JP2006172683A - 半導体記憶装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 外部からライトコマンドWRTが入力され、ビット線BLT,BLBの電圧がVDL,VSSとなり、メモリセルトランジスタを介してキャパシタの蓄積ノードSNにそのメモリセルトランジスタのしきい値電圧(LVT:低しきい値電圧、MVT:中しきい値電圧、HVT:高しきい値電圧)に応じた電圧が書き込まれ、その後、キャパシタのプレート側に接続されたプレート線PLが電圧VPLから電圧VPHに駆動され、カップリングによって蓄積ノードSNの電圧が上昇した段階で、ビット線BLTを電圧VDLから電圧VDPに下げ、蓄積ノードSNに過剰に書き込まれた電圧をメモリセルトランジスタのしきい値電圧の大きさに応じて低下させ、しきい値電圧のばらつきに起因した蓄積ノードSNの電圧のばらつきを低減する。
【選択図】 図6
Description
BLK メモリブロック
DQC 入出力回路
CNTL 制御回路
ARY メモリアレー
MAA メインアンプ列
XDEC 行デコーダ
YDEC 列デコーダ
ACC アレー制御回路
XP クロスエリア
SWDA サブワードドライバ列
SWD サブワードドライバ
PLDA プレートドライバ列
PLD プレートドライバ
SAA センスアンプ列
SA センスアンプ
MC メモリセル
DMC ダミーメモリセル
SN 蓄積ノード
DSN ダミー蓄積ノード
Cs キャパシタ
BL,BLT,BLB ビット線
WL,WL0〜4 ワード線
MWLB メインワード線
FX サブワードドライバ選択線
DWL,DWL0,DWL1 ダミーワード線
PL,PL0〜4 プレート線
PX プレート制御線
PXS プレートタイミング信号
DPL,DPL0,DPL1 ダミープレート線
TGC トランスファーゲート
IOP 読み出し・書き込みポート
YS 列選択線
CC クロスカップル・アンプ
PCC プリチャージ回路
SHR0,SHR1 センスアンプ分離信号
LIOT,LIOB ローカルIO線
MIOT,MIOB メインIO線
CSP P側共通ソース線
CSN N側共通ソース線
BLEQ ビット線プリチャージ信号
SHD SHR信号ドライバ
REQ LIO線プリチャージ回路
RGC リードライトゲート
CSD CS線ドライバ
SEQ CS線プリチャージ回路
EQD BLEQ信号ドライバ
FXD FX線ドライバ
PXD PX線ドライバ
ACT 活性領域
BC ビット線コンタクト
SC 蓄積ノードコンタクト
PC プレートコンタクト
PLE プレート電極
CI 容量絶縁膜CI
CB コンタクト
N N型拡散層領域
PW 半導体基板
SiO2 絶縁膜
ISO 素子分離用ゲート
Claims (23)
- それぞれMOSトランジスタとキャパシタを含み、前記MOSトランジスタのゲートが選択端子とされ、ソースおよびドレインの一方が入出力端子とされ、ソースおよびドレインの他方が前記キャパシタの蓄積ノードに接続される複数のメモリセルと、
前記複数のメモリセルの前記選択端子にそれぞれ接続される複数のワード線と、
前記複数のメモリセルの前記入出力端子にそれぞれ接続される相補ビット線と、
前記相補ビット線の一端に接続され、前記相補ビット線の電圧差を増幅しラッチを行うセンスアンプとを備えた半導体記憶装置であって、
前記複数のワード線の中のいずれかのワード線が活性化された後、前記センスアンプが活性化され、前記相補ビット線のうちの一方のビット線が第1の電圧に増幅され、他方のビット線が前記第1の電圧よりも低い第2の電圧に増幅された段階で、前記第1の電圧に増幅されたビット線を、第1の時間にて前記第1の電圧よりも低い第3の電圧に下げ、その後に前記いずれかのワード線を非活性化する手段を有することを特徴とする半導体記憶装置。 - 請求項1記載の半導体記憶装置において、
前記センスアンプは、第1および第2のPチャネル型MOSトランジスタと、第1および第2のNチャネル型MOSトランジスタを含み、
