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JP2001118999A - ダイナミック型ramと半導体装置 - Google Patents

ダイナミック型ramと半導体装置

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JP2001118999A
JP2001118999A JP29461599A JP29461599A JP2001118999A JP 2001118999 A JP2001118999 A JP 2001118999A JP 29461599 A JP29461599 A JP 29461599A JP 29461599 A JP29461599 A JP 29461599A JP 2001118999 A JP2001118999 A JP 2001118999A
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JP
Japan
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word
memory cells
sub
capacitor
memory
Prior art date
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Pending
Application number
JP29461599A
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English (en)
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Tomonori Sekiguchi
知紀 関口
Kazuhiko Kajitani
一彦 梶谷
Katsutaka Kimura
勝高 木村
Riichiro Takemura
理一郎 竹村
Tsugio Takahashi
継雄 高橋
Yoshitaka Nakamura
吉孝 中村
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
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  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 動作マージンの向上を図った1交点方式のダ
イナミック型RAMと半導体装置を提供する。 【解決手段】 複数からなるダイナミック型メモリセル
のアドレス選択端子にそれぞれ接続されてなる複数のワ
ード線と、複数からなる上記ダイナミック型メモリセル
の入出力端子にそれぞれ接続され、互いに逆方向に配置
されてなる複数の相補ビット線対と、動作タイミング信
号に対応して動作電圧が与えられ、上記相補ビット線対
の電圧差をそれぞれ増幅する複数からなるラッチ回路か
らなるセンスアンプ列とを備えたダイナミック型RAM
において、上記センスアンプ列を中心にして両側に設け
られた複数からなる上記ダイナミック型メモリセルのア
ドレス選択MOSFETと情報記憶キャパシタとの接続
点である蓄積ノードに対向して設けられた共通電極を、
それ自身を利用した配線手段により上記センスアンプ列
における回路接続を確保しつつ相互に接続することによ
り、センスアンプ列を挟んで設けられる2つのプレート
電極に生ずる相補ノイズを相殺させて大幅に減少させ
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、ダイナミック型
RAM(ランダム・アクセス・メモリ)と半導体装置に
関し、ワード線とビット線の交点にダイナミック型メモ
リセルが配置されてなるいわゆる1交点方式のものに利
用して有効な技術に関するものである。
【0002】
【従来の技術】本発明を成した後の調査によって、後で
説明する本発明に関連すると思われるものとして、特開
昭59−2365号公報(以下、先行技術1という)、
特開昭60−195795号公報(以下、先行技術2と
いう)、特開昭60−211871号公報(以下、先行
技術3という)、特開平9−135009号公報(以
下、先行技術4という)があることが判明した。
【0003】先行技術1ないし3の公報においては、M
OS容量を利用した情報記憶キャパシタも用い、かつオ
ープンビットライン型(1交点方式)におけるプレート
電極に対する電圧供給技術に関するものである。先行技
術1の公報においては、情報記憶キャパシタの対向電極
の正確な電位分布の均一化のためにビット線と直交する
方向に横切り且つ複数箇所で接続される第1配線と、上
記第1配線を相互に接続する第2配線と、この第2配線
の中央部を周辺回路の電源線に接続する第3配線を設け
るものである。先行技術2の公報においては、センスア
ンプを挟んで設けられる2つのプレート電極間に抵抗を
設けて、メモリセルの記憶情報がビット線に読み出され
るときの基板電圧の変化に対応して上記プレート電極の
電位の変化を遅くする。先行技術3の公報においては、
プレート電極及びそれに電圧を供給する配線を高融点で
低抵抗の金属もくしは該金属とシリコンとの珪化物で形
成すること、あるいは上記プレート電極上に複数本の金
属配線層を設ける。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】先行技術1は、周辺回
路の動作によって変化する電源電圧が、プレート電極の
全体に伝わらないために生じる問題を、プレート電極の
複数箇所でに電圧を与える電源配線を配置して周辺回路
の動作による電位変化に対応してプレート電極の電位を
全体的に均一化することによって解決している。先行技
術2は、基板側の電位との相対的電位変化が異なるため
に生じる問題を、基板側の電位変化に対応させた時定数
を持つような抵抗を介して2つのプレート電極を接続す
ることによって、かかる問題を解決している。これに対
して、先行技術3では記憶キャパシタを介してビット線
からプレート電極に与えられる電位変化が、プレート電
極に電圧を与えてしまうという問題を、上記プレート電
極と接続する配線を低抵抗化することによって解決する
ものである。
【0005】ダイナミック型RAM(以下、単にDRA
Mという)ではコスト低減が望まれている。そのために
はチップサイズの低減が最も効果的である。これまでは
微細化を推し進めてメモリセルサイズを縮小してきた
が、今後はメモリアレイの動作方式も変えることによ
り、さらにセルサイズを縮小する必要がある。メモリア
レイの動作方式を2交点から1交点に変えることによ
り、同一のデザインルールを用いて理想的にはセルサイ
ズを75%低減できる。しかし、1交点方式のメモリア
レイは2交点方式のメモリアレイと比較して、ビット線
等に乗るアレイノイズが大きいという問題があり、これ
を解決しなければ製品適用が困難である。
【0006】そこで、今回従来の2交点方式で用いられ
たメモリセルをそのまま流用して1交点方式のメモリア
レイを構成した場合に発生するノイズを検討したとこ
ろ、メモリセルがMOS容量ではなく、COB(Capaci
tor over Bit-line)セルや、いわゆる深孔STC(キャ
パシタの下部電極SNが層間絶縁膜の孔の内壁に形成し
たシリンダ形状)のものでは、ビット線とプレート電極
との間に無視できない寄生容量が存在することが判明
し、前記先行技術1ないし3に記載された技術を流用し
て電圧供給を行なったとしても、上記ビット線に乗るア
レイノイズの低減ができないことが判明した。
【0007】図16を用いて、プレートノイズによるメ
モリアレイの動作マージンの劣化について説明する。図
16(a)に示す1交点メモリアレイではワーストケー
スにおいて、センスアンプの増幅動作より、選択マット
のビット線が1本を除いて全てロウレベルレベル(L)
に増幅され、非選択マットのビット線が1本を除いて全
てハイレベルレベル(H)に増幅される。このとき、選
択マット中の1本だけハイレベル(H)の信号が出てい
るビット線が、プレート電極からノイズを受け、誤って
増幅される危険がある。
【0008】一例としてワード線WL0が活性化され、
ビット線BL1Tにのみハイレベル(H)の信号がでて
きて、その他のビット線BL0T、BL2T等にはロウ
レベル(L)の信号が読み出される場合を考える。さら
にメモリセルの情報保持電荷のリーク等の理由により、
ビット線BL1Tに生ずるハイレベル(H)の信号が少
ないとする。センスアンプを活性化すると、相補ビット
線間に信号が大きくでてきているビット線BL0T/
B、BL2T/B等は早く増幅される。
【0009】一方、信号が少ないビット線BL1T/B
は増幅速度が遅い。このとき、選択マットのプレート電
極PL0にはビット線BL0T、BL2T等から蓄積ノ
ードSN間の寄生容量CBLSNとメモリセル容量CS
を介して負のノイズが生ずる。逆に、隣接マットのプレ
ート電極PL1にはビット線BL0B、BL2B等から
正のノイズが生ずる。これらのノイズが逆にプレート電
極PL1からキャパシタCS、寄生容量CBLSNを介
して反対の信号が出ているビット線BL1T/Bに戻る
と、信号量が減少し、誤ってビット線が反転してしまう
のである。
【0010】したがって、上記のような1交点方式のメ
モリアレイではメモリセルに蓄積されている信号電荷量
が減少してきたときに、情報が誤って読み出される危険
性が高い。このことは、リフレッシュ特性の劣化につな
がり、DRAMの歩留まりを大きく低下させる原因とな
る。以上では、プレート電極に生ずるノイズを例にとっ
たが、同様のメカニズムのノイズは非選択ワード線WL
およびメモリセルの基板についても生ずることが懸念さ
れ、これらのノイズがメモリアレイの読み出しマージン
を劣化させるのである。
【0011】この発明の目的は、動作マージンの向上を
図った1交点方式のダイナミック型RAMと半導体装置
を提供することにある。この発明の他の目的は、高集積
化と動作の安定化を実現したダイナミック型RAMと半
導体装置を提供することにある。この発明の前記ならび
にそのほかの目的と新規な特徴は、本明細書の記述およ
び添付図面から明らかになるであろう。
【0012】
【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち代表的なものの概要を簡単に説明すれば、下
記の通りである。複数からなるダイナミック型メモリセ
ルのアドレス選択端子にそれぞれ接続されてなる複数の
ワード線と、複数からなる上記ダイナミック型メモリセ
ルの入出力端子にそれぞれ接続され、互いに逆方向に配
置されてなる複数の相補ビット線対と、動作タイミング
信号に対応して動作電圧が与えられ、上記相補ビット線
対の電圧差をそれぞれ増幅する複数からなるラッチ回路
からなるセンスアンプ列とを備えたダイナミック型RA
Mにおいて、上記センスアンプ列を中心にして両側に設
けられた複数からなる上記ダイナミック型メモリセルの
アドレス選択MOSFETと情報記憶キャパシタとの接
続点である蓄積ノードに対向して設けられた共通電極
を、それ自身を利用した配線手段により上記センスアン
プ列における回路接続を確保しつつ、相互に接続する。
【0013】
【発明の実施の形態】図14には、この発明が適用され
るダイナミック型RAMの一実施例の概略レイアウト図
が示されている。同図においては、この発明が適用され
るダイナミック型RAMを構成する各回路ブロックのう
ち、その主要部が判るように示されており、それが公知
の半導体集積回路の製造技術により、単結晶シリコンの
ような1個の半導体基板上において形成される。
【0014】この実施例では、特に制限されないが、メ
モリアレイは、全体として4個に分けられる。半導体チ
ップの長手方向に対して左右に分けられて、中央部分1
4にアドレス入力回路、データ入出力回路及びボンディ
ングパッド列からなる入出力インターフェイス回路及び
昇圧回路や降圧回路を含む電源回路等が設けられる。こ
れら中央部分14の両側のメモリアレイに接する部分に
