JP2016035978A - Semiconductor device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、半導体装置に関する。特に、シールド配線を有する半導体装置に関する。 The present invention relates to a semiconductor device. In particular, the present invention relates to a semiconductor device having shield wiring.
近年、半導体メモリでは、高速動作や低消費電力を達成するため、様々な内部電源電圧が発生され、使用されている。内部電源電圧を発生する回路は、基準電位を示す信号を必要とする。 In recent years, various internal power supply voltages have been generated and used in semiconductor memories in order to achieve high-speed operation and low power consumption. A circuit that generates an internal power supply voltage requires a signal indicating a reference potential.
特許文献1には、内部基準電位VBREFを伝える配線のシールド配線に、外部から印加される低電位側電源VSSを供給することが開示されている。
なお、上記先行技術文献の開示を、本書に引用をもって繰り込むものとする。以下の分析は、本発明者らによってなされたものである。 The disclosure of the above prior art document is incorporated herein by reference. The following analysis was made by the present inventors.
代表的な半導体メモリの1つであるDRAM(Dynamic Random Access Memory)においては、多数のメモリ素子が配置されたメモリエリア内に配置された回路と、メモリエリア外の回路とで、異なる電源電圧を使用する場合がある。メモリエリアは広いため、メモリエリアで使用される電源電圧を発生させる複数の電源発生回路は、メモリエリアの各所に分散配置される。 In a dynamic random access memory (DRAM), which is one of the typical semiconductor memories, different power supply voltages are used for circuits arranged in a memory area where a large number of memory elements are arranged and circuits outside the memory area. May be used. Since the memory area is large, a plurality of power generation circuits that generate power supply voltages used in the memory area are distributed and arranged at various locations in the memory area.
上記複数の電源発生回路のそれぞれは基準電圧信号を必要とするため、各電源発生回路に基準電圧信号を供給するための基準電圧信号線をメモリエリア内で引き回す必要がある。そのため、メモリエリアで効率的に基準電圧信号線をノイズから保護することが望まれる。なお、基準電圧信号線に限らず、メモリエリア内で引き回される信号であって、実質的に一定レベルに保持する必要がある他の信号(例えば、バイアス信号)にも基準電圧信号と同様の構成が望まれる。 Since each of the plurality of power generation circuits requires a reference voltage signal, it is necessary to route a reference voltage signal line for supplying the reference voltage signal to each power generation circuit in the memory area. Therefore, it is desired to efficiently protect the reference voltage signal line from noise in the memory area. In addition to the reference voltage signal line, other signals (for example, bias signals) that are routed within the memory area and need to be held at a substantially constant level are the same as the reference voltage signal. The configuration of is desired.
本発明の第1の視点によれば、複数のメモリセルと、前記複数のメモリセルの一端に実質的に一定の第1の電源電圧を供給する第1の電源線と、実質的に一定電位の第1の信号を伝搬する第1の信号線と、前記第1の信号線に隣接して延伸するシールド配線であって、前記第1の電源線から前記第1の電源電圧が供給される第1のシールド配線と、を含む、半導体装置が提供される。 According to a first aspect of the present invention, a plurality of memory cells, a first power supply line for supplying a substantially constant first power supply voltage to one end of the plurality of memory cells, and a substantially constant potential A first signal line that propagates the first signal and a shield wiring that extends adjacent to the first signal line, and the first power supply voltage is supplied from the first power supply line. There is provided a semiconductor device including a first shield wiring.
本発明の一視点によれば、メモリエリアで効率的に信号線をノイズから保護することに寄与する半導体装置が提供される。 According to one aspect of the present invention, a semiconductor device that contributes to efficiently protecting a signal line from noise in a memory area is provided.
初めに、一実施形態の概要について説明する。なお、この概要に付記した図面参照符号は、理解を助けるための一例として各要素に便宜上付記したものであり、この概要の記載はなんらの限定を意図するものではない。 First, an outline of one embodiment will be described. Note that the reference numerals of the drawings attached to the outline are attached to the respective elements for convenience as an example for facilitating understanding, and the description of the outline is not intended to be any limitation.
一実施形態に係る半導体装置は、メモリエリアを引き回される基準電圧信号やバイアス信号をより効果的にノイズからシールドする構成を有する。 A semiconductor device according to an embodiment has a configuration in which a reference voltage signal and a bias signal routed through a memory area are more effectively shielded from noise.
メモリエリア内に引き回される基準電圧信号線を、メモリエリア内で使用している低電位側電源電圧VSSでシールドする場合、メモリエリアの各回路は頻繁に動作しており、メモリエリアの低電位側電源電圧VSSは頻繁に変動する可能性がある。その結果、基準電圧信号にノイズが重畳する可能性がある。 When the reference voltage signal line routed in the memory area is shielded by the low-potential side power supply voltage VSS used in the memory area, each circuit in the memory area operates frequently, and the memory area low The potential-side power supply voltage VSS may frequently fluctuate. As a result, noise may be superimposed on the reference voltage signal.
