KR100763336B1 - Semiconductor memory device and arrangement method of memory cell array thereof - Google Patents
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Abstract
Description
도1은 종래의 매립 게이트 구조의 트랜지스터를 가지는 반도체 메모리 장치의 메모리 셀 어레이의 배치를 설명하기 위한 평면도를 나타내는 것이다. 1 is a plan view for explaining the arrangement of a memory cell array of a semiconductor memory device having a transistor of a conventional buried gate structure.
도2는 도1에 나타낸 메모리 셀 어레이의 배치를 따르는 회로 구성을 나타내는 것이다.FIG. 2 shows a circuit configuration according to the arrangement of the memory cell array shown in FIG.
도3은 도1에 나타낸 메모리 셀 어레이를 A-A'방향으로 잘랐을 경우의 단면도를 간략하게 나타낸 것이다.FIG. 3 is a simplified cross-sectional view when the memory cell array shown in FIG. 1 is cut in the direction A-A '.
도4는 일반적인 오픈 비트 라인 구조를 가지는 메모리 셀 어레이를 나타내는 블록도이다.4 is a block diagram illustrating a memory cell array having a general open bit line structure.
도5는 본 발명의 매립 게이트 구조의 트랜지스터를 가지는 메모리 셀 어레이의 배치를 설명하기 위한 평면도이다. Fig. 5 is a plan view for explaining an arrangement of a memory cell array having transistors of a buried gate structure of the present invention.
도6은 도5에 나타낸 메모리 셀 어레이의 배치를 따르는 회로 구성을 나타내는 것이다. FIG. 6 shows a circuit configuration in accordance with the arrangement of the memory cell array shown in FIG.
도7은 도5에 나타낸 메모리 셀 어레이를 B-B'방향으로 잘랐을 경우의 단면도를 간략하게 나타낸 것이다.FIG. 7 is a simplified cross-sectional view when the memory cell array shown in FIG. 5 is cut in the direction B-B '.
도8은 본 발명의 폴디드 비트 라인 구조를 가지는 메모리 셀 어레이를 나타내는 블록도이다.Figure 8 is a block diagram illustrating a memory cell array having a folded bit line structure of the present invention.
본 발명은 반도체 메모리 장치에 관한 것으로, 특히 매립 게이트 구조를 가지는 트랜지스터를 구비하는 반도체 메모리 장치 및 이 장치의 메모리 셀 어레이 배치 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE
반도체 메모리 장치중 동적 반도체 메모리 장치의 메모리 셀은 하나의 트랜지스터와 하나의 캐패시터로 이루어지며, 캐패시터에 전하를 축적함에 의해서 데이터를 저장한다. 그런데, 캐패시터에 축적되는 데이터는 시간이 지나면 소실되기 때문에 리프레쉬 동작을 필요로 하며, 이와같은 리프레쉬 동작으로 인해서 전력 소모가 증가하게 된다. 리프레쉬 주기를 늘리기 위하여 캐패시터의 크기를 증가시킬 수도 있으나, 캐패시터의 크기가 증가하게 되면 레이아웃 면적이 증가되기 때문에 이는 바람직한 방법이 될 수 없다.The memory cell of the dynamic semiconductor memory device of the semiconductor memory device is composed of one transistor and one capacitor, and stores data by accumulating charge in the capacitor. However, since data accumulated in the capacitor is lost over time, a refresh operation is required, and power consumption increases due to such a refresh operation. It is also possible to increase the size of the capacitor to increase the refresh period, but this is not a preferable method because the layout area increases as the size of the capacitor increases.
그래서, 반도체 메모리 장치의 레이아웃 면적을 줄이면서, 리프레쉬 주기를 증대시킬 수 있는, 즉 데이터 보유 시간을 증가시킬 수 있는 리세스 채널 어레이 트랜지스터(RCAT; Recess Cell Array Transistor)가 개발되었으며, 이 트랜지스터를 반도체 메모리 장치에 채용하고 있다. Therefore, a recess channel array transistor (RCAT) has been developed that can reduce the layout area of the semiconductor memory device and increase the refresh period, that is, increase the data retention time. It is adopted in a memory device.
최근에는 리세스 채널 어레이 트랜지스터보다 집적화시에 레이아웃 면적을 더 줄이면서 데이터 보유 시간을 증대시킬 수 있는 매립 게이트 구조의 트랜지스터가 소개되었다. Recently, a buried gate structure transistor has been introduced that can increase the data retention time while reducing the layout area during integration than the recess channel array transistor.
