JPH08181292A - 半導体記憶装置 - Google Patents

半導体記憶装置

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JPH08181292A
JPH08181292A JP6334950A JP33495094A JPH08181292A JP H08181292 A JPH08181292 A JP H08181292A JP 6334950 A JP6334950 A JP 6334950A JP 33495094 A JP33495094 A JP 33495094A JP H08181292 A JPH08181292 A JP H08181292A
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Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【目的】 階層構造の効果を充分に発揮しうる構成のダ
イナミック型RAM等を実現し、ダイナミック型RAM
等の高速化,高集積化を図る。 【構成】 メモリマットMATL,MATRを、格子状
配置したダイナミック型メモリセルを含むメモリアレイ
と、単位サブワード線駆動回路を含むサブワード線駆動
部WDR04〜WDR75と、単位増幅回路及び列選択
スイッチを含むセンスアンプSMR30〜47と、指定
されるサブビット線が列選択スイッチを介して選択的に
接続されるサブコモンIO線SIO0*〜SIO3*と
を備える所定数のサブメモリマットSMR00〜SMR
77に分割、ユニット化し、これらサブメモリマットを
格子状配置し、その上層に配置されるメインワード線M
W30*及び列選択信号線YS40等と、指定されたサ
ブコモンIO線が選択的に接続されるメインコモンIO
線MIO40*〜MIO43*等とを形成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は半導体記憶装置に関
し、例えば、大容量のダイナミック型RAM(ランダム
アクセスメモリ)ならびにそのさらなる高速化,高集積
化,大規模化及び低コスト化に利用して特に有効な技術
に関するものである。
【0002】
【従来の技術】互いに直交して配置される複数のワード
線及びビット線ならびにこれらのワード線及びビット線
の交点に格子状に配置された多数のダイナミック型メモ
リセルを含むメモリアレイをその基本構成要素とするダ
イナミック型RAM等の半導体記憶装置がある。近年、
ダイナミック型RAM等の高集積化・大規模化は目覚ま
しく、これをさらに推進するための種々の技術が開示さ
れつつある。
【0003】すなわち、例えば、1993年2月24日
付『アイ・エス・エス・シー・シー(ISSCC:In
ternatinal Solid−State Ci
rcuits Conference)’93 ダイジ
ェスト オブ テクニカルペーパーズ(Digest
Of Technical Papers)セッション
(Session)3』の第50頁〜第51頁には、メ
インワード線をサブワード線と平行にしかもその整数倍
のピッチで配置することで、メインワード線となる金属
配線層の配線ピッチを緩和し、ダイナミック型RAM等
の高集積化を推進しうるいわゆる階層ワード線構造が提
案されている。また、例えば、特公平4−59712号
公報には、指定されたビット線を比較的短いサブコモン
IO線を介してメインコモンIO線に接続することで、
センスアンプの負荷を軽減し、ダイナミック型RAM等
の読み出し動作を高速化しうるいわゆる階層IO構造が
提案されている。さらに、1993年12月28日付の
米国特許第5,274,595には、サブコモンIO線
とメインコモンIO線との間を加算駆動される複数のダ
イレクトセンス型サブアンプを介して接続するととも
に、これらのサブアンプをワード線シャント部及びセン
スアンプの配置領域の交差領域に配置することで、複数
のサブアンプが設けられることによるレイアウト面積の
増大を抑制しつつダイナミック型RAM等の高速化を図
る方法が提案されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところが、上記階層ワ
ード線構造を採る第1の従来例では、メインワード線を
介して伝達される行選択信号とサブワード線に直交して
配置されたワード線駆動電流供給信号線を介して伝達さ
れるワード線駆動電流供給信号とに従って対応するサブ
ワード線を選択的に選択状態とするためのワード線駆動
回路がいわゆるセルフ・ブート型とされることで、メイ
ンワード線を有効レベルとしてからワード線駆動電流供
給信号を有効レベルとするまでに所定の時間が必要とな
り、これによってダイナミック型RAM等の読み出しモ
ードにおけるアクセスタイムの高速化が制約を受けると
ともに、コモンIO線が階層構造とされないことでセン
スアンプの負荷が大きくなり、やはりアクセスタイムの
高速化が妨げられる結果となる。また、上記階層IO構
造を採る第2の従来例では、ワード線が階層構造とされ
ないことでワード線となる金属配線層の配置ピッチが苦
しくなり、これによってダイナミック型RAM等の高集
積化が制約を受ける。さらに、上記サブコモンIO線と
メインコモンIO線との間を加算駆動される複数のダイ
レクトセンス型サブアンプを介して接続する第3の実施
例では、ワードシャント方式によるワード線分割は行わ
れるものの階層ワード線構造が採られないためにダイナ
ミック型RAM等の高集積化が制約を受けるとともに、
サブコモンIO線とメインコモンIO線が同一長で配置
され、実質的な階層IO構造とはならない。
【0005】つまり、従来のダイナミック型RAM等で
は、種々の効果を持つ階層構造が部分的かつ散発的に採
用され、ワード線,ビット線及びコモンIO線のすべて
を対象にした包括的採用が見られない訳であって、結果
的に階層構造としての効果を充分に引き出すことができ
ず、総合的にみたダイナミック型RAM等の高速化,高
集積化,大規模化及び低コスト化が制約を受けるもので
ある。
【0006】この発明の目的は、階層構造の効果を充分
に発揮しうる構成のダイナミック型RAM等を実現し、
総合的にみたダイナミック型RAM等のさらなる高速
化,高集積化,大規模化ならびに低コスト化を図ること
にある。
【0007】この発明の前記ならびにその他の目的と新
規な特徴は、この明細書の記述及び添付図面から明らか
になるであろう。
【0008】
【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち代表的なものの概要を簡単に説明すれば、次
の通りである。すなわち、ダイナミック型RAM等のメ
モリマットを、互いに直交して配置されるサブワード線
及びサブビット線ならびにこれらのサブワード線及びサ
ブビット線の交点に格子状に配置されるダイナミック型
メモリセルを含むメモリアレイと、サブワード線に対応
して設けられる単位サブワード線駆動回路を含むサブワ
ード線駆動部と、サブビット線に対応して設けられる単
位増幅回路及び列選択スイッチを含むセンスアンプと、
指定されるサブビット線が列選択スイッチを介して選択
的に接続されるサブコモンIO線とをそれぞれ備える複
数のサブメモリマットに分割し、ユニット化するととも
に、これらのサブメモリマットを格子状に配置し、その
上層に互いに直交しかつそれぞれサブワード線及びビッ
ト線の整数倍のピッチで配置されるメインワード線及び
列選択信号線と、指定されたサブコモンIO線が選択的
に接続されるメインコモンIO線とを形成する。また、
サブワード線駆動部の各単位サブワード線駆動回路を、
サブワード線駆動信号線と対応するサブワード線との間
に設けられそのゲートが対応するメインワード線の反転
信号線に結合されるPチャンネル型の第1のMOSFE
Tと、サブワード線と接地電位との間に設けられそのゲ
ートが対応するメインワード線の反転信号線に結合され
るNチャンネル型の第2のMOSFETと、第1のMO
SFETと並列形態に設けられそのゲートが対応するメ
インワード線の非反転信号線に結合されるNチャンネル
型の第3のMOSFETとを含むいわゆるCMOSスタ
ティック型駆動回路とするとともに、指定されたサブコ
モンIO線をメインコモンIO線に選択的に接続するた
めのサブメインアンプを、そのゲートが対応するサブコ
モンIO線の非反転及び反転信号線にそれぞれ結合され
そのドレインが対応するメインコモンIO線の反転及び
非反転信号線にそれぞれ結合される読み出し用差動MO
SFETと、サブコモンIO線及びメインコモンIO線
の非反転信号線間及び反転信号線間にそれぞれ設けられ
る書き込み用スイッチMOSFETとを含むいわゆる擬
似ダイレクトセンス型サブアンプとし、これをサブワー
ド線駆動部及びセンスアンプの配置領域の交差領域に配
置する。
【0009】
【作用】上記した手段によれば、単位サブワード線駆動
回路へのCMOSスタティック型駆動回路の採用によ
り、メインワード線を介して伝達される行選択信号とサ
ブワード線駆動信号線を介して伝達されるサブワード線
駆動信号を同時に有効レベルとし、サブワード線の選択
動作を高速化できるとともに、サブメインアンプへの擬
似ダイレクトセンス型サブアンプの採用とその交差領域
への配置により、メモリアレイのレイアウト面積の増大
を招くことなく、ダイナミック型RAM等の読み出し動
作を高速化できる。さらに、階層構造をワード線,ビッ
ト線及びコモンIO線のすべてに包括的に採用して、階
層構造の効果を充分に発揮しうる構成のダイナミック型
RAM等を実現し、総合的にみたダイナミック型RAM
等の高速化,高集積化,大規模化ならびに低コスト化を
図ることができる。
【0010】
【実施例】図1には、この発明が適用されたダイナミッ
ク型RAM(半導体記憶装置)の一実施例のブロック図
が示されている。同図により、まずこの実施例のダイナ
ミック型RAMの構成及び動作の概要について説明す
る。なお、図1の各ブロックを構成する回路素子は、公
知のMOSFET(金属酸化物半導体型電界効果トラン
ジスタ。この明細書では、MOSFETをして絶縁ゲー
ト型電界効果トランジスタの総称とする)集積回路の製
造技術により、単結晶シリコンのような1個の半導体基
板上に形成される。以下の図において、端子及び信号線
の名称は、特に明記しない限り、これらの端子又は信号
線を介して伝達される信号又はその配線等の名称として
重複使用される。また、以下の回路図において、そのチ
ャンネル(バックゲート)部に矢印が付されるMOSF
ETはPチャンネル型であって、矢印の付されないNチ
ャンネルMOSFETと区別して示される。
【0011】図1において、この実施例のダイナミック
型RAMは、4個のメモリブロックMB0〜MB3をそ
の基本構成要素とし、これらのメモリブロックは、図の
メモリブロックMB1に代表して示されるように、Xア
ドレスデコーダXDを挟む一対のメモリマットMATL
及びMATRと、これらのメモリマットに対応して設け
られるメインアンプMAL及びMARならびにYアドレ
スデコーダYDL及びYDRとをそれぞれ含む。このう
ち、XアドレスデコーダXDには、Xアドレスバッファ
XBからi+1ビットの内部アドレス信号X0〜Xiが
供給され、YアドレスデコーダYDL及びYDRには、
YアドレスバッファYBからi+1ビットの内部アドレ
ス信号Y0〜Yiが共通に供給される。また、Xアドレ
スバッファXB及びYアドレスバッファYBには、アド
レス入力端子A0〜Aiを介してXアドレス信号AX0
〜AXiならびにYアドレス信号AY0〜AYiが時分
割的に供給される。さらに、メインアンプMAL及びM
ARは、8ビットの内部データバスIOB0〜IOB7
を介してデータ入出力回路IOの対応する単位回路の一
方の入出力端子に結合され、これらの単位回路の他方の
入出力端子は、対応するデータ入出力端子IO0〜IO
7に結合される。
【0012】ここで、メモリブロックMB0〜MB3を
構成するメモリマットMATL及びMATRは、後述す
るように、格子状に配置された64個のサブメモリマッ
トをそれぞれ含み、これらのサブメモリマットのそれぞ
れは、互いに直交して配置される所定数のサブワード線
及びサブビット線ならびにこれらのサブワード線及びサ
ブビット線の交点に格子状に配置された多数のダイナミ
ック型メモリセルを含むメモリアレイと、メモリアレイ
のサブワード線に対応して設けられる単位サブワード線
駆動回路を含むサブワード線駆動部と、サブビット線に
対応して設けられる単位増幅回路及び列選択スイッチを
含むセンスアンプと、指定されるサブビット線が列選択
スイッチを介して選択的に接続されるサブコモンIO線
とを備える。また、格子状に配置された64個のサブメ
モリマットの上層には、XアドレスデコーダXDを起点
とするメインワード線と、YアドレスデコーダYDL又
はYDRを起点とするビット線選択信号(列選択信号
線)が互いに直交して配置されるとともに、これらのビ
ット線選択信号と平行してメインアンプMAL又はMA
Rを起点とする所定数のメインコモンIO線が配置され
る。なお、メモリブロックMB0〜MB3と各メモリブ
ロックを構成するサブメモリマットの具体的構成及び動
作ならびに配置等については、後で詳細に説明する。
【0013】XアドレスバッファXB及びYアドレスバ
ッファYBは、アドレス入力端子A0〜Aiを介して時
分割的に入力されるXアドレス信号AX0〜AXi又は
Yアドレス信号AY0〜AYiを取り込み、保持すると
ともに、これらのXアドレス信号又はYアドレス信号を
もとに内部アドレス信号X0〜Xi又はY0〜Yiを形
成し、メモリブロックMB0〜MB3のXアドレスデコ
ーダXDあるいはYアドレスデコーダYDL及びYDR
に供給する。なお、最上ビットの内部アドレス信号Xi
及びYiは、メモリブロック選択回路BSにも供給され
る。
【0014】XアドレスデコーダXDは、Xアドレスバ
ッファXBから供給される内部アドレス信号X0〜Xi
をデコードして、対応するメインワード線を択一的に有
効レベルとする。また、YアドレスデコーダYDL及び
YDRは、YアドレスバッファYBから供給される内部
アドレス信号Y0〜Yiをデコードして、ビット線選択
信号の対応するビットを択一的に有効レベルつまり選択
レベルとする。この実施例において、メインワード線
は、後述するように、非反転及び反転信号線からなる相
補信号線とされる。また、メインワード線は、サブメモ
リマットを構成するサブワード線のX倍つまり8倍のピ
ッチで配置され、ビット線選択信号は、サブビット線の
Y倍つまり4倍のピッチで配置される。このため、サブ