一方、メモリエリア外の回路に使用されている低電位側電源電圧VSSを用いて、メモリエリア内に引き回された基準電圧信号線をシールドすることも可能である。例えば、基準電圧発生回路の低電位側電源電圧VSSは比較的安定している。しかしながら、この場合、本来メモリエリアには不要な電源線をメモリエリアに引き込む必要があり、シールド配線の配線幅を太くすることができず、シールド配線の抵抗値が高くなってしまう。その結果、シールド配線のシールド効果が低下する可能性がある。 On the other hand, it is also possible to shield the reference voltage signal line routed in the memory area by using the low-potential side power supply voltage VSS used in the circuit outside the memory area. For example, the low potential side power supply voltage VSS of the reference voltage generating circuit is relatively stable. However, in this case, it is necessary to draw unnecessary power lines into the memory area, and the wiring width of the shield wiring cannot be increased, and the resistance value of the shield wiring becomes high. As a result, the shielding effect of the shield wiring may be reduced.
一実施形態に係る半導体装置は、DRAMのメモリセルの一方の電極の電位であるプレート電圧VPLTを、基準電圧信号やバイアス信号のシールド配線の電位に用いる。プレート電圧VPLTは、セルアレイを覆うプレート状の電極(プレート電極)を介してメモリセルに供給される。そのため、プレート電極は、大きな容量を持つことになる。従って、メモリエリアの回路が動作してもプレート電圧VPLTが変動することはほぼ考えられない。また、プレート電極に電源を供給する電源線は本来、メモリエリア中に多数配置されている配線である。そのため、プレート電圧VPLTを基準電圧信号等のシールド配線に用いる一実施形態に係る半導体装置の構成は、メモリエリアを引き回された基準電圧信号やバイアス信号をより効果的にノイズからシールドすることができる。 The semiconductor device according to an embodiment uses a plate voltage VPLT which is a potential of one electrode of a DRAM memory cell as a potential of a shield wiring for a reference voltage signal or a bias signal. The plate voltage VPLT is supplied to the memory cell via a plate-like electrode (plate electrode) covering the cell array. Therefore, the plate electrode has a large capacity. Therefore, it is almost impossible to change the plate voltage VPLT even when the circuit in the memory area operates. In addition, a large number of power supply lines for supplying power to the plate electrodes are originally arranged in the memory area. Therefore, the configuration of the semiconductor device according to the embodiment using the plate voltage VPLT for the shield wiring for the reference voltage signal or the like can more effectively shield the reference voltage signal and the bias signal routed through the memory area from noise. it can.
なお、本書及び特許請求の範囲の記載において、「一定の電圧」や「一定の電位」は、「実質的に一定の電圧」や「実質的に一定の電位」を意味する。 In the description of the present specification and claims, “constant voltage” and “constant potential” mean “substantially constant voltage” and “substantially constant potential”.
[第1の実施形態]
第1の実施形態について、図面を用いて説明する。
[First Embodiment]
A first embodiment will be described with reference to the drawings.
図1は、第1の実施形態に係る半導体メモリ1の概略構成の一例を示すブロック図である。なお、各図面において同一構成要素には同一の符号を付し、その説明を省略する。
FIG. 1 is a block diagram illustrating an example of a schematic configuration of a
半導体メモリ1は、周辺回路エリア100とメモリエリア200を有している。
The
半導体メモリ1は、外部から半導体メモリ1に供給される入力信号INPUTを受け付ける入力端子を備える。入力信号INPUTには、クロック、アドレス、コマンド、データ等が含まれる。但し、図1においては、簡略化のため、これらの信号をまとめて1つの入力信号INPUTとして表記している。
The
半導体メモリ1は、出力信号OUTPUTを外部に出力する出力端子を備える。出力信号OUTPUTには、データ、データストローブ信号等が含まれる。出力信号も入力信号INPUTと同様に、1つの出力信号OUTPUTに簡略化して表記している。
The
半導体メモリ1は、外部から電源VDD、VSSを受け付ける電源端子を備える。
The
アクセス制御回路11は、メモリエリア200にアクセスを行うための回路である。アクセス制御回路11には、コマンドデコーダ、アドレスバッファ、クロック発生回路、データ入出力回路等の回路が含まれる。
The access control circuit 11 is a circuit for accessing the
アクセス制御回路11は、外部から供給される入力信号INPUTに応じてアレイコントロール信号ACTLを発生し、アレイ内制御回路21に供給する。アクセス制御回路11は、アレイ内制御回路21からアレイ出力信号AOUTを受け付ける。
The access control circuit 11 generates an array control signal ACTL according to an input signal INPUT supplied from the outside, and supplies it to the in-
アレイコントロール信号ACTLは、例えば、アクト信号、リード信号、ライト信号等の各種内部動作信号、内部クロック信号、ロウアドレス及びカラムアドレスの内部アドレス信号、書き込みデータ等を含む。アレイ出力信号AOUTは、メモリエリア200に含まれるメモリセルから読み出したデータ(読み出しデータ)等を含む。
The array control signal ACTL includes, for example, various internal operation signals such as an act signal, a read signal, and a write signal, an internal clock signal, an internal address signal of a row address and a column address, write data, and the like. The array output signal AOUT includes data (read data) read from the memory cells included in the
アクセス制御回路11は、ヒューズ制御信号AFCTL1を発生し、ヒューズ制御回路12に供給する。 The access control circuit 11 generates a fuse control signal AFCTL1 and supplies it to the fuse control circuit 12.
