JP3102302B2 - 半導体記憶装置 - Google Patents

半導体記憶装置

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JP3102302B2
JP3102302B2 JP07140325A JP14032595A JP3102302B2 JP 3102302 B2 JP3102302 B2 JP 3102302B2 JP 07140325 A JP07140325 A JP 07140325A JP 14032595 A JP14032595 A JP 14032595A JP 3102302 B2 JP3102302 B2 JP 3102302B2
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  • Computer Hardware Design (AREA)
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体記憶装置に関
し、特に行アドレスを分割してデコードする分割デコー
ド方式を用いた半導体記憶装置に関する。
【0002】
【従来の技術】近年においては半導体記憶装置、特にダ
イナミック・ランダム・アクセス・メモリ(DRAM)
の高集積化が進んでいるが、かかる高集積化に伴うアク
セススピードの低下を防ぐために、行アドレスを分割し
てデコードする分割デコード方式が広く採用されている
(特公昭62−28516号公報、特開平5−1824
61号公報参照)。
【0003】図7は、このような分割デコード方式によ
る従来の半導体記憶装置を示す全体図である。図におい
て70〜73は行デコーダであり、それぞれ行アドレス
信号b0〜b3に応答して対応するメインワード線MW
0〜MW3を活性状態とする。またD0−0〜D3−9
は、メインワード線MW0〜MW3の状態及び副ワード
線駆動信号a0〜a7に応じて、対応する副ワード線W
0−0〜W3−7を選択し駆動する分割デコーダであ
り、例えば分割デコーダD0−0は、メインワード線M
W0が活性状態であれば、供給される副ワード線駆動信
号a1及びa3の状態に応じて副ワード線W0−1ある
いはW0−3を選択し、分割デコーダD3−9は、メイ
ンワード線MW3が活性状態であれば、供給される副ワ
ード線駆動信号a5及びa7の状態に応じて副ワード線
W3−5あるいはW3−7を選択する。これら分割デコ
ーダに挟まれた領域はセルアレイ領域3であり、複数の
メモリセルが形成されている。つまり、各行デコーダの
左右には、4つのセルアレイ領域がそれぞれ形成されて
いることになる。
【0004】上記行アドレス信号b0〜b3及び副ワー
ド線駆動信号a0〜a7は、図8に示すプリデコーダ8
0及び81によって生成される。すなわち、外部から供
給された5ビットの行アドレスA0〜A4のうち、上位
2ビットであるA3及びA4はプリデコーダ80に、下
位3ビットであるA0〜A2はプリデコーダ81に供給
され、これによってプリデコーダ80は行アドレス信号
b0〜b3を生成し、プリデコーダ81は副ワード線駆
動信号a0〜a7を生成する。
【0005】次に、かかる従来の半導体記憶装置を細部
について、図7において破線で囲まれた部分4を詳細に
示す図9を用いて説明する。図9に示すように、行デコ
ーダ70は、行アドレス信号b1、b2及びb3を入力
とするアンドゲートを、行デコーダ71は、行アドレス
信号b0、b2及びb3を入力とするアンドゲートを有
しており、それぞれ入力される行アドレス信号が全てハ
イレベルになると、対応するメインワード線をハイレベ
ルに駆動する。また、分割デコーダD0−5は、副ワー
ド線駆動信号a5及びメインワード線MW0上の信号を
受けるアンドゲートと、副ワード線駆動信号a7及びメ
インワード線MW0上の信号を受けるアンドゲートとを
有しており、これらアンドゲートによって、対応する副
ワード線W0−5、W0−7を選択し駆動する。他の分
割デコーダも図に示すとおり同様の構成である。これら
各副ワード線には図のように2対のビット線対が交差し
ており、各交点にはメモリセルMCが形成されている。
【0006】なお、図9に示すように、各副ワード線駆
