JPS63308793A - メモリ装置 - Google Patents

メモリ装置

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JPS63308793A
JPS63308793A JP63028663A JP2866388A JPS63308793A JP S63308793 A JPS63308793 A JP S63308793A JP 63028663 A JP63028663 A JP 63028663A JP 2866388 A JP2866388 A JP 2866388A JP S63308793 A JPS63308793 A JP S63308793A
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JP
Japan
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signal
word line
address
column
circuit
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JP63028663A
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English (en)
Inventor
Takashi Sato
佐藤 多加志
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、メモリ装置に関する。
以下、この発明の実施例を図面とともに説明する。
〔ダイナミックメモリシステムの構成及び動作〕本発明
のダイナミックメモリシステムの構成を第1図に従って
説明する。まず、点線で囲まれ゛たブロックダイアグラ
ムはダイナミックメモリシステムを示しておυ、このシ
ステムはD−RAM工C!  ARRAY(以下、D−
RAMと称する。)並びに計算機の中央処理装置(以下
、cptyと称する図示せず。)とD−RAMとの間の
インターフェイス回路から構成されている。
次に上記ダイナミックメモリシステムとcPUとの間の
入出力信号を説明する。まず、アドレス信号A O−A
 kはD−RAMのアドレスを選択する信号である。R
KFGRNTはD−RAMのメモリ情報をリフレッシュ
させる、リフレッシュ指示信号である。WEはライトイ
ネーブル信号であり、D−RAMiCbけるデータの読
出し及び書込み命令信号である。MSはD −R,A 
Mのメモリ動作?開始ざぜる、メモリ起動信号である。
D1〜D8はCPUとD−RAMとを結ぶデータバスに
おける人出力データである。RE F R,g QはD
−RAMのメモリ情報のリフレッシュ要求信号である。
次にダイナミックメモリシステム’iD−RAMと上記
インターフェイス回路に分けて説明する。
まず、D−RAMはnkビット集状状回路以下、nkと
称する。なお、1にピットは21°= 1024ピント
を示している。)2列にm個、行にBI’[!!配列し
、(nxm)ワードXBビット°のマトリクス構成され
たICアレイより成っている。
次にインターフェイス回路全説明する。RARはCPU
から送出きれるアドレス信号A6−AkのうちAo%A
l全受信し、D−RAMの動作にあったタイミングのア
ドレス信号に変換するロウアドレスレシーバであり、O
ARは上記アドレス信号AO−Akのうち、Ai++−
AJlfr、受信し、D−RAMの動作にあったタイミ
ングのアドレス信号に変換するカラムアドレスレシーバ
であり、ADHは上記アドレス信号A6−Akのうち、
AJ刊〜Akを受信し、D−RAMの動作にあったタイ
ミングのアドレス信号に変換するアドレスレシーバであ
る。
DCRはD−RAMのチップを選択するだめのチップ選
択制御信号(以下、aS、〜aSnと称する。m=2に
−J)1送出するデコーダでちる。
RAS−CTはD−RAMの動作にあったタイミングの
チップ選択信号及びロウアドレス取込用信号を送出する
RASコントロール回路である。
ADMは上記アドレス信号AQ%Ai並びにAi+1”
’AJを時系列的に多重化してD−RAMに送出するア
ドレスマルチプレクサでちろっR2OはD−RAMのメ
モリ情報をリフレノ・/ユするタイミングを決めるリフ
レッシュ同期発生回路である。
RAOはD−RA Mのメモリ情報をリフレッシュする
ためにリフレッンユアドレス信号R8−R1を送出する
リフレッシュアドレスカウンタである。
DBDはCPU、!:D−RAIJとの間のデータ人出
力がWE信号により切換えられるデータバスドライバで
ある。
C−CTは上記RAC!、A′DM、RAS−CT 。
DBD 、D−RAMft制御する信号を送出するコン
トロール回路である。
次にダイナミックメモリシステム内におけるアドレス信
号の働きを説明する。
apUかものアドレス信号AO−Akはダイナミックメ
モリシステム内でアドレス信号A o〜AJとアドレス
信号AJ+l〜Al(02つの機能をもたせているう すなわち、アドレス信号Ao%A、7はD−RA)、1
の各チップ内の人モリマトリクスのアドレス信号として
使用される。また、アドレス信号AJ+l〜AkはD−
RAMのチップからみた場合、そのチップ全体を選ぶか
否かのチップ選択信号になる。
ここでアドレス信号A6%AJはD−RAMのTCチッ
プ内のマトリクスに合わせて、アドレス信号A6−A 
>’i工Cチンプアレイのロウ選択に、Ai−+−+〜
A、iICチンプアレイのカラム選択に割り当てるよう
に設計されている。
次にダイナばツクメモリ7ステム内における回路動作を
説明する。
はじめにRAS信号、RAS、−RAS口信号、ロープ
信号であり、CAB信号はカラムアドレ゛スストロープ
信号である。
まず、アドレス信号AQ〜A i 、Aii〜A。
はそれぞれRAR、CAR’j5介してADMiて印加
源れる。
ADMに卦いて、RASb信号がちるレベルになるとロ
ウアドレ・ス信号AQ −Aiが送出きれ、D−RAM
のアドレス端子に印加でれる。このとき、カラムアドレ
ス信号A1+1〜AJは送出されないようになっている
次にRASb信号が上記と逆レベルになるとカラムアド
レス信号A1+1〜AJがADMから送出され、上記ア
ドレス端子に印加されろうこのとき、ロウアドレス信号
Ao〜A1はA D Mから送出されないようになって
いる、 このようべして上記アドレス信号AO−A、1及びA1
+1〜AJはRAS b信号のレベルにより時系列的に
D−RAMのアドレス端子に印加される。
なil−1AD及びRACにリフレッシュ制御信号Rc
、が印加されていないため、リフレッシュアドレス信号
Ao−RtはADMから送出でれ・ないようになってい
る。
また、チップ選択信号Ai+x−AkはDCRを通して
主としてD−RAM内のチップを選択する。
チップ選択制御信号as、 〜csm(m=2 k−J
)に変換嘔れ、でらにRASa信号によってタイミング
が制御されたRAEI、−RASm信号に変換され、チ
ップ選択、用信号及びロウアドレス取込み用信号として
使われる。
次にD−RAMの各列におけるチップ内のアドレスの設
定動作を説明する。
まず、ロウアドレス信号AQ%AlがD−RAMのすべ
ての工Cチップのアドレス端子に印加される。
その後、RAS、−RASm信号のうち、1つの信号た
とえばRAS、信号があるレベルになると最上段のB個
の工Cが選択てれると仮定する。
このとき、上記xc(IC,、、工C,□、・・・・・
・X C+ B) f−ツブ内のメモリマトリクスアレ
イのロウアドレスに上記ロウアドレス信号A0〜A1が
取込まれる。ここで、上記ロウアドレス信号A。
〜A1がahS、信号よりも前に上記IOに印加される
理由はRAS、信号が上記ロウアドレス信号A0〜A1
よりも前に印加されると、ロウアドレス信号以外の信号
を取込む可能性があるからである。
次にカラムアドレス信号Ai++〜AJがD−RAMの
すべてのICチップのアドレス端子に印加てれる。
その後、RASl信号から遅延したCAS信号があるレ
ベルになると上記最上段のnk、B個のICチップ内の
メモリマトリクスアレイのカラムアドレスに上記カラム
アドレス信号Ai++〜AJが取込まれる。ここで、上
記カラムアドレス信号A1+1〜AJがCAB信号よυ
も前に上記ICに印加芒れる理由は上記理由と同様であ
る。
また、CAS信号の働きは、ロウアドレス信号AQ−A
Iあるいはカラムアドレス信号A1+1〜AJのどちら
を送っているかを区分することにある。
以上の動作により、D−RAMの最上段nk。
B個のチップ内アドレスが設定される。
また、D−RAMの最上段を除(工CはRAS2〜RA
Sm信号がRASIのレベルと逆レベルのため選択され
ないようになっている。
次に上記設定されたアドレスにおけるデータの書込み動
作及び読出し動作を説明する。
データの書込み動作及び読出し動作はライトイネーブル
信号(以下、WZ傷信号称す。)のノ・イレベルまたは
ロウレベルによって決定されるように設計てれている。
書込み動作は、WE傷信号あるレベルのときに書込まれ
る。上記設定されたアドレスにcpUからのデータDI
I〜DIB がDBD’i介してBビット入力として印
加され、書込まれる。
読出し動作は書込みを完了している上記それぞれのアド
レスからデータDot−Do8がWE傷信号上記と逆レ
ベルのときにBピット出力として読出される。
〔コントロール信号の働き〕
略号は信号の働きを意味しており、反転記号(バー、b
ar)が略号の上に付けられているものはその信号が’
 Q ’ (Low Level )ノときに、その略
号のもつ意味の働きを実行し、bar記号がない場合は
−1’ (Hlgh Level )のときにそれ?実
行することを意味している。
C−C!TはCPUからの命令信号子なわちRFiFG
RNT信号、WZ傷信号MS信号を受け、OAS信号、
RASa信号、RASb信号、WE傷信号RC8信号を
それぞれ送出する。これらの送出されるコントロールは
号の働きを説明する。
CAB信号は、ロウアドレス信号Ao=Ai6るいはカ
ラムアドレス信号A1+1〜AJのどちらがD−RAM
内の各チップに送出されているかを区分するための信号
及び工Cチップのカラムアドレス信号を取込むための信
号である。
RASa信号はO8,〜O8m信号をタイミノグ金合わ
せてD−RAM内の工Cテンプアレイに供給するための
信号である。
WZ傷信号D −RA MのICチップ内のメモリセル
からのデータの読出し及びメモリセルへのデータの書込
みを決定するための信号である。
RC8信号はリフレッシュ動作の開始及びADMからア
ドレス信号A、〜Ai 、Ai+1〜A、Tの送出を禁
止すると共にRAOからのリフレッシュアドレス信号R
@−R4に切換えるための信号である。
RASb信号はADMからロウアドレス信号A OS−
A i及びカラムアドレス信号Ai+tA−A、rを時
系列多重化信号に変換するための切換えタイミング信号
であるとともに、RAS(RASl 〜aasm)信号
の1つが選択ぐれたとき、ADMからはロウアドレス信
号A(1%AIが出力されているように1 ロウアドレ
ス信号AQ?Alとカラムアドレス信号A1+1〜A7
の切換え時間’5RASa信号よシ遅延ざぜた信号であ
る。
次に前記WE傷信号データバスドライバ(DBD)の関
係を説明する。
c−c’rから送出されたWFJ信号はD−RAM及び
DBDに印加される。例えばWE傷信号高レベルの時、
読出しモードとなり、D−RAMのデータが出力され、
?BDを介してCPUへ送出され、このとさ、入力デー
タはWZ傷信号よりDBDからD−RAMに取込まない
ように制御されている。またWE傷信号低レベルの時、
書込みモードとなり、D−RAMのデータ入力端子にC
PUから入力データがDBD’i介して印加され、設定
されたアドレスにデータが書込まれる。このときD−R
AMのデータ出力はWE傷信号よりDBDから出力きれ
ないように制御てれている。
〔リフレッシュ動作〕
D−RAIJのメモリセル回路ではMOSキャノくシタ
にチャージを貯えることにより情報を保持しており、こ
のチャージはり−ク亀流により時間とともに消失する。
ここで問題なのは情報ゝII(Hlgh Level 
)のチャージが消失して1・情報11′と’ O’ (
Low Level )1判別する基準レベルより小さ
くなると情報11′が10“と判別され、誤動作となっ
てしまうことである。そこで、情報11′ を記憶させ
続けろKはN荷が上記基量レベルより減少する前に電荷
をリフレッシュする必要がらるOそして1このリフレッ
シュ動作はメモI)セルの情報蓄積時間内に必ず行なわ
なければナラないO従って、このリフレッシュモート°
は読出しモードや書込みモードより優先する。
次にリフレッシュ動作を第1図に従って説明する。
まス、リフレツ・シュ同期発生回路(以下、R2Oと称
する。)はリフレッシュ要求信号(以下、REFREQ
と称する。)を(情報蓄積時間)/(リフレッシュサイ
クル数)の同期毎にCPUへ送出している。(なお、リ
フレッシュサイクル数はカラムデータ線につながるワー
ド線の数と等価である。) CPUでは上記REFRE(L2受けて、リフレッシュ
指示信号(以下、REFGRNTと称する。)を送出す
る。このときcpUからはライトイネーブル信号(以下
、WZ傷信号称するJ )及びメモリ起動信号(以下、
MSと称する。)は送出されない。上記REFGRNT
がコントロール回路(以下、C−C!Tと称する。)に
印加されると、その出力信号でちるリフレッシュ制御信
号(以下、RC8と称する。)はアドレスマルチプレク
サ(以下、ADMと称する。)及びリフレッシュアドレ
スカウンタ(以下、RAOと称する。)に印加される。
そうすると、ADMでは°RaS信号によってランダム
・アクセス用のアドレス信号A0〜AJに代えてリフレ
ッシュ専用のアト1/ス信号R0〜RtをD−RAMに
送る。
D−RAMにおけるリフレッシュ方法は2つに大別され
る。その1つはICCランプレイの各列毎(IC目、I
CI!・・・・・・、Ices k1列とする。)に順
番にリフレッシュを行なう方法である。この方法はリフ
レッシュに要する消費電力が少なくて丁む利点があるが
、リフレッシュに要する時間がかかるという欠点がある
もう1つの方法はD−RAMの全ICチップアレイを同
時にリフレッシュする方法である。この方法は第1図に
は図示していないが、アドレスレシーバからのアドレス
信号A、7+l〜Akがデコーダ(以下、DC!Rと称
する。)を介嘔ず、RASコントロール回路(以下、R
A19−CT’i称する。)K印加され、RAS−CT
のすべての出力信号FtAEl、 〜RASmがあるレ
ベルになり、D−RAMの全列のICが同時に選択され
ることによってリフレッシュを行なうものである。
この利点はリフレッシュに要する時間が少ないというこ
とであり、また欠点は消費電力が多いということである
次にD−RAMのIC内のマトリクスアレイにおけるリ
フレッシュ動作を説明する。ADMからD−RAMのア
ドレス端子にリフレッシュアドレス信号RoxR2が印
加され、その後RAS信号があるレベルになり、工Cマ
トリクスアレイの2t+1本のロウアドレスが順次選択
される。このと@、OAS信号は上記と逆レベルとなっ
ている。従って、選択でれたロウアドレスにつナカって
いるメモリセルの情報をセンスアンプ(図示ぜず)で1
1′及び10′のレベル差を広げるように増幅すること
によってリフレッシュを行なっている。
なお、”(3号はリフレッシュ動作時にD−RAM及び
DB])に送出されていないため、DBDからのデータ
の入出力は行なわれない。
(UAS系信号及びCAS系信号の働き〕RAS系信号
(以下、RAS−φと称する。)及びCAS系信号(以
下、0AIIII−φと称する。)の働きt−第2図に
