JPH1126720A - ダイナミック型半導体記憶装置 - Google Patents

ダイナミック型半導体記憶装置

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JPH1126720A
JPH1126720A JP9174379A JP17437997A JPH1126720A JP H1126720 A JPH1126720 A JP H1126720A JP 9174379 A JP9174379 A JP 9174379A JP 17437997 A JP17437997 A JP 17437997A JP H1126720 A JPH1126720 A JP H1126720A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 DRAMにおいて、面積の増大及び消費電力
の増大を抑え、比較的簡単な制御によりビット線電位を
必要十分なだけ変化させ、“H”レベルデータ読み出し
に対するマージンを拡げることを目的とする。 【解決手段】 メモリセルMSが接続された相補ビット
線BL0,BL0X間に接続されたセンスアンプ1と、
少なくとも一方のビット線に接続され、選択された時に
当該ビット線につながる電荷蓄積ノードを有するダミー
セルDSと、ビット線のプリチャージ期間にダミーセル
DSの電荷蓄積ノードの電位を制御して当該ビット線の
電位を所定の電位に制御する回路Q8,Q9,Q10,
DWLとを有し、該所定の電位を、センスアンプ1によ
り相補ビット線間の電位差を増幅した際の高電位側電源
電位と低電位側電源電位の中心電位より低い電位に設定
するように構成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、メモリセルに電荷
を蓄積することによりデータを記憶するダイナミック型
半導体記憶装置(以下、「DRAM」と称する。)に係
り、特に、セルデータ読み出し時のマージンを拡大する
のに有用な技術に関する。
【0002】
【従来の技術】図12には従来技術の一例としてのDR
AMにおける要部、すなわちセルデータ読み出しに関わ
るセルアレイからセンスアンプ部までの模式的な回路構
成が示される。図中、BL0及びBL0Xは相補ビット
線、WL00及びWL01はワード線を示し、各ワード
線及びビット線の交差部にはダイナミック型メモリセル
MSが配設されている。各メモリセルMSは、1トラン
ジスタ・1キャパシタ型のセル構成を有し、記憶データ
としての電荷を蓄積するキャパシタCsと、該キャパシ
タと対応するビット線BL0,BL0Xの間で電荷を転
送するnチャネルトランジスタQsとからなっている。
また、1は相補ビット線BL0,BL0X間に接続され
たセンスアンプ(S/A)、2は同じく相補ビット線B
L0,BL0X間に接続されたプリチャージ回路を示
す。センスアンプ1は、高電位側の電源ラインSAPと
低電位側の電源ラインSANの間に接続されたフリップ
フロップを構成するpチャネルトランジスタQ1及びQ
2とnチャネルトランジスタQ3及びQ4とを有してい
る。一方、プリチャージ回路2は、相補ビット線BL
0,BL0X間に直列に接続されたnチャネルトランジ
スタQ5及びQ6と、同じく相補ビット線BL0,BL
0X間に接続されたnチャネルトランジスタQ7とを有
している。トランジスタQ5とトランジスタQ6の接続
点にはプリチャージ用電源電圧VPRが印加されてお
り、トランジスタQ5,Q6及びQ7はそれぞれプリチ
ャージ信号EQLに応答する。また、Q11及びQ12
はセンスアンプ1と相補ビット線BL0,BL0Xの間
を絶縁するためのnチャネルトランジスタ、Q13及び
Q14は同じくセンスアンプ1と相補ビット線(図示の
例では右側のビット線)の間を絶縁するためのnチャネ
ルトランジスタを示す。トランジスタQ11及びQ12
は絶縁用制御信号IS0に応答し、トランジスタQ13
及びQ14は絶縁用制御信号IS1に応答する。
【0003】この構成において、相補ビット線BL0,
BL0Xをプリチャージする場合、プリチャージ信号E
QLを“H”レベルとする。これによって、プリチャー
ジ回路2のトランジスタQ5〜Q7は全てオン状態とな
り、各ビット線BL0,BL0Xのプリチャージ電位
は、プリチャージ用電源電圧VPRと同じ電位となる。
従来、このプリチャージ電位は、センスアンプ1により
ビット線BL0,BL0X間の電位差を増幅した際の高
電位側電源電位(SAPの電位とほぼ同じ電位)と低電
位側電源電位(SANの電位とほぼ同じ電位)の中心の