도1은 종래의 매립 게이트 구조의 트랜지스터를 가지는 반도체 메모리 장치의 메모리 셀 어레이의 배치를 설명하기 위한 평면도를, 도2는 도1에 나타낸 메모리 셀 어레이의 배치를 따르는 회로 구성을 나타내는 것이다. FIG. 1 is a plan view for explaining an arrangement of a memory cell array of a semiconductor memory device having a transistor of a conventional buried gate structure, and FIG. 2 is a circuit configuration according to the arrangement of the memory cell array shown in FIG.
도1 및 도2를 참고로 하여 메모리 셀 어레이의 배치를 설명하면 다음과 같다.The arrangement of the memory cell array will be described with reference to FIGS. 1 and 2 as follows.
가로 방향으로 워드 라인들(WL)이 동일한 거리(a)를 가지고 배치되고, 워드 라인들(WL)과 직교하는 방향으로 비트 라인들(BL)이 배치되고 메모리 셀들(MC1, MC2)이 대각선 방향으로 배치된다. 인접한 2개의 워드 라인들((WL1, WL2) ~ (WL7, WL8))사이의 짝수번째 비트 라인들(BL2, BL4)이 배치되는 영역, 즉, 메모리 셀(MC1)의 트랜지스터와 메모리 셀(MC2)의 트랜지스터의 공통 액티브 영역(10)에 콘택(미도시)이 배치되고, 인접한 2개의 워드 라인들((WL2, WL3) ~ (WL6, WL7))사이의 홀수번째 비트 라인(BL1, BL3)이 배치되는 영역, 즉, 메모리 셀(MC3)의 트랜지스터와 메모리 셀(MC4)의 트랜지스터의 공통 액티브 영역(10)에 콘택이 배치된다. 콘택을 기준으로 양측 대각선 방향으로 메모리 셀들(MC1 ~ MC4) 각각의 트랜지스터의 게이트 영역(12) 및 액티브 영역(14)이 순서대로 배치된다. 게이트 영역(12)내에 워드 라인(WL)이 배치되고, 액티브 영역(14)의 상부에 메모리 셀들(MC1 ~ MC4) 각각의 캐패시터(미도시)가 배치된다. The word lines WL are disposed at the same distance a in the horizontal direction, the bit lines BL are disposed in the direction orthogonal to the word lines WL, and the memory cells MC1 and MC2 are diagonally disposed. Is placed. Transistor and memory cell MC2 of a region in which even-numbered bit lines BL2 and BL4 are disposed between two adjacent word lines WL1 and WL2 to WL7 and WL8. A contact (not shown) is disposed in the common
도3은 도1에 나타낸 메모리 셀 어레이를 A-A'방향으로 잘랐을 경우의 단면도 를 간략하게 나타낸 것이다.FIG. 3 is a simplified cross-sectional view when the memory cell array shown in FIG. 1 is cut in the direction A-A '.
p형 기판(1)에 n+액티브 영역들(14) 및 n+공통 액티브 영역들(10)이 형성되고, n+액티브 영역들(14) 및 n+공통 액티브 영역들(10)의 사이에 매립 게이트 영역(12)이 형성되고, 매립 게이트 영역(12)내에 워드 라인(WL)이 형성된다. n+공통 액티브 영역들(12)의 상부에 n+공통 액티브 영역들(10)에 연결되는 비트 라인(BL3)이 형성되고, n+액티브 영역들(14)의 상부에 n+액티브 영역들(14)에 연결되는 캐패시터(16)가 형성된다. 도3에서는 캐패시터(16)의 하나의 전극만을 나타내었다.n +
도1에 나타낸 메모리 셀의 트랜지스터들은 도3에 나타낸 바와 같은 매립 게이트 구조를 가지며, n+액티브 영역(42)과 n+공통 액티브 영역(10)사이의 거리, 즉, 워드 라인들사이의 거리(a)가 종래의 리세스 채널 어레이 트랜지스터(미도시)의 거리에 비해서 짧다. 따라서, 종래의 리세스 채널 어레이 트랜지스터를 사용한 메모리 셀 어레이에 비해서 매립 게이트 구조의 트랜지스터를 사용한 메모리 셀 어레이의 비트 라인 방향으로의 레이아웃 면적이 줄어들게 된다. The transistors of the memory cell shown in Fig. 1 have a buried gate structure as shown in Fig. 3, and the distance between n +
도1 내지 도3에 나타낸 메모리 셀 어레이의 배치는 미국 특허 번호 제6,770,535호에 공개되어 있는 기술을 기초로 한 것이다.The arrangement of the memory cell arrays shown in Figures 1-3 is based on the technique disclosed in US Pat. No. 6,770,535.
