JP3322329B2 - 半導体記憶装置 - Google Patents
半導体記憶装置Info
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- Semiconductor Memories (AREA)
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、半導体記憶装
置、特にメモリセルのレイアウトに関するものである。
置、特にメモリセルのレイアウトに関するものである。
【0002】
【従来の技術】DRAM(ダイナミック ランダム ア
クセス メモリ)では、通常一個のメモリセルが一個の
キャパシタと一個のスイッチングトランジスタで構成さ
れ、キャパシタに蓄積された電荷量を“0”と“1”と
に対応させて情報を記録する。その情報を読み出す際に
は、読み出す対象のメモリセルが接続されたビット線
と、ダミーセルが接続されたもう一本のビット線との間
の電位差をセンスアンプにより差動増幅させることで行
うが、キャパシタに接続されたビット線に現れる微小な
電位の変化を検出しなければならないため、ビット線に
対する外部からの雑音の影響を極力小さくすることが必
要であった。
クセス メモリ)では、通常一個のメモリセルが一個の
キャパシタと一個のスイッチングトランジスタで構成さ
れ、キャパシタに蓄積された電荷量を“0”と“1”と
に対応させて情報を記録する。その情報を読み出す際に
は、読み出す対象のメモリセルが接続されたビット線
と、ダミーセルが接続されたもう一本のビット線との間
の電位差をセンスアンプにより差動増幅させることで行
うが、キャパシタに接続されたビット線に現れる微小な
電位の変化を検出しなければならないため、ビット線に
対する外部からの雑音の影響を極力小さくすることが必
要であった。
【0003】上記ビット線に対する外部からの雑音の排
除方法としては、ビット線の構成を、複数本のビット線
が平行に隣接して走るように配置し、ビット線の一端に
センスアンプを設けた折り返しビット線構成とし、雑音
の大部分を同相モードとして排除する方法が最も一般
的、且つ効果的であると言われている。図11はそのよ
うな折り返しビット線に接続されたメモリセル及び周辺
回路を示す回路図である。図11において、ビット線対
4a,4bと各ワード線5aないし5dとは直交して設
けられていて、ビット線4aとワード線5aとの交点に
はメモリセル1aが接続され、ビット線4bとワード線
5bとの交点にはメモリセル1bが接続され、ビット線
4cとワード線5cとの交点にはメモリセル1cが接続
され、ビット線4dとワード線5dとの交点にはメモリ
セル1dが接続される。メモリセル1aないし1dはそ
れぞれ1つのMOSトランジスタと、1つのキャパシタ
とから構成される。ビット線対1a,1bはビット線イ
コライズ、プリチャージ回路7とセンスアンプ9と転送
ゲート10a,10bとに接続される。ビット線イコラ
イズ、プリチャージ回路7はビット線対4a,4bの電
位をプリチャージし、センスアンプ9はビット線対4
a,4bに読み出されたメモリセル1aないし1dのう
ちのいずれかから電位差を増幅し、この情報が転送ゲー
ト10a,10bを介してI/0線対11に出力され
る。
除方法としては、ビット線の構成を、複数本のビット線
が平行に隣接して走るように配置し、ビット線の一端に
センスアンプを設けた折り返しビット線構成とし、雑音
の大部分を同相モードとして排除する方法が最も一般
的、且つ効果的であると言われている。図11はそのよ
うな折り返しビット線に接続されたメモリセル及び周辺
回路を示す回路図である。図11において、ビット線対
4a,4bと各ワード線5aないし5dとは直交して設
けられていて、ビット線4aとワード線5aとの交点に
はメモリセル1aが接続され、ビット線4bとワード線
5bとの交点にはメモリセル1bが接続され、ビット線
4cとワード線5cとの交点にはメモリセル1cが接続
され、ビット線4dとワード線5dとの交点にはメモリ
セル1dが接続される。メモリセル1aないし1dはそ
れぞれ1つのMOSトランジスタと、1つのキャパシタ
とから構成される。ビット線対1a,1bはビット線イ
コライズ、プリチャージ回路7とセンスアンプ9と転送
ゲート10a,10bとに接続される。ビット線イコラ
イズ、プリチャージ回路7はビット線対4a,4bの電
位をプリチャージし、センスアンプ9はビット線対4
a,4bに読み出されたメモリセル1aないし1dのう
ちのいずれかから電位差を増幅し、この情報が転送ゲー
ト10a,10bを介してI/0線対11に出力され
る。
【0004】しかし、図12に示すように、上記折り返
しビット線構成を実施し、メモリセルのレイアウトをビ
ット線4とワード線5を直線の配線とし、互いに直交す
るように決定すると、メモリセル1の一方向への配置を
所定の等間隔とし、上記メモリセル1に隣接するメモリ
セルが一方向に配置された互いに隣接するメモリセルの
センター間の距離の1/2ずつずれるように配置する必
要があった。よって、互いに隣接する二つのメモリセル
の間の素子分離領域が大きくなり、集積度が低下すると
いう問題点があった。図12において、3はビット線4
とメモリセル1に設けられたスイッチングトランジスタ
との接続部であるビット線コンタクトであり、6で示す
部分は複数のメモリセル間にできる無駄な領域である。
また、8a及び8bはいずれもストレージノードコンタ
クトを介してメモリセルの上層に形成されたキャパシタ
を示している。
しビット線構成を実施し、メモリセルのレイアウトをビ
ット線4とワード線5を直線の配線とし、互いに直交す
るように決定すると、メモリセル1の一方向への配置を
所定の等間隔とし、上記メモリセル1に隣接するメモリ
