JPH11330410A - 半導体記憶装置 - Google Patents

半導体記憶装置

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JPH11330410A
JPH11330410A JP10128797A JP12879798A JPH11330410A JP H11330410 A JPH11330410 A JP H11330410A JP 10128797 A JP10128797 A JP 10128797A JP 12879798 A JP12879798 A JP 12879798A JP H11330410 A JPH11330410 A JP H11330410A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ボンディングパッドや間接周辺回路の効率的
なレイアウトを実現することができる半導体記憶装置を
提供する。 【解決手段】 DRAM、SDRAMなどの大容量メモ
リであって、第1に、ボンディングパッドPS,PDを
バンク0〜バンク3からなる4バンク構成の上側に配置
されたメモリアレー領域UL,URと下側に配置された
メモリアレー領域DL,DRとの間の中央ではなく、一
方の下側に寄せる。第2に、左右でボンディングパッド
PS,PDの配置をずらし、右半分のボンディングパッ
ドPDは上に30μm程度ずらす。ボンディングパッド
PS,PDと下側のメモリアレー領域DL,DRとの間
には、メモリアレー領域DL,DRに近接する必要のあ
るセンスアンプ、カラムデコーダ、メインアンプだけを
配置し、間接周辺回路はボンディングパッドPS,PD
の上側に置くように配置して構成される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体記憶装置の
レイアウト技術に関し、特にDRAM、シンクロナスD
RAM(SDRAM)などの大容量メモリの効率的なレ
イアウトのためのパッド配置に適用して有効な技術に関
する。
【0002】
【従来の技術】本発明者が検討した技術として、DRA
M、SDRAMでは、多ビット化(×4→×16,×3
2)の傾向にあり、パッド数は増加の傾向にある。たと
えば、64MビットSDRAM(×4,×8,×16を
ボンディングオプションで実現)では、入出力ピン数は
パッケージでは54ピンであるが、内部パッドには正規
信号パッド(アドレス、クロック、データなど)、電源
パッド、実験パッド、ボンディングオプションパッド
(×4〜×16ビット切り換えやバンク数切り換え用)
を含めて約70パッドが必要である。パッド寸法やその
間のスペースも必要で、シュリンク世代では次第にLO
C方式のための1列に並べるのが困難になってきた。た
とえ、1列に並べても、その隙間にまとまったチャネル
領域や電源バス領域を確保することが困難になってき
た。
【0003】また、最近の高集積メモリでは、降圧方式
を採用することが多く、チップ内部に多種類の電源線が
必要となる。外部電源として、VDD,VSS,VDD
Q,VSSQ、内部電源として、VPERI(周辺回路
用),VDL(メモリアレー用),VPP(昇圧ワード
ドライバ用),VBB(アレー基板バイアス用)などが
存在する。さらに、ノイズ対策として、メモリアレー用
(VDDA,VSSA)と一般周辺用(VDD,VS
S)、入力回路用(VDDI,VSSI)とに分けられ
る。このように、DRAM、SDRAMなどのメモリに
おいては、多ビット化に伴うパッド数の増加によりパッ
ドの配置が困難になり、また高集積化により多種類の電
源線が必要となっている。
【0004】なお、このようなDRAM、SDRAMな
どの大容量メモリに関する技術としては、たとえば19
94年11月5日、株式会社培風館発行の「アドバンス
トエレクトロニクスI−9 超LSIメモリ」などに記
載される技術などが挙げられる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明者は、前記のよ
うなDRAM、SDRAMなどの大容量メモリにおい
て、標準ピン配置の規則性に着目し、それと適合するパ
ッドや、いわゆる間接周辺回路(メモリセル、センスア
ンプ、デコーダなどの直接周辺回路を除く)の効率的な
レイアウトについて検討した。以下において、本発明者
が検討した内容を図8および図9を用いて説明する。
【0006】まず、DRAM、SDRAMの標準ピン配
置について考える。図8は、64MSDRAMのピン配
置である。これによれば、上半分にデータ信号のピン
(DQ*)があり、下半分にアドレス信号、クロック信
号系のピン(A*,CLK,CKE,/RAS,/CA
Sなど)がある。この事情は、SDRAM以外のEDO
DRAMでも同様である。このことは、チップ設計の観
点からは、90度回転して考えると、チップの右半分で
データ信号系回路、左半分にアドレス信号、クロック信
号系回路があることを意味する。このように、性質の異