ヒューズ制御回路12は、ヒューズ制御信号AFCTL1に応じ、ヒューズ制御信号AFCTL2及びバイアス制御信号BIASCTLを発生する。ヒューズ制御信号AFCTL2は、アンチヒューズ(AF;Anti Fuse)回路22に供給される。バイアス制御信号BIASCTLは、バイアス発生回路13に供給される。 The fuse control circuit 12 generates a fuse control signal AFCTL2 and a bias control signal BIASCTL in response to the fuse control signal AFCTL1. The fuse control signal AFCTL2 is supplied to an antifuse (AF) circuit 22. The bias control signal BIASCTL is supplied to the bias generation circuit 13.
バイアス発生回路13は、バイアス制御信号BIASCTLに応じ、バイアス信号BIASを発生する。バイアス信号BIASは、アンチヒューズ回路22に供給される。 The bias generation circuit 13 generates a bias signal BIAS according to the bias control signal BIASCTL. The bias signal BIAS is supplied to the antifuse circuit 22.
バイアス信号BIASは、実質的に同一の電圧に保持される信号である。従って、バイアス信号BIASは、実施形態においてノイズからシールドされる対象となる信号の1つである。 The bias signal BIAS is a signal held at substantially the same voltage. Therefore, the bias signal BIAS is one of signals to be shielded from noise in the embodiment.
基準電圧発生回路14は、各種内部電源電圧の基準となる基準電圧信号を発生する回路である。図1では、複数の基準電圧信号のうち、プレート電圧基準信号VPLTRとアレイ電源電圧基準信号VARYRの2つの基準電圧信号を例示している。基準電圧発生回路14は、上記の2つの基準電圧信号に加え、例えば、周辺回路内部電源電圧基準信号VPERIR等、半導体メモリ1の内部にて使用される各種内部電源電圧の基準となる基準電圧信号を発生する。
The reference
基準電圧発生回路14は、例えば、バンドギャップリファレンスボルテージ回路と抵抗回路を含んで構成される。
The reference
基準電圧発生回路14は、発生したプレート電圧基準信号VPLTRを第1の電源発生回路15に供給する。基準電圧発生回路14は、発生したアレイ電源電圧基準信号VARYRを、メモリエリア200内の第2の電源発生回路23に供給する。
The reference
ここで、プレート電圧基準信号VPLTR及びアレイ電源電圧基準信号VARYRは、それぞれ、実質的に一定の電位に保たれる。実施形態において、プレート電圧基準信号VPLTRは、アレイ電源電圧基準信号VARYRの実質的に1/2の電圧である。 Here, the plate voltage reference signal VPLTR and the array power supply voltage reference signal VARYR are each maintained at a substantially constant potential. In the embodiment, the plate voltage reference signal VPLTR is substantially half the voltage of the array power supply voltage reference signal VARYR.
第1の電源発生回路15は、プレート電圧基準信号VPLTRに応じて、プレート電圧VPLTを発生する。第1の電源発生回路15は、プレート電圧VPLTの電位をプレート電圧基準信号VPLTRの電位と実質的に等しくなるよう維持する。従って、プレート電圧VPLTは、実質的に一定の電位を維持する。具体的には、第1の電源発生回路15は、外部電源VDDを降圧することで、プレート電圧VPLTを発生する。
The first power
第1の電源発生回路15は、メモリエリア200内のプレート電極にプレート電圧VPLTを供給する。なお、詳細は後述するが、プレート電極とは、メモリエリア200に含まれるメモリセル(MC;Memory Cell)の一端にプレート電圧VPLTを供給する電極である。
The first power
アレイ内制御回路21は、アクセス制御回路11からのアレイコントロール信号ACTLに応じて、メモリセルエリア内の動作を制御し、アクセス制御回路11にアレイ出力信号AOUTを供給する。なお、メモリセルエリアの詳細は後述する。アレイ内制御回路21には、例えば、ロウデコーダ(Xデコーダ)、カラムデコーダ(Yデコーダ)、メインアンプ、ライトアンプ等が含まれる。アレイ内制御回路21は、アレイ電源電圧基準信号VARYRに応じて発生されるアレイ内電源電圧VARYで動作する。
The in-
アレイ内制御回路21は、メモリセルエリアに配置された回路(図1に図示せず;例えば、サブワードドライバ、センスアンプ等)に対して、セルアレイコントロール信号CACTLを供給する。メモリセルエリアに配置された回路は、セルアレイコントロール信号CACTLに応じて、ワード線WL、ビット線BLを制御し、メモリセルにアクセスする。メモリセルエリアに配置された回路は、セルアレイ出力信号CAOUTを用いてアレイ内制御回路21に応答する。
The in-
アンチヒューズ回路22は、不良アドレスを保持する回路である。アンチヒューズ回路22は、ヒューズ制御回路12から供給されるヒューズ制御信号AFCTL2に応じて、不良アドレスを記憶する。アンチヒューズ回路22は、ヒューズ制御信号AFCTL2に応じて、記憶した不良アドレスをロードし、ヒューズアウト信号AFOUTとしてアレイ内制御回路21に供給する。
The antifuse circuit 22 is a circuit that holds a defective address. The anti-fuse circuit 22 stores a defective address in accordance with the fuse control signal AFCTL2 supplied from the fuse control circuit 12. The anti-fuse circuit 22 loads the stored defective address in response to the fuse control signal AFCTL2, and supplies it to the in-
アンチヒューズ回路22は、バイアス発生回路13からバイアス信号BIASを受け取る。 The antifuse circuit 22 receives the bias signal BIAS from the bias generation circuit 13.
