JPH03116486A - 半導体メモリ装置 - Google Patents
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- JPH03116486A JPH03116486A JP2126711A JP12671190A JPH03116486A JP H03116486 A JPH03116486 A JP H03116486A JP 2126711 A JP2126711 A JP 2126711A JP 12671190 A JP12671190 A JP 12671190A JP H03116486 A JPH03116486 A JP H03116486A
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
本発明は、高速、高S/Nでチップ面積の縮少可能な半
導体メモリに関するものである。
導体メモリに関するものである。
【従来の技術1
今後半導体メモリが高集積・大容量化されるにつれて、
メモリアレーの占める面積ならびにこのメモリアレー自
身が直接関係する速度あるいはS/Nに充分配慮した設
計がますます重要になる。 しかし従来方式では不充分であったが、この従来例を、
1トランジスタMOSメモリを例に説明する。 第1図は、XとYデコーダ(XDEC。 YDEC)をほぼ同じ位置に配慮することによって、後
述するような、XDECとYDECを分離した方式に比
べてデコーダ部の面積を減少させた例である。しかし欠
点としては、■センスアップの制御信号φy用の線が、
第2図に示すようにメモリアレー内を途中で直角に曲が
ること、この制御線の材料が、ワード線とデータ線の材
料と同じなので、この制御線の分だけ、実効的なメモリ
セル面積が大となる。したがってデコーダ面積は小にな
っても、メモリアレー面積が大となり、結果的にチップ
面積の縮少は望めない。■デコーダの制御が複雑で、誤
操作の原因となる、■電気的に平衡すべきデータ対線I
)atI)oが空間的に離れている方式のセル(ope
n data 1ine arrangementある
いは1交点セルと称す)なので雑音が大きい、ことなど
があげられる。 【発明が解決しようとする課題】 第3図は上記欠点を解消するための方式である。 すなわち、YDECとXDECを分離し、センスアンプ
SAに近接してレイアウトされたYDECで選択された
φツが出力し、これでSAの出力を制御し、共通の出力
線I10.I10に出力させ方式である。しかし本方式
の欠点は、■YDEC。 I10線、SAを、メモリアレーMALとMA2、ある
いはMA3とMA4の中点にレイアウトするので、レイ
アウト困難である上に、レイアウト上からみて、データ
対称り。、Doに容量の不平衡が生じ易くなり雑音が大
きくなる。■データ線の容量を小にして、SA入力端へ
の読み出し信号を大にする目的で、1本のデータ線を2
n分割(本図ではn=2)すると、YDEC,I10線
、SAともn組必要となり、nが大になるほど面積が増
大する、■1交点セルなので雑音が大きい、ことなどが
あげられる。第4図は、SAとYDECを近接してレイ
アウトすることの困難さを解消するために、YDECを
チップの片端に配置した例である。しかし欠点としては
、■SAの出力を制御するφy用の制御線YCは、第5
図に示すように。 データ線D0. D、と同じ配線機で形成され、このY
CがMAL図、を走るので、MALの面積がその分だけ
大きくなる、■本来なら、YCには、SAを制御するだ
けの機能をもてばよいなら、MA2例は不要である。し
かしり、、D、の電気的平衡を保つために、MA2例に
も必要となる。したがってMA2もMALと同様に面積
が大となる、■1交点セルなので雑音が大きい、■I1
0線が2対必要である、などがあげられる。第6図は他
の従来例である。データ対線が近接してレイアウトされ
ているメモリセル(folded data line
arrargen+ent、あるいは2交点セルと称す
)なので一般に高S/Nであり、またSAをYDECと
I10線とは無関係にMALとMA2の片端に配線でき
るので、レイアウトが容易である。しかし欠点としては
、データ線の容量を小にして、SA入力端への読み出し
信号を大にする目的で、1本のデータ線を2n分割(本
例ではn=2)すると、I10線とSAはn組、YDE
Cは7組必要となり、nが大になるほど、すなねち高集
積化、大容量化されるほど面積が大となる。 第7図は他の従来例である。利点としては、2交点セル
のレイアウトだから、データ線を2分割し、MO8T
Q、、Qよ、 Q、、 Q□で選択すれば、その中点
でセンスできる。したがってメモリセルMCからのSA
入力端への読み出し信号は、データ線の容量が分割によ
って半分となるから、従来方式(第6図)の2倍にでき
る。欠点としては、■レイアウトは2交点セルだが、動
作は1交点セルなので雑音が大きい。■I10線のとり
出しが片側なので、MAL列のメモリセルMCへの書き
込み動作が、I10線からQlとQoならびにQ。 とQ、を介して行われるので低速である。■読み出し時
に、増幅された信号が、Q□kQy、ならびに−〇−0
とQyを介して、1/○、Iloに出力されるので低速
である、■2交点セルのレイアウトでは、データ線ピッ
チが1交点セルのほぼ2倍なので、YDECとI10線
をMALとMA2の中点であるSA部に配置できない、
したがって上記のように低速になる、■I10線をMA
L例からもとり出そうとすると、上記の低速の欠点は解
決できる。しかしI10線とYDECの分だけ面積が増
大する。などである。尚本従来例はI EEEJ 、
5olid −5tate C1rcuits、 Vo
w、 S C−15。 No、5.Oct、1980.P、831に記載されて
いる。 第8図は従来の他の例で、詳細はl5SCC81Tec
hnical Digest、 P、84に記載されて
いる。利点は、2交点セルなので、低雑音である上に、
データ線を2分割し、その中点でセンスできる。すなわ
ちSA入力端への読み出し信号は従来方式(第6図)の
2倍にできる、ことである。 しかし欠点としては、■I10線のとり出しが片側だか
