JP3129459B2 - 半導体装置 - Google Patents

半導体装置

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JP3129459B2
JP3129459B2 JP03046098A JP4609891A JP3129459B2 JP 3129459 B2 JP3129459 B2 JP 3129459B2 JP 03046098 A JP03046098 A JP 03046098A JP 4609891 A JP4609891 A JP 4609891A JP 3129459 B2 JP3129459 B2 JP 3129459B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、半導体記憶装置に関
するもので、例えば、コモンIO線(共通データ線)と
ビット線選択用のスイッチMOSFETを含むセンスア
ンプとを備えるダイナミック型RAM(ランダムアクセ
スメモリ)等に利用して特に有効な技術に関するもので
ある。
【0002】
【従来の技術】直交して配置される複数のワード線及び
相補ビット線を含むメモリアレイを基本構成とするダイ
ナミック型RAMがある。ダイナミック型RAMは、図
6に例示されるように、ライトアンプWA及びリードア
ンプRAに結合されるコモンIO線O(ここで、非反
転コモンIO線IOと反転コモンIO線IOBとをあわ
せてコモンIO線Oのように下線を付して表す。ま
た、それが有効とされるとき選択的にロウレベルとされ
るいわゆる反転信号又は反転信号線については、その名
称の末尾にBを付して表す。以下同様)を備え、さらに
このコモンIO線と指定された相補ビット線p〜
等を選択的に接続する複数対のスイッチMOSFETQ
29及びQ30を含むセンスアンプSAを備える。
【0003】コモンIO線及びセンスアンプを備えるダ
イナミック型RAMについては、例えば、特開昭60−
185291号公報等に記載されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上記に記載されるよう
な従来のダイナミック型RAM等において、コモンIO
Oと指定された相補ビット線p〜s等とを選択
的に接続するスイッチMOSFETQ29及びQ30
は、例えば図8に示されるように、そのゲートGo〜G
sが実質的に相補ビット線p〜sと平行すべく、言
い換えるならば実質的にコモンIO線IOと直交する方
向にいわゆる横型配置される。このダイナミック型RA
Mでは、ゲートGo〜Gsとビット線選択信号線YSp
〜YSsとを結合するためのコンタクトC63〜C67
ならびに隣接する2個のスイッチMOSFETの拡散層
と非反転コモンIO線IO又は反転コモンIO線IOB
とを結合するためのコンタクトC59〜C60及びC6
1〜C62がそれぞれ共有化され、センスアンプSAの
所要レイアウト面積が縮小される。
【0005】ところが、ダイナミック型RAMの微細化
及び高集積化が進むにしたがって、上記のようないわゆ
る横型配置には次のような問題点が生じることが、本願
発明者等によって明らかとなった。すなわち、図8のダ
イナミック型RAMでは、例えば非反転ビット線Bqが
結合されるコンタクトC53と反転ビット線BqBが結
合されるコンタクトC54が、対応するゲートGqをは
さんで反転側に配置される。このため、ダイナミック型
RAMの製造工程においてゲートGq等を形成するため
の製造マスクにあわせズレが生じた場合、例えば非反転
ビット線Bq側で拡散層面積が増えその寄生容量が増加
すると、反転ビット線BqB側では拡散層面積が逆に縮
小しその寄生容量は減少してしまう。その結果、非反転
ビット線Bq及び反転ビット線BqBの読み出し信号量
のバランスが崩れ、ダイナミック型RAMの読み出し動
作が不安定なものとなる。
【0006】この発明の目的は、コモンIO線と相補ビ
ット線を選択的に接続するスイッチMOSFETのゲー
ト形成時におけるマスクズレによって相補ビット線の非
反転及び反転信号線の寄生容量にアンバランスを生じさ
せないレイアウト方式を提供することにある。この発明
の他の目的は、相補ビット線の非反転及び反転信号線の
読み出し信号量をバランス化し、ダイナミック型RAM
等の読み出し動作を安定化することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】コモンIO線と指定され
た相補ビット線を選択的に接続するスイッチMOSFE
Tのゲートを、実質的にコモンIO線と平行すべくいわ
ゆる縦型配置し、これらのスイッチMOSFETの拡散
層と対応する相補ビット線の非反転及び反転信号線を結
合するコンタクトを、対応するゲートの同一方向に配置
する。
【0008】
【作用】上記手段によれば、スイッチMOSFETのゲ
ート形成時においてマスクズレが生じた場合でも、相補
ビット線の非反転及び反転信号線の寄生容量を同様に変
化させ、そのアンバランス化を防ぐことができる。その
結果、相補ビット線の非反転及び反転信号線の読み出し
