JP3626510B2 - 半導体記憶装置 - Google Patents
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Description
【産業上の利用分野】
この発明は半導体記憶装置に関し、さらに詳しくは、階層ビット線構造を持つダイナミック・ランダム・アクセス・メモリ(以下「DRAM」という)に関する。
【0002】
【従来の技術】
図17は、従来のDRAMの全体構成を示すブロック図である。このようなDRAMは、たとえば「 IEEE Journal of Solid−State Circuits, vol.27, No. 7, 1020頁」に開示されている。図17を参照して、このDRAMは、ブロックB1ないしB32と、センスアンプ列S1ないしS34と、ロウデコーダRDと、コラムデコーダCDとを備える。
【0003】
図18は、図17に示されたDRAMの一部をさらに詳細に示す配線図である。図18を参照して、各ブロックB1〜B32は、行方向に沿って配設された1024対のビット線対BL,/BLと、列方向に沿って配設された256本のワード線WLと、ワード線と一方のビット線BLまたは/BLとの交点またはその近傍に配設されたメモリセルMCとを備える。
【0004】
各センスアンプ列S1〜S34は、複数のセンスアンプSAを備える。各センスアンプSAは、ビット線対BL,/BLの間にクロスカップルされた2つのNチャネルMOSトランジスタと、同様にクロスカップルされた2つのPチャネルMOSトランジスタとを備える。
【0005】
このDRAMにおいては、シェアードセンスアンプ方式が採用されている。すなわち、1つのセンスアンプSAは、隣接する両側のブロックB1〜B32における2対のビット線対BL,/BLと2対のNチャネルMOSトランジスタ対Tb,/Tbを介してそれぞれ接続されている。これらのトランジスタ対Tb,/Tbのゲート電極にはブロック選択線SSが接続されている。たとえば図17において、左側のブロックB1が選択される場合、右側のブロックB2内の左側のブロック選択線SS2がLレベルに立下げられる。一方、右側のブロックB2が選択される場合、左側のブロックB1内の右側のブロック選択線SS1がLレベルに立下げられる。
【0006】
また、このDRAMにおいては、ブロックB1〜B32の両側にセンスアンプSAが交互に配設されている。したがって、センスアンプSAのピッチはビット線対BL,/BLのピッチの2倍になっている。
【0007】
また、各センスアンプ列S1〜S34はさらに、イコライズ回路10と、プリチャージ回路12と、入出力回路14とを備える。イコライズ回路10はNチャネルMOSトランジスタTeを備え、ビット線対BL,/BLを短絡してそのビット線対BL,/BLの各電位を等しく、つまりVcc/2にする。プリチャージ回路12は、NチャネルMOSトランジスタTpおよび/Tpを備え、ビット線対BL,/BLを中間電位Vcc/2にプリチャージする。入出力回路14は、NチャネルMOSトランジスタTiおよび/Tiを備え、ビット線対BL,/BL上に生成された電位を入出力線対IO,/IOを介して外部へ出力するとともに、外部から入出力線対IO,/IOを介して入力された電位をビット線対BL,/BLへ供給する。これらのトランジスタTiおよび/Tiのゲート電極は、コラム選択線CSに接続されている。コラム選択線CSはコラムデコーダCDによって選択的にHレベルに立上げられる。
【0008】
図19は、図18に示されたメモリセルMCおよびその周辺をさらに詳細に示す配線図である。
【0009】
図19を参照して、メモリセルMCは、ビット線の一方のビット線BLに接続されたソース電極と、ワード線WLに接続されたゲート電極とを持つトランスファーゲートTGと、トランスファーゲートTGのドレイン電極に接続された一方電極を持ち、他方電極に所定電位、通常Vcc/2が印加されるメモリセルキャパシタCsとを備える。すなわち、メモリセルMCは、ワード線WLによって制御されるトランスファゲートと、データを記憶するメモリセルキャパシタCsとを備える。
【0010】
各ビット線BL,/BLは、寄生容量Cbを有する。寄生容量Cbは、1本のビット線BL,/BLに接続されているメモリセルMCの数にほぼ比例する。ビット線BL,/BLの長さは、そのメモリセルMCの数が多ければ多いほど長くする必要があるからである。
【0011】
次に、このDRAMの読出動作について簡単に説明する。
メモリセルキャパシタCsのストレージノード電位、つまりトランスファゲートTGのドレイン電極に接続される側の一方電極の電位が電源電位Vccまたはグランド電位GNDにされることによって、メモリセルMCは1ビットのデータをストアする。
【0012】
読出時においては、イコライズトランジスタTeおよびプリチャージトランジスタTpによりビット線対BLおよび/BLが予め中間電位Vcc/2にされており、イコライズ線EQがLレベルに立下げられた後、ワード線WLがHレベルに立上げられると、メモリセルMCのトランスファーゲートTGが導通状態となり、そのメモリセルキャパシタCsに蓄積されたデータがトランスファーゲートTGを介してビット線BLに読出される。
【0013】
上記のように、メモリセルMCのデータが一方のビット線BLに読出されると、ビット線BLおよび/BLの間に次式で表わされる電位差|ΔV|が生じる。
【0014】
|ΔV|=(Vcc/2)/(Cb/Cs+1)
ここで、Cbは1本のビット線が有する寄生容量を示し、Csはメモリセルキャパシタの容量を示す。
【0015】
この電位差|ΔV|は、センスアンプSAによって増幅されるが、この電位差|ΔV|が小さすぎると、センスアンプSAはこの電位差|ΔV|を十分に増幅することができない。
【0016】
たとえば16Mビットの記憶容量を持つDRAMにおいては、Cb/Csの値は「10」程度であるため、電源電位Vccが3.3Vの場合、この電位差|ΔV|は150mVという小さい値になる。したがって、DRAMが安定的に動作するためには、寄生容量Cbの値はできる限り小さくなければならない。
【0017】
【発明が解決しようとする課題】
上記のような理由から、従来のDRAMは、図17に示されるように32個のブロックB1〜B32から構成されている。すなわち、ビット線対BL,/BLの長さをより長くすれば、センスアンプ列の数は34列よりも少なくすることができる。しかしながら、ビット線対BL,/BLの長さをより長くすると、その寄生容量Cbの値が大きくなる。そこで、従来のDRAMにおいては、センスアンプ列の数が多くなるにもかかわらず、ビット線対BL,/BLの長さは、十分な電位差|ΔV|が得られる程度に短くされていた。
【0018】
したがって、記憶容量が1Mビットから4Mビット、16Mビット、64Mビットと世代ごとに大きくなっていっても、1本のビット線BLまたは/BLに接続されるメモリセルMCの数は、一部の例外を除き、一定の128個にされている。
【0019】
一方、メモリセルMCは三次元化などによって微細化されつつあるが、センスアンプ列S1〜S34のサイズはメモリセルMCに比べればさほど小さくされていない。そのため、記憶容量が大きくなるにつれてチップ全体に占めるセンスアンプ列S1〜S34の比率が大きくなっている。このことは、256Mビット、さらには1GビットのDRAMを実現する妨げとなっている。
【0020】
また、記憶容量が大きくなり、かつ微細化が進むにつれて、欠陥、塵埃などの発生する確率が大きくなり、歩留りが低下するという問題があった。その対策として、DRAMには予備のメモリセルが冗長に配設されている。DRAMが製造され、もしその製造されたDRAMの中に不良のメモリセルが含まれていれば、その不良のメモリセルが予備のメモリセルに置換えられる。
【0021】
たとえば数本の予備のワード線とともにいくつかの予備のメモリセルが冗長に設けられている場合、もし正規のワード線が断線またはショートしていてそのワード線によって選択される正規のメモリセルからはデータを読出すことができなければ、その正規のワード線は予備のワード線と置換えられる。すなわち、その正規のワード線を選択するアドレスが与えられたとき、その置換えられた予備のワード線がHレベルに立上げられるようにヒューズ回路などによってプログラムされている。
【0022】
DRAMにおいては、ワード線WLがHレベルに立上げられ、データがビット線対BL,/BL上に読出されたとき、センスアンプSAは活性化してその読出されたデータを増幅する。このとき、メモリセルMC内のデータは破壊されるため、その増幅されたデータはメモリセルMCに書戻される。
【0023】
したがって、もしブロックB1内の正規のワード線WLが不良ならば、その同じブロックB1内に設けられた予備のワード線がその正規のワード線WLと置換えられる。ブロックB1内の正規のワード線WLが異なるブロックB2〜B32内に設けられた予備のワード線と置換えられるためには、その異なるブロックB2〜B32内のセンスアンプSAが活性化されなければならない。したがって、あるブロック内の正規のワード線が不良になったとき、そのワード線が異なるブロック内の予備のワード線と置換えられるように制御することは非常に複雑である。
【0024】
通常は、たとえば256本の正規のワード線と2本の予備のワード線とが1つのブロック内に設けられる。そして、不良のワード線はその同じブロック内の予備のワード線と置換えられる。たとえば2ブロックの場合、予備のワード線は合計で4本設けられている。この場合、もし一方のブロック内で3本の正規のワード線が不良になると、4本の予備のワード線が設けられているにもかかわらず、このDRAMを救済することはできないという問題があった。
【0025】
この発明は上記のような問題点を解決するためになされたもので、その目的はより小さいサイズの半導体記憶装置を提供することである。
【0026】
この発明の他の目的は、より大きな記憶容量を持つ半導体記憶装置を提供することである。
【0027】
この発明のさらに他の目的は、小さいサイズでかつデータを正確に読出すことができる半導体記憶装置を提供することである。
【0028】
この発明のさらに他の目的は、大きい記憶容量を持ちかつデータを正確に読出すことができる半導体記憶装置を提供することである。
【0029】
この発明のさらに他の目的は、小さいサイズでかつ十分な動作速度を備えた半導体記憶装置を提供することである。
【0030】
この発明のさらに他の目的は、大きい記憶容量と十分な動作速度とを備えた半導体記憶装置を提供することである。
【0031】
この発明のさらに他の目的は、高い歩留りで製造することができる半導体記憶装置を提供することである。
【0032】
この発明のさらに他の目的は、高い歩留りで製造することができ、かつ単純な制御回路を備えた半導体記憶装置を提供することである。
