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JP3256620B2 - 半導体記憶装置 - Google Patents

半導体記憶装置

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Publication number
JP3256620B2
JP3256620B2 JP34907493A JP34907493A JP3256620B2 JP 3256620 B2 JP3256620 B2 JP 3256620B2 JP 34907493 A JP34907493 A JP 34907493A JP 34907493 A JP34907493 A JP 34907493A JP 3256620 B2 JP3256620 B2 JP 3256620B2
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JP
Japan
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bit line
bit
bit lines
pair
semiconductor memory
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JP34907493A
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Inventor
慎一郎 白武
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
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Priority to US08/358,582 priority patent/US5555203A/en
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  • Dram (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体記憶装置に係わ
り、特に1本おきにビット線対を構成した半導体記憶装
置に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、半導体記憶装置の大容量化に伴っ
てメモリセルの大きさがより小さくなり、ビット線の配
線間隔も狭くなってきている。このため、ビット線間の
容量結合による読み出しノイズが、次第に無視できなく
なってきている。この問題を図を用いて説明する。
【0003】図8は折り返しビット線構成を用いたダイ
ナミック型半導体記憶装置のメモリセルの配置例であ
り、BLはビット線、WLはワード線、Mはメモリセ
ル、SAはセンスアンプを示している。この図におい
て、WL1 を選択した場合について考える。
【0004】図9は図8のうち、ワード線WL1 にのみ
注目した場合の図である。WL1 を選択すると、選択さ
れたメモリセルMのデータがビット線に転送され、BL
0m,BL3m(m=…n-1,n,n+1,…)の電位が、“1”又
は“0”のデータに応じて信号電位振幅+Vs 又は−V
s 変化する。
【0005】これらのビット線は、ビット線間の容量結
合のため、隣接ビット線に対し微小な電位変動を与え、
その大きさはVs×CBB/CB である。ここで、CBBは
隣接ビット線間の結合容量、CB はビット線の容量であ
る。
【0006】ここで、メモリセルM0nに“1”が、メモ
リセルM3nに“0”が、メモリセルM3(n-1)に“0”の
データが書き込まれていたとする。この場合、ビット線
BL0nはM3(n-1)のデータが“1”で、ビット線BL3
(n-1)が+Vs の電位変化をしたため、信号とノイズを
合わせて dV(BL0n)=Vs −Vs ×CBB/CB の電位変化をする。
【0007】さらに、ビット線BL0nの参照ビット線で
あるBL2nは、隣接のビット線BL3nが+Vs の電位変
化をするため、 dV(BL2n)=+Vs ×CBB/CB の電位変化を受ける。
【0008】従って、BL0nとBL2nの電位差は、 dV(BL0n)−dV(BL2n)=Vs −2Vs ×CBB
/CB となる。上式の第2項がビット線間の容量結合によるノ
イズを表わし、1の信号に対してノイズの相対値が2C
BB/CB となってしまうことを表わしている。
【0009】従って、図8に示したダイナミック型半導
体記憶装置においては、ビット線間の容量結合によっ
て、信号に対するノイズの大きさの比が2CBB/CB と
なってしまい、これがセンスアンプ等の回路の動作マー
ジンを小さくする要因となっていた。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】このように従来、1本
おきにビット線対を構成した半導体記憶装置において
は、ビット線間の容量結合によって生じるノイズは、1
の信号に対して2CBB/CB もの大きさがあり、このノ
イズが回路の動作マージンを小さくする要因となってい
た。
【0011】本発明は、上記事情を考慮してなされたも
ので、その目的とするところは、ビット線間の容量結合
によって生じるノイズの大きさを低減し、回路の動作マ
ージンを十分に確保することのできる半導体記憶装置を
提供することにある。
【0012】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明は、次のような構成を採用している。
【0013】即ち、本発明(請求項1)は、ビット線が