信号量をバランス化し、ダイナミック型RAM等の読み
出し動作を安定化することができる。
【0009】
【実施例】図1には、この発明が適用されたダイナミッ
ク型RAMの一実施例のブロック図が示されている。ま
た、図2には、図1のダイナミック型RAMに含まれる
センスアンプSAの一実施例の回路図が示され、図3に
は、その部分的な配置図が示されている。これらの図を
もとに、この実施例のダイナミック型RAMの構成と動
作の概要ならびにその特徴について説明する。なお、図
2の回路素子ならびに図1の各ブロックを構成する回路
素子は、特に制限されないが、単結晶シリコンのような
1個の半導体基板上に形成される。以下の回路図におい
て、チャンネル(バックゲート)部に矢印が付されるM
OSFET(金属酸化物半導体型電界効果トランジス
タ。この明細書では、MOSFETをして絶縁ゲート型
電界効果トランジスタの総称とする)はPチャンネル型
であって、矢印が付されないNチャンネルMOSFET
と区別して示される。
【0010】図1において、ダイナミック型RAMは、
半導体基板面の大半を占めて配置されるメモリアレイM
ARYをその基本構成とする。メモリアレイMARY
は、同図の垂直方向に平行して配置される複数のワード
線と、水平方向に平行して配置される複数の相補ビット
線ならびにこれらのワード線及び相補ビット線の交点に
格子状に配置される複数のダイナミック型メモリセルと
を含む。
【0011】メモリアレイMARYを構成するワード線
は、XアドレスデコーダXADに結合され、択一的に選
択状態とされる。XアドレスデコーダXADには、特に
制限されないが、XアドレスバッファXABからi+1
ビットの内部アドレス信号X0〜Xiが供給され、タイ
ミング発生回路TGから内部制御信号XDGが供給され
る。また、XアドレスバッファXABには、外部端子A
X0〜AXiを介してi+1ビットのXアドレス信号A
X0〜AXiが供給され、タイミング発生回路TGから
内部制御信号ALが供給される。
【0012】XアドレスデコーダXADは、特に制限さ
れないが、内部制御信号XDGがハイレベルとされるこ
とで、選択的に動作状態とされる。この動作状態におい
て、XアドレスデコーダXADは、内部アドレス信号X
0〜Xiをデコードし、メモリアレイMARYの対応す
るワード線を択一的にハイレベルの選択状態とする。X
アドレスバッファXABは、外部端子AX0〜AXiを
介して供給されるXアドレス信号AX0〜AXiを内部
制御信号ALに従って取り込み、保持するとともに、こ
れらのXアドレス信号をもとに相補内部アドレス信号
0〜iを形成し、XアドレスデコーダXADに供給す
る。
【0013】次に、メモリアレイMARYを構成する相
補ビット線は、センスアンプSAの対応する単位回路に
結合される。センスアンプSAは、メモリアレイMAR
Yの各相補ビット線に対応して設けられる複数の単位回
路を含む。センスアンプSAには、タイミング発生回路
TGから内部制御信号PC及びPAが供給される。セン
スアンプSAは、特に制限されないが、2組の書き込み
用コモンIO線IO0及びIO1を介してライトア
ンプWAに結合され、2組の読み出し用コモンIO線
IO0及びIO1を介してリードアンプRAに結合さ
れる。
【0014】ここで、センスアンプSAを構成する単位
回路のそれぞれは、特に制限されないが、図2に例示さ
れるように、PチャンネルMOSFETQ2及びNチャ
ンネルMOSFETQ12ならびにPチャンネルMOS
FETQ3及びNチャンネルMOSFETQ13からな
る一対のCMOS(相補型MOS)インバータ回路が交
差接続されてなる単位増幅回路と、直並列形態とされる
3個のNチャンネルMOSFETQ14〜Q16からな
るビット線プリチャージ回路とを含む。また、メモリア
レイMARYの各相補ビット線つまりは上記単位増幅回
路に対応して設けられNチャンネルMOSFETQ17
及びQ18あるいはNチャンネルMOSFETQ19及
びQ20からなる書き込み用のスイッチMOSFET
と、NチャンネルMOSFETQ21及びQ22ならび
にQ25及びQ26あるいはNチャンネルMOSFET
Q23及びQ24ならびにQ27及びQ28からなる読
み出し用のスイッチMOSFETとを含む。
【0015】このうち、センスアンプSAの各単位増幅
回路を構成するMOSFETQ2及びQ12の共通結合
されたドレインすなわちMOSFETQ3及びQ13の
共通結合されたゲートは、各単位増幅回路の非反転入出
力ノードとされ、対応する相補ビット線の非反転信号線
Bq0又はBq1等にそれぞれ結合される。また、MO
SFETQ3及びQ13の共通結合されたドレインすな
わちMOSFETQ2及びQ12の共通結合されたゲー
トは、各単位増幅回路の反転入出力ノードとされ、対応
する相補ビット線の反転信号線Bq0B又はBq1B等
にそれぞれ結合される。PチャンネルMOSFETQ2
及びQ3のソースは、特に制限されないが、コモンソー
ス線CSPに共通結合され、さらにPチャンネル型の駆
動MOSFETQ1を介して回路の電源電圧に結合され