第2の電源発生回路23は、アレイ電源電圧基準信号VARYRに応じて、アレイ内電源電圧VARYを発生し、アレイ内制御回路21に供給する。第2の電源発生回路23は、アレイ内電源電圧VARYの電位をアレイ電源電圧基準信号VARYRの電位と実質的に等しくなるように維持する。従って、アレイ内電源電圧VARYは、実質的に一定の電位を維持する。具体的には、第2の電源発生回路23は、外部電源VDDを降圧することで、アレイ内電源電圧VARYを発生する。
The second power supply generation circuit 23 generates an in-array power supply voltage VARY in response to the array power supply voltage reference signal VARYR and supplies it to the in-
図2は、半導体メモリ1のチップレイアウトの一例を示す平面模式図である。図1に示すメモリエリア200は、2つのメモリエリア201、202としてレイアウトされている。
FIG. 2 is a schematic plan view showing an example of the chip layout of the
周辺回路エリア100は、チップの中央部において、2つのメモリエリア201及び202に挟まれてレイアウトされている。周辺回路エリア100は、電源系回路エリア101を含む。図1を参照すると、電源系回路エリア101には、バイアス発生回路13、基準電圧発生回路14及び第1の電源発生回路15が配置される。
The
2つのメモリエリア201、202のそれぞれは、4分割されている。分割された4つの部分のそれぞれは、4つのメモリセルエリア300a〜300dと1つのアレイ制御エリア301を有する。 Each of the two memory areas 201 and 202 is divided into four. Each of the divided four parts has four memory cell areas 300a to 300d and one array control area 301.
各メモリセルエリア300には、セルアレイ、センスアンプ、サブワードドライバが配置される。
In each
アレイ制御エリア301には、図1に示すアレイ内制御回路21、アンチヒューズ回路22及び第2の電源発生回路23が配置される。
In the array control area 301, the in-
プレート電圧VPLTは、電源系回路エリア101から各メモリセルエリア300に供給される。
The plate voltage VPLT is supplied from the power supply
アレイ電源電圧基準信号VARYRは、電源系回路エリア101からアレイ制御エリア301内の第2の電源発生回路23に供給される。バイアス信号BIASは、電源系回路エリア101からアレイ制御エリア301内のアンチヒューズ回路22に供給される。
The array power supply voltage reference signal VARYR is supplied from the power supply
図3は、図2の点線にて囲まれた領域A(メモリセルエリア300とアレイ制御エリア301の一部)の拡大図の一例である。
FIG. 3 is an example of an enlarged view of a region A (a part of the
メモリセルエリア300には、複数のセルアレイ31と、複数のセンスアンプアレイ(SAA;Sense Amplifier Array)32と、複数のサブワードドライバアレイ(SWDA;Sub Word Driver Array)33と、が配置される。
In the
セルアレイ31には、複数のメモリセルが含まれる。センスアンプアレイ32には、複数のセンスアンプが含まれる。サブワードドライバアレイ33には、複数のサブワードドライバが含まれる。
The cell array 31 includes a plurality of memory cells. The
センスアンプアレイ32は、対応するセルアレイ31を挟むようにX方向に並んで配置される。サブワードドライバアレイ33は、対応するセルアレイ31を挟むようにY方向に並んで配置される。
The
メモリセルエリア300には、サブワードドライバアレイ33が配置される領域と、センスアンプアレイ32が配置される領域が交差する領域(以下、クロスエリアXAと表記)が形成される。クロスエリアXAには、センスアンプの電源回路等が配置される。
In the
メモリセルエリア300には、アレイ制御エリア301に含まれるXデコーダ(XDEC)34とYデコーダ(YDEC)35が隣接して配置される。アレイ制御エリア301に含まれる電源系の回路(例えば、第2の電源発生回路23)は、Yデコーダ35に隣接し、アレイ内電源発生回路エリア302に配置される。
In the
アレイ制御エリア301に含まれるアンチヒューズ回路22は、アレイ内電源発生回路エリア302に隣接するヒューズ回路エリア303に配置される。
The anti-fuse circuit 22 included in the array control area 301 is arranged in a
メモリエリア200内では、アレイ電源電圧基準信号VARYRを伝搬する信号線とバイアス信号BIASを伝搬する信号線が、それぞれ配線されている。アレイ電源電圧基準信号VARYRを伝搬する信号線は、基準電圧発生回路14と第2の電源発生回路23を接続する。バイアス信号BIASを伝搬する信号線は、バイアス発生回路13とアンチヒューズ回路22を接続する。
In the
アレイ電源電圧基準信号VARYR及びバイアス信号BIASを伝達する信号線のそれぞれは、シールド配線により挟まれている。各シールド配線は、アレイ電源電圧基準信号VARYR及びバイアス信号BIASを伝達する信号線に隣接しつつ、上記信号線に沿って延伸する。 Each of the signal lines for transmitting the array power supply voltage reference signal VARYR and the bias signal BIAS is sandwiched between shield wirings. Each shield wiring extends along the signal line while adjacent to the signal line for transmitting the array power supply voltage reference signal VARYR and the bias signal BIAS.
