JP2007052913A - 半導体記憶装置 - Google Patents

半導体記憶装置 Download PDF

Info

Publication number
JP2007052913A
JP2007052913A JP2006240501A JP2006240501A JP2007052913A JP 2007052913 A JP2007052913 A JP 2007052913A JP 2006240501 A JP2006240501 A JP 2006240501A JP 2006240501 A JP2006240501 A JP 2006240501A JP 2007052913 A JP2007052913 A JP 2007052913A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
sub
bus
region
decoder
word line
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2006240501A
Other languages
English (en)
Other versions
JP4550035B2 (ja
Inventor
Goro Kitsukawa
五郎 橘川
Takesada Akiba
武定 秋葉
Hiroshi Otori
浩 大鳥
William R Mckee
ウイリアム・アール・マッキー
Jeffrey E Koelling
ジェフリー・イー・コーリング
Troy H Herndon
トロイ・エイチ・ハーンドン
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Texas Instruments Inc
Original Assignee
Hitachi Ltd
Texas Instruments Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Ltd, Texas Instruments Inc filed Critical Hitachi Ltd
Publication of JP2007052913A publication Critical patent/JP2007052913A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP4550035B2 publication Critical patent/JP4550035B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G11INFORMATION STORAGE
    • G11CSTATIC STORES
    • G11C11/00Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor
    • G11C11/21Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor using electric elements
    • G11C11/34Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor using electric elements using semiconductor devices
    • G11C11/40Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor using electric elements using semiconductor devices using transistors
    • G11C11/401Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor using electric elements using semiconductor devices using transistors forming cells needing refreshing or charge regeneration, i.e. dynamic cells
    • G11C11/4063Auxiliary circuits, e.g. for addressing, decoding, driving, writing, sensing or timing
    • G11C11/407Auxiliary circuits, e.g. for addressing, decoding, driving, writing, sensing or timing for memory cells of the field-effect type
    • GPHYSICS
    • G11INFORMATION STORAGE
    • G11CSTATIC STORES
    • G11C5/00Details of stores covered by group G11C11/00
    • G11C5/02Disposition of storage elements, e.g. in the form of a matrix array
    • G11C5/025Geometric lay-out considerations of storage- and peripheral-blocks in a semiconductor storage device
    • GPHYSICS
    • G11INFORMATION STORAGE
    • G11CSTATIC STORES
    • G11C5/00Details of stores covered by group G11C11/00
    • G11C5/14Power supply arrangements, e.g. power down, chip selection or deselection, layout of wirings or power grids, or multiple supply levels
    • GPHYSICS
    • G11INFORMATION STORAGE
    • G11CSTATIC STORES
    • G11C7/00Arrangements for writing information into, or reading information out from, a digital store
    • G11C7/06Sense amplifiers; Associated circuits, e.g. timing or triggering circuits
    • G11C7/065Differential amplifiers of latching type
    • GPHYSICS
    • G11INFORMATION STORAGE
    • G11CSTATIC STORES
    • G11C7/00Arrangements for writing information into, or reading information out from, a digital store
    • G11C7/18Bit line organisation; Bit line lay-out
    • GPHYSICS
    • G11INFORMATION STORAGE
    • G11CSTATIC STORES
    • G11C8/00Arrangements for selecting an address in a digital store
    • G11C8/14Word line organisation; Word line lay-out

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Semiconductor Memories (AREA)
  • Dram (AREA)

Abstract

【課題】回路のサイズを最小にする、アレイタイプの集積回路上のメッシュ状電源及び信号バスを提供する。
【解決手段】メッシュシステムのためのスルーホールは、周辺回路だけでなくサブアレイ18a、18bにも配置される。メッシュシステムの電源バス及び信号バスは、アレイを横断して垂直及び水平の両方向に伸びており、すべての垂直バスは1つの金属層M3に、また、すべての水平バスは他の金属層M2に置かれている。1つの層のバスはアレイに配置されたスルーホールにより他の層の適切なバスに接続されている。接続されたバスは、適切なセンスアンプドライバへと伸びている。
【選択図】図1

