JP3227331B2 - ビット線構造 - Google Patents
ビット線構造Info
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Description
線構造及び半導体メモリ装置に係り、特にレイアウト面
積を大きくせずに、チップの動作電流を減らすことがで
き、ビット線とビット線との間のセンシングノイズも減
らすことができるビット線構造及び半導体メモリ装置に
関する。
(セル)に貯蔵された情報(実際には貯蔵用キャパシタ
ーに充電されている電荷)を読み出すため、縦横に配列
されているワード線とビット線を指定して一つのセルを
選択し、これにより、セルの情報がビット線を通じてセ
ンサーアンプに伝達され、こうして読み出された情報
は、データバスを介してD−RAMの外に伝達される。
最近大容量のD−RAMチップが開発され、一つのビッ
ト線に接続されるセル数が多くなってきた。その上、セ
ル単位面積が減少してくるとともに、ワード線とビット
線との間隔も狭くなってきた。その結果、消耗する電力
も大きくなり、センシング時のノイズも増加し、そして
このことがD−RAMの信頼性を阻害する要因になって
いる。
ついての従来技術を説明するために簡単な回路図を図2
に示した。図2において、セルアレイ(Cell Array)A
R0、AR1、AR2、……はそれぞれ多数のワード線
(WL1、WL2、……WLi…)とビット線(BL、
/BL)を有しており、このビット線はポリシリコンま
たはメタルのような導電材料で、しかも同じ一つの導電
材料(第1材料)で構成される。そして各ビット線はビ
ット線選択スイッチ12に接続される。ビット線選択ス
イッチ12はセルアレイAR0とAR1との間に位置し
センサーアンプ(Senser Amplifier)に接続されてい
る。ビット線BL、/BLが接続されたビット線選択ス
イッチ12は、2個ずつ1対をなしてセンサーアンプに
接続され、また、ビット線BLとビット線/BLの2対
がそれぞれセンサーアンプの上側と下側に接続される。
すなわちセンサーアンプ一つにはビット線四つが接続さ
れるようにビット線選択スイッチ四つが接続される。図
示した構造においては、センサーアンプは、セルアレイ
AR0とAR1に含まれる2対のビット線によって共有
され(Shared)ている。
線(ビット線と/ビット線、以下「/」は「バー」を意
味する)は一つのセルアレイに属し、ビット線の他の対
(ビット線と/ビット線)は別のセルアレイに属する。
て説明する。セルアレイAR0に属する一つのセルCL
iを選択するためワード線WLiを選択すると、それに
より、選択されたセルCLiに貯蔵された情報がビット
線に与えられる。この状態のもとでは、同じワード線に
接続されたすべてのセルの情報も同じくそれぞれのビッ
ト線に与えられる。センサーアンプSAiは、ビット線
選択スイッチBSWiを介してBLと/BLの電圧を比
較増幅することにより情報を読み取る。すなわち、ビッ
ト線BLiが選択され、セルCLiに貯蔵されていた情
報が読み出されることになる。このようにして、セルに
貯蔵された情報がセンサーアンプのビット線に与えられ
ると、その情報は増幅されて再びセルのキャパシター内
に貯蔵されるようになる。次にワード線への電圧印加が
なくなるとセンサーアンプ及びビット線は最初の状態に
戻る。
ては、限定された面積内にレイアウトする場合、同一導
電材料で構成される一つのビット線に接続されるメモリ
セルの数は非常に多くなり、そのビット線の容量も大き
くなる。それ故、チップが動作すると、ビット線を流れ
る電流は大きく、電力の消耗も大きくなる。さらに、ビ
ット線間の容量の増加により、情報の読み取り時に誤差
が発生する可能性も大きい。本発明は、このような従来
の問題点を解決するために創案されたもので、その目的
は、レイアウト面積を大きくせずに、電力消耗を少なく
し、ビット線間のセンシングノイズを減らすことのでき
るビット線構造及び半導体メモリ装置を提供することに
ある。
め、本発明においては、ビット線選択スイッチを介して
多数のセルが接続される二つのビット線対BL及び/B
Lが一つのセンサーアンプに接続される構成を有するビ
ット線とセンサーアンプの接続構造において、一つのセ
ルアレイ内にある上記ビット線対BLと/BLを各々半
分に分割して構成した、センサーアンプに近い側の第1
ビット線対BL及び/BLと、センサーアンプに遠い側
の第2ビット線対BL及び/BLと;上記第2ビット線
対のうちBLをセンサーアンプに接続する第1接続ビッ
ト線と;上記第2ビット線対のうち/BLをセンサーア
ンプに接続する第2接続ビット線と;上記第1ビット線
対をセンサーアンプに接続する第1のビット線選択スイ
ッチと、上記第1及び第2接続ビット線をセンサーアン
プに接続する第2のビット線選択スイッチを備えて、上