電位に設定されていた。
【0004】しかし、メモリセルMSのトランジスタQ
s及びセンスアンプ1が非活性状態にあるスタンバイ期
間中、つまりビット線BL0,BL0Xのプリチャージ
期間中に、メモリセルMSのキャパシタCsに蓄積され
た電荷は、リークにより減少する。従って、“H”レベ
ルのデータに応じた電荷を蓄積しているメモリセルにつ
いては、当該メモリセルの電荷蓄積ノードの電位がリー
クにより低下することになり、その分だけ対応するビッ
ト線との間の電位差が小さくなってしまう。一方、
“L”レベルのデータに応じた電荷を蓄積しているメモ
リセルについては、蓄積電荷のリークが少なく当該メモ
リセルの電荷蓄積ノードの電位はほとんど変化しないの
で、対応するビット線との間の電位差がそれほど小さく
ならない。
【0005】データ読み出し時の相補ビット線BL0,
BL0X間の電位差は、リークにより低下した“H”レ
ベルにあるセルの電荷蓄積ノードの電位とプリチャージ
電位との電位差に依存するので、結局、“H”レベルデ
ータに対する読み出し時のマージンが“L”レベルデー
タに対するそれよりも小さくなってしまう。つまり、
“H”レベルデータの方が“L”レベルデータよりもデ
ータ読み出し時の差電圧が小さくなり易く、マージンが
小さかった。
【0006】そこで、“H”レベルデータに対する読み
出し時のマージンを拡げるために、従来より、ビット線
電位をデータ読み出し時に変化させる方法が幾つか提案
されている。例えば、“H”レベルデータ側及び“L”
レベルデータ側の各ビット線電位の中心の電位とは異な
る第3の電位を発生する電源を使用する方法、ダミーキ
ャパシタを用いてそのカップリング容量によりビット線
電位(リークにより低下した“H”レベルデータ側のビ
ット線電位)を持ち上げる方法等が提案されている。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、第3の
電位を発生する電源を使用する方法では、電源自体の電
流駆動能力を高める必要があるため、消費電力が増大
し、また電源回路の構成が複雑化し、場合によっては動
作の高速化が阻害されたりするといった問題があった。
【0008】一方、ダミーキャパシタを使用する方法で
は、半導体基板上に占めるキャパシタの面積を大きくす
る必要がある、或いはキャパシタを駆動する電圧を高く
しなければならないなど、面積が相対的に増大する、或
いは消費電力が増大するといった問題があった。本発明
は、かかる従来技術における課題に鑑み創作されたもの
で、面積の増大及び消費電力の増大を抑え、比較的簡単
な制御によりビット線電位を必要十分なだけ変化させ、
ひいては“H”レベルデータ読み出しに対するマージン
を拡げることができるダイナミック型半導体記憶装置
(DRAM)を提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明によれば、メモリセルに電荷を蓄積すること
によりデータを記憶するDRAMであって、前記メモリ
セルが接続された相補ビット線と、該相補ビット線間に
接続されたセンスアンプと、前記相補ビット線の少なく
とも一方のビット線に接続され、選択された時に当該ビ
ット線につながる電荷蓄積ノードを有するダミーセル
と、前記相補ビット線のプリチャージ期間に前記ダミー
セルの電荷蓄積ノードの電位を制御して当該ビット線の
電位を所定の電位に制御する制御回路とを備え、該所定
の電位を、前記センスアンプにより前記相補ビット線間
の電位差を増幅した際の高電位側電源電位と低電位側電
源電位の中心電位より低い電位に設定したことを特徴と
するDRAMが提供される。
【0010】本発明に係るDRAMの構成によれば、制
御回路によってダミーセルの電荷蓄積ノードの電位が制
御されることで、ビット線のプリチャージ電位は、セン
スアンプによる増幅後の高電位側電源電位と低電位側電
源電位の中心電位より低い電位に設定される。これによ
って、リークにより低下した“H”レベルデータ側のビ
ット線電位とプリチャージ電位との電位差は、蓄積電荷
のリーク後も必要十分な大きさを確保することができ
る。
【0011】つまり、ビット線のプリチャージ電位とセ
ルデータ読み出し時の電位を変化させることにより、電
荷蓄積ノードの電位がリークにより低下したセルの
“H”レベルデータと、電荷蓄積ノードの電位がほとん
ど変化しないセルの“L”レベルデータのどちらに対し
ても、同程度の読み出し差電圧をもってデータを読み出
すことが可能となり、その分、“H”レベルデータ読み