Description

本発明は、一般的に半導体回路設計に関し、特に、半導体メモリ集積回路において電源及び信号バスを相互接続する方法及び装置に適用して有効な技術に関するものである。
半導体技術の発展に伴って、単一の集積回路すなわち「チップ」に含まれるトランジスタの数は益々増大し、そのため設計ルールパラメータの値は益々小さくなっている。これら2つの面での進展は、金属層の抵抗を増大させ、また、この抵抗の増大が新たな問題を引き起こす。そのような問題の例としては、電源線電位のゆれ、クロストークノイズ、回路の遅延を挙げることができる。これらの問題すべてはチップの動作を遅らせ、チップに格納されているデータを破損させることさえあり得る。金属層の抵抗の増大の影響を除去することは、ダイナミックランダムアクセスメモリ(DRAM)の設計も含めて、ほとんどの半導体設計の分野で重要な設計上の課題となっている。
この問題に対する1つの解決策として、チップに対するメッシュ状の電源バスシステムが開発されてきた(たとえば、非特許文献1参照)。 メッシュ状電源バスシステムは、DRAMのような集積回路で容易に実現することができる。それは、そのような集積回路では、メモリセルが巨大なアレイとなっており、センスアンプドライバ(sense amplifier driver)が分散して存在しているからである。メッシュシステムでは、多数の電源バスがアレイ上を水平及び垂直の両方向に伸びて設けられているので、十分な電力が分散されたセンスアンプドライバに供給される。
Yamada, A 64-Mb DRAM with Meshed Power Line, 26 IEEE Journal of Solid-State Circuits 11 (1991)
Yamadaのメッシュ状システムは、従来のCMOS(complementary metal oxide semiconductor )技術を用いて実現することができるものであり、互いに電気的に絶縁された第1、第2及び第3の金属層を有しており、第1の金属層は最下層の金属層、第3の金属層は最上層の金属層となっており、第2の金属層は第1と第3の金属層の間に挟まれている。Yamadaのメッシュ状システムは第2及び第3の金属層で形成されており、プラスの供給電圧(VDD)のメッシュとマイナスの供給電圧(VSS)のメッシュを含み、それらはそれぞれVDD電源バスとVSS電源バスに対応している。この従来設計のメッシュでは、電源バスはメモリアレイ上に伸びて、センスアンプ領域に配置されたスルーホールを利用してセンスアンプ上の配線に変換されセンスアンプドライバに給電される。しかし、センスアンプ自体にはVDD電源バス及びVSS電源バスが存在する必要はない。なぜなら、それらの回路は、ウェルバイアス(well bias )のためを除いて、VDD電源あるいはVSS電源のどちらも必要としないからである。
その結果、センスアンプは、そのサイズが比較的小さく、また、多くの信号バス及び電源バスが付随しているため、Yamadaのメッシュ状システムによって不利な影響を受ける。すなわち、余分な電源及び信号バスによってセンスアンプは込み合ってしまう。それに加え、センスアンプ上のスルーホールを覆うのに必要な金属配線の幅は、金属配線の最小幅より大きいので、金属配線層の幅をなお一層増加させてしまう。その結果、センスアンプ上の金属配線層がセンスアンプ回路のサイズの決定要因となる。そのため、センスアンプのサイズの減少は金属幅を狭くすることにより実現しなければならず、必然的に抵抗を増大させ、動作を遅くしてしまう。
Yamadaのメッシュ状システムとは別に、従来のDRAM設計に対する他の提案もなされてきた。近年、K. Noda et Al., a Boosted Dual Word-line DecodingScheme for 256 Mbit DRAM's, 1992 Symp. on VLSI Circuit Dig. of Tech. Papers, pp. 112-113 (1992) において、階層的なワード線構造が提案された。Noda案は、第2の金属配線層に形成されたメインワード線と、多結晶シリコンに形成されたサブワード線とを含むものである。Noda案は8本のサブワード線毎に2本のメインワード線(True, Bar )を設けるものであり、そのため、メインワード線のピッチをサブワード線のピッチの4倍に緩和することができる。しかし、この金属配線ピッチでは新たな金属配線を設けメッシュ状の電源及び信号バスシステムの改善に貢献することはできないであろう。
そこで、アレイタイプの集積回路におけるメッシュ状の電源及び信号バスシステムで、メッシュのスルーホール接続をセンスアンプ領域上だけに制約せず、アレイの他の位置でのそのような接続を可能とし、その結果、センスアンプ上での金属幅を縮小することができ、電源バスの抵抗がより小さなものでありながらチップの総面積を減少させることができるものが求められている。
さらに、改善されたメッシュ状の電源及び信号バスシステムを支持する、メインワード線のピッチがサブワード線のピッチの4倍以上であるような階層的なワード線案が求められている。
本発明の目的は、メッシュのスルーホール接続をセンスアンプ領域上だけに制約せず、アレイの他の位置でこれらの接続を可能とし、それにより、センスアンプ上での金属幅を縮小し、センスアンプの動作をより速いものとし、チップサイズを減少させることができる電源及び信号バスシステムを提供することにある。
本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述及び添付図面から明らかになるであろう。
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、以下のとおりである。
すなわち、本発明の電源及び信号バスシステムは、メッシュ状の電源バス及び信号バスシステムを提供する方法及び装置であって、メッシュのスルーホール接続をセンスアンプ領域上だけに制約せず、アレイの他の位置でこれらの接続を提供し、それにより、センスアンプ上で金属幅を緩和し、センスアンプの動作をより速いものとし、チップサイズを減少させることができるものを提供する。メッシュ状システムのためのスルーホールは、センスアンプ回路に配置される代わりに、あるいはその配置に加えて、セルアレイ上に配置される。そのためにアレイにおけるスルーホールのためのスペースが用いられ、これにより、センスアンプにおいて電源及び信号バスをより効率的に用いることができる。
本発明は、複数のサブアレイに分割された、そしてメインアドレスデコーダにより選択されるDRAMメモリセルのアレイを含むものである。各サブアレイは複数のセンスアンプ回路、サブデコーダ回路により囲まれ、各サブアレイ上をVDDバス、VSSバス及び信号バスが横断する。VDDバスは垂直及び水平の両方向にサブアレイを横断して伸びており、すべての垂直バスは第3の金属層(M3)で作られ、すべての水平バスは第2の金属層(M2)で作られ、それによってVDDメッシュが作り出されている。各層のバスは、センスアンプ領域上に加えてメモリセルサブアレイ領域上に配置されたスルーホールを用いて互いに接続されている。同様に、VSSメッシュ及び/または信号メッシュは、メモリセルサブアレイに配置されたスルーホールを用いることにより作り出されている。接続された後、バスは、センスアンプドライバ回路等の適切な回路へと伸びるので、センスアンプの上に金属層及びスルーホールを必要とすることはかなり減少される。
本発明は、また、階層的なワード線の改良案を含むものである。前述のメッシュ状システムと階層的なワード線案との組合せを容易にするために、Nodaの階層的なワード線案よりも、サブワード線に対するメインワード線のピッチをより大きなものに改善する必要がある。改善された階層的なワード線システムでは、センスアンプとサブデコーダとの間に作り出される交差領域が、サブデコーダドライバ及びセンスアンプドライバを含んでいる。この組合せにより、高速なワード線の選択と高速なセンスアンプの動作とを同時に提供することができる。
前記のメッシュ状システムによって可能とされるように、センスアンプのサイズが金属の使用によって規定されなくなると、微細なメモリセルサイズと適合させるために、センスアンプ回路自体の改善されたレイアウト技術が必要となることがある。この改善されたレイアウト技術は、ビット線イコライゼーション回路のための互い違いに並んだT字形のゲート領域と、ラッチ回路のための、金属−多結晶シリコン−金属と変化する構造を備えたH字形の活性層領域を含むものである。
本発明により達成される技術的な有利点は、金属層のためにサイズ上の制約がある例えばセンスアンプ等の周辺回路のサイズを増加させることなく、メッシュ状の電源システムの低抵抗設計を十分に利用することができるということである。
本発明により達成される他の技術的な有利点は、信号バスと電源バスの両方が水平方向及び垂直方向のどちらにも自由に伸びることができるということである。
本発明により達成されるさらに別の技術的な有利点は、アレイ領域に配置されるスルーホールの設計が、周辺領域に配置されるスルーホールのように、最小設計とする必要がなく、それにより段差領域上にあっても歩留まりが改善されるということである。
本発明により達成されるさらに他の技術的有利点は、改善された階層的なワード線構造が、従来の階層的なワード線構造に比べて、サブデコーダの面積が小さい上に速度が速いということである。
本願において開示される発明のうち、代表的なものの構成は以下の通りである。
1. 主面を有する半導体基板と、
前記半導体基板の主面上において、複数のメモリセルが行列状に配置されてなるメモリセルアレイ領域と、
前記メモリセルアレイ領域内に配置された複数のメモリセルに接続され、行方向に延在する複数のビット線と、
前記メモリセルアレイ領域内に配置された複数のメモリセルに接続され、列方向に延在する複数のワード線と、
前記メモリセルアレイ領域に近接して形成され、複数のMOSFETを有する第1の周辺回路領域と、
前記メモリセルアレイ領域の外の領域であって、前記半導体基板の主面上に形成され、かつ所定の電位が外部から供給される電源パッドと、
前記メモリセルアレイ領域上に形成され、前記ビット線及びワード線の上を前記行方向に延在する第1電源配線と、
前記第1電源配線とは別層の導体層で形成され、前記メモリセルアレイ領域上であって、前記ビット線及びワード線の上を前記列方向に延在する第2電源配線とを有し、
前記第1電源配線と前記第2電源配線とは、前記メモリセルアレイ領域上に両者の交差部分を有し、前記交差部分において前記第1電源配線と前記第2電源配線とは電気的に接続されており、
前記第1電源配線及び第2電源配線の一方は、前記電源パッドに電気的に接続されており、
前記第1の周辺回路領域の前後複数のMOSFETへは、前記第1電源配線及び第2電源配線を介して前記電源パッドから前記所定の電位が供給されることを特徴とする半導体記憶装置。
2. 前記構成1において、
前記第1電源配線は、前記第2電源配線よりも上層の導体層で形成されており、前記第1電源配線を形成する導体層の膜厚は、前記第2電源配線を形成する導体層の膜厚よりも大であることを特徴とする半導体記憶装置。
3. 前記構成1において、更に、
前記列方向において、前記メモリセルアレイ領域に隣接し、前記行方向において、前記第1の周辺回路領域と隣接する複数のMOSFETを有する第2の周辺回路領域と、
前記第1の周辺回路領域内において、前記ビット線とほぼ平行であって、前記第2の周辺回路領域にまで延在する第3電源配線を有し、前記第2電源配線は前記第2の周辺回路領域まで延在して前記第3電源配線と交差し、前記交差部分において、前記第2電源配線と第3電源配線とは電気的に接続されていることを特徴とする半導体記憶装置。
4. 前記構成3において、
前記第3電源配線は前記第1電源配線と同層の導体層で構成されており、前記第1の周辺回路領域内のMOSFETに電気的に接続されていることを特徴とする半導体記憶装置。
5. 前記構成4において、
前記第1電源配線の配線幅は、前記第3電源配線の配線幅よりも大であることを特徴とする半導体記憶装置。
6. 前記構成5において、更に、
前記第1電源配線及び第3電源配線と前記第2電源配線とを電気的に分離する絶縁膜を有し、前記第1電源配線と前記第2電源配線を電気的に接続するために前記絶縁膜に形成された第1スルーホールの孔径は、前記第2電源配線と前記第3電源配線を電気的に接続するために前記絶縁膜に形成された第2スルーホールの孔径よりも大であることを特徴とする半導体記憶装置。
7. 前記構成6において、
前記メモリセルは、直列接続された1個のMOSFETと1個の容量素子からなり、前記容量素子は、前記MOSFETの上部に形成されていることを特徴とする半導体記憶装置。
8. 前記構成4において、更に、
前記行方向において前記メモリセルアレイ領域に隣接し、前記列方向において前記第1の周辺回路領域に隣接して配置されたセンスアンプ領域を有し、前記第1の周辺回路領域のMOSFETは、センスアンプドライバ回路を構成することを特徴とする半導体記憶装置。
9. 前記構成8記載において、
前記センスアンプ領域には、前記第2電源配線と同層の導体層で形成された複数の信号線が前記列方向に延在していることを特徴とする半導体記憶装置。
10. 前記構成4において、
前記第2の周辺回路領域には、サブデコーダ回路が形成されており、前記サブデコーダ回路は前記列方向に延在するメインワード線とサブデコーダ制御線を入力とし、前記ワード線を出力とすることを特徴とする半導体記憶装置。
11. 前記構成10において、
前記メインワード線とサブデコーダ制御線とは、前記第2電源配線と同層の導体層で形成されていることを特徴とする半導体記憶装置。
12. 前記構成11において、
前記第2電源配線の配線幅は、前記メインワード線の配線幅よりも大であることを特徴とする半導体記憶装置。
13. 前記構成11において、更に、
前記メモリセルアレイ領域上を列方向に延在し、前記第2電源配線と同層の導体層で形成された第4電源配線を有し、前記サブデコーダ制御線は、前記メモリセルアレイ領域の中央部を列方向に延在し、前記サブデコーダ制御線の両側に前記第2電源配線及び前記第4電源配線が前記列方向に延在することを特徴とする半導体記憶装置。
14. 前記構成13において、
前記メモリセルアレイ領域上において、前記第4電源配線と前記第1電源配線とは交差部を有し、前記交差部において前記第4及び第1電源配線は、電気的に接続されていることを特徴とする半導体記憶装置。
15. 前記構成1において、更に、
前記メモリセルアレイ領域上を行方向に延在し、前記第1電源配線と同層の導体層で形成された複数の列選択線と、
前記複数の列選択線から所定の列選択線を選択するための列デコーダとを有し、前記第1電源配線の配線幅は、前記列選択線の配線幅よりも大であることを特徴とする半導体記憶装置。
16. 前記構成15において、更に、
前記メモリセルアレイ領域上を行方向に延在し、前記第1電源配線と同層の導体層で形成され、前記列選択線とは異なる複数の信号線を有することを特徴とする半導体記憶装置。
17. 前記構成16において、更に、