セルが一方向に配置された互いに隣接するメモリセルの
センター間の距離の1/2ずつずれるように配置する必
要があった。よって、互いに隣接する二つのメモリセル
の間の素子分離領域が大きくなり、集積度が低下すると
いう問題点があった。図12において、3はビット線4
とメモリセル1に設けられたスイッチングトランジスタ
との接続部であるビット線コンタクトであり、6で示す
部分は複数のメモリセル間にできる無駄な領域である。
また、8a及び8bはいずれもストレージノードコンタ
クトを介してメモリセルの上層に形成されたキャパシタ
を示している。
【0005】一方、上記のようなメモリセル1の配置を
実現すると、図8に示すようにメモリセルアレイ11の
形は大きな傾きを持つ一つの平行四辺形となる。一般に
半導体装置のチップ上において、メモリセルの占める領
域15の形状は長方形であるため、その長方形に上記平
行四辺形のメモリセルアレイ11を入れてみると、無駄
な領域7が大きくなってしまうという問題点が生じてい
ることが分かる。この欠点を緩和するため、図10に示
すように、ビット線4とワード線5とが交差する角度を
90°より小さくしたり、図11に示すように、メモリ
セル1がビット線4及びワード線5に対し斜めに形成さ
れたものとするなどの対策がされていた。図10及び図
11において図9に付した符号と同一符号は同一又は相
当部分を示すものである。
実現すると、図8に示すようにメモリセルアレイ11の
形は大きな傾きを持つ一つの平行四辺形となる。一般に
半導体装置のチップ上において、メモリセルの占める領
域15の形状は長方形であるため、その長方形に上記平
行四辺形のメモリセルアレイ11を入れてみると、無駄
な領域7が大きくなってしまうという問題点が生じてい
ることが分かる。この欠点を緩和するため、図10に示
すように、ビット線4とワード線5とが交差する角度を
90°より小さくしたり、図11に示すように、メモリ
セル1がビット線4及びワード線5に対し斜めに形成さ
れたものとするなどの対策がされていた。図10及び図
11において図9に付した符号と同一符号は同一又は相
当部分を示すものである。
【0006】また、もう一つの問題点としてビット線の
形成を考えたとき、メモリセルのサイズを最小にし、隣
接するメモリセル間に無駄な領域を作らないようにレイ
アウトした上で、折り返しビット線構成とすることは困
難であった。
形成を考えたとき、メモリセルのサイズを最小にし、隣
接するメモリセル間に無駄な領域を作らないようにレイ
アウトした上で、折り返しビット線構成とすることは困
難であった。
【0007】図13は、例えば特開平5−41500号
公報に示された半導体記憶装置の平面図であり、図にお
いて、8a及び8bはいずれもメモリセル1上にストレ
ージノードコンタクトを介して形成されたキャパシタで
あり、4aと4bは互いに異なる層に形成された隣接す
るビット線を示している。
公報に示された半導体記憶装置の平面図であり、図にお
いて、8a及び8bはいずれもメモリセル1上にストレ
ージノードコンタクトを介して形成されたキャパシタで
あり、4aと4bは互いに異なる層に形成された隣接す
るビット線を示している。
【0008】図に示すように、隣接するビット線を電気
的に絶縁された二つの層に分けて配置形成することによ
り、従来単層ビット線構成では実現することができなか
った折り返しビット線構成をとることが可能となった。
これに伴い、隣接するメモリセル間の素子分離領域を最
小に抑えることができ、図12で示した無駄な領域6の
ない、高集積化されたメモリセルが得られた。
的に絶縁された二つの層に分けて配置形成することによ
り、従来単層ビット線構成では実現することができなか
った折り返しビット線構成をとることが可能となった。
これに伴い、隣接するメモリセル間の素子分離領域を最
小に抑えることができ、図12で示した無駄な領域6の
ない、高集積化されたメモリセルが得られた。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】しかし、図13に示し
たようなレイアウトを実施したとき、ビット線を構成す
る場合だけを考えると、ビット線を電気的に絶縁された
異なる二つの層に分けて形成するため、一つの層に全て
のビット線を形成する場合の2倍の工程を必要とした。
つまり、製造工程が煩雑になるという問題があった。
たようなレイアウトを実施したとき、ビット線を構成す
る場合だけを考えると、ビット線を電気的に絶縁された
異なる二つの層に分けて形成するため、一つの層に全て
のビット線を形成する場合の2倍の工程を必要とした。
つまり、製造工程が煩雑になるという問題があった。
【0010】さらに、ビット線を電気的に絶縁された異
なる二つの層に形成したことで、ビット線が一層の場合
に比べてコンタクトホール形成が困難になるという問題
があった。
なる二つの層に形成したことで、ビット線が一層の場合
に比べてコンタクトホール形成が困難になるという問題
があった。
【0011】さらに、部分的にビット線が層間絶縁膜を
介して上下に重なっている箇所では、その部分において
はビット線容量が大きくなり、回路動作が遅延する原因
になるという問題があった。
介して上下に重なっている箇所では、その部分において
はビット線容量が大きくなり、回路動作が遅延する原因
になるという問題があった。
【0012】
【課題を解決するための手段】この発明に係る半導体記
憶装置は、半導体基板上に形成する複数のメモリセルか
らなる第一のメモリセル群を一方向に等間隔に配置し、
上記第一のメモリセル群の各メモリセルと隣接する複数
のメモリセルからなる第二のメモリセル群を、同一群内
における隣接するメモリセルのセンター間の距離の1/
6ずつ第一のメモリセル群に対し上記一方向にずらせて
配置させたものである。
