JPH11185468A - 階層的カラム選択ラインアーキテクチャーを持つスペース効率のよい半導体メモリ - Google Patents

階層的カラム選択ラインアーキテクチャーを持つスペース効率のよい半導体メモリ

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JPH11185468A
JPH11185468A JP10273949A JP27394998A JPH11185468A JP H11185468 A JPH11185468 A JP H11185468A JP 10273949 A JP10273949 A JP 10273949A JP 27394998 A JP27394998 A JP 27394998A JP H11185468 A JPH11185468 A JP H11185468A
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bank
global
line switch
switch
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JP10273949A
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Gerhard Mueller
ミュラー ゲルハルト
Heinz Hoenigschmid
ヘーニッヒシュミット ハインツ
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Siemens AG
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  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Dram (AREA)
  • Semiconductor Memories (AREA)
  • Static Random-Access Memory (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 全体的なチップのサイズを著しく増加させる
ことなく、実質的に種々バンクの独立的なアクセスを可
能とするマルチバンク半導体メモリを提供する。 【解決手段】 異なるバンクのための単独のカラムデコ
ーダ(44)と、そして階層的カラム選択ラインアーキ
ティクチュアを用いることによりチップサイズが小さく
保たれる。階層的カラム選択ラインアーキティクチュア
は共通ソース領域の様な1つの分け合ったアクティブエ
リアを持つ異なるカラムのビットラインスイッチ(5
9,61,63,65)を有している。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、一般的にはダイナ
ミックランダムアクセスメモリ(DRAM)のような半
導体メモリに関する。さらに特定すると、本発明はカラ
ム選択ラインおよびデータラインのための階層的アーキ
テクチャを持つマルチバンク半導体メモリに関する。
【0002】
【従来の技術】現在の高密度DRAMは、標準的にチッ
プ上のいくつかのメモリサブアレーを用いており、ここ
において各サブアレーはそれぞれのセル内に蓄積されて
いる信号を増幅するためのセンス増幅器バンクと結びつ
いている。現在においては、全てではないとしてもほと
んどの市販入手可能なDRAMは、重なり合った時間イ
ンターバルにおいてチップ上の共通ユニットの別々のサ
ブアレーへの/からの読み出しおよび書き込み動作を実
行することができない。そのような能力はチップへの/
からの情報蓄積および取り出しの全体的な速度を増加さ
せるために望ましいことである。
【0003】図1は、1つの一般的なマルチサブアレー
DRAMアーキテクチャの簡単化されたブロック図およ
びレイアウトである。DRAM10は、2つのメモリセ
ルサブアレーMAaおよびMAbと関連した単独のカラ
ムデコーダ9を利用する。説明の明確さのために単に2
つのサブアレーのみが示されているが、現在の技術水準
を持つDRAMは標準的に4またはそれ以上のサブアレ
ーを利用している。1つのサブアレーは、1つのセンス
増幅器バンクと関連している。入力アドレスはアドレス
バッファ8に加えられ、これは各アドレスをカラムデコ
ーダ9に供給されるカラムアドレスと、ロウデコーダ7
に供給されるロウアドレスとに分割する。たとえば8ビ
ットアドレスであるカラムアドレスを基にして、カラム
デコーダ9はNのカラム選択ラインCSL1〜CSLN
1つをアクティブとする。カラム選択ラインの各々は、
両方のサブアレーMAaおよびMAbの共通カラムに相
当する。CSL1のような各カラム選択ラインは、たと
えばMAaのカラムC1における11aおよび13aの
ような1対のFETビットラインスイッチのゲートに加
えられる。カラム選択ラインCSL1は、MAaを横切
って伸び、そしてサブアレーMAbのカラムC1内のF
ETビットスイッチ11bおよび13bのゲートに接続
される。サブアレーMAaを横切って伸びるのは、標準
的に異なる垂直層内においてはビットラインよりもカラ
ム選択ラインを製造するのが容易なことによる。ロウア
ドレスを基にして、ワードラインWLiの1つがアクテ
ィブとされ、その結果相当するロウRi内のメモリセル
MCに含まれるアクセストランジスタをターンオンさせ
る。
【0004】図1に示される構造は、フォールドビット
ライン構造として知られており、これは関連するセンス
増幅器の同じ側を並んで通過するトゥルーおよびコンプ
レメンタリのビットラインのビットラインペアを用い
る。13aおよび11aのようなビットスイッチは、相
当するカラムの相当するトゥルーコンプレメンタリビッ
トラインBL1aおよびBL1a それぞれに接続されたそれ
らのソースを有している。たとえば、アレーMAaに関
する各サブアレーSA1aからSANaのためのNのセンス
増幅器の各1つは、読み取り動作の間に、相当するカラ
ムのトゥルーとコンプレメンタリビットライン間の差動
電圧を増幅させる。トゥルーローカルデータラインLD
Qaは、バンクMAa内の各ビットスイッチ13aのド
レインに接続される。コンプレメンタリローカルデータ
ラインLDQaは、各ビットスイッチ11aのドレイン
に接続される。ローカルデータラインLDQbおよび
DQbは、同様に関連するビットスイッチに接続され
る。図1には、明らかに示されていないとはいえ、各セ
ンス増幅器は標準的にセンス増幅器の両側のマルチプレ
