KR930009071B1 - Semiconductor memory device installed driving line of sense amplifier in sense amp and memory cell - Google Patents
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Abstract
내용 없음.No content.
Description
제 1 도는 종래의 반도체 메모리 장치의 일예를 설명하는 회로도.1 is a circuit diagram illustrating an example of a conventional semiconductor memory device.
제 2 도는 상기 종래의 반도체 메모리 장치의 문제점을 설명하기 위한 개통도.2 is an opening diagram for explaining a problem of the conventional semiconductor memory device.
제 3 도는 본 발명의 반도체 메모리 장치의 제 1 실시예를 나타내는 원리도.3 is a principle diagram showing a first embodiment of a semiconductor memory device of the present invention.
제 4 도는 본 발명의 반도체 메모리 장치의 제 1 실시예를 나타내는 회로도.4 is a circuit diagram showing a first embodiment of the semiconductor memory device of the present invention.
제 5 도는 본 발명의 반도체 메모리 장치의 제 1 실시예의 변형을 나타내는 회로도.5 is a circuit diagram showing a modification of the first embodiment of the semiconductor memory device of the present invention.
제 6 도는 DRAM장치의 메모리 셀 블록 및 감지 증폭기의 배치를 나타내는 개통도.Fig. 6 is an opening diagram showing the arrangement of memory cell blocks and sense amplifiers in a DRAM device.
제 7 도는 본 발명의 반도체 메모리 장치의 제 2 실시예를 나타내는 원리도.7 is a principle diagram showing a second embodiment of the semiconductor memory device of the present invention.
제 8 도는 본 발명의 반도체 메모리 장치의 제 2 실시예를 나타내는 회로도.8 is a circuit diagram showing a second embodiment of the semiconductor memory device of the present invention.
제 9 도는 제 8 도에 도시된 반도체 메모리 장치의 일부를 나타내는 개통 회로도.FIG. 9 is an opening circuit diagram showing a part of the semiconductor memory device shown in FIG.
제 10 도는 본 발명의 반도체 메모리 장치의 제 3 실시예를 나타내는 회로도.10 is a circuit diagram showing a third embodiment of the semiconductor memory device of the present invention.
제 11 도는 제 10 도에 도시된 반도체 메모리 장치의 부분 단면도.11 is a partial cross-sectional view of the semiconductor memory device shown in FIG.
제 12 도는 제 10 도에 도시된 반도체 메모리 장치의 부분 회로도.12 is a partial circuit diagram of the semiconductor memory device shown in FIG.
제 13도는 본 발명의 반도체 메모리 장치의 제 3 실시예를 나타내는 개통 회로도.Fig. 13 is an opening circuit diagram showing a third embodiment of the semiconductor memory device of the present invention.
제 14 도는 제 13 도에 도시된 반도체 메모리 장치에 있어서 바람직한 감지증폭기의 동작을 설명하는 타이밍 챠트도.14 is a timing chart for explaining the operation of a sense amplifier in the semiconductor memory device shown in FIG.
제 15a 도는 감지증폭기 구동신호 발생회로의 일예를 나타내는 회로도.Fig. 15A is a circuit diagram showing an example of a sense amplifier drive signal generation circuit.
제 15b 도는 제 15a 도에 도시된 구동신호 발생회로의 동작을 설명하는 타이밍챠트도.FIG. 15B is a timing chart for explaining the operation of the drive signal generation circuit shown in FIG. 15A. FIG.
제 16a 도는 감지증폭기의 구동신호 발생회로의 다른예를 나타내는 회로도.Fig. 16A is a circuit diagram showing another example of the drive signal generation circuit of the sense amplifier.
제 16b 도는 제 16a 도에 도시된 구동신호 발생회로의 동작을 설명하는 타이밍 챠트도.16B is a timing chart for explaining the operation of the drive signal generation circuit shown in FIG. 16A.
제 17 도는 슈-도 스태틱형(Pseudo Static type) 반도체 메모리 장치의 동작을 설명하는 타이밍 챠트도.FIG. 17 is a timing chart illustrating the operation of a pseudo-static type semiconductor memory device. FIG.
제 18 도는 메모리 셀 소자와 주변회로 소자간의 종래 기술에 의한 알루미늄 배선을 나타내는 단면도.18 is a cross-sectional view showing an aluminum wiring according to the prior art between a memory cell element and a peripheral circuit element.
제 19 도는 메모리 셀 소자와 주변회로소자간의 본 발명의 의한 알루미늄 배선을 나타내는 단면도.Fig. 19 is a sectional view showing an aluminum wiring according to the present invention between a memory cell element and a peripheral circuit element.
제 20a∼20g 도는 제 19 도에 도시된 메모리 셀 소자와 주변회로소자간의 알루미늄 배선 형성법을 설명하는 단면도.20A to 20G are cross-sectional views illustrating a method of forming aluminum wirings between the memory cell elements and peripheral circuit elements shown in FIG. 19;
본 발명은 반도체 메모리 장치에 관한 것이며, 보다 구체적으로는 감지증폭기들과 메모리 셀들상에 감지증폭기 구동라인들을 설치함으로서 점유면적을 저감시킨 대용량 다이나믹 랜덤 억세스(dynamic random access) 메모리 장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE
최근, 반도체 메모리 장치분야에서는, 비트라인 용량증가에 부응해서 반도체 메모리 장치 각 부분의 면적의 소형화가 요망되고 있다. 반도체 메모리 장치 각 부분의 점유면적을 감소시키는데는, 반도체 메모리 장치의 구성을 소형화하고 효율적인 배선을 설치하는 것이 효과적이다.Recently, in the field of semiconductor memory devices, it is desired to reduce the area of each portion of the semiconductor memory device in response to the increase in the bit line capacity. In order to reduce the occupying area of each part of the semiconductor memory device, it is effective to miniaturize the structure of the semiconductor memory device and to provide efficient wiring.
통상, 반도체 메모리 장치에서는, 예를들면, 비트라인, 워드라인, 데이타버스, 감지증폭기 구동라인, 컬럼(column)선택라인, 전원라인등의 복수개의 라인들이 필요하다.In general, in a semiconductor memory device, a plurality of lines such as a bit line, a word line, a data bus, a sense amplifier driving line, a column selection line, a power line, and the like are required.
비트라인들은 기판상에 형성된 다결정 실리콘과 확산층으로 구성되고, 워드라인들은, 메모리 셀 트랜지스터의 게이트를 구비한 다결정 실리콘과 이 다결정 실리콘을 보조해서 그 저항을 저하시키는 금속(알루미늄)배선으로 구성된다.The bit lines are composed of polycrystalline silicon and a diffusion layer formed on a substrate, and the word lines are composed of polycrystalline silicon having a gate of a memory cell transistor and a metal (aluminum) wiring that assists the polycrystalline silicon to lower its resistance.
예를들어, 배선층들은 7층, 즉 4개의 다결정 실리콘층, 2개의 알루미늄층 및 1개의 확산층으로 구성된다. 종방향(워드라인방향)으로 설치된 감지증폭기 구동라인과 데이타버스와, 횡방향(비트라인 방향)으로 설치된 컬럼 선택라인들은 메모리 부분상의 해당 알루미늄 배선내에 구성된다. 그러나, 저전압과 고전압을 종방향을 따라 각 감지증폭기구동라인에 걸어 주는 전원라인들은 상기 메모리 부분상에 형성되지 않고 메모리부분의 둘레에 횡방향으로 형성되며, 데이타 버스 및 데이타 래치회로에 접속된 데이타 버스선들은 메모리 셀 부분의 둘레에 횡방향으로 형성된다.For example, the wiring layers consist of seven layers, that is, four polycrystalline silicon layers, two aluminum layers, and one diffusion layer. Sense amplifier drive lines and data buses installed in the longitudinal direction (word line direction) and column select lines in the lateral direction (bit line direction) are configured in the corresponding aluminum wiring on the memory part. However, the power lines for applying the low voltage and the high voltage to the respective sense amplifier driving lines along the longitudinal direction are not formed on the memory portion but formed transversely around the memory portion, and are connected to the data bus and the data latch circuit. Bus lines are formed transversely around the memory cell portion.
즉, 횡방향으로된 전원 라인들 및 데이타 버스라인들용 영역이 메모리 셀 부분 둘레에 제공돼야 한다.That is, a region for the power lines and the data bus lines in the transverse direction should be provided around the memory cell portion.
또한, 종방향에 선형으로 배열된 복수의 감지증폭기들은 종방향의 동일한 감지증폭기 구동 라인에 접속되기 때문에 각 감지증폭기 구동라인의 폭이 커지게 된다.In addition, the plurality of sense amplifiers linearly arranged in the longitudinal direction are connected to the same sense amplifier drive lines in the longitudinal direction, thereby increasing the width of each sense amplifier drive line.
그러므로, 반도체 메모리 장치의 점유면적이 커진다.Therefore, the occupied area of the semiconductor memory device becomes large.
또한, 종래의 반도체 메모리 장치는, 감지증폭기 구동라인들이 원드선 방향(감지증폭라인 방향)을 따라 설치되는 경우, 상기 감지증폭라인내의 모든 감지증폭기들이 동일한 구동라인들에 의해 구동된다.In addition, in the conventional semiconductor memory device, when the sensing amplifier driving lines are installed along the wand line direction (the sensing amplifier line direction), all the sensing amplifiers in the sensing amplifier line are driven by the same driving lines.
감지증폭라인내의 모든 감지증폭기에 흐르는 전류는 전원라인 부근의 구동라인을 통해서 전원 라인으로 흐르기 때문에, 전원라인 부근의 구동라인의 폭을 넓게 해야함을 주의해야 한다.It should be noted that since the current flowing to all the sense amplifiers in the sense amplifier line flows through the drive line near the power line to the power line, the width of the drive line near the power line should be widened.
또한, 최근에는 DRAM장치의 용량이 대형화 되었으며, DRAM의 메모리 셀은 3원 적층콘덴서 셀로 된 고체구조체에 의해 구성된다.In addition, in recent years, the capacity of a DRAM device has been enlarged, and a memory cell of a DRAM is constituted by a solid structure composed of a ternary stacked capacitor cell.
이 적층 콘덴서 셀은 메모리 셀의 용량 감소없이 점유면적을 줄이는데 유용하다.This multilayer capacitor cell is useful for reducing the footprint without reducing the capacity of the memory cells.
메모리 셀 부분의 둘레에는, 예를들면 감지증폭기, 비트라인 드라이버, 로우(row) 디코우더, 컬럼 디코우더 등의 복수개의 주변 회로들이 설치된다.Periphery of the memory cell portion is provided with a plurality of peripheral circuits such as a sense amplifier, a bit line driver, a row decoder, a column decoder, and the like.
이 주변회로들은 그 높이가 단일 층에 상당하는 정상 반도체 소자들로 구성되고, 메모리 셀은 그 높이가 복수층에 상당하는 3원 적층 콘덴서 셀로 구성되므로, 메모리 셀 부분과 주변회로 부분간의 경계부분에 과도한 레벨 편차가 야기됨을 주의하여야 한다.These peripheral circuits are composed of normal semiconductor elements whose heights correspond to a single layer, and memory cells are composed of ternary multilayer capacitor cells whose heights correspond to a plurality of layers. Note that excessive level deviations are caused.
이러한 레벨 편차는 노광계의 초점 영역내에 들어가지 못한다. 그러므로, 메모리 셀 부분과 주변회로 부분상에 고정밀도의 알루미늄 배선을 설치할 수 없기 때문에 DRAM장치의 점유면적을 감소시킬 수 없다.This level deviation does not fall within the focus area of the exposure system. Therefore, since the high precision aluminum wiring cannot be provided on the memory cell portion and the peripheral circuit portion, the footprint of the DRAM device cannot be reduced.
본 발명의 한 목적은 점유면적이 작은 대용량의 반도체 메모리 장치를 제공하는데 있다. 또한, 본 발명의 다른 목적은 동작 속도가 빠른 대용량의 반도체 메모리 장치를 제공하는데 있다.One object of the present invention is to provide a large capacity semiconductor memory device having a small occupied area. In addition, another object of the present invention is to provide a large-capacity semiconductor memory device having a fast operation speed.
또한, 본 발명의 또 다른 목적은, 복수의 감지증폭기의 동작에 의한 피크(peak) 전류치가 작은 반도체 메모리 장치를 제공하는데 있다.Further, another object of the present invention is to provide a semiconductor memory device having a small peak current value due to the operation of a plurality of sense amplifiers.
본 발명에 의하면, 복수의 워드라인 ; 이 워드라인 ; 이 워드라인들에 교차로 설치된 복수의 비트라인 ; 1워드라인과 1비트라인 사이에 각각 접속된 복수의 메모리 셀 ; 상기 워드라인 방향을 따라 배열된 복수의 감지증폭기 ; 제 1 전원라인 ; 제 1 배선층내에 설치되어 상기 감지증폭기에 접속된 복수의 제 1 감지층폭기 구동라인 ; 및 제 2 배선층내에 설치되어, 대응하는 제 1 감지증폭기 구동라인과 제 1 및 제 2 전원 라인중의 하나 사이에 각각 접속된 복수의 제 2 감지증폭 구동라인으로 구성된 반도체 메모리 장치가 제공된다.According to the present invention, a plurality of word lines; This word line; A plurality of bit lines intersecting the word lines; A plurality of memory cells connected respectively between one word line and one bit line; A plurality of sense amplifiers arranged along the word line direction; First power line; A plurality of first sensing layer amplifier driving lines installed in the first wiring layer and connected to the sensing amplifier; And a plurality of second sense amplifier drive lines provided in the second wiring layer and connected between the corresponding first sense amplifier drive lines and one of the first and second power supply lines, respectively.
상기 제 1 감지증폭기 구동라인은 워드라인 방향을 따라 설치할 수도 있고, 상기 제 2 감지증폭기 구동라인은 비트라인 방향을 따라 설치할 수도 있다.The first sense amplifier drive line may be installed along the word line direction, and the second sense amplifier drive line may be installed along the bit line direction.
제 1 감지증폭기 구동라인을, 복수부분에서 상기 복수의 제 2 감지증폭기 구동라인을 통해 제 1 및 제 2 전원라인에 접속할 수도 있다.The first sense amplifier drive line may be connected to the first and second power lines through a plurality of second sense amplifier drive lines in a plurality of parts.
상기 감지증폭기들과, 메모리 셀들을 복수의 블록으로 분할할 수도 있다.The sense amplifiers and the memory cells may be divided into a plurality of blocks.
제 2 감지증폭기 구동라인 각각을 게이트 트랜지스터를 통해서 제 1 및 제 2 전원라인중 하나에 접속시켜서 상기 분할 블록들중 하나를 선택할 수도 있다. 워드라인 방향을 따라 감지증폭기들을 선형의 감지증폭라인으로서 배열할 수 있고, 상기 메모리 셀 블록 각각을 2그룹으로 분할하여 이 2그룹이 감지증폭라인의 양측에 설치되도록 할 수 있다.Each of the second sense amplifier drive lines may be connected to one of the first and second power lines through a gate transistor to select one of the divided blocks. The sense amplifiers may be arranged as a linear sense amplifier line along the word line direction, and each of the memory cell blocks may be divided into two groups so that the two groups are installed at both sides of the sense amplifier line.
