JP2006261148A - Semiconductor device - Google Patents

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Hiroyuki Sato
広之 佐藤
Kenjiro Mitake
健次郎 三嶽
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a semiconductor device in which an SRAM having a reduced SRAM cell size and a DRAM are mixedly mounted by configuring the SRAM by using the same manufacturing process as that of the DRAM provided with a cylinder type capacitance. <P>SOLUTION: In this semiconductor device, the DRAM provided with the DRAM cell of a cylinder type capacitance and the SRAM provided with resistive load type SRAM cell using an electrode of cylinder type capacitance as a load resistance are formed on the same silicon substrate. The SRAM cell consists of a word line WL401a, paired bit lines BL411a and BL412a, access transistors TR431 and TR432, drive transistors TR433 and TR434, and load resistors R441 and R442. A second inverter circuit is configured using a connection point between the load resistor R442 and the drive transistor TR 434 as an output. As described above, by designing the SRAM similarly to the configuration of a DRAM standard process and configuration, an SRAM of a small cell size can be obtained. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、半導体装置に係り、特に、同一基板に、ダイナミックランダムアクセスメモリ(以下DRAMと略記)とスタティックランダムアクセスメモリ以下SRAMと略記)とを混載した半導体装置に関する。   The present invention relates to a semiconductor device, and more particularly to a semiconductor device in which a dynamic random access memory (hereinafter abbreviated as DRAM) and a static random access memory (hereinafter abbreviated as SRAM) are mounted on the same substrate.

半導体装置は、いろんな分野のシステムで使用されている。しかも半導体装置はシステムのキーデバイスとして、システムの競争力確保のため、半導体装置にはいろんな機能が取り込まれ大規模化されている。そのため1つの半導体装置に、CPUと、大容量のメモリとしてのDRAMと、キャッシュメモリとしてのSRAMとが要求される。同一のシリコン基板上にDRAMとSRAMとを形成させ、混載させる必要がある。   Semiconductor devices are used in systems in various fields. In addition, as a key device of the system, the semiconductor device has been scaled up by incorporating various functions in order to ensure the competitiveness of the system. Therefore, a semiconductor device is required to have a CPU, a DRAM as a large-capacity memory, and an SRAM as a cache memory. It is necessary to form DRAM and SRAM on the same silicon substrate and mount them together.

その場合、大容量の記憶容量を必要とするDRAMプロセスによってSRAMが構成出来れば、もっとも効率が良い。しかし、DRAMに最適なプロセスとSRAMに最適なプロセスとは異なり、DRAMプロセスにはSRAMのメモリセルを小さく設計する固有のプロセスが存在しない。このため、SRAMセルは大きくなる。逆に、SRAMプロセスによってDRAMを構成させるとDRAMセルが大きくなる。また、DRAM製造とSRAM製造とのプロセスをミックスすると、プロセスが複雑になり、製造コストが高くなる。これらのどの選択肢においても最適な手段がなく、従来と同じ製造装置もしくは工程にて製造が出来ないという問題がある。   In that case, it is most efficient if the SRAM can be configured by a DRAM process that requires a large storage capacity. However, unlike a process that is optimal for DRAM and a process that is optimal for SRAM, there is no inherent process in the DRAM process for designing a small memory cell of SRAM. For this reason, the SRAM cell becomes large. Conversely, when a DRAM is configured by an SRAM process, the DRAM cell becomes large. Further, when the processes of DRAM manufacturing and SRAM manufacturing are mixed, the process becomes complicated and the manufacturing cost increases. In any of these options, there is a problem that there is no optimal means, and manufacturing cannot be performed with the same manufacturing apparatus or process as in the past.

図1〜図3を参照してDRAMの従来例を説明する。ここでのDRAMはシリンダ型容量を備えたセルから構成されている。図1はパターン配置図、図2はその回路図、図3は図1中の点線1A−1B,1C−1Dに沿った断面図である。DRAMにおいては記憶容量が大きいので、メモリセルを小さくすることがプロセス上の最優先項目であり、メモリセル以外の素子の設計ルールは緩くなっている。この理由は、DRAセルにはDRAM固有のセル容量(図2のMC241,MC242)がトランジスタの上部にシリンダ型として形成されることにある。メモリセルにシリンダ型の容量が形成されるためメモリセルの高さが高くなり、メモリセル内とメモリセル以外の素子領域とは、断面構造、段差の違いなどがある。メモリセルの最適化を優先すると、必然的にメモリセル以外の素子領域の設計ルールは緩くならざるを得なくなる。   A conventional DRAM will be described with reference to FIGS. The DRAM here is composed of a cell having a cylinder type capacity. 1 is a pattern arrangement diagram, FIG. 2 is a circuit diagram thereof, and FIG. 3 is a sectional view taken along dotted lines 1A-1B and 1C-1D in FIG. Since the DRAM has a large storage capacity, the reduction of the memory cell is the highest priority item in the process, and the design rules of elements other than the memory cell are relaxed. This is because the DRA cell has a DRAM-specific cell capacity (MC241 and MC242 in FIG. 2) formed in a cylinder shape above the transistor. Since a cylinder-type capacitor is formed in the memory cell, the height of the memory cell is increased, and there are differences in cross-sectional structure, step difference, and the like between the memory cell and the element region other than the memory cell. If the optimization of the memory cell is prioritized, the design rule of the element region other than the memory cell is inevitably relaxed.

