JPH1022402A - 半導体装置 - Google Patents

半導体装置

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JPH1022402A
JPH1022402A JP8171976A JP17197696A JPH1022402A JP H1022402 A JPH1022402 A JP H1022402A JP 8171976 A JP8171976 A JP 8171976A JP 17197696 A JP17197696 A JP 17197696A JP H1022402 A JPH1022402 A JP H1022402A
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JP
Japan
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bit lines
memory cell
semiconductor device
line
nblb
Prior art date
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Pending
Application number
JP8171976A
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English (en)
Inventor
Yasuhiro Ishiyama
裕浩 石山
Hiroaki Okuyama
博昭 奥山
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electronics Corp
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Publication date
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Publication of JPH1022402A publication Critical patent/JPH1022402A/ja
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 メモリセルにデータの出し入れを行うビット
線における各ビット線間の寄生容量を減少させ、カップ
リングノイズの影響による誤動作を防止することが可能
な半導体装置を提供する。 【解決手段】 データの記憶を行うメモリセルと、この
メモリセルへのデータの読み書きを行うビット線と、メ
モリセルの選択を行うワード線とを用いて構成される半
導体装置において、隣り合うビット線がそれぞれ異なる
配線層に配設された構成とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は半導体装置に関し、
詳しくは半導体装置を構成しているビット線の配設位置
に関するものである。
【0002】
【従来の技術】近年の半導体装置においては、チップサ
イズを縮小するために、その配線構造を3層以上の多層
配線としている。ところが、メモリセルに限った場合、
3層以上の多層配線としても、チップサイズ縮小の効果
はほとんど得られない。そのためメモリセルについて
は、近年においても従来と同様の2層以下の配線構造で
設計されている。
【0003】図3は、半導体装置の一部分の回路図を示
し、具体的には2ポートRAMを構成するメモリセルの
回路図を示している。この図3において、20はラッチ
用インバータ、21はNMOSトランジスタ、BLBは
Bポートの正論理ビット線、BLAはAポートの正論理
ビット線、NBLAはAポートの負論理ビット線、NB
LBはBポートの負論理ビット線、WLAはAポートの
ワード線、WLBはBポートのワード線である。
【0004】図4は、従来の2ポートRAMのメモリセ
ルマスクレイアウトの平面図を示している。この図4に
おいて、1は拡散層領域マスクパターン、2はコンタク
トホールマスクパターン、3はゲート電極マスクパター
ン、4は第1層メタルマスクパターン、5は第1ビアホ
ールマスクパターン、6は第2層メタルマスクパターン
である。また、9は接地電位電源線であり、BLB、B
LA、NBLA、NBLB、WLAおよびWLBは図3
における各ビット線および各ワード線に対応している。
【0005】図5は、図4におけるI−I間の断面図を
示している。この図5において、10は半導体基板、1
1はLOCOS、12は第1層間膜、13は第2層間
膜、14は保護膜である。また、BLB、BLA、NB
LA、NBLBおよび接地電位電源線9は、第2層メタ
ルの配線層内において各々平行に配置されている。
【0006】以上のように構成されている半導体装置の
動作を以下に説明する。図6は、メモリセルの初期値が
“0”の場合に、すなわち図3の回路図においてN1が
“H”、N2が“L”の場合に、Aポートからメモリセ
ルに“1”のデータの書き込みを開始した直後、Bポー
トから“0”のデータの読み出しを行なう場合の信号波
形図を示している。
【0007】まずAポートからメモリセルに対する