상기 각각의 블록을 복수의 유니트로 분할할 수 있다.Each block may be divided into a plurality of units.
제 1 감지증폭기 구동라인 각각을, 상기 유니트들에 대응하는 복수의 제 1 유니트 감지증폭기 구동라인으로 분할할 수 있고, 제 2 감지증폭기 구동라인 각각을, 대응하는 제 1 유니트 감지증폭기 구동라인에 접속된 복수의 제 2 유니트 감지증폭기 구동라인으로 분할 수 있다.Each of the first sense amplifier drive lines may be divided into a plurality of first unit sense amplifier drive lines corresponding to the units, and each of the second sense amplifier drive lines is connected to a corresponding first unit sense amplifier drive line. Divided into a plurality of second unit sense amplifier drive lines.
제 2 유니트 감지증폭기 구동라인 각각을 게이트 트랜지스터를 통해서 제 1 및 제 2 전원라인에 접속할 수 있다.Each of the second unit sense amplifier drive lines may be connected to the first and second power lines through a gate transistor.
동일한 분할 블록내의 대응하는 제 2 유니트감지증폭기 구동라인에 접속된 게이트 트랜지스터들은 동일 제어신호로 제어할 수 있으므로, 동일 타이밍에, 분할 블록들중 하나를 선택할 수 있고, 이 선택된 블록내의 유니트들을 선택할 수 있다.Since the gate transistors connected to the corresponding second unit sense amplifier drive lines in the same division block can be controlled by the same control signal, at the same timing, one of the division blocks can be selected and the units in the selected block can be selected. have.
동일한 분할블록내의 대응하는 제 2 유니트 감지증폭기 구동라인에 접속된 게이트 트랜지스터들은 하나의 독출신호와 기타 재생신호에 의해 제어할 수 있으므로, 선택된 블록내의 독출할 메모리 셀을 포함한 1유니트를 고속 독출할 수 있고, 선택된 블록내의 나머지 유니트들은 상기 독출 동작과는 다른 타이밍에서만 재생된다. 독출신호의 전압치는 상기 재생신호의 것보다 높을 수 있으므로, 독출 동작 유니트를 신속히 구동할 수 있고 재생 동작 유니트를 서서히 구동할 수 있다.The gate transistors connected to the corresponding second unit sense amplifier drive lines in the same division block can be controlled by one read signal and other regeneration signals, so that one unit including memory cells to be read in the selected block can be read at high speed. And the remaining units in the selected block are reproduced only at a different timing than the read operation. Since the voltage value of the read signal can be higher than that of the read signal, the read operation unit can be driven quickly and the read operation unit can be driven slowly.
상기 반도체 메모리 장치는 데이타 버스 라인과 데이타 래치회로를 더 포함할 수 있고, 이 데이타 버스라인을 감지증폭기와 데이타 래치회로 사이에 접속할 수 있다.The semiconductor memory device may further include a data bus line and a data latch circuit, and the data bus line may be connected between the sense amplifier and the data latch circuit.
이 데이타 버스라인은, 워드라인방향을 따라 감지증폭기에 접속돼 있고 제 1 배선층내에 설치된 제 1 데이타 버스라인들과, 이 제 1 버스라인들과 상기 데이타 래치회로 사이에 비트라인 방향을 따라 접속돼 있고 제 2 배선층내에 설치된 제 2 데이타 버스라인으로 구성할 수 있다.The data bus lines are connected to the sense amplifiers in the word line direction and are connected in the bit line direction between the first data bus lines provided in the first wiring layer and between the first bus lines and the data latch circuit. And a second data bus line provided in the second wiring layer.
이 제 2 데이타 버스라인들은 게이트 트랜지스터들을 통해서 복수의 제 1 데이타 버스라인들과 데이타 래치회로에 접속할 수 있고, 이 게이트 트랜지스터들은 셀렉터로 제어할 수 있으므로, 제 1 데이타 버스라인중 하나를 선택하여 데이타 래치회로에 접속할 수 있다.The second data buslines may be connected to the plurality of first data buslines and the data latch circuit through the gate transistors, and the gate transistors may be controlled by the selector, thereby selecting one of the first data buslines and selecting data. It can be connected to a latch circuit.
제 1 데이타 버스라인들은 복수의 버스라인 그룹으로 분할할 수 있고, 이 분할된 버스라인 그룹에 의거해서 제 2 데이타 버스라인과 데이타 래치회로를 설치할 수 있고, 절환회로를 통해서 제 2 데이타 버스라인들을 대응하는 버스라인 그룹과 데이타 래치회로에 접속할 수 있으므로, 버스라인 그룹중 각각의 하나를 선택하여 각각의 데이타 래치회로에 접속할 수 있다.The first data buslines may be divided into a plurality of busline groups, and a second data busline and a data latch circuit may be installed based on the divided busline groups, and the second data buslines may be divided through a switching circuit. Since a corresponding bus line group and data latch circuit can be connected, each one of the bus line groups can be selected and connected to each data latch circuit.
상기 반도체 메모리 장치는, 상기 제 1 배선층과 제 2 배선층내에 설치된 신호라인들은 더 구비할 수도 있다.The semiconductor memory device may further include signal lines provided in the first wiring layer and the second wiring layer.
제 2 감지증폭기 구동라인들을 메모리 셀부분과 주변회로 부분 사이에 설치할 수 있고, 제 2 감지증폭기 구동회로들을 접속도체를 통해서 제 1 및 제 2 전원라인중 하나에 접속할 수도 있다.The second sense amplifier drive lines may be provided between the memory cell portion and the peripheral circuit portion, and the second sense amplifier drive circuits may be connected to one of the first and second power lines through a connection conductor.
상기 메모리 셀들 각각은 적층 콘덴서 및 메모리 셀 트랜지스터로 구성할 수 있다. 메모리 셀들과 감지증폭기들 상에 설치된 제 1 배선층과 제 2 배선층을 데이타 버스라인, 감지증폭기 구동라인, 기타 신호라인 및 전원라인 등을 설치하는데 이용할 수 있다.Each of the memory cells may include a multilayer capacitor and a memory cell transistor. The first wiring layer and the second wiring layer provided on the memory cells and the sense amplifiers may be used to install data bus lines, sense amplifier drive lines, other signal lines, power lines, and the like.
또한, 본 발명에 의하면, 복수의 워드라인 ; 이 워드라인들에 교차로 설치된 복수의 비트라인 ; 1워드라인과 1비트라인 사이에 각각 접속된 복수의 메모시 셀 ; 1쌍의 비트라인에 각각 접속된 복수의 감지증폭기 ; 제 1 전원라인 ; 제 2 전원라인 ; 및 상기 메모리 셀들과 감지증폭기 상의 배선층내에 설치돼 있고, 상기 제 1 및 제 2 전원라인과 각각의 감지증폭기 사이에 접속된 1쌍의 감지증폭기 구동층으로 구성된 반도체 메모리 장치가 제공된다.Further, according to the present invention, a plurality of word lines; A plurality of bit lines intersecting the word lines; A plurality of message cells each connected between one word line and one bit line; A plurality of sense amplifiers each connected to a pair of bit lines; First power line; Second power line; And a pair of sense amplifier drive layers provided in the wiring layers on the memory cells and the sense amplifiers and connected between the first and second power lines and the respective sense amplifiers.
본 발명을 첨부 도면을 참조하여 하기의 양호한 실시예들로써 더욱 상세히 설명한다.The invention is explained in more detail by the following preferred embodiments with reference to the accompanying drawings.
먼저 종래기술에 의한 반도체 메모리 장치를 제 1 도 및 제 2 도를 참조하여 설명한다.First, a semiconductor memory device according to the related art will be described with reference to FIGS. 1 and 2.
반도체 메모리 장치에는, 복수의 워드라인, 비트라인, 데이타 버스라인, 감지증폭기 구동라인, 컬럼 선택라인 및 전원라인 등이 설치, 사용된다. 용량 증가에 부응해서 이들 라인의 수도 대량화 되고 있으며, 이들 라인들을 단일 배선층내에 설치할 수 없게 되었다. 따라서 최근에는, 복수의 배선층으로 도전 라인들을 설치한 다층 배선장치가 사용되고 있다.In the semiconductor memory device, a plurality of word lines, bit lines, data bus lines, sense amplifier drive lines, column select lines, and power lines are provided and used. In response to the increase in capacity, the number of these lines is also increasing, and these lines cannot be installed in a single wiring layer. Therefore, recently, a multilayer wiring apparatus in which conductive lines are provided with a plurality of wiring layers has been used.
제 1 도는 종래 기술의 반도체 메모리 장치의 일예를 설명하는 회로도이다.1 is a circuit diagram illustrating an example of a conventional semiconductor memory device.
제 1 도에 도시된 회로도는 반도체 메모리 장치(칩)상의 배선 설계에 상당하는 것임을 주의해야 한다.Note that the circuit diagram shown in FIG. 1 corresponds to the wiring design on the semiconductor memory device (chip).
제 1 도에서, 종방향으로 표시된 참조부호(WL)은 워드라인을, 횡방향의 (BL) 및은 비트라인을 나타내며, 이 워드라인(WL)과 비트라인(BL) 및은 반도체 메모리 장치 내에 복수로 설치돼 있다.In Fig. 1, the reference sign WL indicated in the longitudinal direction represents the word line, the cross direction BL and Denotes a bit line, the word line WL and the bit line BL and Is provided in plurality in the semiconductor memory device.
각 워드라인(WL)과 각 비트라인(BL) 및의 교차 구간에 메모리 셀(MC)이 설치돼 있다.Each word line WL and each bit line BL The memory cell MC is installed at the cross section of.
제 1 도에는, 유니트(M1)과 (M11)만 상세히 도시돼 있으나, 다른 유니트들(M0, M1, M2, …… M10, M11, M12, ……)도 동일한 구성을 갖음을 주의해야 한다.In FIG. 1, only the units M 1 and M 11 are shown in detail, but the other units M 0 , M 1 , M 2 ,... M 10 , M 11 , M 12 ,... Note that it has a configuration.
제 1 도에 도시된 바와같이, 감지 증폭기(SA)가 종방향으로 또는 워드라인(WL)방향을 따라 배열되어 감지증폭라인을 형성하고 있으며, 이 감지증폭라인과 평행으로 또는 워드라인(WL)방향을 따라 데이타 버스(DB2)와 (DB3)가 설치돼 있다. 유니트(M0)에서는, 비트라인(BL) 및이 컬럼 게이트 트랜지스터(G2)과 (G3)를 통해서 데이타버스(DB2)내의 대응 버스라인들에 접속돼 있다.As shown in FIG. 1, the sense amplifiers SA are arranged in the longitudinal direction or along the direction of the word line WL to form a sense amplification line, parallel to the sense amplification line or the word line WL. Along the direction are the data buses (DB 2 ) and (DB 3 ). In the unit M 0 , the bit line BL and The column gate transistors G 2 and G 3 are connected to the corresponding bus lines in the data bus DB 2 .
이와 유사하게 유니트(M10)에는, 비트라인(BL) 및이 컬럼 게이트 트랜지스터들을 통해서 데이타버스(DB3)내의 대응 버스라인에 접속돼 있다. 제 1 도에 도시된 반도체 메모리 장치는 4비트 동시 독출형 DRAM장치이고, 유니트(M0), (M1), (M2), (M3) 내의 비트라인(BL) 및은 컬럼 게이트 트랜지스터들을 통해서 데이타버스(DB2)의 8개의 비트라인들에 접속돼 있음을 주의해야 한다. 데이타 버스(DB2)로 독출되는 데이타는 데이타 래이치회로(DL)에 의해 래치되며, 비트라인방향(횡방향)으로 설치된 게이트 트랜지스터(G1)과 데이타 버스(DB1)을 통해서 외부로 독출된다.Similarly, in the unit M 10 , the bit line BL and These column gate transistors are connected to the corresponding bus lines in the data bus DB 3 . The semiconductor memory device shown in FIG. 1 is a 4-bit simultaneous read-only DRAM device, and the bit lines BL in units M 0 , M 1 , M 2 , M 3 , and Note that is connected to the eight bit lines of the data bus DB 2 through column gate transistors. Data read to the data bus DB 2 is latched by the data latch circuit DL and read out to the outside through the gate transistor G 1 and the data bus DB 1 provided in the bit line direction (lateral direction). do.
제 1 도에서, 라인(l1)과 (l2)는 감지증폭기 구동라인이며, 감지증폭기 구동라인(l1)는 p형 MOS 트랜지스터의 게이트 트랜지스터(G10)을 통해 고전압 전원라인(Vcc)에 접속돼 있고, 구동라인(l2)는 n형 MOS 트랜지스터의 게이트 트랜지스터(G11)을 통해 저전압 전원라인(Vss)에 접속돼 있으며, 감지증폭기(SA)의 동작은 게이트 트랜지스터(G10)과 (G11)에 의해 제어된다. 게이트 트랜지스터(G4), (G5) 및 (G6), (G7)은 커트(cut)게이트로서 사용되고, 트랜지스터(Q1), (Q2) 및 (Q3), (Q4)는 리세트(단락) 트랜지스터로서 사용되며, 라인(l5)와 (l7)은 트랜지스터(Q1), (Q2) 및 (Q3), (Q4)의 ON/OFF 제어 신호라인들이고, 라인(l6)과 (l8)은, 비트라인(BL) 및사이의 단락용 전원라인임을 주해야 한다. 나머지 블록 및 유니트의 구성은 블록(M0), (M1)과 유니트(M0), (M10)과 같다. X-디코우더(10)은 워드라인(WL)을 선택하며, Y-디코우더(W)는 비트라인을 선택한다. 이 장치에서, Y 디코우더(20)는 4쌍의 비트라인을 선택하며, 참조부호(DR)은 게이트 구동회로를 나타낸다.In FIG. 1, lines l 1 and l 2 are sense amplifier drive lines, and sense amplifier drive line l 1 is a high voltage power supply line Vcc through a gate transistor G 10 of a p-type MOS transistor. gotta connected to, and drive line (l 2) through a gate transistor (G 11) of the n-type MOS transistor and gotta connected to the low voltage power supply line (Vss), the operation of the sense amplifier (SA) is a gate transistor (G 10) And (G 11 ). Gate transistors (G 4 ), (G 5 ) and (G 6 ), (G 7 ) are used as cut gates, and transistors (Q 1 ), (Q 2 ) and (Q 3 ), (Q 4 ) Is used as a reset (short) transistor, and lines (l 5 ) and (l 7 ) are ON / OFF control signal lines of transistors (Q 1 ), (Q 2 ) and (Q 3 ), (Q 4 ) , Lines (l 6 ) and (l 8 ) are the bit lines (BL) and It should be noted that the power line is for short circuit between. The configuration of the remaining blocks and units is the same as blocks (M 0 ), (M 1 ) and units (M 0 ), (M 10 ). The X-decoder 10 selects a word line WL, and the Y-decoder W selects a bit line. In this apparatus, the
감지 증폭라인의 좌우 양측에는 메모리셀이 설치돼 있고, 좌측 메모리셀이 선택되면 우측 메모리셀은 커트게이트 트랜지스터(G5)과 (G7)에 의해 차단된다. 반대로, 우측 메모리셀이 선택되면, 좌측 메모리셀은 커트 게이트 트랜지스터(G4)와 (G5)에 의해 차단된다.Memory cells are provided on both left and right sides of the sense amplification line, and when the left memory cell is selected, the right memory cell is blocked by the cut gate transistors G 5 and G 7 . In contrast, when the right memory cell is selected, the left memory cell is blocked by the cut gate transistors G 4 and G 5 .
