JP2000236029A - 平面状にアクセスラインを具備したメモリセル - Google Patents

平面状にアクセスラインを具備したメモリセル

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 アクセスライン(例:ビットライン)間の容
量性結合を低減した二重ポートSRAMを提供する。 【解決手段】 本発明は、ビットライン22と18、2
1と19間を一定電圧のシルード用ランナー51,53
でシールドする。このシルード用ランナー51,53
は、レベル間の相互接続を介して接地電圧あるいは電源
電圧に接続される。ワードライン11,12もまた同様
な方法によりシールドされる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、RAMデバイスに
関し、特に複数のアクセスライン対を具備する、マルチ
ポートのSRAMデバイスに関する。
【0002】
【従来の技術】二重ポートのSRAMセルが従来のSR
AMデバイスと異なる点は、第2の読出または書込(ま
たはその両方)用のパスがセルに接続できるよう設計さ
れた第2の組のアクセスデバイス(例:トランジスタ)
を有する点である。セルは、シリコン基板と同一レベル
上に配置されたすべてのアクセスデバイスと同一平面状
にある。これは、各セルに対しすべての相互接続の少な
くとも一部が共通の相互接続レベルを占有する必要があ
ることを意味する。デバイスが小さくなるにつれて、導
体間のスペースも小さくなり、その結果ランナー(導
体)間のクロストークが設計上問題となっている。この
問題は同一セル領域内に、第2の対のアクセスランナー
を有するデュアルポートデバイスにおいて特に顕著であ
る。
【0003】通常の二重ポートSRAMにおいては、こ
の第2の対のアクセスラインはビットラインである。こ
のセルに対する相互接続構造のレイアウトは、セルごと
に4本のビットラインと2本のワードラインとを具備す
る点で非対称である。あるデザインルールで最小のセル
サイズを維持するためには、4本のビットラインがもっ
とも近接して配置される。ワードラインは広がって配置
され好ましくない容量性の相互作用は回避される。しか
し、電気的な観点からすると、ビットライン間のスペー
スは、読出用のビットラインの電圧は比較的小さいが書
込用ビットラインの電圧の振れは両方とも大きいため、
必要とされる程広くはない。かくして好ましくない容量
性結合にもっとも敏感なラインは、他のライン(通常書
込用ビットライン)に近接して配置された読出用ビット
ラインである。
【0004】二重ポートのSRAMにおいて、近接して
配置されたランナー間の容量性結合を減らす手段によ
り、セルの寸法の最適化が図られ設計の自由度が増す。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、アク
セスライン間の容量性結合を低減した二重ポートSRA
Mを提供することである。このアクセスラインはビット
ラインである。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は、ビットライン
を一定電圧のランナーでシールドする。このランナー
は、レベル間の相互接続を介して接地電圧あるいは電源
電圧に接続される。そのため、セル内では「デッドエン
ド」となっている。ワードラインもまた同様な方法によ
りシールドされる。
【0007】
【発明の実施の形態】図1に、読出用ワードライン11
と書込用ワードライン12とを具備するセルのレイアウ
トを示す。VDDは14でVSSは15で示される。第
一対のビットラインは図の左側から第1書込ビットライ
ン18と第1読出ビットライン19でアクセスされる。
第2対のビットラインは、第2書込ビットライン21と
第2読出ビットライン22で図の右側からアクセスされ
る。31〜39は、8個のトランジスタを示す。同図に
おいては、トランジスタ31、32は、pチャネルデバ
イスであり、残りのトランジスタ33〜39は、nチャ
ネルデバイスである。これらのトランジスタの構造は従
来公知のものであり、セルの設計もまた従来公知のもの
である。これらのセルの設計的特徴は詳述しないが、そ
の理由は本発明は、セルの相互接続に関するものだから
である。
【0008】図1の回路のセルのレイアウトを図2に示
す。ビットラインとワードラインとVDDとVSSのラ
インの相互接続のみを示す。同図においてこれらの相互
接続は、第2次と第3次の金属レベルで行われる。第0
次の金属レベルは、ゲートレベルであり、第1次の金属
レベルは、ソース/ドレインの相互接続レベルである。
本発明の解決すべき問題は、第2次金属レベルで表れ
る。もっとも厳しい結合問題は、図2に示すようにビッ
トラインで発生する。アクセスラインは、図1と同一番
号を付している。接点パッド25が点線で示されてい
る。第2読出ビットライン22と第1書込ビットライン
18と第1読出ビットライン19と第2書込ビットライ
ン21が容量性結合の影響をもっとも受けやすい。
【0009】これらの問題は本発明によれば、容量性結
合の影響をもっとも受けやすいビットライン間に、シー
ルド用ランナーを付加しこのシールド用ランナーを一定
電位(例えばVDDまたはVSS)に維持することによ
り解決される。これを行うレイアウトを図3に示す。図