シールド配線には、プレート電圧VPLTが供給される。即ち、シールド配線は、プレート電圧VPLTを供給する電源線のメッシュ構造の一部としても機能する(詳細は、図8及び図9を参照)。 A plate voltage VPLT is supplied to the shield wiring. That is, the shield wiring also functions as a part of the mesh structure of the power supply line that supplies the plate voltage VPLT (refer to FIGS. 8 and 9 for details).
なお、図3において、破線は第2アルミニウム(AL)配線、実線は第3アルミニウム配線を示す。半導体メモリ1の多層配線構造の詳細は後述する(図5、図8及び図9を参照)。図3を参照すると、Y方向に延伸する信号線(アレイ電源電圧基準信号VARYR及びバイアス信号BIAS)とそのシールド配線は、第2配線層のアルミニウム配線により配線される。また、X方向に延伸する信号線(アレイ電源電圧基準信号VARYR及びバイアス信号BIAS)とそのシールド配線は、第3配線層のアルミニウム配線により配線される。
In FIG. 3, the broken line indicates the second aluminum (AL) wiring, and the solid line indicates the third aluminum wiring. Details of the multilayer wiring structure of the
図4は、セルアレイ31の回路構成の一例を示す図である。セルアレイ31には、複数のメモリセルが2次元に配列配置される。セルアレイ31に含まれる複数のメモリセルのそれぞれは、セルトランジスタ41とセルキャパシタ(容量素子)42と、から構成されている。
FIG. 4 is a diagram illustrating an example of a circuit configuration of the cell array 31. In the cell array 31, a plurality of memory cells are two-dimensionally arranged. Each of the plurality of memory cells included in the cell array 31 includes a
セルトランジスタ41のゲートは、サブワード線SWLを介してサブワードドライバ(SWD;Sub Word Driver)43と接続される。セルトランジスタ41のソース及びトレインの一方は、ビット線BLを介して、センスアンプ(SA;Sense Amplifier)44と接続される。セルトランジスタ41のソース及びドレインの他方は、セルキャパシタ42の一端に接続され、セルキャパシタ42の他の一端はプレート電圧VPLTを供給する電源線に接続される。
The gate of the
図5は、メモリセルの断面模式図の一例を示す図である。メモリセルは、セルトランジスタ41と、セルキャパシタ42と、多層配線構造(Multi-level wiring layer)を含む。
FIG. 5 is a diagram illustrating an example of a schematic cross-sectional view of a memory cell. The memory cell includes a
セルトランジスタ41をなす一方の拡散層(ソース及びドレインの一方)は、ビット線BLに接続される。他方の拡散層(ソース及びドレインの他方)は、セルキャパシタ42に接続される。セルトランジスタ41のゲートは、サブワード線SWLとして使用される。
One diffusion layer (one of the source and the drain) forming the
セルキャパシタ42は、上部電極51、キャパシタ絶縁膜52及び下部電極53を含んで構成される。
The cell capacitor 42 includes an
下部電極53は、例えば、チタン(Ti)を含む導電体により形成されており、セルトランジスタ41の他方の拡散層に接続される。キャパシタ絶縁膜52は、例えば、酸化アルミニウムAl2O3又は酸化ジルコニウムZrO2等を含む誘電膜を使用することができる。上部電極51は、例えば、チタン(Ti)を含む導電体により形成されており、プレート電極54に接続される。なお、上部電極51、キャパシタ絶縁膜52及び、下部電極53を構成する物質は一例であり、これらをその他の物質で構成しても良い。
The
多層配線構造は、プレート電極54及び第1配線層〜第3配線層のアルミニウム配線1AL〜3ALを含む。
The multilayer wiring structure includes a
プレート電極54は、例えば、タングステン(W)を含む導電体により形成される。
The
多層配線構造の層間は、スルーホール55a〜55cにより電気的に接続される。なお、上記の多層配線構造は、一例であり、配線層の数及びそれぞれの配線層を構成する物質は、適宜変更可能である。
The layers of the multilayer wiring structure are electrically connected through through
図6は、第2の電源発生回路23の回路図の一例を示す図である。第2の電源発生回路23は、アンプ61と、電流源回路62と、Pチャネル型MOSトランジスタ63と、を含んで構成される。電流源回路62としては、例えば、MOSトランジスタや抵抗素子を使用できる。
FIG. 6 is a diagram illustrating an example of a circuit diagram of the second power supply generation circuit 23. The second power generation circuit 23 includes an
アンプ61は、電流源回路62とPチャネル型MOSトランジスタ63との接点、即ち、出力ノードにおける電位と、アレイ電源電圧基準信号VARYRの電位と、を比較し、アレイ電源電圧基準信号VARYRの電位と出力ノードの電位が等しくなるように、Pチャネル型MOSトランジスタ63のゲート電圧を制御する。
The
第1の電源発生回路15も第2の電源発生回路23と同様の回路構成により実現できる。
The first
図7は、アンチヒューズ回路22の回路図の一例を示す図である。アンチヒューズ回路22は、ロード回路71と、ラッチ回路72と、を含んで構成される。
FIG. 7 is a diagram illustrating an example of a circuit diagram of the antifuse circuit 22. The antifuse circuit 22 includes a
