JP2015076111A - 半導体装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】ワードドライバ選択線を選択するためのドライバ回路の占有面積を削減する。
【解決手段】ロウアドレスのビットX11〜X13によって選択されるグループG0〜G7に分類される複数のメモリマットMAT0〜MAT24と、ロウアドレスのビットX4〜X13に基づいてメインワード線MWLを選択するメインワードドライバMWDと、ロウアドレスのビットX4〜X10にかかわらず、ビットX0〜X2,X11〜X13に基づいてワードドライバ選択線FXを選択するFXドライバFXDと、メインワード線MWL及びワードドライバ選択線FXによって選択され、それぞれ対応するサブワード線SWLを駆動する複数のサブワードドライバSWDを備える。本発明によれば、ワードドライバ選択線FXとグループG0〜G7とを関係付けていることから、FXドライバ回路FXDの回路構成を単純化することが可能となる。
【選択図】図9

Description

本発明は半導体装置に関し、特に、階層的に構築されたワード線を備える半導体装置に関する。
DRAM(Dynamic Random Access Memory)に代表される半導体メモリデバイスは、階層的に構築されたメインワード線及びサブワード線を備えていることが一般的である。メインワード線は上位の階層に位置づけられるワード線であり、ロウアドレスの上位ビットによって選択される。一方、サブワード線は下位の階層に位置づけられるワード線であり、対応するメインワード線と、ロウアドレスの下位ビットによって選択されるワードドライバ選択線に基づいて選択される(特許文献1参照)。
また、DRAMなどのメモリセルアレイは、サブワード線やビット線の配線容量を低減すべく、複数のメモリマットに分割されていることが一般的である。メモリマットとは、サブワード線やビット線の延在範囲を指す。そして、1つのメモリマットには上述したメインワード線が複数本割り当てられることから、ロウアドレスの上位ビットを用いてメインワード線が選択されると、選択されるメモリマットも同時に決まることになる。
一方、ワードドライバ選択線の選択は、原理的にはロウアドレスの下位ビットのみを用いれば足りるが、実際には、ロウアドレスの下位ビットだけでなく、ロウアドレスの上位ビットの一部も用いている。これは、ロウアドレスの下位ビットのみを用いた場合、1本のワードドライバ選択線を全てのメモリマットに対して共通化する必要があり、この場合には配線容量が非常に大きくなるため現実的ではないからである。実際には、ワードドライバ選択線を分割し、1本のワードドライバ選択線をいくつか(例えば2個)のメモリマットに対して共通に割り当てることにより配線容量を低減している。このため、ワードドライバ選択線の選択にはロウアドレスの下位ビットだけでなく、メモリマットを特定するための情報、つまり、ロウアドレスの上位ビットの一部が必要となる。
特開2012−243341号公報
しかしながら、ワードドライバ選択線の選択に用いるロウアドレスの上位ビットのビット数が多いと、ワードドライバ選択線を選択するための論理が複雑となり、回路規模が増大するという問題があった。このような問題は、メモリマットの数が2のべき乗で表すことができない場合、特に顕著となる。
本発明の一側面による半導体装置は、それぞれ複数のサブワード線、複数のビット線及びこれらの交点に配置された複数のメモリセルを有する複数のメモリマットであって、アドレスの第1の部分によって排他的に選択される複数のグループに分類される複数のメモリマットと、前記アドレスの前記第1の部分及び第2の部分に基づいて、複数のメインワード線のいずれかを選択する第1のドライバ回路と、前記アドレスの前記第2の部分にかかわらず、前記アドレスの前記第1の部分及び第3の部分に基づいて、複数のワードドライバ選択線のいずれかを選択する第2のドライバ回路と、それぞれ前記複数のメインワード線のいずれか及び前記複数のワードドライバ選択線のいずれかによって選択され、それぞれ前記複数のサブワード線のいずれかを駆動する複数のサブワードドライバと、を備えることを特徴とする。
本発明の他の側面による半導体装置は、3以上の複数のメモリマットからなり、アドレスの第1の部分が第1の値である場合に選択される第1のグループと、それぞれ前記第1のグループに含まれる前記複数のメモリマットのいずれかに割り当てられ、前記第1のグループが選択された場合、前記アドレスの第2の部分に基づいていずれか一つが選択される複数の第1のメインワード線と、それぞれ前記第1のグループに含まれる前記複数のメモリマットに共通に割り当てられ、前記第1のグループが選択された場合、前記アドレスの第3の部分に基づいていずれか一つが選択される複数の第1のワードドライバ選択線と、それぞれ前記複数の第1のメインワード線のいずれか及び前記複数の第1のワードドライバ選択線のいずれかによって選択される複数の第1のサブワードドライバと、を備え、前記アドレスのそれぞれ前記第1、第2及び第3の部分を構成する複数のビットは、互いに重複していないことを特徴とする。
本発明によれば、ワードドライバ選択線の選択に用いるアドレスのビットが少なくなるよう、ワードドライバ選択線とメモリマットのグループとを関係付けていることから、ワードドライバ選択線を選択するためのドライバ回路の回路構成を単純化することが可能となる。
本発明の好ましい実施形態による半導体装置10の全体構成を示すブロック図である。 第1の実施形態によるメモリセルアレイ11の構成を説明するための模式的な平面図である。 ロウデコーダ12に含まれるプリデコーダを示すブロック図である。 ロウデコーダ12に含まれるメインワードドライバ及びFXドライバを示すブロック図である。 メモリセルアレイ11の一部をさらに拡大して示す略平面図である。 センスアンプSA及びイコライズ回路EQの回路図である。 メインワード線MWL及びワードドライバ選択線FXとサブワード線SWLとの関係を説明するための模式図である。 サブワードドライバSWDの回路図である。 メモリマットMAT0〜MAT3に対応する部分におけるワードドライバ選択線FXのレイアウトを説明するための略平面図である。 メモリマットMAT21〜MAT24に対応する部分におけるワードドライバ選択線FXのレイアウトを説明するための略平面図である。 グループG0とグループG7の関係をより単純化して説明するための模式図である。 FXドライバFXD0〜FXD55の回路図である。 FXドライバFXD56〜FXD63の回路図である。 FXドライバFXD及びサブワードドライバSWDの動作タイミングを説明するための波形図である。 本発明者が発明に至る過程で考えたプロトタイプによるワードドライバ選択線FXのレイアウトを説明するための略平面図である。 プロトタイプによるFXドライバFXD4の回路図である。 プロトタイプによるFXドライバFXD12の回路図である。 メモリセルアレイ11の上部に設けられる電源配線の一例を示す模式図である。 メインワード線MWL及びドライバ選択線FXが形成される配線層の一部を示す略平面図であり、プロトタイプによる例を示している。 メインワード線MWL及びドライバ選択線FXが形成される配線層の一部を示す略平面図であり、第1の実施形態による例を示している。 図15に示した領域Aの拡大図である。 図9に示した領域Bの拡大図である。 一般的なイコライズドライバEQDの回路図である。 改良されたイコライズドライバEQDの回路図である。 第2の実施形態によるメモリセルアレイ11の構成を説明するための模式的な平面図である。 ロウデコーダ12に含まれるプリデコーダを示すブロック図である。 第2の実施形態におけるワードドライバ選択線FXのレイアウトを説明するための略平面図であり、メモリマットMAT0〜MAT4に対応する部分のレイアウトを示している。
以下、添付図面を参照しながら、本発明の好ましい実施の形態について詳細に説明する。
図1は、本発明の好ましい実施形態による半導体装置10の全体構成を示すブロック図である。
本実施形態による半導体装置10は単一の半導体チップに集積されたDRAMであり、メモリセルアレイ11を有している。メモリセルアレイ11は、複数のサブワード線SWLと複数のビット線BLを備え、これらの交点にメモリセルMCが配置された構成を有している。サブワード線SWLの選択はロウデコーダ12によって行われ、ビット線BLの選択はカラムデコーダ13によって行われる。
図1に示すように、半導体装置10には外部端子としてアドレス端子21、コマンド端子22、クロック端子23、データ端子24及び電源端子25が設けられている。
