JPS601710B2 - semiconductor memory - Google Patents

semiconductor memory

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JPS601710B2
JPS601710B2 JP54111764A JP11176479A JPS601710B2 JP S601710 B2 JPS601710 B2 JP S601710B2 JP 54111764 A JP54111764 A JP 54111764A JP 11176479 A JP11176479 A JP 11176479A JP S601710 B2 JPS601710 B2 JP S601710B2
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Japan
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data line
data
layout
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JP54111764A
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JPS5534394A (en
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清男 伊藤
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Hitachi Ltd
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Hitachi Ltd
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    • GPHYSICS
    • G11INFORMATION STORAGE
    • G11CSTATIC STORES
    • G11C5/00Details of stores covered by group G11C11/00
    • G11C5/02Disposition of storage elements, e.g. in the form of a matrix array
    • G11C5/025Geometric lay-out considerations of storage- and peripheral-blocks in a semiconductor storage device

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は半導体メモリにおけるメモリアレ−の構成に関
するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to the structure of a memory array in a semiconductor memory.

従来1ケのトランジスタで1ビットを構成するメモリ、
たとえばMOS(Me凶1一〇幻de一Semicon
d肌tor)メモリでは第1図、第2図のような回路が
採用されていた。
Conventional memory consists of one bit with one transistor,
For example, MOS (Me evil 1 10 phantom de 1 Semicon
The circuits shown in Figures 1 and 2 were used in memory.

すなわち第1図において、たとえばメモリセルMCoを
読み出す場合には、ワード線Woと、他のデータ線Do
に属するダミワード線DW,に同時にパルスを印加し、
メモリセルMCoとDM,からの読み出し信号として、
2本のデータ線Do,Do に現われる微少な差動信号
出力を、プリアンブAAoのセット信号Setをオンに
することによってプリアンプPAoを動作させて増幅し
、Do,Do のいずれか一方のデータ線に現われた電
圧を検出して情報“1”,“0”を弁別していた。ここ
で差動信号出力が発生する理由は以下の通りである。ダ
ミーセルDM,の容量Coに記憶されている電圧は、メ
モリセルCoに記憶されている情報“1”,“0”に対
応した電圧のほぼ中間に設定されるから、ダミーセルの
読み出しによりデータ線に現われる電圧はメモリセルの
“1”,“0”読み出みによるデータ線電圧のほぼ中間
となる。従って、この中間値と“1”,“0”出力との
差が極性の異なる差動信号出力となる。
That is, in FIG. 1, when reading out a memory cell MCo, for example, a word line Wo and another data line Do are connected.
At the same time, a pulse is applied to the dummy word line DW, belonging to
As read signals from memory cells MCo and DM,
The minute differential signal output appearing on the two data lines Do, Do is amplified by operating the preamplifier PAo by turning on the set signal Set of the preamplifier AAo, and is output to one of the data lines Do, Do. It detected the voltage that appeared and discriminated between information "1" and "0". The reason why differential signal output is generated here is as follows. Since the voltage stored in the capacitance Co of the dummy cell DM is set to approximately the middle of the voltages corresponding to the information "1" and "0" stored in the memory cell Co, the data line is The voltage that appears is approximately halfway between the data line voltages resulting from reading "1" and "0" from the memory cell. Therefore, the difference between this intermediate value and the "1" and "0" outputs becomes a differential signal output with different polarity.

第2図は第1図に示す回路を複数個(例えばここでは6
4ケ)BIチップ内に実装しては1メモリを構成した場
合の幾何学的配置を考慮した回路の概略を示す図である
Figure 2 shows a plurality of circuits shown in Figure 1 (for example, 6 here).
4) It is a diagram schematically showing a circuit in consideration of the geometrical arrangement when it is mounted in a BI chip and constitutes one memory.

