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JPS61120395A - Semi conductor storage device - Google Patents

Semi conductor storage device

Info

Publication number
JPS61120395A
JPS61120395A JP59240224A JP24022484A JPS61120395A JP S61120395 A JPS61120395 A JP S61120395A JP 59240224 A JP59240224 A JP 59240224A JP 24022484 A JP24022484 A JP 24022484A JP S61120395 A JPS61120395 A JP S61120395A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
bit
lines
memory cell
capacitor
line
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP59240224A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kazutaka Nogami
一孝 野上
Takayasu Sakurai
貴康 桜井
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP59240224A priority Critical patent/JPS61120395A/en
Publication of JPS61120395A publication Critical patent/JPS61120395A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Abstract

PURPOSE:To eliminate restrictions of the high integration of a sense amplifier part and perform high-speed operation by determining the pattern shape of a memory cell for one bit so that it is long in the prolongation directions of the 1st and the 2nd selection lines and short in the prolongation directions of the 1st and the 2nd bit lines. CONSTITUTION:Transistors (TR) Q1 and Q2 including areas 31 and 32a, and 33 are arrayed linearly in parallel to one side of the area of a triangular capacitor Cs, and their array direction cross the prolongation directions of bit lines BL and RBL or word lines WL and RWL slantingly. The pattern of the memory cell for one bit is long in the prolongation directions of the bit lines BL and RBL as shown by an area encircled with an alternate long and short dash line. Consequently, the width of the sense amplifier part is increased with the same degree of integration. Therefore, there is no restriction of the high integration of the sense amplifier part.

Description

【発明の詳細な説明】 [発明の技術分野] この発明は半導体記憶装置、特にリフレッシュ動作を必
要とするダイナミック型の読み出し言き込み可能な記憶
装置に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Technical Field of the Invention] The present invention relates to a semiconductor memory device, and particularly to a dynamic readable programmable memory device that requires a refresh operation.

[発明の技術的背景とその問題点] 第3図は従来の代表的なダイナミック型読み出し書き込
み(ダイナミックメモリ)の構成を示す回路図である。
[Technical background of the invention and its problems] FIG. 3 is a circuit diagram showing the configuration of a typical conventional dynamic read/write (dynamic memory).

図においてMC1,MC2・・・はそれぞれメモリセル
、DCl、DC2はそれぞれダミーセル、BL、BLは
ビット線、CBはビットIBL、B二L1.:存在する
11WI、WLl、’WL2・・・はワード線、[)W
LI、DWL2はダミーワード線、SAはセンスアンプ
、SEはセンスアンプイネーブル線、TI、T2はカラ
ム選択信号CDにより制御されるカラム選択用5のMO
Sトランジスタ、DL、OLはデータ線、04JTはデ
ータを出力する出力回路である。
In the figure, MC1, MC2, . . . are memory cells, DCl, DC2 are dummy cells, BL, BL are bit lines, CB are bits IBL, B2, L1, . : Existing 11WI, WLl, 'WL2... are word lines, [)W
LI and DWL2 are dummy word lines, SA is a sense amplifier, SE is a sense amplifier enable line, TI and T2 are 5 MOs for column selection controlled by column selection signal CD.
The S transistor, DL, and OL are data lines, and 04JT is an output circuit that outputs data.

上記各メモリセルMCは一つのキャパシタC3と一つの
トランスファゲート用のMC8トランジスタQMとから
それぞれ構成されており、キャパシタCsに電荷を蓄積
しているか否かにより“1パレベルまたは0”レベルの
情報を記憶するものである。同様に上記各ダミーセルD
Cは一つのキャパシタCDと一つのトランスファゲート
用のMOSトランジスタQDとからそれぞれ構成されて
いる。
Each of the memory cells MC is composed of one capacitor C3 and one transfer gate MC8 transistor QM, and stores information at the "1P level" or "0" level depending on whether charge is stored in the capacitor Cs. It is something to remember. Similarly, each dummy cell D above
C is each composed of one capacitor CD and one transfer gate MOS transistor QD.

しかるにメモリセルMC内のキャパシタC9に蓄積され
た電荷はリークなどにより時間の経過と共に減少してい
くのが常である。このため、電荷が完全に消滅しないう
ちにこの電荷を一回読み出し、再書き込みすることによ
って電荷を蓄積し直す動作が必要になる。このような動
作はリフレッシュと呼ばれ、ダイナミックRAMでは必
ずこのリフレッシュが必要である。例えば、256にビ
ットのダイナミックRAMでは4ミリ秒毎にすべてのセ
ルを一回ずつリフレッシュしなければならないという制
限がある。
However, the charge accumulated in the capacitor C9 in the memory cell MC usually decreases over time due to leakage or the like. For this reason, it is necessary to read out the charge once and rewrite it before the charge completely disappears, thereby accumulating the charge again. Such an operation is called refresh, and dynamic RAM always requires this refresh. For example, a 256-bit dynamic RAM has the limitation that all cells must be refreshed once every 4 milliseconds.

