JP2013251034A - 半導体記憶装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】複数のフックアップトランジスタの特性ばらつきを低減する。
【解決手段】半導体記憶装置は、複数のメモリセルと、第1及び第2のダミーセルとを有するメモリセルアレイ10と、メモリセルに接続されたワード線と、第1のダミーセルに接続された第1のダミーワード線と、第2のダミーセルに接続された第2のダミーワード線と、ロウデコーダ12とを含む。ロウデコーダ12は、複数のワード線にそれぞれ接続された複数のフックアップトランジスタと、第1のダミーワード線に接続された第1のダミーフックアップトランジスタと、第2のダミーワード線に接続された第2のダミーフックアップトランジスタとを含む。第1及び第2のダミーフックアップトランジスタは、フックアップトランジスタ群の少なくとも一方の端部に配置される。
【選択図】 図4

Description

本発明の実施形態は、半導体記憶装置に関する。
電気的に書き換えが可能な不揮発性半導体記憶装置の一種として、NAND型フラッシュメモリが知られている。このNAND型フラッシュメモリにおいて、メモリセルの制御ゲートにはワード線が接続され、該ワード線にはロウデコーダが接続される。
ロウデコーダは、例えば、複数のワード線を駆動するための複数のフックアップトランジスタを備えている。複数のフックアップトランジスタのレイアウトにおいて、フックアップトランジスタ群が配置される領域の端部に形成されたフックアップトランジスタは、該領域の端部に形成されたフックアップトランジスタと該領域の内部に配置されたフックアップトランジスタとでは、特性が均一ではなくて、特性ばらつきが大きくなる可能性がある。フックアップトランジスタの特性ばらつきが大きくなると、データの書き込み動作、読み出し動作及び消去動作を正確に行うことが困難になる。
特開2006−59978号公報
実施形態は、複数のメモリセルに接続される複数のフックアップトランジスタの特性ばらつきを低減することが可能な半導体記憶装置を提供する。
実施形態に係る半導体記憶装置は、複数のメモリストリングを有し、前記複数のメモリストリングの各々は、1個又は複数個の第1のダミーセル、複数のメモリセル、及び1個又は複数個の第2のダミーセルが直列接続されて構成され、前記第1のダミーセルは、メモリストリングのドレイン端に配置され、前記第2のダミーセルは、前記メモリストリングのソース端に配置される、メモリセルアレイと、前記複数のメモリセルに接続された複数のワード線と、前記第1のダミーセルに接続された第1のダミーワード線と、前記第2のダミーセルに接続された第2のダミーワード線と、前記複数のワード線、前記第1のダミーワード線及び前記第2のダミーワード線を駆動するロウデコーダとを具備する。前記ロウデコーダは、前記複数のワード線にそれぞれ接続された複数の第1のフックアップトランジスタと、前記第1のダミーワード線に接続された第1のダミーフックアップトランジスタと、前記第2のダミーワード線に接続された第2のダミーフックアップトランジスタとを具備し、前記複数の第1のフックアップトランジスタ、前記第1のダミーフックアップトランジスタ及び前記第2のダミーフックアップトランジスタからなるフックアップトランジスタ群は、一行又は複数行に並んで配置され、前記第1及び第2のダミーフックアップトランジスタは、前記フックアップトランジスタ群の少なくとも一方の端部に配置される。
第1の実施形態に係る半導体記憶装置のブロック図。 メモリセルアレイの回路図。 フックアップ回路の回路図。 フックアップ回路のレイアウト図。 第2の実施形態に係るフックアップ回路のレイアウト図。 第3の実施形態に係るフックアップ回路のレイアウト図。 第4の実施形態に係るフックアップ回路の回路図。 第4の実施形態に係るフックアップ回路のレイアウト図。 第5の実施形態に係るフックアップ回路のレイアウト図。 第6の実施形態に係るフックアップ回路のレイアウト図。 第7の実施形態に係るフックアップ回路の回路図。 第7の実施形態に係るフックアップ回路のレイアウト図。 第8の実施形態に係るフックアップ回路のレイアウト図。 変形例に係るフックアップ回路のレイアウト図。 第9の実施形態に係るフックアップ回路のレイアウト図。
以下、実施形態について図面を参照して説明する。ただし、図面は模式的または概念的なものであり、各図面の寸法および比率などは必ずしも現実のものと同一とは限らない。以下に示す幾つかの実施形態は、本発明の技術思想を具体化するための装置および方法を例示したものであって、構成部品の形状、構造、配置などによって、本発明の技術思想が特定されるものではない。なお、以下の説明において、同一の機能及び構成を有する要素については、同一符号を付し、重複説明は必要な場合にのみ行う。
[第1の実施形態]
本実施形態では、半導体記憶装置として、不揮発性メモリであり、かつ電気的に書き換えが可能なNAND型フラッシュメモリを例に挙げて説明する。図1は、第1の実施形態に係る半導体記憶装置のブロック図である。
半導体記憶装置は、メモリセルアレイ10、センスアンプ部11、及びロウデコーダ部12−1、12−2を備えている。
メモリセルアレイ10は、データを電気的に書き換え可能なメモリセルトランジスタ(メモリセル)がマトリクス状に配置されて構成されている。メモリセルアレイ10には、メモリセルトランジスタの電圧を制御するために、複数のビット線、複数のワード線、及びソース線が配設されている。ビット線及びワード線の交差領域には、メモリセルトランジスタが配置されている。