従って説明する。
(X)  RAS−φ φ^Rはアドレスバッファ制御信号であり、これはアド
レスバッファ(以下、ADBと称する。)に印加され、
ADBにラッチされている、ロウアドレス信号Ao〜A
1に対応するレベルao 。
ao 、・・・・・・al、a11iロウ瞼カラムデコ
ーダ(以下、RC−DCRと称する。)へ送出するか否
かを決定する信号である。
φXはワード線制御信号であり、これはRC−DCHに
印加され、メモリアレイ(以下、M−ARYと称する。
)のロウアドレスを選択するために選択された信号f>
1−ARYへ送出するか否かを決定する信号である。
φPムはセンスアンプ制御信号であり、これはセンスア
ンプに印加され、センスアンプを駆動する信号である。
(2)CAS−φ φACはアドレスバッファ制御信号でらシ、これはAD
BK印加てれ、ADBにラッチされているカラムアドレ
ス信号A1+1〜AJに対応するレベルai++ 、a
i++ 、”・” j + ajをRC−DCRへ送出
するか否かを決定する信号である。
φYはカラムスイッチ制御信号でちゃ、これはRC−D
CRK印加てれ、選択された信号によってM−ARYの
カラムデータ線に接続されているカラムスイッチを選択
する信号でおる。
φOPはデータ出力バツ7ア及び出力アンプ制御信号で
あり、これはデータ出力バッファ(、以下、DOBと称
する。)及び出力アンプ(以下、OAと称する。)に印
加され、M−ARYからの読出しデータを出力データ(
Dout )端子へ送出する信号である。
φRWはデータ人カバツ77制御信号であり、これはデ
ータ人力バッファ(以下、DIBと称する。)に印加さ
れ、入力データ(Jn)端子からの書込みデータiM−
ARYへ送出させる信号である。
φRWはデータ出力パツファ制御柩号でちり、これはD
OBに印加でれ、書込み動作時に読出しデータ全データ
出力(Dout)端子に出力しないようにする信号であ
る。
[D−RAMの構成及び動作] D−RAMの構成を第2図に従って説明する。
点線で囲まれたブロックはD−RAMの集積回路(以下
、ICと称する。)t−示している。
上記ICにおいて、一点鎖纏で囲まれたブロックはタイ
ミングパルス発生ブロックであL  p−RAMの各回
路の動作を制御する信号全発生する回路から構成されて
いる。
次にD−RAMの各回路の動作金第3図のタイミンク図
に従って説明する。
ロウアドレス信号A、〜A1がアドレスバッファ(以下
、ADBと称する。)に取込まれ、ラッチされるとロウ
アドレス信号Ao=Aiより遅れてRASA号がロウレ
ベルとなる・ ここで、刀コ信号をロウアドレス信号A
Q−Aiより遅らせる理由はメモリアレイにおけるロウ
アドレスとしてロウアドレス信号Ao=Alt確実に取
込むためである。
次KRAS信号から遅延した信号φ^RがADBK印加
でれ、上記ラッチされ九ロウアト°レス信号に対応した
レベルaO、’O+ ””” ’ l * ’ lをロ
ウ・カラムデコーダ(以下、RC−DCRと称する。)
へ送出する。Re−DCRに上記レベル已。、ao 、
・・・・・・al 、aiが印加されるとRC−DCR
は選択されたものだけハイレベルに留り、選択されない
ものはロウレベルとなる動作を行なう。
そして、上記選択された信号はφARから遅延した信号
φXがRe−DCRに印加されるとM−ARYへ送出さ
れる。ここで、φXがφ人Bより遅らせる理由はADB
の動作完了後、RC−DORを動作させるためである。
こうしてM−ARYにおけるロウアドレスは、RC−D
OHの21+1本の出力信号のうち、1本がハイレベル
となるため、それに対応したM −A、 RY内の1本
のロウアドレス線が選択されることによって設定される
次にM−ARYKおける選択された1本のロウアドレス
線に接続畜れているメモリセルの′1K又はゝOIの情
報をセンスアンプ(以下、sAと称する。)でそれぞれ
増幅する。このSAの動作はφPAが印加てれると開始
する。
その後、カラムアドレス信号Ai−+−+〜AJがAD
Bに取込まれ、ラッチされるとカラムアドレス信号A1
+1〜AJより遅れて「Ti信号がロウレベルとなる。
ここで、OAS[号をカラムアドレス信号Ai + +
〜AJより遅らせる理由はメモリアレイにおけるカラム
アドレスとしてカラムアドレス信号を確実に取込むため
である。
次にCASA号から遅延した信号φACがADBK印加
されると上記カラムアドレス信号に対応しタレヘルai
+t +τi+t +・・・・・・aJ、τ、71R(
!−DCRへ送出する。そしてRC−DORは上記と同
様の動作を行牟う。そして上記選択された信号はφ^C
から遅延した信号φYがRO−DCRに印加されるとカ
ラムスイッチ(以下、C−8Wと称する。)へ送出され
る。こうしてM−ARYにおけるカラムアドレスはAD
−DCRの2J−1本の出力信号のう“ち、1本がハイ
レベルとなるため、1つのC−GWが選択てれ、このc
−8Wに接続されているカラムアドレス線すなわちデー
タ線が選択されることによって設定される。
このようにして、M−ARY内の1つのアドレスが設定
される。
次に上記のように設定されたアドレスに対する読出し及
び書込み動作を説明する。
読出しモードにおいてはWE倍信号・・イレペルとなる
。このWE倍信号CAS(,4号がロウレベルになる前
に・・イレベルになるように設計されている。なぜなら
、CAS信号信号口ウレベルになると結果的にM−AR
Yの1つのアドレスが設定されるため、その前からWE
倍信号ハイレベルにしておき、読出し動作の準備全して
読出し開始時間を短くするためである。
また、C!As系信号のφopが出力アンプに印加され
ると出力アンプがアクティブになシ、上記設定されたア
ドレスの情報が増幅され、データ出力バッファ(以下、
DOBと称する。)を介してデータ出力(Dout)端
子に読出される。このようにして読出しが行なわれるが
、CASA号がハイレベルになると読出し動作は完了す
る。
次に書込みモードにおいてはWE倍信号ロウレベルとな
る。このロウレベルのWE倍信号ロウレベルのOA日傷
信号よりつくられる信号φRWがハイレベルとなってデ
ータ人カバソファ(以下、Dよりと称する。)に印加さ
れるとDIRがアクティブになり、入力データ(Din
 )QWa子からの書込みデータ全上記M −A、 R
Yの設定でれたアドレスに送出し、書込み動作が行なわ
れる。
このとき、上記φnwの反転信号、っま90つレベルの
信号φMWがDOBに印加され、書込み動作時に、デー
タの読出しが行なわれないように制御している。
また上記タイミングパルス発生ブロック(TGB)から
発生されるRAS系信号(RAS−φ)には、上述した
以外にRAS信号が順次遅延てせられた信号RAS口、
 RA S!!、 RAS13 およびφXdpが含ま
れ、CAS系信号(C″AEI−φ)には、上述した以
外に「Xゴ信号が順次遅延てぜられた信号0ASL、・
、CAS口およびCA B、 、が含まれる(図示せず
)。
(D−RAMトランジスタ回路の構成と動作の概要〕 第4A、B図に示した回路では、NチャンネルM  工
 S  F  F、T  (Metel  工n5ul
ator  Sem1condu  −ctor Fi
eld Effect、 Transistor ) 
f代表とするNチャンネルエG F F、 T (In
5ulatsr −GateFieldFJffect
、 Transistor ) f例にして説明する。
1ピツトのM−CELは情報蓄積用のキャパシタ0日と
アドレス選択用のMISF’ETQMとからなり 、%
 11 、 % □ Iの情報はキャパシタasに電荷
があるかないかの形で記憶される。
情報の読み出しは、MISF’KTQu乏ONにしてC
8を共通のカラムデータ線DLにつなぎ、データ線DL
の電位がaSに蓄積された電荷量に応じてどのような・
変化が起きるかをセンスすることによって行なわれる。
データ線DLの浮遊容量coに前もって充!されていた
電位を電源電圧VCaとすると、CBに蓄積てれていた
情報C1〃(Vccの電位)であった場合、アドレス時
においてデータ線DLの電位(VDL )’ 、 ’は
vccの電位のままであり、それが’O’  (OV)
であった場合、(VDLE  zは(Co−Vcc  
Os(Vw  Vth )l/coとなる。但し、v 
r、はMISFETQ、MOゲート電圧、VthはMI
SFETQ、Mのしきい値電圧である。ここで論理ゝゝ
1“と論理10′ との間の差すなわち検出される信号
量Δv8は ΔVs=(Vpb)%z  (VDL)%   zl 
               0=(vv−vth)
” Cs/C0 と表る。vv”vaoとすると、信号量Δv8はΔVs
=(Vca−Vth )  ・CB/ C+となる。
メモリセルを小さくシ、かつ共通のデータ線に多くのメ
モリセルをつないで高集積大容量のメモリマトリクスに
しであるため、v8 <co %すなわちCB / C
(1は・非常に小さな値になる。従ってΔVsは非常に
微少な信号となっている。
読み取りの基準信号 このような微少な信号を検出するための基準としてダミ
ーセルD−1:Lが用いられる。D−CELはキャパシ
タCclsの容量値がC8のほぼ半分であることを除き
、M−(KLと同じ製造条件、同じ設計定数で作られて
いる。Cdsはアドレスに先立ってMISFETQ、D
2によって接地電位に充電(他方の電極はVaCに固定
)されている。
従って、アドレス時に共通のカラムデータiDLに与え
る信号変化量ΔVRは、メモリセルのそれ(ΔVs)と
同様に次式で表わされる。但し、VDWはM工5FIT
(LDzのゲート電圧、 Vth’はM工5FETQn
zのしきい値電圧である。
ΔVR=(VDW−’Vth’) ・Oas/C!。
VDW =vacとすると、ΔvRは次式で表わされる
ΔVR=(VOC−Vth’ )−Cds;/c。
前述したように、C!asはCGの約半分に設定されて
いるため、ΔV・RはΔvQのほぼ半分に等しい。
従って、メモリセルのデータ線DLに与える電位変化が
ダミーセルのそれ(ΔVR)よシ小テいか大きいかでゝ
I′、ゝolの情報が判別できる。
各回路の配置 SA、はアドレス時に生ずるこのような電位変化の差を
、タイミング信号(センスアンプ制御信号)φP’Aで
決まるセンス期間に拡大するセンスアンプであ!ll(
!Jh作は後述する)、1対の平行に配置でれた相補デ
ータ線DL、  、 、 DL、  、にその人出ノー
ドが結合てれている。データ線DL、、。
DLL−、に結合されるメモリセルの数は検出精度を上
げるため等しくされ、DIll−五、DLl−1のそれ
ぞれに1ケずつダミーセルが結合されている。
また各メモリセルは1本のワード線WIIと相補対デー
タ線の一方との間に結合される。各ワード線WLは双方
のデータ線対と交差しているので、ワード線wbに生じ
る雑音成分が静電結合によシデータ線にのっても、その
雑音成分は双方のデータ線に等しく現われ、差動型のセ
ンスアンプSAによって相殺でれる。
相補データ線対DLI−,、I)II、−、の一方に結
合されたメモリセルが選択された場合、他方のデータ線
には必ずダミーセルが結合されるよう1対のダミーワー
ド線DWL、−、、DW恥−2の一方が選択される。
センス・アンプの動作 このセンス・アンプsA、ti1対の交差結合され7j
MI8F1!!TQ8m 、(Ls* tlWし、それ
らの正帰還作用に工り、微少な信号を差動的に増幅する
っこの正帰還動作はMISF]1cTQs+oがタイミ
ンク信号(センスアンプ制御信号)φ1’Aによって導
通し始めると同時に開始され、アドレシング時に与えら
れた電位差にもとづき、高い方のデータ線電位(VH)
は遅い速度で低い方のそれ(VL)は速い速度で共にそ
の差が広がシながら下降していく。こうしてvTJが交
差結合M工5FETのしきい値電圧vthに下降したと
き正帰還動作が終了し、vHの下降はVCCより小嘔く
vthより大きい電位に留まると共KSVLは最終的に
はOvに刺違する。
アドレッシングの際、一旦破壊でれたメモリセルの記憶
情報は、このセンス動作によって得られたvHもしくは
VLの電位をそのま1受け取ることによって回復する(
再@き込みでれる)。
論理11ルベルの補償 しかしながら、vXlがvcc K対して一定μ上落ち
込むと、何回か読み出し、再書き込みを繰り返している
うちに論理10′として読み取られるところの誤動作が
生じる。この誤動作を防ぐために設けられたのがアクテ
ィブリストア回路AR。
であシ、このARIは、vTJK対しては何らの影響を
与えずvHのみを選択的にVOOの電位にブーストする
働きがある。CBt 1及びOBI、 Kは図面左側の
端子に印加される電圧に応じてその静電容量が変化する
MI日型可変容量素子であυ、論理的にはしきい値電圧
vthを基準として篇い電圧でキャパシタができ、低い
方の電圧でキャパシタができないと理解されたい。
タイミング信号(アクティブリストア制御信号)φrg
によってM X 81lPK T Q、sa I Qs
sが導通し比とき、VHOt位にあるデータ線電位する
可変容全素子CBが充電きれ、次にタイミング信号(ア
クティブリストア制御信号)φγ8が・・イレベルにな
ったときそのデータ線に属するMISFETQgs又は
Qsyのゲート電位が’/Goよシ充分高くなりVHの
電位はVCCに回復される。この場合、Qas + Q
、st  の電力損失を小てくするためそれぞれのVt
hは骨白のないM工8FICTK比べ小さく設計されて
いる。
(D−RAM)ランジスタ回路の時系列的な動作〕 読み出し動作 プリチャージ期間 φPGがノ・イレペルのとき(Vcaよシ高い)M工E
3IPZTC4,3t、Qas  が導通し相補データ
線対DL、−レDL、−,の浮遊容量COがVCCに予
充電される。このと@ M X B F T、 T Q
sxも同時に導通するので、Qsz+Q8x  Kよる
予充電にアンバランスが生じても相補データ線対DIJ
I −(r DLi  +は短絡され同電位・の条件に
設定される。MIS FE T Qs+からQss は
それぞれのソース・ドレイン間に電圧損失が生じないよ
う骨白のないMISPETに比べvthが低く設定てれ
ている。
このときタイミング信号(ディスチャージ制御信号)φ
daによってM X S F E T Qdzが導通し
ダミーセルD−(1!:Lも同様に所定の状態にリセッ
トてれる。
ロウアドレス期間 タイミング信号(アドレスパンファ制御信号)φAR(
第3図参照)のタイミングでアドレスバ777ADBか
ら供給されたロウアドレス信号AoなtnしA1は、ロ
ウ骨カラムデコーダRC−DCHによってデコード(解
読)されワード線制御信号φXの立上りと同時にメモリ
・セルM−CKI4びダミーセルD−CEli1.+の
アドレッシングが開始される。
その結果、相補データ線対DL+ −s r DLR−
の間には前述した通シメモリ・セルの記憶内容にもとづ
きほぼΔv8/2の電圧差が生じる。
センシング タイミング信号(センスアンプ制御信号)φP^に!j
)M工5FETQs+oが導通し始めると同時にセンス
アンプEIA、は正帰還動作を開始し、アドレス時に生
じたΔV g / 2の検出信号を増幅する。増幅動作
がほぼ完了したのち、タイミング信号(アクティブリス
トア制御信号)φrsに同期して前述したアクティブリ
ストア回路AR,が論理11′のレベルtVccに回復
する。
データ出力動作 タイミング信号(アドレスバッファ制御信号)φAOに
同期してアドレスバッファADBかも送られてきたカラ
ムアドレス信号A1+1ないしAjはロウ・カラムデコ
ーダRO−DC!Rで解読され次いでタイミング信号(
カラムスイッチ制御信号)φ、にょって選択されたカラ
ムアドレスにおけるメモリセルM−OKLの記憶情報が
カラムスイッチc−sw1’6介してコモン入出力線0
DIJ、 。