クススイッチに接続されており、これによって「分け合
った」構造が提供され、ここにおいてセンス増幅器の両
側のセル信号が増幅される。もし、「オープン」ビット
ライン構造が用いられるならば、1対のトゥルーおよび
コンプレメンタリなビットラインは各センス増幅器の反
対側に備えられる。
【0005】マスタデータライン(MDQ)スイッチ1
5は、サブアレー間を切り替え、そして1つの時点で
(セルに、またはセルからデータを書き込み、または読
み出すよう)セルにアクセスする1つのサブアレーを選
択するのに用いられる。このMDQスイッチは、適切な
論理回路を含んでおり、これはどのアレーが選択される
かを決めるためにアドレスバッファ8からロウアドレス
を受け取る。ロウアドレスおよび他の制御信号に基づ
き、アレー選択スイッチ15はメモリセルアクセスのた
めにローカルデータラインの1つを選択し、そしてその
ラインへの/からのデータを、マスタデータラインMD
Qから/へと切り替える。入力/出力バッファ19は、
MDQラインと、DRAMに接続されている外部データ
ラインとの間のバッファとして作用する。
【0006】図1の構造においては、もし読み取りまた
は書き込みがサブアレーの1つに関して実行され、そし
て直ちに他のサブアレーの1つからの/への読み取りま
たは書き込みが続けられるならば、データ悪化を避ける
ため、1つの実質的な時間間隔が2つの動作を区分する
ために必要となる。より明確にすると、サブアレーMA
aの1つのカラム内の1つのセルに書き込むためには、
相当するカラム選択ラインがアクティブ(ハイ)とな
り、ビットスイッチをターンオンさせる必要がある。他
方、サブアレーMAb内の1つのセルからの読み出し動
作の間のセンシングの開始においては、ビットラインは
読み出しに先だって前もって決められた時間だけプレチ
ャージさせる必要がある。このため、MAbのビットラ
インに接続されているビットスイッチの全ては、ローに
なる必要がある。こうして、データ悪化を避けるため、
MAbに関する読み出しまたは書き込みが完了した後に
サブアレーMAbに関するプレチャージ動作が開始され
る必要がある。こうして、実際の読み出しおよび書き込
みを区別する時間周期は実質的に、例えば60nsまた
はそれ以上の程度必要であり、こうして全体的なメモリ
アクセス速度をスローダウンさせる。
【0007】図2は、従来技術マルチバンクDRAM構
造を示しており、これは各メモリバンクの独立的な動作
を可能とする。(ここにおいて、用語「バンク」は基本
的に独立的に動作できるメモリアレーを指し、すなわち
他のバンクから読み出し中に書き込むことができ、そし
てその逆も可能である)。バンク12a〜12dは、各
々分離したロウデコーダの近傍に設けられ、そして各々
は、それぞれのカラムデコーダに隣接して設けられたそ
れらの関連するセンス増幅器バンク17を有している。
メインデータバスは、各側の情報および下方ロウデコー
ダの間に設けられ、そして周辺回路はチップの中心に存
在している。12dのような各メモリバンクは、付加的
なセンス増幅器バンク17’を用いることにより、いく
つかのサブアレー16に分けられる。付加的センス増幅
器バンクは、それぞれのサブアレー16に隣接してお
り、そして図1を参照して説明されたのと同様、カラム
デコーダから各サブアレーに関連したビットスイッチま
でカラム選択ラインCSLを含んでいる。いずれの場合
においても、図2のDRAM構造の不具合は、異なるバ
ンクのために用いられる付加的なカラムデコーダがチッ
プ上のかなりのスペースを占有してしまい、それによっ
て所定数のメモリセルに関してチップサイズが著しく増
加することである。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】その結果、全体的なチ
ップのサイズを著しく増加させることなく、実質的に種
々バンクの独立的なアクセスを可能とするマルチバンク
半導体メモリアーキテクチャによってメモリを製造する
ことが望まれていた。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記課題は、複数のメモ
リセルバンクを含み、各メモリセルバンクは複数のロウ
と複数のカラムを有し、複数のビットラインがメモリセ
ルバンク内のメモリセルをアクセスするため、それぞれ
のカラム内を走り、カラムアドレスに従って、複数のグ
ローバルカラム選択ラインの少なくとも1つを選択的に
アクティブにするよう動作できる1つのカラムデコーダ
を含み、各グローバルカラム選択ラインは1つのメモリ
セルバンクの少なくとも1つのグローバルビットライン
スイッチを制御し、各グローバルビットラインスイッチ
は関連するメモリセルバンクに関する1つのデータライ
ンに結合し、各グローバルビットラインスイッチに結合
した複数のバンクビットラインスイッチを含み、各バン
クビットラインスイッチは1つの関連するカラムの1つ
のビットラインに結合し、前記ビットラインは前記カラ
ムアドレスに従って、そのカラムに関連する1つのグロ
ーバルビットラインスイッチと1つのバンクビットライ
ンスイッチの両方がアクティブ化されたとき、1つの特
定カラムの1つのビットラインがアクティブとされるよ
うに選択的にアクティブ化され、少なくとも1つの前記
バンクビットラインスイッチが、少なくとも1つの他の
バンクビットラインスイッチまたは1つのグローバルビ
ットラインスイッチと分け合った1つの拡散領域を有す
るように構成して解決される。
【0010】本発明は、異なるバンクのメモリセルへの
/からの重複する書き込み/読み出し動作を可能とさせ
る、そしてスペース効率のよいレイアウトを持つマルチ
バンク半導体メモリ(たとえばDRAM)を指向する。
異なるバンクのために単独のカラムデコーダを用いるこ
とにより、そして階層的カラム選択ラインアーキテクチ
ャを用いることにより、チップサイズは小さなままに保
たれる。ここにおいて、異なるカラムのビットラインス
イッチは、共通ソースまたはドレイン領域のような分け
合ったアクティブエリアを持つ。
【0011】
【発明の実施の形態】本発明の1つの実施例において
は、本発明の半導体メモリは、複数のメモリセルバンク
を含む。メモリセルバンクの各々は、複数のロウおよび
カラムを有し、その中のメモリセルをアクセスするため
にそれぞれのカラム内を走るビットラインを有してい
る。カラムデコーダはカラムアドレスに従って複数のグ
ローバルカラム選択ラインの少なくとも1つを選択的に
アクティブにするよう動作する。各グロ−バルカラム選