記第1ビット線対は上記第1及び第2接続ビット線を介
さずに直接上記センサーアンプに接続され、上記第2ビ
ット線対は上記第1及び第2接続ビット線を介して上記
センサーアンプに接続され、上記第2接続ビット線は隣
接した他のセンサーアンプの/BLの第2ビット線を接
続する上記第2接続ビット線と互いに二つの交差点で交
差し、上記第1接続ビット線及び上記第2接続ビット線
は、上記第1ビット線対及び上記第2ビット線対とは異
なる材料で構成する。
部中の1個所は上記第1ビット線対と上記第2ビット線
対が分かれる所で交差する構成とするのがよい。
ト線当たりのメモリセルの数を従来のビット線に比べて
半分に減らすことになり、これにより電力消耗も少なく
なる。また、互いに隣接したセンサーアンプのそれぞれ
に接続される第2接続ビット線(24−2)が互いに2
個所で交差する二つの交差部(25)を有する回路構成
は、後述で詳述するように、選択されたセルの情報をセ
ンシングするとき、センサーアンプにビット線対を介し
て入力される雑音を相殺させる働きがある。さらに、第
2接続ビット線(24−2)が他のセンサーアンプのB
Lの第1ビット線の上層を通るように立体配線をすれば
レイアウト損をなくすことになる。また、第1接続ビッ
ト線(24−1)及び第2接続ビット線(24−2)
を、第1ビット線(21)及び第2ビット線(23)と
は異なる材料で構成すれば、第1接続ビット線及び第2
接続ビット線にはより導電率のよい材料を用いることに
より一層電力消耗を少なくすることも可能になる。
もので、以下、図1によりその実施例を説明する。ビッ
ト線選択スイッチは、多数のセルが接続される各ビット
線に接続され、これにより該当ビット線はセンサーアン
プに接続される。センサーアンプはセルアレイAR0と
セルアレイAR1間に位置しており、ビット線4対すな
わちビット線BLの4本とビット線/BLの4本とが各
選択スイッチを介してセンサーアンプに接続されてい
る。各アレイにはビット線BLと/BLが相互交代して
連続的に羅列されている。ビット線BLと/BLはセン
サーアンプに接続される1対のビット線を区分するため
付けた名称で互いに対を成し、一つのセルアレイ内では
センサーアンプはその数がビット線対の数と同じくなる
よう配列される。ビット線BLと/BLが対をなして並
列に形成される。このビット線BLの長さは従来のビッ
ト線の半分すなわち従来のビット線が中間で二つに分離
され、そのビット線は一つの材料(第1ビット線材料)
で形成される。二つのBLと二つの/BLの中では、セ
ンサーアンプに近くにある第1ビット線(21)はビッ
ト線選択スイッチ(22)によってセンサーアンプに直
接接続される。二つのBLと二つの/BLの中では、セ
ンサーアンプから遠くに離れている第2ビット線(2
3)の中の一つ(例えばBLと/BLの第2ビット線中
の一つであるビット線BL)は、第1接続ビット線(2
4−1)に接続される。この第1接続ビット線(24−
1)は第2ビット線材料で形成され、第1ビット線とは
他の層に形成される。またこの第1接続ビット線(24
−1)はビット線選択スイッチ(22)によりセンサー
アンプに接続される。第2ビット線(23)のうちの他
の一つ(例えばBLと/BLの第2ビット線中の一つで
ある/BL)は、ビット線選択スイッチと第2接続ビッ
ト線によってセンサーアンプに接続される。そしてこの
第2接続ビット線は、第2ビット線材料で形成され、第
1ビット線とは異なる他の層に形成される。この/BL
の第2接続ビット線(24−2)は、隣接した他のセン
サーアンプの第1ビット線BLの上層を通る。さらに、
この/BLの第2接続ビット線(24−2)は、隣接し
た他のセンサーアンプの/BLの第2ビット線を接続す
る他の第2接続ビット線(24−2)と二つの交差点
(25)で交差する。二つの交差点(25)のうちの一
つは、ビット線選択スイッチ(22)とセンサーアンプ
(10)との間に位置する。接続ビット線(24)は第
1ビット線材料で形成してもよいが、第1ビット線材料
よりは伝導率の良い第2ビット線材料で形成するのが好
ましい。交差している部分(25)は、第1ビット線材
料と第2ビット線材料とが一緒に出会うところで立体的
に交差し合うビット線をなしている。このようなビット
線構造がセンサーアンプに上下対称に接続される。ビッ
ト線は、ただ一つのビット線材料が使われていた従来技
術のものと比較してメモリセルの数が半減するように、
二つに分離される。その上、レイアウト面積に損失が発
生しないように、二つの層の中で立体的に配線がなされ
る。特に二つのビット線材料が一緒に接続される部分で
一つのビット線材料が立体的に交差しており、これによ
りセンシングの際ノイズに強くなるよう構成されてい
る。四つのビット線当たりに、二つの接続ビット線が互
いに交差し、これらの四つのビット線は、同じセルアレ
イに属するセンサーアンプに接続されるよう、同一方向
