JP3334699B2 - 半導体記憶装置 - Google Patents

半導体記憶装置

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体記憶装置に
関し、特に、DRAM等のメモリLSIにおいて、電
源、接地配線の配線抵抗を低くする技術に関するもので
ある。
【0002】
【従来の技術】半導体記憶装置の集積度の高密度化によ
り、3層以上の金属配線層を用いたプロセスを用いて製
造されるようになった。しかし、近年のDRAM市場で
は、コスト競争が激化しており、これに対応するため、
3層以上の金属配線層を用いたプロセスで製造されてい
たDRAMを、2層の金属配線層のみを用いたプロセス
で製造することにより、マスク枚数やプロセスの工程数
を減らし、これにより大幅なコスト削減を図ることが考
えられる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、3層以
上の金属配線層を用いた構造のプロセスでは設計可能で
あった高密度設計のレイアウトが、層の少ない2層の金
属配線層のみのプロセスでは、異なった信号、電源、接
地配線の配線が同一の層で重なる(ショートする)部分
が生じるため、同一のレイアウトとしては設計不可能で
ある。このため、2層の金属配線層のみを用いた構造で
設計すると、異なった信号、電源、接地配線の配線をお
互いに迂回させたり、電源、接地配線数を減らしたりす
るため、特に、電源、接地配線の配線抵抗が増大すると
いう問題点が生じる。また、電源、接地配線の配線抵抗
を低くするために、単純に電源、接地配線の各部の配線
幅を太くすると、チップ面積が大幅に増大してしまうた
め、歩留まり悪化や、1ウェハあたりのチップ数が減る
ことにより、コスト削減の効果が得られなくなるなって
しまう。
【0004】本発明は、上記問題点に鑑みてなされたも
のであり、カラム選択線間に、電源および/または接地
用の配線を有することにより、上記問題点を解決できる
半導体記憶装置を提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】すなわち、本発明に係る
半導体記憶装置は、以下の特徴を有することにより前記
目的を達成できる。 1.複数のメモリセルプレート領域とセンスアンプ領域
を備え、複数のビット線対を選択し、該ビット線対各々
をI/O線対に接続するための複数のカラム選択線を有
する半導体記憶装置において、前記カラム選択線間に、
電源および接地用の配線を有すると共に、当該カラム選
択線は、前記メモリセルプレート領域内では、第2の金
属配線層を使って配線され、前記センスアンプ領域内で
は第1の金属配線層使って配線されたことを特徴とす
る。 2.Xデコーダまたはバス配線領域に配線された電源お
よび接地用の配線から分岐した電源および接地用の配線
を、前記センスアンプ領域内の両端部に沿って配線し、
前記カラム選択線間の電源および接地用の配線と接続し
たことを特徴とする。 3.前記Xデコーダまたはバス配線領域に配線された
源および接地用の配線と、前記センスアンプ領域内の両
端部に沿って配線された電源および接地用の配線と、前
記カラム選択線間の電源および接地用の配線と、を第2
の金属配線層使って配線されたことを特徴とする。
【0006】(作用)本発明に係る半導体記憶装置は、
上記の特徴を有することにより、2層の金属配線層のみ
を用いた場合でも、チップ面積を増加させずに、電源お
よび/または接地用の配線の抵抗を小さくすることがで
きる。
【0007】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て詳細に説明する。まず、半導体記憶装置の全体のレイ
アウト構成に関して説明する。図1は、半導体記憶装置
の全体レイアウトの一例を説明する図である。半導体記
憶装置10は、メモリセルプレート領域101とセンス
アンプ領域102が交互に配置された領域の端部にYデ
コーダ(カラムデコーダ)103を配置した構成を複数
有しており(図1では4つ)、このうちの2つずつの領
域の間にXデコーダ(ロウデコーダ)105をそれぞれ
配し、さらにこれらの間にバス配線領域106を有して
いる。また、その外縁部(図1の上下)に周辺回路領域
107を有し、さらにその外側にワイヤリード等で外部
との接続を行うパッド104を複数有して構成されてい
る。
【0008】そして、図2に示すように、メモリセルプ
レート領域101内は、金属配線層を使用したビット線
BLとポリシリコン層を使用したワード線WLが直交す
るようにレイアウトされている。
【0009】次に、本実施の形態の半導体記憶装置の金
属配線層を使用した配線レイアウトについて説明する。
本実施の形態の半導体記憶装置は、配線用の金属配線層
として2層のみを使用したものであり、図1に示した、
