JP3211745B2 - 半導体記憶装置 - Google Patents
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Description
置されたROMやEEPROM等の半導体メモリ装置に
関し、特にセルデータの読み出しの際にセルアレイをプ
リチャージする半導体記憶装置に関する。
行うこの種の半導体記憶装置では、一般にセルアレイの
ビットラインをプリチャージする。プリチャージはメモ
リセルのビットライン拡散配線がその対象になる。ま
た、読み出しの際に仮想グランドラインをディスチャー
ジすると、選択された仮想グランドラインに接続される
拡散配線がディスチャージされる。
示す回路図である。同図において、D1〜D3は図示し
ないセンスアンプに接続されるビット線端子、WS1〜
WSnはワード線、BS1〜BS6はバンク選択線、V
G1〜VG4は仮想グランド線端子を示す。また、BT
1〜BT6はバンク選択トランジスタ、SARYはセル
アレイである。セルアレイSARYは、図中、例えば記
号SX1,SX2,SY1〜SY8で示されるような各
セルが行列状に配置されている。
タを読み出す場合は、センスアンプからビット線端子D
1にセンスアンプ電流(SA電流)を供給しかつ対応の
上側の各バンク選択線BSを選択してトランジスタBT
をオンとして上記センスアンプ電流を内部のビットライ
ン拡散配線1(第1の副ビット線)を介して選択セルS
X1のドレインに与えると共に、ワード線WSnにより
選択セルSX1を含む1行の各セルの選択を行い、かつ
対応の下側の各バンク選択線BSを選択してトランジス
タBTをオンとし、選択セルSX1のソースからデータ
を、内部のビットライン拡散配線2(第2の副ビット
線)及び仮想グランド端子VG1を介し読み出すように
する。また、このとき選択セルSX1のドレイン側に位
置するビット線端子D2及び仮想グランド端子VG2は
プリチャージされている。
報に開示された半導体メモリ装置である。この装置は、
セルアレイSARYの図中上側に2段のバンク選択線B
S1,BS2を配置すると共に、セルアレイSARYの
図中下側に2段のバンク選択線BS3,BS4を配置し
たものである。そして、1つのビット線端子Dから2本
のビットライン拡散配線1をそれぞれトランジスタBT
1、BT2を介してセルアレイの各セルのドレインに接
続し、1つの仮想グランド線端子VGから同様に2本の
ビットライン拡散配線2をそれぞれトランジスタBT
3、BT4を介してセルアレイSARYの各セルのソー
スに接続している。
は、オンしているセルSX1のデータを読み出すときに
隣接セルSX2がオンとなっている場合は、ビット端子
D1側からのセンスアンプ電流と、プリチャージされ
ている仮想グランド端子VG2側からの回り込み電流
とがセルSX1のドレイン側に供給される。ここで、選
択セルSX1がビット線端子D1から遠く、かつ仮想グ
ランド端子VG2から近い位置に配置されている場合、
図8の等価回路図に示すように、全体のビットライン拡
散配線の抵抗値をRとすると、ビット線端子D1側から
のビットライン拡散配線1の抵抗の値(R1)に比べ、
仮想グランド端子VG2側からのビットライン拡散配線
2の抵抗の値(R−R1)が小さく、したがってセンス
アンプ電流に対し回り込み電流の方が大となる。こ
のため、選択セルSX1に対して十分なセンスアンプ電
流が流れず、仮想グランド端子VG1側でそのデータを
読み出すときに誤ったデータが読み出されるという問題
がある。さらに、オンしている選択セルSX1のデータ
読出時にはビット線端子D1と仮想グランド端子VG1
間にはトランジスタBT2,BT4,BT6の3個のト
ランジスタが介在するため、センスアンプ電流が低下し
同様に誤ったデータが読み出されるという問題もある。
データを読み出す場合はビット線端子D2にセンスアン
プ電流を供給して仮想グランド線端子VG2から読み出
しを行う。また、この際にはビット線端子D3及び仮想
グランド端子VG3をプリチャージする。この場合、セ
ルSY1,SY8がともにオフ、セルSY2〜SY7が