ら、MALに属するメモリセルMCへの書きこみ動作が
、QyとQlとQo、ならびにQyと可、と−ζ−0を
介して行われるので低速である、■読み出し時に、増幅
された信号が、QLとQyならびにQ、とQyを介して
、I 10@に出力されるので、読み出し動作が低速で
ある。■2交点セルでは、データ線ピッチが1交点セル
の2倍なので、YDECとI10線をMALとMA2の
中点であるSA部に配置できない。したがって上記のよ
うに低速となる。■I10,13IをMAL例からもと
り出そうとすると、上記の低速の欠点は解決できる。 しかしI10線とYDEC分だけ面積が増大する、など
があげられる。 本発明は上述した従来例の欠点をとり除くものである。
メモリアレーの占める面積ならびにこのメモリアレー自
身が直接関係する速度あるいはS/Nに充分配慮した設
計がますます重要になる。 しかし従来方式では不充分であったが、この従来例を、
1トランジスタMOSメモリを例に説明する。 第1図は、XとYデコーダ(XDEC。 YDEC)をほぼ同じ位置に配慮することによって、後
述するような、XDECとYDECを分離した方式に比
べてデコーダ部の面積を減少させた例である。しかし欠
点としては、■センスアップの制御信号φy用の線が、
第2図に示すようにメモリアレー内を途中で直角に曲が
ること、この制御線の材料が、ワード線とデータ線の材
料と同じなので、この制御線の分だけ、実効的なメモリ
セル面積が大となる。したがってデコーダ面積は小にな
っても、メモリアレー面積が大となり、結果的にチップ
面積の縮少は望めない。■デコーダの制御が複雑で、誤
操作の原因となる、■電気的に平衡すべきデータ対線I
)atI)oが空間的に離れている方式のセル(ope
n data 1ine arrangementある
いは1交点セルと称す)なので雑音が大きい、ことなど
があげられる。 【発明が解決しようとする課題】 第3図は上記欠点を解消するための方式である。 すなわち、YDECとXDECを分離し、センスアンプ
SAに近接してレイアウトされたYDECで選択された
φツが出力し、これでSAの出力を制御し、共通の出力
線I10.I10に出力させ方式である。しかし本方式
の欠点は、■YDEC。 I10線、SAを、メモリアレーMALとMA2、ある
いはMA3とMA4の中点にレイアウトするので、レイ
アウト困難である上に、レイアウト上からみて、データ
対称り。、Doに容量の不平衡が生じ易くなり雑音が大
きくなる。■データ線の容量を小にして、SA入力端へ
の読み出し信号を大にする目的で、1本のデータ線を2
n分割(本図ではn=2)すると、YDEC,I10線
、SAともn組必要となり、nが大になるほど面積が増
大する、■1交点セルなので雑音が大きい、ことなどが
あげられる。第4図は、SAとYDECを近接してレイ
アウトすることの困難さを解消するために、YDECを
チップの片端に配置した例である。しかし欠点としては
、■SAの出力を制御するφy用の制御線YCは、第5
図に示すように。 データ線D0. D、と同じ配線機で形成され、このY
CがMAL図、を走るので、MALの面積がその分だけ
大きくなる、■本来なら、YCには、SAを制御するだ
けの機能をもてばよいなら、MA2例は不要である。し
かしり、、D、の電気的平衡を保つために、MA2例に
も必要となる。したがってMA2もMALと同様に面積
が大となる、■1交点セルなので雑音が大きい、■I1
0線が2対必要である、などがあげられる。第6図は他
の従来例である。データ対線が近接してレイアウトされ
ているメモリセル(folded data line
arrargen+ent、あるいは2交点セルと称す
)なので一般に高S/Nであり、またSAをYDECと
I10線とは無関係にMALとMA2の片端に配線でき
るので、レイアウトが容易である。しかし欠点としては
、データ線の容量を小にして、SA入力端への読み出し
信号を大にする目的で、1本のデータ線を2n分割(本
例ではn=2)すると、I10線とSAはn組、YDE
Cは7組必要となり、nが大になるほど、すなねち高集
積化、大容量化されるほど面積が大となる。 第7図は他の従来例である。利点としては、2交点セル
のレイアウトだから、データ線を2分割し、MO8T
Q、、Qよ、 Q、、 Q□で選択すれば、その中点
でセンスできる。したがってメモリセルMCからのSA
入力端への読み出し信号は、データ線の容量が分割によ
って半分となるから、従来方式(第6図)の2倍にでき
る。欠点としては、■レイアウトは2交点セルだが、動
作は1交点セルなので雑音が大きい。■I10線のとり
出しが片側なので、MAL列のメモリセルMCへの書き
込み動作が、I10線からQlとQoならびにQ。 とQ、を介して行われるので低速である。■読み出し時
に、増幅された信号が、Q□kQy、ならびに−〇−0
とQyを介して、1/○、Iloに出力されるので低速
である、■2交点セルのレイアウトでは、データ線ピッ
チが1交点セルのほぼ2倍なので、YDECとI10線
をMALとMA2の中点であるSA部に配置できない、
したがって上記のように低速になる、■I10線をMA
L例からもとり出そうとすると、上記の低速の欠点は解
決できる。しかしI10線とYDECの分だけ面積が増
大する。などである。尚本従来例はI EEEJ 、
5olid −5tate C1rcuits、 Vo
w、 S C−15。 No、5.Oct、1980.P、831に記載されて
いる。 第8図は従来の他の例で、詳細はl5SCC81Tec
hnical Digest、 P、84に記載されて
いる。利点は、2交点セルなので、低雑音である上に、
データ線を2分割し、その中点でセンスできる。すなわ
ちSA入力端への読み出し信号は従来方式(第6図)の
2倍にできる、ことである。 しかし欠点としては、■I10線のとり出しが片側だか
ら、MALに属するメモリセルMCへの書きこみ動作が
、QyとQlとQo、ならびにQyと可、と−ζ−0を
介して行われるので低速である、■読み出し時に、増幅
された信号が、QLとQyならびにQ、とQyを介して
、I 10@に出力されるので、読み出し動作が低速で
ある。■2交点セルでは、データ線ピッチが1交点セル
