JPS603702B2 - conductor memory - Google Patents

conductor memory

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JPS603702B2
JPS603702B2 JP54111768A JP11176879A JPS603702B2 JP S603702 B2 JPS603702 B2 JP S603702B2 JP 54111768 A JP54111768 A JP 54111768A JP 11176879 A JP11176879 A JP 11176879A JP S603702 B2 JPS603702 B2 JP S603702B2
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JP
Japan
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memory
data line
fet
data lines
data
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清男 伊藤
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    • GPHYSICS
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    • G11CSTATIC STORES
    • G11C11/00Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor
    • G11C11/21Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor using electric elements
    • G11C11/34Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor using electric elements using semiconductor devices
    • G11C11/40Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor using electric elements using semiconductor devices using transistors
    • G11C11/401Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor using electric elements using semiconductor devices using transistors forming cells needing refreshing or charge regeneration, i.e. dynamic cells
    • G11C11/403Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor using electric elements using semiconductor devices using transistors forming cells needing refreshing or charge regeneration, i.e. dynamic cells with charge regeneration common to a multiplicity of memory cells, i.e. external refresh
    • G11C11/404Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor using electric elements using semiconductor devices using transistors forming cells needing refreshing or charge regeneration, i.e. dynamic cells with charge regeneration common to a multiplicity of memory cells, i.e. external refresh with one charge-transfer gate, e.g. MOS transistor, per cell

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Semiconductor Memories (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は半導体メモリにおけるメモリアレーの構成に関
するもである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a structure of a memory array in a semiconductor memory.

従来1ケのトランジスタで1ビット構成するメモリ、た
とえばMOS(Meね1−Oxide−Semic−o
nd肌tor)メモリでは第1図,第2図のような回路
が採用されていた。
Conventionally, memories that consist of one bit with one transistor, such as MOS (Mene1-Oxide-Semic-o
The circuits shown in Figures 1 and 2 were used in memory.

すなわち第1図において、たとえばメモリセルMCoを
読み出す場合には、ワード線Woと、他のデータ線Do
に属するダミーワード線DW,に同時にパルスを印加し
、メモリセルMCoとDM,からの読み出し信号として
、2本のデータ線Do,Doに現われる微少な差動信号
出力を、プリアンプPAoのセット信号Setをオンに
することによってプリアンプPAoを動作させて増幅し
、Do,Do のいずれか一方のデータ線に現われた電
圧を検出して情報“1”,“0”を弁別していた。ここ
で差動信号出力が発生する理由は以下の通りである。ダ
ミーセルDM,の容量Coに記憶されている電圧は、メ
モリセルCoに記憶されている情報“1”,“0”に対
応した電圧のほぼ中間に設定されるから、ダミーセルの
読み出いこよりデータ線に現われる電圧はメモリセルの
“1”,“0”謙み出しによるデータ線電圧のほぼ中間
となる。従って、この中間値と“1”,“0”出力との
差が極性の異なる差動信号出力となる。
That is, in FIG. 1, when reading out a memory cell MCo, for example, a word line Wo and another data line Do are connected.
A pulse is simultaneously applied to the dummy word line DW, which belongs to the memory cells MCo and DM, and the minute differential signal output appearing on the two data lines Do, Do is used as the read signal from the memory cells MCo and DM, to the set signal Set of the preamplifier PAo. By turning on the preamplifier PAo, the preamplifier PAo is operated and amplified, and the voltage appearing on one of the data lines Do and Do is detected to discriminate between information "1" and "0". The reason why differential signal output is generated here is as follows. Since the voltage stored in the capacitor Co of the dummy cell DM is set to approximately the middle of the voltages corresponding to the information "1" and "0" stored in the memory cell Co, data cannot be read from the dummy cell. The voltage appearing on the line is approximately midway between the data line voltage due to the "1" and "0" output of the memory cell. Therefore, the difference between this intermediate value and the "1" and "0" outputs becomes a differential signal output with different polarity.

第2図は第1図に示す回路を複数個(例えばここでは6
4ケ)は1チップ内に実装しては1メモリを構成した場
合の幾何学的配置を考慮した回路の概略を示す図である
Figure 2 shows a plurality of circuits shown in Figure 1 (for example, 6 here).
4) is a diagram schematically showing a circuit in consideration of the geometrical arrangement when mounted in one chip to constitute one memory.