なるボンディングパッド群や回路群を、その性格に着目
し、効率的に配置することを考えた。
【0007】図9は、従来のLOC組立用パッド配置で
ある。間接周辺回路領域のほぼ中央部にボンディングパ
ッドPS,PDを配置し、このボンディングパッドP
S,PDの近傍には静電保護素子や入出力回路を配置
し、さらにボンディングパッドPS,PDの上下両側の
領域とメモリアレー領域UL,UR,DL,DRの間に
制御回路、プリデコーダなどの内部回路を配置する。こ
の配置では、内部回路群がボンディングパッドPS,P
Dで上下に区分けされるため、それら多数の信号のやり
取りを行うことが困難となる。また、上下に回路ブロッ
クが分かれると、それら用に電源バスラインが2組必要
となるので、電源配線領域が無駄になる、などの課題が
考えられる。
【0008】そこで、本発明の目的は、ボンディングパ
ッドの近傍に配置される静電保護素子や入出力回路、さ
らにボンディングパッドの上下両側の領域とメモリアレ
ー領域との間に配置される内部回路の配線と寸法などを
考慮して、ボンディングパッドや間接周辺回路の効率的
なレイアウトを実現することができるDRAM、SDR
AMなどの大容量メモリの半導体記憶装置を提供するも
のである。
【0009】本発明の前記ならびにその他の目的と新規
な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかに
なるであろう。
【0010】
【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、
次のとおりである。
【0011】すなわち、本発明による半導体記憶装置
は、多数のボンディングパッドを有するDRAM、SD
RAMなどの大容量メモリでのパッド配置について、ま
ず第1に、ボンディングパッド群をメモリアレー領域間
の中央ではなく、上下の一方に寄せるものである。第2
に、左右でボンディングパッドの配置をずらし、右側の
データ信号側のボンディングパッドはやや中央に戻すよ
うにしたものである。
【0012】よって、前記半導体記憶装置によれば、第
1の特徴により、間接周辺回路を上下の他方側に集中し
て配置するので、ボンディングパッドの隙間を使って上
下でやり取りする信号数を少なくすることができる。さ
らに、間接周辺回路に必要な電源バスも1組だけ置けば
よい。
【0013】また、第2の特徴により、アドレス信号、
クロック信号側は多数の信号チャネルを確保することが
できる。データ信号側では、アドレス信号、クロック信
号側ほど信号チャネルは要らないが、ボンディングパッ
ドの上下に隣接して巨大な出力トランジスタを置くのに
好適である。さらに、データ信号側では、出力トランジ
スタ専用電源といった特殊な電源が追加して必要となる
が、それを置くのにも好適である。
【0014】この結果、チップ全体として、間接周辺回
路の効率的なレイアウトを行うことができ、チップ面積
の低減および信号経路の短縮による速度向上を達成する
ことができる。
【0015】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明す
るための全図において同一の部材には同一の符号を付
し、その繰り返しの説明は省略する。
【0016】図1(a),(b) は本発明の一実施の形態であ
る半導体記憶装置を示す概略レイアウト図と部分拡大
図、図2は本実施の形態の半導体記憶装置において、ボ
ンディングパッドの配置を示す概略レイアウト図、図3
はチップ中央部の回路ブロックの配置を示す概略レイア
ウト図、図4はチップ中央部のボンディングパッド・電
源線の配置を示す概略レイアウト図、図5はアドレス信
号、クロック信号のボンディングパッド回りを示す回路
図、図6はデータ信号のボンディングパッド回りを示す
回路図、図7はLOCボンディング方式を示す概略平面
図である。
【0017】まず、図1により本実施の形態の半導体記
憶装置の概略レイアウト構成を説明する。
【0018】本実施の形態の半導体記憶装置は、たとえ
ばDRAM、SDRAMなどの大容量メモリとされ、こ
のメモリチップ10には、メインローデコーダ領域1
1、メインワードドライバ領域12、カラムデコーダ領
域13、周辺回路/ボンディングパッド領域14、メモ
リセルアレー15、センスアンプ領域16、サブワード
ドライバ領域17、交差領域18などが周知の半導体製
造技術によって1個の半導体チップ上に形成されてい
る。この図1においては、水平方向が行方向(ワード線
方向)、垂直方向が列方向(ビット線方向)である。
【0019】この大容量メモリにおいては、たとえば図
1に示すように、メモリチップ10の行方向における左
側と右側、列方向における上側と下側にメモリセルアレ
ー15などからなるメモリアレー領域がバンク0〜バン
ク3に4分割して配置される。この左側と右側とに配置
されたメモリアレー領域は、それぞれのメモリアレー領
域に対応するメインワードドライバ領域12を介して中
央に配置されたメインローデコーダ領域11を挟んで対
で配置されている。