アドレス端子21は、外部からアドレス信号ADDが入力される端子である。アドレス端子21に入力されたアドレス信号ADDは、アドレス入力回路31を介してアドレスラッチ回路32に供給され、アドレスラッチ回路32にラッチされる。アドレスラッチ回路32にラッチされたアドレス信号ADDは、ロウデコーダ12、カラムデコーダ13又はモードレジスタ14に供給される。モードレジスタ14は、半導体装置10の動作モードを示すパラメータが設定される回路である。
コマンド端子22は、外部からコマンド信号CMDが入力される端子である。コマンド信号CMDは、ロウアドレスストローブ信号/RAS、カラムアドレスストローブ信号/CAS、ライトイネーブル信号/WEなどの複数の信号からなる。ここで、信号名の先頭にスラッシュ(/)が付されているのは、対応する信号の反転信号、或いは、当該信号がローアクティブな信号であることを意味する。コマンド端子22に入力されたコマンド信号CMDは、コマンド入力回路33を介してコマンドデコード回路34に供給される。コマンドデコード回路34は、コマンド信号CMDをデコードすることによって各種内部コマンドを生成する回路である。内部コマンドとしては、アクティブ信号IACT、カラム信号ICOL、リフレッシュ信号IREF、モードレジスタセット信号MRSなどがある。
アクティブ信号IACTは、コマンド信号CMDがロウアクセス(アクティブコマンド)を示している場合に活性化される信号である。アクティブ信号IACTが活性化すると、アドレスラッチ回路32にラッチされたアドレス信号ADDがロウデコーダ12に供給される。これにより、当該アドレス信号ADDにより指定されるサブワード線SWLが選択される。
カラム信号ICOLは、コマンド信号CMDがカラムアクセス(リードコマンド又はライトコマンド)を示している場合に活性化される信号である。内部カラム信号ICOLが活性化すると、アドレスラッチ回路32にラッチされたアドレス信号ADDがカラムデコーダ13に供給される。これにより、当該アドレス信号ADDにより指定されるビット線BLが選択される。
したがって、アクティブコマンド及びリードコマンドをこの順に入力するとともに、これらに同期してロウアドレス及びカラムアドレスを入力すれば、これらロウアドレス及びカラムアドレスによって指定されるメモリセルMCからリードデータが読み出される。リードデータDQは、FIFO回路15及び入出力回路16を介して、データ端子24から外部に出力される。一方、アクティブコマンド及びライトコマンドをこの順に入力するとともに、これらに同期してロウアドレス及びカラムアドレスを入力し、その後、データ端子24にライトデータDQを入力すれば、ライトデータDQは入出力回路16及びFIFO回路15を介してメモリセルアレイ11に供給され、ロウアドレス及びカラムアドレスによって指定されるメモリセルMCに書き込まれる。FIFO回路15及び入出力回路16の動作は、内部クロック信号LCLKに同期して行われる。内部クロック信号LCLKは、DLL回路100によって生成される。
リフレッシュ信号IREFは、コマンド信号CMDがリフレッシュコマンドを示している場合に活性化される信号である。リフレッシュ信号IREFが活性化するとリフレッシュ制御回路35によってロウアクセスが行われ、所定のサブワード線SWLが選択される。これにより、選択されたサブワード線SWLに接続された複数のメモリセルMCがリフレッシュされる。サブワード線SWLの選択は、リフレッシュ制御回路35に含まれる図示しないリフレッシュカウンタによって行われる。
モードレジスタセット信号MRSは、コマンド信号CMDがモードレジスタセットコマンドを示している場合に活性化される信号である。したがって、モードレジスタセットコマンドを入力するとともに、これに同期してアドレス端子21からモード信号を入力すれば、モードレジスタ14の設定値を書き換えることができる。
クロック端子23は、外部クロック信号CK,/CKが入力される端子である。外部クロック信号CKと外部クロック信号/CKは互いに相補の信号であり、いずれもクロック入力回路36に供給される。クロック入力回路36は、外部クロック信号CK,/CKに基づいて内部クロック信号ICLKを生成する。内部クロック信号ICLKは、タイミングジェネレータ37に供給され、これによって各種内部クロック信号が生成される。タイミングジェネレータ37によって生成される各種内部クロック信号は、アドレスラッチ回路32やコマンドデコード回路34などの回路ブロックに供給され、これら回路ブロックの動作タイミングを規定する。
内部クロック信号ICLKは、DLL回路100にも供給される。DLL回路100は、内部クロック信号ICLKに基づいて位相制御された内部クロック信号LCLKを生成するクロック生成回路である。上述の通り、内部クロック信号LCLKはFIFO回路15及び入出力回路16に供給される。これにより、リードデータDQは内部クロック信号LCLKに同期して出力されることになる。
電源端子25は、電源電位VDD,VSSが供給される端子である。電源端子25に供給される電源電位VDD,VSSは内部電源発生回路38に供給される。内部電源発生回路38は、電源電位VDD,VSSに基づいて各種の内部電位VPP,VARY,VBLP,VOD,VPERI,VBB,VBBSA,VPLTなどを発生させる。内部電位VPP,VBBは主にロウデコーダ12において使用される電位であり、内部電位VARY,VBLP,VOD,VBBSA,VPLTは主にメモリセルアレイ11において使用される電位であり、内部電位VPERIは他の多くの回路ブロックにおいて使用される電位である。
図2は、第1の実施形態によるメモリセルアレイ11の構成を説明するための模式的な平面図である。
図2に示すように、メモリセルアレイ11はマトリクス状に配置された多数のメモリマットMATを有している。メモリマットとは、サブワード線SWL及びビット線BLが延在する範囲である。本実施形態では、X方向に16個、Y方向に25個のメモリマットMATがマトリクス状にレイアウトされており、X方向における中央部にロウデコーダ12が配置されている。ロウデコーダ12から見ていずれの側のメモリマット群を選択するかは、選択信号SEL3によって指定される。選択信号SEL3は1ビットの信号であり、その論理レベルに応じて、ロウデコーダ12から見て右側又は左側のメモリマット群が選択される。また、選択信号SEL3によって選択されたメモリマット群の中からいずれのメモリマットを選択するかは、選択信号SEL1,SEL2によって指定される。
より具体的に説明すると、Y方向に配列された25個のメモリマットをそれぞれMAT0〜MAT24とした場合、これら25個のメモリマットは8つのグループにグループ化される。このうち、グループG0は4つのメモリマットMAT0〜MAT2,MAT24からなり、他のグループG1〜G7は3つのメモリマット(例えばMAT3〜MAT5)によって構成される。ここで、グループG0だけ4つのメモリマットによって構成されているのは、本実施形態によるメモリセルアレイ11がいわゆるオープンビット線方式のレイアウトを有しており、Y方向の端部に位置するメモリマットMAT0,MAT24が他のメモリマットの1/2の記憶容量しか有していないためである。したがって、端部に位置するメモリマットMAT0,MAT24を合わせて通常の1マット相当であり、各グループG0〜G7は互いに同じ記憶容量となる。
これらグループG0〜G7は、選択信号SEL2によって選択される。選択信号SEL2は8ビットの信号(SEL2〜SEL2)であり、各ビットはそれぞれグループG0〜G7に対応する。
選択されたグループG0〜G7の中からいずれのメモリマットを選択するかは、選択信号SEL1によって指定される。選択信号SEL1は3ビットの信号(SEL1〜SEL1)であり、各ビットはそれぞれグループ内の3つのメモリマットに対応する。尚、端部に位置するメモリマットMAT0,MAT24については、いずれも選択信号SEL1が割り当てられており、したがってメモリマットMAT0,MAT24は同時に選択される。
このようにして、選択信号SEL1〜SEL3を用いてメモリマットMATの選択が行われる。尚、ロウデコーダ12の両側に配置された各メモリマット群においては、X方向に配列された8個のメモリマットが同時に選択される。これら8個のメモリマットから読み出されたデータは、カラムアドレスに基づいて選択されるが、カラムアクセスは本発明の要旨に直接関係しないため、説明は省略する。したがって、以下の説明においては、Y方向に配列された25個のメモリマットMAT0〜MAT24(例えば図2においてハッチングを付した部分)に着目して説明する。
選択されたメモリマット内のいずれのサブワード線SWLを選択するかは、後述するメインワード信号及びワードドライバ選択信号FXに基づいて指定される。詳細については後述するが、ワードドライバ選択信号FXは、選択信号SEL0,SEL2に基づいて生成される。選択信号SEL0は選択信号SEL2と同様、8ビットの信号(SEL0〜SEL0)である。したがって、ワードドライバ選択信号FXは64ビット(=8×8)であり、いずれか1ビットが活性化する。本明細書及び図面においては、ワードドライバ選択信号FXを伝送するワードドライバ選択線についても符号FXを付すことがある。
