JPH08195083A - 半導体記憶装置 - Google Patents

半導体記憶装置

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JPH08195083A
JPH08195083A JP7004551A JP455195A JPH08195083A JP H08195083 A JPH08195083 A JP H08195083A JP 7004551 A JP7004551 A JP 7004551A JP 455195 A JP455195 A JP 455195A JP H08195083 A JPH08195083 A JP H08195083A
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JP
Japan
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power supply
wiring
sense amplifier
semiconductor memory
memory device
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JP7004551A
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English (en)
Inventor
Hiroyuki Takenaka
博幸 竹中
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Toshiba Corp
Toshiba Electronic Device Solutions Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Toshiba Microelectronics Corp
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Publication date
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Priority to US08/586,947 priority patent/US5699289A/en
Priority to TW085101331A priority patent/TW281767B/zh
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Abstract

(57)【要約】 【構成】 本発明の半導体記憶装置は、メモリセルアレ
イとセンスアンプアレイとをそれぞれ複数個交互に配置
し、複数のセンスアンプ駆動回路をこのセンスアンプア
レイの端部に配置して構成したコアブロックCBと、こ
のコアブロックの長辺及び短辺に沿ってL字状に配置し
た電源回路40と、コアブロック上方に編目状に配置さ
れ、電源回路と複数のセンスアンプ駆動回路とを接続し
た電源配線群PSLC,PSLRとを具備する。 【効果】 本発明を用いることにより、チップ面積を増
大させず、センスアンプ駆動回路等電力を必要とする部
位に充分な電力を供給できる半導体記憶装置を提供でき
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は半導体記憶装置に関す
る。特に、センスアンプ駆動回路に電力を供給する電源
回路及びこれと接続された配線群に関する。
【0002】
【従来の技術】従来より、外部から入力された電源電圧
を降圧した内部電源電圧を各種の周辺回路に用いる半導
体記憶装置が用いられてきた。半導体素子の微細化によ
り、動作電圧が低下してきたことが主な理由である。ま
た、外部電源電圧によらない内部電源電圧を用いる必要
性も大きな理由である。ところで、このような電源回路
に用いる降圧トランジスタは大電流を駆動する必要があ
るため、大きなものとなりがちである。より具体的に
は、電流駆動能力に相当するW/L(トランジスタのゲ
ート幅/トランジスタのゲート長)を大きな値に設定す
るため、Wを大きくする必要が生じる。このように、降
圧トランジスタはチップ上にて比較的大きなスペースを
占有するため、その配置が従来より問題となっていた。
【0003】また、従来より電源配線の引き回しも半導
体記憶装置の設計上、種々の問題が生じていた。すなわ
ち、電源配線には一時期に比較的大電流が流れるため、
大容量の配線を用いる必要があり、太い金属配線が必要
とされてきた。しかし、半導体記憶装置の動作時に特に
電力を消費する部位はセンスアンプの駆動回路であり、
このセンスアンプ駆動回路は多くの場合、メモリセルア
レイないしコアブロックの両端辺に対向して配置され