メモリマットのサブワード線駆動部は、対応する64ビ
ットのメインワード線を介して伝達される行選択信号と
後述する8ビットのサブワード線駆動信号線を介して伝
達されるサブワード線駆動信号とに従って対応するサブ
ワード線を選択的に選択状態とするための単位サブワー
ド線駆動回路を含み、XアドレスデコーダXDに供給さ
れる内部アドレス信号X0〜Xiの一部は、これらのサ
ブワード線駆動信号を選択的に有効レベルとするために
供される。また、サブメモリマットのセンスアンプは、
対応するビット線選択信号の有効レベルを受けて選択的
にかつ4対ずつ同時にオン状態とされ対応する4組の相
補ビット線とサブコモンIO線との間を選択的に接続状
態とするためのスイッチMOSFETを含む。
【0015】次に、メインアンプMAL及びMARは、
ダイナミック型RAMが書き込みモードとされるとき、
データ入出力端子IO0〜IO7からデータ入出力回路
IOならびに内部データバスIOB0〜IOB7を介し
て供給される書き込みデータを、メインコモンIO線,
サブメインアンプ及びサブコモンIO線を介してメモリ
マットMATL又はMATRの指定されたサブメモリマ
ットの選択された8個のメモリセルに書き込む。また、
ダイナミック型RAMが読み出しモードとされるとき、
メモリマットMATL又はMATRの指定されたサブメ
モリマットの選択された8個のメモリセルからサブコモ
ンIO線,サブメインアンプ及びメインコモンIO線を
介して出力される読み出し信号を増幅し、内部データバ
スIO0〜IO7を介してデータ入出力回路IOの対応
する単位回路に伝達する。これらの読み出し信号は、デ
ータ入出力回路IOの各単位回路からデータ入出力端子
IO0〜IO7を介してダイナミック型RAMの外部に
出力される。
【0016】メモリブロック選択回路BSは、Xアドレ
スバッファXB及びYアドレスバッファYBから供給さ
れる最上位ビットの内部アドレス信号Xi及びYiをデ
コードして、図示されないメモリブロック選択信号BS
0〜BS3を選択的に有効レベルとする。これらのメモ
リブロック選択信号は、対応するメモリブロックMB0
〜MB3に供給され、これを選択的に活性化させるため
に供される。
【0017】タイミング発生回路TGは、外部から起動
制御信号として供給されるロウアドレスストローブ信号
RASB(ここで、それが有効とされるとき選択的にロ
ウレベルとされる反転信号等については、その名称の末
尾にBを付して表す。以下同様),カラムアドレススト
ローブ信号CASB及びライトイネーブル信号WEBを
もとに各種の内部制御信号を選択的に形成し、ダイナミ
ック型RAMの各部に供給する。また、内部電圧発生回
路VGは、外部から動作電源として供給される電源電圧
VCC及び接地電位VSSをもとに内部電圧VCH,V
CL,HVC,VB1及びVB2を形成し、ダイナミッ
ク型RAMの各部に供給する。特に制限されないが、電
源電圧VCCは+3.3Vのような正電位とされ、内部
電圧VCHは+4Vのような比較的大きな絶対値の正電
位とされる。また、内部電圧VCLは+2.2Vのよう
な比較的小さな絶対値の正電位とされ、内部電圧HVC
は内部電圧VCL及び接地電位VSSの中間電位つまり
+1.1Vとされる。さらに、内部電圧VB1は−1V
のような比較的小さな絶対値の負電位とされ、内部電圧
VB2は−2Vのような比較的大きな絶対値の負電位と
される。
【0018】図2には、図1のダイナミック型RAMの
一実施例の基板配置図が示されている。同図により、こ
の実施例のダイナミック型RAMのチップレイアウトの
概要について説明する。なお、レイアウトに関する以下
の説明では、対応する配置図の位置関係をもってチップ
等の各配置面における上下左右を表す。
【0019】図2において、この実施例のダイナミック
型RAMは、P型半導体基板PSUBのその基体とす
る。また、この実施例のダイナミック型RAMは、いわ
ゆるLOC(Lead On Chip)形態を採り、
インナーリードと半導体基板PSUBを結合するための
ボンディングパッドは、半導体基板PSUBの縦の中央
線に沿って直線状に配置される。したがって、これらの
ボンディングパッドの近辺つまり半導体基板PSUBの
中央部には、XアドレスバッファXB及びYアドレスバ
ッファYBならびにデータ入出力回路IO等を含む周辺
回路PCが配置される。さらに、半導体基板PSUBの
左上部及び右上部には、メモリブロックMB0及びMB
1がそれぞれ配置され、その左下部及び右下部には、メ
モリブロックMB2及びMB3がそれぞれ配置される。
これらのメモリブロックは、メインコモンIO線と各サ
ブメモリマットを構成するサブビット線とが図の水平方
向に配置されるべく、つまりYアドレスデコーダYDL
及びYDRならびにメインアンプMAL及びMARが半
導体基板PSUBの内側となるべく配置される。この結
果、メインワード線は、サブメモリマットを構成するサ
ブワード線と平行して図の垂直方向に配置され、サブメ
モリマットを構成するサブコモンIO線は、メインコモ
ンIO線と直交して図の垂直方向に配置される形とな
る。これにより、メインアンプMAL及びMARを半導
体基板PSUBの中央部に配置しつつ、これらのメイン
アンプに結合されるメインコモンIO線をサブコモンI
O線に直交配置し、効果的なチップレイアウトを実現す
ることができる。
【0020】図3には、図1のダイナミック型RAMに
含まれるメモリブロックMB0の一実施例のブロック図
が示されている。また、図4には、図3のメモリブロッ
クMB0に含まれるサブメモリマットSMR34及びそ
の周辺部の一実施例の部分的なブロック図が示され、図
5には、その一実施例の部分的な接続図が示されてい
る。さらに、図6には、図4のサブメモリマットSMR
34に含まれるメモリアレイARYR34及びその周辺
部の一実施例の部分的な回路図が示されている。これら
の図をもとに、この実施例のダイナミック型RAMを構
成するメモリブロック及びサブメモリマットのブロック
構成と、サブメモリマットを構成するメモリアレイ及び
その周辺部の具体的構成及び動作ならびにその特徴の一
部について説明する。なお、メモリブロックに関する以
下の説明は、メモリブロックMB0を例に進めるが、そ
の他のメモリブロックMB1〜MB3については、これ
と同一構成とされるため類推されたい。また、サブメモ
リマットならびにメモリアレイ及び周辺部に関する以下
の説明は、サブメモリマットSMR34を例に進める
が、その他のサブメモリマットSMR00〜SMR33
ならびにSMR35〜SMR77については、これと同
一構成とされるため類推されたい。
【0021】図3において、メモリブロックMB0は、
前述のように、XアドレスデコーダXDを挟む一対のメ
モリマットMATL及びMATRを含み、これらのメモ
リマットそれぞれは、8×8の格子状に配置された64
個のサブメモリマットSML00〜SML77ならびに
SMR00〜SMR77を含む。
【0022】この実施例において、メモリブロックMB
0のメモリマットMATL及びMATRを構成するサブ
メモリマットSML00〜SML77ならびにSMR0
0〜SMR77は、図3に斜線で例示されるように、列
方向に隣接する2個がそれぞれ対をなし、4組のサブコ
モンIO線SIO0*〜SIO3*(ここで、例えば非
反転サブコモンIO線SIO0Tと反転サブコモンIO
線SIO0Bとを合わせてサブコモンIO線SIO0*
のように*を付して表す。また、それが有効とされると
き選択的にハイレベルとされるいわゆる非反転信号等に
ついては、その名称の末尾にTを付して表す。以下同
様)をそれぞれ共有する。これにより、対をなす2個の
サブメモリマットSMR34及びSMR35等内におい
て、ビット線選択信号を単位とする列方向の欠陥救済を
実現することができる。一方、同一行に配置された8対
つまり例えば16個のサブメモリマットSMR04〜S
MR74ならびにSMR05〜SMR75は、メインコ
モンIO線MIO40*〜MIO43*に代表される4
組のメインコモンIO線とYS40〜YS463に代表
される64ビットのビット線選択信号とをそれぞれ共有
し、同一行に配置された8個つまり例えばサブメモリマ
ットSMR30〜SMR37は、MW30*〜MW36
3に代表される64組のメインワード線をそれぞれ共有
する。なお、各メモリブロックのメモリマットMATL
及びMATRを構成するサブメモリマットSML00〜
SML77ならびにSMR00〜SMR77は、その行
方向及び列方向の一部を冗長サブメモリマットとするこ
とができ、これによってサブメモリマットを単位とする
欠陥救済を実現することができる。
【0023】ここで、サブメモリマットSML00〜S
ML77ならびにSMR00〜SMR77は、図4のサ
ブメモリマットSMR34に代表して示されるように、
メモリアレイARYR34とその下方及び右方に設けら
れたサブワード線駆動部WDR34及びセンスアンプS
AR34とをそれぞれ含む。このうち、メモリアレイA
RYR34は、特に制限されないが、図6に例示される
ように、図の垂直方向に平行して配置される実質512
本のサブワード線SW0〜SW511と、水平方向に平
行して配置される実質256組のサブビット線SB0*
〜SB255*とを含む。これらのサブワード線及びサ
ブビット線の交点には、情報蓄積キャパシタ及びアドレ
ス選択MOSFETからなる実質131,072個のダ
イナミック型メモリセルが格子状に配置される。これに
より、サブメモリマットSML00〜SML77ならび
にSMR00〜SMR77のそれぞれは、いわゆる12
8キロビットの記憶容量を有するものとされる。また、
メモリブロックMB0〜MB3のそれぞれは、128キ
ロ×64×2つまりいわゆる16メガビットの記憶容量
を有するものとされ、ダイナミック型RAMは、16メ
ガ×4つまりいわゆる64メガビットの記憶容量を有す
るものとされる。
【0024】次に、サブワード線駆動部WDR34は、
図6に例示されるように、メモリアレイARYR34の
偶数番号のサブワード線SW0,SW2ないしSW51
0に対応して設けられる256個の単位サブワード線駆
動回路USWD0,USWD2ないしUSWD510を
含む。これらの単位サブワード線駆動回路の出力端子
は、その上方において、メモリアレイARYR34の対
応する偶数番号のサブワード線SW0,SW2ないしS
W510に結合され、その下方において、隣接するサブ
メモリマットSMR33の対応する偶数番号のサブワー
ド線SW0,SW2ないしSW510に結合される。サ
ブワード線駆動部WDR34を構成する単位サブワード
線駆動回路USWD0,USWD2ないしUSWD51
0の上方の入力端子は、順次4個ずつ共通結合された
後、対応するメインワード線MW30*〜MW363*
に順次共通結合される。また、その下方の入力端子は、
順次4個おきに共通結合された後、対応するサブワード
線駆動信号線DX40,DX42,DX44及びDX4
6に順次共通結合される。
【0025】一方、メモリアレイARYR34を構成す
る奇数番号のサブワード線SW1,SW3ないしSW5
11は、その上方において、隣接するサブメモリマット
SMR35のサブワード線駆動部WDR35の対応する
単位サブワード線駆動回路USWD1,USWD3ない
しUSWD511の出力端子に結合される。これらの単
位サブワード線駆動回路の出力端子は、その上方におい
て、サブメモリマットSMR35のメモリアレイARY
R35を構成する奇数番号のサブワード線SW1,SW
3ないしSW511に結合される。サブワード線駆動部
WDR35を構成する単位サブワード線駆動回路USW
D1,USWD3ないしUSWD511の上方の入力端
子は、順次4個ずつ共通結合された後、対応するメイン
ワード線MW30*〜MW363*に順次結合される。
また、その下方の入力端子は、順次4個おきに共通結合
された後、対応するサブワード線駆動信号線DX41,
DX43,DX45及びDX47に共通結合される。
【0026】サブワード線駆動部WDR34及びWDR
35の単位サブワード線駆動回路USWD0,USWD
2ないしUSWD510ならびにUSWD1,USWD
3ないしUSWD511は、対応するメインワード線M
W30*〜MW363*が有効レベルとされかつ対応す
るサブワード線駆動信号DX40,DX42ないしDX
46あるいはDX41,DX43ないしDX47が有効
レベルとされるとき、メモリアレイARYR33及びA
RYR34あるいはARYR34及びARYR35の対
応するサブワード線SW0,SW2ないしSW510あ
るいはSW1,SW3ないしSW511を択一的に所定
の選択レベルとする。
【0027】以上のことから明らかなように、この実施
例のダイナミック型RAMでは、例えばサブメモリマッ
トSMR34を構成する512本のサブワード線SW0
〜SW511は、その両側つまり上下に設けられた一対
のサブワード線駆動部WDR34及びWDR35の対応
する単位サブワード線駆動回路に結合され、サブメモリ
マットSMR34は、実質的に2個のサブワード線駆動
部を必要とするが、サブワード線駆動部の各単位サブワ
ード線駆動回路は、前述のように、列方向に隣接する2
個のサブメモリマットの対応するサブビット線により共
有されるため、あえてサブワード線駆動部の追番とサブ
メモリマットの追番とを一致させて対応させた。一方、
サブメモリマットSMR34のメモリアレイARYR3
4に着目した場合、対応するサブワード線駆動部WDR
34及びWDR35の各単位サブワード線駆動回路は、
サブワード線SW0〜SW511の下方又は上方に順次
交互に配置されるとともに、順次8個ずつ対応するメイ
ンワード線MW30*〜MW363*を共有する。この
結果、各単位サブワード線駆動回路は、サブワード線の
2倍のピッチで配置すればよく、また各メインワード線
は、サブワード線のX倍つまり8倍のピッチで配置すれ
ばよいものとなり、これによって単位サブワード線駆動
回路及び相補メインワード線の配置ピッチを緩和し、ダ
イナミック型RAMの高集積化及び大規模化を推進でき
るものとなる。なお、サブワード線駆動部WDR34等
を構成する単位サブワード線駆動回路USWD0〜US
WD511の具体的構成及び動作については、後で詳細
に説明する。また、その接続形態については、図3ない
し図5の参照によりさらに明確となろう。
【0028】次に、サブメモリマットSMR34のメモ
リアレイARYR34を構成するサブビット線SB0*
〜SB255*は、その右方において、そのゲートにシ
ェアド制御信号SH3Lを共通に受けるNチャンネル型