【0020】また、メモリチップ10の上側と下側に配
置されたメモリアレー領域の中央側には、それぞれのメ
モリアレー領域に対応するカラムデコーダ領域13が配
置されている。さらに、その中央部には、周辺回路/ボ
ンディングパッド領域14として、ローアドレスバッフ
ァ、カラムアドレスバッファ、プリデコーダ、タイミン
グ発生回路、データ入出力回路などが配置され、さらに
外部接続用のボンディングパッドが設けられている。
【0021】メモリアレー領域は、メモリセルアレー1
5の列方向にセンスアンプ領域16が隣接して配置さ
れ、また行方向にサブワードドライバ領域17が隣接し
て配置され、このセンスアンプ領域16とサブワードド
ライバ領域17との交差領域18にはFXドライバ(サ
ブワードドライバ駆動用)、さらにセンスアンプ群の制
御回路(スイッチMOSトランジスタなど)も配置され
ている。このメモリセルアレー15に対して、ワード線
は行方向、ビット線は列方向としている。これとは逆の
配置でも本発明を用いることができることは自明であ
る。
【0022】特に、本発明による実施の形態の大容量メ
モリにおいては、上側と下側に配置されたメモリアレー
領域の中央部の周辺回路/ボンディングパッド領域14
に設けられたボンディングパッドの配置が工夫されてい
る。以下において、図2〜図7を用いて順に説明する。
【0023】図2は、ボンディングパッドの配置図であ
る。前記図9と異なり、2つの特徴がある。まず第1
に、ボンディングパッドPS,PDをバンク0〜バンク
3からなる4バンク構成の上側に配置されたメモリアレ
ー領域UL,URと下側に配置されたメモリアレー領域
DL,DRとの間の中央ではなく、一方に寄せる。図2
では下側に寄せている。第2に、左右でボンディングパ
ッドPS,PDの配置をずらし、右半分のボンディング
パッドPDはPSよりも上にずらし、相対的なずらし量
は30μm程度である。ボンディングパッドPS,PD
と下側のメモリアレー領域DL,DRとの間には、メモ
リアレー領域DL,DRに近接する必要のあるセンスア
ンプ、カラムデコーダ、メインアンプだけを配置し、い
わゆる間接周辺回路はボンディングパッドPS,PDの
上側に置く。
【0024】第1の特徴である、ボンディングパッドP
S,PDを全体に下側にずらすことにより、間接周辺回
路を上側に集中して配置するので、ボンディングパッド
PS,PDの上下でやり取りする信号数が前記図9に比
べて格段に少なくなる。また、間接周辺回路に必要な電
源バスも上側に1組置けばよい。もちろん、カラムデコ
ーダ、メインアンプの電源は下側にも必要であるが、下
側では不要な電源が多数生まれ省略できる。
【0025】第2の特徴である、右側のボンディングパ
ッドPDをやや上に戻すことにより、左側は間接周辺回
路にX/Yアドレス信号系や制御回路に伴う多数の信号
チャネルを確保できる。右側では、データに伴う入出力
回路が大部分であり、左側ほど信号チャネルは要らない
が、ボンディングパッドPDを上にずらすことは、PD
の上下に隣接して巨大な出力トランジスタを置くのに好
適である。さらに、右側では、出力トランジスタ専用電
源VDDQ,VSSQといった特殊な電源が追加して必
要となるが、それを置くのにも好適である。
【0026】たとえば、ボンディングパッドPS,PD
とメモリアレー領域UL,UR,DL,DRとの間の寸
法は、上側に配置されたメモリアレー領域UL,URと
下側に配置されたメモリアレー領域DL,DRとの間の
間隔Tが700μm程度の場合に、左側のアドレス信
号、クロック信号系のボンディングパッドPSは中心か
ら230μm程度の間隔TLをあけて配置され、データ
信号系のボンディングパッドPDは中心から200μm
程度の間隔TRをあけて配置されている。Tの領域には
メインアンプ、カラムデコーダを含むがセンスアンプは
含まれないものとする。このボンディングパッドPSと
ボンディングパッドPDとのずれは30μm程度とな
る。
【0027】図3は、チップ中央部の拡大図である。2
つの間接周辺回路群はPMOSトランジスタを背中合わ
せとするようにして置けば、ウェル分離を省略すること
ができ、また正側電源線を共用できる。メタル3層配線
構造とすると、上下のメモリアレー領域UL,UR,D
L,DRの間の長辺領域では、メタル1層はセル内の素
子接続に使用し、メタル2層は縦(短辺)方向、メタル
3層は横(長辺)方向の信号、電源結線に用いる。これ
は、メタル3層は膜厚が厚く、最も低抵抗だからであ
る。メモリアレー領域UL−UR間とメモリアレー領域
DL−DR間のローデコーダ、メインワードドライバ領
域は縦方向が長いので、縦方向にメタル3層の配線を当
てる。
【0028】図4は、チップ中央部の電源配線を示す。
多種類の電源線名を図示する。ここで、VDDQ,VS
SQは出力トランジスタ専用電源であり、VSSI,V
DDIは入力回路用、VDDA,VSSAはメモリアレ
ーのセンスアンプ駆動用、VPERIは周辺回路用降圧
電源、VDLはメモリセル蓄積電圧、VPPはワード線
