWD0〜USWD511の具体的構成及び動作については、後で詳細に説明する。また、その接続形態については、図3ないし図5の参照によりさらに明確となろう。   As is apparent from the above, in the dynamic RAM of this embodiment, for example, the 512 sub-word lines SW0 to SW511 constituting the sub-memory mat SMR34 have a pair of sub-word line driving units provided on both sides thereof, that is, on the upper and lower sides. The sub-memory mat SMR34 is coupled to the corresponding unit sub-word line driving circuits of the WDR 34 and the WDR 35, and the sub-memory mat SMR 34 requires substantially two sub-word line driving units. As described above, since it is shared by the corresponding sub-bit lines of two sub-memory mats adjacent in the column direction, the serial number of the sub-word line driving unit and the serial number of the sub-memory mat are made to correspond to each other. . On the other hand, when attention is paid to the memory array ARYR34 of the sub-memory mat SMR34, the unit sub-word line driving circuits of the corresponding sub-word line driving units WDR34 and WDR35 are arranged alternately below or above the sub-word lines SW0 to SW511. , And the eight corresponding main word lines MW30 * to MW363 * are sequentially shared. As a result, each unit sub-word line drive circuit may be arranged at twice the pitch of the sub-word line, and each main word line may be arranged at a pitch X times the sub-word line, that is, eight times the pitch of the sub-word line. Thereby, the arrangement pitch of the unit sub-word line drive circuit and the complementary main word line can be reduced, and the high integration and large scale of the dynamic RAM can be promoted. The specific configuration and operation of the unit sub-word line driving circuits USWD0 to USWD 511 constituting the sub-word line driving unit WDR34 and the like will be described later in detail. The connection form will be further clarified with reference to FIGS.

次に、サブメモリマットSMR34のメモリアレイARYR34を構成するサブビット線SB0*〜SB255*は、その右方において、そのゲートにシェアド制御信号SH3Lを共通に受けるNチャンネル型のシェアドMOSFETNA及びNBを介してセンスアンプSAR34の対応する単位回路USA0及びUSA3ないしUSA252及びUSA255に結合され、その左方において、そのゲートにシェアド制御信号SH4Rを共通に受ける同様なシェアドMOSFETを介して隣接するサブメモリマットSMR44のセンスアンプSAR44の対応する単位回路USA1及びUSA2ないしUSA253及びUSA254に結合される。センスアンプSAR34の単位回路USA0及びUSA3等は、さらにその右方において、そのゲートにシェアド制御信号SH3Rを共通に受けるNチャンネル型のシェアドMOSFETNC及びNDを介して隣接するサブメモリマットSMR24のメモリアレイARYR24の対応するサブビット線SB0*及びSB3*等に結合され、センスアンプSAR35の単位回路USA1及びUSA2等は、その左方において、そのゲートにシェアド制御信号SH4Lを共通に受ける同様なシェアドMOSFETを介してメモリアレイARYR44の対応するサブビット線SB1*及びSB2*等に結合される。   Next, the sub-bit lines SB0 * to SB255 * forming the memory array ARYR34 of the sub-memory mat SMR34 are via the N-channel type shared MOSFETs NA and NB which receive the shared control signal SH3L at their gates on the right side. Sense amplifier SAR34 is coupled to corresponding unit circuits USA0 and USA3 to USA252 and USA255, and to the left thereof senses adjacent submemory mat SMR44 via a similar shared MOSFET whose gate receives shared control signal SH4R in common. The amplifiers SAR44 are coupled to corresponding unit circuits USA1 and USA2 to USA253 and USA254. The unit circuits USA0 and USA3 of the sense amplifier SAR34 further have a memory array ARYR24 of an adjacent sub memory mat SMR24 via N-channel type shared MOSFETs NC and ND which receive a shared control signal SH3R at their gates on the right side. , And the unit circuits USA1 and USA2 of the sense amplifier SAR35, on the left side thereof, via a similar shared MOSFET which receives the shared control signal SH4L at its gate in common with the sub-bit lines SB0 * and SB3 *. It is coupled to corresponding sub-bit lines SB1 * and SB2 * of memory array ARYR44.

センスアンプSAR34及びSAR44の各単位回路には、対応するビット線選択信号YS40〜YS463が順次4個ずつ共通に供給される。また、これらの単位回路は、後述するように、一対のCMOSインバータが交差結合されてなる単位増幅回路と、そのゲートに対応するビット線選択信号YS40〜YS463を共通に受ける一対のスイッチMOSFET(列選択スイッチ)とをそれぞれ含む。このうち、各単位増幅回路は、図示されないコモンソース線を介して動作電源が供給されることで選択的に動作状態とされ、選択されたサブワード線に結合されるメモリセルから対応するサブビット線を介して出力される微小読み出し信号を増幅して、ハイレベル又はロウレベルの2値読み出し信号とする。また、各単位回路のスイッチMOSFET対は、対応するビット線選択信号YS40〜YS463が有効レベルとされることで4対ずつ選択的にオン状態となり、メモリアレイARYR34の対応する4組のサブビット線とサブコモンIO線SIO0*〜SIO3*との間を選択的に接続状態とする。   To the unit circuits of the sense amplifiers SAR34 and SAR44, the corresponding bit line selection signals YS40 to YS463 are sequentially and commonly supplied four by four. In addition, as will be described later, these unit circuits include a unit amplifier circuit having a pair of CMOS inverters cross-coupled and a pair of switch MOSFETs (columns) commonly receiving bit line select signals YS40 to YS463 corresponding to their gates. Selection switch). Of these, each unit amplifier circuit is selectively activated by supplying operating power through a common source line (not shown), and a corresponding sub-bit line is selected from a memory cell coupled to the selected sub-word line. The small read signal output through the amplifier is amplified to be a high-level or low-level binary read signal. The switch MOSFET pair of each unit circuit is selectively turned on four by four when the corresponding bit line selection signals YS40 to YS463 are set to the effective level, and the corresponding four sets of sub-bit lines of the memory array ARYR34 are The sub-common IO lines SIO0 * to SIO3 * are selectively connected.

なお、サブコモンIO線SIO0*及びSIO1*は、図4に例示されるように、列方向に隣接する2個のサブメモリマットSMR34及びSMR35によって共有される。また、このうち、2組のサブコモンIO線SIO0*及びSIO1*は、これらのサブメモリマットの右側つまりセンスアンプSAR34及びSAR35内に配置され、残り2組のサブコモンIO線SIO2*及びSIO3*は、これらのサブメモリマットの左側つまりセンスアンプSAR44及びSAR45内に配置される。さらに、サブコモンIO線SIO0*は、サブメモリマットSMR34の右下方に設けられたセンスアンプ駆動部SDR34のサブメインアンプSMAを介してメインコモンIO線MIO40*に選択的に接続され、サブコモンIO線SIO1*は、サブメモリマットSMR35の右下方に設けられたセンスアンプ駆動部SDR35のサブメインアンプを介してメインコモンIO線MIO41*に選択的に接続される。また、サブコモンIO線SIO2*は、サブメモリマットSMR45の右下方に設けられたセンスアンプ駆動部SDR45のサブメインアンプを介してメインコモンIO線MIO42*に選択的に接続され、サブコモンIO線SIO3*は、サブメモリマットSMR46の右下方に設けられたセンスアンプ駆動部SDR46のサブメインアンプを介してメインコモンIO線MIO43*に選択的に接続される。   The sub-common IO lines SIO0 * and SIO1 * are shared by two sub-memory mats SMR34 and SMR35 adjacent in the column direction, as illustrated in FIG. Of these, two sets of sub-common IO lines SIO0 * and SIO1 * are arranged on the right side of these sub-memory mats, that is, in the sense amplifiers SAR34 and SAR35, and the remaining two sets of sub-common IO lines SIO2 * and SIO3 * are These are arranged on the left side of these sub memory mats, that is, in the sense amplifiers SAR44 and SAR45. Further, the sub-common IO line SIO0 * is selectively connected to the main-common IO line MIO40 * via the sub-main amplifier SMA of the sense amplifier driver SDR34 provided at the lower right of the sub-memory mat SMR34, and the sub-common IO line SIO1 * Is selectively connected to the main common IO line MIO41 * via the sub main amplifier of the sense amplifier driver SDR35 provided at the lower right of the sub memory mat SMR35. Further, the sub-common IO line SIO2 * is selectively connected to the main common IO line MIO42 * via the sub-main amplifier of the sense amplifier driving unit SDR45 provided at the lower right of the sub memory mat SMR45, and the sub-common IO line SIO3 * Are selectively connected to a main common IO line MIO43 * via a sub main amplifier of a sense amplifier driving section SDR46 provided at the lower right of the sub memory mat SMR46.

以上のことから明らかなように、この実施例のダイナミック型RAMでは、例えばサブメモリマットSMR34を構成する256組のサブビット線SB0*〜SB255*は、その両側つまり左右に設けられた一対のセンスアンプSAR34及びSAR44の対応する単位回路に結合され、サブメモリマットSMR34は、実質的に2個のセンスアンプを必要とするが、各センスアンプの各単位回路は、前述のように、行方向に隣接する2個のサブメモリマットにより共有されるため、あえてセンスアンプの追番とサブメモリマットの追番とを一致させて対応させた。一方、サブメモリマットSMR34のメモリアレイARYR34に着目した場合、センスアンプの対応する単位回路は、サブビット線SB0*〜SB255*の右方又は左方に順次交互に配置されるとともに、順次4個ずつ対応するビット線選択信号YS40〜YS463を共有する。このため、センスアンプの各単位回路は、サブビット線の2倍のピッチで配置すればよく、また各ビット線選択信号は、サブビット線のY倍つまり4倍のピッチで配置すればよいものとなる。この結果、センスアンプの単位回路及びビット線選択信号の配置ピッチを緩和し、ダイナミック型RAMの高集積化・大規模化を推進できるものとなる。なお、センスアンプSAR34及びSAR44等ならびにその単位回路USA0〜USA255の具体的構成については、後で詳細に説明する。また、その接続形態については、図3ないし図5の参照によりさらに明確となろう。   As is apparent from the above description, in the dynamic RAM of this embodiment, for example, 256 sets of sub bit lines SB0 * to SB255 * forming the sub memory mat SMR34 are provided with a pair of sense amplifiers provided on both sides, that is, on the left and right sides. The sub-memory mat SMR34 is coupled to the corresponding unit circuits of the SAR34 and the SAR44, and the sub-memory mat SMR34 substantially requires two sense amplifiers. Since the two sub memory mats are shared, the serial number of the sense amplifier and the serial number of the sub memory mat are made to correspond to each other. On the other hand, when attention is paid to the memory array ARYR34 of the sub-memory mat SMR34, the corresponding unit circuits of the sense amplifiers are alternately arranged on the right or left side of the sub-bit lines SB0 * to SB255 *, and four by four. The corresponding bit line selection signals YS40 to YS463 are shared. Therefore, each unit circuit of the sense amplifier may be arranged at twice the pitch of the sub-bit line, and each bit line selection signal may be arranged at a pitch Y times the sub-bit line, that is, four times the pitch of the sub-bit line. . As a result, the arrangement pitch of the unit circuit of the sense amplifier and the bit line selection signal can be reduced, and the high integration and large scale of the dynamic RAM can be promoted. The specific configurations of the sense amplifiers SAR34 and SAR44 and the unit circuits USA0 to USA255 will be described later in detail. The connection form will be further clarified with reference to FIGS.

ところで、この実施例のダイナミック型RAMでは、メモリブロックMB0〜MB3を構成するメモリマットMATL及びMATRが、それぞれ64個のサブメモリマットSML00〜SML77あるいはSMR00〜SMR77に分割され、ユニット化される。これらのサブメモリマットは、あたかもメモリセルのように格子状に配置され、そのサブワード線,サブビット線及びサブコモンIO線は、上層に配置されたメインワード線,ビット線選択信号又はメインコモンIO線と選択的に接続され、選択的に活性化される。当該分野に従事される技術者の方々にはすでに明らかと思われるが、メモリマットを多数のサブメモリマットに分割しユニット化することは、メモリマットつまりはダイナミック型RAMのマット構成に関する自由度を高め、その開発期間の縮小に寄与する。また、サブメモリマットへのユニット化が、階層構造をワード線,ビット線及びコモンIO線のすべてに包括的に採用しつつ行われることで、階層構造の効果を充分に発揮しうるダイナミック型RAMを実現し、総合的にみたダイナミック型RAMの高速化,高集積化,大規模化及び低コストを図ることができるものとなる。   In the dynamic RAM of this embodiment, the memory mats MATL and MATR forming the memory blocks MB0 to MB3 are each divided into 64 sub-memory mats SML00 to SML77 or SMR00 to SMR77 and are unitized. These sub-memory mats are arranged in a lattice like a memory cell, and their sub-word lines, sub-bit lines and sub-common IO lines are connected to main word lines, bit line selection signals or main common IO lines arranged in an upper layer. Selectively connected and selectively activated. As will be apparent to those skilled in the art, dividing the memory mat into a number of sub-memory mats and unitizing them increases the degree of freedom with respect to the memory mat, that is, the mat configuration of the dynamic RAM. And contribute to shortening its development period. Further, since the unitization into the sub memory mat is performed while adopting the hierarchical structure comprehensively for all of the word lines, the bit lines, and the common IO lines, a dynamic RAM capable of sufficiently exhibiting the effect of the hierarchical structure is provided. To realize high speed, high integration, large scale, and low cost of the dynamic RAM as a whole.

図7には、図4のサブメモリマットSMR34に含まれるサブワード線駆動部WDR34の第1の実施例の部分的な回路図及び信号波形図が示されている。また、図8には、サブメモリマットSMR34に含まれるサブワード線駆動部WDR34の第2の実施例の部分的な回路図及び信号波形図が示され、図9には、その第3の実施例の部分的な回路図及び信号波形図が示されている。これらの図をもとに、この実施例のダイナミック型RAMのサブメモリマットを構成するサブワード線駆動部の具体的な構成及び動作ならびにその特徴について説明する。なお、サブワード線駆動部に関する以下の説明は、サブメモリマットSMR34のサブワード線駆動部WDR34を例に進められるが、その他のサブワード線駆動部についてはこれと同一構成とされるため、類推されたい。また、このサブワード線駆動部WDR34を構成する単位サブワード線駆動回路USWD0ないしUSWD510に関する以下の説明は、単位サブワード線駆動回路USWD0を例に進められるが、その他の単位サブワード線駆動回路USWD2ないしUSWD510についてはこれと同一構成とされるため、類推されたい。   FIG. 7 shows a partial circuit diagram and a signal waveform diagram of the first embodiment of the sub-word line driving unit WDR34 included in the sub-memory mat SMR34 of FIG. FIG. 8 is a partial circuit diagram and a signal waveform diagram of a second embodiment of the sub-word line driving unit WDR34 included in the sub-memory mat SMR34, and FIG. 9 is a third embodiment thereof. 3 is a partial circuit diagram and a signal waveform diagram. With reference to these drawings, the specific configuration and operation of the sub-word line drive unit constituting the sub-memory mat of the dynamic RAM according to the present embodiment and the features thereof will be described. Note that the following description of the sub-word line drive unit will be made by taking the sub-word line drive unit WDR34 of the sub-memory mat SMR34 as an example. The following description of the unit sub-word line driving circuits USWD0 to USWD510 constituting the sub-word line driving unit WDDR34 can be made by taking the unit sub-word line driving circuit USWD0 as an example. Since it has the same configuration as this, please analogy.

図7において、サブワード線駆動部WDR34は、メモリアレイARYR34を構成する偶数番号のサブワード線SW0,SW2ないしSW510に対応して設けられる256個の単位サブワード線駆動回路USWD0,USWD2ないしUSWD510を含み、これらの単位サブワード線駆動回路のそれぞれは、単位サブワード線駆動回路USWD0に代表して示されるように、対応するサブワード線駆動信号線DX40とサブワード線SW0との間に設けられるPチャンネルMOSFETP1(第1のMOSFET)と、対応するサブワード線SW0と地電位VSSとの間に設けられるNチャンネルMOSFETN1(第2のMOSFET)とを含む。これらのMOSFETP1及びN1のゲートは、対応するメインワード線MW30*の反転信号線つまり反転メインワード線MW30Bに結合される。単位サブワード線駆動回路USWD0は、さらにMOSFETP1と並列形態に設けられたNチャンネルMOSFETN2(第3のMOSFET)を含み、このMOSFETN2のゲートは、対応するメインワード線MW30*の非反転信号線つまり非反転メインワード線MW30Tに結合される。   In FIG. 7, the sub-word line drive unit WDR34 includes 256 unit sub-word line drive circuits USWD0, USWD2 to USWD 510 provided corresponding to the even-numbered sub-word lines SW0, SW2 to SW510 constituting the memory array ARYR34. Each of the unit sub-word line drive circuits of the first and second sub-word line drive circuits USWD0 is a P-channel MOSFET P1 (first circuit) provided between the corresponding sub-word line drive signal line DX40 and the sub-word line SW0. MOSFET) and an N-channel MOSFET N1 (second MOSFET) provided between the corresponding sub-word line SW0 and the ground potential VSS. The gates of these MOSFETs P1 and N1 are coupled to the inverted signal line of the corresponding main word line MW30 *, that is, the inverted main word line MW30B. Unit sub-word line drive circuit USWD0 further includes an N-channel MOSFET N2 (third MOSFET) provided in parallel with MOSFET P1, and the gate of MOSFET N2 has a non-inverted signal line of corresponding main word line MW30 *, that is, a non-inverted signal line. Coupled to main word line MW30T.

ここで、非反転メインワード線MW30Tは、非選択時において接地電位VSSつまり0Vのような無効レベルとされ、選択時は内部電圧VCHつまり+4Vのような有効レベルとされる。また、反転メインワード線MW30Bは、非選択時において内部電圧VCHのような無効レベルとされ、選択時は接地電位VSSのような有効レベルとされる。さらに、サブワード線駆動信号DX40は、非選択時において接地電位VSSのような無効レベルとされ、選択時は内部電圧VCHのような有効レベルとされる。なお、内部電圧VCHは、前述のように、ダイナミック型RAMに内蔵された内部電圧発生回路VGにより電源電圧VCCをもとに形成され、+4Vの比較的安定した電位とされる。   Here, the non-inverted main word line MW30T is set to an invalid level such as the ground potential VSS, that is, 0 V when not selected, and to an effective level such as the internal voltage VCH, that is, +4 V when selected. The inverted main word line MW30B is set to an invalid level such as the internal voltage VCH when not selected, and to an effective level such as the ground potential VSS when selected. Further, sub-word line drive signal DX40 has an invalid level such as ground potential VSS when not selected, and has an effective level such as internal voltage VCH when selected. As described above, the internal voltage VCH is formed based on the power supply voltage VCC by the internal voltage generating circuit VG incorporated in the dynamic RAM, and has a relatively stable potential of + 4V.