は、メモリアレイ制御回路(AC)11、メインワード
ドライバ(MWD)12が配置される。上記メモリアレ
イ制御回路11は、サブワード選択線やセンスアンプを
駆動するための制御回路及びメインアンプからなる。上
述のように半導体チップの長手方向に対して左右に2
個、上下に2個ずつに分けられた4個からなる各メモリ
アレイにおいて、長手方向に対して上下中央部にカラム
デコーダ領域(YDC)13が設けられる。
【0015】上述のよう各メモリアレイにおいて、メイ
ンワードドライバ12は、それに対応した1つのメモリ
アレイを貫通するように延長されるメインワード線の選
択信号を形成する。上記メインワードドライバ領域12
にサブワード選択用のサブワード選択線のドライバも設
けられ、後述するように上記メインワード線と平行に延
長されてサブワード選択線の選択信号を形成する。カラ
ムデコーダ13は、それに対応した1つのメモリアレイ
を貫通するように延長されるカラム選択線の選択信号を
形成する。
【0016】上記各メモリアレイは、複数からなるメモ
リセルアレイ(以下、サブアレイと称する)15に分割
される。サブアレイ15は、その拡大図に示すように、
センスアンプ領域16、サブワードドライバ領域17に
囲まれて形成される。上記センスアンプ領域16と、上
記サブワードドライバ領域17の交差部は、交差領域
(クロスエリア)18とされる。上記センスアンプ領域
16に設けられるセンスアンプは、CMOS構成のラッ
チ回路により構成され、かかるセンスアンプを中心にし
て左右に延長される相補ビット線の信号を増幅するとい
う、いわゆる1交点方式とされる。
【0017】拡大図として示された1つのメモリセルア
レイ(サブアレイ)15は、特に制限されないが、サブ
ワード線が512本と、それと直交する相補ビット線の
一方(又はデータ線)は1024本とされる。上記1つ
のメモリアレイにおいて、上記サブアレイ15がビット
線延長方向に正規用にビット線方向に32個と参照用に
2個設けられる。サブアレイ15は、センスアンプ16
を中心として一対の相補ビット線が設けられるので、ビ
ット線の延長方向でみると、ビット線は上記サブアレイ
15によって実質的に16分割される。また、上記サブ
アレイ15は、ワード線の延長方向に4個設けられる。
これにより、ワード線の延長方向でみると、サブワード
線は、上記サブアレイ15によって4分割される。
【0018】1つのサブアレイ15において、ビット線
が1024本設けられるので、ワード線方向には約4K
分のメモリセルが接続され、サブワード線が512本設
けられるので、ビット線方向には512×32=16K
分のメモリセルが接続される。これにより、1つのメモ
リアレイには、4K×16K=64Mビットのような記
憶容量を持ち、4つのメモリアレイによりメモリチップ
10の全体では4×64M=256Mビットのような記
憶容量を持つようにされる。
【0019】本願において、用語「MOS」は、本来は
メタル・オキサイド・セミコンダクタ構成を簡略的に呼
称するようになったものと理解される。しかし、近年の
一般的呼称でのMOSは、半導体装置の本質部分のうち
のメタルをポリシリコンのような金属でない電気導電体
に換えたり、オキサイドを他の絶縁体に換えたりするも
のもの含んでいる。CMOSもまた、上のようなMOS
に付いての捉え方の変化に応じた広い技術的意味合いを
持つと理解されるようになってきている。MOSFET
もまた同様に狭い意味で理解されているのではなく、実
質上は絶縁ゲート電界効果トランジスタとして捉えられ
るような広義の構成をも含めての意味となってきてい
る。本発明のCMOS、MOSFET等は一般的呼称に
習っており、トランジスタも含む。
【0020】図1には、この発明に係るダイナミック型
RAMを説明するための一実施例の構成図が示されてい
る。図1(a)は、前記図14のような階層ワード線方
式のダイナミック型RAMに設けられる2つのサブアレ
イ(又はメモリマット)MAT0,MAT1に対応した
回路が示され、図1(b)は、それに対応したレイアウ
トが示されている。図1(a)において、ビット線BL
とサブワード線WLの全ての交点にMOSFETとセル
容量CSからなるメモリセルMCが接続されている。ビ
ット線BLはセンスアンプSA、ワード線WLにはサブ
ワードドライバSWDが接続される。
【0021】この実施例では、メインワード線の数を減
らすために、言い換えるならば、メインワード線の配線
ピッチを緩やかにするために、特に制限されないが、後
述するように1つのメインワード線に対して、相補ビッ
ト線方向に8本からなるサブワード線を配置させる。前
記図14のようにメインワード線方向には4本に分割さ
れ、及び相補ビット線方向に対して上記8本ずつが割り
当てられたサブワード線の中から1本のサブワード線を
選択するために、サブワード選択ドライバが配置され
る。このサブワード選択ドライバは、上記サブワードド
ライバの配列方向(サブワードドライバ列SWDA)に
延長される8本のサブワード選択線の中から1つを選択
する選択信号を形成する。メインワード線MWLは、図
示しないがサブワード線WLと平行に延長される。カラ
ム選択線YSは図示しないがそれと直交するようビット
BLの延長方向とと平行に配置される。
【0022】上記2つのサブアレイMAT0とMAT1
の間に設けられたセンスアンプ列SAAのセンスアンプ
SAは、上記2つのサブアレイMAT0とMAT1の両
側に延長するような相補ビット線に接続される。これら
のセンスアンプSAは、上記センスアンプ列SAAにお
いて、2つのビット線毎に1つのセンスアンプSAが配
置される。したがって、上記サブアレイMAT0とMA
T1の間に設けられたセンスアンプ列SAAには、前記
のようにビット線BLが1024本ある場合には、その
半分の512個のセンスアンプSAが設けられる。
【0023】そして、サブアレイMAT0において、残
りの512本のビット線は、メモリマットMAT1とは
反対側のセンスアンプ列SAAに設けられたセンスアン
プSAに接続される。サブアレイMAT1において、残
り512本のビット線は、サブアレイMAT0とは反対
側に設けられたセンスアンプ列SAAに設けられるセン
スアンプSAに接続される。このようなセンスアンプS
Aのビット線方向の両側の分散配置によって、2本分の
ビット線に対して1つのセンスアンプを形成すればよい
から、センスアンプSAとビット線BLのピッチを合わ
せて高密度にサブアレイ及びセンスアンプ列を形成する
ことができる。
【0024】このことは、サブワードドライバSWDに
おいても同様である。サブアレイMAT0に設けられた
512本のサブワード線WLは、256本ずつに分けら
れてサブアレイMAT0の両側に配置されたサブワード
ドライバ列SWDAの256個のサブワードドライバS
WDに接続される。この実施例では、2本のサブワード
線WLを1組として、2個ずつのサブワードドライバS
WDが分散配置される。つまり、ビット線との接続部を
共通とする2つのメモリセルに対応したサブワード線を
1組として、2つのサブワードドライバがサブアレイM
AT0の一端側(図の上側)に配置され、それと隣接す
る上記同様の2本のサブワード線を1組として、2つの
サブワードトライバがサブアレイMAT0の他端側(図
の下側)に配置される。
【0025】上記サブワードドライバSWDは、図示し
ないが、それが形成されるサブワードドライバ列SWD
Aを挟んで両側に設けられるサブアレイのサブワード線
の選択信号を形成する。これにより、メモリセルの配列
ピッチに合わせて形成されたサブワード線に対応して、
サブワードドライバSWDを効率よく分散配置させると
ともに、サブワード線WLの選択動作を高速に行なうよ
うにすることができる。
【0026】上記のようなサブワードドライバ列SWD
Aとセンスアンプ列SAAで囲まれるてなるメモリアレ
イ(又はメモリマット)MAT0,MAT1等のビット
線BLとサブワード線WLの各交点にメモリセルMCが
形成される。上記各メモリセルMCが形成されるサブア
レイMAT0において、図1(b)のように、記憶キャ
パシタCSの上部電極(プレート電極)PLはサブアレ
イMAT0,MAT1内の全てのメモリセルMCで共通
に形成されて平面状の電極とされる。かかるプレート電
極PLへの給電は、ビット線BLの延長方向に配線され
た電源配線VPLTより接続部PLCTを介して、サブ
ワードドライバ列SWDAとサブアレイMAT0,MA
T1との境界で行うようにされる。同図において、蓄積
ノードSNは記憶キャパシタCSの下部電極であり、ア
ドレス選択MOSFETとの接続部を示す。
【0027】この実施例では、図1(b)のように、セ
ンスアンプ列SAAの両側に存在するサブアレイMAT
0、MAT1にそれぞれ形成される上記のようなプレー
ト電極PL0とPL1を、プレート層自体を用いた配線
PLSAで互いに接続する。しかも、この配線PLSA
をセンスアンプ例SAAを貫通させるよう多数設けて、
2つのプレート電極PL0とPL1の間の抵抗を大幅に
下げるようにするものである。これによって、上記サブ
アレイMAT0とMAT1の相補ビット線BL間に選択
されたメモリセルMCから読み出された微小信号をセン
スアンプSAによって増幅する際にプレート電極PL0
とPL1に生ずる互いに逆相になるノイズを高速に打ち
消すことが可能になり、プレート電極PL0とPL1に
生ずるノイズを大幅に低減することが可能になる。
【0028】上記のようなセンスアンプSAの増幅動作
の際にプレート電極PL0とPL1に発生するノイズが
低減されると、前記図16で説明したようなプレート電
極PL0,PL1とビット線BLとの間の寄生容量CB
LSN等を介してビット線BLへ戻るノイズが減少する
ため、センスアンプSAはより微小な信号までセンス可
能になる。すなわち、1交点DRAMアレイの動作マー
ジンを大きく広げることが可能になる。
【0029】図2には、この発明に係るダイナミック型
RAMにおけるメモリセルの一実施例の説明図が示され
ている。図2(a)には、2つのサブアレイMAT0と
MAT1のメモリセルアレイのレイアウトが示され、図
2(b)には、図2(a)のA−A’部分の素子断面構
造が示されている。同図においては、上記MAT0とM
AT1間に設けられるセンスアンプSA領域のレイアウ
ト及び断面は省略されている。
【0030】ACTはMOSFETの活性領域であり、
SNCTはメモリセルの蓄積ノードSNと活性化領域A
CTに形成されるMOSFETの上記蓄積ノードSNに
対応したソース,ドレイン拡散層とを接続するコンタク
ト(接続部)であり、BLCTはビット線BLと活性化
領域ACTに形成されるMOSFETのビット線BLに
対応したメモリセルの入出力端子に対応したソース,ド
レイン拡散層とを接続するコンタクト(接続部)であ
る。CPは記憶キャパシタの容量絶縁膜を示す。ここ
で、第1層目金属層M1とビット線BLは同じ配線層で
あり、1層目ポリシリコン層FGとサブワード線WLも
同じ配線層で構成される。
【0031】図2(b)に示すようにSAの両側に設け
られるサブアレイMAT0とMAT1のプレート電極P
LをセンスアンプSA上で切らずに、プレート電極PL
を構成する電極それ自体で接続することにより、サブア
レイMAT0のプレート電極PLとサブアレイMAT1
のプレート電極PL間の抵抗を大幅に低減することが可
能になる。メモリセルはCOB(Capacitor over Bitli
ne)構造を用いている。すなわち、蓄積ノードSNをビ
ット線BL上部に設ける。このことによって、プレート
電極PLはサブアレイMAT中でビット線BLと上記ア
ドレス選択MOSFETの接続部BLCTにより分断さ
れることなく、1枚の平面状に形成することができるた
め、プレート電極PLの抵抗を低減することが可能であ
る。
【0032】この実施例とは逆にCUB(Capacitor un
der Bitline)構造を採用した場合には、ビット線BLが
プレート電極PLの上に存在するため、サブアレイMA
T中でプレート電極PLに孔をあけて、ビット線BLと