상술한 매립 게이트 구조의 트랜지스터를 구비하는 메모리 셀 어레이는 도1 및 도2에 나타낸 바와 같이 모든 비트 라인들과 워드 라인들 각각의 사이에 메모리 셀이 배치되어 있는 오픈 비트 라인 구조를 가진다. The memory cell array including the transistor of the buried gate structure described above has an open bit line structure in which memory cells are disposed between all bit lines and word lines, as shown in FIGS. 1 and 2.
도4는 일반적인 오픈 비트 라인 구조를 가지는 메모리 셀 어레이를 나타내는 블록도로서, 메모리 셀 어레이는 n개의 메모리 셀 어레이 블록들(BLK1 ~ BLKn)로 이루어지고, n개의 메모리 셀 어레이 블록들(BLK1 ~ BLKn)사이에 (n-1)개의 센스 증폭부(SA12, SA23, ..., SA(n-1)n)가 배치되어 있다.4 is a block diagram illustrating a memory cell array having a general open bit line structure, wherein the memory cell array includes n memory cell array blocks BLK1 to BLKn, and n memory cell array blocks BLK1 to BLKn. (N-1) sense amplification units SA12, SA23, ..., SA (n-1) n are disposed between them.
도4에 도시된 바와 같이, 비트 라인들(BL1 ~ BL4, ...)과 워드 라인들(WL)사이에 연결된 메모리 셀들을 구비하는 제1메모리 셀 어레이 블록(BLK1, ...)과 반전 비트 라인들(BL1B ~ BL4B, ...)사이에 연결된 메모리 셀들을 구비하는 메모리 셀 어레이 블록(BLK2, ...)이 교대로 배치되고, 제1메모리 셀 어레이 블록과 제2메모리 셀 어레이 블록사이의 센스 증폭부는 제1메모리 셀 어레이 블록의 홀수번째(짝수번째) 비트 라인과 제2메모리 셀 어레이 블록의 홀수번째(짝수번째) 반전 비트 라인사이의 데이터를 증폭한다. As shown in FIG. 4, an inversion with the first memory cell array block BLK1, ... having memory cells connected between the bit lines BL1 to BL4,..., And the word lines WL. Memory cell array blocks BLK2, ... having memory cells connected between bit lines BL1B to BL4B, ... are alternately arranged, and the first memory cell array block and the second memory cell array block are alternately arranged. The sense amplifier part between the amplifies the data between the odd (even) bit line of the first memory cell array block and the odd (even) inverted bit line of the second memory cell array block.
그런데, 오픈 비트 라인 구조를 가지는 메모리 셀 어레이는 비트 라인의 노이즈 면역성(noise immunity)이 좋지 않기 때문에 동작 특성이 좋지 않아 반도체 메모리 장치의 수율이 떨어지게 한다는 단점이 있다. However, a memory cell array having an open bit line structure has a disadvantage in that a yield of a semiconductor memory device is deteriorated due to poor operating characteristics due to poor noise immunity of the bit line.
또한, 오픈 비트 라인 구조를 가지는 메모리 셀 어레이는 엣지에 배치되는 메모리 셀 어레이 블록들의 메모리 셀들의 1/2을 사용할 수 없다는 단점이 있다. 즉, 도4에 나타낸 메모리 셀 어레이 블록(BLK1)의 짝수번째 비트 라인에 연결된 메모리 셀들과 메모리 셀 어레이 블록(BLKn)의 반전 홀수번째 비트 라인에 연결된 메모리 셀들을 사용할 수 없다는 단점이 있다.In addition, a memory cell array having an open bit line structure has a disadvantage in that half of the memory cells of the memory cell array blocks disposed at the edge may not be used. That is, memory cells connected to the even-numbered bit lines of the memory cell array block BLK1 illustrated in FIG. 4 and memory cells connected to the inverted odd-numbered bit lines of the memory cell array block BLKn cannot be used.
따라서, 매립 게이트 구조의 트랜지스터를 가지는 메모리 셀 어레이를 구비하는 반도체 메모리 장치가 레이아웃 면적을 축소할 수 있다는 장점이 있는 반면에, 오픈 비트 라인 구조를 가짐으로 인해서 발생되는 많은 단점을 가진다.Accordingly, while a semiconductor memory device having a memory cell array having a buried gate structure transistor has an advantage in that the layout area can be reduced, there are many disadvantages caused by having an open bit line structure.
그래서, 매립 게이트 구조의 트랜지스터를 가지는 메모리 셀 어레이를 구비하는 반도체 메모리 장치를 위한 새로운 배치가 요구된다. Thus, there is a need for a new arrangement for a semiconductor memory device having a memory cell array having transistors of buried gate structure.