憶装置は、半導体基板上に形成する複数のメモリセルか
らなる第一のメモリセル群を一方向に等間隔に配置し、
上記第一のメモリセル群の各メモリセルと隣接する複数
のメモリセルからなる第二のメモリセル群を、同一群内
における隣接するメモリセルのセンター間の距離の1/
6ずつ第一のメモリセル群に対し上記一方向にずらせて
配置させたものである。
【0013】また、この発明に係る半導体記憶装置は、
メモリセルアレイの形状を平行四辺形を複数個組み合わ
せた形状にしたものである。
メモリセルアレイの形状を平行四辺形を複数個組み合わ
せた形状にしたものである。
【0014】また、メモリセルに形成されたストレージ
ノードコンタクトを迂回するようにビット線を配線した
ことで単一層に全ビット線を形成したものである。
ノードコンタクトを迂回するようにビット線を配線した
ことで単一層に全ビット線を形成したものである。
【0015】また、複数本のビット線の一端に共通のセ
ンスアンプを設け、折り返しビット線構成にしたもので
ある。
ンスアンプを設け、折り返しビット線構成にしたもので
ある。
【0016】また、メモリセルに形成されているコンタ
クトを迂回するようにワード線を配したものである。
クトを迂回するようにワード線を配したものである。
【0017】また、ビット線よりも上層にキャパシタ電
極を形成することによってキャパシタ電極の面積を大き
くしたものである。
極を形成することによってキャパシタ電極の面積を大き
くしたものである。
【0018】また、キャパシタの電極間の絶縁膜材料を
高誘電性若しくは強誘電性の物質にしたものである。
高誘電性若しくは強誘電性の物質にしたものである。
【0019】
【作用】この発明にあっては、半導体基板上に形成する
複数のメモリセルからなる第一のメモリセル群を一方向
に等間隔に配置し、上記第一のメモリセル群の各メモリ
セルと隣接する複数のメモリセルからなる第二のメモリ
セル群を、同一群内における隣接するメモリセルのセン
ター間の距離の1/6ずつ第一のメモリセル群に対し上
記一方向にずらせて配置させたことで、後工程における
ビット線形成工程の簡略化をすることを可能にするもの
である。
複数のメモリセルからなる第一のメモリセル群を一方向
に等間隔に配置し、上記第一のメモリセル群の各メモリ
セルと隣接する複数のメモリセルからなる第二のメモリ
セル群を、同一群内における隣接するメモリセルのセン
ター間の距離の1/6ずつ第一のメモリセル群に対し上
記一方向にずらせて配置させたことで、後工程における
ビット線形成工程の簡略化をすることを可能にするもの
である。
【0020】また、この発明にあっては、メモリセルの
集合体であるメモリセルアレイを折り曲げた形状にする
ことにより、メモリセル形成領域内にメモリセルが占め
る領域を大きく確保するものである。
集合体であるメモリセルアレイを折り曲げた形状にする
ことにより、メモリセル形成領域内にメモリセルが占め
る領域を大きく確保するものである。
【0021】また、ストレージノードコンタクトを迂回
してビット線を配線したため、ビット線より上層にキャ
パシタを形成できるものである。
してビット線を配線したため、ビット線より上層にキャ
パシタを形成できるものである。
【0022】また、ビット線を折り返しビット線構成に
したことにより、メモリセルが接続されているビット線
とダミーセルが接続されているビット線を平行に隣接し
た配線として形成できるものである。
したことにより、メモリセルが接続されているビット線
とダミーセルが接続されているビット線を平行に隣接し
た配線として形成できるものである。
【0023】また、ワード線をメモリセルに形成された
コンタクトを迂回するように屈曲させて形成したことに
よって、半導体基板上に形成する複数のメモリセルから
なる第一のメモリセル群を一方向に等間隔に配置し、上
記第一のメモリセル群の各メモリセルと隣接する複数の
メモリセルからなる第二のメモリセル群を、同一群内に
おける隣接するメモリセルのセンター間の距離の1/6
ずつ第一のメモリセル群に対し、上記一方向にずらせて
配置することを可能にしたものである。
コンタクトを迂回するように屈曲させて形成したことに
よって、半導体基板上に形成する複数のメモリセルから
なる第一のメモリセル群を一方向に等間隔に配置し、上
記第一のメモリセル群の各メモリセルと隣接する複数の
メモリセルからなる第二のメモリセル群を、同一群内に
おける隣接するメモリセルのセンター間の距離の1/6
ずつ第一のメモリセル群に対し、上記一方向にずらせて
配置することを可能にしたものである。
【0024】また、キャパシタがビット線より上層に設
けられたため、ストレージノード及びセルプレートの表
面積を広く確保することができるものである。
けられたため、ストレージノード及びセルプレートの表
面積を広く確保することができるものである。
【0025】また、キャパシタを構成する絶縁膜が高誘
電性若しくは強誘電性の物質であるため、十分な容量を
確保できるものである。
電性若しくは強誘電性の物質であるため、十分な容量を
確保できるものである。
【0026】
実施の形態1.以下に、この発明の実施の形態1を図1
ないし図9に基づいて説明する。図1はメモリセル部分
の平面図を示しており、図において、従来例に付した符
号と同一符号は同一又は相当部分を示すものである。ま
た、1は半導体基板上に配置形成されたメモリセル、2
a及び2bはメモリセル1に設けられたストレージノー
ドコンタクト、4は単一層に設けられ、ストレージノー
ドコンタクト2a及び2bを迂回するように配線され、
且つ複数個のメモリセル領域と接続されたビット線、3
はビット線4とメモリセル1に設けられたスイッチング
トランジスタの接続部、5は折り曲げて配線された上記