アドレス選択MOSFETのソース,ドレインとを接続
するために、かかる接続部BLCTを活性化領域ACT
へ落とす必要があるためPLの抵抗値が高くなってしま
う。
【0033】この実施例では、図2(b)に示すよう
に、プレート電極PLがPL(D)とPL(U)のよう
な積層構造とされ、かかるプレート電極PLのシート抵
抗値を下げることができ有利である。一例として、記憶
キャパシタの容量絶縁膜CPにBSTやTa2O5のよ
うな高誘電体膜を用いた場合、下部電極(蓄積ノード)
SN及び上部電極下層PL(D)にはRuを用いると、
記憶キャパシタCSの容量を高めることができる。Ru
は従来用いられていたポリSiに比べるとシート抵抗値
が低いため、プレート電極PLの抵抗値を下げることが
出来る。
【0034】さらに、この構造にプレート電極PL
(U)としてWを積層すると、プレート電極PLの抵抗
値をさらに下げることができる。このようにして、プレ
ート電極PL自体の抵抗値を下げると、プレート電極P
Lにのったノイズが打ち消される速度が高速化され、プ
レート電極PLノイズが低減される。また、プレート電
極PL(D)としてはTiNを用いてもよい。この場合
も上記と同様の効果が得られる。
【0035】上記のようなメモリセルの構造では、図2
(a)のレイアウトから明らかなようにビット線BLに
隣接して蓄積ノードSNとMOSFETのソース,ドレ
イン拡散層とを接続する接続部SNCTが設けられる。
つまり、断面の縦方向においてメモリセルの蓄積ノード
とビット線BLとの間において寄生容量が存在するもの
となる。この寄生容量は、前記図16の寄生容量CBL
SNを構成するので、この発明のようなプレート電極P
Lをそれ自身を利用した配線によって相互に接続するこ
とが有益なものとなる。
【0036】図3には、この発明に係るダイナミック型
RAMのセンスアンプ部の一実施例の回路図が示されて
いる。センスアンプSAは、ゲートとドレインとが交差
接続されてラッチ形態にされたNチャンネル型の増幅M
OSFETQ5,Q6及びPチャンネル型の増幅MOS
FETMOSFETQ7,Q8からなるCMOSラッチ
回路で構成される。Nチャンネル型MOSFETQ5と
Q6のソースは、共通ソース線CSNに接続される。P
チャンネル型MOSFETQ7とQ8のソースは、共通
ソース線CSPに接続される。
【0037】上記共通ソース線CSNとCSPには、そ
れぞれパワースイッチMOSFETQ3とQ4が接続さ
れる。特に制限されないが、Nチャンネル型の増幅MO
SFETQ5とQ6のソースが接続された共通ソース線
CSNには、かかるセンスアンプ領域に分散して配置さ
れたNチャンネル型のパワースイッチMOSFETQ3
により接地電位供給線VSSAが与えられる。上記Pチ
ャンネル型の増幅MOSFETQ7とQ8のソースが接
続された共通ソース線CSPには、Nチャンネル型のパ
ワーMOSFETQ4 が設けられて動作電圧VDDが与
えられる。
【0038】上記Nチャンネル型のパワーMOSFET
Q3とQ4のゲートには、センスアンプ活性化信号SA
Nが供給される。特に制限されないが、SANのハイレ
ベルは昇圧電圧VPPレベルの信号とされる。つまり、
昇圧電圧VPPは、上記電源電圧VDDに対してMOS
FETQ4のしきい値電圧以上に昇圧されたものであ
り、上記Nチャンネル型MOSFETQ4を十分にオン
状態にして、その共通ソース線CSPの電位を上記電源
電圧VDDにすることができる。
【0039】上記センスアンプSAの入出力ノードに
は、相補ビット線BL0TとBL0Bを短絡させるイコ
ライズMOSFETQ11と、相補ビット線BL0Tと
BL0Bにハーフプリチャージ電圧VBLRを供給する
スイッチMOSFETQ9とQ10からなるプリチャー
ジ(イコライズ)回路が設けられる。これらのMOSF
ETQ9〜Q11のゲートは、共通にプリチャージ(ビ
ット線イコライズ)信号BLEQが供給される。このプ
リチャージ信号BLEQを形成するドライバ回路は、図
示しないが、上記図14に示したクロスエリア18にイ
ンバータ回路を設けて、その立ち上がりや立ち上がりを
高速にする。つまり、メモリアクセスの開始時にワード
線選択タイミングに先行して、各クロスエリア18に分
散して設けられたインバータ回路を通して上記プリチャ
ージ回路を構成するMOSFETQ9〜Q11を高速に
切り替えるようにするものである。
【0040】センスアンプSAの一対の入出力ノード
は、相補ビット線BL0T,BL0Bに接続されること
の他、MOSFETQ1とQ2からなるカラム(Y)ス
イッチ回路を介してセンスアンプ列に沿って延長される
ローカル(サブ)入出力線SIO,SIO0TとSIO
0BBに接続される。上記MOSFETQ1とQ2のゲ
ートは、カラム選択線YSに接続され、かかるカラム選
択線YSが選択レベル(ハイレベル)にされるとオン状
態となり、上記センスアンプSAの入出力ノードとロー
カル入出力線SIO0TとSIO0Bを接続させる。隣
接するビット線も上記同じカラム選択線YSによりスイ
ッチ制御される上記同様なスイッチ回路を介してローカ
ル入出力線SIO1TとSIO1Bに接続される。
【0041】これにより、センスアンプSAの入出力ノ
ードは、それを挟んで設けられる2つのサブアレイ(例
えばMAT0とMAT1)のうち、選択されたサブアレ
イのワード線との交点に接続されたメモリセルの記憶電
荷に対応して変化するビット線のハーフプリチャージ電
圧に対する微小な電圧変化を、非選択とされたサブアレ
イ側のビット線のハーフプリチャージ電圧を参照電圧と
して増幅し、上記カラム選択線YSにより選択されたも
のが、上記カラムスイッチ回路(Q1とQ2)等を通し
てローカル入出力線SIO0T,SIO0B及びSIO
1T,SIO1Bに伝えられる。
【0042】前記図14のように、メインワード線の延
長方向に並ぶセンスアンプ列上を上記ローカル入出力線
SIO0TとSIO0B及びSIO1TとSIO1Bが
延長され、サブ増幅回路を介して増幅せされた信号がそ
れと同一方向に延長されるメイン入出力線を通して、メ
インワードドライバMWD部に設けられたメインアンプ
に伝えられて、例えば、前記メモリチップ上で4分割さ
れてなる1つのメモリアレイにおいて、前記サブアレイ
の分割数に対応して16ビット単位でパラレルに出力さ
れる。上記4に分割されてなるメモリアレイは、後述す
るようにそれぞれがメモリバンクを構成するようにされ
る。
【0043】図4と図5には、前記図3に示したセンス
アンプSAの一実施例のレイアウト図が示されている。
図4においては、第1と第2層目の金属層M1とM2と
を接続するコンタクト部TC1および上記金属層M1よ
り下層のレイアウトを示し、図5においては、上記コン
タクト部TC1より上層のレイアウトを示している。上
記図3ないし図図5において、CCPはクロスカップル
のPチャンネル型MOSFET(Q7とQ8)であり、
CSDはコモンソースドライバ(Q3とQ4)であり、
CCNはクロスカップルのNチャンネル型MOSFET
(Q5とQ6)であり、PCはプリチャージ回路(Q9
〜Q11)であり、YGはYゲート回路(Q1とQ2)
であり、図3ないし図5のそれぞれ対応している。
【0044】図5のa、bで示す部分の断面構造が図6
に示されている。ACTはMOSFETの活性領域、つ
まり、ソース,ドレインやチャンネル部分が形成される
素子形成領域であり、FG(1層目ポリシリコン)はM
OSFETのゲート電極とサブワード線、M1、M2、
M3はそれぞれ第1、第2、第3層目の金属配線層、C
ONTは上記M1とFGまたは上記M1とACTを接続
するコンタクト部であり、TC1は上記M2とM1を接
続するコンタクト部であり、TC2は上記M3とM2を
接続するコンタクト部である。
【0045】図5に示すようにプレート電極PLはプレ
ート電極PLより上層の第2層目の金属配線層M2か
ら、かかるプレート電極PLより下層のへのコンタクト
TC1が通過する領域を避けて配線され、サブアレイM
AT0とMAT1のプレート電極PL0きPL1間をか
かるプレート電極PL0及びPL1と同じ導体層からな
る配線で相互に接続されている。このようなPL配線は
ビット線BL4本分のピッチに対して1本程度の割合
で、上記SAA中に多数設けることができる。ちなみ
に、1つのサブアレイが1024本のビット線からなる
場合、上記PL配線の数は256本もの多数が並列とな
るため、センスアンプ列SAAを挟んで設けられる2つ
のプレート電極を接続する配線の抵抗値を低減すること
ができるため、両プレート電極PL0やPL1に生ずる
相補ノイズを相殺させて大幅に減少させることが可能に
なる。
【0046】この実施例では、前記図2(b)に示した
ように、蓄積ノードSNを深孔STC構造にされてい
る。すなわち、蓄積ノードSNを層間絶縁膜の孔の内壁
に形成し、シリンダー形状としている。このようにする
と、プレート電極PLは蓄積ノードSNの内側ではシリ
ンダー状の蓄積ノードSNの中へ落ち込んでいくが、蓄
積ノードSNの外側ではプレート電極PLは蓄積ノード
SNの上部と同じ高さになる。従ってプレート電極PL
の上部は平坦化されるため、プレート電極PLの加工が
容易になる。したがって、上記のようにセンスアンプ列
SAA中でコンタクト部TC1を避けるようにプレート
電極PLを加工(パターニング)するのが容易になると
いう利点がある。つまり、両プレート電極PL0とPL
1間を接続する配線部の幅を大きく形成して、上記その
抵抗値を低くすることができる。
【0047】図7には、サブワードドライバSWDの一
実施例の断面図が示されている。上記プレート電極PL
への給電は、サブワードドライバ列SWDAとサブアレ
イMAT0との境界で行うようにされる。ビット線BL
方向に配線されたプレート電源線VPLTは第3層目の
金属配線層M3で配線されるため、コンタクト部TC2
を介して第2層目の金属配線層M2に落とし、さらにコ
ンタクト部PLCTを介して、プレート電極PLに接続
される。なお、サブワードドライバSWDについては、
後に図13を用いて説明する。
【0048】図8には、プレート電極に対する電圧供給
方法の他の一実施例のレイアウト図が示されている。こ
の実施例では、前記のようにセンスアンプ列SAAを挟
んで形成される一対のプレート電極PL0とPL1を、
それと同一の電極材料で配線を形成して相互接続するこ
とに加えて、プレート電極に対する電源供給方法を強化
するものである。このような電源供給方法は、本願出願
人において先に開発されたたメッシュ配線技術が利用さ
れる。このメッシュ配線技術は、特開平9−13500
6号公報に詳細に説明されているので参照されたい。
【0049】図8において、列選択線YSと同層の配線
層M3を用いてサブワードドラバ列SWDA上およびサ
ブアレイ(MAT)上に配線され、上記列選択線YSと
は直交する図の横方向にはメインワード線MWLと同層
の配線層M2を用い、それとは平行するようにサブアレ
イ上を延長させる。サブアレイ(MAT)上において、
これらの縦横の配線はコンタクト部TC2により接続し
て、電源供給線VPLTの抵抗値を下げることが可能で
ある。また、このような電源供給の配線方式をとること
により、前記のようなプレート電極材料を用いた相互接
続部PLSAに加えてプレート電極PL0とPL1の間
の抵抗値がいっそう小さくすることができるため、プレ
ート電極PLノイズを低減可能である。
【0050】図9には、この発明に係るダイナミック型
RAMのワード線選択回路の電源配線の一実施例の説明
図が示されている。図9(a)には、前記図14のよう
な階層ワード線方式のダイナミック型RAMに設けられ
る2つのサブアレイMAT0,MAT1に対応した回路
が示され、図9(b)は、それに対応したレイアウトが
示されている。ここでは、サブワード線WLを非選択レ
ベルとする電源VSSWLのみを示しているが、選択レ
ベルにする昇圧電圧VPPを供給する電源線も同様に配
線すると、同様の電源配線抵抗を小さくできるという効
果が得られる。
【0051】図の横方向には列選択線YSと同層の配線