る。従って、メモリセルを迂回するように太い金属配線
を配置する必要が生じ、チップ面積の増大につながって
いた。このような問題を解決するために、メモリセルア
レイ上を平行して複数の電源配線を配置する技術が米国
特許5,231,607に詳細に開示されているが、電
源回路からメモリセルに至る迄にやはり太い配線群が必
要であった。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上記したように、従来
の半導体記憶装置は、電源配線が大面積を占有し、チッ
プ面積の削減には充分でないという問題があった。本発
明は上記欠点を除去しチップ面積を増大させず、充分な
電力をこれを必要とする部位に供給できる電源回路と電
源配線とを具備する半導体記憶装置を提供することを目
的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明では、メモリセルを行列状に配置したメモリ
セルアレイとセンスアンプを列状に配置したセンスアン
プアレイとをそれぞれ複数個交互に配置し、このセンス
アンプアレイにそれぞれ対応した複数の第一のセンスア
ンプ駆動回路をセンスアンプアレイの端部にそれぞれ配
置して構成したコアブロックと、このコアブロックの第
一の長辺及び第一の短辺に沿ってL字状に配置し、複数
の第一のセンスアンプ駆動回路の電力を供給する電源回
路と、コアブロック上方に編目状に配置され、電源回路
と複数のセンスアンプ駆動回路とを接続した電源配線群
とを具備すること特徴とする半導体記憶装置を提供す
る。
【0006】
【作用】本発明で提供する手段を用いることにより、コ
アブロック上方に編目状に配置され、電源回路と複数の
センスアンプ駆動回路とを接続した電源配線群は面状配
線を形成し、当該面状配線下の各部位に充分な電力を供
給できる。さらに、面状配線はその一部の配線・コンタ
クト等に断線が生じても、電力の供給は他の完全な配線
経路を用い、欠陥部分を迂回させることができる。この
結果、歩どまりの向上に寄与する。また、当該面状配線
はコアブロック直上に配置され、この長辺及び短辺の双
方より電源回路によって電力が供給される。従って、電
源回路から面状配線に至る配線が必要なくなり、チップ
面積の削減に寄与する。
【0007】
【実施例】以下、図面を参照して、本発明の半導体記憶
装置を説明する。本発明は各種の半導体記憶装置(SR
AM、EPROM、MROM等)に用いることができる
ことは言うまでもないが、DRAMに好適の構成のた
め、以下、DRAMを例にとり説明を行う。
【0008】図1は本発明のDRAMの要部であるコア
ブロックCBのみを取り出して記載した平面図である。
このコアブロックは16Mビットの容量を持つ。それぞ
れ256Kビットの容量を持つ64個のメモリセルアレ
イCellは32個が上半面(Cell11〜Cell13
2 )に、他の32個が下半面(Cell21〜Cell23
2 )に配置されている。各メモリセルアレイCellの
間には66個のセンスアンプ列S/A11〜S/A233 が
それぞれ配置されている。各々のセンスアンプ列にはそ
れぞれ一つのPチャネルセンスアンプ駆動回路PSAD
11〜PSAD233 が対応しており、このPチャネルセン
スアンプ駆動回路PSADはセンスアンプ列内のPチャ
ネルセンスアンプを駆動する。さらに、各々のセンスア
ンプ列にはそれぞれ一つのNチャネルセンスアンプ駆動
回路NSAD11〜NSAD233 が対応しており、このN
チャネルセンスアンプ駆動回路NSADはセンスアンプ
列内のNチャネルセンスアンプを駆動する。各メモリセ
ルアレイCellの中央部側一端にはそれぞれロウデコ
ード回路RD11〜RD232 が配置されており、メモリセ
ルアレイCell内のワード線を駆動する。さらに、各
ロウデコード回路RD間にはワード線駆動信号発生回路
WDRV11〜WDRV217 及びリダンダンシフューズR
FUSE11〜RFUSE216 が配置されている。また、
メモリセルアレイCellの上半面と下半面との間には
ロウ制御回路RC1 〜RC33、中間入出力バッファDB
1 〜DB32が配置されている。カラム選択線CSLはコ
アブロックCBの右端の上下に配置されたカラムデコー
ド回路C/D1 、C/D2 と接続されており、センスア
ンプ回路内のカラムゲートトランジスタ等を駆動し、ビ
ット線の1列もしくは数列を選択する。
【0009】メモリセルアレイCell内のダイナミッ
ク型メモリセルより読み出されたデータはセンスアンプ
列S/A内のセンスアンプで増幅された後、センスアン
プ列S/A上の図示しないDQ線を介してコアブロック
CBの中央部まで転送され、ここで中間入出力バッファ
DBにより再度増幅され、該中央部上を左右に横断する
図示しないRWD線を介してコアブロックCB外部に転