センスアンプ部11には複数のセンスアンプが配置されている。センスアンプは、複数のビット線、または、1つのビット線にそれぞれ接続され、データの読み出し、書き込み、及び消去時に、ビット線の電圧を制御する。また、センスアンプは、データの読み出し時にビット線のデータを検知し、データの書き込み時に書き込みデータに応じた電圧をビット線に印加する。
ロウデコーダ部12−1、12−2は、メモリセルアレイ10の両側に配置されている。メモリセルアレイ10は、後述するように複数のブロックを備えており、例えば、メモリセルアレイ10内の全ブロックのうち奇数番目のブロックがロウデコーダ部12−1に接続され、偶数番目のブロックがロウデコーダ部12−2に接続される。ロウデコーダ部12−1、12−2は、複数のワード線に接続されている。
ロウデコーダ部12−1、12−2はそれぞれ、フックアップ回路13−1、13−2を有している。フックアップ回路13−1、13−2の各々は、複数のワード線に対応して設けられた複数のフックアップトランジスタを備えている。フックアップトランジスタは、データの読み出し、書き込み、及び消去に応じて、ワード線に電圧を転送する機能を有する。また、ロウデコーダ部12−1、12−2はそれぞれ、フックアップ回路13−1、13−2以外の回路及びガードリング14−1、14−2を備えている。ロウデコーダ部12−1、12−2内の他の回路(周辺回路と称する)には、ロウアドレスをデコードするアドレスデコーダやドライバなどが含まれる。周辺回路及びガードリング14−1は、フックアップ回路13−1の両側に配置されている。周辺回路及びガードリング14−2は、フックアップ回路13−2の両側に配置されている。なお、以下の説明において、ロウデコーダ部12−1、12−2を特に区別する必要がない場合は、総称してロウデコーダ部12と表記し、同様に、フックアップ回路13−1、13−2を特に区別する必要がない場合は、総称してフックアップ回路13と表記する。
図2は、メモリセルアレイ10の回路図である。ロウ方向を「行」と称する場合があり、カラム方向を「列」と称する場合がある。メモリセルアレイ10は、(j+1)個のブロックBLK0〜BLKjを備えている。jは、0以上の整数である。各ブロックBLKは、データの消去単位である。ブロックBLKは、複数のNANDストリングNSを備えている。各NANDストリングNSは、(n+1)個のメモリセルトランジスタMT0〜MTnと、2個のダミーセルトランジスタ(ダミーセル)DTD、DTS、及び2個の選択ゲートトランジスタST1、ST2を備えている。nは、0以上の整数である。選択ゲートトランジスタST1、ST2としては、例えばNチャネルMOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)が用いられる。
メモリセルトランジスタMTは、半導体基板(ウェル)上にゲート絶縁膜を介在して形成された電荷蓄積層(例えば、浮遊ゲート電極)と、電荷蓄積層上にゲート間絶縁膜を介在して形成された制御ゲート電極とを有する積層ゲート構造を備えている。なお、電荷蓄積層は複数層配置されていても良い。メモリセルトランジスタMTは、電荷蓄積層に注入された電子の数による閾値電圧の変化に応じて、1ビット、又は複数ビットのデータを記憶することが可能である。NANDストリングNS内で隣接するメモリセルトランジスタMT同士の電流経路は直列接続されている。
ダミーセルトランジスタDTDは、NANDストリングNS内の最もドレイン側のメモリセルトランジスタMT0と選択ゲートトランジスタST1との間にその電流経路が直列接続されている。ダミーセルトランジスタDTSは、NANDストリングNS内の最もソース側のメモリセルトランジスタMTnと選択ゲートトランジスタST2との間にその電流経路が直列接続されている。ダミーセルトランジスタDTD、DTSは、メモリセルトランジスタMTと同じ構造を有するが、データを記憶するために使用されない。
ダミーセルトランジスタDTDは、NANDストリングNS内の最もドレイン側のメモリセルトランジスタMT0の特性が劣化するのを防ぐために設けられている。ダミーセルトランジスタDTDがない場合、メモリセルトランジスタMT0は、選択ゲートトランジスタST1に接続されることになるが、このような条件では、メモリセルトランジスタMT0の環境がメモリセルトランジスタMT1〜MT(n−1)の環境と異なるため、メモリセルトランジスタMT0の特性がメモリセルトランジスタMT1〜MT(n−1)に比べて劣化してしまう。このような不具合を回避するために、ダミーセルトランジスタDTDをNANDストリングNS内に配置する。同様に、ダミーセルトランジスタDTSは、NANDストリングNS内の最もソース側のメモリセルトランジスタMTnの特性が劣化するのを防ぐために設けられている。
同一行にあるメモリセルトランジスタMTの制御ゲート電極は、ロウ方向に延在する1本のワード線WLに共通接続されている。同一行にあるダミーセルトランジスタDTD(又はDTS)の制御ゲート電極は、ロウ方向に延在するダミーワード線DWLD(又はDWLS)に共通接続されている。同一行にある選択ゲートトランジスタST1(又はST2)のゲート電極は、ロウ方向に延在する選択ゲート線SGD(又はSGS)に共通接続されている。選択ゲートトランジスタST1のドレインは、カラム方向に延在するビット線BLに接続されている。選択ゲートトランジスタST2のソースは、ソース線CELSRCに接続されている。
同一のワード線WLに接続された複数のメモリセルトランジスタMTはページを構成する。データの書き込み及び読み出しは、1つのページ内のメモリセルトランジスタMTに対して一括して行なわれる。また、メモリセルアレイ10は、複数のページのデータが一括して消去されるように構成されており、この消去の単位がブロックBLKである。