対応する非反転メインワード線MW30T及び反転メインワード線MW30Bが無効レベルとされるとき、単位サブワード線駆動回路USWD0では、MOSFETP1及びN2がともにオフ状態とされ、MOSFETN1がオン状態とされる。このため、サブワード線SW0は、対応するサブワード線駆動信号DX40のレベルに関係なく接地電位VSSのような非選択レベルとされる。   When the corresponding non-inverted main word line MW30T and inverted main word line MW30B are set to the invalid level, in the unit sub-word line drive circuit USWD0, both the MOSFETs P1 and N2 are turned off and the MOSFET N1 is turned on. Therefore, the sub-word line SW0 is set to a non-selection level such as the ground potential VSS regardless of the level of the corresponding sub-word line drive signal DX40.

一方、対応する非反転メインワード線MW30T及び反転メインワード線MW30Bが有効レベルとされると、単位サブワード線駆動回路USWD0では、MOSFETN1がオフ状態とされ、代わってMOSFETP1及びN2がオン状態とされる。このため、サブワード線SW0は、対応するサブワード線駆動信号DX40の有効レベルを受けて内部電圧VCHのような選択レベルとされ、その無効レベルを受けて接地電位VSSのような非選択レベルとされる。   On the other hand, when the corresponding non-inverted main word line MW30T and inverted main word line MW30B are set to the valid level, in the unit sub-word line drive circuit USWD0, the MOSFET N1 is turned off, and the MOSFETs P1 and N2 are turned on instead. . Therefore, sub-word line SW0 is set to a selected level such as internal voltage VCH in response to the valid level of corresponding sub-word line drive signal DX40, and is set to a non-selected level such as ground potential VSS in response to the invalid level. .

以上のように、この実施例のダイナミック型RAMのサブワード線駆動部WDR34等を構成する単位サブワード線駆動回路USWD0等は、セルフ・ブート形式を採らずいわゆるCMOS(相補型MOS)スタティック型駆動回路とされるため、メインワード線MW30*等とサブワード線駆動信号DX40等を同時に有効レベルとすることができ、相応してダイナミック型RAMの読み出しモードにおけるアクセスタイムを高速化することができるものである。   As described above, the unit sub-word line driving circuit USWD0 and the like constituting the sub-word line driving section WDR34 and the like of the dynamic RAM according to the present embodiment do not adopt the self-boot type and are so-called CMOS (complementary MOS) static type driving circuits. Therefore, the main word line MW30 * and the like and the sub word line drive signal DX40 and the like can be simultaneously set to the effective level, and the access time in the read mode of the dynamic RAM can be shortened correspondingly.

なお、単位サブワード線駆動回路USWD0を初めとする単位サブワード線駆動回路は、図8に示されるように、対応する非反転メインワード線MW30Tとサブワード線SW0との間に設けられそのゲートに対応するサブワード線駆動信号DX40を受けるPチャンネルMOSFETP1と、サブワード線SW0と接地電位VSSとの間に並列形態に設けられそのゲートが対応するサブワード線駆動信号線DX40及び反転メインワード線MW30Bにそれぞれ結合されるNチャンネルMOSFETN1及びN2とにより構成できるし、図9に示されるように、対応する非反転サブワード線駆動信号線DX40Tとサブワード線SW0との間に設けられそのゲートが対応する反転メインワード線MW30Bに結合されるPチャンネルMOSFETP1と、サブワード線SW0と接地電位VSSとの間に並列形態に設けられそのゲートが対応する反転メインワード線MW30B及び反転サブワード線駆動信号DX40Bにそれぞれ結合されるNチャンネルMOSFETN1及びN2とによっても構成できる。さらに、単位サブワード線駆動回路USWD0は、通常の2入力のCMOSノアゲート等によっても構成することができるが、この場合、メインワード線及びサブワード線駆動信号の双方を単一信号線とすることができ、これによって所要配線数をさらに削減し、ダイナミック型RAMのさらなる高集積化を図ることができる。   As shown in FIG. 8, the unit sub-word line drive circuits including the unit sub-word line drive circuit USWD0 are provided between the corresponding non-inverted main word line MW30T and the sub-word line SW0, and correspond to the gates thereof. P-channel MOSFET P1 receiving sub-word line drive signal DX40, and a gate provided in parallel between sub-word line SW0 and ground potential VSS, and its gate is coupled to corresponding sub-word line drive signal line DX40 and inverted main word line MW30B, respectively. It can be constituted by N-channel MOSFETs N1 and N2, and as shown in FIG. 9, provided between the corresponding non-inverted sub-word line drive signal line DX40T and sub-word line SW0, and the gate thereof is connected to the corresponding inverted main word line MW30B. P-channel MOS coupled ETP1 and N-channel MOSFETs N1 and N2 which are provided in parallel between sub-word line SW0 and ground potential VSS and whose gates are coupled to corresponding inverted main word line MW30B and inverted sub-word line drive signal DX40B, respectively. it can. Further, the unit sub-word line drive circuit USWD0 can be also formed by a normal two-input CMOS NOR gate or the like. In this case, both the main word line and the sub-word line drive signal can be made into a single signal line. Thus, the required number of wirings can be further reduced, and the dynamic RAM can be further highly integrated.

図10には、図4のサブメモリマットSMR34に含まれるセンスアンプSAR34及びセンスアンプ駆動部SDR34の第1の実施例の部分的な回路図が示されている。また、図11には、図4のサブメモリマットSMR34に含まれるセンスアンプ駆動部SDR34の第2の実施例の部分的な回路図が示され、図12には、図10及び図11のセンスアンプ駆動部SDR34の一実施例の信号波形図が示されている。さらに、図13には、図4のサブメモリマットSMR34に含まれるセンスアンプ駆動部SDR34の第3の実施例の部分的な回路図が示され、図14には、その一実施例の信号波形図が示されている。これらの図をもとに、この実施例のダイナミック型RAMのサブメモリマットに含まれるセンスアンプ及びセンスアンプ駆動部の具体的構成及び動作ならびにその特徴について説明する。なお、センスアンプ及びその単位回路ならびにセンスアンプ駆動部に関する以下の説明は、サブメモリマットSMR34のセンスアンプSAR34及びその単位回路USA0ならびにセンスアンプ駆動部SDR34を例に進められるが、その他のセンスアンプ及び単位回路ならびにセンスアンプ駆動部についてはこれらの実施例とそれぞれ同一構成とされるため、類推されたい。   FIG. 10 is a partial circuit diagram of the first embodiment of the sense amplifier SAR34 and the sense amplifier driving unit SDR34 included in the sub memory mat SMR34 of FIG. FIG. 11 is a partial circuit diagram of a second embodiment of the sense amplifier driver SDR34 included in the sub memory mat SMR34 of FIG. 4, and FIG. 12 is a circuit diagram of the sense amplifier driver SDR34 of FIGS. A signal waveform diagram of one embodiment of the amplifier driver SDR34 is shown. FIG. 13 is a partial circuit diagram of a third embodiment of the sense amplifier driver SDR34 included in the sub memory mat SMR34 of FIG. 4, and FIG. 14 is a signal waveform of one embodiment. The figure is shown. With reference to these drawings, the specific configuration and operation of the sense amplifier and the sense amplifier driving unit included in the sub-memory mat of the dynamic RAM according to the present embodiment and the features thereof will be described. Note that the following description of the sense amplifier, its unit circuit, and the sense amplifier driver will be made by taking the sense amplifier SAR34 of the sub memory mat SMR34, its unit circuit USA0, and the sense amplifier driver SDR34 as examples. The unit circuit and the sense amplifier driving unit have the same configuration as those of the embodiments, and should be analogized.

図10において、センスアンプSAR34は、128個の単位回路USA0,USA3ないしUSA252,USA255を含む。これらの単位回路の左方の入力端子は、そのゲートに反転シェアド制御信号SH3LBのセンスアンプ駆動部SDR34のインバータV1による反転信号つまり非反転シェアド制御信号SH3Lを共通に受けるNチャンネル型のシェアドMOSFETNA及びNBを介して、メモリアレイARYR34の対応するサブビット線SB0*,SB3*ないしSB252*,SB255*に結合され、その右方の入力端子は、そのゲートに反転シェアド制御信号SH3RBのセンスアンプ駆動部SDR34のインバータV3による反転信号つまり非反転シェアド制御信号SH3Rを共通に受けるNチャンネル型のシェアドMOSFETNC及びNDを介して、隣接するサブメモリマットSMR24のメモリアレイARYR24の対応するサブビット線SB0*,SB3*ないしSB252*,SB255*に結合される。   In FIG. 10, the sense amplifier SAR34 includes 128 unit circuits USA0, USA3 to USA252, USA255. The left input terminal of each of these unit circuits has an N-channel type shared MOSFET NA commonly receiving at its gate an inverted signal of the inverted shared control signal SH3LB by the inverter V1 of the sense amplifier driver SDR34, that is, a non-inverted shared control signal SH3L. Via NB, it is coupled to corresponding sub-bit lines SB0 *, SB3 * through SB252 *, SB255 * of the memory array ARYR34. Of the memory array ARYR24 of the adjacent sub-memory mat SMR24 via N-channel type shared MOSFETs NC and ND commonly receiving the inverted signal by the inverter V3, that is, the non-inverted shared control signal SH3R. SB0 *, SB3 * through SB252 *, is coupled to the SB255 *.

これにより、ダイナミック型RAMはシェアドセンス方式を採るものとされ、センスアンプSAR34の単位回路USA0,USA3ないしUSA252,USA255は、隣接して配置された一対のサブメモリマットSMR34及びSMR24のメモリアレイARYR34及びARYR24によって共有される。そして、反転シェアド制御信号SH3LBがロウレベルとされ非反転シェアド制御信号SH3Lがハイレベルとされるとき、シェアドMOSFETNA及びNBを介してその左側に配置されたメモリアレイARYR34の対応するサブビット線SB0*,SB3*ないしSB252*,SB255*に選択的に接続され、反転シェアド制御信号SH3RBがロウレベルとされ非反転シェアド制御信号SH3Rがハイレベルとされるとき、シェアドMOSFETNC及びNDを介してその右側に配置されたメモリアレイARYR24の対応するサブビット線SB0*,SB3*ないしSB252*,SB255*に選択的に接続される。   As a result, the dynamic RAM adopts the shared sense method, and the unit circuits USA0, USA3 to USA252, and USA255 of the sense amplifier SAR34 include the memory arrays ARYR34 and SMR24 of the pair of sub memory mats SMR34 and SMR24 arranged adjacent to each other. Shared by ARYR24. Then, when the inverted shared control signal SH3LB is set to the low level and the non-inverted shared control signal SH3L is set to the high level, the corresponding sub-bit lines SB0 *, SB3 of the memory array ARYR34 arranged on the left side via the shared MOSFETs NA and NB. * To SB252 * and SB255 *, and are disposed on the right side through shared MOSFETs NC and ND when the inverted shared control signal SH3RB is at a low level and the non-inverted shared control signal SH3R is at a high level. It is selectively connected to corresponding sub-bit lines SB0 *, SB3 * through SB252 *, SB255 * of memory array ARYR24.

ここで、センスアンプSAR34を構成する単位回路のそれぞれは、図10の単位回路USA0に代表して示されるように、PチャンネルMOSFETP2及びNチャンネルMOSFETN3ならびにPチャンネルMOSFETP3及びNチャンネルMOSFETN4からなる一対のCMOSインバータが交差結合されてなる単位増幅回路と、これらの単位増幅回路の非反転及び反転入出力ノードとサブコモンIO線SIO0*又はSIO1*の非反転及び反転信号線との間にそれぞれ設けられたNチャンネル型の一対のスイッチMOSFET(列選択スイッチ)N8及びN9とを含み、さらに3個のNチャンネルMOSFETN5〜N7が直並列結合されてなるビット線プリチャージ回路を含む。   Here, each of the unit circuits constituting the sense amplifier SAR34 is a pair of CMOSs composed of a P-channel MOSFET P2 and an N-channel MOSFET N3 and a P-channel MOSFET P3 and an N-channel MOSFET N4, as represented by the unit circuit USA0 in FIG. Unit amplifier circuits having inverters cross-coupled, and N provided between the non-inverted and inverted input / output nodes of these unit amplifier circuits and the non-inverted and inverted signal lines of sub-common IO line SIO0 * or SIO1 *, respectively. A bit line precharge circuit including a pair of channel-type switch MOSFETs (column selection switches) N8 and N9 and three N-channel MOSFETs N5 to N7 connected in series and parallel.

このうち、単位増幅回路を構成するMOSFETP2及びP3のソースは、コモンソース線(駆動信号線)PPに共通結合され、MOSFETN3及びN4の共通結合されたソースは、コモンソース線PNに共通結合される。コモンソース線PPは、センスアンプ駆動部SDR34のセンスアンプ駆動回路SADを構成するPチャンネル型の駆動MOSFETP4を介して駆動電圧供給線CPP4に結合され、コモンソース線PNは、Nチャンネル型の駆動MOSFETNEを介して駆動電圧供給線CPN4に結合される。また、コモンソース線PP及びPNの間には、3個のNチャンネルMOSFETNF〜NHが直並列結合されてなるコモンIO線プリチャージ回路が設けられる。センスアンプ駆動回路SADを構成する駆動MOSFETP4のゲートは、センスアンプ制御信号線SAP3に結合され、駆動MOSFETNEのゲートは、センスアンプ制御信号線SAN3に結合される。また、コモンIO線プリチャージ回路を構成するMOSFETNF〜NHのゲートには、プリチャージ制御用の内部制御信号PCのインバータV2による反転信号つまり反転内部制御信号PCBが共通に供給される。   Of these, the sources of the MOSFETs P2 and P3 forming the unit amplifier circuit are commonly coupled to a common source line (drive signal line) PP, and the commonly coupled sources of the MOSFETs N3 and N4 are commonly coupled to a common source line PN. . The common source line PP is coupled to a drive voltage supply line CPP4 via a P-channel type drive MOSFET P4 constituting the sense amplifier drive circuit SAD of the sense amplifier drive unit SDR34, and the common source line PN is connected to an N-channel type drive MOSFET NE. To the drive voltage supply line CPN4. Further, between the common source lines PP and PN, there is provided a common IO line precharge circuit in which three N-channel MOSFETs NF to NH are connected in series and parallel. The gate of the drive MOSFET P4 forming the sense amplifier drive circuit SAD is coupled to the sense amplifier control signal line SAP3, and the gate of the drive MOSFET NE is coupled to the sense amplifier control signal line SAN3. Further, an inverted signal of the internal control signal PC for precharge control by the inverter V2, that is, an inverted internal control signal PCB is commonly supplied to the gates of the MOSFETs NF to NH constituting the common IO line precharge circuit.

これにより、センスアンプSAR34の各単位回路の単位増幅回路は、センスアンプ制御信号SAP3及びSAN3の有効レベルを受けてセンスアンプ駆動回路SADの駆動MOSFETP4及びNEがオン状態とされ駆動電圧供給線CPP4及びCPN4からコモンソース線PP及びPNを介して所定の動作電源が供給されることで選択的に動作状態とされ、メモリアレイARYR34又はARYR24の選択されたサブワード線に結合される256個のメモリセルから対応するサブビット線SB0*及びSB2*等を介して出力される微小読み出し信号をそれぞれ増幅し、ハイレベル又はロウレベルの2値読み出し信号とする。   As a result, the unit amplifier circuit of each unit circuit of the sense amplifier SAR34 receives the valid levels of the sense amplifier control signals SAP3 and SAN3, turns on the drive MOSFETs P4 and NE of the sense amplifier drive circuit SAD, and turns on the drive voltage supply lines CPP4 and NE3. A predetermined operating power is supplied from CPN 4 via common source lines PP and PN to selectively operate, and 256 memory cells coupled to a selected sub-word line of memory array ARYR34 or ARYR24. The small read signals output via the corresponding sub-bit lines SB0 * and SB2 * and the like are respectively amplified to obtain high-level or low-level binary read signals.

次に、センスアンプSAR34の各単位回路を構成するスイッチMOSFETN8及びN9のゲートは、順次2対ずつ共通結合され、YアドレスデコーダYDから対応するビット線選択信号YS40等が供給される。前述のように、ビット線選択信号YS40等は、メモリアレイARYR34の左側に設けられたセンスアンプSAR44の単位回路USA1及びUSA2等の2対のスイッチMOSFETのゲートにも供給される。これにより、各単位回路のスイッチMOSFETN8及びN9は、対応するビット線選択信号YS40〜YS463が有効レベルとされることで選択的にかつ2対ずつ同時にオン状態となり、メモリアレイARYR34又はARYR24の対応する2組のサブビット線とサブコモンIO線SIO0*及びSIO1*との間を選択的に接続状態とする。   Next, the gates of the switch MOSFETs N8 and N9 constituting each unit circuit of the sense amplifier SAR34 are sequentially and commonly coupled in pairs, and a corresponding bit line selection signal YS40 and the like are supplied from the Y address decoder YD. As described above, the bit line selection signal YS40 and the like are also supplied to the gates of two pairs of switch MOSFETs such as the unit circuits USA1 and USA2 of the sense amplifier SAR44 provided on the left side of the memory array ARYR34. As a result, the switch MOSFETs N8 and N9 of each unit circuit are turned on selectively and two pairs at a time when the corresponding bit line select signals YS40 to YS463 are set to the valid level, and the corresponding switch in the memory array ARYR34 or ARYR24. The two sets of sub-bit lines and the sub-common IO lines SIO0 * and SIO1 * are selectively connected.