3では図2と同一番号を用いた。かくして付加されたビ
ットラインシールドは、51で示され、第2読出ビット
ライン22と第1書込ビットライン18との間のシール
ドとして機能し、別のビットラインシールド53は、第
1読出ビットライン19と第2書込ビットライン21と
の間のシールドとして機能する。これらのシールド用ラ
ンナー51,53は、ビットラインと同一構造を有し、
同一プロセスのステップを用いて、同一金属レベル上に
形成される。
【0010】かくして、これらのシールド用ランナー5
1,53を形成するのに余分な処理ステップは必要とさ
れない。接点用パッド55により、シールド用ランナー
51,53をVDDまたはVSSへレベル間相互接続す
ることが可能となる。VDDまたはVSSは、シールド
用ランナー51,53に接続されたセル構造内の定電位
である。しかし固定電位を有する他のノードも用いるこ
とができる。
【0011】図2と図3を比較すると、セルの寸法とセ
ル全体の設計は変化していないことがわかる。多くのセ
ルの設計においては、シールド用ランナー51,53の
スペースは、セルのデザイン内に組み込まれている。す
なわちビットラインは、デザインルールで許されるより
も間をあけて配置され、それによりライン間の過剰な容
量性結合を回避している。このような場合ビットライン
のスペースは、本発明のシールド用ランナー51,53
を用いることにより小さくなる。
【0012】図面からわかるように、接点パッド55は
デッドエンドのシールド用ランナー51,53を利用す
るため、再配置される。図に示された配置においては、
隣接するビットライン18,19,21,22の50%
以上がシールドされている。別法として、シールド用ラ
ンナー51,53は、ビットライン18,19,21,
22の全長にわたって伸び、ビットライン全長をシール
ドしてもよい。
【0013】同様なアプローチを用いて、ワードライン
11,12も電気的にシールドすることができる。容量
性結合の問題は、ワードラインのクロストークではあま
り厳しくはないが、ある種の回路設計では、ワードライ
ンにおいて本発明により利点がある。
【0014】比較のために標準のワードラインレイアウ
トを図4に示す。このレイアウトは、本発明の一実施例
のデバイスの構造においては、第3次金属レベル用であ
る。しかし必要によっては、アクセスラインの構造を反
転して、ワードラインを第2じ金属レベルに、ビットラ
インを第3次金属レベルにパターン化することもでき
る。図4で用いられた参照番号は、図1〜3と同一部品
を示す。
【0015】読出用ワードライン11は書込用ワードラ
イン12に隣接しており、VDDバスは14で、VSS
バスは15で示される。本発明によるワードライン1
1,12にシールドを施したものを図5に示し、同図に
おいてはワードラインはVDDに接続されたシールド用
ランナー41によりシールドされている。ワードライン
の接点パッド42は、シールド用ランナーを収納し、効
率的なレイアウトを提供するために修正が施されてい
る。図5のセルの全体サイズは、図4のセルと同じであ
る。
【0016】ビットライン電極間の相互キャパシタンス
と、ビットラインから接地への全キャパシタンスを測定
することにより、シールドされていないセル構造とシー
ルドされたセル構造の結合キャパシタンスと負荷キャパ
シタンスの両方を比較することができる。
【0017】測定は、本発明の標準的なデバイスで、そ
の大きさが13mm×14mmで、実際のものの約22
00倍で、比誘電率Kが大きい流体を誘電媒体として用
いて行った。この方法は、ブリッジ装置を用いて正確に
比較測定を行うために十分すぎる以上のキャパシタンス
の換算値を与える。エチレングリコールとグリセロール
の両方を用いて参照用に測定を行った。これにより比誘
電率が44(標準的な値に近い)となる。
【0018】この2つの条件は、第1次金属レベルと第
2次金属レベルの層の下であるが接地基板より上のすべ
ての層と構造体の影響を考慮に入れることを特徴とす
る。これは、接地面を効果的に上げるプレートを挿入す
ることにより行われた。接地面はどこかに入らなければ
ならない。これら2つの条件をnear条件とfar条
件とする。
【0019】以下の表1〜3は、絶対測定値と相対的な
効果(影響)とを表す。 表1 絶対測定値 ----------------------------------------------------------------------- 従来のセル(pf) 本発明のセル(pf) ----------------------------------------------------------------------- キャップ far near far near 全キャパ 26.0 28.0 28.0 29.5 相互キャパ 0.65 0.42 0.34 0.28 ----------------------------------------------------------------------- 表2 絶対的な差(pf) ----------------------------------------------------------------------- キャップ far near 全キャパ 2.0 1.5 相互キャパ −0.32 −0.14 ----------------------------------------------------------------------- 表3 相対的な差(pf) ----------------------------------------------------------------------- キャップ far near 全キャパ 7.7% 5.4% 相互キャパ −48.5% −33.3% -----------------------------------------------------------------------