前記メモリセルアレイ領域上を行方向に延在し、前記第1電源配線と同層の導体層で形成された第5電源配線を有することを特徴とする半導体記憶装置。
18. 前記構成17において、
前記複数の信号線は、前記メモリセルアレイ領域の中央部を行方向に延在し、前記複数の信号線の両側に前記第1電源配線及び前記第5電源配線が前記行方向に延在することを特徴とする半導体記憶装置。
19. 半導体基板と、
前記半導体基板上に形成され、行方向に延在する複数のビット線と、列方向に延在する複数のワード線と、前記ビット線と前記ワード線の交差部分にそれぞれ配置された複数のメモリセルとを有するサブアレイと、
前記行方向において、前記サブアレイと隣接する第1周辺回路領域と、
前記列方向において、前記サブアレイと隣接する第2周辺回路領域と、
前記第1及び第2周辺回路領域の交差する領域に配置された第3周辺回路領域と、
前記ビット線及びワード線の上を前記行方向に延在し、前記サブアレイ及び前記第1周辺回路領域上に形成され、第1導体層で形成された複数の第1電源配線と、
前記第1導体層とは別層の第2導体層で形成され、前記サブアレイの前記ビット線及びワード線の上を前記列方向に延在し、前記サブアレイ及び前記第2周辺回路領域上に形成された複数の第2電源配線と、
前記第2及び第3周辺回路領域上に延在し、前記第1導体層で形成された第3電源配線とを有し、
前記第1電源配線と前記第2電源配線とは、前記サブアレイ上に交差部を有し、前記交差部において、前記第1及び第2電源配線は電気的に接続されており、前記第2電源配線と前記第3電源配線とは、前記第2周辺回路領域上に交差部を有し、前記交差部において、前記第2及び第3電源配線は電気的に接続されており、
前記第1及び第2電源配線の配線幅は、前記第3電源配線の配線幅よりも大であることを特徴とする半導体記憶装置。
20. 前記構成19において、
前記第3周辺回路領域は、複数のMISFETを有し、前記MISFETは前記第3電源配線に接続されていることを特徴とする半導体記憶装置。
21. 前記構成20において、
前記第1周辺回路領域には、前記第2導体層で形成された複数の信号配線が、前記列方向に延在していることを特徴とする半導体記憶装置。
22. 前記構成21において、更に、
前記第1導体層と前記第2導体層の間に介在する絶縁膜とを有し、前記絶縁膜には前記第1電源配線と前記第2電源配線の交差部に第1のスルーホール、前記第2電源配線と前記第3電源配線の交差部に第2のスルーホールが形成されており、前記第1のスルーホールの孔径は、前記第2のスルーホールの孔径よりも大であることを特徴とする半導体記憶装置。
23. 前記構成22において、更に、
前記メモリセルは、直列接続された1個のMOSFETと1個の容量素子からなり、前記容量素子は、前記MOSFETの上部に形成されていることを特徴とする半導体記憶装置。
24. 前記構成21において、
前記第1導体層は前記第2導体層よりも上層の導体層であり、前記第1導体層の膜厚は前記第2導体層の膜厚よりも大であることを特徴とする半導体記憶装置。
25. 前記構成19において、
前記第2周辺回路領域には、サブデコーダ回路が形成されており、前記サブデコーダ回路は前記列方向に延在するメインワード線とサブデコーダ制御線を入力とし、前記ワード線を出力とすることを特徴とする半導体記憶装置。
26. 前記構成25において、
前記メインワード線とサブデコーダ制御線とは、前記第2導体層で形成されており、前記第2電源配線の配線幅は、前記メインワード線の配線幅よりも大であることを特徴とする半導体記憶装置。
27. 前記構成26において、
前記サブデコーダ制御線は、前記サブアレイの中央部を列方向に延在し、前記サブデコーダ制御線の両側に前記第2電源配線が前記列方向に延在することを特徴とする半導体記憶装置。
28. 半導体基板上に形成された複数のメモリセルと、前記複数のメモリセルが接続された相補型の第1及び第2のビット線と、前記相補型の第1及び第2のビット線間に直列接続された第1及び第2MISFETと、前記相補型の第1及び第2のビット線間に接続された第3MISFETとを有する半導体記憶装置であって、
前記半導体基板の主面に形成され、前記第1、第2及び第3MISFETを形成するための活性領域と、
前記活性領域内に形成された第1、第2及び第3の半導体領域と、
前記第1、第2及び第3の半導体領域と前記第1及び第2のビット線との間に位置する絶縁膜と、前記絶縁膜に形成され、前記第1半導体領域と第1ビット線とを接続するための第1スルーホールと、前記第2半導体領域と第2ビット線とを接続するための第2スルーホールと、前記第3半導体領域上に位置する第3スルーホールと、
前記第1及び第2半導体領域間、前記第2及び第3半導体領域間及び前記第3及び第1半導体領域間に位置し、それぞれが一体に構成された前記第1、第2及び第3MISFETのゲート電極とを有し、
前記第1、第2及び第3スルーホールは三角形を構成し、隣接する相補型ビット線に対応する前記三角形は、点対称の位置関係にあることを特徴とする半導体記憶装置。
29. 前記構成28において、
前記活性領域は、T字型の平面形状を有することを特徴とする半導体記憶装置。
30. 前記構成29において、
前記ゲート電極は、T字型の平面形状を有することを特徴とする半導体記憶装置。
31. 前記構成30において、
前記第3半導体領域には、所定の固定電位が供給されることを特徴とする半導体記憶装置。
32. センスアンプを構成し、ドレイン及びソースとなる第1及び第2半導体領域とゲート電極を有する第1、第2MISFETと、
前記第1、第2MISFETの両側に位置する第1メモリアレイと第2メモリアレイと、
前記第1メモリアレイ内に延在する相補型の第1及び第2ビット線と、前記第2メモリアレイ内に延在する相補型の第3及び第4ビット線とからなり、
前記第1、第2、第3及び第4ビット線は、同層の導体層により構成されており、
前記第1ビット線は、前記第1MISFETの第1半導体領域に接続され、前記第2MISFETのゲート電極を介して前記第3ビット線に接続されており、
前記第2ビット線は、前記第1MISFETのゲート電極と前記第2MISFETの第1半導体領域に接続され、前記第2ビット線と前記第4ビット線は連続して一体に構成されていることを特徴とする半導体記憶装置。
33. データ線とメモリセルとメインワード線と該メインワード線に対応する第1及び第2サブワード線とを備えるメモリアレイと、
前記第1サブワード線に結合される出力端子と前記メインワード線に結合される第1入力端子を持つ第1サブデコーダと、
前記第2サブワード線に結合される出力端子と前記メインワード線に結合される第1入力端子を持つ第2サブデコーダと、
前記第1サブデコーダの第2入力端子に結合され前記第1サブワード線に供給されるべき選択レベル電圧を出力する第1駆動回路と、
前記第2サブデコーダの第2入力端子に結合され前記第2サブワード線に供給されるべき選択レベル電圧を出力する第2駆動回路とを含み、
前記メモリアレイは第1領域内に形成され、前記第1及び第2サブデコーダは前記第1領域に隣接する第2領域内に形成され、前記第1及び第2駆動回路は前記第2領域に隣接する第3領域内に形成されることを特徴とする半導体記憶装置。
34. 前記構成33において、
前記データ線に結合されるセンスアンプを更に有し、前記センスアンプは前記第1及び第3領域に隣接する第4領域に形成されることを特徴とする半導体記憶装置。
35. 前記構成34において、
前記第1、第2、第3及び第4領域は四角形領域であり、前記第2及び第4領域を延長することによって現れる交差領域が前記第3領域であることを特徴とする半導体記憶装置。
36. 前記構成34において、
前記第1駆動回路の入力端子に供給されるべき第1選択信号を伝達するための第1信号線と、
前記第2駆動回路の入力端子に供給されるべき第2選択信号を伝達するための第2信号線とを更に有し、
前記第1及び第2信号線は、前記メインワード線及び前記第1及び第2サブワード線と共に前記第1領域において同一方向に延長されることを特徴とする半導体記憶装置。
37. 前記構成36において、
前記第1及び第2サブデコーダはそれぞれ、
(a)前記第1入力端子に結合されるゲートと前記第2入力端子と前記出力端子との間に設けられるソース・ドレイン通路とを有する第1MOSFETと、
(b)前記第1入力端子に結合されるゲートと前記出力端子とグランド電位との間に設けられるソース・ドレイン通路とを有する第2MOSFETと、
(c)前記第2MOSFETのソース・ドレイン通路に並列接続されるソース・ドレイン通路を有する第3MOSFETを備えることを特徴とする半導体記憶装置。
38. 前記構成37において、
前記第1及び第2駆動回路はインバータ回路であることを特徴とする半導体記憶装置。
39. 前記構成38において、
前記第1MOSFETはpチャネル型であり、前記第2及び第3MOSFETはnチャネル型であることを特徴とする半導体記憶装置。
40. 前記構成39において、
前記第3MOSFETのゲート幅は前記第2MOSFETのゲート幅より短いことを特徴とする半導体記憶装置。
41. 前記構成40において、
前記第1及び第2サブワード線のうち選択されたサブワード線の電圧は前記データ線のハイレベル電圧よりも高いことを特徴とする半導体記憶装置。
42. データ線とメモリセルとメインワード線と該メインワード線に対応する複数のサブワード線とを備えるメモリアレイと、
前記複数のサブワード線に対応する複数のサブデコーダと、
前記複数のサブデコーダに対応する複数の駆動回路とを備え、
前記複数のサブデコーダはそれぞれ、
(a)対応する1つのサブワード線に結合されるドレインと前記メインワード線に結合されるゲートを有するpチャネル型の第1MOSFETと、
(b)グランド電位を受けるソースと前記第1MOSFETのドレインに結合されるドレインと前記メインワード線に結合されるゲートを有するnチャネル型の第2MOSFETと、
(c)前記第2MOSFETのドレインとソースとの間に設けられるソース・ドレイン通路を有する第3MOSFETを有し、
前記複数の駆動回路はそれぞれ、対応するサブデコーダの前記第3MOSFETのゲートに結合される入力端子と前記第1MOSFETのソースに結合される出力端子を有し、
前記メモリアレイは第1領域内に形成され、前記複数のサブデコーダ回路は前記第1領域に隣接する第2領域内に形成され、前記複数の駆動回路は前記第2領域に隣接する第3領域内に形成されることを特徴とする半導体記憶装置。
43. 前記構成42において、
前記第3MOSFETはnチャネル型であり、前記複数の駆動回路はインバータ回路であることを特徴とする半導体記憶装置。
44. 前記構成43において、
選択されたサブワード線の電圧は前記データ線のハイレベル電圧よりも高いことを特徴とする半導体記憶装置。
45. 前記構成44において、
前記データ線に結合されるセンスアンプを更に有し、前記センスアンプは前記第1及び第3領域に隣接する第4領域に形成されることを特徴とする半導体記憶装置。
46. 前記構成45において、
前記第1、第2、第3及び第4領域は四角形領域であり、前記第2及び第4領域を延長することによって現れる交差領域が前記第3領域であることを特徴とする半導体記憶装置。
47. 前記構成46において、
前記第3MOSFETのゲート幅は前記第2MOSFETのゲート幅より短いことを特徴とする半導体記憶装置。
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以下のとおりである。
(1)金属層のためにサイズ上の制約がある例えばセンスアンプ等の周辺回路のサイズを増加させることなく、メッシュ状の電源システムの低抵抗設計を十分に達成することができる。
(2)信号バスと電源バスの両方が水平方向及び垂直方向のどちらにも自由に伸びることができる。
(3)アレイ領域に配置されるスルーホールの設計が、周辺領域に配置されるスルーホールのように、最小設計幅とする必要がなく、段差の大きいアレイ上でもスルーホール形成の歩留まりが改善される。
(4)改善された階層的なワード線構造が、従来の階層的なワード線構造に比べて、小さくて速度が速い。
(5)センスアンプの新しいレイアウト方式により、センスアンプの占有面積を縮小できる。
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一の部材には原則として同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。
図1には、本発明の特徴を具現化したメモリデバイスが参照番号10によって示されている。デバイス10は、従来のCMOS技術によって製造され、第1、第2及び第3の金属層及び多結晶シリコン層を含んでいる。本発明の好適な実施形態ではデバイス10は256Mbitのダイナミックランダムアクセスメモリ(DRAM)であるが、本発明は256MbitのDRAMへの適用に限定されることはなく、アレイを有する他のデバイス、例えばプログラマブルアレイロジック、1GbitのDRAM及び他のメモリデバイス等に適用することができる。
デバイス10は、アレイブロック12のようなメモリセルのアレイブロックを1セット、1群のパッド14a−14f、1群のメインアドレスデコーダ16a−16lを含んでおり、デコーダ16b、16e、16h及び16kは行デコーダ、デコーダ16a、16c、16d、16f、16g、16i、16j及び16lは列デコーダである。行デコーダにおいてメインワード信号、及びサブデコーダ制御信号DXBを発生する。列デコーダにおいて列選択信号YSを発生する。メインワード信号、サブデコーダ制御信号は異なるRow系アドレス信号群で制御される。アレイブロック12はアドレスパッド14a−14dからの信号によって選択される。もっと多くのアドレス及び信号パッドが存在しているのであるが、それらはアドレスパッド14a−14dによって代表させており、それらはメインアドレスデコーダ16a−16lによってデコードされることを理解されたい。アレイブロック12は、16Mビットのアレイブロックを代表するものとして示されているが、さらに128個のサブアレイに分割され、そのうち2つが図2に示されており、それぞれ参照番号18a及び18bによって参照されている。各サブアレイは128K個のメモリセル(512行×256列に配列されている)から構成されている。
電源は、電源パッド14e及び14fを介してデバイス10に供給される。パッド14eはプラスの供給電圧(VDD)の電源パッドであり、外部電源(図示されていない)に接続されている。パッド14fはマイナスの供給電圧(VSS)の電源パッドであり、外部のグランド(やはり図示されていない)に接続されている。
図2を参照すると、サブアレイ18aのメモリセルは2群のアドレスサブデコーダ20a及び20bからの信号により選択される。同様に、サブアレイ18bのメモリセルは2群のアドレスサブデコーダ20c及び20dからの信号により選択される。サブアレイ18aのメモリセルは2群のセンスアンプ22a及び22bにより読み出される。同様に、サブアレイ18bのメモリセルは2群のセンスアンプ22b及び22cにより読み出される。領域24a−24fはセンスアンプ領域22a−22cとサブデコーダ領域20a−20dとの交差領域である。