図中白丸印がメモリセル、黒丸印がダミーセルである。
たとえば、前記のようにしてデータ線Doに現われた信
号を外部に取り出すには、アドレス信号へによってトラ
ンジスタQoをオンした、データ線Doの信号をメイン
アンプMAに入力して増幅し、データ出力Doutとし
て、チップ外に取り出す。さてこのような構成での欠点
は次の点に要約される。すなわち■データ線Do,Do
に現われた差動の信号の片方のみをメインアンプMA
で増幅することになるので高速性の点で劣る。■ 片方
の信号を取り出すためにDo,Do の電気的不平衛が
生じやすく誤動作の原因となるご■電気的特性を平衡さ
せるべきデータ線Do,D。
In the figure, the white circles are memory cells, and the black circles are dummy cells.
For example, in order to take out the signal appearing on the data line Do as described above, the signal on the data line Do, which turns on the transistor Qo according to the address signal, is input to the main amplifier MA and amplified, and the data output Dout and take it out of the chip. Now, the drawbacks of such a configuration can be summarized as follows. In other words, ■Data lines Do, Do
Only one of the differential signals appearing in the main amplifier MA
Since it is amplified by , it is inferior in terms of high speed. ■ In order to extract one signal, electrical imbalance between Do and Do tends to occur, causing malfunction. ■ Data lines Do and D must have their electrical characteristics balanced.

が、チップ内で幾何学的に近接してないために、Do,
Do に不平衡雑音が結合しやすく。プリアンプをオン
にした場合に誤動作の原因となる。これらの欠点により
、高速にして、高安定なLSIメモリの設計には従来限
界があった。本発明の1つの目的は「 ノイズマージン
の大きい半導体メモリを提供することにある。本発明の
1つの目的は、セルの高集積充填の可能な半導体メモリ
を提供することにある。
are not geometrically close within the chip, so Do,
Unbalanced noise easily couples to Do. This may cause malfunction if the preamplifier is turned on. Due to these drawbacks, there has been a limit to the design of high-speed and highly stable LSI memories. One object of the present invention is to provide a semiconductor memory with a large noise margin.An object of the present invention is to provide a semiconductor memory that allows highly integrated cell packing.

このために、本発明の一実施例は、ダイナミック・ラン
ダム・アクセス・メモリのメモリセル・レイアウトにお
いて、各セルのアクセス・トランジスタのチャンネル上
及びそれに連結するキャパシタの中央に童畳して、かつ
、チャンネル長方向と平行な向きにデータ線を配置する
ことによりト高集積かつ低雑音のセルとしたものである
To this end, one embodiment of the present invention provides a memory cell layout of a dynamic random access memory, in which a voltage is placed on the channel of the access transistor of each cell and in the center of the capacitor coupled thereto, and By arranging the data lines parallel to the channel length direction, a highly integrated and low noise cell is achieved.

以上実施例で詳作に説明する。第3図は、その回路を示
すものである。
This will be explained in detail in the examples above. FIG. 3 shows the circuit.

すなわち差動読み出し信号が現われるデータ線対Do,
D。を図中のように近接して平行に配置し、かつワード
線(Wo〜W63,DWo,DW,)の各々1本とDo
,Doの交点の中で、一方の交点のみにメモリセルを接
続する。あるメモリセル(たとえばMC63)読み出す
場合には、そのセルが接続されていないデータ線(Do
)に接続されているダミーセル(D船)を同時に読み出
して、データ線Do,Doに現われた差動電圧をプリァ
ンプPんで有効に利用する。またプリァンプPへで増幅
された差敷信号は、デコーダの出力であるアドレス信号
Aoの印加によってトランジスタQo,Qoを通り差動
のアンプMAに入力し、再び差動で増幅される。このよ
うに本発明では、第2図の場合とはまった〈Do,Do
の電気的平衡度は何ら阻害されることはない。第4図
は、Do,Do の電気的平衡度を保つたままでのメモ
リセル(8ビット)の接続法の概略図である。図中a,
b,cはDo,Doにそれぞれ1ケおき、2ケおき、4
ケおきにメモリセルを接続する方法である。第5図a,
第6図はシリコンゲートプロセスを用いて第4図b,c
を実現するレイアウト例である。第5図bは第5図aの
AA′部の断面図である。
That is, the data line pair Do, where differential read signals appear,
D. are arranged close to each other in parallel as shown in the figure, and one each of the word lines (Wo to W63, DWo, DW,) and Do
, Do, a memory cell is connected to only one of the intersections. When reading a certain memory cell (for example, MC63), the data line (Do
) are simultaneously read out, and the differential voltage appearing on the data lines Do, Do is effectively used by the preamplifier P. Further, the differential signal amplified by the preamplifier P passes through transistors Qo and Qo by application of the address signal Ao, which is the output of the decoder, and is input to the differential amplifier MA, where it is differentially amplified again. In this way, in the present invention, <Do, Do
The electrical balance of is not disturbed in any way. FIG. 4 is a schematic diagram of a method of connecting memory cells (8 bits) while maintaining electrical balance between Do and Do. In the figure a,
b, c are Do, Do every 1, every 2, 4
In this method, memory cells are connected every other place. Figure 5a,
Figure 6 shows Figures 4b and 4c using a silicon gate process.
This is an example of a layout that achieves this. FIG. 5b is a cross-sectional view of section AA' in FIG. 5a.