0DL1に伝達される。
次にタイミング信号(データ出力バッファ及びメインア
ンプ制御信号)φOFによってメインアンプ・データ出
力バッファMA&DOI3が動作し、読み取った記憶情
報がチップの出力端子DoutK送り出でれる。なおこ
のMA&DOBTli書き込み時にはタイミング信号(
データ出カバソファ制御信号)φRWKより不動作には
れる。
書き込み動作 ロウアドレッシング期間 プリチャージ、アドレッシング、センシング動作は前述
の読み出し動作と全く同じである。従って相補データ線
対DL、−,、DL、  、  には人カ書き込み情報
Dinの論理値Kかまわず本来書き込みを行なうべきメ
モリセルの記憶情報が読み出される。この読み出し情報
は後述の8き込み動作によって無視されることになって
いるのでここまでの動作は実質的にはロウアドレスの選
択が行なわれていると考えてよい。
書き込み期間 読み出し動作と同様、タイミング信号(カラムスイッチ
制御信号)φrK同期して選択てれたカラムに位置する
データ線対DLI −1、DL、 −1がカラムスイッ
チc−sw、2介してコモン入出力線CDL、 、 C
DI、、に結合でれる。
次にタイミング信号(データ人力バッファ制御信号)φ
RWに同期してデータ人力バッファDIRから供給され
る相補書き込み入力信号din+dinがカラムスイッ
チc−sw、1介してメモリΦセルM−CELK書き込
まれる。このとさ、センスアンプSAI  も動作して
(・)る力”データ入力パノ7アD工Hの出力インピー
ダンスが低いので、カラムデータ線対DLI−,、DL
I−、に現われる情粍は入力Dinの情報によって決定
される。
リフレッシュ動作 リフレッシュはメモリセルM−CELに記ttgれた失
なわれつつある情報を一旦カラム共通データ線DLI/
C読み出し、読み出した情報をセンスアンプSAI並び
にアクティブリストア回路AR。
によって回復したレベルにして再びメモリセルMCKL
K!!込むことによって行なわれる。従でリフレッシュ
の動作は読み出し動作で説明したところのロウアドレッ
シングないしセンシング期間の動作と同様である。ただ
しこの場合、カラムスイッチ0−8W、は不動作にして
全カラム同時にか・り各ロウ項番にリフレッシュが行な
われる。
〔2マット方式54に−D−RAM回路構成〕第5A図
は、約64にピントのメモリセルを、それぞれ128列
(ロウ)x256行(カラム)=32,768  ビッ
ト(32にビット)の記憶容量を持つ2つのメモリセル
マトリクス(メモリアレイM−ARYI  、M−AR
Y2 )K分けて配列したD−RAM回路構成図を示し
ている。この図(Cおける主要なブロックは実際の幾何
学的な配置に合わせて描かれている。
各メモリフレイM−ARYI  、M−ARY、のロウ
系のアドレス選択線(ワード線WI、)には、ロウアド
レス信号Ao%A@に基づいて得られる2”−428通
りのデコード出力信号が、各ロウデコーダ(兼ワードド
ライバ)R−DCR,、尺−DCR2よシ印加される。
カラムデコーダC−DCRは、カラムアドレス信号A9
〜AISに基づいて128通りのデコード出力信号を提
供する。このカラム選択用デコード出力信号は、左右の
メモリアレイ並びに各メモリアレイ内の隣り合う上下の
カラムに対して、すなわち合計4つのカラムに対して共
通である。
これら4つのカラムのうちいずれか1つを選択するため
に、アドレス信号A7によびAlが割り当てられる。例
えばA、は左右の選択、A、は上下の選択に割り当てら
れる。
アドレス信号A7.AIに基づいて4通シの組み合せに
解読するのがφy1j信号発生回路φyij−8()で
アリ、その出力信号φyoa +φ70+ 1φ71G
 。
φy目に基づいてカラムを切シ換えるの〃:カラムスイ
ッチセレクタC3W−日、、csw−s、である。
このように、メモリアレイのカラムを選択するためのデ
コーダは、カラムデコーダC−DCRI:びカラムスイ
ッチセレクタasw−8,、csw−82の2段に分割
される。デコーダを2段に分割したねらいは、まず第1
に、ICチップ内で無駄な空白部分が生じないようにす
ることにある。
つまシ、カラムデコーダC−DOHの左右一対の出力信
号線を担う比較的大きな面積を有するN。
Rゲートの縦方向の配列間隔(ピッチ)ヲ、メモリ七ル
のカラム配列ピッチに合わせることにある。
すなわち、デコーダを2段に分割することによって、前
記NORゲート全7敗するトランジスタの数が低減され
、その占有面積を小でくできる。
デコーダfc2段に分割した第2のねらいは、1つのア
ドレス信号線に接続される前記NORゲートの数と減少
でぜることにより、1つのアドレス信号線の有する負荷
を軽くシ、スイッチングスピードを向上させることにあ
る@ アドレスバッファADBは、マルチプレクスされたそれ
ぞれ8つの外部アドレス信号A、〜A7;A8〜At5
t、それぞれ8糎類の相補対アドレス信号(a6,7丁
)〜(a7.τ7):(’I+τ丁)〜(a15 、τ
ts)K加工し、ICチップ内の動作に合わせたタイミ
ングφARTφACでデコーダ回路に送出する。
〔2マット方式64に−D−RAM回路動作〕2マット
方式64に−D−RAMにおけるアドレス設定過程の回
路動作を、第5A図、萬5B図に従って説明する。
まずロウ系のアドレスバッファ制御信号φARがハイレ
ベルに立上ることによって、ロウアドレス信号Ao%A
、に対応した?fll類の相補対ロウアドレス信号(a
Q、a丁り〜(a6.τ7)が、アドレスバッファAD
Bからロウアドレス線R−A D L、全弁してロウデ
コザ°R−D(R,、R−DCR2に印加?れる。
次にワード線制御信号φXが))イレペルに立上ること
Kよって、ロウデコーダR−DCR,,R−DORIが
アクティブとなシ、各メモリアレイM−ARYI 、 
M−ARY2  のワード線WLのうちそれぞれ1本づ
つが準択され、ノ・イレベルにされる。
次にカラム系のアドレスバッファ制御信号φACがハイ
レベルに立上ることによって、カラムアドレス信号A%
””ALSに対応した7種類の相補対カラムアドレス信
号(ag、τ7)〜(ILIS〜τ乙)がアドレスバッ
ファADBからカラムアドレス線C−AD−?介してカ
ラムデコーダC−DCRに印加嘔れる。
この結果カラムデコーダC−DCHの128対の出力信
号線のうち1対がノ・イレベルとなυ、このハイレベル
信号がカラムスイッチセレクタC3W−S、 、 (!
 S W−82に印加される。
次にカラムスイッチ制御信号φrが)・イレペルに立上
ると、φyij信号発生回路φyij−8Gが動作可能
となる。
一方、すでにアドレス信号A7に対応した相補n信号(
ay  、Tt  )はアドレス/(ツファ制御信号φ
ARがハイレベルになつ之ときに、またアドレス信号A
、に対応した相補対信号(a、、7丁)はアドレスバッ
ファ制御信号φAOがハイレベルになったときに、それ
ぞれφyij信号発生回路φy l j −S G I
c印加されている。従ってカラムスイッチ蚤す?1’J
信号−Yがハイレベルになると、これとほぼ同時にφy
ij信号発生回路φylj−8Gはカラムスイッチセレ
クタCtSW−8,,08W−8!に信号を送出するb このようにしで、カラムスイッチC−5Wl 。
C−S Wzにおける合計512のトランジスタ対のう
ち一対が選択され、メモリアレイ内の一対のデータ線D
Lがコモンデータ線CDLに接続てれる。
〔2マット方式D−RAM 工(!レイアウトパターン
〕 −(固のICチップの中でメモリアレイが2つに分けら
れたいわゆる2マット方式のD−RAM工Cレイアウト
パターンを第6図に従って説明するうまず、複数のメモ
リセルによって構成嘔れた2つのメモリアレイM−AR
Y!、 M−ARY、は互いに離間して工Cチップの中
に配置されている。
このM−ARYIとM−ARY、との間の工Cチップ中
央部だ共通のカラムデコーダ(:!−DCRが配置され
ている。
M−ARYIのためのカラムスイッチO−8W。
および複数のダミーセルから成るダミーアレイD−AR
Y1はM−ARYl とC−DCRとの間に配置されて
いる。
一方、M−ARY2のためのカラムスイッチC−5w2
b、Hび複数のダミーセルから成るダミーアレイD−A
FYzは、M−ARY2 と(!−DCRとの間に配置
されている。
センスアンプSAI、SA、は雑音、例えばC−DC!
Hに印加される信号によって誤動作しないようにするた
め、また配線のレイアウトを容易(てするためにXCチ
ップの左端部、右端部にそれぞれ配置されている。
ICチップの上部右側には、データ入カバソファDIR
、リード・ライト信号発生回路R/ W −SGふ・よ
びRAS系信号発生回路EIG!が配置されてAる。そ
して、これらの回路に近接してRAS信号印加パッドI
’ −r、 As、WE信号印加バッドp−wz、デー
タ信号印加バッドP−Dinが配置されている。
一方、工Cチップの上部右側には、データ出力バッファ
DOB 、(!A日信号発生回路OA+3−8Gおよび
CAB系信号発生回路SG、が配tinれている。そし
て、これらの回路に近接してVSS電圧供給・くラドp
、−vBs、(:!As信号印加パッドP−CAS、デ
ータ信号取り出しバッドP −Doutおよびアドレス
信号A6供給バッドD−A6が配置されている。
RAE3系信号発生回路SGlとCAS系信号発生回路
SG2との間にはメインアンプMAが配置されている。
RAS系信号発生回路so、、CAs系信号発生回路S
G2あるいはメインアンプMAのように占有面積の大き
い回路の上部にはVBB発生回路VBB  Gが配置さ
れている。なぜならば、VBB−Gは少数キャリアを発
生し、この少数キャリアによってM−ARYI  、M
−ARY2を構成するメモリセルが不所望な情報反転を
こうむる危険がある。それゆえ、これを防止するために
”BB発生回路VBB−Gは上述したようにM−ARY
、。
M−ARY、からできるだけ離れた位置に配置されてい
る。
ICチップの下部左側にM−ARYlのためのロウデコ
ーダR−DORIが配置されている。そして、このR−
DCRlに近接してアドレス信号供給バッドP−Ao、
 P−Al  、 P−Al kよびvcct圧供給バ
ンドP−VCCが配置されている。
一方、工Cチップの下部右側には、M−ARY2のため
のロウデコーダRDCRzが配置されている。そして、
このロウデコーダR,−D C!RZに近接してアドレ
ス信号印加バッドP−A3、P−A4  、P−A5 
 、P−A、が配置されている。
そして、R−DCR,とR−DC!R,との間にはアド
レスバッファADBが配置されている。
〔8マット方式64に−D−RAM画路構成〕第7A図
は、約64にビットのメモリセルを、それぞれ128列
(ロウ)×64行(カラム)=8.192ピツ)(8に
ビット)の記憶容量を持つ8つのメモリセルマトリクス
(メモリアレイM −ARY、〜$)に分けて配列した
D−RAM回路構成図を示している。この図にかける主
要なブロックは実際の幾何学的な配置に合わせて描かれ
ている。
各メモリアレイM−λRY l−、−8のロウ系のアド
レス選択朦(ワード線WL)には、アドレス信号Ao 
%As K基づいて得られる2’=128通りのデコー
ド出力信号が印加される。
この際、ワード線WLの配線長を短くするために、つ′
1リワード線WL上の信号伝達の伝播遅延時間を小でく
する几めに、合計4つのロウデコーダ(兼ワードドライ
バ)R−DCR,〜4がそれぞれ2つのメモリアレイの
間に配置されている。
カラムデコーダC−DORは、アドレス信号A9〜A目
に基づいて128通りのデコード出力信号を提供する。
このカラム選択用デコード出力信号は、左右のメモリア
レイ並びに各メモリアレイ内の隣シ合う上下のカラムに
対して、すなわち合計4つのカラムに対して共通である
これら4つのカラムのうちいずれか1つを選択するため
に、アドレス信号A、に%よびAsが割り当てられる。
例えばA7は左右の選択、A8は上下の選択に割り当て
られる。
アドレス信号AT、A8に基づいて4通りの組み合せに
解読するのがφy1j信号発生回路φy1j−8Gであ
り、その出力信号φ7001φyoI。
φyto +φ711に基づいて力ジム炉≠mi切り換
えるのがカラムスイッチセレクタcsw−8l。
csw−s2  である。
このように、メモリアレイのカラムを選択するためのデ
コーダは、カラムデコーダC−DCRおよびカラムスイ
ッチセレクタcsw−8,、C3W−8,02段に分割
される。デコーダを2段に分割したねらいは、まず第1
に、工Cチップ内で無駄な空白部分が生じないようにす
ることにある。
つまり、カラムデコーダC−DOHの左右一対の出力信
号線を担う比較的大きな面積を有するNORゲートの縦
方向の配列間隔(ピッチ)t−、メモリセルのカラム配
列ピッチに合わせること′に、ある。
すなわち、デコーダt−2段に分割することによって、
前記NORゲートを構成するトランジスタの数が低減さ
れ、その占有面積を小さくできる。
デコーダを2段に分割した第2のねらいは、1つのアド
レス信号11AK接続される前記NORゲートの数を減
少させることKより、1つのアドレス信号線の有する負
荷を軽くシ、スイッチングスピードを向上でぜることに
6る。
アドレスバッファADBは、マルチプレクスされたそれ
ぞれ8つの外部アドレス信号A6〜Aア:A8〜At5
t”、それぞれ8種類の相補対アドレス信号(aO、a
(1)〜(+!L7 、τ7);(as、a8)(as
s −ass )に加工し、ICCチップ内勤動作合わ
せたタイミングφAR1φAQでデコーダ回路に送出す
る。
ところで、上記相補対アドレス信号(’6 vτ「)〜
(ay、τ7)および(&8.π)〜(”1$+τts
)は依然としてマルチプレクスされたitである。その
主な理由の一つは、アドレスバッファを、アドレス信号
A、−A?とAs〜AI5とに対して共用することによ
って、アドレスバッファ数f、16@でカく8個に節約
することにあり、もう一つの理由は次の説明から明らか
となろう。
図中中央では、8種類の相補対アドレス信号線(カラム
拳ロウアドレス線(L−ADI+)が縦方向に走ってい
る(実際にはカラムデコーダC−DCRのほぼ中央を通
り抜けている)。これらのアドレス信号線は、ロウ選択
用アドレス信号Ao〜A7およびカラム選択用アドレス
信号A I ’= A l 5に対して共通に使用され
るので、独立にした場合に比べて配線数並びに占有面積
が半分に低減されている。
上記カラム−ロウアドレスgOFI−ADLは、メモリ
アレイの1列目と2列目の間および3列目と4列目の間
付近で、カラム・ロウ切換スイッチC/R−8W、bよ
びC/R−8Wzt−介して左右両方向に分岐されると
ともに、ロウデコーダR−DCR,〜4に接続される。
上記カラム・ロウ切換スイッチC/R−EIWI。
C!/R−8W2は相補対ロウアドレス信号(eLQ。
τr)〜(IL6 、 a6 )のみを通すように口、
つ系のタイミング信号φxy (カラム・ロウ切換スイ
ッチ制御信号)で制御される。を九、カラムデコーダC
−DC!Rそのものの動作は、カラム系のタイミング信
号φaで (カラムデコーダ制御信号)によって制御で
れるので、マルチグレクスされた相補対カラムアドレス
信号(a9.τ7)〜(−目。
1T)は、相補対ロウアドレス線号(ao、τ7)〔8
マット方式64に−D−RAM回路動作〕8マット方式
64に−D−R,AMにおけるアドレス設定過程の回路
動作を、第7A図、第7B図に従って説明する。
ロウ系のアドレス/4ツファ制御信号φA1がハイレベ
ルに立上ることによって、アドレス信号Ao〜A7 に
対応した88類の相補対ロウアドレス信号(ao〜ao
 )〜(at〜at  )がアドレスバッファADBか
らカラム・ロウアドレス線CR−ADLに送出される。
このとき、カラム・ロウ切換スイッチC/R−8W1.