層M3を用いてサブワードドライバ列SWDA上および
サブアレイ(MAT)上に配線され、図の縦方向にはメ
インワード線MWLと同層の配線層M2を用いてサブア
レイ上を配線される。サブアレイ上において、これらの
縦横の配線はコンタクト部TC2により接続して、電源
供給線VSSWLの抵抗値を下げることが可能である。
また、このような配線方式をとることにより、サブアレ
イMAT0のサブワードドライバSWD電源とMAT1
のサブワードドライバSWD電源間の抵抗値を下げるこ
とが出来る。したがって、ビット線BLをセンスする際
にサブワード線WLに生ずるノイズを低減でき、前記図
1等に示した実施例と同様に、1交点DRAMアレイの
動作マージンを大きく広げることが可能になる。
【0052】図10には、この発明に係るダイナミック
型メモリセルの一実施例の断面図が示されている。この
実施例では、サブワード線を積層構造としてサブワード
線の抵抗値を下げている。一例としては下層のサブワー
ド線WL(D)はポリSiで構成し、上層のサブワード
線WL(U)には低抵抗のタングステンを用いることが
できる。このようにサブワード線の抵抗値を下げると、
サブワード線WLに生ずるノイズが高速に打ち消される
ため、サブワード線WLノイズが低減される。または、
ワード線は、メインワード線とサブワード線からなる階
層構造の他に、上記のような積層構造のワード線で構成
し、それに上記4個のサブアレイ分のメモリセルを接続
するものであってもよい。この場合も、ワード線の抵抗
値を下げて、それにのるノイズを低減させるという同様
の効果が得られる。
【0053】図11には、この発明に係るダイナミック
型RAMの基板電源の配線方法の一実施例のレイアウト
図が示されている。メモリセルが形成される基板PWE
Lへの基板電圧VBBの給電は、センスアンプ列SAA
とサブアレイMATとの境界で行なわれる。図12には
サブアレイMAT0とMAT1の境界領域の断面図が示
されており、ワード線WLの延長方向に配線されたPW
EL電源線VBBは、第2層目の金属配線層M2で配線
されるため、コンタクト部TC1を介して一旦第1層目
金属配線層M1に落とされ、さらにコンタクト部CON
Tを介して、P型ウェルPWELに接続される。
【0054】センスアンプ列SAA中にはPチャンネル
型MOSFETQ7,Q8等を形成するためのN型ウェ
ルNWELが存在するために、三重ウェル構成を用いて
深いMNWL(DWEL)をセンスアンプSAとサブア
レイMATの下に配置した場合、メモリセルの基板とな
るP型ウェル領域PWELは、センスアンプ列SAAの
両側で分離されてしまう。したがって、一つのセンスア
ンプ列SAA中では上記N型ウェル領域NWELの両側
でP型ウェル領域PWELとのコンタクトを行うと、基
板ノイズを低減することが可能となる。
【0055】基板バイアス電圧VBBは、図11の縦方
向には列選択線YSと同層の配線層M3を用いてサブワ
ードドライバ列SWDA上およびサブアレイMAT上に
配線され、縦方向にはメインワード線MWLと同層の配
線層M2を用いてセンスアンプ列SAA上およびサブア
レイを配線される。サブアレイ上において、これらの縦
横の配線はコンタクト部TC2を介して接続され、基板
バイアス電圧VBBを供給する電源線の抵抗値を下げる
ことが可能である。また、このような配線方式を採るこ
とにより、サブアレイMAT0とMAT1に対応したP
型ウェル領域PWEL0とPWEL1の間の抵抗を下げ
ることが出来る。この実施例によりビット線BLをセン
スアンプSAの増幅動作によって増幅する際に基板に生
ずるノイズを高速に打ち消して低減し、前記図1の実施
例と同様に1交点DRAMアレイの動作マージンを大き
く広げることが可能になる。
【0056】図12には、この発明に係るダイナミック
型RAMのメモリセルとセンスアンプ部の他の一実施例
の断面図が示されている。メモリセルの断面図におい
て、メモリセルの基板PWELを積層構造としてPWE
Lの抵抗を下げている。一例としては上層のメモリセル
MOSFETの動作を決める領域PWELUは低濃度に
ドーピングを行ったSiとし、下層のPWELDは低抵
抗化するために、高濃度のドーピングを行ったSiとす
る。このように基板の抵抗を下げると、基板に生ずるノ
イズが高速に打ち消されるため基板ノイズが低減され
る。
【0057】図13には、この発明に係るダイナミック
型RAMのサブワードドライバの一実施例の回路図が示
されている。この実施例では、8本のサブワード線WL
0〜WL7に対して1本のメインワード線MWLが設け
られるものであり、上記8本の中の1本のサブワード線
を選択するためにサブワード選択線FX0〜FX7とF
X0B〜FX7Bが必要になるものである。この実施例
では、1つのサブアレイに設けられたビット線をその両
側に設けられたサブワードドライバ列SWDAにより半
分ずつを選択する。このため、同図に示された1つのサ
ブワードドライバ列上には、上記8本のサブワード線の
中の半分である4本分のサブワード線を選択するための
サブワード選択線FX1、2、5、6とFX1B、2
B、5B、6Bの8本が延長される。
【0058】図示しない上記サブアレイを挟んでけ反対
側に設けられたサブワードドライバ列上には、上記8本
のサブワード線の中の残り半分である4本分のサブワー
ド線を選択するためのサブワード選択線FX0、3、
4、7とFX0B、3B、4B、7Bの8本が延長され
る。2本ずつが1組とされたサブワード線WL1とWL
2及びWL2とWL4、WL5とWL6に対応したサブ
ワードドライバが交互に設けられる。また、サブワード
線WL0は、隣接するグループ(メインワード線が異な
る)サブワード線WL7とが1組とされて2つのサブワ
ードドライバが設けられる。
【0059】1つのサブワードドライバSWD1は、N
チャンネル型MOSFETQ12とPチャンネル型MO
SFETQ13からなるCMOSインバータ回路と、上
記Nチャンネル型MOSFETQ12に並列に設けられ
たNチャンネル型MOSFETQ14から構成される。
上記Nチャンネル型MOSFETQ12とQ14のソー
スは、サブワード線の非選択レベルVSS(0V)に対
応した電源供給線VSSWLに接続される。Pチャンネ
ル型MOSFETQ13が形成されるNウェル領域に昇
圧電圧を供給する電源供給線VPPが設けられる。これ
らの電源供給線は、前記実施例のようなメッシュ構造の
配線が用いられる。
【0060】上記サブワードドライバSWD1のCMO
Sインバータ回路を構成するMOSFETQ12とQ1
3のゲートには、残り3個のサブワードドライバの同様
なMOSFETのゲートと共通にメインワード線MWL
に接続される。そして、上記4つのCMOSインバータ
回路を構成するPチャンネル型MOSFETQ13のソ
ースは、それに対応するサブワード選択線FX1に接続
され、上記サブワードドライバSWD1に設けられたM
OSFETQ14のゲートには、サブワード選択線FX
1Bが供給される。残り3つのサブワードドライバSW
D2、SWD5及びSWD6には、上記サブワード選択
線FX2とFX2B、FX5とFX5B、FX6とFX
6Bにそれぞれ接続される。
【0061】サブワード線WL1が選択されるときは、
メインワード線MWLがロウレベルにされる。そして、
上記サブワード線WL1に対応したサブワード選択線F
X1が昇圧電圧VPPのようなハイレベルにされる。こ
れにより、サブワードドライバSWD1のPチャンネル
型MOSFETQ13がオン状態となって、サブワード
選択線FX1の選択レベルVPPをサブワード線WL1
に伝える。このとき、サブワードドライバSWD1にお
いて、サブワード選択線FX1BのロウレベルによりM
OSFETQ14はオフ状態になっている。
【0062】上記メインワード線MWLがロウレベルの
選択状態にされた他のサブワードドライバSDW2、S
WD5とSWD6においては、Pチャンネル型MOSF
ETがオン状態になるが、サブワード線選択線FX2
B、FX5BとFX6Bのハイレベルにより、Nチャン
ネル型MOSFETがオン状態となって、サブワード線
WL2、WL5とWL6を非選択レベルVSSにする。
メインワード線MWLがハイレベルにされる非選択のサ
ブワードドライバでは、かかるメインワード線MWLの
ハイレベルによって、上記CMOSインバータ回路のN
チャンネル型MOSFETがオン状態となって、各サブ
ワード線を非選択レベルVSSにするものである。
【0063】このように3個のMOSFETにより、2
つのサブアレイに対応した一対のサブワード線を選択す
るので、前記1交点方式のメモリアレイ(サブアレイ)
に設けられる高密度で配置されるサブワード線WLのピ
ッチに合わせてサブワードドドライバを形成することが
でき、2交点方式と同一のデザインルールを用いて理想
的にはセルサイズを75%低減できる1交点方式に適合
させたサブワードドライバの配置が可能になる。
【0064】上記のように2本のサブワード線WL毎
に、サブアレイMATの両側に2個ずつの組み合わせで
サブワードドライバを分散配置した場合、2つのサブワ
ードドライバを構成するPチャンネル型MOSFETを
同一のN型ウェル領域に形成でき、Nチャンネル型MO
SFETを同一のP型ウェル領域に形成することができ
るものとなり、結果としてサブワードドライバの高集積
化を可能にするものである。このことは、前記のような
センスアンプにおいても同様に2本のビット線BL毎に
サブアレイMATの両側に2個ずつの組み合わせで分散
配置するものである。
【0065】図15には、この発明る係るダイナミック
型RAMの一実施例のブロック図が示されている。この
実施例におけるダイナミック型RAMは、DDR SD
RAM(Double Data Rate Synchronous Dynamic Rando
m Access Memory ;以下単にDDR SDRAMとい
う)に向けられている。この実施例のDDR SDRA
Mは、特に制限されないが、4つのメモリバンクに対応
して4つのメモリアレイ200A〜200Dが設けられ
る。4つのメモリバンク0〜3にそれぞれ対応されたメ
モリアレイ200A〜200Dは、マトリクス配置され
たダイナミック型メモリセルを備え、図に従えば同一列
に配置されたメモリセルの選択端子は列毎のワード線
(図示せず)に結合され、同一行に配置されたメモリセ
ルのデータ入出力端子は行毎に相補データ線(図示せ
ず)に結合される。
【0066】上記メモリアレイ200Aの図示しないワ
ード線は行(ロウ)デコーダ(Row DEC) 201Aによる
ロウアドレス信号のデコード結果に従って1本が選択レ
ベルに駆動される。メモリアレイ200Aの図示しない
相補データ線はセンスアンプ(Sense AMP)202A及び
カラム選択回路(Column DEC)203AのI/O線に結合
される。センスアンプ202Aは、メモリセルからのデ
ータ読出しによって夫々の相補データ線に現れる微小電
位差を検出して増幅する増幅回路である。それにおける
カラム選択回路203Aは、上記相補データ線を各別に
選択して相補I/O線に導通させるためのスイッチ回路
を含む。カラムスイッチ回路はカラムデコーダ203A
によるカラムアドレス信号のデコード結果に従って選択
動作される。
【0067】メモリアレイ200Bないし200Dも同
様に、ロウデコーダ201B〜D,センスアンプ203
B〜D及びカラム選択回路203B〜Dが設けられる。
上記相補I/O線は各メモリバンクに対して共通化され
て、ライトバッファを持つデータ入力回路(Din Buffer)
210の出力端子及びメインアンプを含むデータ出力回
路(Dout Buffer)211の入力端子に接続される。端子
DQは、特に制限されないが、16ビットからなるデー
タD0−D15を入力又は出力するデータ入出力端子と
される。DQSバッファ(DQS Buffer) 215は、読み
出し動作のときに上記端子DQから出力するデータのデ
ータストローブ信号を形成する。
【0068】アドレス入力端子から供給されるアドレス
信号A0〜A14は、アドレスバッファ(Address Buff