【0033】
この発明のさらに他の目的は、迅速にテストすることができる半導体記憶装置を提供することである。
【0034】
【課題を解決するための手段】
請求項1に記載の半導体記憶装置は、メインメモリセルブロック、複数のワード線、複数の副ビット線対、複数の主ビット線対、複数のスイッチング手段対、および複数のセンスアンプ手段を備える。メインメモリセルブロックは、複数行、複数列に配設された複数のメモリセルを有し、複数列を複数列ごとに分割した複数のサブメモリセルブロックを有する。複数のワード線は、複数列に配設され、それぞれが、対応する列に配設された複数のメモリセルに接続される。複数の副ビット線対は、複数のサブメモリセルブロックの各々に対応して複数行に配設され、それぞれが、対応するサブメモリセルブロックの対応する行に配設された複数のメモリセルに接続される。複数の主ビット線対は、複数行に配設され、それぞれが、副ビット線対の単位長さ当りの寄生容量の1/4以下の単位長さ当りの寄生容量を持つ。副ビット線対に対応して設けられ、それぞれが、選択信号に応答して、対応する副ビット線対とこの副ビット線対が位置する行の主ビット線対とを導通状態とする。複数のセンスアンプ手段は、複数の主ビット線対に対応して設けられ、それぞれが、対応する主ビット線対の主ビット線間に現われた電位差を増幅する。
【0035】
請求項2に記載の半導体記憶装置は、請求項1に記載の半導体記憶装置であって、各スイッチング手段対は、対応する副ビット線対の一端側に配設される第1のスイッチング手段と、対応する副ビット線対の他端側に配設される第2のスイッチング手段とを有するとともに、隣接するサブメモリセルブロックの隣接する副ビット線対に対する第1または第2のスイッチング手段の一方のスイッチング手段が隣接して配設されている。
【0037】
請求項3に記載の半導体記憶装置は、請求項2に記載の半導体記憶装置であって、各スイッチング手段対の第1および第2のスイッチング手段は、対応する副ビット線対の副ビット線とこの副ビット線対が位置する行の主ビット線対の主ビット線との間に接続され、選択信号をゲート電極に受けるMOSトランジスタであり、隣接するサブメモリセルブロックの隣接する副ビット線対に対して隣接して配設されるMOSトランジスタの主ビット線に接続される一方のソース/ドレイン電極は共通に形成されている。
【0038】
請求項4に記載の半導体記憶装置は、請求項1に記載の半導体記憶装置であって、各スイッチング手段対は、隣接するサブメモリセルブロックの隣接する副ビット線対に対するスイッチング手段対に隣接して配設され、選択信号をゲート電極に受ける2つのMOSトランジスタを有するとともに、隣接するサブメモリセルブロックの隣接する副ビット線対に対して隣接して配設されるMOSトランジスタの主ビット線に接続される一方のソース/ドレイン電極は共通に形成されている。
【0039】
請求項5に記載の半導体記憶装置は、請求項1に記載の半導体記憶装置であって、複数の主ビット線対のうち対応する2つの主ビット線対は、複数のセンスアンプ手段のうち対応する1つのセンスアンプ手段の両側に配設される。上記半導体記憶装置はさらに、複数の第1のトランジスタ対、および複数の第2のトランジスタ対を備える。複数の第1のトランジスタ対は、複数のセンスアンプ手段に対応して設けられ、それぞれは、第1のブロック選択信号に応答して2つの主ビット線対の一方を1つのセンスアンプ手段に接続する。複数の第2のトランジスタ対は、複数のセンスアンプ手段に対応して設けられ、それぞれは、第2のブロック選択信号に応答してかつ対応する1つの第1のトランジスタ対に対して相補的に2つの主ビット線対の他方を1つのセンスアンプ手段に接続する。
【0040】
請求項6に記載の半導体記憶装置は、請求項1に記載の半導体記憶装置であって、複数のセンスアンプ手段のうち半数は第1の群をなし、その残り半数は第2の群をなし、第1の群のセンスアンプ手段は2行ごとかつ2列ごとに配設され、第2の群のセンスアンプ手段は第1の群のセンスアンプ手段が配設されている行および列以外の行および列上に2行ごとかつ2列ごとに配設される。
【0041】
請求項7に記載の半導体記憶装置は、請求項1に記載の半導体記憶装置であって、上記メインメモリセルブロックはさらに、複数行、複数列に配設された複数の予備メモリセルを有する予備メモリセルブロックを有する。上記半導体記憶装置はさらに、複数の予備ワード線、複数の予備副ビット線対、および複数の予備スイッチング手段対を備える。複数の予備ワード線は、複数列に配設され、それぞれが、対応する列に配設された複数の予備メモリセルに接続される。複数の予備副ビット線対は、予備メモリセルブロックに対応して複数行に配設され、それぞれが、対応する行に配設された複数の予備メモリセルに接続される。複数の予備スイッチング手段対は、予備副ビット線対に対応して設けられ、それぞれが、予備選択信号に応答して、対応する予備副ビット線対とこの予備副ビット線対が位置する行の主ビット線対とを導通状態とする。
【0042】
請求項8に記載の半導体記憶装置は、請求項7に記載の半導体記憶装置であって、複数の予備副ビット線対のうち対応する1つの予備副ビット線対と交差する予備ワード線の数は、複数の副ビット線対のうち対応する1つの副ビット線対と交差するワード線の数に等しくされ、1つの予備副ビット線対に接続される予備メモリセルの数は、1つの副ビット線対に接続されるメモリセルの数に等しくされている。
請求項9に記載の半導体記憶装置は、請求項1に記載の半導体記憶装置であって、複数の副ビット線対の間に列方向に沿って配設され、所定の電位が与えられる複数のダミー線をさらに備える。
【0043】
請求項10に記載の半導体記憶装置は、複数のメインメモリセルブロック、複数のワード線、複数の副ビット線対、複数の主ビット線対、複数のスイッチング手段対、複数のセンスアンプ手段、および複数の比較手段を備える。各メインメモリセルブロックは、複数行、複数列に配設された複数のメモリセルを有し、複数列を複数列ごとに分割した複数のサブメモリセルブロックを有する。複数のワード線は、複数列に配設され、それぞれが、対応する列に配設された複数のメモリセルに接続される。複数の副ビット線対は、複数のサブメモリセルブロックの各々に対応して複数行に配設され、それぞれが、対応するサブメモリセルブロックの対応する行に配設された複数のメモリセルに接続される。複数の主ビット線対は、複数行に配設され、それぞれが、副ビット線対の単位長さ当りの寄生容量の1/4以下の単位長さ当りの寄生容量を持つ。複数のスイッチング手段対は、副ビット線対に対応して設けられ、それぞれは、選択信号に応答して、対応する副ビット線対とこの副ビット線対が位置する行の主ビット線対とを導通状態とする。複数のセンスアンプ手段は、複数の主ビット線対に対応して設けられ、それぞれが、対応する主ビット線対の主ビット線間に現われた電位差を増幅する。各比較手段は、複数の主ビット線対のうち対応する2つの主ビット線の一方の主ビット線対の電位と他方の主ビット線対の電位とを対応的に比較する。
【0044】
請求項11に記載の半導体記憶装置は、メインメモリセルブロック、複数のワード線、複数の副ビット線対、複数の主ビット線対、複数のスイッチング手段対、複数のセンスアンプ手段、および複数の副イコライズ手段を備える。メインメモリセルブロックは、複数行、複数列に配設された複数のメモリセルを有し、複数列を複数列ごとに分割した複数のサブメモリセルブロックを有する。複数のワード線は、複数列に配設され、それぞれが、対応する列に配設された複数のメモリセルに接続される。複数の副ビット線対は、複数のサブメモリセルブロックの各々に対応して複数行に配設され、それぞれが、対応するサブメモリセルブロックの対応する行に配設された複数のメモリセルに接続される。複数の副ビット線対の各々は、オープンビット線構成で配置された対を成す一方の副ビット線と他方の副ビット線とを含む。複数の主ビット線対は、複数行に配設される。複数のスイッチング手段対は、副ビット線対に対応して設けられ、それぞれが、選択信号に応答して、対応する副ビット線対とこの副ビット線対が位置する行の主ビット線対とを導通状態とする。複数のセンスアンプ手段は、複数の主ビット線対に対応して設けられ、それぞれが、対応する主ビット線対の主ビット線間に現われた電位差を増幅する。複数の副イコライズ手段は、複数の副ビット線対に対応して設けられ、それぞれが、対応する副ビット線対の一方の副ビット線を他方の副ビット線へ接続するために一方および他方の副ビット線間に配置される。
【0045】
請求項12に記載の半導体記憶装置は、請求項11に記載の半導体記憶装置であって、さらに、複数の主イコライズ手段を備える。複数の主イコライズ手段は、複数の主ビット線対に対応して設けられ、それぞれが、対応する主ビット線対の一方の主ビット線を他方の主ビット線へ接続する。
【0046】
請求項13に記載の半導体記憶装置は、請求項11に記載の半導体記憶装置であって、主ビット線対の単位長さ当りの寄生容量が副ビット線対の単位長さ当りの寄生容量の1/4以下にされている。
請求項14に記載の半導体記憶装置は、請求項11に記載の半導体記憶装置であって、複数のメモリセルの各々は、対応するワード線にゲート電極が接続され、かつ対応する副ビット線にソース/ドレイン電極の一方が接続されたメモリトランジスタと、メモリトランジスタのソース/ドレイン電極の他方に接続されたメモリキャパシタとを含み、複数のイコライズ手段の各々は、対応する副ビット線対の一方の副ビット線に接続されるメモリセルと他方の副ビット線に接続されるメモリセルが規則的に配置されたメモリセル間に配置され、メモリトランジスタと実質的に等しいレイアウトパターンを有するイコライズトランジスタを含む。
請求項15に記載の半導体記憶装置は、請求項11に記載の半導体記憶装置であって、さらに、複数のイコライズ手段がされた一方および他方の副ビット線間に列方向に沿って配設された2本のイコライズ線を備え、複数のイコライズ手段の各々は、ゲート電極が2本のイコライズ線に接続されるイコライズトランジスタを含む。
【0047】
【作用】
【0048】
請求項1に記載の半導体記憶装置においては、階層ビット線構造が採用されているため、主ビット線対の長さを長くしてセンスアンプ手段の数を少なくすることができる。したがって、この半導体記憶装置の行方向の長さは短くなる。しかも、主ビット線対の単位長さ当りの寄生容量が副ビット線対のそれの4分の1以下にされているため、たとえ主ビット線対の長さが長くても、メモリセルからデータが読出されると主ビット線間には十分に大きい電位差が生じる。したがって、センスアンプ手段はその電位差を確実に増幅することができる。
【0049】