第4図にこのリフレッシュを定期的に行なう場合のタイ
ミングチャートを示す。すなわち、データアクセスを行
なうノーマル期間■とリフレッシュ期間■とを設定し、
一定期間毎にリフレッシュ期間■を挿入してリフレッシ
ュ動作を行なうようにしており、このリフレッシュ期間
■では通常のデータアクセスは行なえない。なぜならば
、例えばメモリセルMC1内のキャパシタCsをリフレ
ッシュしているとき、ビット線BL、8Lはこのキャパ
シタCBのデータになっており、このときに他のキャパ
シタからデータを読み出すことが不可能だからである。
FIG. 4 shows a timing chart when this refresh is performed periodically. In other words, set the normal period ■ and refresh period ■ for data access,
A refresh period (2) is inserted at regular intervals to perform a refresh operation, and normal data access cannot be performed during this refresh period (2). This is because, for example, when the capacitor Cs in the memory cell MC1 is being refreshed, the bit lines BL and 8L contain the data of this capacitor CB, and it is impossible to read data from other capacitors at this time. be.

従って、リフレッシュを定期的に行なう場合、リフレッ
シュを行なっている期間にこのRAMに対するアクセス
要求が生じてもリフレッシュが完了するまで待たなけれ
ばならず、等価的にアクセスが長くなるという不都合が
生じる=これはRAMの高速化と相入れないので問題で
ある。
Therefore, when refresh is performed periodically, even if an access request to this RAM occurs during the refresh period, it has to wait until the refresh is completed, resulting in the inconvenience that the access is equivalently longer. This is a problem because it is incompatible with increasing the speed of RAM.

第5図は上記第3図の従来のRAMの動作を示すタイミ
ングチャートである。このRAMでは、アドレスAdd
が変化するかまたはチップイネーブル信号(図示せず)
が活性化されることにより1サイクルが開始される。こ
のサイクルの始めには、まず例えばワード線WL1の信
号が1”レベルにされて、対応するメモリセルMC1が
活性化される。次に活性化されたメモリセルMCIから
一方のビット線BLにセルデータが出力される。
FIG. 5 is a timing chart showing the operation of the conventional RAM shown in FIG. 3 above. In this RAM, address Add
changes or chip enable signal (not shown)
One cycle is started by activation of . At the beginning of this cycle, first, for example, the signal on the word line WL1 is set to 1'' level, and the corresponding memory cell MC1 is activated.Next, the activated memory cell MCI is connected to one bit line BL. Data is output.

このとき、ダミーワードIDWL1の信号も″1″レベ
ルにされ、ダミーセルDC1から他方のピッl□ ト線8mにセルデータが出力される。このダミーセルD
CI内のキャパシタCDには、メモリセルMC内のキュ
バシタCBに蓄積されるデータ“1′に対応した電荷と
データ“OIIに対応した電荷のほぼ中間の量の電荷が
予め蓄積されている。次にセンスアンプイネーブル線S
Eの信号が″1nレベルにされてセンスアンプSAが活
性化され、ビット線8L、B’L間に生じた電位差がこ
のセンスアンプSAで増幅される。この時点でワード線
WL1の信号はまだ“1″レベルにされているので、増
幅されたデータがデータの読み出しが行われた元のメモ
リセルMCIに書き込まれ、これによりリフレッシュが
行われる。
At this time, the signal of dummy word IDWL1 is also set to the "1" level, and cell data is output from dummy cell DC1 to the other pit line 8m. This dummy cell D
Capacitor CD in CI stores in advance an amount of charge that is approximately intermediate between the charge corresponding to data "1" and the charge corresponding to data "OII" stored in cubasitor CB in memory cell MC. Next, sense amplifier enable line S
The signal on the word line WL1 is set to the ``1n level'', the sense amplifier SA is activated, and the potential difference generated between the bit lines 8L and B'L is amplified by the sense amplifier SA.At this point, the signal on the word line WL1 is still Since it is set at the "1" level, the amplified data is written into the original memory cell MCI from which the data was read, thereby performing refreshing.

他方、リフレッシュではなくデータの出力を行なう場合
には、上記のようにして一つのメモリセルMCからデー
タをビット線BL、BLに出力した後に、カラム選択用
のMOSトランジスタT1゜T2をカラム選択信号CD
によってオンさせ、ビット線BL、BLのデータをデー
タ線DL、DLに伝達させる。この後、出力回路OU 
T $tデータDoutを出力する。このとき、出力回
路OUTでは波形整形等を行なうので、ヒツト線8m、
BLにデータが出力された後からかなり遅れてデータD
OUtが出力されることになる。
On the other hand, when outputting data instead of refreshing, after outputting data from one memory cell MC to the bit lines BL, BL as described above, the column selection MOS transistors T1 and T2 are connected to the column selection signal. CD
The bit lines BL and BL are turned on by the bit lines BL and BL, and the data on the bit lines BL and BL are transmitted to the data lines DL and DL. After this, the output circuit OU
T Output $t data Dout. At this time, the output circuit OUT performs waveform shaping, etc., so the hit line 8m,
Data D is output quite late after data is output to BL.
OUT will be output.

上記のように一定期間毎にリフレッシュを行なう場合と
は異なり、この場合のリフレッシュはRAMのユーザー
に常にこのタイミングを見出だす等の負担を与えること
になり、ダイナミックRAMを使い難いものにしている
Unlike the above case where refresh is performed at regular intervals, refresh in this case places a burden on the RAM user, such as constantly finding the timing, making dynamic RAM difficult to use. .