ビット線BLは、複数のブロックBLK間で、選択ゲートトランジスタST1のドレインを共通接続している。つまり、複数のブロックBLK内の同一列にあるNANDストリングNSは、同一のビット線BLに接続される。
図3は、フックアップ回路13の回路図である。図3には、1個のブロックBLKに接続されるフックアップ回路を抽出して示している。
フックアップ回路13は、ブロックBLKごとに、ワード線WL0〜WLn、ダミーワード線DWLD、DWLS、及び選択ゲート線SGD、SGSに対応する数のフックアップトランジスタを備えている。具体的には、メモリセルトランジスタ用のフックアップトランジスタHT0〜HTnはそれぞれ、ワード線WL0〜WLnと、信号線CG0〜CGnとの間にそれらの電流経路が直列接続されている。ダミーセルトランジスタ用のフックアップトランジスタ(ダミーフックアップトランジスタ)HTDD、HTDSはそれぞれ、ダミーワード線DWLD、DWLSと、信号線CGDD、CGDSとの間にそれらの電流経路が直列接続されている。選択ゲートトランジスタ用のフックアップトランジスタHTSD、HTSSはそれぞれ、選択ゲート線SGD、SGSと、信号線CGSD、CGSSとの間にそれらの電流経路が直列接続されている。信号線CG0〜CGn、CGDD、CGDS、CGSD、CGSSは、図示せぬドライバに接続されている。
フックアップトランジスタHT0〜HTn、HTDD、HTDS、HTSD、HTSSの各々は、例えばNチャネルMOSFETから構成され、また、高耐圧トランジスタから構成される。高耐圧トランジスタは、例えば選択ゲートトランジスタなどと比べてゲート絶縁膜が厚く形成される。フックアップトランジスタHT0〜HTn、HTDD、HTDSのゲートは、これらフックアップトランジスタのオン/オフを制御する信号線TGに接続される。また、フックアップトランジスタHTSDのゲートは、オン/オフを制御する信号線TGDに接続され、フックアップトランジスタHTSSのゲートは、オン/オフを制御する信号線TGSに接続される。フックアップトランジスタHT0〜HTn、HTDD、HTDS、HTSD、HTSSはそれぞれ、データの読み出し、書き込み、及び消去に応じて、所定の電圧を所定のタイミングで、ワード線WL0〜WLn、ダミーワード線DWLD、DWLS、及び選択ゲート線SGD、SGSに供給する。
(フックアップ回路13のレイアウト)
次に、フックアップ回路13のレイアウトについて説明する。図4は、フックアップ回路13のレイアウト図である。図4は、例えば、図1の破線で囲んだ領域15のレイアウトに対応する。
図4に示したユニットUTは、1個のブロックBLKに対応するフックアップトランジスタHT0〜HTn、HTDD、HTDS、HTSD、HTSSから構成される。図4では、フックアップトランジスタを構成するゲート電極GC及びアクティブ領域AAのレイアウトを示している。図4の太線で示したレイアウトがダミーフックアップトランジスタHTDD、HTDSを示しており、図4の細線で示したレイアウトがフックアップトランジスタHT0〜HTn、HTSD、HTSSを示している。
第1の実施形態では、1個のユニットUTに含まれるフックアップトランジスタ群は、ロウ方向に一行に並んで配置される。そして、ダミーセルトランジスタ用のフックアップトランジスタHTDD、HTDSはそれぞれ、一行のフックアップトランジスタの両端に配置される。以下の説明では、ユニットUTのうち、メモリセルアレイ10に近い側を左端と表記し、メモリセルアレイ10から遠い側を右端と表記する。
ダミーフックアップトランジスタHTDDは、ユニットUTの左端に配置され、ダミーフックアップトランジスタHTDSは、ユニットUTの右端に配置される。或いは、ダミーフックアップトランジスタHTDDは、ユニットUTの右端に配置され、ダミーフックアップトランジスタHTDSは、ユニットUTの左端に配置されるようにしてもよい。なお、フックアップトランジスタHT0〜HTn、HTSD、HTSSの位置は、ダミーフックアップトランジスタHTDD及びHTDS間において任意に設定可能である。
フックアップ回路13の両側には、周辺回路及びガードリング14が配置されている。周辺回路14に含まれるMOSFETは、フックアップトランジスタに比べてレイアウト及びサイズが異なる。よって、フックアップ回路13のロウ方向両端は、フックアップ回路13の中央と環境(例えば周囲の拡散層の環境)が異なるので、フックアップ回路13のロウ方向両端に配置されるフックアップトランジスタは、フックアップ回路13の中央に配置されたフックアップトランジスタと特性が異なる。また、フックアップ回路13のロウ方向両端に配置されるフックアップトランジスタは、レイアウトの周期性が崩れる部分に配置されるので、フックアップトランジスタの形状が崩れる可能性がある。そのため、フックアップトランジスタの特性が劣化する可能性がある。
また、ガードリング14の近くに配置されたフックアップトランジスタは、ガードリング14の不純物の影響を受けて特性が変化する可能性がある。例えば、フックアップトランジスタがp型の半導体基板上に配置され、ガードリング14がn型のウェルで有る場合を考える。ガードリング14のn型ウェルがフックアップ回路13に拡散される可能性があり、ロウ方向両端に配置されるフックアップトランジスタは、フックアップ回路13の中央に配置されたフックアップトランジスタと特性が異なる場合がある。
しかしながら、本実施形態のレイアウトを採用することで、メモリセルトランジスタ用のフックアップトランジスタHT0〜HTnは、ユニットUTの内部に配置される。すなわち、フックアップトランジスタHT0〜HTnは、同じ環境に置かれ、さらに規則的に繰り返されるレイアウトを有する。これにより、フックアップトランジスタHT0〜HTnの特性ばらつきや特性が劣化するのを低減することができる。