ともにオンしていると、仮想グランド端子VG3側から
のプリチャージ電流はセルSY8でカットされるた
め、ビット線端子D2側からのセンスアンプ電流によ
り拡散層A〜Fを充電しなければならない。このため、
データ読出時の時定数が大きくなり、したがってデータ
の読み出し速度が遅くなるという問題もある。
は、図6に示す装置のようなデータの誤読み出し及び読
み出し速度の低下の問題は或る程度解消できるが、バン
ク選択が4段構成となっており、多段のバンク選択構成
の装置には適用できないという課題があった。
レインとソースは、内部のビットライン拡散配線1と同
様の拡散層により形成され、各セルのゲートはポリシリ
コンにより形成される。また、各バンク選択トランジス
タBTのドレイン及びソースも同様に拡散層により形成
され、ゲートはポリシリコンにより形成される。また、
各セル及びトランジスタBTのゲートに接続されるワー
ド線及びバンク選択線もポリシリコンにより形成され
る。即ち、図7の従来装置のレイアウトを示す図9にお
いて、BNがビットライン拡散配線などの拡散層、WS
がワード線などのポリシリコンを示す。なお、Alはビ
ット線端子D及び仮想グランド端子VGに接続されるア
ルミ線を示す。ここで、拡散層BNの最小幅は、図9に
示すように0.5μmが限度であり、また各拡散層BN
間の最小間隔も0.5μmが限度である。従って、拡散
層BNの最小配置ピッチは1μmである。
仮想グランド線端子において拡散層2本に対してアルミ
線1本を配置する必要があり、拡散層BNの配置ピッチ
を最小にして回路の集積度を上げようとしても、回路の
集積度はアルミ線の配置ピッチに制限されるという問題
があった。即ち、拡散層BNの配置ピッチを最小の1μ
mとした場合、各ビット線端子D及び仮想グランド線端
子VGに接続されるアルミ線Alの配置ピッチは図9に
示すように2μmとなり、かつアルミ線AIの線幅及び
配置間隔がそれぞれ1μmとなってアルミ線の配置や加
工が困難になるという問題があった。したがって本発明
は、選択セルから確実かつ高速にデータを読み出すとと
もに、回路の集積度を上げる場合にビット線端子や仮想
グランド線端子に接続されるアルミ線等の金属線の配置
や加工を容易に行うことを目的とする。
るために本発明は、各セルが行列状に配置されたセルア
レイと、行方向に配置される各セルのゲートに共通に接
続されたワード線と、センスアンプ電流を供給するため
のビット線端子と、グランド線端子と、列方向に配置さ
れる各セルの一方の電極に共通に接続された複数の第1
の副ビット線と、第1の副ビット線に一方の電極が接続
される各セルの他方の電極に共通に接続された複数の第
2の副ビット線と、第1の副ビット線に接続されバンク
選択信号により第1の副ビット線を前記ビット線端子に
接続するビット線端子側バンク選択トランジスタと、第
2の副ビット線に接続されバンク選択信号により第2の
副ビット線を前記グランド線端子に接続するグランド線
端子側バンク選択トランジスタとを備え、1つのグラン
ド線端子に接続される第2の副ビット線の数は、1つの
ビット線端子に接続される第1の副ビット線の数の2倍
の数を有するものである。また、1つのグランド線端子
に接続される第2の副ビット線の数は、1つのビット線
端子に接続される第1の副ビット線の数の1/2倍の数
を有するものである。この場合、ビット線端子側バンク
選択トランジスタは、複数の前記第1の副ビット線の各
々に対して1つずつ接続され、かつグランド線端子側バ
ンク選択トランジスタは複数の第2の副ビット線の各々
に対して1つずつ接続されるものである。また、第1及
び第2の副ビット線と、セルの一方の電極及び他方の電
極と、バンク選択トランジスタの一方の電極及び他方の
電極とを拡散層により形成すると共に、セル及びバンク
選択トランジスタのゲートと、バンク選択トランジスタ
のゲートに接続されバンク選択信号を送出するバンク選
択線と、ワード線とをポリシリコンにより形成するもの
である。また、ビット線端子及びグランド線端子にそれ
ぞれ接続されるビット線及びグランド線は金属線により
