JP2018156717A - 半導体記憶装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】動作信頼性を向上できる半導体記憶装置を提供する。
【解決手段】半導体記憶装置は、メモリセルアレイと、前記メモリセルアレイに関する出力信号を送信する信号パッドと、第1電圧を受信する第1電圧パッドと、前記信号パッドから出力される信号を調整する第1調整回路と、前記第1調整回路を動作させる第1動作回路と、前記第1調整回路と、前記第1動作回路とは、前記信号パッド及び前記第1電圧パッドとの間に設けられる。
【選択図】図5
【解決手段】半導体記憶装置は、メモリセルアレイと、前記メモリセルアレイに関する出力信号を送信する信号パッドと、第1電圧を受信する第1電圧パッドと、前記信号パッドから出力される信号を調整する第1調整回路と、前記第1調整回路を動作させる第1動作回路と、前記第1調整回路と、前記第1動作回路とは、前記信号パッド及び前記第1電圧パッドとの間に設けられる。
【選択図】図5
Description
本実施形態は、半導体記憶装置に関する。
半導体記憶装置の微細化が進んできている。
動作信頼性を向上できる半導体記憶装置を提供する。
実施形態の半導体記憶装置は、メモリセルアレイと、前記メモリセルアレイに関する出力信号を送信する信号パッドと、第1電圧を受信する第1電圧パッドと、前記信号パッドから出力される信号を調整する第1調整回路と、前記第1調整回路を動作させる第1動作回路と、前記第1調整回路と、前記第1動作回路とは、前記信号パッド及び前記第1電圧パッドとの間に設けられる。
以下に、構成された実施形態について図面を参照して説明する。なお、以下の説明において、略同一の機能及び構成を有する構成要素については、同一符号を付す。参照符号を構成する数字の後ろの“−X(Xは任意の数字)”は、同じ数字を含んだ参照符号によって参照され且つ同様の構成を有する要素同士を区別するために用いられている。同じ数字を含んだ参照符号で示される要素を相互に区別する必要がない場合、これらの要素は、数字のみを含んだ参照符号により参照される。例えば、参照符号100−1、100−2を付された要素を相互に区別する必要がない場合、これらの要素を包括的に参照符号100として参照する。
図面は模式的なものであり、厚みと平面寸法との関係、各層の厚みの比率等は現実のものとは異なることに留意すべきである。したがって、具体的な厚みや寸法は以下の説明を参酌して判断すべきものである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることはもちろんである。
以下、本明細書においては、説明の便宜上、XYZ直交座標系を導入する。この座標系においては、シリコン基板11の上面に平行な方向であって相互に直交する2方向をD1(X)方向及びD2(Y)方向とし、D1方向及びD2方向の双方に対して直交する方向、すなわち各層の積層方向をD3(Z)方向とする。以下では”高さ”と表記する場合は、D3方向の長さを意味する。
<1>実施形態
実施形態に係る半導体記憶装置について説明する。以下では半導体記憶装置として、平面型のNANDフラッシュメモリを適用した例について説明する。
実施形態に係る半導体記憶装置について説明する。以下では半導体記憶装置として、平面型のNANDフラッシュメモリを適用した例について説明する。
<1−0>メモリシステムの構成
まず、本実施形態に係る半導体記憶装置を含むメモリシステムの構成について、図1を用いて説明する。
まず、本実施形態に係る半導体記憶装置を含むメモリシステムの構成について、図1を用いて説明する。
図1に示すようにメモリシステム1は、NAND型フラッシュメモリ100及びメモリコントローラ200を備えている。メモリコントローラ200とNAND型フラッシュメモリ100は、例えばそれらの組み合わせにより一つの半導体装置を構成しても良く、その例としてはSDTMカードのようなメモリカードや、SSD(solid state drive)等が挙げられる。また、メモリシステム1は、ホスト2を更に備える構成であっても良い。
NAND型フラッシュメモリ100は、複数のメモリセルを備え、データを不揮発に記憶する。メモリコントローラ200は、NANDバスによってNAND型フラッシュメモリ100に接続され、ホストバスによってホスト2に接続される。そしてメモリコントローラ200は、NAND型フラッシュメモリ100を制御し、またホスト2から受信した命令に応答して、NAND型フラッシュメモリ100にアクセスする。ホスト2は、例えばデジタルカメラやパーソナルコンピュータ等であり、ホストバスは、例えばSDTMインターフェースに従ったバスである。
NANDバスは、NANDインターフェースに従った信号の送受信を行う。この信号の具体例は、チップイネーブル信号BCE、コマンドラッチイネーブル信号CLE、アドレスラッチイネーブル信号ALE、ライトイネーブル信号BWE、リードイネーブル信号RE、BRE、ライトプロテクト信号BWP、及びデータストローブ信号DQS、BDQS、レディビジー信号BRB、及び入出力信号DQである。
<1−1>NAND型フラッシュメモリの全体構成
図1を用いて、実施形態に係るNANDフラッシュメモリ(半導体記憶装置)100の構成を概略的に説明する。
図1を用いて、実施形態に係るNANDフラッシュメモリ(半導体記憶装置)100の構成を概略的に説明する。
図1に示すように、NAND型フラッシュメモリ100は、メモリセルアレイ110と、ロウ制御回路120−1、及び120−2と、カラム制御回路130と、入出力ターミナル140と、周辺回路150と、を備えている。
入出力ターミナル140は、NAND型フラッシュメモリ100の1辺(D1方向に沿った辺)に沿って延伸し、NAND型フラッシュメモリ100の端部領域に設けられている。メモリコントローラ200とNAND型フラッシュメモリ100とは、入出力ターミナル140を介して接続される。
入出力ターミナル140は、図示しないパッドを介して、データストローブ信号DQS、BDQS、及び出力信号DQをメモリコントローラ200に送信する。
入出力ターミナル140は、周辺回路150から供給される信号に応じてデータストローブ信号DQS、BDQS(DQSの相補信号)を生成する。入出力ターミナル140は、データ入出力線(DQ0〜DQ7)からデータを出力する際に、データストローブ信号DQS及びBDQSを出力する。そして、メモリコントローラ200は、データストローブ信号DQS及びBDQSのタイミングに合わせて、データ入出力線(DQ0〜DQ7)からデータを受信する。
また、入出力ターミナル140は、図示しないパッドを介して、メモリコントローラ200からチップイネーブル信号BCE、コマンドラッチイネーブル信号CLE、アドレスラッチイネーブル信号ALE、ライトイネーブル信号BWE、リードイネーブル信号RE、BRE、ライトプロテクト信号BWP、及びデータストローブ信号DQS、BDQSを受信する。
チップイネーブル信号BCEは、NAND型フラッシュメモリ100の選択信号として用いられる。
コマンドラッチイネーブル信号CLEは、動作コマンドを周辺回路150に取り込む際に使用する信号である。
アドレスラッチイネーブル信号ALEは、アドレス情報もしくは入力データを、周辺回路150に取り込む際に使用する信号である。
ライトイネーブル信号BWEは、入出力ターミナル140上のコマンド,アドレス,およびデータをNAND型フラッシュメモリ100に取り込むための信号である。
リードイネーブル信号REは、データを入出力ターミナル140からシリアルに出力させる際に使用する信号である。リードイネーブル信号BREは、REの相補信号である。
ライトプロテクト信号BWPは、NAND型フラッシュメモリ100の電源投入時、もしくは電源遮断時などの入力信号が不確定な場合に、予期できない消去や書き込みからデータを保護するために使用する。
入出力信号DQは、例えば8ビットの信号である。入出力信号DQは、NAND型フラッシュメモリ100とメモリコントローラ200との間で送受信されるデータの実体であり、コマンド、アドレス、書込みデータ、及び読み出しデータ等である。
また、入出力ターミナル140は、レディビジー信号BRBをメモリコントローラ200に送信する。
レディビジー信号BRBは、NAND型フラッシュメモリ100がレディ状態(メモリコントローラ200からの命令を受信出来る状態)であるか、それともビジー状態(メモリコントローラ200からの命令を受信出来ない状態)であるかを示す信号であり、“L”レベルがビジー状態を示す。
図1では図示しないが、電力供給用のVcc/Vss/Vccq/Vssq端子等も入出力ターミナル140に設けられる。