同様に、選択ゲートトランジスタ用のフックアップトランジスタHTSD、HTSSについてもフックアップトランジスタHT0〜HTnと同じ条件で構成されるため、フックアップトランジスタHTSD、HTSSの特性ばらつきや特性が劣化するのを低減することができる。
なお、ダミーフックアップトランジスタHTDD、HTDSの特性が劣化した場合でも、ダミーセルトランジスタDTD、DTSはデータを記憶するために使用されないので、半導体記憶装置の動作上、特に問題にならない。
(効果)
以上詳述したように第1の実施形態では、1個のブロックBLKに接続されるフックアップトランジスタ群を一列に並んで配置する。フックアップトランジスタ群は、メモリセルトランジスタMT0〜MTn用のフックアップトランジスタHT0〜HTn、選択トランジスタST1、ST2用のフックアップトランジスタHTSD、HTSS、及びダミーセルトランジスタDTD、DTS用のダミーフックアップトランジスタHTDD、HTDSから構成される。そして、ダミーフックアップトランジスタHTDD、HTDSを、フックアップトランジスタ群の両端に配置するようにしている。
従って第1の実施形態によれば、メモリセルトランジスタMT0〜MTn用のフックアップトランジスタHT0〜HTnは、フックアップトランジスタ群が配置される領域の内部に配置される。これにより、フックアップトランジスタHT0〜HTnは、周りの環境が同一になるため、特性ばらつきを低減することができる。同様に、フックアップトランジスタHTSD、HTSSについても、特性ばらつきを低減することができる。この結果、半導体記憶装置において、データの書き込み動作、読み出し動作及び消去動作を正確に行うことができる。
[第2の実施形態]
第2の実施形態は、第1の実施形態の変形例であり、1個のブロックBLKに接続されるフックアップトランジスタ群を2行に配置するレイアウトである。
図5は、第2の実施形態に係るフックアップ回路13のレイアウト図である。フックアップ回路13の回路図は、第1の実施形態で示した図3と同じである。図5に示したユニットUTは、1個のブロックBLKに対応するフックアップトランジスタHT0〜HTn、HTDD、HTDS、HTSD、HTSSを含んでいる。
第2の実施形態では、1個のユニットUTに含まれるフックアップトランジスタ群は、ロウ方向に2行に並んで配置される。そして、ダミーフックアップトランジスタHTDD、HTDSはそれぞれ、ユニットUTの左端、すなわちメモリセルアレイ10に近い側の端部に配置される。
このように、第2の実施形態のレイアウトでは、ユニットUTの左端にダミーフックアップトランジスタHTDD、HTDSを配置しているため、メモリセルトランジスタ用のフックアップトランジスタHT0〜HTn、及び選択ゲートトランジスタ用のフックアップトランジスタHTSD、HTSSがメモリセルアレイ10に近い領域に配置されるのを防ぐことができる。
メモリセルアレイ10では、素子及び配線が非常に微細化されるため、メモリセルアレイ10とフックアップ回路13とでは、その環境に大きな差がある。一方、フックアップ回路13の右側の周辺回路は、メモリセルアレイ10ほど微細化されていないので、フックアップ回路13とその右側の周辺回路とでは、極端に環境が変化する訳ではない。よって、より環境の変化が大きい側であるメモリセルアレイ10に近い側に、ダミーフックアップトランジスタHTDD、HTDSを配置する。その結果、フックアップトランジスタHT0〜HTn、HTSD、HTSSは、ほぼ同じ環境に置かれ、さらに規則的に繰り返されるレイアウトを有する。これにより、フックアップトランジスタHT0〜HTn、HTSD、HTSSの特性ばらつきや特性が劣化するのを低減することができる。
[第3の実施形態]
第3の実施形態は、第1の実施形態の変形例であり、1個のブロックBLKに接続されるフックアップトランジスタ群を2行に配置するレイアウトである。
図6は、第3の実施形態に係るフックアップ回路13のレイアウト図である。フックアップ回路13の回路図は、第1の実施形態で示した図3と同じである。図6に示したユニットUTは、1個のブロックBLKに対応するフックアップトランジスタHT0〜HTn、HTDD、HTDS、HTSD、HTSSを含んでいる。
第3の実施形態では、1個のユニットUTに含まれるフックアップトランジスタ群は、ロウ方向に2行に並んで配置される。そして、ダミーフックアップトランジスタHTDD、HTDSはそれぞれ、ユニットUTの左端に配置される。
ここで、ダミーフックアップトランジスタHTDD、HTDSをユニットUTの左端に配置したため、ユニットUTの右端には、メモリセルトランジスタ用若しくは選択ゲートトランジスタ用のフックアップトランジスタが配置されてしまう。そこで、第3の実施形態では、ダミーフックアップトランジスタDH1、DH2を新たに用意し、これらダミーフックアップトランジスタDH1、DH2をユニットUTの右端に配置する。すなわち、第3の実施形態では、1つのブロックに対してダミーフックアップトランジスタが4個(HTDD、HTDS、DH1、DH2)用意されている。図6において、ダミーフックアップトランジスタDH1、DH2の各々は、他のフックアップトランジスタ(例えばメモリセルトランジスタ用のフックアップトランジスタ)と同じ構成を有しているが、メモリセルアレイ10には接続されておらず、ワード線に電圧を転送する動作はしていない。