前記第1のPチャネル型MOSトランジスタは、ソースがP側共通ソース端子に接続され、ゲートが前記相補ビット線のうちの第2のビット線に接続され、ドレインが前記相補ビット線のうちの第1のビット線に接続されており、
前記第2のPチャネル型MOSトランジスタは、ソースが前記P側共通ソース端子に接続され、ゲートが前記第1のビット線に接続され、ドレインが前記第2のビット線に接続されており、
前記第1のNチャネル型MOSトランジスタは、ソースがN側共通ソース端子に接続され、ゲートが前記第2のビット線に接続され、ドレインが前記第1のビット線に接続されており、
前記第2のNチャネル型MOSトランジスタは、ソースが前記N側共通ソース端子に接続され、ゲートが前記第1のビット線に接続され、ドレインが前記第2のビット線に接続されており、
前記複数のワード線の中のいずれかのワード線が活性化された後、前記P側共通ソース線が前記第1の電圧に駆動され、前記N側共通ソース線が前記第2の電圧に駆動された段階で、前記P側共通ソース線を前記第1の時間にて前記第1の電圧よりも低い第4の電圧に駆動し、その後に前記いずれかのワード線を非活性化する手段を有することを特徴とする半導体記憶装置。 - 請求項2記載の半導体記憶装置において、
前記第4の電圧は、前記第3の電圧から前記第1または前記第2のPチャネル型MOSトランジスタのしきい値電圧を引いた値よりも低いことを特徴とする半導体記憶装置。 - 請求項2記載の半導体記憶装置において、
前記第1の時間は、前記半導体記憶装置にプリチャージコマンドが入力された時間よりも遅いことを特徴とする半導体記憶装置。 - 請求項2記載の半導体記憶装置において、
前記いずれかのワード線が活性化された後、前記P側共通ソース線を、前記第1の電圧よりも高い第5の電圧に駆動し、その後、前記第1の電圧に駆動し、更にその後、前記第1の時間にて前記第4の電圧に駆動する手段を有することを特徴とする半導体記憶装置。 - 請求項2記載の半導体記憶装置において、
複数のプレート線を備え、
前記複数のプレート線は、前記複数のメモリセル内で前記蓄積ノードと反対側の前記キャパシタのノードとなるプレート端子にそれぞれ接続され、
前記複数のプレート線の中の同一のプレート線には、前記複数のワード線の中の同一のワード線に接続される前記複数のメモリセルの前記プレート端子のみが接続されることを特徴とする半導体記憶装置。 - 請求項6記載の半導体記憶装置において、
前記キャパシタは、前記キャパシタの一方の電極が層間絶縁膜の孔の内壁に形成されたシリンダ形状であることを特徴とする半導体記憶装置。 - 請求項6記載の半導体記憶装置において、
前記相補ビット線は、前記複数のワード線の中の同一のワード線と交差し、互いに隣接して配置されることを特徴とする半導体記憶装置。 - 請求項6記載の半導体記憶装置において、
前記相補ビット線は、前記複数のワード線の中の同一のワード線と交差し、間に1本のビット線を挟んで配置されることを特徴とする半導体記憶装置。 - 請求項6記載の半導体記憶装置において、
前記相補ビット線は、前記センスアンプを中心に互いに反対方向に延伸し、
前記センスアンプが前記複数のワード線の延伸する方向に複数配置されることで、前記相補ビット線を含む複数のビット線が互いに隣接して配置され、
前記複数のワード線間のピッチは、前記複数のビット線間のピッチと同じかまたは広いことを特徴とする半導体記憶装置。 - 請求項6記載の半導体記憶装置において、
前記相補ビット線は、前記センスアンプを中心に互いに反対方向に延伸し、
前記センスアンプが前記複数のワード線の延伸する方向に複数配置されることで、前記相補ビット線を含む複数のビット線が互いに隣接して配置され、
前記複数のワード線間のピッチは、前記複数のビット線間のピッチよりも狭いことを特徴とする半導体記憶装置。 - それぞれMOSトランジスタとキャパシタを含み、前記MOSトランジスタのゲートが選択端子とされ、ソースおよびドレインの一方が入出力端子とされ、ソースおよびドレインの他方が前記キャパシタの蓄積ノードに接続される複数のメモリセルと、