일반적으로, 비트라인은 기판상에 형성된 다결정 실리콘과 확산층으로 구성되어 있다. 워드라인은, 메모리셀트랜지스터의 게이트를 구비한 다결정 실리콘과 이 다결정 실리콘을 보조해서 그 저항을 저하시키는 금속(알루미늄) 배선으로 구성돼 있다. 메모리셀이 적층적인 경우는, 메모리셀은 2층의 다결정실리콘으로 구성된다. 이 장치에서는, 배선층이 7층, 즉, 4개의 다결정 실리콘층, 2개의 알루미늄층, 및 1개의 확산층으로 구성되어 있다. 종방향으로 (워드라인 방향을 따라) 설치된 데이타 버스라인(DB2)와 (DB3), 컬럼 선택라인(l3)과 (l4)는 각각 상기 2개의 알루미늄층인 제 1층과 제 2층으로 구성돼 있다. 컬럼 선택라인(l3)와 (l4)등은 반도체 메모리 장치의 점유면적 경감을 위해서 두 블록(M0)과 (M10)에 공통으로 사용된다.In general, a bit line consists of polycrystalline silicon and a diffusion layer formed on a substrate. The word line is composed of polycrystalline silicon having a gate of a memory cell transistor, and metal (aluminum) wiring that assists the polycrystalline silicon to lower its resistance. When the memory cells are stacked, the memory cells are composed of two layers of polycrystalline silicon. In this apparatus, the wiring layer is composed of seven layers, that is, four polycrystalline silicon layers, two aluminum layers, and one diffusion layer. The data bus lines DB 2 and DB 3 , column select lines l 3 and l 4 installed in the longitudinal direction (along the wordline direction) are the first and second aluminum layers, respectively. It is composed of layers. The column select lines l 3 and l 4 are commonly used in both blocks M 0 and M 10 to reduce the occupied area of the semiconductor memory device.
그러나, 제 1 도에 도시된 반도체 메모리 장치는, 각 데이타 버스라인(DB2)와 (DB3)가 8개의 버스라인(4쌍의 버스라인)으로 구성돼 있고, 버스라인의 피치를 3㎛이라고 하면, 각 데이타 버스라인(DB2)와 (DB3)의 소요폭은 24㎛(4쌍×2×3㎛=24㎛)이 된다. 반도체 메모리 장치가 대용량(예, 16M-비트) DRAM인 경우에는, 제 6 도에 도시된 바와 같이 각각 1M 비트용량을 갖는 16개의 셀블록이 병렬로 설치된다.However, in the semiconductor memory device shown in FIG. 1, each data bus line DB 2 and DB 3 are composed of eight bus lines (four pairs of bus lines), and the pitch of the bus lines is 3 占 퐉. In this case, the required width of each data bus line DB 2 and DB 3 is 24 μm (4 pairs × 2 × 3 μm = 24 μm). When the semiconductor memory device is a large capacity (e.g., 16M-bit) DRAM, as shown in FIG. 6, 16 cell blocks each having 1M bit capacity are provided in parallel.
각 셀블록들은, 2K(2048) 감지증폭기(감지증폭라인)와 이 감지증폭라인 양측의 512K 셀블록들로 구성돼 있음을 주의해야 한다. 따라서, 16M 비트용량 DRAM에서는, 총 데이타 버스라인의 점유면적이 384㎛(16그룹×24㎛=384㎛)이므로, 점유면적이 커지게 된다. 메모리셀 부분 부근에 배치된 데이타 버스(DB1)의 소요폭은 각 데이타 버스(DB2)와 (DB3)의 폭에 상당하므로 데이타 버스(DB1)용 영역이 커지게 됨을 주의해야 한다. 제 2 도는 종래기술의 반도체 메모리 장치의 문제점을 설명하기 위한 개통도이다. 제 2 도에 도시된 개통도는 반도체 메모리 장치(칩)상의 배선설계에 상당하는 것임을 주의해야 한다. 제 1 도 및 제 2 도에 도시된 바와같이 감지증폭 라인에서는, 워드라인방향(종방향)을 따라 설치된 감지증폭기 구동라인 쌍 Ln(l2) 및 Lp(l1)와 게이트 트랜지스터를 통해서, 각 감지증폭기(SA)에 전원(Vss)와 (Vcc)가 공급된다. 각각의 감지증폭기 구동라인이 2K(2048) 감지증폭기를 구동하고, 구동라인 Ln(l2)와 Lp(l1)에 흐르는 전류가 커지며, 따라서, 구동라인 Ln(l2) 및 Lp(l1)의 폭을 약 40㎛로 결정해야 함을 주의해야 한다. 즉, 감지증폭기 수를 m이라고 하고, 각각의 감지증폭기에 흐르는 전류를 In이라고 하면, 감지증폭기 구동라인(Ln)에 흐르는 총전류, 특히 게이트 트랜지스터(Q61)부근의 구동라인 (Ln)에 흐르는 총전류(Itotal)는 (In×m)의 값이 된다.It should be noted that each cell block is composed of a 2K (2048) sense amplifier (sense amplifier line) and 512K cell blocks on both sides of the sense amplifier line. Therefore, in the 16M bit-capacity DRAM, the occupied area of the total data bus line is 384 m (16 groups x 24 m = 384 m), thereby increasing the occupied area. Note that the required width of the data bus DB 1 disposed near the memory cell portion corresponds to the width of each data bus DB 2 and DB 3 , so that the area for the data bus DB 1 becomes large. 2 is an opening diagram for explaining a problem of the conventional semiconductor memory device. It should be noted that the opening degree shown in FIG. 2 corresponds to the wiring design on the semiconductor memory device (chip). As shown in FIGS. 1 and 2, in the sense amplification line, each of the sense amplifier drive lines Ln (l 2 ) and Lp (l 1 ) and the gate transistors provided along the word line direction (longitudinal direction) are respectively Power supply (Vss) and (Vcc) are supplied to the sense amplifier (SA). Each sense amplifier drive line drives a 2K (2048) sense amplifier and the current flowing in the drive lines Ln (l 2 ) and Lp (l 1 ) increases, thus driving lines Ln (l 2 ) and Lp (l 1). It should be noted that the width of) should be determined to be about 40 μm. That is, when the number of sense amplifiers is m and the current flowing through each of the sense amplifiers is In, the total current flowing through the sense amplifier drive line Ln, in particular, flows through the drive line Ln near the gate transistor Q 61 . The total current Itotal becomes a value of (In × m).
최근에는, 감지증폭라인(감지증폭기)의 점유면적은 감지증폭기내의 트랜지스터 크기에 의해 결정되는 것이 아니라, 감지 증폭라인 상에 설치된 감지증폭기 구동라인 Ln(l2)와 Lp(l1)의 폭에 의해 결정된다. 예를들어 16M-비트 DRAM 장치의 경우, 총 감지증폭기 구동라인의 점유면적이 약 1280㎛(=16그룹×2×40㎛)이 되므로, DRAM 장치의 점유면적이 커진다. 또한, 제 1 도 및 제 2 도에 도시된 바와 같이 메모리 부분 부근에, 감지증폭기 구동라인 Ln(l2)과Lp(l1)에 접속된 전원라인들이 워드라인 방향으로 설치돼 있다. 즉, 감지증폭기 구동라인 Ln(l2) 및 Lp(l1)을 통해서 상기 감지증폭기에 저, 고전압을 걸어주기 위해서는 메모리 부분의 상측(하측) 및 하측(상측)에 고전압 전원라인 (Vcc)와 저전압 전원라인(Vss)을 설치해야 한다. 또한, 전원라인(Vcc)와 (Vss)의 폭이 크므로, DRAM 장치의 점유면적이 커진다.Recently, the area occupied by the sense amplifier line is not determined by the transistor size in the sense amplifier, but rather by the width of the sense amplifier drive lines Ln (l 2 ) and Lp (l 1 ) installed on the sense amplifier line. Is determined by For example, in the case of a 16M-bit DRAM device, the occupied area of the total sense amplifier drive line is about 1280 mu m (= 16 groups x 2 x 40 mu m), thereby increasing the occupied area of the DRAM device. Further, as shown in FIGS. 1 and 2, power lines connected to the sense amplifier drive lines Ln (l 2 ) and Lp (l 1 ) are provided in the word line direction near the memory portion. That is, in order to apply low and high voltage to the sense amplifier through the sense amplifier drive lines Ln (l 2 ) and Lp (l 1 ), the high voltage power line (Vcc) and the upper side (lower side) and the lower side (upper side) of the memory part are connected. Low voltage power lines (Vss) must be installed. In addition, since the widths of the power supply lines Vcc and Vss are large, the area occupied by the DRAM device becomes large.
본 발명의 한 목적은, 대용량 소형의 반도체 메모리 장치를 제공하는데 있다.One object of the present invention is to provide a large capacity small size semiconductor memory device.
본 발명에 의한 반도체 메모리 장치의 양호한 실시예를 도면을 참조하여 하기에 설명한다.A preferred embodiment of the semiconductor memory device according to the present invention will be described below with reference to the drawings.
제 3 도는 본 발명의 반도체 메모리 장치의 제 1 실시예를 나타내는 원리도이다. 제 3 ∼ 5 도, 제 7 ∼ 10 도, 제 12 및 13 도에 도시된 개통도와 회로도는 반도체 메모리 장치(칩) 상의 배선 설계에 상당하는 것이다.3 is a principle diagram showing a first embodiment of the semiconductor memory device of the present invention. The opening degree and circuit diagram shown in FIGS. 3-5, 7-10, 12, and 13 correspond to the wiring design on a semiconductor memory device (chip).
제 3 도에 도시된 바와같이, 제 1 실시예의 반도체 메모리 장치는, 복수의 워드라인(WL), 복수의 비트라인(BL) 및, 복수의 감지증폭기(SA) 및, 데이타 버스(DB2)와 (DB3)로 구성돼 있다. 데이타 버스(DB2)와 (DB3)는 워드라인 방향으로 설치돼 있으며, 감지증폭기(SA)에 의해 증폭된 비트라인(BL)과의 전압을 외부로 출력한다.As shown in FIG. 3, the semiconductor memory device of the first embodiment includes a plurality of word lines WL, a plurality of bit lines BL, It consists of a plurality of sense amplifiers (SA) and a data bus (DB 2 ) and (DB 3 ). The data buses (DB 2 ) and (DB 3 ) are installed in the word line direction, and the bit lines BL amplified by the sense amplifier SA are Output the voltage of to outside.
데이타 버스(DB2)와 (DB3)는, 비트라인 방향을 따라 설치된 데이타 버스라인(l12)와 (l13)을 통해서 래치회로(DL)에 접속돼 있고, 또한 절환회로(SW)(게이트 트랜지스터(31), (32))에 접속돼 있다. 데이타 버스라인(l12)와 (l13)은 한 배선층내에서, 메모리셀(MC)와, 데이타 버스(DB1) 및 (DB3)에 교차되는 감지증폭기(SA)의 상측에 설치돼 있다.The data buses DB 2 and DB 3 are connected to the latch circuit DL via data bus lines l 12 and l 13 provided along the bit line direction, and furthermore, the switching circuit SW (
결과적으로, 제 1 도에 도시된 데이타 버스라인(DB1)를 설치 않할수 있으므로, 반도체 메모리 장치의 점유면적을 감소시킬 수 있다. 또한, 절환회로(SW)를 제어함으로써 두 데이타 버스(DB2)와 (DB3)를 통해 데이타를 수신하기 위해서 1데이타 래치회로(DL)를 사용할 수 있다.As a result, since the data bus line DB 1 shown in FIG. 1 can not be provided, the footprint of the semiconductor memory device can be reduced. In addition, by controlling the switching circuit SW, one data latch circuit DL can be used to receive data through two data buses DB 2 and DB 3 .
제 4 도는 본 발명의 반도체 메모리 장치의 제 1 실시예를 나타내는 회로도이다. 제 4 도에 도시된 바와같이, 제 1 실시예의 반도체 장치의 구성은 제 1 도에 도시된 반도체 메모리 장치와 유사하다. 제 1 및 2 도에서와 동일 참조부호는 전도면에 있어서 동일 부분을 나타낸다.4 is a circuit diagram showing the first embodiment of the semiconductor memory device of the present invention. As shown in FIG. 4, the configuration of the semiconductor device of the first embodiment is similar to that of the semiconductor memory device shown in FIG. The same reference numerals as in FIGS. 1 and 2 denote the same parts in the conducting surface.
즉, 제 4 도에서, 참조부호(WL)은 워드라인, (BL) 및은 비트라인, (MC)는 메모리셀, (SA)는 감지증폭기를 나타낸다. 제 4 도에서, 1쌍의 비트라인(BL)과, 이 비트라인(BL)과에 접속된 메모리셀(MC) 및, 감지증폭기(SA)는 각각의 유니트 (블록)(M0), (M1), (M2) … 및 (M10), (M11), (M12) … , 에 포함돼 있고, 종방향(워드라인 방향)으로 배열된 복수의 유니트(M0), (M1), (M2) … 및 (M10), (M11), (M12) … 에 의해 블록(M0) 및 (M1)이 구성돼 있음을 주의해야 한다.That is, in FIG. 4, reference numeral WL denotes a word line, BL and Is a bit line, MC is a memory cell, and SA is a sense amplifier. In FIG. 4, a pair of bit lines BL and , This bit line (BL) The memory cells MC connected to the sensing amplifier SA and the sensing amplifier SA are each unit (block) M 0 , M 1 , M 2 . And (M 10 ), (M 11 ), (M 12 ). A plurality of units M 0 , M 1 , and M 2 arranged in the longitudinal direction (word line direction). And (M 10 ), (M 11 ), (M 12 ). Note that blocks M 0 and M 1 are constructed by.