このように、第3の実施形態のレイアウトでは、ユニットUTの両端にそれぞれ2個のダミーフックアップトランジスタが配置される。これにより、メモリセルトランジスタ用のフックアップトランジスタHT0〜HTn、及び選択ゲートトランジスタ用のフックアップトランジスタHTSD、HTSSは、ユニットUTの内部に配置される。すなわち、フックアップトランジスタHT0〜HTn、HTSD、HTSSは、同じ環境に置かれ、さらに規則的に繰り返されるレイアウトを有する。これにより、フックアップトランジスタHT0〜HTn、HTSD、HTSSの特性ばらつきや特性が劣化するのを低減することができる。
[第4の実施形態]
第4の実施形態は、1つのNANDストリングNSにダミーセルトランジスタが4個配置される場合のフックアップ回路の構成例である。
図7は、第4の実施形態に係るフックアップ回路13の回路図である。図7には、1個のブロックBLKに接続されるフックアップ回路を抽出して示している。
1個のブロックBLKに含まれるNANDストリングNSは、4個のダミーセルトランジスタDTD1、DTD2、DTS1、DTS2を備えている。2個のダミーセルトランジスタDTD1、DTD2は、NANDストリングNS内の最もドレイン側のメモリセルトランジスタMT0と選択ゲートトランジスタST1との間にその電流経路が直列接続されている。ダミーセルトランジスタDTS1、DTS2は、NANDストリングNS内の最もソース側のメモリセルトランジスタMTnと選択ゲートトランジスタST2との間にその電流経路が直列接続されている。このように、ダミーセルトランジスタを第1の実施形態よりも多く用いることで、メモリセルトランジスタMT0〜MTnの特性ばらつきをより低減することができる。
ブロックBLK内の同一行にあるダミーセルトランジスタDTD1(又はDTD2)の制御ゲート電極は、ロウ方向に延在するダミーワード線DWLD1(又はDWLD2)に共通接続されている。ブロックBLK内の同一行にあるダミーセルトランジスタDTS1(又はDTS2)の制御ゲート電極は、ロウ方向に延在するダミーワード線DWLS1(又はDWLS2)に共通接続されている。
フックアップ回路13は、ブロックBLKごとに、ダミーワード線DWLD1、DWLD2、DWLS1、DWLS2に対応する数のフックアップトランジスタを備えている。具体的には、ダミーセルトランジスタDTD1、DTD2用のダミーフックアップトランジスタHTDD1、HTDD2はそれぞれ、ダミーワード線DWLD1、DWLD2と、信号線CGDD1、CGDD2との間にそれらの電流経路が直列接続されている。ダミーセルトランジスタDTS1、DTS2用のダミーフックアップトランジスタHTDS1、HTDS2はそれぞれ、ダミーワード線DWLS1、DWLS2と、信号線CGDS1、CGDS2との間にそれらの電流経路が直列接続されている。
次に、フックアップ回路13のレイアウトについて説明する。図8は、フックアップ回路13のレイアウト図である。図8に示したユニットUTは、1個のブロックBLKに対応するフックアップトランジスタHT0〜HTn、HTDD1、HTDD2、HTDS1、HTDS2、HTSD、HTSSから構成される。
第4の実施形態では、1個のユニットUTに含まれるフックアップトランジスタ群は、ロウ方向に一行に並んで配置される。そして、ダミーセルトランジスタ用のフックアップトランジスタは、ユニットUTの両端に2個ずつ配置される。すなわち、ダミーセルトランジスタDTD1、DTD2用のダミーフックアップトランジスタHTDD1、HTDD2は、ユニットUTの左端に配置され、ダミーセルトランジスタDTS1、DTS2用のダミーフックアップトランジスタHTDS1、HTDS2は、ユニットUTの右端に配置される。或いは、ダミーフックアップトランジスタHTDD1、HTDD2は、ユニットUTの右端に配置され、ダミーフックアップトランジスタHTDS1、HTDS2は、ユニットUTの左端に配置されるようにしてもよい。或いは、ダミーフックアップトランジスタHTDD1、HTDD2の一方、及びダミーフックアップトランジスタHTDS1、HTDS2の一方は、ユニットUTの左端に配置され、ダミーフックアップトランジスタHTDD1、HTDD2の他方、及びダミーフックアップトランジスタHTDS1、HTDS2の他方は、ユニットUTの右端に配置されるようにしてもよい。
このように、第4の実施形態のレイアウトでは、ユニットUTの両端にそれぞれ2個のダミーフックアップトランジスタが配置される。これにより、メモリセルトランジスタ用のフックアップトランジスタHT0〜HTn、及び選択ゲートトランジスタ用のフックアップトランジスタHTSD、HTSSは、ユニットUTの内部に配置される。すなわち、フックアップトランジスタHT0〜HTn、HTSD、HTSSは、同じ環境に置かれ、さらに規則的に繰り返されるレイアウトを有する。これにより、フックアップトランジスタHT0〜HTn、HTSD、HTSSの特性ばらつきや特性が劣化するのを低減することができる。
[第5の実施形態]
第5の実施形態は、第4の実施形態の変形例であり、ダミーフックアップトランジスタをユニットUTの両端に不均等に配置するレイアウトである。
図9は、第5の実施形態に係るフックアップ回路13のレイアウト図である。第4の実施形態と同様に、フックアップ回路13は、ブロックBLKごとに、4個のダミーフックアップトランジスタHTDD1、HTDD2、HTDS1、HTDS2を備えている。
1個のユニットUTに含まれるフックアップトランジスタ群は、ロウ方向に一行に並んで配置される。そして、4個のダミーフックアップトランジスタのうち3個は、ユニットUTの左端に配置され、残りの1個は、ユニットUTの右端に配置される。図9では、例えば、ダミーフックアップトランジスタHTDD1、HTDD2、HTDS2がユニットUTの左端に配置され、ダミーフックアップトランジスタHTDS1がユニットUTの右端に配置される。或いは、4個のダミーフックアップトランジスタのうち3個は、ユニットUTの右端に配置され、残りの1個は、ユニットUTの左端に配置されるようにしてもよい。