본 발명의 목적은 레이아웃 면적을 축소시킬 뿐만아니라 오픈 비트 라인 구조를 가짐으로 인해서 발생되는 단점을 제거할 수 있는 매립 게이트 구조의 트랜지스터를 가지는 메모리 셀 어레이를 구비하는 반도체 메모리 장치를 제공하는데 있다.SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a semiconductor memory device having a memory cell array having a transistor of a buried gate structure that can reduce the layout area and eliminate the disadvantages caused by having an open bit line structure.
본 발명의 다른 목적은 상기 목적을 달성하기 위한 반도체 메모리 장치의 메모리 셀 어레이의 배치 방법을 제공하는데 있다.Another object of the present invention is to provide a method of arranging a memory cell array of a semiconductor memory device for achieving the above object.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 반도체 메모리 장치의 제1형태는 하나의 워드 라인쌍을 이루는 라인들사이의 거리보다 큰 거리를 가지고 배치되는 복수개의 워드 라인쌍들, 상기 워드 라인과 직교하는 방향으로 배치되고 하나의 비트 라인쌍을 이루는 비트 라인과 반전 비트 라인이 인접하여 배치된 복수개의 비트 라인쌍들, 및 상기 하나의 워드 라인쌍을 이루는 라인들사이에 배치되는 상기 반전 비트 라인과 공통 연결되고 대각선 방향으로 대칭되게 배치되고, 상기 하나의 워드 라인쌍에 인접하게 배치되는 다른 하나의 워드 라인쌍을 이루는 라인들사이에 배치되는 상기 비트 라인과 공통 연결되고 상기 대각선 방향으로 대칭되게 배치되는 매립 게이트 구조의 트랜지스터 및 캐패시터를 각각 구비하는 제1 내지 제4메모리 셀들을 구비하는 메모리 셀 어레이를 구비하는 것을 특징으로 한다.A first aspect of the semiconductor memory device of the present invention for achieving the above object is a plurality of word line pairs having a distance greater than the distance between the lines constituting one word line pair, the direction perpendicular to the word line A plurality of bit line pairs arranged in parallel with each other, and a bit line pair having a bit line pair and an inverting bit line adjacent to each other, and a common connection with the inverting bit line disposed between the lines forming the one word line pair. Buried and symmetrically disposed in the diagonal direction and connected in common with the bit line disposed between the lines forming the other word line pair arranged adjacent to the one word line pair The first to fourth memory cells each having a gate transistor and a capacitor are provided. A mori cell array is provided.
상기 제1 및 제2메모리 셀들의 상기 매립 게이트 구조의 트랜지스터는 상기 하나의 워드 라인쌍을 이루는 라인들사이에 배치되는 반전 비트 라인에 공통 연결되고, 상기 하나의 워드 라인쌍을 이루는 라인들 각각을 사이에 두고 반대편에 배치되는 상기 캐패시터들 각각에 연결되고, 상기 하나의 워드 라인쌍을 이루는 라인들 각각에 연결되는 게이트를 가지고, 상기 제3 및 제4메모리 셀들의 상기 매립 게이트 구조의 트랜지스터는 상기 다른 하나의 워드 라인쌍을 이루는 라인들사이에 배치되는 상기 비트 라인에 공통 연결되고, 상기 다른 하나의 워드 라인쌍을 이루는 라인들 각각을 사이에 두고 반대편에 배치되는 상기 캐패시터들 각각에 연결되고, 상기 다른 하나의 워드 라인쌍을 이루는 라인들 각각에 연결되는 게이트를 가지는 것을 특징으로 한다.The buried gate structure transistors of the first and second memory cells are commonly connected to an inverted bit line disposed between the lines forming the one word line pair, and each of the lines forming the one word line pair is connected to each other. A transistor of the buried gate structure of the third and fourth memory cells having a gate connected to each of the capacitors disposed opposite to each other, and connected to each of the lines forming the one word line pair. A common connection to the bit lines disposed between the lines constituting another word line pair, a connection to each of the capacitors disposed opposite each other with the lines constituting the other word line pair interposed therebetween, And a gate connected to each of the lines forming the other word line pair. All.