メモリセルアレイ110は、複数のビット線BLと、複数のワード線WLと、ソース線SLとを含む。このメモリセルアレイ110は、電気的に書き換えが可能なメモリセルトランジスタ(単にメモリセル等とも称す)MCがマトリクス状に配置された複数のブロックBLKで構成されている。メモリセルトランジスタMCは、例えば、制御ゲート電極及び電荷蓄積層(例えば浮遊ゲート電極)を含む積層ゲートを有し、浮遊ゲート電極に注入された電荷量により定まるトランジスタの閾値の変化によって二値、あるいは多値データを記憶する。また、メモリセルトランジスタMCは、窒化膜に電子をトラップするMONOS(Metal - Oxide - Nitride - Oxide - Silicon)構造を有するものであっても良い。
メモリセルアレイ110の構成については、例えば、“SEMICONDUCTOR MEMORY DEVICE HAVING PLURALITY OF TYPES OF MEMORIES INTEGRATED ON ONE CHIP”という2009年3月3日に出願された米国特許出願12/397,711号に記載されている。また、“SEMICONDUCTOR MEMORY DEVICE INCLUDING STACKD GATE HAVING CHARGE ACCUMULATION LAYER AND CONTROL GATE AND METHOD OF WRITING DATA TO SEMICONDUCTOR MEMORY DEVICE”という2012年4月19日に出願された米国特許出願13/451,185号、“NONVOLATILE SEMICONDUCTOR MEMORY ELEMENT, NONVOLATILE SEMICONDUCTOR MEMORY, AND METHOD FOR OPERATING NONVOLATILE SEMICONDUCTOR MEMORY ELEMENT”という2009年3月17日に出願された米国特許出願12/405,626号、及び“NONVOLATILE SEMICONDUCTOR MEMORY DEVICE HAVING ELEMENT ISOLATING REGION OF TRENCH TYPE AND METHOD OF MANUFACTURING THE SAME”という2001年9月21日に出願された米国特許出願09/956,986号に記載されている。これらの特許出願は、その全体が本願明細書において参照により援用されている。
ロウ制御回路120−1及び120−2は、データの読出し動作、書込み動作、或いは消去動作時に何れかのブロックBLKを選択し、残りのブロックBLKを非選択とする。ロウ制御回路120−1及び120−2は、メモリセルアレイ110のワード線WL及び選択ゲート線SGLに、読出し動作、書込み動作、或いは消去動作において必要な電圧を印加する。尚、ロウ制御回路120−1及び120−2を区別しない場合は、単にロウ制御回路120と記す。
カラム制御回路130は、メモリセルアレイ110内のビット線BLの電圧をセンス増幅するセンスアンプ(センス回路)131−0〜131−n(nは自然数)と、読出したデータまたは書込みを行うためのデータをラッチするためのデータ記憶回路(図示せず)等を有している。尚、センスアンプ131−0〜131−nを区別しない場合は、単にセンスアンプ131と記す。カラム制御回路130は、ビット線BLを介してメモリセルアレイ110中のメモリセルトランジスタMCのデータをセンスする。
周辺回路150は、入出力バッファ150aと、制御回路150bと、電圧生成回路150cと、を備えている。
入出力バッファ150aは、カラム制御回路130によってデータ記憶回路に読み出されたメモリセルトランジスタMCのデータを、入出力ターミナル140から外部(メモリコントローラ200またはホスト2)へ出力する。
制御回路150bは、メモリセルアレイ110、ロウ制御回路120、カラム制御回路130、入出力ターミナル140、入出力バッファ150a、及び電圧生成回路150cを制御する。制御回路150bは、電圧生成回路150cにより電源電圧を必要に応じて昇圧し、昇圧した電圧をロウ制御回路120、カラム制御回路130、及び入出力バッファ150aに印加する。
制御回路150bは、入出力ターミナル140を介して入力される制御信号及びコマンドに応じてNAND型フラッシュメモリ100を制御する。
電圧生成回路150cは、データのプログラム、ベリファイ、読出し、消去時に、制御回路150bの命令に応答して、各種電圧を発生する。
<1−2>入出力ターミナルの概要
図2を用いて、入出力ターミナルの概要について説明する。
図2を用いて、入出力ターミナルの概要について説明する。
図2に示すように、入出力ターミナル140は、例えばIOパッド141と、オフチップドライバ(OCD)142と、プリドライバ143と、を備えている。
プリドライバ143は、第3ドライバ143−1及び第4ドライバ143−2を備えている。第3ドライバ143−1は、周辺回路150(例えば制御回路150b)から供給される信号IN1に基づいて、出力信号を生成する。第4ドライバ143−2は、周辺回路150(例えば制御回路150b)から供給される信号IN2に基づいて、出力信号を生成する。第3ドライバ143−1及び第4ドライバ143−2の詳細については後述する。
オフチップドライバ142は、第1ドライバ142−1及び第2ドライバ142−2を備えている。第1ドライバ142−1は、第3ドライバ143−1から受信する信号に基づいて動作する。第2ドライバ142−2は、第4ドライバ143−2から受信する信号に基づいて動作する。第1ドライバ142−1及び第2ドライバ142−2の詳細については後述する。
IOパッド141は、第1ドライバ142−1及び第2ドライバ142−2に基づいて生成された信号をメモリコントローラ200に出力する。
<1−2−1>基本的なデータ出力動作
図3を用いて、実施形態に係るNAND型フラッシュメモリの基本的なデータ出力動作について説明する。
図3を用いて、実施形態に係るNAND型フラッシュメモリの基本的なデータ出力動作について説明する。
[時刻T0]
時刻T0において、メモリコントローラ200は、チップイネーブル信号BCEを“H(High)”レベルから“L(Low)”(L<H)レベルに下げる。
時刻T0において、メモリコントローラ200は、チップイネーブル信号BCEを“H(High)”レベルから“L(Low)”(L<H)レベルに下げる。
[時刻T1]
時刻T0から所定時間経過後の時刻T1において、メモリコントローラ200は、リードイネーブル信号REを“L”レベルから“H”レベルに上げ、リードイネーブル信号BREを“H”レベルから“L”レベルに下げる。
時刻T0から所定時間経過後の時刻T1において、メモリコントローラ200は、リードイネーブル信号REを“L”レベルから“H”レベルに上げ、リードイネーブル信号BREを“H”レベルから“L”レベルに下げる。
[時刻T2]
時刻T1から時間tDQSRE経過後の時刻T2において、入出力ターミナル140は、リードイネーブル信号RE及びBREに基づいてデータストローブ信号DQS及びBDQSを生成する。
時刻T1から時間tDQSRE経過後の時刻T2において、入出力ターミナル140は、リードイネーブル信号RE及びBREに基づいてデータストローブ信号DQS及びBDQSを生成する。
時刻T2において、入出力ターミナル140は、データストローブ信号DQSを“L”レベルに立ち下げ、データストローブ信号BDQSを“H”レベルに立ち上げる。
[時刻T3]
時刻T3において、メモリコントローラ200は、リードイネーブル信号REを“H”レベルから“L”レベルに下げ、リードイネーブル信号BREを“L”レベルから“H”レベルに上げる。
時刻T3において、メモリコントローラ200は、リードイネーブル信号REを“H”レベルから“L”レベルに下げ、リードイネーブル信号BREを“L”レベルから“H”レベルに上げる。
[時刻T4]
時刻T4において、メモリコントローラ200は、リードイネーブル信号REを“L”レベルから“H”レベルに上げ、リードイネーブル信号BREを“H”レベルから“L”レベルに下げる。
時刻T4において、メモリコントローラ200は、リードイネーブル信号REを“L”レベルから“H”レベルに上げ、リードイネーブル信号BREを“H”レベルから“L”レベルに下げる。
[時刻T5]
時刻T3〜時刻T5の間に入出力ターミナル140は、データストローブ信号DQSを“H”レベルに立ち上げ、データストローブ信号BDQSを“L”レベルに立ち下げる。
時刻T3〜時刻T5の間に入出力ターミナル140は、データストローブ信号DQSを“H”レベルに立ち上げ、データストローブ信号BDQSを“L”レベルに立ち下げる。
これにより、時刻T3から時間tDQSRE経過後の時刻T5にデータストローブ信号DQSのレベルと、データストローブ信号BDQSのレベルとが交差する。
[時刻T6]
入出力ターミナル140は、時刻T5から、時間tQSQ経過後の時刻T6において、データD0の出力を開始する。
入出力ターミナル140は、時刻T5から、時間tQSQ経過後の時刻T6において、データD0の出力を開始する。
[時刻T7]
入出力ターミナル140は、時刻T6から、時間tDVW経過後の時刻T7の間に、データD0の出力を完了する。