択ラインは、1つのメモリセルバンクの少なくとも1つ
のグローバルビットラインスイッチを制御し、ここにお
いて各グローバルビットラインスイッチは関連するメモ
リセルバンクに関する1つのデータラインに結合されて
いる。複数のバンクビットラインスイッチは、各グロー
バルビットラインスイッチに結合し、各バンクビットラ
インスイッチは1つの関連するカラムの1つのビットラ
インに結合している。ビットラインはカラムアドレスに
したがって選択的にアクティブとされ、その結果そのカ
ラムに関連する1つのグローバルビットラインスイッチ
と1つのバンクビットラインスイッチの両方がアクティ
ブであるとき、1つの特定カラムの1つのビットライン
がアクティブとされる。少なくとも1つのバンクビット
ラインスイッチは、例えば1つの共通ソースまたはドレ
イン領域のような分け合った拡散領域を有しており、こ
れは少なくとも1つの他のバンクビットラインスイッチ
または1つのグローバルビットラインスイッチを有して
いる。1つの実施例においては、異なるカラムの4つの
バンクビットラインスイッチおよび1つのグローバルビ
ットラインスイッチが1つの共通アクティブエリア(拡
散領域)を有しており、それによりスペース効率の良い
レイアウトが提供される。
【0012】
【実施例】本発明の望ましい実施例が図面を参照しなが
ら説明されるが、この図面においては同様な参照番号は
いくつかの図面を通して同様な、または同等な特色を表
している。
【0013】本発明は、異なるバンクのメモリセルへの
/からの重複する書き込み/読み出し動作を可能とす
る、そしてスペース効率のよいレイアウトを持つマルチ
バンク半導体メモリに関する。本発明は階層的カラム選
択ラインアーキテクチャを用い、そしてマルチバンクメ
モリに関するコンパクトなレイアウトを発生するため、
複数のビットラインスイッチの間でアクティブエリアの
分け合いを可能とする。議論の目的のため、本発明の1
つの実施例がDRAMチップに関して説明される。しか
し、本発明はより広い用途を有している。単に例として
挙げるだけで、本発明はEDO−DRAM、SDRA
M、RAMBUS−DRAM、MDRAM、SRAM、
フラッシュRAM、EPROM、EEPROM、マスク
ROM、または合併DRAMロジック(埋め込みDRA
M)のような他のメモリデバイスにおける用途を有して
いる。例えば、これらデバイスは、コンピュータシステ
ム、セルラ電話、個人向けディジタル通信機器(PDA
s)および他の電子製品のような市販製品に用いられ
る。
【0014】図3を参照すると、本発明の第1の実施例
であるDRAM40が概略的に描かれている。DRAM
40は、少なくとも2つのメモリセルアレー(バンク)
MAaおよびMAbのための単独のカラムデコーダ44
を用いる。2つのメモリセルバンクのみが示されてはい
るが、カラムデコーダ44は標準的に4つまたはそれ以
上のバンクのために用いられる。各メモリセルバンク
(MAa、MAb)は、NカラムとMロウに配置された
メモリセルを有しており、ここでNおよびMはそれぞれ
標準的にはかなり大きな数である。各メモリセルバンク
のNカラムは、Nのそれぞれのセンス増幅器SA1から
SANに接続され、それら増幅器の各々は、一般的な方
法でカラム内の選択されたメモリセルから読み出された
電圧レベルを増幅する。
【0015】入ってきたアドレスは、アドレスバッファ
52に加えられ、アドレスバッファは各アドレスをカラ
ムアドレスとロウアドレスに分離させる。カラムアドレ
スはカラムデコーダ44と、そしてバンクMAaおよび
MAbそれぞれのためのバンクカラム選択デコーダ46
aおよび46bの両方に加えられる。入ってきたアドレ
スに応答して、カラムデコーダ44は、N/Kのグロー
バルカラム選択ラインGCSL1からGCSLN/Kの相当
する1つをアクティブにさせる。ここにおいてKは、1
よりも大きな整数である。図3の実施例においては、K
は、4に等しい。各グローバルカラム選択ラインは、こ
の例においては4つのカラムと関連している。たとえ
ば、入力カラムアドレスがカラムC1からC4のいずれか
の1つに相当しているならば、グローバルカラム選択ラ
インGCSL1だけがアクティブにされる。カラムアド
レスがカラムC5〜C8のいずれか1つに相当しているな
らば、GCSL2だけがアクティブとされ、そして以下
同様である。入ってきたアドレスに相当するメモリセル
への/からのデータは、関連するローカルデータライン
LDQまたはLDQ上に備えられる。MDQスイッチ4
9は、ロウ入力信号に応答して、選択されたローカルデ
ータライン上のデータをマスタデータラインMDQに切
り替える。マスタデータラインは、DRAMへの/から
のデータ伝送のために一般的な入力/出力バッファ51
に接続されている。
【0016】図3においては、バンクカラム選択(BC
S)デコーダ46a、46bがカラムデコーダ44から
離れて示されているが、それらはカラムデコーダ44と
集積されることが好都合である。別の形態として、DR
AMはメモリバンクMAaおよびMAb等の全てのため
に単独のBCSデコーダを用いることもできる。この場
合においては、同じ相当するBCSLラインが各バンク
のためにアクティブとされる。たとえば、バンクMAa
のラインBCSL4aがアクティブとされるならば、バン
クMAbのラインBCSL4bがアクティブとされ、そし
て以下同様である。
【0017】図4は、階層的ビットラインおよび階層的
ローカルデータライン配置を説明するための、DRAM
40の一部の概略図である。図3および図4を集合的に
参照すれば、GCSL1のような各グローバルカラム選
択ラインは、メモリセルアレーMAaのための1対のグ
ローバルビットラインスイッチ67aおよび68aのゲ
ートに接続されている。グローバルラインGCSL1
また、バンクMAbのスイッチ67bおよび68bのゲ
ートに接続されている。グローバルビットラインスイッ
チ67a、68aは、バンクMAaのバンクビットライ
ン(BBL)スイッチ組341aに結合されており、スイ
ッチ67b、68bは、バンクMAbのBBLスイッチ
組341bに結合されている。
【0018】グローバルビットラインスイッチ67a
は、メモリアレーMAaのローカルデータラインLDQ
aに結合されたそのソースを有しており、そしてサブロ
ーカルデータラインSLDQ1に結合されたそのドレイ
ンを有している。サブローカルデータラインSLDQ1
は、バンクビットラインスイッチ59,61、63およ