請求項2に記載の半導体記憶装置においては、複数のスイッチング手段が千鳥状に配設されている、つまり行方向に分散して配設されているため、スイッチング手段のレイアウトが容易になる。
【0051】
請求項3に記載の半導体記憶装置においては、互いに隣接して配設されるMOSトランジスタの一方のソース/ドレイン電極が共通に形成されているため、その分だけ半導体記憶装置の行方向の長さが短くなる。
【0052】
請求項4に記載の半導体記憶装置においては、階層ビット線構造が採用されているため、主ビット線対の長さを長くしてセンスアンプ手段の数を少なくすることができる。したがって、この半導体記憶装置の行方向の長さは短くなる。しかも、互いに隣接するMOSトランジスタの一方のソース/ドレイン電極が共通に形成されているため、その分だけ半導体記憶装置の行方向の長さは短くなる。
【0053】
請求項5に記載の半導体記憶装置においては、階層ビット線構造が採用されているため、主ビット線対の長さを長くしてセンスアンプ手段の数を少なくすることができる。したがって、この半導体記憶装置の行方向の長さは短くなる。しかも、シェアードセンスアンプ方式が採用されているため、センスアンプ手段の数をさらに少なくすることができ、この半導体記憶装置の行方向の長さはさらに短くなる。
【0054】
請求項6に記載の半導体記憶装置においては、階層ビット線構造が採用されているため、主ビット線対の長さを長くしてセンスアンプ手段の数を少なくすることができる。したがって、この半導体記憶装置の行方向の長さは短くなる。しかも、複数のセンスアンプ手段は千鳥状に配設されているため、つまり行方向に分散して配設されているためセンスアンプ手段のレイアウトが容易になる。
【0055】
請求項7に記載の半導体記憶装置においては、階層ビット線構造が採用されているため、主ビット線対の長さを長くしてセンスアンプ手段の数を少なくすることができる。したがって、この半導体記憶装置の行方向の長さは短くなる。しかも、1つの予備副ビット線に交差して複数の予備ワード線がまとめて配設されているため、いずれの副ビット線と交差するワード線であってもその予備ワード線と置換えられる。さらに、副ビット線と予備副ビット線とは同じ主ビット線に接続されているため、冗長ワード線に置換えられたときも置換えられていないときと同じセンスアンプ手段が活性化される。
【0056】
請求項8に記載の半導体記憶装置においては、1つの予備副ビット線と交差する予備ワード線の数が1つの副ビット線交差するワード線の数に等しいため、たとえその副ビット線やスイッチング手段が不良であっても、その副ビット線、スイッチング手段、およびその副ビット線と交差する複数のワード線はまとめて予備副ビット線、予備スイッチング手段、およびその予備副ビット線と交差する複数の予備ワード線と置換えられる。
請求項9に記載の半導体記憶装置においては、階層ビット線構造が採用されているため、主ビット線対の長さを長くしてセンスアンプ手段の数を少なくすることができる。したがって、この半導体記憶装置の行方向の長さは短くなる。しかも、副ビット線間に列方向に沿って配設されたダミー線に所定電位が与えられているため、その副ビット線間の寄生トランジスタは強制的に非導通状態となる。したがって、副ビット線間で読出されたデータが相互にリークすることはない。
【0057】
請求項10に記載の半導体記憶装置においては、階層ビット線構造が採用されているため、主ビット線対の長さを長くしてセンスアンプ手段の数を少なくすることができる。したがって、この半導体記憶装置の行方向の長さは短くなる。しかも、比較手段を挟んで両側のメモリセル手段に対応的に同じデータがストアされ、さらに一方の主ビット線対の電位と他方の主ビット線対の電位とが対応的に比較されるため、すべてのメモリセル手段からデータが正確に読出されるか否かを速やかにテストすることができる。
【0059】
請求項11に記載の半導体記憶装置においては、階層ビット線構造が採用されているため、主ビット線対の長さを長くしてセンスアンプ手段の数を少なくすることができる。したがってこの半導体記憶装置の行方向の長さは短くなる。しかも、一方の副ビット線と他方の副ビット線とは直接的に接続されるため、主ビット線対がイコライズされて間接的に副ビット線対がイコライズされる場合よりも速やかにイコライズされる。
【0060】
請求項12に記載の半導体記憶装置においては、一方の主ビット線と他方の主ビット線とが直接的に接続されるため、主ビット線対が確実かつ速やかにイコライズされる。
【0061】
請求項13に記載の半導体記憶装置においては、主ビット線対の単位長さ当りの寄生容量は副ビット線対のそれの4分の1以下にされているため、たとえ主ビット線対の長さが長くても、メモリセルからデータが読出されると主ビット線間には十分に大きい電位差が生じる。したがって、センスアンプ手段はその電位差を確実に増幅することができる。
請求項14,15に記載の半導体記憶装置においては、副ビット線対をイコライズするためのイコライズトランジスタは規則的に配置されたメモリセル間のスペースを利用して配置されるので、製造工程を大幅に変更することなくイコライズトランジスタを作成することができ、レイアウト面積が増加することもない。
【0062】
【実施例】
以下、この発明に従った半導体記憶装置の実施例について図面を参照して詳しく説明する。
【0063】
[実施例1]
図1は、この発明の実施例1によるDRAMの一部構成を示す配線図である。図1を参照して、このDRAMは、複数の主ビット線対BLmおよび/BLmと、複数のセンスアンプSAと、複数のワード線WLと、複数の副ビット線対BLsおよび/BLsと、主ビット線対BLmおよび/BLmと副ビット線対BLsおよび/BLsとを接続する複数のトランスファーゲート対Tおよび/Tと、複数のメモリセルMCとを備える。
【0064】
図2は、図1に示されたDRAMの一部を具体的に示す平面図である。
図1および図2を参照して、主ビット線対BLm,/BLmは、行方向に沿って配設されている。各センスアンプSAは、各主ビット線対BLm,/BLmに接続され、その一方の主ビット線(以下、「真の主ビット線」という)BLmと他方の主ビット線(以下、「補の主ビット線」という)/BLmとの間の電位差を増幅する。ワード線WLは、列方向に沿って配設されている。各主ビット線対BLm,/BLmに沿って、16対の副ビット線対BLs,/BLsが配設されている。
【0065】
副ビット線対BLs,/BLsは、主ビット線対BLm,/BLmの単位長さ当りの寄生容量cbmの4倍以上の単位長さ当りの寄生容量cbsを有する。すなわち、主ビット線対BLm,/BLmの単位長さ当りの寄生容量cbmは、副ビット線対BLs,/BLsの単位長さ当りの寄生容量cbsの4分の1以下にされている。
【0066】
各トランスファーゲートT,/Tは、主ビット線BLmまたは/BLmと副ビット線BLsまたは/BLsとの間に接続され、そのゲート電極はサブブロック選択線BSに接続されている。したがって、各トランスファーゲートT,/Tは、サブブロック選択線BSから供給される所定の制御信号に応答して、主ビット線BLmまたは/BLmと副ビット線BLsまたは/BLsの一端とを接続する。
【0067】
メモリセルMCは、副ビット線対BLsおよび/BLsとワード線WLとの交点付近に配設されている。図3は、図1および図2に示されたDRAMのメモリセルおよびその周辺を示す断面図である。
【0068】
図3を参照して、メモリセルMCは、図19に示された従来のDRAMにおけるメモリセルMCと同様に、1つのトランスファーゲートTGと、1つのメモリセルキャパシタCsとから構成される。トランスファーゲートTGは、NチャネルMOSトランジスタから構成され、副ビット線BLs1に接続されたN型ソース/ドレイン電極16および18と、ワード線WL1から構成されるゲート電極とを持つ。メモリセルキャパシタCsは、トランスファーゲートTGの一方のソース/ドレイン電極18に接続されたストレージノード20と、セルプレート22とから構成される。
【0069】
ワード線WL1ないしWL3の上には、ワード線の低抵抗化のためのアルミニウム線AL1ないしAL3がそれぞれ配設されている。ワード線WL1〜WL3とアルミニウム線AL1〜AL3とは、所定間隔ごとにコンタクトホール(図示せず)を介して接続されている。
【0070】
メモリセルMCは、副ビット線BLsまたは/BLsとワード線WLとの交点下に配設されていてもよい。このようなメモリセルMCはクロスポイントメモリセルと呼ばれ、たとえば「IEDM Technical Digest 592頁、1988年12月」に開示されている。
【0071】
再び図1を参照して、1つの主ビット線対BLm,/BLmに沿って16の副ビット線対BLs,/BLsが配設されている。また、1つの副ビット線対BLs,/BLsと交差して、64本のワード線WL1ないしWL64が配設されている。
【0072】
64本のワード線WL1ないしWL64と、それらと交差するn対の副ビット線対BLs1,/BLs1ないしBLsn,/BLsnと、2×n個のトランスファーゲートT1,/T1ないしTn,/Tnと、64×n個のメモリセルMCとは、各サブブロックBs1〜Bs16を構成する。16個のサブブロックBs1ないしB16は、1つのメインブロックBmを構成する。このメインブロックBmが、図17に示された従来のDRAMにおけるブロックB1ないしB32の1つのブロックに相当する。
【0073】
再び図2を参照して、たとえばサブブロック選択線BS2およびBS3は、サブブロックBs2におけるワード線WL64とサブブロックBs3におけるワード線WL1との間に列方向に沿って配設されている。サブブロック選択線BS2およびBS3は、トランスファーゲート/T1およびT2のゲート電極を構成する。これら2つのトランスファーゲート/T1の一方のソース/ドレイン領域は、1つのコンタクトホール24を介して補の主ビット線/BLm1に接続されている。
【0074】
サブブロックBs2内のトランスファーゲート/T1の一方のソース/ドレイン領域は、コンタクトホール26を介して補の副ビット線/BLs1に接続され、サブブロックBs3内のトランスファーゲート/T1の一方のソース/ドレイン領域は、コンタクトホール26を介して補の副ビット線/BLs1に接続されている。
【0075】
2つのトランスファーゲート/T2の一方のソース/ドレイン領域は、1つのコンタクトホール24を介して補の主ビット線/BLm2に接続されている。サブブロックBs2内のトランスファーゲート/T2の一方のソース/ドレイン領域は、コンタクトホール26を介してサブブロックBs2における補の副ビット線/BLs2に接続され、サブブロックBs3内のトランスファーゲート/T2の一方のソース/ドレイン領域は、コンタクトホール26を介してサブブロックBs3における補の副ビット線/BLs2に接続されている。
【0076】