図中白丸印がメモリセル、黒丸印がダミーセルである。
たとえば、前記のようにしてデータ線Doに現われた信
号を外部に取り出すには、アドレス信号へによってトラ
ンジスタQoをオンにして、データ線Doの信号をメイ
ンアンプMAに入力して増幅し、データ出力Do瓜とし
て、チップ外にとり出す。さてこのような構成での欠点
は次の点に要約される。すなわち■データ線Do,Do
に現われた差動の信号の片方のみをメインアップMA
で増幅することになるので高速性の点で劣る。■片方の
信号をとり出すためにぴ,Doの電気的不平衡が生じや
すく誤動作の原因となる。■電気的特性を平衡させるべ
きデータ線Do,Do が、チップ内で機何学的に近接
してないために、Do,Do に不平衡雑音が結合しや
すく、プリアンプをオンにした場合に誤動作の原因とな
る。これらの欠点により、高速にして、高安定なLSI
メモリの設計には従来限界があった。本発明の一つの目
的は、高集積化が可能なメモリセル相互間のレイアウト
方式を提供することにある。このために、本発明の一つ
の実施例は、ダイナミック・ランダム・アクセス・メモ
リにおいて、隣接する2本のデータ線にメモリ・セルを
接続するにあたり、2メモリ・セル毎に交互に一方のデ
ータ線に接続することにより、高集積のメモリ・レイア
ウトとしたものである。
In the figure, the white circles are memory cells, and the black circles are dummy cells.
For example, in order to take out the signal appearing on the data line Do as described above, turn on the transistor Qo according to the address signal, input the signal on the data line Do to the main amplifier MA, amplify it, and output the data. Remove it from the chip as a melon. Now, the drawbacks of such a configuration can be summarized as follows. In other words, ■Data lines Do, Do
Only one of the differential signals appearing in the main up MA
Since it is amplified by , it is inferior in terms of high speed. ■In order to extract one signal, electrical imbalance between P and Do tends to occur, causing malfunction. ■Because the data lines Do and Do, whose electrical characteristics should be balanced, are not mechanically close to each other in the chip, unbalanced noise easily couples to Do and Do, causing malfunctions when the preamplifier is turned on. It causes Due to these drawbacks, high speed and highly stable LSI
Memory design has traditionally had limitations. One object of the present invention is to provide a layout method between memory cells that allows for high integration. To this end, one embodiment of the present invention provides a method for connecting memory cells to two adjacent data lines in a dynamic random access memory by alternately connecting one data line every two memory cells. A highly integrated memory layout is achieved by connecting the memory to the memory.

以下実施例で詳細に説明する。This will be explained in detail in Examples below.

第3図は、その回路例を示すものである。FIG. 3 shows an example of the circuit.

すなわち差動読み出し信号が現われるデータ線対Do,
Doを図中のように近接して平行に配置し、かつワード
線(Wo〜W63,DWo,DW,)の各々1本とDo
,Do の交点の中で、一方の交点のみにメモリセルを
接続する。あるメモリセル(たとえばMC63)読み出
す場合には、そのセルが接続されていないデータ線(D
o)に接続されているダミーセル(D恥)を同時に読み
出して、データ線Do,Do に現われた差動電圧をプ
リアンプPAoで有効に利用する。またプリアンプPへ
で増幅された差動信号は、デコーダの出力であるアドレ
ス信号Aoの印加によってトランジスタ偽Qoを通り差
動のアンプMAに入力し、再び蓋動で増幅される。この
ように本発明では、第2図の場合とはまった〈Do,D
o の電気的平衡度は何ら阻害されることはない。第4
図は、Do,Doの電気的平衡度を保つたままでのメモ
リセル(8ビット)の接続法の概略図である。図中a,
b,cはDo,Do にそれぞれ1ケおき、2ケおき、
4ケおきにメモリセルを接続する方法である。第5図a
、第6図はシリコンゲートプロセスを用いて第4図b,
cを実現するレイアウト例である。第5図bは第5図a
のAA′部の断面図である。図中、ポリシリコンで形成
された記憶容量形成電極cpは、第1図のような、メモ
リセル内の記憶量Coを形成するためのものである。4
00,41川まシリコン基板600内に形成され、トラ
ンジスタQを形成するためのドレインとソース(又はソ
ースとドレイン)であり420は4101こ対応して、
Coを形成するためのドレイン(又はソース)である。
That is, the data line pair Do, where differential read signals appear,
Do are arranged close to each other in parallel as shown in the figure, and one each of the word lines (Wo to W63, DWo, DW,) and Do
, Do, a memory cell is connected to only one of the intersections. When reading a certain memory cell (for example, MC63), the data line (D
The dummy cells (D) connected to the data lines Do and Do are simultaneously read out, and the differential voltage appearing on the data lines Do and Do is effectively used by the preamplifier PAo. Further, the differential signal amplified by the preamplifier P is inputted to the differential amplifier MA through the transistor Qo by application of the address signal Ao which is the output of the decoder, and is amplified again by the lid operation. In this way, in the present invention, <Do, D
The electrical balance of o is not disturbed in any way. Fourth
The figure is a schematic diagram of a method of connecting memory cells (8 bits) while maintaining electrical balance between Do and Do. In the figure a,
b, c are Do, Do every 1st, 2nd, respectively,
This method connects memory cells every fourth. Figure 5a
, FIG. 6 is a silicon gate process using a silicon gate process.
This is an example of a layout that realizes c. Figure 5b is Figure 5a
It is a sectional view of the AA' section of. In the figure, a storage capacitor forming electrode CP made of polysilicon is used to form a storage capacity Co in a memory cell as shown in FIG. 4
00,41 Kawama is formed in the silicon substrate 600 and is a drain and source (or source and drain) for forming a transistor Q, and 420 corresponds to 4101.
This is a drain (or source) for forming Co.