図2の回路図のトランジスタTR231,TR232は、図1の活性領域ND121,ND122,ND123とワード線WL101〜WL106の重なった領域をゲートとし、その両側の活性領域を拡散層として形成される。活性領域とは絶縁分離領域の絶縁酸化膜に囲まれた拡散層と、ゲート領域とが形成される領域である。図2の容量MC241,MC242は、図1のシリンダ内に形成され、拡散層に接続された下部電極141、142と、容量絶縁膜を挟んだ容量プレートPL251,PL252間に形成される。容量プレートPL251,PL252は同一電位に接続される。これらの容量プレートPL251,PL252は図1には記載されていないが、図3記載のDRAMセル部を覆っている容量プレートPL351に該当する。   The transistors TR231 and TR232 in the circuit diagram of FIG. 2 are formed with the regions where the active regions ND121, ND122 and ND123 and the word lines WL101 to WL106 of FIG. 1 overlap as gates and the active regions on both sides as diffusion layers. The active region is a region where a diffusion layer surrounded by an insulating oxide film in an insulating isolation region and a gate region are formed. The capacitors MC241 and MC242 in FIG. 2 are formed in the cylinder of FIG. 1 and are formed between the lower electrodes 141 and 142 connected to the diffusion layer and the capacitor plates PL251 and PL252 sandwiching the capacitor insulating film. Capacitance plates PL251 and PL252 are connected to the same potential. These capacitor plates PL251 and PL252 are not shown in FIG. 1, but correspond to the capacitor plate PL351 covering the DRAM cell portion shown in FIG.

図3の断面図において、1A〜1B部分はワード線と平行方向、1C〜1D部分はビット線と平行方向の断面図となっている。線1A〜1Bに沿った断面図にはシリンダ型容量を示す。シリンダ型容量は絶縁分離領域321で分離された活性領域内の拡散層からコンタクトプラグ331により接続された下部電極341と上部電極である容量プレートPL351との間に形成される。線1C〜1Dに沿った断面図には、DRAMセルの2ビットに相当する2つのトランジスタと、2つの容量を示す。   In the cross-sectional view of FIG. 3, portions 1A to 1B are parallel to the word lines, and portions 1C to 1D are cross-sectional views parallel to the bit lines. A cross-sectional view along lines 1A-1B shows the cylinder capacity. A cylinder type capacitor is formed between a lower electrode 341 connected by a contact plug 331 from a diffusion layer in an active region separated by an insulating isolation region 321 and a capacitor plate PL 351 as an upper electrode. In the cross-sectional views along the lines 1C to 1D, two transistors corresponding to two bits of the DRAM cell and two capacitors are shown.

紙面と垂直方向に配線されているワード線WL304,WL306はゲート電極となり両側の拡散層をソース、ドレインとするトランジスタを構成する。ドレインは図示されていないビット線に接続され、ソース拡散層はコンタクトプラグ334を介して容量の下部電極344に接続され、容量プレート351との間でそれぞれセル容量を形成する。ワード線WL305は絶縁分離領域に配線されている。   The word lines WL304 and WL306 wired in the direction perpendicular to the paper surface serve as gate electrodes and constitute transistors having the diffusion layers on both sides as sources and drains. The drain is connected to a bit line (not shown), the source diffusion layer is connected to the lower electrode 344 of the capacitor via the contact plug 334, and forms a cell capacitance with the capacitor plate 351, respectively. The word line WL305 is wired in the insulating isolation region.

ここでワード線WL304,WL305、WL306は図1のワード線WL104,WL105、WL106に該当し、ビット線BL311、BL312,BL313は図1のビット線BL111、BL112,BL113に該当する。以下の符号においては、断面図と平面図とでは異なる符号としているが、その符号の下2桁は、それぞれ同じ機能を有するように対応させてある。また本図面及び実施例における平面図は、見やすくするために高さ方向の位置に関係なく表記することがある。   Here, the word lines WL304, WL305, and WL306 correspond to the word lines WL104, WL105, and WL106 in FIG. 1, and the bit lines BL311, BL312, and BL313 correspond to the bit lines BL111, BL112, and BL113 in FIG. In the following reference numerals, different reference numerals are used for the cross-sectional view and the plan view, but the last two digits of the reference numerals are made to correspond to each other. In addition, the plan views in the drawings and the embodiments may be expressed regardless of the position in the height direction for easy viewing.

上記したDRAMプロセスにおいて、SRAMセル(図5)を製造しようとすると、配置場所としてはメモリセル以外の素子領域となり、緩い設計ルールにて4つのトランジスタと2つの抵抗素子で構成された抵抗負荷型SRAMセル、又は2つの抵抗素子をP型トランジスタに置き換えた6トランジスタのフルCMOS型SRAMセルを設計しなければならない。これらのSRAMセル構成においては、DRAM固有のプロセスを活用できないことから、SRAMセルは大きなサイズとなってしまうという問題がある。   In the DRAM process described above, when an SRAM cell (FIG. 5) is to be manufactured, the placement location is an element region other than the memory cell, and a resistive load type composed of four transistors and two resistance elements according to a loose design rule. An SRAM cell or a 6-transistor full CMOS SRAM cell in which two resistance elements are replaced by P-type transistors must be designed. In these SRAM cell configurations, there is a problem that the SRAM cell becomes a large size because a process unique to DRAM cannot be utilized.