メモリセルアレイ10では、素子及び配線が非常に微細化されるため、メモリセルアレイ10とフックアップ回路13とでは、その環境に大きな差がある。一方、フックアップ回路13の右側の周辺回路は、メモリセルアレイ10ほど微細化されていないので、フックアップ回路13とその右側の周辺回路とでは、極端に環境が変化する訳ではない。よって、より環境の変化が大きい側であるメモリセルアレイ10に近い側に、ダミーフックアップトランジスタHTDD1、HTDD2、HTDS2を配置する。すなわち、メモリセルアレイ10に近い側に配置されるフックアップトランジスタの数は、メモリセルアレイ10に近い側に配置されるフックアップトランジスタの数よりも多い。その結果、フックアップトランジスタHT0〜HTn、HTSD、HTSSの特性ばらつきや特性が劣化するのを低減することができる。
第5の実施形態のレイアウトを適用した場合でも、フックアップトランジスタHT0〜HTn、HTSD、HTSSの特性ばらつきや特性が劣化するのを低減することができる。
[第6の実施形態]
第6の実施形態は、第4の実施形態の変形例であり、1個のブロックBLKに接続されるフックアップトランジスタ群を2行に配置するレイアウトである。
図10は、第6の実施形態に係るフックアップ回路13のレイアウト図である。第4の実施形態と同様に、フックアップ回路13は、ブロックBLKごとに、4個のダミーフックアップトランジスタHTDD1、HTDD2、HTDS1、HTDS2を備えている。
1個のユニットUTに含まれるフックアップトランジスタ群は、ロウ方向に2行に並んで配置される。そして、4個のダミーフックアップトランジスタは、ユニットUTの両端に2個ずつ配置される。図10では、例えば、ダミーフックアップトランジスタHTDD1、HTDD2がユニットUTの左端に配置され、ダミーフックアップトランジスタHTDS1、HTDS2がユニットUTの右端に配置される。或いは、ダミーフックアップトランジスタHTDD1、HTDD2がユニットUTの右端に配置され、ダミーフックアップトランジスタHTDS1、HTDS2がユニットUTの左端に配置されるようにしてもよい。
第6の実施形態のレイアウトを適用した場合でも、フックアップトランジスタHT0〜HTn、HTSD、HTSSの特性ばらつきや特性が劣化するのを低減することができる。
[第7の実施形態]
第7の実施形態は、1つのNANDストリングNSにダミーセルトランジスタが6個配置される場合のフックアップ回路の構成例である。
図11は、第7の実施形態に係るフックアップ回路13の回路図である。図11には、1個のブロックBLKに接続されるフックアップ回路を抽出して示している。
1個のブロックBLKに含まれるNANDストリングNSは、6個のダミーセルトランジスタDTD1〜DTD3、DTS1〜DTS3を備えている。3個のダミーセルトランジスタDTD1〜DTD3は、NANDストリングNS内の最もドレイン側のメモリセルトランジスタMT0と選択ゲートトランジスタST1との間にその電流経路が直列接続されている。ダミーセルトランジスタDTS1〜DTS3は、NANDストリングNS内の最もソース側のメモリセルトランジスタMTnと選択ゲートトランジスタST2との間にその電流経路が直列接続されている。このように、ダミーセルトランジスタを第4の実施形態よりも多く用いることで、メモリセルトランジスタMT0〜MTnの特性ばらつきをより低減することができる。
ブロックBLK内の同一行にあるダミーセルトランジスタDTD1〜DTD3の制御ゲート電極はそれぞれ、ロウ方向に延在するダミーワード線DWLD1〜DWLD3に共通接続されている。ブロックBLK内の同一行にあるダミーセルトランジスタDTS1〜DTS3の制御ゲート電極はそれぞれ、ロウ方向に延在するダミーワード線DWLS1〜DWLS3に共通接続されている。
フックアップ回路13は、ブロックBLKごとに、ダミーワード線DWLD1〜DWLD3、DWLS1〜DWLS3に対応する数のフックアップトランジスタを備えている。具体的には、ダミーセルトランジスタDTD1〜DTD3用のダミーフックアップトランジスタHTDD1〜HTDD3はそれぞれ、ダミーワード線DWLD1〜DWLD3と、信号線CGDD1〜CGDD3との間にそれらの電流経路が直列接続されている。ダミーセルトランジスタDTS1〜DTS3用のダミーフックアップトランジスタHTDS1〜HTDS3はそれぞれ、ダミーワード線DWLS1〜DWLS3と、信号線CGDS1〜CGDS3との間にそれらの電流経路が直列接続されている。
次に、フックアップ回路13のレイアウトについて説明する。図12は、フックアップ回路13のレイアウト図である。図12に示したユニットUTは、1個のブロックBLKに対応するフックアップトランジスタHT0〜HTn、HTDD1〜HTDD3、HTDS1〜HTDS3、HTSD、HTSSから構成される。
第7の実施形態では、1個のユニットUTに含まれるフックアップトランジスタ群は、ロウ方向に一行に並んで配置される。そして、ダミーセルトランジスタ用のフックアップトランジスタは、ユニットUTの両端に3個ずつ配置される。すなわち、ダミーセルトランジスタDTD1〜DTD3用のダミーフックアップトランジスタHTDD1〜HTDD3は、ユニットUTの左端に配置され、ダミーセルトランジスタDTS1〜DTS3用のダミーフックアップトランジスタHTDS1〜HTDS3は、ユニットUTの右端に配置される。或いは、ダミーフックアップトランジスタHTDD1〜HTDD3は、ユニットUTの右端に配置され、ダミーフックアップトランジスタHTDS1〜HTDS3は、ユニットUTの左端に配置されるようにしてもよい。或いは、ダミーフックアップトランジスタHTDD1〜HTDD3、HTDS1〜HTDS3のうち任意の3個は、ユニットUTの左端に配置され、残りの3個は、ユニットUTの右端に配置されるようにしてもよい。