제 4 도에서, 감지증폭기(SA)는 워드라인 방향으로 배열되어 감지증폭라인을 구성하고 있고, 데이타 버스(DB2)와 (DB3)는 이 감지증폭라인에 병렬로 설치돼 있다. 유니트(M0)에서, 비트라인(BL)과은 컬럼게이트 트랜지스터(G2)와 (G3)를 통해서 데이타 버스라인(DB2)내의 대응 버스라인에 접속돼 있다. 이와 유사하게, 유니트(M10)에서, 비트라인(BL)과은 컬럼 게이트 트랜지스터들을 통해 데이타 버스(DB3)내의 버스라인들에 접속돼 있다. 이 반도체 메모리 장치는, 4비트 데이타가 동시 출력되는 DRAM 장치로서, 유니트(M0), (M1), (M2), (M3)내의 비트라인(BL)과이 컬럼 게이트 트랜지스터들을 통해서 데이타 버스라인(DB2)의 8 버스라인들에 접속돼 있음을 주의해야 한다. 데이타 버스(DB2)로 독출된 데이타는 데어터 버스라인(l12)와 게이트 트랜지스터(31)을 통해서 데이타 래치회로(DL)에 의해 래치되며, 이와 유사하게, 데이타 버스(DB3)로 독출된 데이타는 데이타 버스라인(l13)과 게이트 트랜지스터(32)를 통해 데이타 래치회로(DL)에 의해 래치되어, 데이타 래치회로(DL)를 통해서 외부로 독출된다.In FIG. 4, the sense amplifiers SA are arranged in the word line direction to form the sense amplifier lines, and the data buses DB 2 and DB 3 are installed in parallel to the sense amplifier lines. In unit (M 0 ), with bit line (BL) Is connected to the corresponding bus line in data bus line DB 2 through column gate transistors G 2 and G 3 . Similarly, in unit M 10 , bit line BL and Is connected to the bus lines in the data bus DB 3 via column gate transistors. The semiconductor memory device is a DRAM device in which 4-bit data is simultaneously output, and the bit lines BL in the units M 0 , M 1 , M 2 , and M 3 are used. Note that these column gate transistors are connected to the eight bus lines of the data bus line DB 2 . Data read to the data bus DB 2 is latched by the data latch circuit DL through the data bus line l 12 and the
메모리셀들은 감지증폭라인의 좌우측에 설치돼 있으며, 좌측 메모리셀들이 선택되면 우측의 메모리셀들은 게이트 트랜지스터(G6)과 (G7)에 의해 차단된다. 반대로, 우측의 메모리셀들이 선택되면, 좌측의 메모리셀들이 커트게이트 트랜지스터(G4)와 (G3)에 의해 차단된다.The memory cells are provided on the left and right sides of the sensing amplifier line. When the left memory cells are selected, the right memory cells are blocked by the gate transistors G 6 and G 7 . On the contrary, when the memory cells on the right side are selected, the memory cells on the left side are blocked by the cut gate transistors G 4 and G 3 .
제 4 도에서, 데이타 버스라인(l12)와 (l13)은 배선층내에 횡방향, 또는 비트라인 방향으로 설치돼 있다. 즉, 데이타 버스(DB2)의 8 버스라인에 대응하는 8 버스라인(l12)들이, 좌측 감지증폭기 배열 방향을 따라 설치된 데이타 버스(DB2)의 버스라인들과 데이타 래치회로(DL)사이에 접속돼 있다. 이와 유사하게, 데이타 버스(DB2)의 8 버스라인에 대응하는 8 버스라인(l13)들이, 우측 감지증폭기배열 방향을 따라 설치된 데이타 버스(DB3)의 버스라인과 데이타 래치회로(DL)사이에 접속돼 있다. 버스라인(l12)과 버스라인(l13)은, 셀렉터회로(35)에 의해 제어되는 선택 게이트 트랜지스터(31)과 (32)를 통해서 동일 데이타 래치회로(DL)에 공통접속돼 있고, 두 선택 게이트 트랜지스터(31)과 (32)는 동시에 ON으로 절환되지는 않는다. 그리므로, 그 버스라인(l12)와 (l13)용으로 동일한 데이타 래치회로(DL)를 사용할 수 있다. 데이타 래치회로(DL)로 독출된 데이타는 특정 경로(도시안함)를 통해서 외부로 출력된다.In FIG. 4, data bus lines l 12 and l 13 are provided in the wiring layer in the transverse direction or in the bit line direction. That is, eight bus lines corresponding to eight bus lines of the data bus (DB 2) (l 12) are, between the bus lines and a data latch circuit (DL) of the data bus (DB 2) provided along the left sense amplifier arrangement direction You are connected to. Similarly, the eight bus lines corresponding to eight bus lines of the data bus (DB 2) (l 13) to a bus line and a data latch circuit (DL) of the data bus (DB 3) is installed along the right sense amplifier arrangement direction It is connected between. The bus line l 12 and bus line l 13 are commonly connected to the same data latch circuit DL through the
횡방향으로 설치된 배선(l15)은 다른 신호라인 용으로 사용되며, 횡방향으로 설치된 배선(l11)은, 제 1 도에 도시된 신호라인(l3)와 (l4)에 대응하는 Y-디코우더(20)에 접속된 컬럼 선택라인용으로 사용된다.The laterally arranged wiring l 15 is used for another signal line, and the laterally arranged wiring l 11 is Y corresponding to the signal lines l 3 and l 4 shown in FIG. 1. It is used for the column select line connected to the
제 5 도는 본 발명에 의한 반도체 메모리 장치의 제 1 실시예의 변형을 나타내는 회로도이다. 제 5 도에서, 감지증폭기 구동라인들은 횡방향의 배선층에 설치되어 광폭 배선층(l16)과 (l17)을 형성하고 있다. 배선층(l16)은 게이트 트랜지스터(G11)을 통해 저전압 전원라인(Vss)에 접속돼 있고, 복수의 통공(H)을 통해 감지증폭기(SA)의 감지증폭기 구동라인(l2)에 접속돼 있음을 주의해야 한다. 이와 유사하게, 배선층(l17)은, 게이트 트랜지스터(G10)를 통해 고전압 전원라인(Vcc)에 접속돼 있고, 복수의 통공(H)을 통해 감지증폭기(SA)의 감지증폭기 구조라인(l1)에 접속돼 있다. 이러한 제 1 실시예의 변형예에서, 배선층(l17)과 (l17)은 광폭으로 형성돼 있으며, 동일한 배선층(l16)과 (l17)에 의해서 좌우양측의 감지증폭기의 구동라인(l2)와 (l1)에 접속돼 있다. 그러나, 배선층(l16)와 (l17)을 복수의 배선으로 구성할 수도 있고, 감지증폭기 구동라인(l2)와 (l1)각각의 대응 구동라인에 접속할 수도 있다.5 is a circuit diagram showing a modification of the first embodiment of the semiconductor memory device according to the present invention. In FIG. 5, the sense amplifier drive lines are provided in the transverse wiring layers to form the wide wiring layers l 16 and l 17 . The wiring layer l 16 is connected to the low voltage power supply line Vss through the gate transistor G 11 , and is connected to the detection amplifier driving line l 2 of the detection amplifier SA through the plurality of through holes H. Note that there is. Similarly, the wiring layer l 17 is connected to the high voltage power supply line Vcc through the gate transistor G 10 , and the sense amplifier structure line l of the detection amplifier SA through the plurality of through holes H. 1 ) In a variation of this first embodiment, the wiring layers l 17 and l 17 are formed wide, and the drive lines l 2 of the sense amplifiers on the left and right sides by the same wiring layers l 16 and l 17 . ) And (l 1 ). However, the wiring layers l 16 and l 17 may be constituted by a plurality of wirings, and may be connected to the corresponding driving lines of the sensing amplifier driving lines l 2 and (l 1 ), respectively.
상기 설명한 바와같이, 본 발명의 제 1 실시예의 변형예에 의하면, 전원라인(Vcc)와 (Vss)(배선층 (l16)과 (l17)이 메모리셀영역 및 감지증폭기영역(메모리셀 부분)위에 설치돼 있으므로, 단순히 넓은 전원라인(Vcc)와 (Vss)는 메모리셀 부분의 인접 영역에 설치안할 수 있다. 결과적으로 반도체 메모리 장치의 점유면적을 감소시킬 수 있다.As described above, according to the modification of the first embodiment of the present invention, the power supply lines Vcc and Vss (wiring layers l 16 and l 17 ) are formed in the memory cell area and the sense amplifier area (memory cell part). Since it is installed above, the wide power supply lines Vcc and Vss can be simply not installed in adjacent areas of the memory cell portion, thereby reducing the footprint of the semiconductor memory device.
제 6 도는 DRAM 장치의 메모리셀 블록들과 감지증폭라인들의 설계를 나타내는 개통도이다. 제 3 도에서, 감지증폭라인들을 2라인으로 도시하였으나, 16M비트 DRAM 장치와 같은 대용량 메모리장치에서는, 감지증폭라인들을 다수로 할 수 있다. 제 6 도에 도시된 바와같이, 16M-비트 DRAM 장치에서는, 각 용량이 1M-비트인 16셀블록들이 병렬로 배열돼 있다. 각 셀블록들은, 2K(2048) 감지증폭기들(감지증폭라인)로 구성돼 있고, 이 감지증폭라인의 양측에 2개의 512K 셀블록이 설치돼 있음을 주의해야 한다. 이 경우, 데이타 래치회로(DL)를 감지증폭라인용으로 공통으로 사용할 수 있으며, 이 감지증폭라인은 제 4 도에 도시된 셀렉터(35)와 선택 게이트 트랜지스터(31), (32)를 사용함으로써 동시에 작동하지 않는다. 감지증폭기 구동라인(ι12), (ι13) 및 다른 라인들은 감지증폭기들에 교차하여 횡방향으로 설치돼 있으며, 상기 셀블록들을 통과해서 특정 부분까지 도달해 있음을 주의해야 한다.6 is an opening diagram illustrating the design of memory cell blocks and sense amplifier lines of a DRAM device. In FIG. 3, the sense amplification lines are shown as two lines, but in a large memory device such as a 16M bit DRAM device, the sense amplification lines may be multiple. As shown in Fig. 6, in a 16M-bit DRAM device, 16 cell blocks each having a capacity of 1M-bit are arranged in parallel. Note that each cell block is composed of 2K (2048) sense amplifiers (sense amplifier lines), and two 512K cell blocks are installed on both sides of the sense amplifier line. In this case, the data latch circuit DL can be commonly used for the sense amplification line, and the sense amplification line can be used by using the
제 7 도는 본 발명의 반도체 메모리 장치의 제 2 실시예를 나타내는 원리도이다.7 is a principle diagram showing a second embodiment of the semiconductor memory device of the present invention.
제 7 도에 도시된 바와같이, 제 1 실시예의 반도체 메모리 장치는 복수의 워드라인(WL), 복수의 비트라인(BL)과, 복수의 감지증폭기(SA) 및 데이타 버스(DB21), (DB22) 및 (DB31), (DB32)로 구성돼 있다. 데이타 버스들(DB21), (DB22) 및 (DB31), (DB32)는 워드라인방향(종방향)을 따라 설치돼 있으며, 감지증폭기(SA)에 의해 증폭된 비트라인(BL) 및의 전위를 외부로 출력한다. 데이타 버스들은, 워드라인방향을 따라 복수의 그룹(DB21), (DB22) 및 (DB31), (DB32)로 분할돼 있음을 주의해야 한다. 즉, 제 3 도에 도시된 데이타 버스(DB2)는 데이타 버스(DB21), (DB22)로 분할돼 있고, 제 3 도에 도시된 데이타 버스 (DB3)는 데이타버스(DB31), (DB32)로 분할돼 있음을 주의해야 한다. 데이타 버스(DB21)과 (DB31)은, 비트라인 방향을 따라 설치된 제 1 데이타 버스라인(ι12)와 (ι13) ALC 절환회로(SW)를 통해서, 제 1 데이타 래치회로(DL)에 접속돼 있고, 이와 유사하게, 데이타 버스(DB22), (DB32)는, 비트라인 방향을 따라 배열된 제 2 데이타 버스라인(ι12)와 (ι13) 및 절환회로(SW)를 통해 제 2 데이타 래치회로(DL)에 접속돼 있다.As shown in FIG. 7, the semiconductor memory device of the first embodiment includes a plurality of word lines WL and a plurality of bit lines BL. It consists of a plurality of sense amplifiers (SA) and data buses (DB 21 ), (DB 22 ), (DB 31 ) and (DB 32 ). The data buses DB 21 , DB 22 , DB 31 , and DB 32 are installed along the word line direction (longitudinal direction) and are amplified by the sense amplifier SA. And Output the potential of to outside. Note that the data buses are divided into a plurality of groups DB 21 , DB 22 , DB 31 , and DB 32 along the word line direction. That is, the data bus DB 2 shown in FIG. 3 is divided into data buses DB 21 and DB 22 , and the data bus DB 3 shown in FIG. 3 is a data bus DB 31 . Note that it is partitioned into (DB 32 ). The data buses DB 21 and DB 31 are connected to the first data latch circuit DL through the first data bus line ι 12 and ι 13 ALC switching circuit SW provided along the bit line direction. Similarly, the data buses DB 22 and DB 32 connect the second data bus lines ι 12 , ι 13 and the switching circuit SW arranged along the bit line direction. It is connected to the second data latch circuit DL.
제 1 및 제 2 데이타 버스라인(ι12) 및 (ι13)은, 데이타 버스(DB21), (DB22) 및 (DB31), (DB32)에 교차해서, 메모리셀(MC) 및 감지증폭기(SA) 상측에 설치돼 있다.The first and second data buslines ι 12 and ι 13 intersect the data buses DB 21 , DB 22 , DB 31 , and DB 32 , and the memory cells MC and It is located above the detection amplifier (SA).
또한, 제 7 도에 도시된 바와같이, 워드라인 방향(종방향)을 설치된 감지증폭기 구동라인(ι1)과 (ι2)는 메모리셀 어레이어와 감지증폭기 상측에 설치된 복수의 배선에 의해 접속 부분에서 전원라인(Vcc)와 (Vss)에 접속돼 있다.In addition, as shown in FIG. 7, the sense amplifier drive lines ι 1 and ι 2 provided with the word line direction (longitudinal direction) are connected by a plurality of wirings provided above the memory cell arrayer and the sense amplifier. Part is connected to the power lines (Vcc) and (Vss).
제 8 도는 본 발명에 의한 반도체 메모리 장치의 제 2 실시예를 나타내는 회로도이다. 제 8 도의 반도체 메모리 장치는 제 6 도에 도시된 것과 동일한 대용량 메모리장치인 16M-비트 DRAM이다. 제 8 도에서, 감지증폭라인(종방향으로 선형으로 배열된 2K(2048) 감지증폭기로 구성됨)은 각각 1K(1024) 감지증폭기들을 갖는 2감지증폭라인으로 분할돼 있다. 이 반도체 메모리 장치도 역시 4-비트 동시 독출형 DRAM이며, 8데이타 버스라인이 필요하나, 각 분할된 감지증폭라인용으로는 단지 2버스라인(2쌍)만 있다.8 is a circuit diagram showing a second embodiment of the semiconductor memory device according to the present invention. The semiconductor memory device of FIG. 8 is a 16 M-bit DRAM which is the same large memory device as shown in FIG. In Figure 8, the sense amplifier lines (consisting of 2K (2048) sense amplifiers arranged linearly in the longitudinal direction) are divided into two sense amplifier lines each having 1K (1024) sense amplifiers. This semiconductor memory device is also a 4-bit simultaneous readout DRAM and requires eight data buslines, but there are only two bus lines (two pairs) for each segmented sense amplifier line.