一方、センスアンプSAR34の各単位回路のビット線プリチャージ回路を構成するMOSFETN5〜N7のゲートには、前記反転プリチャージ制御信号PCBが共通に供給される。MOSFETN5〜N7は、反転プリチャージ制御信号PCBの有効レベルつまりハイレベルを受けて選択的にオン状態となり、センスアンプSAR34の対応する単位回路の単位増幅回路の非反転及び反転入出力ノード間つまりはメモリアレイARYR34又はARYR24の対応するサブビット線の非反転及び反転信号線間を短絡して、イコライズする。   On the other hand, the inverted precharge control signal PCB is commonly supplied to the gates of the MOSFETs N5 to N7 constituting the bit line precharge circuit of each unit circuit of the sense amplifier SAR34. The MOSFETs N5 to N7 are selectively turned on in response to the valid level of the inversion precharge control signal PCB, that is, the high level. The non-inverting and inverting signal lines of the corresponding sub-bit lines of the memory array ARYR34 or ARYR24 are short-circuited and equalized.

この実施例において、メモリブロックMB0〜MB3を構成するメモリマットMATL及びMATRは、メモリセルを初めとする素子の微細化を図るため、+2.2Vのような比較的小さな絶対値の内部電圧VCLと接地電位VSSつまり0Vをその動作電源とし、センスアンプSAR34を構成する単位増幅回路も、コモンソース線PP及びPNを介して供給される内部電圧VCL及び接地電位VSSをその動作電源とする。しかし、この実施例のダイナミック型RAMは、いわゆるオーバードライブ方式を採り、コモンソース線PPには、センスアンプSAR34が活性化される当初所定期間だけ電源電圧VCCつまり+3.3Vが供給される。これにより、センスアンプの単位増幅回路の増幅動作の立ち上がりが高速化され、ダイナミック型RAMの読み出し動作が高速化される。   In this embodiment, the memory mats MATL and MATR constituting the memory blocks MB0 to MB3 have an internal voltage VCL having a relatively small absolute value such as +2.2 V in order to miniaturize elements such as memory cells. The ground potential VSS, that is, 0 V is used as its operation power supply, and the unit amplifier circuit forming the sense amplifier SAR34 also uses the internal voltage VCL and the ground potential VSS supplied via the common source lines PP and PN as its operation power supply. However, the dynamic RAM of this embodiment employs a so-called overdrive method, and the power supply voltage VCC, that is, +3.3 V is supplied to the common source line PP only for a predetermined period at the beginning when the sense amplifier SAR34 is activated. As a result, the rise of the amplification operation of the unit amplifier circuit of the sense amplifier is accelerated, and the read operation of the dynamic RAM is accelerated.

ここで、図12の信号波形図をもとに、センスアンプのオーバードライブ方式について簡単に説明する。図12において、センスアンプ制御信号SAP3は、電源電圧VCCつまり+3.3Vをその無効レベルとし、接地電位VSSつまり0Vをその有効レベルとする。また、センスアンプ制御信号SAN3は、接地電位VSSをその無効レベルとし、電源電圧VCCをその有効レベルとする。駆動電圧供給線CPP4には、非選択時ならびにセンスアンプ制御信号SAP3及びSAN3が有効レベルとされてから所定時間が経過するまでの間、電源電圧VCCが供給され、所定時間経過後には内部電圧VCLつまり+2.2Vが供給される。駆動電圧供給線CPN4には、定常的に接地電位VSSが供給される。図示されないプリチャージ制御信号PCは、センスアンプSAR34が非活性状態とされるとき所定のタイミングで接地電位VSSのような有効レベルとされ、活性状態とされた時点で電源電圧VCCのような無効レベルとされる。   Here, the overdrive method of the sense amplifier will be briefly described based on the signal waveform diagram of FIG. In FIG. 12, the sense amplifier control signal SAP3 has the power supply voltage VCC, ie, + 3.3V, as its invalid level, and the ground potential VSS, ie, 0V, as its effective level. The sense amplifier control signal SAN3 sets the ground potential VSS to its invalid level and the power supply voltage VCC to its effective level. The drive voltage supply line CPP4 is supplied with the power supply voltage VCC when not selected and for a predetermined time after the sense amplifier control signals SAP3 and SAN3 are set to the valid level, and after the predetermined time elapses, the internal voltage VCL is applied. That is, +2.2 V is supplied. The ground potential VSS is constantly supplied to the drive voltage supply line CPN4. The precharge control signal PC (not shown) is set to an effective level such as the ground potential VSS at a predetermined timing when the sense amplifier SAR34 is deactivated, and becomes an invalid level such as the power supply voltage VCC when activated. It is said.

センスアンプ制御信号SAP3及びSAN3が無効レベルとされセンスアンプSAR34が非活性状態とされるとき、センスアンプ駆動部SDR34では、センスアンプ駆動回路SADを構成する駆動MOSFETP4及びNEがオフ状態とされるとともに、コモンIO線プリチャージ回路を構成するMOSFETNF〜NHが、プリチャージ制御信号PCの有効レベルを受けて一斉にオン状態とされる。これにより、コモンソース線PP及びPNは、MOSFETNF〜NHを介して内部電圧VCLと接地電位との中間電位つまり内部電圧HVCにイコライズされ、センスアンプSAR34の単位回路USA0等はすべて非動作状態とされる。このとき、メモリアレイARYR34又はARYR24では、センスアンプSAR34の対応する単位回路のビット線プリチャージ回路を介してサブビット線SB0*〜SB255*の非反転及び反転信号線がイコライズされ、内部電圧HVCのような中間レベルにプリチャージされる。   When the sense amplifier control signals SAP3 and SAN3 are set to the invalid level and the sense amplifier SAR34 is deactivated, the drive MOSFETs P4 and NE constituting the sense amplifier drive circuit SAD are turned off in the sense amplifier drive section SDR34. The MOSFETs NF to NH constituting the common IO line precharge circuit are simultaneously turned on in response to the valid level of the precharge control signal PC. As a result, the common source lines PP and PN are equalized to the intermediate potential between the internal voltage VCL and the ground potential, that is, the internal voltage HVC via the MOSFETs NF to NH, and the unit circuits USA0 and the like of the sense amplifier SAR34 are all inactivated. You. At this time, in the memory array ARYR34 or ARYR24, the non-inverted and inverted signal lines of the sub-bit lines SB0 * to SB255 * are equalized via the bit line precharge circuit of the corresponding unit circuit of the sense amplifier SAR34, so that the internal voltage HVC is applied. Pre-charged to an intermediate level.

一方、センスアンプ制御信号SAP3及びSAN3が有効レベルとされると、センスアンプ駆動部SDR34では、コモンIO線プリチャージ回路を構成するMOSFETNF〜NHがオフ状態とされ、代わってセンスアンプ駆動回路SADを構成する駆動MOSFETP4及びNEがオン状態とされる。このため、コモンソース線PPには、駆動電圧供給線CPP4から駆動MOSFETP4を介してまず電源電圧VCCのような駆動電圧が供給され、所定時間経過後には内部電圧VCLのような駆動電圧が供給される。また、コモンソース線PNには、駆動電圧供給線CPN4を介して接地電位VSSが供給される。これにより、センスアンプSAR34の各単位回路を構成する単位増幅回路が動作状態とされ、メモリアレイARYR34又はARYR24の選択されたサブワード線に結合されたメモリセルから対応するサブビット線SB0*等に出力される微小読み出し信号をそれぞれ増幅し、ハイレベル又はロウレベルの2値読み出し信号とする。なお、センスアンプSAR34が活性化される当初においてコモンソース線PPにオーバードライブのための電源電圧VCCが供給されることで、単位増幅回路の増幅動作の立ち上がりが高速化され、これによってダイナミック型RAMの読み出しモードのアクセスタイムが高速化されるものとなる。   On the other hand, when the sense amplifier control signals SAP3 and SAN3 are set to the valid level, in the sense amplifier driving unit SDR34, the MOSFETs NF to NH constituting the common IO line precharge circuit are turned off, and the sense amplifier driving circuit SAD is turned on instead. The drive MOSFETs P4 and NE that constitute the transistor are turned on. Therefore, a drive voltage such as the power supply voltage VCC is first supplied to the common source line PP from the drive voltage supply line CPP4 via the drive MOSFET P4, and after a predetermined time, a drive voltage such as the internal voltage VCL is supplied. You. Further, the ground potential VSS is supplied to the common source line PN via the drive voltage supply line CPN4. As a result, the unit amplifier circuit constituting each unit circuit of the sense amplifier SAR34 is brought into the operating state, and is output from the memory cell coupled to the selected sub-word line of the memory array ARYR34 or ARYR24 to the corresponding sub-bit line SB0 * or the like. These small read signals are amplified to obtain high-level or low-level binary read signals. Note that the power supply voltage VCC for overdrive is supplied to the common source line PP at the beginning of the activation of the sense amplifier SAR34, so that the rise of the amplifying operation of the unit amplifier circuit is accelerated. In the read mode, the access time is shortened.

ところで、図12の実施例では、駆動電圧供給線CPP4を介して供給される駆動電圧を一時的に電源電圧VCCとすることによってセンスアンプのオーバードライブを実現しているが、図13に示されるように、電源電圧VCC,内部電圧VCL及び接地電位VSSがそれぞれ定常的に供給される3本の駆動電圧供給線を設けることによって同様なオーバードライブを実現することもできる。すなわち、図13では、コモンソース線PPと電源電圧VCC及び内部電圧VCLとの間に、センスアンプ駆動回路SADを構成するPチャンネル型の駆動MOSFETP8及びP9がそれぞれ設けられ、コモンソース線PNと接地電位VSSとの間にはNチャンネル型の駆動MOSFETNEが設けられる。このうち、駆動MOSFETP8及びP9のゲートには、センスアンプ制御信号SAP31及びSAP32がそれぞれ供給され、駆動MOSFETNEのゲートにはセンスアンプ制御信号SAN3が供給される。この実施例において、センスアンプ制御信号SAP31は、図14に示されるように、センスアンプ制御信号SAN3と同時に有効レベルとされ、所定時間が経過した時点で無効レベルに戻される。また、センスアンプ制御信号SAP32は、センスアンプ制御信号SAP31及びSAN3が有効レベルとされてから所定時間が経過した時点でセンスアンプ制御信号SAP31が無効レベルに戻されるのと同時に有効レベルとされる。この結果、コモンソース線PPには、センスアンプ制御信号SAP31が有効レベルとされてからセンスアンプ制御信号SAP32が有効レベルとされるまでの間、電源電圧VCCが駆動電圧として所定期間だけ供給され、これによって前記図12と同様なセンスアンプのオーバードライブを実現することができる。   By the way, in the embodiment of FIG. 12, the overdrive of the sense amplifier is realized by temporarily setting the drive voltage supplied via the drive voltage supply line CPP4 to the power supply voltage VCC, as shown in FIG. As described above, by providing three drive voltage supply lines to which the power supply voltage VCC, the internal voltage VCL, and the ground potential VSS are constantly supplied, a similar overdrive can be realized. That is, in FIG. 13, P-channel type drive MOSFETs P8 and P9 constituting the sense amplifier drive circuit SAD are provided between the common source line PP and the power supply voltage VCC and the internal voltage VCL, respectively. An N-channel drive MOSFET NE is provided between the gate and the potential VSS. The sense amplifier control signals SAP31 and SAP32 are supplied to the gates of the drive MOSFETs P8 and P9, respectively, and the sense amplifier control signal SAN3 is supplied to the gate of the drive MOSFET NE. In this embodiment, as shown in FIG. 14, the sense amplifier control signal SAP31 is set to an effective level at the same time as the sense amplifier control signal SAN3, and is returned to an invalid level when a predetermined time has elapsed. Further, the sense amplifier control signal SAP32 is set to the effective level at the same time when the sense amplifier control signal SAP31 is returned to the invalid level when a predetermined time has elapsed since the sense amplifier control signals SAP31 and SAN3 were set to the effective level. As a result, the power supply voltage VCC is supplied to the common source line PP as the drive voltage for a predetermined period from when the sense amplifier control signal SAP31 is set to the valid level to when the sense amplifier control signal SAP32 is set to the valid level. Thus, overdrive of the sense amplifier similar to that of FIG. 12 can be realized.

一方、この実施例のダイナミック型RAMでは、メモリセルのリフレッシュ動作が同一行に配置された8個のサブメモリマットSMR00〜SMR07ないしSMR70〜SMR77を単位として進行される。このとき、センスアンプ制御信号SAP0〜SAP7ならびにSAN0〜SAN7は、リフレッシュ動作の進行にともなって順次有効レベルとされるが、例えばサブメモリマットSMR30〜SMR37のリフレッシュ動作が終了しサブメモリマットSMR40〜SMR47に移行する場合、センスアンプ制御信号SAP3及びSAN3は所定期間だけ次のセンスアンプ制御信号SAP4及びSAN4と同時に有効レベルとされ、いわゆる電荷再利用リフレッシュが行われる。これにより、センスアンプSAR30〜SAR37のコモンソース線PP及びPNにチャージされた駆動電圧VCL又はVSSに相当する電荷は、駆動電圧供給線CPP0〜CPP7ならびにCPN0〜CPN7を介してセンスアンプSAR30〜SAR37のコモンソース線PP及びPNに伝達され、再利用される。この結果、改めて駆動電圧供給線CPP0〜CPP7ならびにCPN0〜CPN7を介して供給すべき駆動電圧の電荷量が節約され、ダイナミック型RAMの低消費電力化が図られる。   On the other hand, in the dynamic RAM of this embodiment, the refresh operation of the memory cells proceeds in units of eight sub-memory mats SMR00 to SMR07 to SMR70 to SMR77 arranged in the same row. At this time, the sense amplifier control signals SAP0 to SAP7 and SAN0 to SAN7 are sequentially set to an effective level as the refresh operation proceeds. For example, the refresh operation of the sub memory mats SMR30 to SMR37 is completed and the sub memory mats SMR40 to SMR47 are completed. , The sense amplifier control signals SAP3 and SAN3 are set to an effective level simultaneously with the next sense amplifier control signals SAP4 and SAN4 for a predetermined period, and so-called charge reuse refresh is performed. As a result, electric charges corresponding to the drive voltage VCL or VSS charged in the common source lines PP and PN of the sense amplifiers SAR30 to SAR37 are transferred to the sense amplifiers SAR30 to SAR37 via the drive voltage supply lines CPP0 to CPP7 and CPN0 to CPN7. It is transmitted to the common source lines PP and PN and reused. As a result, the amount of charge of the drive voltage to be supplied via the drive voltage supply lines CPP0 to CPP7 and CPN0 to CPN7 is saved again, and the power consumption of the dynamic RAM is reduced.

図10の説明に戻ろう。この実施例のセンスアンプ駆動部SDR34は、さらに、Nチャンネル型の一対の読み出し用差動MOSFETNP及びNQならびに一対の書き込み用スイッチMOSFETNL及びNMを含むサブメインアンプSMAと、3個のPチャンネルMOSFETP5〜P7ならびにNチャンネルMOSFETNI〜NKがそれぞれ直並列結合されてなる二つのサブコモンIO線プリチャージ回路とを備える。このうち、一方のサブコモンIO線プリチャージ回路を構成するMOSFETNI〜NKのゲートには、前記内部制御信号PCのインバータV2による反転信号つまり反転内部制御信号PCBが共通に供給され、他方のサブコモンIO線プリチャージ回路を構成するMOSFETP5〜P7のゲートには、内部制御信号PCSが共通に供給される。これにより、MOSFETNI〜NKは、ダイナミック型RAMが書き込みモードとされるとき、内部制御信号PCがロウレベルつまり反転内部制御信号PCBがハイレベルとされることで選択的にオン状態となり、サブコモンIO線SIO0*の非反転及び反転信号線間を内部電圧HVCにイコライズする。また、MOSFETP5〜P7は、ダイナミック型RAMが読み出しモードとされるとき、内部制御信号PCSがロウレベルとされることで選択的にオン状態となり、サブコモンIO線SIO0*の非反転及び反転信号線間を内部電圧VCLにイコライズする。   Returning to the description of FIG. The sense amplifier driving section SDR34 of this embodiment further includes a sub main amplifier SMA including a pair of N-channel type read differential MOSFETs NP and NQ and a pair of write switch MOSFETs NL and NM, and three P-channel MOSFETs P5 to P5. P7 and two sub-common IO line precharge circuits in which N-channel MOSFETs NI to NK are respectively connected in series and parallel. Among these, the inverted signal of the internal control signal PC by the inverter V2, that is, the inverted internal control signal PCB is commonly supplied to the gates of the MOSFETs NI to NK constituting one sub-common IO line precharge circuit, and the other sub-common IO line The internal control signal PCS is commonly supplied to the gates of the MOSFETs P5 to P7 constituting the precharge circuit. Thus, when the dynamic RAM is set to the write mode, the MOSFETs NI to NK are selectively turned on when the internal control signal PC is at a low level, that is, when the inverted internal control signal PCB is at a high level, and the sub-common IO line SIO0 Equalize the non-inverted and inverted signal lines of * to the internal voltage HVC. Further, when the dynamic RAM is set to the read mode, the MOSFETs P5 to P7 are selectively turned on when the internal control signal PCS is set to the low level, and connect between the non-inverted and inverted signal lines of the sub-common IO line SIO0 *. Equalize to internal voltage VCL.

一方、サブメインアンプSMAを構成する書き込み用スイッチMOSFETNL及びNMのドレイン及びソースは、メインコモンIO線MIO40*及びサブコモンIO線SIO0*の反転及び非反転信号線にそれぞれ結合され、そのゲートには、内部制御信号WE3が共通に供給される。また、読み出し用差動MOSFETNP及びNQのドレインは、NチャンネルMOSFETNN及びNOを介してメインコモンIO線MIO40*の非反転及び反転信号線にそれぞれ結合され、その共通結合されたソースは、Nチャンネル型の駆動MOSFETNRを介して接地電位VSSに結合される。差動MOSFETNP及びNQのゲートは、サブコモンIO線SIO0*の反転及び非反転信号線にそれぞれ結合され、MOSFETNN及びNOならびにNRのゲートには、内部制御信号RE3が共通に供給される。なお、内部制御信号WE3は、ダイナミック型RAMが書き込みモードで選択状態とされるとき、所定のタイミングで選択的に内部電圧VCLのようなハイレベルとされ、内部制御信号RE3は、読み出しモードで選択状態とされるとき、所定のタイミングで選択的にハイレベルとされる。   On the other hand, the drains and sources of the write switch MOSFETs NL and NM constituting the sub main amplifier SMA are respectively coupled to the inverted and non-inverted signal lines of the main common IO line MIO40 * and the sub common IO line SIO0 *. The internal control signal WE3 is commonly supplied. The drains of the read differential MOSFETs NP and NQ are coupled to the non-inverted and inverted signal lines of the main common IO line MIO40 * via the N-channel MOSFETs NN and NO, respectively. Is coupled to the ground potential VSS through the drive MOSFET NR. The gates of the differential MOSFETs NP and NQ are coupled to the inverted and non-inverted signal lines of the sub-common IO line SIO0 *, respectively, and the internal control signal RE3 is commonly supplied to the gates of the MOSFETs NN, NO and NR. When the dynamic RAM is selected in the write mode, the internal control signal WE3 is selectively set to a high level such as the internal voltage VCL at a predetermined timing, and the internal control signal RE3 is selected in the read mode. When the state is set, it is selectively set to a high level at a predetermined timing.