したがって、サブブロックBs1〜Bs16間に配設されたトランスファーゲートT1,/T1〜Tn,/Tnはすべて、その一方のソース/ドレイン電極を共通にしている。たとえば、サブブロックBs1内のトランスファゲートT1と、サブブロックBs2内のトランスファゲートT1とは、その一方のソース/ドレイン電極を共通にしている。
【0077】
これらの一方のソース/ドレイン電極を共通にして互いに隣接する2つのトランスファーゲートT1,/T1〜Tn,/Tnは、千鳥状に配設されている。すなわち、これらの隣接するトランジスタT1,/T1〜Tn,/Tnのうち半数は第1の群をなし、その残り半数は第2の群をなす。第1の群のトランジスタは2行ごとかつ2列ごとに配設され、第2の群のトランジスタは第1の群のトランジスタが配設されている行および列以外の行および列上に2行ごとかつ2列ごとに配設されている。
【0078】
ここで、メモリセルMCのトランスファゲートと、主ビット線と副ビット線とを接続するトランスファゲートT1,/T1〜Tn,/Tnとは、同一構造で形成されている。
【0079】
上記のような階層ビット線構造を持つDRAMにおいては、副ビット線BLsまたは/BLsがメモリセルキャパシタCsによって囲まれているため、その単位長さ当りの寄生容量cbsは非常に大きい値になる。主ビット線BLmまたは/BLmはメモリセルMC上に配設され、導電層によって囲まれていないため、その単位長さ当りの寄生容量cbmは非常に小さい値になる。
【0080】
たとえば、副ビット線BLs,/BLsがタングステン−シリサイドで形成され、主ビット線BLm,/BLmがタングステンで形成されると、主ビット線の抵抗値が非常に小さいため、主ビット線BLm,/BLmの膜厚を非常に薄くすることができ、結果的に主ビット線の寄生容量もさらに小さくすることができる。
【0081】
次に、この階層ビット線構造を持つDRAMの動作について説明する。
たとえばサブブロックBs1内のメモリセルMCからデータが読出される場合、サブブロック選択線BS1はHレベルに立上げられ、サブブロックBs1内のトランスファーゲートT1,/T1〜Tn,/Tnすべてが導通状態となる。このとき、他のサブブロック選択線BS2〜BS16はLレベルのまま維持されるため、それらのサブブロックBs2〜Bs16内のトランスファーゲートT1,/T1〜Tn,/Tnは非導通状態のまま維持される。
【0082】
次いで、サブブロックBs1内のワード線WL1〜WL64のうち1本のワード線がHレベルに立上がると、その選択されたワード線に接続されたメモリセルMCそれぞれからデータが対応の副ビット線BLs1または/BLs1〜BLsnまたは/BLsnへ読出される。その読出された各データは対応のトランスファーゲートT1または/T1〜Tnまたは/Tnを介して対応の主ビット線BLm1または/BLm1〜BLmnまたは/BLmnへ伝達される。そして、一方の主ビット線BLm1〜BLmnと他方の主ビット線/BLm1〜/BLmnとの間の電位差がセンスアンプSA1〜SAnによって増幅される。その後、主ビット線対BLm1,BLm1〜BLmn,/BLmnのうちの選択された主ビット線対が入出力線と接続され、選択された主ビット線対に現われたデータが入出力線を介して出力されるものである。
【0083】
一方、サブブロックBs1内のメモリセルMCにデータが書込まれる場合、そのサブブロックBs1内のサブブロック選択線BS1がHレベルに立上げられ、そのサブブロックBs1内のトランスファーゲートT1,/T1〜Tn,/Tnが導通状態となる。他のサブブロックBs2〜Bs16内のサブブロック選択線BS2〜BS16はLレベルのまま維持され、それらのサブブロックBs2〜Bs16内のトランスファーゲートT1,/T1〜Tn,/Tnは非導通状態のまま維持される。
【0084】
次いで、入出力回路(図示せず)を介して外部からデータが主ビット線対BLm1,/BLm1〜BLmn,/BLmnへ伝達される。伝達されたデータは選択された主ビット線対に接続されたセンスアンプによって増幅される。
【0085】
次いで、サブブロックBs1内の選択された1本のワード線WLがHレベルに立上がると、そのワード線WLに接続されたメモリセルMCにその増幅されたデータが選択された主ビット線対に対応するトランスファーゲートおよび副ビット線を介して書込まれる。
【0086】
なお、選択されなかった主ビット線対にトランスファゲートおよび副ビット線を介して接続されるとともに、選択されたワード線に接続されるメモリセルのデータも読出されるが、センスアンプが活性化されているため、読出動作と同様にして再書込されるため、データの破壊は生じない。
【0087】
上記のように階層ビット線構造のDRAMにおいては、主ビット線対BLm,/BLmが長く形成されているため、センスアンプ列Sの数は従来よりも少なくなる。したがって、このDRAMのサイズは従来よりも小さくなる。また、小さい面積の中に従来よりも多くのメモリセルを配設することができるので、記憶容量の大きいDRAMを容易に実現することができる。
【0088】
たとえば図16に示された16Mビットの従来のDRAMにおいては、34のセンスアンプ列Sを設ける必要があったのに対し、このDRAMにおいては16のセンスアンプ列Sを設ければよい。したがって、このDRAMの行方向の長さは従来よりも大幅に短くなる。
【0089】
しかも、主ビット線対BLm,/BLmの単位長さ当りの寄生容量cbmが、副ビット線対BLs,/BLsの単位長さ当りの寄生容量cbsの4分の1以下にされているため、データ読出時に主ビット線対BLm,/BLm間には十分な大きさの電位差が発生する。したがって、センスアンプSAはその電位差を確実に増幅することができるので、正確なデータが読出される。
【0090】
ここで、主ビット線対の単位長さ当りの寄生容量cbmが副ビット線対の寄生容量cbsの4分の1以下にされていることが好ましい理由について詳しく説明する。
【0091】
従来のDRAMにおけるビット線対の単位長さ当りの寄生容量をcbとし、ビット線対の長さをlとすると、1本のビット線が持つ寄生容量Cbは、次式で表わされる。
【0092】
Cb=cb×l…(1)
階層ビット線構造を持つDRAMがセンスアンプ列の数が少なくなるという利点をもたらすためには、主ビット線対BLm,/BLmの長さは従来のビット線対の長さの少なくとも2倍なければならない。一方、副ビット線対BLs,/BLsの長さは従来のビット線対の長さよりも短くなければ、主ビット線対および副ビット線対が持つ総寄生容量Cbtは従来よりも大きくなる。なぜならば、副ビット線対BLs,/BLsには必ず主ビット線対BLm,/BLmが接続されているからである。
【0093】
また、一般にDRAMはバイナリのアドレスによってメモリセルが選択されるため、副ビット線に接続されるメモリセルの数は2n 単位になり、したがって、副ビット線の長さも1/2n 単位でしか短くすることができない。そのため、副ビット線対BLs,/BLsの長さは長くても従来のビット線対の長さの半分にしなければならない。
【0094】
したがって、このDRAMにおける主および副ビット線対の総寄生容量Cbtは、次式で表わされる。
【0095】
Cbt=cbs×l/2+2×cbm×l…(2)
ここで、副ビット線対の単位長さ当りの寄生容量cbsを従来のビット線対の単位長さ当りの寄生容量cbよりも小さくすることは困難であるから、副ビット線対の単位長さ当りの寄生容量cbsは従来のビット線対の単位長さ当りの寄生容量cbに等しい。
【0096】
このDRAMにおいて、主ビット線BLmおよび/BLm間に十分に大きい電位差が生じるためには、次式が成立しなければならない。
【0097】
Cbt≦Cb…(3)
この式(3)に上記式(1)および(2)を代入すると、次式のようになる。
【0098】
cbm≦cbs/4…(4)
この式(4)から明らかなように、主ビット線対の単位長さ当りの寄生容量cbmは、副ビット線対の単位長さ当りの寄生容量cbsの4分の1以下であることが望ましい。主ビット線対の単位長さ当りの寄生容量cbmを小さくすることは、上記したように主ビット線対BLm,/BLmは導電層によって囲まれていないため、容易である。また、主ビット線対の単位長さ当りの寄生容量cbmは少なくとも副ビット線対の単位長さ当りの寄生容量cbsの4分の1であれば十分であるが、それよりもさらに小さければさらに好ましい。
【0099】
上記のように、主ビット線対の単位長さ当りの寄生容量cbmが少なくとも副ビット線対の単位長さ当りの寄生容量cbsの4分の1であれば、その主ビット線対BLm,/BLmには従来と同じ大きさの電位差が発生するため、センスアンプSAは確実にその電位差を増幅することができる。したがって、従来よりも小さいサイズで、かつ従来と同程度の性能を備えたDRAMが実現される。
【0100】
また、トランスファーゲートT,/Tが2つずつ千鳥状に配設されているため、トランスファゲートのレイアウトが容易にできる。さらに、トランスファーゲートT,/Tの一方のソース/ドレイン電源が共通にされているため、このメインブロックBmの行方向の長さは短くなる。
【0101】
[実施例2]
図4は、この発明の実施例2によるDRAMの一部構成を示す配線図である。
【0102】
図4を参照して、このDRAMは、複数の主ビット線対BLm,/BLmと、複数のセンスアンプSAと、複数のワード線WLと、複数の副ビット線対BLs,/BLsと、複数のトランスファーゲートTと、複数のメモリセルMCと、擬似ワード線WLpとを備える。主ビット線対BLm,/BLmの単位長さ当りの寄生容量cbmは、好ましくは副ビット線対BLs,/BLsの単位長さ当りの寄生容量cbsの4分の1、さらに好ましくはそれよりも小さくされている。
【0103】
この実施例2が上記実施例1と異なるところは、2つのトランスファーゲートTおよび/Tから構成されるトランジスタ対が上記実施例1においては千鳥状に配設されているのに対し、この実施例2においては列方向に沿って1列に配設されている点と、サブブロックBs2とサブブロックBs3との間に2本の擬似ワード線WLpが配設されている点である。
【0104】
この実施例2において、一方の副ビット線BLsはトランスファーゲートTを介して一方の主ビット線BLmに接続されている。他方の副ビット線/BLsはトランスファーゲート/Tを介して他方の主ビット線/BLmに接続されている。
【0105】
この実施例2におていは、トランスファーゲートT,/Tが1列に配設されていて、1つのサブブロックBs1〜Bs16内にはサブブロック選択線BS1,BS2,BS3…が1本しか配設されていないため、上記実施例1に比べて行方向の長さが短くなる。なお、擬似ワード線WLpの目的および作用効果については後の実施例11において詳述する。
【0106】
[実施例3]