C/R−8wtは共にハイレベル状態のカラム・ロウ切
換スイッチ制御信号φ8.を受けている。
従って上記相補対ロウアドレス信号(a(、+ao)〜
(a6・a6  )はカラム・四つ切換スイッチC/R
−SW、およびロウアドレス線R,−ADL、を介して
ロウデコーダ几−DCR,,R−DCR2に印加される
とともに、カラム・ロウ切換スイッチC/R。
−SW、およびロウアドレス線R−ADL、を介してロ
ウデコーダFt−DCR,,R−DCR,、に印加され
る。
次にワード線制御信号φ工がハイレベルに立上ることに
よって4つのロウデコーダR−D CR1〜4がアクテ
ィブとなり、各メモリアレイM−ARY。
〜aのワード線WLのうちそれぞれ1本づつが選択され
、ハイレベルにされる。
次にカラム系のアドレスバッファ制御信号φ、。
がハイレベルに立上ることによってアドレス信号A、〜
A1.に対応した8種類の相補対カラムアドレス信号(
a、 l al )〜(al! T ass )  が
アドレスバッファADBからカラム・ロウアドレス線C
R−ADLに送出される。
このときカラム・ロウ切換線スイッチC/几−8W、、
C/几−8W2は既にOFF’となっているので、相補
対カラムアドレス信号(a、、 a、 )〜(al5 
e aS5 )がロウデコーダR−DCRに印加される
ことはない。
次にカラムスイッチ制御信号φアがハイレベルに立上る
と、φ、/yij信号発生回路φ、1j−8Gが動作可
能となる。一方、丁でにアドレス信号人。
に対応した相補対信号(初、a、)はアドレスバッファ
制御信号φARがハイレベルになったときに、またアド
レス信号A、に対応した相補対信号(a、。
aS)はアドレスバッファ制御信号φ、。がハイレベル
になったときに、それぞれφ、ij信号発生回絡φyi
j−8Gに印加されている。従ってカラムスイッチ制御
信号φyがノ・イレベルに立上ると、これとほぼ同時に
φ、ij信号発生回路φyij −8Gはカラムスイッ
チセレクタcsw−s、、csw−8,に信号を送出す
る。
このようにして、カラムスイッチC−8W、、C−8W
tにおける合計512のトランジスタ対のうち一対が選
択され、メモリアレイ内の一対のデータ線DLがコモン
データ線CDLに接続される。
〔8マット方式D−RAMICレイアウトパターン〕−
個のICチップの中で、メモリアレイが8つに分けられ
たいわゆる8マット方式のD−RAMICレイアウトパ
ターンン第8図に従って説明する。
第8図に示したように複数のメモリセルM −CELに
よって構成された8つのメモリアレイM−ARY、〜M
−ARY、は互いに分離してICチップの中に配置され
ている。
M−ARY、とM−ARY、との間にはC−DCRの一
部であるところのカラムデコーダC−DCR,が配置さ
れ、そして、さらにM−AR,Y、とC−DCR,との
間にはM −A RY tのためのダミーアレイD−A
RY、およびC−5W、の一部であるところのカラムス
イッチC−S W、、が配置されている。一方、M−A
RY、とC−D CR,との間にはM−ARY、のため
のダミーアレイD−ARY。
およびC−5W、の一部であるところのカラムスイッチ
C−S W、、が配置されている。
M−ARY、とM−ARY、との間にはC−DCRの一
部であるところのカラムデコーダC−DCR2が配置さ
れ、そして、さらにM−ARYjとC−D CR,との
間にM−ARYlのためのダミーアレイD−ARY、お
よびC−8W、の一部であるところのカラムスイッチC
−S W1!が配置され1いる。一方、M−ARY、と
C−DCR,との間にはM−ARY4のためのダミーア
レイD−ARY、およびC−S W、の一部であるとこ
ろのカラムスイッチC−S W、、が配置されている。
M−ARYSとM−人RY、との間にはC−DCRの一
部であるところのカラムデコーダC−DC恥が配置され
、そして、さらにM−ARY、  とC−D CR,、
との間にM−ARY、のためのD−ARY、およびC−
5W、  の一部であるところのカラムスイッチC−S
 W、、が配置されている。一方、M−ARY、  と
yy5開〆C−DCR,との間にM−ARY6のための
ダミーアレイD−ARY4およびC−5W、の一部であ
るところのカラムスイッチC−S W2!が配置されて
いる。
M−ARYフとM−ARY、との間にはC−DCRの一
部であるところのカラムデコーダC−DCR1が配置さ
れ、そしてさらにM−ARY、とC−DCR,との間に
はM−ARY、のためのダミーアレイD−ARY、およ
びC−5W、の一部であるところのカラムスイッチC−
S W、4が配置されている。一方、M−ARY、とC
−D CR4との間にはM−ARY、のためのメミーア
レイD−ARY&およびC−5W、の一部であるところ
のカラムスイッチC−5Wuが配置されている。
M −A RY、とM−ARY3との間にはそれらのた
めのロウデコーダ几−D CR,が、M−AH,Y。
とM−ARY4との間にはそれらのためのロウデコーダ
R−DCR,が、M−ARY、とM−ARY。
との間にはそれらのためのロウデコーダR−DC現が、
そしてM−ARY、とM−ARY、との間にはそれらの
ためのロウデコーダR,−DCR,がそれぞれ配置され
ている。
C−DCR,、C−DC島、R,−DCR,および几−
D CR,によって取り囲まれた位置にカラム・ロウ切
換スイッチC/R,−8W1が配置されている。
一方、C−DCR,、C−DCR,、R−DCR。
およびR−D CR,によって取り囲まれた位置に左記 ラム・ロウ切換スイッチC/R−8W、がば置されてい
る。
M−人RY、〜M−ARY、のためのセンスアンプSA
、−3A、は雑音9例えばC−DCR,〜C−D CR
,に印加される信号によって誤動作しないようにするた
め、また配線レイアウトを容易にするためにICチ、プ
の左端および右端部に配置されている。
ICチ、ブの上部左側には、データ入力バッファDIB
 、リード・ライト信号発生回路R/W−8G、RAS
信号発生回路RAS−8GおよびRAS系信号発生回路
SG1が配置されている。そして、これらの回路に近接
してR,AS信号印加バデータ信号印加バッドP−Di
nが配置されている。
一方、ICチップの上部右側においては、データ出カバ
、ファDθB、CAS信号発生回路CAS−3Gおよび
CAS系信号発生回路SG2が配置されている。そして
、これらの回路に近接してv8s!圧供給バッドP−V
 s s r CA S信号印加バ、ドP−CAS 、
データ信号取り出しバッドP−Doutおよびアドレス
信号A・の印加バッドD−A、が配置されている。
RAS系信号発生回路SG、と CAS系信号発生回路
SG2との間にはメインアンプMAが配置されている。
RAS系信号発生回路SG、、CAS系信号発生回路S
G2あるいはメインMAのように占有面積の大きい回路
の上部にはVBB発生回路vBB−Gが配置されている
。なぜならば、vBB−Gは少数キイ9フ2発生し、こ
の少数キャリアによって&1−ARY1.M−ARM、
を構成するメモリセルが不所望な情報反転をこうむる危
険がある。それゆえ、これt防止するためにvBB発生
回路vBB−Gは上述したようにM−ARY、・M−A
RY!からできるだけ離れた位置に配置されズいる。
ICチップの下部には、C−DCR,に近接してアドレ
スバッファADBが配置されている。そして、特にその
ICチップの下部左側には、アドレス信号供給バッドP
−A0.P−A、、P−A、および■cc電圧供給パッ
ドp−v、、が配置されている。一方、そのICチップ
の下部右側には、アドレス信号供給バッドP−A3. 
P −A、 、 P −A、。
P−A、が配置されている。
〔メモリセルの素子構造〕
第9図は一個のメそりセルM−CEL、の素子構造を示
す斜断面図であり、lはP型半導体基板、2は比較的厚
い絶縁膜(以下フィールド絶R膜という)、3は比較的
薄い絶縁膜(以下ゲート絶縁膜という)、4および5は
N+型半導体領域、6は第1多結晶シリコン層、7はN
型表面反転層、8は第2多結晶シリコン層、9はPSG
(リン・シリケート嗜ガラス)層、10はアルミニウム
層を示す。
一個のメモリセルM−CEL中のMI SFETQMは
、その基板、ソース領域、ドレイン領域。
ゲート絶縁膜およびゲート電極が上述のP歴年導体基板
1.N+型半導体領域4.N+型半導体領域5.ゲート
絶縁膜3および第2多結晶シリコン層8によってそれぞ
れ構成される。第2多結晶シリコン層8は、例えば第4
A図に示したワード線WL、  として使用される。N
+型半導体領域5〜2 に接続されたアルミニウム層10は例えば第4A図に示
したデータ線DL、〜、として使用される。
一方、メモリセルM−CEL中の記憶用キャパシタCs
は、一方の電極、防電体層および他方の電極が、第1多
結晶シリコン層7.ゲート絶縁膜3およびN型表面反転
層7によってそれぞれ構成されろ。丁たわち、第1多結
晶シリコン!a6には電源電圧V。Cが印加されている
ため、この電源電圧V。Cはゲート絶縁膜3を介しての
電界効果によってP型半導体基板1の表面にN型表面反
転層7を誘起せしめる。
〔ダミーセルの素子構造〕
第10図は一個の夕°ミーセルD−CELの素子構造?
示す斜断面図である。第1O図において、特に、11〜
14はN+型半導体領域、15は第1多結晶シリコン層
、16はN型表面反転層、17および18は第2多結晶
シリコン層、19はアルミニウム層を示す。
一個のダミーセルD−CEL中のMISFETQDIは
、その基板、ドレイン領域、ソース領域。
ゲート絶縁膜およびゲート電極がP型半導体基板1、N
+型半導体領域11.N+型半導体領域12゜ゲート絶
縁膜3および第2多結晶シリコン層17によってそれぞ
れ構成される。そして、この第2多結晶シリコン層17
は、例えば第4A図に示したダミーワード線I)WL、
〜、としてP型半導体基板l上に延びている。N+型半
導体領域に接続されたアルミニウム層19は、伊Jえば
第4A図に示したダミーデータ線DL、〜1としてP型
半導体基板1上に延びている。
中 ダミーセルD−CELyjのM I S F B T 
Q o tは七の基板、ドレイン領域、ソース領域、ゲ
ート絶縁膜およびゲート電極がP型半導体領域1.N+
型半導体領域13.N+型半導体領域14.ゲート絶縁
膜3および第2多結晶シリコン/i!518によってそ
れぞれ構成される。そして、この多結晶シリコン層18
には、例えば第4A図のダミーセルD−CEL内に図示
したディスチャージ信号φd0が印加される。アルミニ
ウム配線層を介して第2多結晶シリコン層24とN+型
半導体領域22と!接続すると第2多結晶シリコン!!