これにより、サブメインアンプSMAの書き込み用スイッチMOSFETNL及びNMは、ダイナミック型RAMが書き込みモードで選択状態とされ内部制御信号WE3がハイレベルとされることで選択的にオン状態となり、メインアンプMARからメインコモンIO線MIO40*を介して供給される書き込み信号をサブコモンIO線SIO0*に伝達する。これらの書き込み信号は、サブコモンIO線SIO0*からセンスアンプSAR34の対応する単位回路を介してメモリアレイARYR34の選択されたメモリセルに書き込まれる。   As a result, the write switches MOSFET NL and NM of the sub main amplifier SMA are selectively turned on when the dynamic RAM is selected in the write mode and the internal control signal WE3 is set to the high level. The write signal supplied via the main common IO line MIO40 * is transmitted to the sub-common IO line SIO0 *. These write signals are written from the sub-common IO line SIO0 * to the selected memory cell of the memory array ARYR34 via the corresponding unit circuit of the sense amplifier SAR34.

一方、サブメインアンプSMAを構成する読み出し用差動MOSFETNP及びNQは、ダイナミック型RAMが読み出しモードで選択状態とされ内部制御信号RE3のハイレベルを受けてMOSFETNN及びNOならびにNRがオン状態とされるとき、これらのMOSFETとともに選択的にいわゆる擬似ダイレクト型の差動増幅回路を構成し、メモリアレイARYR34の選択されたメモリセルから出力されセンスアンプSAR34の対応する単位増幅回路により増幅されしかもサブコモンIO線SIO0*を介して出力される2値読み出し信号をさらに増幅して、対応するメインコモンIO線MIO40*に伝達する。前述のように、サブコモンIO線SIO0*は、列方向に隣接する2個のサブメモリマットSMR34及びSMR35により共有され、その配線長は、これらのサブメモリマットのビット線方向の幅に相当する比較的短いものとされる。また、センスアンプSAR34の対応する単位増幅回路からサブコモンIO線SIO0*に出力された2値読み出し信号は、サブメインアンプSMAの読み出し用差動MOSFETNP及びNQを中心とする差動増幅回路によってさらに増幅され、比較的長い配線長を有するメインコモンIO線MIO40*に伝達される。   On the other hand, among the read differential MOSFETs NP and NQ constituting the sub main amplifier SMA, the dynamic RAM is selected in the read mode, and the MOSFETs NN, NO and NR are turned on in response to the high level of the internal control signal RE3. At this time, a so-called pseudo direct type differential amplifier circuit is selectively formed together with these MOSFETs, output from the selected memory cell of the memory array ARYR34, amplified by the corresponding unit amplifier circuit of the sense amplifier SAR34, and further connected to the sub-common IO line. The binary read signal output via SIO0 * is further amplified and transmitted to the corresponding main common IO line MIO40 *. As described above, the sub-common IO line SIO0 * is shared by two sub-memory mats SMR34 and SMR35 adjacent in the column direction, and has a wiring length corresponding to the width of these sub-memory mats in the bit line direction. Short. Further, the binary read signal output from the corresponding unit amplifier circuit of the sense amplifier SAR34 to the sub-common IO line SIO0 * is further amplified by the differential amplifier circuit of the sub-main amplifier SMA centering on the read differential MOSFETs NP and NQ. The signal is transmitted to main common IO line MIO40 * having a relatively long wiring length.

これらの結果、この実施例では、列選択時におけるセンスアンプSAR34の各単位増幅回路に対する負荷を軽減しつつ、選択されたメモリセルの読み出し信号を効果的にメインコモンIO線MIO40*つまりはメインアンプMARの対応する単位回路に伝達することができ、これによってダイナミック型RAMの読み出しモードにおけるアクセスタイムを高速化できるものとなる。なお、この実施例において、サブメインアンプSMAを含むセンスアンプ駆動回路SAD34は、後述するように、センスアンプSAR34等の配置領域とサブワード線駆動部WDR34等の配置領域との交差領域に配置されるため、そのレイアウト面積の増大を抑制しつつ、アクセスタイムの高速化を図ることができる。   As a result, in this embodiment, while reducing the load on each unit amplifier circuit of the sense amplifier SAR34 at the time of column selection, the read signal of the selected memory cell can be effectively transferred to the main common IO line MIO40 *, that is, the main amplifier. The data can be transmitted to the corresponding unit circuit of the MAR, whereby the access time in the read mode of the dynamic RAM can be shortened. In this embodiment, the sense amplifier drive circuit SAD34 including the sub main amplifier SMA is arranged in an intersecting region of the arrangement region of the sense amplifier SAR34 and the like and the arrangement region of the sub word line driver WDR34 and the like, as described later. Therefore, the access time can be shortened while suppressing an increase in the layout area.

ところで、メインコモンIO線MIO40*等の配線長が比較的短くあるいはその負荷容量が問題とならない場合、サブメインアンプSMAは、図11及び図13に例示されるように、書き込み用及び読み出し用として兼用されるスイッチMOSFETNL及びNMのみによって構成することができる。   By the way, when the wiring length of the main common IO line MIO40 * or the like is relatively short or its load capacity does not matter, the sub main amplifier SMA is used for writing and reading as illustrated in FIGS. It can be constituted only by the switch MOSFETs NL and NM which are also used.

図15には、図4のサブメモリマットSMR34のメモリアレイARYR34及びその周辺部における金属配線層の一実施例の平面配置図が示されている。また、図16には、図4のサブメモリマットSMR34に含まれるサブワード線駆動部WDR34の一実施例の部分的な平面配置図が示され、図17には、センスアンプSAR34及びセンスアンプ駆動部SDR34の一実施例の平面配置図が示されている。これらの図により、サブメモリマットSMR34及びその周辺部における特に金属配線層の平面配置ならびにその特徴について説明する。なお、金属配線層に関する以下の説明が、サブメモリマットSMR34を除く他のサブメモリマットにも適用できるものであることは言うまでもない。   FIG. 15 is a plan view showing an embodiment of the memory array ARYR34 of the sub-memory mat SMR34 of FIG. FIG. 16 is a partial plan view showing one embodiment of the sub-word line driver WDR34 included in the sub-memory mat SMR34 of FIG. 4, and FIG. 17 shows the sense amplifier SAR34 and the sense amplifier driver. A plan view of one embodiment of the SDR 34 is shown. With reference to these drawings, the planar arrangement and the characteristics of the metal wiring layer in the sub memory mat SMR34 and its peripheral portion will be described. Needless to say, the following description regarding the metal wiring layer can be applied to other sub-memory mats other than the sub-memory mat SMR34.

図15において、この実施例のダイナミック型RAMは、アルミニウム等からなる3層の金属配線層M1〜M3を有する。このうち、最上層となる第3層の金属配線層M3は、主に図の水平方向につまりはサブビット線と平行しかつ複数のサブメモリマット間に渡って配置されるビット線選択信号YS40〜YS463等,サブワード線駆動信号DX40〜DX47等,メインコモンIO線MIO40*〜MIO43*等ならびに駆動電圧供給線CPP2,CPN2,CPP4及びCPN4等として使用され、第2層の金属配線層M2は、主に図の垂直方向につまりはサブワード線と平行しかつ複数のサブメモリマット間に渡って配置されるメインワード線MW30*〜MW363*等,サブコモンIO線SIO0*〜SIO3*等,反転シェアド制御信号線SH3LB〜SH4LB及びSH3RB〜SH4RB等、センスアンプ駆動信号線SAP3〜SAP4及びSAN3〜SAN4等ならびに内部制御信号線PC,PCS,WE3〜WE4,RE3〜RE4等として使用される。なお、最下層となる第1層の金属配線層M1は、各回路を構成するMOSFET等の素子間配線等として使用される。   In FIG. 15, the dynamic RAM of this embodiment has three metal wiring layers M1 to M3 made of aluminum or the like. Of these, the third metal wiring layer M3, which is the uppermost layer, mainly includes the bit line selection signals YS40 to YS40 arranged in the horizontal direction of the drawing, that is, in parallel with the sub bit lines and across a plurality of sub memory mats. YS463 and the like, sub-word line drive signals DX40 to DX47 and the like, main common IO lines MIO40 * to MIO43 * and the like, and drive voltage supply lines CPP2, CPN2, CPP4 and CPN4, etc. The second metal wiring layer M2 is mainly used. Inverted shared control signals such as main word lines MW30 * to MW363 *, sub common IO lines SIO0 * to SIO3 *, etc., arranged in the vertical direction of the drawing, that is, in parallel with the sub word lines and between a plurality of sub memory mats. Sense amplifier drive signal lines SAP3 to SAP4 and lines SH3LB to SH4LB and SH3RB to SH4RB and the like. SAN3~SAN4 like, as well as the internal control signal line PC, PCS, WE3~WE4, used as such RE3~RE4. The first metal wiring layer M1, which is the lowermost layer, is used as a wiring between elements such as MOSFETs constituting each circuit.

この実施例において、第2層の金属配線層M2からなるメインワード線MW30*つまり非反転メインワード線MW30T及び反転メインワード線MW30B等は、図16に例示されるように、第1層のゲート層FGからなるメモリアレイARYR34のサブワード線SW0〜SW7等の8倍のピッチで、充分な余裕をもって配置される。また、第3層の金属配線層M3からなり図示されない右部において二つに分岐されたサブワード線駆動信号線DX40,DX42,DX44及びDX46等の一方は、サブワード線駆動部WDR34を構成するPチャンネルMOSFETの形成領域上に平行して配置され、その他方は、サブワード線駆動部WDR34を構成するNチャンネルMOSFETの形成領域上に平行して配置される。これらのサブワード線駆動信号線の中間には、PチャンネルMOSFETの形成領域となるNウェル領域に基板電位つまり内部電圧VCHを供給するための供給配線が同様に第3層の金属配線層M3によって形成される。また、その下層には、隣接するメモリアレイARYR34及びARYR33の偶数番号のサブワード線SW0,SW2,SW4及びSW6等を互いに共通結合するための結合配線が第1層の金属配線層M1によって形成される。   In this embodiment, the main word line MW30 * composed of the second metal wiring layer M2, that is, the non-inverted main word line MW30T and the inverted main word line MW30B are connected to the gate of the first layer as illustrated in FIG. The sub-word lines SW0 to SW7 of the memory array ARYR34 composed of the layer FG are arranged at a pitch eight times as large as the subword lines SW0 to SW7 with a sufficient margin. One of the sub-word line drive signal lines DX40, DX42, DX44, DX46, etc., which is made up of a third metal wiring layer M3 and is divided into two right portions (not shown), is a P-channel constituting the sub-word line drive unit WDR34. The MOSFETs are arranged in parallel on the MOSFET forming region, and the other is arranged in parallel on the N-channel MOSFET forming region constituting the sub-word line driving unit WDR34. In the middle of these sub-word line drive signal lines, a supply wiring for supplying a substrate potential, that is, an internal voltage VCH to an N-well region serving as a P-channel MOSFET formation region is similarly formed by a third metal wiring layer M3. Is done. Further, in the lower layer, a first-layer metal wiring layer M1 forms a coupling line for commonly coupling even-numbered sub-word lines SW0, SW2, SW4, SW6, and the like of the adjacent memory arrays ARYR34 and ARYR33. .

一方、第3層の金属配線層M3からなるビット線選択信号YS40等は、図17に例示されるように、第2層のゲート層SGからなるメモリアレイARYR34のサブビット線SB0*〜SB3*つまり非反転サブビット線SB0T〜SB3Tならびに反転SB0B〜SB3B等の4倍つまり実質8倍のピッチで、充分な余裕をもって配置される。また、第3層の金属配線層M3からなるメインコモンIO線MIO40*つまり非反転メインコモンIO線MIO40T及びMIO40Bならびに駆動電圧供給線CPP4及びCPN4等は、サブワード線駆動部WDR24及びWDR34ならびにセンスアンプ駆動部SDR34等の配置領域上に配置され、第2層の金属配線層M2からなるサブコモンIO線SIO0*及びSIO1*つまり非反転サブコモンIO線SIO0T及びSIO1Tと反転サブコモンIO線SIO0B及びSIO1B等,反転シェアド制御信号線SH3LB及びSH3RB〜SH4RB等、センスアンプ駆動信号線SAP3及びSAN3等ならびに内部制御信号線PC,PCS,WE3及びRE3等は、センスアンプSAR34及びセンスアンプ駆動部SDR34等の配置領域上に配置される。以上の結果、複数のサブメモリマットにわたって信号伝達を行う信号線が3層の金属配線層を使って効率良く配置され、これによってサブメモリマットひいてはダイナミック型RAMのレイアウト効率が高められるものとなる。   On the other hand, as illustrated in FIG. 17, the bit line selection signal YS40 or the like formed of the third metal wiring layer M3 includes the sub bit lines SB0 * to SB3 * of the memory array ARYR34 formed of the second gate layer SG. The pitch is four times that of the non-inverting sub-bit lines SB0T to SB3T and the inverting SB0B to SB3B, that is, substantially eight times, and is arranged with a sufficient margin. The main common IO lines MIO40 *, that is, the non-inverted main common IO lines MIO40T and MIO40B, and the drive voltage supply lines CPP4 and CPN4 formed of the third metal wiring layer M3 are connected to the sub-word line drive units WDR24 and WDR34 and the sense amplifier drive. Inverted shared, such as sub-common IO lines SIO0 * and SIO1 *, which are arranged on the arrangement region of the section SDR34 and the like and are composed of the second metal wiring layer M2, that is, non-inverted sub-common IO lines SIO0T and SIO1T and inverted sub-common IO lines SIO0B and SIO1B. The control signal lines SH3LB and SH3RB to SH4RB and the like, the sense amplifier drive signal lines SAP3 and SAN3 and the like, and the internal control signal lines PC, PCS, WE3 and RE3 and the like correspond to the sense amplifier SAR34 and the sense amplifier driver SDR34. It is placed in the placement area. As a result, signal lines for transmitting signals over a plurality of sub-memory mats are efficiently arranged using three metal wiring layers, thereby improving the layout efficiency of the sub-memory mats and thus the dynamic RAM.

なお、この実施例のダイナミック型RAMでは、前述のように、第2層の金属配線層M2又は第3層の金属配線層M3からなり特に集積度の高いメモリアレイに関係の深いメインワード線MW30*〜MW363*等ならびにビット線選択信号YS40〜YS463等が充分な余裕をもって配置されるため、これらの金属配線層はいわゆる位相シフトマスクを用いることなくパターニングされ、これによってダイナミック型RAMの低コスト化が図られる。   In the dynamic RAM according to this embodiment, as described above, the main word line MW30 composed of the second-layer metal wiring layer M2 or the third-layer metal wiring layer M3 and particularly related to a highly integrated memory array is used. Since * to MW363 * and the like and bit line selection signals YS40 to YS463 and the like are arranged with a sufficient margin, these metal wiring layers are patterned without using a so-called phase shift mask, thereby reducing the cost of the dynamic RAM. Is achieved.

図18には、図1のダイナミック型RAMの各サブメモリマットを構成するメモリアレイ及び周辺部の第1の実施例の平面配置図が示され、図21には、その一実施例の断面構造図が示されている。また、図19には、図1のダイナミック型RAMの各サブメモリマットを構成するメモリアレイ及び周辺部の第2の実施例の平面配置図が示され、図22には、その一実施例の断面構造図が示されている。さらに、図20には、図1のダイナミック型RAMの各サブメモリマットを構成するメモリアレイ及び周辺部の第3の実施例の平面配置図が示され、図23には、その一実施例の断面構造図が示されている。これらの図をもとに、この実施例のダイナミック型RAMの特にウェル構造の概要と基板電圧ならびにその特徴について説明する。なお、以下の実施例は、ダイナミック型RAMのウェル構造及び基板電圧を分かり易く説明することを主眼として、これまでに掲載したダイナミック型RAMの基板配置にこだわらずシンボリックに表現されている。また、以下の記述では、まず図18及び図21の第1の実施例についてその詳細を説明し、図19及び図22の第2の実施例ならびに図20及び図23の第3の実施例については、これと異なる部分についてのみ説明を追加する。   FIG. 18 is a plan view showing a first embodiment of a memory array and peripheral portions constituting each sub-memory mat of the dynamic RAM shown in FIG. 1, and FIG. 21 is a sectional view of the first embodiment. The figure is shown. FIG. 19 is a plan view showing a second embodiment of a memory array and peripheral portions constituting each sub memory mat of the dynamic RAM shown in FIG. 1, and FIG. A sectional structural view is shown. Further, FIG. 20 is a plan layout view of a third embodiment of a memory array and peripheral portions constituting each sub memory mat of the dynamic RAM of FIG. 1, and FIG. A sectional structural view is shown. With reference to these figures, the outline of the dynamic RAM, particularly the well structure, the substrate voltage and the characteristics thereof will be described with reference to these figures. In the following embodiments, the well structure and the substrate voltage of the dynamic RAM are symbolically expressed irrespective of the arrangement of the substrate of the dynamic RAM described so far, mainly for the purpose of easily explaining the well structure and the substrate voltage. In the following description, first, the first embodiment of FIGS. 18 and 21 will be described in detail, and the second embodiment of FIGS. 19 and 22 and the third embodiment of FIGS. 20 and 23 will be described. Will add the explanation only for the parts different from this.