送される。
【0010】図1に示したコアブロックの通常動作時に
おいて、最も電力を消費するのはセンスアンプ駆動回路
PSAD、NSADである。センスアンプ列内の複数の
センスアンプ回路に共通に接続された駆動線を充放電す
る必要があるからである。この充放電はセンスアンプ内
のトランジスタを介してビット線の充放電を行うことに
相当する。従って、動作時にビット線の充放電のための
電流を供給すべくセンスアンプ駆動回路は大電力を必要
とする。Pチャネルセンスアンプ駆動回路PSADには
大容量の配線にて電源電位VDDを供給する必要があ
り、Nチャネルセンスアンプ駆動回路NSADには大容
量の配線にて接地電位VSSを供給する必要がある。
【0011】以上のように構成したコアブロックCB内
の各センスアンプ駆動回路PSAD、NSADに電源電
位等を供給するための電源回路及び電源配線構造を図2
に示す。ここでは、VDDを供給する電源配線構造を示
している。電源回路40はL字状にコアブロックCBの
長辺及び短辺に沿って配置され、電源回路40の長辺側
よりこれに接続された複数の列方向電源配線PSLRが
列方向に平行して配置され、短辺側よりこれに接続され
た複数の行方向電源配線PSLCが行方向に平行して配
置されている。これら各列方向電源配線PSLR及び各
行方向電源配線PSLCはPチャネルセンスアンプ駆動
回路PSADに接続されている。なお、複数の列方向電
源配線PSLR及び複数の行方向電源配線PSLCは交
点CPTにおいて、相互に接続されている。
【0012】図3に電源回路40の拡大平面図を示す。
電源回路40は複数のNチャネルMOSトランジスタ列
から構成される。各NチャネルMOSトランジスタはド
レイン43、ソース44を有し、両者及びゲート46直
下がSDG領域45を構成している。ドレイン43には
外部から入力された電源電位VCCがVCC配線41に
より供給されている。ソース44はコアブロックCBに
面しており、列方向電源配線PSLRもしくは行方向電
源配線PSLCに接続されている。ゲートはコンタクト
領域42において、VPPD配線と接続されている。こ
のVPPD配線は電源回路40における出力段Nチャネ
ルMOSトランジスタの参照電位を供給する。このNチ
ャネルMOSトランジスタは図10において後述する電
源回路の出力段NチャネルMOSトランジスタQ66に相
当する。
【0013】図4に図2の電源回路及び電源配線構造の
作用を説明する。行方向及び列方向に縦横に配設された
複数の列方向電源配線PSLR及び複数の行方向電源配
線PSLCが面状の配線を形成している。このように、
コアブロックCB上方に編目状に配置され、電源回路と
複数のセンスアンプ駆動回路とを接続した電源配線群は
面状配線を形成し、当該面状配線下の各部位に充分な電
力を供給できる。さらに、面状配線はその一部の配線・
コンタクト等に断線が生じても、電力の供給は他の完全
な配線経路を用い、欠陥部分を迂回させることができ
る。この結果、歩どまりの向上に寄与する。また、当該
面状配線はコアブロック直上に配置され、この長辺及び
短辺の双方より電源回路によって電力が供給される。従
って、電源回路から面状配線に至る配線が必要なくな
り、チップ面積の削減に寄与する。
【0014】図5に2つのセンスアンプ列S/Aに挟ま
れたメモリセルアレイCellの構成を示す。各センス
アンプ回路10には2対のビット線対BLL、/BLL
及びBLR、/BLRがそれぞれ接続されているシェア
ードセンスアンプ構造をしており、図5に示すように2
センスアンプ毎に束ねた上、千鳥状に配列することによ
りメモリセルアレイを構成している。各ビット線にはト
ランジスタ及びキャパシタからなるダイナミック型メモ
リセルMCが接続されている。メモリセルMCのうち同
一列に属するものは同一のビット線対に、同一行に属す
るものは同一のワード線WLに接続されている。ワード
線WLは上述したようにロウデコード回路RDにより選
択駆動される。ロウデコード回路は少なくともPチャネ
ル型トランジスタにより“H”レベルにワード線を充電
するワード線駆動回路を含み、その駆動源として前述し
たワード線駆動信号発生回路WDRVが用いられ、その
電源として昇圧電位Vppを発生させるVpp発生回路VP
P Pumpが用いられる。
【0015】続いて、図6に図5におけるセンスアンプ
回路10の詳細を示す。ビット線対BL、/BLは信号
線TLにより駆動されるNチャネルMOSトランジスタ
Q9、Q10を介して左側ビット線対BLL、/BLLに
それぞれ接続されており、信号線TRにより駆動される
NチャネルMOSトランジスタQ11、Q18を介して右側
ビット線対BLR、/BLRにそれぞれ接続されてい
る。ビット線対BL、/BLにはNチャネルMOSトラ