る。同様に、NチャンネルMOSFETQ12及びQ1
3の共通結合されたソースは、コモンソース線CSNに
共通結合され、さらにNチャンネル型の駆動MOSFE
TQ11を介して回路の接地電位に結合される。駆動M
OSFETQ11のゲートには、上記内部制御信号PA
が供給され、駆動MOSFETQ1のゲートには、内部
制御信号PAのインバータ回路N1による反転信号が供
給される。これにより、駆動MOSFETQ1及びQ1
1は、内部制御信号PAがハイレベルとされることで選
択的にオン状態となり、センスアンプSAのすべての単
位増幅回路を一斉に動作状態とする。この動作状態にお
いて、センスアンプSAの各単位増幅回路は、メモリア
レイMARYの選択されたワード線に結合される複数の
メモリセルから対応する相補ビット線を介して出力され
る微小読み出し信号を増幅し、ハイレベル又はロウレベ
ルの2値読み出し信号とする。
【0016】センスアンプSAの各単位回路のビット線
プリチャージ回路を構成するMOSFETQ14〜Q1
6のゲートには、内部制御信号PCが共通に供給され
る。また、MOSFETQ15及びQ16の共通結合さ
れたソースには、ダイナミック型RAMの図示されない
定電圧発生回路から、所定のプリチャージ電圧HVCが
共通に供給される。ここで、プリチャージ電圧HVC
は、特に制限されないが、回路の電源電圧及び接地電位
間のほぼ中間電位とされる。これにより、ビット線プリ
チャージ回路を構成するMOSFETQ14〜Q16
は、内部制御信号PCがハイレベルとされることで選択
的にオン状態となり、対応する相補ビット線q0及び
q1等の非反転及び反転信号線をプリチャージ電圧H
VCのようなハーフプリチャージレベルとする。
【0017】一方、センスアンプSAの各単位回路に設
けられる書き込み用のスイッチMOSFETQ17及び
Q18ならびにQ19及びQ20の一方は、対応する相
補ビット線q0又はq1等の非反転又は反転信号線
にそれぞれ結合され、その他方は、特に制限されない
が、書き込み用コモンIO線IO0又はIO1の非
反転又は反転信号線に順次共通結合される。これらのス
イッチMOSFETのゲートは、2組ずつ共通結合さ
れ、YアドレスデコーダYADから対応するビット線選
択信号YWq等が供給される。これにより、スイッチM
OSFETQ17及びQ18ならびにQ19及びQ20
は、対応するビット線選択信号YWq等がハイレベルと
されることで選択的にオン状態となり、対応する単位増
幅回路つまりは対応する相補ビット線q0又はq1
等と書き込み用コモンIO線IO0又はIO1とを
選択的に接続状態とする。つまり、この実施例のダイナ
ミック型RAMでは、メモリアレイMARYを構成する
相補ビット線が2組ずつグループ化され、各ビット線グ
ループを構成する2組の相補ビット線を単位として、書
き込み用コモンIO線IO0及びIO1あるいは後
述する読み出し用コモンIO線IO0及びIO1と
の間の接続が選択的に実現される。
【0018】センスアンプSAの各単位回路に設けられ
る読み出し用のスイッチMOSFETQ21及びQ22
ならびにQ23及びQ24のゲートは、対応する相補ビ
ット線q0又はq1等の非反転又は反転信号線にそ
れぞれ結合され、その共通結合されたソースは回路の接
地電位に結合される。また、これらのスイッチMOSF
ETのドレインは、対応するもう1組のスイッチMOS
FETQ25及びQ26あるいはQ27及びQ28を介
して、読み出し用コモンIO線IO0又はIO1の
非反転又は反転信号線に順次結合される。MOSFET
Q25及びQ26ならびにQ27及びQ28のゲート
は、2組ずつ順次共通結合され、YアドレスデコーダY
ADから対応するビット線選択信号YRq等が供給され
る。これにより、スイッチMOSFETQ25及びQ2
6ならびにQ27及びQ28は、対応するビット線選択
信号YRq等がハイレベルとされることで選択的にオン
状態となり、対応する相補ビット線q0又はq1等
と読み出し用コモンIO線IO0又はIO1とを選
択的に接続状態とする。このとき、MOSFETQ21
及びQ22ならびにQ23及びQ24はいわゆるセンス
MOSFETとして作用し、対応する相補ビット線
0及びq1において電圧信号として確立された2値読
み出し信号を、電流信号として読み出し用コモンIO線
IO0及びIO1に伝達する。その結果、比較的大
きな寄生容量が結合される読み出しコモンIO線IO
0及びIO1の電圧振幅が圧縮され、ダイナミック型
RAMの読み出し動作が高速化される。
【0019】ところで、この実施例のダイナミック型R
AMでは、図3に示されるように、書き込み用コモンI
O線IO0及びIO1の非反転信号線すなわちWI
O0とWIO1ならびに反転信号線すなわちWIO0B
とWIO1Bがそれぞれ隣接して配置され、メモリアレ
イMARYを構成する相補ビット線は、各ビット線グル
ープを構成する2組の相補ビット線のうち一方の書き込
み用コモンIO線IO0又はIO1に接続される相
補ビット線p0とq0あるいはq1とr1等が
隣り合うように配置される。また、センスアンプSAの
同時にオン状態とされる2対の書き込み用のスイッチM