図18及び図21において、ダイナミック型RAMは、−1Vのように比較的小さな絶対値の負電位とされる内部電圧VB1が印加されたP型半導体基板PSUBをその基体とする。また、メモリアレイARY1を構成するメモリセルMCつまりアドレス選択MOSFETとなるNチャンネルMOSFETは、半導体基板PSUB上にしかも対応するセンスアンプSA1の配置領域に入り込んで設けられたPウェル領域PW1に形成され、対をなすメモリアレイARY2を構成するメモリセルMCつまりアドレス選択MOSFETとなるNチャンネルMOSFETも、やはり半導体基板PSUB上にしかも対応するセンスアンプSA1の配置領域に入り込んで設けられたPウェル領域PW2に形成される。Pウェル領域PW1及びPW2には、基板電圧として内部電圧VB1が供給され、この内部電圧VB1がそのまま半導体基板PSUBの基板電圧となる。   In FIGS. 18 and 21, the dynamic RAM has a P-type semiconductor substrate PSUB to which an internal voltage VB1 having a relatively small absolute value, such as -1V, as a negative potential is applied. Further, a memory cell MC constituting the memory array ARY1, that is, an N-channel MOSFET serving as an address selection MOSFET is formed in a P well region PW1 provided on the semiconductor substrate PSUB and in a region where the corresponding sense amplifier SA1 is disposed. The memory cells MC constituting the memory array ARY2 forming a pair, that is, N-channel MOSFETs serving as address selection MOSFETs are also formed in the P well region PW2 provided on the semiconductor substrate PSUB and in the region where the corresponding sense amplifier SA1 is disposed. Is done. The internal voltage VB1 is supplied as a substrate voltage to the P well regions PW1 and PW2, and this internal voltage VB1 becomes the substrate voltage of the semiconductor substrate PSUB as it is.

同様に、メモリアレイARY3を構成するメモリセルMCつまりアドレス選択MOSFETとなるNチャンネルMOSFETは、半導体基板PSUB上にしかも対応するセンスアンプSA2及びサブワード線駆動部WD1の配置領域に入り込んで設けられたPウェル領域PW3に形成され、対をなすメモリアレイARY4を構成するメモリセルMCのアドレス選択MOSFETとなるNチャンネルMOSFETも、やはりセンスアンプSA2及びサブワード線駆動部WD2の配置領域に入り込んで設けられたPウェル領域PW4に形成される。Pウェル領域PW3及びPW4には、基板電圧として内部電圧VB1が供給される。   Similarly, a memory cell MC constituting the memory array ARY3, that is, an N-channel MOSFET serving as an address selection MOSFET is provided on the semiconductor substrate PSUB and in a region provided with the corresponding sense amplifier SA2 and the sub-word line drive unit WD1. An N-channel MOSFET formed in the well region PW3 and serving as an address selection MOSFET of the memory cell MC forming the paired memory array ARY4 is also provided in the region where the sense amplifier SA2 and the sub-word line driver WD2 are arranged. It is formed in the well region PW4. The internal voltage VB1 is supplied to the P well regions PW3 and PW4 as a substrate voltage.

Pウェル領域PW1及びPW3の右端部ならびにPウェル領域PW2及びPW4の左端部には、センスアンプSA1又はSA2を構成するNチャンネルMOSFET(NMOS)がそれぞれ形成される。また、Pウェル領域PW1及びPW2間ならびにPW3及びPW4間には、電源電圧VCCを基板電圧とするNウェル領域NW1及びNW2がそれぞれ設けられ、これらのNウェル領域内には、センスアンプSA1又はSA2を構成するPチャンネルMOSFET(PMOS)がそれぞれ形成される。Pウェル領域PW1及びPW3の外側には、遮断用のNウェル領域NW9が設けられ、Pウェル領域PW2及びPW4の外側には、同じく遮断用のNウェル領域NW10が設けられる。   N-channel MOSFETs (NMOS) constituting the sense amplifier SA1 or SA2 are formed at the right ends of the P well regions PW1 and PW3 and at the left ends of the P well regions PW2 and PW4, respectively. N well regions NW1 and NW2 each having a power supply voltage VCC as a substrate voltage are provided between P well regions PW1 and PW2 and between PW3 and PW4, respectively. In these N well regions, sense amplifiers SA1 or SA2 are provided. Are formed, respectively. An N-well region NW9 for blocking is provided outside the P-well regions PW1 and PW3, and an N-well region NW10 for blocking is provided outside the P-well regions PW2 and PW4.

同様に、Pウェル領域PW3の上端部には、サブワード線駆動部WD1を構成するNチャンネルMOSFETが形成され、Pウェル領域PW4の上端部には、サブワード線駆動部WD2を構成するNチャンネルMOSFETが形成される。また、Pウェル領域PW1及びPW3間ならびにPW2及びPW4間には、内部電圧VCHを基板電圧とするNウェル領域NW3及びNW4がそれぞれが設けられ、これらのNウェル領域内には、サブワード線駆動部WD1又はWD2を構成するPチャンネルMOSFETがそれぞれ形成される。Pウェル領域PW1及びPW2の外側には、遮断用のNウェル領域NW13が設けられ、Pウェル領域PW3及びPW4の外側には、Nウェル領域NW14が設けられる。   Similarly, an N-channel MOSFET forming the sub-word line driver WD1 is formed at the upper end of the P-well region PW3, and an N-channel MOSFET forming the sub-word line driver WD2 is formed at the upper end of the P-well region PW4. It is formed. N well regions NW3 and NW4 each having an internal voltage VCH as a substrate voltage are provided between P well regions PW1 and PW3 and between PW2 and PW4, and a sub word line driver is provided in these N well regions. P-channel MOSFETs constituting WD1 or WD2 are respectively formed. An N well region NW13 for blocking is provided outside the P well regions PW1 and PW2, and an N well region NW14 is provided outside the P well regions PW3 and PW4.

一方、周辺回路PCを構成するPチャンネルMOSFETは、半導体基板PSUB上に設けられたNウェル領域NW5に形成され、NチャンネルMOSFETは、比較的深いNウェル領域DNW1内に設けられたPウェル領域PW5に形成される。Pウェル領域PW5の右外側には、遮断用のNウェル領域NW11が形成され、深いNウェル領域DNW1には、このNウェル領域NW11と上記Nウェル領域NW5を介して基板電圧となる電源電圧VCCが供給される。Pウェル領域PW5には、接地電位VSSが基板電圧として供給される。   On the other hand, a P-channel MOSFET constituting peripheral circuit PC is formed in N-well region NW5 provided on semiconductor substrate PSUB, and an N-channel MOSFET is formed in P-well region PW5 provided in relatively deep N-well region DNW1. Formed. An N-well region NW11 for blocking is formed on the right outside of the P-well region PW5, and a power supply voltage VCC serving as a substrate voltage via the N-well region NW11 and the N-well region NW5 in the deep N-well region DNW1. Is supplied. The ground potential VSS is supplied to the P well region PW5 as a substrate voltage.

さらに、データ入出力回路IOを構成するPチャンネルMOSFETは、半導体基板PSUB上に設けられたNウェル領域NW6に形成され、NチャンネルMOSFETは、比較的深いNウェル領域DNW2内に設けられたPウェル領域PW6に形成される。Nウェル領域NW6の左外側には、遮断用のPウェル領域PW13が形成され、Pウェル領域PW6の右外側には、遮断用のNウェル領域NW12が形成される。深いNウェル領域DNW2には、このNウェル領域NW12とNウェル領域NW6を介して基板電圧となる電源電圧VCCが供給される。また、Pウェル領域PW6には、−2Vのように比較的大きな絶対値の負電位とされる内部電圧VB2が基板電圧として供給される。   Further, a P-channel MOSFET forming data input / output circuit IO is formed in N-well region NW6 provided on semiconductor substrate PSUB, and an N-channel MOSFET is formed in P-well provided in relatively deep N-well region DNW2. It is formed in the region PW6. A blocking P-well region PW13 is formed on the left outside of the N-well region NW6, and a blocking N-well region NW12 is formed on the right outside of the P-well region PW6. Power supply voltage VCC serving as a substrate voltage is supplied to deep N well region DNW2 via N well region NW12 and N well region NW6. The P well region PW6 is supplied with an internal voltage VB2 having a relatively large absolute value of a negative potential, such as -2V, as a substrate voltage.

以上のように、この実施例のダイナミック型RAMは、いわゆるトリプルウェル構造を採り、メモリアレイARY1〜ARY4のメモリセルMCとなるNチャンネルMOSFETとセンスアンプSA1〜SA2ならびにサブワード線駆動部WD1及びWD2を構成するNチャンネルMOSFETとが同一のPウェル領域に形成されるとともに、ウェル領域間分離のための遮断領域が不要となり、これによってダイナミック型RAMのチップサイズを縮小することができる。また、センスアンプSA1〜SA2の例えばコモンソース線駆動用のPチャンネルMOSFETの形成領域となるNウェル領域NW1及びNW2が電源電圧VCCを基板電圧とすることで、後述する電源投入時のラッチアップの危険性をなくすことができる。しかし、センスアンプ部のPチャンネルMOSFETに関しては基板効果が小さいものの、NチャンネルMOSFETに関してはソース電位となる接地電位VSSと基板電圧となる内部電圧VB1との電位差が1Vとなり、そのしきい値電圧が大きくなって、センスアンプの動作に影響を与える。また、メモリアレイARY1〜ARY4の形成領域となるPウェル領域PW1〜PW4が半導体基板PSUB上に直接形成されることで、データ入出力回路IOの動作等にともなう半導体基板PSUBの基板電圧の変動がそのままノイズとなってメモリセルに伝達されるとともに、メモリアレイARY1〜ARY4とセンスアンプSA1〜SA2との間に遮断領域が設けられないことで、センスアンプSA1〜SA2の動作にともなうノイズがメモリセルに伝達される。   As described above, the dynamic RAM of this embodiment has a so-called triple well structure, and includes the N-channel MOSFETs serving as the memory cells MC of the memory arrays ARY1 to ARY4, the sense amplifiers SA1 to SA2, and the sub-word line driving units WD1 and WD2. The N-channel MOSFET to be formed is formed in the same P-well region, and a cut-off region for separating the well regions is not required, whereby the chip size of the dynamic RAM can be reduced. In addition, the N-well regions NW1 and NW2 of the sense amplifiers SA1 to SA2, for example, the formation regions of the P-channel MOSFETs for driving the common source lines, use the power supply voltage VCC as the substrate voltage, so that latch-up at power-on, which will be described later, is performed. Danger can be eliminated. However, although the substrate effect is small for the P-channel MOSFET in the sense amplifier section, the potential difference between the ground potential VSS as the source potential and the internal voltage VB1 as the substrate voltage is 1 V for the N-channel MOSFET, and the threshold voltage is It becomes large and affects the operation of the sense amplifier. Further, since the P-well regions PW1 to PW4, which are the formation regions of the memory arrays ARY1 to ARY4, are formed directly on the semiconductor substrate PSUB, fluctuations in the substrate voltage of the semiconductor substrate PSUB due to the operation of the data input / output circuit IO, etc. Noise is transmitted to the memory cells as it is, and since no cutoff region is provided between the memory arrays ARY1 to ARY4 and the sense amplifiers SA1 to SA2, noise due to the operation of the sense amplifiers SA1 to SA2 is reduced. Is transmitted to

次に、図19及び図22の第2の実施例の場合、ダイナミック型RAMは、接地電位VSSが印加されたP型半導体基板PSUBをその基体とする。メモリアレイARY1を構成するメモリセルMCつまりアドレス選択MOSFETとなるNチャンネルMOSFETは、内部電圧VCHつまりワード線の選択電位が印加された比較的深いNウェル領域DNW3内にしかも対応するセンスアンプSA1の配置領域に入り込んで設けられたPウェル領域PW1に形成され、対をなすメモリアレイARY2を構成するメモリセルMCつまりアドレス選択MOSFETとなるNチャンネルMOSFETも、やはり深いNウェル領域DNW3内にしかも対応するセンスアンプSA1の配置領域に入り込んで設けられたPウェル領域PW2に形成される。Pウェル領域PW1及びPW2には、比較的小さな絶対値の負電位つまり内部電圧VB1が基板電圧として供給される。   Next, in the case of the second embodiment shown in FIGS. 19 and 22, the dynamic RAM uses a P-type semiconductor substrate PSUB to which the ground potential VSS is applied as its base. The memory cell MC constituting the memory array ARY1, that is, the N-channel MOSFET serving as the address selection MOSFET is arranged in the relatively deep N well region DNW3 to which the internal voltage VCH, that is, the word line selection potential is applied, and the corresponding sense amplifier SA1 is arranged. The memory cells MC forming the paired memory array ARY2, that is, the N-channel MOSFETs serving as the address selection MOSFETs, which are formed in the P-well region PW1 provided to penetrate the region, are also located in the deep N-well region DNW3. It is formed in a P-well region PW2 provided to enter the arrangement region of the amplifier SA1. A negative potential having a relatively small absolute value, that is, an internal voltage VB1 is supplied as a substrate voltage to P well regions PW1 and PW2.

同様に、メモリアレイARY3を構成するメモリセルMCつまりアドレス選択MOSFETとなるNチャンネルMOSFETは、上記深いNウェル領域DNW3内にしかも対応するセンスアンプSA2及びサブワード線駆動部WD1の配置領域に入り込んで設けられたPウェル領域PW3に形成され、対をなすメモリアレイARY4を構成するメモリセルMCのアドレス選択MOSFETとなるNチャンネルMOSFETも、やはり深いNウェル領域DNW3内にしかもセンスアンプSA2及びサブワード線駆動部WD2の配置領域に入り込んで設けられたPウェル領域PW4に形成される。Pウェル領域PW3及びPW4には、基板電圧として−1Vの内部電圧VB1が供給される。   Similarly, a memory cell MC constituting the memory array ARY3, that is, an N-channel MOSFET serving as an address selection MOSFET is provided in the deep N-well region DNW3 and in a region where the corresponding sense amplifier SA2 and sub-word line driver WD1 are disposed. An N-channel MOSFET formed in the P-well region PW3 and serving as an address selection MOSFET of the memory cell MC forming the paired memory array ARY4 is also located in the deep N-well region DNW3, and also has a sense amplifier SA2 and a sub-word line driver. It is formed in a P-well region PW4 provided to enter the arrangement region of WD2. An internal voltage VB1 of -1 V is supplied as a substrate voltage to P well regions PW3 and PW4.

Pウェル領域PW1及びPW3の右端部ならびにPウェル領域PW2及びPW4の左端部には、センスアンプSA1又はSA2を構成するNチャンネルMOSFETがそれぞれ形成される。また、Pウェル領域PW1及びPW2間ならびにPW3及びPW4間には、Nウェル領域NW1及びNW2がそれぞれ設けられ、これらのNウェル領域内には、センスアンプSA1又はSA2を構成するPチャンネルMOSFETがそれぞれ形成される。また、これらのNウェル領域NW1及びNW2には、基板電圧として+4Vの内部電圧VCHが供給され、これがそのまま深いNウェル領域DNW3の基板電圧となる。   At the right ends of the P well regions PW1 and PW3 and at the left ends of the P well regions PW2 and PW4, N-channel MOSFETs forming the sense amplifier SA1 or SA2 are formed, respectively. Further, N well regions NW1 and NW2 are provided between the P well regions PW1 and PW2 and between PW3 and PW4, respectively. In these N well regions, P channel MOSFETs constituting the sense amplifier SA1 or SA2 are respectively provided. It is formed. Further, an internal voltage VCH of +4 V is supplied as a substrate voltage to these N well regions NW1 and NW2, and this becomes the substrate voltage of the deep N well region DNW3 as it is.

同様に、Pウェル領域PW3の上端部には、サブワード線駆動部WD1を構成するNチャンネルMOSFETが形成され、Pウェル領域PW4の上端部には、サブワード線駆動部WD2を構成するNチャンネルMOSFETが形成される。また、Pウェル領域PW1及びPW3間ならびにPW2及びPW4間には、内部電圧VCHを基板電圧とするNウェル領域NW3及びNW4がそれぞれが設けられ、これらのNウェル領域内には、サブワード線駆動部WD1又はWD2を構成するPチャンネルMOSFETがそれぞれ形成される。   Similarly, an N-channel MOSFET forming the sub-word line driver WD1 is formed at the upper end of the P-well region PW3, and an N-channel MOSFET forming the sub-word line driver WD2 is formed at the upper end of the P-well region PW4. It is formed. N well regions NW3 and NW4 each having an internal voltage VCH as a substrate voltage are provided between P well regions PW1 and PW3 and between PW2 and PW4, and a sub word line driver is provided in these N well regions. P-channel MOSFETs constituting WD1 or WD2 are respectively formed.

一方、周辺回路PCを構成するPチャンネルMOSFETは、半導体基板PSUB上に設けられたNウェル領域NW5に形成され、そのNチャンネルMOSFETは、やはり半導体基板PSUB上に設けられたPウェル領域PW5に形成される。Nウェル領域NW5には、基板電圧として電源電圧VCCが供給される。また、Pウェル領域PW5には、基板電圧として接地電位VSSが供給され、これがそのまま半導体基板PSUBの基板電圧となる。   On the other hand, a P-channel MOSFET constituting the peripheral circuit PC is formed in an N-well region NW5 provided on the semiconductor substrate PSUB, and the N-channel MOSFET is formed in a P-well region PW5 also provided on the semiconductor substrate PSUB. Is done. Power supply voltage VCC is supplied to N well region NW5 as a substrate voltage. Further, the ground potential VSS is supplied to the P-well region PW5 as a substrate voltage, and this becomes the substrate voltage of the semiconductor substrate PSUB as it is.