昇圧電源である。これらの電源線は、縦方向がメタル2
層、横方向がメタル3層の配線を用いる。
【0029】図5は、入力信号用のボンディングパッド
PSである。アドレス信号、クロック信号のボンディン
グパッドPSには、このボンディングパッドPSの上に
静電保護素子21を配置し、この静電保護素子21を介
して内部回路に接続する。この静電保護素子21はボン
ディングパッドPSの一方に大きな面積を占める。破線
はおおよその寸法を暗示する。
【0030】図6は、データ信号用のボンディングパッ
ドPDである。このボンディングパッドPDの上下に出
力PMOSトランジスタ22、出力NMOSトランジス
タ23を配置し、この出力PMOSトランジスタ22、
出力NMOSトランジスタ23のゲートは内部回路に接
続する。破線はおおよその寸法を暗示する。前記図5の
入力信号用のボンディングパッドPSと異なり、ボンデ
ィングパッドPDの上下にまとまった領域を必要とす
る。
【0031】図5のボンディングパッドPS、図6のボ
ンディングパッドPDの回りの素子の寸法と配線の特徴
の違いに着目して、効率的に配置しようとすると、前記
図2、図3、図4のように左右でボンディングパッドP
S,PDの位置を上下にずらすことは都合がよい。よっ
て、左右のボンディングパッドPS,PDを下側に寄
せ、さらに右半分のボンディングパッドPDはやや中央
に戻すようにして配置している。
【0032】図7はLOC(リードオンチップ)パッケ
ージにボンディングしたところを示す図である。このL
OCパッケージは、メモリチップ10の上方にリードフ
レーム31を配置し、メモリチップ10のボンディング
パッドPS,PDとリードフレーム31の先端とが金線
などのワイヤ32を用いてワイヤボンディングで接続さ
れる。このLOCパッケージにおいては、ボンディング
パッドPS,PDをずらしても、全体のメモリチップ1
0からのずれは少なく、従来と同様にボンディングを行
うことができる。図7においては、前記図8に対応する
入出力ピン数が54ピンのパッケージを示している。
【0033】従って、本実施の形態の半導体記憶装置に
よれば、ボンディングパッドPS,PDを全体に下側に
ずらすことにより、間接周辺回路を上側に集中して配置
するので、ボンディングパッドPS,PDの隙間を使っ
て上下でやり取りする信号数を少なくできる。さらに、
間接周辺回路に必要な電源バスも1組置けばよい。ま
た、右側のボンディングパッドPDはやや上に戻すこと
により、アドレス信号、クロック信号側は多数の信号チ
ャネルを確保できる。データ信号側では、アドレス信
号、クロック信号側ほど信号チャネルは要らないが、ボ
ンディングパッドPDの上下に隣接して巨大な出力PM
OSトランジスタ22、出力NMOSトランジスタ23
を置くのに好適である。さらに、右側では、トランジス
タ22,23の専用電源VDDQ,VSSQといった特
殊な電源が追加して必要となるが、それを置くのにも好
適である。この結果、チップ全体として、間接周辺回路
の効率的なレイアウトを行うことができる。
【0034】以上、本発明者によってなされた発明をそ
の実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前
記実施の形態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いうまでもな
い。
【0035】たとえば、前記実施の形態においては、ボ
ンディングパッドを全体に下側にずらして配置する場合
について説明したが、これに限定されるものではなく、
上側にずらして配置することも可能であり、この場合に
もデータ信号側のボンディングパッドはやや中央に戻す
ようにして配置することが望ましい。
【0036】また、メモリアレー領域がバンク0〜バン
ク3からなる4バンク構成の例を示したが、8バンクな
どの他のバンク構成についても適用可能であり、この場
合にもボンディングパッドは前記と同じようにして配置
することにより同様の効果を得ることができる。
【0037】
【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、
以下のとおりである。
【0038】(1).ボンディングパッド群をメモリアレー
領域間の中央ではなく、上下の一方に寄せて配置するこ
とで、間接周辺回路を他方側に集中して配置することが
できるので、ボンディングパッドの隙間を使って上下で
やり取りする信号数を少なくすることが可能となる。
【0039】(2).前記(1) により、間接周辺回路を他方
側に集中して配置することで、間接周辺回路に必要な電
源バスも1組だけを置くことで対応可能となる。
【0040】(3).左右でボンディングパッドの配置をず
らし、データ信号側のボンディングパッドはやや中央に
戻すように配置することで、アドレス信号、クロック信
号側は多数の信号チャネルを確保することが可能とな
る。
【0041】(4).前記(3) により、データ信号側のボン
ディングパッドを中央に戻すように配置することで、デ