OSFETQ17及びQ18ならびにQ19及びQ20
は、相補ビット線の延長方向に対して千鳥状に配置さ
れ、これらのスイッチMOSFETが形成されるN型拡
散層N1〜N4内には、隣接する相補ビット線p0又
r1に対応して設けられる書き込み用スイッチMO
SFET(Q17)及び(Q18)ならびに(Q19)
及び(Q20)がそれぞれ形成される。各スイッチMO
SFETのゲートは、特に制限されないが、ポリシリコ
ンにより形成され、図3に斜線で示されるように、実質
的に書き込み用コモンIO線IO0及びIO1と平
行していわゆる縦型配置されるとともに、対応する2対
のスイッチMOSFETを1群として千鳥状に共通結合
された後、コンタクトC13〜C15を介して対応する
ビット線選択信号線YWp〜YWr等に結合される。さ
らに、この実施例では、対をなす2個のスイッチMOS
FETQ17及びQ18あるいはQ19及びQ20と対
応する相補ビット線q0又はq1等の非反転又は反
転信号線とを結合するためのコンタクトC3及びC4あ
るいはC5及びC6が、ともに対応するゲートの左側あ
るいは右側、つまりは対応するゲートの同一方向に配置
される。なお、各相補ビット線が、さらに図5の左側す
なわち図示されない読み出し用のセンスMOSFETQ
21〜Q24のゲートまで延長されることは言うまでも
ない。
【0020】これらの結果、この実施例のダイナミック
型RAMでは、その製造過程において、例えばセンスア
ンプSAの書き込み用スイッチMOSFETのゲートを
形成するためのマスクに合わせズレが生じてしまった場
合でも、対をなすスイッチMOSFETQ17及びQ1
8あるいはQ19及びQ20の拡散層面積は同様に増加
又は減少し、対応する相補ビット線の非反転及び反転信
号線に結合される寄生容量のバランスが損なわれること
はない。その結果、各相補ビット線の非反転及び反転信
号線の読み出し信号量のバランスを保つことができ、こ
れによってダイナミック型RAMの読み出し動作を安定
化することができる。また、図3から明らかなように、
対応する2対のスイッチMOSFETQ17及びQ18
ならびにQ19及びQ20のゲートが共通結合され、対
応するビット線選択信号線とのコンタクトが共有化され
るとともに、書き込み用コモンIO線IO0及び
O1の非反転又は反転信号線と隣接する2組の相補ビッ
ト線の拡散層とを結合するためのコンタクトC9〜C1
2等が同様に共有化され、これによってセンスアンプS
Aの所要レイアウト面積が縮小されるものとなる。
【0021】図1の説明に戻ろう。Yアドレスデコーダ
YADには、特に制限されないが、Yアドレスバッファ
YABからjビットの内部アドレス信号Y1〜Yjが供
給され、タイミング発生回路TGから内部制御信号YD
Gが供給される。また、YアドレスバッファYABに
は、外部端子AY0〜AYjを介してj+1ビットのY
アドレス信号AY0〜AYjが供給され、タイミング発
生回路TGから内部制御信号ALが供給される。
【0022】YアドレスデコーダYADは、特に制限さ
れないが、内部制御信号YDGがハイレベルとされるこ
とで選択的に動作状態とされる。この動作状態におい
て、YアドレスデコーダYADは、内部アドレス信号Y
1〜Yjをデコードし、対応する上記ビット線選択信号
YWqあるいはYRq等を択一的にハイレベルとする。
これらのビット線選択信号は、前述のように、センスア
ンプSAの対応する2対の書き込み用スイッチMOSF
ET又は読み出し用スイッチMOSFETにそれぞれ供
給される。YアドレスバッファYABは、外部端子AY
0〜AYjを介して供給されるYアドレス信号AY0〜
AYjを、内部制御信号ALに従って取り込み、保持す
るとともに、これらのYアドレス信号をもとに、内部ア
ドレス信号Y0〜Yjを形成する。このうち、特に制限
されないが、最下位ビットの内部アドレス信号Y0はラ
イトアンプWA及びリードアンプRAに供給され、残り
の内部アドレス信号Y1〜YjはYアドレスデコーダY
ADに供給される。
【0023】次に、メモリアレイMARYの指定された
2組の相補ビット線が選択的に接続される書き込み用コ
モンIO線IO0及びIO1ならびに読み出し用コ
モンIO線IO0及びIO1は、特に制限されない
が、ライトアンプWAならびにリードアンプRAの対応
する単位回路にそれぞれ結合される。ここで、ライトア
ンプWAは、特に制限されないが、書き込み用コモンI
O線IO0及びIO1に対応して設けられ最下位ビ
ットの内部アドレス信号Y0に従って択一的に指定され
る2個の単位回路を備える。これらの単位回路には、タ
イミング発生回路TGから内部制御信号WEが共通に供
給され、その入力端子は、データ入力バッファDIBを
介してデータ入出力端子Dinに結合される。同様に、
リードアンプRAは、特に制限されないが、読み出し用
コモンIO線IO0及びIO1に対応して設けられ
上記内部アドレス信号Y0に従って択一的に指定される
2個の単位回路を備える。これらの単位回路には、タイ
ミング発生回路TGから内部制御信号REが共通に供給