DRAMとSRAMとの混載、あるいはDRAMとロジックとの混載に関してはいくつかの特許文献がある。特許文献1にはDRAMの配線層とロジック回路との配線層を共通化する手法が記載されている。特許文献2にはロジック回路にはサリサイド構造を採用し、メモリ素子に自己整合コンタクト構造を採用している。しかし、これらの特許文献にはDRAMとSRAMとを効率よく混載する技術に関しては記載されていず、DRAMとSRAMとの混載における問題は残されたままである。   There are several patent documents regarding mixed mounting of DRAM and SRAM, or mixed mounting of DRAM and logic. Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-228561 describes a technique for sharing a wiring layer of a DRAM and a wiring layer of a logic circuit. In Patent Document 2, a salicide structure is employed for the logic circuit, and a self-aligned contact structure is employed for the memory element. However, these patent documents do not describe a technique for efficiently mounting DRAM and SRAM, and the problem in mounting DRAM and SRAM remains.

特開2000−101035号公報JP 2000-101035 A 特開2000−232076号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2000-232076

上記したように、同一基板にDRAMとSRAMとを混載した場合には、チップサイズが大きくなるとか、製造プロセスが複雑で工程が長くなり、製造コストが高くなるという問題がある。   As described above, when the DRAM and the SRAM are mixedly mounted on the same substrate, there are problems that the chip size is increased, the manufacturing process is complicated and the process becomes longer, and the manufacturing cost is increased.

本願の目的は、上記した問題に鑑み、シリンダ型容量を備えたDRAMの製造プロセスと同じプロセスでSRAMを構成することで、SRAMセルサイズを小さくしたSRAMとDRAMとを混載した半導体装置を提供することである。   In view of the above problems, an object of the present application is to provide a semiconductor device in which an SRAM and a DRAM having a reduced SRAM cell size are combined by configuring the SRAM by the same process as that of a DRAM having a cylinder type capacity. That is.

本願の半導体装置は、シリンダ型容量のDRAMセルを備えたDRAMと、前記シリンダ型容量の電極を負荷抵抗とする抵抗負荷型SRAMセルを備えたSRAMとを同一シリコン基板上に形成したことを特徴とする。   The semiconductor device according to the present invention is characterized in that a DRAM having a cylinder type capacity DRAM cell and an SRAM having a resistance load type SRAM cell having the electrode of the cylinder type capacity as a load resistance are formed on the same silicon substrate. And

本願の半導体装置においては、前記負荷抵抗は、前記シリンダ型容量の下部電極により形成したことを特徴とする。   In the semiconductor device of the present application, the load resistor is formed by a lower electrode of the cylinder-type capacitor.

本願の半導体装置においては、前記負荷抵抗は、前記シリンダ型容量の上部電極により形成したことを特徴とする。   In the semiconductor device of the present application, the load resistor is formed by an upper electrode of the cylinder type capacitor.

本願の半導体装置においては、前記DRAMセル及びSRAMセルにおける各々のワード線が同一構造の同一層にて形成したことを特徴とする。   In the semiconductor device of the present application, each word line in the DRAM cell and the SRAM cell is formed of the same layer having the same structure.

本願の半導体装置においては、前記DRAMセルにおけるワード線と、前記SRAMセルにおけるフリップフロップのゲート層が同一構造の同一層にて形成したことを特徴とする。   In the semiconductor device of the present application, the word line in the DRAM cell and the gate layer of the flip-flop in the SRAM cell are formed in the same layer having the same structure.

本願の半導体装置においては、前記DRAMセル及びSRAMセルにおける各々の活性領域が、各々同様の幅と間隔で配置したことを特徴とする。   In the semiconductor device of the present application, the active regions in the DRAM cell and the SRAM cell are arranged with the same width and interval, respectively.

本願の半導体装置においては、前記DRAMセルの8ビット分の領域に、前記SRAMセルの1ビットを形成したことを特徴とする。   In the semiconductor device of the present application, one bit of the SRAM cell is formed in an area of 8 bits of the DRAM cell.

本願の半導体装置においては、前記DRAMセルにおけるシリンダ型容量と、前記SRAMセルにおけるシリンダに形成された抵抗とは拡散層内の同一の位置に配置したことを特徴とする。   The semiconductor device of the present application is characterized in that the cylinder type capacitor in the DRAM cell and the resistor formed in the cylinder in the SRAM cell are arranged at the same position in the diffusion layer.