24とそのアルミニウム配線層とのボンタクトエリアが
必要であり、配線密度遺向上させることができない。し
たがって、配線密度を向上させるために上述した接続手
段が採用されている。
上述したキャパシタCBIIの他方の電極は半導体基板
1表面に形成される反転層によって構成される。この反
転層は第2多結晶シリコン層25に供給される電圧によ
って形成されろ。そして、第11図に示していないが、
この反転層は、半導体基板1内に形成された第4A図の
アクティブリストア制御信号φ1.が印加されるところ
のN+型半導体領域につながる。
第2多結晶シリコン126は第4A図に示したキャパシ
タC1,の一方の電極であり、その一部はキャパシタC
BIIと同様に第4A図に示したMISF E T Q
S!のソース領域に直接接続され、また他の一部はM 
I S F BT QS?のゲート電極に連続的に接続
されている。
〔周辺回路(アクティブリストア)の一部素子構造〕第
11図はメモリアレイM−ARYの周辺に形成された周
辺回路、例えば第4A図に示したアクティブリストアA
R,中の一部素子構造を示す一部斜断面図である。第1
1図において、特に20〜23はN+型半導体領域、2
4〜27は第2多結晶シリコン層、28はアルミニウム
/!!!Y示Y。
第4A図に示したアクティブリストアAR,中のM I
 S F E T Q 38は、その基板、ソース領域
、ドレイン領域、ゲート絶縁膜およびゲート電極がP型
半導体基板1.N+型半導体領域20.N+型半導体領
域21.ゲート絶縁膜3および第2多結晶シリコン層2
4によってそれぞれ構成されている。
アクティブリストアAR,中のMISFETQs。
は、ソノ基板、ソース領域、ドレイン領域、ゲート絶縁
膜およびゲート電極がP型半導体基板1゜N+型半導体
領域22.N+型半導体領域23゜ゲート絶縁膜3およ
び第2多結晶シリコン層27によってそれぞれ構成され
ている。この第2多結晶シリコン1!27には第4人図
に示したアクティブリストア制御信号φrgが印加され
る。
アクティブリストアAR,中のキャパシタcBttは、
一方の電極および誘電体層が第2多結晶シリコンWJ2
5およびゲート絶縁膜3によってそれぞれ構成されろ。
この第2多結晶シリコン層25はM I S F E 
T Qsaのゲート電極として使用される第2多結晶シ
リコン層24に連続的に接続されている。また、この第
2多結晶シリコン層25の一部25aはMISFETQ
、4のN+型半導体領域22に直接接続されている。な
ぜならば、ダミーセルD−CEL中のキャパシタCds
は、一方の電極、誘電体層および他方の電極が、第1多
結晶シリコン層15.ゲート絶縁膜3およびN型表面反
転層16によってそれぞれ構成される。丁なわち、第1
多結晶シリコン層15には電源電圧vCCが印加されて
いるため、この電源電圧vCoはゲート絶縁膜3を介し
ての電界効果によってP型半導体基板lの表面にN型表
面反転層16を誘起せしめる。
次に、第4A図のRC−DCRの要部具体的一実施例回
路の構成”2斌12図に示す。
M−ARY及びD−ARYのワード線は、ワード線選択
スイッチM I S F B T T、。、、T、、y
a−介して共通化されている。これらのワード線選択ス
イッチMISFETT、。〜TwoのゲートとR−DC
Rとの間には、ゲートに電源電圧V。Cが印加されたい
わゆるカットMIsFETT、o二う、りそれぞれ設け
られている。
上記MISFE〒T、〜Tz−’&介して共通化された
コそンワード線には、このコモンワード線とワード線制
御信号φxt供給するパルス発生回路(以下、φ、−G
ENEと称する。)及び上記φ8−GENEによって決
められたコモンワード線のレベルを高めるためのブース
ター回路(以下、φ8−BOO3と称する。)が結合さ
れている。
上記φ、−BOO3=a=動作させるために、上記φニ
ーGENEから出力されろ制御信号φ工に対して実質的
に位相が偏移された制御信号φpadが必要とされる。
特に制限されないが、上記制御信号φpadは、図示の
ように、上記制御信号φ工を受けろことによって、これ
に対して遅延した信号を形成する遅延回路(以下、φ、
−DELAYと称する。)によって形成される。
この実施例におけるφニーBOO3は、φニー〇ENE
の負荷容量を軽減するため、次の構成とされる。すなわ
ち、φ、−GENEの出力線であるコモンワード線と回
路接続点N1との間にMISFETT51が設けられる
。上記MISFBTT、、のゲートには電源電圧vCC
が印加される。上記回路接続点N1と回路接続点N2と
の間には、MIS容量で構成されたブートストラップ容
量CB2−;設けられる。
また、コモンワード線と回路接続点Nsとの間にはMI
SFETT!、が設けられ、そのゲートは回路接続点N
、に接続されろ。
上記回路接続点N3と回路接続点N2との間には、MI
S容量で構成されたプートストラップ容量CB□2が設
けられる。
そして、回路接続点T1と電源電圧VcCとの間には、
ブートストラップ容量量CB22をプリチャージするダ
イオード形態に接続されたMISFETT、。
が設けられる。上記回路接続点N、には、上記のように
φ、−DELAYC形成されたパルス信号φpユdが印
加される。
この実施例回路の基本的動作は、次のように説明できる
ワード線制御信号φ工及びその遅延されたパルス信号φ
padが共にローレベル(OV)にされているとき、M
ISFETT、、−4通してブートストラップ容量CB
22には回路接続点N、の電圧がVcc−vthまでチ
ャージアップされる。但し、Vthは、MISFETの
しきい値電圧である(以下同じ)。
なお、このときプートストラップ容量CB!1 がMI
SFETTs+Y通して放電されているため、MISF
ETT、、はオフ状態にされている。従って、上記MI
SFETT、2は回路接続点N、の電位を低めるように
は作用しな〜・。
次に、R−DCRによって選択された例えばワード線選
択スイッチMISFETT、のゲートには、MISFE
TT舅ン介してワード線選択信号が印加されることにな
る。これに応じて上記MISFETT−はそのゲート電
極の下の牛導体基体表面にチャンネル領域が誘起される
ので、オン状態にされる。このときに、コモンワード線
及び上記MISFETTやによって選択されるワード線
は、未だ、はy回路の接地電位のロウレベルにされてい
る。上記MISFETTzは、上記のようにゲート′r
IL極の下にチャンネル領域が誘起されるので、比較的
大きいゲート・チャンネル間容量を持つようになる。M
ISFETT3oを介してゲートttiに”cc−Vt
hの電位が与えられるので、上記MISFETT、。の
ゲー)−チャンネル間容量はvcc−”thにチャージ
アップされることになる。
次に、φ、−GENEによってワード線制御信号φ、カ
上記のロウレベルから■。。レベルに立上げられる。こ
れに応じて、上記ワード線選択スイッチMISFETT
2.の4−今ンネル電位が上昇させられろ。前記のよう
に、ゲート−チャンネル間容量が予め■cc−vthに
チ・マージアップされ(いろことによって、上記MIS
FBTT、、のゲート電位は、例えばvcc+■th以
上に上昇させられるここの工うに、ゲート電位が上昇さ
せられることに二ってMISFETT、。は充分にオン
状態にされる。それに応じて、MISFETT!。にお
けるしきい値電圧の存在にもかかわらずに、ワード線W
1の電位はコモンワード線の電位vc0にはg等しい電
位にまで上昇させられることになる。なお、このときM
ISFBTT、。は、そのゲート電極が電源電圧vcc
lC維持され、喧たその電極E。
がR,−DCRK工ってはソv。。に維持されているの
で、上記MI8FBTT、。の上記の:うなゲート電位
の上昇に工つてその電極E2の電位が上昇させられると
、オフ状態にされる。そのため、上記MISFETT2
゜のゲート電位は、上記のエラな高電圧に維持され続け
る。なお、上記の工つなゲート電位の上昇は、ダミーワ
ード線DW、を選択するMISFETT、、においても
起される。
上記の工うにワード線制御信号φ工のvccレベルへが
立ち上けられると、これに応じてMISFETT、Xを
通してブートストラップ容量CB2.がチャージアップ
されることになる。なおこのときのチャージレベルはv
cc −”thとなる。なおこのときMISFBTQs
tは、そのゲート電位が回路接続点N、の電位とはソ同
電位にされるにすぎないのでオフ状態にされたままであ
る。
φニーBOO8を動作させるだめのパルス信号φpad
は、前記の1うなφニーDEI、AYの動作に二って、
制御信号φ工がV。0レベルのノ・イレベルにされた後
にはy接地電位のロウレベルからはyvocレベルのハ
イレベルに変化させられる。
前記の二うに、ブートストラップ容量CB2.及びCB
2□が充電されているので、回路接続点N1及びN、の
電位は、上記信号φpadがvccレベルに上昇させら
れることに工って、上昇させられる。
コツトき、MISFETT、、は、前記MISFETT
、oと同様な動作に工りオフ状態にされる。従って、回
路接続点N、における高電位は、そのま\保持される。
M I S F E T T 52は、そのゲート電極
がブートストラップ容量CB2.にエラて高電位にされ
るので、オン状態にされる。なおこのとき、MISFE
TT!2のコモンワード線に結合された電極E、は、そ
のゲート電極及び回路接続点N、に結合された電極E、
が高電位にされるのでソース電極とし工作用することに
なる。
上記回路接続点N、における高電圧は、上記MISFE
TT、、を介してコモンワード線に供給され、さらに選
択スイッチMISFETT2゜を介してワード線(供給
される。すなわち、上記信号φpadにもとづいて、コ
モンワード線及び選択されたワード線の電位が、予めφ
ニーQENE K工って決められていたはyV。Cのレ
ベルから、更に上昇させられろことになる。
なお、選択スイッチMISFETT、。のゲート電位は
、前記と同様な動作に工ってコモンワード線の電位がv
ccから上昇させられることにLつて更に上昇させられ
る。従って、上記選択スイッチMI8FETT、。は、
充分にオン状態にされる。
上記のブースト動作において、上記ブートストラップ容
量CB、、における充電々荷は、コモンワード線選択ワ
ード線及びダミーワード線に存在する寄生容量C1ない
しC3に分散されることになる。従って、選択ワード線
における電位上昇量は、上記ブートストラップ容量CB
、及び寄生容量から溝底される総合容量と、上記ブート
ストラップ容量に予め充電されていた電荷とによりて決
められる工うな値となる。
ICにおいて、MIS容量は、後述のように半導体基体
上に形成された半導体領域を1つの電極とし、この半導
体領域上に比較的薄い絶縁膜を介して形成された導体層
を残りの1つの!極とする工うな横取とされる。この場
合、1つの電極としての上記半導体領域は、通常、半導
体基体との間に比較的大きい寄生容量を形成する。従っ
て、ブスト動作を充分なものにさせるために第12図に
おけるブートストラップ容’l CB tt及びCB2
2は、その半導体領域によって溝底される′FL極がφ
ニーDELLA′lv−結合される方が望ましい。
前記アクティブリストア動作等に工って、はソ電源電位
vccの工うなハイレベルにされたデータ線の電位は、
上記のようにワード線の電位がV。Cよりも上昇させら
れることによって、メモリセル内のスイッチMISFE
Tのしきい値電圧によって低下させられることなく、そ
のMI8容量に供給されることになる。
すなわち、メモリ4ル内のλIIS容量は、上記データ
線の電位vccにはソ等しい電圧となるLうに充電され
ることになる。このように、メモリセルにおけるデータ
の9き込みレベルが上昇させられることによって、D−
R,AMのSN比の改善を図ることができ、また周知の
:つなα線に基づくメモリの誤動作を防ぐことができる
なお、言うまでもないが、ワード線ブーストを行なわな
い場合、すなわちワード線のハイレベルをはソV。0に
するときは、例えデータ線のハイレベルがvccとされ
ても、メモリセル内のMIS容量には、そのスイッチM
ISFETのしきい値電圧vthT/c応じて”cc−
”thの電圧しか加えられないことになる。これに応じ
てD−RAMにおいて高いSN比を得ることが困難とな
る。またD−R。
AMは、α線にLって誤動作しやすくなる。
上記から明らかな二うに、データ書き込み動作もしくは
データ再書き込み動作において、はソvccのハイレベ
ル(されるデータ線におけるデータを充分なレベルをも
つてメモリセル内に書き込ませるためには、選択ワード
線は、少なくともvcc +vth以上にさせられなけ
ればならない。
前記のように、ブースト動作の結果として生ずるワード
線電位上昇量は、電荷分散にLって低められる。ワード
線電位上昇量を充分に増加させるためには、ブートスト
ラップ容量CBz、1c、比較的大容量、例えば上記寄
生容量C8ないしC1の和の容量値に対し工ないし2倍
のような容量値にしなければならない。ちなみに、64
にビットRAMKあっては上記寄生容量C8ないしC5
の和H1ZZPF程度である。これに応じて、ブートス
トラップ容量CB、2は、例えば30PF程度となるよ
うに設定される。
なお、第12図において、ブートストラップ容量CB□
は、ブースト動作時に、回路接続点・N。
における電位を上昇させるだけで良(、MISFETT
Slの電極E、と牛導体基体との間の寄生容量(図示し
ない)及びMISFBTT、、のゲート容量を考慮して
も、数PFのような比較的小容量であって良い。
コモンワード線及びワード線等の電位を上昇させるため
に、第1z図に示されたよつなφニーB00Sにかえて
、コモンワード線とφニーDELAYとの間に直接にブ
ートストラップ容量を配置する回路を用いることができ
る。この場合、ブートストラップ容量は、φニーDBN
E Kjって直接にプリチャージされることになり、コ
モンワード線及びワード線等は、φニーDELAYに工
ってその電位が上昇させられることになる。
しかしながら、前記のように、ブートストラップ容量が
比較的大容量にされなければならないので、この工うブ
ートストラップ回路は、φニー qENHに対し非常に
重い負荷となってしまうことになる。これに応じて制御
信号φ工の立上りを速くさぜる工うにすることが困難と
なり、その結果として速いアクセスタイムのD−RAJ
−得ろことが困難となってくる。
これに対して、この実施列のφニー BOO8におい℃
は、上記のように比較的大容量の上記ブートストラップ
容量CB 、がワード線制御信号φ工の立ち上り時には
、コモンデータ線から分離されており、かつ、他の経路
(MISFBTT、、)によって予めチャージアップが
なされている。そのため、φニーGENBの負荷は寄生
容量C1ないしC,に工って決められるような比較的軽
いものとされる。
したがって、ワード線制御信号φ工の立ち上り速度を大
幅に向上させることができ、これに工りRAMの動作サ
イクルの短縮化が図られ、その高速動作を実現すること
ができる。
この発明の#実施例では、ダミーワード線選択スイッチ
MISFBTT、、、T、、へのR−DCRの出力端子
と基準電位間に上記パルス信号φpadに1って制御さ