の2倍なので、YDECとI10線をMALとMA2の
中点であるSA部に配置できない。したがって上記のよ
うに低速となる。■I10,13IをMAL例からもと
り出そうとすると、上記の低速の欠点は解決できる。 しかしI10線とYDEC分だけ面積が増大する、など
があげられる。 本発明は上述した従来例の欠点をとり除くものである。
上記目的を達成する為に本発明では、メモリアレーを多
数のアレーに分割し、各アレーに属する複数のデータ線
に共通な共通信号線を有し、上記データ線と共通信号線
を接続する手段を有し、該手段を制御する制御線を有し
、更に、データ線を交叉したものである。 [作用] 本発明の構成により、大規模半導体集積回路の構成が容
易になり、メモリアレー分割及び、共通信号線らにより
、高速化が達成され、その制御を制御線によって行うの
で、装置設計の自由度が増大し、更にデータ線を交叉こ
とによって低雑音化できる。 【実施例1 以下実施例で具体的に説明する。 第9図は本発明の概念を示したものである。すなわち、
ワード線Wとデータ線D i Jでマトリクスを構成し
てメモリアレーを形成するメモリにおいて、1本のデー
タ線を図示するようにDo。tDllLtDO,、D、
、のように分割し、分割した各データ線の一部に、Yデ
コーダとYドライバ(図中ではYDEC)による出力制
御信号Ycoで制御されるスイッチsw、。、sw、、
、sw、、、sw、、を設け、他に属する分割されたデ
ータ線(たとえばDl。)と共通な共通人出方線I10
(0)。 Ilo (1)、Ilo (2)、Ilo (3)との
間でデータの授受を行うようにしたものである。 こうすることによって、データ線が細分化されるために
、Xデコーダとワードドライバ(図中ではXDECの総
称)で選択ワード線Wに現われたワード電圧によってメ
モリセルMCがらデータ線D0゜に高速で高出力電圧の
読み出し信号が得られる1水力式では細分化することに
よるチップ面積の増加は抑えられる。すなわち従来例(
第3図)のように各スイッチの部分にYDECをレイア
ウトする必要がなく、細分化されたデータ線に共通なY
DECまでに合うからである。 さらに第9図で、YCをD I Jと異なる製造工程で
形成すれば、立体配線が可能となるから、メモリアレー
の面積増加はない、たとえばワード線をポリSiあるい
はMoなどの金属で、D i Jの主要部を第1層目の
Al1で、YCを第2層目のAQで形成することも考え
られる。あるいはワード線を第1JI目のAQで、DI
Jの主要部をpolysiあるいは拡散層で形成し、Y
Cを第2暦日のAQで形成することも考えられる。これ
は第10.l’lの1トランジスタセルに示すようにメ
モリセル(第10図は2交点セル、第11図は1交点セ
ル)によって異なるわけであるが、要するに立体配線を
行えばよい。 即ち、第12図に示す1交点セルの場合の従来例(、)
と本発明(b)、及び第13図に示す2交点セルの場合
の本発明(a)(b)に於て1本発明ではYC(図中破
線)をワード線Wやデータ線りを設ける層とは別の層に
設けることにより、レイアウト上の問題やYCを設ける
ことによるセル面積増大の問題を解決したのである。 更に、第14.15図は2交点セルにおいて、データ対
線2組で1本のYCを共有する例である。 第14図は同じサブアレー内の隣接対線と共有した場合
で、(b)は(a)のデータ線を2分割してIloを中
間に配置した例である。第15図は、異なるサブアレー
内の対線とYCを共有したもので、(b)は上記同様に
データ対線をさらに2分割した例である。 また、第16図は、2交点セルを用いた第9図の具体例
であり、第17図は第16図のさらに詳細な具体例を示
す。すなわち第16図は、データ対線、D t J I
D IJと他のデータ対線D I J 、 D 1
.+に共通にSAを配置した例である。SAを共通にX
DECで制御されるゲートコントロールGCを介してD
tt、DiaあるいはDIJ、D目′に結線し、いずれ
か一方の、選択されたメモリセルMCに属するGCをO
Nにすれば、MCからの読み出し信号電圧は第8図同様
に充分得られる。その信号電圧は各SAで増幅され、こ
の増幅された信号は、YDECで制御されて出力される
Ycによって制御される。たとえばYooが選択された
結果、YC,にパルス電圧が現われると、yc、によっ
て制御されるSAの出力だけが各I10線I10(0)
、Ilo (1)、・・・・・・に現われ、さらにリー
ド/ラインコントロール回路(RWC)によって、アド
レス信号Aと書き込み読み出し制御信号WEに制御され
たデータ出力り。utがチップ外部にとり出される。書
き込みも同様に、チップ外部からのデータ入力Diが選
択されたI10線に入力されて、選択されたMCに入力
されることによって行われる。 第17図第18図を用いてさらに詳細に説明する。まず
プリチャージ信号φPによって全ノード(Do、毛τ、
CD、、CD、、D、’ 、D、’ など)が高電位に
プリチャージされた後、XDECによってワード線Wが
選択されてワードパルスψ胃が出力されると、それに接
続される全HCが選択されて、それに対応したデータ線
(たとえばDO)に、MCの記憶容量Csとデータ線の
容量とで決定される微小信号電圧が出力される。同時に
ダミーセルDCからも、φOWをONすることによって
CD、に参照電圧が発生する。尚、ワード線が選択され
る以前に1選択されるMCが屈さないゲートコントロー
ルGC’ は、GCL’はプリチャージ時の高レベルか
ら低レベルにすることによってOFFとなり、GCはO
Nのままとなっている。 したがって、D、 、 、CD、にはMCからの情報に
対応した信号電圧が、D、、CD工にはDCからの参照
電圧が現われる。この参照電圧は、DCの容量s がi−にばれているために、MCの情報it 1 tp
“0″に対応してDo、CD、に現われる読み出し電圧
の中間に設定されるから、センスアンプSAの入力端に
は、情報″1”O”に対応した微妙な変動電圧が常に現
われることになる。その後に起動パルスφゐによってS
Aを動作させて上記の差動電圧を増幅する。その後でY
デコーダYDECで選択されたYCにφ、が出力され、
増幅された差動電圧は、スイッチSWを経てI10線に