び65のソースに結合されている。バンクビットライン
スイッチは、トゥルービットラインBL1からBL4それ
ぞれに結合されたそれらのドレインを有している。バン
クビットラインスイッチ59,61、63および65の
ゲートは、バンクカラム選択ラインBCSL1aからBC
SL4aそれぞれに結合されている。こうして、たとえば
カラムC2のトゥルーメモリセルから読み出しまたは書
き込むために、グローバルラインGCSL1がアクティ
ブとされ、こうしてスイッチ67が閉じられ、そしてバ
ンクカラム選択ラインBCSL2aがアクティブとされ、
それによってバンクビットラインスイッチ61および6
2が閉じられる。ビットラインBL2上のデータが次に
スイッチ61および67を通して、1つの読み込み動作
の間にローカルデータラインLDQaに伝送され、そし
て書き込みの場合にはこの逆が行われる。
【0019】上の例においては、データはメモリセルバ
ンクMAa内のカラムC2およびロウRiの特定のメモリ
セルからデータが読み出されているが、書き込みまたは
読み出し動作は、バンクMAbのカラムC2(または異
なるカラム)およびロウRj内のメモリセルに関して開
始することもできる。異なるロウアドレスはMAbのロ
ウデコーダ48bよりは、MAaのロウデコーダ48a
に供給されるかもしれない。タイミングおよび制御回路
53に加えられる1つの入力R/W信号または複数の信
号は、どのバンクから読み出されるべきか、そしてどの
バンクに書き込まれるべきかを制御する。もし、バンク
MAaからの読み出しと、そして重複するバンクMAb
への書き込みが実行されるべきであれば、バンクMAb
に対して、バンクMAaにおいてバンクビットラインス
イッチを駆動するタイミング信号をオフセットすること
によりデータ悪化が防止される。すなわち、バンクカラ
ム選択スイッチ46aおよび46bは、異なる時間にそ
れぞれのバンク内のバンクビットラインスイッチをアク
ティブにする。
【0020】このオフセットタイミング手法の1つの例
が、図7に描かれている。この例においては、データが
バンクMAaのカラムC2内のメモリセルに書き込ま
れ、同時に重複する読み込みがバンクMAbのカラムC
3から実行される。時刻t0において、GCSL1ライン
が立ち上がる。たとえば、t0の数ナノ秒後の時刻t1
おいて、BCSL2aがハイとなり、バンクビットライン
スイッチ61および62をターンオンさせ、その結果デ
ータがカラムC2内のセルに書き込まれることが可能に
なる。データは、時刻t1とt3との間でバンクMAa内
に書き込まれるが、プレチャージ動作は関連するセンス
増幅器SA3をディスエーブルし、そしてそのカラムに
関する等化回路をアクティブにすることにより、カラム
3のビットラインに関して時刻t2において開始され
る。こうして、時刻t3における書き込み動作の終了に
おいて、必要なプレチャージ時間が経過しており、その
結果実際のデータが時刻t4においてMAbのカラムC3
における選択されたセルから読み出される。時刻t3
4との間の時間間隔は、こうして極めて短いものであ
り、これは例えば約15ナノ秒である。図1に示される
ような従来技術アーキテクチャにおいては、異なるサブ
アレーの読み取りおよび書き込み動作を分離する時間は
実質的により長いものであり、たとえばこれは約60ナ
ノ秒である。
【0021】図3におけるDRAM40は、明瞭さのた
めに、分け合っていないセンス増幅器を含むフォールド
ビットラインアーキテクチャを持つように示されてい
る。しかし、図5に示されるような、分け合ったセンス
増幅器構造が好都合である。分け合った構造において
は、各センス増幅器SAiは、センス増幅器の両側上に
設けられたメモリセルへの読み出しおよびリフレッシュ
動作のために用いられる。こうして、たとえばメモリバ
ンクMAaはセンス増幅器バンクのそれぞれの左および
右側上に設けられた左アレーMAaLおよび右アレーMA
aRからなる。ラッチ回路54の各側上に、一対のマルチ
プレクススイッチ531L、532Lまたは53 1R、532R
が存在し、これによって制御信号MUXLまたはMUXR
に応答してバンクの左または右側を選択することができ
る。制御信号CTLPは、ラッチ54のPラッチ部を制
御し、一方制御信号CTLNは、Nラッチを制御する。
等化回路EQLおよびEQRは、MUXスイッチ53とメ
モリバンクのそれぞれの左および右側との間に結合され
る。カラムCi内のメモリセルMCは、アレーMAaL
のビットラインBLiLまたはBLiL を通して、またはア
レーMA3RのビットラインBLiRまたはBLiR を通して
アクセスされる。59および61のような関連するバン
クカラム選択スイッチのドレインは、MUXスイッチの
間でラッチ回路54の回路ノードに接続される。バンク
およびグローバルカラム選択スイッチは、センス増幅器
内よりも、異なる垂直層内に設けられることが望まし
い。
【0022】別の実施例においては、DRAM40は、
図6に示されるようにオープンビットラインアーキテク
チャを用いる。この場合には、ビットライン対BLi
BLi は、センス増幅器SAiの反対側上に広がってい
る。オープン構造に関しては、単に1つの等化回路EQ
が必要である。フォールド構造の場合と同様、59およ
び61のようなバンクカラム選択スイッチのドレイン
は、ラッチ54の反対回路ノードに接続される。
【0023】本発明はまた、フラッシュRAMにおける
ような基準セルを用いたセンス増幅器を持つメモリセル
アレーにも適用できる。この場合には、ビットラインは
トゥルーおよびコンプレメンタリ対内には配置されな
い。むしろ、センス増幅器内の基準セルは、等化(基
準)電圧を提供する。等化電圧は、(アクセスするセル
がトゥルーセルに結合されているとき)コンプレメンタ
リラインが提供するか、または(アクセスするセルがコ
ンプレメンタリビットラインに結合しているとき)トゥ
ルービットラインが提供していたものである。バンクビ
ットラインスイッチは、この場合も同様ラッチ54の反
対側に接続される。
【0024】図8を参照すると、図3および図4〜6の
階層的回路構造のための、バンクビットラインスイッ
チ、グローバルビットラインスイッチおよびバンクおよ
びグローバルカラム選択ラインに関する1つの例として
のレイアウトの平面図が示されている。このレイアウト
の1つの重要な特色は、アクティブエリア(AA)がい
くつかのビットライントランジスタの間を分け合ってい
ることである。ここで用いられているような述語「アク
ティブエリア」は電界効果トランジスタのドープされた