され、その出力端子は、データ出力バッファDOBを介
してデータ出力端子Doutに結合される。
【0024】ライトアンプWAを構成する2個の単位回
路は、内部制御信号WEがハイレベルとされかつ内部ア
ドレス信号Y0がハイレベル又はロウレベルとされるこ
とで択一的に動作状態とされる。この動作状態におい
て、ライトアンプWAの各単位回路は、データ入出力端
子Dinからデータ入力バッファDIBを介して入力さ
れる書き込みデータをもとに所定の書き込み信号を形成
し、対応する書き込み用コモンIO線IO0又は
O1を介してメモリアレイMARYの選択された2個の
メモリセルに書き込む。同様に、リードアンプRAを構
成する2個の単位回路は、内部制御信号REがハイレベ
ルとされかつ内部アドレス信号Y0がハイレベル又はロ
ウレベルとされることで択一的に動作状態とされる。こ
の動作状態において、リードアンプRAの各単位回路
は、メモリアレイMARYの選択された2個のメモリセ
ルから対応する読み出し用コモンIO線IO0又は
IO1を介して出力される読み出し信号をさらに増幅
し、データ出力バッファDOBからデータ出力端子Do
utを介して送出する。
【0025】タイミング発生回路TGは、外部から起動
制御信号として供給されるロウアドレスストローブ信号
RASB及びカラムアドレスストローブ信号CASBな
らびにライトイネーブル信号WEBをもとに、上記各種
の内部制御信号を形成し、ダイナミック型RAMの各部
に供給する。
【0026】図4には、この発明が適用されたダイナミ
ック型RAMに含まれるセンスアンプの第2の実施例の
部分的な回路図が示され、図5には、その一実施例の部
分的な配置図が示されている。なお、この実施例は、上
記図2及び図3の実施例を基本的に踏襲するものである
ため、これと異なる部分について説明を追加する。
【0027】図4において、この実施例のダイナミック
型RAMは、特に制限されないが、書き込み用及び読み
出し用として兼用される2組のコモンIO線O0及び
O1を備える。これらのコモンIO線は、ビット線選
択信号YSq等に従って選択的にオン状態とされる2対
のスイッチMOSFETQ29及びQ30ならびにQ3
1及びQ32を介して、指定される2組の相補ビット線
q0及びq1等と選択的に接続される。この実施例
において、コモンIO線O0及びO1の非反転信号
線すなわちIO0とIO1ならびに反転信号線すなわち
IO0BとIO1Bは、図5に例示されるように、それ
ぞれ隣接して配置され、メモリアレイMARYを構成す
る相補ビット線は、各ビット線グループを構成する2組
の相補ビット線のうち一方のコモンIO線O0又は
O1に接続される相補ビット線p0とq0等あるい
q1とr1等が隣り合うように配置される。ま
た、センスアンプSAの対応する2対のスイッチMOS
FETQ29及びQ30ならびにQ31及びQ32は、
相補ビット線の延長方向に対して千鳥状に配置され、こ
れらのスイッチMOSFETが形成されるN型拡散層N
5〜N8内には、隣接する相補ビット線p0又は
1等に対応して設けられる書き込み用スイッチMOSF
ET(Q29)及び(Q30)ならびに(Q31)及び
(Q32)がそれぞれ形成される。各スイッチMOSF
ETのゲートは、図5に斜線で示されるように、実質的
にコモンIO線O0及びO1と平行していわゆる縦
型配置されるとともに、対応する2対のスイッチMOS
FETを1群として千鳥状に共通結合された後、コンタ
クトC28〜C30を介して対応するビット線選択信号
線YSp〜YSr等に結合される。さらに、対をなす2
個のスイッチMOSFETQ29及びQ30あるいはQ
31及びQ32と対応する相補ビット線q0又は
1等の非反転又は反転信号線とを結合するコンタクトC
18及びC19あるいはC20及びC21は、ともに対
応するゲートの同一方向に配置される。これにより、コ
モンIO線が書き込み用及び読み出し用として共有化さ
れるダイナミック型RAMにおいても、上記図2及び図
3の実施例と同様な効果を得ることができるものであ
る。
【0028】ところで、この実施例のセンスアンプSA
は読み出し用のスイッチMOSFETを備えず、各相補
ビット線の非反転及び反転信号線は、対応するコンタク
トC18〜C21等において切断することが可能であ
る。しかし、この実施例では、すべての相補ビット線の
非反転及び反転信号線が、ほぼ同長となるべく、遠端の
コンタクトC18及びC22等に近接する位置まで延長
される。これにより、各相補ビット線の非反転及び反転
信号線の寄生容量がさらにバランス化され、ダイナミッ
ク型RAMの読み出し動作がさらに安定化される。
【0029】図6には、この発明が適用されたダイナミ
ック型RAMに含まれるセンスアンプの第3の実施例の
部分的な回路図が示され、図7には、その一実施例の部
分的な配置図が示されている。以下、上記図2ないし図
6の実施例と異なる部分について、説明を追加する。
【0030】図6において、この実施例のダイナミック
型RAMは、特に制限されないが、書き込み用及び読み
出し用として兼用される1組のコモンIO線Oを備え