1本おきにビット線対を構成した半導体記憶装置におい
て、1組のビット線対に隣接し、且つ該ビット線対に挟
み込まれていない2本のビット線のうち、多くとも片方
のビット線にのみ同一のワード線が選択された際にデー
タが転送されるようにメモリセルを配置したことを特徴
とする。
【0014】また、本発明(請求項2)は、ビット線が
1本おきにビット線対を構成し、対をなすビット線の同
一ワード線との2つの交点のいずれか一方にメモリセル
を配置した折り返しビット線方式の半導体記憶装置にお
いて、1組のビット線対に隣接し、且つ該ビット線対に
挟み込まれていない2本のビット線の同一ワード線との
2つの交点のいずれか一方にメモリセルを配置したこと
を特徴とする。
【0015】
【作用】本発明によれば、1組のビット線対に隣接し、
且つ該ビット線対に挟み込まれていない2本のビット線
の同一ワード線との2つの交点のいずれか一方にメモリ
セルを配置する構成としているので、1組のビット線対
における隣接ビット線の影響を一方のビット線のみとす
ることができる。従って、1の信号に対して従来は2C
BB/CB もの大きさがあったビット線間の容量結合によ
って生じるノイズを、1の信号に対してCBB/CB の大
きさに半減することができ、これによりセンスアンプ等
の回路の動作マージンを十分に確保することが可能とな
る。
【0016】
【実施例】以下、本発明の詳細を図示の実施例によって
説明する。
【0017】図1から図4は、本発明の第1から第4の
実施例で、ダイナミック型半導体記憶装置において、一
本のワード線WLに沿ったDRAMセルの接続の仕方を
示している。また、図5は本発明の第5の実施例であ
り、第1から第4の実施例を組み合わせたセルアレイの
構成例を示している。
【0018】これらの実施例では、8本のビット線BL
(BL0n,〜,BL7n)が4つのセンスアンプSA(よ
り具体的には、センスアンプ兼イコライズ回路,I/O
等)に接続されており、それぞれのビット線対は1本お
きのビット線によって組となっている。
【0019】また、それぞれのビット線対に隣接し、且
つそのビット線対によって挟まれることのない2本のビ
ット線BLのうち、同一ワード線WLとの交点にメモリ
セルMが接続されるのは1本のみという構成となってい
る。例えば図1及び図3において、BL1n,BL3nのビ
ット線対に隣接し、且つこのビット線対によって挟まれ
ることのない2本のビット線BL0n,BL4nのうち、同
一ワード線との交点にメモリセルMが接続されるのはビ
ット線BL4nのみとなっている。
【0020】またセルアレイは、これら8本のビット線
BLがワード線WLに沿って周期的に並んだ構造とな
る。メモリセルMは、1トランジスタ/1キャパシタか
らなるDRAMセルである。
【0021】1組のビット線対に挟まれたビット線の電
位変化による容量結合ノイズは、ビット線とその参照ビ
ット線の両方に同じように与えられるため、ビット線対
間の電位差を変化させない。この原理により、図8の従
来技術のWL3 を選択した場合に生じたビット線間の容
量結合ノイズは全て打ち消される。ところが、ビット線
対の容量バランスを保つためには、常にデータが読み出
されるメモリセルが接続されるビット線を他のビット線
対に挟まれる形で配置することはできない。
【0022】そこで本発明では、1つのビット線対に挟
まれることなしに隣接した2本のビット線のうち、同一
のワード線につながるメモリセルが接続されたビット線
を、片側にのみ配置するという条件でメモリセルを配置
する。
【0023】この場合、ビット線対における隣接ビット
線の影響を受けるビット線は片側のみである。そして、
片側のビット線の信号量Vs の電位変化によりビット線
対が受けるノイズは、最悪の場合でもVs×CBB/CB
のみである。これを、図1の実施例について説明する。
【0024】ワード線WLが選択されると、ビット線B
L2 ,BL3 ,BL4 ,BL5 に接続されたメモリセル
Mから各々のビット線にデータが転送される。このと
き、ビット線の電位はメモリセルに書き込まれていた信
号によって微小に変化し、またビット線間の結合容量に
よって隣接ビット線にこの電位変化が伝えられる。ここ
で、ビット線BL2 の信号電位変化は隣接のビット線B
L1 及びBL3 に同じ様に伝えられる。ところが、ビッ
ト線BL1 とBL3 はビット線対を構成しているので、
このビット線容量結合による電位変化はビット線BL1
とBL3 の電位差を変化させることはない。同様にビッ
ト線BL5 の電位変化はビット線BL4 とBL6 の電位
を変動させるが、これもノイズとならない。
【0025】一方、ビット線BL3 の信号電位変化は隣
接のビット線BL2 及びBL4 の電位を変動させる。従
って、ビット線BL0 とBL2 のビット線対はその片方
に電位変動を受けることになり、例えばメモリセルM2
に“0”、メモリセルM3 に“1”が書き込まれていた
場合には、ビット線BL0 とBL2 の電位差がVs ×C
BB/CB だけ縮まることになる。即ち、メモリセルM2
の読み出しについては、最悪の場合でもVs ×CBB/C
B であり、従来の半分のノイズを受けるだけである。
【0026】以下同様に、メモリセルM3 ,M4 ,M5
の読み出しについても最悪でVs ×CBB/CB のノイズ
を受けるが、これらも従来の技術で説明した場合の最悪
のノイズの半分の値であり、この程度のノイズであれ
ば、センスアンプ等の回路の動作マージンを十分に取る
ことができる。
【0027】図2、3、4のそれぞれの実施例の全ての
メモリセルの読み出しについても同様で、最悪の場合の
ノイズはVs ×CBB/CB であり、ビット線間の容量結