前記複数のメモリセルの前記選択端子にそれぞれ接続される複数のワード線と、
前記複数のメモリセルの前記入出力端子にそれぞれ接続される相補ビット線と、
前記複数のメモリセルのキャパシタにて、前記蓄積ノードの反対側の端子にそれぞれ接続される複数のプレート線と、
前記相補ビット線の一端に接続され、前記相補ビット線の電圧差を増幅しラッチを行うセンスアンプとを備えた半導体記憶装置であって、
前記複数のワード線の中のいずれかのワード線が活性化された後、前記センスアンプが活性化され、前記相補ビット線の中の一方のビット線が第1の電圧に増幅され、他方のビット線が前記第1の電圧よりも低い第2の電圧に増幅された段階で、前記いずれかのワード線に対応するプレート線を、第2の時間にて第6の電圧から前記第6の電圧よりも高い第7の電圧に駆動する手段と、
前記第1の電圧に増幅されたビット線を、第1の時間にて前記第1の電圧よりも低い第3の電圧に下げ、その後に前記いずれかのワード線を非活性化する手段とを有することを特徴とする半導体記憶装置。 - 請求項12記載の半導体記憶装置において、
前記第1の時間は、前記第2の時間とほぼ同時であることを特徴とする半導体記憶装置。 - 請求項12記載の半導体記憶装置において、
前記いずれかのワード線に対応するプレート線は、前記いずれかのワード線が活性化された後で前記センスアンプが活性化される前に、前記第7の電圧から前記第6の電圧に駆動されることを特徴とする半導体記憶装置。 - 請求項12記載の半導体記憶装置において、
前記いずれかのワード線に対応するプレート線は、前記センスアンプが活性化された後で前記第2の時間よりも前に、前記第7の電圧から前記第6の電圧に駆動されることを特徴とする半導体記憶装置。 - それぞれMOSトランジスタとキャパシタを含み、前記MOSトランジスタのゲートが選択端子とされ、ソースおよびドレインの一方が入出力端子とされ、ソースおよびドレインの他方が前記キャパシタの蓄積ノードに接続される複数のメモリセルと、
前記複数のメモリセルの前記選択端子にそれぞれ接続される複数のワード線と、
前記複数のメモリセルの前記入出力端子にそれぞれ接続される相補ビット線と、
前記相補ビット線の一端に接続され、前記相補ビット線の電圧差を増幅しラッチを行うセンスアンプと、
前記センスアンプに接続されるP側共通ソース線およびN側共通ソース線と、
前記P側共通ソース線を駆動する第1、第2および第3のドライバとを備え、
前記センスアンプは、第1および第2のPチャネル型MOSトランジスタと、第1および第2のNチャネル型MOSトランジスタを含み、
前記第1のPチャネル型MOSトランジスタは、ソースがP側共通ソース端子に接続され、ゲートが前記相補ビット線のうちの第2のビット線に接続され、ドレインが前記相補ビット線のうちの第1のビット線に接続されており、
前記第2のPチャネル型MOSトランジスタは、ソースが前記P側共通ソース端子に接続され、ゲートが前記第1のビット線に接続され、ドレインが前記第2のビット線に接続されており、
前記第1のNチャネル型MOSトランジスタは、ソースがN側共通ソース端子に接続され、ゲートが前記第2のビット線に接続され、ドレインが前記第1のビット線に接続されており、
前記第2のNチャネル型MOSトランジスタは、ソースが前記N側共通ソース端子に接続され、ゲートが前記第1のビット線に接続され、ドレインが前記第2のビット線に接続されており、
前記第1のドライバは、第1の電源電圧に接続され、前記第2のドライバは、第4の電源電圧に接続され、前記第3のドライバは、第5の電源電圧に接続されることを特徴とする半導体記憶装置。 - 請求項16記載の半導体記憶装置において、
前記第4の電源電圧は、前記第1の電源電圧の半分よりも低いことを特徴とする半導体記憶装置。 - 請求項16記載の半導体記憶装置において、