図中、ポリシーJコンで形成された記憶容量形成電極c
pは、第1図のような、メモリセル内の記億容量Coを
形成するためのものである。400,41川まシリコン
基板600内に形成され、トランジスタQを形成するた
めのドレィンとソース(又はソースとドレイン)であり
420は410に対応してCoを形成するためのドレィ
ン(又はソース)である。
In the figure, storage capacitor forming electrode c formed with policy J
p is for forming a storage capacitor Co in the memory cell as shown in FIG. 400, 41 are formed in the Kawama silicon substrate 600 and are a drain and source (or source and drain) for forming a transistor Q, and 420 is a drain (or source) for forming Co corresponding to 410. be.

記憶容量形成電極Cpおよびワード線W斑, W59等
はポリシリコンで形成され、データ線D,等はアルミニ
ウムで形成されている。
The storage capacitor forming electrode Cp and the word lines W59, etc. are formed of polysilicon, and the data lines D, etc. are formed of aluminum.

データ線D,等とワード線W59等は絶縁膜200によ
り分離されている。1 00はデータ線Do,Do 等
と拡散層400とのコンタクト部である。
The data line D, etc. and the word line W59, etc. are separated by an insulating film 200. Reference numeral 100 indicates a contact portion between the data lines Do, Do, etc. and the diffusion layer 400.

記憶容量Coの形成は、N−チャンネルMOSでは、c
pに高電圧を加えると、その直下に形成されるチャンネ
ルとcp間の容量がCoとなる。
In N-channel MOS, the storage capacitance Co is formed by c
When a high voltage is applied to p, the capacitance between cp and the channel formed directly below becomes Co.

第5図を用いて動作を説明すると、ワード線たとえばW
6。にパルス電圧を印加するとトランジスタQ(第1図
MCo内のQに相当)はオンとなり、Coの記憶電圧は
データ線Doの容量とCoで分圧された形でDoに電圧
が現われることになる。一方、これと対になるデータ線
Doには、トランジスタQが存在しないから、出力は現
われない。Do に現われる出力は、前述したようにダ
ミーセル(図中省略)からの出力だけとなる。なお第5
図から明らかなようにDoとD.におけるコンタクト部
の拡散層間の距離を中間にAI配線が存在するために、
大にできる。そのためDo,D,間のパンチスルーが避
けられる利点もある。さらに第3図の他の利点はプリア
ンプPAoのレイアウトが従来に比べ容易となることも
ある。すなわち従来の第1図,第2図では、互いひ一直
線上にレイアウトされているDo,Do の中間に「
メモリセルよりもはるかに占有面積大でしかも回路構成
の複雑なPへをレイアウトしなければならず、データ線
のピッチを考えるとこれはきわめて困難であった。しか
し第3図では、データ線のピッチ方向に対して、従来の
ほぼ2倍のレイアウト上の面積的余裕がでてくるので、
レイアウトがきわめて容易となる。またプリアンプPA
oの配置は第3図のようにMA側でもよいし、あるいは
Do,Do 上の池端(W63側)でもよい。
To explain the operation using FIG. 5, the word line, for example, W
6. When a pulse voltage is applied to the transistor Q (corresponding to Q in MCo in Figure 1), it turns on, and the memory voltage of Co is divided by the capacitance of the data line Do and Co, and a voltage appears on Do. . On the other hand, since the transistor Q does not exist on the data line Do paired with this, no output appears. The output appearing at Do is only the output from the dummy cell (not shown), as described above. Furthermore, the fifth
As is clear from the figure, Do and D. Because the AI wiring exists in the middle of the distance between the diffusion layers of the contact part,
You can make it big. Therefore, there is an advantage that punch-through between Do and D can be avoided. Another advantage of FIG. 3 is that the layout of the preamplifier PAo is easier than in the past. In other words, in the conventional Figures 1 and 2, there is a "
It is necessary to lay out a circuit board that occupies a much larger area than a memory cell and has a complicated circuit configuration, which is extremely difficult considering the pitch of the data lines. However, in Fig. 3, there is approximately twice as much space in the layout as in the conventional layout in the data line pitch direction, so
Layout becomes extremely easy. Also preamplifier PA
o may be placed on the MA side as shown in FIG. 3, or on the pond edge (W63 side) above Do, Do.