のシェアドMOSFETNA及びNBを介してセンスア
ンプSAR34の対応する単位回路USA0及びUSA
3ないしUSA252及びUSA255に結合され、そ
の左方において、そのゲートにシェアド制御信号SH4
Rを共通に受ける同様なシェアドMOSFETを介して
隣接するサブメモリマットSMR44のセンスアンプS
AR44の対応する単位回路USA1及びUSA2ない
しUSA253及びUSA254に結合される。センス
アンプSAR34の単位回路USA0及びUSA3等
は、さらにその右方において、そのゲートにシェアド制
御信号SH3Rを共通に受けるNチャンネル型のシェア
ドMOSFETNC及びNDを介して隣接するサブメモ
リマットSMR24のメモリアレイARYR24の対応
するサブビット線SB0*及びSB3*等に結合され、
センスアンプSAR35の単位回路USA1及びUSA
2等は、その左方において、そのゲートにシェアド制御
信号SH4Lを共通に受ける同様なシェアドMOSFE
Tを介してメモリアレイARYR44の対応するサブビ
ット線SB1*及びSB2*等に結合される。
【0029】センスアンプSAR34及びSAR44の
各単位回路には、対応するビット線選択信号YS40〜
YS463が順次4個ずつ共通に供給される。また、こ
れらの単位回路は、後述するように、一対のCMOSイ
ンバータが交差結合されてなる単位増幅回路と、そのゲ
ートに対応するビット線選択信号YS40〜YS463
を共通に受ける一対のスイッチMOSFET(列選択ス
イッチ)とをそれぞれ含む。このうち、各単位増幅回路
は、図示されないコモンソース線を介して動作電源が供
給されることで選択的に動作状態とされ、選択されたサ
ブワード線に結合されるメモリセルから対応するサブビ
ット線を介して出力される微小読み出し信号を増幅し
て、ハイレベル又はロウレベルの2値読み出し信号とす
る。また、各単位回路のスイッチMOSFET対は、対
応するビット線選択信号YS40〜YS463が有効レ
ベルとされることで4対ずつ選択的にオン状態となり、
メモリアレイARYR34の対応する4組のサブビット
線とサブコモンIO線SIO0*〜SIO3*との間を
選択的に接続状態とする。
【0030】なお、サブコモンIO線SIO0*及びS
IO1*は、図4に例示されるように、列方向に隣接す
る2個のサブメモリマットSMR34及びSMR35に
よって共有される。また、このうち、2組のサブコモン
IO線SIO0*及びSIO1*は、これらのサブメモ
リマットの右側つまりセンスアンプSAR34及びSA
R35内に配置され、残り2組のサブコモンIO線SI
O2*及びSIO3*は、これらのサブメモリマットの
左側つまりセンスアンプSAR44及びSAR45内に
配置される。さらに、サブコモンIO線SIO0*は、
サブメモリマットSMR34の右下方に設けられたセン
スアンプ駆動部SDR34のサブメインアンプSMAを
介してメインコモンIO線MIO40*に選択的に接続
され、サブコモンIO線SIO1*は、サブメモリマッ
トSMR35の右下方に設けられたセンスアンプ駆動部
SDR35のサブメインアンプを介してメインコモンI
O線MIO41*に選択的に接続される。また、サブコ
モンIO線SIO2*は、サブメモリマットSMR45
の右下方に設けられたセンスアンプ駆動部SDR45の
サブメインアンプを介してメインコモンIO線MIO4
2*に選択的に接続され、サブコモンIO線SIO3*
は、サブメモリマットSMR46の右下方に設けられた
センスアンプ駆動部SDR46のサブメインアンプを介
してメインコモンIO線MIO43*に選択的に接続さ
れる。
【0031】以上のことから明らかなように、この実施
例のダイナミック型RAMでは、例えばサブメモリマッ
トSMR34を構成する256組のサブビット線SB0
*〜SB255*は、その両側つまり左右に設けられた
一対のセンスアンプSAR34及びSAR44の対応す
る単位回路に結合され、サブメモリマットSMR34
は、実質的に2個のセンスアンプを必要とするが、各セ
ンスアンプの各単位回路は、前述のように、行方向に隣
接する2個のサブメモリマットにより共有されるため、
あえてセンスアンプの追番とサブメモリマットの追番と
を一致させて対応させた。一方、サブメモリマットSM
R34のメモリアレイARYR34に着目した場合、セ
ンスアンプの対応する単位回路は、サブビット線SB0
*〜SB255*の右方又は左方に順次交互に配置され
るとともに、順次4個ずつ対応するビット線選択信号Y
S40〜YS463を共有する。このため、センスアン
プの各単位回路は、サブビット線の2倍のピッチで配置
すればよく、また各ビット線選択信号は、サブビット線
のY倍つまり4倍のピッチで配置すればよいものとな
る。この結果、センスアンプの単位回路及びビット線選
択信号の配置ピッチを緩和し、ダイナミック型RAMの
高集積化・大規模化を推進できるものとなる。なお、セ
ンスアンプSAR34及びSAR44等ならびにその単
位回路USA0〜USA255の具体的構成について
は、後で詳細に説明する。また、その接続形態について
は、図3ないし図5の参照によりさらに明確となろう。
【0032】ところで、この実施例のダイナミック型R
AMでは、メモリブロックMB0〜MB3を構成するメ
モリマットMATL及びMATRが、それぞれ64個の
サブメモリマットSML00〜SML77あるいはSM
R00〜SMR77に分割され、ユニット化される。こ
れらのサブメモリマットは、あたかもメモリセルのよう
に格子状に配置され、そのサブワード線,サブビット線
及びサブコモンIO線は、上層に配置されたメインワー
ド線,ビット線選択信号又はメインコモンIO線と選択
的に接続され、選択的に活性化される。当該分野に従事
される技術者の方々にはすでに明らかと思われるが、メ
モリマットを多数のサブメモリマットに分割しユニット
化することは、メモリマットつまりはダイナミック型R
AMのマット構成に関する自由度を高め、その開発期間
の縮小に寄与する。また、サブメモリマットへのユニッ
ト化が、階層構造をワード線,ビット線及びコモンIO
線のすべてに包括的に採用しつつ行われることで、階層
構造の効果を充分に発揮しうるダイナミック型RAMを
実現し、総合的にみたダイナミック型RAMの高速化,
高集積化,大規模化及び低コストを図ることができるも
のとなる。
【0033】図7には、図4のサブメモリマットSMR
34に含まれるサブワード線駆動部WDR34の第1の
実施例の部分的な回路図及び信号波形図が示されてい
る。また、図8には、サブメモリマットSMR34に含
まれるサブワード線駆動部WDR34の第2の実施例の
部分的な回路図及び信号波形図が示され、図9には、そ
の第3の実施例の部分的な回路図及び信号波形図が示さ
れている。これらの図をもとに、この実施例のダイナミ
ック型RAMのサブメモリマットを構成するサブワード
線駆動部の具体的な構成及び動作ならびにその特徴につ
いて説明する。なお、サブワード線駆動部に関する以下
の説明は、サブメモリマットSMR34のサブワード線
駆動部WDR34を例に進められるが、その他のサブワ
ード線駆動部についてはこれと同一構成とされるため、
類推されたい。また、このサブワード線駆動部WDR3
4を構成する単位サブワード線駆動回路USWD0ない
しUSWD510に関する以下の説明は、単位サブワー
ド線駆動回路USWD0を例に進められるが、その他の
単位サブワード線駆動回路USWD2ないしUSWD5
10についてはこれと同一構成とされるため、類推され
たい。
【0034】図7において、サブワード線駆動部WDR
34は、メモリアレイARYR34を構成する偶数番号
のサブワード線SW0,SW2ないしSW510に対応
して設けられる256個の単位サブワード線駆動回路U
SWD0,USWD2ないしUSWD510を含み、こ
れらの単位サブワード線駆動回路のそれぞれは、単位サ
ブワード線駆動回路USWD0に代表して示されるよう
に、対応するサブワード線駆動信号線DX40とサブワ
ード線SW0との間に設けられるPチャンネルMOSF
ETP1(第1のMOSFET)と、対応するサブワー
ド線SW0と地電位VSSとの間に設けられるNチャン
ネルMOSFETN1(第2のMOSFET)とを含
む。これらのMOSFETP1及びN1のゲートは、対
応するメインワード線MW30*の反転信号線つまり反
転メインワード線MW30Bに結合される。単位サブワ
ード線駆動回路USWD0は、さらにMOSFETP1
と並列形態に設けられたNチャンネルMOSFETN2
(第3のMOSFET)を含み、このMOSFETN2
のゲートは、対応するメインワード線MW30*の非反
転信号線つまり非反転メインワード線MW30Tに結合
される。
【0035】ここで、非反転メインワード線MW30T
は、非選択時において接地電位VSSつまり0Vのよう
な無効レベルとされ、選択時は内部電圧VCHつまり+
4Vのような有効レベルとされる。また、反転メインワ
ード線MW30Bは、非選択時において内部電圧VCH
のような無効レベルとされ、選択時は接地電位VSSの
ような有効レベルとされる。さらに、サブワード線駆動
信号DX40は、非選択時において接地電位VSSのよ
うな無効レベルとされ、選択時は内部電圧VCHのよう
な有効レベルとされる。なお、内部電圧VCHは、前述
のように、ダイナミック型RAMに内蔵された内部電圧
発生回路VGにより電源電圧VCCをもとに形成され、
+4Vの比較的安定した電位とされる。
【0036】対応する非反転メインワード線MW30T
及び反転メインワード線MW30Bが無効レベルとされ
るとき、単位サブワード線駆動回路USWD0では、M
OSFETP1及びN2がともにオフ状態とされ、MO
SFETN1がオン状態とされる。このため、サブワー
ド線SW0は、対応するサブワード線駆動信号DX40
のレベルに関係なく接地電位VSSのような非選択レベ
ルとされる。
【0037】一方、対応する非反転メインワード線MW
30T及び反転メインワード線MW30Bが有効レベル
とされると、単位サブワード線駆動回路USWD0で
は、MOSFETN1がオフ状態とされ、代わってMO
SFETP1及びN2がオン状態とされる。このため、
サブワード線SW0は、対応するサブワード線駆動信号
DX40の有効レベルを受けて内部電圧VCHのような
選択レベルとされ、その無効レベルを受けて接地電位V
SSのような非選択レベルとされる。
【0038】以上のように、この実施例のダイナミック
型RAMのサブワード線駆動部WDR34等を構成する
単位サブワード線駆動回路USWD0等は、セルフ・ブ
ート形式を採らずいわゆるCMOS(相補型MOS)ス
タティック型駆動回路とされるため、メインワード線M
W30*等とサブワード線駆動信号DX40等を同時に
有効レベルとすることができ、相応してダイナミック型
RAMの読み出しモードにおけるアクセスタイムを高速
化することができるものである。
【0039】なお、単位サブワード線駆動回路USWD
0を初めとする単位サブワード線駆動回路は、図8に示
されるように、対応する非反転メインワード線MW30
Tとサブワード線SW0との間に設けられそのゲートに
対応するサブワード線駆動信号DX40を受けるPチャ
ンネルMOSFETP1と、サブワード線SW0と接地
電位VSSとの間に並列形態に設けられそのゲートが対
応するサブワード線駆動信号線DX40及び反転メイン
ワード線MW30Bにそれぞれ結合されるNチャンネル
MOSFETN1及びN2とにより構成できるし、図9
に示されるように、対応する非反転サブワード線駆動信
号線DX40Tとサブワード線SW0との間に設けられ
そのゲートが対応する反転メインワード線MW30Bに
結合されるPチャンネルMOSFETP1と、サブワー
ド線SW0と接地電位VSSとの間に並列形態に設けら
れそのゲートが対応する反転メインワード線MW30B
及び反転サブワード線駆動信号DX40Bにそれぞれ結
合されるNチャンネルMOSFETN1及びN2とによ
っても構成できる。さらに、単位サブワード線駆動回路
USWD0は、通常の2入力のCMOSノアゲート等に
よっても構成することができるが、この場合、メインワ
ード線及びサブワード線駆動信号の双方を単一信号線と
することができ、これによって所要配線数をさらに削減
し、ダイナミック型RAMのさらなる高集積化を図るこ
とができる。
【0040】図10には、図4のサブメモリマットSM
R34に含まれるセンスアンプSAR34及びセンスア
ンプ駆動部SDR34の第1の実施例の部分的な回路図
が示されている。また、図11には、図4のサブメモリ
マットSMR34に含まれるセンスアンプ駆動部SDR
34の第2の実施例の部分的な回路図が示され、図12
には、図10及び図11のセンスアンプ駆動部SDR3
4の一実施例の信号波形図が示されている。さらに、図
13には、図4のサブメモリマットSMR34に含まれ
るセンスアンプ駆動部SDR34の第3の実施例の部分
的な回路図が示され、図14には、その一実施例の信号
波形図が示されている。これらの図をもとに、この実施
例のダイナミック型RAMのサブメモリマットに含まれ
るセンスアンプ及びセンスアンプ駆動部の具体的構成及
び動作ならびにその特徴について説明する。なお、セン
スアンプ及びその単位回路ならびにセンスアンプ駆動部
に関する以下の説明は、サブメモリマットSMR34の
センスアンプSAR34及びその単位回路USA0なら
びにセンスアンプ駆動部SDR34を例に進められる
が、その他のセンスアンプ及び単位回路ならびにセンス
アンプ駆動部についてはこれらの実施例とそれぞれ同一
構成とされるため、類推されたい。
【0041】図10において、センスアンプSAR34
は、128個の単位回路USA0,USA3ないしUS
A252,USA255を含む。これらの単位回路の左
方の入力端子は、そのゲートに反転シェアド制御信号S
H3LBのセンスアンプ駆動部SDR34のインバータ
V1による反転信号つまり非反転シェアド制御信号SH
3Lを共通に受けるNチャンネル型のシェアドMOSF
ETNA及びNBを介して、メモリアレイARYR34
の対応するサブビット線SB0*,SB3*ないしSB
252*,SB255*に結合され、その右方の入力端
子は、そのゲートに反転シェアド制御信号SH3RBの
センスアンプ駆動部SDR34のインバータV3による
反転信号つまり非反転シェアド制御信号SH3Rを共通
に受けるNチャンネル型のシェアドMOSFETNC及
びNDを介して、隣接するサブメモリマットSMR24
のメモリアレイARYR24の対応するサブビット線S