拡散領域および周囲のソース、ドレインおよびチャンネ
ル領域を意味している。アクティブエリアの分け合いは
高度にコンパクトな設計を可能とし、これによって階層
的アーキテクチャが低いまたは最少のエリア不利益をも
って実施される。各バンクビットラインスイッチ組34
iと、そしてその組に関する関連したグローバルビット
ライントランジスタ67の全ての「トゥルー」ビットラ
インスイッチの間で分け合われることが望ましい。アク
ティブエリアはまた、各スイッチ組34iと、そしてそ
の組に関する関連したグローバルビットライントランジ
スタ68の全ての「コンプレメンタリ」ビットラインス
イッチの間で分け合われることが望ましい。
【0025】図8においては、バンクビットラインスイ
ッチ組341のトランジスタ領域は、明確さのために、
ビットラインBL1〜BL4およびバンクカラム選択ライ
ンBCSL1〜BCSL4が除去されて、そしてローカル
データラインLDQおよびLDQが除去されて示されて
いる。カラムC5〜C8と関連したビットラインスイッチ
組342に関しては、ビットラインおよびカラム選択ラ
インがトランジスタ領域と重ね合わせられて示されてい
る。各ビットラインスイッチ組341〜34(N/ K)のレイ
アウトは基本的に同じである。
【0026】バンクビットラインスイッチ組341に関
しては、アクティブエリアAA1がバンクビットライン
トランジスタ59、61、63および65の間で分け合
われ、その各々はトゥルーバンクビットラインBL1
BL2、BL3およびBL4それぞれに結合されたそのド
レインを有している。アクティブエリアAA1はまた、
グローバルビットライントランジスタ67でも分け合わ
れている。このレイアウトにおいては、凡例「ii」を
持つトランジスタのゲート導体は、Giiとして表され、
ドレイン領域はDiiとして表され、ビットラインからド
レインに至る電気的導体はDCiiとして示され、そして
バンクカラム選択ラインからトランジスタ「ii」のゲ
ート導体への電気的接触はGNiiとして表されている。
各ドレイン領域は、ビットライン接続への1つのドレイ
ンを有しており、これはたとえばデバイス61に関する
接続部DC61で表されている。たとえば、U型ゲート導
体G 59に隣接するアクティブエリアAA1の部分は、ト
ランジスタ59のソース領域であり、D59として表され
ているゲートG59の側上の領域はデバイス59のドレイ
ン領域である。接続部GN59はゲートG59をバンクカラ
ム選択スイッチBCSL1に接続し、ドレイン接続部D
59はドレイン領域D59をビットラインBL1に接続
し、そして以下同様である。全ての接続は図4の回路図
に相当している。アクティブエリアAA1は図4のサブ
ローカルデータラインSLDQ1に等価であり、AA2
SLDQ1に相当し、AA3はSLDQ2に相当し、そし
てAA4はSLDQ2に相当している。
【0027】その結果、各アクティブエリアAA1〜A
4は1つの組の四つのバンクビットライントランジス
タに関するソース領域として、そして1つのグローバル
ビットライントランジスタに関するドレイン領域として
働くことが図8から明らかである。例えば、アクティブ
エリアAA1の底部はトランジスタ59,61,63お
よび65のソース領域を含み、一方アクティブエリアA
1の上部はビットラインスイッチ組341に結合したグ
ローバルビットライントランジスタ67に関するドレイ
ン領域として働く。ゲート導体G67はアクティブエリア
AA1をディバイス67のソースS67と分離する。グロ
ーバルカラム選択ラインGCSL1はバンクカラム選択
ラインに全体的に垂直に走り、そしてゲート接触部GN
67を通してゲート導体G67に接続する。GCSL1はま
たゲート導体GN68を通してデバイス68のゲート導体
68に接続する。デバイス67のソース領域S67はソー
ス接触部SC67を通してローカルデータラインLDQに
接続する。デバイス68のソース領域S68はソース接触
部SC68を通してローカルデータラインLDQに接続す
る。同様に、グローバルカラム選択ラインGCSL2
バンクカラム選択ラインに全体的に垂直に走り、そして
バンクスイッチ組342と関連するグローバルビットス
イッチ67および68のゲートに接続する。
【0028】アクティブエリアAA2はバンクビットラ
イントランジスタ60,62,64および66そしてグ
ローバルラインビットトランジスタ68で分け合われて
いる。その結果、アクティブエリアAA2はデバイス6
0,62,64及び66のソース領域を、そしてデバイ
ス68のドレイン領域を取り囲む。同様に、アクティブ
エリアAA3はビットラインスイッチ組342のトランジ
スタ59,61,63及び65のソース領域を囲み、そ
してアクティブエリアAA4はスイッチ組342のデバイ
ス60,62,64及び66のソース領域を取り囲む。
【0029】互いに結合されたそれらのゲートを有する
ビットラインスイッチは1つの連続的なゲート導体を分
け合うことがある。例えば、ゲートG61及びG62は1つ
の連続的なラインとして形成され、そしてこれはゲート
導体G65及びG66においても同様である。他方、例のレ
イアウトにおいては、ローカルビットライントランジス
タ対59,60は1つの連続的なゲート導体を分け合う
ことはなく、それらはバンクカラム選択ラインを通して
電気的に接続されている。同じことがトランジスタ対6
3,64に関しても成り立つ。図4〜図6のバンクカラ
ム選択ラインBCSL1aは、図8に描かれている様に、
1つの情報ラインBCSL1u及び1つの下方ラインBC
SL1lからなっており、ここにおいて上方ラインBCS
1u及び下方ラインBCSL1lは周期的にメモりセルア
レーの長さに沿った幾つかのポイントにおいて接続され
る。同様に、図4〜図6のバンクカラム選択ラインBC
SL3aは図8の上方及び下方ラインBCSL3u及びBC
SL3lからなり、それらは周期的に接続される。それら
上方及び下方カラム選択ライン間の接続は標準的に別の
垂直的に設けられる層上の接続用導体に各ラインを電気
的に相互接続させることにより実現される。
【0030】本発明のアクティブエリア分け合い概念
は、5つのトランジスタのアクティブエリアの分け合い
に限定されないだけでなく、各バンクビットラインスイ
ッチ組の全てのトゥルーまたはコンプレメンタリのビッ
トラインスイッチのアクティブエリア分け合いにも限定
されないことが理解される。しかしながら各バンクビッ
トライン組の少なくとも3つのトランジスタの拡散領域