形成されるものである。また、ビット線端子及びグラン
ド線端子はプリチャージされるものである。
して説明する。図1は本発明に係る半導体記憶装置の第
1の実施の形態を示す回路図である。同図において、D
0〜D4はビット線端子、W00〜W63はワード線、
BS1〜BS6はバンク選択線、VG1〜VG3は仮想
グランド線端子を示す。また、BT1〜BT6はバンク
選択トランジスタ、SARYはセルアレイである。セル
アレイSARYは、図中、例えば記号SX1〜SX8,
SY1〜SY4で示されるような各セルが行列状に配置
されている。
スタのソースとドレインは拡散層により形成され、ゲー
トはポリシリコンにより形成される。また、各セル及び
各バンク選択トランジスタのゲート電流を制御するため
のワード線W00〜S63及びバンク選択線BS1〜B
S6も同様にポリシリコンにより形成される。一方、各
ビット線端子D0〜D4は、図示しないセンスアンプに
接続されるとともに後述のアルミ線Al(ビット線)に
接続される。また、各ビット線端子D0〜D4は、バン
ク選択トランジスタBT1またはBT2とビットライン
拡散配線1(第1の副ビット線)を介してセルアレイS
ARYの各セルのドレインに接続される。さらに、各仮
想グランド端子VGはアルミ線Al(グランド線)に接
続されると共に、各バンク選択トランジスタBT3〜B
T6の1つとビットライン拡散配線2(第2の副ビット
線)を介してセルのソースに接続される。
タを読み出す場合は、センスアンプからビット端子D2
にセンスアンプ電流(SA電流)を供給しかつ対応のバ
ンク選択線BS2を選択してトランジスタBT2をオン
として上記センスアンプ電流を内部のビットライン拡
散配線1を介して選択セルSX1のドレインに与えると
共に、ワード線W63により選択セルSX1を含む1行
の各セルの選択を行い、かつ対応の各バンク選択線BS
6を選択してトランジスタBT6をオンとし、選択セル
SX1のソースからデータを、内部のビットライン拡散
配線2及び仮想グランド端子VG2を介して読み出すよ
うにする。また、このとき選択セルSX1のドレイン側
に位置するビット線端子D3及び仮想グランド端子VG
3はプリチャージされている。
読み出し時に選択セルSX1に行方向に隣接するSX2
〜SX8がオンしている場合は、プリチャージされてい
るビット線端子D3からオンしてるトランジスタBT2
を介しセルSX5→セルSX4→セルSX3→セルSX
2の向きに回り込み電流が流れて選択セルSX1のド
レイン側に達する。また、プリチャージされている仮想
グランド端子VG3からもオンしているトランジスタB
T6を介し、セルSX8からセルSX2の向きに回り込
み電流が流れて選択セルSX1のドレイン側に達す
る。
ランド端子VG3からの回り込み電流は、1個のトラ
ンジスタBT6及び7個のセル(SX2〜SX8)を介
して選択セルSX1に達するため、微少電流となり無視
できる。また、プリチャージされているビット線端子D
3からの回り込み電流についても、図3に示すよう
に、1個のトランジスタBT2と4個のセル(SX2〜
SX5)を介して選択セルSX1のドレインに達するた
め、ビット線端子D2から1個のトランジスタBT2を
介して選択セルSX1のドレインに流れるセンスアンプ
電流より少なく、無視できる値となる。したがって、オ
ンしている選択セルSX1のデータは、プリチャージ側
からの回り込み電流に影響されずに、センスアンプ電流
により確実に読み出すことができる。
ータを読み出す場合、この選択セルSX1のプリチャー
ジ側の全てのセルSX2〜SX8がオンしている最悪の
条件下でも、プリチャージ側からの回り込み電流を少な
くするように構成して、センスアンプ電流により選択セ
ルのデータを的確に読み出すようにしたものである。ま
た、図1に示す第1の実施の形態では、バンク選択トラ
ンジスタの段数が図6に示す3段(BT2,BT4,B
T6、またはBT1,BT3,BT5)から、例えばB
T2,BT6の2段とすることにより、選択セルに対し
センスアンプ電流をより多く供給ことができ、したがっ