スイッチングトランジスタのゲートを形成するワード線
を示している。
ないし図9に基づいて説明する。図1はメモリセル部分
の平面図を示しており、図において、従来例に付した符
号と同一符号は同一又は相当部分を示すものである。ま
た、1は半導体基板上に配置形成されたメモリセル、2
a及び2bはメモリセル1に設けられたストレージノー
ドコンタクト、4は単一層に設けられ、ストレージノー
ドコンタクト2a及び2bを迂回するように配線され、
且つ複数個のメモリセル領域と接続されたビット線、3
はビット線4とメモリセル1に設けられたスイッチング
トランジスタの接続部、5は折り曲げて配線された上記
スイッチングトランジスタのゲートを形成するワード線
を示している。
【0027】また、上記メモリセル1は、半導体基板上
に形成した一方向に等間隔に配置した複数のメモリセル
からなる第一のメモリセル群MC1、上記第一のメモリ
セル群MC1の各メモリセルと隣接する複数のメモリセ
ルからなる第二のメモリセル群MC2を同一群内におけ
る隣接するメモリセルのセンター間の距離の1/6ずつ
第一のメモリセル群に対し上記一方向にずらせて配置さ
せたものである。また、上記ビット線4(m)は、隣接
するビット線(m−1),(m+1)との間隔が最小設
計寸法以上の十分な間隔であり、全ビット線が単一層に
形成されているものである。さらに、ワード線5(n)
は、1本のビット線4と交差するごとに折れ曲がるよう
に形成されている。
に形成した一方向に等間隔に配置した複数のメモリセル
からなる第一のメモリセル群MC1、上記第一のメモリ
セル群MC1の各メモリセルと隣接する複数のメモリセ
ルからなる第二のメモリセル群MC2を同一群内におけ
る隣接するメモリセルのセンター間の距離の1/6ずつ
第一のメモリセル群に対し上記一方向にずらせて配置さ
せたものである。また、上記ビット線4(m)は、隣接
するビット線(m−1),(m+1)との間隔が最小設
計寸法以上の十分な間隔であり、全ビット線が単一層に
形成されているものである。さらに、ワード線5(n)
は、1本のビット線4と交差するごとに折れ曲がるよう
に形成されている。
【0028】ここで、図1に示した第1のメモリセル群
MC1の各メモリに対して、第二のメモリセル群MC2
の各メモリセルの中心位置を1/6ずらせることによっ
て得られる効果について説明する。図2(a)ないし図
2(c)と図3(a)ないし図3(c)は第一のメモリ
セル群MC1の各メモリセルに対して、第二のメモリセ
ル群MC2の各メモリセルの中心位置をそれぞれ1/3
ピッチ、1/4ピッチ、1/5ピッチ、1/6ピッチ、
1/7ピッチ、1/8ピッチずらせて配置した例を示す
図であり、それぞれ右側にピッチをずらせたメモリセル
1とワード線5e,5f,5gの配置を示し、左側はメ
モリセルの領域によって形成される平行四辺形を示す。
図3(a)に示すように、1/6ピッチでメモリセル群
MC1,MC2を配置した場合、ワード線5e,5f,
5gは蛇行しながらほぼ上から下に沿って形成されるの
に対して、図2(a)に示すように、1/3ピッチでメ
モリセル群MC1,MC2を配置した場合、ワード線5
e,5f,5gは上から下に行くに従って左側に流れる
ように配置されることになる。そして図2(b)に示す
1/4ピッチ、図2(c)に示す1/5ピッチでメモリ
セルを配置すると、ワード線5e,5f,5gは上から
下に向かうに従って左側に流れる割合が少なくなる。
MC1の各メモリに対して、第二のメモリセル群MC2
の各メモリセルの中心位置を1/6ずらせることによっ
て得られる効果について説明する。図2(a)ないし図
2(c)と図3(a)ないし図3(c)は第一のメモリ
セル群MC1の各メモリセルに対して、第二のメモリセ
ル群MC2の各メモリセルの中心位置をそれぞれ1/3
ピッチ、1/4ピッチ、1/5ピッチ、1/6ピッチ、
1/7ピッチ、1/8ピッチずらせて配置した例を示す
図であり、それぞれ右側にピッチをずらせたメモリセル
1とワード線5e,5f,5gの配置を示し、左側はメ
モリセルの領域によって形成される平行四辺形を示す。
図3(a)に示すように、1/6ピッチでメモリセル群
MC1,MC2を配置した場合、ワード線5e,5f,
5gは蛇行しながらほぼ上から下に沿って形成されるの
に対して、図2(a)に示すように、1/3ピッチでメ
モリセル群MC1,MC2を配置した場合、ワード線5
e,5f,5gは上から下に行くに従って左側に流れる
ように配置されることになる。そして図2(b)に示す
1/4ピッチ、図2(c)に示す1/5ピッチでメモリ
セルを配置すると、ワード線5e,5f,5gは上から
下に向かうに従って左側に流れる割合が少なくなる。
【0029】逆に、図3(c)に示すように、1/8ピ
ッチでメモリセル群MC1,MC2を配置すると、ワー
ド線5e,5f,5gは上から下に行くに従って右側に
流れる。図3(b)に示すように、1/7ピッチでメモ
リセル群MC1,MC2を配置すると、ワード線5e,
5f,5gが上から下に行くに従って右側に流れる割合
が少なくなる。ワード線5e,5f,5gが上から下に
行くに従って左右に流れると、その分だけワード線5
e,5f,5gを形成するためのパターンが長くなり、
半導体基板上のパターンの占める割合が高くなり、高集
積化の妨げとなる。これに対して、この発明の実施の形
態では、メモリセル群MC1,MC2を1/6ピッチと
することにより、ワード線5e,5f,5gの長さを短
くでき、高集積化を図ることが可能となる。また、図1
には図を見やすくするために示されていないが、図4に
示すように、ストレージノードコンタクト2の直上且つ
ビット線よりも上層にキャパシタ8a、8bを構成する
一組の電極、ストレージノード及びセルプレートが形成
されている。
ッチでメモリセル群MC1,MC2を配置すると、ワー