入出力ターミナル140は、時刻T6から、時間tDVW経過後の時刻T7の間に、データD0の出力を完了する。
[時刻T8]
時刻T4〜時刻T8の間に入出力ターミナル140は、データストローブ信号DQSを“L”レベルに立ち下げ、データストローブ信号BDQSを“H”レベルに立ち上げる。
時刻T4〜時刻T8の間に入出力ターミナル140は、データストローブ信号DQSを“L”レベルに立ち下げ、データストローブ信号BDQSを“H”レベルに立ち上げる。
これにより、時刻T4から時間tDQSRE経過後の時刻T8にデータストローブ信号DQSのレベルと、データストローブ信号BDQSのレベルとが交差する。
[時刻T9]〜[時刻T15]
時刻T5〜時刻T8の動作を繰り返すことによって、第は、データストローブ信号DQS及びBDQSに基づいてデータD1〜Dn(nは自然数)をメモリコントローラ200に出力する。
時刻T5〜時刻T8の動作を繰り返すことによって、第は、データストローブ信号DQS及びBDQSに基づいてデータD1〜Dn(nは自然数)をメモリコントローラ200に出力する。
<1−2−2>時間tDVW
以上のように、入出力ターミナル140は、データストローブ信号DQS及びBDQSによって規定される時間tDVWの間に、データをメモリコントローラ200に出力することができる。時間tDVWは、データストローブ信号DQS及びBDQSが“H”レベルまたは“L”レベルの期間である。
以上のように、入出力ターミナル140は、データストローブ信号DQS及びBDQSによって規定される時間tDVWの間に、データをメモリコントローラ200に出力することができる。時間tDVWは、データストローブ信号DQS及びBDQSが“H”レベルまたは“L”レベルの期間である。
ところで、NAND型フラッシュメモリ100に供給される電圧、NAND型フラッシュメモリ100の温度等によって、データストローブ線DQS及びBDQSの波形の立ち上がり、または立ち下がりに要する時間(立ち上がり、または立ち下がりの傾き)が変化する。
図4を用いて、異なる状況下における2種類のデータストローブ線DQSについて説明する。尚、データストローブ線BDQSについても、データストローブ線DQSと同様なので、説明を省略する。
図4に示すように、データストローブ線DQS_ATは、時刻TA1〜時刻TA2の間(dTA1)に“L”レベルから“H”レベルに立ち上がる。そして、データストローブ線DQS_ATは、時刻TA4〜時刻TA5の間(dTA2)に“H”レベルから“L”レベルに立ち下がる。
データストローブ線DQS_BTは、時刻TA1〜時刻TA3の時間dTA3(dTA3>dTA1)に“L”レベルから“H”レベルに立ち上がる。そして、データストローブ線DQS_BTは、時刻TA4〜時刻TA6の時間dTA4(dTA4>dTA2)に“H”レベルから“L”レベルに立ち下がる。
データストローブ線DQS_ATに関する、時間tDVWは、データストローブ線DQS_ATが“H”レベルである時刻TA2〜時刻TA4の時間dTA5に基づく。また、データストローブ線DQS_BTに関する、時間tDVWは、データストローブ線DQS_BTが“H”レベルである時刻TA3〜時刻TA4の時間dTA6(dTA6<dTA5)に基づく。
このように、データストローブ線DQSの波形の立ち上がり、または立ち下がりに要する時間が長くなるほど(傾きが180度に近づくほど)、時間tDVWが短くなる。例えば、時間tDVWが短くなると、NAND型フラッシュメモリ100と、メモリコントローラ200との間で、データの送受信が適切に行えなくなる事が起こりうる。特にNAND型フラッシュメモリ100を高速に動作させる場合、動作の速度に比例して時間tDVWが短くなる。そのため、NAND型フラッシュメモリ100を高速に動作させる場合に、適切にデータの送受信ができなくなることがある。
データストローブ線DQSの波形の立ち上がり、または立ち下がりに要する時間(立ち上がり、または立ち下がりの傾き)は、入出力ターミナル140に供給される制御信号IN1、IN2によって変化する。
<1−3>入出力ターミナルのレイアウト
<1−3−1>入出力ターミナルの一部のレイアウト
図5を用いて、入出力ターミナル140の一部を抽出したレイアウトについて説明する。入出力ターミナル140は、上述した各信号を送受信するための複数のパッドを備えている。しかし、ここでは簡単のため、1つのパッドに着目して説明する。
<1−3−1>入出力ターミナルの一部のレイアウト
図5を用いて、入出力ターミナル140の一部を抽出したレイアウトについて説明する。入出力ターミナル140は、上述した各信号を送受信するための複数のパッドを備えている。しかし、ここでは簡単のため、1つのパッドに着目して説明する。
図5に示すように、IO−パッド141は、D1方向において第1ドライバ142−1及び第2ドライバ142−2に挟まれて設けられている。なお、ここで、IO−パッド141は一つしか示していないが、D1方向に沿って複数設けられていても良い。IO−パッド141は、信号の送受信用のパッドである。例えば、IO−パッド141がデータ信号DQ送受信用のパッドである場合は、NAND型フラッシュメモリ100は、IO−パッド141を介してデータ信号DQの送受信を行う。例えば、IO−パッド141がデータストローブ信号DQS送信用のパッドである場合は、NAND型フラッシュメモリ100は、IO−パッド141を介してデータストローブ信号DQSをメモリコントローラ200に送信する。
第3ドライバ143−1は、D1方向において第1ドライバ142−1及びVCCQ−パッド144に挟まれて設けられている。
第4ドライバ143−2は、D1方向において第2ドライバ142−2及びVSS−パッド145に挟まれて設けられている。
VCCQ−パッド144は、ホスト2から供給された電圧VCCQをNAND型フラッシュメモリ100に供給するために設けられている。
VSS−パッド145は、ホスト2から供給された電圧VSSをNAND型フラッシュメモリ100に供給するために設けられている。
VCCQ−パッド144及びVSS−パッド145を単に電源パッドと呼ぶ場合もある。
<1−3−2>第1ドライバ142−1及び第3ドライバ143−1の回路
図6を用いて、第1ドライバ142−1及び第3ドライバ143−1の回路について説明する。
図6を用いて、第1ドライバ142−1及び第3ドライバ143−1の回路について説明する。
上述したように、第1ドライバ142−1は、出力信号波形の立ち上がりを制御する。例えば、第1ドライバ142−1は、例えば複数のPMOSトランジスタPT(本例では例えば31個のPMOSトランジスタPT1〜PT31)を備えている。そして、31個のPMOSトランジスタPTは、1個、2個、4個、8個、16個ずつ制御される。ここでは、1個のPMOSトランジスタPT1を備える領域を、ドライバ142−1aとラベルし、2個のPMOSトランジスタPT2、PT3を備える領域を、ドライバ142−1bとラベルし、4個のPMOSトランジスタPT4〜PT7を備える領域を、ドライバ142−1cとラベルし、8個のPMOSトランジスタPT8〜PT15を備える領域を、ドライバ142−1dとラベルし、16個のPMOSトランジスタPT16〜PT31を備える領域を、ドライバ142−1eとラベルする。
第3ドライバ143−1は、1個のPMOSトランジスタPTを動作させるために、インバータPINVが設けられている。ここでは、インバータPINV1を備える領域をドライバ143−1aとラベルし、インバータPINV2、PINV3を備える領域をドライバ143−1bとラベルし、インバータPINV4〜PINV7を備える領域をドライバ143−1cとラベルし、インバータPINV8〜PINV15を備える領域をドライバ143−1dとラベルし、インバータPINV16〜PINV31を備える領域をドライバ143−1eとラベルする。
第1ドライバ142−1及び第3ドライバ143−1は、抵抗素子PRを介して接続される。具体的には、PMOSトランジスタPT1は、抵抗素子PR1を介してインバータPINV1に接続される。同様に、PMOSトランジスタPT2〜31は、それぞれ抵抗素子PR2〜31を介してインバータPINV2〜31に接続される。
後述するように、抵抗素子PR1〜PR31は、配線抵抗を利用して設けられている。そして、インバータPINV1〜PINV31から、PMOSトランジスタPT1〜PT31までの配線の距離は略等しい。そのため、配線抵抗を利用する抵抗素子PR1〜PR31の抵抗値はそれぞれ略等しい。
ドライバ143−1aは、周辺回路150(例えば制御回路150b)から、信号IN1aを受信すると、PMOSトランジスタPT1へ制御信号を供給する。PMOSトランジスタPT1は、ドライバ143−1aから“H”レベルの制御信号を受信すると、ノードN1を介してパッド141に電圧VCCQを供給する。