図3を参照すると、パッド14e及び14fは、それぞれメインのVDD電源バス28及びVSS電源バス26を介して電源をデバイス10全体に供給するための電気的なポートとして機能している。第1のVDDバス30は、第3の金属層(M3)で形成された導線で、サブアレイ18aを垂直に横断する。第1のVSSバス32は、やはりM3で形成された導線であり、バス30と平行にメモリサブアレイ18aを垂直に横断している。同様に、第1の信号バス34及び第1の列選択(YS)バス35は、M3で形成された導線であり、電源バス30及び32と平行にサブアレイ18aを横断して垂直に伸びている。第1のサブデコーダ(DXB)バス36は、やはりM3で形成された導線であり、サブアレイ18aの外側で、アドレスサブデコーダ20aを横断して垂直に伸びている。第2のVDDバス37a、第2のVSSバス37b及び第2の信号バス37cは、M3で形成された導線であり、サブデコーダ20aと交差領域24a及び24bを横断して垂直に伸びている。メモリサブアレイ18a上の電源バス30及び32は、周辺回路領域に位置する第2のVDDバス37a、第2のVSSバス37bよりも配線幅が広い。
第3のVDDバス38及び第3のVSSバス40は、第3の信号バス42及び第2のDXBバス44と共に、やはり上述のものと同様の導線であるが、第2の金属層(M2)で形成されている点が異なっており、メモリサブアレイ18aを互いに平行に水平方向に横断している。ここで、第2の金属層(M2)と第3の金属層(M3)の膜厚を比べると、第3の金属層(M3)の方が膜厚が大である。また、第2の金属層(M2)と第3の金属層(M3)の間には絶縁膜が介在しており、この絶縁膜には複数のスルーホールが形成されていて、このスルーホールにより、第2の金属層(M2)で構成された配線と第3の金属層(M3)で構成された配線とが電気的に接続される。第3のVDDバス38は、サブデコーダ20a内において第2のVDDバス37aに対して交点45において電気的に接続されており、メモリサブアレイ18a内において第1のVDDバス30に対して交点46で接続されている。同様に、第3のVSSバス40は、サブデコーダ20a内において第2のVSSバス37bに対して交点47で電気的に接続されており、メモリサブアレイ18a内において第1のVSSバス32に対して交点48において接続されている。さらに、第3の信号バス42はサブデコーダ20a内において第2の信号バス37cに対して交点49において電気的に接続されており、メモリサブアレイ18a内において第1の信号バス34に対して交点50において接続されている。そして、第2のDXBバス44は、サブデコーダ回路20a内において第1のDXBバス36に対して交点52で電気的に接続されている。
VDD電源及びVSS電源は、図3について上に説明したように、外部パッド14e及び14fによってメイン電源バス28及び26に供給されている。第1のVDDバス30はメインVDD電源バス28に電気的に接続されているので、それにより第1のVDDバス30、第2のVDDバス37a及び第3のVDDバス38にVDD電源が供給されている。配線幅1.8μmの第1のVDDバス30と配線幅1.8μmの第3のVDDバス38を接続するために絶縁膜に形成されたスルーホールの孔径は0.6μmであり、配線幅0.7μmの第2のVDDバス37aと第3のVDDバス38を接続するために絶縁膜に形成されたスルーホールの孔径は0.3μmである。このように、メモリサブアレイ18a領域のスルーホールの孔径は周辺回路領域のスルーホールの孔径よりも大きい。第1のVSSバス32はメインVSS電源バス26に電気的に接続されているので、それにより第1のVSSバス32、第2のVSSバス37b及び第3のVSSバス40にVSS電源が供給されている。このようにして、VDDバス30、37a及び38によりVDDメッシュ54が作り出されており、VSSバス32、37b及び40によりVSSメッシュ56が作り出されている。その結果、前述のメッシュは、サブアレイ18a、サブデコーダ20a及び交差領域24a−24bを横断して垂直方向と水平方向の両方向に伸びる電源バスを有している。さらに、VDDバス37a及びVSSバス37bの幅が狭い場合でも、VDDメッシュ54及びVSSメッシュ56は、電源パッド14e及び14fからサブデコーダ20a、交差領域24a−24b及び他の回路への総電源バス抵抗をかなり減少させている。
第1の周辺回路(図示されていない)は電気的な信号を第1の信号バス34へ供給し、列デコーダ16a(図1)は電気的な信号をYSバス35へ供給し、YSバス35はセンスアンプ22a及び22bで利用されている。センスアンプ22a、22bには第2金属層(M2)で構成された複数の配線がワード線と平行な方向に延在しており、その中の少なくとも1本の配線がYSバス35と接続されている。同様に、メインアドレスデコーダ16b(図1)は、従来の仕方で、電気的な信号を第2のDXBバス44へ供給する。第1の信号バス34は電気的に第2の信号バス37cと第3の信号バス42に電気的に接続されており、それによりサブアレイ18a及びサブデコーダ20aを横断する信号メッシュ58が作り出されている。同様に、第1のDXBバス36は第2のDXBバス44に電気的に接続されており、それによりサブデコーダ20aを横断するサブデコーダメッシュ60が作り出されている。このようにして、信号メッシュ58及びサブデコーダメッシュ60は、センスアンプ22a−22b、サブデコーダ20a、及び交差領域24a−24bを、多くの異なる組合せで接続することができる。
図4を参照するとVDDメッシュ54、VSSメッシュ56、信号メッシュ58及びサブデコーダメッシュ60は、実際には、多くの垂直配線及び水平配線を代表するものであり、周囲の回路に対してもっと多くのバスが提供され、各メッシュの抵抗は減少される。例えば、サブアレイ18aは、M2で伸びる多数のVDDバス38a−38d及びM3で伸びる多数のVDDバス30a−30dを有しており、そのすべてはメインVDDバス28(図3)に結合されており、これにより、VDDメッシュ54の全抵抗を減少させている。同様に、サブアレイ18aは、M2で伸びる多数のVSSバス40a−40d及びM3で伸びる多数のVSSバス32a−32dを有しており、これらすべてはメインVSSバス26(図3)に結合されており、これにより、VSSメッシュ56の全抵抗を減少させている。
VDDメッシュ54、VSSメッシュ56、信号メッシュ58及びサブデコーダメッシュ60に加えて、他のバスがサブアレイ18aを横断して伸びている。これら他のバスとしては、M3において垂直に伸びる多数の列系(CF:カラムファスタ)バス61a−61d、及びM2において水平に伸びる多数のサブデコーダバス(DXB1、DXB3、DXB5、DXB7)44a−44dを挙げることができる。列系バス61a−61dは列デコーダ16a、16c、16d、16f、16g、16i、16j及び16l(図2)に入力するためのものであり、サブデコーダバス44a−44dはサブデコーダ回路20a及び20b(図2)及び第1のDXBバス36に接続するためのものである。なお、図4において、電源系のバス30a−30d、32a−32d、38a−38d、40a−40dが信号系のバス61a−61d、44a−44dよりもサブアレイ18aの外周部に配置されている。この理由は、この構成が電源系バスにとっては電源パッドから交差領域までの電源線抵抗を減少すること、信号系バスにとっては多種信号相互の等長・等遅れ配線に有利だからである。
図5aを参照すると、図4に示されたバス間の電気的な接続が、メモリセルの上に位置する交点でなされている。交点48aはVSSバス32bとVSSバス40bとが交差する点である。VSSバス32bとVSSバス40bとの間の電気的な接続は、メモリセル回路64の上に配置されたスルーホール62を用いて実現されている。
図5a−図5bを参照すると、サブアレイ18aのメモリセル回路64は、従来のように、1個のキャパシタと1個のトランジスタからなるタイプのDRAMセルからなっている。例えば、キャパシタ65はプレート66と蓄積ノード68との間に形成されている。同様に、トランジスタ69は、それぞれ蓄積ノード68とビット線(BL1)バス70とに接続されたソースとドレイン及び、ある幅74を持った第1のサブワード線(SW)バス72aに接続されたゲートを備えて形成されている。電源及び信号バスにより引き起こされるどんな結合雑音をも避けるために、好適な実施形態のセル構造はキャパシタがビット線の上にある構造(COB(capacitor on bit line )構造)とされている。この構造は、プレート64のシールド効果によって、BL1バス70がセルの上に配置された電源メッシュ及び信号メッシュ54、56及び58からの雑音による有害な影響を受けずに安定に動作することを可能にする。
交点48aはメモリセル回路64の真上に配置されているように示されているが、これは要求されている訳ではなく、説明の便宜のためだけのものである。さらに、スルーホール62及びVSSバス32b及び40bはメモリセル64に必要なものではなく、また、電源バス及び信号バスのすべてが交差する他のバスに接続されている訳ではない。
図4及び図6aを参照すると、サブアレイ18aの第1のセクション76を拡大したものが図6aに示されており、図4に示されたバスの間に、もっと多くの信号線が配置されている様子が示されている。セクション76には、それを横断して垂直方向及び水平方向に伸びる様々な幅の信号及び電源バスが多数存在している。これらのバスとしては、幅80のYSバス35a−35d、幅82のCFバス61a、幅84のVSSバス32bが含まれ、M3を用いて垂直に伸びている。同様に、幅88のMWBバス86a−86d、幅90のDXB1バス44a、及び幅92のVSSバス40bが、M2を用いて水平に伸びている。信号バスYS35a−35d、CF61a、MWB86及びDXB1 44aは、それぞれの対応する回路へと伸びているので、方向を変化させるためにサブアレイ18aの上にスルーホールを設ける必要がない。VSSバス32b及び40bだけが、それらを電気的に接続するためにスルーホール62を備えている。この配列によって、各バスの幅80、82、84、88、90及び92は、速度及び電源抵抗効果を考慮して最適な値に選ぶことができる。例えば、VSSバス32b及び40bの幅84及び92、CFバス61aの幅82、及びDXB1バス44aの幅90は、速い速度及び低い電源抵抗を実現するために、また、スルーホール62に適応できるように幅80や幅88より広く作られている。一方、YSバス35の幅80及びMWBバス86の幅88は、金属のスペースを確保するために狭く作られている(82、84>80 and 90、92>88)。
同様に、図6b及び図6cを参照すると、スルーホールが2個のセクション94及びスルーホールのないセクション96が示されている。結果として、図6a、図6b、図6cでM3における幅及びスペースの要求が満たされた状態で、4個のセンスアンプ回路毎に2本のYSバス及び1本のCFバス(あるいは2本のYSバスと1本の電源バス)が作り出されている。同様に、M2における幅及びスペースの要求が満たされた状態で、16本のサブワードバス毎に、2本のMWBバスと1本のDXBバス(あるいは2本のMWBバスと1本の電源バス)が配置されている。これに加え、すべての電源及び信号バスの幅を最適化することにより、各メッシュのために利用される多数のバスを、金属配線ピッチを緩和するという階層ワード構成の本来の利点を守りながら、実効抵抗を減少させるため、あるいは高速化のために調節することができる。
再び図3を参照すると、電源及び信号メッシュ54、56及び58はサブアレイ18aの上に形成されていることに加えて、それらは、サブデコーダメッシュ60と共に、部分的にサブデコーダ20aの上にも形成されている。メモリセルアレイ以外の回路は、電源及び信号メッシュ54、56、58及び60により必要とされる金属スペースに適応するように修正される。修正される回路は、以下に説明するように、センスアンプ、サブデコーダ及び交差領域に含まれている。
図7a及び図7bには、図5a、図5bのメモリセル64を含め、代表としての32個のメモリセルを有するサブアレイ18aが示されている。さらに、サブアレイ18aと、図2の交差領域24a、サブデコーダ20a、及びセンスアンプ22aとの関係が示されている。
この実施形態では、センスアンプ22aは、センスアンプ回路98a及び98bのような128個のセンスアンプ回路を含んでいる。センスアンプ回路98a、98bは共に、交差領域24aに配置されたセンスアンプドライバ100aに接続されている。センスアンプ回路98aは、BL1バス70(図5a)及びビット線(BL1B)バス104aを介してメモリセル102aの列に接続されている。両方のバス70及び104aは第1の金属層(M1)で形成されており、アレイ18aを横断して垂直に伸びている。同様に、センスアンプ回路98bは、ビット線(BL2)バス104b及びビット線(BL2B)バス104cを介してメモリセル102bの列に接続されている。両方のバス104b及び104cもまたM1で形成されており、アレイ18aを横断して垂直に伸びている。センスアンプ回路98a、98bについては、後で図10a及び図10bを参照して詳細に説明する。
センスアンプドライバ100aに加えて、交差領域24aは、複数の回路を含んでおり、それらの回路は全体として100bと表現されている(ここではセンスアンプドライバ100aとサブデコーダドライバ110a−110d以外の全ての回路を100bと記す)。これらの回路100a、100bは、バス37a−37cにより供給されるような、VDDメッシュ54、VSSメッシュ56及び信号メッシュ58の低抵抗特性の利点を活用するように設計されている。
サブデコーダ20aは、サブデコーダ回路106a−106dによって概略的に代表されている256個のサブデコーダ回路を含んでいる。サブデコーダ回路106aは、階層的なワード線構造を代表的に示しており、この回路は残りのサブデコーダ回路の各々でも用いられている。サブデコーダ回路106aはDXB7バス44d及びMWBバス86aに接続されており、MWBバス86aは、M1で形成されたコネクタバス108を介して4つのサブデコーダ回路106a−106dへと順に伸びている。サブデコーダ回路106aはまた、交差領域24aにセンスアンプドライバ100aと共に配置された第1のサブデコーダドライバ110aに接続されている。同様に、サブデコーダ回路106b−106dは、交差領域に配置されたサブデコーダドライバ110b−110dにそれぞれ接続されている。このサブデコーダはDXB、MWBの両者がLowの時のみ選択され、サブワード線はHighレベルとなる。サブデコーダ20aについては後にさらに詳細に説明する。