差動でとり出される6本回路の特長は、■第8図のよう
にl101のとり出しが片側ではなく5MAとMA’の
中間になっているので高速に読み出し書き込み動作がで
きる、■プリチャージ回路pcや、DCがMA、MA’
に共通化されているのでそれだけ面積が小になる、こ
とである。もちろんこれらの回路を共通にせずに従来の
ように各MA、MA’ に配置することもできる。尚第
18図は電源電圧Vcc=5Vの例であり、φ、。 GCL、GCL’が7.5vなのは、データ線り、、D
、に同じ電圧がプリチャージされるように。 充分高電圧を与えるためである。また、φW。 φOWを7.5vにしているのは、ワード線をコンデン
サで7.5■に昇圧することによって、メモリセルから
の読み出し電圧を高くとるためである。 このための具体的回路はよく知られているので図中には
省略しである。またφyが7.5vなのは、CD、、
CD、からIlo、Iloに高速に信号がとり出せるよ
うに、SW内のMO3Tのgmを高めるためである。φ
yを7.5vに昇圧する方式は、本発明の方式に特有な
ものなので第19〜21図に具体的に示した。すなわち
従来は、第6図のようなデータ線り。、Doから高速で
I10線に信号をとり出す為に第15図のような回路が
用いられている。本回路の欠点はQtとQtのゲート電
圧が、非選択の場合にフローティング状態になることで
ある。しかしたとえフローティングになっていても、こ
のゲートからの引出線は短いために、結合電圧が現われ
てQt、Qtが非選択のはずなのにONになることはな
い、しかしこの回路を本発明にそのまま使うわけにはい
かない、なぜならYCはメモリアレー内をかなり長く走
る配線になり結合電圧も増大するからである。そこで第
20゜21図の回路を用いればよい。Q、とQ2により
非選択YCは低インピーダンスでアース電位になるので
結合電圧はYCにほとんど現われない。 第22図は、第17図において、YCとデータ対線り、
、 D、との結合容量を等しく、DoとDoの容量を等
しくして等測的に雑音を減少させるための一実施例であ
る。2交点セルの場合には、第10図に示すように、Y
Cをり、、D、の中間にレイアウトしたとしても、層が
異なるために、製造工程でおこるマスクずれによってり
、、D、の容量が異なってしまい、これが雑音源にもな
る。そこでマスクずれがおきても、YCを対線(Do−
Dll)内のいずれか一方のデータ線に奇数回交叉させ
る(図では1回交叉)ことによって、 D、、 D、と
もにC,+C1の容量を等しく分かつことができる。 第23図は他の一実施例で、対線同志を奇数回交叉させ
た例である。 第24図は、第16.17図の実施例において、SWが
YCだけで制御されるのに対して、YCとXDECによ
って制御されるIOCで制御される例である。すなわち
選択されたXとYの交点に存在するSWのみがONとな
るから第16図の工10 (0)、Ilo (1)など
に任意に出力をとり出すことができる。これは前もって
Ilo (0)。 Ilo (1)をデコードできることを意味するから、
RWCに簡略化された回路が採用できる。 第25図は、第24図を拡張することによって、YCを
各データ対線対応ではなく、2組のデータ対線対応に設
けた例である。こうすることはよってYCの配線本数が
半分、すなわち配線ピッチはこれまでの実施例の2倍に
拡がるので製造が容易となる。本回路の動作は、第24
図と同様に、IOC(0)、IOC(1) とYCと(
7)−Mが取れたSWのみがONとなるが、ここでは、
l0C(0)とIOC(1)にX系アドレス信号の他に
Y系アドレス信号の情報が含まれている点で異なる。す
なわち、データ線り、、 D、の対が選ばれるときは、
IOC(0)データ線り工、D1の対が選ばれるときは
、IOC(0)がX (Y)DECによって選択される
(通常は信号111 IIが出力される)。なお、上に
述べたX系、Y系アドレス信号とは、単純に平面的な2
次点の配置におけるX。 Yを意味するものであり、メモリの論理的なアドレスと
は区別されるべきものであることは言うまでもない。 なお、ここでは2組のデータ対線対応にYCを設けたが
、任意の組数のデータ対線に対応して設けることのでき
ることは言うまでもない。 第26図は、上記と同様YCの配線ピッチをたとえば2
倍に拡げる別の実施例であり、ここでは、Ilo線を2
組設け、CDO,CDOには工/○l10−1をSWに
よって接続し、外部との受信授受を行なう構成になって
いる。この2組のIlo線は、たとえば第9図に述べた
RWCによってそのいずれかを選択して、Di Do
utと接続するが、この他に、Di Doutを複数
本設は選択動作なしに、直接Di、Doutとの接続す
ることも可能である。 本実施例によっても、第25図と同様にYCの配線ピッ
チを拡げることができ、製造が容具になる。 さてこれまでの実施例は、第9.16.17図を基本と
してきたが、第1図に示すようにX、Yデコーダを近接
に配置した構成がとれることも明らかである。第27図
はそのための一実施例である。ここでは、前に述べた第
17図の実施例において、X、Yデコーダを共用した例
を示したが、他の実施例においても同様に適用可能なこ
とは言うまでもない。 同図のXDEC,Y−DECは第28図に示すように、
時間帯を分けてXデコーダの動作(A)およびYデコー
ダの動作(B)を行なう。WD。 YDによってこの出力φXFとφX、φyの一致がとら
れ、w、ycの出力が形成される。また第27図でWD
、YDは単なる論理積の記号で示しであるが、具体的に
はたとえば第20図に示すような回路のように構成され
る。以上のように形成された、W、YDは既に述べた他
の実施例と同じように、配置、配線がなされ、所定の動
作を行なう。 本実施例においても第1図の従来技術で指摘した問題点
のうち、■のデコーダの制御性に関する問題点は残るが
、WとYCと異なる層の導体で形成し、また2交点形の
メモリセルを用いることにより、■、■の問題点は解決
でき、実用価値が高くなる。 なお、第27図において、図面右部に示したXDECに
はYデコーダの機能を持たしていないが、これはYCの
形成に必要とするデコーダの数が図面左部のデコーダの