以上のように、この実施例の場合、メモリアレイARY1〜ARY4のメモリセルMCとなるNチャンネルMOSFETとセンスアンプSA1〜SA2ならびにサブワード線駆動部WD1及びWD2を構成するNチャンネルMOSFETとが同一のPウェル領域に形成され、ウェル領域間分離のための遮断領域が不要となって、チップサイズが縮小されるとともに、これらの回路の形成領域となるPウェル領域PW1〜PW4ならびにNウェル領域NW1〜NW4が比較的深いNウェル領域DNW3内に形成されることで、半導体基板PSUBの基板電圧の変動がノイズとなってメモリアレイARY1〜ARY4のメモリセルに伝達されるのを防止できるという特長を持つ。しかし、センスアンプSA1〜SA2を構成するPチャンネルMOSFETの形成領域となるNウェル領域NW1及びNW2が内部電圧VCHを基板電圧とすることで、電源投入時、内部電圧VCHの電位が電源電圧VCCより低い間に、例えばそのソースに電源電圧VCCを受けるPチャンネルMOSFETのソース拡散層からNウェル領域に対して電流が流れ込み、最悪の場合にはラッチアップ状態となる危険性がある。また、Nウェル領域NW1及びNW2が内部電圧VCHを基板電圧とし、NチャンネルMOSFETの形成領域となるPウェル領域PW1〜PW4が内部電圧VB1を基板電圧とすることで、Pチャンネル及びNチャンネルMOSFETの基板効果がともに大きくなりそのしきい値電圧が大きくなって、センスアンプの動作に影響を与える。さらに、メモリアレイARY1〜ARY4とセンスアンプSA1〜SA2との間に遮断領域が設けられないために、センスアンプSA1〜SA2が一斉に動作状態とされることにともなうノイズがメモリセルに伝達される。   As described above, in the case of this embodiment, the N-channel MOSFETs constituting the memory cells MC of the memory arrays ARY1 to ARY4 and the N-channel MOSFETs constituting the sense amplifiers SA1 to SA2 and the sub-word line driving units WD1 and WD2 are the same P-channel MOSFETs. Formed in the well region, a cut-off region for separating the well regions is not required, so that the chip size is reduced and the P-well regions PW1 to PW4 and the N-well regions NW1 to NW4 which are regions for forming these circuits are formed. Are formed in the N well region DNW3, which is relatively deep, so that a variation in the substrate voltage of the semiconductor substrate PSUB can be prevented from becoming noise and transmitted to the memory cells of the memory arrays ARY1 to ARY4. However, the N well regions NW1 and NW2, which are the formation regions of the P-channel MOSFETs forming the sense amplifiers SA1 to SA2, use the internal voltage VCH as the substrate voltage. During the low period, for example, a current flows from the source diffusion layer of the P-channel MOSFET receiving the power supply voltage VCC to the N-well region, and in the worst case, there is a risk of a latch-up state. Further, the N-well regions NW1 and NW2 use the internal voltage VCH as the substrate voltage, and the P-well regions PW1 to PW4, which are the N-channel MOSFET formation regions, use the internal voltage VB1 as the substrate voltage. Both the body effect and the threshold voltage increase, which affects the operation of the sense amplifier. Furthermore, since no cutoff region is provided between the memory arrays ARY1 to ARY4 and the sense amplifiers SA1 to SA2, noise accompanying the simultaneous activation of the sense amplifiers SA1 to SA2 is transmitted to the memory cells. .

最後に、図20及び図23の第3の実施例の場合、基本的には上記第2の実施例に近いが、センスアンプSA1及びSA2を構成するNチャンネルMOSFETは、半導体基板PSUB上に独立して設けられたPウェル領域PW11及びPW12を形成領域とする。これらのPウェル領域PW11及びPW12には、基板電圧として接地電位VSSが供給される。また、Pウェル領域PW11及びPW12とメモリアレイARY1及びARY3が形成されるPウェル領域PW7との間には、Nウェル領域NW16が遮断領域として設けられる。   Lastly, in the case of the third embodiment shown in FIGS. 20 and 23, the N-channel MOSFETs forming the sense amplifiers SA1 and SA2 are independent of each other on the semiconductor substrate PSUB, although this is basically similar to the second embodiment. The P well regions PW11 and PW12 provided as above are used as formation regions. Ground potential VSS is supplied as a substrate voltage to these P well regions PW11 and PW12. An N well region NW16 is provided as a blocking region between the P well regions PW11 and PW12 and the P well region PW7 where the memory arrays ARY1 and ARY3 are formed.

これらのことから、この実施例では、遮断領域が設けられることでチップサイズがやや大きくはなるものの、上記第2の実施例の特長を保持しつつ、センスアンプSA1及びSA2を構成するPチャンネル及びNチャンネルMOSFETの基板効果をなくして、センスアンプSA1及びSA2の動作を高速化できるとともに、これらのセンスアンプの動作にともなうノイズがメモリセルに伝達されるのを防止し、さらにラッチアップの危険性をなくすこともできる。   From these facts, in this embodiment, although the chip size is slightly increased by providing the cutoff region, the P channel and the sense amplifier SA1 and SA2 constituting the sense amplifiers SA1 and SA2 are maintained while maintaining the features of the second embodiment. The operation of the sense amplifiers SA1 and SA2 can be speeded up by eliminating the substrate effect of the N-channel MOSFET, and the noise associated with the operation of these sense amplifiers can be prevented from being transmitted to the memory cells. Can be eliminated.

以上の実施例から得られる作用効果は、下記の通りである。すなわち、
(1)ダイナミック型RAM等のメモリマットを、互いに直交して配置されるサブワード線及びサブビット線ならびにこれらのサブワード線及びサブビット線の交点に格子状に配置されるダイナミック型メモリセルを含むメモリアレイと、サブワード線に対応して設けられる単位サブワード線駆動回路を含むサブワード線駆動部と、サブビット線に対応して設けられる単位増幅回路及び列選択スイッチを含むセンスアンプと、指定されるサブビット線が列選択スイッチを介して選択的に接続されるサブコモンIO線とをそれぞれ備える複数のサブメモリマットに分割しユニット化するとともに、これらのサブメモリマットを格子状に配置し、その上層に互いに直交して配置されるメインワード線及び列選択信号線と、指定されたサブコモンIO線が選択的に接続されるメインコモンIO線等とを形成することで、階層構造をワード線,ビット線及びコモンIO線のすべてに包括的に採用し、階層構造の効果を充分に発揮しうる構成のダイナミック型RAM等を実現することができる。
The operational effects obtained from the above embodiment are as follows. That is,
(1) A memory mat such as a dynamic RAM is formed by combining a memory array including sub-word lines and sub-bit lines arranged orthogonally to each other and dynamic memory cells arranged in a lattice at the intersections of these sub-word lines and sub-bit lines. A sub-word line driving unit including a unit sub-word line driving circuit provided corresponding to the sub-word line; a sense amplifier including a unit amplifier circuit and a column selection switch provided corresponding to the sub-bit line; A plurality of sub-memory mats each having a sub-common IO line selectively connected via a selection switch are divided and unitized, and these sub-memory mats are arranged in a lattice shape, and are orthogonally arranged on the upper layer. A main word line and a column selection signal line to be arranged, and a designated sub-common I By forming a main common IO line or the like to which lines are selectively connected, the hierarchical structure is comprehensively adopted for all of the word lines, bit lines and common IO lines, and the effect of the hierarchical structure is fully exhibited. It is possible to realize a dynamic RAM or the like having a different configuration.

(2)上記(1)項において、単位サブワード線駆動回路をサブワード線の両側に交互にかつその2倍のピッチで配置し、単位増幅回路及び列選択スイッチをサブビット線の両側に交互にかつその2倍のピッチで配置するとともに、単位サブワード線駆動回路を列方向に隣接する二つのサブメモリマットにより共有し、単位増幅回路及び列選択スイッチを行方向に隣接する二つのサブメモリマットにより共有することで、単位サブワード線駆動回路ならびに単位増幅回路及び列選択スイッチの配置ピッチを緩和しつつ、ダイナミック型RAM等のチップサイズを縮小することができる。   (2) In the above item (1), the unit sub-word line drive circuits are alternately arranged on both sides of the sub-word line and at twice the pitch thereof, and the unit amplifier circuits and the column selection switches are alternately arranged on both sides of the sub-bit line. They are arranged at twice the pitch, the unit sub-word line drive circuit is shared by two adjacent sub-memory mats in the column direction, and the unit amplifier circuit and the column selection switch are shared by two adjacent sub-memory mats in the row direction. This makes it possible to reduce the chip size of the dynamic RAM and the like while relaxing the arrangement pitch of the unit sub-word line drive circuit, the unit amplifier circuit, and the column selection switch.

(3)上記(1)及び(2)項において、メインワード線及び列選択信号線を、それぞれサブワード線及びサブビット線の整数倍のピッチで配置することで、これらの信号線の配置ピッチを緩和できる。   (3) In the above items (1) and (2), the main word lines and the column selection signal lines are arranged at a pitch that is an integral multiple of the sub word line and the sub bit line, respectively, so that the arrangement pitch of these signal lines is reduced. it can.

(4)上記(1)ないし(3)項において、サブワード線駆動部の各単位サブワード線駆動回路を、サブワード線駆動信号線と対応するサブワード線との間に設けられそのゲートが対応するメインワード線の反転信号線に結合されるPチャンネル型の第1のMOSFETと、対応するサブワード線と接地電位との間に設けられそのゲートが対応するメインワード線の反転信号線に結合されるNチャンネル型の第2のMOSFETと、第1のMOSFETと並列形態に設けられそのゲートが対応するメインワード線の非反転信号線に結合されるNチャンネル型の第3のMOSFETとを含むいわゆるCMOSスタティック型駆動回路とすることで、サブワード線の選択動作を高速化し、これによってダイナミック型RAM等のアクセスタイムを高速化できる。   (4) In the above items (1) to (3), each unit sub-word line driving circuit of the sub-word line driving unit is provided between the sub-word line driving signal line and the corresponding sub-word line, and the gate thereof corresponds to the main word. A P-channel type first MOSFET coupled to the inverted signal line of the line, and an N-channel provided between the corresponding sub-word line and the ground potential, the gate of which is coupled to the inverted signal line of the corresponding main word line So-called CMOS static type including a second MOSFET of a type and an N-channel type third MOSFET provided in a form parallel to the first MOSFET and having a gate coupled to a non-inverting signal line of a corresponding main word line. The drive circuit speeds up the operation of selecting a sub-word line, thereby shortening the access time of a dynamic RAM or the like. It can speed up.

(5)上記(1)ないし(4)項において、指定されたサブコモンIO線とメインコモンIO線との間を選択的に接続するためのサブメインアンプを、そのゲートが対応するサブコモンIO線の非反転及び反転信号線にそれぞれ結合されそのドレインが対応するメインコモンIO線の反転及び非反転信号線にそれぞれ結合される読み出し用差動MOSFETと、サブコモンIO線及びメインコモンIO線の非反転信号線間及び反転信号線間にそれぞれ設けられる書き込み用スイッチMOSFETとを含むいわゆる擬似ダイレクトセンス型サブアンプとし、これをサブワード線駆動部及びセンスアンプの配置領域の交差領域に配置することで、メモリアレイ部のレイアウト面積の増大を招くことなく、ダイナミック型RAM等の読み出し動作を高速化できる。   (5) In the above items (1) to (4), a sub-main amplifier for selectively connecting a designated sub-common IO line and a main common IO line is connected to a sub-common IO line corresponding to the gate thereof. A read-out differential MOSFET coupled to the non-inverted and inverted signal lines and having their drains coupled to the inverted and non-inverted signal lines of the corresponding main common IO line, respectively, and non-inverted signals of the sub-common IO line and the main common IO line A so-called pseudo direct sense type sub-amplifier including a write switch MOSFET provided between lines and between inverted signal lines, and by arranging the sub-amplifier in an intersecting region of a sub-word line driver and a sense amplifier, a memory array unit is provided. Read operation of dynamic RAM etc. without increasing the layout area of It can speed up.

(6)上記(1)ないし(5)項において、メインコモンIO線を、サブワード線駆動部の配置領域の上層にかつサブコモンIO線と互いに直交すべく配置することで、メインコモンIO線と半導体基板の中央部に配置されたメインアンプとを効果的に結合することができる。   (6) In the above items (1) to (5), the main common IO line and the semiconductor are arranged by arranging the main common IO line in an upper layer of the sub-word line drive unit arrangement area and orthogonal to the sub-common IO line. The main amplifier arranged at the center of the substrate can be effectively coupled.

(7)上記(1)ないし(6)項において、駆動電圧供給線を介して供給される動作電源をセンスアンプの単位増幅回路に選択的に伝達するためのセンスアンプ駆動部を、サブワード線駆動部及びセンスアンプの配置領域の交差領域に配置することで、センスアンプ駆動部ならびに関連する信号線を効果的に配置し、ダイナミック型RAM等のチップサイズを縮小できる。   (7) In the above items (1) to (6), the sense amplifier drive unit for selectively transmitting the operating power supplied through the drive voltage supply line to the unit amplifier circuit of the sense amplifier is driven by a sub-word line drive. By arranging the sense amplifier driver and related signal lines effectively by arranging them in the intersecting region of the arrangement region of the unit and the sense amplifier, the chip size of a dynamic RAM or the like can be reduced.

(8)上記(7)項において、センスアンプの単位増幅回路をオーバードライブ方式により駆動することで、その動作の立ち上がりを高速化し、ダイナミック型RAM等の読み出し動作を高速化できる。   (8) In the above item (7), by driving the unit amplifier circuit of the sense amplifier by the overdrive method, the rise of the operation can be sped up, and the read operation of the dynamic RAM or the like can be sped up.

(9)上記(7)及び(8)項において、駆動信号線に伝達された動作電源を所定のスイッチ手段を介して次に動作状態とされるセンスアンプの駆動信号線に順次伝達する電荷再利用リフレッシュ方式を採ることで、ダイナミック型RAM等のリフレッシュ動作時における動作電流を削減し、その低消費電力化を図ることができる。   (9) In the above items (7) and (8), the electric power supplied to the drive signal line is sequentially transferred to the drive signal line of the sense amplifier to be operated next through predetermined switch means. By employing the use refresh method, the operating current at the time of refresh operation of a dynamic RAM or the like can be reduced, and its power consumption can be reduced.

(10)上記(1)ないし(9)項において、ダイナミック型RAM等に、行方向に連続して配置される所定数のサブメモリマットで共有され指定されたサブメモリマットのサブビット線が選択的に接続されるメインビット線を設けるとともに、センスアンプの単位増幅回路及び列選択スイッチをこれらのメインビット線に対応して設けることで、センスアンプの単位増幅回路及び列選択スイッチの所要数を削減し、ダイナミック型RAM等のチップサイズの縮小とその低コスト化とを図ることができる。   (10) In the above items (1) to (9), a sub-bit line of a designated sub-memory mat shared and designated by a predetermined number of sub-memory mats continuously arranged in a row direction in a dynamic RAM or the like is selectively provided. And the required number of unit amplifier circuits and column selection switches for sense amplifiers is reduced by providing a unit amplifier circuit and column selection switches for sense amplifiers corresponding to these main bit lines. However, it is possible to reduce the size of a chip such as a dynamic RAM and the cost thereof.

(11)上記(1)ないし(10)項において、行及び列方向の所定数のサブメモリマットを冗長サブメモリマットとして用いることで、サブメモリマットを単位とする欠陥救済を効率良く実現できる。   (11) In the above items (1) to (10), by using a predetermined number of sub-memory mats in the row and column directions as redundant sub-memory mats, it is possible to efficiently realize defect relief in units of sub-memory mats.

(12)上記(1)ないし(11)項において、駆動信号線と駆動電圧供給線との間を選択的に接続するためのセンスアンプ制御信号線を、センスアンプの配置領域の上層に配置し、サブワード線駆動信号線,メインコモンIO線及び駆動電圧供給線を、サブワード線駆動部の配置領域の上層に配置することで、これらの信号線を効率良く配置し、チップサイズを縮小できる。   (12) In the above items (1) to (11), the sense amplifier control signal line for selectively connecting the drive signal line and the drive voltage supply line is arranged above the sense amplifier arrangement region. By arranging the sub-word line drive signal line, the main common IO line, and the drive voltage supply line in the upper layer of the arrangement region of the sub-word line drive section, these signal lines can be efficiently arranged, and the chip size can be reduced.

(13)上記(1)ないし(12)項において、メインワード線、駆動信号線及びセンスアンプ制御信号等を第2層の金属配線層により形成し、列選択信号線,サブワード線駆動信号線,メインコモンIO線及び駆動電圧供給線等を第3層の金属配線層により形成することで、これらの信号線を多層配線を活かして効率良く配置し、チップサイズを縮小できる。   (13) In the above items (1) to (12), the main word line, the driving signal line, the sense amplifier control signal, and the like are formed by the second metal wiring layer, and the column selection signal line, the sub word line driving signal line, By forming the main common IO line, the drive voltage supply line, and the like by the third metal wiring layer, these signal lines can be efficiently arranged by utilizing the multilayer wiring, and the chip size can be reduced.

(14)上記(1)ないし(13)項において、第2層及び第3層の金属配線層を、位相シフトマスクを用いることなくパターニングすることで、ダイナミック型RAM等の低コスト化を図ることができる。   (14) In the above items (1) to (13), the cost of a dynamic RAM or the like can be reduced by patterning the second and third metal wiring layers without using a phase shift mask. Can be.

(15)上記(1)ないし(14)項において、ダイナミック型RAM等をトリプルウェル構造とし、P型半導体基板の基板電圧として比較的小さな負電位を印加するとともに、メモリアレイ,センスアンプ及びサブワード線駆動部を構成するNチャンネルMOSFETを、P型半導体基板上のPウェル領域に形成し、周辺回路を構成するNチャンネルMOSFETを、電源電圧が印加された比較的深いNウェル領域内の接地電位が印加されたPウェル領域に形成し、データ入出力回路を構成するNチャンネルMOSFETを、電源電圧が印加された比較的深いNウェル領域内の接地電位又は比較的大きな絶対値の負電位が印加されたPウェル領域に形成することで、メモリアレイとセンスアンプ又はサブワード線駆動部間のウェル領域分離のための遮断領域をなくし、ダイナミック型RAM等のチップサイズを縮小できるとともに、特に電源投入時におけるラッチアップの危険性をなくすことができる。   (15) In the above items (1) to (14), a dynamic RAM or the like has a triple well structure, a relatively small negative potential is applied as a substrate voltage of a P-type semiconductor substrate, and a memory array, a sense amplifier and a sub-word line are applied. An N-channel MOSFET forming a driving unit is formed in a P-well region on a P-type semiconductor substrate, and an N-channel MOSFET forming a peripheral circuit is connected to a ground potential in a relatively deep N-well region to which a power supply voltage is applied. An N-channel MOSFET formed in the applied P-well region and constituting a data input / output circuit is supplied with a ground potential or a relatively large negative absolute potential in a relatively deep N-well region to which a power supply voltage is applied. Forming a well region between the memory array and a sense amplifier or a sub-word line driving unit Eliminating the blocking region for, it is possible to reduce the chip size of such dynamic RAM, it is possible to eliminate the risk of latch-up at particular power-on.