図5は、この発明の実施例3によるDRAMの一部構成を示す配線図である。
【0107】
図5を参照して、このDRAMは、複数の主ビット線対BLm1,/BLm1,BLm2,/BLm2…と、複数のセンスアンプSA1,SA2…と、複数のワード線WL1〜WL64と、複数の副ビット線対BLs1,/BLs1,BLs2,/BLs2…と、主ビット線対と副ビット線対とを接続するトランスファーゲートT1,/T1,T2,/T2…と、複数のメモリセルMCと、主ビット線対とセンスアンプとを接続する複数のトランスファーゲートTb1,/Tb1,Tb2,/Tb2…とを備える。
【0108】
主ビット線対BLm,/BLmの単位長さ当りの寄生容量cbmは、好ましくは副ビット線対BLs,/BLsの単位長さ当りの寄生容量cbsの4分の1、さらに好ましくはそれよりも小さくされている。
【0109】
この実施例3が上記実施例1と異なるところは、シェアードセンスアンプ方式が採用されている点である。すなわち、1つのセンスアンプSA1,SA2…の両側には2つの主ビット線対BLm1,/BLm1,BLm2,/BLm2…が配設されている。一方側の主ビット線対BLm1,/BLm1,BLm2,/BLm2と、センスアンプSA1,SA2…との間には、トランスファーゲートTb1,/Tb1,Tb2,/Tb2…が接続されている。他方側の主ビット線対BLm1,/BLm1,BLm2/BLm2と、センスアンプSA1,SA2…との間には、トランスファーゲートTb1,/Tb1,Tb2,/Tb2が接続されている。
【0110】
一方側のトランスファーゲートTb1,/Tb1,Tb2,/Tb2のゲート電極は、1本のブロック選択線SS1に共通接続されている。他方側のトランスファーゲートTb1,/Tb1,Tb2,/Tb2のゲート電極は、1本のブロック選択線SS2に共通接続されている。
【0111】
これらのブロック選択線SS1およびSS2には、相補的な選択信号が与えられる。したがって、センスアンプSA1,SA2…は、両側の2つの主ビット線対BLm1,/BLm1,BLm2,/BLm2…のうちいずれかと選択的に接続され、その接続された主ビット線対BLm1,/BLm1,BLm2,/BLm2…間の電位差を増幅する。
【0112】
この実施例3において、たとえば左側の2つのトランスファーゲートTb1および/Tb1は第1のトランジスタ対を構成する。この第1のトランジスタ対は、ブロック選択線SS1からの第1の選択信号に応答して左側の主ビット線対BLm1,/BLm1とセンスアンプSA1とを接続する。右側の2つのトランスファーゲートTb1および/Tb1は第2のトランジスタ対を構成する。この第2のトランジスタ対は、ブロック選択線SS2からの第2の選択信号に応答して右側の主ビット線対BLm1,/BLm1とセンスアンプSA1とを接続する。この第2の選択信号は、上記第1の選択信号に対して相補的である。
【0113】
この実施例3においては、2つの主ビット線対が1つのセンスアンプを共有しているため、センスアンプの数が少なくなる。したがって、このDRAMの行方向の長さがさらに短くなる。
【0114】
[実施例4]
図6は、この発明の実施例4によるDRAMの構成を示す配線図である。
【0115】
この実施例4が上記実施例3と異なるところは、シェアードセンスアンプSA1〜SAnが千鳥状に配設されている点である。すなわち、センスアンプSA1〜SAnの行ピッチは、主ビット線対および副ビット線対の行ピッチの2倍になっている。したがって、センスアンプのレイアウトは、上記実施例3よりもさらに容易になる。
【0116】
[実施例5]
図7は、この発明の実施例5によるDRAMの一部構成を示す配線図である。
【0117】
図7を参照して、このDRAMは、複数の主ビット線対BLm,/BLmと、複数のセンスアンプSAと、複数のワード線WLと、複数の副ビット線対BLs,/BLsと、主ビット線対と副ビット線対とを接続する複数のトランスファーゲートT,/Tと、複数のメモリセルMCと、擬似ワード線WLpとを備える。主ビット線対BLm,/BLmの単位長さ当りの寄生容量cbmは、好ましくは副ビット線対BLs,/BLsの単位長さ当りの寄生容量cbsの4分の1、さらに好ましくはそれよりも小さくされている。
【0118】
この実施例5が上記実施例2と異なるところは、センスアンプSAが交互に配設されている点である。すなわち、この実施例4によるDRAM全体における複数のセンスアンプSAのうち半数は第1の群をなし、その残り半数は第2の群をなす。そして、第1の群のセンスアンプSAは2行ごとかつ2列ごとに配設され、第2の群のセンスアンプSAは第1の群のセンスアンプSAが配設されている行および列以外の行および列上に2行ごとかつ2列ごとに配設されている。
【0119】
上記のようにこの実施例5においては、センスアンプSAが2行ごとかつ2列ごとに配設されているので、センスアンプSA1〜SAnのレイアウトが容易になる。
【0120】
[実施例6]
図8は、この発明の実施例6によるDRAMの一部構成を示す配線図である。
【0121】
図8を参照して、このDRAMは、複数の主ビット線対BLm,/BLmと、複数のセンスアンプSAと、複数のワード線WLと、複数の副ビット線BLs,/BLsと、主ビット線対と副ビット線とを接続する複数のトランスファーゲートTと、メモリセルMCとを備える。主ビット線BLm,/BLmの単位長さ当りの寄生容量cbmは、好ましくは副ビット線BLs,/BLsの単位長さ当りの寄生容量cbsの4分の1、さらに好ましくはそれよりも小さくされている。
【0122】
この実施例6が上記実施例2と異なるところは、上記実施例2においては副ビット線対BLs,/BLsがそれぞれが並行に、つまり折返しビット線構造のように配設されているのに対し、この実施例6においては副ビット線BLs,/BLsが一直線上に、つまりオープンビット線のように配設されている点である。したがって、副ビット線BLs,/BLsとワード線WLとのすべての交点にメモリセルMCが配設されている。
【0123】
たとえばサブブロックBs1内のメモリセルMCからデータが読出される場合、サブブロック選択線BS1がHレベルに立上がる。これによりサブブロックBs1内のトランスファーゲートT1,T2,T3…が導通状態になり、副ビット線/BLsと一方の主ビット線/BLmとが接続される。この状態で、選択されたワード線WLがHレベルに立上がると、そのワード線WLに接続されたメモリセルMCからデータが読出され、主ビット線対BLmおよび/BLmの間に電位差が生じる。この電位差はセンスアンプSAによって増幅される。
【0124】
上記実施例1ないし実施例5においては、主ビット線対のピッチと副ビット線対のピッチとは同じであるのに対し、この実施例6においては、副ビット線対のピッチは主ビット線対のピッチの2倍になっている。そのため、この実施例6によるDRAMは上記実施例1ないし実施例5によるDRAMよりも容易に製造することができる。
【0125】
[実施例7]
図9は、この発明の実施例7によるDRAMの一部構成を示す配線図である。
【0126】
図9を参照して、このDRAMは、上記実施例2と同様に、複数の主ビット線対BLm,/BLmと、複数のセンスアンプSAと、複数のワード線WLと、複数の副ビット線対BLs,/BLsと、主ビット線対と副ビット線対とを接続する複数のトランスファーゲートT,/Tと、複数のメモリセルMCと、擬似ワード線WLpとを備える。
【0127】
このDRAMはさらに、上記実施例2と異なり、複数の予備のワード線WLsと、複数の予備の副ビット線対BLss,/BLssと、主ビット線対と予備の副ビット線対とを接続する複数の予備のトランスファーゲートTs,/Tsと、複数の予備のメモリセルMCsとを備える。
【0128】
予備のワード線WLsは、列方向に沿って配設されている。予備の副ビット線対BLss,/BLssは、主ビット線対BLm,/BLmに沿って配設されている。予備のトランスファーゲートTs,/Tsは、1本の主ビット線BLm,/BLmと1本の予備の副ビット線BLss,/BLssとを接続する。予備のメモリセルMCsは、主ビット線対BLm,/BLmと予備の副ビット線対BLss,/BLssとの交点またはその近傍に配設されている。
【0129】
このDRAMにおけるメインブロックBmは、16個のサブブロックBs1ないしBs16と、1個の予備のサブブロックBssとから構成されている。この予備のサブブロックBssは、通常のサブブロックBs1〜Bs16のどこかに不良が存在するとき活性化される冗長回路である。
【0130】
1つの正規のサブブロックBs1〜Bs16内には、64本のワード線WL1〜WL64が配設されている。予備のサブブロックBss内には、8本の予備のワード線WLs1〜WLs8が配設されている。
【0131】
この主ビット線対BLm,/BLmの単位長さ当りの寄生容量cbmは、好ましくは副ビット線対BLs,/BLsの単位長さ当りの寄生容量cbsの4分の1、さらに好ましくはそれよりも小さくされている。同様に、主ビット線対BLm,/BLmの単位長さ当りの寄生容量cbmは、好ましくは予備の副ビット線対BLss,/BLssの単位長さ当りの寄生容量cbssの4分の1、さらに好ましくはそれよりも小さくされている。
【0132】
このDRAMにおいて、いずれかのワード線WLが不良であるならば、その不良のワード線WLはいずれかの予備のワード線WLsと置換えられる。すなわち、その不良のワード線WLがアクセスされたとき、その不良のワード線WLの代わりにその予備のワード線WLsがHレベルに立上げられる。このとき、予備のサブブロック選択線BSsもHレベルに立上げられるため、読出時にはその予備のワード線WLsに接続されている予備のメモリセルMCsから予備のトランスファーゲートTs,/Tsを介して主ビット線対BLm,/BLmにデータが読出される。書込時においては、主ビット線対BLm,/BLmのデータが予備のトランスファーゲートTs,/Tsおよび予備の副ビット線対BLss,/BLssを介して予備のメモリセルMCsに書込まれる。
【0133】
したがって、1つのメインブロックBm内においては、予備のワード線WLsが選択される場合も、正規のワード線WLが選択される場合と同じセンスアンプSAが活性化される。すなわち、予備のワード線WLsが選択される場合、正規のワード線WLが選択される場合に活性化されるセンスアンプSAと異なるセンスアンプSAが活性化される必要はなく、センスアンプSAの制御が複雑になることはない。
【0134】
また、1024本のワード線WLのうち不良のワード線が8本以内であれば、その不良のワード線がいずれのサブブロックBs1〜Bs16内にあっても、予備のサブブロックBss内の予備のワード線WLsと置換えることができる。そのため、製造されたDRAMの救済率が向上する。