図8を参照すると、2つのサブデコーダドライバ110a、110dが交差領域24aに配置されており、他の2つのサブデコーダドライバ110b、110cは交差領域24bに配置されている。サブデコーダドライバ110aはインバータであり、そのインバータはDXB7バス44dを入力とし、サブデコーダ(DX7)バス114d出力へと反転する。同様に、サブデコーダドライバ110b−110dはDXB1 44a、DXB3 44b、及びDXB5 44cを、反転サブデコーダバスDX1 114a、DX3 114b、及びDX5 114cへと反転する。好適な実施形態では、サブデコーダドライバ110a−110dの各々は64個のサブデコーダ回路を駆動し、それによりサブデコーダ領域20aの256個全てのサブデコーダを駆動する。交差領域24a−24bに配置されているために、サブデコーダドライバ110a−110dは充分な大きさとすることができ、内部生成の昇圧された電圧(VPP)を供給し、バスDX1 114a、DX3 114b、DX5 114c、及びDX7 114dをVPPレベルへ駆動することができる。
サブデコーダ回路106a及びそれに続くサブデコーダ回路106b−106dは、階層的なワード線構造を実現している。先に説明したように、サブデコーダ領域20a及び20bにあるこれらのサブデコーダ群は、サブアレイ18aのあるサブワード線を選択駆動するために用いられる。複数のサブワード線は各々、サブワード線72aのような、多結晶シリコン(FG)層(図5a)で形成される。MWBバス86aは、サブデコーダ領域20aの4つのサブデコーダ回路106a−106dを駆動し、その各々は、サブアレイ(メモリアレイ)18aへと伸びるSWバス72a−72dをそれぞれ駆動する。同様に、MWBバス86aは、さらに、サブデコーダ領域20bの4つのサブデコーダ回路106e−106hを駆動し、その各々は、サブアレイ18aへと伸びるSWバス72e−72hをそれぞれ駆動する。
図9a−図9bを参照すると、階層的なワード線を組み込んだ従来のサブデコーダ回路116及びそれに代わるサブデコーダ回路118が示されている。これらの構造は、M2に形成されたメインワード線バスが、FGに形成されたサブワード線バスの上に配置されているため階層的となっている。しかし、サブデコーダ回路116、118は、本発明のメッシュ状システムに貢献するものではない。
図9aを参照すると、Nodaの階層的なワード線構造案に用いられているような、3個のN型金属酸化膜半導体(NMOS)トランジスタから構成され、SW出力を生成する従来のサブデコーダ回路116が示されている。しかし、サブデコーダ回路116は非反転ワード線(MW)バスを必要とし、後者は、MWBバスと同様、アレイ(図示されていない)を横断して伸びていなければならない。これは、M2を用いてアレイを横断するメインワード線の数を実質的に2倍にしてしまう。その結果、8本のサブワード線を駆動するために2本のメインワード線が用いられ、メインワード線のピッチは4本のサブワード線ピッチになってしまう。しかし、このピッチでは、本発明のメッシュ状システムに必要な余分な金属を設けるのは困難と考えられる。
図9bを参照すると、サブデコーダ回路118は2個のNMOSトランジスタと2個のP型金属酸化膜半導体(PMOS)トランジスタから構成されている。サブデコーダドライバは図9aの場合とは異なり非反転ワード線バス(MW)を必要としない。その結果、8本のサブワード線を駆動するために1本のメインワード線が用いられ、メインワード線のピッチは8本のサブワード線のピッチとなる。しかし、サブデコーダ回路が4個のトランジスタから構成されているので、多くのスペースが消費され、また、回路の速度を上げるためにはトランジスタの幾つかを非常に大きなものとしなければならない。
図9cを参照すると、好適な実施形態のサブデコーダ回路106aは、上記2つのサブデコーダドライバの利点を有するものである。サブデコーダ回路106aは、MWBバス86a、DXB7バス44d、及びDX7バス114dを用いてSWバス72aを生むので、サブデコーダ回路106aは僅か3個のトランジスタ120a−120cで形成することができる。図9cの回路動作は、MWBバス、DXBバスが共にLowの時、該当するサブデコーダのサブワード線出力はHighレベルの選択状態となる。MWBあるいはDXBのいずれか1つがHighであれば、サブワード線出力はLowレベルである。DRAMの待機時あるいはプリチャージ期間中は全てのMWB、DXBバスはHighレベルとなる。このように、MWB、DXBが負論理をとるので、メインRowデコーダ、DXBドライバなどでのMOSトランジスタのサブスレッシュホルド電流はNMOSにより決まる。ゆえに、待機時電源電流を抑制できる。これはNMOSのゲート幅がPMOSより小さいこと、NMOSのカットオフがPMOSより急峻であることによる。待機時電源電流をさらに抑制するには、メインRowデコーダ、DXBドライバ、サブデコーダドライバ110a−110dに特開平5−210976号公報で開示したような低リーク回路の採用が望ましい。さらに、DX7バス114dはサブデコーダ領域20a内だけを伸びて、アレイを水平に横切って伸びる必要はないので、サブアレイ18aを横断するメインワード線のピッチは、メインワード線毎に8本のサブワード線のままである。その結果、本発明の電源メッシュ、信号メッシュ及びサブデコーダメッシュ54、56、58及び60、及びDXBバス44(図3)のための十分な金属スペースがある。
サブデコーダ回路106aは、電源メッシュ、信号メッシュ及びサブデコーダメッシュ54、56、58及び60のために余分な金属スペースを提供するだけでなく、速度性能をも改善する。サブデコーダ回路106aの速度は、DX7バス114dがLからHへ遷移する駆動能力に直接に比例している。DX7バス114dはサブデコーダドライバ110aによって駆動され、また、そのサブデコーダドライバは過密となっていない交差領域24aに配置されているため、十分な大きさとすることができる。さらに、DX7バス114dはM3で形成されるが、M3は3つの金属層のうち最も抵抗の小さなものである。このような理由から、DX7バス114dは急峻な立ち上がり波形を生成し、SWバス72aを高速に駆動することができる。
なお、サブデコーダ回路106aにおいて、NMOS120a、120bのゲート幅において、DXBバス44dがゲートに入力される120bのゲート幅を120aより小さくすることが、速度及びレイアウト面積から好適である。数値例として、120a、120bのゲート幅は各々2μm、1μmである。120bのゲート幅を小さくした方が、DXBバス44dのゲート容量が小さくなり、その立ち下がりが速くなり、114dの立ち上がりは速くなる。一方、120aのゲート幅はサブワード線72aの立ち下がり速度から必要十分な値に決められる。その最適値が上記の値である。
図10aを参照すると、センスアンプ回路98aはラッチ部122a及びイコライザ部124aを有している。ラッチ部122aは2個のNMOSトランジスタ126a、126bを有しており、それらはビット線バス70及び104aと第1のラッチバス128との間に接続されている。ラッチ部122aはまた、2個のPMOSトランジスタ130a−130bを有しており、それらはビット線バス70及び104aと第2のラッチバス132との間に接続されている。全部で4個のトランジスタ126a、126b、130a、130bは、ビット線バス70及び104aからの信号を増幅再書き込みするために、従来の方法に従って交差結合されている。
イコライザ部124aは、DRAMの待機時またはプリチャージ期間にBL1バス70及びBL1Bバス104aを等電位化するために、3個のNMOSトランジスタ134a−134cで構成される。3個のトランジスタ134a−134cは、イコライゼーション信号バス136により制御されている。
同様に、センスアンプ回路98bは、ビット線バス104b−104cに接続されたラッチ部122b及びイコライザ部124bを含んでいる。ラッチ部122b及びイコライザ部124bは、やはり、2本のラッチバス128、132及びイコライゼーション信号バス136にそれぞれ接続されている。
図10bを参照すると、センスアンプ98a−98bは、他のレイアウト上の改善により、センスアンプアンプ領域22aのサイズを減少させることができる。イコライザ部124a及び124bは、後に図11aを参照してより詳細に説明するように、ゲートが互い違いの「T」字形に形成されている。ラッチ部122a及び122bは、後に図12a、図12bを参照して詳細に説明するように、「H」字形の活性層領域を利用して形成されている。
図11a、図11bを参照すると、トランジスタ134a−134cを形成するイコライザ部124aのサイズ制約を緩和するために、T字形のゲート領域138a(図11b)が用いられている。イコライザ信号バス136によりトランジスタ134a−134cの各々に対するゲートが作り出されている。同様に、イコライザ部124bは、逆T字形のゲート領域138bを用いている。その結果、ゲート領域138a、138b間の必要な活性領域間の絶縁距離137を維持したまま、ゲート領域138a、138bを密に詰め込むことができる。それによって、2つのゲート領域の幅140は、図11bに示されているように、従来の2つの方形のゲート領域144a及び144bの幅142より小さくなる。従って、高密度なメモリセルアレイに対応するように、小面積のセンスアンプを実現することができる。
図12aを参照すると、センスアンプ122aはH字形の活性層146をも有している。BL1バス70はM1で形成されているが、やはりM1で形成されたBL1Bバス104aに対して、M1で電気的に交差することなくH字形の活性領域146において横断する必要がある。さらに、BL1バス70はトランジスタゲート148aを駆動する必要があり、BL1Bバス104aはトランジスタゲート148bを駆動する必要がある。横断点150において、BL1Bバス104aは金属層の下に伸びるFGに形成されたトランジスタゲート148bに接続されている。ゲート148bはBL1Bバス104aがBL1バス70を横断するのを可能にさせるだけでなく、トランジスタ130bに対するゲートでもある。BL1バス70を横断した後、ゲート148bは、やはりM1で形成されたコネクティングバス152に再接続され、それによりBL1Bバス104aをコネクティングバス152に接続する。同様に、BL2バス104bはH字形の活性領域146においてBL2Bバス104cを横断している。
図12bを参照すると、これらの接続により、M1からFG、次いでM1への移行が実現されており、2個のPMOSトランジスタ130a−130bが形成されている。この移行によりサイズが減少するだけでなく、追加の金属層を用いることなくそれがなされている。
さらに、H字形の活性領域146により、メッシュ状のシステムに関連する他の問題、即ち、ビット線バス70及び104a−104c上の雑音の問題も解決される。センスアンプ22a−22cにおける雑音は、M1に形成されたビット線バス70及び104a−104cに重ね合うようにM3で形成された信号バス(YS、CFバスなど)によりしばしば引き起こされている。ビット線バス70及び104aは交差パターンとなっているため、CFバスやYSバスのようなM3に形成された信号バスから誘発される雑音あるいは容量結合は、BL1バス70及びBL1Bバス104aの両方にとって雑音量は同じであるため、実効的に雑音の影響を除去することができる。BL2バス104bとBL2Bバス104cの雑音に対して同じである。
図13aを参照すると、M1に形成されたビット線バス70及び104a−104cに重ね合わされるM3に形成された信号バスからのさらなる雑音保護が、M2のシールド効果により成される。例えば、従来の先行技術の設計では、M1に形成され垂直方向に伸びる第1及び第2のバス154a−154bと、M3に形成され、やはり垂直方向に伸びる第3のバス154cが存在しているが、雑音は悪化されている。雑音は第3のバス154cから第1及び第2のバス154a及び154bへと誘発される。なぜならそれらのバスは重ね合わされており、また、同じ方向に伸びているため、大きな重ね合わせの面積により雑音が強化されてしまうからである。従来のこの設計は、バス154a、154bが本発明のビット線バス70及び104aのように特別に雑音に対して敏感な場合は特に、問題となる。さらに、従来の設計では、M2に形成され、水平方向に伸びる1群の他のバス156a−156dは、図示されているように、殆どあるいは全くシールド効果を有していない。
図13b−図13cを参照すると、好適な実施形態では、同じ方向に伸びるバスの間の雑音をM2バスのシールド効果で減少することができる。この好適な実施形態では、BL1バス70及びBL1Bバス104aはM1で形成されており、垂直に伸びている。さらに、CFバス61aがM3で形成されており、前記のビット線バス70と104aの真上を垂直方向に伸びている。CFバス61aとビット線バス70及び104aとの間に、M2で形成された4本のバス158a−158dが配置されて、水平方向に伸びている。
図13bを参照すると、センスアンプの一部の配線のようにM2のパルス動作するバス158a及び158dに雑音があり、M2のバス158b、158cが電源供給バス等の直流で静かな(quiet )バスである状況において、第1のシールド技術が用いられている。図13aに示されているように、M2のバス158a−158dのあるものがビット線バス70及び104aの1つを横断して伸びているだけである代わりに、図13bではM2のバス158b−158cは、両方のビット線バスの上を伸びている。このようにすれば、M2バス158a−158dは、CFバス61aからのどんな雑音に対しても、ビット線バス70及び104aに対してより多くのシールド効果を提供することになる。
図13cを参照すると、M2の2本のバス158a及び158dが、電源供給バスのように、直流で静かなバスであり、M2の他の2本のバス158b、158cがパルス動作する雑音のあるバスである状況において、第2のシールド技術が用いられている。この場合には、ビット線バス70及び104aは、CFバス61aからの雑音に対して、M2の静かなバス158a、158dによってより良くシールドされる。それで、M2の静かなバス158a、158dは可能な限り大きな面積に形成され、それによりそれらのシールド効果が最大とされている。
図14aを参照すると、センスアンプのウェル構造は、電源及び信号メッシュが用いられる好適な発明のような状況では特に、サイズ決定の要因となり得る。第1の設計では、センスアンプ回路170からサブアレイ168aへの雑音からの保護のために、pウェル(PW)162a、n形の深いウェル(DW)164a及びp−基板(P−Sub)166からなる3重ウェル構造160が用いられている。同様に、3重ウェル構造160は、センスアンプ回路170からサブアレイ168bへの雑音からの保護のために、pウェル(PW)162b、n形の深いウェル(DW)164b及びP−Sub 166を有している。ウェル162a、162b、164a、164b及び基板166は様々なバイアスの組合せを取り得るが、そのような組合せの1つは次のものである:
Figure 2007052913