제 8 도에서, 라인(ι12a), (ι13a) 및 (ι12b), (ι13b)이, 셀렉터 회로(30)에 의해 제어되는 스위칭 트랜지스터(SW)를 통해서 데이타 래치회로(DL1), (DL2) 및 (DL3), (DL4)에 접속돼 있고, 각 데이타 래치회로(DL1), (DL2), (DL3) 및 (DL4)내에 래치된 데이타는 특정경로(도시안함)를 통해서 외부로 출력된다. 좌측 감지증폭라인이 동작할때는, 우측 감지증폭라인이 동작하지 않는다. 반대로, 우측 감지증폭라인이 동작하면, 좌측 감지증폭라인은 동작하지 않는다. 그러므로, 동일한 데이타 래치회로 (DL1), (DL2), (DL3) 및 (DL4)를 좌, 우 양 감지증폭라인용으로 사용할 수 있다.In FIG. 8, the lines ι 12a , ι 13a , and ι 12b , ι 13b are connected to the data latch circuit DL 1 through the switching transistor SW controlled by the
좌, 우 감지증폭라인의 감지증폭 구동라인(ι1)과 (ι2)는 각각, 횡방향으로 설치된 감지증폭기 구동라인(ι31)과, (ι32) 및 (ι41)과 (ι42)게이트 트랜지스터(G11)과 (G10)을 통해서 저전압 전원라인(Vss)과, 고전압 전원라인(Vcc)에 접속돼 있다. 즉 감지증폭기 구동라인(ι1)은 감지증폭기 구동라인(ι32) 및 (ι42), 게이트 트랜지스터(G10)를 통해서 고전압 전원라인(Vcc)에 접속돼 있고, 감지증폭기 구동라인(ι2)은, 감지증폭기 구동라인(ι31) 및 (ι41), 게이트 트랜지스터(G11)을 통해서 저전압 전원라인(Vss)에 접속돼 있다. 각 감지증폭기 구동라인(ι1)은 복수의(2의) 구동라인(ι32)와 (ι42)에 의해 전원라인(Vcc)에 접속돼 있고, 각 감지증폭기 구동라인(ι2)는 복수의(2)의 구동라인(ι31)과 (ι41)에 의해 전원라인(Vss)에 접속돼 있으며, 감지증폭기 구동라인(ι1)과 (ι2) 각각에 흐르는 전류는 양쪽 2구동라인(ι32), (ι42)와 (ι31), (ι41)에 분할 통전된다. 그러므로, 감지증폭기 구동라인 (ι1)과 (ι2) 각각의 폭을 감소시킬 수 있고, 감지증폭기 구동라인(ι1)과 (ι2)의 점유면적을 감소시킬 수 있다.The sensing amplifier driving lines (ι 1 ) and (ι 2 ) of the left and right sensing amplifier lines are respectively installed in the transverse direction of the sensing amplifier driving lines (ι 31 ), (ι 32 ) and (ι 41 ) and (ι 42). It is connected to the low voltage power supply line Vss and the high voltage power supply line Vcc through the gate transistors G 11 and G 10 . That is, the sense amplifier drive line ι 1 is connected to the high voltage power line Vcc through the sense amplifier drive lines ι 32 and 42 and the gate transistor G 10 , and the sense amplifier drive line ι 2. ) Is connected to the low voltage power supply line Vss through the sense amplifier drive lines? 31 and? 41 , and the gate transistor G 11 . Each sense amplifier drive line ι 1 is connected to the power supply line Vcc by a plurality of (2) drive lines ι 32 and (ι 42 ), and each sense amplifier drive line ι 2 is provided in plurality. It is connected to the power line (Vss) by the driving line (ι 31 ) and (ι 41 ) of ( 2 ), and the current flowing through each of the sensing amplifier driving lines (ι 1 ) and (ι 2 ) It is divided into (ι 32 ), (ι 42 ) and (ι 31 ), (ι 41 ). Therefore, the sense amplifier driving line can be reduced to the width of each of (ι 1) and (ι 2), it is possible to reduce the area occupied by the sense amplifier driving line (ι 1) and (ι 2).
상기에 설명한 바와같이, 횡방향으로 설치된 감지증폭기 구동라인 (ι31), (ι32)와 (ι41), (ι42)는 복수로 설치돼 있으며, 종방향으로 설치된 감지증폭기 구동라인(ι1)과 (ι2)는 상기 복수의 구동라인들을 통해서 전원(Vss)와 (Vcc)를 공급받으며, 따라서 각 구동라인(ι1)과 (ι2)의 폭을 감소시킬 수 있다.As described above, the sense amplifier drive lines ι 31 , ι 32 , ι 41 , and ι 42 installed in the transverse direction are provided in plural, and the sense amplifier drive lines ι installed in the longitudinal direction (ι 31 ). 1 ) and (ι 2 ) are supplied with power Vss and Vcc through the plurality of driving lines, and thus, the width of each driving line ι 1 and ι 2 may be reduced.
감지증폭라인들은 16M-비트 DRAM 장치에서 종방향을 따라 2그룹의 감지증폭라인으로 분할하면, 데이타버스의 폭을 384/2=192㎛로 감소시킬 수 있고, 감지증폭기 구동라인의 폭을 1280/2=640㎛로 감소시킬 수 있다.By dividing the sense amplifier lines into two groups of sense amplifier lines along the longitudinal direction in a 16M-bit DRAM device, the width of the data bus can be reduced to 384/2 = 192 μm, and the width of the sense amplifier drive line is 1280 /. It can be reduced to 2 = 640 mu m.
제 9 도는 제 8 도에 도시된 반도체 메모리 장치의 일부를 나타내는 개통회로도이며, 16감지증폭기들로 구성된 1그룹에 있어서, 횡방향을 배치된 각층 배선의 설계가 도시돼 있다. 제 9 도에서, 참조부호(SA1∼SA16)은 16의 감지증폭기들을 나타내며, (BL1)∼(BL16)은 16쌍의 워드라인들을 나타낸다. 또한, 참조부호(C1) : (C2)는 컬럼 선택라인들을, (G21), (G22) … 등은 컬럼선택 게이트 트랜지스터들을 나타내며, 이들은 제 8 도에서 참조부호(ι3)와 (G2), (G3)로 표시되어 있다. 또한 참조부호(DBa)와 (DBb)는 4데이타 버스쌍(DB21), … 등을 나타낸다.FIG. 9 is an opening circuit diagram showing a part of the semiconductor memory device shown in FIG. 8, in which the design of each layer wiring arranged in the transverse direction is shown in one group composed of 16 sense amplifiers. In FIG. 9, reference numerals SA 1 to SA 16 represent 16 sense amplifiers, and (BL 1 ) to (BL 16 ) represent 16 pairs of word lines. Further, reference numeral C1: C2 denotes column selection lines, (G 21 ), (G 22 ). And the like represent column select gate transistors, which are denoted by reference numerals ι 3 , G 2 , and G 3 in FIG. 8. Also, reference numerals DBa and DBb denote four data bus pairs DB 21 ,. And the like.
2쌍의 비트라인은 컬럼 선택라인들(C1), (C2), …중 하나에 의해서 대응 데이타 버스쌍(DBa)와 (DBb)에 접속돼 있고, 도시안한 16감지증폭기에 의해 4-비트 데이타가 동시 출력된다. 본 실시예에서는, 비트라인쌍(BL1)과 (BL3)은, 컬럼 선택라인(C1)에 의해 제어되고, 데이타 버스쌍(DBa)와 (DBb)에 접속되며, 비트라인쌍(BL2)와 (BL4)는, 컬럼 선택라인(C2)에 의해 제어되고, 데이타 버스쌍(DBb)와 (DBa)에 접속되며, 다른 비트라인쌍들은 역시 상기와 같이 컬럼 선택라인들에 의해 제어되고 대응 데이타 버스쌍에 접속된다.The two pairs of bit lines include column select lines C1, C2,... It is connected to the corresponding data bus pair DBa and DBb by one of them, and 4-bit data is simultaneously output by a 16 sense amplifier (not shown). In the present embodiment, the bit line pairs BL 1 and BL 3 are controlled by the column select lines C1, are connected to the data bus pairs DBa and DBb, and the bit line pairs BL 2. ) And (BL 4 ) are controlled by column select lines C2, connected to data bus pairs DBb and DBa, and the other bit line pairs are also controlled by column select lines as described above. It is connected to the corresponding data bus pair.
1의 횡방향 배선(컬럼선택라인)이 1감지증폭기상에 설치되는 경우, 16감지증폭기(SA1∼SA16)상에 16횡방향 배선을 설치할 수 있다. 1컬럼 선택라인(C1∼C8)이 2비트 라인쌍(BL1∼BL16)을 처리하며, 8컬럼 선택라인만 있으면 충분하므로, 제 9 도의 감지증폭기(SA5∼SA12)상에 설치된 8배선라인들에 상당하는 공간을 유지할 수 있다. 즉, 본 실시예에서, 컬럼 선택라인들은 4라인(C1)∼(C4)에 의해 상측부분에 설치돼 있고, 4라인(C5)∼(C8)에 의해 하측부분에 설치돼 있다. 그러므로, 중앙부분에 있어서 8라인에 상당하는 공간여유가 있게 되며, 전원라인(Vss), (Vcc)와, 기타 신호라인들(예를들어, 제 8 도에서 라인(ι31)), 또는 데이타 버스(DBc)(예를들면, 제 8 도에서 라인(ι12a), (ι13a) ; (ι12b), (ι13b))를 상기 중앙부분의 8의 여유라인들에 설치할 수 있다.If the lateral direction of the first wiring (column select line), which is installed to the first sense amplifier vapor, may be provided 16
상기에 설명한 바와같이, 본 발명의 제 2 실시예에 의하면, 특히 대용량 반도체 메모리 장치에 있어서, 감지증폭라인을 따라(종방향) 설치된 감지증폭기 구동라인들과 데이타 버스라인들의 폭을 감소시킬 수 있고, 그 점유면적을 현저하게 감소시킬 수 있다.As described above, according to the second embodiment of the present invention, particularly in a large-capacity semiconductor memory device, it is possible to reduce the width of the sense amplifier drive lines and the data bus lines installed along the sensing amplifier lines (longitudinally). Therefore, the occupied area can be significantly reduced.
제 10 도는 본 발명의 반도체 메모리 장치의 제 3 실시예를 나타내는 회로도이다. 제 10 도에서, 전 메모리셀들이 비트라인방향(횡방향)으로 4블록(A∼D)로 분할돼 있고, 각각의 블록(A∼D)은 워드라인 방향(종방향)을 따라 4유니트(블록들)로 분할돼 있다. 예를들어, 블록(A)는 유니트(1A), (1B), (1C) 및 (1D)로 분할돼 있다. 각각의 블록(A∼D)은 감지증폭기들이 종방향으로 선형 배열되어서 된 1감지증폭라인을 포함하고 있으며, 종방향의 2메모리셀라인(블록)은 복수의 메모리셀들을 갖고 있다. 2메모리셀 블록이 감지증폭라인의 양측에 설치돼 있다. 그러나 실제 사용상으로는 메모리셀들은 각 방향에서 4블록으로만 분할되는 것은 아니며, 각 방향에서 32 또는 64블록들로 분할된다.10 is a circuit diagram showing a third embodiment of the semiconductor memory device of the present invention. In FIG. 10, all memory cells are divided into four blocks A through D in the bit line direction (lateral direction), and each block A through D has four units along the word line direction (longitudinal direction). Blocks). For example, block A is divided into
제 10 도에 도시된 바와같이, 각 블록(A)∼(D)에서, 종방향으로 설치된 감지증폭기 구동라인(Ln)과 (Lp)는 각각 4배선(감지증폭기 구동라인)(L1n∼L4n)과 (L1p∼L4p)로 분할돼 있다. 배선(L1n∼L4n)은, 횡방향으로 설치된 대응 배선(감지증폭기 구동라인)(SAN1A)∼(SAN4A)에 접속돼 있고, 감지증폭기 구동라인들(L1p)~(L4p)는 횡방향을 따라 설치된 대응 배선(SAP1A)~(SAPA)에 접속돼 있다. 배선(L1n∼L4n)과 (L1p∼L4p)를 갖는 다른 층인 1배선내에 배선(SAN1A)∼(SAN4A) 및 (SAP1A)∼(SAP1A)가 설치돼 있으므로, 배선 (SAN1A)∼(SAN4A), (SAN1B)∼(SAN4B), (SAN1C)∼(SAN4C), (SAN1D)∼(SAN4D)와 배선 (L1n)∼(L4n) 및 (L1p)∼(L4p)를 제 10 도에 도시된 회로도와 동일하게 구성할 수 있음을 주의하여야 한다. 예를들어, 블록(D)내의 감지증폭기(SA)와 저전압 전원라인(Vss)과의 접속을 위한 배선(SAN1D)∼(SAN4D)를 블록(A), (B) 및 (C)상에 배치할 수 있고, 블록(A)내의 감지증폭기들과 고전압 전원라인(Vcc)과의 접속을 위한 배선(SAP1A)∼(SAP4A)를 블록(B), (C) 및 (D)상에 배치할 수 있다. 배선(L1n∼L4n)(Ln)과 (L1p)∼(L4p)(Lp)가 감지증폭라인상에 설치돼 있고, 감지증폭라인용 점유면적은 배선(L1n∼L4n)(Ln)과 (L1p)∼(L4p)(Lp)의 크기에 의해 한정됨을 주의하여야 한다.As shown in Fig. 10, in each of the blocks A to D, the sense amplifier drive lines Ln and Lp provided in the longitudinal direction are each four wires (sensing amplifier drive lines) L1n to L4n. And (L1p to L4p). The wirings L1n to L4n are connected to corresponding wirings (sensing amplifier driving lines) SAN1A to SAN4A provided in the lateral direction, and the sensing amplifier driving lines L1p to L4p are provided along the transverse direction. It is connected to the corresponding wiring (SAP1A)-(SAPA). Since the wirings SAN1A to SAN4A and SAP1A to SAP1A are provided in one wiring, which is another layer having the wirings L1n to L4n and (L1p to L4p), the wirings SAN1A to SAN4A and (SAN4A), ( SAN1B) to (SAN4B), (SAN1C) to (SAN4C), (SAN1D) to (SAN4D) and wirings L1n to (L4n) and (L1p) to (L4p) in the same manner as the circuit diagram shown in FIG. Note that it can be configured. For example, the wirings SAN1D to SAN4D for connection between the sensing amplifier SA and the low voltage power supply line Vss in the block D are disposed on the blocks A, B, and C. And wirings (SAP1A) to (SAP4A) for connection between the sense amplifiers in the block (A) and the high voltage power supply line (Vcc) on the blocks (B), (C) and (D). have. The wirings L1n to L4n (Ln) and (L1p) to (L4p) (Lp) are provided on the sensing amplifier line, and the occupied area for the sensing amplifier line is the wiring L1n to L4n (Ln) and (L1p). Note that it is limited by the size of (L4p) (Lp).
종래의 반도체 메모리 장치에서, 제 2 도에 도시된 바와 같이 감지증폭기 구동라인(Ln)과 (Lp)이 워드라인방향(감지증폭라인 방향)을 따라 배치된 경우, 감지증폭라인내의 모든 감지증폭기를 동일 구동라인(Ln)과 (Lp)에 의해 구동된다.In the conventional semiconductor memory device, when the sense amplifier drive lines Ln and Lp are arranged along the word line direction (the sense amplifier line direction) as shown in FIG. 2, all the sense amplifiers in the sense amplifier line are disposed. It is driven by the same drive line Ln and Lp.