er)204で一旦保持され、時系列的に入力される上記
アドレス信号のうち、ロウ系アドレス信号はロウアドレ
スバッファ(Row Address Buffer)205に保持され、カ
ラム系アドレス信号はカラムアドレスバッファ(Column
Address Buffer)206に保持される。リフレッシュカ
ウンタ(Refresh Counter) 208は、オートマチックリ
フレッシュ( Automatic Refresh)及びセルフリフレッシ
ュ(Self Refresh)時の行アドレスを発生する。
【0069】例えば、256Mビットのような記憶容量
を持つ場合、カラムアドレス信号としては、2ビット単
位でのメモリアクセスを行うようにする場合には、アド
レス信号A14を入力するアドレス端子が設けられる。
×4ビット構成では、アドレス信号A11まで有効とさ
れ、×8ビット構成ではアドレス信号A10までが有効
とされ、×16ビット構成ではアドレス信号A9までが
有効とされる。64Mビットのような記憶容量の場合に
は、×4ビット構成では、アドレス信号A10まで有効
とされ、×8ビット構成ではアドレス信号A9までが有
効とされ、そして図のように×16ビット構成ではアド
レス信号A8までが有効とされる。
【0070】上記カラムアドレスバッファ206の出力
は、カラムアドレスカウンタ(Column Address Counte
r) 207のプリセットデータとして供給され、列(カ
ラム)アドレスカウンタ207は後述のコマンドなどで
指定されるバーストモードにおいて上記プリセットデー
タとしてのカラムアドレス信号、又はそのカラムアドレ
ス信号を順次インクリメントした値を、カラムデコーダ
203A〜203Dに向けて出力する。
【0071】モードレジスタ(Mode Register) 213
は、各種動作モード情報を保持する。上記ロウデコーダ
(Row Decoder) 201AないしDは、バンクセレクト
(Bank Select)回路212で指定されたバンクに対応し
たもののみが動作し、ワード線の選択動作を行わせる。
コントロール回路(Control Logic)209は、特に制限
されないが、クロック信号CLK、/CLK(記号/は
これが付された信号がロウイネーブルの信号であること
を意味する)、クロックイネーブル信号CKE、チップ
セレクト信号/CS、カラムアドレスストローブ信号/
CAS、ロウアドレスストローブ信号/RAS、及びラ
イトイネーブル信号/WEなどの外部制御信号と、/D
M及びDQSとモードレジスタ213を介したアドレス
信号とが供給され、それらの信号のレベルの変化やタイ
ミングなどに基づいてDDR SDRAMの動作モード
及び上記回路ブロックの動作を制御するための内部タイ
ミング信号を形成するもので、それぞれに信号に対等し
た入力バッファを備える。
【0072】クロック信号CLKと/CLKは、クロッ
クバッファを介してDLL回路214に入力され、内部
クロックが発生される。上記内部クロックは、特に制限
されないが、データ出力回路211とDQSバッファ2
15の入力信号として用いられる。また、上記クロック
バッファを介したクロック信号はデータ入力回路210
や、列アドレスカウンタ207に供給されるクロック端
子に供給される。
【0073】他の外部入力信号は当該内部クロック信号
の立ち上がりエッジに同期して有意とされる。チップセ
レクト信号/CSはそのロウレベルによってコマンド入
力サイクルの開始を指示する。チップセレクト信号/C
Sがハイレベルのとき(チップ非選択状態)やその他の
入力は意味を持たない。但し、後述するメモリバンクの
選択状態やバースト動作などの内部動作はチップ非選択
状態への変化によって影響されない。/RAS,/CA
S,/WEの各信号は通常のDRAMにおける対応信号
とは機能が相違し、後述するコマンドサイクルを定義す
るときに有意の信号とされる。
【0074】クロックイネーブル信号CKEは次のクロ
ック信号の有効性を指示する信号であり、当該信号CK
Eがハイレベルであれば次のクロック信号CLKの立ち
上がりエッジが有効とされ、ロウレベルのときには無効
とされる。なお、リードモードにおいて、データ出力回
路211に対するアウトプットイネーブルの制御を行う
外部制御信号/OEを設けた場合には、かかる信号/O
Eもコントロール回路209に供給され、その信号が例
えばハイレベルのときにはデータ出力回路211は高出
力インピーダンス状態にされる。
【0075】上記ロウアドレス信号は、クロック信号C
LK(内部クロック信号)の立ち上がりエッジに同期す
る後述のロウアドレスストローブ・バンクアクティブコ
マンドサイクルにおけるA0〜A11のレベルによって
定義される。
【0076】アドレス信号A12とA13は、上記ロウ
アドレスストローブ・バンクアクティブコマンドサイク
ルにおいてバンク選択信号とみなされる。即ち、A12
とA13の組み合わせにより、4つのメモリバンク0〜
3のうちの1つが選択される。メモリバンクの選択制御
は、特に制限されないが、選択メモリバンク側のロウデ
コーダのみの活性化、非選択メモリバンク側のカラムス
イッチ回路の全非選択、選択メモリバンク側のみのデー
タ入力回路210及びデータ出力回路への接続などの処
理によって行うことができる。
【0077】上記カラムアドレス信号は、前記のように
256Mビットで×16ビット構成の場合には、クロッ
ク信号CLK(内部クロック)の立ち上がりエッジに同
期するリード又はライトコマンド(後述のカラムアドレ
ス・リードコマンド、カラムアドレス・ライトコマン
ド)サイクルにおけるA0〜A9のレベルによって定義
される。そして、この様にして定義されたカラムアドレ
スはバーストアクセスのスタートアドレスとされる。
【0078】次に、コマンドによって指示されるSDR
AMの主な動作モードを説明する。 (1)モードレジスタセットコマンド(Mo) 上記モードレジスタ30をセットするためのコマンドで
あり、/CS,/RAS,/CAS,/WE=ロウレベ
ルによって当該コマンド指定され、セットすべきデータ
(レジスタセットデータ)はA0〜A11を介して与え
られる。レジスタセットデータは、特に制限されない
が、バーストレングス、CASレイテンシイ、ライトモ
ードなどとされる。特に制限されないが、設定可能なバ
ーストレングスは、2,4,8とされ、設定可能なCA
Sレイテンシイは2,2.5とされ、設定可能なライト
モードは、バーストライトとシングルライトとされる。
【0079】上記CASレイテンシイは、後述のカラム
アドレス・リードコマンドによって指示されるリード動
作において/CASの立ち下がりから出力バッファ21
1の出力動作までに内部クロック信号の何サイクル分を
費やすかを指示するものである。読出しデータが確定す
るまでにはデータ読出しのための内部動作時間が必要と
され、それを内部クロック信号の使用周波数に応じて設
定するためのものである。換言すれば、周波数の高い内
部クロック信号を用いる場合にはCASレイテンシイを
相対的に大きな値に設定し、周波数の低い内部クロック
信号を用いる場合にはCASレイテンシイを相対的に小
さな値に設定する。
【0080】(2)ロウアドレスストローブ・バンクア
クティブコマンド(Ac) これは、ロウアドレスストローブの指示とA12とA1
3によるメモリバンクの選択を有効にするコマンドであ
り、/CS,/RAS=ロウレベル、/CAS,/WE
=ハイレベルによって指示され、このときA0〜A9に
供給されるアドレスがロウアドレス信号として、A12
とA13に供給される信号がメモリバンクの選択信号と
して取り込まれる。取り込み動作は上述のように内部ク
ロック信号の立ち上がりエッジに同期して行われる。例
えば、当該コマンドが指定されると、それによって指定
されるメモリバンクにおけるワード線が選択され、当該
ワード線に接続されたメモリセルがそれぞれ対応する相
補データ線に導通される。
【0081】(3)カラムアドレス・リードコマンド
(Re) このコマンドは、バーストリード動作を開始するために
必要なコマンドであると共に、カラムアドレスストロー
ブの指示を与えるコマンドであり、/CS,/CAS=
ロウレベル、/RAS,/WE=ハイレベルによって指
示され、このときA0〜A9(×16ビット構成の場
合)に供給されるカラムアドレスがカラムアドレス信号
として取り込まれる。これによって取り込まれたカラム
アドレス信号はバーストスタートアドレスとしてカラム
アドレスカウンタ207に供給される。
【0082】これによって指示されたバーストリード動
作においては、その前にロウアドレスストローブ・バン
クアクティブコマンドサイクルでメモリバンクとそれに
おけるワード線の選択が行われており、当該選択ワード
線のメモリセルは、内部クロック信号に同期してカラム
アドレスカウンタ207から出力されるアドレス信号に
従って順次選択されて連続的に読出される。連続的に読
出されるデータ数は上記バーストレングスによって指定
された個数とされる。また、出力バッファ211からの
データ読出し開始は上記CASレイテンシイで規定され
る内部クロック信号のサイクル数を待って行われる。
【0083】(4)カラムアドレス・ライトコマンド
(Wr) 当該コマンドは、/CS,/CAS,/WE=ロウレベ
ル、/RAS=ハイレベルによって指示され、このとき
A0〜A9に供給されるアドレスがカラムアドレス信号
として取り込まれる。これによって取り込まれたカラム
アドレス信号はバーストライトにおいてはバーストスタ
ートアドレスとしてカラムアドレスカウンタ207に供
給される。これによって指示されたバーストライト動作
の手順もバーストリード動作と同様に行われる。但し、
ライト動作にはCASレイテンシイはなく、ライトデー
タの取り込みは当該カラムアドレス・ライトコマンドサ
イクルの1クロック後から開始される。
【0084】(5)プリチャージコマンド(Pr) これはA12とA13によって選択されたメモリバンク
に対するプリチャージ動作の開始コマンドとされ、/C
S,/RAS,/WE=ロウレベル、/CAS=ハイレ
ベルによって指示される。
【0085】(6)オートリフレッシュコマンド このコマンドはオートリフレッシュを開始するために必
要とされるコマンドであり、/CS,/RAS,/CA
S=ロウレベル、/WE,CKE=ハイレベルによって
指示される。
【0086】(7)ノーオペレーションコマンド(No
p) これは実質的な動作を行わないこと指示するコマンドで
あり、/CS=ロウレベル、/RAS,/CAS,/W
Eのハイレベルによって指示される。
【0087】DDR SDRAMにおいては、1つのメ
モリバンクでバースト動作が行われているとき、その途
中で別のメモリバンクを指定して、ロウアドレスストロ
ーブ・バンクアクティブコマンドが供給されると、当該
実行中の一方のメモリバンクでの動作には何ら影響を与
えることなく、当該別のメモリバンクにおけるロウアド
レス系の動作が可能にされる。
【0088】したがって、例えば16ビットからなるデ
ータ入出力端子においてデータD0−D15が衝突しな
い限り、処理が終了していないコマンド実行中に、当該
実行中のコマンドが処理対象とするメモリバンクとは異
なるメモリバンクに対するプリチャージコマンド、ロウ
アドレスストローブ・バンクアクティブコマンドを発行
して、内部動作を予め開始させることが可能である。こ
の実施例のDDR SDRAMは、上記のように16ビ
ットの単位でのメモリアクセスを行い、A0〜A11の
アドレスにより約4Mのアドレスを持ち、4つのメモリ
バンクで構成されることから、全体では約256Mビッ
ト(4M×4バンク×16ビット)のような記憶容量を
持つようにされる。
【0089】DDR SDRAMの詳細な読み出し動作
は、次の通りである。チップセレクト/CS, /RA
S、/CAS、ライトイネーブル/WEの各信号はCL
K信号に同期して入力される。/RAS=0と同時に行
アドレスとバンク選択信号が入力され、それぞれロウア
ドレスバファ205とバンクセレクト回路212で保持
される。バンクセレクト回路212で指定されたバンク