ウェルにバイアスをかけることはこの技術分野で既知であり、バイアス電圧に関するどんな記載も単に例示のためだけのものであり、いかなる意味でもそれに限定されるものではない。
サブアレイ168a及び168bは雑音を発生するセンスアンプ170から、2つのアイソレーションnウェル(NW)172a及び172bによって分離されている。170の左右両端のnMOSトランジスタは、センスアンプを両側セルアレイで共用するための分離用nMOSトランジスタで、そのpウエルにはメモリセルアレイと同じ負電圧を印加し、素子間絶縁を完全にする。これらNW172a、172bは、電気的な絶縁のために、VPP 167bにバイアスされている。さらに、NW 172a、172bはDW 164a、164bの外縁の上にそれぞれ配置されており、その結果、DWをVPPバイアスしている。DWをVPPバイアスする理由は、サブデコーダがVPP動作のCMOS回路だからである(図7a、7b、14c)。一方、センスアンプ内のPMOSはVDDあるいはVDD以下の電圧で動作するのでウエルをVDDバイアスすることが望ましい。センスアンプ回路170は、さらにNW 174を有しており、それは、PMOSトランジスタ176の高速な動作を実現するために、VDD 167dにバイアスされている。センスアンプ170は、また、2つのPW 178a、178bを有しており、それらはP−SubによりVBB167cにバイアスされている。PW 162a(178a)はトランジスタ180aを保持しており、PW 178bは2つのトランジスタ180b、180cを保持している。
図14bを参照すると、その好適な実施形態によれば、図14aの場合に比較して、センスアンプ22bのウェル構造を縮小することができる。この好適な実施形態では、サブアレイ18aに対しては、PW 184a、DW 186a、及びP−Sub 188からなり、サブアレイ18bに対しては、PW 184b、DW 186b、及びP−Sub188からなる3重ウェル構造182が用いられている。それで、サブアレイ18a、18bはセンスアンプ回路22bから保護されている。3重ウェル構造182では、表1に示された例示的なバイアスと同様なウェルバイアスがやはり用いられている。しかし、ウェルバイアスはこの技術分野では良く知られており、バイアス電圧に関するいかなる記載も単に例示のためものであり、いかなる意味でもそれに限定されることはない。
サブアレイ18a、18bは、2つのアイソレーションNW 190a、190bのそれぞれによって、センスアンプ24bの雑音の影響から分離されている。アイソレーションNW 190a、190bは、アイソレーションのために、VPP 167bにバイアスされている。さらに、アイソレーションNW 190a、190bはDW 186a、186bの上にそれぞれ配置されており、それによりそれらのDWがバイアスされている。この好適な実施形態は、アイソレーションNW 190aもまた、図14aのトランジスタ176に対応するトランジスタ130bを保持している点で、図14aの従来のシステムと異なっている。その結果、トランジスタ130bは図14aのトランジスタ176よりも遅い動作となる。しかし、トランジスタ130bの速度はセンスアンプ回路98a全体としてのタイミングにとってクリティカルではない。それで、PMOSトランジスタ130bはVPPにバイアスされたウェルを用いているものの、全体としての速度の低下はない。
しかし、アイソレーションNW 190aは、サイズの面では、図14aに示された従来技術に対して有利である。アイソレーションのためだけにNW 172aを設け、トランジスタ176のためには第2のNW 174を設ける(図14a)代わりに、好適な本実施形態ではそれら2つが1つのNW 190aに結合されているため、センスアンプ24bのスペースが縮小されている。さらに、トランジスタ134a−134cを保持するために、単一のPW 192を用いることができる。
図14cを参照すると、サブデコーダ20aのために3重ウェル構造194が実現されている。P−Sub 188及びDW 186aはサブアレイ18a全体にわたって(図14b)、サブデコーダ20aを横断して、サブアレイ196内へと伸びている。PW 184aはNW 200によりPW 198から分離されており、NW 200はアイソレーションのためにVPP 167bにバイアスされている。NW 200をVPP 167bにバイアスすることにより、SWバス72aはVPPで動作することができる。
図15a及び図15bを参照すると、センスアンプ22aは、列冗長構成(column redundancy )の案に用いられる4個のヒューズ202a−202dを含んでいる。2個のヒューズ202b及び202dはセンスアンプ回路98a−98bをディスエーブルにするために用いられ、2個のヒューズ202a及び202cはセンスアンプ回路204a−204bをディスエーブルにするために用いられる。列冗長構成はこの技術分野の通常の知識を有する者には良く知られているが、従来の設計では、ヒューズの配置のためにセンスアンプの設計において劇的な面積ペナルティが課される結果となっていた。それで、本実施形態では、ヒューズ202a−202dはビット線バス70及び104aと平行かつ1列に整列されており、これは異なる領域に配置されたセンスアンプに対応するヒューズであってもそうである。このようにして、垂直に伸びるCFバス61a及びYSバス35c、35dは、1群のヒューズに関してのみ位置をずらせばよく、電源及び信号メッシュ54、56、58及び60に対する最大のスペースが提供される。
以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。そして、前述の開示は修正、変更及び代替の余地があるものであり、ある場合には、本発明のある特徴を用い、他の特徴は用いないこともできる。例えば、垂直方向及び水平方向は、好適な実施形態の説明を簡単にするために導入されたものであり、本発明を限定することを意図したものではない。それで、添付の特許請求の範囲を、広く、また、発明の範囲に整合する仕方で解釈することは適切である。
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利用分野である半導体回路に適用した場合について説明したが、これに限定されるものではない。
本発明は、半導体メモリ集積回路において電源及び信号バスを相互接続する技術に適している。
本発明の特徴を具現化した256MbitDRAMのブロック図である。 図1のDRAMの2つのサブアレイ、それを取り囲むセンスアンプ、及びサブデコーダのブロック図である。 図2に示された1つのサブアレイ、2つのセンスアンプ及びサブデコーダと、サブアレイを横断するメッシュ状の電源及び信号システムのブロック図である。 図3のサブアレイの上のメッシュ状の電源及び信号システムの概略図である。 図4のメッシュ状電源システムに用いられる2つの金属層を接続するスルーホールを備えた図3のサブアレイのメモリセルの断面図である。 図3のサブアレイのメモリセルの詳細な回路図である。 図4のメッシュ状システムの拡大部のレイアウト図である。 図4のメッシュ状システムの拡大部のレイアウト図である。 図4のメッシュ状システムの拡大部のレイアウト図である。 図3の交差領域、センスアンプ、サブデコーダ、メモリアレイに含まれる回路の概略図である。 図3の交差領域、センスアンプ、サブデコーダ、メモリアレイに含まれる回路の概略図である。 図7のサブデコーダ回路の説明図である。 Nodaの階層的なワード線を示す先行技術のサブデコーダ回路の概略図である。 階層的なワード線を組み込んだ1つのサブデコーダ回路の概略図である。 本発明の階層的なワード線を示す好適なサブデコーダ回路の概略図である。 図7aの2つのセンスアンプ回路の回路図である。 図10aのセンスアンプ回路のレイアウト図である。 従来のセンスアンプのイコライザ部に用いられる回路のレイアウト図である。 図7aのセンスアンプ回路のイコライザ部に用いられる回路で、本発明の互い違いのT字形のゲート領域を用いたもののレイアウト図である。 図7aのセンスアンプ回路のラッチ部に用いられる回路で、図10bのH字形の活性層領域を用いたもののレイアウト図である。 図12aのH字形の活性層領域の単純化された図である。 従来のセンスアンプ部分の金属レイアウト図である。 本発明の雑音減少法を組み込んだ図7aのセンスアンプの改善された部分の金属レイアウト図である。 本発明の雑音減少法を組み込んだ図7aのセンスアンプの改善された部分の金属レイアウト図である。 3重ウェル構造を用いたセンスアンプの第1の断面図である。 3重ウェル構造を用いた図2のセンスアンプの第2の断面図である。 3重ウェル構造を用いた図2のサブデコーダの断面図である。 図2のセンスアンプに用いられる4個のヒューズと2個の追加のセンスアンプを示すブロック図である。 図2のセンスアンプに用いられる4個のヒューズと2個の追加のセンスアンプを示す回路図である。
符号の説明
10 メモリデバイス
12 アレイブロック
14a アドレスパッド
14b アドレスパッド
14c アドレスパッド
14d アドレスパッド
14e 電源パッド
14f 電源パッド
16a メインアドレスデコーダ(列デコーダ)
16b メインアドレスデコーダ(行デコーダ)
16c メインアドレスデコーダ(列デコーダ)
16d メインアドレスデコーダ(列デコーダ)
16e メインアドレスデコーダ(行デコーダ)
16f メインアドレスデコーダ(列デコーダ)
16g メインアドレスデコーダ(列デコーダ)
16h メインアドレスデコーダ(行デコーダ)
16i メインアドレスデコーダ(列デコーダ)
16j メインアドレスデコーダ(列デコーダ)
16k メインアドレスデコーダ(行デコーダ)
16l メインアドレスデコーダ(列デコーダ)
18a サブアレイ
18b サブアレイ
20a アドレスサブデコーダ
20b アドレスサブデコーダ
20c アドレスサブデコーダ
20d アドレスサブデコーダ
22a センスアンプ
22b センスアンプ
22c センスアンプ
24a 領域
24b 領域
24c 領域
24d 領域
24e 領域
24f 領域
26 VSS電源バス
28 VDD電源バス
30 第1のVDDバス
30a VDDバス
30b VDDバス
30c VDDバス
30d VDDバス
32 第1のVSSバス
32a VSSバス
32b VSSバス
32c VSSバス
32d VSSバス
34 第1の信号バス
35 第1の列選択(YS)バス
35a YSバス
35b YSバス
35c YSバス
35d YSバス
36 第1のサブデコーダ(DXB)バス
37a 第2のVDDバス
37b 第2のVSSバス
37c 第2の信号バス
38 第3のVDDバス
38a VDDバス
38b VDDバス
38c VDDバス
38d VDDバス
40 第3のVSSバス
40a VSSバス
40b VSSバス
40c VSSバス
40d VSSバス
42 第3の信号バス
44 第2のサブデコーダバス(DXBバス)
44a サブデコーダバスDXB1
44b DXB3
44c DXB5
44d DXB7バス
45 交点
46 交点
47 交点
48 交点
49 交点
50 交点
52 交点
54 VDDメッシュ
56 VSSメッシュ
58 信号メッシュ
60 サブデコーダメッシュ
61a 列要素バス(CFバス)
61b 列要素バス
61c 列要素バス
61d 列要素バス
62 スルーホール
64 メモリセル回路
65 キャパシタ
66 プレート
68 蓄積ノード
69 トランジスタ
70 ビット線バス
72a サブワード線(SW)バス
72b サブワード線バス
72c サブワード線バス
72d サブワード線バス
72e サブワード線バス
72f サブワード線バス
72g サブワード線バス
72h サブワード線バス
74 幅
76 第1のセクション
80 幅
82 幅
84 幅
86 MWBバス
86a MWBバス
86b MWBバス
86c MWBバス
86d MWBバス
88 幅
90 幅
92 幅
94 セクション
96 セクション
98a センスアンプ回路
98b センスアンプ回路
100a センスアンプドライバ
100b 回路
102a メモリセル
102b メモリセル
104a ビット線バス
104b ビット線バス
104c ビット線バス
106a サブデコーダ回路
106b サブデコーダ回路
106c サブデコーダ回路
106d サブデコーダ回路
106e サブデコーダ回路
106f サブデコーダ回路
106g サブデコーダ回路
106h サブデコーダ回路
108 コネクタバス
110a サブデコーダドライバ
110b サブデコーダドライバ
110c サブデコーダドライバ
110d サブデコーダドライバ
114a 反転サブデコーダバスDX1
114b 反転サブデコーダバスDX3
114c 反転サブデコーダバスDX5
114d 反転サブデコーダバスDX7
116 サブデコーダ回路
118 サブデコーダ回路
120a トランジスタ
120b トランジスタ
120c トランジスタ
122a ラッチ部
122b ラッチ部
124a イコライザ部
124b イコライザ部
126a NMOSトランジスタ
126b NMOSトランジスタ
128 第1のラッチバス
130a PMOSトランジスタ
130b PMOSトランジスタ
132 第2のラッチバス
134a NMOSトランジスタ
134b NMOSトランジスタ
134c NMOSトランジスタ
136 イコライゼーション信号バス
137 絶縁距離
138a ゲート領域
138b ゲート領域
140 幅
142 幅
144a ゲート領域
144b ゲート領域
146 活性領域
148a トランジスタゲート
148b トランジスタゲート
150 横断点
152 コネクティングバス
154a 第1のバス
154b 第2のバス
154c 第3のバス
156a バス
156b バス
156c バス
156d バス
158a バス
158b バス
158c バス
158d バス
160 3重ウェル構造
162a pウェル(PW)
162b pウェル(PW)
164a n形の深いウェル(DW)
164b n形の深いウェル(DW)
166 p−基板(P−Sub)
167a VBBA
167b VPP
167c VBB
167d VDD
170 センスアンプ
172a アイソレーションnウェル(NW)
172b アイソレーションnウェル(NW)
174 アイソレーションnウェル(NW)
176 PMOSトランジスタ
177c VBB
178a PW
178b PW
180a トランジスタ
180b トランジスタ
180c トランジスタ
182 3重ウェル構造
184a PW
184b PW
186a DW
186b DW
188 P−Sub
190a アイソレーションNW
190b アイソレーションNW
192 PW
194 3重ウェル構造
198 PW
200 NW
202a ヒューズ
202b ヒューズ
202c ヒューズ
202d ヒューズ
M1 第1の金属層
M2 第2の金属層
M3 第3の金属層

