JP2019083348A - Semiconductor device - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は半導体装置に関し、たとえば、フィン(fin)型の電界効果トランジスタ(FET:Field Effect Transistor)を用いた半導体装置に好適に用いられるものである。 The present invention relates to a semiconductor device, and for example, is suitably used for a semiconductor device using a fin type field effect transistor (FET).
クロックに同期して動作する半導体集積回路のタイミング設計では、データ信号のセットアップ時間およびホールド時間を所定範囲内に収めることが重要である。このため、従来の半導体集積回路では、データ信号線に複数のデータバッファを直列に設けることによって、タイミング時間を調整している(たとえば、特開平7−66293号公報(特許文献1)参照)。 In timing design of a semiconductor integrated circuit that operates in synchronization with a clock, it is important that the setup time and hold time of the data signal be within a predetermined range. Therefore, in the conventional semiconductor integrated circuit, the timing time is adjusted by providing a plurality of data buffers in series to the data signal lines (see, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 7-66293 (Patent Document 1)).
半導体集積回路の微細化が進展するにつれて、クロック信号線の遅延量が増加するために特にデータホールド時間の増大が問題となっている。特に、フィン型のFET(フィンFET:finFETと称する)を用いた半導体集積回路ではデータホールド時間の増大が顕著である。この問題に対して、従来のように複数のデータバッファを直列に設けることによってデータ信号の遅延量を調整しようとすると、多数のデータバッファが必要となるために、回路面積が増大してしまう。 As the miniaturization of semiconductor integrated circuits progresses, the increase in the data hold time has become a problem in particular because the delay amount of the clock signal line increases. In particular, in a semiconductor integrated circuit using a fin-type FET (referred to as a fin FET: finFET), an increase in data hold time is remarkable. To address this problem, if it is attempted to adjust the delay amount of the data signal by providing a plurality of data buffers in series as in the prior art, a large number of data buffers are required, resulting in an increase in circuit area.
その他の課題と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。 Other problems and novel features will be apparent from the description of the present specification and the accompanying drawings.
一実施形態による半導体装置は、フィンFETで構成されたデータバッファおよびフリップフロップを備える。データバッファのデータ出力ノードからフリップフロップのデータ入力ノードに至るデータ信号の経路には、フィンFETのゲート電極と同層のゲート配線が遅延線として設けられる。 A semiconductor device according to one embodiment includes a data buffer and a flip flop configured of a fin FET. In the path of the data signal from the data output node of the data buffer to the data input node of the flip flop, the gate wiring of the same layer as the gate electrode of the fin FET is provided as a delay line.
上記の実施形態によれば、回路面積を過度に増大させることなく、データホールド時間を抑制することができる。 According to the above embodiment, the data hold time can be suppressed without excessively increasing the circuit area.
以下、各実施形態について図面を参照して詳しく説明する。以下では、半導体装置の一例としてコンピュータチップを挙げ、その中のメモリ装置の入出力回路について具体的に説明する。しかしながら、以下の技術は、メモリ装置に限られるものではなく、一般に、クロック信号に同期して動作する半導体回路に広く適用することができる。 Hereinafter, each embodiment will be described in detail with reference to the drawings. Hereinafter, a computer chip is taken as an example of the semiconductor device, and the input / output circuit of the memory device in the computer chip will be specifically described. However, the following techniques are not limited to memory devices, and can generally be widely applied to semiconductor circuits operating in synchronization with a clock signal.
なお、以下の各実施形態の図面において、同一または相当する部分には同一の参照符号を付して、その説明を繰返さない場合がある。図解を容易にするために、半導体装置の構造を示す平面図、断面図、および斜視図における寸法は半導体装置の実際の寸法には比例していない。 In the drawings of the following embodiments, the same or corresponding parts may be denoted by the same reference characters and description thereof may not be repeated. For ease of illustration, the dimensions in plan, cross-sectional, and perspective views showing the structure of the semiconductor device are not proportional to the actual dimensions of the semiconductor device.