【0135】
[実施例8]
図10は、この発明の実施例8によるDRAMの一部構成を示す配線図である。
【0136】
図10を参照して、DRAMは、複数の主ビット線対BLm,/BLmと、複数のセンスアンプSAと、複数のワード線WLと、複数の副ビット線対BLs,/BLsと、サブブロック選択線BSから供給される制御信号に応答して1本の主ビット線と1本の副ビット線とを接続する複数のトランスファーゲートT,/Tと、複数のメモリセルMCとを備える。
【0137】
このDRAMはさらに、複数の予備のワード線WLsと、複数の予備の副ビット線対BLss,/BLssと、予備のサブブロック選択線BSsからの予備の制御信号に応答して1本の主ビット線BLm,/BLmと1本の予備の副ビット線BLss,/BLssとを接続する複数の予備のトランスファーゲートTs,/Tsと、複数の予備のメモリセルMCsとを備える。
【0138】
この実施例8が上記実施例7と異なるところは、予備のサブブロックBssが、正規のサブブロックBs1〜Bs16と同様に64本の予備のワード線WLs1〜WLs64を備えている点である。
【0139】
上記実施例7は正規のサブブロックBs全体が不良になった場合は対処することができない。これに対しこの実施例8は、1つの正規のサブブロックBs1〜Bs16全体が不良になった場合であっても、その不良のサブブロック全体を予備のサブブロックBssに置換えることができる。したがって、製造されたDRAMの救済率がさらに向上する。
【0140】
[実施例9]
図11は、この発明の実施例9によるDRAMの一部構成を示す配線図である。
【0141】
図11を参照して、このDRAMは、複数の主ビット線対BLm,/BLmと、複数のセンスアンプSAと、複数のワード線WLと、複数の副ビット線対BLs,/BLsと、1本の主ビット線と1本の副ビット線とを接続するトランスファーゲートT,/Tと、複数のメモリセルMCと、テスト回路26とを備える。
【0142】
この実施例9が上記実施例1と異なるところは、テスト回路26を備えている点である。このテスト回路26は、メインブロックBm1とメインブロックBm2との間に配置され、ワイヤードエクスクルーシブオア回路で構成されている。
【0143】
また、図示は省略されているが、図11の右側にはセンスアンプ列S3、メインブロックBm2、テスト回路、メインブロックBm4、およびセンスアンプ列S4が配置されている。さらにその右側についても同様である。すなわち、メインブロックBm3とBm4との間にもテスト回路が配設されている。
【0144】
このテスト回路26は、複数の比較回路CM1〜CMnを備える。各比較回路CM1〜CMnは、4つのNチャネルMOSトランジスタTc1ないしTc4から構成されている。比較回路CM1〜CMnにおけるトランジスタTc1およびTc3のドレイン電極は、マッチ線MLに共通接続されている。比較回路CM1〜CMnにおけるトランジスタTc2およびTc4のソース電極は、共通ソース線MCSに共通接続されている。
【0145】
このDRAMがテストされる場合においては、メインブロックBm1内のすべてのメモリセルMCと、メインブロックBm2内のすべてのメモリセルMCとに、対応的に同じデータが書込まれる。たとえばメインブロックBm1のサブブロックBs2内のワード線WLと副ビット線BLs1とに接続されるメモリセルMCには、メインブロックBm2のサブブロックBs2内のワード線WLと副ビット線BLs1とに接続されるメモリセルMCに書込まれるデータと同じデータが書込まれる。また、メインブロックBm1のサブブロックBs3内のワード線WL2と副ビット線BLs2とに接続されるメモリセルMCには、メインブロックBm2のサブブロックBs3内のワード線WL2と副ビット線BLs2とに接続されるメモリセルMCに書込まれるデータと同じデータが書込まれる。
【0146】
メモリセルMCからデータが読出される前に、予めマッチ線MLがHレベルにプリチャージされ、かつ共通ソース線MCSにHレベルが供給される。
【0147】
この状態で、両メインブロックBm1およびBm2間で相対的に同じ位置にあるワード線WLが活性化されると、その対応するメモリセルMCから対応する副ビット線BLsにデータが読出される。その読出されたデータは対応する主ビット線BLmに伝達され、センスアンプSAによって増幅される。
【0148】
両メインブロックBm1およびBm2には対応的に同じデータ、たとえばHレベルのデータが書込まれているため、もしいずれのメインブロックBm1およびBm2にも不良が存在しなければ、比較回路CM1〜CMnにおけるトランジスタTc1およびTc3がともに読出された、たとえばHレベルのデータに基づいて導通状態となりかつトランジスタTc2およびTc4がともに読出された、たとえばLレベルのデータに基づいて非導通状態となるか、あるいはトランジスタTc1およびTc3がともに非導通状態となりかつトランジスタTc2におよびTc4がともに導通状態となる。したがって、マッチ線MLと共通ソース線MCSとは非導通状態のまま維持される。したがって、この状態で共通ソース線MCSをLレベルにしてもマッチ線MLはHレベルを維持するので、不良が存在しないことがわかる。
【0149】
もしいずれかのメインブロックBm1またはBm2に不良が存在すれば、トランジスタTc1とTc2とが導通状態でトランジスタTc3とTc4とが非導通状態もしくはその逆の状態になるため、マッチ線MLと共通ソース線MCSとが導通状態となる。したがって、共通ソース線MCSがLレベルに低下すると、マッチ線MLもLレベルに低下するため、不良が存在することがわかる。
【0150】
すなわち、メインブロックBm1内の主ビット線対BLm,/BLmの各電位と、メインブロックBm2内の主ビット線対BLmおよび/BLmの各電位とが、すべて対応的に一致している場合は、マッチ線MLはHレベルのまま維持される。しかしながら、メインブロックBm1内のいずれか1つの主ビット線対BLmおよび/BLmと、それに対応するメインブロックBm2内の主ビット線対BLmおよび/BLmの各電位とが対応的に一致しない場合は、マッチ線MLはLレベルに低下する。
【0151】
上記のようにこのDRAMによれば、2本のワード線WLに接続されるメモリセルMCのテストを同時に行なうことができるので、DRAM全体を迅速にテストすることができる。
【0152】
[実施例10]
図12は、この発明の実施例10によるDRAMにおけるテスト回路の構成を示す配線図である。
【0153】
図12を参照して、この実施例10は予備の行からなる予備メモリセルを有したものを対象とし、テスト回路28は、複数の比較回路CMと、複数の予備の比較回路CMsとを備える。各比較回路CMは、その両側に配設された2対の主ビット線対BLm,/BLmと接続されている。各予備の比較回路CMsは、その両側に配設された2対の予備の主ビット線対BLms,/BLmsと接続されている。すなわち、このDRAMは、行方向に沿って配設された冗長回路を備える。
【0154】
たとえば主ビット線対BLm,/BLmまたはそれに接続されたメモリセルMCに不良がある場合、その不良がある主ビット線対BLm,/BLmを含む主ビット線対BLm1,/BLm1ないしBLmi,/BLmiの代わりに、i行の予備の主ビット線対BLms1,/BLms1ないしBLmsi,/BLmsiが選択信号SEに応答して活性化される。すなわち、このDRAMにおいては、通常のメモリセルMCなどが不良である場合、i行単位で冗長回路と置換される。
【0155】
テスト回路28はさらに、リンク素子30と、NチャネルMOSトランジスタ32とを備える。リンク素子30は、i個の比較回路CM1ないしCMiにおけるトランジスタTc2およびTc4のソース電極と、共通ソース線MCSとの間に接続されている。このリンク素子30は、i行ごとに接続されている。NチャネルMOSトランジスタ32は、i個の予備の比較回路CMs1ないしCMsiにおけるトランジスタTc2およびTc4のソース電極と、共通ソース線MCSとの間に接続されている。このトランジスタ32のソース電極には、上記した冗長回路を活性化するための選択信号SEが供給されている。
【0156】
このDRAMがテストされる場合において、もし冗長回路が使用されている場合は、その対応する比較回路CM1〜CMiに接続されているリンク素子30が切断されている。
【0157】
したがって、上記実施例9と同様にこのDRAMがテストされると、非活性化された比較回路CM1〜CMiからはテスト結果のデータは出力されない。そのため、行方向に沿って冗長回路を備えたDRAMを正確にテストすることができる。なお、上記のようなリンク素子30が設けられていなければ、その行は常に不良であるため、マッチ線MLは常にLレベルになる。
【0158】
[実施例11]
図13は、この発明の実施例11によるDRAMの一部構成を示す平面図である。
【0159】
この実施例11は図8に示した上記実施例6が改良されたものである。すなわち、上記実施例5においては、一方の副ビット線BLsの一端と、他方の副ビット線/BLsの一端とが対向しているため、一方の副ビット線BLsに生じたデータがその間の寄生トランジスタを介して他方の副ビット線/BLsにわずかに漏れることがある。
【0160】
そこで、図13に示されるように、一方の副ビット線BLsと他方の副ビット線/BLsとの間に2本の擬似ワード線WLpが配設されている。これらの擬似ワード線WLpは、左側のサブブロック内のワード線WL64と右側のサブブロック内のワード線WL1との間に列方向に沿って配設されている。そして、これらの擬似ワード線WLpにはグランド電位GNDが与えられている。
【0161】
副ビット線BLs,/BLsはコンタクトホール34を介してトランスファゲートのフィールド領域36に接続されている。このトランスファゲートは、副ビット線BLs,/BLsと主ビット線BLm,/BLmとを接続するためのものである。このフィールド領域36は、コンタクトホール38を介してメモリセルキャパシタ(図示せず)に接続されている。メモリセルキャパシタは、このコンタクトホール38上に形成されている。なお、擬似ワード線WLpの間にも、メモリセルキャパシタ(図示せず)が形成されている。これは、擬似ワード線WLpの間の構造も他の部分の構造と同じにして、製造工程を容易にするためである。
【0162】
この擬似ワード線WLpを備えたDRAMにおいては、その擬似ワード線WLpにグランド電位GNDが与えられている。一方、副ビット線BLsおよび/BLsの間にはNチャネルトランジスタが寄生している。したがって、この寄生トランジスタは強制的に非導通状態にされるため、副ビット線BLsおよび/BLs間で相互にデータが漏れることはない。
【0163】
[実施例12]
