JP6359332B2 - 半導体装置 - Google Patents
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Description
実施の形態の説明をする前に、本発明者が事前検討した内容について説明する。
図19を参照すると、複数のダミーメモリセルDMCはメモリセルアレイの外周辺に沿って配置されており、メタル配線LX10はこれらに平行かつ近接して配置されている。
図1は、実施の形態1に係るDRAM(半導体装置)11の構成例を示すブロック図である。DRAM11では、メモリセルアレイ領域に隣接する周辺回路が、メモリセルの容量素子の下部電極と水平方向に隣接し、かつ、固定電位が与えられた信号線を備える。それにより、DRAM11は、周辺回路から受けるノイズの影響を低減して、誤動作を防ぐことができる。以下、具体的に説明する。
図2を参照すると、メモリセルアレイ111は、行列状に配置された複数のメモリセルMCと、その外周を取り囲むように設けられた、メモリセルMCと同一構造の複数ダミーメモリセルDMCと、を備える。
図3を参照すると、メモリセルMCは、容量素子Csと、トランジスタ(スイッチトランジスタ)Trを備える。容量素子Csは、記憶ノードNDと、電源電圧VDDの略半分の値を示す中間電位HVDが供給される電源端子と、の間に設けられている。トランジスタTrは、ビット線BLと記憶ノードNDとの間に設けられ、ワード線WLの電位に基づいてオンオフが制御される。メモリセルMCは、記憶ノードNDの電位Vnが電源電圧VDDの値に設定されることでデータ“1”を記憶し、記憶ノードNDの電位Vnが接地電圧GNDの値に設定されることでデータ“0”を記憶する。
続いて、メタル配線LX,LYからメモリセルMCへのノイズ伝搬の仕組みについて詳細に説明する。
図8に示すように、センスアンプ部116は、Pチャネル型のMOSトランジスタSDPと、Nチャネル型のMOSトランジスタSDNと、複数のビット線対に対して設けられた複数のセンスアンプSAと、を備える。なお、図8には、複数のセンスアンプSAのうち、ビット線対BL0,BL1に対して設けられた一つのセンスアンプSAのみが示されている。
実施の形態2に係るDRAM11aは、メモリセルアレイ111に代えてメモリセルアレイ111aを備える。図10は、メモリセルアレイ111aを示す平面図である。メモリセルアレイ111aは、メモリセルアレイ111と比較して、メモリセルMCを取り囲む複数のダミーメモリセルDMCを有しない。メモリセルアレイ111aのその他の構成については、メモリセルアレイ111と同様であるため、その説明を省略する。
実施の形態3に係るDRAM11bは、DRAM11と比較して、固定電位が与えられたメタル配線LX,LYを備える代わりに、ダミーメモリセルDMCに供給される電位の設定の仕方を工夫している。
図13に示すように、DRAM11bでは、ダミーメモリセルDMCに与える電位を生成する電源回路と、メモリセルMCを駆動する電位を生成する電源回路と、を別にしている。本例では、異なる電位を生成する複数の電源回路のうち、代表して電位VKKを生成する電源回路のみを示している。
図14に示すように、DRAM11cでは、ダミーメモリセルDMCに与える電位を生成する電源回路と、メモリセルMCに与える電位を生成する電源回路と、は共通だが、電源回路とメモリセルDMC,MCとを接続する電源配線の分岐点がメモリセルアレイ111を駆動する周辺回路の外部に設けられている。
図17は、DRAM11を搭載したシステムLSI(半導体装置)1を示すブロック図である。システムLSI1は、マクロ化されたDRAM11と、DRAM11とデータのやり取りを行う内部回路(周辺回路)12と、を備える。例えば、内部回路12は、DRAM11に書き込むための書き込みデータDinを出力し、DRAM11から読み出されたデータDoutを受け取る。
なお、特許文献2に開示された構成では、メモリセル内の容量素子の下部電極と水平方向に隣接するメタル配線が存在しない。したがって、下部電極と水平方向に隣接するメタル配線からのノイズによりメモリセルのデータ保持特性が劣化するという課題がそもそも生じない。つまり、上記実施の形態に係るDRAMの構成と、特許文献2に開示された構成と、は全く異なるものである。