全体のレイアウトにおいて、カラム選択線YSWとビッ
ト線BLをY軸に沿って配線するものである。なお、以
下の記述で、第1の金属配線層を使った配線を第1AL
配線、第2の金属配線層使った配線を第2ALと記す。
また、第1の金属配線層は第2の金属配線層より下層で
ある。
【0010】図3は、カラム選択線のレイアウトを説明
する図であり、図4は、図3にX軸方向に沿って配線さ
れた第2AL配線を加えて説明する図である。図3に示
すように、メモリセルプレート領域101内では、カラ
ム選択線YSWは第2AL配線でレイアウトされてお
り、メモリセルプレート領域101の端部において、ス
ルーホールで第1AL配線と接続し(後述の図9参
照)、センスアンプ領域102内では、第1AL配線で
レイアウトされている。このように、センスアンプ領域
102内において、カラム選択線YSWを第1AL配線
でレイアウトしている理由は、図4に示すように、セン
スアンプ領域には、X軸(カラム選択線の垂直方向)に
沿って配線されている第2AL配線(センスアンプの電
源・接地配線、及びセンスアンプで増幅したデータを伝
送するためのI/O配線など)がレイアウトされてお
り、これを避けるためである。
【0011】次に、カラム選択線YSWとビット線の配
線間隔を説明する。図5は、カラム選択線YSWとビッ
ト線BLの配線間隔を説明する配線図である。図5にお
いて、センスアンプ回路SAの左右に、ビット線対B
L、バーBLが、それぞれ接続され、メモリセルプレー
ト領域101内に配置されている。そして、カラム選択
線YSWi、YSWi+1は、それぞれ4つのセンスアンプ
領域内のI/O配線部YSに接続されている(iは任意
の整数)。
【0012】図6は図5で点線で示したセンスアンプ領
域102a、図7は図5で点線で示したセンスアンプ領
域102bでのI/O線との接続関係を説明する図であ
る。図6、図7において、I/O配線部YSにおいて、
4対のI/O、バーI/Oがビット線対BL、BL と
直交するように配線されており、カラム選択線YSWi
がハイレベルの時には、上部4対のビット線対BL、B
L が4対のI/O、バーI/Oに接続され、カラム選
択線YSWi+1がハイレベルの時には下部4対のビット
線対BL、バーBLが4対のI/O、バーI/Oに接続
されている。
【0013】本発明の特徴は、上述の配線用の金属配線
層として2層のみを使用した半導体記憶装置に対し、電
源、接地配線を低抵抗化するためにカラム選択線間に電
源、接地配線を配置し、さらに低抵抗化するためにセン
スアンプ領域の両端で、メモリセルプレート内でカラム
選択線間を通してきた電源、接地配線と接続するもので
ある。
【0014】(実施例)以下、接地配線のレイアウトの
一実施例を挙げ、図面を参照して詳細に説明する。図8
は、接地配線のレイアウトの一実施例を説明する図であ
る。図8に示すように、接地パッドからメモリアレイ内
まで長い距離の配線が必要なため、この接地配線は抵抗
が大きくなりやすい。そして、この接地配線は、センス
アンプ回路の接地に使用しているため、センス動作が行
われるときに、大きな電流が流れるものである。このた
め、この接地配線の抵抗が大きいと、センスアンプの接
地電位の浮きが大きくなり、センスアンプの増幅能力
(スピード、感度等)が悪化するため、できるだけ抵抗
を小さくしなければならない。一方、接地配線の抵抗を
小さくするために単純に配線幅を太くすると、チップサ
イズが増加してしまう。そのため、できるだけ配線幅を
太くせずに接地配線の抵抗を小さくする(接地の強化)
方法が必要である。
【0015】次に、図9を用い、本実施例での接地の強
化方法を説明する。図9は、本実施例のメモリセルプレ
ート領域とセンスアンプ領域の接地配線レイアウトを示
す図である。本実施例では、図9で示すように、Xデコ
ーダ105に第2AL配線で配線された接地配線108
からセンスアンプ領域102の両端部を通り(接地配線
A部)、メモリセルプレート領域101内の各カラム選
択線YSW(第1AL配線)の間を通すように配線され
ている(接地配線A部)。
【0016】図10で示すように、接地配線108の強
化をする部分を接地配線C部、カラム選択線の間の接地
配線B部、センスアンプ領域をカラム選択線と直交する
方向に配線された接地配線A部のそれぞれの配線抵抗
を、B部の抵抗をRB(メモリセルプレート領域1つ
分)、A部の抵抗をRA(B部のYSW間1ピッチ
分)、C部の抵抗をRC(メモリセルプレート領域1つ
分)と3種類の抵抗に分けると、図10の(b)で示す
回路網のように表すことができる。
【0017】このとき、節点n1、n2の抵抗値は、図
11の(b)で示すようにR1、R2、R3に置き換え
ると、図11の(c)で示す式のように表すことが出来
る。これにより、数値計算により抵抗値を求めることが
できる。
【0018】本実施例で用いた半導体記憶装置のレイア