る。このコモンIO線Oは、対応するビット線選択信
号YSq等がハイレベルとされることで選択的にオン状
態とされるスイッチMOSFETQ29及びQ30を介
して、指定された相補ビット線q等に選択的に接続さ
れる。この実施例において、対をなす2個のスイッチM
OSFETQ29及びQ30のゲートは、図7に斜線で
示されるように、実質的にコモンIO線Oと平行して
いわゆる縦型配置され、コンタクトC43〜C48を介
して対応するビット線選択信号線YSp〜YSr等に結
合される。また、対をなす2個のスイッチMOSFET
Q29及びQ30の拡散層と対応する相補ビット線
等の非反転又は反転信号線とを結合するためのコンタク
トC33及びC34は、ともに対応するゲートの同一方
向に配置される。そして、すべての相補ビット線の非反
転及び反転信号線は、ほぼ同長となるべく、遠端のコン
タクトC32,C34,C36及びC38等に近接する
位置まで延長される。これらの結果、1組のコモンIO
線を備えるダイナミック型RAMにおいても、上記図2
〜図5の実施例と同様な効果を得ることができるもので
ある。
【0031】以上の本実施例に示されるように、この発
明をコモンIO線及びセンスアンプを備えるダイナミッ
ク型RAM等の半導体記憶装置に適用することで、次の
ような作用効果が得られる。すなわち、 (1)コモンIO線と指定された相補ビット線を選択的
に接続するスイッチMOSFETのゲートを、実質的に
コモンIO線と平行していわゆる縦型配置し、これらの
スイッチMOSFETの拡散層と対応する相補ビット線
の非反転及び反転信号線を結合するコンタクトを、対応
するゲートの同一方向に配置することで、スイッチMO
SFETのゲート形成時においてマスクズレが生じた場
合でも、相補ビット線の非反転及び反転信号線に対応す
る拡散層面積を同様に変化させ、その寄生容量のアンバ
ランス化を防ぐことができるという効果が得られる。 (2)上記(1)項により、相補ビット線の非反転及び
反転信号線の読み出し信号量をバランス化し、ダイナミ
ック型RAM等の読み出し動作を安定化することができ
るという効果が得られる。 (3)上記(1)項及び(2)項において、ダイナミッ
ク型RAM等に複数対のコモンIO線が設けられる場
合、対応する2組のコモンIO線の非反転信号線ならび
に反転信号線をそれぞれ隣接して配置し、同一のコモン
IO線に接続される2組の相補ビット線を隣り合うよう
に配置するとともに、同時にオン状態とされる2対のス
イッチMOSFETを相補ビット線の延長方向に対して
千鳥状に配置することで、同時にオン状態とされる2対
のスイッチMOSFETのゲートと対応するビット線選
択信号線とを結合するコンタクトを共有化し、各コモン
IO線の非反転又は反転信号線と隣接する2組のスイッ
チMOSFETの拡散層とを結合するためのコンタクト
を共有化できるという効果が得られる。 (4)上記(3)項により、センスアンプの所要レイア
ウト面積を縮小し、ダイナミック型RAMのチップ面積
を縮小できるという効果が得られる。 (5)上記(1)項〜(4)項において、コモンIO線
が書き込み用及び読み出し用コモンIO線として兼用さ
れる場合、すべての相補ビット線の非反転及び反転信号
線を、ほぼ同長となるべく、遠端のコンタクトに近接す
る位置まで延長することで、各相補ビット線の非反転及
び反転信号線の寄生容量をさらにバランス化し、ダイナ
ミック型RAMの読み出し動作をさらに安定化すること
ができるという効果が得られる。
【0032】以上、本発明者によってなされた発明を実
施例に基づき具体的に説明したが、この発明は、上記実
施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない
範囲で種々変更可能であることは言うまでもない。例え
ば、図1において、ダイナミック型RAMのメモリアレ
イ及びその周辺回路は、複数のメモリマットからなるも
のであってもよい。また、ダイナミック型RAMは、複
数ビットの記憶データを同時に入出力するいわゆる多ビ
ット構成を採ることができるし、いわゆるアドレスマル
チプレクス方式を採ることもできる。ダイナミック型R
AMには、例えば4組のコモンIO線を設けることがで
きるし、そのブロック構成はこの実施例による制約を受
けない。図2及び図4ならびに図6において、ダイナミ
ック型RAMは、いわゆるシェアドセンス方式を採るこ
とができる。この場合、センスアンプSAの各スイッチ
MOSFETは、コモンIO線と指定された相補ビット
線に対応する単位増幅回路の相補入出力ノードとを選択
的に接続するためのものとなる。図3及び図5ならびに
図7において、コモンIO線と各スイッチMOSFET
のレイアウトは、上記いくつかの制約を満たすことを条
件に、任意の配置方法を採ることができる。さらに、図
2及び図4ならびに図6に示されるセンスアンプSAの
具体的な回路構成や電源電圧の極性及びMOSFETの
導電型等は、種々の実施形態を採りうる。
【0033】以上の説明では、主として本発明者によっ
てなされた発明をその背景となった利用分野であるダイ