Claims (8)

  1. データ線とメモリセルとメインワード線と該メインワード線に対応する第1及び第2サブワード線とを備えるメモリアレイと、
    前記第1サブワード線に結合される出力端子と前記メインワード線に結合される第1入力端子を持つ第1サブデコーダと、
    前記第2サブワード線に結合される出力端子と前記メインワード線に結合される第1入力端子を持つ第2サブデコーダと、
    前記第1サブデコーダの第2入力端子に結合され前記第1サブワード線に供給されるべき選択レベル電圧を出力する第1駆動回路と、
    前記第2サブデコーダの第2入力端子に結合され前記第2サブワード線に供給されるべき選択レベル電圧を出力する第2駆動回路とを含み、
    前記メモリアレイは第1領域内に形成され、前記第1及び第2サブデコーダは前記第1領域に隣接する第2領域内に形成され、前記第1及び第2駆動回路は前記第2領域に隣接する第3領域内に形成されることを特徴とする半導体記憶装置。
  2. 請求項1記載の半導体記憶装置であって、
    前記データ線に結合されるセンスアンプを更に有し、前記センスアンプは前記第1及び第3領域に隣接する第4領域に形成されることを特徴とする半導体記憶装置。
  3. 請求項2記載の半導体記憶装置であって、
    前記第1、第2、第3及び第4領域は四角形領域であり、前記第2及び第4領域を延長することによって現れる交差領域が前記第3領域であることを特徴とする半導体記憶装置。
  4. 請求項2記載の半導体記憶装置であって、
    前記第1駆動回路の入力端子に供給されるべき第1選択信号を伝達するための第1信号線と、
    前記第2駆動回路の入力端子に供給されるべき第2選択信号を伝達するための第2信号線とを更に有し、
    前記第1及び第2信号線は、前記メインワード線及び前記第1及び第2サブワード線と共に前記第1領域において同一方向に延長されることを特徴とする半導体記憶装置。
  5. 請求項4記載の半導体記憶装置であって、
    前記第1及び第2サブデコーダはそれぞれ、
    (a)前記第1入力端子に結合されるゲートと前記第2入力端子と前記出力端子との間に設けられるソース・ドレイン通路とを有する第1MOSFETと、
    (b)前記第1入力端子に結合されるゲートと前記出力端子とグランド電位との間に設けられるソース・ドレイン通路とを有する第2MOSFETと、
    (c)前記第2MOSFETのソース・ドレイン通路に並列接続されるソース・ドレイン通路を有する第3MOSFETを備えることを特徴とする半導体記憶装置。
  6. 請求項5記載の半導体記憶装置であって、
    前記第1及び第2駆動回路はインバータ回路であり、
    前記第1MOSFETはpチャネル型であり、前記第2及び第3MOSFETはnチャネル型であり、
    前記第3MOSFETのゲート幅は前記第2MOSFETのゲート幅より短く、
    前記第1及び第2サブワード線のうち選択されたサブワード線の電圧は前記データ線のハイレベル電圧よりも高いことを特徴とする半導体記憶装置。
  7. データ線とメモリセルとメインワード線と該メインワード線に対応する複数のサブワード線とを備えるメモリアレイと、
    前記複数のサブワード線に対応する複数のサブデコーダと、
    前記複数のサブデコーダに対応する複数の駆動回路とを備え、
    前記複数のサブデコーダはそれぞれ、
    (a)対応する1つのサブワード線に結合されるドレインと前記メインワード線に結合されるゲートを有するpチャネル型の第1MOSFETと、
    (b)グランド電位を受けるソースと前記第1MOSFETのドレインに結合されるドレインと前記メインワード線に結合されるゲートを有するnチャネル型の第2MOSFETと、
    (c)前記第2MOSFETのドレインとソースとの間に設けられるソース・ドレイン通路を有する第3MOSFETを有し、
    前記複数の駆動回路はそれぞれ、対応するサブデコーダの前記第3MOSFETのゲートに結合される入力端子と前記第1MOSFETのソースに結合される出力端子を有し、
    前記メモリアレイは第1領域内に形成され、前記複数のサブデコーダ回路は前記第1領域に隣接する第2領域内に形成され、前記複数の駆動回路は前記第2領域に隣接する第3領域内に形成されることを特徴とする半導体記憶装置。
  8. 請求項7記載の半導体記憶装置であって、
    前記第3MOSFETはnチャネル型であり、前記複数の駆動回路はインバータ回路であり、
    選択されたサブワード線の電圧は前記データ線のハイレベル電圧よりも高く、
    前記データ線に結合されるセンスアンプを更に有し、前記センスアンプは前記第1及び第3領域に隣接する第4領域に形成され、
    前記第1、第2、第3及び第4領域は四角形領域であり、前記第2及び第4領域を延長することによって現れる交差領域が前記第3領域であり、
    前記第3MOSFETのゲート幅は前記第2MOSFETのゲート幅より短いことを特徴とする半導体記憶装置。
JP2006240501A 1995-11-09 2006-09-05 半導体記憶装置 Expired - Lifetime JP4550035B2 (ja)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US550295P 1995-11-09 1995-11-09