動信号はそれぞれ分割された2本の信号線によって各分
割デコーダに供給されている。例えば、分割デコーダD
0−5と分割デコーダD1−5には、ともに副ワード線
駆動信号a5及びa7が供給されているが、かかる副ワ
ード線駆動信号a5及びa7は、それぞれ異なる信号線
によってこれら分割デコーダD0−5及びD1−5に供
給されるようになっている。これは、1本の信号線が多
くの分割デコーダに接続されていると、その配線負荷が
大きくなりすぎ、アクセススピードが低下するからであ
る。かかる理由により、各副ワード線駆動信号はそれぞ
れ2本に分割され、隣接する分割デコーダ(例えばD0
−5とD1−5)にはそれぞれ異なる信号線によって、
副ワード線駆動信号が供給されるようになっている。
【0007】上記構成により、かかる従来のDRAMに
おける副ワード線の選択は、次のように行われる。すな
わち、外部から入力された行アドレスの上位2ビットに
基づき4つの行デコーダ70〜73のうちのひとつ、例
えば行デコーダ70が活性化され、これによってメイン
ワード線MW0〜MW3のうちの1本、例えばMW0が
ハイレベルとなる一方、行アドレスの下位3ビットによ
り副ワード線駆動信号a0〜a7のうちのひとつ、例え
ばa0がハイレベルとなる。これによって、例えば4本
の副ワード線W0−0が選択されることになる。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来の半導体記憶装置においては、活性化されたメイ
ンワード線に対応するセルアレイ領域のうち、行デコー
ダを挟んで左右いずれかに属するセルアレイ領域しか活
性化されないにもかかわらず、図7からも明らかなよう
に、各メインワード線は左右の分割デコーダの両方に配
線されている。例えば、副ワード線W0−0が選択され
る場合、行デコーダ70の右にあるセルアレイ領域は全
く活性化されないにもかかわらず、メインワード線MW
0は、これらセルアレイ領域を活性化させる分割デコー
ダD0−5〜D0−9にも信号を供給しなければならな
い。これにより、従来の半導体記憶装置においてはメイ
ンワード線の負荷が必要以上に大きく、これがアクセス
スピードを向上させる上での障害となっていた。
【0009】したがって、本発明の目的は、分割デコー
ド方式を用いた半導体記憶装置において、メインワード
線の負荷を低減する手段を提供し、これによってアクセ
ススピードを向上させることである。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明による半導体記憶
装置は、第1の方向にこの順に配置された第1、第2、
第3及び第4の行デコーダと、前記第1の行デコーダか
ら前記第1の方向と交差する第2の方向へは布設される
ことなく、前記第1の方向と交差するとともに前記第2
の方向と対向する第3の方向に布設され、前記第1の行
デコーダにより活性化される第1のメインワード線と、
前記第2の行デコーダから前記第3の方向へは布設され
ることなく前記第2の方向に布設され、前記第2の行デ
コーダにより活性化される第2のメインワード線と、前
記第3の行デコーダから前記第2の方向へは布設される
ことなく前記第3の方向に布設され、前記第3の行デコ
ーダにより活性化される第3のメインワード線と、前記
第4の行デコーダから前記第3の方向へは布設されるこ
となく前記第2の方向に布設され、前記第4の行デコー
ダにより活性化される第4のメインワード線と、それぞ
れ複数のメモリセルを有しそれぞれ前記第1、第2、第
3及び第4のメインワード線の活性化状態に応答して活
性化される第1、第2、第3及び第4のメモリセルアレ
イとを有し、前記第1及び第2の行デコーダは、前記第
1のメモリセルアレイと前記第2のメモリセルアレイと
の間に設けられ、前記第3及び第4の行デコーダは、前
記第3のメモリセルアレイと前記第4のメモリセルアレ
イとの間に設けられている。
【0011】
【作用】かかる構成によれば、第1及び第2のメインワ
ード線は、行デコーダから見て第1の方向及び第1の方
向とは異なる第2の方向にそれぞれ布設され、従来のよ
うにひとつのメインワード線が両方向に布設されないの