図3は、ロウデコーダ12に含まれるプリデコーダを示すブロック図である。
図3に示すように、ロウデコーダ12には6つのプリデコーダ12〜12,12〜12とインバータ回路12が含まれている。インバータ回路12は選択信号SEL3を生成する回路であり、ロウアドレス(X0〜X14)の最上位ビットX14を受ける。選択信号SEL3には最上位ビットX14がそのまま用いられる。したがって、ロウデコーダ12から見ていずれの側のメモリマット群を選択するかは、ロウアドレスのビットX14によって決まる。
プリデコーダ12〜12,12〜12は、それぞれ選択信号SEL0〜SEL2,SEL4〜SEL6を生成する回路である。このうち、プリデコーダ12はロウアドレスのビットX11〜X13を受け、これをデコードすることによって選択信号SEL2を構成する8ビットの信号SEL2〜SEL2のいずれか1ビットを活性化させる。したがって、グループG0〜G7の選択は、ロウアドレスのビットX11〜X13によって決まる。
プリデコーダ12はロウアドレスのビットX4〜X10を受け、これをデコードすることによって選択信号SEL1を構成する3ビットの信号SEL1〜SEL1のいずれか1ビットを活性化させる。ここで、3ビットの信号SEL1〜SEL1を生成するためにロウアドレスのビットX4〜X10を必要としているのは、各グループG0〜G7を構成するメモリマットの数が3個であり、2のべき乗で表すことができない数だからである。
ここで、各グループG0〜G7を構成するメモリマットの数を3個としているのは、ビット線容量を考慮して設計したためである。例えば、1つのグループに含まれるサブワード線SWLの数を2048本(=211)とした場合(冗長サブワード線を含まず。以下同様)、1つのグループを4つのメモリマットMATに分割すれば、1本のビット線BLに対して512本(=2)のサブワード線SWLが割り当てられ、1つのグループを2つのメモリマットMATに分割すれば、1本のビット線BLに対して1024本(=210)のサブワード線SWLが割り当てられることになる。これらの場合、選択信号SEL1を生成するために必要となるロウアドレスのビット数は非常に少なくなるが、前者の分割方法ではサブワードドライバの数が多いため占有面積が増大し、後者の分割方法ではビット線容量が大きいためアクセス速度が低下する。1つのグループを3つのメモリマットMATに分割しているのは、これらの折衷案である。具体的には、1つのグループを3つのメモリマットMATのうち、2つのメモリマットMATについては1本のビット線BLに対して688本のサブワード線SWLを割り当て、1つのメモリマットMATについては1本のビット線BLに対して672本のサブワード線SWLを割り当てている。このように、1つのグループを3つのメモリマットMATに分割すると、1つのメモリマットMATに設けられるサブワード線SWLの本数についても2のべき乗で表すことができない数となる。
プリデコーダ12はロウアドレスのビットX0〜X2を受け、これをデコードすることによって選択信号SEL0を構成する8ビットの信号SEL0〜SEL0のいずれか1ビットを活性化させる。上述の通り、選択信号SEL0は、ワードドライバ選択信号FXの生成に用いられる。
また、プリデコーダ12はロウアドレスのビットX3〜X5を受け、これをデコードすることによって選択信号SEL4を構成する8ビットの信号のいずれか1ビットを活性化させる。プリデコーダ12はロウアドレスのビットX6,X7を受け、これをデコードすることによって選択信号SEL5を構成する4ビットの信号のいずれか1ビットを活性化させる。プリデコーダ12はロウアドレスのビットX8,X9を受け、これをデコードすることによって選択信号SEL6を構成する4ビットの信号のいずれか1ビットを活性化させる。
図4は、ロウデコーダ12に含まれるメインワードドライバ及びFXドライバを示すブロック図である。
図4に示すように、メインワードドライバMWDは、選択信号SEL1,SEL2,SEL4〜SEL6を受け、これらに基づいて複数のメインワード線MWLのいずれかを選択する。ここで、メインワードドライバMWDに選択信号SEL3が入力されないのは、図2に示すロウデコーダ12の両側(SEL3=0とSEL3=1)に配置されたメモリマット群に対して1本のメインワード線MWLが共通に割り当てられるからである。また、FXドライバFXDは、選択信号SEL0,SEL2,SEL3を受け、これらに基づいて複数のワードドライバ選択線FXのいずれかを選択する。本実施形態においては、FXドライバFXDに選択信号SEL1が入力されない点が重要である。また、FXドライバFXDに選択信号SEL2が入力されているのは、後述するように、グループ単位でワードドライバ選択線FXが共有されているからである。
図5は、メモリセルアレイ11の一部をさらに拡大して示す略平面図である。
図5に示すように、メモリセルアレイ11内には、X方向に延びるローカルI/O線LIOT,LIOBと、Y方向に延びるメインI/O線MIOT,MIOBが設けられている。ローカルI/O線LIOT,LIOB及びメインI/O線MIOT,MIOBは、階層的に構築されたI/O線である。
ローカルI/O線LIOT,LIOBは、メモリセルMCから読み出されたリードデータをメモリセルアレイ内で伝達するために用いられる。ローカルI/O線LIOT,LIOBは、一対の配線を用いてリードデータを伝送するディファレンシャル型のI/O線である。ローカルI/O線LIOT,LIOBは、センスアンプ領域SAA及びサブワードクロス領域SWC上においてX方向にレイアウトされている。
メインI/O線MIOT,MIOBは、リードデータをメモリセルアレイ11から図示しないメインアンプに伝達するために用いられる。メインI/O線MIOT,MIOBもまた、一対の配線を用いてリードデータを伝送するディファレンシャル型のI/O線である。メインI/O線MIOT,MIOBは、メモリマットMAT及びセンスアンプ領域SAA上においてY方向にレイアウトされている。Y方向に延びる多数のメインI/O線MIOT,MIOBは平行に設けられ、メインアンプに接続されている。
メモリマットMAT内には、サブワード線SWLとビット線BLT又はBLBとの交点にメモリセルMCが配置されている。メモリセルMCは、対応するビット線BLT又はBLBとプレート配線(プレート電位VPLTが供給される配線)との間にセルトランジスタTrとセルキャパシタCとが直列に接続された構成を有している。セルトランジスタTrはNチャネル型MOSトランジスタからなり、そのゲート電極は対応するサブワード線SWLに接続されている。
サブワードドライバ領域SWには、多数のサブワードドライバSWDが設けられている。各サブワードドライバSWDは、ロウアドレスに基づいて、対応するサブワード線SWLをそれぞれ駆動する。
また、サブワードドライバSWDにはメインワード線MWL及びワードドライバ選択線FXが接続されている。一つのサブワードドライバSWD上には例えば8本のワードドライバ選択線FXが配線され、一本のメインワード線MWLで選択される4個のサブワードドライバSWDのうち、一対のワードドライバ選択線FXによっていずれか1個を選択することによって1本のサブワード線SWLが選択電位VPPに活性化される。
センスアンプ領域SAAには、センスアンプSA、イコライズ回路EQ及びカラムスイッチYSWを含むユニットUが複数個設けられている。各センスアンプSA及び各イコライズ回路EQは、対応するビット線対BLT,BLBに接続されている。センスアンプSAはこれらのビット線対BLT,BLBに生じている電位差を増幅し、イコライズ回路EQはビット線対BLT,BLBを同電位(プリチャージ電位VBLP)にイコライズする。本実施形態においてはオープンビット線方式が採用されており、したがって同じセンスアンプSAに接続されたビット線BLTとビット線BLBは、互いに異なるメモリマットMATに配置される。センスアンプSAによって増幅されたリードデータは、まずローカルI/O線LIOT,LIOBに伝達され、そこからさらにメインI/O線MIOT,MIOBに伝達される。
カラムスイッチYSWは、対応するセンスアンプSAとローカルI/O線LIOT,LIOBとの間に設けられており、対応するカラム選択線YSLがハイレベルに活性化することで両者を接続する。カラム選択線YSLの一端はカラムデコーダ13に接続されており、カラム選択線YSLはカラムアドレスに基づいて活性化する。