出しに対するマージンを拡げることができる。
【0012】また、ビット線のプリチャージ電位はダミ
ーセルの電荷蓄積ノードの電位に依存して決まるので、
当該ビット線とプリチャージ用の電源を接続することが
できる。従って、従来のDRAMで用いられていたビッ
ト線プリチャージ用の回路部分(図12のプリチャージ
回路2)が不要となり、面積の増大を抑えることができ
る。
【0013】さらに、ダミーセルを活性化するのはプリ
チャージ期間のみで、セルデータ読み出し動作及びセン
スアンプ活性化の期間中は該ダミーセルは非活性化され
ているので、ビット線の負荷容量は従来技術に比べて増
加することはない。つまり、ダミーセルの存在に起因し
てデータ読み出し差電位が悪化したり或いは消費電力が
増大することはない。
【0014】なお、本発明の他の構成上の特徴及び作用
の詳細については、以下に記述される実施形態を用いて
説明する。
【0015】
【発明の実施の形態】図1には本発明の第1の実施形態
に係るDRAMにおける要部の回路構成が示される。図
示の回路構成で用いられている参照符号のうち、図12
に示した従来の回路構成で用いられているものと同じ参
照符号は同じ構成要素を表しているので、その説明は省
略する。
【0016】本実施形態に係る回路の構成上の特徴は、
従来の回路(図12参照)で用いられていたプリチャ
ージ回路2を備えていないこと、本発明の特徴をなす
回路ブロック10を設けたことである。回路ブロック1
0において、DSはダミーセルを示し、データ記憶用の
メモリセルMSと同じ1トランジスタ・1キャパシタ型
のセル構成を有している。すなわち、ダミーセルDS
は、プリチャージ電位を決定する電荷(メモリセルMS
の場合、記憶データとしての電荷)を蓄積するキャパシ
タCdsと、該キャパシタと対応するビット線BL0,
BL0Xの間で電荷を転送するnチャネルトランジスタ
Qdsとからなっている。また、Q8は各ダミーセルD
Sの電荷蓄積ノード(つまり、キャパシタCdsとトラ
ンジスタQdsの接続点)を第1の電源電位V1(図示
の例では0V)に接続するためのnチャネルトランジス
タ、Q9は同じく各ダミーセルDSの電荷蓄積ノードを
第2の電源電位V2に接続するためのnチャネルトラン
ジスタを示す。トランジスタQ8及びQ9はそれぞれ制
御信号CV1及びCV2に応答してオン/オフし、いず
れか一方のトランジスタのみがオンとなるように制御が
なされる。但し、この制御は、両方のトランジスタQ8
及びQ9が共にオフとなる場合も含む。また、DWLは
各ダミーセルDSの選択/非選択(つまり、トランジス
タQdsのオン/オフ)を制御する駆動信号、Q10は
駆動信号DWLによりダミーセルDSが選択された時に
駆動信号DWLに応答して相補ビット線BL0,BL0
X間を短絡するnチャネルトランジスタを示す。
【0017】なお、図示の例では、説明の簡単化のた
め、1対の相補ビット線BL0,BL0Xに対応する回
路のみ示されているが、他の相補ビット線に対応する回
路についても同様に構成されている。つまり、各ダミー
セルDSの電荷蓄積ノードの電位をV1/V2に制御す
るためのトランジスタQ8及びQ9は、複数のダミーセ
ルに対して共通に設けられており、各ダミーセルDSの
電荷蓄積ノードは、互いに回路素子を介さずに、直接接
続されている。
【0018】次に、本実施形態に係る回路の動作につい
て説明する。センスアンプ1の活性化期間の終了時(つ
まり、ビット線のプリチャージ期間の開始時)には、相
補ビット線BL0及びBL0Xの電位は、それぞれ、セ
ンスアンプ1による増幅後の高電位側電源電位(VHと
する)及び低電位側電源電位(VLとする)にある。こ
の時点では、ダミーセルDSの電荷蓄積ノードは、第1
の電源電位と同じ電位V1に充電されており、また、第
1の電源電位V1及び第2の電源電位V2のいずれから
も切断されている。
【0019】この状態で、ダミーセル駆動信号DWLを
活性化して(つまり“H”レベルとして)相補ビット線
BL0,BL0X同士とダミーセルDSの電荷蓄積ノー
ドとを接続すると、相補ビット線BL0,BL0Xの電
位は、各ビット線の電位とダミーセルDSの容量及びビ
ット線容量とで決まる電位に均衡する。今、ビット線容
量をCbl、ダミーセルDSの容量をCdsとすると、
該接続動作により均衡するビット線の電位(vpr)
は、以下の式で表される。
【0020】 vpr={(VH+VL)・Cbl+2Cds・V1} /{2(Cbl+Cds)} ………………………(1) ここで、VL=V1(=0V)とすると、式(1)は、 vpr=VH/2・{Cbl/(Cbl+Cds)} ……………(2) となり、VHとVL(=0V)の中心電位(VH/2)