B0*,SB3*ないしSB252*,SB255*に
結合される。
【0042】これにより、ダイナミック型RAMはシェ
アドセンス方式を採るものとされ、センスアンプSAR
34の単位回路USA0,USA3ないしUSA25
2,USA255は、隣接して配置された一対のサブメ
モリマットSMR34及びSMR24のメモリアレイA
RYR34及びARYR24によって共有される。そし
て、反転シェアド制御信号SH3LBがロウレベルとさ
れ非反転シェアド制御信号SH3Lがハイレベルとされ
るとき、シェアドMOSFETNA及びNBを介してそ
の左側に配置されたメモリアレイARYR34の対応す
るサブビット線SB0*,SB3*ないしSB252
*,SB255*に選択的に接続され、反転シェアド制
御信号SH3RBがロウレベルとされ非反転シェアド制
御信号SH3Rがハイレベルとされるとき、シェアドM
OSFETNC及びNDを介してその右側に配置された
メモリアレイARYR24の対応するサブビット線SB
0*,SB3*ないしSB252*,SB255*に選
択的に接続される。
【0043】ここで、センスアンプSAR34を構成す
る単位回路のそれぞれは、図10の単位回路USA0に
代表して示されるように、PチャンネルMOSFETP
2及びNチャンネルMOSFETN3ならびにPチャン
ネルMOSFETP3及びNチャンネルMOSFETN
4からなる一対のCMOSインバータが交差結合されて
なる単位増幅回路と、これらの単位増幅回路の非反転及
び反転入出力ノードとサブコモンIO線SIO0*又は
SIO1*の非反転及び反転信号線との間にそれぞれ設
けられたNチャンネル型の一対のスイッチMOSFET
(列選択スイッチ)N8及びN9とを含み、さらに3個
のNチャンネルMOSFETN5〜N7が直並列結合さ
れてなるビット線プリチャージ回路を含む。
【0044】このうち、単位増幅回路を構成するMOS
FETP2及びP3のソースは、コモンソース線(駆動
信号線)PPに共通結合され、MOSFETN3及びN
4の共通結合されたソースは、コモンソース線PNに共
通結合される。コモンソース線PPは、センスアンプ駆
動部SDR34のセンスアンプ駆動回路SADを構成す
るPチャンネル型の駆動MOSFETP4を介して駆動
電圧供給線CPP4に結合され、コモンソース線PN
は、Nチャンネル型の駆動MOSFETNEを介して駆
動電圧供給線CPN4に結合される。また、コモンソー
ス線PP及びPNの間には、3個のNチャンネルMOS
FETNF〜NHが直並列結合されてなるコモンIO線
プリチャージ回路が設けられる。センスアンプ駆動回路
SADを構成する駆動MOSFETP4のゲートは、セ
ンスアンプ制御信号線SAP3に結合され、駆動MOS
FETNEのゲートは、センスアンプ制御信号線SAN
3に結合される。また、コモンIO線プリチャージ回路
を構成するMOSFETNF〜NHのゲートには、プリ
チャージ制御用の内部制御信号PCのインバータV2に
よる反転信号つまり反転内部制御信号PCBが共通に供
給される。
【0045】これにより、センスアンプSAR34の各
単位回路の単位増幅回路は、センスアンプ制御信号SA
P3及びSAN3の有効レベルを受けてセンスアンプ駆
動回路SADの駆動MOSFETP4及びNEがオン状
態とされ駆動電圧供給線CPP4及びCPN4からコモ
ンソース線PP及びPNを介して所定の動作電源が供給
されることで選択的に動作状態とされ、メモリアレイA
RYR34又はARYR24の選択されたサブワード線
に結合される256個のメモリセルから対応するサブビ
ット線SB0*及びSB2*等を介して出力される微小
読み出し信号をそれぞれ増幅し、ハイレベル又はロウレ
ベルの2値読み出し信号とする。
【0046】次に、センスアンプSAR34の各単位回
路を構成するスイッチMOSFETN8及びN9のゲー
トは、順次2対ずつ共通結合され、Yアドレスデコーダ
YDから対応するビット線選択信号YS40等が供給さ
れる。前述のように、ビット線選択信号YS40等は、
メモリアレイARYR34の左側に設けられたセンスア
ンプSAR44の単位回路USA1及びUSA2等の2
対のスイッチMOSFETのゲートにも供給される。こ
れにより、各単位回路のスイッチMOSFETN8及び
N9は、対応するビット線選択信号YS40〜YS46
3が有効レベルとされることで選択的にかつ2対ずつ同
時にオン状態となり、メモリアレイARYR34又はA
RYR24の対応する2組のサブビット線とサブコモン
IO線SIO0*及びSIO1*との間を選択的に接続
状態とする。
【0047】一方、センスアンプSAR34の各単位回
路のビット線プリチャージ回路を構成するMOSFET
N5〜N7のゲートには、前記反転プリチャージ制御信
号PCBが共通に供給される。MOSFETN5〜N7
は、反転プリチャージ制御信号PCBの有効レベルつま
りハイレベルを受けて選択的にオン状態となり、センス
アンプSAR34の対応する単位回路の単位増幅回路の
非反転及び反転入出力ノード間つまりはメモリアレイA
RYR34又はARYR24の対応するサブビット線の
非反転及び反転信号線間を短絡して、イコライズする。
【0048】この実施例において、メモリブロックMB
0〜MB3を構成するメモリマットMATL及びMAT
Rは、メモリセルを初めとする素子の微細化を図るた
め、+2.2Vのような比較的小さな絶対値の内部電圧
VCLと接地電位VSSつまり0Vをその動作電源と
し、センスアンプSAR34を構成する単位増幅回路
も、コモンソース線PP及びPNを介して供給される内
部電圧VCL及び接地電位VSSをその動作電源とす
る。しかし、この実施例のダイナミック型RAMは、い
わゆるオーバードライブ方式を採り、コモンソース線P
Pには、センスアンプSAR34が活性化される当初所
定期間だけ電源電圧VCCつまり+3.3Vが供給され
る。これにより、センスアンプの単位増幅回路の増幅動
作の立ち上がりが高速化され、ダイナミック型RAMの
読み出し動作が高速化される。
【0049】ここで、図12の信号波形図をもとに、セ
ンスアンプのオーバードライブ方式について簡単に説明
する。図12において、センスアンプ制御信号SAP3
は、電源電圧VCCつまり+3.3Vをその無効レベル
とし、接地電位VSSつまり0Vをその有効レベルとす
る。また、センスアンプ制御信号SAN3は、接地電位
VSSをその無効レベルとし、電源電圧VCCをその有
効レベルとする。駆動電圧供給線CPP4には、非選択
時ならびにセンスアンプ制御信号SAP3及びSAN3
が有効レベルとされてから所定時間が経過するまでの
間、電源電圧VCCが供給され、所定時間経過後には内
部電圧VCLつまり+2.2Vが供給される。駆動電圧
供給線CPN4には、定常的に接地電位VSSが供給さ
れる。図示されないプリチャージ制御信号PCは、セン
スアンプSAR34が非活性状態とされるとき所定のタ
イミングで接地電位VSSのような有効レベルとされ、
活性状態とされた時点で電源電圧VCCのような無効レ
ベルとされる。
【0050】センスアンプ制御信号SAP3及びSAN
3が無効レベルとされセンスアンプSAR34が非活性
状態とされるとき、センスアンプ駆動部SDR34で
は、センスアンプ駆動回路SADを構成する駆動MOS
FETP4及びNEがオフ状態とされるとともに、コモ
ンIO線プリチャージ回路を構成するMOSFETNF
〜NHが、プリチャージ制御信号PCの有効レベルを受
けて一斉にオン状態とされる。これにより、コモンソー
ス線PP及びPNは、MOSFETNF〜NHを介して
内部電圧VCLと接地電位との中間電位つまり内部電圧
HVCにイコライズされ、センスアンプSAR34の単
位回路USA0等はすべて非動作状態とされる。このと
き、メモリアレイARYR34又はARYR24では、
センスアンプSAR34の対応する単位回路のビット線
プリチャージ回路を介してサブビット線SB0*〜SB
255*の非反転及び反転信号線がイコライズされ、内
部電圧HVCのような中間レベルにプリチャージされ
る。
【0051】一方、センスアンプ制御信号SAP3及び
SAN3が有効レベルとされると、センスアンプ駆動部
SDR34では、コモンIO線プリチャージ回路を構成
するMOSFETNF〜NHがオフ状態とされ、代わっ
てセンスアンプ駆動回路SADを構成する駆動MOSF
ETP4及びNEがオン状態とされる。このため、コモ
ンソース線PPには、駆動電圧供給線CPP4から駆動
MOSFETP4を介してまず電源電圧VCCのような
駆動電圧が供給され、所定時間経過後には内部電圧VC
Lのような駆動電圧が供給される。また、コモンソース
線PNには、駆動電圧供給線CPN4を介して接地電位
VSSが供給される。これにより、センスアンプSAR
34の各単位回路を構成する単位増幅回路が動作状態と
され、メモリアレイARYR34又はARYR24の選
択されたサブワード線に結合されたメモリセルから対応
するサブビット線SB0*等に出力される微小読み出し
信号をそれぞれ増幅し、ハイレベル又はロウレベルの2
値読み出し信号とする。なお、センスアンプSAR34
が活性化される当初においてコモンソース線PPにオー
バードライブのための電源電圧VCCが供給されること
で、単位増幅回路の増幅動作の立ち上がりが高速化さ
れ、これによってダイナミック型RAMの読み出しモー
ドのアクセスタイムが高速化されるものとなる。
【0052】ところで、図12の実施例では、駆動電圧
供給線CPP4を介して供給される駆動電圧を一時的に
電源電圧VCCとすることによってセンスアンプのオー
バードライブを実現しているが、図13に示されるよう
に、電源電圧VCC,内部電圧VCL及び接地電位VS
Sがそれぞれ定常的に供給される3本の駆動電圧供給線
を設けることによって同様なオーバードライブを実現す
ることもできる。すなわち、図13では、コモンソース
線PPと電源電圧VCC及び内部電圧VCLとの間に、
センスアンプ駆動回路SADを構成するPチャンネル型
の駆動MOSFETP8及びP9がそれぞれ設けられ、
コモンソース線PNと接地電位VSSとの間にはNチャ
ンネル型の駆動MOSFETNEが設けられる。このう
ち、駆動MOSFETP8及びP9のゲートには、セン
スアンプ制御信号SAP31及びSAP32がそれぞれ
供給され、駆動MOSFETNEのゲートにはセンスア
ンプ制御信号SAN3が供給される。この実施例におい
て、センスアンプ制御信号SAP31は、図14に示さ
れるように、センスアンプ制御信号SAN3と同時に有
効レベルとされ、所定時間が経過した時点で無効レベル
に戻される。また、センスアンプ制御信号SAP32
は、センスアンプ制御信号SAP31及びSAN3が有
効レベルとされてから所定時間が経過した時点でセンス
アンプ制御信号SAP31が無効レベルに戻されるのと
同時に有効レベルとされる。この結果、コモンソース線
PPには、センスアンプ制御信号SAP31が有効レベ
ルとされてからセンスアンプ制御信号SAP32が有効
レベルとされるまでの間、電源電圧VCCが駆動電圧と
して所定期間だけ供給され、これによって前記図12と
同様なセンスアンプのオーバードライブを実現すること
ができる。
【0053】一方、この実施例のダイナミック型RAM
では、メモリセルのリフレッシュ動作が同一行に配置さ
れた8個のサブメモリマットSMR00〜SMR07な
いしSMR70〜SMR77を単位として進行される。
このとき、センスアンプ制御信号SAP0〜SAP7な
らびにSAN0〜SAN7は、リフレッシュ動作の進行
にともなって順次有効レベルとされるが、例えばサブメ
モリマットSMR30〜SMR37のリフレッシュ動作
が終了しサブメモリマットSMR40〜SMR47に移
行する場合、センスアンプ制御信号SAP3及びSAN
3は所定期間だけ次のセンスアンプ制御信号SAP4及
びSAN4と同時に有効レベルとされ、いわゆる電荷再
利用リフレッシュが行われる。これにより、センスアン
プSAR30〜SAR37のコモンソース線PP及びP
Nにチャージされた駆動電圧VCL又はVSSに相当す
る電荷は、駆動電圧供給線CPP0〜CPP7ならびに
CPN0〜CPN7を介してセンスアンプSAR30〜
SAR37のコモンソース線PP及びPNに伝達され、
再利用される。この結果、改めて駆動電圧供給線CPP
0〜CPP7ならびにCPN0〜CPN7を介して供給
すべき駆動電圧の電荷量が節約され、ダイナミック型R
AMの低消費電力化が図られる。
【0054】図10の説明に戻ろう。この実施例のセン
スアンプ駆動部SDR34は、さらに、Nチャンネル型
の一対の読み出し用差動MOSFETNP及びNQなら
びに一対の書き込み用スイッチMOSFETNL及びN
Mを含むサブメインアンプSMAと、3個のPチャンネ
ルMOSFETP5〜P7ならびにNチャンネルMOS
FETNI〜NKがそれぞれ直並列結合されてなる二つ
のサブコモンIO線プリチャージ回路とを備える。この
うち、一方のサブコモンIO線プリチャージ回路を構成
するMOSFETNI〜NKのゲートには、前記内部制
御信号PCのインバータV2による反転信号つまり反転
内部制御信号PCBが共通に供給され、他方のサブコモ
ンIO線プリチャージ回路を構成するMOSFETP5
〜P7のゲートには、内部制御信号PCSが共通に供給
される。これにより、MOSFETNI〜NKは、ダイ
ナミック型RAMが書き込みモードとされるとき、内部
制御信号PCがロウレベルつまり反転内部制御信号PC
Bがハイレベルとされることで選択的にオン状態とな
り、サブコモンIO線SIO0*の非反転及び反転信号
線間を内部電圧HVCにイコライズする。また、MOS
FETP5〜P7は、ダイナミック型RAMが読み出し
モードとされるとき、内部制御信号PCSがロウレベル
とされることで選択的にオン状態となり、サブコモンI
O線SIO0*の非反転及び反転信号線間を内部電圧V
CLにイコライズする。
【0055】一方、サブメインアンプSMAを構成する
書き込み用スイッチMOSFETNL及びNMのドレイ
ン及びソースは、メインコモンIO線MIO40*及び
サブコモンIO線SIO0*の反転及び非反転信号線に
それぞれ結合され、そのゲートには、内部制御信号WE
3が共通に供給される。また、読み出し用差動MOSF
ETNP及びNQのドレインは、NチャンネルMOSF
ETNN及びNOを介してメインコモンIO線MIO4
0*の非反転及び反転信号線にそれぞれ結合され、その
共通結合されたソースは、Nチャンネル型の駆動MOS
FETNRを介して接地電位VSSに結合される。差動
MOSFETNP及びNQのゲートは、サブコモンIO
線SIO0*の反転及び非反転信号線にそれぞれ結合さ