に走っている。
述べる。例えばセルアレイAROにある一つのセルCL
i(ここでiは任意の数字を示すものであるが理解を助
けるため図面では一個所を特定して示す。本明細書で使
用するiはすべて同じ意味で使用する。)を選択するた
めワード線WLiを選択すれば選択されたCLiに貯蔵
された情報がビット線に与えられる。この際、同じワー
ド線に接続されたすべてのセルの情報も一緒に各々のビ
ット線に与えられる。センサーアンプSAiはビット線
選択信号BS1によってターンオンされたビット線選択
スイッチBSWiを介してBLと/BLの電圧を比較増
幅しながら情報を読み取りする。そうするとビット線B
Liを選択してセルCLiに貯蔵された情報を読み出し
する。このようにしてセルに貯蔵された情報がセンサー
アンプのビット線に与えられると、その情報は増幅され
て再びセルのキャパシタ内に貯蔵されるようになり、次
にワード線は閉じてセンサーアンプ及び各ビット線選択
回路は始めの状態に戻って行く。このような動作は従来
の技術と同じであるけれども、ビット線選択信号が従来
は二種類だけが用いられたが、本発明では四種すなわち
BS1、BS2、BS3、BS4を使用する点が異な
る。選択されたセルの情報をセンシングする時、ビット
線BLと/BLの間には寄生キャパシタCpによってカ
ップリング影響を受けるようになる。この影響は隣接し
たセル等の貯蔵された情報0または1に従ってビット線
の電位が異なるようになり、これによりセンシング時に
ノイズを発生させる。本発明では、交差部分(第2接続
ビット線部分)のお蔭で、ビット線BLとビット線/B
Lとは同じノイズを受けることになり、その結果として
ノイズが補償されるようになる。もっと詳細に説明する
と、選択されたセルCLiの情報をセンシングする時、
ビット線/BLは、隣接した他のビット線BLとにより
形成される寄生キャパシタCp(30)によってノイズ
を受ける。また同時にビット線BLも、隣接したセンサ
ーアンプのもうひとつのBLとによって形成される寄生
キャパシタCp(31)によってノイズを受ける。それ
故、これらのノイズは、互いに同じ方向のノイズを受け
るため互いに相殺されてノイズを減らす効果がある。
に適用すれば、装置全体として、レイアウト損がなく、
電力の消耗が少なく、ノイズも少なくなり、大きな効果
が期待できる。
れたメモリセルの数は従来のビット線に比べて半分に減
らされるので電力消耗が少ない。そしてビット線は立体
的に配線されレイアウト損がない。特に二つのビット線
材料が互いに接続される部分で一つのビット線材料が立
体的に交差するように構成され、これによりセンシング
時のノイズに強くなる。
選択スイッチ 21…第1ビット線 22…ビット線
選択スイッチ 23…第2ビット線 24−1…第1
接続ビット線 24−2…第2接続ビット線 25…交差部 30、31…寄生キャパシタ AR0、AR1…セルアレイ BLi…ビット
線 BL、/BL…ビット線対 BS1、BS2、BS3、BS4…ビット線選択信号 BSWi…ビット線選択スイッチ CLi…セル CP…寄生キャパシタ SAi…センサ
ーアンプ WL、WLi…ワード線
Claims (2)
- 【請求項1】ビット線選択スイッチを介して多数のセル
が接続される二つのビット線対BL及び/BLが一つの
センサーアンプに接続される構成を有するビット線とセ
ンサーアンプの接続構造において、 一つのセルアレイ内にある上記ビット線対BLと/BL
を各々半分に分割して構成した、センサーアンプに近い
側の第1ビット線対BL及び/BLと、センサーアンプ
に遠い側の第2ビット線対BL及び/BLと; 上記第2ビット線対のうちBLをセンサーアンプに接続
する第1接続ビット線と; 上記第2ビット線対のうち/BLをセンサーアンプに接
続する第2接続ビット線と;上記第1ビット線対をセンサーアンプに接続する第1の
ビット線選択スイッチと、上記第1及び第2接続ビット
線をセンサーアンプに接続する第2のビット線選択スイ
ッチを備えて、 上記第1ビット線対は上記第1及び第2接続ビット線を
介さずに直接上記センサーアンプに接続され、上記第2
ビット線対は上記第1及び第2接続ビット線を介して上
記センサーアンプに接続され、上記第2接続ビット線は隣接した他のセンサーアンプの
/BLの第2ビット線を接続する上記第2接続ビット線
と互いに二つの交差点で交差し、 上記第1接続ビット線及び上記第2接続ビット線は、上
記第1ビット線対及び上記第2ビット線対とは異なる材
料で構成することを特徴とするビット線構造。 - 【請求項2】請求項1記載のビット線構造において、上
記第2接続ビット線の交差部中の1個所は上記第1ビッ
ト線対と上記第2ビット線対が分かれる所で交差するこ
とを特徴とするビット線構造。
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