てデータを確実に読み出せる。また、オンしているセル
の選択時には、ワード線Wの位置に無関係に一定のセン
スアンプ電流を選択セルに供給することができる。
続されるビット線(デジット線)に最も近接したプリチ
ャージ源は、仮想グランド端子VGに接続される仮想グ
ランド線ではなくビット線端子Dに接続されるビット線
であるため、図3に示すようにセンスアンプ電流と回
り込み電流の拡散層抵抗比は、常にR1:R1とな
る。したがって、回り込み電流が最も大きくなるワード
線位置がデジット線側から遠い場合においても、また回
り込み電流が最も小さくなるワード線位置がデジット線
側に近い位置においても、常に一定のセンスアンプ電流
を選択セルに供給することができる。
み出し動作について説明したが、次にオフしているセル
SY1を選択してデータを読み出す場合の動作について
説明する。オフしている選択セルSY1のデータを読み
出す場合、図1に示すように、ビット線端子D2にセン
スアンプ電流を供給すると共に、バンク選択線BS2を
選択してトランジスタBT2をオンし、かつワード線W
00を選択して選択セルSY1のドレインにセンスアン
プ電流を与える。そして、バンク選択線BS6を選択
してトランジスタBT6をオンとし、選択セルSY1の
データをそのソースからトランジスタBT6を介して仮
想グランド線端子VG2側に読み出す。なおこの場合、
前述と同様にビット線端子D3及び仮想グランド線端子
VG3はプリチャージされている。
ャージ側のセルSY2,SY3がオンでかつセルSY4
がオフしていると、プリチャージされているビット線端
子D3からのプリチャージ電流は、オフしているセル
SY4でカットされる。このため、ビット線端子D2か
らのセンスアンプ電流によりセルSY2→SY3の方向
に充電が行われる。しかし、この充電は3本の拡散層A
〜Cに対して行われるため、図6に示すように6本の拡
散層A〜Fに対して行っていた従来例に比べて充電時間
が遥かに短縮され、従ってデータを高速で読み出すこと
ができる。
ータを読み出す場合、この選択セルSY1に隣接する各
セルへのプリチャージ電流がオフしている場合でも、セ
ンスアンプ電流により充電される隣接セルの数を少なく
するように構成したことにより、選択セルSY1へのセ
ンスアンプ電流供給時の隣接セルに対する充電時間を短
くすることができ、したがってデータの読み出し速度の
低下を抑制できる。
す回路図である。図1に示す回路がセルアレイSARY
のビット線端子D側に2本のバンク選択線BS1,BS
2を配置し、セルアレイSARYの仮想グランド線VG
側に4本のバンク選択線BS3〜BS6を配置した6段
のバンク選択線構成の例であるのに対し、図2の回路
は、セルアレイSARYのビット線端子D側に4本のバ
ンク選択線BS1〜BS4を配置し、セルアレイSAR
Yの仮想グランド線VG側に2本のバンク選択線BS
5,BS6を配置した6段のバンク選択線構成の例であ
る。
に、オンしているセルのデータ読出時には、プリチャー
ジ側からの回り込み電流を少なくして、ビット線端子D
側からのセンスアンプ電流により選択セルのデータを的
確に読み出すことができる。また、オフしているセルの
データ読出時には、隣接セルへのセンスアンプ電流によ
る充電時間を短くすることができ、したがってデータを
高速で読み出すことができる。
レイアウトを示す図であり、図中、実線で示す各バンク
選択線BS1〜BS6及びワード線W00〜W63は、
上述したようにポリシリコンにより形成され、また各セ
ル及びバンク選択トランジスタBT1〜BT6の各ゲー
トもポリシリコンにより形成される。また、図中、点線
で示すBNは拡散層であり、各セル及び各バンク選択ト
ランジスタBT1〜BT6のドレインとソースの他、各
端子D0,D1,VG1とセル及び各バンク選択トラン
ジスタ間を結ぶビットライン拡散配線も上述したように
拡散層で形成される。
ト線端子Dから2本のビットライン拡散配線が各セルの
ドレインに接続されるように形成され、1つの仮想グラ
ンド線端子VGから4本のビットライン拡散配線が各セ
ルのソースに接続されるように形成される。即ち、2つ