ナミック型RAMに適用した場合について説明したが、
それに限定されるものではなく、例えば、Bi・CMO
Sダイナミック型RAMやマルチポートRAM等のよう
な各種半導体記憶装置にも適用できる。この発明は、少
なくともコモンIO線とビット線選択用のスイッチMO
SFETを含むセンスアンプとを備える半導体記憶装置
ならびにこのような半導体記憶装置を内蔵するディジタ
ル集積回路装置に広く適用できる。
【0034】
【発明の効果】本願において開示される発明のうち代表
的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、下
記の通りである。すなわち、コモンIO線と指定された
相補ビット線を選択的に接続するスイッチMOSFET
のゲートを、実質的にコモンIO線と平行していわゆる
縦型配置し、これらのスイッチMOSFETの拡散層と
対応する相補ビット線の非反転及び反転信号線を結合す
るコンタクトを、対応するゲートの同一方向に配置する
ことで、スイッチMOSFETのゲート形成時において
マスクズレが生じた場合でも、相補ビット線の非反転及
び反転信号線の寄生容量を同様に変化させ、そのアンバ
ランス化を防ぐことができる。その結果、相補ビット線
の非反転及び反転信号線の読み出し信号量をバランス化
し、ダイナミック型RAM等の読み出し動作を安定化す
ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明が適用されたダイナミック型RAMの
一実施例を示すブロック図である。
【図2】図1のダイナミック型RAMに含まれるセンス
アンプの第1の実施例を示す部分的な回路図である。
【図3】図2のセンスアンプの一実施例を示す部分的な
配置図である。
【図4】この発明が適用されたダイナミック型RAMに
含まれるセンスアンプの第2の実施例を示す部分的な回
路図である。
【図5】図4のセンスアンプの一実施例を示す部分的な
配置図である。
【図6】この発明が適用されたダイナミック型RAMに
含まれるセンスアンプの第3の実施例を示す部分的な回
路図である。
【図7】図6のセンスアンプの一実施例を示す部分的な
配置図である。
【図8】従来のダイナミック型RAMに含まれるセンス
アンプの一例を示す部分的な配置図である。
【符号の説明】
MARY・・・メモリアレイ、SA・・・センスアン
プ、XAD・・・Xアドレスデコーダ、YAD・・・Y
アドレスデコーダ、XAB・・・Xアドレスバッファ、
YAB・・・Yアドレスバッファ、WA・・・ライトア
ンプ、RA・・・リードアンプ、DIB・・・データ入
力バッファ、DOB・・・データ出力バッファ、TG・
・・タイミング発生回路。Q1〜Q3・・・Nチャンネ
ルMOSFET、Q11〜Q32・・・NチャンネルM
OSFET、N1・・・インバータ回路。IO0〜
IO1,IO0〜IO1,O0〜O1,O・
・・コモンIO線、o〜s,p0〜p1,
0〜q1,r0〜r1・・・相補ビット線、YW
p〜YWr,YRq,YSo〜YSs・・・ビット線選
択信号線、N1〜N14・・・N型拡散層、Go〜Gs
・・・ゲート、C1〜C67・・・コンタクト。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平4−310964(JP,A) 特開 平2−304798(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 27/108 G11C 11/401 H01L 21/8242

Claims (11)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 複数のワード線と複数の相補ビット線の
    所定の交点に設けられた複数のメモリセルと、 前記複数の相補ビット線のそれぞれに対応して設けら
    れ、選択された前記相補ビット線を相補コモンIO線に
    接続する第1MOSFETと第2MOSFETの複数対
    から構成されるスイッチMOSFETと、前記複数対のスイッチMOSFETを構成する第1MO
    SFETの第1拡散層は対応する前記相補ビット線の一
    方に接続され、前記第1MOSFETの第2拡散層は前
    記相補コモンIO線の一方に接続され、 前記複数対のスイッチMOSFETを構成する第2MO
    SFETの第1拡散層は対応する前記相補ビット線の他
    方に接続され、前記第2MOSFETの第2拡散層は前
    記相補コモンIO線の他方に接続され、 前記第1MOSFET及び第2MOSFETの第1拡散
    層は、ゲート電極に対して それぞれ同じ側に設けられる
    ことを特徴とする半導体装置。
  2. 【請求項2】 請求項1において、半導体装置は更に、 前記複数対のスイッチMOSFETのゲート電極の延在
    方向は、前記相補コモンIO線の延在方向と実質的に平
    行であることを特徴とする半導体装置。
  3. 【請求項3】 複数のワード線と複数の相補ビット線の
    所定の交点に設けられた複数のメモリセルと、 前記複数の相補ビット線のそれぞれに対応して設けら