本発明の半導体装置は、シリンダ型容量のDRAMセルを備えたDRAMと、シリンダ型容量の電極を負荷抵抗とする抵抗負荷型SRAMセルを備えたSRAMとを同一シリコン基板上に形成する。SRAMセルをDRAM標準プロセス、構成に類似させて設計することでセルサイズの小さいSRAMが得られ、最適なDRAM、SRAMを混載した半導体装置が得られる効果がある。   In the semiconductor device of the present invention, a DRAM including a cylinder capacitor DRAM cell and an SRAM including a resistance load SRAM cell having a cylinder capacitor electrode as a load resistance are formed on the same silicon substrate. By designing the SRAM cell to be similar to the DRAM standard process and configuration, an SRAM having a small cell size can be obtained, and there is an effect that an optimum semiconductor device in which DRAM and SRAM are mixedly mounted can be obtained.

本発明について、図面を参照して以下詳細に説明する。   The present invention will be described in detail below with reference to the drawings.

実施例1として、図4〜図6、図9を用いて説明する。図4(A)にゲート配線を強調したSRAMセルのパターン配置図,図4(B)にメタル配線を強調したSRAMセルのパターン配置図、図9に比較のためのDRAMセルのパターン配置図を示す。図5に抵抗負荷型SRAMセルの回路図、図6に図4における線4B−4Cに沿った断面図を示す。   The first embodiment will be described with reference to FIGS. 4 to 6 and FIG. 4A shows an SRAM cell pattern layout with gate wiring emphasized, FIG. 4B shows an SRAM cell pattern layout with metal wiring emphasized, and FIG. 9 shows a DRAM cell pattern layout for comparison. Show. FIG. 5 is a circuit diagram of a resistive load type SRAM cell, and FIG. 6 is a sectional view taken along line 4B-4C in FIG.

図5に示す抵抗負荷型SRAMセルはワード線WL401a、ビット線対BL411a、BL412a、アクセストランジスタTR431、TR432、ドライブトランジスタTR433、TR434、負荷抵抗R441、R442から構成される。負荷抵抗R441とドライブトランジスタTR433は電源と接地電位間に接続され、負荷抵抗R441とドライブトランジスタTR433との接続点を出力とする第1のインバータ回路を構成する。負荷抵抗R442とドライブトランジスタTR434は電源と接地電位間に接続され、負荷抵抗R442とドライブトランジスタTR434との接続点を出力とする第2のインバータ回路を構成する。   The resistance load type SRAM cell shown in FIG. 5 includes a word line WL401a, bit line pairs BL411a and BL412a, access transistors TR431 and TR432, drive transistors TR433 and TR434, and load resistors R441 and R442. The load resistor R441 and the drive transistor TR433 are connected between the power supply and the ground potential, and constitute a first inverter circuit that outputs a connection point between the load resistor R441 and the drive transistor TR433. The load resistor R442 and the drive transistor TR434 are connected between the power supply and the ground potential, and constitute a second inverter circuit that outputs a connection point between the load resistor R442 and the drive transistor TR434.

第1インバータ回路のドライブトランジスタTR433のゲートには第2のインバータ回路の出力が入力され、第2インバータ回路のドライブトランジスタTR434のゲートには第1のインバータ回路の出力が入力されることで第1及び第2のインバータ回路でFF回路を構成し、安定的に記憶データを保持する。アクセストランジスタTR431及びTR432は、ビット線BL411a及びBL412aと、第1及び第2のインバータ回路の出力との間に接続され、ゲートに入力されるワード線WL401aにより、ビット線とメモリセル間のデータをやり取りする。   The output of the second inverter circuit is input to the gate of the drive transistor TR433 of the first inverter circuit, and the output of the first inverter circuit is input to the gate of the drive transistor TR434 of the second inverter circuit. And the FF circuit is constituted by the second inverter circuit, and the stored data is stably held. The access transistors TR431 and TR432 are connected between the bit lines BL411a and BL412a and the outputs of the first and second inverter circuits, and the data between the bit lines and the memory cells is transferred by the word line WL401a input to the gate. Interact.

図4(A),(B)において、メタル配線により配線されたビット線BL411aはコンタクト432によりトランジスタTR431の拡散層に接続される。活性領域ND431に形成されたトランジスタTR431の他方の拡散層からはメタル配線によりトランジスタTR433のドレイン拡散層に、さらにスルホール451を介してトランジスタTR434のゲート配線に接続される。トランジスタTR433は活性領域ND433に形成され、そのドレイン拡散層には負荷抵抗R441が形成される。負荷抵抗R441にはシリンダ型容量が用いられる。ソース拡散層はGND電位に接続される。   4A and 4B, the bit line BL411a wired by the metal wiring is connected to the diffusion layer of the transistor TR431 by the contact 432. The other diffusion layer of the transistor TR431 formed in the active region ND431 is connected to the drain diffusion layer of the transistor TR433 by a metal wiring and further to the gate wiring of the transistor TR434 through a through hole 451. The transistor TR433 is formed in the active region ND433, and a load resistor R441 is formed in its drain diffusion layer. A cylinder type capacity is used for the load resistor R441. The source diffusion layer is connected to the GND potential.