より低い電位となる。
【0021】このように、相補ビット線BL0,BL0
X間が短絡され、相補ビット線の各電位が均衡(つまり
一致)した後、ダミーセルDSの電荷蓄積ノードを第2
の電源電位V2に接続し、相補ビット線をV2の電位に
プリチャージする。なお、本実施形態では、第2の電源
電位V2は上記vprの近傍に設定してある。これによ
って、ビット線のプリチャージ期間中、相補ビット線B
L0,BL0Xの電位を第2の電源電位V2(≒vp
r)にクランプする際に、かかる電位V2を供給する電
源にとっては、大きな電流駆動能力は必要とされず、単
に、相補ビット線BL0,BL0Xの電位をV2の電位
に保持しておくのに十分な能力さえあればよい。これ
は、消費電力の低減化に寄与する。
【0022】次いで、センスアンプ1の活性化が始まる
前に、ダミーセル駆動信号DWLを非活性化して(つま
り“L”レベルとして)トランジスタQ10及びダミー
セルDSのトランジスタQdsをオフとすることによ
り、相補ビット線BL0,BL0X同士の短絡の解除
と、該相補ビット線のプリチャージ電源(つまり、第2
の電源電位V2)からの切断を行う。この時、各ダミー
セルDSはそれぞれ対応するビット線から切断されてい
るので、センスアンプ1の活性化動作とは独立したタイ
ミングで、この後から次のプリチャージ期間開始までの
間に、ダミーセルDSの電荷蓄積ノードを第1の電源電
位V1に接続し、ダミーセルDSの電荷蓄積ノードをV
1の電位に充電しておけばよい。また、センスアンプ1
の活性化期間中は、各ダミーセルDSはビット線から切
断されているので、ビット線負荷容量はCblより大き
くなることはない。従って、データ読み出し差電位を悪
化させることはない。
【0023】以下、本実施形態の回路の動作について、
図2に示す動作タイミング波形図を参照しながら更に説
明する。なお、図示の例は、図1のセンスアンプ1に対
して左側のビット線群と交差するワード線WL00が活
性化される場合の動作タイミング波形を示すものである
が、センスアンプ1に対して右側のビット線群と交差す
るワード線が活性化される場合も同様に考えられる。ま
た、全ての非選択ワード線(例えばワード線WL01)
は、図2に破線で示すように、“L”レベルを保持して
いる。
【0024】先ず、センスアンプ1の活性化期間中は、
ダミーセル駆動信号DWLを“L”レベルとし、ダミー
セルDSを非選択状態とする。これによって、各ダミー
セルDSはそれぞれ対応するビット線から切断される。
この期間に、制御信号CV1を“H”レベルとし、トラ
ンジスタQ8をオン状態とする。これによって、各ダミ
ーセルDSの電荷蓄積ノードは、第1の電源電位V1
(=0V)の電位に充電される。この制御信号CV1
は、ダミーセル駆動信号DWLを活性化する(つまり
“H”レベルとする)前に“L”レベルとされる。
【0025】次いで、プリチャージ動作に入る時は、選
択ワード線(WL00)を非活性化し、センスアンプ1
を各電源ラインSAP,SANから切り離した後、ダミ
ーセル駆動信号DWLを活性化する(“H”レベルとす
る)。さらに、相補ビット線BL0,BL0Xの電位が
前述したプリチャージ電位(vpr)に均衡した後、絶
縁用制御信号IS1を“H”レベルとし、トランジスタ
Q13,Q14をオン状態とする。これによってセンス
アンプ1は右側の相補ビット線と接続される。なお、ワ
ード線が選択される側(つまり左側)の絶縁用制御信号
IS0については、図2に破線で示すように、元々
“H”レベルとされている。
【0026】次いで、センスアンプ1の両側の相補ビッ
ト線の各電位が均衡した後、ダミーセル駆動信号DWL
を活性化したままで制御信号CV2を“H”レベルと
し、トランジスタQ9をオン状態とする。これによっ
て、第2の電源電位V2が各ダミーセルDSの電荷蓄積
ノードに接続され、さらに、オン状態にあるダミーセル
トランジスタQdsを介してそれぞれビット線BL0,
BL0Xに接続される。これによって、ビット線がプリ
チャージ電位V2にクランプされる。
【0027】このように、プリチャージ期間中、ダミー
セル駆動信号DWLを活性化しておく(つまり“H”レ
ベルとする)ことにより、相補ビット線BL0,BL0
X間の短絡と、各ビット線の電位のプリチャージ電位へ
のクランプを行うことができる。さらに、再びセンスア
ンプ1の活性化期間に入り、ワード線WL00が選択さ
れるとすると、制御信号IS1を“L”レベルとして非