そこでこの発明の途中の過程において、リフレッシュの
タイミングを考慮する必要がなく、しかもアクセス時間
も十分に短くすることができるダイナミックRAMが開
発されている。このRAMは特願昭59−133795
号の出願の願書に添付された明細書および図面中に記載
されており、1ビツトのメモリセルを第6図の回路図の
ように構成するようにしたものである。すなわち、キャ
パシタCsは“1nレベル、“0″レベルのデータを電
荷蓄積形で記憶するものであり、その一方の電極が接続
されているデータ蓄積節点Mはトランスファゲート用の
MOSトランジスタQ1を介してデータアクセス用のビ
ット線BLに接続されている。上記トランジスタQ1の
ゲートはデータアクセス用のワード線WLに接続されて
いる。さらに上記データ蓄積節点Mはもう一つのトラン
スファゲート用のMOSトランジスタQ2を介してデー
タリフレッシュ用のビット線RBLに接続されている。
Therefore, in the course of the present invention, a dynamic RAM was developed that does not require consideration of refresh timing and can also sufficiently shorten access time. This RAM is based on the patent application No. 59-133795.
It is described in the specification and drawings attached to the application of No. 1, and a 1-bit memory cell is configured as shown in the circuit diagram of FIG. That is, the capacitor Cs stores data at the "1n level" and "0" level in a charge storage type, and the data storage node M to which one electrode is connected is connected to the data storage node M via the transfer gate MOS transistor Q1. It is connected to a bit line BL for data access.The gate of the transistor Q1 is connected to a word line WL for data access.Furthermore, the data storage node M is connected to another MOS transistor Q2 for a transfer gate. It is connected to a bit line RBL for data refresh via the data refresh bit line RBL.

上記トランジスタQ2のゲートはデータリフレッシュ用
のワード線RWLに接続されている。また、上記キャパ
シタCBの他方の電極は所定電位例えば電源電圧印加点
に接続されている。
The gate of the transistor Q2 is connected to a data refresh word line RWL. Further, the other electrode of the capacitor CB is connected to a predetermined potential, for example, a power supply voltage application point.

このようにビット線とワード線とを一つのメモリセルに
対して二組設けることにより、一方のビット線BLが他
のメモリセルでデータアクセスのために占有されている
ような場合でも、他方のビット線R8Lを用いてキャパ
シタC8をアクセスするとかできる。従って、そのメモ
リセル内のキャパシタCBがアクセスされていない任意
の時点でこのキャパシタをビットIIRBLおよびワー
ド線RWLを利用してリフレッシュすることができる。
By providing two sets of bit lines and word lines for one memory cell in this way, even if one bit line BL is occupied by another memory cell for data access, the other bit line BL can be used for data access. Capacitor C8 can be accessed using bit line R8L. Therefore, at any time when capacitor CB in that memory cell is not being accessed, this capacitor can be refreshed using bit IIRBL and word line RWL.

またそのキャパシタCs自体がアクセスされているよう
な場合にはこのアクセスがリフレッシュの代わりとなる
ので、リフレッシュの必要はない。
Further, in the case where the capacitor Cs itself is being accessed, this access serves as a substitute for refreshing, so there is no need for refreshing.

第7図は上記第6図のメモリセルを実際に集積回路化す
る際のパターン平面図である。このメモリセルは例えば
P型の不純物を含む半導体基板を用いて構成されている
。図において11a、Ilb、11cは前記トランジス
タQ 11.Q 2のソース、ドレイン領域および前記
キャパシタCsの領域となるN型の不純物を含むN1型
半導体領域である。
FIG. 7 is a pattern plan view when the memory cell shown in FIG. 6 is actually integrated into an integrated circuit. This memory cell is constructed using, for example, a semiconductor substrate containing P-type impurities. In the figure, 11a, Ilb, and 11c are the transistors Q11. This is an N1 type semiconductor region containing N type impurities, which becomes the source and drain regions of Q2 and the region of the capacitor Cs.

上記N+型半導体領域11Cの表面上には比較的薄い絶
縁膜(図示せず)を介して第1@目の多結晶シリコン層
による前記キャパシタCsのキャパシタプレート12が
形成されている。このキャパシタプレート12は所定電
位例えば電源電圧印加点に接続されている。上記N4″
型半導体領域11aと11cとの間には、第2FJ目の
多結晶シリコン層による前記ワード線WLが形成され、
同様に上記N+型半導体領域11Cと11bとの間には
、第2層目の多結晶シリコン層による前記ワード線RW
Lが形成されている。上記ワード線WLおよびRWLは
同一方向に延長形成されており、さらにこのワード線W
LおよびRWLの延長方向と交差する方向には、アルミ
ニュウムや多結晶シリコン等などの材料で構成された前
記ビット線BL、RBLが形成されている。上記ビット
線E3Lと上記N+型半導体領域11aとはコンタクト
ホール13で接続されており、ビット線RBLと上記N
+型半導体領域11bとはコンタクトホール14で接続
されている。そしてこれと同様のパターンがビット線B
L、R8Lの延長方向に連続して配置されている。
A capacitor plate 12 of the capacitor Cs made of a first @th polycrystalline silicon layer is formed on the surface of the N+ type semiconductor region 11C via a relatively thin insulating film (not shown). This capacitor plate 12 is connected to a predetermined potential, such as a power supply voltage application point. Above N4″
The word line WL is formed by a second FJ-th polycrystalline silicon layer between the type semiconductor regions 11a and 11c,
Similarly, between the N+ type semiconductor regions 11C and 11b, the word line RW is formed by a second polycrystalline silicon layer.
L is formed. The word lines WL and RWL are formed to extend in the same direction, and furthermore, the word lines WL and RWL are formed to extend in the same direction.
The bit lines BL and RBL, which are made of a material such as aluminum or polycrystalline silicon, are formed in a direction intersecting the extending direction of L and RWL. The bit line E3L and the N+ type semiconductor region 11a are connected through a contact hole 13, and the bit line RBL and the N+ type semiconductor region 11a are connected to each other through a contact hole 13.
It is connected to the + type semiconductor region 11b through a contact hole 14. And a pattern similar to this is bit line B
They are arranged continuously in the extending direction of L and R8L.