    れ、選択された前記相補ビット線を相補コモンIO線に
    接続する複数対のスイッチMOSFETとを備え、 前記複数対のスイッチMOSFETのゲート電極の延在
    方向は、前記相補コモンIO線の延在方向と実質的に平
    行であることを特徴とする半導体装置。
  4. 【請求項4】 請求項1から請求項3のいずれかにお
    いて、 前記一対のスイッチMOSFETの一方と他方は、前記
    ビット線の延在方向に並べて配置され、 前記一対のスイッチMOSFETのゲート電極の延在方
    向は、前記相補ビット線の延在方向と実質的に直交し、 前記一対のスイッチMOSFETと前記相補ビット線の
    接続領域において、前記相補ビット線の一方と他方は、
    それぞれが同長とされるべく延長される部分を有するこ
    とを特徴とする半導体装置。
  5. 【請求項5】 請求項1から請求項4のいずれかにおい
    て、 前記複数の相補ビット線の延在方向は、前記相補コモン
    IO線の延在方向と実質的に直交することを特徴とする
    半導体装置。
  6. 【請求項6】 複数のワード線と第1及び第2相補ビッ
    ト線の所定の交点に設けられた複数のメモリセルと、 前記第1相補ビット線を第1相補コモンIO線に接続す
    る第1スイッチMOSFET対と、 前記第2相補ビット線を第2相補コモンIO線に接続す
    る第2スイッチMOSFET対と、 前記第1及び第2スイッチMOSFET対のゲート電極
    に共通に接続されるビット線選択信号線とを備え、 前記第1及び第2相補ビット線は第1の方向に延在し、 前記第1及び第2相補コモンIO線は前記第1の方向と
    は実質的に直交する第2の方向に延在するとともに、前
    記第1相補コモンIO線の一方、前記第2相補コモンI
    O線の一方、前記第1相補コモンIO線の他方、前記第
    相補コモンIO線の他方の順で配置され、 前記第1スイッチMOSFET対の一方と他方は、前記
    第1相補コモンIO線の一方と他方にそれぞれ近接する
    ように配置され、 前記第2スイッチMOSFET対の一方と他方は、前記
    第2相補コモンIO線の一方と他方にそれぞれ近接する
    ように配置されることを特徴とする半導体装置。
  7. 【請求項7】 請求項6において 前記第1スイッチMOSFET対は、第1MOSFET
    と第2MOSFETから構成され、 前記第2スイッチMOSFET対は、第3MOSFET
    と第4MOSFETから構成され、 前記第1スイッチMOSFET対を構成する第1MOS
    FETの第1拡散層は対応する前記第1相補ビット線の
    一方に接続され、前記第1MOSFETの第2拡散層は
    前記第1相補コモンIO線の一方に接続され、 前記第1スイッチMOSFET対を構成する第2MOS
    FETの第1拡散層は対応する前記第1相補ビット線の
    他方に接続され、前記第2MOSFETの第2拡散層は
    前記第1相補コモンIO線の他方に接続され、 前記第2スイッチMOSFET対を構成する第3MOS
    FETの第1拡散層は対応する前記第2相補ビット線の
    一方に接続され、前記第3MOSFETの第2拡散層は
    前記第2相補コモンIO線の一方に接続され、 前記第2スイッチMOSFET対を構成する第4MOS
    FETの第1拡散層は対応する前記第2相補ビット線の
    他方に接続され、前記第4MOSFETの第2拡散層は
    前記第2相補コモンIO線の他方に接続され、 前記第1から第4MOSFETの第1拡散層は、 前記第
    1及び第2スイッチMOSFET対のゲート電極に対し
    てそれぞれ同じ側に設けられることを特徴とする半導体
    装置。
  8. 【請求項8】 請求項6又は請求項7において、 前記第1及び第2スイッチMOSFET対のゲート電極
    は、前記第2の方向に延在する部分を有することを特徴
    とする半導体装置。
  9. 【請求項9】 請求項6から請求項8のいずれかにおい
    て、 前記第1スイッチMOSFET対の一方と他方は、並ん
    で前記第1の方向配置され、 前記第2スイッチMOSFET対の一方と他方は、並ん
    で前記第1方向配置され、前記第1スイッチMOSFET対と前記第2スイッチM
    OSFET対は、対向して配置される ことを特徴とする
    半導体装置。
  10. 【請求項10】 請求項6から請求項9のいずれかにお
    いて、 前記第1及び第2相補ビット線は、前記第1及び第2ス
    イッチMOSFET対との接続領域において、それぞれ
    ほぼ同長とされるべく延長される部分を有することを特
    徴とする半導体装置。
  11. 【請求項11】 請求項1から請求項10のいずれかに
    おいて、前記半導体装置は、ダイナミック型RAMであ
    ることを特徴とする半導体装置。
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