で、各メインワード線の配線長は従来の半分となり、し
たがって各メインワード線の負荷は大幅に低減される。
【0012】
【実施例】以下、本発明の一実施例につき図面を参照し
て詳述する。
【0013】図1は、本発明の一実施例による半導体記
憶装置の全体を示す図であり、従来例において示した半
導体記憶装置と同様、行アドレスを分割してデコードす
る分割デコード方式を用いた半導体記憶装置である。
【0014】図において10〜13は行デコーダであ
り、それぞれ行アドレス信号b0〜b3に応答して対応
するメインワード線MW0〜MW3を活性状態とする。
図に示すように、本実施例による半導体記憶装置では、
従来例とは異なり、各メインワード線MW0〜MW3
は、それぞれ対応する行デコーダ10〜13の左右いず
れか一方にのみ配線されている。またD0−0〜D3−
4は、メインワード線MW0〜MW3の状態及び副ワー
ド線駆動信号a0〜a15に応じて、対応する副ワード
線W0−0〜W3−7を選択する分割デコーダであり、
例えば分割デコーダD0−0は、メインワード線MW0
が活性状態であれば、供給される副ワード線駆動信号a
0、a2、a4及びa6の状態に応じて副ワード線W0
−0、W0−2、W0−4あるいはW0−6を選択し、
分割デコーダD3−4は、メインワード線MW3が活性
状態であれば、供給される副ワード線駆動信号a8、a
10、a12及びa14の状態に応じて副ワード線W3
−8、W3−10、W3−12あるいはW3−14を選
択する。これら分割デコーダに挟まれた領域はセルアレ
イ領域1であり、複数のメモリセルが形成されている。
つまり、1組の行デコーダ10、11及び12、13の
左右には、4つのセルアレイ領域がそれぞれ形成されて
いることになる。
【0015】上記行アドレス信号b0〜b3及び副ワー
ド線駆動信号a0〜a15は、図2に示すプリデコーダ
20及び21によって生成される。すなわち、外部から
供給された5ビットの行アドレスA0〜A4のうち、上
位2ビットであるA3及びA4はプリデコーダ20に、
下位4ビットであるA0〜A3はプリデコーダ21に供
給され、これによってプリデコーダ20は行アドレス信
号b0〜b3を生成し、プリデコーダ21は副ワード線
駆動信号a0〜a15を生成する。つまり、行アドレス
A3は2つのプリデコーダ20及び21の両方に入力さ
れ、デコードされることになる。また、各プリデコーダ
にはプリチャージ信号φも供給されており、これがプリ
チャージ期間であることを示しているとき、すなわちロ
ーレベルであるときには、プリデコーダ20及び21の
出力は、入力される行アドレスの値にかかわらず全てロ
ーレベルとなる。
【0016】次に、本実施例による半導体記憶装置を細
部について、図1において破線で囲まれた部分2を詳細
に示す図3を用いて詳述する。図3に示すように、行デ
コーダ10は、行アドレス信号b1、b2及びb3を入
力とするアンドゲートを、行デコーダ11は、行アドレ
ス信号b0、b2及びb3を入力とするアンドゲートを
有しており、それぞれ入力される行アドレス信号が全て
ハイレベルになると、対応するメインワード線をハイレ
ベルとする。このように、本実施例による行デコーダ
は、従来例において示した半導体記憶装置による行デコ
ーダと同様の構成であるが、本実施例では、これら行デ
コーダに対応するメインワード線は、それぞれ左右いず
れか一方にのみ布設されている。すなわち、行デコーダ
10に対応するメインワード線MW0は、行デコーダ1
0の左側にのみ布設されて、分割デコーダD0−0〜D
0−4に信号を供給し、同様に、行デコーダ11に対応
するメインワード線MW1は、行デコーダ11の右側に
のみ布設されて、分割デコーダD1−0〜D1−4に信
号を供給している。
【0017】また、分割デコーダD1−0は、メインワ
ード線MW1上の信号を共通に受け、それぞれ副ワード
線駆動信号a8、a10、a12及びa14を受ける4
つのアンドゲートを有しており、これら4つのアンドゲ
ートによって、対応する副ワード線W0−8、W0−1
0、W0−12あるいはW0−14が選択され駆動され
る。他の分割デコーダも図に示すとおり同様の構成であ
る。これら各副ワード線には図のように2対のビット線