れ、MOSFETNN及びNOならびにNRのゲートに
は、内部制御信号RE3が共通に供給される。なお、内
部制御信号WE3は、ダイナミック型RAMが書き込み
モードで選択状態とされるとき、所定のタイミングで選
択的に内部電圧VCLのようなハイレベルとされ、内部
制御信号RE3は、読み出しモードで選択状態とされる
とき、所定のタイミングで選択的にハイレベルとされ
る。
【0056】これにより、サブメインアンプSMAの書
き込み用スイッチMOSFETNL及びNMは、ダイナ
ミック型RAMが書き込みモードで選択状態とされ内部
制御信号WE3がハイレベルとされることで選択的にオ
ン状態となり、メインアンプMARからメインコモンI
O線MIO40*を介して供給される書き込み信号をサ
ブコモンIO線SIO0*に伝達する。これらの書き込
み信号は、サブコモンIO線SIO0*からセンスアン
プSAR34の対応する単位回路を介してメモリアレイ
ARYR34の選択されたメモリセルに書き込まれる。
【0057】一方、サブメインアンプSMAを構成する
読み出し用差動MOSFETNP及びNQは、ダイナミ
ック型RAMが読み出しモードで選択状態とされ内部制
御信号RE3のハイレベルを受けてMOSFETNN及
びNOならびにNRがオン状態とされるとき、これらの
MOSFETとともに選択的にいわゆる擬似ダイレクト
型の差動増幅回路を構成し、メモリアレイARYR34
の選択されたメモリセルから出力されセンスアンプSA
R34の対応する単位増幅回路により増幅されしかもサ
ブコモンIO線SIO0*を介して出力される2値読み
出し信号をさらに増幅して、対応するメインコモンIO
線MIO40*に伝達する。前述のように、サブコモン
IO線SIO0*は、列方向に隣接する2個のサブメモ
リマットSMR34及びSMR35により共有され、そ
の配線長は、これらのサブメモリマットのビット線方向
の幅に相当する比較的短いものとされる。また、センス
アンプSAR34の対応する単位増幅回路からサブコモ
ンIO線SIO0*に出力された2値読み出し信号は、
サブメインアンプSMAの読み出し用差動MOSFET
NP及びNQを中心とする差動増幅回路によってさらに
増幅され、比較的長い配線長を有するメインコモンIO
線MIO40*に伝達される。
【0058】これらの結果、この実施例では、列選択時
におけるセンスアンプSAR34の各単位増幅回路に対
する負荷を軽減しつつ、選択されたメモリセルの読み出
し信号を効果的にメインコモンIO線MIO40*つま
りはメインアンプMARの対応する単位回路に伝達する
ことができ、これによってダイナミック型RAMの読み
出しモードにおけるアクセスタイムを高速化できるもの
となる。なお、この実施例において、サブメインアンプ
SMAを含むセンスアンプ駆動回路SAD34は、後述
するように、センスアンプSAR34等の配置領域とサ
ブワード線駆動部WDR34等の配置領域との交差領域
に配置されるため、そのレイアウト面積の増大を抑制し
つつ、アクセスタイムの高速化を図ることができる。
【0059】ところで、メインコモンIO線MIO40
*等の配線長が比較的短くあるいはその負荷容量が問題
とならない場合、サブメインアンプSMAは、図11及
び図13に例示されるように、書き込み用及び読み出し
用として兼用されるスイッチMOSFETNL及びNM
のみによって構成することができる。
【0060】図15には、図4のサブメモリマットSM
R34のメモリアレイARYR34及びその周辺部にお
ける金属配線層の一実施例の平面配置図が示されてい
る。また、図16には、図4のサブメモリマットSMR
34に含まれるサブワード線駆動部WDR34の一実施
例の部分的な平面配置図が示され、図17には、センス
アンプSAR34及びセンスアンプ駆動部SDR34の
一実施例の平面配置図が示されている。これらの図によ
り、サブメモリマットSMR34及びその周辺部におけ
る特に金属配線層の平面配置ならびにその特徴について
説明する。なお、金属配線層に関する以下の説明が、サ
ブメモリマットSMR34を除く他のサブメモリマット
にも適用できるものであることは言うまでもない。
【0061】図15において、この実施例のダイナミッ
ク型RAMは、アルミニウム等からなる3層の金属配線
層M1〜M3を有する。このうち、最上層となる第3層
の金属配線層M3は、主に図の水平方向につまりはサブ
ビット線と平行しかつ複数のサブメモリマット間に渡っ
て配置されるビット線選択信号YS40〜YS463
等,サブワード線駆動信号DX40〜DX47等,メイ
ンコモンIO線MIO40*〜MIO43*等ならびに
駆動電圧供給線CPP2,CPN2,CPP4及びCP
N4等として使用され、第2層の金属配線層M2は、主
に図の垂直方向につまりはサブワード線と平行しかつ複
数のサブメモリマット間に渡って配置されるメインワー
ド線MW30*〜MW363*等,サブコモンIO線S
IO0*〜SIO3*等,反転シェアド制御信号線SH
3LB〜SH4LB及びSH3RB〜SH4RB等、セ
ンスアンプ駆動信号線SAP3〜SAP4及びSAN3
〜SAN4等ならびに内部制御信号線PC,PCS,W
E3〜WE4,RE3〜RE4等として使用される。な
お、最下層となる第1層の金属配線層M1は、各回路を
構成するMOSFET等の素子間配線等として使用され
る。
【0062】この実施例において、第2層の金属配線層
M2からなるメインワード線MW30*つまり非反転メ
インワード線MW30T及び反転メインワード線MW3
0B等は、図16に例示されるように、第1層のゲート
層FGからなるメモリアレイARYR34のサブワード
線SW0〜SW7等の8倍のピッチで、充分な余裕をも
って配置される。また、第3層の金属配線層M3からな
り図示されない右部において二つに分岐されたサブワー
ド線駆動信号線DX40,DX42,DX44及びDX
46等の一方は、サブワード線駆動部WDR34を構成
するPチャンネルMOSFETの形成領域上に平行して
配置され、その他方は、サブワード線駆動部WDR34
を構成するNチャンネルMOSFETの形成領域上に平
行して配置される。これらのサブワード線駆動信号線の
中間には、PチャンネルMOSFETの形成領域となる
Nウェル領域に基板電位つまり内部電圧VCHを供給す
るための供給配線が同様に第3層の金属配線層M3によ
って形成される。また、その下層には、隣接するメモリ
アレイARYR34及びARYR33の偶数番号のサブ
ワード線SW0,SW2,SW4及びSW6等を互いに
共通結合するための結合配線が第1層の金属配線層M1
によって形成される。
【0063】一方、第3層の金属配線層M3からなるビ
ット線選択信号YS40等は、図17に例示されるよう
に、第2層のゲート層SGからなるメモリアレイARY
R34のサブビット線SB0*〜SB3*つまり非反転
サブビット線SB0T〜SB3Tならびに反転SB0B
〜SB3B等の4倍つまり実質8倍のピッチで、充分な
余裕をもって配置される。また、第3層の金属配線層M
3からなるメインコモンIO線MIO40*つまり非反
転メインコモンIO線MIO40T及びMIO40Bな
らびに駆動電圧供給線CPP4及びCPN4等は、サブ
ワード線駆動部WDR24及びWDR34ならびにセン
スアンプ駆動部SDR34等の配置領域上に配置され、
第2層の金属配線層M2からなるサブコモンIO線SI
O0*及びSIO1*つまり非反転サブコモンIO線S
IO0T及びSIO1Tと反転サブコモンIO線SIO
0B及びSIO1B等,反転シェアド制御信号線SH3
LB及びSH3RB〜SH4RB等、センスアンプ駆動
信号線SAP3及びSAN3等ならびに内部制御信号線
PC,PCS,WE3及びRE3等は、センスアンプS
AR34及びセンスアンプ駆動部SDR34等の配置領
域上に配置される。以上の結果、複数のサブメモリマッ
トにわたって信号伝達を行う信号線が3層の金属配線層
を使って効率良く配置され、これによってサブメモリマ
ットひいてはダイナミック型RAMのレイアウト効率が
高められるものとなる。
【0064】なお、この実施例のダイナミック型RAM
では、前述のように、第2層の金属配線層M2又は第3
層の金属配線層M3からなり特に集積度の高いメモリア
レイに関係の深いメインワード線MW30*〜MW36
3*等ならびにビット線選択信号YS40〜YS463
等が充分な余裕をもって配置されるため、これらの金属
配線層はいわゆる位相シフトマスクを用いることなくパ
ターニングされ、これによってダイナミック型RAMの
低コスト化が図られる。
【0065】図18には、図1のダイナミック型RAM
の各サブメモリマットを構成するメモリアレイ及び周辺
部の第1の実施例の平面配置図が示され、図21には、
その一実施例の断面構造図が示されている。また、図1
9には、図1のダイナミック型RAMの各サブメモリマ
ットを構成するメモリアレイ及び周辺部の第2の実施例
の平面配置図が示され、図22には、その一実施例の断
面構造図が示されている。さらに、図20には、図1の
ダイナミック型RAMの各サブメモリマットを構成する
メモリアレイ及び周辺部の第3の実施例の平面配置図が
示され、図23には、その一実施例の断面構造図が示さ
れている。これらの図をもとに、この実施例のダイナミ
ック型RAMの特にウェル構造の概要と基板電圧ならび
にその特徴について説明する。なお、以下の実施例は、
ダイナミック型RAMのウェル構造及び基板電圧を分か
り易く説明することを主眼として、これまでに掲載した
ダイナミック型RAMの基板配置にこだわらずシンボリ
ックに表現されている。また、以下の記述では、まず図
18及び図21の第1の実施例についてその詳細を説明
し、図19及び図22の第2の実施例ならびに図20及
び図23の第3の実施例については、これと異なる部分
についてのみ説明を追加する。
【0066】図18及び図21において、ダイナミック
型RAMは、−1Vのように比較的小さな絶対値の負電
位とされる内部電圧VB1が印加されたP型半導体基板
PSUBをその基体とする。また、メモリアレイARY
1を構成するメモリセルMCつまりアドレス選択MOS
FETとなるNチャンネルMOSFETは、半導体基板
PSUB上にしかも対応するセンスアンプSA1の配置
領域に入り込んで設けられたPウェル領域PW1に形成
され、対をなすメモリアレイARY2を構成するメモリ
セルMCつまりアドレス選択MOSFETとなるNチャ
ンネルMOSFETも、やはり半導体基板PSUB上に
しかも対応するセンスアンプSA1の配置領域に入り込
んで設けられたPウェル領域PW2に形成される。Pウ
ェル領域PW1及びPW2には、基板電圧として内部電
圧VB1が供給され、この内部電圧VB1がそのまま半
導体基板PSUBの基板電圧となる。
【0067】同様に、メモリアレイARY3を構成する
メモリセルMCつまりアドレス選択MOSFETとなる
NチャンネルMOSFETは、半導体基板PSUB上に
しかも対応するセンスアンプSA2及びサブワード線駆
動部WD1の配置領域に入り込んで設けられたPウェル
領域PW3に形成され、対をなすメモリアレイARY4
を構成するメモリセルMCのアドレス選択MOSFET
となるNチャンネルMOSFETも、やはりセンスアン
プSA2及びサブワード線駆動部WD2の配置領域に入
り込んで設けられたPウェル領域PW4に形成される。
Pウェル領域PW3及びPW4には、基板電圧として内
部電圧VB1が供給される。
【0068】Pウェル領域PW1及びPW3の右端部な
らびにPウェル領域PW2及びPW4の左端部には、セ
ンスアンプSA1又はSA2を構成するNチャンネルM
OSFET(NMOS)がそれぞれ形成される。また、
Pウェル領域PW1及びPW2間ならびにPW3及びP
W4間には、電源電圧VCCを基板電圧とするNウェル
領域NW1及びNW2がそれぞれ設けられ、これらのN
ウェル領域内には、センスアンプSA1又はSA2を構
成するPチャンネルMOSFET(PMOS)がそれぞ
れ形成される。Pウェル領域PW1及びPW3の外側に
は、遮断用のNウェル領域NW9が設けられ、Pウェル
領域PW2及びPW4の外側には、同じく遮断用のNウ
ェル領域NW10が設けられる。
【0069】同様に、Pウェル領域PW3の上端部に
は、サブワード線駆動部WD1を構成するNチャンネル
MOSFETが形成され、Pウェル領域PW4の上端部
には、サブワード線駆動部WD2を構成するNチャンネ
ルMOSFETが形成される。また、Pウェル領域PW
1及びPW3間ならびにPW2及びPW4間には、内部
電圧VCHを基板電圧とするNウェル領域NW3及びN
W4がそれぞれが設けられ、これらのNウェル領域内に
は、サブワード線駆動部WD1又はWD2を構成するP
チャンネルMOSFETがそれぞれ形成される。Pウェ
ル領域PW1及びPW2の外側には、遮断用のNウェル
領域NW13が設けられ、Pウェル領域PW3及びPW
4の外側には、Nウェル領域NW14が設けられる。
【0070】一方、周辺回路PCを構成するPチャンネ
ルMOSFETは、半導体基板PSUB上に設けられた
Nウェル領域NW5に形成され、NチャンネルMOSF
ETは、比較的深いNウェル領域DNW1内に設けられ
たPウェル領域PW5に形成される。Pウェル領域PW
5の右外側には、遮断用のNウェル領域NW11が形成
され、深いNウェル領域DNW1には、このNウェル領
域NW11と上記Nウェル領域NW5を介して基板電圧
となる電源電圧VCCが供給される。Pウェル領域PW
5には、接地電位VSSが基板電圧として供給される。
【0071】さらに、データ入出力回路IOを構成する
PチャンネルMOSFETは、半導体基板PSUB上に
設けられたNウェル領域NW6に形成され、Nチャンネ
ルMOSFETは、比較的深いNウェル領域DNW2内
に設けられたPウェル領域PW6に形成される。Nウェ
ル領域NW6の左外側には、遮断用のPウェル領域PW
13が形成され、Pウェル領域PW6の右外側には、遮
断用のNウェル領域NW12が形成される。深いNウェ
ル領域DNW2には、このNウェル領域NW12とNウ
ェル領域NW6を介して基板電圧となる電源電圧VCC
が供給される。また、Pウェル領域PW6には、−2V
のように比較的大きな絶対値の負電位とされる内部電圧
VB2が基板電圧として供給される。
【0072】以上のように、この実施例のダイナミック
型RAMは、いわゆるトリプルウェル構造を採り、メモ
リアレイARY1〜ARY4のメモリセルMCとなるN
チャンネルMOSFETとセンスアンプSA1〜SA2
ならびにサブワード線駆動部WD1及びWD2を構成す