【0020】表3から明らかなように、シールド用ラン
ナーを加えることにより接地に対する全キャパシタンス
の増加よりもはるかに大きな相互キャパシタンスの減少
がみられる。この絶縁性の改良は、30〜50%のオー
ダーである。全キャパシタンスの影響は、書込ビットラ
インのドライバの強度を増加させることにより容易に解
決できる。読出用ビットラインの負荷の5〜8%の増加
は、読出パスの遅延が若干増加することあるいはセンス
増幅器のゲインを増加させることになる。
【0021】本発明は、二重ポートのメモリデバイスを
例に説明したが、マルチポートのデバイスすなわち3個
以上のポートあるいは各セルに接続される3対以上のア
クセスラインが有るようなものにも同様に適用できる。
【0022】本発明は、一対の隣接する導体に適用する
場合に利点があり、その導体のうちの一方の導体は、セ
ル駆動信号を搬送し(通常セル内にデータを書き込
む)、他方の導体は、セル内のある状態を反映するセル
からの信号を搬送する。これらの信号は大きく異なった
信号強度を有し、有害なクロストークに感受性を有す
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】二重ポートのSRAMの回路図。
【図2】標準のビットライン配置を示すSRAMセルの
レイアウト図。
【図3】本発明の一実施例によるビットラインシールド
を表すSRAMセルのレイアウト図。
【図4】標準のワードライン配置を表すSRAMセルの
レイアウト図。
【図5】本発明によるワードラインシールドを表すSR
AMセルのレイアウト図。
【符号の説明】
11 読出用ワードライン 12 書込用ワードライン 14 VDDバス 15 VSSバス 18 第1書込ビットライン 19 第1読出ビットライン 21 第2書込ビットライン 22 第2読出ビットライン 25、55 接点パッド 31〜39 トランジスタ 41、51,53 シールド用ランナー 42 ワードライン用接点パッド
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 596077259 600 Mountain Avenue, Murray Hill, New Je rsey 07974−0636U.S.A.

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 (A)平面上をx方向にのびる読出用ワ
    ードライン(11)および書込用ワードライン(12)
    と、 (B)同平面上を前記x方向にほぼ直交するy方向にの
    びる、一対の書込用ビットライン(18,21)および
    一対の読出用ビットライン(19,22)と、 前記の少なくとも1つの書込用ビットラインは、前記読
    出用ビットラインの1つにに隣接し、 (C)前記書込用ビットライン(18,21)と読出用
    ビットライン(19,22)の間にのびるシールド用ラ
    ンナー(51,53)と、 (D)前記シールド用ランナー(51,53)を固定電
    位(VDD,VSS)に接続する手段(55)とを有す
    ることを特徴とする平面状にアクセスラインを具備した
    メモリセル。
  2. 【請求項2】 前記固定電位は、電源電圧(VDD)で
    あることを特徴とする請求項1記載のメモリセル。
  3. 【請求項3】 前記固定電位は、接地電位(VSS)で
    あることを特徴とする請求項1記載のメモリセル。
  4. 【請求項4】 前記シールド用ランナー(51,53)
    は、前記読出用ビットラインの50%以上の長さに沿っ
    てのびることを特徴とする請求項1記載のメモリセル。
  5. 【請求項5】 (E)前記読出用ワードライン(11)
    と書込用ワードライン(11)の間にのびるワードライ
    ンのシールド用ランナー(41)と、 (F)前記ワードラインのシールド用ランナー(41)
    を、固定電位に接続する手段とをさらに有することを特
    徴とする請求項1記載のメモリセル。
  6. 【請求項6】 (A)平面上をx方向にのびる少なくと
    も1つのビットライン(18,19,21,22)と、 (B)同平面上を前記x方向にほぼ直交するy方向にの
    びる読出用ワードライン(11)および書込用ワードラ
    イン(12)と、 (C)前記読出用ワードライン(11)と書込用ワード
    ライン(12)の間にのびるシールド用ランナー(4
    1)と、 (D)前記シールド用ランナーを固定電位に接続する手
    段とを有することを特徴とする平面状にアクセスライン
    を具備したメモリセル。
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