ウトでは、各抵抗値は以下のとおりであった。 RA=0.2472Ω RB=12.9358Ω RC=1.9250Ω
【0019】こららの数値を用い、1つのメモリセルプ
レート領域内のカラム選択線YSWの間に配線した接地
配線B部の数を変えて節点n1、n2の抵抗値を図11
(c)の式で計算し、結果を図12に示す。図12は、
1つのメモリセルプレート領域内のカラム選択線YSW
の間に配線した接地配線B部の数を横軸に、節点n1、
n2の抵抗値を縦軸にしたグラフである。
【0020】図12に示したように、1つのメモリセル
プレート領域内のカラム選択線YSWの間に配線した接
地配線B部の数を、ある程度増やしていくと抵抗値は、
ほぼ一定の値に落ち着き、接地配線B部が全く無い場合
と比べて、約58%程度まで抵抗値を減らすことができ
ることがわかった。
【0021】なお、上記実施例においては、接地(GN
D)配線の場合をあげて説明をしたが、本発明は、電源
(VDD)配線に適用することも同様にしてできるもの
である。
【0022】
【発明の効果】本発明によれば、以上、詳述したとお
り、2層の金属配線層のみを用いた場合でも、チップ面
積を増加させずに、電源および接地用の配線の抵抗を小
さくすることができる半導体記憶装置を提供できるもの
である。さらに、センスアンプの接地電位の浮きを低減
でき、センスアンプの増幅能力(スピード、感度等)の
悪化を防ぐことができる半導体記憶装置を提供できるも
のである。
【図面の簡単な説明】
【図1】半導体記憶装置の全体レイアウトの一例を説明
する図である。
【図2】セルプレート領域内のビット線とワード線の配
線を説明する図である。
【図3】カラム選択線のレイアウトを説明する図であ
る。
【図4】図3にX軸方向に沿って配線された第2AL配
線を加えて説明する図である。
【図5】カラム選択線とビット線の配線間隔を説明する
配線図である。
【図6】図5で点線で示したセンスアンプ領域102a
でのI/O線との接続関係を説明する図である。
【図7】図5で点線で示したセンスアンプ領域102b
でのI/O線との接続関係を説明する図である。
【図8】接地配線のレイアウトの一実施例を説明する図
である。
【図9】本実施例での接地の強化方法を説明する図であ
る。
【図10】本実施例での接地の強化方法を説明する図で
ある。
【図11】本実施例での接地の強化方法を説明する図で
ある。
【図12】本実施例において、1つのメモリセルプレー
ト領域内のカラム選択線YSWの間に配線した接地配線
B部の数を横軸に、節点n1、n2の抵抗値を縦軸にし
たグラフである。
【符号の説明】
10 半導体記憶装置 101 メモリセルプレート領域 102、102a、102b センスアンプ領域 103 Yデコーダ(カラムデコーダ) 104 パッド 105 Xデコーダ(ロウデコーダ) 106 バス配線領域 107 周辺回路領域 108 接地配線 BL、バーBL ビット線 I/O、バーI/O I/O線 RA、RB、RC 抵抗 R1、R2、R3 抵抗 SA センスアンプ回路 WL ワード線 YSW、YSWi、YSWi+1 カラム選択線 YS I/O配線部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 21/8242 G11C 11/401 H01L 27/108

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 複数のメモリセルプレート領域とセンス
    アンプ領域を備え、複数のビット線対を選択し、該ビッ
    ト線対各々をI/O線対に接続するための複数のカラム
    選択線を有する半導体記憶装置において、 前記カラム選択線間に、電源および接地用の配線を有
    ると共に、当該カラム選択線は、前記メモリセルプレー
    ト領域内では、第2の金属配線層を使って配線され、前
    記センスアンプ領域内では第1の金属配線層使って配線
    されたことを特徴とする半導体記憶装置。
  2. 【請求項2】 Xデコーダまたはバス配線領域に配線さ
    れた電源および接地用の配線から分岐した電源および接
    地用の配線を、前記センスアンプ領域内の両端部に沿っ
    て配線し、前記カラム選択線間の電源および接地用の配
    と接続したことを特徴とする請求項1に記載の半導体
    記憶装置。
  3. 【請求項3】 前記Xデコーダまたはバス配線領域に配
    線された電源および接地用の配線と、 前記センスアンプ領域内の両端部に沿って配線された
    源および接地用の配線と、 前記カラム選択線間の電源および接地用の配線と、を第
    2の金属配線層使って配線されたことを特徴とする請求
    項2に記載の半導体記憶装置。
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