ロード回路71は、アンチヒューズ素子を含む。アンチヒューズ素子は、初期状態において絶縁されており、両端子間に高電圧が印加されることで絶縁破壊され、導通状態となる。
The
ロード回路71は、アンチヒューズ素子とラッチ回路72を接続するためのスイッチを含む。当該スイッチは、ヒューズ制御信号AFCTL2によりオン・オフが制御される。ロード回路71は、アンチヒューズ素子の状態をロードする際、上記スイッチを用いて、ラッチ回路72、アンチヒューズ素子及び所定の電位が供給される電源線を接続する。
The
ラッチ回路72は、Pチャネル型MOSトランジスタ73〜76と、Nチャネル型MOSトランジスタ77と、インバータ回路78と、を含んで構成される。
The
ラッチ回路72は、アンチヒューズ素子が保持するデータをセンスノードAFBLの電位に応じて読み出し、インバータ回路78を含むラッチ回路にて、読み出したデータを保持する。
The
ラッチ回路72は、アンチヒューズ素子が保持するデータをヒューズアウト信号AFOUTとして出力する。
The
Pチャネル型MOSトランジスタ73は、センスノードAFBLを所定の電位にプリチャージするプリチャージトランジスタとして動作する。Pチャネル型MOSトランジスタ73は、ヒューズ制御信号AFCTL2により制御される。
P-
Pチャネル型MOSトランジスタ75は、センスノードAFBLに流れるセンス電流の電流量を制御するバイアストランジスタとして動作する。Pチャネル型MOSトランジスタ75は、ゲートにてバイアス信号BIASを受け、バイアス信号BIASに応じて、センスノードAFBLにセンス電流を流す。
P-
図8は、セルアレイ31上のレイアウトの一例を示す図である。上述のように、セルアレイ31はセンスアンプアレイ32とサブワードドライバアレイ33により囲まれて配置されている。
FIG. 8 is a diagram showing an example of the layout on the cell array 31. As described above, the cell array 31 is surrounded by the
複数のプレート電極54が、それぞれセルアレイ31の上方に、各セルアレイ31を覆うように形成されている。プレート電極54は、後述する電源線81及び82と、複数のメモリセルの間に配置されている。プレート電極54は、プレート状に形成される電極である。即ち、それぞれのプレート電極54は、対応するセルアレイ31を一続きで覆うように形成される。プレート電極54のこのような形状に起因し、プレート電極54は大きな配線容量を有する。この配線容量は、プレート電圧VPLTの安定化に寄与する。
A plurality of
プレート電極54には、周辺回路エリア100に含まれる第1の電源発生回路15からプレート電圧VPLTが供給される。プレート電圧VPLTを供給する電源線は、第1層〜第3配線層に形成されている。具体的には、第2配線層のアルミニウム配線2ALを用いて電源線81が配線され、第3配線層のアルミニウム配線3ALを用いて電源線82が配線されている。これら層違いの電源線81及び電源線82が、スルーホール55cにより接続されることで、プレート電圧VPLTを供給する格子状の電源線を構成している。また、電源線81は、スルーホール55bを介して、第1層のアルミニウム配線1ALにより配線された電源線83に接続される。電源線83は、スルーホール55aを介してプレート電極54と電気的に接続される。
A plate voltage VPLT is supplied to the
このように、プレート電圧VPLTを伝達する電源線は、第2配線層をY方向に延伸する電源線81と、第3配線層をX方向に延伸する電源線82と、を含んで構成される。即ち、プレート電圧VPLTを伝達する電源線は、セルアレイ31の上方にて格子状に配線される。その結果、プレート電圧VPLTを伝える電源線の抵抗値は、セルアレイ31上、さらには、メモリエリア200内で低く維持される。
As described above, the power supply line that transmits the plate voltage VPLT includes the
基準電圧発生回路14が発生するアレイ電源電圧基準信号VARYRは、メモリエリア200上を横断して、第2の電源発生回路23に供給される。図8では、アレイ電源電圧基準信号VARYRを伝える信号線84は、X方向に延伸し、配線されている。
The array power supply voltage reference signal VARYR generated by the reference
セルアレイ31上(メモリエリア200上)には、2本のシールド配線85が、信号線84を挟むように配線される。シールド配線85と信号線84のそれぞれは、プレート電極54の上を通過するように配線されている。
On the cell array 31 (on the memory area 200), two
2本のシールド配線85は、プレート電圧VPLTを伝える電源線81、82と接続される。その結果、シールド配線85には、プレート電圧VPLTが供給される。図8では、2本のシールド配線85と電源線81がスルーホール55cにより接続されている。
The two
2本のシールド配線85は、アレイ電源電圧基準信号VARYRのシールド配線として機能する。さらに、2本のシールド配線85は、上述のプレート電圧VPLTを伝える格子状に形成される電源線の一部を構成する。その結果、2本のシールド配線85の抵抗値は、メモリエリア200において、低く維持される。
The two
2本のシールド配線85は、プレート電極54に接続されているため、シールド配線85の配線容量は高くなっており、より効果的にアレイ電源電圧基準信号VARYRをノイズから守ることができる。
Since the two
図8では、第2配線層の電源線81と第3配線層の電源線82が交差する領域にて、2つのスルーホール55cにて両電源線が接続されている。また、電源線81と第3配線層のシールド配線85が交差する領域にて、1つのスルーホール55cにて電源線81とシールド配線85が接続されている。電源線や信号線を接続するスルーホール55cの個数は1つ又は2つに限定されないが、配線抵抗を低下させる観点からは、スルーホールの個数は多い方が好ましい。
In FIG. 8, in a region where the
なお、メモリエリア200上には、プレート電圧VPLTを伝える電源線81、82等だけではなく、他の電源線や信号線も配線される。具体的には、サブワードドライバアレイ33に含まれるサブワードドライバに接続されるメインワード線MWLがY方向を延伸するように配線される。また、外部電源VDD、VSSを伝える電源線は、X方向及びY方向を延伸するように配線される。
On the
さらに、メモリエリア200上には、図8に図示した配線以外にも、他の電源線や、データの転送を行うための入出力線(IO線)等も配置されているが、図8では説明を簡単にするため、これらの配線の図示を省略している。