選択側ビット線をセンスアンプ1から切断し、さらにダ
ミーセル駆動信号DWLを“L”レベルとしてダミーセ
ルDSを各ビット線BL0,BL0Xから切り離す。そ
の後、WL00、SAP及びSANを順に活性化する。
【0028】一方、同期間中(つまりセンスアンプ1の
活性化期間中)、ワード線WL00を活性化する前にダ
ミーセル駆動信号DWLを“L”レベルとし、その後、
順に制御信号CV2を“L”レベル、制御信号CV1を
“H”レベルとすることで、ダミーセルDSの電荷蓄積
ノードをV1の電位に充電する。以上説明したように、
第1の実施形態に係る回路構成によれば、トランジスタ
Q8及びQ9のオン/オフ動作に基づいてダミーセルD
Sの電荷蓄積ノードの電位が制御されることにより、ビ
ット線のプリチャージ電位は、前述の式(1)及び
(2)に表されるように、高電位側電源電位VHと低電
位側電源電位VL(=0V)の中心電位(VH/2)よ
り低い電位となる。これによって、電荷蓄積ノードの電
位がリークにより低下したセルの“H”レベルデータ
と、電荷蓄積ノードの電位がほとんど変化しないセルの
“L”レベルデータのどちらに対しても、同程度の読み
出し差電圧をもってデータを読み出すことが可能とな
る。つまり、“H”レベルデータ読み出しに対するマー
ジンを拡大することができる。
【0029】また、本実施形態では、従来の回路で用い
られていたビット線プリチャージ用回路部分(図12の
プリチャージ回路2)が不要であるので、面積の増大を
抑えることができる。さらに、センスアンプ1の活性化
期間中、ダミーセルDSは非活性化されているので、ビ
ット線の負荷容量はCblより大きくなることはない。
従って、データ読み出し差電位が悪化したり或いは消費
電力が増大するといった不都合は生じない。
【0030】上述した第1の実施形態では、ダミーセル
DS、ビット線短絡用トランジスタQ10などを含む回
路ブロック10は、センスアンプ1の片側(図示の例で
は左側)に設けられているが、センスアンプ1を挟んで
反対側(右側)に設けてもよいことはもちろんである。
また、図示の例では、ダミーセルDSは各ビット線BL
0,BL0Xに対し1個ずつ設けられているが、必要に
応じて、各ビット線に対し複数個ずつ設けてもよい。さ
らに、図示の例では、共有型センスアンプ方式(センス
アンプを両側の相補ビット線で共有する方式)について
示したが、共有型でない他の方式の場合にも同様に適用
され得ることはもちろんである。
【0031】図3には本発明の第2の実施形態に係るD
RAMにおける要部の回路構成が示される。図1に示し
た第1の実施形態の回路との対比において、本実施形態
の回路が構成上異なっている点は、相補ビット線BL
0,BL0Xについてセンスアンプ1を挟んで互いに反
対側に(つまり、センスアンプ1の左側ではビット線B
L0Xに、センスアンプ1の右側ではビット線BL0
に)ダミーセルDSが接続されていることである。かか
る接続形態は、他の相補ビット線BL1,BL1Xにつ
いても同様である。他の回路部分及びその動作について
は、第1の実施形態(図1参照)の場合と同様であるの
で、その説明は省略する。
【0032】また、本発明の特徴をなす回路ブロック2
0及び30の構成及びその動作は、図1に示した回路ブ
ロック10の構成及びその動作と基本的に同じであり、
当業者であれば容易に類推され得るので、その説明は省
略する。なお、図2に示した動作タイミング波形は、本
実施形態に係る回路の動作にも適用される。
【0033】この第2の実施形態では、ビット線短絡用
トランジスタQ20及びQ30(Q21及びQ31)は
センスアンプ1を挟んで両側に設けられているが、かか
るビット線短絡用トランジスタはセンスアンプ1のいず
れか片側だけに設けてもよいことはもちろんである。ま
た、上述した第1の実施形態と同様、共有型センスアン
プ方式の場合について示したが、共有型でない他の方式
の場合にも同様に適用され得ることはもちろんである。
【0034】図4には第2の実施形態(図3)における
ダミーセルを実現するための第1の具体例に相当する等
価回路が示される。また、図5にはこの等価回路に対応
したレイアウトパターンが示される。図4及び図5の例
示は、SAC(Self Align Contact)というプロセス技術
を使用しない場合のダミーセルのレイアウト例を示した
ものであり、図5において、(a)は、正規のメモリセ
ル2つ分を接続してダミーセルを形成した場合の、隣接
する拡散層同士を接続した時のレイアウトパターンを示
し、(b)は、正規のメモリセル2つ分を接続してダミ