Related Parent Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP17970296A Division JP3869045B2 (ja) 1995-11-09 1996-07-09 半導体記憶装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2007052913A true JP2007052913A (ja) 2007-03-01
JP4550035B2 JP4550035B2 (ja) 2010-09-22

Family

ID=21716204

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP17970296A Expired - Lifetime JP3869045B2 (ja) 1995-11-09 1996-07-09 半導体記憶装置
JP2006240501A Expired - Lifetime JP4550035B2 (ja) 1995-11-09 2006-09-05 半導体記憶装置

Family Applications Before (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP17970296A Expired - Lifetime JP3869045B2 (ja) 1995-11-09 1996-07-09 半導体記憶装置

Country Status (6)

Country Link
US (5) US6115279A (ja)
JP (2) JP3869045B2 (ja)
KR (1) KR100445952B1 (ja)
CN (1) CN1155004C (ja)
SG (1) SG63677A1 (ja)
TW (1) TW315468B (ja)

Families Citing this family (65)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7336468B2 (en) 1997-04-08 2008-02-26 X2Y Attenuators, Llc Arrangement for energy conditioning
US7274549B2 (en) * 2000-12-15 2007-09-25 X2Y Attenuators, Llc Energy pathway arrangements for energy conditioning
US6603646B2 (en) * 1997-04-08 2003-08-05 X2Y Attenuators, Llc Multi-functional energy conditioner
US7301748B2 (en) 1997-04-08 2007-11-27 Anthony Anthony A Universal energy conditioning interposer with circuit architecture
US9054094B2 (en) 1997-04-08 2015-06-09 X2Y Attenuators, Llc Energy conditioning circuit arrangement for integrated circuit
US7321485B2 (en) * 1997-04-08 2008-01-22 X2Y Attenuators, Llc Arrangement for energy conditioning
AU7706198A (en) * 1997-05-30 1998-12-30 Micron Technology, Inc. 256 meg dynamic random access memory
JP4056107B2 (ja) 1997-06-20 2008-03-05 エルピーダメモリ株式会社 半導体集積回路
US6480989B2 (en) * 1998-06-29 2002-11-12 Lsi Logic Corporation Integrated circuit design incorporating a power mesh
JP4079522B2 (ja) * 1998-08-27 2008-04-23 エルピーダメモリ株式会社 半導体集積回路装置
JP2001118999A (ja) * 1999-10-15 2001-04-27 Hitachi Ltd ダイナミック型ramと半導体装置
JP2001344966A (ja) 2000-06-06 2001-12-14 Toshiba Corp 半導体記憶装置
US7193831B2 (en) * 2000-10-17 2007-03-20 X2Y Attenuators, Llc Energy pathway arrangement
CN1481603A (zh) * 2000-10-17 2004-03-10 X2Y˥�������޹�˾ 屏蔽汞齐和被屏蔽的能量路径及用于单个或多个带公共参考节点电路的其它元件
US6863149B2 (en) * 2000-12-12 2005-03-08 Japan Science And Technology Corporation Steering mechanism of electric car
JP2002184870A (ja) * 2000-12-18 2002-06-28 Mitsubishi Electric Corp スタティック型半導体記憶装置
US6349067B1 (en) * 2001-01-30 2002-02-19 International Business Machines Corporation System and method for preventing noise cross contamination between embedded DRAM and system chip
US6466471B1 (en) * 2001-05-29 2002-10-15 Hewlett-Packard Company Low power MRAM memory array
US6598216B2 (en) 2001-08-08 2003-07-22 International Business Machines Corporation Method for enhancing a power bus in I/O regions of an ASIC device
JP3768433B2 (ja) * 2001-11-19 2006-04-19 株式会社ルネサステクノロジ 半導体装置の設計方法
JP2003158205A (ja) * 2001-11-26 2003-05-30 Hitachi Ltd 半導体装置及び製造方法
JP2003197769A (ja) * 2001-12-21 2003-07-11 Mitsubishi Electric Corp 半導体記憶装置
US6795365B2 (en) * 2002-08-23 2004-09-21 Micron Technology, Inc. DRAM power bus control
JP4416409B2 (ja) * 2003-01-16 2010-02-17 株式会社ルネサステクノロジ 半導体記憶装置
US7180718B2 (en) * 2003-01-31 2007-02-20 X2Y Attenuators, Llc Shielded energy conditioner
US6924661B2 (en) * 2003-02-10 2005-08-02 International Business Machines Corporation Power switch circuit sizing technique
US7675729B2 (en) 2003-12-22 2010-03-09 X2Y Attenuators, Llc Internally shielded energy conditioner
US7817397B2 (en) 2005-03-01 2010-10-19 X2Y Attenuators, Llc Energy conditioner with tied through electrodes
KR20070107746A (ko) * 2005-03-01 2007-11-07 엑스2와이 어테뉴에이터스, 엘.엘.씨 내부 중첩된 조절기
KR100571650B1 (ko) 2005-03-31 2006-04-17 주식회사 하이닉스반도체 저전압용 반도체 메모리 장치
JP2007194496A (ja) * 2006-01-20 2007-08-02 Toshiba Corp 半導体集積回路
CN101395683A (zh) 2006-03-07 2009-03-25 X2Y衰减器有限公司 能量调节装置结构
JP4600835B2 (ja) * 2006-07-31 2010-12-22 エルピーダメモリ株式会社 半導体集積回路
KR100761854B1 (ko) * 2006-08-08 2007-09-28 삼성전자주식회사 비트라인 이퀄라이저 및 이를 구비하는 반도체 메모리장치, 그리고 비트라인 이퀄라이저의 제조 방법
US7752578B2 (en) * 2006-10-19 2010-07-06 Apache Design Solutions, Inc. Automatic voltage drop optimization
US7447071B2 (en) * 2006-11-08 2008-11-04 Atmel Corporation Low voltage column decoder sharing a memory array p-well
JP5079342B2 (ja) * 2007-01-22 2012-11-21 ルネサスエレクトロニクス株式会社 マルチプロセッサ装置
US8411482B2 (en) * 2008-08-20 2013-04-02 Intel Corporation Programmable read only memory
US7760578B2 (en) * 2008-10-20 2010-07-20 Lsi Logic Corporation Enhanced power distribution in an integrated circuit
US8823165B2 (en) 2011-07-12 2014-09-02 Invensas Corporation Memory module in a package
US8502390B2 (en) 2011-07-12 2013-08-06 Tessera, Inc. De-skewed multi-die packages
US8659141B2 (en) 2011-10-03 2014-02-25 Invensas Corporation Stub minimization using duplicate sets of terminals for wirebond assemblies without windows
US8525327B2 (en) 2011-10-03 2013-09-03 Invensas Corporation Stub minimization for assemblies without wirebonds to package substrate
JP5887415B2 (ja) 2011-10-03 2016-03-16 インヴェンサス・コーポレイション 平行な窓を有するマルチダイのワイヤボンドアセンブリのスタブ最小化
EP2769409A1 (en) 2011-10-03 2014-08-27 Invensas Corporation Stub minimization for multi-die wirebond assemblies with orthogonal windows
KR20140069343A (ko) 2011-10-03 2014-06-09 인벤사스 코포레이션 패키지의 중심으로부터 옵셋된 단자 그리드를 구비하는 스터드 최소화
US8436477B2 (en) 2011-10-03 2013-05-07 Invensas Corporation Stub minimization using duplicate sets of signal terminals in assemblies without wirebonds to package substrate
US8659143B2 (en) 2011-10-03 2014-02-25 Invensas Corporation Stub minimization for wirebond assemblies without windows
US8787034B2 (en) 2012-08-27 2014-07-22 Invensas Corporation Co-support system and microelectronic assembly
US8848391B2 (en) 2012-08-27 2014-09-30 Invensas Corporation Co-support component and microelectronic assembly
US8848392B2 (en) 2012-08-27 2014-09-30 Invensas Corporation Co-support module and microelectronic assembly
US9368477B2 (en) 2012-08-27 2016-06-14 Invensas Corporation Co-support circuit panel and microelectronic packages
WO2014112472A1 (ja) * 2013-01-15 2014-07-24 ピーエスフォー ルクスコ エスエイアールエル 半導体装置
US9070423B2 (en) 2013-06-11 2015-06-30 Invensas Corporation Single package dual channel memory with co-support
US9117804B2 (en) * 2013-09-13 2015-08-25 United Microelectronics Corporation Interposer structure and manufacturing method thereof
US9123555B2 (en) 2013-10-25 2015-09-01 Invensas Corporation Co-support for XFD packaging
JP6308831B2 (ja) * 2014-03-25 2018-04-11 ルネサスエレクトロニクス株式会社 半導体記憶装置
US9281296B2 (en) 2014-07-31 2016-03-08 Invensas Corporation Die stacking techniques in BGA memory package for small footprint CPU and memory motherboard design
US9691437B2 (en) 2014-09-25 2017-06-27 Invensas Corporation Compact microelectronic assembly having reduced spacing between controller and memory packages
US9484080B1 (en) 2015-11-09 2016-11-01 Invensas Corporation High-bandwidth memory application with controlled impedance loading
US9679613B1 (en) 2016-05-06 2017-06-13 Invensas Corporation TFD I/O partition for high-speed, high-density applications
US10878163B2 (en) * 2017-08-30 2020-12-29 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Semiconductor device including PG-aligned cells and method of generating layout of same
TWI692063B (zh) * 2018-09-13 2020-04-21 奇景光電股份有限公司 電路佈線方法及電路佈線系統
US10833059B2 (en) * 2018-12-07 2020-11-10 Micron Technology, Inc. Integrated assemblies comprising vertically-stacked decks of memory arrays
CN114373734A (zh) * 2022-01-10 2022-04-19 长鑫存储技术有限公司 均衡电路结构及其制造方法、感测放大及存储电路结构

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08181292A (ja) * 1994-12-20 1996-07-12 Hitachi Ltd 半導体記憶装置
JPH09167487A (ja) * 1995-12-04 1997-06-24 Samsung Electron Co Ltd 半導体メモリ装置
JPH10275468A (ja) * 1997-03-31 1998-10-13 Hitachi Ltd ダイナミック型ram
JPH10308091A (ja) * 1997-05-02 1998-11-17 Hitachi Ltd 半導体記憶装置

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0239913B2 (en) * 1980-10-22 1995-05-10 Fujitsu Limited Semiconductor memory circuit
JPH0632213B2 (ja) * 1987-02-26 1994-04-27 日本電気株式会社 半導体メモリ
US4975874B1 (en) * 1988-11-01 1997-09-23 Texas Instruments Inc Metrix interconnection system with different width conductors
US5222038A (en) * 1989-06-13 1993-06-22 Kabushiki Kaisha Toshiba Dynamic random access memory with enhanced sense-amplifier circuit
US5024993A (en) * 1990-05-02 1991-06-18 Microelectronics & Computer Technology Corporation Superconducting-semiconducting circuits, devices and systems
JP2758504B2 (ja) * 1990-07-06 1998-05-28 松下電器産業株式会社 半導体記憶装置
JP2660111B2 (ja) * 1991-02-13 1997-10-08 株式会社東芝 半導体メモリセル
JPH05174578A (ja) * 1991-12-24 1993-07-13 Mitsubishi Electric Corp 半導体装置
US5559350A (en) * 1992-07-08 1996-09-24 Kabushiki Kaisha Toshiba Dynamic RAM and method of manufacturing the same
US5325336A (en) * 1992-09-10 1994-06-28 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Semiconductor memory device having power line arranged in a meshed shape
JP3272888B2 (ja) * 1993-12-28 2002-04-08 株式会社東芝 半導体記憶装置

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08181292A (ja) * 1994-12-20 1996-07-12 Hitachi Ltd 半導体記憶装置
JPH09167487A (ja) * 1995-12-04 1997-06-24 Samsung Electron Co Ltd 半導体メモリ装置
JPH10275468A (ja) * 1997-03-31 1998-10-13 Hitachi Ltd ダイナミック型ram
JPH10308091A (ja) * 1997-05-02 1998-11-17 Hitachi Ltd 半導体記憶装置

Also Published As

Publication number Publication date
US5953242A (en) 1999-09-14
JP3869045B2 (ja) 2007-01-17
KR970029835A (ko) 1997-06-26
US6288925B1 (en) 2001-09-11
SG63677A1 (en) 1999-03-30
JP4550035B2 (ja) 2010-09-22
US6396088B2 (en) 2002-05-28
CN1152173A (zh) 1997-06-18
CN1155004C (zh) 2004-06-23
US20020000583A1 (en) 2002-01-03
US6115279A (en) 2000-09-05
TW315468B (en) 1997-09-11
KR100445952B1 (ko) 2004-11-10
JPH09135006A (ja) 1997-05-20
US6069813A (en) 2000-05-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4550035B2 (ja) 半導体記憶装置
US7638871B2 (en) Semiconductor device
US7323727B2 (en) System with meshed power and signal buses on cell array
TW594977B (en) Semiconductor integrated circuit device
US6191999B1 (en) Semiconductor memory device with reduced power consumption
US6504770B2 (en) Semiconductor memory
JP2001185700A (ja) 半導体記憶装置
US5535153A (en) Semiconductor device
TWI228721B (en) Semiconductor memory device
US20020153545A1 (en) Semiconductor memory device
US6097654A (en) Semiconductor memory
JP3571497B2 (ja) 半導体記憶装置
JPH11340438A (ja) 半導体記憶装置
US6512257B2 (en) System with meshed power and signal buses on cell array
JP2000260965A (ja) 半導体記憶装置
JPH0513709A (ja) 半導体記憶装置

Legal Events

Date Code Title Description
A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20090825

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20091105

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20100615

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20100707

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130716

Year of fee payment: 3

EXPY Cancellation because of completion of term