감지증폭라인내의 모든 감지증폭기에 흐르는 전류가 전원라인(Vss)와 (Vcc)부근의 구동라인(Ln)과 (Lp)를 통해 흐르기 때문에, 전원라인(Vss)와 (Vcc)부근의 구동라인 (Ln)과 (Lp)의 폭을 크게 해야함을 주의해야 한다. 그러나, 본 실시예에서는, 제 2 도의 감지증폭기 구동라인(Ln)과 (Lp)는 4배선(L1n∼L4n)과 (L1p∼L4p)로 분할돼 있으며, 이들 배선 각각은, 대응 배선(SAN1A)∼(SAN4A)와 (SAP1A)∼(SAP4A)를 통해서, 워드라인방향으로 설치된 저전압 전원라인(Vss)와 고전압 전원라인(Vcc)에 접속돼 있다. 그러므로, 각 감지증폭기 구동라인(L1n∼L4n)과 (L1p∼L4p)의 폭은 그 감지증폭기 구동수만큼 감소시킬 수 있다. 즉, 종래기술에서는, 감지증폭라인내의 모든 감지증폭기들의 동일한 감지증폭기 구동라인(Ln, Lp)에 의해 구동되며, 따라서 접속된 감지증폭기에 충분한 전류의 통전을 위해서 감지증폭기 구동라인(Ln, Lp)의 폭이 커진다.Since the current flowing to all the sense amplifiers in the sense amplifier line flows through the drive lines Ln and Lp near the power lines Vss and Vcc, the drive lines near the power lines Vss and Vcc ( Note that the width of Ln) and (Lp) should be increased. However, in this embodiment, the sense amplifier drive lines Ln and Lp in FIG. 2 are divided into four wires L1n to L4n and L1p to L4p, and each of these wires corresponds to a corresponding wiring SAN1A. It is connected to the low voltage power supply line Vss and the high voltage power supply line Vcc provided in the word line direction through-(SAN4A) and (SAP1A)-(SAP4A). Therefore, the widths of the respective sense amplifier drive lines L1n to L4n and L1p to L4p can be reduced by the number of the sense amplifier drive. That is, in the prior art, the sensing amplifier driving lines Ln and Lp are driven by the same sensing amplifier driving lines Ln and Lp of all the sensing amplifiers in the sensing amplifier line, so that sufficient current is supplied to the connected sensing amplifiers. Becomes wider.
그러나, 본 실시예에서는, 각 감지증폭라인내의 감지증폭기들이 4블록(유니트 1A∼1D)으로 분할돼 있고, 또한 감지증폭기 구동라인(Ln)과 (Lp)가 4배선(L1n∼L4n)과 (L1p∼L4p)로 분할돼 있으며, 이들 배선(L1n∼L4n)과 (L1p∼L4p)에, 대응 배선(SAN1A)∼(SAN4A)와 (SAP1A)∼(SAP4A)를 통해 저, 고전압(Vss)와 (Vcc)가 공급된다. 그러므로, 본 발명에서는 감지증폭기 구동라인(L1n∼L4n)과 (L1p∼L4p)의 폭이 작아지며, 위에 배선(L1n∼L4n)과 (L1p∼L4p)이 설치되는 감지증폭라인의 점유면적이 작아진다.However, in this embodiment, the sense amplifiers in each sense amplifier line are divided into four blocks (units 1A to 1D), and the sense amplifier drive lines Ln and Lp are divided into four wires L1n to L4n and ( It is divided into L1p to L4p, and the low and high voltages (Vss) and these wirings L1n to L4n and L1p to L4p are connected through the corresponding wirings (SAN1A) to (SAN4A) and (SAP1A) to (SAP4A). (Vcc) is supplied. Therefore, in the present invention, the widths of the sensing amplifier driving lines L1n to L4n and L1p to L4p are small, and the area of the sensing amplifier lines on which the wirings L1n to L4n and L1p to L4p are provided is small. Lose.
또한, 본 실시예에서는, 종방향을 따라(워드라인방향 또는 감지증폭라인 방향) 메모리 부분둘레에 배치되는 전원라인(Vss)와 (Vcc) 및, 횡방향을 따라 설치되는 배선(SAN1A)∼(SAN4A)와 (SAP1A)∼(SAP4A)을 사용함으로써, 횡방향을 따라(비트라인 방향) 메모리 부분둘레에 설치된 전원라인(Vss)와 (Vcc)를 설치안할 수 있다. 횡방향의 메모리셀부분의 길이는 종방향의 메모리셀부분의 길이보다 길며, 이 메모리셀부분상에 배선(SAN1A)∼(SAN4A)와 (SAP1A)∼(SAP4A)가 설치되므로, 전원라인의 점유면적이 작아짐을 주목해야 한다.Further, in the present embodiment, the power lines Vss and Vcc arranged around the memory portion along the longitudinal direction (word line direction or sense amplification line direction) and the wirings SAN1A to (or along the transverse direction) are provided. By using SAN4A) and (SAP1A) to (SAP4A), the power supply lines Vss and Vcc provided in the circumferential direction (bit line direction) around the memory portion can not be provided. The length of the memory cell portion in the lateral direction is longer than that of the memory cell portion in the longitudinal direction, and the wirings (SAN1A) to (SAN4A) and (SAP1A) to (SAP4A) are provided on the memory cell portion, thereby occupying the power line. Note that the area is smaller.
제 10 도에서, 참조부호(Q1∼Q16)는 감지증폭기 구동 트랜지스터(게이트 트랜지스터)를 나타내며, 이들 트랜지스터들은 통상 OFF되어 있다.신호가 실행되고, 워드라인선택용 어드레스가 정해지면, 식별되는 워드라인이 블록(A)∼(D)에 속하게 되고, 그러면, 4감지증폭기실행(activation) 클록(SENA)∼(SEND)중 하나가 발생된다. 예를들어, 블록(A)내의 워드라인이 구동되면, 감지증폭기 실행클록(SENA)이 고레벨로 바뀌고, 감지증폭기 구동 트랜지스터(Q1), (Q5), (Q9) 및 (Q13)이 ON되고, 그 다음 감지증폭기 구동라인(SAN1A)∼(SAN4A)가 저전압 전원라인(Vss)에 접속되어, 블록(A)내의 감지증폭기만 실행되며, 블록(B), (C) 및 (D)내의 다른 감지증폭기들은 실행되지 않는다. 감지증폭기 실행클록(SENA)이 바뀌면, 대응하는 실행클록(SEPA)로 변경되며, 감지증폭기 구동 트랜지스터(Q17), (Q21), (Q25) 및 (Q29)도 ON되며, 다음 감지증폭기 구동라인(SAP1A)∼(SAP4A)이 고전압 전원라인(Vcc)에 접속된다.In Fig. 10, reference numerals Q 1 to Q 16 denote sense amplifier driving transistors (gate transistors), and these transistors are usually turned off. When the signal is executed and the word line selection address is determined, the word line to be identified belongs to blocks (A) to (D), and then one of the four sense amplifier activation clocks SENA to SEND. Is generated. For example, when the word line in block A is driven, the sense amplifier execution clock SENA changes to high level, and the sense amplifier drive transistors Q 1 , Q 5 , Q 9 and Q 13 . Is turned on, and then the sense amplifier drive lines SAN1A to SAN4A are connected to the low voltage power supply line Vss so that only the sense amplifiers in the block A are executed, and the blocks B, C and D are executed. The other sense amplifiers in) are not executed. When the sense amplifier execution clock (SENA) is changed, it is changed to the corresponding execution clock (SEPA), and the sense amplifier driving transistors (Q 17 ), (Q 21 ), (Q 25 ) and (Q 29 ) are also turned on and the next sense The amplifier drive lines SAP1A to SAP4A are connected to the high voltage power supply line Vcc.
상기 설명에서, 1감지증폭기 구동라인(SAP1A)∼(SAP4A)의 폭은, 그 분할수를 증가시킴으로써 감소시킬 수 있으며, 따라서, 데이타 버스라인과 컬럼 선택라인들이 설치된 동일 배선층내에 상기 감지증폭기 구동라인들을 설치할 수 있다.In the above description, the widths of the single sense amplifier drive lines SAP1A to SAP4A can be reduced by increasing the number of divisions, and thus, the sense amplifier drive lines in the same wiring layer in which data bus lines and column select lines are installed. Can be installed.
제 11 도는 제 10 도에 도시된 반도체 메모리 장치의 일부를 나타내는 단면도이다. 제 10 도에 도시된 바와같이, 워드라인방향의 복수 감지증폭기 구동라인(Ln)과 (Lp)(L1n∼L4n, L1p∼L4p ; ι2, ι1)이 제 1 배선층(W1)내에 설치돼 있고, 비트라인 방향의 제 2 복수 감지증폭기 구동라인들(SAP1A∼SAP4A, … SAP1A∼SAP4A, … ι31, ι41, ι32, ι42)이 제 2 배선층(W2)내에 설치돼 있다. 이들 배선층(W1)과 (W2)는, 복수의 메모리셀 및 감지증폭기를 포함하는 메모리셀 부분상에 설치돼 있음을 주의하여야 한다.FIG. 11 is a cross-sectional view illustrating a part of the semiconductor memory device shown in FIG. 10. Provided in the; (ι 2, ι 1 L1n~L4n , L1p~L4p) a first wiring layer (W 1) of
제 12 도는 제 10 도에 도시된 반도체 메모리 장치의 일부를 나타내는 단면도이다.FIG. 12 is a cross-sectional view illustrating a part of the semiconductor memory device shown in FIG. 10.
제 12 도에서, 참조번호(Q41∼Q44)는 감지증폭기(SA1)를 구성하는 트랜지스터들을 나타내며, 참조부호(Q49∼Q50)는 컬럼 선택을 위한 게이트 트랜지스터들을 나타내며, 게이트 트랜지스터(Q49∼Q50)의 게이트들은 메모리셀 부분(메모리셀 어레이)의 단부에 설치된 컬럼 디코우더의 출력 배선(CL1)에 접속돼 있다. 이 배선(CL1)은 비트라인 방향을 따라, 또는 워드라인 방향에 교차되어 설치된 제 2 알루미늄 배선(W2)내에 설치돼 있다. 제 12 도에서, 참조부호(Q45∼Q48)은 공유 감지증폭기용 스위칭 트랜지스터를 나타낸다. 감지증폭기(SA1)에서, 감지증폭기 구동라인들(L1n)과 (L1p)는 제 1 알루미늄 배선층(W1)내에 종방향으로 설치돼있음을 주목해야 한다. 감지증폭기(SA2)의 구성은 감지증폭기(SA1)의 구성과 동일하며, 감지증폭기(SA1)부근의 부분에는 감지증폭기(SA2)가 불필요하다. 제 12 도에 도시된 바와같이, 감지증폭기(SA2)의 한 영역에, 블록(A)(유니트 1A)내에 설치된 감지증폭기 구동용 감지증폭기 구동라인(SAN1A)와 (SAP1A)가 설치돼 있으며, 이 구동라인들(SAN1A)와 (SAP1A)는 제 2 배선층(W2)내에 설치돼 있고, 감지증폭기 구동라인(L1n)과 (L1p)에 각각 접속돼 있다. 참조부호(SA3)는 동일블록(A)내의 감지증폭기(공유 감지증폭기)를 나타내며, 이 블록에는, 블록(B)(유니트 1B)내에 설치된 감지증폭기 구동을 위한 다른 감지증폭기 구동라인(SAN1B)가 설치돼 있고, 이 구동라인(SAN1B)은 절연층을 통해서, 감지증폭기(SA3)상의 제 2 배선층(W2)내에 설치돼 있다.In FIG. 12, reference numerals Q 41 to Q 44 denote transistors constituting the sense amplifier SA1, and reference numerals Q 49 to Q 50 denote gate transistors for column selection, and the gate transistor Q Gates 49 to Q 50 are connected to the output wiring CL1 of the column decoder provided at the end of the memory cell portion (memory cell array). The wiring CL1 is provided in the second aluminum wiring W 2 provided along the bit line direction or in the word line direction. In Fig. 12, reference numerals Q 45 to Q 48 denote switching transistors for the shared sense amplifiers. In the sense amplifier SA1, it should be noted that the sense amplifier drive lines L1n and L1p are installed in the longitudinal direction in the first aluminum wiring layer W 1 . The configuration of the sensing amplifier SA2 is the same as that of the sensing amplifier SA1, and the sensing amplifier SA2 is not required in the vicinity of the sensing amplifier SA1. As shown in FIG. 12, a sensing amplifier driving line (SAN1A) and (SAP1A) for driving the sensing amplifier installed in the block A (unit 1A) are provided in one region of the sensing amplifier SA2. The driving lines SAN1A and SAP1A are provided in the second wiring layer W 2 and connected to the sensing amplifier driving lines L1n and L1p, respectively. Reference sign SA3 denotes a sense amplifier (shared sense amplifier) in the same block A. In this block, another sense amplifier drive line SAN1B for driving a sense amplifier installed in the block B (unit 1B) is provided. The drive line SAN1B is provided in the second wiring layer W 2 on the sense amplifier SA3 through the insulating layer.
상기에 설명한 바와같이, 횡방향을 따라 설치된 감지증폭기 구동라인(SAP1A∼SAP4A, … SAP1A∼SAP4A, …)이 감지증폭기(SA)상의 제 2 배선층(W2)내에 설치돼 있고, 따라서, 메모리셀 어레이를 비트라인방향으로 복수의 블록들로 분할하면, 상기 감지증폭기 구동라인들을 메모리셀 어레이상에 설치할 수 있다.As described above, the sense amplifier drive lines SAP1A to SAP4A, ... SAP1A to SAP4A, ... are provided in the second wiring layer W 2 on the sense amplifier SA, and thus are arranged along the transverse direction. When the array is divided into a plurality of blocks in the bit line direction, the sense amplifier driving lines may be installed on the memory cell array.
제 13 도는 본 발명에 의한 반도체 메모리 장치의 제 3 실시예의 변형을 나타내는 개통회로도이다.13 is an opening circuit diagram showing a modification of the third embodiment of the semiconductor memory device according to the present invention.