ドライバ143−1bは、周辺回路150(例えば制御回路150b)から、信号IN1bを受信すると、PMOSトランジスタPT2、PT3へ制御信号を供給する。PMOSトランジスタPT2、PT3は、ドライバ143−1bから“H”レベルの制御信号を受信すると、ノードN1を介してパッド141に電圧VCCQを供給する。
ドライバ143−1cは、周辺回路150(例えば制御回路150b)から、信号IN1cを受信すると、PMOSトランジスタPT4〜PT7へ制御信号を供給する。PMOSトランジスタPT4〜PT7は、ドライバ143−1cから“H”レベルの制御信号を受信すると、ノードN1を介してパッド141に電圧VCCQを供給する。
ドライバ143−1dは、周辺回路150(例えば制御回路150b)から、信号IN1dを受信すると、PMOSトランジスタPT8〜PT15へ制御信号を供給する。PMOSトランジスタPT8〜PT15は、ドライバ143−1dから“H”レベルの制御信号を受信すると、ノードN1を介してパッド141に電圧VCCQを供給する。
ドライバ143−1eは、周辺回路150(例えば制御回路150b)から、信号IN1eを受信すると、PMOSトランジスタPT16〜PT31へ制御信号を供給する。PMOSトランジスタPT16〜PT31は、ドライバ143−1eから“H”レベルの制御信号を受信すると、ノードN1を介してパッド141に電圧VCCQを供給する。
<1−3−3>第1ドライバ142−1及び第3ドライバ143−1の一部の回路図
図7を用いて、第1ドライバ142−1及び第3ドライバ143−1の一部の回路について説明する。
<1−3−3>第1ドライバ142−1及び第3ドライバ143−1の一部の回路図
図7を用いて、第1ドライバ142−1及び第3ドライバ143−1の一部の回路について説明する。
ここでは、1組のPMOSトランジスタPT(第1ドライバ142−1)、抵抗素子PR、インバータPINV(第3ドライバ143−1)の回路について説明する。
図7に示すように、インバータPINVは、例えばPMOSトランジスタPTc及びNMOSトランジスタNTaを備えている。PMOSトランジスタPTcのソースはノードN3を介してVCCQ―パッドに接続され、ゲート電極には信号IN1(IN1a〜IN1eのいずれか)が供給され、ドレインはノードN4に接続される。NMOSトランジスタNTaのドレインはノードN4に接続され、ゲート電極には信号IN1(IN1a〜IN1eのいずれか)が供給され、ソースはVSS−パッドに接続される。
抵抗素子PRは、一端がノードN4に接続され、他端がノードN2に接続される。
図7に示すように、PMOSトランジスタPTは、例えば二つのPMOSトランジスタPTa及びPTbを備えている。PMOSトランジスタPTaのソースはノードN3を介してVCCQ―パッドに接続され、ゲート電極はノードN2に接続され、ドレインはノードN1を介してIO−パッドに接続される。PMOSトランジスタPTbのソースはノードN3を介してVCCQ―パッドに接続され、ゲート電極はノードN2に接続され、ドレインはノードN1を介してIO−パッドに接続される。
例えば、信号IN1が“H”レベルの場合、PMOSトランジスタPTcがオフ状態になり、NMOSトランジスタNTaがオン状態となり、ノードN2の電位が“L”レベルとなる。これにより、PMOSトランジスタPTa及びPTbがオン状態になり、ノードN1に電圧VCCQが供給される。
また、信号IN1が“L”レベルの場合、PMOSトランジスタPTcがオン状態になり、NMOSトランジスタNTaがオフ状態となり、ノードN2の電位が“H”レベルとなる。これにより、PMOSトランジスタPTa及びPTbがオフ状態になる。
<1−3−4>第1ドライバ142−1及び第3ドライバ143−1の一部のレイアウト
次に、図8を用いて、第1ドライバ142−1及び第3ドライバ143−1の一部のレイアウトについて説明する。ここでは、ドライバ142−1c及びドライバ143−1cのみについて説明する。尚、図8では、簡単のため、導電体と、不純物領域とを図示している。
<1−3−4>第1ドライバ142−1及び第3ドライバ143−1の一部のレイアウト
次に、図8を用いて、第1ドライバ142−1及び第3ドライバ143−1の一部のレイアウトについて説明する。ここでは、ドライバ142−1c及びドライバ143−1cのみについて説明する。尚、図8では、簡単のため、導電体と、不純物領域とを図示している。
図8〜図10に示すように、P型半導体基板(P−SUB)300の表面領域には、N型不純物を含むウェル領域(N−WELL)400が設けられている。そして、ウェル領域400の表面領域には、P型不純物を含む複数の不純物領域(ソース/ドレイン領域)10−2が設けられる。二つの不純物領域10−2の間にはチャネルとして機能するチャネル領域CHNが設けられている。チャネル領域CHNの上方には、絶縁膜(不図示)が設けられ、絶縁膜上には、導電体のゲート電極12が設けられている。この、ゲート電極12、チャネル領域CHN、チャネル領域CHNを挟む2つの不純物領域10−2は、PMOSトランジスタPTaとして機能する。
ソースとして機能する不純物領域10−2上には、導電体のコンタクト16−1が設けられ、導電体の配線24に接続される。配線24は、VCCQ―パッドに電気的に接続される。ドレインとして機能する不純物領域10−2上には、導電体のコンタクト17−1が設けられ、導電体の配線25に接続される。配線25は、IO―パッドに電気的に接続される。
ところで、ゲート電極12は「MX」とラベルされる高さ(D3方向に沿った高さ)に位置し、配線24、及び25は、「M1(MX<M1)」とラベルされる高さ(D3方向に沿った高さ)に位置する。
そして、図8に示すように、複数のPMOSトランジスタPTaは、D2方向に沿って並列に設けられる。上述したように、ここでは、ドライバ142−1cに係るPMOSトランジスタPTaのみを図示しているが、他のドライバ142−1a、142−1b、142−1d、及び142−1eに係るPMOSトランジスタPTaもD2方向に沿って並列に設けられる。
図8、図9、及び図11に示すように、ゲート電極12上には導電体のコンタクト15が設けられ、導電体の配線23a及び23bに接続される。配線23a及び23bは、「M0(MX<M0<M1)」とラベルされる高さ(D3方向に沿った高さ)に位置する。そして、配線23a及び23bは、「M1」とラベルされる配線よりも高抵抗の配線である。そのため、配線23a及び23bは、上述した抵抗素子PRとして機能する。
図8、図9、図12に示すように、ウェル領域400の表面領域には、P型不純物を含む複数の不純物領域(ソース/ドレイン領域)10−3が設けられる。二つの不純物領域10−3の間にはチャネルとして機能するチャネル領域CHNが設けられている。チャネル領域CHNの上方には、絶縁膜(不図示)が設けられ、絶縁膜上には、導電体のゲート電極12が設けられている。この、ゲート電極12、チャネル領域CHN、チャネル領域CHNを挟む2つの不純物領域10−3は、PMOSトランジスタPTbとして機能する。
ソースとして機能する不純物領域10−3上には、導電体のコンタクト16−2が設けられ、導電体の配線24に接続される。配線24は、VCCQ―パッドに電気的に接続される。ドレインとして機能する不純物領域10−3上には、導電体のコンタクト17−2が設けられ、導電体の配線25に接続される。配線25は、IO―パッドに電気的に接続される。
そして、図8に示すように、複数のPMOSトランジスタPTa及びPTbは、D2方向に沿って並列に設けられる。上述したように、ここでは、ドライバ142−1cに係るPMOSトランジスタPTbのみを図示しているが、他のドライバ142−1a、142−1b、142−1d、及び142−1eに係るPMOSトランジスタPTbもD2方向に沿って並列に設けられる。
図8に示すように、ガードリングとして機能する不純物領域10−1及び10−4は、D2方向に延伸し、D1方向において複数のPMOSトランジスタPTa及びPTbを挟んでいる。
図8、図9、及び図13に示すように、配線23b上には導電体のコンタクト18が設けられ、導電体の配線26に接続される。配線26は、「M1」とラベルされる高さ(D3方向に沿った高さ)に位置する。そして、配線26は、「M0」とラベルされる配線よりも低抵抗の配線である。
図8、図9、図14に示すように、ウェル領域400の表面領域には、P型不純物を含む複数の不純物領域(ソース/ドレイン領域)10−5が設けられる。2つの不純物領域10−5の間にはチャネルとして機能するチャネル領域CHNが設けられている。チャネル領域CHNの上方には、絶縁膜(不図示)が設けられ、絶縁膜上には、導電体のゲート電極13が設けられている。この、ゲート電極13、チャネル領域CHN、チャネル領域CHNを挟む2つの不純物領域10−5は、PMOSトランジスタPTcとして機能する。
ソースとして機能する不純物領域10−5上には、導電体のコンタクト19が設けられ、導電体の配線24に接続される。配線24は、VCCQ―パッドに電気的に接続される。ドレインとして機能する不純物領域10−5上には、導電体のコンタクト20が設けられ、導電体の配線26に接続される。