るNチャンネルMOSFETとが同一のPウェル領域に
形成されるとともに、ウェル領域間分離のための遮断領
域が不要となり、これによってダイナミック型RAMの
チップサイズを縮小することができる。また、センスア
ンプSA1〜SA2の例えばコモンソース線駆動用のP
チャンネルMOSFETの形成領域となるNウェル領域
NW1及びNW2が電源電圧VCCを基板電圧とするこ
とで、後述する電源投入時のラッチアップの危険性をな
くすことができる。しかし、センスアンプ部のPチャン
ネルMOSFETに関しては基板効果が小さいものの、
NチャンネルMOSFETに関してはソース電位となる
接地電位VSSと基板電圧となる内部電圧VB1との電
位差が1Vとなり、そのしきい値電圧が大きくなって、
センスアンプの動作に影響を与える。また、メモリアレ
イARY1〜ARY4の形成領域となるPウェル領域P
W1〜PW4が半導体基板PSUB上に直接形成される
ことで、データ入出力回路IOの動作等にともなう半導
体基板PSUBの基板電圧の変動がそのままノイズとな
ってメモリセルに伝達されるとともに、メモリアレイA
RY1〜ARY4とセンスアンプSA1〜SA2との間
に遮断領域が設けられないことで、センスアンプSA1
〜SA2の動作にともなうノイズがメモリセルに伝達さ
れる。
【0073】次に、図19及び図22の第2の実施例の
場合、ダイナミック型RAMは、接地電位VSSが印加
されたP型半導体基板PSUBをその基体とする。メモ
リアレイARY1を構成するメモリセルMCつまりアド
レス選択MOSFETとなるNチャンネルMOSFET
は、内部電圧VCHつまりワード線の選択電位が印加さ
れた比較的深いNウェル領域DNW3内にしかも対応す
るセンスアンプSA1の配置領域に入り込んで設けられ
たPウェル領域PW1に形成され、対をなすメモリアレ
イARY2を構成するメモリセルMCつまりアドレス選
択MOSFETとなるNチャンネルMOSFETも、や
はり深いNウェル領域DNW3内にしかも対応するセン
スアンプSA1の配置領域に入り込んで設けられたPウ
ェル領域PW2に形成される。Pウェル領域PW1及び
PW2には、比較的小さな絶対値の負電位つまり内部電
圧VB1が基板電圧として供給される。
【0074】同様に、メモリアレイARY3を構成する
メモリセルMCつまりアドレス選択MOSFETとなる
NチャンネルMOSFETは、上記深いNウェル領域D
NW3内にしかも対応するセンスアンプSA2及びサブ
ワード線駆動部WD1の配置領域に入り込んで設けられ
たPウェル領域PW3に形成され、対をなすメモリアレ
イARY4を構成するメモリセルMCのアドレス選択M
OSFETとなるNチャンネルMOSFETも、やはり
深いNウェル領域DNW3内にしかもセンスアンプSA
2及びサブワード線駆動部WD2の配置領域に入り込ん
で設けられたPウェル領域PW4に形成される。Pウェ
ル領域PW3及びPW4には、基板電圧として−1Vの
内部電圧VB1が供給される。
【0075】Pウェル領域PW1及びPW3の右端部な
らびにPウェル領域PW2及びPW4の左端部には、セ
ンスアンプSA1又はSA2を構成するNチャンネルM
OSFETがそれぞれ形成される。また、Pウェル領域
PW1及びPW2間ならびにPW3及びPW4間には、
Nウェル領域NW1及びNW2がそれぞれ設けられ、こ
れらのNウェル領域内には、センスアンプSA1又はS
A2を構成するPチャンネルMOSFETがそれぞれ形
成される。また、これらのNウェル領域NW1及びNW
2には、基板電圧として+4Vの内部電圧VCHが供給
され、これがそのまま深いNウェル領域DNW3の基板
電圧となる。
【0076】同様に、Pウェル領域PW3の上端部に
は、サブワード線駆動部WD1を構成するNチャンネル
MOSFETが形成され、Pウェル領域PW4の上端部
には、サブワード線駆動部WD2を構成するNチャンネ
ルMOSFETが形成される。また、Pウェル領域PW
1及びPW3間ならびにPW2及びPW4間には、内部
電圧VCHを基板電圧とするNウェル領域NW3及びN
W4がそれぞれが設けられ、これらのNウェル領域内に
は、サブワード線駆動部WD1又はWD2を構成するP
チャンネルMOSFETがそれぞれ形成される。
【0077】一方、周辺回路PCを構成するPチャンネ
ルMOSFETは、半導体基板PSUB上に設けられた
Nウェル領域NW5に形成され、そのNチャンネルMO
SFETは、やはり半導体基板PSUB上に設けられた
Pウェル領域PW5に形成される。Nウェル領域NW5
には、基板電圧として電源電圧VCCが供給される。ま
た、Pウェル領域PW5には、基板電圧として接地電位
VSSが供給され、これがそのまま半導体基板PSUB
の基板電圧となる。
【0078】以上のように、この実施例の場合、メモリ
アレイARY1〜ARY4のメモリセルMCとなるNチ
ャンネルMOSFETとセンスアンプSA1〜SA2な
らびにサブワード線駆動部WD1及びWD2を構成する
NチャンネルMOSFETとが同一のPウェル領域に形
成され、ウェル領域間分離のための遮断領域が不要とな
って、チップサイズが縮小されるとともに、これらの回
路の形成領域となるPウェル領域PW1〜PW4ならび
にNウェル領域NW1〜NW4が比較的深いNウェル領
域DNW3内に形成されることで、半導体基板PSUB
の基板電圧の変動がノイズとなってメモリアレイARY
1〜ARY4のメモリセルに伝達されるのを防止できる
という特長を持つ。しかし、センスアンプSA1〜SA
2を構成するPチャンネルMOSFETの形成領域とな
るNウェル領域NW1及びNW2が内部電圧VCHを基
板電圧とすることで、電源投入時、内部電圧VCHの電
位が電源電圧VCCより低い間に、例えばそのソースに
電源電圧VCCを受けるPチャンネルMOSFETのソ
ース拡散層からNウェル領域に対して電流が流れ込み、
最悪の場合にはラッチアップ状態となる危険性がある。
また、Nウェル領域NW1及びNW2が内部電圧VCH
を基板電圧とし、NチャンネルMOSFETの形成領域
となるPウェル領域PW1〜PW4が内部電圧VB1を
基板電圧とすることで、Pチャンネル及びNチャンネル
MOSFETの基板効果がともに大きくなりそのしきい
値電圧が大きくなって、センスアンプの動作に影響を与
える。さらに、メモリアレイARY1〜ARY4とセン
スアンプSA1〜SA2との間に遮断領域が設けられな
いために、センスアンプSA1〜SA2が一斉に動作状
態とされることにともなうノイズがメモリセルに伝達さ
れる。
【0079】最後に、図20及び図23の第3の実施例
の場合、基本的には上記第2の実施例に近いが、センス
アンプSA1及びSA2を構成するNチャンネルMOS
FETは、半導体基板PSUB上に独立して設けられた
Pウェル領域PW11及びPW12を形成領域とする。
これらのPウェル領域PW11及びPW12には、基板
電圧として接地電位VSSが供給される。また、Pウェ
ル領域PW11及びPW12とメモリアレイARY1及
びARY3が形成されるPウェル領域PW7との間に
は、Nウェル領域NW16が遮断領域として設けられ
る。
【0080】これらのことから、この実施例では、遮断
領域が設けられることでチップサイズがやや大きくはな
るものの、上記第2の実施例の特長を保持しつつ、セン
スアンプSA1及びSA2を構成するPチャンネル及び
NチャンネルMOSFETの基板効果をなくして、セン
スアンプSA1及びSA2の動作を高速化できるととも
に、これらのセンスアンプの動作にともなうノイズがメ
モリセルに伝達されるのを防止し、さらにラッチアップ
の危険性をなくすこともできる。
【0081】以上の実施例から得られる作用効果は、下
記の通りである。すなわち、 (1)ダイナミック型RAM等のメモリマットを、互い
に直交して配置されるサブワード線及びサブビット線な
らびにこれらのサブワード線及びサブビット線の交点に
格子状に配置されるダイナミック型メモリセルを含むメ
モリアレイと、サブワード線に対応して設けられる単位
サブワード線駆動回路を含むサブワード線駆動部と、サ
ブビット線に対応して設けられる単位増幅回路及び列選
択スイッチを含むセンスアンプと、指定されるサブビッ
ト線が列選択スイッチを介して選択的に接続されるサブ
コモンIO線とをそれぞれ備える複数のサブメモリマッ
トに分割しユニット化するとともに、これらのサブメモ
リマットを格子状に配置し、その上層に互いに直交して
配置されるメインワード線及び列選択信号線と、指定さ
れたサブコモンIO線が選択的に接続されるメインコモ
ンIO線等とを形成することで、階層構造をワード線,
ビット線及びコモンIO線のすべてに包括的に採用し、
階層構造の効果を充分に発揮しうる構成のダイナミック
型RAM等を実現することができるという効果が得られ
る。
【0082】(2)上記(1)項において、単位サブワ
ード線駆動回路をサブワード線の両側に交互にかつその
2倍のピッチで配置し、単位増幅回路及び列選択スイッ
チをサブビット線の両側に交互にかつその2倍のピッチ
で配置するとともに、単位サブワード線駆動回路を列方
向に隣接する二つのサブメモリマットにより共有し、単
位増幅回路及び列選択スイッチを行方向に隣接する二つ
のサブメモリマットにより共有することで、単位サブワ
ード線駆動回路ならびに単位増幅回路及び列選択スイッ
チの配置ピッチを緩和しつつ、ダイナミック型RAM等
のチップサイズを縮小することができるという効果が得
られる。 (3)上記(1)及び(2)項において、メインワード
線及び列選択信号線を、それぞれサブワード線及びサブ
ビット線の整数倍のピッチで配置することで、これらの
信号線の配置ピッチを緩和できるという効果が得られ
る。
【0083】(4)上記(1)ないし(3)項におい
て、サブワード線駆動部の各単位サブワード線駆動回路
を、サブワード線駆動信号線と対応するサブワード線と
の間に設けられそのゲートが対応するメインワード線の
反転信号線に結合されるPチャンネル型の第1のMOS
FETと、対応するサブワード線と接地電位との間に設
けられそのゲートが対応するメインワード線の反転信号
線に結合されるNチャンネル型の第2のMOSFET
と、第1のMOSFETと並列形態に設けられそのゲー
トが対応するメインワード線の非反転信号線に結合され
るNチャンネル型の第3のMOSFETとを含むいわゆ
るCMOSスタティック型駆動回路とすることで、サブ
ワード線の選択動作を高速化し、これによってダイナミ
ック型RAM等のアクセスタイムを高速化できるという
効果が得られる。
【0084】(5)上記(1)ないし(4)項におい
て、指定されたサブコモンIO線とメインコモンIO線
との間を選択的に接続するためのサブメインアンプを、
そのゲートが対応するサブコモンIO線の非反転及び反
転信号線にそれぞれ結合されそのドレインが対応するメ
インコモンIO線の反転及び非反転信号線にそれぞれ結
合される読み出し用差動MOSFETと、サブコモンI
O線及びメインコモンIO線の非反転信号線間及び反転
信号線間にそれぞれ設けられる書き込み用スイッチMO
SFETとを含むいわゆる擬似ダイレクトセンス型サブ
アンプとし、これをサブワード線駆動部及びセンスアン
プの配置領域の交差領域に配置することで、メモリアレ
イ部のレイアウト面積の増大を招くことなく、ダイナミ
ック型RAM等の読み出し動作を高速化できるという効
果が得られる。
【0085】(6)上記(1)ないし(5)項におい
て、メインコモンIO線を、サブワード線駆動部の配置
領域の上層にかつサブコモンIO線と互いに直交すべく
配置することで、メインコモンIO線と半導体基板の中
央部に配置されたメインアンプとを効果的に結合するこ
とができるという効果が得られる。 (7)上記(1)ないし(6)項において、駆動電圧供
給線を介して供給される動作電源をセンスアンプの単位
増幅回路に選択的に伝達するためのセンスアンプ駆動部
を、サブワード線駆動部及びセンスアンプの配置領域の
交差領域に配置することで、センスアンプ駆動部ならび
に関連する信号線を効果的に配置し、ダイナミック型R
AM等のチップサイズを縮小できるという効果が得られ
る。 (8)上記(7)項において、センスアンプの単位増幅
回路をオーバードライブ方式により駆動することで、そ
の動作の立ち上がりを高速化し、ダイナミック型RAM
等の読み出し動作を高速化できるという効果が得られ
る。
【0086】(9)上記(7)及び(8)項において、
駆動信号線に伝達された動作電源を所定のスイッチ手段
を介して次に動作状態とされるセンスアンプの駆動信号
線に順次伝達する電荷再利用リフレッシュ方式を採るこ
とで、ダイナミック型RAM等のリフレッシュ動作時に
おける動作電流を削減し、その低消費電力化を図ること
ができるという効果が得られる。 (10)上記(1)ないし(9)項において、ダイナミ
ック型RAM等に、行方向に連続して配置される所定数
のサブメモリマットで共有され指定されたサブメモリマ
ットのサブビット線が選択的に接続されるメインビット
線を設けるとともに、センスアンプの単位増幅回路及び
列選択スイッチをこれらのメインビット線に対応して設
けることで、センスアンプの単位増幅回路及び列選択ス
イッチの所要数を削減し、ダイナミック型RAM等のチ
ップサイズの縮小とその低コスト化とを図ることができ
るという効果が得られる。 (11)上記(1)ないし(10)項において、行及び
列方向の所定数のサブメモリマットを冗長サブメモリマ
ットとして用いることで、サブメモリマットを単位とす
る欠陥救済を効率良く実現できるという効果が得られ
る。
【0087】(12)上記(1)ないし(11)項にお
いて、駆動信号線と駆動電圧供給線との間を選択的に接
続するためのセンスアンプ制御信号線を、センスアンプ
の配置領域の上層に配置し、サブワード線駆動信号線,
メインコモンIO線及び駆動電圧供給線を、サブワード
線駆動部の配置領域の上層に配置することで、これらの
信号線を効率良く配置し、チップサイズを縮小できると
いう効果が得られる。 (13)上記(1)ないし(12)項において、メイン
ワード線、駆動信号線及びセンスアンプ制御信号等を第
2層の金属配線層により形成し、列選択信号線,サブワ
ード線駆動信号線,メインコモンIO線及び駆動電圧供
給線等を第3層の金属配線層により形成することで、こ
れらの信号線を多層配線を活かして効率良く配置し、チ
ップサイズを縮小できるという効果が得られる。 (14)上記(1)ないし(13)項において、第2層
及び第3層の金属配線層を、位相シフトマスクを用いる
ことなくパターニングすることで、ダイナミック型RA
M等の低コスト化を図ることができるという効果が得ら
れる。