ータ信号側ではボンディングパッドの上下に隣接して巨
大な出力トランジスタを置くことが可能となる。
【0042】(5).前記(3) により、データ信号側のボン
ディングパッドを中央に戻すように配置することで、デ
ータ信号側では出力トランジスタ専用電源などの特殊な
電源を追加して置くことが可能となる。
【0043】(6).前記(1) 〜(5) により、DRAM、S
DRAMなどの大容量メモリにおいて、ボンディングパ
ッドや間接周辺回路の効率的なレイアウトを行うことが
できるので、チップ面積の低減および信号経路の短縮に
よる速度向上を達成することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】(a),(b) は本発明の一実施の形態である半導体
記憶装置を示す概略レイアウト図と部分拡大図である。
【図2】本発明の一実施の形態の半導体記憶装置におい
て、ボンディングパッドの配置を示す概略レイアウト図
である。
【図3】本発明の一実施の形態の半導体記憶装置におい
て、チップ中央部の回路ブロックの配置を示す概略レイ
アウト図である。
【図4】本発明の一実施の形態の半導体記憶装置におい
て、チップ中央部のボンディングパッド・電源線の配置
を示す概略レイアウト図である。
【図5】本発明の一実施の形態の半導体記憶装置におい
て、アドレス信号、クロック信号のボンディングパッド
回りを示す回路図である。
【図6】本発明の一実施の形態の半導体記憶装置におい
て、データ信号のボンディングパッド回りを示す回路図
である。
【図7】本発明の一実施の形態の半導体記憶装置におい
て、LOCボンディング方式を示す概略平面図である。
【図8】本発明の前提となる半導体記憶装置において、
入出力ピンの配置を示す説明図である。
【図9】本発明の前提となる半導体記憶装置において、
ボンディングパッドの配置を示す概略レイアウト図であ
る。
【符号の説明】
10 メモリチップ 11 メインローデコーダ領域 12 メインワードドライバ領域 13 カラムデコーダ領域 14 周辺回路/ボンディングパッド領域 15 メモリセルアレー 16 センスアンプ領域 17 サブワードドライバ領域 18 交差領域 21 静電保護素子 22 出力PMOSトランジスタ 23 出力NMOSトランジスタ 31 リードフレーム 32 ワイヤ UL,UR,DL,DR メモリアレー領域 PS,PD ボンディングパッド
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 加藤 茂信 東京都小平市上水本町5丁目22番1号 株 式会社日立超エル・エス・アイ・システム ズ内 (72)発明者 橘川 五郎 東京都小平市上水本町五丁目20番1号 株 式会社日立製作所半導体事業部内 (72)発明者 三島 通宏 東京都小平市上水本町五丁目20番1号 株 式会社日立製作所半導体事業部内

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 メモリアレー領域がチップの短辺方向の
    周辺部に配置され、かつ多数のボンディングパッドが前
    記チップの長辺方向に沿って、このチップの短辺方向の
    中央部の中心から上下の一方にずらして配置されている
    ことを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であっ
    て、前記多数のボンディングパッドは、前記チップの短
    辺方向の中央部の中心から上下の一方にずらされるとと
    もに、この中心から上下の一方へのずらし量が相対的に
    このチップの長辺方向の中央部を中心に左半分、右半分
    で異なる寸法で配置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であっ
    て、前記多数のボンディングパッドは、前記チップの短
    辺方向の中央部の中心から上下の一方にずらされるとと
    もに、この中心から上下の一方へのずらし量が相対的に
    アドレス信号およびクロック信号系は大きい寸法で、デ
    ータ信号系は小さい寸法で配置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3記載の半導体記憶装置であっ
    て、前記アドレス信号およびクロック信号系のボンディ
    ングパッドの上下の一方には静電保護素子が配置され、
    前記データ信号系のボンディングパッドの上下には出力
    用MOSトランジスタが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1、2、3または4記載の半導体
    記憶装置であって、前記半導体記憶装置は、64Mビッ
    ト以上のDRAM、シンクロナスDRAMであることを
    特徴とする半導体記憶装置。
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