サブワードクロス領域SWCには、複数のサブアンプSUBが設けられている。サブアンプSUBはサブワードクロス領域SWCごとに複数個設けられており、対応するメインI/O線MIOT,MIOBを駆動する。各サブアンプSUBの入力端は、対応するローカルI/O線LIOT,LIOB対に接続されており、各サブアンプSUBの出力端は、対応するメインI/O線MIOT,MIOBに接続されている。各サブアンプSUBは、対応するローカルI/O線LIOT,LIOB上のデータに基づいて、メインI/O線MIOT,MIOBをそれぞれ駆動する。
上述の通り、メインI/O線MIOT,MIOBはメモリマットMATを横断するように設けられている。そして、各メインI/O線MIOT,MIOBの一端は図示しないメインアンプに接続されている。これにより、センスアンプSAで読み出したデータはローカルI/O線LIOT,LIOBを介してサブアンプSUBに転送され、さらにメインI/O線MIOT,MIOBを介してメインアンプに送られる。メインアンプは、メインI/O線MIOT,MIOBを介して供給されるデータをさらに増幅し、図1に示すFIFO回路15に転送する。
図6は、センスアンプSA及びイコライズ回路EQの回路図である。
図6に示すように、センスアンプSAは、pチャンネル型MOSトランジスタP1,P2とnチャンネルMOSトランジスタN1,N2によって構成されている。トランジスタP1,N1は、コモンソースノードa,b間に直列接続されており、これらの接点が一方の信号ノードcに接続され、これらのゲート電極が他方の信号ノードdに接続されている。同様に、トランジスタP2,N2も、コモンソースノードa,b間に直列接続されており、これらの接点が一方の信号ノードdに接続され、これらのゲート電極が他方の信号ノードcに接続されている。コモンソースノードaは高位側のコモンソース配線PCSに接続され、コモンソースノードbは低位側のコモンソース配線NCSに接続されている。また、信号ノードcはビット線BLTに接続され、信号ノードdはビット線BLBに接続されている。
このようなフリップフロップ構造により、高位側のコモンソース配線PCS及び低位側のコモンソース配線NCSに所定の活性電位が供給されている状態において、ビット線対BLT,BLBに電位差が生じると、ビット線対の一方には高位側のコモンソース配線PCSの電位が供給され、ビット線対の他方には低位側のコモンソース配線NCSの電位が供給されることになる。高位側のコモンソース配線PCSの活性電位はアレイ電位VARYであり、低位側のコモンソース配線NCSの活性電位は接地電位VSSである。但し、センス動作の初期においては、コモンソース配線PCSにアレイ電位VARYよりも電位が高いオーバードライブ電位VODが一時的に供給され、これによってセンス速度の向上が図られている。
コモンソース配線NCSにはnチャンネル型MOSトランジスタ41が接続されており、制御信号SANTが活性化するとコモンソース配線NCSに接地電位VSSが供給される。また、コモンソース配線PCSにはnチャンネル型MOSトランジスタ42及びpチャンネル型MOSトランジスタ43が接続されており、制御信号SAP1Bが活性化するとコモンソース配線PCSにオーバードライブ電位VODが供給され、制御信号SAP2Tが活性化するとコモンソース配線PCSにアレイ電位VARYが供給される。
センス動作を行う前の時点においては、ビット線対BLT,BLBは、予めイコライズ回路EQによってプリチャージ電位VBLPにイコライズされている。そして、イコライズを停止した後に所定のサブワード線SWLを選択すると、当該メモリセルMCに保持されていた電荷がビット線BLT又はBLBに解放され、その結果、ビット線BLT,BLB間に電位差が生じる。その後、コモンソース配線PCS,NCSに活性電位を供給すると、ビット線対BLT,BLBの電位差が増幅される。
イコライズ回路EQは、3つのnチャンネル型MOSトランジスタN3〜N5からなる。トランジスタN3はビット線対BLT,BLB間に接続されており、トランジスタN4はビット線BLTとプリチャージ電位VBLPが供給される電源配線との間に接続されており、トランジスタN5はビット線BLBとプリチャージ電位VBLPが供給される電源配線との間に接続されている。そして、これらトランジスタN3〜N5のゲート電極には、いずれもビット線イコライズ信号BLEQが供給される。かかる構成により、ビット線イコライズ信号BLEQがハイレベルに活性化すると、ビット線対BLT,BLBはプリチャージ電位VBLPにプリチャージされる。ビット線イコライズ信号BLEQの活性電位としては、アレイ電位VARYよりも高い電位を用いることが好ましい。一方、ビット線イコライズ信号BLEQの非活性電位としては、接地電位VSSを用いればよい。
図7は、メインワード線MWL及びワードドライバ選択線FXとサブワード線SWLとの関係を説明するための模式図である。
各ワードドライバ選択線FXは相補の配線FXT,FXBからなり、図7にはY方向に延在する8ビット分のワードドライバ選択線FXT0〜FXT7,FXB0〜FXB7が示されている。このうち、偶数番目のワードドライバ選択線FXT0,2,4,6,FXB0,2,4,6についてはメモリマットMATのX方向における一方側(左側)に設けられたサブワードドライバSWDに接続され、奇数番目のワードドライバ選択線FXT1,3,5,7,FXB1,3,5,7についてはメモリマットMATのX方向における他方側(右側)に設けられたサブワードドライバSWDに接続される。
また、異なるサブワードドライバ領域SWに設けられたサブワードドライバSWDのうち、Y方向における座標が略等しいサブワードドライバSWDについては、同じメインワード線MWLが接続される。図7には、メインワード線MWL0に接続された2つのサブワードドライバSWDと、メインワード線MWL1に接続された2つのサブワードドライバSWDが図示されている。
かかる構成により、活性化しているメインワード線MWL及び活性化しているワードドライバ選択線FXに応じて、いずれかのサブワード線SWLが選択される。例えば、メインワード線MWL0及びワードドライバ選択線FX0(=FXT0,FXB0)が活性化している場合には、これらに対応するサブワード線SWL0が選択されることになる。
図8は、サブワードドライバSWDの回路図である。
図8には、サブワード線SWL0,2,4,6をそれぞれ駆動する4つのサブワードドライバSWD0,2,4,6が図示されている。各サブワードドライバSWDは、pチャンネル型MOSトランジスタP10とnチャンネル型MOSトランジスタN10,N11によって構成されている。尚、図8においてゲート電極が太線で図示されているのは、電源として内部電位VPERIを用いる通常のトランジスタよりも耐圧の高いトランジスタであることを意味している。トランジスタN10,N11のしきい値電圧をVtとした場合、
Vt>VSS−VKK
である。尚、VKKはサブワード線SWLの非活性レベルであり、接地電位VSS未満の負電位である。
ここで、サブワードドライバSWD0に着目して説明すると、これらトランジスタP10,N10,N11のドレインはいずれもサブワード線SWL0に接続されている。そして、トランジスタP10のソースには対応するワードドライバ選択線FXT0が接続され、トランジスタP10,N10のゲート電極には対応するメインワード線MWL0が接続され、トランジスタN11のゲート電極には対応するワードドライバ選択線FXB0が接続される。トランジスタN10,N11のソースには、負電位VKK(<VSS)が供給されている。
かかる構成により、メインワード線MWL0及びワードドライバ選択線FXB0がローレベル(VSS)に駆動され、ワードドライバ選択線FXT0がハイレベル(VPP)に駆動されると、トランジスタP10はオン、トランジスタN10,N11はオフとなることから、サブワード線SWL0はVPPレベルに活性化される。これにより、当該サブワード線SWL0に接続されているセルトランジスタTr(図5参照)がオンし、対応するビット線BLT又はBLBにセルキャパシタCが接続される。この時、トランジスタN11のゲート−ソース間にはVSS−VKKの電圧が生じるが、しきい値電圧Vt未満であるため、トランジスタN10,N11は正しくオフ状態に保たれる。
これに対し、メインワード線MWL0がハイレベル(VPP)である場合や、ワードドライバ選択線FXT0がローレベル(VSS)且つワードドライバ選択線FXB0がハイレベル(VPP)である場合、サブワード線SWL0はVKKレベルに非活性化される。この場合、当該サブワード線SWL0に接続されているセルトランジスタTrはオフ状態を維持することから、セルキャパシタCに保持されている電荷はそのまま維持される。
図9及び図10は、第1の実施形態におけるワードドライバ選択線FXのレイアウトを説明するための略平面図であり、図9はメモリマットMAT0〜MAT3に対応する部分のレイアウトを示し、図10はメモリマットMAT21〜MAT24に対応する部分のレイアウトを示している。上述の通りワードドライバ選択線FXは相補の信号であるため、図9及び図10に示すワードドライバ選択線FX(FX0〜FX9,FX56〜FX63)のそれぞれは、実際には一対(2本)の配線からなる。この点は、後述する図15及び図27においても同様である。