分け合いは、設計におけるコンパクトさを達成し、そし
て可能な限り多くのスペースを保存するために望ましい
ことである。
【0031】図9を参照すると、階層的選択カラム選択
ライン及びローカルデータラインアーキテクチュアを持
つDRAMの、別の実施例が概略的に表されている。D
RAM40’は、4つのローカルデータラインが各メモ
りセルバンクのために用いられていること、バンクビッ
トラインスイッチが異なる形態でグループ化されている
こと、そしてグローバルビットラインスイッチのための
異なるグループ分けが用いられていることにおいて、上
に説明されたDRAM40とは異なっている。明確にす
れば、各グローバルカラム選択ラインGCSL1がMA
a及びMAbの様な各メモりセルアレーの4つのグロー
バルビットラインスイッチ101〜104のゲートに結
合されている。スイッチ101,102,103及び1
04のドレインはローカルデータラインLDQ1LD
1 ,LDQ2およびLDQ2 に結合されている。それら
ローカルデータラインの各々はMDQスイッチ109に
接続される。MDQスイッチ109はロウデコーダまた
は関連する制御回路からの制御信号を受け取り、選択さ
れたLDQラインをマスタデータラインMDQに切り替
える。MDQラインはI/Oバッファ111によってバ
ッファされている。
【0032】バンクビットラインスイッチ組84i1はバ
ンクCSLラインBCSL1に結合されたそれらのゲー
トを有するバンクビットラインスイッチ85〜88と、
ラインBCSL2に結合されたそれらのゲートを有する
バンクビットラインスイッチ89〜92とからなる。同
様に、バンクビットラインスイッチ組84i2は、BCS
3に結合されたそれらのゲートを有するバンクビット
ラインスイッチ93〜96と、そしてラインBCSL4
に結合されたそれらのゲートを有するバンクビットライ
ンスイッチ97〜100とからなる。各バンクに関する
バンクカラム選択ラインは、図2のDRAM40に関す
る場合のように、バンクカラム選択デコーダ46aまた
は46bによって選択的にアクティブ化される。
【0033】図9の構造においては、各グローバルカラ
ム選択ラインGSCLiが、16のバンクCSLスイッ
チに結合されている4つのグローバルCSLスイッチを
制御するために、グローバルカラム選択ラインの数は図
2の構造に関する数の半分である。こうして、DRAM
40のデコーダ44から変更されたカラムデコーダ4
4’はカラムアドレスが関係する16のローカルカラム
選択ラインの1つに相当するときはいつでもラインGC
SLiをアクティブにする。
【0034】DRAM40’の動作は、DRAM40に
関して上で説明された動作と類似である。1つの相違は
MDQスイッチ109が8つのローカルデータラインの
間で切り替えを行うことであり、DRAM40において
は、これは4であった。バンクカラム選択デコーダ46
a,46bの設計はカラムアドレスに相当する正しいバ
ンクビットラインスイッチをアクティブとするよう変更
されることも当然である。
【0035】DRAM44’のバンクビットラインスイ
ッチおよびグローバルビットラインスイッチに関するレ
イアウトはDRAM40に関するレイアウトに類似であ
ることができ、スペースを保存するため互いに隣接して
いる、少なくとも4つのバンクビットラインスイッチが
拡散領域(アクティブエリア)を分け合うことや、グロ
ーバルビットラインスイッチの1つまたはそれ以上がバ
ンクビットラインスイッチを持つ拡散領域を分け合うこ
とが望ましい。
【0036】上の説明は多くの明示事項を含んでいる
が、これら明示は本発明の範囲を制限するように解釈さ
れるべきではなく、本発明の望ましい実施例の単なる例
として解釈されるべきである。当業技術者は添付された
特許請求の範囲によって規定される本発明の範囲内にお
いて、多くの可能な変形を想像できるであろう。
【0037】なお本明細書中にアンダーラインで示した
符号は、図面中のオーバーラインを伴う符号を意味す
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】従来技術によるDRAM構造を描いた図であ
る。
【図2】従来技術によるDRAM構造を描いた図であ
る。
【図3】本発明の1つの実施例の回路ブロック図であ
る。
【図4】図3の実施例のグローバルおよびバンクビット
ラインスイッチを含む1つの回路図を描いている図であ
る。
【図5】フォールドビットラインアーキテクチャを用い
る本発明の1つの実施例を描いた図である。
【図6】オープンビットラインアーキテクチャを用いる
本発明の1つの実施例を描いた図である。
【図7】読み出しおよび書き込み動作に関する異なるビ
ットラインスイッチタイミングを描いたタイミング図で
ある。
【図8】図4から図6の実施例に相当する本発明による
1つのレイアウトを示す図である。
【図9】本発明の別の実施例を概略的に描いた図であ
る。
【符号の説明】
8 アドレスバッファ 9 カラムデコーダ 10 DRAM 11 ビットラインスイッチ 12 バンク 13 ビットラインスイッチ 15 アレー選択スイッチ 16 サブアレー 17 センス増幅器バンク 19 入力/出力バッファ 34 バンクビットラインスイッチ組 40 DRAM 44 カラムデコーダ 46 バンクカラム選択デコーダ(スイッチ) 48 ロウデコーダ 49 MDQスイッチ 51 入力/出力バッファ 52 アドレスバッファ 53 タイミングおよび制御回路(マルチプレクススイ
ッチ) 54 ラッチ回路 59〜66 ビットラインスイッチ 67,68 グローバルビットラインスイッチ 84 バンクビットラインスイッチ組 85〜100 バンクビットラインスイッチ 101〜104 ビットラインスイッチ 109 MDQスイッチ 111 I/Oバッファ BBL バンクビットライン BCSL バンクカラム選択ライン BL ビットライン C カラム CSL カラム選択ライン GCSL グローバルカラム選択ライン CTL 制御信号 EQ 等化回路 LDQ ローカルデータライン MAa,MAb サブアレー(メモリセルバンク) MC メモリセル MDQ マスタデータライン MUX 制御信号 R ロウ SA サブアレー(センス増幅器) SLDQ サブローカルデータライン WL ワードライン
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI H01L 27/108 G11C 11/34 354D 21/8242 371K H01L 27/10 681E (72)発明者 ハインツ ヘーニッヒシュミット アメリカ合衆国 ニューヨーク ワッピン ガース フォールズ タウン ヴュー ド ライヴ 203