そして、図8に示すように、複数のPMOSトランジスタPTcは、D2方向に沿って並列に設けられる。上述したように、ここでは、ドライバ143−1cに係るPMOSトランジスタPTcのみを図示しているが、他のドライバ143−1a、143−1b、143−1d、及び143−1eに係るPMOSトランジスタPTcもD2方向に沿って並列に設けられる。
ところで、ゲート電極13は「MX」とラベルされる高さ(D3方向に沿った高さ)に位置する。
図8に示すように、ガードリングとして機能する不純物領域10−4及び10−6は、D2方向に延伸し、D1方向において複数のPMOSトランジスタPTcを挟んでいる。
図8、図9、図15に示すように、半導体基板300の表面領域には、N型不純物を含む複数の不純物領域(ソース/ドレイン領域)10−8が設けられる。2つの不純物領域10−8の間にはチャネルとして機能するチャネル領域CHNが設けられている。チャネル領域CHNの上方には、絶縁膜(不図示)が設けられ、絶縁膜上には、導電体のゲート電極14が設けられている。この、ゲート電極14、チャネル領域CHN、チャネル領域CHNを挟む2つの不純物領域10−8は、NMOSトランジスタNTaとして機能する。
ソースとして機能する不純物領域10−8上には、導電体のコンタクト21が設けられ、導電体の配線27a及び27bに接続される。配線27a及び27bは、VSS―パッド
に電気的に接続される。ドレインとして機能する不純物領域10−8上には、導電体のコンタクト22が設けられ、導電体の配線26に接続される。
に電気的に接続される。ドレインとして機能する不純物領域10−8上には、導電体のコンタクト22が設けられ、導電体の配線26に接続される。
そして、図8に示すように、複数のNMOSトランジスタNTaは、D2方向に沿って並列に設けられる。上述したように、ここでは、ドライバ143−1cに係るNMOSトランジスタNTaのみを図示しているが、他のドライバ143−1a、143−1b、143−1d、及び143−1eに係るNMOSトランジスタNTaもD2方向に沿って並列に設けられる。
ところで、ゲート電極14は「MX」とラベルされる高さ(D3方向に沿った高さ)に位置し、配線27a及び27bは、「M0」とラベルされる高さ(D3方向に沿った高さ)に位置する。
図8に示すように、ガードリングとして機能する不純物領域10−7及び10−9は、D2方向に延伸し、D1方向において複数のNMOSトランジスタNTaを挟んでいる。
<1−3−5>第2ドライバ142−2及び第4ドライバ143−2の回路
図16を用いて、第2ドライバ142−2及び第4ドライバ143−2の回路について説明する。
図16を用いて、第2ドライバ142−2及び第4ドライバ143−2の回路について説明する。
上述したように、第2ドライバ142−2は、出力信号波形の立ち下がりを制御する。例えば、第2ドライバ142−2は、例えば複数のNMOSトランジスタNT(本例では例えば31個のNMOSトランジスタNT1〜NT31)を備えている。そして、31個のNMOSトランジスタNTは、1個、2個、4個、8個、16個ずつ制御される。ここでは、1個のNMOSトランジスタNT1を備える領域を、ドライバ142−2aとラベルし、2個のNMOSトランジスタNT2、NT3を備える領域を、ドライバ142−2bとラベルし、4個のNMOSトランジスタNT4〜NT7を備える領域を、ドライバ142−2cとラベルし、8個のNMOSトランジスタNT8〜NT15を備える領域を、ドライバ142−2dとラベルし、16個のNMOSトランジスタNT16〜NT31を備える領域を、ドライバ142−2eとラベルする。
第4ドライバ143−2は、1個のNMOSトランジスタNTを動作させるために、インバータNINVが設けられている。ここでは、インバータNINV1を備える領域をドライバ143−2aとラベルし、インバータNINV2、及びNINV3を備える領域をドライバ143−2bとラベルし、インバータNINV4〜NINV7を備える領域をドライバ143−2cとラベルし、インバータNINV8〜NINV15を備える領域をドライバ143−2dとラベルし、インバータNINV16〜NINV31を備える領域をドライバ143−2eとラベルする。
第2ドライバ142−2及び第4ドライバ143−2は、抵抗素子NRを介して接続される。具体的には、NMOSトランジスタNT1は、抵抗素子NR1を介してインバータNINV1に接続される。同様に、NMOSトランジスタNT2〜31は、それぞれ抵抗素子NR2〜31を介してインバータNINV2〜31に接続される。
後述するように、抵抗素子NR1〜NR31は、配線抵抗を利用して設けられている。そして、インバータNINV1〜NINV31から、NMOSトランジスタNT1〜NT31までの配線の距離は略等しい。そのため、配線抵抗を利用する抵抗素子NR1〜NR31の抵抗値はそれぞれ略等しい。
ドライバ143−2aは、周辺回路150(例えば制御回路150b)から、信号IN2aを受信すると、NMOSトランジスタNT1へ制御信号を供給する。NMOSトランジスタNT1は、ドライバ143−2aから“L”レベルの制御信号を受信すると、ノードN5を介してパッド141に電圧VSSを供給する。
ドライバ143−2bは、周辺回路150(例えば制御回路150b)から、信号IN2bを受信すると、NMOSトランジスタNT2、NT3へ制御信号を供給する。NMOSトランジスタNT2、NT3は、ドライバ143−2bから“L”レベルの制御信号を受信すると、ノードN5を介してパッド141に電圧VSSを供給する。
ドライバ143−2cは、周辺回路150(例えば制御回路150b)から、信号IN2cを受信すると、NMOSトランジスタNT4〜NT7へ制御信号を供給する。NMOSトランジスタNT4〜NT7は、ドライバ143−2cから“L”レベルの制御信号を受信すると、ノードN5を介してパッド141に電圧VSSを供給する。
ドライバ143−2dは、周辺回路150(例えば制御回路150b)から、信号IN2dを受信すると、NMOSトランジスタNT8〜NT15へ制御信号を供給する。NMOSトランジスタNT8〜NT15は、ドライバ143−2dから“L”レベルの制御信号を受信すると、ノードN5を介してパッド141に電圧VSSを供給する。
ドライバ143−2eは、周辺回路150(例えば制御回路150b)から、信号IN2eを受信すると、NMOSトランジスタNT16〜NT31へ制御信号を供給する。NMOSトランジスタNT16〜NT31は、ドライバ143−2eから“L”レベルの制御信号を受信すると、ノードN5を介してパッド141に電圧VSSを供給する。
<1−3−6>第2ドライバ142−2及び第4ドライバ143−2の一部の回路図
図17を用いて、第2ドライバ142−2及び第4ドライバ143−2の一部の回路について説明する。
<1−3−6>第2ドライバ142−2及び第4ドライバ143−2の一部の回路図
図17を用いて、第2ドライバ142−2及び第4ドライバ143−2の一部の回路について説明する。
ここでは、1組のNMOSトランジスタNT、抵抗素子NR、インバータNINVの回路について説明する。
図17に示すように、インバータNINVは、例えばPMOSトランジスタPTd及びNMOSトランジスタNTdを備えている。PMOSトランジスタPTdのソースはVCCQ―パッドに接続され、ゲート電極には信号IN2(IN2a〜IN2eのいずれか)が供給され、ドレインはノードN8に接続される。NMOSトランジスタNTdのドレインはノードN8に接続され、ゲート電極には信号IN2(IN2a〜IN2eのいずれか)が供給され、ドレインはノードN7を介してVSS−パッドに接続される。
抵抗素子NRは、一端がノードN8に接続され、他端がノードN6に接続される。
図17に示すように、NMOSトランジスタNTは、例えば2つのNMOSトランジスタNTb及びNTcを備えている。NMOSトランジスタNTbのドレインはノードN5を介してIO―パッドに接続され、ゲート電極はノードN6に接続され、ソースはノードN7を介してVSS−パッドに接続される。NMOSトランジスタNTcのドレインはノードN5を介してIO―パッドに接続され、ゲート電極はノードN6に接続され、ソースはノードN7を介してVSS−パッドに接続される。
例えば、信号IN2が“H”レベルの場合、PMOSトランジスタPTdがオフ状態になり、NMOSトランジスタNTdがオン状態となり、ノードN8の電位が“L”レベルとなる。これにより、NMOSトランジスタNTb及びNTcがオフ状態になる。
また、信号IN2が“L”レベルの場合、PMOSトランジスタPTdがオン状態になり、NMOSトランジスタNTdがオフ状態となり、ノードN8の電位が“H”レベルとなる。これにより、NMOSトランジスタNTb及びNTcがオン状態になり、IO−パッドに電圧VSSを供給することができる。
<1−3−7>第2ドライバ142−2及び第4ドライバ143−2の一部のレイアウト