れるMISFFjTT4゜tT41  が設けられる。
これらのMISFBTT4゜、T4.は、φニーBOO
8の動作タイミング、換言すれば、アクチイブリストア
の動作タイミングでは、ダミーセルの属するワード線の
電位を高くする必要がないことに着目し、ダミーワード
線選択スイッチMISFETT□、T2.をオフさせる
ために設けられる。すなわち、アクティブリストア動作
は、SAで読み出された■8の電位にあるデータ線をv
ccレベルにアップしてメモリセルへのハイレベル再書
き込みを行なうものである。したがう℃、ダミセルへの
上述のような書き込みは特別な意義がない。上述の工う
なダミーワード線選択スイッチMISFETTts−T
wo(−万のMISFBThR。
−DCRの非選択出力信号にエリオフ状態にされている
)のオフ状態に工す、ブートストラップ容量CB 、か
ら電荷分散されろ寄生容量をコモンデータ線容量C3と
ワード綜寄生容量C1のみとすることができる。これに
エリ、ブートストラップ容量CB2!の容量値を小さく
でき、その結果として低消費電力化を図ることができ、
また及びブートストラップ容量CB 、のサイズの小型
化を図ることができる。
なお上記のように、ダミーワード線を分離する構成は、
前記のようにコモンワード線に直接にブートストラップ
容量を結合させる回路構成においても採用することがで
きる。すなわち、上記MISFETT、。、T41の挿
入にzb、アクティブリストア時のにブートストラップ
容量に結合される寄生容量の容i″iを軽減させること
ができるので、ブートストラップ容量の容量値を小さく
できることになる。それに応じて、φニーGENEに対
する負荷容量を小さくでき、その立ち上りを速くできる
ことになる。ただ、この実施的におけるφニーBOO8
と組み合せることにエリ、二りいっそうの効果があるこ
とは言うまでもない。
この発明の他の実施ψりでは、カラムスイッチ制御信号
φ、を形成するパルス発生回路(以下φニーσ漉と称す
。)にも上記同様なブースター回路(以下、φニーBO
O3と称す。)が設けられる。
すなわち、一対のデータ線は、カラム選択スイッチMI
SFBTQ、、、Q、、を介して、一対のコモン入出力
線に接続される。上記カラム選択スイッチMISFBT
Q、□、Q1.〜Q+zsQttのゲートは、カラムア
ドレススイッチMISFBTQニー、lQエニー11:
介してコモンカラム線に接続される。そして、上記カラ
ムアドレススイッチMISFBTQ t−t 、 Qよ
−、のゲートは、カットMISFETT1.。
T、。を介してC−DC−Rに接続される。上記カッ)
 M XS F B T T ss −T sa (0
’!−トK ハ、′r!L源電圧vccが印加される。
上記コモンカラム線には、φ、−GENEで形成された
カラムスイッチ制御信号φ工が印加される。
そして、このコモンカラム線には、φニーBOO8と、
カラムスイッチ制御信号φYを遅延させた)くルス信号
φmad を形成する遅延回路(以下、φ、−DELA
Yと称す。)が設けられる。このパルス信号幅、dは、
φニーBOO8のブートストラップ動作のために用いら
れる。
φアーBOO8は、単にブートストラップ容量のみによ
って、構成することができる。この理由は、φ、−GE
NEの負荷容量が小さいことに起因している。すなわち
、φニーGENDの負荷は、コモンカラム線の寄生容量
と、選択されたカラム選択スイッチMISFETQ1重
、Qll等のゲート容量のみとなり、φニーGENEの
負荷に比べて小さいからである。ちなみに、64にビッ
トRAMK6つては、上記負荷の容量値は、7pF程度
でちる。
この回路の動作は、前記φニーBOO8の動作とほぼ同
様でおる。すなわち、この回路はカラム選択スイッチM
 I S F E T Q +t、Qoのゲート電圧ヲ
vccレベルンス上に高くさせる。上記MISFETQ
+t、Q++な、そのゲート電圧によって、そのソース
、ドレイン間インピーダンスが充分に低下させられる。
しかも、DIPから供給された■coレベルのデータ信
号は、上記MISFETQ78.ζ1.のしきい値電圧
vth K二るレベル低下を受けることなくデータ線に
供給されることになる。同様にデータ線におけるデータ
はレベル低下を受けることなくMA&DOBに供給され
る工うになる。その結果として、カラム選択スイッチM
ISFBTQo−Q+tを通して行なウデータの授受の
伝送スピードの向上を図ることができる。
この発明の他の実施例では、φY−BOO8として、第
1z図におけるφニーBOO8と同様な回路が用いられ
る。この場合には、前記同様にφアーGBNEからブー
トストラップ容量を分離することができるため、φy−
I−GENEの負荷の軽減を図ることができる。それに
応じてφ工の立ち上りスピードが速くできるという効果
を得ることができる。
また、よりいっそうの軽負荷化°によって、φ1−GE
NHの出力電流容量を小さくできろため、φニーGEN
Eの出力MISFFJTのチップサイズの小型化を図る
こともできる。
前記及び上述の工うなφ、−BOO8と前記φニーBO
O8との組み合せによると、上述のようなデータの授受
の伝送スピードの向上を図ることができるとともに、上
記のようにメモリセルへの書き込みハイレベルをvco
レベルまでアップさせることができる。すなわちφニー
BOO8及びφアーBOO8の動作によって、ワード線
選択レベルがvCc+■th 以上となり、カラム選択
スイッチMI S F ETQII−Q、1等のカラム
選択レベルがvcc+vth以上となり、データ線に”
CGレベルの書き込°みハイレベルが伝えられるからで
ある。したがって、D−4AMにおける書き込み後読み
出し又はリフレッシ纂動作に至るまでの間におけるS/
Nその動作波形図が示されている。パルス信号RAS、
、。
RASssは、RAS−8Gで形成されたRAS系信分
信号つであり、RAS−CTで形戊された例えばRAS
、の遅延された信号である。
この実施例では、ブーストラップ容量CB□へのプリチ
ャージレベルを■。。レベルにさせるために、パルス信
号RAS、3がゲートに印加されたMISFBTT、、
−i介1.−CMI 5FETT、、のゲートに電源電
圧V。0が印加されている。そしてブーストラップ時に
MISFBTTilをオフさせるために、パルス信号φ
padがゲートに印加されたMISFETT、sが上記
MI8FETT、、のゲートと基準電位点との間に設け
られている。
信号RAS、、がハイレベル期間であって、ワード線制
御信号φ工がローレベルのとき、MISFET T 、
4を介してMISFBTT、、のゲートにvo。
−vthのハイレベルが印加される。これに工り上記M
13FETT□のゲート電極下にチャンネルが誘起され
る。このときワード線制御信号φ工がロウレベルf保っ
ている。従りてゲート電極とチャンネル間の容量がV。
c−vthにプリチャージされる。
その後、パルス信号R,A8..がロウレベルにされる
。これに:すMISFBTT、、はオフ状態となる。次
いでワード線制御信号φ工が■cc  レベルに立上る
。このvccレベルは上記MIsFETT5゜のチャン
ネルに伝わるため、上記MI8FETT、。
のゲート電圧はvCc+vth以上に上昇する。そのゲ
ート電圧がvcc+vthとなることにより、MISF
ETT、1は、その”thに影響されずにワード線制御
信号φ工の■ccレベルをブートストラップ容量CB、
、に伝えることができるようになる。従ってブートスト
ラップ容量CB2には上記ワード線制御信号のvCcレ
ベルにエリプリチャージされる。
次に、パルス信号φpadがvCcレベルに立ち上げら
れる。するとMISFETT、、がオンして、MISF
ETT□がオフされる。この結果ブートストラップ容量
CBtlは、M I S F ET T 51−を通し
てコモンワード線に放電されないので、パルス信号φp
adの立ち上がりにエリM I S F E T T 
stのゲート電圧を例えば略2vccまで上昇させるこ
とができる。
なお、この実施例では、MISFBTTSlのゲート電
圧は、voc+vth以上に上昇させる必要がないこと
、及びパルス信号φpad でオンするMISFETT
、、によるMISFET75mのゲート電圧の立ち下り
を早くしてブートストラップ容量CB□のコモンワード
線への電荷もれを小さくするた込に、MISFETTs
lのゲートと電源電圧端子vccとの間にダイオード形
態のMISFFJTT56が設けられている。このMI
SFBTT5.の動作に工り、MISFETT、、のゲ
ートにおけるブートストラッブ電圧は、vcc+vth
にクラップされる。
なお、上記の工うに、パルス信号φpad VC工りM
ZSFETT、、をオフとした場合には、MISF E
 T T szのゲート充電々荷に対する何らの放電経
路も設けないとパルス信号φpadがローレベルにもど
されたときにおいて、上記MI8FBTT、。
のゲートには、略vccの電圧が保持されることにこの
ようにMISFBTT、2がオン状態にされたままであ
るとパルス信号RAS、1により上記コモンワード線が
ロウレベルにリセットされる際、すなわちパルス信号R
AS、1がハイレベルにされ、そのレベルによりMIS
FETT、。がオン状態にされる際、コモンワード線に
MISFBTT3.を介してブートストラップ容量が結
合されることによってコモンワード線のレベルの立下り
が遅くされてしまい、またコモンワード線にプリチャー
ジMISFBTT、、を介して電源電圧から電流が流さ
れ、その結果、ブートストラップ容量における充電が良
好に行なわれなくなり、かつ回路の消費電力が増加させ
られてしまうという不都合が生ずる。
そこで、第18A図においては、図示のようにブートス
トラップ容量” B11を放電させろために、パルス信
号RA S 、、で制御されるMISFETT、8が図
示のように設けられている。また、このM JSFET
T、、fi直列接続されゲートに電源電圧V。Cが印加
されたMISFETT、、は、上記ブートストラップ動
作時の接続点N1におけろほぼ’2”ccの高電圧によ
って、MISFBTT5.にパンチスルーが生じること
を防止する高耐化のために設げられる。
このような回路の追加により、ブートストラップ容f[
CB!+にはワード線制御用信号φ工のvC。
レベルが直接印加されるようになるとともに、パルス信
号φpadがVC。レベルに立上る際、MISFETT
、、を介してブートストラップ容量CB、。
の電荷のコモンワード線へのもれが少なくなるため、こ
のブートストラップ容量CB 、の容量値を小さくする
ことができる。従ってφニーGENEの負荷をさらにい
っそう軽減することができる。
また、他の実施例では、ブートストラップ容量CB、、
へのプリチャージレベル’!i: ”CCレベルに高め
るために、MISFETT、、に次のブースター□回路
が設けられる。すなわち、MISFETT、。
のゲートと電源電圧端子■。。との間には、ダイオード
形態のMISFETT、、と、MISFETT、。
のゲートと回路接続点N4との間にはブートストラップ
容量CB、が設げられる。そして、回路接続点N、には
、パルス信号RAS、、が印加される。
この回路の動作は、パルス信号RAS+3がロウレペヤ
とされている期間にMISFBTT、、を介してブート
ストラップ容量CB、がプリチャージされろ。そして、
このプリチャージ動作によりMISFETT、、のゲー
ト電位は■CC”thとなる。
このため、後述するように、ブートストラップ容’Pi
 CB 22へのプリチャージが終了しているとき、及
び回路接続点N、の電位がはy2vCCレベルに上昇し
ている期間、MISFETT、、はオフしている。すな
わち、ブートストラップ容fKCB 2□へのプリチャ
ージ及びプートストラップ動作の以前のD−RAMの選
択サイクル時に、上記ブートストラップ容量CBuがプ
リチャージされろ。次いで、D−RAMの非選択時にパ
ルス信号RAS、。
がハイレベルとされろ。これによりMI S PETT
53のゲート電圧は、vCC+v、h以上に上昇するの
で、ブートストラップ容:ff[CB22は、MISF
’ET′r;5.ヲ介して”CCレベルまでチャージア
ッフされる。その後、D−4AMが選択され、パルス信
号RAS、、がロウレベルへ立ち下ると、MISFET
T!3はオフするとともに、次の動作のためにMISF
ETT、、を介して電源電圧■。0からプートストラッ
プ容量CBゎへのプリチャージがなされる。以上の動作
によってプートストラップ容−IiCB!!ノVccレ
ベルまでのチャージアップカ終わるので、次にパルス信
号φpadがvccレベルに上昇したとき回路接続点N
、の電位をほぼ2■ccまで上昇させることができる。
なお、このときにはMISFETT、、がオンしている
。このためコモンワード線及びワード線の寄生容量01
〜C1と上記ブートストラップ容量CB 、、との相互
間で電荷分散が行なわれ、コモンワード線及びワード線
の電位は、これらの容量間の電荷分散によって決定され
る電圧まで上昇する。
この実施例では、プートストラップ容量CB、□へのプ
リチャージレベルを高めることができる。
したがりて、ワード線への必要とされる電圧vcc+V
thを得るためのプートストラップ容icB、□の容量
値を小さくできる。この結果プートストラップ容量CB
22のチップサイズの小型化を図ることができる。さら
に、この実施例と第1z図に示したダミーワード線をブ
ートストラップ容量時に分離する回路とをどみ合せた垣
合には、よりいっそうプートストラップ容fc CBn
の容量値を小さくできるという効果がある。
また、上記MISFETT、lk設けられたブースター
回路と、MISFBTT、、に設けられたブースター回
路は、それぞれ独自の効果を有する。
従ってどちらか一方のみを第1z図に示した基本された
MISFETは、そのソース・ドレイン間での電力損失
を小さくするために脣印の付されていないMISFET
K、比べそのしきい値電圧”thが小さく設定されてい
る。また忰印の付されたMIs容量は、その基析閲電極
にハイレベルの信号が印加された際、すみやかにゲート
側電極の電位が立上るようにするために畳印の付されて
いたいM I S容量に比べそのしきい値電圧が小さく
設定されている。
田 七を用いて説明する。上記簀印の付されたMIS容量に
関しても上記M’l5FETと同様な方法でその動作波
形図が示されている。パルス信号cA51 (@CA 
8 、、は、C入5−8Gによってそれぞれ形成された
CAS系信号の1つであり、C−CTで形と略同−であ
るので説明は省略する。ただ、このφ −BOO8は、
上記φニーBOO8K比ベコモンカラム線、プートスト
ラップ容量CB51のりセットを行なう放電経路が異な
っている。すなわち、コモンカラム線のりセットは、パ
ルス信号CAS、、。
1’tAS、、がそれぞれゲートに印加されたMISF
ETT&l、T、’によって行なわれ、ブートストラッ
プ容fi:cBxのリセットG文、)(ルス信号RAS
、、。
C入Suがゲートに印加されたMISFETT、、。
ToKよって行なわれるものである。
これはRAS信号、CAS信号およびWE傷信号それぞ
れのタイミング関係がある条件にあるとき不確定なデー