第7図のようなパターンを持つメモリセルにおいて、二
つのトランジスタQ1、Q2はビット線8L、RBLの
延長方向に沿って構成されており、1ビツト分のメモリ
セルのパターンはビット線BL、RBLの延長方向で長
くかつワード線WL。
In a memory cell having a pattern as shown in FIG. 7, two transistors Q1 and Q2 are arranged along the extending direction of bit lines 8L and RBL, and the pattern of the memory cell for one bit is similar to that of bit lines BL and RBL. The word line WL is long in the direction of extension of the word line WL.

RWLの延長方向で短くなるようにされている。It is designed to become shorter in the direction of extension of the RWL.

第8図は上記第7図のようなパターンを有するメモリセ
ルを用いて構成されるダイナミックRAMの回路図であ
る。このRAMでは複数のメモリセル群21が設けられ
、隣合った一対のメモリセル群21の相互間にはデータ
アクセス用のセンスアンプSAとリフレッシュ用のセン
スアンプR8Aとが交互に配置されている。上記複数の
各メモリセル群21はそれぞれデータ蓄積用のキャパシ
タCs、二つのMOSトランジスタQ1.Q2、二つの
ビット線8mとRBLもしくはBLとRBL、二つのワ
ード線WLとRWI−からそれぞれなる?!数のメモリ
セルMCと、キャパシタCo、二つのMOSトランジス
タQD1.QD2からなるダミーセルDCおよびキャパ
シタOR、二つのMOSトランジスタQR1,0R2か
らなるリフレッシュ用のダミーセルRCとが設けられて
いる。
FIG. 8 is a circuit diagram of a dynamic RAM constructed using memory cells having a pattern as shown in FIG. 7. This RAM is provided with a plurality of memory cell groups 21, and between a pair of adjacent memory cell groups 21, sense amplifiers SA for data access and sense amplifiers R8A for refresh are alternately arranged. Each of the plurality of memory cell groups 21 includes a data storage capacitor Cs, two MOS transistors Q1 . Q2: Does it consist of two bit lines 8m and RBL or BL and RBL, and two word lines WL and RWI-? ! several memory cells MC, a capacitor Co, and two MOS transistors QD1. A dummy cell DC consisting of QD2, a capacitor OR, and a refresh dummy cell RC consisting of two MOS transistors QR1 and 0R2 are provided.

そして各メモリセル群21では、ダミーセルDC内の一
方のトランジスタQDIの一端がビット線BLに接続さ
れ、他方のトランジスタQD2の一端がアース電位印加
点に接続され、トランジスタQD1のゲートはダミーワ
ード線DWLIに、トランジスタQD2のゲートはダミ
ーワード線DWL2にそれぞれ接続されている。さらに
このメモリセル群21では、リフレッシュ用のダミーセ
ルRC内の一方のトランジスタQR1の一端がアース電
位印加点に接続され、他方のトランジスタQR2の一端
がリフレッシュ用のビット線RBLに接続され、トラン
ジスタQRIのゲートはワード線RDWL2に、トラン
ジスタQR2のゲートはダミーワード線RDWLIにそ
れぞれ接続されてい、る。
In each memory cell group 21, one end of one transistor QDI in the dummy cell DC is connected to the bit line BL, one end of the other transistor QD2 is connected to the ground potential application point, and the gate of the transistor QD1 is connected to the dummy word line DWLI. Furthermore, the gates of the transistors QD2 are respectively connected to the dummy word line DWL2. Furthermore, in this memory cell group 21, one end of one transistor QR1 in the refresh dummy cell RC is connected to the ground potential application point, one end of the other transistor QR2 is connected to the refresh bit line RBL, and the transistor QRI has one end connected to the ground potential application point. The gate of the transistor QR2 is connected to the word line RDWL2, and the gate of the transistor QR2 is connected to the dummy word line RDWLI.

上記各センスアンプSAには隣合った一対のメモリセル
群21のビット線BLと81とが接続され、各センスア
ンプSAはセンスアンプイネーブル線SE、の信号に基
づいて両ビット線間に発生する電位差を増幅してデータ
を検出する。ここで検出されたデータはカラム選択信号
CDにより制御されるカラム選択用のMOSトランジス
タT11. T12それぞれを介してデータ線DL、D
L゛に出力され、ざらに出力回路OUTに供給される。
The bit lines BL and 81 of a pair of adjacent memory cell groups 21 are connected to each sense amplifier SA, and each sense amplifier SA generates a signal between the bit lines based on a signal from a sense amplifier enable line SE. Data is detected by amplifying the potential difference. The data detected here is transmitted to the column selection MOS transistor T11. which is controlled by the column selection signal CD. Data lines DL and D via T12, respectively.
The signal is output to L and is roughly supplied to the output circuit OUT.

上記各リフレッシュ用のセンスアンプR8Aには隣合っ
た一対のメモリセル群21のビット線RBLとRBLと
が接続され、各センスアンプ[【S△はセンスアンプイ
ネーブル線R8Eの信号に基づいて両ビット線間に発生
する電位差を増幅し、再び両ビット線に出力する。なお
、CF3およびCR日はビット線BLおよびリフレッシ
ュ用のビット線RBLそれぞれに存在している奇生容量
である。
The bit lines RBL and RBL of a pair of adjacent memory cell groups 21 are connected to each refresh sense amplifier R8A, and each sense amplifier [[S△] The potential difference generated between the lines is amplified and output to both bit lines again. Note that CF3 and CR day are the parasitic capacitances existing in the bit line BL and the refresh bit line RBL, respectively.