のロウデコーダ210がロウアドレス信号をデコードし
てメモリセルアレイ200から行全体のデータが微小信
号として出力される。出力された微小信号はセンスアン
プ202によって増幅, 保持される。指定されたバンク
はアクティブ(Active)になる。
【0090】行アドレス入力から3CLK後、CAS=
0と同時に列アドレスとバンク選択信号が入力され、そ
れぞれがカラムアドレスバッファ206とバンクセレク
ト回路212で保持される。指定されたバンクがアクテ
ィブであれば、保持された列アドレスがカラムアドレス
カウンタ207から出力され、カラムデコーダ203が
列を選択する。選択されたデータがセンスアンプ202
から出力される。このとき出力されるデータは2組分で
ある(×4ビット構成では8ビット、×16ビット構成
では32ビット)。
【0091】センスアンプ202から出力されたデータ
はデータバスDataBusを介してデータ出力回路2
11からチップ外へ出力される。出力タイミングはDL
L214から出力されるQCLKの立上がり、立ち下が
りの両エッジに同期する。この時、上記のように2組分
のデータはパラレル→シリアル変換され、1組分×2の
データとなる。データ出力と同時に、DQSバッファ2
15からデータストローブ信号DQSが出力される。モ
ードレジスタ213に保存されているバースト長が4以
上の場合、カラムアドレスカウンタ207は自動的にア
ドレスをインクリメントされて、次の列データを読み出
すようにされる。
【0092】上記DLL214の役割は、データ出力回
路211と、DQSバッファ215の動作クロックを生
成する。上記データ出力回路211とDQSバッファ2
15は、DLL214で生成された内部クロック信号が
入力されてから、実際にデータ信号やデータストローブ
信号が出力されるまでに時間がかかる。そのため、適当
なレプリカ回路を用いて内部クロック信号の位相を外部
CLKよりも進める事により、データ信号やデータスト
ローブ信号の位相を外部クロックCLKに一致させる。
したがって、上記DQSバッファは、上記のようなデー
タ出力動作以外のときには、出力ハイインピーダンス状
態にされる。
【0093】書き込み動作のときには、上記DDR S
DRAMのDQSバッファ215が出力ハイインピーダ
ンス状態であるので、上記端子DQSにはマクロプロセ
ッサ等のようなデータ処理装置からデータストローブ信
号DQSが入力され、端子DQにはそれに同期した書き
込みデータが入力される。データ入力回路210は、上
記端子DQから入力された書き込みデータを、上記端子
DQSから入力されたデータストローブ信号に基づいて
形成されたクロック信号により、前記のようにシリアル
に取り込み、クロック信号CLKに同期してパラレルに
変換して、データバスDataBusを介して選択され
たメモリバンクに伝えられて、かかるメモリバンクの選
択されたメモリセルに書き込まれる。
【0094】上記のようなDDR SDRAMに本願発
明を適用することによって、メモリチッチの小型化を図
りつつ、高速な書き込みと読み出しが可能な半導体メモ
リを構成することができるものとなる。
【0095】上記の実施例から得られる作用効果は、下
記の通りである。 (1) 複数からなるダイナミック型メモリセルのアド
レス選択端子にそれぞれ接続されてなる複数のワード線
と、複数からなる上記ダイナミック型メモリセルの入出
力端子にそれぞれ接続され、互いに逆方向に配置されて
なる複数の相補ビット線対と、動作タイミング信号に対
応して動作電圧が与えられ、上記相補ビット線対の電圧
差をそれぞれ増幅する複数からなるラッチ回路からなる
センスアンプ列とを備えたダイナミック型RAMにおい
て、上記センスアンプ列を中心にして両側に設けられた
複数からなる上記ダイナミック型メモリセルのアドレス
選択MOSFETと情報記憶キャパシタとの接続点であ
る蓄積ノードに対向して設けられた共通電極を、それ自
身を利用した配線手段により上記センスアンプ列におけ
る回路接続を確保しつつ相互に接続することにより、セ
ンスアンプ列を挟んで設けられる2つのプレート電極に
生ずる相補ノイズを相殺させて大幅に減少させることが
可能になるという効果が得られる。
【0096】(2) 上記に加えて、上記ダイナミック
型メモリセルとして記憶キャパシタが上記ビット線の上
層に形成されものとすることにより、センスアンプ列を
挟んで相互に接続する配線の加工が容易となって、プレ
ート電極自身を利用した配線手段のいっそうの低抵抗化
を実現できるという効果が得られる。
【0097】(3) 上記に加えて、記憶キャパシタの
下部電極が層間絶縁膜の孔の内壁に形成されたシリンダ
ー形状とすることにより、キャパシタ部以外のプレート
電極が平坦にできるから、センスアンプ列を挟んで相互
に接続する配線のパターンニングが容易となって、プレ
ート電極自身を利用した配線手段のいっそうの低抵抗化
を実現できるという効果が得られる。
【0098】(4) 上記に加えて、共通電極をルテニ
ウム又はTiN上にタングステンを積層した積層膜によ
り形成することによって、そのシート抵抗値を下げるこ
とができ、プレート電極に生ずる相補ノイズをより効果
的に相殺させることができるという効果が得られる。
【0099】(5) 上記に加えて、上記センスアンプ
列には上記相補ビット線対に上記センスアンプの動作電
圧の中間電圧を供給するプリチャージ回路と、ゲートに
Y選択信号を受けて上記センスアンプ列に沿って延長さ
れる相補入出力線と相補ビット線とを接続するカラムス
イッチMOSFETを設けることにより、相補ビット線
を適宜に分割することができ、大記憶容量化を図りつ
つ、センスアンプのセンス動作に必要な信号量を確保す
ることができるという効果が得られる。
【0100】(6) 上記に加えて、上記ワード線をメ
インワード線と、かかるメインワード線の延長方向にお
いて複数に分割されてなるサブワード線とかなる階層構
造とし、上記相補ビット線をその延長方向において複数
に分割し、上記分割されたサブワード線に対応してサブ
ワードドライバを設け、上記分割された相補ビット線に
対して上記センスアンプ列を設け、上記サブワード線を
上記メインワード線に対して複数を割り当てて、上記サ
ブワードドライバにより上記メインワード線の信号とサ
ブワード選択線の信号により上記複数のうちの1つのサ
ブワード線を選択することにより、大記憶容量化を図り
つつ、センスアンプのセンス動作に必要な信号量を確保
することができるという効果が得られる。
【0101】(7) 上記に加えて、上記共通電極を上
記ダイナミック型メモリセルが形成されるメモリアレイ
上を含んで網目状に形成された電源供給線により上記セ
ンスアンプの動作電圧の中間電圧に対応した電圧を供給
することにより、プレート電極に生ずる相補ノイズをよ
りいっそう効果的に相殺させることができるというこう
が得られる。
【0102】(8) 上記に加えて、網目状の電源供給
線を第1方向に延びるよう形成された最上層の第1の金
属配線層と、上記第1方向とは直交する第2方向に延び
るよう形成された上記最上層の下層に形成された第2の
金属配線層とを用いることにより、他の配線に制約され
ることなく上記電源供給線を形成することができるとい
う効果が得られる。
【0103】(9) 複数からなるダイナミック型メモ
リセルのアドレス選択端子にそれぞれ接続されてなる複
数のワード線と、複数からなる上記ダイナミック型メモ
リセルの入出力端子にそれぞれ接続され、互いに逆方向
に配置されてなる複数の相補ビット線対と、動作タイミ
ング信号に対応して動作電圧が与えられ、上記相補ビッ
ト線対の電圧差をそれぞれ増幅する複数からなるラッチ
回路からなるセンスアンプ列とを備えたダイナミック型
RAMにおいて、上記センスアンプ列を中心にして両側
に設けられた複数からなる上記ダイナミック型メモリセ
ルのアドレス選択MOSFETと情報記憶キャパシタと
の接続点である蓄積ノードに対向して設けられた共通電
極を、それと同一の材料を利用した配線手段により上記
センスアンプ列における回路接続を確保しつつ相互に接
続することにより、センスアンプ列を挟んで設けられる
2つのプレート電極に生ずる相補ノイズを相殺させて大
幅に減少させることが可能になるという効果が得られ
る。
【0104】(10) 複数からなるダイナミック型メ
モリセルのアドレス選択端子にそれぞれ接続されてなる
複数のワード線と、複数からなる上記ダイナミック型メ
モリセルの入出力端子にそれぞれ接続され、互いに逆方
向に配置されてなる複数の相補ビット線対と、動作タイ
ミング信号に対応して動作電圧が与えられ、上記相補ビ
ット線対の電圧差をそれぞれ増幅する複数からなるラッ
チ回路からなるセンスアンプ列とを備えたダイナミック
型RAMにおいて、上記センスアンプ列を中心にして両
側に設けられた複数からなる上記ダイナミック型メモリ
セルのアドレス選択MOSFETと情報記憶キャパシタ
との接続点である蓄積ノードに対向して設けられた共通
電極を、それと同一の工程で形成された配線手段により
上記センスアンプ列における回路接続を確保しつつ相互
に接続することにより、センスアンプ列を挟んで設けら
れる2つのプレート電極に生ずる相補ノイズを相殺させ
て大幅に減少させることが可能になるという効果が得ら
れる。
【0105】(11) 複数からなるダイナミック型メ
モリセルのアドレス選択端子にそれぞれ接続されてなる
複数のワード線と、複数からなる上記ダイナミック型メ
モリセルの入出力端子にそれぞれ接続され、互いに逆方
向に配置されてなる複数の相補ビット線対と、動作タイ
ミング信号に対応して動作電圧が与えられ、上記相補ビ
ット線対の電圧差をそれぞれ増幅する複数からなるラッ
チ回路からなるセンスアンプ列とを備えたダイナミック
型RAMにおいて、上記センスアンプ列を中心にして両
側に設けられた複数からなる上記ダイナミック型メモリ
セルのアドレス選択MOSFETと情報記憶キャパシタ
との接続点である蓄積ノードに対向して設けられた共通
電極を、それと同一の層で形成された配線手段により上
記センスアンプ列における回路接続を確保しつつ相互に
接続することにより、センスアンプ列を挟んで設けられ
る2つのプレート電極に生ずる相補ノイズを相殺させて
大幅に減少させることが可能になるという効果が得られ
る。
【0106】(12) 複数からなるダイナミック型メ
モリセルのアドレス選択端子にそれぞれ接続されてなる
複数のワード線と、複数からなる上記ダイナミック型メ
モリセルの入出力端子にそれぞれ接続され、互いに逆方
向に配置されてなる複数の相補ビット線対と、動作タイ
ミング信号に対応して動作電圧が与えられ、上記相補ビ
ット線対の電圧差をそれぞれ増幅する複数からなるラッ
チ回路からなるセンスアンプ列とを備えた1交点方式の
ダイナミック型RAMにおいて、上記ダイナミック型メ
モリセルが形成されるメモリアレイ上を含んで網目状に
電源供給線を設けることにより、上記電源供給線により
それに対応した電圧が供給されるプレート電極、基板及
びワード線の選択レベルや非選択レベルに生ずるノイズ
を低減させることによって、1交点DRAMアレイによ
る高集積化を生かしつつ動作マージンを大きく広げるこ
とが可能になるという効果が得られる。
【0107】(13) 上記に加えて、上記ワード線を
メインワード線と、かかるメインワード線の延長方向に
おいて複数に分割されてなるサブワード線とかなる階層
構造とし、上記相補ビット線をその延長方向において複
数に分割し、上記分割されたサブワード線に対応してサ
ブワードドライバを設け、上記分割された相補ビット線
に対して上記センスアンプ列を設け、上記サブワード線
を上記メインワード線に対して複数を割り当てて、上記
サブワードドライバにより上記メインワード線の信号と
サブワード選択線の信号により上記複数のうちの1つの
サブワード線を選択することにより、大記憶容量化を図
りつつ、センスアンプのセンス動作に必要な信号量を確
保することができるという効果が得られる。
【0108】(14) 上記に加えて、上記電源供給線
を上記サブワード線の非選択レベルに対応した動作電圧