タが誤ってメモリセルに書き込まれることがあり、これ
を防ぐためにパルス信号RAS、2.CAS、、、によ
ってコモンカラム線等をリセットするようにしたもので
ある。
上記φY−80O8の動作は、前記φニーBOO3の動
作と略同−であるので、その説明は省略する。
この実施例回路によって、ブートストラップ容量CB3
..CB、、の容量値を小さくできること等φ −BO
O3におけるのと同様の効果が期待できる。
第15図には、この発明の他の一実施例を示すメモリア
レイのロウ(ワード線)を選択するためのデコーダの回
路図が示されている。
この実施例では、前記説明したメモリアレイのカラムを
選択するためのデコーダのように、ロウデコーダが2段
に分割される。すなわち、  R−DCRを構成するN
OR,ゲートの横方向の配列間隔(ピッチ)を、メモリ
プレイのワード線配列のピッチに合せることにより、I
Cチップ内で無駄な空白部分が生じないようにするもの
である。
このために、メモリアレイから引き出された複数のワー
ド線は、ワード線選択スイッチMISFETT、〜Tl
?をそれぞれ介して1本のコモンワード線にすべて共通
に結合されるのではなく、4本のワード線ごとに分割さ
れるのである。すなわち。
4分割されたコモンワード線によって順次共通化される
ものである。そして、互いに異なるコモンワード線に接
続されるワード線選択スイッチ〜11SFETT2o−
T、、及びT!、〜T、、等のゲートは、それぞれカッ
トMISFETT、。〜Tss及びT34〜T3.を介
してNORゲートで構成されたロウデコーダ回路R−D
CR,R−DCRゎ22.の出力【1)  嘗 に共通に接続されるものである。したがって、例えげ、
R−DCR,)Kよって、その出力にロウ選択信号が形
成されると、MISFETT、。〜T23がオンして、
4つのワード線が選択されるものとなるが、4分割され
たコモンワード線のうち1つのワード線制御信号(例え
ばφxoo)Lか選択されないから、メモリアレイ忙対
しては、1のワード線しか選択されない。
このようなワード線制御信号φ工。。・〜φX11を形
成するのがロウスイッチセレクタ(以下、RsW−8と
称す)である。
したがって1例えば、ロウアドレス信号a X O〜a
 X S及びaxo〜a X Sのうち、ロウアドレス
信号a x o〜a X 1はasw−sに入力され、
ロウアドレス信号ax2〜ax6は、R−DCRに入力
されて、上述のようなワード線選択が行なわれる。
上記asw−sは、言い換えればロウアドレス信号a 
X O〜a X 1によって、φニー〇ENEで形成さ
れたワード線制御信号φ工を4分割されたコモンワード
線のいずれか1つに伝達する動作を行なうものである。
この場合、単に伝送ゲー)MISFET等で構成された
マルチブレフサによってワード線制御信号φ工を伝える
のでは、〜−BOO3を設げて例えハvcc+■thの
ハイレベルを選択されたコモンワード線及びワード線に
伝えることができない。
そこで、φニーBOO3を設げた場合には、俯16図の
実施例に示された回路が使用される。
この実施例回路は、lのコモンワード線を選択する回路
であり、同様の回路(ロウアドレス信号のみが異なる)
が4組設けられて、asw−sが構成される。
この実施9り回路の構成は、次のように炉開できる。ゲ
ートにパルス信号φxdpが印加されたMISFETT
、4のドレインは、電源電圧端子V。。に接続される。
そして、そのソースと基準を位端子との間に並列1cM
1sFETT、。、T1.が設けられる。MISFgT
T、。1T71のゲートには、それぞれロウアドレス信
号aXOl ”XIが印加される。
また、MISFETT、のゲートと電源t[E端子■C
Cとの間にはMISFETT7.が設けられる。
MISFETT、、のゲートには、上記パルス信つφ工
6.が印加される。MISFETT、の入力側のソース
又はドレインには、ワード線制御信号φ工が印加される
。そして1Ml5FETT、の出力側であるソース又は
小゛レインと基準電位端子との間には並列接続されたM
ISFETT、□、T、、が設げられる。M I S 
FETT、 、 T7.のゲートには、それぞれロウア
ドレス信号aXi l aXOが00口される。
また、MISFFJTT、、の出力側のソース又はドレ
インと基準電位端子間にはMISFETT、。
が設けられ、ゲートにパルス信号RAS、、が印加され
ている。さらに、MI S FETT、4のソースとM
ISFETT、、のゲート間には、MISFET T 
tsが設けられる。MISFETT、、のゲートには電
源電圧vccが印加さ惟ている。この実施例回路におい
て、畳印を付したへ・I I S F E Tは、前記
同様に低しきい値電圧に設定されている。
この回路の動作は、第17図の動作波形図を参照して、
次に説明する。
上記パルス信号φxdpおよびRASl、は、それぞれ
R,As−3Gで形成されたRAS系信号の1つであり
、RAS−CTで形成されたRAS信号が遅延された信
号である。
R8W−8が非選択時に上記パルス信号φxdpがハイ
レベルとされる。このためノードT、が”CC−”th
にプリチャージされる。
その後、ロウアドレス信号axoBよびaXiの少なく
ともいずれか一方の電位が例えばI・イレペルになると
、上記ノードT、はディスチャージされるとともに、ワ
ード線制御信号φ工。。の電位は回路の接地電位となる
。すなわちワード線制御信号φ工。。は非選択状態とな
る。
これに対して、上記ロウアドレス信号a X Oおよび
a X tのそれぞれの電位がロウレベルであると、そ
の後制御信号φ工のレベルがvcC+v、h以上になる
ことにより、上記ワード線制御信号φ工。。のレベルは
vcc+■th以上となる。すなわち、上記φ工。。は
選択状態となる。なおこのときMISFETT、、のゲ
ート電圧は、上記φ工のレベルがロウレベルのとき、ゲ
ートと基板間がVcc−vthにチャージアップされ、
その後上記φ工のレベルがvccレベルとなり、これが
基板(チャンネル領域)尾伝えられるため、vcC+z
vth以上となる。この結果上述したようにワード線制
御信号φ工のレベルがほぼそのままワード線制御信号φ
工。。に伝えられるようになる。
この発明に係るブースター回路は、ブースター回路が設
げられるパルス発生回路の負荷を軽減できるものとして
、前記説明したD−RAMの他。
広く一般に利用できるものである。
〔メモリアレイおよびダミーアレイのレイアウトパター
ンコメモリアレイM−ARYおよびダミーアレイD−A
RYのレイアウトパターンを第18A図に従って説明す
る。
第18A図に示すメモリアレイ〜I−ARYは竿9図に
示したメモリセルM−CELの複数個が半導体基板1に
配列されたものであるう一方、第18A図に示すダミー
アレイD−ARYは第1θ図に示したダミーセルD−C
E Lの複数個が半導体基板1に配列されたものである
まず、第19人図に示すメモリアレイM−ARYは以下
のように構成されている。
半導体基板10表面でMISFETQMと記憶用キャパ
シタCsかも構成された複数のメモリセルM−CEL間
を互いに分離するため、フィールド絶縁膜2が第13A
a図に示したパターンを基本として形成されている。
このような基本パターンルールと異なりて、第1多結晶
シリコン層6に電源電圧V。を印加するためのコンタク
トホールCHoの下部にフィールド絶縁膜2aが例外的
に配置されている。従って、このコンタクトホールCH
o付近でのアルミニウム層と多結晶シリコン層との相互
反応に基づいて形成されるアルミ・シリコン合金がコン
タクトホールCHo直下の絶縁膜を貫通し半導体基板1
の表面に不所望に到達するという事故を防止することが
できる。
このフィールド絶縁膜2およびゲート絶縁膜3上にはメ
モリセルM−CEL中の記憶用キャパシタC3の一方の
電極として使用する第1多結晶シリコン層6が第18人
す図に示したパターンを基本として形成されている。
さらに、第1多結晶シリコン層6上には第18A図のた
て方向に泪5て第9図中の第2多結晶シリコン層8によ
って形成されたところのワード線WL   −WLl−
、が延びている。
!−1 さらに、上記記憶用キャパシタC8の一電極としての多
結晶シリコン層6にと記コンタクトホールCHを介して
電源電圧vccを供給す器ための電源供給線V。C−L
が、第11A図のよこ方向に延びている。
一方、第9図中のアルミニウム層lOによって形成され
たところのデータ線DL   、DL、。
が、第18A図に示すように上記電源供給線vCc−り
とほぼ平行に延びている。データ線DL、、、−,はコ
ンタクトホールCH,を介してメモリセルM−CEL中
のMiSFETQ、のドレイン領域に接続され、データ
線DL、、はコンタクトホールCH2を介して他のメモ
リセルM−CEL中のMISFETQMのドレイン領域
尤接続されている。
また、データ線D L s ++ 2 + D” s−
2はデータ線DLニー、。
DL t−t と同様VC第18A図のよこ方向に延び
所定の部分でコンダクトホールを介してメモリセルM−
C,EL中のMISFBTQMのドレイン領域に接続さ
れている。
次に、glaA図に示すダミー七ルD−CEL。
は以下のようKm成されている。
半導体基板1の表面の一部分にはフィールド絶縁膜2が
形成され、半導体基板10表面の他の部分にはゲート絶
縁膜3が形成されている。
このフィルド絶縁膜2およびゲート絶縁膜8上に第19
A図に示すたて方向に沿って第1多結晶シリコン層15
a、15bが互いに離間して延びて−・る。この第1多
結晶シリコン層15a、15bの幅はダミーセルD−C
BL中のキャパシタ(d)の容量値を決定する上で極め
てIL要である。この第1多結晶シリコン層15aと第
1多結晶シリコン層15bとの間には第11図に示した
N+型半導体領域14が位置している。このN+型半導
体領域14は複数のダミーセルD−CEt、の共通アー
スラインとして使用される。
さらに、第1多結晶シリコン層15a上には第10図中
の第2多結晶シリコン層17によって形成されたところ
のダミーワード線DWL=1が延びている。このダミー
ワード線DWL+−tはダミーセルD−CEL中のMI
SFETQolのゲート電極を構成している。一方、第
4A図に示したディスチャージ制御信号φdcを印加す
るために第10図中の第2多結晶シリコン層18によっ
て形成されたところの制御信号線φdc−L1がダミー
フード線D”i7/L   から離されるとともにこれ
と平行に延びている。この制御信号線φdc”2はダミ
ーセルD−CBL中のMISFETQ、2のゲート同様
に、ダミーワード線DV/L!=よ、−よび制御信号φ
dc−L、  と平行にダミーワード線DWI、l=お
よび制御信号線φda−L!が延びている。
そして、さらにデータ線DL=、、DL、=、DL、−
、。
DLl、  が第18Aaに示すようにメモリアレイM
−ARYから延びている。DL、、flコンタクトドホ
ールCH,ン介してダミーセルD−CEL中のMISF
ETQDl のドレイン領域に接続され、DL、 、 
 も同様にコンタクトホールCH,を介して他のD−C
EL中のMISFETQ、  のドレイン領域に接続さ
nている。
〔周辺回路のレイアウトパターン〕
周辺回路、例えば@4A図に示したセンスアンプSA、
の一部のレイアウトパターンを第18B図に示す。
第18B図において、ARitアクティブリストア部、
PCはデータ線プリチャージ用回路部でろる。
アクティブリスト部ARには第4A図に示したアクティ
ブリストアA几、が2個配置さnている。
すなわち、第18B図に示した矢印A側に一つのアクテ
ィブリストアが構成され、矢印B側に他のアクティブリ
ストアが構成されている。そして、このアクティブリス
トア部AR中にはそれぞれめアクティブリストアに対し
て共通のアクティブリストア制御信号線φrg−ムφr
s−L  およびt原電圧線vCC−Lが第18B図に
示すように配置されている。
一方、プリチャージ周回路部PCKi−i上記2個のア
クティブリストアに対応した2個のデータ線プリチャー
ジ用回路が配置されている。そして、このプリチャージ
用回路iPc中VCに電位線” D P−L ’プリチ
ャージ制御用信号線φ、C−いそして第18A図のメモ
リアレイM−ARYに延びるデータ線DL1−. 、 
DL、 、 、 DL、−、、DL、 、が第18B図
に示すように配置さnている。
第4A図中のM I S F ETQs、〜Qs、  
およびキャパシタCB11.CBl□がZ18B図に示
すように配置されろ。
(Nチャンネル型ダイナミックR,AMの製造プロセス
〕 Nチャンネル型ダイナミックRAMの=Qu造プロセス
を第19A図〜第19T図に従って説明する〇各図にお
いて、XIは第18A図に示したメモリアレイM−AR
YのX、−X、切断部分の工程断面図、X!は第18B
図に示したアクティブリストアA几のX、−X、切断部
分の工程断面図、そしてX、d第18B図に示したアク
ティブリストアA凡のX3−XS切断部分の工程断面図
である。
(1!化膜および耐酸化膜形成工程) 第19A図に示すように半導体基板101の表面に酸化
膜102および酸素1通さない絶縁膜すなわち耐酸1ヒ
膜103を形成する。
半導体基板101.酸化膜102及び耐酸化膜103の
好ましい具体的な材料として(100)結晶を有するP
型巣結晶シリコン(Si)基板。
二酸化シリコン(Sinり膜および窒化シリコン(Si
3N4)膜がそnぞれ使用される。
上記5iOJJI 02は下記の理由のためにSi基板
101の表面酸化によって約50OAの厚さに形成され
る。すなわち、5iJN4膜103¥直接Si基板10
1の表面に形成した場合、Si基板101とSi3N4
膜103との熱膨張係数との違いによりSi基板、10
1の表面に熱な与える。
このため、Si基板101の表面に結晶欠陥を生ずる◇
これを防止するために” ’sN< ml O3の形成
前にSin、膜102がSi基板101の表面に形成さ
nる〇 一方、Si、N4膜103は、後で詳しく述べるように
、Si基板101の選択酸化用マスクとして使用するた
めに、例えばCV D (ChemicalVapor
 Deposition)法により約140OAの厚さ
に形成される。
(耐酸化膜の選択的除去およびイオン打込み工程)比較
的厚い酸化膜すなわちフィールド絶R膜を形成すべきS
i基板101の表面上のSi3N、膜103?:選択的
に除去するために、まずエツチング用マスクとしてホト
レジスト1104g5・i、N。
膜103の表面上に選択的に形成する。この状態で、例
えば精度のよいエツチングが可能なプラズマエッチ法に
より露出している部分のSi3N、膜103¥除去する
つづいて、フィールド絶縁膜が形成されるところのSi
基板101の表面に基板と反対導電型の層いわゆる反転
石が形成されないようにするため、Fn 19 B図に
示すようにホトレジスト膜104¥残した状態で露出し
ているS10.膜102ン通してSi基板101中へ基
板と同じ導電型の不純物すなわちP型不純物を導入する
。このP型不純物の導入法としてはイオン打込みが好ま
しい。例えばP型不純物であるボロンイオノが打込みエ
ネルギー75keV  でSi基板101中へ打込″!