ンジスタQ1 、Q2 から構成されるNチャネルセンスア
ンプと、PチャネルMOSトランジスタQ7 、Q8 から
構成されるPチャネルセンスアンプとが接続されてお
り、Nチャネルセンスアンプの駆動端子6はカラム選択
線CSLにより駆動されるMOSトランジスタQ5 によ
り/DSSAに、さらにゲートがVccに接続され抵抗素
子として機能するMOSトランジスタQ6 により/SA
Nに接続されている。Pチャネルセンスアンプの駆動端
子11はPチャネルセンスアンプ駆動信号線SAPに接
続されている。SAPは上述したPチャネル型センスア
ンプ駆動回路PSADにより駆動される。さらにビット
線BL、/BLはカラム選択線CSLにより駆動される
MOSトランジスタQ3、Q4 を介してデータ線DQ、
/DQにそれぞれ接続され、データ線DQ、/DQ上の
微小な電位差は上述したデータ線増幅回路DQBにより
論理振幅まで増幅される。左側ビット線対BLL、/B
LLにはEQL信号線により駆動されるMOSトランジ
スタQ13、Q14、Q15からなるイコライズ回路が接続さ
れており、1/2Vccが供給されるVBL線と左側ビッ
ト線対とをイコライズ期間中に接続する。また、右側ビ
ット線対BLR、/BLRにはEQR信号線により駆動
されるMOSトランジスタQ16、Q17、Q18からなるイ
コライズ回路が接続されており、1/2Vccが供給され
るVBL線と右側ビット線対とをイコライズ期間中に接
続する。
【0016】続いて、図5、図6に示したセンスアンプ
回路10の動作を説明する。被選択メモリセルが左側ビ
ット線対に接続されているものと仮定する。TLは
“H”レベルとなり、MOSトランジスタQ9 、Q10は
導通し左側ビット線対とビット線対とは接続される。T
Rは“L”レベルとなり、MOSトランジスタQ11、Q
12は被導通となり右側ビット線対とビット線対とは切り
放される。また、EQLは“H”レベルから“L”レベ
ルに立ち下がりイコライズ動作は解除される。続いてワ
ード線WLが活性化され、ダイナミック型メモリセルM
Cが選択されると、ビット線対BL、/BLには微小な
電位差が表れる。続いて、第1、第2のセンスアンプ駆
動線/SAN及び/DSSAは1/2Vcc(内部電源電
圧の約半分の電圧に相当する)よりVss(接地電位)に
立ち下がる。するとMOSトランジスタQ3 、Q4 の動
作により微小な電位差が増幅され、BLもしくは/BL
の一方がよりVss側に引かれる。ここで、選択されたカ
ラム選択線CSLが“H”レベルに立ち上がるとMOS
トランジスタQ5 が導通し、当該CSLに接続されたセ
ンスアンプのみが選択的により高速に活性化される。こ
の増幅された電位差がカラム選択トランジスタQ3 、Q
4 を介してデータ線対DQ、/DQに転送され、データ
線増幅回路3等により論理振幅に変換され、出力データ
としてチップ外部に読み出される。また、Nチャネルセ
ンスアンプの動作と平行してPチャネルセンスアンプも
SAPが1/2VccからVccに立ち上がることによりビ
ット線対の微小な電位差が増幅され、BLもしくは/B
Lの一方がよりVcc側に引かれる。この結果、所定時間
が経過すると左側ビット線対、ビット線対は何れもVcc
/Vssの論理振幅まで増幅される。なお、/SAN、/
DSSAは同時にしかし独立に駆動されるが、/SAN
は1行分のセンスアンプを同時に活性化させる必要があ
るため比較的寄生容量が大であり、/DSSAはCSL
により選択されたセンスアンプのみを活性化させるため
比較的寄生容量が小である。後述するセンスアンプ駆動
線選択回路はセンスアンプ駆動線を第1及び第2に分け
て独立して駆動するが、抵抗素子であるMOSトランジ
スタQ6 が各センスアンプ毎に/SANとセンスアンプ
の駆動端子6との間にそれぞれ接続されているため、/
DSSAからは/SANの比較的大きな容量が見えてこ
ない。従って、/DSSAを高速に駆動させることが可
能となる。
【0017】以上左側ビット線対に被選択メモリセルが
接続されている場合を示したが、右側ビット線対に被選
択メモリセルが接続されている場合もほぼ同様であり、
説明を省略する。
【0018】図7にPチャネルセンスアンプ駆動回路P
SADの詳細を図示する。Pチャネルセンスアンプは動
作時には駆動端子11にSAPを介して電源電位である
VDDが供給されることによりセンス動作を行う。Pチ
ャネルセンスアンプ駆動回路PSADは駆動制御回路2
0はソースが電源VDDに接続されたPチャネルMOS
トランジスタからなる駆動回路21と、SAP線のイコ
ライズに用いるNチャネルMOSトランジスタQ21と、
ロウアドレスR.Addに基づいて選択信号を発生させ
るデコーダ回路22から構成される。動作時のビット線
の充電は駆動回路21を介して行われる。この駆動回路
21は上述の面状配線に接続されている。