図14は、この発明の実施例12によるDRAMの一部構成を示す配線図である。図15は、図14に示されたDRAMの一部を具体的に示す平面図である。
【0164】
図14および図15を参照して、このDRAMは、複数の主ビット線対BLm,/BLmと、複数のセンスアンプSAと、複数のワード線WLと、複数の副ビット線対BLs,/BLsと、主ビット線BLm,/BLmと副ビット線BLs,/BLsとを接続する複数のトランスファーゲートT,/Tと、複数のメモリセルMCと、主ビット線対BLm,/BLmをイコライズするためのNチャネルMOSトランジスタTemと、副ビット線対BLs,/BLsをイコライズするためのNチャネルMOSトランジスタTesとを備える。
【0165】
この実施例12において最も特徴的なところは、副ビット線対BLsおよび/BLsをイコライズするためのNチャネルMOSトランジスタTesが設けられている点である。なお、主ビット線対BLmおよび/BLmをイコライズするためのNチャネルMOSトランジスタTemは、上記実施例1ないし実施例11においては図示されていないが、この実施例12と同様に設けられている。
【0166】
図15を参照して、この副ビット線対イコライズ用のトランジスタTesは、副ビット線対BLsおよび/BLs間に配設され、列方向に沿って配設された2本のイコライズ線EQs2がそれらトランジスタTesのゲート電極を構成する。
【0167】
図16は、図14および図15に示されたDRAMの動作を示すタイミングチャートである。
【0168】
まず図16(B),(C),(D)に示されるように、主ビット線用のイコライズ線EQm、副ビット線用のイコライズ線Qs1およびQs2は、Hレベルにされている。したがって、主ビット線対BLm,/BLmおよび副ビット線対BLs,/BLsの電位はすべて等しくされている。
【0169】
次いで図16(E)に示されるように、サブブロックBs1内のサブブロック選択線BS1がHレベルに立上がると、サブブロックBs1内の副ビット線対BLsおよび/BLsは主ビット線対BLmおよび/BLmにそれぞれ接続される。
【0170】
次いで図16(B),(C)に示されるように、主ビット線用のイコライズ線EQm、およびサブブロックBs1内の副ビット線用のイコライズ線EQs1がともに、Lレベルに立下がる。このとき、サブブロックBs2内の副ビット線用のイコライズ線EQs2はHレベルのまま維持される。
【0171】
次いで図16(A)に示されるように、サブブロックBs1内のいずれかのワード線WLがHレベルに立上がると、そのワード線に接続されたメモリセルMCからデータが対応する副ビット線BLs,/BLsに読出される。この読出されたデータは対応するトランスファーゲートT1,T2または/T1,/T2を介して主ビット線BLmまたは/BLmに読出される。
【0172】
上記のようにこのDRAMにおいては、副ビット線対BLsおよび/BLsが主ビット線対BLmおよび/BLmに接続される前に予めイコライズされているため、たとえ副ビット線対BLs,/BLsの長さが長くても速やかにその電位は等しくされている。したがって、データの読出/書込時間が従来よりも遅くなることはない。
【0173】
また、副ビット線対BLsおよび/BLsがイコライズされるとき以外は、そのゲート電極を構成するイコライズ線EQsがLレベルにされているため、上記実施例11と同様に、副ビット線対BLsおよび/BLs間の寄生トランジスタが非導通状態とされ、その間でデータが漏れることはない。さらに、副ビット線対をイコライズするためのトランジスタTesは、規則的に配置されたメモリセルMC間のスペースを利用して設けられているため、特にレイアウト面積が増加することはない。しかも、製造工程を大幅に変更することなく、このトランジスタTesを形成することができる。
【0174】
この実施例12においては、副ビット線対BLs,/BLsがオープンビット線構造のように形成されているが、図1などで示されたように、ホールデッド構造の副ビット線対を備えたDRAMに、副ビット線対ごとにイコライズトランジスタを設け、図15に示されたタイミングによって制御されるようにしたものであっても、同様の効果を奏する。
【0175】
[他の実施例]
上記の実施例においては、主ビット線対の単位長さ当りの寄生容量が、副ビット線対の単位長さ当りの寄生容量の4分の1以下にされているが、この発明は特にそれに限定されるものではない。
【0176】
すなわち、たとえば階層ビット線構造を持つDRAMにおいて、主ビット線対と副ビット線対とを接続するトランスファーゲートが交互に配設されていればよい。また、階層ビット線構造を持つDRAMにおいて、シェアードセンスアンプ方式が採用されていればよい。また、階層ビット線構造を持つDRAMにおいて、センスアンプが交互に配設されていればよい。
【0177】
また、階層ビット線構造を持つDRAMにおいて、予備のワード線がすべて予備のサブブロック内に配設されていればよい。さらにこのようなDRAMにおいて、正規のサブブロック内のワード線の数と、予備のサブブロック内の予備のワード線の数とが等しくされていればよい。
【0178】
また、階層ビット線構造を持つDRAMにおいて、メインブロック間にテスト回路が設けられていてもよい。さらにこのようなDRAMにおいて、行方向に沿って冗長回路が設けられ、それに対応するテスト回路が設けられ、かつその正規の回路に対応するテスト回路にリンク素子が設けられていればよい。
【0179】
また、階層ビット線構造を持つDRAMにおいて、副ビット線対間に列方向に沿って擬似ワード線が配設されていればよい。さらに、副ビット線対間に副ビット線対専用のイコライズトランジスタが設けられていればよい。
【0180】
その他、たとえば階層ビット線構造を持つDRAMにおいて、主ビット線対と副ビット線対とを接続するトランスファーゲートが交互に配設され、シェアードセンスアンプ方式が採用され、かつそのセンスアンプが交互に配設されたものでもよいなど、上記の実施例が適宜組合わされたものでもよい。
【0181】
【発明の効果】
請求項1に記載の半導体記憶装置によれば、階層ビット線構造が採用されているため、レイアウト面積をより小さくしたり、あるいは記憶容量をより大きくすることができる。しかも、主ビット線対の単位長さ当りの寄生容量が副ビット線のそれの4分の1以下にされているため、メモリセルからデータを正確に読出すことができる。
【0182】
請求項2に記載の半導体記憶装置によれば、複数のスイッチング手段が千鳥状に配設されているため、レイアウトを容易にすることができる。
【0184】
請求項3に記載の半導体記憶装置によれば、互いに隣接するMOSトランジスタの一方のソース/ドレイン電極が共通に形成されているため、レイアウト面積をより小さくすることができる。
【0185】
請求項4に記載の半導体記憶装置によれば、階層ビット線構造が採用されているため、レイアウト面積をより小さくしたり、あるいは記憶容量をより大きくすることができる。しかも、互いに隣接するMOSトランジスタの一方のソース/ドレイン電極が共通に形成されているため、レイアウト面積をより小さくすることができる。
【0186】
請求項5に記載の半導体記憶装置によれば、階層ビット線構造が採用されているため、レイアウト面積をより小さくしたり、あるいは記憶容量をより大きくすることができる。しかも、シェアードセンスアンプ方式が採用されているため、レイアウト面積をさらに小さくすることができる。
【0187】
請求項6に記載の半導体記憶装置によれば、階層ビット線構造が採用されているため、レイアウト面積をより小さくしたり、あるいは記憶容量をより大きくすることができる。しかも、複数のセンスアンプ手段が千鳥状に配設されているため、レイアウト面積をさらに小さくすることができる。
【0188】
請求項7に記載の半導体記憶装置によれば、階層ビット線構造が採用されているため、レイアウト面積をより小さくしたり、あるいは記憶容量をより大きくすることができる。しかも、いずれの副ビット線と交差するワード線に不良があっても予備のワード線と置換えることができるため、この半導体記憶装置は高い歩留りで製造することができる。さらに、予備のワード線が使用されるときも正規のワード線が使用されるときと同じセンスアンプが活性化されるため、制御が特に複雑になることもない。
【0189】
請求項8に記載の半導体記憶装置によれば、1つの正規の副ビット線およびそれと交差するワード線などに不良があるときは、まとめて1つの予備の副ビット線およびそれと交差する予備のワード線に置換えられるため、この半導体記憶装置は高い歩留りで製造することができる。
請求項9に記載の半導体記憶装置によれば、階層ビット線構造が採用されているため、レイアウト面積をより小さくしたり、あるいは記憶容量をより大きくすることができる。しかも、メモリセルから一方の副ビット線に読出されたデータが他方の副ビット線にリークすることはないので、常にデータを正確に読出すことができる。
【0190】
請求項10に記載の半導体記憶装置によれば、階層ビット線構造が採用されているため、レイアウト面積をより小さくしたり、あるいは記憶容量をより大きくすることができる。しかも、一方の主ビット線の電位と他方の主ビット線対の電位とが対応的に比較されるため、この半導体記憶装置が正常か否かを速やかにテストすることができる。
【0192】
請求項11に記載の半導体記憶装置によれば、階層ビット線構造が採用されているため、レイアウト面積をより小さくしたり、あるいは記憶容量をより大きくすることができる。しかも、副ビット線が直接的にイコライズされるため、動作速度が遅くなることもない。
【0193】
請求項12に記載の半導体記憶装置によれば、主ビット線も直接的にイコライズされるため、主ビット線は正確かつ速やかにイコライズされる。
【0194】
請求項13に記載の半導体記憶装置によれば、主ビット線対の単位長さ当りの寄生容量が副ビット線のそれの4分の1以下にされているため、メモリセルからデータを正確に読出すことができる。
請求項14,15に記載の半導体記憶装置によれば、副ビット線対をイコライズするためのイコライズトランジスタは規則的に配置されたメモリセル間のスペースを利用して配置されるので、製造工程を大幅に変更することなくイコライズトランジスタを作成することができ、レイアウト面積が増加することもない。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の実施例1によるDRAMの一部構成を示す配線図である。
【図2】図1に示されたDRAMの一部をさらに具体的に示す平面図である。
【図3】図1および図2に示されたDRAMにおけるメモリセルおよびその周辺を示す断面図である。
【図4】この発明の実施例2によるDRAMの一部構成を示す配線図である。
【図5】この発明の実施例3によるDRAMの一部構成を示す配線図である。