このように第8図のRAMでは、1カラムに対してそれ
ぞれ少なくとも1個ずつのセンスアンプSAおよびリフ
レッシュ用のセンスアンプR8Aを設ける必要がある。
In this way, in the RAM of FIG. 8, it is necessary to provide at least one sense amplifier SA and one refresh sense amplifier R8A for each column.

このため、このようなRAMを実際に集積回路化する際
のセンスアンプSAの部分およびリフレッシュ用のセン
スアンプR8Aの部分のパターンのワード線WL、RW
Lの延長方向における長さは、メモリセルMCの部分の
パターンのワード線WL、RWLの延長方向における長
さと同等かもしくはそれ以下でなければならず、このよ
うなRAMを高集積度化した場合にい(つかの問題が生
じる。すなわち、まずセンスアンプSAおよびリフレッ
シュ用のセンスアンプR3Aの回路構成に強い制約を受
ける。集積回路化した場合にセンスアンプ部分のワード
線WL。
For this reason, word lines WL and RW of the pattern of the sense amplifier SA part and the refresh sense amplifier R8A part when such a RAM is actually integrated circuit.
The length in the extending direction of L must be equal to or less than the length in the extending direction of the word lines WL and RWL of the pattern of the memory cell MC portion, and when such a RAM is highly integrated. However, some problems arise. First, there are strong restrictions on the circuit configurations of the sense amplifier SA and the sense amplifier R3A for refresh. When integrated circuits are implemented, the word line WL of the sense amplifier portion.

RWLの延長方向における長さく以下、この長さをパタ
ーンの幅と称する)はメモリセル部分のパターンの幅に
より決定される。このため、メモリセルの縮小化によっ
て高集積度化を進める場合、センスアンプ部分のパター
ンの幅もこれに伴って縮小化される。しかしながら、メ
モリセルよりもセンスアンプの方が回路構成が複雑なの
でパターンの幅方向での縮小化の限界はセンスアンプに
よって決められてしまう。
The length of the RWL in the extending direction (hereinafter referred to as the pattern width) is determined by the pattern width of the memory cell portion. Therefore, when increasing the degree of integration by reducing the size of memory cells, the width of the pattern of the sense amplifier portion is also reduced accordingly. However, since the circuit configuration of the sense amplifier is more complicated than that of the memory cell, the limit of reduction in pattern width direction is determined by the sense amplifier.

さらに前記第7図に示すように縦長のメモリセルのパタ
ーンにおいては、ビット線BL、BLの長さが長いもの
となり、これによりビットl1lBL。
Further, as shown in FIG. 7, in the vertically elongated memory cell pattern, the bit lines BL and BL are long, so that the bit lines BL and BL are long.

BLそれぞれに寄生的に生じている容1ift Csの
値が大きくなって、センスアンプSAの高速動作化が達
成できなくなる。
The value of the capacitance 1ift Cs parasitically generated in each BL becomes large, making it impossible to achieve high-speed operation of the sense amplifier SA.

また、データ読み出し時におけるセンスマージンはメモ
リセルMC内のキャパシタCsとビット$1i1BL、
BTの寄生容I CElどの比C8/CBで決まるが1
.ビット線BU、BLの長さが長いと、この比Cs/C
eの値が小さくなるのでセンスマージンも小さくなり、
誤動作の発生する可能性が高くなってしまう。
Also, the sense margin at the time of data reading is the capacitor Cs in the memory cell MC and the bit $1i1BL,
BT's parasitic capacitance I CEl is determined by the ratio C8/CB, which is 1
.. If the bit lines BU and BL are long, this ratio Cs/C
As the value of e becomes smaller, the sense margin also becomes smaller.
This increases the possibility that malfunctions will occur.

[発明の目的] この発明は上記のような事前を考慮してなされたもので
あり、その目的はセンスアンプ部分による高集積度化の
制約を受けず、しかも高速動作が実現できる半導体記憶
装置を提供することにある。
[Object of the Invention] The present invention has been made with the above considerations in mind, and its purpose is to provide a semiconductor memory device that is not subject to the constraints of high integration due to the sense amplifier section and can realize high-speed operation. It is about providing.

[発明の概要] 上記目的を達成するためこの発明の半導体記憶装置にあ
っては、ダイナミック的に情報を蓄積するキャパシタの
一方の電極を所定電位印加点に接続し、第1および第2
のビット線を同一方向に延長して配置し、かつ第1およ
び第2の選択線を上記第1および第2のビット線の延長
方向と交差する方向に延長して配置し、第1のMOSト
ランジスタのソース、ドレイン間を上記キャパシタの他
方の電極と上記第1のビット線との間に挿入し、そのゲ
ートを上記第1の選択線に接続し、第2のMOSトラン
ジスタのソース、ドレイン間を上記キャパシタの他方の
電極と上記第2のビット線と″の間に挿入し、そのゲー
トを上記第2の選択線に接続して1ビット分のメモリセ
ルを構成し、この1ビット分のメモリセルのパターン形
状を上記第1および第2の選択線の延長方向で長くかつ
上記第1および第2のビット線の延長方向で短くなるよ
うに構成するようにしている。
[Summary of the Invention] In order to achieve the above object, in the semiconductor memory device of the present invention, one electrode of a capacitor that dynamically stores information is connected to a predetermined potential application point;
bit lines are arranged to extend in the same direction, and first and second selection lines are arranged to extend in a direction crossing the extension direction of the first and second bit lines, and the first MOS The source and drain of the transistor are inserted between the other electrode of the capacitor and the first bit line, the gate thereof is connected to the first selection line, and the source and drain of the second MOS transistor is inserted between the other electrode of the capacitor and the first bit line. is inserted between the other electrode of the capacitor and the second bit line, and its gate is connected to the second selection line to form a memory cell for one bit. The pattern shape of the memory cell is configured to be long in the extending direction of the first and second selection lines and short in the extending direction of the first and second bit lines.