数似内であることを仮定したためであり、場合によって
は右部のデコーダにも左部デコーダと同様の機能を持た
せる場合もありうる。また、WDとYDを並置して設計
することが占有面積の関係で困難な場合には、YDの回
路を複数のデコーダ部に分配して設計することも可能で
ある。 第29図、30図は、これまで述べてきた実施例が2交
点セルを対象にしてきたのに対して、1交点セルあるい
はフリップフロップ型のスタティック型メモリセルに対
する実施例である。第29図のXDECの配置について
述べる。通常の2交点セルはワード線は比較的抵抗の高
い配線機(たとえば、polysi)が使用されるので
、そのワード線遅延時間が問題となる。そこでその時間
を極力小さく抑えるために、第16図のように、ワード
線を分割しその中心にXデコーダやドライバ(XDEC
と総称して図示しである)を配置したわけである。これ
に対し、1交点セルではワード線が抵抗の低いAQで形
成されているために、ワード線を分割する必要はなく、
第29図のようにXDECは一端に配置でき、ドライバ
も片側1個でよいために面積が小にできる。したがって
使用するメモリセルに応じてXDECの位置も適宜変え
ることができる。 次に以上の実施例を用いて実際にチップ設計する場合に
問題となる周辺回路の配置について、本発明と直接関連
する具体的実施例を述べる。 メモリLSIは汎用性が重視されるために、世界標準の
D I P (Dual In Lime Pacha
ge)が用いられる。このDIPには細長いチップ形状
のものほど収容しやすい。−六本発明では、データ線を
細分化することに特長がある。しかしデータ線を細分化
するほどデータ線方向、つまりyc力方向長くなる。そ
こでYC方向をチップ長辺方向に一致させるようにメモ
リセルを配置すれば、DIPに収容しやすいメモリセル
を設計できることになる。第16.17図を用いたこの
場合のチップの概念図を第31図に示す。ここでPRC
I。 PRC2はアドレスバッファ回路やその他の制御回路を
示す。 第32図は、前述したようにYCのピッチを拡げ、その
中にYCとは異なる信号や給電線をYCと同じ層を用い
て配置した例である。たとえばこの信号が周辺回路PR
CI、PRCZ間のやりとりだけに関係する信号とすれ
ば、メモリアレー内をメモリアレーの面積を大きくする
ことなく走らせることができるから、チップ面積の低減
になる。 【発明の効果1 以上から明らかなように、本発明によれば、高速、高集
積メモリが実現できる。
数のアレーに分割し、各アレーに属する複数のデータ線
に共通な共通信号線を有し、上記データ線と共通信号線
を接続する手段を有し、該手段を制御する制御線を有し
、更に、データ線を交叉したものである。 [作用] 本発明の構成により、大規模半導体集積回路の構成が容
易になり、メモリアレー分割及び、共通信号線らにより
、高速化が達成され、その制御を制御線によって行うの
で、装置設計の自由度が増大し、更にデータ線を交叉こ
とによって低雑音化できる。 【実施例1 以下実施例で具体的に説明する。 第9図は本発明の概念を示したものである。すなわち、
ワード線Wとデータ線D i Jでマトリクスを構成し
てメモリアレーを形成するメモリにおいて、1本のデー
タ線を図示するようにDo。tDllLtDO,、D、
、のように分割し、分割した各データ線の一部に、Yデ
コーダとYドライバ(図中ではYDEC)による出力制
御信号Ycoで制御されるスイッチsw、。、sw、、
、sw、、、sw、、を設け、他に属する分割されたデ
ータ線(たとえばDl。)と共通な共通人出方線I10
(0)。 Ilo (1)、Ilo (2)、Ilo (3)との
間でデータの授受を行うようにしたものである。 こうすることによって、データ線が細分化されるために
、Xデコーダとワードドライバ(図中ではXDECの総
称)で選択ワード線Wに現われたワード電圧によってメ
モリセルMCがらデータ線D0゜に高速で高出力電圧の
読み出し信号が得られる1水力式では細分化することに
よるチップ面積の増加は抑えられる。すなわち従来例(
第3図)のように各スイッチの部分にYDECをレイア
ウトする必要がなく、細分化されたデータ線に共通なY
DECまでに合うからである。 さらに第9図で、YCをD I Jと異なる製造工程で
形成すれば、立体配線が可能となるから、メモリアレー
の面積増加はない、たとえばワード線をポリSiあるい
はMoなどの金属で、D i Jの主要部を第1層目の
Al1で、YCを第2層目のAQで形成することも考え
られる。あるいはワード線を第1JI目のAQで、DI
Jの主要部をpolysiあるいは拡散層で形成し、Y
Cを第2暦日のAQで形成することも考えられる。これ
は第10.l’lの1トランジスタセルに示すようにメ
モリセル(第10図は2交点セル、第11図は1交点セ
ル)によって異なるわけであるが、要するに立体配線を
行えばよい。 即ち、第12図に示す1交点セルの場合の従来例(、)
と本発明(b)、及び第13図に示す2交点セルの場合
の本発明(a)(b)に於て1本発明ではYC(図中破
線)をワード線Wやデータ線りを設ける層とは別の層に
設けることにより、レイアウト上の問題やYCを設ける
ことによるセル面積増大の問題を解決したのである。 更に、第14.15図は2交点セルにおいて、データ対
線2組で1本のYCを共有する例である。 第14図は同じサブアレー内の隣接対線と共有した場合
で、(b)は(a)のデータ線を2分割してIloを中
間に配置した例である。第15図は、異なるサブアレー
内の対線とYCを共有したもので、(b)は上記同様に
データ対線をさらに2分割した例である。 また、第16図は、2交点セルを用いた第9図の具体例
であり、第17図は第16図のさらに詳細な具体例を示
す。すなわち第16図は、データ対線、D t J I
D IJと他のデータ対線D I J 、 D 1
.+に共通にSAを配置した例である。SAを共通にX
DECで制御されるゲートコントロールGCを介してD
tt、DiaあるいはDIJ、D目′に結線し、いずれ
か一方の、選択されたメモリセルMCに属するGCをO
Nにすれば、MCからの読み出し信号電圧は第8図同様
に充分得られる。その信号電圧は各SAで増幅され、こ