ーセルを形成した場合の、隣接するセルキャパシタの電
荷蓄積ノードを形成する導電層同士を接続した時のレイ
アウトパターンを示している。ここでは、多数回の繰り
返しパターンのうち、ビット線については6本分(BL
0〜BL2X)、ワード線については4本分(WL00
〜WL03)の領域でのダミーセルの配置について示し
ている。各ダミーセルは、セル繰り返しパターンの端、
すなわちビット線の端に配置される。
【0035】本実施形態におけるダミーセルのレイアウ
トの特徴は、繰り返しパターンの最端の拡散層のパター
ンを少しだけ変更するだけで所望の動作を行うダミーセ
ルを形成できることである。具体的には、図5(a)に
示すように、最端の拡散層パターンと端から2番目の隣
接する拡散層パターンをつなげる、つまり隣合うキャパ
シタ−拡散層間のコンタクト同士を拡散層で接続する。
そして、最端の拡散層のキャパシタとは反対側の端で、
電源配線(V1/V2)と接続すればよい。また、図5
(b)に示すように隣接するセルキャパシタの電荷蓄積
ノードを形成する導電層同士を接続したレイアウトパタ
ーンの場合には、拡散層のパターンの規則性は最端まで
保たれている。
【0036】図6には第2の実施形態(図3)における
ダミーセルを実現するための第2の具体例に相当する等
価回路が示され、図7にはこの等価回路に対応したレイ
アウトパターンが示される。図6及び図7の例示は、S
AC技術を使用した場合のダミーセルのレイアウト例を
示したものである。なお、図7の(a)及び(b)に示
されるレイアウトパターンの接続形態は、それぞれ図5
の(a)及び(b)に示されるレイアウトパターンの接
続形態に対応している。
【0037】但し、図6及び図7に例示されるSAC技
術は、2本のワード線及び2本のビット線を枠組みとし
てエッチングを行い、コンタクトホールを形成する技術
である。従って、この技術をキャパシタコンタクト形成
に使用する場合には、最端のキャパシタコンタクトにつ
いても2本のワード線で挟まれる必要があることにな
る。1本はダミーワード線(DWL0)として使用し、
もう1本はリセット信号線(RST0)として使用す
る。このリセット信号線(RST0)は、図3に示す回
路の動作上は必要ないが、SAC技術を使用するために
必要になる配線である。これはワード線と同一層の配線
なので、図6に示すようにダミーセルの電荷蓄積ノード
と電源配線の間に、リセット信号RST0に応答するM
OSトランジスタが形成されることになる。本実施形態
の回路の動作のためには、このリセット信号RST0を
常時“H”レベルとしておけばよい。
【0038】次に、図5及び図7に例示されたダミーセ
ルの接続形態について図8及び図9を参照しながら説明
する。ここに、図8は、メモリセル2つ分を接続してダ
ミーセルを形成した場合の、隣接する拡散層同士を接続
した時のパターン例を示し、図9は、メモリセル2つ分
を接続してダミーセルを形成した場合の、隣接するセル
キャパシタの電荷蓄積ノードを形成する導電層同士を接
続した時のパターン例を示す。
【0039】図8において、或るビット線とのコンタク
トを持つ拡散層に注目した時、隣接する拡散層は及
びであるが、この場合、ビット線コンタクトからは遠
い側の拡散層と接続する。なぜなら、拡散層を接続す
ることにより露光により鮮明なパターンを描くのが難し
い形状(図5において一点鎖線Pで示す部分)が形成さ
れ、パターン形状が鈍る可能性があるからである。しか
し、図示のように拡散層を接続すれば、仮にパターン形
状が鈍ったとしても、その周りの領域は同一信号のノー
ドであるので、短絡等の問題は生じない。
【0040】従って、このようなレイアウトパターンを
作成することにより、面積の点で効率良くダミーセルを
形成することができる。拡散層の形状が異なる場合も、
同様に考えればよい。一方、図9に示す接続パターンの
場合、プロセス工程中の露光条件等によりビット線と平
行な方向で隣接するセルキャパシタが誤って接続されて
しまう可能性があるが、図中、一点鎖線P1及びP2で
示すようにセルキャパシタの形状を一部変形させておけ
ば、セルキャパシタが接続されてしまうといった問題を
解消することができる。
【0041】図10には本発明の第3の実施形態に係る
DRAMにおける要部の回路構成が示される。図3に示
した第2の実施形態の回路との対比において、本実施形
態の回路が構成上異なっている点は、各ダミーセルD
Sの電荷蓄積ノードが、リセット信号RST0,RST
1により駆動されるnチャネルトランジスタQ44,Q