ド線5e,5f,5gは上から下に行くに従って右側に
流れる。図3(b)に示すように、1/7ピッチでメモ
リセル群MC1,MC2を配置すると、ワード線5e,
5f,5gが上から下に行くに従って右側に流れる割合
が少なくなる。ワード線5e,5f,5gが上から下に
行くに従って左右に流れると、その分だけワード線5
e,5f,5gを形成するためのパターンが長くなり、
半導体基板上のパターンの占める割合が高くなり、高集
積化の妨げとなる。これに対して、この発明の実施の形
態では、メモリセル群MC1,MC2を1/6ピッチと
することにより、ワード線5e,5f,5gの長さを短
くでき、高集積化を図ることが可能となる。また、図1
には図を見やすくするために示されていないが、図4に
示すように、ストレージノードコンタクト2の直上且つ
ビット線よりも上層にキャパシタ8a、8bを構成する
一組の電極、ストレージノード及びセルプレートが形成
されている。
【0030】ここで、図1のA−A間の断面図を図5に
示す。図5において、図1ないし図4及び従来例と同一
記号は同一若しくは相当部分を示しており、12は半導
体基板、14は素子分離領域、20a、20bは層間絶
縁膜、13a、13bはソース/ドレイン領域をそれぞ
れ示しておおり、半導体基板12上には素子分離領域1
4a,14bが形成され、これらの素子分離領域14
a,14bとの間にソース/ドレイン領域13a、13
bがすれぞれ形成され、ソース/ドレイン領域13aと
13bとの間には半導体基板12上のゲート絶縁膜15
を介してワード線5が形成され、ソース/ドレイン領域
13b上にはビット線4が形成される。そして、これら
の上は層間絶縁膜20aによって覆われ、層間絶縁膜2
0a上にはキャパシタ8が形成される。キャパシタ8は
ストレージノード17の上に絶縁膜18を形成し、さら
にその上にセルプレート19を形成して構成される。
示す。図5において、図1ないし図4及び従来例と同一
記号は同一若しくは相当部分を示しており、12は半導
体基板、14は素子分離領域、20a、20bは層間絶
縁膜、13a、13bはソース/ドレイン領域をそれぞ
れ示しておおり、半導体基板12上には素子分離領域1
4a,14bが形成され、これらの素子分離領域14
a,14bとの間にソース/ドレイン領域13a、13
bがすれぞれ形成され、ソース/ドレイン領域13aと
13bとの間には半導体基板12上のゲート絶縁膜15
を介してワード線5が形成され、ソース/ドレイン領域
13b上にはビット線4が形成される。そして、これら
の上は層間絶縁膜20aによって覆われ、層間絶縁膜2
0a上にはキャパシタ8が形成される。キャパシタ8は
ストレージノード17の上に絶縁膜18を形成し、さら
にその上にセルプレート19を形成して構成される。
【0031】また、図に示すように、キャパシタ8a、
8bの電極であるストレージノード17をビット線4よ
りも上層に設けたことで、ビット線4の直上にもキャパ
シタ8a、8bの電極を広げることが可能である。さら
に、キャパシタ8a、8bの電極間、つまりストレージ
ノード17とセルプレート19の間に存在する絶縁膜1
8に高誘電性若しくは強誘電性の物質を用いることで容
量の確保が容易に可能となっている。
8bの電極であるストレージノード17をビット線4よ
りも上層に設けたことで、ビット線4の直上にもキャパ
シタ8a、8bの電極を広げることが可能である。さら
に、キャパシタ8a、8bの電極間、つまりストレージ
ノード17とセルプレート19の間に存在する絶縁膜1
8に高誘電性若しくは強誘電性の物質を用いることで容
量の確保が容易に可能となっている。
【0032】次に、本発明の実施の形態1のメモリセル
のレイアウトを実施した場合の半導体記憶装置のセンス
方式を図1、図6、図7を用いて説明する。図6は、こ
の発明による半導体装置の一実施の形態の折り返しビッ
ト線とセンスアンプとの接続関係を示す図であり、図7
はこの半導体装置の動作を説明するために必要な図であ
る。まず、簡単の為に図1中のビット線に符号を付け、
それぞれのビット線をm−2ないしm+2とする。同様
にワード線についても符号を付け、それぞれのワード線
をn−2ないしn+2とする。
のレイアウトを実施した場合の半導体記憶装置のセンス
方式を図1、図6、図7を用いて説明する。図6は、こ
の発明による半導体装置の一実施の形態の折り返しビッ
ト線とセンスアンプとの接続関係を示す図であり、図7
はこの半導体装置の動作を説明するために必要な図であ
る。まず、簡単の為に図1中のビット線に符号を付け、
それぞれのビット線をm−2ないしm+2とする。同様
にワード線についても符号を付け、それぞれのワード線
をn−2ないしn+2とする。
【0033】この発明では、図6に示すように5本のビ
ット線m−2ないしm+2が折り返しビット線構成をと
っており、一つのセンスアンプから各ビット線にそれぞ
れスイッチングトランジスタs−2ないしs+2を介し
て配線されている。
ット線m−2ないしm+2が折り返しビット線構成をと
っており、一つのセンスアンプから各ビット線にそれぞ
れスイッチングトランジスタs−2ないしs+2を介し
て配線されている。
【0034】上記スイッチングトランジスタは、データ
の読み出しの際、読み出す対象のデータを記憶している
メモリセルに接続されたビット線と、ダミーセルが接続
されたビット線に接続されたものについてはONさせ、
残りの3つのスイッチングトランジスタはOFFさせた
状態にし、二本のビット線間の電位差をセンスアンプに
より差動増幅させることでデータの読み出しを行う。
の読み出しの際、読み出す対象のデータを記憶している
メモリセルに接続されたビット線と、ダミーセルが接続
されたビット線に接続されたものについてはONさせ、