の増幅された信号は、YDECで制御されて出力される
Ycによって制御される。たとえばYooが選択された
結果、YC,にパルス電圧が現われると、yc、によっ
て制御されるSAの出力だけが各I10線I10(0)
、Ilo (1)、・・・・・・に現われ、さらにリー
ド/ラインコントロール回路(RWC)によって、アド
レス信号Aと書き込み読み出し制御信号WEに制御され
たデータ出力り。utがチップ外部にとり出される。書
き込みも同様に、チップ外部からのデータ入力Diが選
択されたI10線に入力されて、選択されたMCに入力
されることによって行われる。 第17図第18図を用いてさらに詳細に説明する。まず
プリチャージ信号φPによって全ノード(Do、毛τ、
CD、、CD、、D、’ 、D、’ など)が高電位に
プリチャージされた後、XDECによってワード線Wが
選択されてワードパルスψ胃が出力されると、それに接
続される全HCが選択されて、それに対応したデータ線
(たとえばDO)に、MCの記憶容量Csとデータ線の
容量とで決定される微小信号電圧が出力される。同時に
ダミーセルDCからも、φOWをONすることによって
CD、に参照電圧が発生する。尚、ワード線が選択され
る以前に1選択されるMCが屈さないゲートコントロー
ルGC’ は、GCL’はプリチャージ時の高レベルか
ら低レベルにすることによってOFFとなり、GCはO
Nのままとなっている。 したがって、D、 、 、CD、にはMCからの情報に
対応した信号電圧が、D、、CD工にはDCからの参照
電圧が現われる。この参照電圧は、DCの容量s がi−にばれているために、MCの情報it 1 tp
“0″に対応してDo、CD、に現われる読み出し電圧
の中間に設定されるから、センスアンプSAの入力端に
は、情報″1”O”に対応した微妙な変動電圧が常に現
われることになる。その後に起動パルスφゐによってS
Aを動作させて上記の差動電圧を増幅する。その後でY
デコーダYDECで選択されたYCにφ、が出力され、
増幅された差動電圧は、スイッチSWを経てI10線に
差動でとり出される6本回路の特長は、■第8図のよう
にl101のとり出しが片側ではなく5MAとMA’の
中間になっているので高速に読み出し書き込み動作がで
きる、■プリチャージ回路pcや、DCがMA、MA’
に共通化されているのでそれだけ面積が小になる、こ
とである。もちろんこれらの回路を共通にせずに従来の
ように各MA、MA’ に配置することもできる。尚第
18図は電源電圧Vcc=5Vの例であり、φ、。 GCL、GCL’が7.5vなのは、データ線り、、D
、に同じ電圧がプリチャージされるように。 充分高電圧を与えるためである。また、φW。 φOWを7.5vにしているのは、ワード線をコンデン
サで7.5■に昇圧することによって、メモリセルから
の読み出し電圧を高くとるためである。 このための具体的回路はよく知られているので図中には
省略しである。またφyが7.5vなのは、CD、、
CD、からIlo、Iloに高速に信号がとり出せるよ
うに、SW内のMO3Tのgmを高めるためである。φ
yを7.5vに昇圧する方式は、本発明の方式に特有な
ものなので第19〜21図に具体的に示した。すなわち
従来は、第6図のようなデータ線り。、Doから高速で
I10線に信号をとり出す為に第15図のような回路が
用いられている。本回路の欠点はQtとQtのゲート電
圧が、非選択の場合にフローティング状態になることで
ある。しかしたとえフローティングになっていても、こ
のゲートからの引出線は短いために、結合電圧が現われ
てQt、Qtが非選択のはずなのにONになることはな
い、しかしこの回路を本発明にそのまま使うわけにはい
かない、なぜならYCはメモリアレー内をかなり長く走
る配線になり結合電圧も増大するからである。そこで第
20゜21図の回路を用いればよい。Q、とQ2により
非選択YCは低インピーダンスでアース電位になるので
結合電圧はYCにほとんど現われない。 第22図は、第17図において、YCとデータ対線り、
、 D、との結合容量を等しく、DoとDoの容量を等
しくして等測的に雑音を減少させるための一実施例であ
る。2交点セルの場合には、第10図に示すように、Y
Cをり、、D、の中間にレイアウトしたとしても、層が
異なるために、製造工程でおこるマスクずれによってり
、、D、の容量が異なってしまい、これが雑音源にもな
る。そこでマスクずれがおきても、YCを対線(Do−
Dll)内のいずれか一方のデータ線に奇数回交叉させ
る(図では1回交叉)ことによって、 D、、 D、と
もにC,+C1の容量を等しく分かつことができる。 第23図は他の一実施例で、対線同志を奇数回交叉させ
た例である。 第24図は、第16.17図の実施例において、SWが
YCだけで制御されるのに対して、YCとXDECによ
って制御されるIOCで制御される例である。すなわち
選択されたXとYの交点に存在するSWのみがONとな
るから第16図の工10 (0)、Ilo (1)など
に任意に出力をとり出すことができる。これは前もって
Ilo (0)。 Ilo (1)をデコードできることを意味するから、
RWCに簡略化された回路が採用できる。 第25図は、第24図を拡張することによって、YCを
各データ対線対応ではなく、2組のデータ対線対応に設
けた例である。こうすることはよってYCの配線本数が
半分、すなわち配線ピッチはこれまでの実施例の2倍に
拡がるので製造が容易となる。本回路の動作は、第24
図と同様に、IOC(0)、IOC(1) とYCと(
7)−Mが取れたSWのみがONとなるが、ここでは、
l0C(0)とIOC(1)にX系アドレス信号の他に
Y系アドレス信号の情報が含まれている点で異なる。す
なわち、データ線り、、 D、の対が選ばれるときは、
IOC(0)データ線り工、D1の対が選ばれるときは
、IOC(0)がX (Y)DECによって選択される
(通常は信号111 IIが出力される)。なお、上に
述べたX系、Y系アドレス信号とは、単純に平面的な2
次点の配置におけるX。 Yを意味するものであり、メモリの論理的なアドレスと
は区別されるべきものであることは言うまでもない。 なお、ここでは2組のデータ対線対応にYCを設けたが