45,Q54及びQ55を介して互いに接続されている
こと、図12に示した従来の回路で用いられていたプ
リチャージ回路2を備えていることである。他の回路部
分及びその動作については、第2の実施形態(図3参
照)と同様であるので、その説明は省略する。
【0042】本実施形態に係る回路構成は、ダミーセル
DSの電荷蓄積ノードに接続される配線抵抗が大きい時
に特に効果を発揮し、相補ビット線の電位を速やかに所
定のプリチャージ電位にクランプすることができる。な
ぜなら、配線の抵抗成分が大きく配線のCR時定数が大
きい場合には、ダミーセルDSの電荷蓄積ノードを2つ
の電源(第1の電源電位V1と第2の電源電位V2)に
時分割形態で接続すると、配線の電位が当該電源電位ま
で十分達しないおそれがあるからである。このような場
合、ダミーセルDSの電荷蓄積ノードを第1の電源電位
V1に常時接続しておき、リセット信号RST0,RS
T1を用いて電荷蓄積ノードと各電源電位との接続を制
御するようにすればよい。
【0043】この第3の実施形態では、相補ビット線間
を短絡するトランジスタとして、ダミーセル駆動信号D
WL0,DWL1に応答するトランジスタQ40(Q4
1,Q50,Q51)と、プリチャージ回路2において
プリチャージ信号EQLに応答するトランジスタQ7
(図12参照)の2種類が設けられているが、これは、
いずれか一方だけ用いてもよいことはもちろんである。
【0044】参考として、図11に本実施形態(図10
参照)の回路の動作タイミング波形の一例が示される。
動作形態については、図1の回路に関連して図2に示し
た動作タイミング波形図から、当業者であれば容易に類
推され得るので、その説明は省略する。なお、本発明は
上述した第1〜第3の実施形態を用いて説明したが、本
発明はこれらの実施形態に限定されない。例えば、各実
施形態の特徴事項を適宜組み合わせることも可能であ
り、かかる組合せは、図示はしないが、当業者には容易
に想到されるであろう。
【0045】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、面
積及び消費電力を増大させることなく比較的簡単な制御
によりビット線電位を必要十分なだけ変化させることが
でき、これによって“H”レベルデータ読み出しに対す
るマージンを拡大することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施形態に係るDRAMにおけ
る要部の構成を示す回路図である。
【図2】図1の回路の動作タイミング波形図である。
【図3】本発明の第2の実施形態に係るDRAMにおけ
る要部の構成を示す回路図である。
【図4】図3におけるダミーセルを実現するための第1
の具体例を示す等価回路図である。
【図5】図4の等価回路に対応したレイアウトパターン
図である。
【図6】図3におけるダミーセルを実現するための第2
の具体例を示す等価回路図である。
【図7】図6の等価回路に対応したレイアウトパターン
図である。
【図8】図5及び図7におけるダミーセルの接続パター
ンの一例を示す図である。
【図9】図5及び図7におけるダミーセルの接続パター
ンの他の例を示す図である。
【図10】本発明の第3の実施形態に係るDRAMにお
ける要部の構成を示す回路図である。
【図11】図10の回路の動作タイミング波形図であ
る。
【図12】従来技術の一例としてのDRAMにおける要
部の構成を示す回路図である。
【符号の説明】
1…センスアンプ(S/A) 2…プリチャージ回路 BL0,BL0X,BL1,BL1X…相補ビット線 DS…ダミーセル DWL,DWL0,DWL1…ダミーセルの駆動信号
(ビット線短絡用信号) MS…メモリセル Q8,Q22,Q32,Q42,Q52…ダミーセルの
電荷蓄積ノードを第1の電位に接続する第1のスイッチ
ング素子(トランジスタ) Q9,Q23,Q33,Q43,Q53…ダミーセルの
電荷蓄積ノードを第2の電位に接続する第2のスイッチ
ング素子(トランジスタ) Q10,Q20,Q21,Q30,Q31,Q40,Q
41,Q50,Q51…相補ビット線間を短絡する第3
のスイッチング素子(トランジスタ) Q11〜Q14…ビット線とセンスアンプの絶縁用トラ
ンジスタ VSS…第1の電位 VPR…第2の電位 WL00,WL01,WL10,WL11…ワード線

Claims (12)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 メモリセルに電荷を蓄積することにより
    データを記憶するダイナミック型半導体記憶装置であっ