図9に示すように、グループG0を構成するメモリマットMAT0〜MAT2には、8対のワードドライバ選択線FX0〜FX7が割り当てられている。これらワードドライバ選択線FX0〜FX7は、ロウデコーダ12内に設けられたFXドライバFXD0〜FXD7によってそれぞれ駆動される配線であり、いずれもX方向に延在する部分FXxとY方向に延在する部分FXyを有している。X方向に延在する部分FXxは、対応するFXドライバFXD0〜FXD7に接続されており、メモリマットMAT上及びサブワードドライバ領域SW上に配置される。一方、Y方向に延在する部分FXyは、サブワードドライバ領域SW上及びサブワードクロス領域SWC上において4対ずつ交互に配置される。Y方向に延在する部分FXyは、グループG0を構成するメモリマットMAT0〜MAT2に対して共通に割り当てられる。このように、各ワードドライバ選択線FX0〜FX7は、Y方向に連続して配列された3つのメモリマット(MAT0〜MAT2)に対して共通に割り当てられている。
他のグループG1〜G7におけるワードドライバ選択線FXのレイアウトは、図9に示したレイアウトと基本的に同じである。但し、図10に示すように、グループG7にはグループG0に含まれるメモリマットMAT24が隣接しており、このメモリマットMAT24の選択を行うべく、グループG7に対応するワードドライバ選択線FX56〜FX63のレイアウトは、図9に示したレイアウトとは若干相違している。ワードドライバ選択線FX56〜FX63のうちY方向に延在する部分FXyは、図10に示すように、メモリマットMAT24に対応するサブワードドライバ領域SWまで延在しており、これにより各ワードドライバ選択線FX56〜FX63は、Y方向に連続して配列された4つのメモリマット(MAT21〜MAT24)に対して共通に割り当てられる。
図11は、グループG0とグループG7の関係をより単純化して説明するための模式図である。
図11には、3本のメインワード線MWLa〜MWLcと、2対のドライバ選択線FXa,FXbが図示されている。このうち、メインワード線MWLaはメモリマットMAT0〜MAT2のいずれかに割り当てられ、メインワード線MWLbはメモリマットMAT21〜MAT23のいずれかに割り当てられ、メインワード線MWLcはメモリマットMAT24に割り当てられている。また、ドライバ選択線FXaは図9に示したドライバ選択線FX0〜FX7のいずれかに相当し、メモリマットMAT0〜MAT2に共通に割り当てられている。さらに、ドライバ選択線FXbは図10に示したドライバ選択線FX56〜FX63のいずれかに相当し、メモリマットMAT21〜MAT24に共通に割り当てられている。
そして、メインワード線MWLa及びドライバ選択線FXaが選択されると、これらに対応するサブワードドライバSWDaaが活性化され、メモリマットMAT0〜MAT2のいずれかに含まれるサブワード線SWLが駆動される。また、メインワード線MWLb及びドライバ選択線FXbが選択されると、これらに対応するサブワードドライバSWDbbが活性化され、メモリマットMAT21〜MAT23のいずれかに含まれるサブワード線SWLが駆動される。さらに、メインワード線MWLc及びドライバ選択線FXbが選択されると、これらに対応するサブワードドライバSWDbcが活性化され、メモリマットMAT24に含まれるサブワード線SWLが駆動される。
このように、メモリマットMAT24については、グループG0に属しているにもかかわらず、グループG0に対応するドライバ選択線FXaではなくグループG7に対応するドライバ選択線FXbが割り当てられる。但し、メモリマットMAT24に割り当てられたメインワード線MWLcは、選択信号SEL2によってメモリマットMAT0が選択された場合に活性化するため、メモリマットMAT24はグループG0として取り扱うことが可能となる。
図12はFXドライバFXD0〜FXD55の回路図、図13はFXドライバFXD56〜FXD63の回路図であり、いずれも選択信号SEL3がローレベルである場合に選択されるFXドライバを示している。
図12に示すように、FXドライバFXD0〜FXD55は、選択信号SEL0(j=0〜7)、選択信号SEL2(k=0〜6)、選択信号SEL3、制御信号R1,R2を受ける複数の論理ゲート回路によって構成される。図12に示す回路構成により、選択信号SEL0,SEL2,SEL3がローレベルに活性化すると、制御信号R1がローレベルである期間においてワードドライバ選択信号FXBjk(jk=0〜55)が活性化され、制御信号R2がローレベルである期間においてワードドライバ選択信号FXTjkが活性化される。つまり、選択信号SEL0,SEL2の活性化により、いずれか一対のワードドライバ選択信号FXjkが活性化されることになる。
一方、図13に示すように、FXドライバFXD56〜FXD63は、選択信号SEL0(j=0〜7)、選択信号SEL2、選択信号SEL2、選択信号SEL3、制御信号R1,R2を受ける複数の論理ゲート回路によって構成される。図13に示す回路構成により、選択信号SEL0,SEL3がローレベルに活性化し、且つ、選択信号SEL2又はSEL2がローレベルに活性化すると、制御信号R1がローレベルである期間においてワードドライバ選択信号FXBj7(j7=56〜63)が活性化され、制御信号R2がローレベルである期間においてワードドライバ選択信号FXTj7が活性化される。つまり、選択信号SEL2又はSEL2の活性化により、選択信号SEL0に対応する一対のワードドライバ選択信号FXj7が活性化されることになる。
図14は、FXドライバFXD及びサブワードドライバSWDの動作タイミングを説明するための波形図である。
図14に示すように、所定のワードドライバ選択信号FXT,FXBと所定のメインワード線MWLが活性化すると、これらによって選択されるサブワードドライバSWDは、対応するサブワード線SWLをVPPレベルに駆動する。尚、ワードドライバ選択信号FXT,FXBに必要な振幅はVSSからVPP(>VPERI)であるのに対し、選択信号SEL1,SEL2及び制御信号R1,R2の振幅はVSSからVPERIである。このため、図12及び図13に示すように、これら選択信号SEL1,SEL2及び制御信号R1,R2の信号パスには、振幅を変換するレベルシフト回路L/Sが挿入されている。尚、図12及び図13において、論理回路のシンボルマークの一部が太字で表示されているのは、当該論理回路が高耐圧なトランジスタによって構成されていることを意味する。
以上説明したように、本実施形態によるFXドライバFXDは選択信号SEL1を使用しない。これは、ドライバ選択線FXの延在範囲が基本的に各グループG0〜G7に対応しているからであり、グループ内のどのメモリマットMATが選択されるかに関する情報、つまり選択信号SEL1が不要だからである。これにより、FXドライバFXDの回路構成が簡素化されることから、メモリセルアレイ11内におけるFXドライバの占有面積を削減することが可能となる。
図15は、本発明者が発明に至る過程で考えたプロトタイプによるワードドライバ選択線FXのレイアウトを説明するための略平面図であり、メモリマットMAT0〜MAT3に対応する部分のレイアウトを示している。
図15に示すプロトタイプによるレイアウトは、図9及び図10に示した本実施形態のレイアウトとは異なり、Y方向に隣接する2つのメモリマットMAT間において同じドライバ選択線FXを共有する構成を有している。そして、1つのメモリマットMATi(i=0〜24)上を4対のドライバ選択信号FXがX方向に通過し、このうち2対のドライバ選択信号FXについては2つのメモリマットMATi,MATi−1に共有され、残り2対のドライバ選択信号FXについては2つのメモリマットMATi,MATi+1に共有される。
図16はプロトタイプによるFXドライバFXD4の回路図、図17はプロトタイプによるFXドライバFXD12の回路図であり、いずれも選択信号SEL3がローレベルである場合に選択されるFXドライバを示している。
図16に示すように、プロトタイプによるFXドライバFXD4は、選択信号SEL0,SEL1,SEL1,SEL2,SEL3、制御信号R1,R2を受ける複数の論理ゲート回路によって構成される。図16に示す回路構成により、選択信号SEL0,SEL2,SEL3がローレベルに活性化し、且つ、選択信号SEL1又は選択信号SEL1がローレベルに活性化すると、ワードドライバ選択信号FXT4,FXB4が活性化する。ここで、選択信号SEL1,SEL1を用いる必要があるのは、ワードドライバ選択信号FXの共有範囲がグループに対応しておらず、選択されたグループ(図16に示す例ではグループG0)内においてどのメモリマットMATを選択するかに関する情報が必要だからである。