W63側にPへを配置すると第3図のごとき、片端にの
みレイアウトの比較的困難な制御回路(Pへ,Qoなど
)が集中することはなくなる。場合によってはプリアソ
プをデータ線上のMA側とW63側とで交互に配置する
こともできる。このように本発明によればレイアウトの
自由度を大幅に増すことができる。また第5図,第6図
では、ワード線がポリSiの例であるが、ワード線がA
Iの場合にも同様にレイアウト可能で、またAIゲート
に場合にも同様である。
By arranging P on the W63 side, control circuits that are relatively difficult to layout (P, Qo, etc.) will not be concentrated at one end, as shown in FIG. Depending on the case, the pre-aps may be arranged alternately on the MA side and the W63 side on the data line. As described above, according to the present invention, the degree of freedom in layout can be greatly increased. Furthermore, in FIGS. 5 and 6, the word line is made of poly-Si, but the word line is made of A
A similar layout is possible in the case of I, and the same applies to the case of AI gates.

また本例では1ケのトランジスタで1ビットを構成する
例であったが、データ対線から差動に信号を取り出すた
めに、ワード線との2交点の一方にのみメモリセルを後
続し「かつダミーセルを利用した第3図,第4図の考え
方を応用すれば、すべてのメモリLSIに適用できるこ
とは明らかである。
Also, in this example, one bit is configured with one transistor, but in order to extract signals differentially from the data pair lines, a memory cell is connected only to one of the two intersections with the word line. It is clear that the concept shown in FIGS. 3 and 4 using dummy cells can be applied to all memory LSIs.

第3図において、CD,CDはデータの書込み、論出し
のための共通のデータ線である。以上から高速、高安定
動作のメモリBIが実現できることになる。
In FIG. 3, CD and CD are common data lines for data writing and logical output. From the above, it is possible to realize a memory BI with high speed and highly stable operation.

【図面の簡単な説明】 第1図,第2図は1ケのトランジスタで1ビットを構成
する従釆のメモリ構成「第3図はデータ対線の片側から
だけ読み出し信号が出力する本発明の実施例、第4図は
メモリセルの結線法、第5図,第6図はSiゲートを例
にしたレイアウトの実施例である。 Do,Do ,D,:データ線、Wo,W62:ワード
線、DWo,DW,;ダミーセルのワード線、MC。 ,MC,:メモリセル、DMo,DM,:ダミーセル、
C。:記憶容量、Qメモリセル内トランジスタ、WD:
ワードドライバ、Q〇,Q。〜Q3:データ線選択用ト
ランジスタ、へ〜A63:アドレス信号、PAo〜PA
63:プリアンプ、MA:メインアンプ、Set:セッ
ト信号「CP:Co形成用電極。第2図第1図 第3図 第4図 第5図 第6図
[Brief Description of the Drawings] Figures 1 and 2 show the structure of a secondary memory in which one bit is configured with one transistor; Example, Fig. 4 shows a memory cell connection method, and Figs. 5 and 6 show an example of a layout using a Si gate as an example. Do, Do, D,: data line, Wo, W62: word line , DWo, DW, ; Word line of dummy cell, MC. , MC, : Memory cell, DMo, DM, : Dummy cell,
C. :Storage capacity, transistor in Q memory cell, WD:
Word driver, Q〇,Q. ~Q3: Data line selection transistor, to ~A63: Address signal, PAo~PA
63: Preamplifier, MA: Main amplifier, Set: Set signal CP: Electrode for Co formation. Fig. 2 Fig. 1 Fig. 3 Fig. 4 Fig. 5 Fig. 6

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 FETを有すメモリ・セルを複数個行列に配置し、
該FETのスイツチング動作を制御する信号を流すワー
ド線を行方向に走らせ、上記FETから記憶信号を読み
取るためのデータ線を列方向に走らせた半導体メモリに
おいて、上記FETのソース・ドレイン間のチヤンネル
方向を列方向とし、上記チヤンネルと上記データ線は平
面から観て重なり合って形成され上記データ線は、互い
に平行に延長されかつ互いに隣接する1組が差動型のセ
ンス・アンプに結合されてなることを特徴とする半導体
メモリ。
1. A plurality of memory cells each having a FET are arranged in a matrix,
In a semiconductor memory in which a word line for flowing a signal to control the switching operation of the FET runs in the row direction, and a data line for reading a storage signal from the FET runs in the column direction, the channel direction between the source and drain of the FET is is the column direction, the channel and the data line are formed to overlap when viewed from a plane, and the data lines are extended parallel to each other, and one set of adjacent data lines is coupled to a differential sense amplifier. A semiconductor memory characterized by
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