    て、 前記メモリセルが接続された相補ビット線と、 該相補ビット線間に接続されたセンスアンプと、 前記相補ビット線の少なくとも一方のビット線に接続さ
    れ、選択された時に当該ビット線につながる電荷蓄積ノ
    ードを有するダミーセルと、 前記相補ビット線のプリチャージ期間に前記ダミーセル
    の電荷蓄積ノードの電位を制御して当該ビット線の電位
    を所定の電位に制御する制御回路とを備え、 該所定の電位を、前記センスアンプにより前記相補ビッ
    ト線間の電位差を増幅した際の高電位側電源電位と低電
    位側電源電位の中心電位より低い電位に設定したことを
    特徴とするダイナミック型半導体記憶装置。
  2. 【請求項2】 前記制御回路は、前記ダミーセルの電荷
    蓄積ノードを第1の電位に接続する第1のスイッチング
    素子と、該ダミーセルの電荷蓄積ノードを第2の電位に
    接続する第2のスイッチング素子を有し、該第1及び第
    2のスイッチング素子のいずれか一方のみをオンとする
    ことを特徴とする請求項1に記載のダイナミック型半導
    体記憶装置。
  3. 【請求項3】 前記制御回路は、前記ダミーセルの選択
    /非選択を制御する駆動信号源と、該駆動信号により当
    該ダミーセルが選択された時に該駆動信号に応答して前
    記相補ビット線間を短絡する第3のスイッチング素子を
    さらに有することを特徴とする請求項2に記載のダイナ
    ミック型半導体記憶装置。
  4. 【請求項4】 前記ダミーセルは、前記相補ビット線の
    プリチャージ期間に選択され、前記センスアンプの活性
    化期間に非選択とされることを特徴とする請求項3に記
    載のダイナミック型半導体記憶装置。
  5. 【請求項5】 前記相補ビット線のプリチャージ期間に
    当該相補ビット線間を短絡する第4のスイッチング素子
    をさらに有し、該第4のスイッチング素子は前記ダミー
    セルの選択/非選択を制御する駆動信号と異なる信号に
    よって駆動されることを特徴とする請求項1から4のい
    ずれか一項に記載のダイナミック型半導体記憶装置。
  6. 【請求項6】 1対の相補ビット線の少なくとも一方の
    ビット線に接続されたダミーセルの電荷蓄積ノードと、
    他の1対の相補ビット線の少なくとも一方のビット線に
    接続されたダミーセルの電荷蓄積ノードとが、互いに直
    接接続されていることを特徴とする請求項1から4のい
    ずれか一項に記載のダイナミック型半導体記憶装置。
  7. 【請求項7】 1対の相補ビット線の少なくとも一方の
    ビット線に接続されたダミーセルの電荷蓄積ノードと、
    他の1対の相補ビット線の少なくとも一方のビット線に
    接続されたダミーセルの電荷蓄積ノードとが、少なくと
    も1つのスイッチング素子を介して互いに接続されてい
    ることを特徴とする請求項1から5のいずれか一項に記
    載のダイナミック型半導体記憶装置。
  8. 【請求項8】 前記第1の電位は、前記低電位側電源電
    位と同じ電位に設定され、前記第2の電位は、前記高電
    位側電源電位と低電位側電源電位の中心電位より低い電
    位に設定されることを特徴とする請求項2に記載のダイ
    ナミック型半導体記憶装置。
  9. 【請求項9】 前記ダミーセルは、前記メモリセルと同
    じ1トランジスタ・1キャパシタ型のセル構成を有して
    いることを特徴とする請求項1に記載のダイナミック型
    半導体記憶装置。
  10. 【請求項10】 前記ダミーセルは、前記メモリセル1
    つ分に相当するセル構造によって形成されていることを
    特徴とする請求項9に記載のダイナミック型半導体記憶
    装置。
  11. 【請求項11】 前記ダミーセルは、前記メモリセル2
    つ分を接続してなるセル構造によって形成され、隣接す
    る拡散層同士を接続したことを特徴とする請求項9に記
    載のダイナミック型半導体記憶装置。
  12. 【請求項12】 前記ダミーセルは、前記メモリセル2
    つ分を接続してなるセル構造によって形成され、隣接す
    るセルキャパシタの電荷蓄積ノードを形成する導電層同
    士を接続したことを特徴とする請求項9に記載のダイナ
    ミック型半導体記憶装置。
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