[発明の実施例] 以下、図面を参照してこの発明の一実施例を説明する。[Embodiments of the invention] Hereinafter, one embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

この発明の半導体記憶装置では、前記第6図に示すよう
なメモリセルを複数個用いて集積回路化する際にそのパ
ターン形状が第1図に示すパターン平面図のものとなる
ように構成している。
In the semiconductor memory device of the present invention, when a plurality of memory cells as shown in FIG. 6 are used to form an integrated circuit, the pattern shape is configured to be that in the pattern plan view shown in FIG. There is.

このメモリセルは例えばP型の不純物を含む半導体基板
を用いて構成されている。図において領域31は前記ト
ランジスタQ1のソース、ドレイン領域の一方となるN
型の不純物を含むN+型半導体領域である。また、領域
32aはトランジスタQ1のソース、ドレイン領域の他
方および前記トランジスタQ2のソース、ドレイン領域
の一方となるN型の不純物を含むN1型半導体領域であ
り、この領域32aと連続的に形成されている領!43
2bは前記キャパシタC9の領域に相当する三角形状を
なしたN型の不純物を含むN+型半導体領域領域である
。さらに、Ili域33は前記トランジスタQ2のソー
ス、ドレイン領域の他方となるN型の不純物を含むN4
″型半導体領域である。前記キャパシタCsの領域に相
当する三角形状の上記N+型半導体領域32bの表面上
には比較的薄い絶縁膜(図示せず)を介して第1H目の
多結晶シリコン層による前記キャパシタCBのキャパシ
タプレート34が形成されている。このキャパシタプレ
ート34は所定電位例えば電源電圧印加点に接続されて
いる。上記N+型半導体領域31と328との間には、
第2層目の多結晶シリコン層による前記ワード線WLが
形成され、同様に上記N+型半導体領域32aと33と
の間には、第2層目の多結晶シリコン唐による前記ワー
ド線RWLが形成されている。上記ワード線WLおよび
RWLは同一方向に延長形成されており、さらにこのワ
ード線WLおよびRWLの延長方向と交差する方向には
、アルミニュウムや多結晶シリコンなどの材料で構成さ
れた前記ビット線BL、RBL (もしくはBL、RB
L)が形成されている。上記ビット線BLと上記N+型
半導体領域31とはコンタクトホール35で接、続され
ており、ビット線RBLと上記N+型半導体領11!3
3とはコンタクトホール36で接続されている。
This memory cell is constructed using, for example, a semiconductor substrate containing P-type impurities. In the figure, a region 31 is N, which is one of the source and drain regions of the transistor Q1.
This is an N+ type semiconductor region containing type impurities. Further, the region 32a is an N1 type semiconductor region containing an N type impurity and serves as the other of the source and drain regions of the transistor Q1 and one of the source and drain regions of the transistor Q2, and is formed continuously with the region 32a. Territory! 43
2b is a triangular N+ type semiconductor region containing N type impurities and corresponding to the region of the capacitor C9. Further, the Ili region 33 contains N4, which is the other of the source and drain regions of the transistor Q2, and contains N-type impurities.
'' type semiconductor region. On the surface of the triangular N+ type semiconductor region 32b corresponding to the region of the capacitor Cs, a 1H polycrystalline silicon layer is formed with a relatively thin insulating film (not shown) interposed therebetween. A capacitor plate 34 of the capacitor CB is formed by the capacitor CB.The capacitor plate 34 is connected to a predetermined potential, for example, a power supply voltage application point.Between the N+ type semiconductor regions 31 and 328,
The word line WL is formed by a second layer of polycrystalline silicon, and similarly, the word line RWL is formed by a second layer of polycrystalline silicon between the N+ type semiconductor regions 32a and 33. has been done. The word lines WL and RWL are formed to extend in the same direction, and the bit line BL made of a material such as aluminum or polycrystalline silicon, RBL (or BL, RB
L) is formed. The bit line BL and the N+ type semiconductor region 31 are connected through a contact hole 35, and the bit line RBL and the N+ type semiconductor region 11!3
3 through a contact hole 36.

そして、これと同様のパターンがたとえば120度ずつ
左方向および右方向に交互に回動した状態でビット線B
L、RBL (もしくは8L、RBL)の延長方向に連
続して配置されている。
Then, a pattern similar to this is rotated alternately to the left and right by 120 degrees, for example, and the bit line B
They are arranged continuously in the extending direction of L and RBL (or 8L and RBL).