前記第1および前記第4の電源電圧は、それぞれ、外部電源電圧を降圧回路で降圧することでチップ内部で生成され、
前記第5の電源電圧は、前記外部電源電圧をそのまま用いて生成されることを特徴とする半導体記憶装置。 - それぞれMOSトランジスタとキャパシタを含み、前記MOSトランジスタのゲートが選択端子とされ、ソースおよびドレインの一方が入出力端子とされ、ソースおよびドレインの他方が前記キャパシタの蓄積ノードに接続される複数のメモリセルと、
前記複数のメモリセルにおける前記蓄積ノードと反対側の前記キャパシタのノードにそれぞれ接続された複数のプレート線と、
前記複数のメモリセルの前記選択端子にそれぞれ接続される複数のワード線と、
前記複数のメモリセルの前記入出力端子にそれぞれ接続される相補ビット線と、
前記相補ビット線の一端に接続され、前記相補ビット線の電圧差を増幅しラッチを行うセンスアンプと、
前記センスアンプに接続され、前記相補ビット線の高レベル側の電圧を供給するためのP側共通ソース線と、
前記センスアンプに接続され、前記相補ビット線の低レベル側の電圧を供給するためのN側共通ソース線と、
ソースおよびドレインの一方が、前記相補ビット線の高レベル側の書き込み電圧となる第1の電源電圧に接続され、他方が、前記P側共通ソース線に接続された第3のMOSトランジスタと、
ソースおよびドレインの一方が、前記第1の電源電圧よりも低い第4の電源電圧に接続され、他方が、前記P側共通ソース線に接続された第4のMOSトランジスタと、
前記P側共通ソース線と前記N側共通ソース線に接続され、前記P側共通ソース線と前記N側共通ソース線を同一の電圧にプリチャージするプリチャージ回路と、
前記複数のプレート線に接続され、書き込みおよび読み出し動作時に前記複数のプレート線の電圧を所定の値に変動させるプレートドライバとを有することを特徴とする半導体記憶装置。 - 請求項19記載の半導体記憶装置において、
前記第3のMOSトランジスタは、Pチャネル型MOSトランジスタであり、
前記第4のMOSトランジスタは、Nチャネル型MOSトランジスタであることを特徴とする半導体記憶装置。 - ワード線と、
2本のビット線からなり、前記ワード線との間で2つの交点を備える相補ビット線と、
MOSトランジスタおよびキャパシタを含み、前記MOSトランジスタのゲートが前記ワード線に接続され、ソース又はドレインの一方が前記相補ビット線の一方のビット線に接続され、ソース又はドレインの他方が前記キャパシタに接続されたダイナミック型メモリセルと、
前記相補ビット線の一端側に配置され、前記相補ビット線の電圧差を増幅するラッチ回路からなるセンスアンプと、を備え、
前記ワード線と前記相補ビット線とが成す2つの交点のいずれにも、前記ダイナミック型メモリセルが設けられ、
前記2つの交点にそれぞれ設けられたダイナミック型メモリセルにおける前記キャパシタの他端は、同一のプレート線に接続され、
前記ダイナミック型メモリセルからデータを読み出す際に、前記ワード線が活性化され、前記相補ビット線に相補の信号が発生し、前記プレート線のレベルが、第7の電圧から、前記第7の電圧よりも低い第6の電圧に駆動されることを特徴とする半導体記憶装置。 - 請求項21記載の半導体記憶装置において、
前記相補ビット線のうち一方のビット線が第1の電圧に増幅され、他方のビット線が前記第1の電圧よりも低い第2の電圧に増幅された後、第2の時間に前記プレート線のレベルが前記第6の電圧から、前記第7の電圧に駆動され、第1の時間において前記第1の電圧に増幅されたビット線が、前記第1の電圧よりも低い第3の電圧に下げられた後、前記ワード線が非活性化されることを特徴とする半導体記憶装置。 - 請求項22記載の半導体記憶装置において、
前記第1の時間と前記第2の時間がほぼ同時であることを特徴とする半導体記憶装置。
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