11,11a,11b,11c DRAM
12 内部回路
13,14 電源回路
111,111a メモリセルアレイ
112 ワード線ドライバ
113 選択回路
114 データ読み出し部
115 データ書き込み部
116 センスアンプ部
BL0〜BLn,BL ビット線
Cs 容量素子
Cl 下部電極
Cu 上部電極(セルプレート電極)
CT1,CT10,CT11,CT12 コンタクト
DBL0,DBL1,DBL ダミービット線
DMC,DMCa,DMCb ダミーメモリセル
DWL0,DWL1,DWL ダミーワード線
MC メモリセル
MN1,MN2,MP1,MP2 MOSトランジスタ
N1,N2,SAP,SAN ノード
SA センスアンプ
SDP,SDN MOSトランジスタ
V1,V2 ビア
WL0〜WLm,WL ワード線
Claims (11)
- 行列状に配置された複数のメモリセルを有するメモリセルアレイと、
前記メモリセルアレイに隣接する周辺回路と、を備え、
各メモリセルは、
基板の主面に対して垂直方向に延在するシリンダ形状の下部電極を有する容量素子と、
前記容量素子とビット線との間に設けられ、ワード線の電位に基づいてオンオフが制御されるスイッチトランジスタと、を有し、
前記周辺回路は、
前記主面に対して平行な水平方向に前記下部電極と隣接し、かつ、相補的な電位が与えられた一対の信号線、を備えた、半導体装置。 - 前記信号線は、前記メモリセルアレイの外周辺に沿って配置されている、請求項1に記載の半導体装置。
- 前記複数のメモリセルのうち、外周辺に沿って配置された複数のメモリセルは、ダミーメモリセルである、請求項1に記載の半導体装置。
- 前記メモリセルアレイは、複数に分割されており、
複数に分割された前記メモリセルアレイの外周辺沿いに配置された複数の前記信号線のうち、一部の信号線の電位を変化させている場合には、残りの信号線の電位を固定、又は、残りの各信号線対の一方及び他方のそれぞれの電位を相補的に変化させる、請求項1に記載の半導体装置。 - 前記一対の信号線の一方及び他方は、前記メモリセルアレイの外周辺の一辺及びそれに対向する辺に沿ってそれぞれ配置されている、請求項1に記載の半導体装置。
- 前記周辺回路は、前記メモリセルアレイを駆動する回路であって、
前記半導体装置は、DRAMである、請求項1に記載の半導体装置。 - 前記メモリセルアレイを有するDRAMを備え、
前記周辺回路は、前記DRAMに書き込むデータを出力し、又は、前記DRAMから読み出されたデータを受け取る、請求項1に記載の半導体装置。 - 行列状に配置された複数のメモリセルと、
前記複数のメモリセルを取り囲む複数のダミーメモリセルと、を備え、
各メモリセル及び各ダミーメモリセルは、
基板の主面に対して垂直方向に延在するシリンダ形状の下部電極を有する容量素子と、
前記容量素子とビット線との間に設けられ、ワード線の電位に基づいてオンオフが制御されるスイッチトランジスタと、を有し、
前記ダミーメモリセルを駆動する電位を生成する電源回路は、前記メモリセルを駆動する対応する電位を生成する電源回路と異なり、かつ、電源電圧及び接地電圧の少なくとも何れかを生成する外部の電源回路であって、
前記ダミーメモリセルを駆動する電位を生成する電源回路は、電源電圧及び接地電圧の何れかを、当該ダミーメモリセルに対して設けられたダミービット線又はダミーワード線に供給する、半導体装置。 - 前記ダミーメモリセルの記憶ノードと、前記ダミービット線又は前記ダミーワード線と、を短絡する、請求項8に記載の半導体装置。
- 前記複数のメモリセル及び前記複数のダミーメモリセルを有するメモリセルアレイと、
前記メモリセルアレイを駆動する周辺回路と、を備え、
前記半導体装置は、DRAMである、請求項8に記載の半導体装置。 - 前記複数のメモリセル及び前記複数のダミーメモリセルを有するDRAMと、
前記DRAMに書き込むためのデータを出力し、又は、前記DRAMから読み出されたデータが入力される、周辺回路と、を備えた請求項8に記載の半導体装置。
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