ここで図示するように、上記領域31.32aおよび3
3を含む前記トランジスタQ1.Q2は、三角形状をな
しているキャパシタCBの領域の一辺に並行するように
直線状に配列されており、かつその配列方向はビット線
BL、RBL (もしくはBL、RBL)もしくはワー
ド線WLおよびRWLの延長方向と斜交する方向にされ
ている。そして1ビット分のメモリセルのパターン大き
さは、図中の一点鎖線で囲んだ領域で示すようにビット
線BL、RBL (もしくはBL、RBL)の延長方向
で短くかつワード線WL、RWLの延長方向で長くなる
ようにされている。
As shown here, the areas 31.32a and 3
3, said transistor Q1. Q2 is linearly arranged parallel to one side of the triangular capacitor CB region, and the arrangement direction is the bit lines BL, RBL (or BL, RBL) or the word lines WL and RWL. The direction is perpendicular to the direction of extension. The pattern size of the memory cell for one bit is short in the extension direction of the bit lines BL, RBL (or BL, RBL) and in the extension direction of the word lines WL, RWL, as shown in the area surrounded by the dashed line in the figure. It is made to be longer in the direction.

このため、前記第7図のもののパターンと比較すると、
同じ集積度に対してセンスアンプ部分の幅を大きくとる
ことができる。従って、高集積度化した場合に第7図の
ものではセンスアンプ部分のパターンがビット線BL、
RB’L(もしくはBL、RBL)相互間におさまらな
くても、この第1図のものでは十分におさめることがで
きる。
Therefore, when compared with the pattern in Figure 7 above,
The width of the sense amplifier portion can be increased for the same degree of integration. Therefore, in the case of high integration, the pattern of the sense amplifier part in the one shown in FIG. 7 is the bit line BL,
Even if it does not fit between RB'L (or BL, RBL), the one in FIG. 1 can sufficiently fit it.

このようなパターン形状とすることにより、必然的にビ
ット線BL、R8L (もしくはBL、RBL)の長さ
−が短”くなって、ここに存在している前記寄生容Ic
eおよびCRBの値が小さくなる。
By adopting such a pattern shape, the length of the bit lines BL, R8L (or BL, RBL) is inevitably shortened, and the parasitic capacitance Ic existing there is reduced.
The values of e and CRB become smaller.

メモリセルのキャパシタCsの値はセル面積にほぼ比例
しているので、同じ集積度に対して前記比Cs/Ceも
しくはC3I/CRBの1ii(CBと08日とはほぼ
同じ値)が大きなものとなり、これによって読み出し時
のセンスマージンが大きくなる。また、CBおよびCR
Bの値が小さいので、ビット線8’L、RBL(もしく
はBL、RBL)の充放電に要する時間が短くなり、こ
れによって高速動作が実現される。
Since the value of the capacitor Cs of a memory cell is almost proportional to the cell area, the ratio Cs/Ce or C3I/CRB 1ii (CB and 08th are almost the same value) is large for the same degree of integration. , this increases the sense margin during reading. Also, CB and CR
Since the value of B is small, the time required to charge and discharge the bit lines 8'L and RBL (or BL and RBL) is shortened, thereby realizing high-speed operation.

さらに、トランジスタQ1およびQ2の配列方向をビッ
ト線BL、RB’L(もしくはBL、ReL)もしくは
ワード線WLおよびRWLの延長方向と斜交する方向に
しているので、これら両トランジスタのゲート長を長く
することができ、この結果、両トランジスタのソース、
ドレイン間の耐圧が高くなり、信頼性が向上する。
Furthermore, since the arrangement direction of transistors Q1 and Q2 is diagonal to the extending direction of bit lines BL, RB'L (or BL, ReL) or word lines WL and RWL, the gate lengths of these transistors can be increased. As a result, the sources of both transistors,
The withstand voltage between drains is increased and reliability is improved.

またさらに、メモリセルのパターン大きさが、ビット線
BL、R8L (もしくはBL、RBL)の延長方向で
短くかつワード線WL、RWLの延長方向で長くなるよ
うにされているので、ビット線BL、RBL (もしく
はBL、RBL−)相互の間隔に余裕ができ、第2図の
変形例によるブロック図に示すように、ビット線BL’
、RBL(もしくはBL、RBL)の相互間にアルミニ
ュームなどによるもう一つの配線SLを設けることがで
きる。そしてこの配線SLをデータ線として使用すれば
、カラム分割に対してデータアクセス用の複数のセンス
アンプSAで検出されたデータを選択的にこのデータ線
SLを介して出力回路OUTに供給することができ、デ
ータ線用の余分な面積が不要になりその分だけチップサ
イズを小さくできる。なお、この配線SLを別な用途に
用いても同様な効果を得ることができる。
Furthermore, since the pattern size of the memory cell is made shorter in the extending direction of the bit lines BL, R8L (or BL, RBL) and longer in the extending direction of the word lines WL, RWL, the bit lines BL, RBL (or BL, RBL-) can be spaced apart, and as shown in the block diagram of the modified example in FIG. 2, the bit line BL'
, RBL (or BL, RBL) can be provided with another wiring SL made of aluminum or the like. If this wiring SL is used as a data line, data detected by a plurality of sense amplifiers SA for data access can be selectively supplied to the output circuit OUT via this data line SL for column division. This eliminates the need for extra area for data lines, allowing the chip size to be reduced by that amount. Note that the same effect can be obtained even if this wiring SL is used for another purpose.