メタル配線により配線されたビット線BL412aはコンタクト431によりトランジスタTR432の拡散層に接続される。活性領域ND432に形成されたトランジスタTR432の他方の拡散層からはメタル配線によりトランジスタTR434のドレイン拡散層に、さらにスルホール452を介してトランジスタTR433のゲート配線に接続される。トランジスタTR434は活性領域ND434に形成され、そのドレイン拡散層には負荷抵抗R442が形成される。負荷抵抗R441にはシリンダ型容量が用いられる。ソース拡散層はGND電位に接続される。アクセストランジスタTR431、TR432のゲートは、ワード線WL401aに接続される。   Bit line BL412a wired by metal wiring is connected to the diffusion layer of transistor TR432 by contact 431. The other diffusion layer of the transistor TR432 formed in the active region ND432 is connected to the drain diffusion layer of the transistor TR434 through a metal wiring and further to the gate wiring of the transistor TR433 through a through hole 452. The transistor TR434 is formed in the active region ND434, and a load resistor R442 is formed in its drain diffusion layer. A cylinder type capacity is used for the load resistor R441. The source diffusion layer is connected to the GND potential. The gates of access transistors TR431 and TR432 are connected to word line WL401a.

図6に点線4B−4Cに沿った断面図を示す。ここでは、DRAMプロセスのシリンダ型容量の電極をSRAMセルの負荷抵抗としている。ドレイン拡散層からコンタクトプラグ631を介して接続されたセル容量の下部電極641は、シリンダの上辺の接続場所601にて容量プレートPL651に接続されている。上部電極となる容量プレートPL651はビア661により第1のメタル配線671、さらにビア662により第2のメタル配線672に接続されている。したがって負荷抵抗は主として下部電極641で構成されることになる。またこの負荷抵抗はDRAMプロセスの容量形成工程と同時に形成されるもので、DRAMプロセスとは下部電極641と上部電極である容量プレートPL651とを接続されている点が異なるだけである。   FIG. 6 shows a cross-sectional view along the dotted line 4B-4C. Here, the cylinder type capacitor electrode of the DRAM process is used as the load resistance of the SRAM cell. The lower electrode 641 of the cell capacity connected from the drain diffusion layer via the contact plug 631 is connected to the capacity plate PL651 at the connection location 601 on the upper side of the cylinder. The capacitor plate PL651 serving as the upper electrode is connected to the first metal wiring 671 by a via 661 and further to the second metal wiring 672 by a via 662. Therefore, the load resistance is mainly composed of the lower electrode 641. The load resistor is formed simultaneously with the capacity forming step of the DRAM process, and is different from the DRAM process only in that the lower electrode 641 and the capacitor plate PL651 as the upper electrode are connected.

これらのSRAMセルの1ビットは図4(A),(B)において、点線4Aで囲まれた領域に構成されている。点線4Aの領域には活性領域ND431、ND432、ND433、ND434が含まれている。ここで図9のDRAMセルと比較する。図4(A),(B)の活性領域ND431、ND432、ND433、ND434と、図9の活性領域ND431、ND432、ND433、ND434とは同じである。つまり、本発明のSRAMセルはDRAMセルの8ビットの領域に構成されていることになる。本発明のSRAMセルは、プロセスとパターン構成をほぼDRAMセルと同じくすることでサイズの小さくできる。   One bit of these SRAM cells is configured in an area surrounded by a dotted line 4A in FIGS. 4 (A) and 4 (B). The region of dotted line 4A includes active regions ND431, ND432, ND433, and ND434. Here, it will be compared with the DRAM cell of FIG. The active regions ND431, ND432, ND433, and ND434 in FIGS. 4A and 4B are the same as the active regions ND431, ND432, ND433, and ND434 in FIG. That is, the SRAM cell of the present invention is configured in the 8-bit area of the DRAM cell. The SRAM cell of the present invention can be reduced in size by making the process and pattern configuration substantially the same as a DRAM cell.

本発明の第一の特徴は、図6のシリンダ型容量を形成する下部電極641を図5の負荷抵抗R441,R442にすることである。このことでSRAMセルにDRAMセルのプロセス構造をそのまま利用できる。但し、このシリンダ型容量を負荷抵抗として使うためには、通常DRAMプロセスの下部電極641と容量プレートPL651との接続部分601も必要となるので、この点だけは通常のDRAMプロセスから変更する必要がある。これは、従来よく使われるコンタクト工程やエッチング工程などの従来技術を使って形成することができる。   The first feature of the present invention is that the lower electrodes 641 forming the cylinder type capacitor of FIG. 6 are replaced with the load resistors R441 and R442 of FIG. As a result, the process structure of the DRAM cell can be used as it is for the SRAM cell. However, in order to use this cylinder-type capacitor as a load resistor, a connection portion 601 between the lower electrode 641 of the normal DRAM process and the capacitor plate PL651 is also required, so only this point needs to be changed from the normal DRAM process. is there. This can be formed by using conventional techniques such as a contact process and an etching process that are often used in the past.