、任意の組数のデータ対線に対応して設けることのでき
ることは言うまでもない。 第26図は、上記と同様YCの配線ピッチをたとえば2
倍に拡げる別の実施例であり、ここでは、Ilo線を2
組設け、CDO,CDOには工/○l10−1をSWに
よって接続し、外部との受信授受を行なう構成になって
いる。この2組のIlo線は、たとえば第9図に述べた
RWCによってそのいずれかを選択して、Di Do
utと接続するが、この他に、Di Doutを複数
本設は選択動作なしに、直接Di、Doutとの接続す
ることも可能である。 本実施例によっても、第25図と同様にYCの配線ピッ
チを拡げることができ、製造が容具になる。 さてこれまでの実施例は、第9.16.17図を基本と
してきたが、第1図に示すようにX、Yデコーダを近接
に配置した構成がとれることも明らかである。第27図
はそのための一実施例である。ここでは、前に述べた第
17図の実施例において、X、Yデコーダを共用した例
を示したが、他の実施例においても同様に適用可能なこ
とは言うまでもない。 同図のXDEC,Y−DECは第28図に示すように、
時間帯を分けてXデコーダの動作(A)およびYデコー
ダの動作(B)を行なう。WD。 YDによってこの出力φXFとφX、φyの一致がとら
れ、w、ycの出力が形成される。また第27図でWD
、YDは単なる論理積の記号で示しであるが、具体的に
はたとえば第20図に示すような回路のように構成され
る。以上のように形成された、W、YDは既に述べた他
の実施例と同じように、配置、配線がなされ、所定の動
作を行なう。 本実施例においても第1図の従来技術で指摘した問題点
のうち、■のデコーダの制御性に関する問題点は残るが
、WとYCと異なる層の導体で形成し、また2交点形の
メモリセルを用いることにより、■、■の問題点は解決
でき、実用価値が高くなる。 なお、第27図において、図面右部に示したXDECに
はYデコーダの機能を持たしていないが、これはYCの
形成に必要とするデコーダの数が図面左部のデコーダの
数似内であることを仮定したためであり、場合によって
は右部のデコーダにも左部デコーダと同様の機能を持た
せる場合もありうる。また、WDとYDを並置して設計
することが占有面積の関係で困難な場合には、YDの回
路を複数のデコーダ部に分配して設計することも可能で
ある。 第29図、30図は、これまで述べてきた実施例が2交
点セルを対象にしてきたのに対して、1交点セルあるい
はフリップフロップ型のスタティック型メモリセルに対
する実施例である。第29図のXDECの配置について
述べる。通常の2交点セルはワード線は比較的抵抗の高
い配線機(たとえば、polysi)が使用されるので
、そのワード線遅延時間が問題となる。そこでその時間
を極力小さく抑えるために、第16図のように、ワード
線を分割しその中心にXデコーダやドライバ(XDEC
と総称して図示しである)を配置したわけである。これ
に対し、1交点セルではワード線が抵抗の低いAQで形
成されているために、ワード線を分割する必要はなく、
第29図のようにXDECは一端に配置でき、ドライバ
も片側1個でよいために面積が小にできる。したがって
使用するメモリセルに応じてXDECの位置も適宜変え
ることができる。 次に以上の実施例を用いて実際にチップ設計する場合に
問題となる周辺回路の配置について、本発明と直接関連
する具体的実施例を述べる。 メモリLSIは汎用性が重視されるために、世界標準の
D I P (Dual In Lime Pacha
ge)が用いられる。このDIPには細長いチップ形状
のものほど収容しやすい。−六本発明では、データ線を
細分化することに特長がある。しかしデータ線を細分化
するほどデータ線方向、つまりyc力方向長くなる。そ
こでYC方向をチップ長辺方向に一致させるようにメモ
リセルを配置すれば、DIPに収容しやすいメモリセル
を設計できることになる。第16.17図を用いたこの
場合のチップの概念図を第31図に示す。ここでPRC
I。 PRC2はアドレスバッファ回路やその他の制御回路を
示す。 第32図は、前述したようにYCのピッチを拡げ、その
中にYCとは異なる信号や給電線をYCと同じ層を用い
て配置した例である。たとえばこの信号が周辺回路PR
CI、PRCZ間のやりとりだけに関係する信号とすれ
ば、メモリアレー内をメモリアレーの面積を大きくする
ことなく走らせることができるから、チップ面積の低減
になる。 【発明の効果1 以上から明らかなように、本発明によれば、高速、高集
積メモリが実現できる。
第1図乃至第8図は、従来例を説明するための図、第9
図は、本発明を説明するための概念図、第10図及び第
11図は、メモリセルを説明するための図、第12図(
a)は1本発明の一実施例(同図(b))を説明するた
めの比較対照用従来例、第12図(b)及び第13図乃
至第32図は本発明の一実施例もしくは一実施例の要部
を示す図である。 SA・・・センスアンプ、YC・・・制御線、MA・・
・メモリアレー、W・・・ワード線、D・・・データ線
、MC・・・メモリセル、SW・・・スイッチ、DC・
・・ダミーセル。 第2図 5 −40 □t 湊50 (Al’、 PC)L12り 隼17図 、4−A’析釦 箒/2図 ¥/J目 竿l卒区 (a−ン (−6〕 −■二] f’1M 隼!3目 華72図 ≠22図 竿23図 第211.目 阜2!;図 竿2乙区 不zg図 一−−−−−→−と vPzq回
図は、本発明を説明するための概念図、第10図及び第
11図は、メモリセルを説明するための図、第12図(
a)は1本発明の一実施例(同図(b))を説明するた
めの比較対照用従来例、第12図(b)及び第13図乃
至第32図は本発明の一実施例もしくは一実施例の要部
を示す図である。 SA・・・センスアンプ、YC・・・制御線、MA・・
・メモリアレー、W・・・ワード線、D・・・データ線
、MC・・・メモリセル、SW・・・スイッチ、DC・
・・ダミーセル。 第2図 5 −40 □t 湊50 (Al’、 PC)L12り 隼17図 、4−A’析釦 箒/2図 ¥/J目 竿l卒区 (a−ン (−6〕 −■二] f’1M 隼!3目 華72図 ≠22図 竿23図 第211.目 阜2!;図 竿2乙区 不zg図 一−−−−−→−と vPzq回