記憶容量形成電極Cpおよびワード線W斑, W59等
はポリシリコンで形成され、データ線D,等はアルミニ
ウムで形成されている。
The storage capacitor forming electrode Cp and the word lines W59, etc. are formed of polysilicon, and the data lines D, etc. are formed of aluminum.

データ線D,等とワード線W59等は絶縁膜200によ
り分離されている。1 00はデータ線Do,Do 等
と拡散層400とのコンタクト部である。
The data line D, etc. and the word line W59, etc. are separated by an insulating film 200. Reference numeral 100 indicates a contact portion between the data lines Do, Do, etc. and the diffusion layer 400.

記憶容量Coの形成は、N−チャネルMOSでは、cp
に高電圧を加えると、その直下に形成されるチャネルと
cp間の容量がCoとなる。
In N-channel MOS, the storage capacity Co is formed by cp
When a high voltage is applied to , the capacitance between the channel formed directly below and CP becomes Co.

第5図を用いて動作を簡単に説明すると、ワード線たと
えばW6oにパルス電圧を印加するとトランジスタQ(
第1図MCo内のQに相当)はオンとなり、Coの記電
圧はデータ線Doの容量とCoで分圧された形でDoに
電圧が現われることになる。一方、これと対になるデー
タ線,Doには、トランジスタQが存在しないから、出
力は現われない。Doに現われる出力は、前述したよう
にダミーセル(図中省略)からの出力だけとなる。なお
第5図から明らかなようにDoと○,におけるコンタク
ト部の拡散層間の距離を中間にAI配線が存在するため
に、大にできる。そのためDo,D,間のパンチスルー
が避けられる利点もある。さらに第3図の他の利点はプ
リアンプPAoのレイアウトが従釆に比べ容易となるこ
とである。すなわち従来の第1図、第2図では、互いに
一直線上にレイアウトされているDo,Do の中間に
、メモリセルよりもはるかに占有面積大でしかも回路構
成の複雑なPへをレイアウトしなければならず、データ
線のピッチを考えるとこれはきわめて困難であった。し
かし第3図では、データ線のピッチ方向に対し、従釆の
ほぼ2倍のレイアウト上の面積的余裕がでてくるので、
レイアウトがきわめて容易となる。またプリアンプPA
oの配置は第3図のようにMA側でもよいし、あるいは
Do,Do 上の他端(W63側)でもよい。
To briefly explain the operation using FIG. 5, when a pulse voltage is applied to the word line, for example, W6o, the transistor Q (
(corresponding to Q in MCo in FIG. 1) is turned on, and the voltage recorded on Co is divided by the capacitance of data line Do and Co, and a voltage appears on Do. On the other hand, since the transistor Q does not exist on the data line Do paired with this, no output appears. The output appearing at Do is only the output from the dummy cell (not shown), as described above. As is clear from FIG. 5, the distance between the diffusion layers of the contact portions at Do and O can be increased due to the presence of the AI wiring in the middle. Therefore, there is an advantage that punch-through between Do and D can be avoided. Furthermore, another advantage of FIG. 3 is that the layout of the preamplifier PAo is easier than that of the slave. In other words, in the conventional Figures 1 and 2, it is necessary to lay out P, which occupies a much larger area than the memory cell and has a complicated circuit configuration, between Do and Do, which are laid out in a straight line with each other. However, considering the pitch of the data lines, this was extremely difficult. However, in Figure 3, there is a layout area margin that is approximately twice that of the subordinate in the data line pitch direction, so
Layout becomes extremely easy. Also preamplifier PA
o may be placed on the MA side as shown in FIG. 3, or on the other end (W63 side) of Do, Do.