容量プレートPL651へ接続された後は、第一メタル配線と容量プレートを接続するビア661や、第二メタル配線と第一メタル配線を接続するビア662によって、第一メタル配線もしくは第二メタル配線に接続できるので、ここから電位供給を行なう。次の特徴は、DRAMセルの拡散層、電極の構造及び形状を類似させながらSRAMセルを構成することである。SRAMセルをDRAMセルと同等のプロセス、配置とすることで形状、段差がDRAMセルと同等になり、SRAMセルの設計ルールをDRAMセルと同等にできる。DRAMセルと同等の設計ルールにてSRAMセルを設計することにより、DRAMのセル以外の設計ルールにて設計するより、3分の1から5分の1の大きさにて設計することが可能となる。   After being connected to the capacitor plate PL651, the first metal wiring or the second metal wiring is formed by the via 661 connecting the first metal wiring and the capacitor plate or the via 662 connecting the second metal wiring and the first metal wiring. Since connection is possible, potential supply is performed from here. The next feature is that the SRAM cell is constructed while making the structure and shape of the diffusion layer and electrode of the DRAM cell similar. By making the SRAM cell the same process and arrangement as the DRAM cell, the shape and step are the same as the DRAM cell, and the design rule of the SRAM cell can be made the same as the DRAM cell. By designing an SRAM cell with a design rule equivalent to that of a DRAM cell, it is possible to design with a size one third to one fifth smaller than with a design rule other than a DRAM cell. Become.

本実施例の半導体装置は、シリンダ型容量を有するDRAMと、DRAMセルのシリンダ型容量の下部電極となる電極配線を負荷抵抗とするSRAMから構成される。SRAMセルをDRAM標準プロセス、構成に類似させて設計する。SRAMセルの形状、段差がDRAMセルと同じくなり、SRAMセルにDRAMセルと同等な設計ルールを使用できることからセルサイズの小さいSRAMが得られる。セルサイズの小さいSRAMにより最適なDRAM、SRAMを混載した半導体装置が得られる。   The semiconductor device of this embodiment is composed of a DRAM having a cylinder type capacity and an SRAM having an electrode wiring serving as a lower electrode of the cylinder type capacity of the DRAM cell as a load resistance. The SRAM cell is designed to be similar to the DRAM standard process and configuration. Since the SRAM cell has the same shape and step as the DRAM cell, and the same design rule as the DRAM cell can be used for the SRAM cell, an SRAM having a small cell size can be obtained. A semiconductor device in which an optimum DRAM and SRAM are mixedly mounted can be obtained by an SRAM having a small cell size.

実施例2として、図7を用いて説明する。図7には本実施例における負荷抵抗の断面図を示す。実施例2はSRAMセルのパターン配置は図4(A),(B)と同じであり、負荷抵抗としてシリンダ型容量の上部電極である容量プレートPL651を用いた点が実施例1と異なる。実施例1と同様であるその他の構成については、その説明を省略する。   A second embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 7 shows a sectional view of the load resistance in this embodiment. The pattern arrangement of the SRAM cell in the second embodiment is the same as that in FIGS. 4A and 4B, and is different from the first embodiment in that a capacitor plate PL651 that is an upper electrode of a cylinder-type capacitor is used as a load resistance. The description of other configurations that are the same as those of the first embodiment is omitted.

実施例2のSRAMセルのパターン配置図は図4(A),(B)と同じ構成であることから、負荷抵抗のみを説明する。拡散層からのコンタクトプラグ731はDRAMの容量を形成するシリンダ底部701において上部電極である容量プレート751に接続される。容量プレートPL751は図6と同様であり、図示されていないビアによりメタル配線に接続される。実施例1においては、負荷抵抗としてシリンダ型容量の下部電極741を用いたが、本実施例においては、負荷抵抗をシリンダ型容量の上部電極である容量プレート651で構成し、シリンダ底部701において容量プレート751と接続される。   Since the pattern layout of the SRAM cell of Example 2 has the same configuration as that shown in FIGS. 4A and 4B, only the load resistance will be described. A contact plug 731 from the diffusion layer is connected to a capacitor plate 751 which is an upper electrode at a cylinder bottom 701 forming a capacitor of the DRAM. The capacitor plate PL751 is the same as that shown in FIG. 6, and is connected to the metal wiring by a via (not shown). In the first embodiment, the lower electrode 741 of the cylinder type capacitor is used as the load resistance. However, in this embodiment, the load resistor is configured by the capacitor plate 651 that is the upper electrode of the cylinder type capacitor, and the capacitance is formed at the cylinder bottom 701. It is connected to the plate 751.

容量プレート751はメモリセルアレイブロックの全面にパターン配置された場合には、シリンダ内の容量プレート部のみが負荷抵抗となる。容量プレート751を適切にパターニングし、共通配線部と、セル専用の配線部とを形成する場合には、シリンダ内の容量プレートと、パターニングされた専用配線部が負荷抵抗として機能する。本実施例は、SRAMセルの負荷抵抗を容量プレートで構成した実施例である。そのセルサイズはシリンダ型容量を有するDRAMセルと同様な構成であり、SRAMセルは小さく構成できる。   When the capacity plate 751 is arranged in a pattern on the entire surface of the memory cell array block, only the capacity plate portion in the cylinder becomes a load resistance. When the capacitor plate 751 is appropriately patterned to form a common wiring portion and a cell-dedicated wiring portion, the capacity plate in the cylinder and the patterned dedicated wiring portion function as a load resistance. This embodiment is an embodiment in which the load resistance of the SRAM cell is configured by a capacitor plate. The cell size is the same as that of a DRAM cell having a cylinder capacity, and the SRAM cell can be made small.