Claims (20)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半導体メモリにおいて、 複数のメモリセルバンクを含み、 各メモリセルバンクは複数のロウと複数のカラムを有
    し、 複数のビットラインがメモリセルバンク内のメモリセル
    をアクセスするため、それぞれのカラム内を走り、 カラムアドレスに従って、複数のグローバルカラム選択
    ラインの少なくとも1つを選択的にアクティブにするよ
    う動作できる1つのカラムデコーダを含み、 各グローバルカラム選択ラインは1つのメモリセルバン
    クの少なくとも1つのグローバルビットラインスイッチ
    を制御し、 各グローバルビットラインスイッチは関連するメモリセ
    ルバンクに関する1つのデータラインに結合し、 各グローバルビットラインスイッチに結合した複数のバ
    ンクビットラインスイッチを含み、 各バンクビットラインスイッチは1つの関連するカラム
    の1つのビットラインに結合し、 前記ビットラインは前記カラムアドレスに従って、その
    カラムに関連する1つのグローバルビットラインスイッ
    チと1つのバンクビットラインスイッチの両方がアクテ
    ィブ化されたとき、1つの特定カラムの1つのビットラ
    インがアクティブとされるように選択的にアクティブ化
    され、 少なくとも1つの前記バンクビットラインスイッチが、
    少なくとも1つの他のバンクビットラインスイッチまた
    は1つのグローバルビットラインスイッチと分け合った
    1つの拡散領域を有する、ことを特徴とする半導体メモ
    リ。
  2. 【請求項2】 各カラムが1つのトゥルービットライン
    に結合された1つのトゥルーバンクビットラインスイッ
    チと、そして1つのコンプレメンタリビットラインに結
    合された1つのコンプレメンタリバンクビットラインス
    イッチとを含み、 少なくとも4つのバンクビットラインスイッチ及び1つ
    のグローバルビットラインスイッチが1つの分け合った
    拡散領域を有している、請求項1記載の半導体メモリ。
  3. 【請求項3】 異なるカラムのトゥルービットラインに
    結合している少なくとも4つのバンクビットラインスイ
    ッチと、そして1つのグローバルビットラインスイッチ
    が1つの分け合っている拡散領域を有している、請求項
    2記載の半導体メモリ。
  4. 【請求項4】 前記バンク及びグローバルビットライン
    スイッチが電解効果トランジスタであり、 前記拡散領域が、前記バンクビットラインスイッチのた
    めの1つのソース領域と、そして前記グローバルビット
    ラインスイッチのための1つのドレイン領域とを含む、
    請求項2記載の半導体メモリ。
  5. 【請求項5】 前記メモリがダイナミックランダムアク
    セスメモリを含む、請求項1記載の半導体メモリ。
  6. 【請求項6】 各バンクのためのバンクカラム選択ライ
    ンの数がN/Kに等しく、 Kが1よりも大きい整数である、請求項1記載の半導体
    メモリ。
  7. 【請求項7】 バンクビットラインスイッチがそれぞれ
    のセンス増幅器に結合しており、 各センス増幅器は分け合った構造のセンス増幅器の両側
    上のビットラインに接続されており、 ビットラインはフォールドビットライン構造に配置され
    ている、請求項1記載の半導体メモリ。
  8. 【請求項8】 バンクビットラインスイッチがそれぞれ
    のセンス増幅器に結合されており、 各センス増幅器はオープンビットライン配置でその両側
    上のビットラインに接続されている、請求項1記載の半
    導体メモリ。
  9. 【請求項9】 異なる複数カラムの複数ビットラインに
    結合した複数バンクビットラインスイッチと、そして1
    つのグローバルビットラインスイッチとが、1つの分け
    合った拡散領域を有し、 前記複数のバンクビットラインスイッチと前記1つのグ
    ローバルビットラインスイッチとの前記分け合った拡散
    領域が、1つのより大きなアクティブエリアの集中され
    た分け合った拡散領域であり、 前記グローバルおよびバンクビットラインスイッチの各
    々が、1つのL形部を持つ1つのゲート導体を含み、 異なるカラムのバンクビットラインスイッチおよび1つ
    のグローバルビットラインスイッチのゲート導体が、前
    記集中された領域を、各それぞれのバンクビットライン
    スイッチおよび1つのグローバルビットラインスイッチ
    のソースまたはドレイン領域の1つから分離する、請求
    項1記載の半導体メモリ。
  10. 【請求項10】 4つのバンクビットラインスイッチが
    前記集中された分け合った拡散領域を分け合う、請求項
    9記載の半導体メモリ。
  11. 【請求項11】 前記複数バンクビットラインスイッチ
    が複数トゥルーバンクビットラインスイッチと複数コン
    プレメンタリバンクビットラインスイッチとを含み、 前記トゥルーおよびコンプレメンタリバンクビットライ
    ンスイッチがバンクビットラインスイッチ組内に配置さ
    れ、 所定組のトゥルーバンクビットラインスイッチが所定組
    と関連する1つのトゥルーグローバルビットラインスイ
    ッチに結合され、 所定組のコンプレメンタリバンクビットラインスイッチ
    が所定組と関連する1つのコンプレメンタリグローバル
    ビットラインスイッチに結合され、 所定組のトゥルーバンクビットラインスイッチおよび関
    連するトゥルーグローバルビットラインスイッチとが第
    1の前記集中された分け合っている拡散領域を分け合
    い、 所定組のコンプレメンタリバンクビットラインスイッチ
    および関連するコンプレメンタリグローバルビットライ
    ンスイッチとが第2の前記集中された分け合っている拡
    散領域を分け合う、請求項9記載の半導体メモリ。
  12. 【請求項12】 所定の組の少なくとも1つのトゥルー
    バンクビットラインスイッチの1つのゲート導体が、相
    当するコンプレメンタリバンクビットラインスイッチの