対が交差しており、各交点にはメモリセルMCが形成さ
れている。各メモリセルMCは、よく知られているよう
に1トランジスタ及び1キャパシタから構成されてお
り、それぞれ対応する副ワード信号が選択状態となる
と、対応するビット線に接続される。
【0018】なお、本実施例による半導体記憶装置の副
ワード線駆動信号a0〜a15の配線は、従来例のよう
に2本に分割されていない。これは、本実施例による半
導体記憶装置では、分割デコーダの数が従来例の半分で
あり、各副ワード線駆動信号の配線負荷が小さいからで
ある。つまり、従来例においては、ひとつの副ワード線
駆動信号が8個若しくは12個の分割デコーダに共通に
供給されていたのに比べ、本実施例では、ひとつの副ワ
ード線駆動信号が4個若しくは6個の分割デコーダに共
通に供給されているにすぎないので、各副ワード線駆動
信号の配線を分割しなくても、従来例において2本に分
割された各副ワード線駆動信号の配線と同一の負荷とな
るからである。したがって、本実施例では、従来例に比
べて副ワード線駆動信号の種類は2倍に増えているもの
の、実際の本数は何等変わらない。
【0019】また、本実施例による半導体記憶装置の行
デコーダ及び分割デコーダのより具体的な回路図を図4
に示す。図4には、行デコーダ10とこれに対応する分
割デコーダD0−0の一部が例として示されており、行
デコーダ10は、プリチャージ信号φを受けるPチャン
ネルMOSトランジスタQ0と、行アドレス信号b1〜
b3をそれぞれ受けるNチャンネルMOSトランジスタ
Q1〜Q3によって構成され、トランジスタQ0とQ1
の節点40の電位に基づきメインワード線MW0が駆動
される。メインワード線MW0は、昇圧用のNチャンネ
ルMOSトランジスタQ4を介してNチャンネルMOS
トランジスタQ5のゲートに接続されており、かかるト
ランジスタQ5のドレインには対応する副ワード線駆動
信号a0が供給され、トランジスタQ5のソースは副ワ
ード線W0−0に接続されている。
【0020】次に、本実施例による半導体記憶装置の動
作について説明する。
【0021】まず、外部からアドレス信号が供給される
以前は、プリチャージ信号φがローレベルであるので、
図4に示す節点40はハイレベルとなり、全てのメイン
ワード線はローレベルになる。この時、NチャンネルM
OSトランジスタQ7がオンしており、これによってN
チャンネルMOSトランジスタQ7がオンするので、全
ての副ワード線がローレベルに固定されている。続いて
外部から行アドレスA0〜A4が供給され、プリチャー
ジ信号φがハイレベルに変化すると、プリデコーダ20
は、上位2ビットであるA3及びA4に基づき、行アド
レス信号b0〜b3のうちのひとつをローレベルに、そ
れ以外をハイレベルとする。一方、プリデコーダ21
は、下位4ビットであるA0、A1、A2及びA3に基
づき、副ワード線駆動信号a0〜a15のうちのひとつ
をハイレベルに、それ以外をローレベルとする。
【0022】仮に、上記プリデコーダ20によってロー
レベルとなった行アドレス信号がb0であるとすると、
行デコーダ10においては、トランジスタQ1、Q2及
びQ3のオンにより節点40がローレベルに変化する
が、その他の行デコーダ11〜13においては、トラン
ジスタQ1、Q2及びQ3のいずれかがオフしており、
これによって節点40はハイレベルに保持される。つま
り、メインワード線MW0がハイレベルに、その他のメ
インワード線MW1〜MW3がローレベルとなる。メイ
ンワード線MW0がハイレベルであると、行デコーダ1
0内の節点41は、トランジスタQ4のセルフブート効
果により電源電位以上の高電位となるので、メインワー
ド線MW0に対応する分割デコーダD0−0〜D0−4
内のトランジスタQ5は全てオン状態となる。したがっ
て、これら分割デコーダD0−0〜D0−4によって駆
動される副ワード線W0−0〜W0−7のレベルは、そ
のまま副ワード線駆動信号a0〜a7のレベルとなる。
【0023】つまり、ここで上記プリデコーダ21によ
ってハイレベルとなった副ワード線駆動信号が例えばa
0であるとすると、4本の副ワード線W0−0が選択さ
れてハイレベルに駆動されることになる。これにより、