のビット線端子D0,D1から合計4本のビットライン
拡散配線が各列(4列)のセルの各ドレインに各個に接
続されると共に、1つの仮想グランド線端子VG0から
の4本のビットライン拡散配線が前記4列のセルの各ソ
ースに各個に接続される。
に接続され拡散層BNの配置方向と同方向に配置される
2本のアルミ線に対し、同様に拡散層BNの方向に配置
される仮想グランド線端子VGのアルミ線は1本で済む
ため、ビット線端子及び仮想グランド線端子毎に各々1
本のアルミ線を配置する図7の従来装置の場合に比較し
てアルミ線を余裕をもって配置することができる。
BNの配置ピッチを最小の1μmとして回路の集積度を
上げた場合、図4のレイアウト図に示すように、アルミ
線Alの配置ピッチを2.67μmとすることができ、
図7及び図9に示す従来装置に比べてアルミ線Alの配
置ピッチに余裕が生じ、したがって回路の集積度を上げ
ても各端子に接続されるアルミ線等の金属線の配置及び
加工を容易に行うことができる。なお、図2に示す半導
体記憶装置の場合も、例えば仮想グランド端子VG0、
VG1からの2本のアルミ線に対しビット線端子D1か
ら1本のアルミ線を配置すれば良いため、図1に示す装
置と同様の効果を奏する。
択線BS1〜BS6によりセルアレイSARYを選択す
る構成を示したが、12本のバンク選択線BS1〜BS
12を設けて、4本のバンク選択線BS1〜BS4でビ
ット端子D側のセル選択を行い、残りの8本のバンク選
択線BS5〜BS12で仮想グランド端子VG側のセル
選択を行うようにしても良く、また、この場合、8本の
バンク選択線BS1〜BS8でビット端子D側のセル選
択を行い、残りの4本のバンク選択線BS9〜BS12
で仮想グランド端子VG側のセル選択を行うようにして
も良い。さらに、24本のバンク選択線BS1〜BS2
4を設けて、8本のバンク選択線BS1〜BS8でビッ
ト端子D側のセル選択を行い、残りの16本のバンク選
択線BS9〜BS24で仮想グランド端子VG側のセル
選択を行うようにしても良く、また、この場合、16本
のバンク選択線BS1〜BS16でビット端子D側の選
択を行い、残りの8本のバンク選択線BS17〜BS2
4で仮想グランド端子VG側のセル選択を行うようにし
ても良い。また、9本のバンク選択線BS1〜BS9を
設けて、3本のバンク選択線BS1〜BS3でビット端
子D側のセル選択を行い、残りの6本のバンク選択線B
S4〜BS9で仮想グランド端子VG側のセル選択を行
うようにしても良く、また、この場合、6本のバンク選
択線BS1〜BS6でビット端子D側のセル選択を行
い、残りの3本のバンク選択線BS7〜BS9で仮想グ
ランド端子VG側のセル選択を行うようにしても良い。
ット線端子に接続されると共にセルアレイの各セルのド
レイン(一方の電極)に各個に接続される第1の副ビッ
ト線の数と、グランド線端子に接続され、かつ第1の副
ビット線にドレインが接続される各セルのソース(他方
の電極)に各個に接続される第2の副ビット線の数とを
異なるように構成したので、オンしているセルのデータ
を読み出す場合、この選択セルのプリチャージ側の全て
のセルがオンしている最悪の条件下でも、プリチャージ
側からの回り込み電流を少なくすることができ、したが
ってセンスアンプ電流により選択セルのデータを的確に
読み出すことができる。また、オフしているセルのデー
タ読出時には、隣接セルへのセンスアンプ電流による充
電時間を短くすることができ、したがってデータを高速
で読み出すことができる。また、ビット線端子とグラン
ド線端子において拡散層2本に対してアルミ線1本を配
置する必要が無いため、回路の集積度を上げる場合に各
端子に接続されるアルミ線などの金属線の配置ピッチに
余裕が生じ、したがって金属線の配置や加工が容易にな
る。また、バンク選択トランジスタを、複数の第1の副
ビット線に対して1個づつ接続し、複数の第2の副ビッ
ト線に対して1個づつ接続するようにしたので、選択セ
ルに対しセンスアンプ電流をより多く供給ことができ、
したがってデータを確実に読み出すことができる。