(16)上記(1)ないし(14)項において、ダイナミック型RAM等をトリプルウェル構造とし、P型半導体基板の基板電圧として接地電位を印加するとともに、メモリアレイ,センスアンプ及びサブワード線駆動部を構成するNチャンネルMOSFETを、ワード線の選択電位が印加された比較的深いNウェル領域内の比較的小さな絶対値の負電位が印加されたPウェル領域に形成し、周辺回路を構成するNチャンネルMOSFETを、P型半導体基板上のPウェル領域に形成し、データ入出力回路を構成するNチャンネルMOSFETを、電源電圧が印加された比較的深いNウェル領域内の接地電位又は比較的大きな絶対値の負電位が印加されたPウェル領域に形成することで、メモリアレイとセンスアンプ又はサブワード線駆動部間のウェル領域分離のための遮断領域をなくし、ダイナミック型RAM等のチップサイズを縮小できるとともに、P型半導体基板における基板電圧の変動がノイズとなってメモリアレイを構成するメモリセルに伝達されるのを防止することができる。   (16) In the above items (1) to (14), the dynamic RAM or the like has a triple well structure, a ground potential is applied as a substrate voltage of a P-type semiconductor substrate, and a memory array, a sense amplifier, and a sub-word line driver are provided. An N-channel MOSFET is formed in a P-well region to which a relatively small absolute value of a negative potential is applied in a relatively deep N-well region to which a word line selection potential is applied, and an N-channel MOSFET constituting a peripheral circuit is formed. A MOSFET is formed in a P-well region on a P-type semiconductor substrate, and an N-channel MOSFET constituting a data input / output circuit is connected to a ground potential or a relatively large absolute value in a relatively deep N-well region to which a power supply voltage is applied. The memory array and the sense amplifier or the sub-word line driving unit are formed in the P well region to which the negative potential of In addition to eliminating the cutoff region for isolating the well region, the chip size of the dynamic RAM or the like can be reduced, and the fluctuation of the substrate voltage in the P-type semiconductor substrate becomes noise and is transmitted to the memory cells forming the memory array. Can be prevented.

(17)上記(1)ないし(14)項において、ダイナミック型RAM等をトリプルウェル構造とし、P型半導体基板の基板電圧として接地電位を印加するとともに、メモリアレイ及びサブワード線駆動部を構成するNチャンネルMOSFETを、ワード線の選択電位が印加された比較的深いNウェル領域内の比較的小さな絶対値の負電位が印加されたPウェル領域に形成し、センスアンプ及び周辺回路を構成するNチャンネルMOSFETを、P型半導体基板上のPウェル領域に形成し、データ入出力回路を構成するNチャンネルMOSFETを、電源電圧が印加された比較的深いNウェル領域内の接地電位又は比較的大きな絶対値の負電位が印加されたPウェル領域に形成することで、P型半導体基板における基板電圧の変動がノイズとしてメモリセルに伝達され、センスアンプの動作にともなうノイズがメモリセルに伝達されるのを抑制できるとともに、特に電源投入時におけるラッチアップの危険性をなくすことができる。   (17) In the above items (1) to (14), the dynamic RAM or the like has a triple-well structure, a ground potential is applied as a substrate voltage of a P-type semiconductor substrate, and an N constituting a memory array and a sub-word line driver is formed. A channel MOSFET is formed in a P-well region to which a relatively small absolute value of a negative potential is applied in a relatively deep N-well region to which a word line selection potential is applied, and an N-channel constituting a sense amplifier and a peripheral circuit is formed. A MOSFET is formed in a P-well region on a P-type semiconductor substrate, and an N-channel MOSFET constituting a data input / output circuit is connected to a ground potential or a relatively large absolute value in a relatively deep N-well region to which a power supply voltage is applied. Is formed in the P-well region to which the negative potential is applied, so that the fluctuation of the substrate voltage in the P-type semiconductor substrate causes noise and Te is transmitted to the memory cell, along with noise associated with operation of the sense amplifier can be prevented from being transmitted to the memory cell, it can be eliminated the risk of latch-up, especially at power-on.

(18)上記(1)ないし(17)項により、総合的にみたダイナミック型RAM等の高速化,高集積化,大規模化ならびに低コスト化を図ることができる。   (18) According to the above items (1) to (17), it is possible to increase the speed, the degree of integration, the scale, and the cost of the dynamic RAM and the like as a whole.

以上、本発明者によってなされた発明を実施例に基づき具体的に説明したが、この発明は、上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言うまでもない。例えば、図1において、ダイナミック型RAMは、任意数のメモリブロックを備えることができるし、そのビット構成も任意である。また、電源電圧VCCは、任意の電位を採りうるし、内部電圧発生回路VGによって形成される内部電圧VCH,VCL,HVC,VB1及びVB2の具体的な電位もこの実施例による制約を受けない。さらに、ダイナミック型RAMのブロック構成や起動制御信号の名称及び組み合わせならびに各メモリブロックの構成等は、種々の実施形態を採りうる。   As described above, the invention made by the inventor has been specifically described based on the embodiments. However, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and may be variously modified without departing from the gist thereof. Needless to say. For example, in FIG. 1, the dynamic RAM can include an arbitrary number of memory blocks, and its bit configuration is also arbitrary. Further, the power supply voltage VCC can take an arbitrary potential, and the specific potentials of the internal voltages VCH, VCL, HVC, VB1 and VB2 formed by the internal voltage generating circuit VG are not restricted by this embodiment. Furthermore, various embodiments can be adopted for the block configuration of the dynamic RAM, the names and combinations of the start control signals, the configuration of each memory block, and the like.

図2において、ダイナミック型RAMの基板配置や半導体基板の形状等は、この実施例による制約を受けない。図3及び図4において、メモリブロックMB0〜MB3のそれぞれは、任意数のサブメモリマットを備えることができるし、サブメモリマットの対構成の組み合わせや各信号線の配置方向等は、種々の実施形態を採りうる。図5及び図6において、サブワード線駆動部の単位サブワード線駆動回路とメモリアレイのサブワード線との関係ならびにセンスアンプの単位回路とメモリアレイのサブビット線との関係は、種々の組み合わせを採りうる。また、メインワード線は例えば4本のサブワード線に対応して設けてもよいし、ビット線選択信号を例えば8組のサブビット線に対応させてもよい。   In FIG. 2, the substrate layout of the dynamic RAM, the shape of the semiconductor substrate, and the like are not restricted by this embodiment. 3 and 4, each of the memory blocks MB0 to MB3 can have an arbitrary number of sub-memory mats, and the combination of pairs of the sub-memory mats, the arrangement direction of each signal line, and the like may vary. It can take the form. 5 and 6, the relationship between the unit sub-word line driving circuit of the sub-word line driving unit and the sub-word line of the memory array, and the relationship between the unit circuit of the sense amplifier and the sub-bit line of the memory array can take various combinations. The main word line may be provided corresponding to, for example, four sub-word lines, or the bit line selection signal may be provided corresponding to, for example, eight sets of sub-bit lines.

図7ないし図9において、サブワード線駆動部の各単位サブワード線駆動回路は、例えばメインワード線MW30とサブワード線駆動信号DX40〜DX43とを受ける2入力のCMOSノアゲートにより構成してもよい。この場合、メインワード線は単一信号線となり、これによってメインワード線の配置ピッチをさらに緩和することができる。単位サブワード線駆動回路の具体的構成は、種々の実施形態を採りうる。図10において、センスアンプは、シェアドセンス方式を採ることを必須条件とはしない。また、図10,図11及び図13において、センスアンプ駆動回路SADを構成する駆動MOSFETP4,P8,P9及びNEは、それぞれ並列形態とされる複数の駆動MOSFETに置き換えてもよい。センスアンプSAR34及びセンスアンプ駆動部SDR34等の具体的構成やMOSFETの導電型等は、種々の実施形態を採りうる。   7 to 9, each unit sub-word line driving circuit of the sub-word line driving unit may be constituted by, for example, a two-input CMOS NOR gate receiving a main word line MW30 and sub-word line driving signals DX40 to DX43. In this case, the main word line becomes a single signal line, so that the arrangement pitch of the main word lines can be further reduced. The specific configuration of the unit sub-word line drive circuit can take various embodiments. In FIG. 10, the sense amplifier does not require the use of the shared sense method. In FIGS. 10, 11, and 13, the drive MOSFETs P4, P8, P9, and NE constituting the sense amplifier drive circuit SAD may be replaced with a plurality of drive MOSFETs in a parallel form. The specific configuration of the sense amplifier SAR34, the sense amplifier driver SDR34, and the like, the conductivity type of the MOSFET, and the like can take various embodiments.

図15ないし図17において、各信号線の配置位置やその順序ならびに金属配線層等の層数及びその使用方法等は、この実施例による制約を受けない。図18ないし図23において、データ入出力回路IOの形成領域となるPウェル領域PW6には、接地電位VSSを基板電圧として供給することができるし、その下層に深いNウェル領域DNW2が設けられることがダイナミック型RAMの必須条件となる訳ではない。さらに、各実施例における具体的なウェル構造や基板電圧ならびにその組み合わせ等は、種々の実施形態を採りうる。   15 to 17, the arrangement positions and the order of the signal lines, the number of metal wiring layers and the like, the method of using the same, and the like are not restricted by this embodiment. 18 to 23, a ground potential VSS can be supplied as a substrate voltage to a P well region PW6 serving as a formation region of a data input / output circuit IO, and a deep N well region DNW2 is provided therebelow. Is not an essential condition of the dynamic RAM. Further, various embodiments can be adopted for the specific well structure, substrate voltage, combination thereof, and the like in each example.

以上の説明では、主として本発明者によってなされた発明をその背景となった利用分野であるダイナミック型RAMに適用した場合について説明したが、それに限定されるものではなく、例えば、シンクロナスDRAM及びスタティック型RAM等の各種メモリ集積回路やこのようなメモリ集積回路を内蔵するデジタル集積回路にも適用できる。この発明は、少なくともワード線,ビット線及びコモンIO線の階層構造が効果的となる半導体記憶装置ならびにこのような半導体記憶装置を内蔵する装置及びシステムに広く適用できる。   In the above description, the case where the invention made by the present inventor is mainly applied to a dynamic RAM, which is the application field as the background, has been described. However, the present invention is not limited thereto. It can be applied to various memory integrated circuits such as a type RAM and a digital integrated circuit incorporating such a memory integrated circuit. INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be widely applied to a semiconductor memory device in which a hierarchical structure of at least a word line, a bit line, and a common IO line is effective, and to a device and a system incorporating such a semiconductor memory device.

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、ダイナミック型RAM等のメモリマットを、互いに直交して配置されるサブワード線及びサブビット線ならびにこれらのサブワード線及びサブビット線の交点に格子状に配置されるダイナミック型メモリセルを含むメモリアレイと、サブワード線に対応して設けられる単位サブワード線駆動回路を含むサブワード線駆動部と、サブビット線に対応して設けられる単位増幅回路及び列選択スイッチを含むセンスアンプと、指定されるサブビット線が列選択スイッチを介して選択的に接続されるサブコモンIO線とをそれぞれ備える複数のサブメモリマットに分割し、ユニット化するとともに、これらのサブメモリマットを格子状に配置し、その上層に互いに直交しかつそれぞれサブワード線及びサブビット線の整数倍のピッチで配置されるメインワード線及び列選択信号線と、指定されるサブコモンIO線が選択的に接続されるメインコモンIO線とを形成する。   The following is a brief description of an effect obtained by a representative one of the inventions disclosed in the present application. That is, a memory mat such as a dynamic RAM is formed by sub-word lines and sub-bit lines arranged orthogonally to each other, and a memory array including dynamic memory cells arranged in a grid at the intersections of these sub-word lines and sub-bit lines; A sub-word line driving unit including a unit sub-word line driving circuit provided corresponding to a sub-word line; a sense amplifier including a unit amplifying circuit and a column selection switch provided corresponding to a sub-bit line; A plurality of sub-memory mats, each having a sub-common IO line selectively connected via a switch, and divided into a plurality of sub-memory mats, and these sub-memory mats are arranged in a grid pattern, Arranged at a pitch that is an integral multiple of the sub-word line and sub-bit line A main word line and column selection signal lines, Sabukomon IO line specified forms the main common IO lines are selectively connected.

また、サブワード線駆動部の各単位サブワード線駆動回路を、サブワード線駆動信号線と対応するサブワード線との間に設けられそのゲートが対応するメインワード線の反転信号線に結合されるPチャンネル型の第1のMOSFETと、対応するサブワード線と接地電位との間に設けられそのゲートが対応するメインワード線の反転信号線に結合されるNチャンネル型の第2のMOSFETと、第1のMOSFETと並列形態に設けられそのゲートが対応するメインワード線の非反転信号線に結合されるNチャンネル型の第3のMOSFETとを含むいわゆるCMOSスタティック型駆動回路とするとともに、指定されたサブコモンIO線をメインコモンIO線に選択的に接続するためのサブメインアンプを、そのゲートが対応するサブコモンIO線の非反転及び反転信号線にそれぞれ結合されそのドレインがメインコモンIO線の反転及び非反転信号線にそれぞれ結合される読み出し用差動MOSFETと、サブコモンIO線及びメインコモンIO線の非反転信号線間及び反転信号線間にそれぞれ設けられる書き込み用スイッチMOSFETとを含むいわゆる擬似ダイレクト型センスアンプとし、これをサブワード線駆動部及びセンスアンプの配置領域の交差領域に配置する。   Each of the unit sub-word line driving circuits of the sub-word line driving section is provided between a sub-word line driving signal line and a corresponding sub-word line, and has a gate coupled to an inverted signal line of a corresponding main word line. A first MOSFET, an N-channel type second MOSFET provided between a corresponding sub-word line and a ground potential and having a gate coupled to an inverted signal line of a corresponding main word line, and a first MOSFET And a so-called CMOS static type driving circuit including an N-channel type third MOSFET provided in parallel with a gate connected to a non-inverting signal line of a corresponding main word line, and a designated sub-common IO line Sub-amplifier for selectively connecting the sub-com- mon amplifier to the main common IO line A read-out differential MOSFET coupled to the non-inverted and inverted signal lines of the IO line and having their drains coupled to the inverted and non-inverted signal lines of the main common IO line, respectively; A so-called pseudo direct type sense amplifier including write switch MOSFETs provided between signal lines and between inverted signal lines, respectively, is arranged in an intersecting region of the arrangement region of the sub-word line driver and the sense amplifier.

これらの結果、まず単位サブワード線駆動回路へのCMOSスタティック型駆動回路の採用により、メインワード線を介して伝達される行選択信号とサブワード線駆動信号線を介して伝達されるサブワード線駆動信号を同時に有効レベルとし、サブワード線の選択動作を高速化できるとともに、サブメインアンプへの擬似ダイレクトセンス型サブアンプの採用とその交差領域への配置により、メモリアレイのレイアウト面積の増大を招くことなく、ダイナミック型RAM等の読み出し動作を高速化できる。   As a result, the row select signal transmitted through the main word line and the sub-word line drive signal transmitted through the sub-word line drive signal line are first converted to the unit sub-word line drive circuit by employing the CMOS static drive circuit. At the same time, the effective level is set to enable the sub-word line selecting operation to be performed at high speed. The adoption of the pseudo direct sense type sub-amplifier for the sub-main amplifier and the arrangement in the crossing region thereof allow the dynamic area without increasing the layout area of the memory array. The reading operation of the type RAM or the like can be sped up.

さらに、階層構造をワード線,ビット線及びコモンIO線のすべてに包括的に採用して、階層構造の効果を充分に発揮しうる構成のダイナミック型RAM等を実現し、総合的にみたダイナミック型RAM等の高速化,高集積化,大規模化及び低コスト化を図ることができる。   Furthermore, the hierarchical structure is comprehensively adopted for all of the word lines, bit lines, and common IO lines to realize a dynamic RAM or the like having a configuration capable of sufficiently exhibiting the effects of the hierarchical structure. High speed, high integration, large scale, and low cost of a RAM and the like can be achieved.