Further, in addition to the wiring shown in FIG. 8, other power supply lines, input / output lines (IO lines) for transferring data, and the like are also arranged on the
図9は、セルアレイ31上の別のレイアウトの一例を示す図である。図9に示すように、2本のシールド配線85を、バイアス信号BIASを伝える信号線86を挟むように配線することで、バイアス信号BIASもアレイ電源電圧基準信号VARYRと同様にノイズから保護できる。
FIG. 9 is a diagram illustrating an example of another layout on the cell array 31. As shown in FIG. 9, by arranging the two
<変形例>
以上、実施形態1では、アレイ電源電圧基準信号VARYRとバイアス信号BIASのそれぞれを、個別にシールド配線85で挟みこむ構成を説明した。しかし、第1の実施形態にて説明したメモリエリア200の回路レイアウトや、信号線のレイアウトは例示であって、種々の変形が可能である。
<Modification>
As described above, in the first embodiment, the configuration in which each of the array power supply voltage reference signal VARYR and the bias signal BIAS is individually sandwiched by the
例えば、図10に示すように、アレイ電源電圧基準信号VARYRを伝える信号線84とバイアス信号BIASを伝える信号線86を隣接して配置し、これらの信号線を2本のシールド配線85で挟む込む構成であってもよい。
For example, as shown in FIG. 10, a signal line 84 for transmitting the array power supply voltage reference signal VARYR and a signal line 86 for transmitting the bias signal BIAS are disposed adjacent to each other, and these signal lines are sandwiched between two
あるいは、図2に示すチップ配置(チップレイアウト)に代えて、図11や図12に示すようなチップ配置であってもよい。図11に示すチップ配置では、周辺回路エリア100がチップ両端及び中央部に形成され、且つ、電源系回路エリア101がチップ端部の周辺回路エリア100に形成されている。図12に示すチップ配置では、周辺回路エリア100がチップ両端及び中央部に形成され、且つ、電源系回路エリア101がチップ中央部の周辺回路エリア100に形成されている。図11及び図12に示すようなチップレイアウトを持つ半導体メモリ1に対しても、本願開示を適用することができる。
Alternatively, instead of the chip arrangement (chip layout) shown in FIG. 2, a chip arrangement as shown in FIG. 11 or FIG. 12 may be used. In the chip arrangement shown in FIG. 11, the
以上、第1の実施形態では、半導体メモリ1としてDRAMを例に取り説明したが、本願開示は、実質的に一定の電圧に保たれるプレート電極をセルアレイ内に有する各種の半導体メモリに適用できる。例えば、誘電体メモリ等の半導体メモリにも本願開示を適用できる。
The first embodiment has been described by taking the DRAM as an example of the
なお、引用した上記の特許文献の開示は、本書に引用をもって繰り込むものとする。本発明の全開示(請求の範囲を含む)の枠内において、さらにその基本的技術思想に基づいて、実施形態ないし実施例の変更・調整が可能である。また、本発明の全開示の枠内において種々の開示要素(各請求項の各要素、各実施形態ないし実施例の各要素、各図面の各要素等を含む)の多様な組み合わせ、ないし、選択が可能である。すなわち、本発明は、請求の範囲を含む全開示、技術的思想にしたがって当業者であればなし得るであろう各種変形、修正を含むことは勿論である。特に、本書に記載した数値範囲については、当該範囲内に含まれる任意の数値ないし小範囲が、別段の記載のない場合でも具体的に記載されているものと解釈されるべきである。 The disclosure of the cited patent document is incorporated herein by reference. Within the scope of the entire disclosure (including claims) of the present invention, the embodiments and examples can be changed and adjusted based on the basic technical concept. In addition, various combinations or selections of various disclosed elements (including each element in each claim, each element in each embodiment or example, each element in each drawing, etc.) within the scope of the entire disclosure of the present invention. Is possible. That is, the present invention of course includes various variations and modifications that could be made by those skilled in the art according to the entire disclosure including the claims and the technical idea. In particular, with respect to the numerical ranges described in this document, any numerical value or small range included in the range should be construed as being specifically described even if there is no specific description.