形態を示す回路図である。
る。
す図である。
線及び金属線の配置状況を示す図である。
る。
る。
る。
状況を示す図である。
散配線及び金属線の配置状況を示す図である。
ビットライン拡散配線(第2の副ビット線)、D0〜D
4…ビット線端子、VG0〜VG4…仮想グランド線端
子、BS1〜BS6…バンク選択線、W00〜W63…
ワード線、BT1〜BT6…バンク選択トランジスタ、
SARY…セルアレイ、SX1〜SX8,SY1〜SY
4…セル、BN…拡散層、WS…ポリシリコン、Al…
アルミ線。
Claims (6)
- 【請求項1】 MOSトランジスタからなる各セルが行
列状に配置されたセルアレイと、行方向に配置される各セルのゲートに共通に接続された
ワード線と、 セ ンスアンプ電流を供給するためのビット線端子と、 グ ランド線端子と、列方向に配置される各セルの一方の電極に共通に接続さ
れた 複数の第1の副ビット線と、 前 記第1の副ビット線に一方の電極が接続される各セル
の他方の電極に共通に接続された複数の第2の副ビット
線と、 前記第1の副ビット線に接続されバンク選択信号により
第1の副ビット線を前記ビット線端子に接続するビット
線端子側バンク選択トランジスタと、 前記第2の副ビット線に接続されバンク選択信号により
第2の副ビット線を前記グランド線端子に接続するグラ
ンド線端子側バンク選択トランジスタと を備え、1つの
前記グランド線端子に接続される前記第2の副ビット線
の数は、1つの前記ビット線端子に接続される前記第1
の副ビット線の数の2倍であることを特徴とする半導体
記憶装置。 - 【請求項2】 MOSトランジスタからなる各セルが行
列状に配置されたセルアレイと、 行方向に配置される各セルのゲートに共通に接続された
ワード線と、 センスアンプ電流を供給するためのビット線端子と、 グランド線端子と、 列方向に配置される各セルの一方の電極に共通に接続さ
れた複数の第1の副ビット線と、 前記第1の副ビット線に一方の電極が接続される各セル
の他方の電極に共通に接続された複数の第2の副ビット
線と、 前記第1の副ビット線に接続されバンク選択信号により
第1の副ビット線を前記ビット線端子に接続するビット
線端子側バンク選択トランジスタと、 前記第2の副ビット線に接続されバンク選択信号により
第2の副ビット線を前 記グランド線端子に接続するグラ
ンド線端子側バンク選択トランジスタと を備え、1つの
前記グランド線端子に接続される前記第2の副ビット線
の数は、1つの前記ビット線端子に接続される前記第1
の副ビット線の数の1/2倍であることを特徴とする半
導体記憶装置。 - 【請求項3】 請求項1または2において、前記ビット線端子側バンク選択トランジスタは、複数の
前記第1の副ビット線の各々に対して1つずつ接続さ
れ、かつ前記グランド線端子側バンク選択トランジスタ
は複数の第2の副ビット線の各々に対して1つずつ接続
される ことを特徴とする半導体記憶装置。 - 【請求項4】 請求項1ないし3の何れかにおいて、前記第1及び第2の副ビット線と、前記セルの一方の電
極及び他方の電極と、前記バンク選択トランジスタの一
方の電極及び他方の電極とを拡散層により形成すると共
に、前記セル及びバンク選択トランジスタのゲートと、
前記バンク選択トランジスタのゲートに接続されバンク
選択信号を送出するバンク選択線と、前記ワード線とを
ポリシリコンにより形成する ことを特徴とする半導体記
憶装置。 - 【請求項5】 請求項1ないし4の何れかにおいて、前記ビット線端子及びグランド線端子にそれぞれ接続さ
れるビット線及びグランド線を金属線により形成する こ
とを特徴とする半導体記憶装置。 - 【請求項6】 請求項1ないし5の何れかにおいて、 前記ビット線端子及びグランド線端子はプリチャージさ
れることを特徴とする半導体記憶装置。
Priority Applications (6)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
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