一方、図17に示すように、プロトタイプによるFXドライバFXD12は、選択信号SEL0,SEL1,SEL1,SEL2,SEL2,SEL3、制御信号R1,R2を受ける複数の論理ゲート回路によって構成される。図17に示す回路構成により、選択信号SEL0,SEL3がローレベルに活性化し、且つ、選択信号SEL1又は選択信号SEL1がローレベルに活性化し、さらに、選択信号SEL2又は選択信号SEL2がローレベルに活性化すると、ワードドライバ選択信号FXT12,FXB12が活性化する。ここで、選択信号SEL1,SEL1を用いる必要があるのは上述の通りであり、選択信号SEL2,SEL2を用いる必要があるのは、一部のドライバ選択信号FX(例えばFX12)については、異なるグループ(図17に示す例ではグループG0とグループG1)に属する2つのメモリマットMAT(図17に示す例ではメモリマットMAT2,MAT3)に共有されるからである。
このように、プロトタイプによるレイアウトを用いた場合、FXドライバFXDに選択信号SEL1を入力する必要が生じるため、FXドライバFXDの回路規模が増大する。しかも、プロトタイプによるレイアウトを用いた場合、ロウデコーダ12の両側に位置するメモリマット群に対してそれぞれ104台のFXドライバFXDが必要となるため、メモリセルアレイ11内におけるFXドライバの占有面積が増大する。これに対し、上述した本実施形態によるレイアウトを用いれば、ロウデコーダ12の両側に位置するメモリマット群に対してそれぞれ64台のFXドライバFXDを用いれば足りることから、プロトタイプによるレイアウトを用いた場合と比べ、メモリセルアレイ11内におけるFXドライバの占有面積を大幅に削減することが可能となる。
図18は、メモリセルアレイ11の上部に設けられる電源配線の一例を示す模式図である。
図18に示すように、メモリセルアレイ11の上部には、X方向及びY方向に延在する多数の電源配線が設けられており、対応する交点において上下の電源配線を接続することによって、これら電源配線がメッシュ状に構築されている。図18に示す例では、電源電位VPP,VKK,VBB,VOD,VARY,VPLT,VBLP,VSS,VBBSAを供給する電源配線が示されている。これらの電源配線は、信号配線が形成されない空き領域を埋めるように配置されるため、必要な信号配線の数が少ないほど多数の電源配線を配置することができ、電位をより安定させることが可能となる。
図19及び図20は、メモリマットMATの上部に設けられる配線層のうちメインワード線MWL及びドライバ選択線FXが形成される配線層の一部を示す略平面図であり、図19は図15に示すプロトタイプによる例を示し、図20は第1の実施形態による例を示している。
図19に示すように、当該配線層にはX方向に延在する多数のメインワード線MWL及びドライバ選択線FXが形成される。そして、これらメインワード線MWL及びドライバ選択線FXが配置されない空き領域を埋めるように電源配線POWERが配置される。電源配線POWERは、図18に示した電源配線のうちX方向に延在する任意の電源配線である。図19に示すプロトタイプによる例では、ドライバ選択線FXの本数が多いため、電源配線POWERに割り当て可能な領域が少なくなる。図19には4本のドライバ選択線FXT<x>,FXT<x+1>,FXB<x>,FXB<x+1>が示されている。
これに対し、図20に示すように、第1の実施形態による例では、プロトタイプによる例に比べてドライバ選択線FXの本数が削減される。具体的には、図19に示したドライバ選択線FXT<x>,FXT<x+1>,FXB<x>,FXB<x+1>が不要となる結果、当該領域に電源配線POWERが配置されている。このように、本実施形態ではより多くの領域を電源配線POWERに割り当てることができるため、電源配線の電位をより安定させることが可能となる。
図21は図15に示した領域Aの拡大図であり、図22は図9に示した領域Bの拡大図である。
図21に示すように、プロトタイプによるレイアウトでは、サブワードクロス領域SWC上を4本(2対)のドライバ選択線FXがY方向に通過する。これに対し、図22に示すように、本実施形態によるレイアウトではサブワードクロス領域SWC上を8本(4対)のドライバ選択線FXがY方向に通過することになる。このため、プロトタイプによるレイアウトに比べ、サブワードクロス領域SWC上における配線密度がやや高くなる。仮にこの点が問題となる場合、サブワードクロス領域SWCにて使用する電源電位の種類を減らすことが有効である。
例えば、サブワードクロス領域SWCには、図23に示すイコライズドライバEQDが配置されている。イコライズドライバEQDは、図6に示したイコライズ回路EQを制御するためのビット線イコライズ信号BLEQを生成する回路であり、その動作電位としてはアレイ電位よりも高いイコライズ専用電位VEQが用いられることがある。一方、サブワードクロス領域SWCには、図6に示すトランジスタ42,43を含むセンスアンプドライバも配置されているため、当該領域SWCには電位VOD,VARY,VEQを供給する配線が設けられる。
ここで、本実施形態によるレイアウトを用いることでサブワードクロス領域SWC上における配線領域が不足した場合、図24に示すように、イコライズドライバEQDに用いる動作電位として、イコライズ専用電位VEQの代わりにオーバードライブ電位VODを用いればよい。これにより、サブワードクロス領域SWCにイコライズ専用電位VEQを供給する必要がなくなるため、サブワードクロス領域SWC上における配線密度が緩和され、図22に示したようにサブワードクロス領域SWC上に8本(4対)のドライバ選択線FXを通過させることが可能となる。また、オーバードライブ電位VODは、アレイ電位VARYよりも高い電位であるため、イコライズ専用電位VEQを用いた場合とほぼ同じ特性を得ることができる。
以上説明したように、本実施形態による半導体装置によれば、メモリセルアレイ11内におけるFXドライバの占有面積を削減することができる。これにより、従来と比べてチップ面積をより縮小することが可能となる。
次に、本発明の第2の実施形態について説明する。
図25は、第2の実施形態によるメモリセルアレイ11の構成を説明するための模式的な平面図である。
図25に示すように、本実施形態によるメモリセルアレイ11は、X方向に16個、Y方向に33個のメモリマットMATがマトリクス状にレイアウトされている点において、上述した第1の実施形態と相違している。そして、Y方向に配列された33個のメモリマットをそれぞれMAT0〜MAT32とした場合、これら33個のメモリマットは8つのグループにグループ化される。このうち、グループG0は5つのメモリマットMAT0〜MAT3,MAT32からなり、他のグループG1〜G7は4つのメモリマット(例えばMAT4〜MAT7)によって構成される。ここで、グループG0だけ5つのメモリマットによって構成されているのは、第1の実施形態と同様、メモリセルアレイ11がオープンビット線方式のレイアウトを有しているからである。
本実施形態においても、選択信号SEL2によってグループG0〜G7のいずれかが選択される。選択信号SEL2は8ビットの信号(SEL2〜SEL2)であり、各ビットはそれぞれグループG0〜G7に対応する。
選択されたグループG0〜G7の中からいずれのメモリマットを選択するかは、選択信号SEL1によって指定される。選択信号SEL1は4ビットの信号(SEL1〜SEL1)であり、各ビットはそれぞれグループ内の4つのメモリマットに対応する。尚、端部に位置するメモリマットMAT0,MAT32については、いずれも選択信号SEL1が割り当てられており、したがってメモリマットMAT0,MAT32は同時に選択される。
図26は、ロウデコーダ12に含まれるプリデコーダを示すブロック図である。
図26に示すように、本実施形態において使用するロウデコーダ12は、プリデコーダ12,12〜12の構成が第1の実施形態と相違している。つまり、プリデコーダ12はロウアドレスのビットX9,X10を受け、これをデコードすることによって選択信号SEL1を構成する4ビットの信号SEL1〜SEL1のいずれか1ビットを活性化させる。本実施形態においては、1つのグループに含まれるメモリマットの数が4個であり、2のべき乗で表すことのできる数であることから、第1の実施形態と比べてプリデコーダ12の構成を大幅に簡素化することができる。
また、プリデコーダ12はロウアドレスのビットX3、X4を受け、これをデコードすることによって選択信号SEL4を構成する4ビットの信号のいずれか1ビットを活性化させる。プリデコーダ12はロウアドレスのビットX5,X6を受け、これをデコードすることによって選択信号SEL5を構成する4ビットの信号のいずれか1ビットを活性化させる。プリデコーダ12はロウアドレスのビットX7,X8を受け、これをデコードすることによって選択信号SEL6を構成する4ビットの信号のいずれか1ビットを活性化させる。