このように、第7の実施形態のレイアウトでは、ユニットUTの両端にそれぞれ3個のダミーフックアップトランジスタが配置される。これにより、メモリセルトランジスタ用のフックアップトランジスタHT0〜HTn、及び選択ゲートトランジスタ用のフックアップトランジスタHTSD、HTSSは、ユニットUTの内部に配置される。すなわち、フックアップトランジスタHT0〜HTn、HTSD、HTSSは、同じ環境に置かれ、さらに規則的に繰り返されるレイアウトを有する。これにより、フックアップトランジスタHT0〜HTn、HTSD、HTSSの特性ばらつきや特性が劣化するのを低減することができる。
なお、6個のダミーフックアップトランジスタのうち4個をユニットUTの左端に配置し、残りの2個をユニットUTの右端に配置するようにしてもよい。或いは、6個のダミーフックアップトランジスタのうち2個をユニットUTの左端に配置し、残りの4個をユニットUTの右端に配置するようにしてもよい。
[第8の実施形態]
第8の実施形態は、第7の実施形態の変形例であり、1個のブロックBLKに接続されるフックアップトランジスタ群を2行に配置するレイアウトである。
図13は、第8の実施形態に係るフックアップ回路13のレイアウト図である。第7の実施形態と同様に、フックアップ回路13は、ブロックBLKごとに、6個のダミーフックアップトランジスタHTDD1〜HTDD3、HTDS1〜HTDS3を備えている。
1個のユニットUTに含まれるフックアップトランジスタ群は、ロウ方向に2行に並んで配置される。そして、6個のダミーフックアップトランジスタは、ユニットUTの両端に3個ずつ配置される。図13では、例えば、ダミーフックアップトランジスタHTDD1〜HTDD3がユニットUTの左端に配置され、ダミーフックアップトランジスタHTDS1〜HTDS3がユニットUTの右端に配置される。或いは、ダミーフックアップトランジスタHTDD1〜HTDD3がユニットUTの右端に配置され、ダミーフックアップトランジスタHTDS1〜HTDS3がユニットUTの左端に配置されるようにしてもよい。
ここで、ダミーフックアップトランジスタはL字型、または、逆L字型に配置されている。図13に示すように、ダミーフックアップトランジスタの配置はカラム方向において対象となっている。メモリセルアレイ10のブロックにおけるワード線WLの割り付けがカラム方向において対象となっている場合には、ダミーフックアップトランジスタの配置はカラム方向において対象とした方が良い。ワード線とフックアップトランジスタを接続する上層配線のレイアウトが容易だからである。
なお、このL字型、逆L字型の関係は、それぞれのブロックで同じように配置されていても良い。また、ダミーフックアップトランジスタの配置は右端と左側で同じようにL型に配置されていても良いし、同じように逆L字型に配置されていても良い。また、それぞれのブロックでL字型と逆L字型がランダムに配置されていても良い。
第8の実施形態のレイアウトを適用した場合でも、フックアップトランジスタHT0〜HTn、HTSD、HTSSの特性ばらつきや特性が劣化するのを低減することができる。
なお、図14に示すように、6個のダミーフックアップトランジスタのうち4個をユニットUTの左端に配置し、残りの2個をユニットUTの右端に配置するようにしてもよい。図14の例では、ダミーフックアップトランジスタHTDD1〜HTDD3、HTDS3をユニットUTの左端に配置し、ダミーフックアップトランジスタHTDS1、HTDS2をユニットUTの右端に配置している。或いは、6個のダミーフックアップトランジスタのうち2個をユニットUTの左端に配置し、残りの4個をユニットUTの右端に配置するようにしてもよい。
[第9の実施形態]
第9の実施形態は、第7の実施形態の変形例であり、1個のブロックBLKに接続されるフックアップトランジスタ群を3行に配置するレイアウトである。
図15は、第9の実施形態に係るフックアップ回路13のレイアウト図である。第7の実施形態と同様に、フックアップ回路13は、ブロックBLKごとに、6個のダミーフックアップトランジスタHTDD1〜HTDD3、HTDS1〜HTDS3を備えている。
1個のユニットUTに含まれるフックアップトランジスタ群は、ロウ方向に3行に並んで配置される。そして、6個のダミーフックアップトランジスタは、ユニットUTの両端に3個ずつ配置される。図15では、例えば、ダミーフックアップトランジスタHTDD1〜HTDD3がユニットUTの左端に一列に配置され、ダミーフックアップトランジスタHTDS1〜HTDS3がユニットUTの右端に一列に配置される。或いは、ダミーフックアップトランジスタHTDD1〜HTDD3がユニットUTの右端に一列に配置され、ダミーフックアップトランジスタHTDS1〜HTDS3がユニットUTの左端に一列に配置されるようにしてもよい。
第9の実施形態のレイアウトを適用した場合でも、フックアップトランジスタHT0〜HTn、HTSD、HTSSの特性ばらつきや特性が劣化するのを低減することができる。
[第10の実施形態]
メモリセルトランジスタMTの特性に応じて、NANDストリングNSに8個以上、換言すると、NANDストリングNSのドレイン側とソース側とにそれぞれ4個以上のダミーセルトランジスタが必要となる場合もある。NANDストリングNSに含まれるダミーセルトランジスタの数をN個(Nは8以上の整数)とし、また、1個のユニットUTに含まれるフックアップトランジスタをロウ方向にM行(Mは2以上の整数)に並んで配置するものとする。