제 13 도에서, 감지증폭기 구동 트랜지스터들은 워드라인 방향으로 4블록으로 분할돼 있으며, 분할블록내의 각 구동 트랜지스터는 감지증폭기 실행클록에 의해 독립적을 제어된다. 즉, 예를들어, 제 10 도에 도시된 감지증폭기 구동 트랜지스터(Q1), (Q5), (Q9) 및 (Q13)을 제어하기 위한 감지증폭기 실행클록(SENA)은 4의 감지증폭기 실행클록(SEN1A)∼(SEN4A)로 분할된다. 예를들어, 감지증폭기 구동 트랜지스터(Q1)는 감지증폭기 실행클록(SEN1A)에 의해 제어되고, 감지증폭기 구동 트랜지스터(Q5)는 감지증폭기 실행클록(SEN2A)에 의해 제어됨을 주목해야 한다. 이와 유사하게, 예를들어 제 10 도에 도시된 감지증폭기 구동 트랜지스터들 (Q17), (Q21), (Q25) 및 (Q29)를 제어하기 위한 감지증폭기 실행클록(SEPA)은 4감지증폭기 실행클록들(SEP1A)∼(SEP4A)로 분할된다. 감지증폭기 실행클록을 종속적으로 분할함으로써 예를들면, 제 10 도에 도시된 반도체 메모리 장치에서, 블록(A)내의 제 1 블록(유니트)(1A)의 액세스시, 감지증폭기 실행클록(SENA)이 고레벨로 변경된다. 그러나, 제 13 도에 도시된 반도체 메모리 장치에서는, 독출동작을 위한 실행클록(SEN1A)과 재생동작 전용 실행클록(SEN2A)∼(SEN4A)의 전압치가 상이하다. 즉, 독출동작을 위한 실행클록(SEN1A)의 전압차가 재생동작전용 실행클록(SEN2A)∼(SEN4A)의 것보다 더 높다. 유니트(1A)가 실행클록(SEN1A)에 의해 강력하게 구동되거나, 또는 유니트(1A)에 대한 데이타버스가 저임피던스(유니트(1A)내의 감지증폭기의 내부저항은 작다)에 의해 구동되어, 메모리셀로부터 데이타를 독출하기 위한 회로 동작속도가 빨라진다.In FIG. 13, the sense amplifier drive transistors are divided into four blocks in the word line direction, and each drive transistor in the division block is independently controlled by the sense amplifier execution clock. That is, for example, the sense amplifier execution clock SENA for controlling the sense amplifier driving transistors Q 1 , Q 5 , Q 9 and Q 13 shown in FIG. It is divided into amplifier execution clocks SEN1A to SEN4A. For example, it should be noted that the sense amplifier drive transistor Q 1 is controlled by the sense amplifier execution clock SEN1A and the sense amplifier drive transistor Q 5 is controlled by the sense amplifier execution clock SEN2A. Similarly, the sense amplifier execution clock SEPA for controlling the sense amplifier drive transistors Q 17 , Q 21 , Q 25 and Q 29 shown in FIG. It is divided into sense amplifier execution clocks SEP1A to SEP4A. By subdividing the sense amplifier execution clock, for example, in the semiconductor memory device shown in FIG. 10, upon access of the first block (unit) 1A in the block A, the sense amplifier execution clock SENA is executed. Changed to high level. However, in the semiconductor memory device shown in FIG. 13, the voltages of the execution clock SEN1A for the read operation and the execution clocks SEN2A to SEN4A for the read operation are different. That is, the voltage difference of the execution clock SEN1A for the read operation is higher than that of the execution clocks SEN2A to SEN4A dedicated to the reproduction operation. The unit 1A is driven strongly by the execution clock SEN1A, or the data bus to the unit 1A is driven by low impedance (the internal resistance of the sense amplifier in the unit 1A is small), and from the memory cell The circuit operation speed for reading data becomes faster.
또한, 재생동작만 행해지는 기타 유니트들(2A∼4A)은 유니트(1A)에 비해 약하게 구동되며, 유니트(2A∼4A)에서의 동작속도가 느려진다. 그러므로, 유니트(1A∼4A)내의 동작개시시 발생전류를 작게 할 수 있다. 본 실시예에서는, 단지 4의 분할유니트(블록)가 있으나, 실용상으로는, 32분할유니트로 할 수도 있다. 즉, 모든 감지증폭기들이 32블록들로 분할된 경우, 전 블록중 1/32만이 고속동작(독출동작)에 소요되며, 나머지 31/32블록들은 메모리셀의 재생동작만을 행한다. 전 감지증폭기에 흐르는 평균전류 또는 총 전류는 불변이나, 독출동작에 관여하는 감지증폭기와 재생동작에만 관여하는 나머지 감지증폭기에 있어서 전류 통전타이밍은 서로 다를 수 있으므로 반도체 메모리 장치내의 내부 잡음 및 오동작을 감소시킬 수 있음을 주의해야 한다.In addition, the
제 14 도는 제 13 도에 도시된 반도체 메모리 장치용으로 바람직한 감지증폭기의 동작을 설명하는 타이밍 차트도이다.FIG. 14 is a timing chart illustrating the operation of the sense amplifier preferred for the semiconductor memory device shown in FIG.
제 14 도에서, 로우 어드레스 스트로브()클록을 저레벨로 변경하면, 로우 어드레스는 칩(반도체 메모리 장치)내로 취출되고, 이 로우 어드레스에 대응하는 워드라인이 선택되고, 감지증폭기 실행클록(SEN1A)~(SEN4A) 각각이 고레벨로 변경된다. 블록(A)내의 모든 선택된 감지증폭기가 감지증폭기 실행클록(SEN1A)∼(SEN4A)에 의해 동시에 동작한다.In Figure 14, the row address strobe ( When the clock is changed to the low level, the row address is taken out into the chip (semiconductor memory device), the word line corresponding to the row address is selected, and each of the sense amplifier execution clocks SEN1A to SEN4A is changed to the high level. . All selected sense amplifiers in the block A are operated simultaneously by the sense amplifier execution clocks SEN1A to SEN4A.
블록(A)내의 모든 감지증폭기들이 거의 동일 전류치로 구동되기 때문에 각각의 감지증폭기들에 흐르는 구동전류가 작고 동작속도가 느림을 주목해야 한다.It should be noted that since all sense amplifiers in block A are driven with approximately the same current value, the drive current flowing through each sense amplifier is small and the operation speed is slow.
각각의 감지증폭기에 흐르는 전류가 거의 동일치로 되는 이유는, 각 감지증폭기 구동 트랜지스터의 게이트 전압이 전원전압의 약 1/2값에 제한되고, 각 구동 트랜지스터의 동작이, 정전류 특성을 갖는 전공관의 오극관 특성과 유사한 범위내에서 개시되기 때문이다.The reason why the current flowing through each of the sense amplifiers is almost the same is that the gate voltage of each sense amplifier driving transistor is limited to about 1/2 of the power supply voltage, and the operation of each driving transistor is applied to the electric pipe having a constant current characteristic. It is because it is disclosed in the range similar to a pentagonal tube characteristic.
()클록이 저레벨로 변경된 후 약 20ns∼30ns 후에, 컬럼 어드레스 스트로브클록이 저레벨로 변경되어, 컬럼 어드레스가 칩내로 취출된다. 이 경우, 억세스하는 컬럼의 속성블록(attribute block)이 식별될 수 있으며, 따라서, 동작 전압치와, 구동 또는 선택을 위해서 감지증폭기 구동 트랜지스터의 게이트에 공급되는 감지증폭기 실행클록(SEN1A)이, 재생전용 및 비선택용의 감지증폭기의 구동 트랜지스터의 게이트에 공급되는 나머지 클록들(SEN2A)∼(SEN4A)의 레벨보다 더 고레벨로 정해진다.( Column address strobe approximately 20 ns to 30 ns after clock is changed to low level The clock is changed to the low level so that the column address is taken out into the chip. In this case, an attribute block of the accessing column can be identified, so that the operating voltage value and the sense amplifier execution clock SEN1A supplied to the gate of the sense amplifier driving transistor for driving or selection are reproduced. The level is set higher than the level of the remaining clocks SEN2A to SEN4A supplied to the gates of the drive transistors of the dedicated and unselected sense amplifiers.
이 선택동작은 컬럼 어드레스의 일부를 해독함으로써 실행된다. 예를들어, 4의 분할 블록들이 있는 경우, 2비트의 컬럼 어드레스가 해독되고, 32분할 블록인 경우, 32는 25으로 표시할 수 있듯이 5비트의 컬럼 어드레스가 해독된다.This selection operation is performed by decoding part of the column address. For example, if there are 4 partitioning blocks, 2 bits of column address are decoded, and in the case of 32 partitioning block, 5 bits of column address are decoded as 32 can be represented by 2 5 .
그러므로, 단지 한 유니트(블록)(1A)내의 감지증폭기가 고속 동작으로 구동된다. 유니트(1A)내의 비트라인의 진폭이 나머지 유니트(2A∼4A)의 것보다 크거나 높음을 주목해야 한다. 또한 컬럼 디코우더내에서 해독되는 비트수가 블록 선택을 위해 해독된 비트수보다 많기 때문에, 블록선택의 동작속도는 컬럼 디코우더의 속도보다 빠르다.Therefore, the sense amplifiers in only one unit (block) 1A are driven in high speed operation. Note that the amplitude of the bit lines in unit 1A is greater or higher than that of the remaining
상기에 설명한 바와같이, 유니트(1A)내의 감지증폭기는 억세스 컬럼에 대응하는 컬럼스위치(제 12 도에서 Q49와 Q50)를 강력 구동하며, 감지증폭기가 데이타 버스라인 강력구동하므로 메모리셀어레이어에서 데이타 출력 증폭기까지의 회로들이 먼저 구동될 수 있다. 다른 한편, 비선택 유니트들(2A∼4A)내의 감지증폭기들은 느리게(약하게) 구동되며, 따라서, 동작 개시시에 감지증폭기들내에 흐르는 전류가 크지않다. 이 비선택 유니트들(2A∼4A)에서는, RAS사이클이 완료될때까지는 재생동작이 실행된다.As described above, the sense amplifier in the unit 1A drives the column switches (Q 49 and Q 50 in FIG. 12) corresponding to the access column, and since the sense amplifier drives the data bus line strongly, Circuits up to the data output amplifier can be driven first. On the other hand, the sense amplifiers in the
구체적으로는, 비선택 유니트들 내의 감지증폭기들은 40ns∼50ns의 장기간 동안 증폭동작을 실행하는데 적합하다. 본 실시예에서는, 감지증폭기에 흐르는 전류는 동작 개시시에는 흐르지는 않으나 그후에 흐른다.Specifically, the sense amplifiers in the unselected units are suitable for performing the amplification operation for a long period of 40ns to 50ns. In this embodiment, the current flowing to the sense amplifier does not flow at the start of operation but flows thereafter.
제 15a 도는 감지증폭기 구동신호 발생회로의 일예를 나타내는 회로도이며, 제 15b 도는 제 15a 도에 도시된 구동신호 발생회로의 동작을 설명하는 타이밍 챠트도이다.FIG. 15A is a circuit diagram showing an example of a sense amplifier drive signal generation circuit, and FIG. 15B is a timing chart for explaining the operation of the drive signal generation circuit shown in FIG. 15A.
제 15a 및 15b 도에 도시된 바와같이,클록은 감지증폭기 구동신호이며, 정상 상태에서는 고레벨(Vcc)이며, 이것은클록을 사용하여 발생된다.As shown in Figs. 15A and 15B, The clock is the sense amplifier drive signal, which is high level (Vcc) in normal state. It is generated using a clock.
트랜지스터(Q100)가 상기클록에 의해 ON되고, 상기 (Vcc)레벨보다 트랜지스터(Q101, Q102)의 임계치만큼 낮은 특정 레벨의 클록(SEN1A)이 발행되고, 따라서 감지증폭기가 약하게(느리게)구동된다. 컬럼어드레스가 해독되고, 억세스 블록(선택된 블록)이 식별되며, 이 억세스 블록내의 선택신호(BS1)가 Vcc 레벨로 변경되고, NAND 게이트(G1)의 출력이 저레벨(Vss)로 변경된다. 그러므로, 트랜지스터(Q104)가 ON되고, 클록(SEN1A)이 Vcc 레벨로 변경되어, 유니트(1A)내의 감지증폭기가 빠르게(강력하게)구동된다. 재생동작만을 행하는 블록(2A)∼(4A)에서는, 블록선택 신호가 Vss 레벨에 유지되어, 트랜지스터(Q104)에 대응하는 트랜지스터의 동작속도가 느리게 유지된다.Transistor Q 100 is A clock SEN1A of a specific level, which is turned on by the clock and is lower by the threshold of transistors Q 101 and Q 102 than the (Vcc) level, is issued, and therefore the sense amplifier is weakly (slowly) driven. The column address is decoded, the access block (selected block) is identified, the select signal BS1 in this access block is changed to the Vcc level, and the output of the NAND gate G1 is changed to the low level Vss. Therefore, the transistor Q 104 is turned on, and the clock SEN1A is changed to the Vcc level, so that the sense amplifier in the unit 1A is driven quickly (strongly). In blocks 2A to 4A which perform only the regeneration operation, the block select signal is held at the Vss level, and the operation speed of the transistor corresponding to the transistor Q 104 is kept low.
제 16a 도는 감지증폭기의 구동신호 발생회로의 다른예의 회로도이며, 제 16b 도는 제 16a 도에 도시된 구동신호 발생회로의 동작을 설명하는 타이밍 챠트도이다.FIG. 16A is a circuit diagram of another example of the drive signal generation circuit of the sense amplifier, and FIG. 16B is a timing chart illustrating the operation of the drive signal generation circuit shown in FIG. 16A.
상기에서, 제 15a 도와 15b 도를 참조하면 설명한 바와같이, 구동 트랜지스터의 게이트 전압을 바꿈으로써 선택된 감지증폭기의 동작속도를 비선택 감지증폭기의 것과 다르게 할 수 있다. 그러나, 제 16a 및 16b 도에서는 감지증폭기 구동 트랜지스터가 크기가 다른 2가지 트랜지스터들로 구성돼 있다. 즉, 큰 트랜지스터들과 작은 트랜지스터들 양자에 의해서 감지증폭기의 구동이 가능하다. 큰 트랜지스터들은 감지증폭기 구동클록(SEN1AA(와 SEP1AA))에 의해 제어되고, 작은 트랜지스터들은 감지증폭기 구동클록(SEN1A(와 SEP1A))에 의해 제어됨을 주의해야 한다. 이 구동신호 발생회로에서는, 동작 개시시에 전 유니트(1A)∼(4A)내의 감지증폭기들이 작은 트랜지스터들에 의해 구동클록(SEN1A)을 수신함으로써 구동되고, 블록선택신호 출력후에, 선택된 유니트(1A)에 대응하는 감지증폭기는 큰 트랜지스터들에 의해 구동클록(SEN1AA)을 수신함으로써 구동됨을 주목해야 한다.As described above with reference to FIGS. 15A and 15B, the operating speed of the selected sense amplifier may be different from that of the non-selective sense amplifier by changing the gate voltage of the driving transistor. 16A and 16B, however, the sense amplifier driving transistor is composed of two transistors of different sizes. In other words, the sensing amplifier can be driven by both large transistors and small transistors. Note that the large transistors are controlled by the sense amplifier drive clocks SEN1AA (and SEP1AA) and the small transistors are controlled by the sense amplifier drive clocks SEN1A (and SEP1A). In this drive signal generation circuit, the sense amplifiers in all the units 1A to 4A at the start of operation are driven by receiving the drive clock SEN1A by small transistors, and after the block selection signal output, the selected unit 1A It is to be noted that the sense amplifier corresponding to C) is driven by receiving the drive clock SEN1AA by the large transistors.
제 17 도는 슈-도 스태틱형 반도체 메모리 장치의 동작을 설명하는 타이밍 챠트도이다.17 is a timing chart for explaining the operation of the pseudo-static static memory device.