상기 제1 및 제2메모리 셀들 각각의 캐패시터들은 상기 반전 비트 라인보다 상기 하나의 워드 라인쌍을 이루는 라인들 각각에 가깝게 배치되고, 상기 제3 및 제4메모리 셀들 각각의 캐패시터들은 상기 비트 라인보다 상기 다른 하나의 워드 라인쌍을 이루는 라인들 각각에 가깝게 배치되는 것을 특징으로 한다.Capacitors of each of the first and second memory cells are disposed closer to each of the lines constituting the one word line pair than the inverted bit line, and capacitors of each of the third and fourth memory cells are disposed more than the bit line. It is characterized in that it is disposed close to each of the lines constituting the other word line pair.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 반도체 메모리 장치의 제2형태는 복수개의 메모리 셀 어레이 블록들, 및 상기 복수개의 메모리 셀 어레이 블록들사이에 배치되는 센스 증폭부를 구비하고, 상기 복수개의 메모리 셀 어레이 블록들 각각은 하나의 워드 라인쌍을 이루는 라인들사이의 거리보다 큰 거리를 가지고 배치되는 복수개의 워드 라인쌍들, 상기 워드 라인과 직교하는 방향으로 배치되고 하나의 비트 라인쌍을 이루는 비트 라인과 반전 비트 라인이 인접하여 배치된 복수개의 비트 라인쌍들, 및 상기 하나의 워드 라인쌍을 이루는 라인들사이에 배치되는 상기 반전 비트 라인과 공통 연결되고 대각선 방향으로 대칭되게 배치되고, 상기 하나의 워드 라인쌍에 인접하게 배치되는 다른 하나의 워드 라인쌍을 이루는 라인들사이에 배치되는 상기 비트 라인과 공통 연결되고 상기 대각선 방향으로 대칭되게 배치되는 매립 게이트 구조의 트랜지스터 및 캐패시터를 각각 구비하는 제1 내지 제4메모리 셀들을 구비하는 것을 특징으로 한다.A second aspect of the semiconductor memory device of the present invention for achieving the above object comprises a plurality of memory cell array blocks, and a sense amplifier disposed between the plurality of memory cell array blocks, the plurality of memory cell arrays Each of the blocks includes a plurality of word line pairs arranged at a distance greater than a distance between the lines constituting one word line pair, a bit line disposed in a direction orthogonal to the word line and forming a single bit line pair; A plurality of bit line pairs in which inverted bit lines are disposed adjacent to each other, and the inverted bit line commonly connected to the inverted bit line disposed between the lines constituting the one word line pair, and arranged in a symmetrical direction in the diagonal direction; The interposed between the lines forming another word line pair disposed adjacent to the line pair And bit lines commonly connected and characterized in that it comprises the first to fourth memory cells includes a transistor and a capacitor of the buried-gate structure that is symmetrically arranged in the diagonal direction.
상기 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명의 반도체 메모리 장치의 메모리 셀 어레이의 배치 방법은 매립 게이트 구조의 트랜지스터 및 캐패시터를 각각 구비하는 메모리 셀들을 구비하는 반도체 메모리 장치의 메모리 셀 어레이의 배치 방법에 있어서, 하나의 워드 라인쌍을 이루는 라인들사이의 거리보다 큰 거리를 가지는 복수개의 워드 라인쌍들을 배치하고, 상기 워드 라인과 직교하는 방향으로 하나의 비트 라인쌍을 이루는 비트 라인과 반전 비트 라인이 인접되게 복수개의 비트 라인쌍들을 배치하는 것을 특징으로 한다.In another aspect of the present invention, there is provided a method of arranging a memory cell array of a semiconductor memory device, the method comprising: a memory cell array having a transistor and a capacitor having a buried gate structure; Arrange a plurality of word line pairs having a distance larger than the distance between the lines constituting one word line pair, and the bit line and the inverting bit line constituting one bit line pair in a direction orthogonal to the word line are adjacent to each other. And a plurality of bit line pairs.
상기 배치 방법은 상기 하나의 워드 라인쌍을 이루는 라인들사이에 배치되는 상기 반전 비트 라인과 공통 연결되고 대각선 방향으로 대칭되게 상기 메모리 셀들중 제1 및 제2메모리 셀들을 배치하고, 상기 하나의 워드 라인쌍에 인접하게 배치되는 다른 하나의 워드 라인쌍을 이루는 라인들사이에 배치되는 상기 비트 라인과 공통 연결되고 상기 대각선 방향으로 대칭되게 상기 메모리 셀들중 제3 및 제4메모리 셀들을 배치하는 것을 특징으로 한다.The disposition method arranges the first and second memory cells of the memory cells in a diagonal direction and is connected in common with the inverted bit line disposed between the lines constituting the one word line pair. Disposing third and fourth memory cells of the memory cells symmetrically in the diagonal direction and commonly connected to the bit line disposed between the lines constituting another word line pair adjacent to the line pair; It is done.