W63側にPへを配置すると第3図のごとき、片端にの
みレイアウトの比較的困難な制御回路(Pへ,Qoなど
)が集中することはなくなる。場合によってはプリアン
プをデータ線上のMA側とW63側とで交互に配置する
こともできる。このように本発明によればレイアウトの
自由度を大幅に増すことができる。また第5図、第6図
では、ワード線がポリSiの例であるが、ワード線がA
Iの場合にも同様にレイアウト可能で、またAIゲート
の場合にも同様である。
By arranging P on the W63 side, control circuits that are relatively difficult to layout (P, Qo, etc.) will not be concentrated at one end, as shown in FIG. Depending on the case, preamplifiers may be arranged alternately on the MA side and the W63 side on the data line. As described above, according to the present invention, the degree of freedom in layout can be greatly increased. In addition, in FIGS. 5 and 6, the word line is made of poly-Si, but the word line is made of A
A similar layout is possible in the case of an I gate, and the same is true in the case of an AI gate.

また本例では1ケのトランジスタで1ビットを構成する
例であったが、データ対線から差動に信号を取り出すた
めに、ワード線との2交点の一方にのみメモリセルを接
続し、かつダミーセルを利用した第3図、第4図の考え
方を応用すれば、すべてのメモリは1に適用できること
は明らかである。
Also, in this example, one bit is configured with one transistor, but in order to extract signals differentially from the data pair lines, a memory cell is connected only to one of the two intersections with the word line, and It is clear that all memories can be applied to 1 by applying the concept shown in FIGS. 3 and 4 using dummy cells.

第3図において、CD,CDはデータの書込み、論出し
のための共通のデータ線である。以上から高速、高安定
動作のメモリは1が実現できることになる。
In FIG. 3, CD and CD are common data lines for data writing and logical output. From the above, a memory with high speed and highly stable operation can be realized.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図、第2図は1ケのトランジスタで1ビットを構成
する従来のメモリ構成、第3図はデータ対線の片側から
だけ読み出し信号が出力する本発明の実施例、第4図は
メモリセルの結線法、第5図、第6図はSiゲートを例
にしたレイアウトの実施例である。 Do,Do ,D,…データ線、Wo・”W62…ワー
ド線、DWo,DW.・・・ダミーセルのワード線、M
C。 ,MC.・・・メモリセル、DM。,DM.・・・ダミ
ーセル、Co・・・記憶容量、Qメモリセル内トランジ
スタ、WD…ワードドライバ、Q〇,Q。〜Q3…デー
タ線選択トランジスタ、Ao〜A63・・・アドレス信
号、PAo〜PA63・・・プリアンプ、MA・・・メ
インアンプ、Set・・・セット信号、CP・・・C3
形成用電極。第1図第2図 第3図 第4図 第6図 第5図
Figures 1 and 2 show a conventional memory configuration in which one bit is configured with one transistor, Figure 3 shows an embodiment of the present invention in which a read signal is output from only one side of a pair of data lines, and Figure 4 shows a memory configuration. 5 and 6 show an example of a layout using a Si gate as an example. Do, Do, D,...Data line, Wo/"W62...Word line, DWo, DW...Dummy cell word line, M
C. , M.C. ...Memory cell, DM. , D.M. ...Dummy cell, Co...Storage capacity, Q transistor in memory cell, WD...Word driver, Q〇,Q. ~Q3...data line selection transistor, Ao~A63...address signal, PAo~PA63...preamplifier, MA...main amplifier, Set...set signal, CP...C3
Electrode for formation. Figure 1 Figure 2 Figure 3 Figure 4 Figure 6 Figure 5

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 複数個のメモリ・セルを行列に配置した半導体メモ
リにおいて、隣り合う2つのデータ線を1つの組と成し
、各組の2つのデータ線の間で、各ワード線との交差点
に対応する位置にメモリ・セルを2個ずつ効互に配置し
てなることを特徴とする半導体メモリ。
1. In a semiconductor memory in which multiple memory cells are arranged in rows and columns, two adjacent data lines form one set, and between the two data lines of each set, there is a line corresponding to the intersection with each word line. A semiconductor memory characterized in that two memory cells are arranged alternately at each position.
JP54111764A 1979-09-03 1979-09-03 semiconductor memory Expired JPS601710B2 (en)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPH0634353B2 (en) * 1983-05-07 1994-05-02 日本電信電話株式会社 Semiconductor memory device
JPS61110459A (en) * 1984-11-02 1986-05-28 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> Semiconductor memory
US5237217A (en) * 1990-11-14 1993-08-17 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Decoder circuit with a differential amplifier and applications thereof

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JPS5534394A (en) 1980-03-10

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