【0088】(15)上記(1)ないし(14)項にお
いて、ダイナミック型RAM等をトリプルウェル構造と
し、P型半導体基板の基板電圧として比較的小さな負電
位を印加するとともに、メモリアレイ,センスアンプ及
びサブワード線駆動部を構成するNチャンネルMOSF
ETを、P型半導体基板上のPウェル領域に形成し、周
辺回路を構成するNチャンネルMOSFETを、電源電
圧が印加された比較的深いNウェル領域内の接地電位が
印加されたPウェル領域に形成し、データ入出力回路を
構成するNチャンネルMOSFETを、電源電圧が印加
された比較的深いNウェル領域内の接地電位又は比較的
大きな絶対値の負電位が印加されたPウェル領域に形成
することで、メモリアレイとセンスアンプ又はサブワー
ド線駆動部間のウェル領域分離のための遮断領域をなく
し、ダイナミック型RAM等のチップサイズを縮小でき
るとともに、特に電源投入時におけるラッチアップの危
険性をなくすことができるという効果が得られる。
【0089】(16)上記(1)ないし(14)項にお
いて、ダイナミック型RAM等をトリプルウェル構造と
し、P型半導体基板の基板電圧として接地電位を印加す
るとともに、メモリアレイ,センスアンプ及びサブワー
ド線駆動部を構成するNチャンネルMOSFETを、ワ
ード線の選択電位が印加された比較的深いNウェル領域
内の比較的小さな絶対値の負電位が印加されたPウェル
領域に形成し、周辺回路を構成するNチャンネルMOS
FETを、P型半導体基板上のPウェル領域に形成し、
データ入出力回路を構成するNチャンネルMOSFET
を、電源電圧が印加された比較的深いNウェル領域内の
接地電位又は比較的大きな絶対値の負電位が印加された
Pウェル領域に形成することで、メモリアレイとセンス
アンプ又はサブワード線駆動部間のウェル領域分離のた
めの遮断領域をなくし、ダイナミック型RAM等のチッ
プサイズを縮小できるとともに、P型半導体基板におけ
る基板電圧の変動がノイズとなってメモリアレイを構成
するメモリセルに伝達されるのを防止することができる
という効果が得られる。
【0090】(17)上記(1)ないし(14)項にお
いて、ダイナミック型RAM等をトリプルウェル構造と
し、P型半導体基板の基板電圧として接地電位を印加す
るとともに、メモリアレイ及びサブワード線駆動部を構
成するNチャンネルMOSFETを、ワード線の選択電
位が印加された比較的深いNウェル領域内の比較的小さ
な絶対値の負電位が印加されたPウェル領域に形成し、
センスアンプ及び周辺回路を構成するNチャンネルMO
SFETを、P型半導体基板上のPウェル領域に形成
し、データ入出力回路を構成するNチャンネルMOSF
ETを、電源電圧が印加された比較的深いNウェル領域
内の接地電位又は比較的大きな絶対値の負電位が印加さ
れたPウェル領域に形成することで、P型半導体基板に
おける基板電圧の変動がノイズとしてメモリセルに伝達
され、センスアンプの動作にともなうノイズがメモリセ
ルに伝達されるのを抑制できるとともに、特に電源投入
時におけるラッチアップの危険性をなくすことができる
という効果が得られる。 (18)上記(1)ないし(17)項により、総合的に
みたダイナミック型RAM等の高速化,高集積化,大規
模化ならびに低コスト化を図ることができるという効果
が得られる。
【0091】以上、本発明者によってなされた発明を実
施例に基づき具体的に説明したが、この発明は、上記実
施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない
範囲で種々変更可能であることは言うまでもない。例え
ば、図1において、ダイナミック型RAMは、任意数の
メモリブロックを備えることができるし、そのビット構
成も任意である。また、電源電圧VCCは、任意の電位
を採りうるし、内部電圧発生回路VGによって形成され
る内部電圧VCH,VCL,HVC,VB1及びVB2
の具体的な電位もこの実施例による制約を受けない。さ
らに、ダイナミック型RAMのブロック構成や起動制御
信号の名称及び組み合わせならびに各メモリブロックの
構成等は、種々の実施形態を採りうる。
【0092】図2において、ダイナミック型RAMの基
板配置や半導体基板の形状等は、この実施例による制約
を受けない。図3及び図4において、メモリブロックM
B0〜MB3のそれぞれは、任意数のサブメモリマット
を備えることができるし、サブメモリマットの対構成の
組み合わせや各信号線の配置方向等は、種々の実施形態
を採りうる。図5及び図6において、サブワード線駆動
部の単位サブワード線駆動回路とメモリアレイのサブワ
ード線との関係ならびにセンスアンプの単位回路とメモ
リアレイのサブビット線との関係は、種々の組み合わせ
を採りうる。また、メインワード線は例えば4本のサブ
ワード線に対応して設けてもよいし、ビット線選択信号
を例えば8組のサブビット線に対応させてもよい。
【0093】図7ないし図9において、サブワード線駆
動部の各単位サブワード線駆動回路は、例えばメインワ
ード線MW30とサブワード線駆動信号DX40〜DX
43とを受ける2入力のCMOSノアゲートにより構成
してもよい。この場合、メインワード線は単一信号線と
なり、これによってメインワード線の配置ピッチをさら
に緩和することができる。単位サブワード線駆動回路の
具体的構成は、種々の実施形態を採りうる。図10にお
いて、センスアンプは、シェアドセンス方式を採ること
を必須条件とはしない。また、図10,図11及び図1
3において、センスアンプ駆動回路SADを構成する駆
動MOSFETP4,P8,P9及びNEは、それぞれ
並列形態とされる複数の駆動MOSFETに置き換えて
もよい。センスアンプSAR34及びセンスアンプ駆動
部SDR34等の具体的構成やMOSFETの導電型等
は、種々の実施形態を採りうる。
【0094】図15ないし図17において、各信号線の
配置位置やその順序ならびに金属配線層等の層数及びそ
の使用方法等は、この実施例による制約を受けない。図
18ないし図23において、データ入出力回路IOの形
成領域となるPウェル領域PW6には、接地電位VSS
を基板電圧として供給することができるし、その下層に
深いNウェル領域DNW2が設けられることがダイナミ
ック型RAMの必須条件となる訳ではない。さらに、各
実施例における具体的なウェル構造や基板電圧ならびに
その組み合わせ等は、種々の実施形態を採りうる。
【0095】以上の説明では、主として本発明者によっ
てなされた発明をその背景となった利用分野であるダイ
ナミック型RAMに適用した場合について説明したが、
それに限定されるものではなく、例えば、シンクロナス
DRAM及びスタティック型RAM等の各種メモリ集積
回路やこのようなメモリ集積回路を内蔵するデジタル集
積回路にも適用できる。この発明は、少なくともワード
線,ビット線及びコモンIO線の階層構造が効果的とな
る半導体記憶装置ならびにこのような半導体記憶装置を
内蔵する装置及びシステムに広く適用できる。
【0096】
【発明の効果】本願において開示される発明のうち代表
的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、下
記の通りである。すなわち、ダイナミック型RAM等の
メモリマットを、互いに直交して配置されるサブワード
線及びサブビット線ならびにこれらのサブワード線及び
サブビット線の交点に格子状に配置されるダイナミック
型メモリセルを含むメモリアレイと、サブワード線に対
応して設けられる単位サブワード線駆動回路を含むサブ
ワード線駆動部と、サブビット線に対応して設けられる
単位増幅回路及び列選択スイッチを含むセンスアンプ
と、指定されるサブビット線が列選択スイッチを介して
選択的に接続されるサブコモンIO線とをそれぞれ備え
る複数のサブメモリマットに分割し、ユニット化すると
ともに、これらのサブメモリマットを格子状に配置し、
その上層に互いに直交しかつそれぞれサブワード線及び
サブビット線の整数倍のピッチで配置されるメインワー
ド線及び列選択信号線と、指定されるサブコモンIO線
が選択的に接続されるメインコモンIO線とを形成す
る。
【0097】また、サブワード線駆動部の各単位サブワ
ード線駆動回路を、サブワード線駆動信号線と対応する
サブワード線との間に設けられそのゲートが対応するメ
インワード線の反転信号線に結合されるPチャンネル型
の第1のMOSFETと、対応するサブワード線と接地
電位との間に設けられそのゲートが対応するメインワー
ド線の反転信号線に結合されるNチャンネル型の第2の
MOSFETと、第1のMOSFETと並列形態に設け
られそのゲートが対応するメインワード線の非反転信号
線に結合されるNチャンネル型の第3のMOSFETと
を含むいわゆるCMOSスタティック型駆動回路とする
とともに、指定されたサブコモンIO線をメインコモン
IO線に選択的に接続するためのサブメインアンプを、
そのゲートが対応するサブコモンIO線の非反転及び反
転信号線にそれぞれ結合されそのドレインがメインコモ
ンIO線の反転及び非反転信号線にそれぞれ結合される
読み出し用差動MOSFETと、サブコモンIO線及び
メインコモンIO線の非反転信号線間及び反転信号線間
にそれぞれ設けられる書き込み用スイッチMOSFET
とを含むいわゆる擬似ダイレクト型センスアンプとし、
これをサブワード線駆動部及びセンスアンプの配置領域
の交差領域に配置する。
【0098】これらの結果、まず単位サブワード線駆動
回路へのCMOSスタティック型駆動回路の採用によ
り、メインワード線を介して伝達される行選択信号とサ
ブワード線駆動信号線を介して伝達されるサブワード線
駆動信号を同時に有効レベルとし、サブワード線の選択
動作を高速化できるとともに、サブメインアンプへの擬
似ダイレクトセンス型サブアンプの採用とその交差領域
への配置により、メモリアレイのレイアウト面積の増大
を招くことなく、ダイナミック型RAM等の読み出し動
作を高速化できる。
【0099】さらに、階層構造をワード線,ビット線及
びコモンIO線のすべてに包括的に採用して、階層構造
の効果を充分に発揮しうる構成のダイナミック型RAM
等を実現し、総合的にみたダイナミック型RAM等の高
速化,高集積化,大規模化及び低コスト化を図ることが
できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明が適用されたダイナミック型RAMの
一実施例を示すブロック図である。
【図2】図1のダイナミック型RAMの一実施例を示す
基板配置図である。
【図3】図1のダイナミック型RAMに含まれるメモリ
ブロックの一実施例を示すブロック図である。
【図4】図3のメモリブロックに含まれるサブメモリマ
ットの一実施例を示す部分的なブロック図である。
【図5】図4のサブメモリマットの一実施例を示す部分
的な接続図である。
【図6】図4のサブメモリマットに含まれるメモリアレ
イ及び周辺部の一実施例を示す部分的な回路図である。
【図7】図4のサブメモリマットに含まれるサブワード
線駆動部の第1の実施例を示す部分的な回路図及び信号
波形図である。
【図8】図4のサブメモリマットに含まれるサブワード
線駆動部の第2の実施例を示す部分的な回路図及び信号
波形図である。
【図9】図4のサブメモリマットに含まれるサブワード
線駆動部の第3の実施例を示す部分的な回路図及び信号
波形図である。
【図10】図4のサブメモリマットに含まれるセンスア
ンプ及びセンスアンプ駆動部の第1の実施例を示す部分
的な回路図である。
【図11】図4のサブメモリマットに含まれるセンスア
ンプ駆動部の第2の実施例を示す部分的な回路図であ
る。
【図12】図10及び図11のセンスアンプ駆動部の一
実施例を示す信号波形図である。
【図13】図4のサブメモリマットに含まれるセンスア
ンプ駆動部の第3の実施例を示す部分的な回路図であ
る。
【図14】図13のセンスアンプ駆動部の一実施例を示
す信号波形図である。
【図15】図4のサブメモリマットのメモリアレイ及び
周辺部における金属配線層の一実施例を示す平面配置図
である。
【図16】図4のサブメモリマットに含まれるサブワー
ド線駆動部の一実施例を示す部分的な平面配置図であ
る。
【図17】図4のサブメモリマットに含まれるセンスア
ンプ及びセンスアンプ駆動部の一実施例を示す部分的な
平面配置図である。
【図18】図1のダイナミック型RAMのサブメモリマ
ットを構成するメモリアレイ及び周辺部の第1の実施例
を示すシンボリックな平面配置図である。
【図19】図1のダイナミック型RAMのサブメモリマ
ットを構成するメモリアレイ及び周辺部の第2の実施例
を示すシンボリックな平面配置図である。
【図20】図1のダイナミック型RAMのサブメモリマ
ットを構成するメモリアレイ及び周辺部の第3の実施例
を示すシンボリックな平面配置図である。
【図21】図18のメモリアレイ及び周辺部の一実施例
を示す断面構造図である。
【図22】図19のメモリアレイ及び周辺部の一実施例
を示す断面構造図である。
【図23】図20のメモリアレイ及び周辺部の一実施例
を示す断面構造図である。
【符号の説明】
MB0〜MB3・・・メモリブロック、MATL,MA
TR・・・メモリマット、XD・・・Xアドレスデコー
ダ、XB・・・Xアドレスバッファ、YDL,YDR・
・・Yアドレスデコーダ、YB・・・Yアドレスバッフ
ァ、BS・・・メモリブロック選択回路、MAL,MA
R・・・メインアンプ、IO・・・データ入出力回路、
TG・・・タイミング発生回路、VG・・・内部電圧発
生回路。PSUB・・・P型半導体基板、PC・・・周
辺回路。SML00〜SML77,SMR00〜SMR
77・・・サブメモリマット、ARYR00〜ARYR
77・・・メモリアレイ、WDR00〜WDR78・・
・サブワード線駆動部、SAR00〜SAR87・・・
センスアンプ、SDR00〜SDR87・・・センスア
ンプ駆動部。MW30*〜MW363*・・・メインワ
ード線、SW0〜SW511・・・サブワード線、US
WD・・・単位サブワード線駆動回路、SB0*〜SB
255*・・・サブビット線、USA・・・センスアン
プ単位回路、YS40〜YS463・・・ビット線選択
信号、SIO0*〜SIO3*・・・サブコモンIO
線、MIO00*〜MIO03*,MIO20*〜MI
O23*,MIO40*〜MIO43*,MIO60*
〜MIO63*・・・メインコモンIO線、DX40〜
DX47・・・サブワード線駆動信号、SH3L,SH
3R・・・シェアド制御信号。USWD0〜USWD5
11・・・単位サブワード線駆動回路、USA0〜US
A255・・・単位センスアンプ。SAD・・・センス