상기 배치 방법은 상기 하나의 워드 라인쌍을 이루는 라인들 각각을 사이에 두고 반대편에 대각선 방향으로 상기 제1 및 제2메모리 셀들을 이루는 캐패시터들 을 배치하고, 상기 하나의 워드 라인쌍을 이루는 라인들사이에 배치되는 상기 반전 비트 라인에 공통 연결되고, 상기 캐패시터들 각각에 연결되고, 상기 하나의 워드 라인쌍을 이루는 라인들 각각에 연결되는 게이트를 가지는 상기 제1 및 제2메모리 셀들의 매립 게이트 구조의 트랜지스터를 배치하고, 상기 다른 하나의 워드 라인쌍을 이루는 라인들 각각을 사이에 두고 반대편에 대각선 방향으로 상기 제3 및 제4메모리 셀들을 이루는 캐패시터들을 배치하고, 상기 다른 하나의 워드 라인쌍을 이루는 라인들사이에 배치되는 상기 비트 라인에 공통 연결되고, 상기 캐패시터들 각각에 연결되고, 상기 다른 하나의 워드 라인쌍을 이루는 라인들 각각에 연결되는 게이트를 가지는 상기 제3 및 제4메모리 셀들의 상기 매립 게이트 구조의 트랜지스터를 배치하는 것을 특징으로 한다.The disposition method arranges capacitors constituting the first and second memory cells in a diagonal direction on the opposite side with each of the lines constituting the one word line pair interposed therebetween, and lines forming the one word line pair. A buried gate structure of the first and second memory cells having a gate commonly connected to the inverting bit line disposed between the capacitor lines, and connected to each of the capacitors and to each of the lines constituting the one word line pair Arrange the transistors, and place capacitors constituting the third and fourth memory cells in a diagonal direction on the opposite side with each of the lines constituting the other word line pair interposed therebetween, and the other word line pair A common connection to the bit lines disposed between the constituent lines, and to each of the capacitors, The transistor of the buried gate structure of the third and fourth memory cells having a gate connected to each of the lines forming another word line pair may be disposed.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 반도체 메모리 장치 및 이 장치의 메모리 셀 어레이의 배치 방법을 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, a semiconductor memory device and a method of arranging a memory cell array of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
도5는 본 발명의 매립 게이트 구조의 트랜지스터를 가지는 메모리 셀 어레이의 배치를 설명하기 위한 평면도로서, 도6은 도5에 나타낸 메모리 셀 어레이의 배치를 따르는 회로 구성을 나타내는 것이다. FIG. 5 is a plan view for explaining an arrangement of a memory cell array having a transistor of a buried gate structure according to the present invention, and FIG. 6 shows a circuit configuration according to the arrangement of the memory cell array shown in FIG.
도5 및 도6을 참고로 하여 본 발명의 메모리 셀 어레이의 배치를 설명하면 다음과 같다.The arrangement of the memory cell array of the present invention will be described with reference to FIGS. 5 and 6 as follows.
세로 방향으로 워드 라인들(WL1 ~ WL8)이 배치되고, 워드 라인들(WL1 ~ WL8)과 직교하는 방향으로 비트 라인쌍들((BL1, BL1B) ~ (BL4, BL4B))이 배치되고 메모 리 셀들(MC1, MC2, MC3, MC4)이 대각선 방향으로 배치된다. 워드 라인쌍((WL1, WL2) ~ (WL7, WL8)) 각각을 이루는 라인들 사이의 거리(b)가 인접한 워드 라인쌍((WL1, WL2) ~ (WL7, WL8))사이의 거리(c)에 비해서 짧게 배치된다. 한쌍의 워드 라인((WL1, WL2), (WL5, WL6))사이의 반전 비트 라인들(BL1B ~ BL4B)이 배치되는 영역, 즉, 메모리 셀(MC1)의 트랜지스터와 메모리 셀(MC2)의 트랜지스터의 공통 액티브 영역에 콘택(41)이 배치되고, 다른 한쌍의 워드 라인((WL3, WL4) ~ (WL7, WL8))사이의 비트 라인들(BL1 ~ BL4)이 배치되는 영역, 즉, 메모리 셀(MC3)의 트랜지스터와 메모리 셀(MC4)의 트랜지스터의 공통 액티브 영역(30)에 콘택(미도시)이 배치된다. 콘택을 기준으로 양측 대각선 방향으로 메모리 셀들(MC1 ~ MC4) 각각의 트랜지스터의 게이트 영역(32) 및 액티브 영역(34)이 순서대로 배치된다. 