“1”のデータの書き込みを行うためには、図3の回路
図には示されていない回路で、ビット線BLAとNBL
Aとが時間t0からt1まで“H”レベルにプリチャー
ジおよびイコライズされる。次にAポートのワード線W
LAを、所定時間経過後t2からt6の期間“H”レベ
ルに設定すると同時に、書き込みデータを供給するため
にNBLAの信号線は“L”レベルに設定し、BLAの
信号線は“H”レベルに設定している。その結果t5に
おいて、メモリセルのラッチ用インバータ20の出力N
1,N2の電位が反転し“1”のデータの書き込みが行
なわれる。その後、t8からt10の期間はBLAとN
BLAにプリチャージおよびイコライズが行なわれて共
に“H”レベルに設定される。
【0008】一方Bポートからのデータの読み出しを行
うためには、ビット線BLBとNBLBとが時間t0か
らt3まで図3の回路図には示されていない回路で
“H”レベルにプリチャージおよびイコライズされる。
次にBポートのワード線WLBをt3からt7の期間
“H”レベルに設定する。そうすると、ビット線間のカ
ップリングの影響のない理想的な場合には、図6の
(ア)に示すように、t3からt5の期間はメモリセル
の初期値“0”のデータが読み出され、t5からt9の
期間はAポートからメモリセルに書き込まれた“1”の
データがビット線BLBとNBLBから読み出される。
そのため、メモリセルの初期値“0”の読み出しはt3
からt5までの間にセンスアンプを活性化させることで
読み出すことができる。t9からt10の期間はBLB
とNBLBにプリチャージおよびイコライズが行なわれ
て共に“H”レベルになる。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来技術に係る半導体装置においては、通常、ビット線と
ビット線との間隔は最小間隔で配置されるので、ビット
線電位の変化に伴い、カップリング容量に起因して隣接
するビット線どうしが影響を受ける。
【0010】図6の(イ)は、ビット線カップリングが
起きている場合の、ビット線BLBとNBLBとから読
み出されるデータを示している。すなわち、“1”のデ
ータの書き込みを行なうため、NBLAは時間t1から
“L”レベルに設定されるが、これにカップリングして
隣接するNBLBの電位も下がり、t3からt4の期間
において、“0”のデータを読み出すためにBLBより
もレベルが高いはずのNBLBのレベルの方が低くなっ
てしまう。
【0011】微細化の進んだルールの場合、例えばメモ
リセルのビット線幅が1μm、ビット線間隔が1μmで
256ビット配列されると、隣接するビット線間どうし
の容量が0.06pF存在し、また、ビット線と半導体
基板間の容量は0.66pF存在する。この場合には、
3Vの電源電圧でNBLBには約200mVのカップリ
ングに起因する電位変動が発生し、t3からt4の期間
でセンスアンプによりBLBとNBLBのデータを増幅
して読みだした場合に間違って“1”のデータが読み出
される。
【0012】本発明はこのような課題を解決するために
なされたもので、メモリセルにデータの出し入れを行う
ビット線の各ビット線間において、カップリングノイズ
の影響を抑えることができる半導体装置を提供すること
を目的とする。
【0013】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明は、データの記憶を行うメモリセルと、このメ
モリセルの制御を行うビット線とワード線とを用いて構
成される半導体装置において、隣り合う前記ビット線が
それぞれ異なる配線層に配設されていることを特徴とす
る。
【0014】このように構成された本発明に係る半導体
装置によれば、隣り合うビット線を、異なる配線層を使
い分けることで立体的に配置したので、各ビット線間の
距離を離すことが可能となる。したがって、ビット線間
の寄生容量を減らしてカップリングによるノイズの影響
を抑え、ビット線間カップリングによる誤動作を防止す
ることができる。
【0015】また、上記目的を達成するための本発明の
他の構成は、データの記憶を行うメモリセルと、このメ
モリセルへのデータの読み書きを行うビット線と、前記
メモリセルの選択を行うワード線とを用いて構成される
半導体装置において、隣り合う前記ビット線がそれぞれ
異なる配線層に配設されていることを特徴とし、さら
に、前記ビット線が正論理ビット線と負論理ビット線と
を用いて構成されていることが好ましい。
【0016】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。図1は、本発明の実施形態に係る
半導体装置の平面図を示し、具体的には2ポートRAM
のメモリセルマスクレイアウトの平面図を示している。
この図1において、1は拡散層領域マスクパターン、2
はコンタクトホールマスクパターン、3はゲート電極マ
スクパターン、4は第1層メタルマスクパターン、5は
第1ビアホールマスクパターン、6は第2層メタルマス
クパターン、7は第2ビアホールマスクパターン、8は
第3層メタルマスクパターンである。また、9は接地電
位電源線であり、BLB、BLA、NBLA、NBL
B、WLAおよびWLBは図3における各ビット線およ