本実施例の半導体装置は、シリンダ型容量を有するDRAMと、DRAMセルのシリンダ型容量の上部電極である容量プレートの電極配線を負荷抵抗とするSRAMから構成される。SRAMセルをDRAM標準プロセス、構成に類似させて設計することでセルサイズの小さいSRAMが得られ、最適なDRAM、SRAMを混載した半導体装置が得られる。   The semiconductor device of this embodiment is composed of a DRAM having a cylinder type capacitor and an SRAM having a load resistance of an electrode wiring of a capacitor plate which is an upper electrode of the cylinder type capacitor of the DRAM cell. By designing the SRAM cell to be similar to the DRAM standard process and configuration, an SRAM having a small cell size can be obtained, and an optimum semiconductor device in which DRAM and SRAM are mixedly mounted can be obtained.

実施例3として、図8を用いて説明する。図8には本実施例におけるパターン配置図を示す。本実施例は実施例1のSRAMセルにおけるアクセストランジスタTR431a、TR432aのゲート長を変更した構成例である。   A third embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 8 shows a pattern layout in this embodiment. This embodiment is a configuration example in which the gate lengths of the access transistors TR431a and TR432a in the SRAM cell of the first embodiment are changed.

図8においては、アクセストランジスタTR431a、TR432aのゲート電極となるワード線WL401bはトランジスタのゲート領域においてその幅を大きくされ、ドライブトランジスタTR433a、TR434aのゲート長より大きくなっている。その他のパターン配置、接続は図4(A)、(B)と同様であり、その構成、接続の説明は省略する。   In FIG. 8, the word line WL401b serving as the gate electrode of the access transistors TR431a and TR432a has a larger width in the transistor gate region, and is larger than the gate length of the drive transistors TR433a and TR434a. Other pattern arrangements and connections are the same as those shown in FIGS. 4A and 4B, and the description of the configuration and connection is omitted.

本発明のSRAMセルは、混載されるDRAMセルと類似のプロセス、パターン配置である。図1に示すDRAMセルでは、1つの活性領域内には2つのワード配線により、2つのトランジスタを形成している。しかし図4に示す本発明のSRAMセルのパターン配置は、1つの活性領域にはトランジスタTR431〜TR434の各々1つ形成すればよい。つまり1つのトランジスタを形成することで、トランジスタのゲート長は容易に変更可能となる。そこでトランジスタTR431a,TR432aのゲート長を太くしている。このようにSRAMセルにおいてトランジスタの電流駆動能力を最小のセルサイズ内で最適化することが可能となる。トランジスタ駆動能力を回路上の要求に応じて適時最適化できる。回路上必要であれば、逆にトランジスタTR433a,TR434aも同様に変更することも可能である。本実施例は、トランジスタの駆動能力を最適化できる実施例である。   The SRAM cell of the present invention has a process and pattern arrangement similar to those of a DRAM cell that is embedded. In the DRAM cell shown in FIG. 1, two transistors are formed by two word lines in one active region. However, in the pattern arrangement of the SRAM cell of the present invention shown in FIG. 4, each of the transistors TR431 to TR434 may be formed in one active region. That is, by forming one transistor, the gate length of the transistor can be easily changed. Therefore, the gate lengths of the transistors TR431a and TR432a are increased. In this way, the current driving capability of the transistor in the SRAM cell can be optimized within the minimum cell size. The transistor drive capability can be optimized in time according to the circuit requirements. Conversely, if necessary in the circuit, the transistors TR433a and TR434a can be similarly changed. In this embodiment, the transistor driving capability can be optimized.

本実施例の半導体装置は、シリンダ型容量を有するDRAMと、DRAMセルのシリンダ型容量の電極形成部の電極配線を負荷抵抗とするSRAMから構成される。さらにSRAMセルを構成するトランジスタ駆動能力を最適化し、最適なSRAMセルが構成できる。SRAMセルをDRAM標準プロセス、構成に類似させて設計することでセルサイズの小さく、最適トランジスタ能力を有するSRAMセルとSRAMが得られ、最適なDRAM、SRAMを混載した半導体装置が得られる。   The semiconductor device of this embodiment is composed of a DRAM having a cylinder capacity and an SRAM having a load resistance of an electrode wiring of an electrode forming portion of the cylinder capacity of the DRAM cell. Furthermore, the driving capability of transistors constituting the SRAM cell is optimized, and an optimum SRAM cell can be constructed. By designing the SRAM cell to be similar to the DRAM standard process and configuration, an SRAM cell and an SRAM having a small cell size and an optimum transistor capability can be obtained, and a semiconductor device in which the optimum DRAM and SRAM are mixedly mounted can be obtained.

以上本願発明を実施例に基づき具体的に説明したが、本願発明は前記実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。   Although the present invention has been specifically described above based on the embodiments, it is needless to say that the present invention is not limited to the above-described embodiments and can be variously modified without departing from the gist thereof.