【0019】図8にNチャネルセンスアンプ駆動回路N
SADの詳細を図示する。センスアンプを高速に駆動す
るためには駆動用トランジスタはできるだけ駆動能力が
高くある必要があり、これをチップ上で実現するために
は広い領域を必要とするため、駆動用トランジスタを分
散して配置したものである。駆動回路13は複数個に分
割され、/SAN、/DSSAを接地レベルに駆動する
NチャネルMOSトランジスタをそれぞれ一対含む。各
駆動用MOSトランジスタは同一の制御信号線SELに
よりゲートが駆動される。/SAN、/DSSAはそれ
ぞれMOSトランジスタQ19、Q20にて1/2Vccのレ
ベルとされた端子に接続する。制御信号SELはロウア
ドレスR.Addに基づいて選択信号を発生させるデコ
ーダ回路16をインバータ回路15により反転して生成
する。MOSトランジスタQ19、Q20はSELと反転し
た信号にて駆動される。カラムデコーダ回路C/Dはカ
ラムアドレスC.Addに基づきカラム選択線CSLを
駆動する。14は容量が大きくなりがちな/SANを補
助的に駆動するための補助トランジスタである。19は
これらをまとめて示した駆動制御回路である。このよう
に、駆動用トランジスタを分散して配置することによ
り、実質的に駆動能力が高い大きなMOSトランジスタ
を設けるのと同様の効果を達成することができ、僅かな
チップ面積の増加にて高速なセンスアンプ駆動線の駆動
を行うことができる。
【0020】図8に示したNチャネルセンスアンプ駆動
回路の駆動用トランジスタ13、14に供給する接地電
位は電源電位と同じく縦横に配置した接地配線群(電源
電位と同じく実質的に面状の配線を形成する)から供給
される。同一配線層に接地用及び電源用の2種の配線群
を配置する方法については、後述する。
【0021】図7、8のセンスアンプ駆動回路を用い、
さらに、図2、3の配線構造を採用することにより、部
分的な電位の「へたり」(電源電位であれば電位の部分
的な降下、接地電位であれは電位の部分的な上昇)を極
力避けることができ、これは誤動作の防止のみでなく、
高速化にもつながる。
【0022】図9に図4に示した例の変形例を示す。こ
れは面状配線ないしはコアブロックの該縁を電源回路4
0で取り囲んだものである。これによると、上面側のP
チャネルセンスアンプ及び下面側のPチャネルセンスア
ンプの両者共に電源回路40と近接しているため、さら
に高速化、誤動作の防止に寄与する。ただ、図4の構成
ではRWD線によるコアブロックと外部とのデータのや
りとりをすべく位置Lに電源回路40が存在しないた
め、配線がきわめて容易となるという効果がある。図4
の構成ではさらなるチップ面積の削減にも寄与する。
【0023】続いて、図10〜図15を参照して、本発
明のDRAMの電源系の詳細を示す。図10に、電源系
の回路構成を示す。すなわち、参照電位発生回路50、
比較回路51、52、53、リングオシレータ回路5
4、55、56、ドライバ回路57、58、59、チャ
ージポンプ回路60、61、62、分圧回路63、6
4、65、電源降圧トランジスタQ66から構成される。
図から分かるように、外部から入力された外部電位Vcc
をNチャネルMOSトランジスタである電源降圧トラン
ジスタQ66により降圧してVDDを発生させ、このVDDを
チャージポンプ回路60、61により再び昇圧すること
により昇圧電位Vppを発生している。電源降圧トランジ
スタQ66はVDDを昇圧した電位であるVPPD により駆動
している。また、Vpp発生はスタンバイ時専用の系統と
動作時専用の系統の2種類の系統により行う。このよう
に、3本の昇圧系統から構成され、それぞれ独立にフィ
ードバック型制御により昇圧動作を行う。
【0024】図11に、Vpp、VPPD 、VDD、のVcc対
する変化の様子をセルキャパシタプレート電位VPL、ビ
ット線電位VBL、基板電位VBBと併せて示した。約3V
から約4Vの間に電位の無変動領域が存在する。
【0025】図12にリングオシレータ56及びドライ
バ回路59の一部の詳細を示す。リングオシレータ56
はNANDゲート541及び偶数段のインバータ54
2、543、544、545、546、547がリング
状に接続されている。ドライバ回路59はインバータ回
路571、572、573、574,575,576,
578,579,580,581,582,583,5
84が直列に接続され、それぞれ順に遅延した信号出力
である/C0、C0、/C1、C1、/C2、C2,/
C3,C3,/C4,C4,/C5,C5,/C6,C
6を生成する。
【0026】図13にドライバ回路59の残部の詳細を
示す。信号A1は信号C1及びC4よりNANDゲート
585及びインバータ586、587、589により生