게이트 영역(32)들 각각에 워드 라인들(WL1 ~ WL8)이 배치되고, 액티브 영역(43)의 상부에 메모리 셀들(MC1 ~ MC4) 각각의 캐패시터(미도시)가 배치된다. 메모리 셀들(MC1 ~ MC4) 각각은 도1 및 도2에 나타낸 메모리 셀들에 비해서 더 큰 기울기를 가지고 대각선 방향으로 배치된다. Word lines WL1 to WL8 are disposed in the vertical direction, and bit line pairs (BL1, BL1B) to (BL4, BL4B) are disposed in the direction orthogonal to the word lines WL1 to WL8, and memory is disposed. The cells MC1, MC2, MC3, and MC4 are arranged in a diagonal direction. The distance c between the lines constituting each of the word line pairs (WL1, WL2) to (WL7, WL8) is the distance c between the adjacent word line pairs (WL1, WL2) to (WL7, WL8). Shorter than). A region in which the inverted bit lines BL1B to BL4B are disposed between the pair of word lines WL1 and WL2 and WL5 and WL6, that is, a transistor of the memory cell MC1 and a transistor of the memory cell MC2. The
도5 및 도6에 나타낸 바와 같이 본 발명의 메모리 셀 어레이는 모든 워드 라인들이 동일한 거리를 가지고 배치되는 것이 아니라, 워드 라인쌍을 이루는 라인들사이의 거리가 인접한 워드 라인쌍들사이의 거리보다 좁게 배치되어 있으며, 또한, 폴디드 비트 라인 구조를 가지고 배치되어 있다. 즉, 메모리 셀 어레이의 비트 라인쌍들중의 하나의 라인과 워드 라인사이에 메모리 셀이 연결되어 있다. 폴디드 비트 라인 구조를 가지는 경우에 한쌍의 비트 라인을 이루는 비트 라인과 반전 비트 라인사이에 다른 한쌍의 비트 라인을 이루는 비트 라인과 반전 비트 라인중의 하나의 라인이 배치될 수도 있으나, 도5 및 도6에 나타낸 본 발명의 메모리 셀 어레이는 한쌍의 비트 라인을 이루는 비트 라인과 반전 비트 라인이 서로 인접하게 배치되어 있다. As shown in Figs. 5 and 6, in the memory cell array of the present invention, not all word lines are arranged with the same distance, but the distance between the lines constituting the word line pair is smaller than the distance between adjacent word line pairs. It is arranged and has a folded bit line structure. That is, memory cells are connected between one of the bit line pairs of the memory cell array and the word line. In the case of a folded bit line structure, one of a bit line and an inverted bit line constituting another pair of bit lines may be disposed between a bit line constituting a pair of bit lines and an inverted bit line. In the memory cell array of the present invention shown in Fig. 6, bit lines constituting a pair of bit lines and inverted bit lines are disposed adjacent to each other.
도7은 도5에 나타낸 메모리 셀 어레이를 B-B'방향으로 잘랐을 경우의 단면도를 간략하게 나타낸 것이다.FIG. 7 is a simplified cross-sectional view when the memory cell array shown in FIG. 5 is cut in the direction B-B '.
p형 기판(1)에 n+액티브 영역들(34) 및 n+공통 액티브 영역들(30)이 형성되고, n+액티브 영역들(34) 및 n+공통 액티브 영역들(30)의 사이에 게이트 영역(32)이 형성되고, 게이트 영역들(32) 각각의 내부에 워드 라인들(WL1 ~ WL4)이 형성된다. n+공통 액티브 영역들(30)의 상부에 n+공통 액티 영역들(30)에 연결되는 비트 라인(BL)이 형성되고, n+액티브 영역들(34)의 상부에 n+액티브 영역들(34)에 연결되는 캐패시터(56)가 형성된다. 도7에서는 캐패시터(16)의 하나의 전극만을 나타내었다.n +
도8은 본 발명의 폴디드 비트 라인 구조를 가지는 메모리 셀 어레이를 나타내는 블록도로서, 메모리 셀 어레이는 k개의 메모리 셀 어레이 블록들(BLK1 ~ BLKk)로 이루어지고, k개의 메모리 셀 어레이 블록들(BLK1 ~ BLKk)의 양측에 (k+1)개의 센스 증폭부(SA1, SA12, ..., SAk)가 배치되어 있다.8 is a block diagram illustrating a memory cell array having a folded bit line structure according to an embodiment of the present invention, wherein the memory cell array includes k memory cell array blocks BLK1 to BLKk and k memory cell array blocks ( (K + 1) sense amplifiers SA1, SA12, ..., SAk are disposed on both sides of BLK1 to BLKk.