図27は、第2の実施形態におけるワードドライバ選択線FXのレイアウトを説明するための略平面図であり、メモリマットMAT0〜MAT4に対応する部分のレイアウトを示している。
図27に示すように、グループG0を構成するメモリマットMAT0〜MAT3には、8対のワードドライバ選択線FX0〜FX7が割り当てられている。これらワードドライバ選択線FX0〜FX7は、ロウデコーダ12内に設けられたFXドライバFXD0〜FXD7によってそれぞれ駆動される配線であり、いずれもX方向に延在する部分FXxとY方向に延在する部分FXyを有している。X方向に延在する部分FXxは、対応するFXドライバFXD0〜FXD7に接続されており、メモリマットMAT上及びサブワードドライバ領域SW上に配置される。一方、Y方向に延在する部分FXyは、サブワードドライバ領域SW上及びサブワードクロス領域SWC上において4対ずつ交互に配置される。Y方向に延在する部分FXyは、グループG0を構成するメモリマットMAT0〜MAT3に対して共通に割り当てられる。このように、各ワードドライバ選択線FX0〜FX7は、Y方向に連続して配列された4つのメモリマット(MAT0〜MAT3)に対して共通に割り当てられている。
他のグループG1〜G7におけるワードドライバ選択線FXのレイアウトは、図27に示したレイアウトと基本的に同じである。但し、図示しないが、グループG7にはグループG0に含まれるメモリマットMAT32が隣接しており、このメモリマットMAT32の選択を行うべく、グループG7に対応するワードドライバ選択線FX56〜FX63のレイアウトは、図27に示したレイアウトとは若干相違している。この点は、図10を用いて説明したとおりであることから、重複する説明は省略する。
本実施形態においても、グループごとにワードドライバ選択線FXが設けられていることから、FXドライバFXDに選択信号SEL1を入力する必要がない。これにより、第1の実施形態と同様、FXドライバFXDの回路構成が簡素化されることから、メモリセルアレイ11内におけるFXドライバの占有面積を削減することが可能となる。
尚、Y方向におけるメモリマット数が33個である場合に図15に示したプロトタイプによるレイアウトを用いると、136台のFXドライバFXDが必要となり、FXドライバFXDの台数が大幅に増大してしまう。これに対し、本実施形態においてはメモリマット数が33個に増大しているにもかかわらず、FXドライバの台数を第1の実施形態と同様、64台に抑えることが可能となる。これにより、プロトタイプによる例に比べてドライバ選択線FXの本数が削減されるため、その分、より多くの領域を電源配線POWERに割り当てることができるため、電位をより安定させることが可能となる。
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は、上記の実施形態に限定されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能であり、それらも本発明の範囲内に包含されるものであることはいうまでもない。
例えば、上記実施形態においては、各グループG0〜G7が3つ又は4つのメモリマットMATによって構成されているが、本発明がこれに限定されるものではない。したがって、各グループを構成するメモリマットの数は、例えば5個以上であっても構わない。メモリセルアレイ11の分割数は、ビット線容量などを考慮して適宜選択すればよいが、1グループを構成するメモリマットの数は3個又は4個であることが好ましい。これは、1グループを構成するメモリマットの数が2個だと、FXドライバFXDの台数削減効果がほとんど得られないからであり、1グループを構成するメモリマットの数が4個を超えると、Y方向に延在するドライバ選択線FXの配線長が長くなり過ぎ、配線負荷によってロウアクセス時の動作速度が大幅に低下するからである。
また、上記実施形態では、メモリマットMATを8つのグループG0〜G7にグループ化しているが、本発明においてグループ数がこれに限定されるものではない。
さらに、上記実施形態では、本発明をDRAMに適用した場合を例に説明したが、本発明の適用対象がこれに限定されるものではなく、フラッシュメモリやReRAMなど他の種類の半導体メモリデバイスに適用することも可能であるし、メモリセルアレイを含むロジック系半導体デバイスに提供することも可能である。
10 半導体装置
11 メモリセルアレイ
12 ロウデコーダ
12〜12 プリデコーダ
12 インバータ回路
13 カラムデコーダ
14 モードレジスタ
15 FIFO回路
16 入出力回路
21 アドレス端子
22 コマンド端子
23 クロック端子
24 データ端子
25 電源端子
31 アドレス入力回路
32 アドレスラッチ回路
33 コマンド入力回路
34 コマンドデコード回路
35 リフレッシュ制御回路
36 クロック入力回路
37 タイミングジェネレータ
38 内部電源発生回路
41〜43 トランジスタ(センスアンプドライバ)
100 DLL回路
BLT,BLB ビット線
EQ イコライズ回路
EQD イコライズドライバ
FX,FXT,FXB ワードドライバ選択線(ワードドライバ選択信号)
FXD FXドライバ
FXx X方向に延在するワードドライバ選択線
FXy Y方向に延在するワードドライバ選択線
G0〜G7 グループ
L/S レベルシフト回路
MAT メモリマット
MC メモリセル
MWD メインワードドライバ
MWL メインワード線
N1〜N5,N10,N11,P1,P2,P10 トランジスタ
NCS,PCS コモンソース配線
SA センスアンプ
SAA センスアンプ領域
SEL0〜SEL3 選択信号
SW サブワードドライバ領域
SWC サブワードクロス領域
SWD サブワードドライバ
SWL サブワード線
YSL カラム選択線
YSW カラムスイッチ

Claims (15)

  1. それぞれ複数のサブワード線、複数のビット線及びこれらの交点に配置された複数のメモリセルを有する複数のメモリマットであって、アドレスの第1の部分によって排他的に選択される複数のグループに分類される複数のメモリマットと、
    前記アドレスの前記第1の部分及び第2の部分に基づいて、複数のメインワード線のいずれかを選択する第1のドライバ回路と、
    前記アドレスの前記第2の部分にかかわらず、前記アドレスの前記第1の部分及び第3の部分に基づいて、複数のワードドライバ選択線のいずれかを選択する第2のドライバ回路と、
    それぞれ前記複数のメインワード線のいずれか及び前記複数のワードドライバ選択線のいずれかによって選択され、それぞれ前記複数のサブワード線のいずれかを駆動する複数のサブワードドライバと、を備えることを特徴とする半導体装置。
  2. 前記複数のグループにはそれぞれ少なくとも3つのメモリマットが含まれることを特徴とする請求項1に記載の半導体装置。
  3. 前記複数のメモリマットにそれぞれ含まれる前記複数のサブワード線の数は、2のべき乗で表すことのできない数であることを特徴とする請求項2に記載の半導体装置。
  4. 前記複数のグループのうち、前記アドレスの前記第1の部分が第1の値である場合に選択される第1のグループに含まれる複数のメモリマットには、前記複数のワードドライバ選択線の所定の一部が共通に割り当てられることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか一項に記載の半導体装置。
  5. 前記複数のワードドライバ選択線の前記所定の一部は、前記アドレスの前記第3の部分に基づいていずれか一つが選択されることを特徴とする請求項4に記載の半導体装置。
  6. 前記複数のグループのうち、前記アドレスの前記第1の部分が前記第1の値とは異なる第2の値である場合に選択される第2のグループには、少なくとも第1及び第2のメモリマットが含まれ、
    前記第1のグループに含まれる複数のメモリマット及び前記第2のグループに含まれる前記第1のメモリマットには、前記複数のワードドライバ選択線の前記所定の一部が共通に割り当てられることを特徴とする請求項4又は5に記載の半導体装置。
  7. 前記第1のメモリマットは前記複数のメモリマットの一方の端部に配置され、前記第2のメモリマットは前記複数のメモリマットの他方の端部に配置されていることを特徴とする請求項6に記載の半導体装置。
  8. 前記複数のビット線のうち対応する一対のビット線間に生じている電位差を増幅するセンスアンプと、
    前記一対のビット線をプリチャージ電位にイコライズするイコライズ回路と、