本発明におけるDRAMセルのパターン配置図である。FIG. 2 is a pattern layout diagram of a DRAM cell in the present invention. 本発明におけるDRAMセルの回路図である。It is a circuit diagram of a DRAM cell in the present invention. 図1におけるDRAMセルの断面図である。It is sectional drawing of the DRAM cell in FIG. メモリセルのパターン配置図で、(A)はワード線を強調したSRAMセル、(B)はメタル配線を強調したSRAMセルのパターン配置図である。FIG. 4A is a pattern layout diagram of memory cells, FIG. 4A is a pattern layout diagram of SRAM cells in which word lines are emphasized, and FIG. 本発明におけるSRAMセルの回路図である。It is a circuit diagram of the SRAM cell in this invention. 本発明におけるSRAMセルの断面図である。It is sectional drawing of the SRAM cell in this invention. 実施例2におけるSRAMセルの断面図である。6 is a cross-sectional view of an SRAM cell in Example 2. FIG. 実施例3におけるSRAMセルの断面図である。6 is a sectional view of an SRAM cell in Example 3. FIG. 本発明におけるDRAMセルのパターン配置図である。FIG. 2 is a pattern layout diagram of a DRAM cell in the present invention.

符号の説明Explanation of symbols

131、331、431、631、731 コンタクトプラグ
141,341,641、741 シリンダ下部電極
321、621、721 絶縁分離領域
451、452 スルホール(ゲート配線とメタル配線間)
WL101、WL201、WL202、WL304、WL401a、WL401b ワード線
BL111、BL211、BL212、BL311、BL411a、BL412a ビット線
ND121、ND122、ND431、ND432、ND433、ND434 活性領域
TR231、TR232、TR431、TR432、TR433、TR434 トランジスタ
MC241、MC242 容量
PL251、PL252、PL351、PL651、PL751 容量プレート
R441、R442 負荷抵抗
131, 331, 431, 631, 731 Contact plug 141, 341, 641, 741 Cylinder lower electrode 321, 621, 721 Insulation isolation region 451, 452 Through hole (between gate wiring and metal wiring)
WL101, WL201, WL202, WL304, WL401a, WL401b Word lines BL111, BL211, BL212, BL311, BL411a, BL412a Bit lines ND121, ND122, ND431, ND432, ND433, ND434 Active regions TR231, TR232, TR431, TR432, TR434 Transistors MC241 and MC242 Capacitances PL251, PL252, PL351, PL651, PL751 Capacitance plates R441, R442 Load resistance

Claims (8)

半導体装置において、シリンダ型容量のDRAMセルを備えたDRAMと、前記シリンダ型容量の電極を負荷抵抗とする抵抗負荷型SRAMセルを備えたSRAMとを同一シリコン基板上に形成したことを特徴とする半導体装置。   In a semiconductor device, a DRAM having a DRAM cell of a cylinder type capacity and an SRAM having a resistance load type SRAM cell having a load resistance of an electrode of the cylinder type capacity are formed on the same silicon substrate. Semiconductor device. 前記負荷抵抗は、前記シリンダ型容量の下部電極により形成したことを特徴とする請求項1に記載の半導体装置。   The semiconductor device according to claim 1, wherein the load resistance is formed by a lower electrode of the cylinder-type capacitor. 前記負荷抵抗は、前記シリンダ型容量の上部電極により形成したことを特徴とする請求項1に記載の半導体装置。   The semiconductor device according to claim 1, wherein the load resistance is formed by an upper electrode of the cylinder-type capacitor. 前記DRAMセル及びSRAMセルにおける各々のワード線が同一構造の同一層にて形成したことを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれかに記載の半導体装置。   4. The semiconductor device according to claim 1, wherein each word line in the DRAM cell and the SRAM cell is formed in the same layer having the same structure. 前記DRAMセルにおけるワード線と、前記SRAMセルにおけるフリップフロップのゲート層が同一構造の同一層にて形成したことを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれかに記載の半導体装置。   4. The semiconductor device according to claim 1, wherein a word line in the DRAM cell and a gate layer of a flip-flop in the SRAM cell are formed in the same layer having the same structure. 前記DRAMセル及びSRAMセルにおける各々の活性領域が、各々同様の幅と間隔で配置したことを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれかに記載の半導体装置。   4. The semiconductor device according to claim 1, wherein the active regions in the DRAM cell and the SRAM cell are arranged with the same width and interval. 前記DRAMセルの8ビット分の領域に、前記SRAMセルの1ビットを形成したことを特徴とする請求項6に記載の半導体装置。   7. The semiconductor device according to claim 6, wherein 1 bit of the SRAM cell is formed in an area of 8 bits of the DRAM cell. 前記DRAMセルにおけるシリンダ型容量と、前記SRAMセルにおけるシリンダに形成された抵抗とは拡散層内の同一の位置に配置したことを特徴とする請求項1乃至請求項7のいずれかに記載の半導体装置。
8. The semiconductor according to claim 1, wherein a cylinder type capacitor in the DRAM cell and a resistor formed in the cylinder in the SRAM cell are arranged at the same position in the diffusion layer. apparatus.
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