제 17 도에 도시된 바와같이, 슈-도 스태틱형 DRAM 장치에서는,클록에 대응하는클록신호가 저레벨로 변경되면, 어드레스 멀티플렉스 동작이 실행되지 않고, 로우 사이드(row side)와 컬럼 사이드(column side)양자의 어드레스들이 칩내로 취출된다. 이러한 슈-도 스태틱형 DRAM 장치에서는, 동작 개시시에 억세스하는 컬럼 블록(선택된 컬럼 블록)이 정해지기 때문에, 감지증폭기들이 고속동작 유니트와, 동작 개시시에 재생동작만 행해지는 저속 동작 유니트로 분할될 수 있다. 다른 동작들은 제 14 도에서의 경우와 같다.As shown in FIG. 17, in the pseudo-dominated DRAM device, Corresponding to the clock When the clock signal is changed to the low level, the address multiplex operation is not executed, and the addresses of the row side and column side quantums are taken out into the chip. In such a pseudo-static DRAM device, since a column block (selected column block) to be accessed at the start of operation is determined, the sense amplifiers are divided into a high speed operation unit and a low speed operation unit in which only a regeneration operation is performed at the start of operation. Can be. The other operations are the same as in the case of FIG.
상기에 설명한 바와같이, 본 발명의 제 3 실시예에 의하면, 감지증폭기 구동라인들의 폭은 그 분할수를 증가함으로써 감소시킬 수 있으며, 따라서 워드라인 방향으로 설치된, 감지증폭기 구동라인들의 폭 또는 감지증폭라인의 점유면적을 감소시킬 수 있다. 또한 데이타 버스라인들과 컬럼 선택라인들이 설치된 동일 배선층내에 감지증폭기 구동라인들을 설치할 수 있으므로, 반도체 메모리 장치의 점유면적을 감소시킬 수 있다. 또한, 감지증폭기 실행 클록들을 종속적으로 분할함으로써, 독출동작에 관여하는 감지증폭기와 재생동작에만 관여하는 나머지 감지증폭기들내에 흐르는 전류의 타이밍을 상이하게 할 수 있으므로, 반도체 메모리 장치내의 내부잡음과 오동작을 감소시킬 수 있다.As described above, according to the third embodiment of the present invention, the width of the sense amplifier drive lines can be reduced by increasing the number of divisions thereof, and thus the width or sense amplification of the sense amplifier drive lines installed in the word line direction. The footprint of the line can be reduced. Also, since the sense amplifier driving lines can be installed in the same wiring layer in which the data bus lines and the column select lines are installed, the footprint of the semiconductor memory device can be reduced. In addition, by subdividing the sense amplifier execution clocks, the timing of the current flowing in the sense amplifiers involved in the read operation and the remaining sense amplifiers only involved in the reproduction operation can be different, thereby preventing internal noise and malfunction in the semiconductor memory device. Can be reduced.
또한, DRAM 장치의 용량이 커지며, DRAM의 메모리셀이 3원 적층콘덴서 셀로된 고체 구조로 구성된다. 이 적층콘덴서셀은 그 용량의 감소없이 메모리셀의 점유면적을 감소시키는데 유용하다. 메모리셀 부분의 둘레에는, 복수의 주변회로들, 예를들면 감지증폭기 비트라인 드라이버, 로우 디코우더, 컬럼 디코우더등이 설치돼 있다. 이들 주변회로들은, 그 높이가 단일층에 상당하는 정규 반도체 소자로 구성돼 있고, 메모리셀은, 그 높이가 복수층에 상당하는 3원 적층콘덴서 셀로 구성돼 있으므로, 메모리셀 부분과 주변회로 부분사이의 경계 부분에 과도 편차가 야기됨을 주목해야 한다.In addition, the capacity of the DRAM device is increased, and the memory cell of the DRAM is composed of a solid structure consisting of ternary stacked capacitor cells. This stacked capacitor cell is useful for reducing the footprint of a memory cell without reducing its capacity. Around the memory cell portion, a plurality of peripheral circuits, for example, a sense amplifier bit line driver, a row decoder, a column decoder, and the like are provided. Since these peripheral circuits are composed of regular semiconductor elements whose heights correspond to a single layer, and the memory cells are composed of ternary stacked capacitor cells whose heights correspond to a plurality of layers, the memory cell portion is divided between the peripheral circuit portions. It should be noted that excessive deviation is caused at the boundary of.
제 18 도는 종래기술에 의한 메모리셀소자와 주변회로소자간의 알루미늄 배선을 나타내는 단면도이다.18 is a cross-sectional view showing an aluminum wiring between a memory cell element and a peripheral circuit element according to the prior art.
제 11 도에서의 배선층(W1) 또는 (W2)내에 횡방향(비트라인방향)을 따라 설치된 데이타 버스라인 또는 감지증폭기 구동라인들 대신에 상기 알루미늄 배선을 사용할 수 있다.The aluminum wiring may be used in place of the data bus line or the sense amplifier drive lines installed along the transverse direction (bit line direction) in the wiring layer W 1 or W 2 in FIG.
제 18 도에서, 참조번호(1)은 메모리셀소자, (2)는 주변회로소자, (3)은 p형 실리콘 기판, (4)는 전계절연막, (5)는 적층콘덴서를 나타낸다. 참조번호(6)은 알루미늄 배선으로된 주변회로 배선이며, 이 배선은 횡방향으로 배치된 데이타 버스라인들 또는 감지증폭기 구동라인들로서 사용되고, 또한, 주변회로소자(2)를 다른 주변회로소자(도시안됨)에 접속시키기 위한 배선(주변회로 배선)으로서 사용됨을 주의해야 한다.In Fig. 18,
제 18 도에 도시된 바와같이, 종래의 반도체 메모리 장치에서는, 메모리셀 부분과 주변회로 부분간의 경계 부분에 큰 레벨차가 발생된다. 이러한 메모리셀 부분과 주변회로 부분간의 레벨차는 노광계의 초점 영역내에 수용되지 못하다. 그러므로, 메모리셀 부분과 주변회로 부분상에 알루미늄 배선을 고정밀도로 자유로이 설치할 수 없으므로, DRAM 장치의 점유면적을 감소시킬 수 없다.As shown in FIG. 18, in the conventional semiconductor memory device, a large level difference occurs in the boundary portion between the memory cell portion and the peripheral circuit portion. This level difference between the memory cell portion and the peripheral circuit portion cannot be accommodated in the focal region of the exposure system. Therefore, since the aluminum wiring cannot be freely installed with high accuracy on the memory cell portion and the peripheral circuit portion, the occupied area of the DRAM device cannot be reduced.
제 19 도는 본 발명에 의한 메모리셀소자와 주변회로소자간의 알루미늄 배선을 나타내는 단면도이다.19 is a cross-sectional view showing the aluminum wiring between the memory cell element and the peripheral circuit element according to the present invention.
제 19 도에서, 참조번호(1)은 메모리셀소자, (2)는 주변회로소자, (3)은 p형 실리콘 기판, (4)는 전계절연막, (5(5C))는 적층콘덴서, (6)은 알루미늄 배선(데이타 버스라인, 감지증폭기 구동라인, 주변회로 배선), (5T)는 메모리셀 트랜지스터, (7)은 텅스텐(W)재 접속도체를 각각 나타낸다. 구체적으로는, 예를들면, 메모리셀소자(1)가 5000Å으로 설치되고, 접속도체(7)가 주변회로소자(2)상에 3000Å으로 설치되는 경우, 메모리셀 부분과 주변회로 부분간의 레벨차는 2000Å이 되며, 이 레벨차는 노광계의 초점 영역내에 수용될 수 있다. 그러므로, 알루미늄 배선을, 메모리셀 부분과 주변회로 부분상에 고정밀도로 자유 설치할 수 있으므로 DRAM 장치의 점유면적을 감소시킬 수 있다. 즉, 메모리셀 부분과 주변회로 부분상에 상기 제 3∼10 도를 참조하여 설명한 바와같이 배선을 설치함으로써 배선의 점유면적을 감소시킬 수 있으며, 따라서, 대규모 집적 DRAM 장치가 얻어진다.In Fig. 19,
제 20a∼20g 도는 제 19 도에 도시된 메모리셀소자와 주변회로소자간의 알루미늄 배선 설치 방법을 설명하는 단면도이다.20A to 20G are cross-sectional views illustrating a method for installing aluminum wiring between the memory cell element and the peripheral circuit element shown in FIG.
먼저, 제 20a 도에 도시된 바와같이, p형 실리콘 기판(3)상에 전계절연막(4)을 설치하고 게이트 절연막(11) (약 100Å 두께)을 통해서 실리콘 기판(3)상에 제 1 다결정 실리콘막(P1) (약 100Å 두께)의 게이트 전극을 설치한다. 다음은, 게이트 전극과 전계절연막(4)을 마스크로 사용해서 실리콘 기판(3)에 비소이온을 주입하여 소오스 영역(S)과 드레인 영역(D)을 설치한다. 다음, 실리콘 기판(3)상에 이산화 실리콘(SiO2)막(12)을 설치하고, 상기 소오스 영역(S)상에 콘택트 홀들을 뚫고 이 홀들상에, 텅스텐 실리사이드가 피복된 제 2 다결정 실리콘막(P2)의 비트라인을 설치한다.First, as shown in FIG. 20A, the electric
다음은 제 20b 도에 도시된 바와같이, SiO2막상에 Si3N4(실리콘 니트라이드)막(13) (약 500Å 두께)을 설치하고, 제 2 다결정 실리콘막(P2) 또는 실리콘 기판(3)을 설치한 다음, 4개의 SiO2막(14)와 3개의 다결정 실리콘막(15)를 교호 설치한다. 다음, 적층콘덴서의 접촉부분 형성을 위해서, 리소그래피(lithography)법을 사용하여 SiO2막(14), 다결정 실리콘막(15) 및 Si3N4막(13)을 관통해서 드레인 영역(D)의 표면까지 통공을 뚫고, 그 위에 다결정 실리콘막(16) (약 1000Å 두께)을 설치하여 트리(tree)형 콘덴서를 형성한다. 기판(3) 표면으로부터 다결정 실리콘막(16)의 상표면층(Si3N4막(13)제외)까지의 전체 두께는 약 5000Å임을 주목해야 한다.Next, as shown in FIG. 20B, a Si 3 N 4 (silicon nitride) film 13 (about 500 microns thick) is provided on the SiO 2 film, and a second polycrystalline silicon film P 2 or a silicon substrate ( 3), four SiO 2 films 14 and three
다음은, 제 20c 도에 도시된 바와같이, 적층콘덴서 부분을 제외한 영역에서, 다결정 실리콘막(16), (15)와 SiO2막들(14) (최하층 SiO2막 제외)들 리소그래피법으로 제거하여 트리형 적층콘덴서를 형성한다.Next, as shown in FIG. 20C, the
다음은, 제 20d 도에 도시된 바와같이, 적층콘덴서 부분의 영역에서, 다결정 실리콘막들(16), (15)사이에 있는 SiO2막들(14)을, 염산용액 침지에 의한 식각법으로 제거하여 트리형의 다결정 실리콘막(16), (15)를 잔존시킨다. 이 트리형 다결정 실리콘막(16), (15)를 제 3 다결정 실리콘막(P3)으로 한다.Next, as shown in FIG. 20D, in the region of the multilayer capacitor portion, SiO 2 films 14 between the
상기 적층콘덴서의 제조방법에서, Si3N4막(13)은 이 막의 표면에서 식각을 정지시키기 위해 사용하는 것임을 주의해야 한다.It should be noted that in the manufacturing method of the multilayer capacitor, the Si 3 N 4 film 13 is used to stop etching on the surface of the film.
다음은, 제 20e 도에 도시된 바와같이, 열산화법을 사용하여, 상기 제 3 다결정 실리콘막(P3) (트리형 다결정 실리콘막(16), (15)상에 유전막(굵은 선으로 표시함)을 설치한 다음, 이 위에 제 4 다결정 실리콘막(P4) (약 1000Å 두께)을 설치한다.Next, as shown in FIG. 20E, by using a thermal oxidation method, a dielectric film (marked with a thick line) on the third polycrystalline silicon film P 3 (tree type
다음, 적층콘덴서 부분이외의 영역에서, 제 4 다결정 실리콘막(P4)를 제거하면, 적층콘덴서 부분에 잔류하는 제 4 다결정 실리콘막(P4)이 셀 플레이트(plate)로 된다.In the region of the following, non-layered capacitor portion, the fourth by removing the polycrystalline silicon film (P 4), a fourth polysilicon film (P 4) remaining in the layered capacitor portion becomes a cell plate (plate).
상기에 설명한 바와같이 적층콘덴서(5)를 형성한후, 이 적층콘덴서(5)상에 SiO2막(17) (약 1000Å 두께)을 설치한다.As described above, after the
제 20f 도를 참조해서 보면, 메모리셀소자(1)와 주변회로소자(2)의 주요부분들이 거의 전부 설치돼 있으며, 다음은 SiO2막(17), Si3N4막(13) 및 SiO2막(12)을 관통해서 전극 부분들까지 콘택트홀들을 뚫는다. 다음, 화학증기증착(CVD)법을 사용해서 텅스텐(W)막(7) (약 3000Å 두께)를 설치하고, 다음 리소그래피법을 사용해서 텅스텐막(7)을 접속도체로서 패턴하면, 접속전극 높이가 놓아진다.Referring to FIG. 20F, almost all main parts of the
최종적으로, 제 20g 도에 도시된 바와같이, SiO2막(17)과 텅스텐막(7)상에 포스포-실리게이트 글래스(phospho-silicate glass : PSG)막(18)을 설치하고, 다음 메모리셀소자(2)상에 알루미늄 배선(6)을 설치함으로써, 버스라인 감지증폭기 구동라인 또는 주변회로 배선을 설치할 수 있다.Finally, as shown in FIG. 20G, a phospho-silicate glass (PSG)
즉, 알루미늄 배선(6)이 텅스텐 막의 접속도체(7)를 통해서 주변회로소자(2)의 드레인 영역(D)에 접속됨으로써, 메모리셀부분과 주변회로 부분간의 레벨차가 작아진다. 이러한 레벨차는 노광계의 초점 영역내에 수용될 수 있으며, 따라서, 메모리셀 부분과 주변회로 부분상에 고정도로 알루미늄 배선을 자유로이 설치할 수 있다. 구체적으로는 메모리셀 부분과 주변회로 부분상에 배선을 설치함으로써 배선의 점유면적을 감소시킬 수 있고, 따라서 대규모 집적 DRAM을 얻을 수 있다.That is, the
본 발명의 제 4 실시예의 반도체 메모리 장치에서, 접속도체(7)는 텅스텐 막에 한하지 않으며, 접속도체(7)은, 다결정 실리콘, 텅스텐 실리사이드(WSi2)등으로 구성할 수 있다.In the semiconductor memory device of the fourth embodiment of the present invention, the connecting
본 발명의 요지내에서 다양한 변형이 가능하므로, 본 발명은 상기 실시예들에 의해 한정되지 않으며 특허 청구 범위에 의해서만 한정된다.As various modifications are possible within the spirit of the invention, the invention is not limited by the above embodiments but only by the claims.
Claims (21)
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