次に、図18を用いて、第2ドライバ142−2及び第4ドライバ143−2の一部のレイアウトについて説明する。ここでは、ドライバ142−2c及びドライバ143−2cのみについて説明する。尚、図18では、簡単のため、導電体と、不純物領域とを図示している。
次に、図18を用いて、第2ドライバ142−2及び第4ドライバ143−2の一部のレイアウトについて説明する。ここでは、ドライバ142−2c及びドライバ143−2cのみについて説明する。尚、図18では、簡単のため、導電体と、不純物領域とを図示している。
図18〜図20に示すように、P型半導体基板(P−SUB)1の表面領域には、N型不純物を含む複数の不純物領域(ソース/ドレイン領域)10−12が設けられる。2つの不純物領域10−12の間にはチャネルとして機能するチャネル領域CHNが設けられている。チャネル領域CHNの上方には、絶縁膜(不図示)が設けられ、絶縁膜上には、導電体のゲート電極32が設けられている。この、ゲート電極32、チャネル領域CHN、チャネル領域CHNを挟む2つの不純物領域10−12は、NMOSトランジスタNTbとして機能する。
ソースとして機能する不純物領域10−12上には、導電体のコンタクト36−1が設けられ、導電体の配線44に接続される。配線44は、VSS―パッドに電気的に接続される。ドレインとして機能する不純物領域10−12上には、導電体のコンタクト37−1が設けられ、導電体の配線45に接続される。配線45は、IO―パッドに電気的に接続される。
ところで、ゲート電極32は「MX」とラベルされる高さ(D3方向に沿った高さ)に位置し、配線44、及び45は、「M1(MX<M1)」とラベルされる高さ(D3方向に沿った高さ)に位置する。
そして、図18に示すように、複数のNMOSトランジスタNTbは、D2方向に沿って並列に設けられる。上述したように、ここでは、ドライバ142−2cに係るNMOSトランジスタNTbのみを図示しているが、他のドライバ142−2a、142−2b、142−2d、及び142−2eに係るNMOSトランジスタNTbもD2方向に沿って並列に設けられる。
図18、図19、及び図21に示すように、ゲート電極32上には導電体のコンタクト35が設けられ、導電体の配線43a及び43bに接続される。配線43a及び43bは、「M0(MX<M0<M1)」とラベルされる高さ(D3方向に沿った高さ)に位置する。そして、配線43a及び43bは、「M1」とラベルされる配線よりも高抵抗の配線である。そのため、配線43a及び43bは、上述した抵抗素子NRとして機能する。
図18、図19、図22に示すように、半導体基板300の表面領域には、N型不純物を含む複数の不純物領域(ソース/ドレイン領域)10−13が設けられる。2つの不純物領域10−13の間にはチャネルとして機能するチャネル領域CHNが設けられている。チャネル領域CHNの上方には、絶縁膜(不図示)が設けられ、絶縁膜上には、導電体のゲート電極32が設けられている。この、ゲート電極32、チャネル領域CHN、チャネル領域CHNを挟む2つの不純物領域10−13は、NMOSトランジスタNTcとして機能する。
ソースとして機能する不純物領域10−13上には、導電体のコンタクト36−2が設けられ、導電体の配線44に接続される。配線44は、VSS―パッドに電気的に接続される。ドレインとして機能する不純物領域10−13上には、導電体のコンタクト37−2が設けられ、導電体の配線45に接続される。配線45は、IO―パッドに電気的に接続される。
そして、図18に示すように、複数のNMOSトランジスタNTcは、D2方向に沿って並列に設けられる。上述したように、ここでは、ドライバ142−2cに係るNMOSトランジスタNTcのみを図示しているが、他のドライバ142−2a、142−2b、142−2d、及び142−2eに係るNMOSトランジスタNTcもD2方向に沿って並列に設けられる。
図18に示すように、ガードリングとして機能する不純物領域10−11及び10−14は、D2方向に延伸し、D1方向において複数のNMOSトランジスタNTb及びNTcを挟んでいる。
図18、図19、及び図23に示すように、配線43b上には導電体のコンタクト38が設けられ、導電体の配線46に接続される。配線46は、「M1」とラベルされる高さ(D3方向に沿った高さ)に位置する。そして、配線46は、「M0」とラベルされる配線よりも低抵抗の配線である。
図18、図19、図24に示すように、半導体基板300の表面領域には、N型不純物を含む複数の不純物領域(ソース/ドレイン領域)10−15が設けられる。2つの不純物領域10−15の間にはチャネルとして機能するチャネル領域CHNが設けられている。チャネル領域CHNの上方には、絶縁膜(不図示)が設けられ、絶縁膜上には、導電体のゲート電極33が設けられている。この、ゲート電極33、チャネル領域CHN、チャネル領域CHNを挟む2つの不純物領域10−15は、NMOSトランジスタNTdとして機能する。
ソースとして機能する不純物領域10−15上には、導電体のコンタクト39が設けられ、導電体の配線44に接続される。配線44は、VSS―パッドに電気的に接続される。ドレインとして機能する不純物領域10−15上には、導電体のコンタクト40が設けられ、導電体の配線46に接続される。
そして、図18に示すように、複数のNMOSトランジスタPTdは、D2方向に沿って並列に設けられる。上述したように、ここでは、ドライバ143−2cに係るNMOSトランジスタNTdのみを図示しているが、他のドライバ143−2a、143−2b、143−2d、及び143−2eに係るNMOSトランジスタNTdもD2方向に沿って並列に設けられる。
ところで、ゲート電極33は「MX」とラベルされる高さ(D3方向に沿った高さ)に位置する。
図18に示すように、ガードリングとして機能する不純物領域10−14及び10―16は、D2方向に延伸し、D1方向において複数のNMOSトランジスタNTdを挟んでいる。
図18、図19、図25に示すように、半導体基板300の表面領域には、N型不純物を含むウェル領域(N−WELL)2が設けられている。そして、ウェル領域400の表面領域には、P型不純物を含む複数の不純物領域(ソース/ドレイン領域)10−18が設けられる。2つの不純物領域10−18の間にはチャネルとして機能するチャネル領域CHNが設けられている。チャネル領域CHNの上方には、絶縁膜(不図示)が設けられ、絶縁膜上には、導電体のゲート電極34が設けられている。この、ゲート電極34、チャネル領域CHN、チャネル領域CHNを挟む2つの不純物領域10−18は、PMOSトランジスタPTdとして機能する。
ソースとして機能する不純物領域10−18上には、導電体のコンタクト41が設けられ、導電体の配線47a及び47bに接続される。配線47a及び47bは、VSS―パッドに電気的に接続される。ドレインとして機能する不純物領域10−18上には、導電体のコンタクト42が設けられ、導電体の配線46に接続される。
そして、図18に示すように、複数のPMOSトランジスタPTdは、D2方向に沿って並列に設けられる。上述したように、ここでは、ドライバ143−2cに係るPMOSトランジスタPTdのみを図示しているが、他のドライバ143−2a、143−2b、143−2d、及び143−2eに係るPMOSトランジスタPTdもD2方向に沿って並列に設けられる。
ところで、ゲート電極34は「MX」とラベルされる高さ(D3方向に沿った高さ)に位置し、配線47a及び47bは、「M0」とラベルされる高さ(D3方向に沿った高さ)に位置する。
図18に示すように、ガードリングとして機能する不純物領域10−17及び10−19は、D2方向に延伸し、D1方向において複数のPMOSトランジスタNTdを挟んでいる。
<1−4>効果
上述したように、本実施形態に係る半導体記憶装置では、IO−パッド及び電源パッドの間に、オフチップドライバ及びプリドライバが設けられている。これにより、以下のような効果が得られる。
上述したように、本実施形態に係る半導体記憶装置では、IO−パッド及び電源パッドの間に、オフチップドライバ及びプリドライバが設けられている。これにより、以下のような効果が得られる。
<1−4−1>効果1
実施形態に係る効果1を説明するために、比較例について説明する。
実施形態に係る効果1を説明するために、比較例について説明する。
図26に示すように、比較例によれば、第1ドライバ142−3を制御する第3ドライバ143−3は、D2方向に隣り合って設けられる。また、図26に示すように、第2ドライバ142−4を制御する第4ドライバ143−4は、D2方向に隣り合って設けられる。