このような条件のフックアップ回路13のレイアウトについて以下に説明する。
「N≧2*M」の場合は、N個のダミーセルトランジスタに対応するN個のダミーフックアップトランジスタをフックアップ回路13内に用意する。「*」は、掛け算記号である。そして、N個のダミーフックアップトランジスタのうち1個又は複数個のダミーフックアップトランジスタをユニットUTの左端に配置し、残りのダミーフックアップトランジスタをユニットUTの右端に配置する。
「N<2*M」の場合は、N個のダミーセルトランジスタに対応するN個のダミーフックアップトランジスタでは、M行のフックアップトランジスタからなるユニットの両端に全てダミーフックアップトランジスタを配置できないことを意味する。この場合は、第3の実施形態と同様に、N個のダミーフックアップトランジスタ以外に(2*M−N)個又はそれ以上のダミーフックアップトランジスタを新たに用意する。そして、全てのダミーフックアップトランジスタのうち1個又は複数個のダミーフックアップトランジスタをユニットUTの左端に配置し、残りのダミーフックアップトランジスタをユニットUTの右端に配置する。
上記のような条件に沿ってダミーフックアップトランジスタをレイアウトすることで、ユニットの両端に必ずダミーフックアップトランジスタを配置することが可能となる。これにより、フックアップトランジスタHT0〜HTn、HTSD、HTSSの特性ばらつきや特性が劣化するのを低減することができる。
なお、上記実施形態では、NANDストリングNSのドレイン側とソース側とに同じ数のダミーセルトランジスタを配置する例を示しているが、NANDストリングNSのドレイン側とソース側とで異なる数のダミーセルトランジスタを配置してもよい。すなわち、NANDストリングNSのドレイン側のダミーセルトランジスタDTDと、ソース側のダミーセルトランジスタDTSとの数が異なっていてもよい。この場合、ダミーフックアップトランジスタの数もドレイン側とソース側とで異なる数になる。
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
10…メモリセルアレイ、11…センスアンプ部、12…ロウデコーダ部、13…フックアップ回路、14…周辺回路及びガードリング。

Claims (5)

  1. 複数のメモリストリングを有し、前記複数のメモリストリングの各々は、1個又は複数個の第1のダミーセル、複数のメモリセル、及び1個又は複数個の第2のダミーセルが直列接続されて構成され、前記第1のダミーセルは、メモリストリングのドレイン端に配置され、前記第2のダミーセルは、前記メモリストリングのソース端に配置される、メモリセルアレイと、
    前記複数のメモリセルに接続された複数のワード線と、
    前記第1のダミーセルに接続された第1のダミーワード線と、
    前記第2のダミーセルに接続された第2のダミーワード線と、
    前記複数のワード線、前記第1のダミーワード線及び前記第2のダミーワード線を駆動するロウデコーダと、
    を具備し、
    前記ロウデコーダは、前記複数のワード線にそれぞれ接続された複数の第1のフックアップトランジスタと、前記第1のダミーワード線に接続された第1のダミーフックアップトランジスタと、前記第2のダミーワード線に接続された第2のダミーフックアップトランジスタとを具備し、
    前記複数の第1のフックアップトランジスタ、前記第1のダミーフックアップトランジスタ及び前記第2のダミーフックアップトランジスタからなるフックアップトランジスタ群は、一行又は複数行に並んで配置され、
    前記第1及び第2のダミーフックアップトランジスタは、前記フックアップトランジスタ群の少なくとも一方の端部に配置されることを特徴とする半導体記憶装置。
  2. 前記第1及び第2のダミーセルトランジスタに接続されない第3のダミーフックアップトランジスタをさらに具備し、
    前記第1乃至第3のダミーフックアップトランジスタは、前記フックアップトランジスタ群の両端に配置されることを特徴とする請求項1に記載の半導体記憶装置。
  3. 前記第1のダミーセルに直列接続された第1の選択トランジスタと、
    前記第2のダミーセルに直列接続された第2の選択トランジスタと、
    前記第1及び第2の選択トランジスタにそれぞれ接続された第1及び第2の選択ゲート線と、
    前記第1及び第2の選択ゲート線にそれぞれ接続された第2及び第3のフックアップトランジスタと、
    をさらに具備し、
    前記第2及び第3のフックアップトランジスタは、ダミーフックアップトランジスタより内側に配置されることを特徴とする請求項1又は2に記載の半導体記憶装置。
  4. 前記第1のフックアップトランジスタ、前記第1のダミーフックアップトランジスタ及び前記第2のダミーフックアップトランジスタのゲートに共通接続された信号線をさらに具備することを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載の半導体記憶装置。
  5. 前記第1及び第2のダミーフックアップトランジスタは、前記メモリセルアレイに遠い側よりも前記メモリセルアレイに近い側に多く配置されることを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載の半導体記憶装置。
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