かかる副ワード線W0−0に接続されているメモリセル
が選択状態となり、対応するビット線対を介してデータ
の書き込みあるいは読み出しが行われる。
【0024】このように、本実施例による半導体記憶装
置では、各メインワード線は、それぞれ対応する行デコ
ーダの左右いずれか一方にのみ布設されているので、各
メインワード線が行デコーダを挟んで左右両側に布設さ
れている従来の半導体記憶装置に比べて、メインワード
線の負荷を大幅に低減される。
【0025】しかも、各メインワード線は、左右交互に
布設されていることから、各メインワード線間の配線ピ
ッチも、従来例における配線ピッチに比べて2倍とな
り、実際の製造工程において非常に有利となる。すなわ
ち、一般にメインワード線は、上層のアルミニウム配線
により形成されるが、高集積化に伴ってセルアレイ領域
と周辺回路領域との段差は大きくなり、かかる段差の影
響で特に上層のアルミニウム配線のパターニングにおけ
る露光マージンの減少が顕著になってくる。したがっ
て、メインワード線の配線ピッチを狭くすることは非常
に困難となるのであるが、本実施例によれば、上述のと
おりメインワード線間の配線ピッチが2倍となるので、
このような問題点も併せて解決される。図6には、かか
る効果が具体的に説明されている。図6は、最下層のア
ルミニウム配線形成時の歩留まりが50%である(α=
0.5)場合における、メインワード線ピッチと副ワー
ド線ピッチとの比率と、メインワード線の歩留まりとの
関係を示すグラフであり、それぞれかかる比率が1であ
るときに、メインワード線の歩留まりが10%、20
%、30%、40%、50%、60%、70%、80
%、90%及び100%である場合において、かかる比
率を増大させたときの歩留まりの変化を示している。こ
れによれば、従来例において示した半導体記憶装置で
は、副ワード線4本に対しメインワード線が1本である
から、上記比率は4であり、歩留まりは82%であるの
に対し(比率1において歩留まり30%である場合)、
本実施例による半導体記憶装置では、副ワード線8本に
対しメインワード線が1本であるから、上記比率は8で
あり、歩留まりは95%となる。
【0026】また、図4に示した行デコーダ及び分割デ
コーダの具体的な回路構成は、図5に示したものであっ
ても良い。かかる構成では、各メインワード線は相補の
信号とされ、そのうちの反転信号は、副ワード線のリセ
ット信号として用いられるので、プリチャージ信号φを
用いることなく副ワード線のリセットを可能としてい
る。
【0027】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
分割デコード方式による半導体記憶装置において、メイ
ンワード線の負荷が大幅に低減されるのでアクセススピ
ードを向上させることができる。
【0028】さらに、本発明によれば、メインワード線
の歩留まりが向上するので、製造コストを削減すること
もできる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例による半導体記憶装置の全体
図である。
【図2】図1に示す半導体記憶装置の内部アドレス生成
に用いられるプリデコーダを示す図である。
【図3】図1に示した破線部2をより詳細に示す図であ
る。
【図4】図3に示した行デコーダ10及び分割デコーダ
D0−0の具体的な回路の一例である。
【図5】図3に示した行デコーダ10及び分割デコーダ
D0−0の具体的な回路の他の例である。
【図6】メインワード線ピッチと副ワード線ピッチの比
率と、メインワード線の歩留まりとの関係を示すグラフ
である。
【図7】従来の半導体記憶装置の全体図である。
【図8】図7に示す半導体記憶装置の内部アドレス生成
に用いられるプリデコーダを示す図である。
【図9】図7に示した破線部4をより詳細に示す図であ
る。
【符号の説明】
1……セルアレイ領域、 10〜13……行デコーダ、
20,21……プリデコーダ、 a0〜a15……副
ワード線駆動信号、 b0〜b3……行アドレス信号、
MW0〜MW3……メインワード線、 D0−0〜D
3−4……分割デコーダ、 W0−0〜W3−7……副
ワード線、 Q0……PチャンネルMOSトランジス