    前記センスアンプを駆動するセンスアンプドライバと、
    前記イコライズ回路を駆動するイコライズドライバと、をさらに備え、
    前記センスアンプドライバは、前記一対のビット線の一方を第1の電位、他方を第2の電位に駆動した後、前記一対のビット線の前記一方を第3の電位、他方を第2の電位に駆動し、
    前記イコライズドライバは、活性化時に前記イコライズ回路に前記第1の電位を供給し、
    前記プリチャージ電位は、前記第2の電位と前記第3の電位の中間電位であることを特徴とする請求項1乃至7のいずれか一項に記載の半導体装置。
  9. 前記イコライズドライバは、非活性化時に前記イコライズ回路に前記第2の電位を供給することを特徴とする請求項8に記載の半導体装置。
  10. 3以上の複数のメモリマットからなり、アドレスの第1の部分が第1の値である場合に選択される第1のグループと、
    それぞれ前記第1のグループに含まれる前記複数のメモリマットのいずれかに割り当てられ、前記第1のグループが選択された場合、前記アドレスの第2の部分に基づいていずれか一つが選択される複数の第1のメインワード線と、
    それぞれ前記第1のグループに含まれる前記複数のメモリマットに共通に割り当てられ、前記第1のグループが選択された場合、前記アドレスの第3の部分に基づいていずれか一つが選択される複数の第1のワードドライバ選択線と、
    それぞれ前記複数の第1のメインワード線のいずれか及び前記複数の第1のワードドライバ選択線のいずれかによって選択される複数の第1のサブワードドライバと、を備え、
    前記アドレスのそれぞれ前記第1、第2及び第3の部分を構成する複数のビットは、互いに重複していないことを特徴とする半導体装置。
  11. 第1のメモリマット及び3以上の複数の第2のメモリマットからなり、前記アドレスの前記第1の部分が前記第1の値とは異なる第2の値である場合に選択される第2のグループと、
    それぞれ前記第2のグループに含まれる前記第1のメモリマットに割り当てられ、前記第2のグループが選択された場合、前記アドレスの前記第2の部分に基づいていずれか一つが選択される複数の第2のメインワード線と、
    それぞれ前記第2のグループに含まれる前記複数の第2のメモリマットのいずれかに割り当てられ、前記第2のグループが選択された場合、前記アドレスの第2の部分に基づいていずれか一つが選択される複数の第3のメインワード線と、
    それぞれ前記第2のグループに含まれる前記複数の第2のメモリマットに共通に割り当てられ、前記第2のグループが選択された場合、前記アドレスの前記第3の部分に基づいていずれか一つが選択される複数の第2のワードドライバ選択線と、
    それぞれ前記複数の第2のメインワード線のいずれか及び前記複数の第1のワードドライバ選択線のいずれかによって選択される複数の第2のサブワードドライバと、
    それぞれ前記複数の第3のメインワード線のいずれか及び前記複数の第2のワードドライバ選択線のいずれかによって選択される複数の第3のサブワードドライバと、をさらに備えることを特徴とする請求項10に記載の半導体装置。
  12. 前記第1のグループに含まれる前記複数のメモリマットの数と、前記第2のグループに含まれる前記複数の第2のメモリマットの数が等しいことを特徴とする請求項11に記載の半導体装置。
  13. 前記第2のグループに含まれる前記第1のメモリマットの記憶容量は、前記第1のグループに含まれる前記複数のメモリマットのそれぞれの記憶容量の半分であることを特徴とする請求項11又は12に記載の半導体装置。
  14. 前記第1のグループに含まれる前記複数のメモリマットは、前記第2のグループに含まれる前記第1のメモリマットと、前記第2のグループに含まれる前記複数の第2のメモリマットとの間に配置されていることを特徴とする請求項11乃至13のいずれか一項に記載の半導体装置。
  15. 前記第1のグループに含まれる前記複数のメモリマットの数は、2のべき乗で表すことのできない数であることを特徴とする請求項10乃至14のいずれか一項に記載の半導体装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9601183B1 (en) 2016-04-14 2017-03-21 Micron Technology, Inc. Apparatuses and methods for controlling wordlines and sense amplifiers
KR20180075090A (ko) * 2016-12-26 2018-07-04 에스케이하이닉스 주식회사 반도체 메모리 장치
US10354705B2 (en) 2017-07-05 2019-07-16 Micron Technology, Inc. Apparatuses and methods for controlling word lines and sense amplifiers
KR102586179B1 (ko) 2018-10-04 2023-10-10 에스케이하이닉스 주식회사 반도체 장치
US10672444B1 (en) * 2018-12-13 2020-06-02 Micron Technology, Inc. Decoder unit
US10847207B2 (en) 2019-04-08 2020-11-24 Micron Technology, Inc. Apparatuses and methods for controlling driving signals in semiconductor devices
US10910027B2 (en) 2019-04-12 2021-02-02 Micron Technology, Inc. Apparatuses and methods for controlling word line discharge
US10937476B2 (en) 2019-06-24 2021-03-02 Micron Technology, Inc. Apparatuses and methods for controlling word line discharge
US10854273B1 (en) * 2019-06-24 2020-12-01 Micron Technology, Inc. Apparatuses and methods for controlling word drivers
US10854272B1 (en) 2019-06-24 2020-12-01 Micron Technology, Inc. Apparatuses and methods for controlling word line discharge
US10854274B1 (en) 2019-09-26 2020-12-01 Micron Technology, Inc. Apparatuses and methods for dynamic timing of row pull down operations
US11205470B2 (en) 2020-04-20 2021-12-21 Micron Technology, Inc. Apparatuses and methods for providing main word line signal with dynamic well
CN113178217B (zh) * 2021-05-28 2022-05-20 长鑫存储技术有限公司 主字线驱动器及其半导体存储装置
US11990175B2 (en) 2022-04-01 2024-05-21 Micron Technology, Inc. Apparatuses and methods for controlling word line discharge

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100565941B1 (ko) * 1997-06-16 2006-03-30 가부시키가이샤 히타치세이사쿠쇼 반도체집적회로장치
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
JP5571871B2 (ja) * 2007-10-30 2014-08-13 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
JP2011034645A (ja) * 2009-08-03 2011-02-17 Elpida Memory Inc 半導体装置
JP2012243341A (ja) 2011-05-18 2012-12-10 Elpida Memory Inc 半導体装置

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