アンプ駆動回路、SAP3,SAN3・・・センスアン
プ制御信号線、CPP2,CPP4,CPN2,CPN
4・・・・センスアンプ駆動電圧供給線、PP,PN・
・・コモンソース線、SMA・・・サブメインアンプ、
WE3,RE3,WRE3・・・・サブメインアンプ制
御信号線、SH3LB,SH3RB・・・反転シェアド
制御信号線、PC,PCS・・・プリチャージ制御用内
部制御信号線。SAP31,SAP32・・・センスア
ンプ制御信号。P1〜P7・・・PチャンネルMOSF
ET、N1〜NR・・・NチャンネルMOSFET、V
1〜V3・・・インバータ。M1〜M3・・・金属配線
層、FG,SG・・・ゲート層。ARY1〜ARY4・
・・メモリアレイ、WD1〜WD2・・・サブワード線
駆動部、SA1〜SA2・・・センスアンプ、DNW1
〜DNW5・・・比較的深いNウェル領域、NW1〜N
W16・・・比較的浅いNウェル領域、PW1〜PW1
5・・・比較的浅いPウェル領域、MC・・・メモリセ
ル、PMOS・・・PチャンネルMOSFET、NMO
S・・・NチャンネルMOSFET。
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 7735−4M H01L 27/10 681 A 7735−4M 681 B 7735−4M 681 F (72)発明者 秋葉 武定 千葉県茂原市早野3681番地 日立デバイス エンジニアリング株式会社内 (72)発明者 川瀬 靖 千葉県茂原市早野3681番地 日立デバイス エンジニアリング株式会社内 (72)発明者 中村 正行 東京都青梅市今井2326番地 株式会社日立 製作所デバイス開発センタ内

Claims (20)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 互いに直交して配置されるサブワード線
    及びサブビット線ならびにこれらのサブワード線及びサ
    ブビット線の交点に格子状に配置されるメモリセルを含
    むメモリアレイと、上記サブワード線に対応して設けら
    れる単位サブワード線駆動回路を含むサブワード線駆動
    部と、上記サブビット線に対応して設けられる単位増幅
    回路及び列選択スイッチを含むセンスアンプと、指定さ
    れる上記サブビット線が上記列選択スイッチを介して選
    択的に接続されるサブコモンIO線とをそれぞれ備えか
    つ格子状に配置されるサブメモリマットと、上記サブメ
    モリマットの上層にかつ互いに直交して配置されるメイ
    ンワード線及び列選択信号線と、指定される上記サブコ
    モンIO線が選択的に接続されるメインコモンIO線と
    を具備することを特徴とする半導体記憶装置。
  2. 【請求項2】 上記単位サブワード線駆動回路は、上記
    サブワード線の両側に交互にかつその2倍のピッチで配
    置されるものであり、上記単位増幅回路及び列選択スイ
    ッチは、上記サブビット線の両側に交互にかつその2倍
    のピッチで配置されるものであることを特徴とする請求
    項1の半導体記憶装置。
  3. 【請求項3】 上記単位サブワード線駆動回路は、列方
    向に隣接して配置される上記サブメモリマットの対応す
    るサブワード線によって交互に共有されるものであり、
    上記単位増幅回路及び列選択スイッチは、行方向に隣接
    して配置される上記サブメモリマットの対応するサブビ
    ット線によって交互に共有されるものであることを特徴
    とする請求項2の半導体記憶装置。
  4. 【請求項4】 上記メインワード線は、上記サブワード
    線のX倍のピッチで配置されるものであって、上記半導
    体記憶装置は、上記メインワード線に直交して配置され
    るXビットのサブワード線駆動信号線を備え、上記単位
    サブワード線駆動回路は、対応する上記メインワード線
    を介して伝達される行選択信号と対応する上記サブワー
    ド線駆動信号線を介して伝達されるサブワード線駆動信
    号とに従って対応する上記サブワード線を選択的に選択
    状態とするものであることを特徴とする請求項1,請求
    項2又は請求項3の半導体記憶装置。
  5. 【請求項5】 上記単位サブワード線駆動回路は、CM
    OSスタティック型駆動回路とされ、上記サブワード線
    駆動信号線と対応する上記サブワード線との間に設けら
    れそのゲートが対応する上記メインワード線の反転信号
    線に結合されるPチャンネル型の第1のMOSFET
    と、対応する上記サブワード線と接地電位との間に設け
    られそのゲートが対応する上記メインワード線の反転信
    号線に結合されるNチャンネル型の第2のMOSFET
    と、上記第1のMOSFETと並列形態に設けられその
    ゲートが対応する上記メインワード線の非反転信号線に
    結合されるNチャンネル型の第3のMOSFETとを含
    むものであることを特徴とする請求項1,請求項2,請
    求項3又は請求項4の半導体記憶装置。
  6. 【請求項6】 上記列選択信号線は、上記サブビット線
    のY倍のピッチで配置されるものであり、上記サブコモ
    ンIO線は、上記サブメモリマットに対応してY組ずつ
    設けられるものであって、上記列選択スイッチは、対応
    する上記列選択信号線を介して伝達される列選択信号に
    従って選択的にかつY組ずつ同時にオン状態とされるも
    のであることを特徴とする請求項1,請求項2,請求項
    3,請求項4又は請求項5の半導体記憶装置。
  7. 【請求項7】 上記サブコモンIO線は、サブメインア
    ンプを介して上記メインコモンIO線に選択的に接続さ
    れるものであって、これらのサブメインアンプは、上記
    サブワード線駆動部及びセンスアンプの配置領域の交差
    領域に配置されるものであることを特徴とする請求項
    1,請求項2,請求項3,請求項4,請求項5又は請求
    項6の半導体記憶装置。
  8. 【請求項8】 上記サブメインアンプは、そのゲートが
    対応する上記サブコモンIO線の非反転及び反転信号線
    にそれぞれ結合されそのドレインが対応する上記メイン
    コモンIO線の反転及び非反転信号線にそれぞれ結合さ
    れる読み出し用差動MOSFETと、上記サブコモンI
    O線及びメインコモンIO線の非反転信号線間及び反転
    信号線間にそれぞれ設けられる書き込み用スイッチMO
    Sとを含むものであることを特徴とする請求項7の半導
    体記憶装置。
  9. 【請求項9】 上記メインコモンIO線は、サブワード
    線駆動部の配置領域の上層にかつサブコモンIO線と互
    いに直交すべく配置されるものであることを特徴とする
    請求項1,請求項2,請求項3,請求項4,請求項5,
    請求項6,請求項7又は請求項8の半導体記憶装置。
  10. 【請求項10】 上記単位増幅回路には、一対の駆動信
    号線を介して選択的に動作電源が供給されるものであ
    り、上記サブメモリマットは、一対の駆動電圧供給線を
    介して供給される上記動作電源を選択的に上記駆動信号
    線に伝達するセンスアンプ駆動回路を具備するものであ
    って、上記センスアンプ駆動回路は、上記サブワード線
    駆動部及びセンスアンプの配置領域の交差領域に配置さ
    れるものであることを特徴とする請求項1,請求項2,
    請求項3,請求項4,請求項5,請求項6,請求項7,
    請求項8又は請求項9の半導体記憶装置。
  11. 【請求項11】 上記センスアンプ駆動回路は、オーバ
    ードライブ方式を採るものであって、上記駆動信号線に
    は、当初所定期間だけ比較的絶対値の大きな動作電源が
    供給された後、比較的小さな絶対値の動作電源が供給さ
    れるものであることを特徴とする請求項10の半導体記
    憶装置。
  12. 【請求項12】 上記半導体記憶装置は、電荷再利用リ
    フレッシュ方式を採るものであって、上記駆動信号線に
    伝達された動作電源は、所定のスイッチ手段を介して次
    に動作状態とされるセンスアンプの駆動信号線に順次伝
    達されるものであることを特徴とする請求項10の半導
    体記憶装置。
  13. 【請求項13】 上記半導体記憶装置は、行方向に連続
    して配置される所定数の上記サブメモリマットのサブビ
    ット線に対応して設けられ指定された上記サブメモリマ
    ットのサブビット線が選択的に接続されるメインビット
    線を具備するものであって、上記センスアンプの単位増
    幅回路及び列選択スイッチは、上記メインビット線に対
    応して設けられるものであることを特徴とする請求項
    1,請求項2,請求項3,請求項4,請求項5,請求項
    6,請求項7,請求項8,請求項9,請求項10,請求
    項11又は請求項12の半導体記憶装置。
  14. 【請求項14】 上記半導体記憶装置は、行及び列方向
    のそれぞれに所定数の冗長サブメモリマットを具備する
    ものであることを特徴とする請求項1,請求項2,請求
    項3,請求項4,請求項5,請求項6,請求項7,請求
    項8,請求項9,請求項10,請求項11,請求項12
    又は請求項13の半導体記憶装置。
  15. 【請求項15】 上記センスアンプの配置領域の上層に
    は、上記駆動信号線と駆動電圧供給線との間を選択的に
    接続状態とするためのセンスアンプ制御信号を伝達する
    センスアンプ制御信号線が配置されるものであり、上記
    サブワード線駆動部の配置領域の上層には、上記サブワ
    ード線駆動信号線,メインコモンIO線及び駆動電圧供
    給線が配置されるものであることを特徴とする請求項1
    0,請求項11,請求項12,請求項13又は請求項1
    4の半導体記憶装置。
  16. 【請求項16】 上記半導体記憶装置は、3層の金属配
    線層を備えるものであって、上記列選択信号線,サブワ
    ード線駆動信号線,メインコモンIO線及び駆動電圧供
    給線は、最上層の第3層の金属配線層により形成され、
    上記メインワード線,駆動信号線及びセンスアンプ制御
    信号線は、第2層の金属配線層により形成されるもので
    あることを特徴とする請求項10,請求項11,請求項
    12,請求項13,請求項14又は請求項15の半導体
    記憶装置。
  17. 【請求項17】 上記メインワード線,駆動信号線及び
    センスアンプ制御信号線ならびに列選択信号線,サブワ
    ード線駆動信号線,メインコモンIO線及び駆動電圧供
    給線は、位相シフトマスクを用いることなくパターニン
    グされるものであることを特徴とする請求項16の半導
    体記憶装置。
  18. 【請求項18】 上記半導体記憶装置は、データ入出力
    回路を具備しかつ比較的小さな絶対値の負電位が印加さ
    れたP型半導体基板をその基体とするものであって、上
    記メモリアレイ,センスアンプ及びサブワード線駆動部
    を構成するNチャンネルMOSFETは、上記P型半導
    体基板内のPウェル領域に形成され、その他の周辺回路
    を構成するNチャンネルMOSFETは、電源電圧が印
    加された比較的深いNウェル領域内の接地電位が印加さ
    れたPウェル領域に形成され、上記データ入出力回路を
    構成するNチャンネルMOSFETは、電源電圧が印加
    された比較的深いNウェル領域内の接地電位又は比較的
    大きな絶対値の負電位が印加されたPウェル領域に形成
    されるものであることを特徴とする請求項1,請求項
    2,請求項3,請求項4,請求項5,請求項6,請求項
    7,請求項8,請求項9,請求項10,請求項11,請
    求項12,請求項13,請求項14,請求項15,請求
    項16又は請求項17の半導体記憶装置。
  19. 【請求項19】 上記半導体記憶装置は、データ入出力
    回路を具備しかつ接地電位が印加されたP型半導体基板
    をその基体とするものであって、上記メモリアレイ,セ
    ンスアンプ及びサブワード線駆動部を構成するNチャン
    ネルMOSFETは、ワード線の選択電位が印加された
    比較的深いNウェル領域内の比較的小さな絶対値の負電
    位が印加されたPウェル領域に形成され、その他の周辺
    回路を構成するNチャンネルMOSFETは、上記P型
    半導体基板内のPウェル領域に形成され、上記データ入
    出力回路を構成するNチャンネルMOSFETは、電源
    電圧が印加された比較的深いNウェル領域内の接地電位
    又は比較的大きな絶対値の負電位が印加されたPウェル
    領域に形成されるものであることを特徴とする請求項
    1,請求項2,請求項3,請求項4,請求項5,請求項
    6,請求項7,請求項8,請求項9,請求項10,請求
    項11,請求項12,請求項13,請求項14,請求項
    15,請求項16又は請求項17の半導体記憶装置。
  20. 【請求項20】 上記半導体記憶装置は、データ入出力
    回路を具備しかつ接地電位が印加されたP型半導体基板
    をその基体とするものであって、上記メモリアレイ及び
    サブワード線駆動部を構成するNチャンネルMOSFE
    Tは、ワード線選択電位が印加された比較的深いNウェ
    ル領域内の比較的小さな絶対値の負電位が印加されたP
    ウェル領域に形成され、センスアンプ及びその他の周辺
    回路を構成するNチャンネルMOSFETは、上記P型
    半導体基板内のPウェル領域に形成され、上記データ入
    出力回路を構成するNチャンネルMOSFETは、電源
    電圧が印加された比較的深いNウェル領域内の接地電位
    又は比較的大きな絶対値の負電位が印加されたPウェル
    領域に形成されるものであることを特徴とする請求項
    1,請求項2,請求項3,請求項4,請求項5,請求項
    6,請求項7,請求項8,請求項9,請求項10,請求
    項11,請求項12,請求項13,請求項14,請求項
    15,請求項16又は請求項17の半導体記憶装置。
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