次に、一例として第1ドライバ142−3及び第3ドライバ143−3の関係について説明する。図27に示すように、第3ドライバ143−3(143−3a〜143−3e)のインバータPINV(PINV1c〜PINV31c)は、D2方向に延伸する配線を介して、第1ドライバ142−3(142−3a〜142−3e)のPMOSトランジスタPT(PT1〜PT31)に接続される。D2方向に延伸する配線は、例えば「M0」とラベルされる高抵抗値の配線である。そして、第1ドライバ142−3及び第3ドライバ143−3を接続する配線の長さは、上述した第1ドライバ142−1及び第3ドライバ143−1を接続する配線の長さよりも長い。
そのため、図28に示すように、例えばインバータPINV1c及びPMOSトランジスタPT1の間に設けられる抵抗素子PR1cの抵抗値は例えば600Ω程度である。
一方で、図29に示すように、上述した実施形態に係るインバータPINV1及びPMOSトランジスタPT1の間に設けられる抵抗素子PR1の抵抗値は例えば10Ω程度である。
抵抗素子PR1cの抵抗値が、抵抗素子PR1の抵抗値よりも大きいため、PMOSトランジスタPT1を制御するためのインバータPINV1cの回路面積は、インバータPINV1の回路面積よりも大きくなる。
以上のように、本実施形態に係る半導体記憶装置では、比較例の第1ドライバ142−3及び第3ドライバ143−3の距離と比較して、第1ドライバ142−1及び第3ドライバ143−1の距離は短い。そのため、第1ドライバ142−1及び第3ドライバ143−1の間の抵抗素子の抵抗値は、第1ドライバ142−3及び第3ドライバ143−3の間の抵抗素子の抵抗値よりも小さくなる。その結果、第3ドライバ143−1に設けられるインバータの回路面積は、第3ドライバ143−3に設けられるインバータの回路面積よりも小さくなる。そのため、比較例と比較し、上述した実施形態によれば半導体記憶装置の回路面積を小さくすることができる。
なお、ここでは詳細に記載しないが、第2ドライバ142−2及び第4ドライバ143−2についても同様の効果を得ることが可能である。
<1−4−2>効果2
図27に示すように、比較例では、インバータPINV1c及びPMOSトランジスタPT1の距離は、インバータPINV2c及びPMOSトランジスタPT2の距離よりも短い。そのため、インバータPINV1c及びPMOSトランジスタPT1の間の抵抗素子PR1cの抵抗値は、インバータPINV2c及びPMOSトランジスタPT2の間の抵抗素子PR2cの抵抗値よりも小さい。
図27に示すように、比較例では、インバータPINV1c及びPMOSトランジスタPT1の距離は、インバータPINV2c及びPMOSトランジスタPT2の距離よりも短い。そのため、インバータPINV1c及びPMOSトランジスタPT1の間の抵抗素子PR1cの抵抗値は、インバータPINV2c及びPMOSトランジスタPT2の間の抵抗素子PR2cの抵抗値よりも小さい。
同様に、インバータPINV2c〜PINV31c及びPMOSトランジスタPT2〜PT31の距離はそれぞれ異なる。そのため、抵抗素子PR2c〜PR31cの抵抗値は、抵抗素子PR2c〜PR31cの順で大きくなる。
このように、抵抗素子PR1c〜PR31cの抵抗値が異なると、第1ドライバ142−3に入力される信号のタイミング等にズレが生じ、第1ドライバ142−3が適切な出力信号を生成できない可能性がある。
他方で、図30に示すように、上述した実施形態では、ドライバ142−1の複数のPMOSトランジスタと、ドライバ143−1の複数のPMOSトランジスタとは、平行に配列されている。そして、図30に示すように、ドライバ142−1のPMOSトランジスタからドライバ143−1のPMOSトランジスタまでの距離(A1〜A4)は略等しい。そのため、ドライバ142−1と、ドライバ143−1との間に設けられる抵抗素子の抵抗値は略等しい。
そのため、上述したような問題を抑制することができる。
なお、ここでは詳細に記載しないが、第2ドライバ142−2及び第4ドライバ143−2についても同様の効果を得ることが可能である。
<1−4−3>効果3
実施形態に係る効果3を説明するために、比較例について説明する。
実施形態に係る効果3を説明するために、比較例について説明する。
図31に示すように、比較例では、ドライバ142−3のPMOSトランジスタPTb寄りにコンタクト15が設けられ、配線12及び配線23aが接続される。この場合、配線23aから、PMOSトランジスタPTbのゲートまでの距離は距離B1となり、配線23aから、PMOSトランジスタPTaのゲートまでの距離は距離B2(B1<B2)となる。この場合、PMOSトランジスタPTa及びPTbに入力される信号のタイミングがズレて、PMOSトランジスタPTa及びPTbの動作タイミングがズレる恐れがある。
他方で、図32に示すように、本願では、ドライバ142−1のPMOSトランジスタPTa及びPTbの間にコンタクト15が設けられ、配線12及び配線23aが接続される。そのため、配線23aから、PMOSトランジスタPTaのゲートまでの距離と、配線23aから、PMOSトランジスタPTabゲートまでの距離は等しくなる(距離B3)。その結果、PMOSトランジスタPTa及びPTbに入力される信号のタイミングは略同時になり、PMOSトランジスタPTa及びPTbの動作タイミングは略同時になる。
なお、ここでは詳細に記載しないが、第2ドライバ142−2についても同様の効果を得ることが可能である。
<1−4−4>効果4
上述したように、本実施形態によれば(図8等参照)、ドライバ142−1及びドライバ143−1には、共通の電圧VCCQが供給される。そのため、内部のノイズに対する出力のカットオフ特性を改善することができる。
上述したように、本実施形態によれば(図8等参照)、ドライバ142−1及びドライバ143−1には、共通の電圧VCCQが供給される。そのため、内部のノイズに対する出力のカットオフ特性を改善することができる。
<1−4−5>効果5
上述したように、本実施形態によれば(図18等参照)、ドライバ142−2及びドライバ143−2には、共通の電圧VSSが供給される。そのため、IRドロップを軽減する。
上述したように、本実施形態によれば(図18等参照)、ドライバ142−2及びドライバ143−2には、共通の電圧VSSが供給される。そのため、IRドロップを軽減する。
<1−4−6>効果6
実施形態に係る効果6を説明するために、比較例について説明する。
実施形態に係る効果6を説明するために、比較例について説明する。
トランジスタは、ガードリング用の不純物領域によって保護されている。そのため、図33及び図34に示すように、比較例では、ガードリング用の不純物領域10−4a及び10−4bが更に追加されることがある。
しかしながら、本実施形態では、PMOSトランジスタとPMOSトランジスタとを隣接させているため、ガードリング用の不純物領域を必要最小限にすることができる。その結果、本実施形態では、不純物領域10−4a及び10−4bが不要となり、回路面積の増大を抑制するこが可能となる。
<1−4−7>効果7
図8に示すように、本実施形態では、端部にNMOSトランジスタが設けられている。そのため、図35に示すように、NMOSトランジスタNTaの近傍に、NMOSトランジスタからなるESD保護回路146を配置することができる。その結果、面積の増大を抑制しつつESD保護回路146を配置することができる。
図8に示すように、本実施形態では、端部にNMOSトランジスタが設けられている。そのため、図35に示すように、NMOSトランジスタNTaの近傍に、NMOSトランジスタからなるESD保護回路146を配置することができる。その結果、面積の増大を抑制しつつESD保護回路146を配置することができる。
<2>変形例
なお、メモリセルアレイ110の構成についてはその他の構成であっても良い。すなわちメモリセルアレイ110の構成については、例えば、“三次元積層不揮発性半導体メモリ”という2009年3月19日に出願された米国特許出願12/407,403号に記載されている。また、“三次元積層不揮発性半導体メモリ”という2009年3月18日に出願された米国特許出願12/406,524号、“不揮発性半導体記憶装置及びその製造方法”という2010年3月25日に出願された米国特許出願12/679,991号“半導体メモリ及びその製造方法”という2009年3月23日に出願された米国特許出願12/532,030号に記載されている。これらの特許出願は、その全体が本願明細書において参照により援用されている。
なお、メモリセルアレイ110の構成についてはその他の構成であっても良い。すなわちメモリセルアレイ110の構成については、例えば、“三次元積層不揮発性半導体メモリ”という2009年3月19日に出願された米国特許出願12/407,403号に記載されている。また、“三次元積層不揮発性半導体メモリ”という2009年3月18日に出願された米国特許出願12/406,524号、“不揮発性半導体記憶装置及びその製造方法”という2010年3月25日に出願された米国特許出願12/679,991号“半導体メモリ及びその製造方法”という2009年3月23日に出願された米国特許出願12/532,030号に記載されている。これらの特許出願は、その全体が本願明細書において参照により援用されている。