を上記サブワードドライバに供給するものとすることに
より、サブワード線の浮き上がりを防止してメモリセル
の情報保持時間を確保することができるという効果が得
られる。
【0109】(15) 上記に加えて、上記電源供給線
を上記サブワード線の選択レベルに対応した動作電圧を
上記サブワードドライバに供給するものとすることによ
り、サブワード線の選択レベルを確保でき、メモリセル
の情報電荷のフル書き込みを確保することができ、結果
として情報保持時間を確保することができるという効果
が得られる。
【0110】(16) 上記に加えて、上記電源供給線
を上記記憶キャパシタの上記蓄積ノードに対向して設け
られた共通電極に与えられる所定の電圧とすることによ
り、センスアンプ列を挟んで設けられる2つのプレート
電極に生ずる相補ノイズを相殺させることが可能になる
という効果が得られる。
【0111】(17) 上記に加えて、上記電源供給線
を上記ダイナミック型RAMのアドレス選択MOSFE
Tが形成された半導体領域に基板バイアス電圧を供給す
るものとすることにより、基板電圧の安定化が図られ基
板との寄生容量を介したビット線等にのるノイズを低減
させることができるという効果が得られる。
【0112】以上本発明者よりなされた発明を実施例に
基づき具体的に説明したが、本願発明は前記実施例に限
定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種
々変更可能であることはいうまでもない。例えば、セン
スアンプ列を挟んで設けられる一対のサブアレイが形成
される基板(P型ウェル)自身を用いてセンスアンプ列
を適宜に貫通させるようなスリット構造とし、かかる半
導体領域によって相互に接続するものであってもよい。
ダイナミック型RAMの入出力インターフェイスは、前
記のようなDDR SDRAMに限定されるものではな
く、SDRAM等種々の実施形態を採ることができる。
この発明は、1交点方式のダイナミック型RAM及び半
導体装置に広く利用することができる。
【0113】
【発明の効果】本願において開示される発明のうち代表
的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、下
記の通りである。複数からなるダイナミック型メモリセ
ルのアドレス選択端子にそれぞれ接続されてなる複数の
ワード線と、複数からなる上記ダイナミック型メモリセ
ルの入出力端子にそれぞれ接続され、互いに逆方向に配
置されてなる複数の相補ビット線対と、動作タイミング
信号に対応して動作電圧が与えられ、上記相補ビット線
対の電圧差をそれぞれ増幅する複数からなるラッチ回路
からなるセンスアンプ列とを備えたダイナミック型RA
Mにおいて、上記センスアンプ列を中心にして両側に設
けられた複数からなる上記ダイナミック型メモリセルの
アドレス選択MOSFETと情報記憶キャパシタとの接
続点である蓄積ノードに対向して設けられた共通電極
を、それ自身を利用した配線手段により上記センスアン
プ列における回路接続を確保しつつ相互に接続すること
により、センスアンプ列を挟んで設けられる2つのプレ
ート電極に生ずる相補ノイズを相殺させて大幅に減少さ
せることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明に係るダイナミック型RAMの一実施
例を示す構成図である。
【図2】この発明に係るダイナミック型RAMのメモリ
セルの一実施例を示す説明図である。
【図3】この発明に係るダイナミック型RAMのセンス
アンプ部の一実施例を示す回路図である。
【図4】この発明に係るダイナミック型RAMのセンス
アンプ部の一実施例を示す下層のレイアウト図である。
【図5】この発明に係るダイナミック型RAMのセンス
アンプ部の一実施例を示す上層のレイアウト図である。
【図6】図5における一部断面構造図である。
【図7】この発明に係るダイナミック型RAMのサブワ
ードドライバ部の一実施例を示す断面図である。
【図8】この発明に係るダイナミック型RAMのプレー
ト電極に対する電圧供給方法の他の一実施例を示すレイ
アウト図である。
【図9】この発明に係るダイナミック型RAMのワード
線選択回路に対する電源配線の一実施例の説明図であ
る。
【図10】この発明に係るダイナミック型メモリセルの
一実施例を示す断面図である。
【図11】この発明に係るダイナミック型RAMの基板
電源の配線方法の一実施例を示すレイアウト図である。
【図12】この発明に係るダイナミック型RAMのメモ
リセルとセンスアンプ部の他の一実施例を示す断面図で
ある。
【図13】この発明に係るダイナミック型RAMのサブ
ワードドライバの一実施例を示す回路図である。
【図14】この発明が適用されるダイナミック型RAM
の一実施例を示す概略レイアウト図である。
【図15】この発明る係るダイナミック型RAMの一実
施例を示すブロック図である。
【図16】本願発明者によって検討された1交点方式の
メモリアレイとそれに発生するノイズの説明図である。
【符号の説明】
SAA…センスアンプ列、SWDA…サブワードドライ
バ列、MAT1,MAT2…サブアレイ(メモリマッ
ト)、SA…センスアンプ、SWD…サブワードドライ
バ、PL0,PL1…プレート電極、PLSA…配線、
MWL…メインワード線、WL…サブワード線、BL…
ビット線、ACT…活性領域、TC1,TC2…コンタ
クト部、SN…蓄積ノード、CONT…コンタクト部、
CP…容量絶縁膜、BLCT…コンタクト部、M1〜M
3…金属配線層、FX0〜FX7B…サブワード選択
線、Q1〜Q11…MOSFET、10…メモリチッ
プ、11…アレイ制御回路、12…メインワードドライ
バ、13…カラムデコーダ、15…サブアレイ(メモリ
マット)、16…センスアンプ、17…サブワードドラ
イバ、18…交差領域、200A〜D…メモリアレイ、
201A〜D…ロウデコーダ、202A〜D…センスア
ンプ、203A〜D…カラムデコーダ、204…アドレ
スバッファ、205…ロウアドレスバッファ、206…
カラムアドレスバッファ、207…カラムアドレスカウ
ンタ、208…リフレッシュカウンタ、209…コント
ロール回路、210…データ入力回路、211…データ
出力回路、212…バンクセレクト回路、213…モー
ドレジスタ、214…DLL、214…DQSバッファ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 木村 勝高 東京都国分寺市東恋ケ窪一丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者 竹村 理一郎 東京都国分寺市東恋ケ窪一丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者 高橋 継雄 東京都青梅市新町六丁目16番地の3 株式 会社日立製作所デバイス開発センタ内 (72)発明者 中村 吉孝 東京都青梅市新町六丁目16番地の3 株式 会社日立製作所デバイス開発センタ内 Fターム(参考) 5B024 AA03 BA02 BA05 BA09 CA09 CA21 5F083 AD31 AD48 AD49 GA12 JA39 JA40 KA03 KA20 LA01 LA03 LA12 LA19 LA30 MA06 MA17 MA20

Claims (20)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 MOSFETとキャパシタとからなり、
    上記MOSFETのゲートが選択端子とされ、一方のソ
    ース,ドレインが入出力端子とされ、他方のソース,ド
    レインが上記キャパシタの蓄積ノードと接続されてなる
    ダイナミック型メモリセルの複数個と、 複数からなる上記ダイナミック型メモリセルの上記選択
    端子にそれぞれ接続されてなる複数のワード線と、 複数からなる上記ダイナミック型メモリセルの上記入出
    力端子にそれぞれ接続され、一端を中心にして互いに逆
    方向に延長されるよう配置されてなる複数の相補ビット
    線対と、 上記相補ビット線対の一端側に配置されて、かかる相補
    ビット線の電圧差をそれぞれ増幅する複数からなるラッ
    チ回路からなるセンスアンプ列とを備え、 上記センスアンプ列を中心にして両側に設けられた複数
    からなる上記ダイナミック型メモリセルのキャパシタの
    上記蓄積ノードに対向して設けられた共通電極を、それ
    自身を利用した配線手段により接続してなることを特徴
    とするダイナミック型RAM。
  2. 【請求項2】 請求項1において、 上記ダイナミック型メモリセルは、記憶キャパシタが上
    記ビット線の上層に形成されるものであることを特徴と
    するダイナミック型RAM。
  3. 【請求項3】 請求項1又は2において、 上記キャパシタは、キャパシタの一方の電極が層間絶縁
    膜の孔の内壁に形成されたシリンダー形状であることを
    特徴とするダイナミック型RAM。
  4. 【請求項4】 請求項1ないし3のいずれかにおいて、 上記共通電極は、ルテニウム又はTiN上にタングステ
    ンを積層した積層膜により形成してなることを特徴とす
    るダイナミック型RAM。
  5. 【請求項5】 請求項1ないし4のいずれかにおいて、 上記ダイナミック型RAMは、上記センスアンプ列に沿
    って延長された相補入出力線を含み、 上記センスアンプ列は、上記相補ビット線対に上記セン
    スアンプの動作電圧の中間電圧を供給するプリチャージ
    回路と、 ゲートにY選択信号を受け、上記相補ビット線対と上記
    相補入出力線との間に設けられたスイッチMOSFET
    とを含むものであることを特徴とするダイナミック型R
    AM。
  6. 【請求項6】 請求項1ないし4のいずれかにおいて、 上記ワード線は、メインワード線と、かかるメインワー
    ド線の延長方向において複数に分割されてなるサブワー
    ド線とからなり、 上記分割されたサブワード線に対応してサブワードドラ
    イバが設けられ、 上記サブワード線は、上記メインワード線に対して複数
    が割り当てられ、 上記サブワードドライバは、上記メインワード線の信号
    とサブワード選択線の信号とを受けて上記複数のうちの
    1つのサブワード線を選択するものであることを特徴と
    するダイナミック型RAM。
  7. 【請求項7】 請求項6において、 上記共通電極は、上記ダイナミック型メモリセルが形成
    されるメモリアレイ上を含んで網目状に形成された電源
    供給線により上記センスアンプ列の各ラッチ回路の動作
    電圧の中間電圧に対応したバイアス電圧が供給されるも
    のであることを特徴とするダイナミック型RAM。
  8. 【請求項8】 請求項7において、 上記網目状の電源供給線は、第1方向に延びるよう形成
    された最上層の第1の金属配線層と、上記第1方向とは
    直交する第2方向に延びるよう形成れた上記最上層の下
    層に形成される第2の金属配線層とにより構成されるも
    のであることを特徴とするダイナミック型RAM。
  9. 【請求項9】 MOSFETとキャパシタとからなり、
    上記MOSFETのゲートが選択端子とされ、一方のソ
    ース,ドレインが入出力端子とされ、他方のソース,ド
    レインが上記キャパシタの蓄積ノードと接続されてなる
    ダイナミック型メモリセルの複数個と、複数からなる上
    記ダイナミック型メモリセルの上記選択端子にそれぞれ
    接続されてなる複数のワード線と、複数からなる上記ダ
    イナミック型メモリセルの上記入出力端子にそれぞれ接
    続されてなる複数の相補ビット線対とからそれぞれ構成
    された第1メモリマット及び第2メモリマットと、 一対の入出力端子から互いに逆方向に延長するよう配置
    されてなる上記第1メモリマットと第2メモリマットの
    上記相補ビット線対の電圧差をそれぞれ増幅する複数か