도8에 도시된 바와 같이, 비트 라인쌍들((BL1, BL1B) ~ (BL4, BL4B), ...)과 워드 라인들(WL)사이에 연결된 메모리 셀들을 구비하는 k개의 메모리 셀 어레이 블록들(BLK1 ~ BLKk)을 구비하고, 센스 증폭부(SA)는 양측에 배치되는 2개의 메모리 셀 어레이 블록들에 공유된다. 즉, 센스 증폭부에 배치되는 센스 증폭기가 좌측에 배치되는 메모리 셀 어레이 블록의 비트 라인쌍의 데이터를 증폭하기 위하여도 사용되고 우측에 배치되는 메모리 셀 어레이 블록의 비트 라인쌍의 데이터를 증폭하기 위하여도 사용된다.As shown in FIG. 8, k memory cell array blocks having memory cells connected between bit line pairs (BL1, BL1B) to (BL4, BL4B, ...) and word lines WL. And BLK1 to BLKk, and the sense amplifier SA is shared by two memory cell array blocks disposed at both sides. That is, the sense amplifier disposed in the sense amplifier unit is used to amplify the data of the bit line pair of the memory cell array block disposed on the left side and also to amplify the data of the bit line pair of the memory cell array block disposed on the right side. Used.
종래의 매립 채널 구조의 트랜지스터를 구비하는 메모리 셀들을 구비하는 메모리 셀 어레이는 오픈 비트 라인 구조를 가지면서 워드 라인과 비트 라인사이의 영역에 하나의 캐패시터가 배치되지만, 본 발명의 메모리 셀 어레이는 폴디드 비트 라인 구조를 가지면서 인접한 2개씩의 워드 라인들사이와 비트 라인과 반전 비트 라인사이의 영역에 2개의 캐패시터들이 배치되어 있다. A memory cell array having memory cells including a transistor of a conventional buried channel structure has an open bit line structure and one capacitor is disposed in an area between a word line and a bit line. Two capacitors are disposed in a region between two adjacent word lines and a bit line and an inverting bit line, each having a decoded bit line structure.
본 발명의 반도체 메모리 장치는 매립 게이트 구조의 트랜지스터가 어떠한 공정을 이용하여 제조되더라도 상관없으며, 매립 게이트 구조의 트랜지스터로 메모리 셀 어레이를 제조하는 모든 경우에 본 발명의 배치를 가지도록 하면 된다. The semiconductor memory device of the present invention may be fabricated by any process using a buried gate structure transistor. The semiconductor memory device may have the arrangement of the present invention in all cases in which a memory cell array is manufactured using a buried gate structure transistor.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.Although the above has been described with reference to a preferred embodiment of the present invention, those skilled in the art will be variously modified and changed within the scope of the present invention without departing from the spirit and scope of the invention described in the claims below. I can understand that you can.
본 발명의 반도체 메모리 장치 및 이 장치의 메모리 셀 어레이의 배치 방법은 메모리 셀 어레이의 메모리 셀의 트랜지스터들을 매립 게이트 구조로 형성함으로써 레이아웃 면적을 축소하는 것이 가능하고, 폴디드 비트 라인 구조로 배치함으 로써 노이즈 면역성이 향상되고, 엣지에 배치되는 메모리 셀 어레이 블록들의 메모리 셀들을 모두 사용 가능하다. 또한, 오픈 비트 라인 구조를 가지는 메모리 셀 어레이는 센스 증폭부에 배치되는 센스 증폭기가 한쌍의 비트 라인에 대하여 하나씩 구현되지만, 폴디드 비트 라인 구조를 가지는 메모리 셀 어레이는 센스 증폭부에 배치되는 센스 증폭기가 두쌍의 비트 라인에 대하여 하나씩 구현되기 때문에 센스 증폭부에 배치되는 센스 증폭기의 수가 줄어들게 된다. The semiconductor memory device of the present invention and a method of arranging a memory cell array of the device can reduce the layout area by forming transistors of the memory cells of the memory cell array in a buried gate structure, and by arranging them in a folded bit line structure. The noise immunity is improved and all the memory cells of the memory cell array blocks arranged at the edge can be used. In addition, in the memory cell array having the open bit line structure, the sense amplifiers disposed in the sense amplifier are implemented one by one for a pair of bit lines, whereas the memory cell array having the folded bit line structure is sense amplifier disposed in the sense amplifier. Since is implemented one by one for two pairs of bit lines, the number of sense amplifiers disposed in the sense amplifier is reduced.
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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US8304824B2 (en) | 2009-09-24 | 2012-11-06 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Semiconductor device comprising buried word lines |
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JP2000058768A (en) | 1998-08-04 | 2000-02-25 | Matsushita Electron Corp | Ferroelectric memory device |
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2006
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