また、上述した各実施形態において、
(1)読み出し動作では、
Aレベルの読み出し動作に選択されたワード線に印加される電圧は、例えば0V〜0.55Vの間である。これに限定されることなく、0.1V〜0.24V, 0.21V〜0.31V, 0.31V〜0.4V, 0.4V〜0.5V, 0.5V〜0.55Vいずれかの間にしてもよい。
(1)読み出し動作では、
Aレベルの読み出し動作に選択されたワード線に印加される電圧は、例えば0V〜0.55Vの間である。これに限定されることなく、0.1V〜0.24V, 0.21V〜0.31V, 0.31V〜0.4V, 0.4V〜0.5V, 0.5V〜0.55Vいずれかの間にしてもよい。
Bレベルの読み出し動作に選択されたワード線に印加される電圧は、例えば1.5V〜2.3Vの間である。これに限定されることなく、1.65V〜1.8V, 1.8V〜1.95V, 1.95V〜2.1V, 2.1V〜2.3Vいずれかの間にしてもよい。
Cレベルの読み出し動作に選択されたワード線に印加される電圧は、例えば3.0V〜4.0Vの間である。これに限定されることなく、3.0V〜3.2V, 3.2V〜3.4V, 3.4V〜3.5V, 3.5V〜3.6V, 3.6V〜4.0Vいずれかの間にしてもよい。
読み出し動作の時間(tR)としては、例えば25μs〜38μs, 38μs〜70μs, 70μs〜80μsの間にしてもよい。
(2)書込み動作は、上述したとおりプログラム動作とベリファイ動作を含む。書込み動作では、
プログラム動作時に選択されたワード線に最初に印加される電圧は、例えば13.7V〜14.3Vの間である。これに限定されることなく、例えば13.7V〜14.0V, 14.0V〜14.6Vいずれかの間としてもよい。
プログラム動作時に選択されたワード線に最初に印加される電圧は、例えば13.7V〜14.3Vの間である。これに限定されることなく、例えば13.7V〜14.0V, 14.0V〜14.6Vいずれかの間としてもよい。
奇数番目のワード線を書き込む際の、選択されたワード線に最初に印加される電圧と、偶数番目のワード線を書き込む際の、選択されたワード線に最初に印加される電圧を変えてもよい。
プログラム動作をISPP方式(Incremental Step Pulse Program)としたとき、ステップアップの電圧として、例えば0.5V程度が挙げられる。
非選択のワード線に印加される電圧としては、例えば6.0V〜7.3Vの間としてもよい。この場合に限定されることなく、例えば7.3V〜8.4Vの間としてもよく、6.0V以下としてもよい。
非選択のワード線が奇数番目のワード線であるか、偶数番目のワード線であるかで、印加するパス電圧を変えてもよい。
書込み動作の時間(tProg)としては、例えば1700μs〜1800μs, 1800μs〜1900μs, 1900μs〜2000μsの間にしてもよい。
(3)消去動作では、
半導体基板上部に形成され、かつ、上記メモリセルが上方に配置されたウェルに最初に印加する電圧は、例えば12V〜13.6Vの間である。この場合に限定されることなく、例えば13.6V〜14.8V, 14.8V〜19.0V, 19.0〜19.8V, 19.8V〜21Vの間であってもよい。
消去動作の時間(tErase)としては、例えば3000μs〜4000μs, 4000μs〜5000μs, 4000μs〜9000μsの間にしてもよい。
(4)メモリセルの構造は、
半導体基板(シリコン基板)上に膜厚が4〜10nmのトンネル絶縁膜を介して配置された電荷蓄積層を有している。この電荷蓄積層は膜厚が2〜3nmのSiN、またはSiONなどの絶縁膜と膜厚が3〜8nmのポリシリコンとの積層構造にすることができる。また、ポリシリコンにはRuなどの金属が添加されていても良い。電荷蓄積層の上には絶縁膜を有している。この絶縁膜は、例えば、膜厚が3〜10nmの下層High−k膜と膜厚が3〜10nmの上層High−k膜に挟まれた膜厚が4〜10nmのシリコン酸化膜を有している。High−k膜はHfOなどが挙げられる。また、シリコン酸化膜の膜厚はHigh−k膜の膜厚よりも厚くすることができる。絶縁膜上には膜厚が3〜10nmの仕事関数調整用の材料を介して膜厚が30nm〜70nmの制御電極が形成されている。ここで仕事関数調整用の材料はTaOなどの金属酸化膜、TaNなどの金属窒化膜である。制御電極にはWなどを用いることができる。
非選択のワード線が奇数番目のワード線であるか、偶数番目のワード線であるかで、印加するパス電圧を変えてもよい。
書込み動作の時間(tProg)としては、例えば1700μs〜1800μs, 1800μs〜1900μs, 1900μs〜2000μsの間にしてもよい。
(3)消去動作では、
半導体基板上部に形成され、かつ、上記メモリセルが上方に配置されたウェルに最初に印加する電圧は、例えば12V〜13.6Vの間である。この場合に限定されることなく、例えば13.6V〜14.8V, 14.8V〜19.0V, 19.0〜19.8V, 19.8V〜21Vの間であってもよい。
消去動作の時間(tErase)としては、例えば3000μs〜4000μs, 4000μs〜5000μs, 4000μs〜9000μsの間にしてもよい。
(4)メモリセルの構造は、
半導体基板(シリコン基板)上に膜厚が4〜10nmのトンネル絶縁膜を介して配置された電荷蓄積層を有している。この電荷蓄積層は膜厚が2〜3nmのSiN、またはSiONなどの絶縁膜と膜厚が3〜8nmのポリシリコンとの積層構造にすることができる。また、ポリシリコンにはRuなどの金属が添加されていても良い。電荷蓄積層の上には絶縁膜を有している。この絶縁膜は、例えば、膜厚が3〜10nmの下層High−k膜と膜厚が3〜10nmの上層High−k膜に挟まれた膜厚が4〜10nmのシリコン酸化膜を有している。High−k膜はHfOなどが挙げられる。また、シリコン酸化膜の膜厚はHigh−k膜の膜厚よりも厚くすることができる。絶縁膜上には膜厚が3〜10nmの仕事関数調整用の材料を介して膜厚が30nm〜70nmの制御電極が形成されている。ここで仕事関数調整用の材料はTaOなどの金属酸化膜、TaNなどの金属窒化膜である。制御電極にはWなどを用いることができる。
また、メモリセル間にはエアギャップを形成することができる。
以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲内において種々変形して実施することが可能である。さらに、上記実施形態には種々の段階の発明が含まれており、開示された構成要件を適宜組み合わせることによって種々の発明が抽出される。例えば、開示された構成要件からいくつかの構成要件が削除されても、所定の効果が得られるものであれば、発明として抽出され得る。
1…メモリシステム
2…ホスト
100…NAND型フラッシュメモリ
120…ロウ制御回路
130…カラム制御回路
140…入出力ターミナル
150…周辺回路
110…メモリセルアレイ
200…メモリコントローラ
2…ホスト
100…NAND型フラッシュメモリ
120…ロウ制御回路
130…カラム制御回路
140…入出力ターミナル
150…周辺回路
110…メモリセルアレイ
200…メモリコントローラ
Claims (6)
- メモリセルアレイと、
前記メモリセルアレイに関する出力信号を送信する信号パッドと、
第1電圧を受信する第1電圧パッドと、
前記信号パッドから出力される信号を調整する第1調整回路と、
前記第1調整回路を動作させる第1動作回路と、
前記第1調整回路と、前記第1動作回路とは、前記信号パッド及び前記第1電圧パッドとの間に設けられる半導体記憶装置。 - 前記第1調整回路は、複数の第1トランジスタを備え、
前記第1ドライバは、複数の第1インバータを備え、
複数の前記第1トランジスタと、複数の前記第1インバータとの間に設けられる複数の配線の長さは、それぞれ等しい
請求項1記載の半導体記憶装置。 - 複数の前記第1トランジスタと、複数の前記第1インバータとの間に設けられる配線の抵抗値は、それぞれ等しい
請求項2記載の半導体記憶装置。 - 前記第1電圧とは異なる第2電圧を受信する第2電圧パッドと、
前記信号パッドから出力される信号を調整する第2調整回路と、
前記第2調整回路を動作させる第2動作回路と、
前記第2調整回路と、前記第2動作回路とは、前記信号パッド及び前記第2電圧パッドとの間に設けられる請求項1乃至3のいずれか1項に記載の半導体記憶装置。 - 前記第2調整回路は、複数の第2トランジスタを備え、
前記第2ドライバは、複数の第2インバータを備え、
複数の前記第2トランジスタと、複数の前記第2インバータとの間に設けられる複数の配線の長さは、それぞれ等しい
請求項4記載の半導体記憶装置。 - 複数の前記第2トランジスタと、複数の前記第2インバータとの間に設けられる配線の抵抗値は、それぞれ等しい
請求項5記載の半導体記憶装置。
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