成される。信号B1は信号C1及びC6よりNANDゲ
ート590及びインバータ591、592、593によ
り生成される。信号C11は信号C3、/C6、C2、
/C0よりANDNORゲート604、インバータ60
5、606、607により生成される。信号C12は信
号C3、/C6、C2、/C0よりORNANDゲート
608、インバータ609、610、611、612に
より生成される。信号A2は信号C1及びC4よりNO
Rゲート594及びインバータ595、596、59
7、598により生成される。信号B2は信号C1及び
C6よりNORゲート599及びインバータ600、6
01、602、603から生成される。
【0027】図14に、チャージポンプ回路62の詳細
を示す。このチャージポンプ回路はキャパシタQ31、Q
32、Q33、Q34、Q41、Q42及びNチャネル型MOSト
ランジスタQ35、Q36、Q37、Q38、Q39、Q40から構
成される。
【0028】図15に、チャージポンプ回路の動作を示
す。チャージポンプ回路は上下それぞれ対称の回路から
構成されるが、簡単のため、上半分の動作のみを説明す
る。また、説明を簡略化するため、寄生容量は一切考慮
せず、キャパシタカップリング比は無限大とする。ドラ
イバ回路57により、信号C0から信号C6は図15の
ような波形となる。1サイクル動作が終了した初期状態
において、ノードA及びノードBはVDD、ノードCは2
VDDである。時刻t1 において、信号C1がVssからV
DDになると、キャパシタQ41の容量結合によりノードC
が2VDDから3VDDに昇圧される。時刻t2 において、
信号A1 がVssからVDDに立ち上がると、キャパシタQ
31の容量結合によりノードAはVDDから2VDDに昇圧さ
れる。MOSトランジスタQ39のゲートには3VDDが印
加されているため、ノードBに2VDDが転送される。続
いて、時刻t3 において、信号B1がVssからVDDに立
ち上がると、キャパシタQ33の容量結合によりノードB
が2VDDから3VDDに昇圧される。この時、MOSトラ
ンジスタQ39はカットオフする。この結果、3VDDがゲ
ートに印加されたMOSトランジスタQ35は導通し、ノ
ードAの2VDDが出力ノードであるVppノードに転送さ
れる。続いて、時刻t4 において、再びC1が立ち上が
り、時刻t5 においてA1 、B1 がVDDからVssに立ち
下がり、時刻t6 においてC1 が立ち下がる。昇圧・転
送動作終了の時刻t5 の前後にC1 をVDDにし、ノード
Cを3 VDDにする理由は、ノードBをVDDに確実に初期
化するためである。
【0029】以上説明したように、理論的には、2VDD
が定常的に出力されるべく構成されているが、実際に
は、不帰還制御により、また寄生容量により、VDDが3
Vに対して、Vppd が約3.5V程度である。従来と比
較して非常に効率の良いチャージポンプである。また、
Vppの発生についてもほぼ同様である。
【0030】図16に本発明のDRAMの概略構成図を
示す。総記憶容量は64MビットDRAMを仮定してい
る。半導体チップ9には4個の16Mビットのメモリセ
ルとこれに付随するセンスアンプ、デコーダ等のコア部
周辺回路から構成されるコアブロックCB0、CB1、
CB2、CB3が配置されている。図1のコアブロック
CBはこれに相当する。CB0とCB1との間及びCB
2とCB3との間にはワード線の昇圧電位Vppを発生さ
せるVpp発生回路VPP Pumpがそれぞれ配置され
ている。各コアブロックCBのデータ出力部にはデータ
マルチプレクサ回路MUX及びデータバッファ回路DI
Bがそれぞれ配置されている。また、各コアブロックの
近傍にはカラム冗長回路の置き換えデータを保持するフ
ューズアレイCFUSEがそれぞれ配置され、CB0と
CB1との間には1/2VDD等の中間電位の参照電位を
発生させる参照電位発生回路VREFが、CB2とCB
3との間には電源投入時のチップ内部の初期化を行う際
の初期化信号を発生させるパワーオンリセット回路PW
RONがそれぞれ配置されている。CB0とCB2との
間には基板電位発生回路SSB、データ入出力バッファ
I/Obuffer及びPad、データ出力幅に応じて
Padを選択するIOデータマルチプレクサ回路X1M
UXを順に配置し、CB1とCB3との間にはセルフリ
フレッシュ制御回路Self refresh、アドレ
スバッファAddress buffer、ロウ系制御
回路RAS series、データコントロール回路D
Cが順に配置されている。また、チップ9の中心部には
カラムパーシャルデコーダ回路CPD、アドレス遷移検
出回路ATD、ロウパーシャルデコーダ回路RPD、カ
ラムアドレススイッチ回路ASDがそれぞれ配置されて
いる。
【0031】図17〜20は本実施例の電源配線Vcc、