残りの3つのスイッチングトランジスタはOFFさせた
状態にし、二本のビット線間の電位差をセンスアンプに
より差動増幅させることでデータの読み出しを行う。
【0035】ここで、本実施の形態において、ビット線
とワード線が交差する位置にあるメモリセルがデータを
記憶したメモリセルであるか、若しくはリファレンスと
してのダミーセルであるか、その配置を図7に示す。図
7において、表中のm−2ないしm+2は上記ビット線
であり、n−2ないしn+2はそれぞれ上記ワード線を
示している。また、図2中の記号Dはデータを記憶した
メモリセルであり、記号Rはリファレンスとなるダミー
セルを示している。
とワード線が交差する位置にあるメモリセルがデータを
記憶したメモリセルであるか、若しくはリファレンスと
してのダミーセルであるか、その配置を図7に示す。図
7において、表中のm−2ないしm+2は上記ビット線
であり、n−2ないしn+2はそれぞれ上記ワード線を
示している。また、図2中の記号Dはデータを記憶した
メモリセルであり、記号Rはリファレンスとなるダミー
セルを示している。
【0036】例えば、ビット線mとワード線n−2の交
差する位置のメモリセルのデータを読み出す場合、ワー
ド線n−2を立ち上げ、ワード線n−2と交差する位置
のデータが記憶されているメモリセルが接続されている
ビット線mと、ワード線n−2と交差する位置のリファ
レンスとなるダミーセルが接続されているビット線m+
2に設けられたスイッチングトランジスタs及びs+2
をONさせ、ビット線m、m+2を同様に立ち上げ、二
本のビット線間の電位差を差動増幅させてデータを読み
出す。
差する位置のメモリセルのデータを読み出す場合、ワー
ド線n−2を立ち上げ、ワード線n−2と交差する位置
のデータが記憶されているメモリセルが接続されている
ビット線mと、ワード線n−2と交差する位置のリファ
レンスとなるダミーセルが接続されているビット線m+
2に設けられたスイッチングトランジスタs及びs+2
をONさせ、ビット線m、m+2を同様に立ち上げ、二
本のビット線間の電位差を差動増幅させてデータを読み
出す。
【0037】図7から分かるように、センスアンプ1s
に接続されるビット線m−2ないしm+1がワード線n
−2と交差する位置のメモリセルにはデータが記憶され
ており、上記データを読み出す時、ビット線m+2とワ
ード線n−2が交差する位置のメモリセルは、リファレ
ンスとして作用するものである。
に接続されるビット線m−2ないしm+1がワード線n
−2と交差する位置のメモリセルにはデータが記憶され
ており、上記データを読み出す時、ビット線m+2とワ
ード線n−2が交差する位置のメモリセルは、リファレ
ンスとして作用するものである。
【0038】次に、メモリセルが占める領域、つまりメ
モリセルアレイの形状であるが、図1に示すようなメモ
リセルの配列を実施すると図8に示すように全体として
は斜めに傾いた形状のメモリセルアレイ21となり、メ
モリセル形成領域22において無駄な領域23aが占め
る面積が大きくなる。そこで図9に示すように複数個の
メモリセルによって形成される平行四辺形の形状である
メモリセルアレイユニット24を組み合わせてメモリセ
ルアレイ21bを形成することによって無駄な領域23
bを少なくし、メモリセルアレイ21bが占める領域を
さらに拡大し大容量化した半導体記憶装置が形成できる
ものである。
モリセルアレイの形状であるが、図1に示すようなメモ
リセルの配列を実施すると図8に示すように全体として
は斜めに傾いた形状のメモリセルアレイ21となり、メ
モリセル形成領域22において無駄な領域23aが占め
る面積が大きくなる。そこで図9に示すように複数個の
メモリセルによって形成される平行四辺形の形状である
メモリセルアレイユニット24を組み合わせてメモリセ
ルアレイ21bを形成することによって無駄な領域23
bを少なくし、メモリセルアレイ21bが占める領域を
さらに拡大し大容量化した半導体記憶装置が形成できる
ものである。
【0039】実施の形態2.図10は実施の形態2を示
すものであり、メモリセルのレイアウトを示す平面図で
ある。図において、実施の形態1において示した図面に
付した符号と同一符号は同一又は相当部分を示すもので
あり、図10においてB−B間の断面図は、実施の形態
1において図5に示した図と同様である。
すものであり、メモリセルのレイアウトを示す平面図で
ある。図において、実施の形態1において示した図面に
付した符号と同一符号は同一又は相当部分を示すもので
あり、図10においてB−B間の断面図は、実施の形態
1において図5に示した図と同様である。
【0040】実施の形態1ではワード線5の配線が1本
のビット線と交差する度に折れ曲がっていたが、本実施
の形態ではワード線とビット線の交差する角度が90度
に近くなるようにワード線5を配線することが可能であ
り、ワード線5が折れ曲がる頻度が少なくなっている。
のビット線と交差する度に折れ曲がっていたが、本実施
の形態ではワード線とビット線の交差する角度が90度
に近くなるようにワード線5を配線することが可能であ
り、ワード線5が折れ曲がる頻度が少なくなっている。
【0041】よって、本実施の形態では実施の形態1の
発明に加え、折れ曲がり頻度の小さなワード線5を形成
することで、さらに、ワード線5の折れ曲がり部分形成
時に半導体基板にかかる応力が少なくなり、これに伴い
半導体基板に発生する結晶欠陥が低減され、結晶欠陥に
よるリーク電流も抑えられるものである。
発明に加え、折れ曲がり頻度の小さなワード線5を形成
することで、さらに、ワード線5の折れ曲がり部分形成
時に半導体基板にかかる応力が少なくなり、これに伴い
半導体基板に発生する結晶欠陥が低減され、結晶欠陥に
よるリーク電流も抑えられるものである。