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1、複数のワード線と、該ワード線と交叉するように配
置された複数のデータ線対と、上記複数のワード線のう
ちの一本のワード線と上記複数のデータ線対のうちの一
対のデータ線対とが交叉する二つの部分のうち一方に設
けられた信号を蓄積する容量と信号を読み出すトランジ
スタとを有するメモリセルと、を有する複数のメモリア
レーと、 上記信号を増幅する複数の差動増幅器と、 上記データ線対に接続されるように設けられた共通信号
線と、 上記データ線対と共通信号線とを接続するように設けら
れた第1のスイッチ手段と。 上記第1のスイッチ手段を制御するための制御信号を伝
える制御線と、 上記複数のワード線のうち少なくとも1つを選択するた
めの第1のデコード手段と、 上記データ線対と上記共通信号線との接続を上記制御線
を介して制御する第2のデコード手段とを有する半導体
メモリ装置において、 上記データ線対はそれぞれ異なる信号を有するように設
けられ、かつ、該信号は対応する差動増幅器で増幅され
、かつ、上記データ線対は交叉していることを特徴とす
る半導体メモリ装置。 2、特許請求の範囲第1項記載の半導体メモリ装置にお
いて、 上記第1のスイッチは、アドレス信号によって制御され
ることを特徴とする半導体メモリ装置。 3、特許請求の範囲第1項又は第2項記載の半導体メモ
リ装置において、 上記差動増幅器は、上記複数のメモリアレーの間に配置
されることを特徴とする半導体メモリ装置。 4、特許請求の範囲第1項乃至第3項のいずれかに記載
の半導体メモリ装置において、 上記共通信号線は対線からなることを特徴とする半導体
メモリ装置。 5、特許請求の範囲第1項乃至第4項のいずれかに記載
の半導体メモリ装置において、 上記差動増幅器は上記複数のメモリアレーで共有するよ
うに設けられ、かつ、上記複数のメモリアレーの間に配
置されることを特徴とする半導体メモリ装置。 6、特許請求の範囲第1項乃至第5項のいずれかに記載
の半導体メモリ装置において、 上記ワード線に印加される電圧は、上記データ線に表れ
る高い電圧又は、電源電圧よりも高いことを特徴とする
半導体メモリ装置。 7、特許請求の範囲第1項乃至第6項のいずれかに記載
の半導体メモリ装置において、 上記メモリアレーを少なくとも16個有し、かつ、チッ
プの長手方向に少なくとも8個ずつ2列に配置され、該
列の間には上記第1若しくは第2のデコード手段が配置
されていることを特徴とする半導体メモリ装置。 8、特許請求の範囲第1項乃至第7項のいずれかに記載
の半導体メモリ装置において、 上記データ線は、上記ワード線及び上記制御線を構成す
る層とは異なる層で設けられたことを特徴とする半導体
メモリ装置。 9、特許請求の範囲第1項乃至第8項のいずれかに記載
の半導体メモリ装置において、 上記データ線はチップの長手方向とほぼ同じ方向に配置
されたことを特徴とする半導体メモリ装置。 10、特許請求の範囲第1項乃至第9項のいずれかに記
載の半導体メモリ装置において、 上記データ線は上記制御線とほぼ平行に配置されること
を特徴とする半導体メモリ装置。 11、特許請求の範囲第1項乃至第10項のいずれかに
記載の半導体メモリ装置において、 上記共通信号線は、上記ワード線とほぼ同じ方向に配置
されることを特徴とする半導体メモリ装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2126711A JPH03116486A (ja) | 1990-05-18 | 1990-05-18 | 半導体メモリ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2126711A JPH03116486A (ja) | 1990-05-18 | 1990-05-18 | 半導体メモリ装置 |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62263785A Division JPS63247990A (ja) | 1987-10-21 | 1987-10-21 | 半導体装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03116486A true JPH03116486A (ja) | 1991-05-17 |
Family
ID=14941970
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2126711A Pending JPH03116486A (ja) | 1990-05-18 | 1990-05-18 | 半導体メモリ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH03116486A (ja) |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS54148340A (en) * | 1978-05-12 | 1979-11-20 | Nec Corp | Memory circuit |
| JPS56130886A (en) * | 1980-03-14 | 1981-10-14 | Nec Corp | Semiconductor memory device |
-
1990
- 1990-05-18 JP JP2126711A patent/JPH03116486A/ja active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS54148340A (en) * | 1978-05-12 | 1979-11-20 | Nec Corp | Memory circuit |
| JPS56130886A (en) * | 1980-03-14 | 1981-10-14 | Nec Corp | Semiconductor memory device |
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