接地配線Vss、内部電源配線VDD、内部昇圧電源配線V
ppのそれぞれの引き回しを示した平面図である。図17
中25u等とあるのはμm単位で示した配線幅である。
実線で示した部分は2層目の金属配線を用いた部分であ
り、それ以外は一層目の金属配線を用いた部分である。
VDD Trは外部から入力された電源Vccより内部電
源電圧VDDを生成するためのトランジスタであり、ブロ
ック間領域に4個、各コアブロックの2辺にそれぞれL
字状に配置されている。このトランジスタは本発明の主
要部でもある。VPLAとあるのはVpp昇圧回路のチャ
ージポンプである。
【0032】図18、図19に示すように、接地配線V
ss、内部電源配線VDDはコアブロック上にてメッシュ状
に配設されており、各コアブロック内のセンスアンプ駆
動回路、デコーダ回路等に電源を供給している。又、図
20に示すように、内部昇圧電源配線Vppはパッド列両
側のバス配線を避けるようにコアブロックの外周部を迂
回して安定化容量素子であるVppCAPに接続されてい
る。当該安定化容量素子の内いくつかはコアブロック
1、2の間及びコアブロック3、4の間にそれぞれ配置
されている。
【0033】以上のように構成することにより、大容量
DRAMにつき非常に好適な電源線、信号線等の配線配
置が可能となり、高速化、チップ面積の削減、さらには
雑音の減少による高信頼性が達成でき、特に低電源電圧
駆動のDRAMに好適である。
【0034】図21に、本発明の半導体記憶装置の配線
領域の断面図を示す。シリコン基板70上に酸化膜から
なる素子分離用絶縁膜71を約300nmが形成され、
この上に一層目のポリシリコン配線72を形成されてい
る。ポリシリコン配線72はN型不純物がドープされた
150nmのポリシリコン層と所定厚さの窒化膜層の積
層膜により構成されている。ポリシリコン配線72上に
は窒化膜層と合計して350nmのBPSG層を介して
2層目のポリシリコン配線73が形成されている。ポリ
シリコン配線72は200nmのタングステンシリサイ
ドからなる。ポリシリコン配線73上には少なくとも3
00nmのTEOS酸化膜を介して一層目の金属配線層
であるアルミ配線層74が形成されている。厚さは40
0nmである。アルミ配線層74上には1000nmの
TEOS酸化膜を介して2層目の金属配線層である厚さ
800nmのアルミ配線層75が形成されている。図5
に示すとおり、2層目の金属配線層は一層目の金属配線
層より配線幅が等しいと仮定すると、単位長さ当たりの
抵抗値がはるかに小さい。図3、図4に示したような配
線構造をとることにより、バス配線の主要部、電源配線
の主要部はほとんど2層目の抵抗の小さい配線層を用い
ることができ、これは高速DRAMに非常に好適であ
る。ここで、一層目の金属配線層74はCSL配線及び
行方向電源配線PSLC・行方向接地電源配線を構成
し、2層目の金属配線75はワード線の低抵抗化のため
のバイパス線及び列方向電源配線PSLR・列方向接地
電源配線を構成している。このように、メッシュ状に電
源配線群、接地配線群及びCSL配線群、ワード線バイ
パス線群の4種類の配線を2層の金属配線層により形成
する個とができる。特に、前2者は1、2層目の金属配
線を用いて、面状配線を構成することができる。これら
は、電源配線をCSL配線やワード線バイパス線等の間
を縫って配置し、1、2層目の配線の交点にてコンタク
トをとったことによる。
【0035】以上、本発明を64MビットDRAMに用
いたときの実施例を詳細に説明したが、本発明は上述の
構成に限定されるものではなく、発明の主旨を逸脱しな
い限り、種々の変更が可能であることは言うまでもな
い。
【0036】
【発明の効果】コアブロック内の各部位に充分な電力を
供給でき、歩どまりの向上も果たせ、チップ面積の削減
にも寄与する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例の要部を示した半導体記憶装置
の平面図である。
【図2】本発明の実施例の要部を示した半導体記憶装置
の平面図である。
【図3】本発明の実施例の要部を更に詳細に拡大して示
した平面図である。
【図4】本発明の作用効果の概略を説明した平面図であ
る。
【図5】本発明の実施例の要部を更に詳細に拡大して示
した平面図である。
【図6】本発明の実施例の要部を更に詳細に拡大して示
した回路図である。
【図7】本発明の実施例の別の要部を詳細に示した回路
図である。
【図8】本発明の実施例のさらに別の要部を詳細に示し
た回路図である。
【図9】本発明の他の実施例とその作用効果の概略を説
明した平面図である。
【図10】本発明の実施例の半導体記憶装置の昇圧回路
の回路構成図である。
【図11】図10の昇圧回路の動作特性を示した図であ
る。