【0042】また、本実施の形態についても、メモリセ
ルアレイの形状は実施の形態1と同様に図9に示すよう
に平行四辺形を複数個組み合わせた形状にすることによ
ってメモリセル領域の無駄な領域を小さくし、メモリセ
ルの高集積化の効果が大きくなる。
ルアレイの形状は実施の形態1と同様に図9に示すよう
に平行四辺形を複数個組み合わせた形状にすることによ
ってメモリセル領域の無駄な領域を小さくし、メモリセ
ルの高集積化の効果が大きくなる。
【0043】
【発明の効果】この発明は、半導体基板上に形成する複
数のメモリセルからなる第一のメモリセル群を一方向に
等間隔に配置し、上記第一のメモリセル群の各メモリセ
ルと隣接する複数のメモリセルからなる第二のメモリセ
ル群を、同一群内における隣接するメモリセルのセンタ
ー間の距離の1/6ずつ第一のメモリセル群に対し、上
記一方向にずらせて配置させたことによって、メモリセ
ル領域に無駄な領域を残すことなく、メモリセルを最小
寸法に設計してもビット線を単一層に形成することを可
能にできるという効果を有するものであり、これによっ
て、さらに従来では2層に形成していたビット線をその
半分の工程で形成でき、製造工程簡略及び製造コストダ
ウンが可能となる。
数のメモリセルからなる第一のメモリセル群を一方向に
等間隔に配置し、上記第一のメモリセル群の各メモリセ
ルと隣接する複数のメモリセルからなる第二のメモリセ
ル群を、同一群内における隣接するメモリセルのセンタ
ー間の距離の1/6ずつ第一のメモリセル群に対し、上
記一方向にずらせて配置させたことによって、メモリセ
ル領域に無駄な領域を残すことなく、メモリセルを最小
寸法に設計してもビット線を単一層に形成することを可
能にできるという効果を有するものであり、これによっ
て、さらに従来では2層に形成していたビット線をその
半分の工程で形成でき、製造工程簡略及び製造コストダ
ウンが可能となる。
【0044】この発明は、メモリセルアレイの形状を平
行四辺形のメモリセルアレイユニットを複数個組み合わ
せた形状とすることによってメモリセル領域の無駄な領
域を少なくし、半導体記憶装置のチップサイズを縮小す
るという効果を有するものである。
行四辺形のメモリセルアレイユニットを複数個組み合わ
せた形状とすることによってメモリセル領域の無駄な領
域を少なくし、半導体記憶装置のチップサイズを縮小す
るという効果を有するものである。
【0045】この発明は、請求項1及び2の発明の効果
に加え、ビット線の配線をストレージノードコンタクト
を迂回するように屈曲させて形成したことによって全ビ
ット線を単一層に配線することを可能にしたものであ
る。
に加え、ビット線の配線をストレージノードコンタクト
を迂回するように屈曲させて形成したことによって全ビ
ット線を単一層に配線することを可能にしたものであ
る。
【0046】この発明は、ビット線が折り返しビット線
構成を取っていることによってビット線に及ぼされる雑
音などの影響を同相モードとして排除でき、リファレン
スとなるメモリセルが接続されているビット線と、デー
タが記憶されているメモリセルが接続されているビット
線が隣接して存在しており、配線形成時の条件が同様で
あることから形成された配線が同質のものとなり、差動
増幅させてデータを読み取る際に配線の質よるデータの
変化が少なく、正確なデータを出力できるという効果を
有するものである。
構成を取っていることによってビット線に及ぼされる雑
音などの影響を同相モードとして排除でき、リファレン
スとなるメモリセルが接続されているビット線と、デー
タが記憶されているメモリセルが接続されているビット
線が隣接して存在しており、配線形成時の条件が同様で
あることから形成された配線が同質のものとなり、差動
増幅させてデータを読み取る際に配線の質よるデータの
変化が少なく、正確なデータを出力できるという効果を
有するものである。
【0047】この発明は、同一層に、メモリセルに形成
されているコンタクトを迂回するように屈曲させて形成
したことによって請求項1に記載のメモリセルの配置を
可能にするという効果を有するものである。
されているコンタクトを迂回するように屈曲させて形成
したことによって請求項1に記載のメモリセルの配置を
可能にするという効果を有するものである。
【0048】この発明は、キャパシタをビット線よりも
上層に形成することによって、キャパシタの電極が占有
する面積を最大にし、十分な容量を確保することが可能
となる効果を有するものである。
上層に形成することによって、キャパシタの電極が占有
する面積を最大にし、十分な容量を確保することが可能
となる効果を有するものである。
【0049】この発明は、キャパシタの電極間に形成さ
れる絶縁膜を高誘電性若しくは強誘電性の物質を用いる
ことによりキャパシタの容量を十分に確保するという効
果を有するものである。
れる絶縁膜を高誘電性若しくは強誘電性の物質を用いる
ことによりキャパシタの容量を十分に確保するという効
果を有するものである。
【図1】 本発明の実施の形態1を示す平面図。
【図2】 本発明の実施の形態1の動作説明に必要な
図。
図。
【図3】 本発明の実施の形態1の動作説明に必要な
図。
図。
【図4】 本発明の実施の形態1を示す平面図。
【図5】 本発明の実施の形態1の図1のA−A線断面
図。
図。
【図6】 本発明の実施の形態の動作説明に必要な図。
【図7】 本発明の実施の形態の動作説明に必要な図。
【図8】 本発明の実施の形態1の説明に必要な図。
【図9】 本発明の実施の形態を示す平面図。
【図10】 本発明の実施の形態2を示す平面図。
【図11】 従来の技術を示す図。
【図12】 従来の技術を示す図。
【図13】 従来の技術を示す図。
1,1a,1b,1c,1d メモリセル、2a,2b