び各ワード線に対応している。
【0017】図2は、図1におけるI−I間の断面図を
示している。この図2において、10は半導体基板、1
1はLOCOS、12は第1層間膜、13は第2層間
膜、14は保護膜である。本実施形態においては、この
図2に示すように、BLB、NBLAおよび接地電位電
源線9が第2層メタルの配線層で各々平行に配置され、
BLAおよびNBLBが第3メタルの配線層で平行に配
置される。
【0018】以上のように構成された本実施形態に係る
半導体装置によれば、例えば、メモリセルのビット線幅
が1μm、各ビット線の間隔が1μm、第2層メタルと
第3層メタル間が1μmの場合、カップリングの影響を
受けるBLBとBLAとの間隔、およびNBLAとNB
LBとの間隔は対角方向でそれぞれ1.4μmとなる。
図5で示されている従来技術に係る半導体装置において
は、先に述べたようにBLB、BLA、NBLAおよび
NBLBが第2層メタルの配線層内に各々平行に配置さ
れているから、各ビット線の間隔は1μmとなる。した
がって、本実施形態に係る半導体装置のような構成とす
れば、各ビット線の間隔を容易に広げることができる。
【0019】このように、各ビット線の間隔を広げたこ
とにより、各ビット線間の容量を著しく減少させること
が可能となるので、本実施形態に係る半導体装置を作動
させたときには、図6の(ア)に示すようなビット線カ
ップリングの影響のない理想的な信号波形を得ることが
できる。つまり、t3からt5の期間はメモリセルの初
期値“0”のデータが、t5からt9の期間はAポート
からメモリセルに書き込まれた“1”のデータがビット
線BLBとNBLBから読み出される。そのため、メモ
リセルの初期値“0”の読み出しはt3からt5までの
間にセンスアンプを活性化することで読み出すことが出
来る。t9からt10の期間はBLBとNBLBにプリ
チャージおよびイコライズが行なわれて共に“H”レベ
ルになる。
【0020】なお本実施形態においては、半導体装置と
してSRAMを用いた場合について説明したが、本発明
はこれに限定されるものではない。例えば、SRAMと
同様にビット線を有するDRAMやROM等であって
も、本発明を適用することが可能であり、そうすること
により本実施形態と同様の効果を得ることができる。
【0021】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
隣接するビット線をそれぞれ異なる配線層に配置したの
で、各ビット線の間隔を従来よりも広げることができ
る。したがって、各ビット線間の寄生容量を低減するこ
とが可能となり、この容量に起因するカップリングによ
るノイズを低減することができる。また、配線間隔を広
げたことにより、半導体装置の歩留まりの向上をも図る
ことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態に係る半導体装置の平面図
【図2】図1のI−I間の断面図
【図3】半導体装置を構成するメモリセルの回路図
【図4】従来技術に係る半導体装置の平面図
【図5】図4のI−I間の断面図
【図6】半導体装置の信号波形図
【符号の説明】
1 拡散層領域マスクパターン 2 コンタクトホールマスクパターン 3 ゲート電極マスクパターン 4 第1層メタルマスクパターン 5 第1ビアホールマスクパターン 6 第2層メタルマスクパターン 7 第2ビアホールマスクパターン 8 第3層メタルマスクパターン 9 接地電位電源線 10 半導体基板 11 LOCOS 12 第1層間膜 13 第2層間膜 14 保護膜 20 ラッチ用インバータ 21 NMOSトランジスタ

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 データの記憶を行うメモリセルと、この
    メモリセルの制御を行うビット線とワード線とを用いて
    構成される半導体装置において、隣り合う前記ビット線
    がそれぞれ異なる配線層に配設されていることを特徴と
    する半導体装置。
  2. 【請求項2】 データの記憶を行うメモリセルと、この
    メモリセルへのデータの読み書きを行うビット線と、前
    記メモリセルの選択を行うワード線とを用いて構成され
    る半導体装置において、隣り合う前記ビット線がそれぞ
    れ異なる配線層に配設されていることを特徴とする半導
    体装置。
  3. 【請求項3】 前記ビット線が正論理ビット線と負論理
    ビット線とを用いて構成されている請求項2記載の半導
    体装置。
JP8171976A 1996-07-02 1996-07-02 半導体装置 Pending JPH1022402A (ja)

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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100326105B1 (ko) * 1998-05-14 2002-08-13 후지쯔 가부시끼가이샤 반도체기억장치
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