    らなるラッチ回路からなるセンスアンプ列と、 上記第1メモリアレイのキャパシタの上記蓄積ノードに
    対して設けられた第1電極と、 上記第2メモリアレイのキャパシタの上記蓄積ノードに
    対して設けられた第2電極と、 上記第1電極と第2電極と同一の材料で形成され、かつ
    両者をセンスアンプ列を挟んで相互に接続する接続部と
    を備えてなることを特徴とするダイナミック型RAM。
  10. 【請求項10】 MOSFETとキャパシタとからな
    り、上記MOSFETのゲートが選択端子とされ、一方
    のソース,ドレインが入出力端子とされ、他方のソー
    ス,ドレインが上記キャパシタの蓄積ノードと接続され
    てなるダイナミック型メモリセルの複数個と、複数から
    なる上記ダイナミック型メモリセルの上記選択端子にそ
    れぞれ接続されてなる複数のワード線と、複数からなる
    上記ダイナミック型メモリセルの上記入出力端子にそれ
    ぞれ接続されてなる複数の相補ビット線対とからそれぞ
    れ構成された第1メモリマット及び第2メモリマット
    と、 一対の入出力端子から互いに逆方向に延長するよう配置
    されてなる上記第1メモリマットと第2メモリマットの
    上記相補ビット線対の電圧差をそれぞれ増幅する複数か
    らなるラッチ回路からなるセンスアンプ列と、 上記第1メモリアレイのキャパシタの上記蓄積ノードに
    対して設けられた第1電極と、 上記第2メモリアレイのキャパシタの上記蓄積ノードに
    対して設けられた第2電極と、 上記第1電極と第2電極と同一の工程で形成され、かつ
    両者をセンスアンプ列を挟んで相互に接続する接続部と
    を備えてなることを特徴とするダイナミック型RAM。
  11. 【請求項11】 MOSFETとキャパシタとからな
    り、上記MOSFETのゲートが選択端子とされ、一方
    のソース,ドレインが入出力端子とされ、他方のソー
    ス,ドレインが上記キャパシタの蓄積ノードと接続され
    てなるダイナミック型メモリセルの複数個と、複数から
    なる上記ダイナミック型メモリセルの上記選択端子にそ
    れぞれ接続されてなる複数のワード線と、複数からなる
    上記ダイナミック型メモリセルの上記入出力端子にそれ
    ぞれ接続されてなる複数の相補ビット線対とからそれぞ
    れ構成された第1メモリマット及び第2メモリマット
    と、 一対の入出力端子から互いに逆方向に延長するよう配置
    されてなる上記第1メモリマットと第2メモリマットの
    上記相補ビット線対の電圧差をそれぞれ増幅する複数か
    らなるラッチ回路からなるセンスアンプ列と、 上記第1メモリマットのキャパシタの上記蓄積ノードに
    対して設けられた第1電極と、 上記第2メモリマットのキャパシタの上記蓄積ノードに
    対して設けられた第2電極と、 上記第1電極と第2電極と同一の層で形成され、かつ両
    者をセンスアンプ列を挟んで相互に接続する接続部とを
    備えてなることを特徴とするダイナミック型RAM。
  12. 【請求項12】 MOSFETとキャパシタとからな
    り、上記MOSFETのゲートが選択端子とされ、一方
    のソース,ドレインが入出力端子とされ、他方のソー
    ス,ドレインが上記キャパシタの蓄積ノードと接続され
    てなるダイナミック型メモリセルの複数個と、 複数からなる上記ダイナミック型メモリセルの上記選択
    端子にそれぞれ接続されてなる複数のワード線と、 複数からなる上記ダイナミック型メモリセルの上記入出
    力端子にそれぞれ接続されてなる複数の相補ビット線対
    と、 一対の入出力端子から互いに逆方向に延長するよう配置
    されてなる上記相補ビット線対の電圧差をそれぞれ増幅
    する複数からなるラッチ回路からなるセンスアンプ列と
    を備え、 上記ダイナミック型メモリセルが形成されるメモリアレ
    イ上を含んで網目状に電圧供給線が設けられてなること
    を特徴とするダイナミック型RAM。
  13. 【請求項13】 請求項12において、 上記ワード線は、メインワード線と、かかるメインワー
    ド線の延長方向において複数に分割されてなるサブワー
    ド線とからなり、 上記分割されたサブワード線に対応してサブワードドラ
    イバが設けられ、 上記サブワード線は、上記メインワード線に対して複数
    が割り当てられ、 上記サブワードドライバは、上記メインワード線の信号
    とサブワード選択線の信号とを受けて上記複数のうちの
    1つのサブワード線を選択するものであることを特徴と
    するダイナミック型RAM。
  14. 【請求項14】 請求項12において、 上記ダイナミック型RAMは、更に複数のワード線に結
    合されたワードドライバを含み、 上記電圧供給線は、上記ワード線の非選択レベルに対応
    した動作電圧を上記ワードドライバに供給するものであ
    ることを特徴とするダイナミック型RAM。
  15. 【請求項15】 請求項12において、 上記ダイナミック型RAMは、更に複数のワード線に結
    合されたワードドライバを含み、 上記電圧供給線は、上記ワード線の選択レベルに対応し
    た動作電圧を上記ワードドライバに供給するものである
    ことを特徴とするダイナミック型RAM。
  16. 【請求項16】 請求項23において、 上記電圧供給線は、上記キャパシタの上記蓄積ノードに
    対して設けられた共通電極に与えられる電圧を供給する
    ものであることを特徴とするダイナミック型RAM。
  17. 【請求項17】 請求項12において、 上記電電圧給線は、上記ダイナミック型メモリセルを構
    成するMOSFETが形成された半導体領域に基板バイ
    アス電圧を供給するものであることを特徴とするダイナ
    ミック型RAM。
  18. 【請求項18】 複数の第1ビット線と、複数の第1ワ
    ード線と、上記複数の第1ビット線と上記複数の第1ワ
    ード線に結合された複数の第1メモリセルを含む第1メ
    モリマットと、 複数の第2ビット線と、複数の第2ワード線と、上記複
    数の第2ビット線と上記複数の第2ワード線との交点に
    結合された複数の第2メモリセルを含む第2メモリマッ
    トと、 上記第1メモリマットと上記第2メモリマットとの問の
    領域に形成される複数センスアンプとを含み、 上記複数のセンスアンプの各々は、上記複数の第1ビッ
    ト線のうちの対応する1つと上記複数の第2ビット線の
    うちの対応する1つに結合され、 上記複数の第1メモリセルの各々は、第1及び第2電極
    を有する第1容量と、上記複数の第1ワード線のうちの
    対応する1つに結合されたゲートと、その一方が上記複
    数の第1ビット線のうちの対応する1つに結合されその
    他方が上記第1容量の上記第1電極に緯合されたソース
    −ドレイン経路とを有する第1トランジスタとを含み、 上記複数の第2メモリセルの各々は、第3及び第4電極
    を有する第2容量と、上記複数の第2ワード線のうちの
    対応する1つに結合されたゲートと、その―方が上記複
    数の第2ビット線のうちの対応する1つに結合されその
    他方が上記第2容量の上記第4電極に綜合されたソース
    −ドレイン径路とを有する第2トランジスタとを含み、 上記複数の第1メモリセルの上記第1容量の上記第2電
    極の各々及び上記複数の第2メモリセルの上記第2容量
    の上記第4電極の各々は、上記第1メモリマット、上記
    第2メモリマット及び上記複数のセンスアンプの上に配
    置された1つの導電層に結合されることを特徴とする半
    導体装置。
  19. 【請求項19】 複数の第1ビット線と、複数の第1ワ
    ード線と、上記複数の第1ビット線と上記複数の第1ワ
    ード線に結合された複数の第1メモリセルを含む第1メ
    モリマットと、 複数の第2ビット線と、複数の第2ワード線と、上記複
    数の第2ビット線と上記複数の第2ワード線との交点に
    結合された複数の第2メモリセルを含む第2メモリマッ
    トと、 上記第1メモリマットと上記第2メモリマットとの問の
    領域に形成される複数センスアンプとを含み、 上記複数のセンスアンプの各々は、上記複数の第1ビッ
    ト線のうちの対応する1つと上記複数の第2ビット線の
    うちの対応する1つに結合され、 上記複数の第1メモリセルの各々は、第1及び第2電極
    を有する第1容量と、上記複数の第1ワード線のうちの
    対応する1つに結合されたゲートと、その―方が上記複
    数の第1ビット線のうちの対応する1つに結合されその
    他方が上記第1容量の上記第1電極に結合されたソース
    −ドレイン経路とを有する第1トランジスクとを含み、 上記複数の第2メモリセルの各々は、第3及び第4電極
    を有する第2容量と、上記複数の第2ワード線のうちの
    対応する1つに結合されたゲートと、その一方が上記複
    数の第2ビット線のうちの対応するlつに結合されその
    他方が上記第2容量の上記第4電極に結合されたソース
    −ドレイン経路とを有する第2トランジスタとを含み、 上記複数の第1メモリセルの上記第1容量の上記第2電
    極の各々は、上記複数の第1メモリセルの上に配置され
    た第1導電層に結合され、 上記複数の第2メモリセルの上記第2容量の上記第4電
    極の各々は、上記複数の第2メモリセルの上に配置され
    た第2導電層に結合され、 上記第1導電層と上記第2導電層とは、上記第l導電層
    及び上記第2導電層と同一材料で形成され且つ上記複数
    のセンスアンプの上に配置された接続部により結合され
    ることを特徴とする半導体装置。
  20. 【請求項20】 複数の第1ビット線と、複数の第1ワ
    ード線と、上記複数の第lビット線と上記複数の第1ワ
    ード線に結合された複数の第1メモリセルを含む第1メ
    モリマットと、 複数の第2ビット線と、複数の第2ワード線と、上記複
    数の第2ビット線と上記複数の第2ワード線との交点に
    結合された複数の第2メモリセルを含む第2メモリマッ
    トと、 上記第1メモリマットと上記第2メモリマットとの問の
    領域に形成される複数のセンスアンプとを含み、 上記複数のセンスアンプの各々は、上記複数の第1ビッ
    ト線のうちの対応する1つと上記複数の第2ビット線の
    うちの対応する1つに結合され、 上記複数の第1メモリセルの各々は、第1及び第2電極
    を有する第1容量と、上記複数の第lワード線のうちの
    対応する1つに結合されたゲートと、その―方が上記複
    数の第1ビット線のうちの対応する1つに結合されその
    他方が上記第1容量の上記第1電極に結合されたソース
    −ドレイン経路とを有する第1トランジスタとを含み、 上記複数の第2メモリセルの各々は、第3及び第4電極
    を有する第2容量と、上記複数の第2ワード線のうちの
    対応する1つに結合されたゲートと、その一方が上記複
    数の第2ビット線のうちの対応する1つに結合されその
    他方が上記第2容量の上記第4電極に結合されたソース
    −ドレイン経路とを有する第2トランジスタとを含み、 上記第lメモリマット、上記第2メモリマット及び上記
    センスアンプの上の第1層に形成され、第1方向に延在
    する複数の第1電圧配線と、 上記第1層の上の第2層に形成され、上記第1方向と異
    なる第2方向に延在し、上記第1層と上記第2層との間
    の接続部により上記複数の第l電圧配線と結合される複
    数の第2電圧配線とを含むことを特徴とする半導体装
    置。
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