[発明の効果] 以上説明したようにこの発明によれば、センスアンプ部
分による高集積度化の制約を受けず、しかも高速動作が
実現できる半導体記憶装置を提供することができる。
[Effects of the Invention] As described above, according to the present invention, it is possible to provide a semiconductor memory device that is not limited by the high degree of integration due to the sense amplifier portion and can realize high-speed operation.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図はこの発明に係る半導体記憶装置の一実施例の構
成を示すパターン平面図、第2図は上記実施例の変形例
の構成を示すブロック図、第3図は従来の代表的なダイ
ナミックRAMの構成を示す回路図、第4図はこのダイ
ナミックRAMでリフレッシュを定期的に行なう場合の
タイミングチャート、第5図は上記第3図のRAMの動
作を示すタイミングチャート、第6図は改良されたRA
Mの1ビット分のメモリセルを示す回路図、第7図は上
記第6図のメモリセルを実際に集積回路化する際のこの
発明の途中の過程でのパターン平面図、第8図は上記第
7図のようなパターンを有するメモリセルを用いて構成
されるダイナミックRAMの回路図である。 Os・・・キャパシタ、Ql、Q2・・・MoSトラン
ジスタ、B L 、 R”B L・・・ビット線、WL
、RWL・・・ワード線、31.32a 、 32b 
、 33−N+型半導体領域、34・・・キャパシタプ
レート、35.36・・・コンタクトホール。 出願人代理人 弁理士 鈴 江 武 彦第3 s 第4v!J 第5図 out 第7 図
FIG. 1 is a pattern plan view showing the configuration of an embodiment of a semiconductor memory device according to the present invention, FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of a modified example of the above embodiment, and FIG. A circuit diagram showing the structure of the RAM, Fig. 4 is a timing chart when refresh is performed periodically with this dynamic RAM, Fig. 5 is a timing chart showing the operation of the RAM shown in Fig. 3 above, and Fig. 6 is an improved version of the RAM. RA
A circuit diagram showing a memory cell for 1 bit of M, FIG. 7 is a pattern plan view during the process of this invention when actually integrating the memory cell shown in FIG. 6 above, and FIG. 8 is a circuit diagram of a dynamic RAM configured using memory cells having a pattern as shown in FIG. 7. FIG. Os...Capacitor, Ql, Q2...MoS transistor, BL, R''B L...Bit line, WL
, RWL...word line, 31.32a, 32b
, 33-N+ type semiconductor region, 34... Capacitor plate, 35.36... Contact hole. Applicant's agent Patent attorney Takehiko Suzue 3rd s 4th v! J Fig. 5 out Fig. 7

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)一方の電極が所定電位印加点に接続され、ダイナ
ミック的に情報を蓄積するキャパシタ、同一方向に延長
して配置される第1および第2のビット線、上記第1お
よび第2のビット線の延長方向と交差する方向に延長し
て配置される第1および第2の選択線、上記キャパシタ
の他方の電極と上記第1のビット線との間にソース、ド
レイン間が挿入され、ゲートが上記第1の選択線に接続
された第1のMOSトランジスタおよび上記キャパシタ
の他方の電極と上記第2のビット線との間にソース、ド
レイン間が挿入され、ゲートが上記第2の選択線に接続
された第2のMOSトランジスタで1ビット分のメモリ
セルを構成し、この1ビット分のメモリセルのパターン
形状が上記第1および第2の選択線の延長方向で長くか
つ上記第1および第2のビット線の延長方向で短くなる
ように構成したことを特徴とする半導体記憶装置。
(1) A capacitor whose one electrode is connected to a predetermined potential application point and which dynamically stores information; first and second bit lines extending in the same direction; and the first and second bits. first and second selection lines extending in a direction crossing the line extension direction; a source and a drain are inserted between the other electrode of the capacitor and the first bit line; is connected to the first selection line, and a source and drain are inserted between the other electrode of the capacitor and the second bit line, and the gate is connected to the second selection line. A 1-bit memory cell is configured by a second MOS transistor connected to the 1-bit memory cell, and the pattern shape of the 1-bit memory cell is long in the direction of extension of the first and second selection lines and is long in the direction of extension of the first and second selection lines. A semiconductor memory device characterized in that the second bit line is configured to become shorter in the extending direction.
(2)前記第1および第2のMOSトランジスタは直線
状に配列され、かつ、この配列の方向が前記第1および
第2のビット線もしくは第1および第2の選択線の延長
方向に対して斜交する方向にされている特許請求の範囲
第1項に記載の半導体記憶装置。
(2) The first and second MOS transistors are arranged in a straight line, and the direction of the arrangement is relative to the extending direction of the first and second bit lines or the first and second selection lines. The semiconductor memory device according to claim 1, wherein the semiconductor memory device is arranged in oblique directions.
(3)前記第1および第2のビット線相互間にこれら両
ビット線と並行する信号線が設けられている特許請求の
範囲第1項に記載の半導体記憶装置。
(3) The semiconductor memory device according to claim 1, wherein a signal line parallel to the first and second bit lines is provided between the first and second bit lines.
(4)前記キャパシタのパターン形状が三角形をなし、
この三角形の一辺に並行するように前記第1および第2
のMOSトランジスタが配列されている特許請求の範囲
第1項に記載の半導体記憶装置。
(4) the pattern shape of the capacitor is triangular;
The first and second
2. The semiconductor memory device according to claim 1, wherein MOS transistors are arranged.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004508654A (en) * 2000-08-30 2004-03-18 マイクロン・テクノロジー・インコーポレイテッド Semiconductor memory with dual port cells supporting hidden refresh

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS54142031A (en) * 1978-04-27 1979-11-05 Nec Corp Memory circuit
JPS5512534A (en) * 1978-07-12 1980-01-29 Chiyou Lsi Gijutsu Kenkyu Kumiai Semiconductor memory unit

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