合によって生じるノイズの大きさを従来の半分にするこ
とができ、センスアンプSA等の動作マージンを大きく
することが可能となる。
【0028】また、図5の実施例では、図1〜図4の実
施例を組み合わせることにより、セル配置を均一化し、
各々のビット線に接続されるメモリセル数を同じにして
いる。これは、各々のビット線の駆動負荷を同じにする
ことになり、ビット線の駆動に際して有利である。ま
た、ビット線方向に2つのメモリセルを連続して形成し
た構成をワード線方向に1つずつずらした構成としてい
るので、メモリセルのパターン配置が楽になる利点があ
る。
【0029】図6は、本発明の第6の実施例に係わる半
導体記憶装置のセル配置例を示す図である。この実施例
は、複数のDRAMセルを直列につなげたNANDセル
を基本単位として、最もビット線コンタクト寄りのワー
ド線を分離することにより、データの転送されるビット
線を選択して、折り返し型ビット線構成を実現してい
る。また、複数のビット線対によってセンスアンプSA
を共有し、読み出し或いは再書き込みを順に行う方式を
用いている。図中のφ1,φ2はビット線をセンスアン
プSAに接続するための制御信号である。
【0030】本発明の骨子として、特定のワード線を選
択した際にデータが転送されるビット線が一組のビット
線対に挟まれるか、或いは1組のビット線対に挟まれた
ビット線以外の隣接ビット線のうちの多くとも一方のビ
ット線のみであればよい。この規則に基づきデータが転
送されるビット線が選択されるように、ビット線コンタ
クト近傍のトランスファゲートの接続順序を変えて配置
したものが本実施例である。
【0031】この場合も、隣接ビット線による影響を従
来の半分にすることができ、第1〜第5の実施例と同様
の効果が得られる。
【0032】図7は、本発明の第7の実施例に係わる半
導体記憶装置のセル配置例を示す図である。この実施例
は第6の実施例と同様に、複数のDRAMセルを直列に
つなげたNANDセルを基本単位として、折り返し型ビ
ット線構成を実現している。また、図6とはビット線と
NANDセルの接続の仕方が異なるが、基本的には図6
で説明したのと同様な規則に基づいて接続順序を変えて
いる。
【0033】なお、本発明は上述した各実施例に限定さ
れるものではない。実施例では、ダイナミック型半導体
記憶装置の例で説明したが、1本おきにビット線対を構
成するものであれば、不揮発性半導体記憶装置に適用す
ることもできる。その他、本発明の要旨を逸脱しない範
囲で、種々変形して実施することができる。
【0034】
【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、ビ
ット線が1本おきにビット線対を成した構成において、
メモリセルの配置を工夫することにより、ビット線間の
容量結合によって生じるノイズを従来の半分に低減し、
回路動作マージンを確保した半導体記憶装置を実現する
ことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】第1の実施例に係わるダイナミック型半導体記
憶装置のセル配置例を示す図。
【図2】第2の実施例に係わるダイナミック型半導体記
憶装置のセル配置例を示す図。
【図3】第3の実施例に係わるダイナミック型半導体記
憶装置のセル配置例を示す図。
【図4】第4の実施例に係わるダイナミック型半導体記
憶装置のセル配置例を示す図。
【図5】第5の実施例に係わるダイナミック型半導体記
憶装置を説明するためのもので、第1〜第4の実施例の
セルを組み合わせたセルアレイの構成例を示す図。
【図6】第6の実施例に係わるダイナミック型半導体記
憶装置のセル配置例を示す図。
【図7】第7の実施例に係わるダイナミック型半導体記
憶装置のセル配置例を示す図。
【図8】従来の折り返しビット線構成を用いたダイナミ
ック型半導体記憶装置のメモリセルの配置例を示す図。
【図9】図8のうちワード線WL1 にのみ注目した場合
を示す図。
【符号の説明】
BL…ビット線 WL…ワード線 M…メモリセル SA…センスアンプ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 21/8242 H01L 27/108 G11C 11/401

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ビット線が1本おきにビット線対を構成し
    た半導体記憶装置において、 1組のビット線対に隣接し、且つ該ビット線対に挟み込
    まれていない2本のビット線のうち、片方のビット線に
    のみ同一のワード線が選択された際にデータが転送され
    るように、メモリセルが配置されてなることを特徴とす
    る半導体記憶装置。
  2. 【請求項2】ビット線が1本おきにビット線対を構成
    し、対をなすビット線の同一ワード線との2つの交点の
    いずれか一方にメモリセルを配置した折り返しビット線
    方式の半導体記憶装置において、 1組のビット線対に隣接し、且つ該ビット線対に挟み込
    まれていない2本のビット線の同一ワード線との2つの
    交点のいずれか一方にメモリセルが配置されてなること
    を特徴とする半導体記憶装置。
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KR100510463B1 (ko) * 1998-04-20 2005-10-24 삼성전자주식회사 폴드 비트라인 구조를 갖는 반도체 메모리장치

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