    1つのゲート導体と分け合っている、請求項11記載の
    半導体メモリ。
  13. 【請求項13】 所定の組のトゥルーバンクビットライ
    ンスイッチとコンプレメンタリバンクビットラインスイ
    ッチとの間で分け合っているゲート導体がU型であり、
    第1および第2の集中された拡散領域の間に広がる、請
    求項12記載の半導体メモリ。
  14. 【請求項14】 半導体メモリにおいて、 複数のメモリセルを含み、 各メモリセルは複数のロウおよび複数Nのカラムを有
    し、 ビットラインが、メモリセルバンク内のメモリセルをア
    クセスするためにそれぞれのカラム内を走り、 カラムアドレスに従ってN/Kグローバルカラム選択ラ
    インの1つをアクティブにするよう動作できる1つのカ
    ラムデコーダを含み、 ここでKは1よりも大きい整数であり、 各グローバルカラム選択ラインは1つのメモリセルバン
    クの少なくとも1対のグローバルビットラインスイッチ
    を制御し、 各グローバルビットラインスイッチは関連するメモリセ
    ルバンクのためのデータラインと結合し、 各メモリセルバンクは、複数のバンクカラム選択ライン
    を含み、 各バンクカラム選択ラインは異なるカラムのバンクビッ
    トラインスイッチに結合して、その切り替え状態を制御
    し、 バンクビットラインスイッチの組は各グローバルビット
    ラインスイッチに結合し、 前記カラムアドレスに従って前記バンクカラム選択ライ
    ンを選択的にアクティブとするため、前記バンクカラム
    選択ラインに結合している、各バンクのための1つのバ
    ンクカラム選択デコーダを有し、 メモリセルアクセスのために、1つのアクティブとされ
    たグローバルカラム選択ラインと共に、1つの特定カラ
    ムを選択し、 異なるカラムに関連する少なくとも2つのバンクビット
    ラインスイッチが1つの拡散領域を分け合う、ことを特
    徴とする半導体メモリ。
  15. 【請求項15】 異なるカラムの4つのローカルビット
    ラインスイッチおよび少なくとも1つのグローバルビッ
    トラインスイッチが1つの分け合っている拡散領域を有
    する、請求項14記載の半導体メモリ。
  16. 【請求項16】 メモリがダイナミックランダムアクセ
    スメモリを含む、請求項14記載の半導体メモリ。
  17. 【請求項17】 各メモりセルバンクがフォールドビッ
    トラインを含む、請求項14記載の半導体メモリ。
  18. 【請求項18】 各メモりセルバンクがオープンビット
    ラインを含む請求項14記載の半導体メモリ。
  19. 【請求項19】 半導体メモリにおいて、 複数のメモリセルバンクを含み、 各メモリセルバンクは複数のロウおよび複数Nのカラム
    を有し、 メモリセルバンク内のメモリセルをアクセスするため
    に、ビットラインがそれぞれのカラム内を走り、 カラムアドレスに従ってN/Kグローバルカラム選択ラ
    インの1つをアクティブとするための1つのカラムデコ
    ーダを含み、 Kは1よりも大きい1つの整数であり、 各グローバル化ラム選択ラインは1つのメモリセルバン
    ク内の少なくとも1対のグローバルビットラインスイッ
    チを制御し、 各グローバルビットラインスイッチは関連するメモリセ
    ルバンクのための1つのデータラインに結合し、 各メモリセルバンクは複数のバンクカラム選択ラインを
    含み、 各バンクカラム選択ラインは異なるカラムのバンクビッ
    トラインスイッチに結合して、その切り替え状態を制御
    し、 バンクビットラインスイッチの組は各グローバルビット
    ラインスイッチに結合し、 前記バンクカラム選択ラインに結合した、各バンクのた
    めの1つのバンクカラム選択デコーダを含み、 バンクカラム選択デコーダは、前記カラムアドレスに従
    って前記バンクカラム選択ラインを選択的にアクティブ
    とし、それによってメモリセルアクセスのために、1つ
    のアクティブとされたグローバルカラム選択ラインと共
    に、1つの特定カラムを選択し、 複数の異なるカラムのビットラインに結合した複数のバ
    ンクビットラインスイッチと、1つの関連するグローバ
    ルビットラインスイッチとが1つの分け合った拡散領域
    を有し、 前記バンクビットラインスイッチと前記関連するグロー
    バルビットラインスイッチとの前記分け合った拡散領域
    が、より大きなアクティブエリアの集中された分け合っ
    た拡散領域であり、 前記グローバルおよびバンクビットラインスイッチの各
    々が、L形部を持つ1つのゲート導体を含み、 異なるカラムのバンクビットラインスイッチおよび関連
    するグローバルビットラインスイッチのゲート導体が、
    前記集中された領域を、各それぞれのバンクビットライ
    ンスイッチおよび関連するグローバルビットラインスイ
    ッチのソースまたはドレイン領域の1つから分離する、
    ことを特徴とする半導体メモリ。
  20. 【請求項20】 前記バンクビットラインスイッチがト
    ゥルーバンクビットラインスイッチとコンプレメンタリ
    バンクラインスイッチとを含み、 前記トゥルーおよびコンプレメンタリバンクビットライ
    ンスイッチはバンクビットラインスイッチ組内に配置さ
    れ、 所定組のトゥルーバンクビットラインスイッチは所定組
    に関連するトゥルーグローバルビットラインスイッチに
    結合し、 所定組のコンプレメンタリバンクビットラインスイッチ
    は所定組に関連するコンプレメンタリグローバルビット
    ラインスイッチに結合し、 所定組のトゥルーバンクビットラインスイッチおよび関
    連するトゥルーグローバルビットラインスイッチとは第
    1の前記集中された分け合った拡散領域を分け合い、 所定組のコンプレメンタリバンクビットラインスイッチ
    および関連するコンプレメンタリグローバルビットライ
    ンスイッチとは第2の前記集中された分け合った拡散領
    域を分け合い、 所定組の少なくとも1つのトゥルーバンクビットライン
    スイッチは、相当するコンプレメンタリバンクビットラ
    インスイッチのゲート導体と分け合う、請求項19記載
    の半導体メモリ。
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