nる。
この時のイオンのドーズ1H3X101!原子/閤1で
ある。
(フィールド絶縁膜形成工程) Si基板101の表面にフィールド絶縁膜105を選択
的に形成する。すなわち、第19C図に示すようにホト
レジスト膜1041除去した後、Si、N4膜103を
マスクとしてSi基板101の表面Z熱酸化によって選
択的に酸化し、厚さ約950OAのSin、膜105(
以下、フィールドSin、膜と言う)を形成する。この
フィールド・Sin、膜105の形成時に、イオン打込
みされたボロンがSi基板101内の引き伸し拡散さね
、そして所定の深さt有するP型反転防止層(図示せず
)が、フィールドSin、膜105の直下に形成される
(耐酸化膜およびQ化膜除去工程) フィールドSin、膜105が形成されていないところ
のSi基板101の表面¥露出するために、Si3N、
膜1c13¥例えば熱リン酸(H,PO,)液ン用いて
除去する。つづいて−S五〇Jjl O2を例えばフッ
酸(HF)液ン用いて除去し、第19D図に示すように
Si基板101の表面を選択的に露出する。
Si、N、膜103および5iOt膜102を除去した
状態でのメモリアレイ、ダミーアレイの平置図2第20
A図9周辺回路部の平面図を第20B図に示す。すなわ
ち、第20A図で線XIDVc沿って基板を切断した場
合の断面図が第19D図のXlの部分に示され、第20
B図で線X、D に沿って基板を切断した場合の断面図
が第19D図のX意の部分に示され、第20B図で線X
1.に沿って基板を切断した場合の断面図が第19Dの
Xsの部分に示されている。
(第1ゲート絶Il&膜形成工程) メモリセルM−CELおよびダミーセルD−CEL中の
キャパシタCsr Cdsの誘電体層を得るために露出
したSi基板1010表面に第1ゲート絶縁膜106を
第19E図に示すように形成する。すなわち、露出した
Si基板101の表面を熱酸化することによって厚さ約
43OAの第1ゲート絶縁膜106をその表面に形成す
る。したがって、第1ゲート絶縁膜106はSin、か
ら成っている。
(第1導体層被着工程) メモリセルおよびダミーセル中のキャパシタの一方の電
極として使用するために第1導体/i!!107をSi
基板101上全面に第19F図に示すように形成する。
すなわち、第1導体層107として例えば多結晶シリコ
ン層107tCVD法によりSi基板101上面に形成
する。この多結晶シリコン層107の厚さは約4000
A程度である。
つづいて、多結晶107の抵抗値を小さくするためこの
多結晶シリコン1510?中に拡散法によりN型不純物
、例えばリンを導入する。この結果、多結晶シリコン層
107の抵抗値は約16ffシ′口(第1導体層の選択
除去工程) 第1導体層すなわち第1多結晶シリコン暦107を所定
の電極形状とするために、g19G図に示すよりにホト
エツチング法によって第1多結晶シリコン層107を選
択的に除去し、電極108を形成する。この第1多結晶
シリコン層107の選択的除去法として精度のよいエツ
チングが可能なプラズマエツチングが適している。引き
つづいて、露出した第1ゲー)Sin、膜106もエツ
チングし、Si基板10tの表面を部分的に露出する。
第1多結晶シリコン層107および第1ゲートSin、
膜106を選択的に除去した状態でのメモリアレイ、ダ
ミーアレイの平面図ン第21A図。
周辺回路部の平面図¥:第21B図に示す。すなわち第
ZLA図で線X1o に沿って基板を切断した場合の断
面図が第19G図のXlの部分に示され、第21B図で
線X2゜に沿って基板を切断した場合の断面図が第19
G図のX2の部分に示され、第21B図で線X、、に沿
って基板を切断した場合の断面図が第19G図のX、の
部分に示さnている。
(第2ゲート絶縁膜形成工程) メモリアレイM−ARY、  ダミーアレイD−ARY
ならびに周辺回路部中のMISFBTのゲート絶縁膜Z
得るために、露出したSi基板1010表面に第2ゲー
ト絶縁膜109を第19H図に示すように形成する。す
なわち、露出したSi基板1010表面を熱酸化するこ
とによって厚さ約530Aの第2ゲート絶縁膜109t
その表面に形成する。したがって、第2ゲート絶瞑膜1
09#risio、から成っている。第2ゲート絶縁膜
すなわち第2ゲー)Sin、膜109の形成と同時に第
1多結晶シリコンから成る電極108の表面も酸化され
、その表面に厚さ約220OAの8i02膜110が形
成される。このSiO□膜11膜上10108と後述す
る第2多結晶シリコンから成る電極との13間絶縁の役
目′?:ハたす。
(低しきい値電圧制御イオン打込み工程)第4A図に示
した低しきい値電圧乞有するへ1工S F E T  
Q Sl 〜Q 531 Q、saおよびQS?のしき
い値電圧な規定するために、第19工図に示すように第
2ゲー) S iOx膜109’Y通して基板表面にP
型不続物ンイオン打込み法によって導入する。
P型不純物は例えばボロンが使用される。打込みエネル
ギーは75kPVで、イオンのドーズ量け2、4 X 
10”if/cn”が好まシイ。
この時のイオン打込みは全く選択マスクを使用しないた
め、その他のMISFET例えばQM。
QD、l QD、IQ、41Q□ を形成すべき基板表
面部分にもボロンか導入されろ。
(高しきい値電圧制御イオン打込み工程)第4北図に示
したMI 5FET  Qs1〜q、。
Q S aおよびQs7に比べて高いしきい値電圧を有
するMISFET、例えばメモリセル中のMISFET
  QM、  ダミーセル中の〜fISFETQD、。
Q□ あるいげアクティブリストア中のMISFF、T
 Q84’ QSsのしきい値電圧を規定するために、
第19J図および第22B図に示すようにイオン打込み
用マスクすなわちホトレジスト膜111をM” SFE
”  QSt 〜qss l QSa IQ S 7 
 のチャンネル領域部分の第2ゲー) S io。
!!!1E10G上に形成し、ホトレジスト膜111’
a’第22A図および第22B図に示すようにMISF
ETQMI QOt * QDl e Q34 e Q
Ssのチャンネル領域上には形成せず、この状態でボロ
ンイオンの打込を行う。打込みエネルギーは75keV
で、イオンのドース量は1.0X10tt原子/工2が
好ましい。
この結果、M I S F E T  QMI QDI
 + Qp2 。
Q S 4そしてQ、、?形成すべき部分の基板表面の
不純物濃度は一原高められるので、これらのM l5F
ETのしきいlIは高い値ン有することになる。
イオン打込み状態でのメモリアレイ、ダミーアレイの平
面図を第22A図1周辺回路部の平面図を第22B図に
示す。
(ダイレクトコンタクトホール形成工程)第11図を用
いて説明したように、キャパシタCB11の一方の電極
25 Y rvl I S F B T  Q s 4
のN+型半導体頌域22に直接接続するためのコンタク
トホールいわゆるダイレクトコンタクトCH+oa’i
’第1iK図に示すようにホトレジスト膜112’a−
マスクとして第2ゲー)Sin、膜の選択的エツチング
により形成する。
二の時の状態のメモリプレイ、ダミーアレイの平面図を
第23A図1周辺回路部の平面図を第23B図に示す。
特に第2.8B図に示すようにこのダイレクトコンタク
トホールCH,。。はMISFET Q4となるべき部
分tキャパシタC□、となるべき部分との間に設けられ
る。
(第2導体屡被着工程) すべてのMISFBTのゲート電極ならびに配@居とし
て使用するために第2導体層113をSt基板101上
全面に形成する。すなわち、第19L図に示すように第
2導体層118として例えば多結晶シリコン暦をCVD
法により8i基板101上全面に形成する。この多結晶
シリコン層113の厚さは約3500A程度である。つ
づいて、抵抗値を小さくするためこの多結晶シリコン層
113中に拡散法によりN型不純物、例えばリンを導入
する。この結果、多結晶シリコン層118の抵抗値は約
10Ω/口となる。このようなリン処理の間、リンネ続
物はダイレクトコンレフトホールCH,。。1通して8
i基板101内に導入さnる。
(第2導体層の選択除去工程) 第2導体層すなわちg2多結晶シリコン層113を所定
の電極あるいは配線形状にホトエッチフグ法によって選
択的に除去する。つまり、第19M図に示すようにホト
エツチング後のシリコン湿113t−!第18A図で示
したワード線WL1.〜WLtw  f ミー ry 
−’−ト線DWL、−,、DWL、−、、ffi制御信
号線φ量線−L、’、φdc−L、q形成し、また第1
8B図で示したアクティブリストア制御信号線φrg−
L、−?−?パシタCB、、 + CB、ノ’mff1
l 14あるいriMIsFET  QSl”””Qs
sのゲート電離を形成する。
第18M図に示すようにさらに露出した露出した第2ゲ
・−)SiO,[10g−g除去し、Si基板101の
F面を露出し、この状態でのメモリアレイ、ダミーアレ
イの平面図!第18A図2周辺回路部の平面図7第24
B図に示す。すなわち第24A図で線X1に沿って基板
を切断した場合の断面図が第24M図のXIの部分に示
され、第24B図で線X4 に沿って基板を切断した場
合の断面図がilQM図のX、の部分に示され、!24
B図で線X8M に沿って基板を切断した場合の断面図
が第19M図のX、の部分に示されている。
(表面酸化工程) MI 5FETのソース領域ならびにドレイン領域l形
成すべき表面が汚染されないようにするため、第19N
図に示すように露出したSi基板101の表面にその表
面の熱酸化によって厚さ100XのSIO!膜1151
形成する。Sin、膜115の形成と同時に第2多結晶
シリコ/から成るワード線W L t−t〜WL1−、
、ダミーワード線DWL、、、DWL1.、制御信号線
φdc−L、、φda−L1.キャパシタCB S 1
 t CB ! 1の電極114あるイはN(I S 
F E T  Q s 、〜qssのゲート電極の表面
も酸化さね、その結果そnらの表面に厚さ約300Xの
sio、膜116が第2ON図に示すように形成されろ
(ソース・ドレイン領域形成工程) MISFBTのソース・ドレイン領域lSi基板101
内に選択的に形成するために第190図に示すようにS
in、膜115を通してN型不純物。
例えばヒ素lSi基板101内に導入する。このN型不
純物の導入法としてはイオン打込みが好ましい。例えば
、ヒ素イオンが打込みエネルギー80keV でSi基
板101内に打込まれる。この時のイオンのドーズ量は
lXl0”原子多′ム2である。
(コンタクトホール形成工程(1)) 第1導体層すなわち第1多結晶シリコン層108と後で
述べる第3導体層との接続用コンタクトホールgsio
、膜116に形成する。すなわち、第19P図に示すよ
うにコンタクトホールCHIO1¥ホトレジスト膜11
7tマスクとしてSiO,膜110中に選択的に形成す
る。
なお、このコンタクトホールCH,。1は第18A図に
示したコンタクトホールCHOに対応している。
第1多結晶シリコン暦108と第3導体層との接続用コ
ンタクトホールCH1゜、のみ!形成する理由は以下の
通りである。
すなわち、前記したように第1多結晶シリコン層108
0表面に形成されたSin、膜110の厚さは300A
である。一方、Si基板1010表面に形成されたSi
n!膜115の厚さ100Aである。したがって、こ才
りらのS ?O!膜115.110!同時にエツチング
すると、第1多結晶シリコン膜108が完全に露出する
までにS i O!膜115がオーバエッチさnてしま
う危険がある。こ1rtl防止するために上述したよう
にコンタクトホールCH1゜1は独立に形成さnる。
コンタクトホールCH101が形成さnた状態でのメモ
リアレイ、ダミーアレイの平面図yI/g25A図2周
辺回路部の平面図ン第25B図に示す。すなわち第25
A図で線X1.に沿って基板を切断した場合の断面図が
第19P図のX、の部分に示さn、第25B図で線X2
.にηって基板を切断した場合の断面図が第19P図の
X2の部分に示さn、第25B図で線X3.にηって基
板ン切断した場合の断面図が第19P図のX、の部分に
示でnでいる。
(コンタクトホール形成工程(2)) ソース・ドレイン領域と第3導体層との接続用コンタク
トホール’t−8’o*膜115に形成する。
すなわち、所定のマスクを用いてS io、115の選
択的エツチングにより第19Q図に示すようにコンタク
トホールCHIO!〜” H104Y形成する。
上記マスクはコンタクトホールCHIIに対応する部分
にも開口を有しているが、コンタクトホールCHIGI
におけるSin、膜110のオーバーエッチに実用上問
題とならない。なお、コンタクトホールCH,。、は第
18A図のコンタクトホールCH。
に対応している。
この時の状態でのメモリアレイ、ダミーアレイの平面図
乞第26A図1周辺回路部の平面図¥第26B図に示す
。すなわち26A図で線XIQ に沿って基板を切断し
た場合の断面図が第19Q図のX、の部分に示さn、第
26B図で線X2QVc沿って基板を切断した場合の断
面図が第19Q図のX暑の部分に示され、第28B図で
線X1.に沿って基板を切断した場合の断面図が*19
Q図のX3の部分に示されている。
(層間絶縁属形成工程) Si基板101上全面に眉間絶縁膜を形成する。
すなわち、第19几図に示すように眉間絶縁膜118、
例えば厚さ約800 OAのリン・シリケート・ガラス
(PSG)膜をSi基板101上全面に形成する。この
P8G膜118FiMISFETの特性に影IIIを与
えるナトリウムイオンのゲッターl兼ねている。
(コンタクトホール形成工程(3)) 第2多結晶シリコン沼と第3導体層との間およびソース
・ドレイン領域と第3導体層との間を接続するためにP
SG膜118にコンタクトホールを形成する。すなわち
、第198図に示すようにPSG膜118を選択的にエ
ッチし、コンタクトホールCH1O1〜c)ltoa¥
形成する。このコンタクトホールCH,。1〜CH+o
4Y形成する際に使用されるマスクは前記コンタクトホ
ール形成工程(2)でコンタクトホールCH,。1〜C
H+a4Y形成するため使用されたマスクと同じものが
使用さnる。
つづいて、PSG膜118の平坦化を計るために約10
00t:’の温度でPEG膜118’Y熱処理する。こ
の時の熱処理によって、これらコンタクトホールc)(
tax〜CH1114が形成された状態でのメモリアレ
イ、ダミーアレイの平面図を第27A図9周辺回路部の
平面図を第27B図に示す。
ところで、上記コンタクトホール形成工程(2)で説明
したイオン打込みされたヒ素不続物愕引き伸し拡散され
、所定の深さを有するN+型半導体領域119〜126
が形成されろ。これらN+型半導体領域119〜126
がソース・ドレイン領域となる。Sin、膜115に対
するコンタクトホール形成はPf3G膜118に対する
コンタクトホール形成と同時に達成することも可能でお
る。しかしながら、Sin、膜115に対するコンタク
トホールが完成さnる間にPSG膜118もエッチされ
てしまう。すなわち、PSG膜118のオーバーエッチ
が生じる。したがって、このオーバーエッチを防止する
ために、上述したようにPSG膜118に対するコンタ
クトホール形成とSin!膜115に対するコンタクト
ホール形成は別々に行うことが好ましい。
(第3導体1形成工程) 第18人図で示した電源供給線vCC−!、l データ
線DL!、e I)IJ!−11DLI−1、DLl−
1を形成するためにまず、St基板101.)−全面に
第3の導体層、例えば厚さ12000Aのアルミニウム
層?形成する0つづいて、このアルミニウム層?選択的
にエッチし、第19T図に示すように、電源供給線V。
。−1,データ線D L 、−、および配線V127を
形成する。
【図面の簡単な説明】
第1図は、この発明に係るダイナミックメモリシステム
構成を示すブロック図、第2図は、この発明に係るD−
RAMのブロック図、雰#仕珊#B田 hiの一実施例を示す回路、第4E母は、その動作II
I の概略を説明するための波形図、第5社は、上Mの他の
一実施例を示す回路構成図、第7舌母は、ドパターン図
、第9図は、この発明に係る一個のメモリセルの素子構
造を示す斜断面図、第10図に、この発明に係るダミー
セルの素子構造を示す斜断面図、$11図は、この発明
に係るアクティブリストア中の一部構造素子Z示す一部
斜断面図、具体的一実施例1示す回路図、第13おけ、
数例を示す回路図、第14′@$は、その動作を説明す
るための波形図、第15図は、この発明の−実施例な示
すワード線選択回路の回路図、第16図に、その具体的
一実施例を示す回路図、第17図ム 程に従ったメモリ、ダミーアレイおよび周辺回路の平面
図。 〈/?fADCYCLEン 3 因 ぐWE’/’rf CYCLEン 第  9 図 第10図 第1;3A図 第138図 第14A図 第148図 □ 第15図 第16図   第17図 第18A良図 手続補正書(方式) 事件の表示 昭和63年 特許願 第28663号 発明の名称 メモリ装置 補正をする者 事件との関係  特許出願人

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1、ロウアドレスデコーダ回路と、ワード線制御信号を
    形成するパルス発生回路と、上記パルス発生回路の出力
    パルスが供給される信号線と、ワード線と上記信号線と
    の間に設けられ上記ロウアドレスデコーダ回路の出力に
    基づいて上記信号線の信号をワード線に供給するスイッ
    チング手段と、上記パルス発生回路の出力パルス信号に
    対して少なくとも立上り時間が遅延されたタイミング信
    号を受け上記信号線の電位を昇圧させるブースト回路と
    を備え、上記信号線の昇圧された信号がダミーワード線
    に供給されないようにすることを特徴とするメモリ装置
JP63028663A 1988-02-12 1988-02-12 メモリ装置 Pending JPS63308793A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH03201300A (ja) * 1989-12-28 1991-09-03 Internatl Business Mach Corp <Ibm> 信号マージン・テスト装置

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH03201300A (ja) * 1989-12-28 1991-09-03 Internatl Business Mach Corp <Ibm> 信号マージン・テスト装置

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