この発明が適用されたダイナミック型RAMの一実施例を示すブロック図である。FIG. 1 is a block diagram showing one embodiment of a dynamic RAM to which the present invention is applied. 図1のダイナミック型RAMの一実施例を示す基板配置図である。FIG. 2 is a board layout diagram showing one embodiment of the dynamic RAM of FIG. 1. 図1のダイナミック型RAMに含まれるメモリブロックの一実施例を示すブロック図である。FIG. 2 is a block diagram showing one embodiment of a memory block included in the dynamic RAM of FIG. 1. 図3のメモリブロックに含まれるサブメモリマットの一実施例を示す部分的なブロック図である。FIG. 4 is a partial block diagram showing one embodiment of a sub memory mat included in the memory block of FIG. 3; 図4のサブメモリマットの一実施例を示す部分的な接続図である。FIG. 5 is a partial connection diagram illustrating an embodiment of the sub memory mat of FIG. 4. 図4のサブメモリマットに含まれるメモリアレイ及び周辺部の一実施例を示す部分的な回路図である。FIG. 5 is a partial circuit diagram showing one embodiment of a memory array and a peripheral portion included in the sub memory mat of FIG. 4. 図4のサブメモリマットに含まれるサブワード線駆動部の第1の実施例を示す部分的な回路図及び信号波形図である。FIG. 5 is a partial circuit diagram and a signal waveform diagram illustrating a first example of a sub-word line driving unit included in the sub-memory mat of FIG. 4; 図4のサブメモリマットに含まれるサブワード線駆動部の第2の実施例を示す部分的な回路図及び信号波形図である。FIG. 9 is a partial circuit diagram and a signal waveform diagram showing a second embodiment of the sub-word line drive section included in the sub-memory mat of FIG. 図4のサブメモリマットに含まれるサブワード線駆動部の第3の実施例を示す部分的な回路図及び信号波形図である。FIG. 9 is a partial circuit diagram and a signal waveform diagram showing a third embodiment of the sub-word line driving unit included in the sub-memory mat of FIG. 図4のサブメモリマットに含まれるセンスアンプ及びセンスアンプ駆動部の第1の実施例を示す部分的な回路図である。FIG. 5 is a partial circuit diagram illustrating a first embodiment of a sense amplifier and a sense amplifier driver included in the sub memory mat of FIG. 4. 図4のサブメモリマットに含まれるセンスアンプ駆動部の第2の実施例を示す部分的な回路図である。FIG. 9 is a partial circuit diagram illustrating a second embodiment of the sense amplifier driver included in the sub memory mat of FIG. 4. 図10及び図11のセンスアンプ駆動部の一実施例を示す信号波形図である。FIG. 12 is a signal waveform diagram illustrating one embodiment of the sense amplifier driving unit of FIGS. 10 and 11. 図4のサブメモリマットに含まれるセンスアンプ駆動部の第3の実施例を示す部分的な回路図である。FIG. 13 is a partial circuit diagram illustrating a third embodiment of the sense amplifier driving unit included in the sub memory mat of FIG. 4. 図13のセンスアンプ駆動部の一実施例を示す信号波形図である。FIG. 14 is a signal waveform diagram illustrating one embodiment of the sense amplifier driving unit of FIG. 13. 図4のサブメモリマットのメモリアレイ及び周辺部における金属配線層の一実施例を示す平面配置図である。FIG. 5 is a plan layout view showing one embodiment of a memory array of a sub memory mat of FIG. 4 and a metal wiring layer in a peripheral portion. 図4のサブメモリマットに含まれるサブワード線駆動部の一実施例を示す部分的な平面配置図である。FIG. 5 is a partial plan view showing one embodiment of a sub-word line driving unit included in the sub-memory mat of FIG. 4; 図4のサブメモリマットに含まれるセンスアンプ及びセンスアンプ駆動部の一実施例を示す部分的な平面配置図である。FIG. 5 is a partial plan layout diagram showing one embodiment of a sense amplifier and a sense amplifier driving unit included in the sub memory mat of FIG. 4. 図1のダイナミック型RAMのサブメモリマットを構成するメモリアレイ及び周辺部の第1の実施例を示すシンボリックな平面配置図である。FIG. 2 is a symbolic plan view showing a first embodiment of a memory array and a peripheral portion constituting a sub memory mat of the dynamic RAM of FIG. 1. 図1のダイナミック型RAMのサブメモリマットを構成するメモリアレイ及び周辺部の第2の実施例を示すシンボリックな平面配置図である。FIG. 2 is a symbolic plan view showing a second embodiment of a memory array and a peripheral portion constituting a sub memory mat of the dynamic RAM of FIG. 1. 図1のダイナミック型RAMのサブメモリマットを構成するメモリアレイ及び周辺部の第3の実施例を示すシンボリックな平面配置図である。FIG. 9 is a symbolic plan view showing a third embodiment of a memory array and a peripheral portion constituting a sub memory mat of the dynamic RAM of FIG. 1. 図18のメモリアレイ及び周辺部の一実施例を示す断面構造図である。FIG. 19 is a sectional structural view showing one embodiment of the memory array and the peripheral portion of FIG. 18. 図19のメモリアレイ及び周辺部の一実施例を示す断面構造図である。FIG. 20 is a sectional structural view showing one embodiment of the memory array and the peripheral portion of FIG. 19; 図20のメモリアレイ及び周辺部の一実施例を示す断面構造図である。FIG. 21 is a sectional structural view showing one embodiment of the memory array and peripheral portions of FIG. 20.

符号の説明Explanation of reference numerals

MB0〜MB3・・・メモリブロック、MATL,MATR・・・メモリマット、XD・・・Xアドレスデコーダ、XB・・・Xアドレスバッファ、YDL,YDR・・・Yアドレスデコーダ、YB・・・Yアドレスバッファ、BS・・・メモリブロック選択回路、MAL,MAR・・・メインアンプ、IO・・・データ入出力回路、TG・・・タイミング発生回路、VG・・・内部電圧発生回路。 PSUB・・・P型半導体基板、PC・・・周辺回路
SML00〜SML77,SMR00〜SMR77・・・サブメモリマット、ARYR00〜ARYR77・・・メモリアレイ、WDR00〜WDR78・・・サブワード線駆動部、SAR00〜SAR87・・・センスアンプ、SDR00〜SDR87・・・センスアンプ駆動部
MW30*〜MW363*・・・メインワード線、SW0〜SW511・・・サブワード線、USWD・・・単位サブワード線駆動回路、SB0*〜SB255*・・・サブビット線、USA・・・センスアンプ単位回路、YS40〜YS463・・・ビット線選択信号、SIO0*〜SIO3*・・・サブコモンIO線、MIO00*〜MIO03*,MIO20*〜MIO23*,MIO40*〜MIO43*,MIO60*〜MIO63*・・・メインコモンIO線、DX40〜DX47・・・サブワード線駆動信号、SH3L,SH3R・・・シェアド制御信号
USWD0〜USWD511・・・単位サブワード線駆動回路、USA0〜USA255・・・単位センスアンプ
SAD・・・センスアンプ駆動回路、SAP3,SAN3・・・センスアンプ制御信号線、CPP2,CPP4,CPN2,CPN4・・・・センスアンプ駆動電圧供給線、PP,PN・・・コモンソース線、SMA・・・サブメインアンプ、WE3,RE3,WRE3・・・・サブメインアンプ制御信号線、SH3LB,SH3RB・・・反転シェアド制御信号線、PC,PCS・・・プリチャージ制御用内部制御信号線
SAP31,SAP32・・・センスアンプ制御信号
P1〜P7・・・PチャンネルMOSFET、N1〜NR・・・NチャンネルMOSFET、V1〜V3・・・インバータ
M1〜M3・・・金属配線層、FG,SG・・・ゲート層
ARY1〜ARY4・・・メモリアレイ、WD1〜WD2・・・サブワード線駆動部、SA1〜SA2・・・センスアンプ、DNW1〜DNW5・・・比較的深いNウェル領域、NW1〜NW16・・・比較的浅いNウェル領域、PW1〜PW15・・・比較的浅いPウェル領域、MC・・・メモリセル、PMOS・・・PチャンネルMOSFET、NMOS・・・NチャンネルMOSFET。
MB0 to MB3: memory block, MATL, MATR: memory mat, XD: X address decoder, XB: X address buffer, YDL, YDR: Y address decoder, YB: Y address Buffer, BS: memory block selection circuit, MAL, MAR: main amplifier, IO: data input / output circuit, TG: timing generation circuit, VG: internal voltage generation circuit. PSUB: P-type semiconductor substrate, PC: Peripheral circuit SML00 to SML77, SMR00 to SMR77: Sub memory mat, ARYR00 to ARYR77: Memory array, WDR00 to WDR78: Subword line drive, SAR00 SAR87: sense amplifier, SDR00 to SDR87: sense amplifier drive unit MW30 * to MW363 *: main word line, SW0 to SW511: subword line, USWD: unit subword line drive circuit, SB0 * To SB255 *: Sub bit line, USA: Sense amplifier unit circuit, YS40 to YS463: Bit line selection signal, SIO0 * to SIO3 *: Subcommon IO line, MIO00 * to MIO03 *, MIO20 * ~ MIO23 *, MIO40 * ~ MI 43 *, MIO60 * to MIO63 *: Main common IO line, DX40 to DX47: Subword line drive signal, SH3L, SH3R: Shared control signal USWD0 to USWD511: Unit subword line drive circuit, USA0 USA255: Unit sense amplifier SAD: Sense amplifier drive circuit, SAP3, SAN3: Sense amplifier control signal line, CPP2, CPP4, CPN2, CPN4: Sense amplifier drive voltage supply line, PP, PN ..Common source line, SMA ... Sub main amplifier, WE3, RE3, WRE3 ... Sub main amplifier control signal line, SH3LB, SH3RB ... Inverted shared control signal line, PC, PCS ... Precharge Internal control signal lines for control SAP31, SAP32 ... P1-P7 P-channel MOSFET, N1-NR N-channel MOSFET, V1-V3 Inverter M1-M3 Metal wiring layer, FG, SG ... Gate layer ARY1- ARY4: memory array, WD1 to WD2: sub-word line driver, SA1 to SA2: sense amplifier, DNW1 to DNW5: relatively deep N-well region, NW1 to NW16 ... relatively shallow N Well region, PW1 to PW15: relatively shallow P well region, MC: memory cell, PMOS: P-channel MOSFET, NMOS: N-channel MOSFET.

Claims (9)

第1メインワード線と、前記第1メインワード線に対応して設けられる複数の第1サブワード線と、前記複数の第1サブワード線と交差する複数の第1ビット線と、前記複数の第1サブワード線と前記複数の第1ビット線の交点に設けられる複数の第1メモリセルとを有する第1メモリアレイと、
第2メインワード線と、前記第2メインワード線に対応して設けられる複数の第2サブワード線と、前記複数の第2サブワード線と交差する複数の第2ビット線と、前記複数の第2サブワード線と前記複数の第2ビット線の交点に設けられる複数の第2メモリセルとを有する第2メモリアレイと、
前記複数の第1ビット線と接続され第1方向に延在する第1サブコモンIO線と、
前記複数の第2ビット線と接続され前記第1方向に延在する第2サブコモンIO線と、
前記第1及び第2サブコモンIO線と接続され前記第1方向と交差する第2方向に延在するメインIO線と、
前記複数の第1ビット線の夫々と前記第1サブコモンIO線の間に設けられる複数の第1スイッチ回路と、
前記複数の第2ビット線の夫々と前記第2サブコモンIO線の間に設けられる複数の第2スイッチ回路と、
前記第1サブコモンIO線と前記メインIO線の間に設けられ、前記第1サブコモンIO線を伝達した信号を増幅するための第1増幅回路と、
前記第2サブコモンIO線と前記メインIO線の間に設けられ、前記第2サブコモンIO線を伝達した信号を増幅するための第2増幅回路とを具備する半導体装置。
A first main word line, a plurality of first sub word lines provided corresponding to the first main word line, a plurality of first bit lines intersecting the plurality of first sub word lines, and a plurality of first bit lines; A first memory array having a plurality of first memory cells provided at intersections of a sub-word line and the plurality of first bit lines;
A second main word line, a plurality of second sub word lines provided corresponding to the second main word line, a plurality of second bit lines intersecting the plurality of second sub word lines, and a plurality of second bit lines; A second memory array having a plurality of second memory cells provided at intersections of a sub-word line and the plurality of second bit lines;
A first sub-common IO line connected to the plurality of first bit lines and extending in a first direction;
A second sub-common IO line connected to the plurality of second bit lines and extending in the first direction;
A main IO line connected to the first and second sub-common IO lines and extending in a second direction crossing the first direction;
A plurality of first switch circuits provided between each of the plurality of first bit lines and the first sub-common IO line;
A plurality of second switch circuits provided between each of the plurality of second bit lines and the second sub-common IO line;
A first amplifier circuit provided between the first sub-common IO line and the main IO line, for amplifying a signal transmitted through the first sub-common IO line;
A semiconductor device comprising: a second amplifier circuit provided between the second sub-common IO line and the main IO line, for amplifying a signal transmitted through the second sub-common IO line.
請求項1において、
四角形を形成する第1領域及び第2領域と、
前記第1領域と前記第2領域の間に前記第2領域の一辺に沿って設けられ、前記第1方向に長辺を持つ四角形を形成する第3領域と、
前記第2領域の一辺に対向する前記第2領域の他の一辺に沿って設けられ、前記第1方向に長辺を持つ四角形を形成する第4領域と、
前記第1及び第2領域に沿って設けられ、前記第3及び第4領域と交差する領域を有するように前記第2方向に長辺を持つ四角形を形成する第5領域とを具備し、
前記第1領域は、前記第1メモリアレイを含み、
前記第2領域は、前記第2メモリアレイを含み、
前記第3領域は、前記複数の第1ビット線の夫々に対応して設けられ前記複数の第1ビット線から読み出された信号を第1電圧に増幅するための複数の第1センスアンプと、前記複数の第1スイッチ回路と、前記第1サブコモンIO線とを含み、
前記第4領域は、前記複数の第2ビット線の夫々に対応して設けられ前記複数の第2ビット線から読み出された信号を前記第1電圧に増幅するための複数の第2センスアンプと、前記複数の第2スイッチ回路と、前記第2サブコモンIO線とを含み、
前記第5領域は、前記メインIO線を含み、
前記第3領域と前記第5領域とが交差する領域は、前記第1増幅回路を含み、
前記第4領域と前記第5領域とが交差する領域は、前記第2増幅回路を含む半導体装置。
In claim 1,
A first region and a second region forming a square;
A third region provided between the first region and the second region along one side of the second region and forming a rectangle having a long side in the first direction;
A fourth region provided along the other side of the second region facing one side of the second region and forming a rectangle having a long side in the first direction;
A fifth region provided along the first and second regions and forming a rectangle having a long side in the second direction so as to have a region intersecting with the third and fourth regions;
The first area includes the first memory array,
The second area includes the second memory array,
The third region is provided corresponding to each of the plurality of first bit lines, and includes a plurality of first sense amplifiers for amplifying a signal read from the plurality of first bit lines to a first voltage. , The plurality of first switch circuits, and the first sub-common IO line,
The fourth region is provided corresponding to each of the plurality of second bit lines, and a plurality of second sense amplifiers for amplifying a signal read from the plurality of second bit lines to the first voltage. , The plurality of second switch circuits, and the second sub-common IO line,
The fifth area includes the main IO line,
A region where the third region and the fifth region intersect includes the first amplifier circuit;
A semiconductor device including the second amplifier circuit in a region where the fourth region and the fifth region intersect.
請求項2において、
前記第1増幅回路は、前記第1サブコモンIO線に接続されるゲートを有する第1MOSFETを含み、増幅した信号を前記第1MOSFETのドレインから出力し、
前記第2増幅回路は、前記第2サブコモンIO線に接続されるゲートを有する第2MOSFETを含み、増幅した信号を前記第2MOSFETのドレインから出力する半導体装置。
In claim 2,
The first amplifier circuit includes a first MOSFET having a gate connected to the first sub-common IO line, and outputs an amplified signal from a drain of the first MOSFET.
The semiconductor device, wherein the second amplifier circuit includes a second MOSFET having a gate connected to the second sub-common IO line, and outputs an amplified signal from a drain of the second MOSFET.
請求項2又は3のいずれかにおいて、
前記第3領域と前記第5領域とが交差する領域は、前記複数の第1センスアンプに前記第1電圧を供給するための第1センスアンプ駆動回路を含み、
前記第4領域と前記第5領域とが交差する領域は、前記複数の第2センスアンプに前記第1電圧を供給するための第2センスアンプ駆動回路を含む半導体装置。
In any of claims 2 or 3,
A region where the third region and the fifth region intersect includes a first sense amplifier driving circuit for supplying the first voltage to the plurality of first sense amplifiers;
A semiconductor device including a second sense amplifier driving circuit for supplying the first voltage to the plurality of second sense amplifiers in a region where the fourth region and the fifth region intersect.
請求項4において、
前記第1センスアンプ駆動回路は、前記複数の第1センスアンプの動作開始時に前記第1電圧より大きい第2電圧を供給し、所定期間経過後、前記第1電圧を供給し、
前記第2センスアンプ駆動回路は、前記複数の第2センスアンプの動作開始時に前記第2電圧を供給し、所定期間経過後、前記第1電圧を供給する半導体装置。
In claim 4,
The first sense amplifier driving circuit supplies a second voltage higher than the first voltage at the start of the operation of the plurality of first sense amplifiers, and supplies the first voltage after a predetermined period has elapsed
The semiconductor device, wherein the second sense amplifier driving circuit supplies the second voltage when the plurality of second sense amplifiers start operating, and supplies the first voltage after a lapse of a predetermined period.
請求項1から5のいずれかにおいて、
前記第1メインワード線と前記複数の第1サブワード線の夫々の間に設けられた複数の第1サブワード線駆動回路と、
前記第2メインワード線と前記複数の第2サブワード線の夫々の間に設けられた複数の第2サブワード線駆動回路とを更に具備し、
前記複数の第1及び第2サブワード線駆動回路の夫々は、CMOSスタティック型駆動回路である半導体装置。
In any one of claims 1 to 5,
A plurality of first sub-word line driving circuits provided between the first main word line and each of the plurality of first sub-word lines;
A plurality of second sub-word line driving circuits provided between the second main word line and each of the plurality of second sub-word lines;
The semiconductor device, wherein each of the plurality of first and second sub-word line drive circuits is a CMOS static drive circuit.
請求項1から6のいずれかにおいて、
前記複数の第1及び第2スイッチ回路の導通状態を制御するために夫々に対応して設けられる複数のY選択線を更に具備し、
前記第1メインワード線と前記複数のY選択線は、前記第1メモリアレイ上で交差し、
前記第2メインワード線と前記複数のY選択線は、前記第2メモリアレイ上で交差する半導体装置。
In any one of claims 1 to 6,
A plurality of Y selection lines respectively provided for controlling conduction states of the plurality of first and second switch circuits;
The first main word line and the plurality of Y selection lines intersect on the first memory array;
The semiconductor device, wherein the second main word line and the plurality of Y selection lines cross on the second memory array.
請求項7において、
前記メインIO線と前記複数のY選択線は、同じ配線層で形成され、
前記第1及び第2メインワード線と前記第1及び第2サブコモンIO線は、同じ配線層で形成される半導体装置。
In claim 7,
The main IO line and the plurality of Y selection lines are formed in the same wiring layer,
A semiconductor device in which the first and second main word lines and the first and second sub-common IO lines are formed in the same wiring layer.
ワード線駆動回路を有する階層型ワード線と、ビット線、サブコモンIO線及びメインコモンIO線とを有する階層型IO線とを具備し、
前記サブコモンIO線と前記メインコモンIO線との間に増幅器を有することを特徴とする半導体装置。
A hierarchical word line having a word line driving circuit, and a hierarchical IO line having a bit line, a sub-common IO line, and a main common IO line;
A semiconductor device having an amplifier between the sub-common IO line and the main common IO line.
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