1 半導体メモリ
11 アクセス制御回路
12 ヒューズ制御回路
13 バイアス発生回路
14 基準電圧発生回路
15 第1の電源発生回路
21 アレイ内制御回路
22 アンチヒューズ回路
23 第2の電源発生回路
31 セルアレイ
32 センスアンプアレイ
33 サブワードドライバアレイ
34 Xデコーダ
35 Yデコーダ
41 セルトランジスタ
42 セルキャパシタ
43 サブワードドライバ
44 センスアンプ
51 上部電極
52 キャパシタ絶縁膜
53 下部電極
54 プレート電極
55a〜55c スルーホール
61 アンプ
62 電流源回路
63、73〜76 Pチャネル型MOSトランジスタ
71 ロード回路
72 ラッチ回路
77 Nチャネル型MOSトランジスタ
78 インバータ回路
81〜83 電源線
84、86 信号線
85 シールド配線
100 周辺回路エリア
101 電源系回路エリア
200、201、202 メモリエリア
300、300a〜300d メモリセルエリア
301 アレイ制御エリア
302 アレイ内電源発生回路エリア
303 ヒューズ回路エリア
DESCRIPTION OF
Claims (17)
前記複数のメモリセルの一端に実質的に一定の第1の電源電圧を供給する第1の電源線と、
実質的に一定電位の第1の信号を伝搬する第1の信号線と、
前記第1の信号線に隣接して延伸するシールド配線であって、前記第1の電源線から前記第1の電源電圧が供給される第1のシールド配線と、
を含む、半導体装置。 A plurality of memory cells;
A first power supply line for supplying a substantially constant first power supply voltage to one end of the plurality of memory cells;
A first signal line that propagates a first signal having a substantially constant potential;
A shield wiring extending adjacent to the first signal line, the first shield wiring being supplied with the first power supply voltage from the first power supply line;
Including a semiconductor device.
前記第1の基準電圧信号に応じて前記第1の電源電圧を発生する第1の電源発生回路と、
前記第2の基準電圧信号に応じて第2の電源電圧を発生する第2の電源発生回路と、
前記複数のメモリセルが形成されたメモリセルエリアと、
前記メモリセルエリアの動作を制御し、前記第2の電源電圧で動作する第1の制御回路と、
を含む、請求項1に記載の半導体装置。 A reference voltage generating circuit for generating first and second reference voltage signals;
A first power generation circuit for generating the first power supply voltage in response to the first reference voltage signal;
A second power supply generation circuit for generating a second power supply voltage in response to the second reference voltage signal;
A memory cell area in which the plurality of memory cells are formed;
A first control circuit that controls the operation of the memory cell area and operates at the second power supply voltage;
The semiconductor device according to claim 1, comprising:
前記半導体装置は、さらに、前記セルアレイを覆って形成され、前記第1の電源線と前記複数のメモリセルの間に配置されたプレート電極を含む、請求項2に記載の半導体装置。 The memory cell area includes a cell array in which the plurality of memory cells are two-dimensionally arranged and arranged,
The semiconductor device according to claim 2, further comprising a plate electrode formed to cover the cell array and disposed between the first power supply line and the plurality of memory cells.
前記アンチヒューズ素子が保持するデータをラッチするラッチ回路と、
前記ラッチ回路にバイアス信号を供給するバイアス発生回路と、をさらに含み、
前記第1の信号が前記バイアス信号であり、前記第1の信号線が前記バイアス発生回路と前記ラッチ回路とを接続する、請求項1に記載の半導体装置。 An antifuse element;
A latch circuit for latching data held by the antifuse element;
A bias generation circuit for supplying a bias signal to the latch circuit,
2. The semiconductor device according to claim 1, wherein the first signal is the bias signal, and the first signal line connects the bias generation circuit and the latch circuit.
前記第2の信号線に隣接して配置されるシールド配線であって、前記第1及び第2の信号線に対して前記第1のシールド線と逆側に配置され、前記第1の電源線から前記第1の電源電圧が供給される第2のシールド配線と、
をさらに含む、請求項1に記載の半導体装置。 A signal line that propagates a second signal having a substantially constant potential, is disposed on the opposite side of the first signal line with respect to the first signal line, and is adjacent to the first signal line. A second signal line;
A shield wiring disposed adjacent to the second signal line, the shield wiring disposed on a side opposite to the first shield line with respect to the first and second signal lines, and the first power line A second shield wiring to which the first power supply voltage is supplied;
The semiconductor device according to claim 1, further comprising:
前記基準電圧発生回路と前記第1の電源発生回路が少なくとも配置される電源系回路エリアを含む周辺回路エリアと、
を備える請求項2に記載の半導体装置。 First and second memory areas each having at least a plurality of the memory cell areas,
A peripheral circuit area including a power system circuit area where at least the reference voltage generation circuit and the first power generation circuit are disposed;
A semiconductor device according to claim 2.
前記電源系回路エリアはチップの端部に形成された前記周辺回路エリアに形成されている、請求項14に記載の半導体装置。 The peripheral circuit area is formed at both ends and the center of the chip,
15. The semiconductor device according to claim 14, wherein the power supply system circuit area is formed in the peripheral circuit area formed at an end portion of a chip.
前記電源系回路エリアは、チップの中央部に形成された前記周辺回路エリアに形成されている、請求項14に記載の半導体装置。 The peripheral circuit area is formed at both ends and the center of the chip,
The semiconductor device according to claim 14, wherein the power supply system circuit area is formed in the peripheral circuit area formed in a center portion of a chip.
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