【図6】この発明の実施例4によるDRAMの構成を示す配線図である。
【図7】この発明の実施例5によるDRAMの一部構成を示す配線図である。
【図8】この発明の実施例6によるDRAMの一部構成を示す配線図である。
【図9】この発明の実施例7によるDRAMの一部構成を示す配線図である。
【図10】この発明の実施例8によるDRAMの一部構成を示す配線図である。
【図11】この発明の実施例9によるDRAMの一部構成を示す配線図である。
【図12】この発明の実施例10によるDRAMの一部構成を示す配線図である。
【図13】この発明の実施例11によるDRAMの一部構成を具体的に示す平面図である。
【図14】この発明の実施例12によるDRAMの一部構成を示す配線図である。
【図15】図14に示されたDRAMの一部をさらに具体的に示す平面図である。
【図16】図14および図15に示されたDRAMの動作を示すタイミングチャートである。
【図17】従来のDRAMの全体構成を示すブロック図である。
【図18】図17に示された従来のDRAMの一部構成を示す配線図である。
【図19】図17および図18に示されたDRAMにおけるメモリセルおよびその周辺を示す配線図である。
【符号の説明】
BLm,/BLm 主ビット線対、BLs,/BLs 副ビット線対、T,/T トランスファーゲート、SA センスアンプ、WL ワード線、MC メモリセル、BLms,/BLms 予備主ビット線対、BLss,/BLss 予備副ビット線対、Ts,/Ts 予備トランスファーゲート、WLs 予備ワード線、CM 比較回路、26,28 テスト回路、30 リンク素子、WLp擬似ワード線、Tes 副ビット線イコライズ用トランジスタ。
Claims (15)
- 複数行、複数列に配設された複数のメモリセルを有し、前記複数列を複数列ごとに分割した複数のサブメモリセルブロックを有するメインメモリセルブロック、
前記複数列に配設され、それぞれが、対応する列に配設された複数のメモリセルに接続される複数のワード線、
前記複数のサブメモリセルブロックの各々に対応して前記複数行に配設され、それぞれが、対応するサブメモリセルブロックの対応する行に配設された複数のメモリセルに接続される複数の副ビット線対、
前記複数行に配設され、それぞれが、前記副ビット線対の単位長さ当りの寄生容量の1/4以下の単位長さ当りの寄生容量を持つ複数の主ビット線対、
前記副ビット線対に対応して設けられ、それぞれが、選択信号に応答して、対応する副ビット線対とこの副ビット線対が位置する行の主ビット線対とを導通状態とするための複数のスイッチング手段対、および
前記複数の主ビット線対に対応して設けられ、それぞれが、対応する主ビット線対の主ビット線間に現われた電位差を増幅するための複数のセンスアンプ手段を備えた半導体記憶装置。 - 各スイッチング手段対は、対応する副ビット線対の一端側に配設される第1のスイッチング手段と、対応する副ビット線対の他端側に配設される第2のスイッチング手段とを有するとともに、隣接するサブメモリセルブロックの隣接する副ビット線対に対する第1または第2のスイッチング手段の一方のスイッチング手段が隣接して配設されていることを特徴とする請求項1に記載の半導体記憶装置。
- 各スイッチング手段対の第1および第2のスイッチング手段は、対応する副ビット線対の副ビット線とこの副ビット線対が位置する行の主ビット線対の主ビット線との間に接続され、選択信号をゲート電極に受けるMOSトランジスタであり、隣接するサブメモリセルブロックの隣接する副ビット線対に対して隣接して配設されるMOSトランジスタの主ビット線に接続される一方のソース/ドレイン電極は共通に形成されていることを特徴とする請求項2に記載の半導体記憶装置。
- 各前記スイッチング手段対は、隣接するサブメモリセルブロックの隣接する副ビット線対に対するスイッチング手段対に隣接して配設され、かつ選択信号をゲート電極に受ける2つのMOSトランジスタであるとともに、隣接するサブメモリセルブロックの隣接する副ビット線対に対して隣接して配設されるMOSトランジスタの主ビット線に接続される一方のソース/ドレイン電極は共通に形成されていることを特徴とする請求項1に記載の半導体記憶装置。
- 前記複数の主ビット線対のうち対応する2つの主ビット線対は、前記複数のセンスアンプ手段のうち対応する1つのセンスアンプ手段の両側に配設され、
前記複数のセンスアンプ手段に対応して設けられ、それぞれが、第1のブロック選択信号に応答して前記2つの主ビット線対の一方を前記1つのセンスアンプ手段に接続するための複数の第1のトランジスタ対、および
前記複数のセンスアンプ手段に対応して設けられ、それぞれが、第2のブロック選択信号に応答してかつ対応する1つの第1のトランジスタ対に対して相補的に前記2つの主ビット線対の他方を前記1つのセンスアンプ手段に接続するための複数の第2のトランジスタ対をさらに備えたことを特徴とする請求項1に記載の半導体記憶装置。 - 前記複数のセンスアンプ手段のうち半数は第1の群をなし、その残り半数は第2の群をなし、前記第1の群のセンスアンプ手段は2行ごとかつ2列ごとに配設され、前記第2の群のセンスアンプ手段は前記第1の群のセンスアンプ手段が配設されている行および列以外の行および列上に2行ごとかつ2列ごとに配設されていることを特徴とする請求項1に記載の半導体記憶装置。
- 前記メインメモリセルブロックはさらに、複数行、複数列に配設された複数の予備メモリセルを有する予備メモリセルブロックを有し、
前記複数列に配設され、それぞれが、対応する列に配設された複数の予備メモリセルに接続される複数の予備ワード線、
前記予備メモリセルブロックに対応して前記複数行に配設され、それぞれが、対応する行に配設された複数の予備メモリセルに接続される複数の予備副ビット線対、および
前記予備副ビット線対に対応して設けられ、それぞれが、予備選択信号に応答して、対応する予備副ビット線対とこの予備副ビット線対が位置する行の主ビット線対とを導通状態とするための複数の予備スイッチング手段対をさらに備えたことを特徴とする請求項1に記載の半導体記憶装置。 - 前記複数の予備副ビット線対のうち対応する1つの予備副ビット線対と交差する前記予備ワード線の数は、前記複数の副ビット線対のうち対応する1つの副ビット線対と交差する前記ワード線の数に等しくされ、前記1つの予備副ビット線対に接続される前記予備メモリセルの数は、前記1つの副ビット線対に接続される前記メモリセルの数に等しくされていることを特徴とする請求項7に記載の半導体記憶装置。
- 前記複数の副ビット線対の間に列方向に沿って配設され、所定の電位が与えられる複数のダミー線をさらに備えたことを特徴とする請求項1に記載の半導体記憶装置。
- それぞれが、複数行、複数列に配設された複数のメモリセルを有し、前記複数列を複数列ごとに分割した複数のサブメモリセルブロックを有する複数のメインメモリセルブロック、
前記複数列に配設され、それぞれが、対応する列に配設された複数のメモリセルに接続される複数のワード線、
前記複数のサブメモリセルブロックの各々に対応して前記複数行に配設され、それぞれが、対応するサブメモリセルブロックの対応する行に配設された複数のメモリセルに接続される複数の副ビット線対、
前記複数行に配設され、それぞれが、前記副ビット線対の単位長さ当りの寄生容量の1/4以下の単位長さ当りの寄生容量を持つ複数の主ビット線対、
前記副ビット線対に対応して設けられ、それぞれが、選択信号に応答して、対応する副ビット線対とこの副ビット線対が位置する行の主ビット線対とを導通状態とするための複数のスイッチング手段対、
前記複数の主ビット線対に対応して設けられ、それぞれが、対応する主ビット線対の主ビット線間に現われた電位差を増幅するための複数のセンスアンプ手段、および
それぞれが、前記複数の主ビット線対のうち対応する2つの主ビット線対の一方の主ビット線対の電位と他方の主ビット線対の電位とを対応的に比較するための複数の比較手段を備えた半導体記憶装置。 - 複数行、複数列に配設された複数のメモリセルを有し、前記複数列を複数列ごとに分割した複数のサブメモリセルブロックを有するメインメモリセルブロック、
前記複数列に配設され、それぞれが、対応する列に配設された複数のメモリセルに接続される複数のワード線、および
前記複数のサブメモリセルブロックの各々に対応して前記複数行に配設され、それぞれが、対応するサブメモリセルブロックの対応する行に配設された複数のメモリセルに接続される複数の副ビット線対を備え、前記複数の副ビット線対の各々は、オープンビット線構成で配置された対を成す一方の副ビット線と他方の副ビット線とを含み、
さらに、前記複数行に配設される複数の主ビット線対、
前記副ビット線対に対応して設けられ、それぞれが、選択信号に応答して、対応する副ビット線対とこの副ビット線対が位置する行の主ビット線対とを導通状態とするための複数のスイッチング手段対、
前記複数の主ビット線対に対応して設けられ、それぞれが、対応する主ビット線対の主ビット線間に現われた電位差を増幅するための複数のセンスアンプ手段、および
前記複数の副ビット線対に対応して設けられ、それぞれが、対応する副ビット線対の一方の副ビット線を他方の副ビット線へ接続するために前記一方および他方の副ビット線間に配置された複数の副イコライズ手段を備えた半導体記憶装置。 - 前記複数の主ビット線対に対応して設けられ、それぞれが、対応する主ビット線対の一方の主ビット線を他方の主ビット線へ接続するための複数の主イコライズ手段をさらに備えたことを特徴とする請求項11に記載の半導体記憶装置。
- 主ビット線対の単位長さ当りの寄生容量は、副ビット線対の単位長さ当りの寄生容量の1/4以下にされていることを特徴とする請求項11に記載の半導体記憶装置。
- 前記複数のメモリセルの各々は、対応するワード線にゲート電極が接続され、かつ対応する副ビット線にソース/ドレイン電極の一方が接続されたメモリトランジスタと、前記メモリトランジスタのソース/ドレイン電極の他方に接続されたメモリキャパシタとを含み、
前記複数のイコライズ手段の各々は、前記対応する副ビット線対の一方の副ビット線に接続されるメモリセルと他方の副ビット線に接続されるメモリセルが規則的に配置されたメモリセル間に配置され、前記メモリトランジスタと実質的に等しいレイアウトパターンを有するイコライズトランジスタを含む請求項11に記載の半導体記憶装置。 - さらに、前記複数のイコライズ手段が配置された前記一方および他方の副ビット線間に列方向に沿って配設された2本のイコライズ線を備え、
前記複数のイコライズ手段の各々は、ゲート電極が前記2本のイコライズ線に接続されるイコライズトランジスタを含む請求項11に記載の半導体記憶装置。
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