ストレージノードコンタクト、3 ビット線コンタク
ト、4,4a,4b ビット線、5,5a,5b,5
c,5d ワード線、6 無駄な領域、7 ビット線イ
コライズ、プリチャージ回路、8,8a、8b キャパ
シタ、9 センスアンプ、10a,10b 転送ゲー
ト、11 I/O線対、12 半導体基板、13a、1
3b ソース/ドレイン領域、14a,14b 素子分
離領域、15 ゲート絶縁膜、16 絶縁膜、17 ス
トレージノード、18 絶縁膜、19 セルプレート、
20a、20b 層間絶縁膜 21a,21b メモリセルアレイ、22 メモリセル
形成領域 23a,23b 無駄な領域、24 メモリセルアレイ
ユニット。
ストレージノードコンタクト、3 ビット線コンタク
ト、4,4a,4b ビット線、5,5a,5b,5
c,5d ワード線、6 無駄な領域、7 ビット線イ
コライズ、プリチャージ回路、8,8a、8b キャパ
シタ、9 センスアンプ、10a,10b 転送ゲー
ト、11 I/O線対、12 半導体基板、13a、1
3b ソース/ドレイン領域、14a,14b 素子分
離領域、15 ゲート絶縁膜、16 絶縁膜、17 ス
トレージノード、18 絶縁膜、19 セルプレート、
20a、20b 層間絶縁膜 21a,21b メモリセルアレイ、22 メモリセル
形成領域 23a,23b 無駄な領域、24 メモリセルアレイ
ユニット。
Claims (7)
- 【請求項1】 半導体基板、 上記半導体基板の一主面上に一方向に等間隔に配置され
た複数のメモリセルからなる第一のメモリセル群、 この第一のメモリセル群の各メモリセルに隣接し、第一
のメモリセル群と同じ間隔で上記一方向に配置された複
数のメモリセルからなる第二のメモリセル群を備え、 上記第一のメモリセル群のメモリセルのセンターの位置
に対し、上記第二のメモリセル群のメモリセルのセンタ
ーの位置が同一群内の各メモリセルのセンター間の距離
の1/6ずつ上記一方向にずれて配置されたことを特徴
とする半導体記憶装置。 - 【請求項2】 半導体基板、 上記半導体基板の一主面上に一方向に等間隔に配置され
た複数のメモリセルからなる第一のメモリセル群、 この第一のメモリセル群の各メモリセルに隣接し、第一
のメモリセル群と同じ間隔で上記一方向に配置された複
数のメモリセルからなる第二のメモリセル群を備え、 上記第一のメモリセル群のメモリセルのセンターの位置
に対し、上記第二のメモリセル群のメモリセルのセンタ
ーの位置が同一群内の各メモリセルのセンター間の距離
の1/6ずつ上記一方向にずれて配置されたメモリセル
アレイユニット、 上記メモリセルアレイユニットが複数個組み合わされて
所定の長方形の中に形成されたメモリセルアレイを備え
たことを特徴とする半導体記憶装置。 - 【請求項3】 複数個のメモリセルは、メモリセルに形
成されたストレージノードコンタクトを迂回して、単一
層に形成されたビット線によって接続されたことを特徴
とする請求項1又は2記載の半導体記憶装置。 - 【請求項4】 ビット線は、折り返しビット線構成であ
ることを特徴とする請求項1又は2記載の半導体記憶装
置。 - 【請求項5】 ワード線は、メモリセルに形成されてい
るコンタクトを迂回するように形成されたことを特徴と
する請求項1ないし4のいずれか一項記載の半導体記憶
装置。 - 【請求項6】 メモリセルは、スイッチングトランジス
タと、ビット線よりも上層に設けられたキャパシタとに
よって構成されたことを特徴とする請求項4記載の半導
体記憶装置。 - 【請求項7】 メモリセルは、スイッチングトランジス
タと、高誘電性若しくは強誘電性の絶縁膜によって構成
されたキャパシタとによって形成されたことを特徴とす
る請求項1ないし6のいずれか一項記載の半導体記憶装
置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP21998895A JP3322329B2 (ja) | 1994-08-30 | 1995-08-29 | 半導体記憶装置 |
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP6-205114 | 1994-08-30 | ||
JP20511494 | 1994-08-30 | ||
JP21998895A JP3322329B2 (ja) | 1994-08-30 | 1995-08-29 | 半導体記憶装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH08125146A JPH08125146A (ja) | 1996-05-17 |
JP3322329B2 true JP3322329B2 (ja) | 2002-09-09 |
Family
ID=26514865
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP21998895A Expired - Fee Related JP3322329B2 (ja) | 1994-08-30 | 1995-08-29 | 半導体記憶装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3322329B2 (ja) |
-
1995
- 1995-08-29 JP JP21998895A patent/JP3322329B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH08125146A (ja) | 1996-05-17 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
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