タ、 Q1〜Q8……NチャンネルMOSトランジス
タ、 φ……プリチャージ信号、 MC……メモリセル

Claims (6)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 第1の方向にこの順に配置された第1、
    第2、第3及び第4の行デコーダと、前記第1の行デコ
    ーダから前記第1の方向と交差する第2の方向へは布設
    されることなく、前記第1の方向と交差するとともに前
    記第2の方向と対向する第3の方向に布設され、前記第
    1の行デコーダにより活性化される第1のメインワード
    線と、前記第2の行デコーダから前記第3の方向へは布
    設されることなく前記第2の方向に布設され、前記第2
    の行デコーダにより活性化される第2のメインワード線
    と、前記第3の行デコーダから前記第2の方向へは布設
    されることなく前記第3の方向に布設され、前記第3の
    行デコーダにより活性化される第3のメインワード線
    と、前記第4の行デコーダから前記第3の方向へは布設
    されることなく前記第2の方向に布設され、前記第4の
    行デコーダにより活性化される第4のメインワード線
    と、それぞれ複数のメモリセルを有しそれぞれ前記第
    1、第2、第3及び第4のメインワード線の活性化状態
    に応答して活性化される第1、第2、第3及び第4のメ
    モリセルアレイとを有し、前記第1及び第2の行デコー
    ダは、前記1のメモリセルアレイと前記第2のメモリ
    セルアレイとの間に設けられ、前記第3及び第4の行デ
    コーダは、前記第3のメモリセルアレイと前記第4のメ
    モリセルアレイとの間に設けられている半導体記憶装
    置。
  2. 【請求項2】 それぞれ複数のメモリセルを有する
    5、第6、第7及び第8のメモリセルアレイをさらに有
    し、前記第のメモリセルアレイは前記第1のメインワ
    ード線の活性化状態により前記第1のメモリセルアレイ
    が活性化されると活性化され、前記第のメモリセルア
    レイは前記第2のメインワード線の活性化状態により前
    記第2のメモリセルアレイが活性化されると活性化さ
    れ、前記第のメモリセルアレイは前記第3のメインワ
    ード線の活性化状態により前記第3のメモリセルアレイ
    が活性化されると活性化され、前記第8のメモリセルア
    レイは前記第4のメインワード線の活性化状態により前
    記第4のメモリセルアレイが活性化されると活性化され
    ることを特徴とする請求項1記載の半導体記憶装置。
  3. 【請求項3】 前記第のメモリセルアレイは前記第1
    のメモリセルアレイに対して前記第3の方向に隣接して
    設けられており、前記第のメモリセルアレイは前記第
    2のメモリセルアレイに対して前記第2の方向に隣接し
    て設けられており、前記第のメモリセルアレイは前記
    第3のメモリセルアレイに対して前記第3の方向に隣接
    して設けられており、前記第8のメモリセルアレイは前
    記第2のメモリセルアレイに対して前記第2の方向に隣
    接して設けられていることを特徴とする請求項2記載の
    半導体記憶装置。
  4. 【請求項4】記第1のメインワード線と前記第3の
    メインワード線とは隣接して設けられ、前記第2のメイ
    ンワード線と前記第4のメインワード線とは隣接して設
    けられていることを特徴とする請求項1記載の半導体記
    憶装置。
  5. 【請求項5】 前記第1、第2、第3及び第4のメイン
    ワード線は上層の金属配線からなることを特徴とする請
    求項1、2、3又は4記載の半導体記憶装置。
  6. 【請求項6】 前記複数のメモリセルは、それぞれ1ト
    ランジスタ及び1キャパシタにより構成されるダイナミ
    ックメモリセルであることを特徴とする請求項1、2、
    3又は4記載の半導体記憶装置。
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