【図12】図10の昇圧回路の詳細を示した回路図であ
る。
【図13】図10の昇圧回路の詳細を示した回路図であ
る。
【図14】図10の昇圧回路の詳細を示した回路図であ
る。
【図15】図12、13、14に示した回路の動作説明
図である。
【図16】本発明の実施例の全体構成を示した平面図で
ある。
【図17】本発明の実施例の外部電源電位供給配線VC
Cのパターンを示した平面図である。
【図18】本発明の実施例の内部電源電位供給配線VD
Dのパターンを示した平面図である。
【図19】本発明の実施例の接地電位供給配線VSSの
パターンを示した平面図である。
【図20】本発明の実施例の昇圧電位供給配線VPPの
パターンを示した平面図である。
【図21】本発明の実施例の断面図である。
【符号の説明】
CB コアブロック PSLC 行方向電源配線 PSLR 列方向電源配線 PSAD Pチャネルセンスアンプ駆動回路 40 電源回路

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 メモリセルを行列状に配置したメモリセ
    ルアレイとセンスアンプを列状に配置したセンスアンプ
    アレイとをそれぞれ複数個交互に配置し、このセンスア
    ンプアレイにそれぞれ対応した複数の第一のセンスアン
    プ駆動回路をセンスアンプアレイの端部にそれぞれ配置
    して構成したコアブロックと、 このコアブロックの第一の長辺及び第一の短辺に沿って
    L字状に配置し、前記複数の第一のセンスアンプ駆動回
    路の電力を供給する電源回路と、 前記コアブロック上方に編目状に配置され、前記電源回
    路と前記複数のセンスアンプ駆動回路とを接続した電源
    配線群とを具備すること特徴とする半導体記憶装置。
  2. 【請求項2】 請求項1記載の半導体記憶装置におい
    て、前記電源配線郡は行方向に複数本配置された第一の
    電源配線群と、列方向に配置された第二の電源配線群と
    から構成され、前記第一の電源配線群と前記第二の電源
    配線群とは互いに交差し、各交差位置にて相互に接続さ
    れていることを特徴とする半導体記憶装置。
  3. 【請求項3】 請求項1記載の半導体記憶装置におい
    て、前記電源回路はさらに、前記第一の長辺に対向する
    第二の長辺及び前記第一の短辺に対向する第二の短辺に
    沿って配置され、前記コアブロックを取り囲むよう構成
    されていることを特徴とする半導体記憶装置。
  4. 【請求項4】 請求項1記載の半導体記憶装置におい
    て、前記複数の第一のセンスアンプ駆動回路は前記コア
    ブロックの第一及び第二の長辺に沿って列状に配置され
    ていることを特徴とする半導体記憶装置。
  5. 【請求項5】 請求項2記載の半導体記憶装置におい
    て、前記コアブロックはデコード回路及びこれと接続さ
    れた前記第二の電源配線群と平行に配設された複数の選
    択線を含み、前記第二の電源配線群は前記複数の選択線
    と同一配線層にて形成されていることを特徴とする半導
    体記憶装置。
  6. 【請求項6】 請求項1記載の半導体記憶装置におい
    て、前記コアブロックは前記センスアンプアレイにそれ
    ぞれ対応しこのセンスアンプアレイの端部に配置された
    複数の第二のセンスアンプ駆動回路を含み、さらに前記
    コアブロック上方に編目状に配置され前記複数の第二の
    センスアンプ駆動回路と接続された接地配線群を具備す
    ることを特徴とする半導体記憶装置。
  7. 【請求項7】 請求項1記載の半導体記憶装置におい
    て、前記電源回路は一端を外部から入力される電源端子
    に、他端が前記電源配線群に接続され、制御電極が参照
    電位により制御されるMOSトランジスタを具備するこ
    とを特徴とする半導体記憶装置。
  8. 【請求項8】 請求項7記載の半導体記憶装置におい
    て、前記参照電位は前記MOSトランジスタの前記他端
    から得られる電源電位を電源の一として用いる参照電位
    発生回路により生成されることを特徴とする半導体記憶
    装置。
  9. 【請求項9】 請求項8記載の半導体記憶装置におい
    て、前記参照電位発生回路は前記漸減電位を昇圧して前
    記参照電位を得ることを特徴とする半導体記憶装置。
  10. 【請求項10】 請求項1〜9記載の半導体記憶装置に
    おいて、前記電源回路は前記複数の第一のセンスアンプ
    駆動回路に加えて、その他の周辺回路にも電力を供給す
    ることを特徴とする半導体記憶装置。
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