<第1の実施形態>
[半導体装置の全体構成]
図1は、第1の実施形態による半導体装置の概略構成を示すブロック図である。図1では、半導体装置1の例としてマイクロコンピュータチップを例に挙げている。図1を参照して、半導体装置1は、CPU(Central Processing Unit)2と、メモリ回路3と、インターフェース(I/O:Input and Output)回路4と、図示しないその他の周辺回路と、これらの構成要素間を接続するための内部バス5とを含む。
First Embodiment
[Overall configuration of semiconductor device]
FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of a semiconductor device according to the first embodiment. In FIG. 1, a microcomputer chip is taken as an example of the
CPU2は、プログラムに従って動作することによって半導体装置1全体の制御を行う。メモリ回路3は、RAM(Random Access Memory)およびROM(Read Only Memory)などの主記憶装置として機能する。図1では、代表的に1つのメモリ回路3のみ示されているが、実際にはDRAM(Dynamic Random Access Memory)、SRAM(Static Random Access Memory)、フラッシュメモリなどの複数種類のメモリ回路を含む。インターフェース回路4は、半導体装置の外部と接続のために用いられる。各構成要素は、内部バス5を介して相互に、データ信号D、アドレス信号ADR、制御信号CSなどのやりとりを行う。
The
[メモリ回路の構成]
図2は、図1のメモリ回路の構成を示すブロック図である。図2を参照して、メモリ回路3は、メモリセルアレイ10と、入出力回路11と、ワード線ドライバ12と、制御回路13とを含む。メモリ回路3を構成する各トランジスタはフィンFETで構成されている。
[Configuration of memory circuit]
FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of the memory circuit of FIG. Referring to FIG. 2,
メモリセルアレイ10は、行方向(Y方向)および列方向(X方向)に沿って行列状に配置された複数のメモリセル(不図示)を含む。各メモリセルは、1ビットの情報を記憶する。メモリセルアレイには、各行に対応してワード線(不図示)が設けられ、各列に対応してビット線BL[0]〜BL[127]が設けられる。なお、ビット線の本数は一例であって、この数字に限られるものでない。
入出力回路11は、図1の内部バス5とメモリセルアレイ10との間で、書込みデータの入力および読出しデータの出力を行うためのインターフェースである。図2では、書込みデータを入力するための回路部分のみが示されている。具体的に、入出力回路11は、図1の内部バス5から128ビットのデータ信号D[0]〜D[127]を受けて、対応するビット線BL[0]〜BL[127]にそれぞれ出力する。
The input / output circuit 11 is an interface for inputting write data and outputting read data between the internal bus 5 of FIG. 1 and the
図2に示すように、入出力回路11は、各データ信号Dに対応して、データバッファ31,33と、遅延線32と、D型フリップフロップ34とを含む。メモリ回路3に入力された各ビットごとのデータ信号Dは、データバッファ31,遅延線32、データバッファ33を介してフリップフロップ34のデータ入力ノードに入力される。データバッファ33は、遅延線32の通過後のデータ信号を整形するために設けられているが、必ずしも必要なものではない。データバッファ31,33および遅延線32のより詳細な構造については、図5〜図7で説明する。後述するように、本実施形態ではフィンFETに特徴的な構造を利用して遅延線32を構成している。
As shown in FIG. 2, the input / output circuit 11 includes
なお、図2のD型フリップフロップ34に代えてD型ラッチ回路を用いてもよい。D型フリップフロップ34は、クロック信号のエッジ(たとえば、立ち上がりエッジ)に応答してその直前の入力信号を保持するものである。一方、D型ラッチ回路は、たとえば、クロック信号がハイレベル(Hレベル)のときに信号を素通りさせ、クロック信号がローレベル(Lレベル)に切替わる直前の入力信号を保持するものである(HレベルとLレベルとは逆でもよい)。フリップフロップ34とラッチ回路とは、クロック信号CLKに同期してデータ信号Dを保持するための論理回路であるという点で共通している。
Note that a D-type latch circuit may be used instead of the D-
ワード線ドライバ12は、読出しまたは書込み対象となる行のワード線(不図示)を活性化する。これによって、読出しまたは書込み対象となる行の各メモリセルが、対応するビット線BLに接続される。
The
制御回路13は、図1のCPU2または図示しないDMA(Direct Memory Access)コントローラなどから、内部バス5を介して制御信号CSを受信し、制御信号CSに基づいてメモリ回路3全体の動作を制御する。制御信号CSは、入出力回路11に設けられた各フリップフロップ34に供給されるクロック信号CLKを含む。クロック信号CLKは、制御回路13に設けられたクロックバッファ20を介して各フリップフロップ34のクロック入力ノード(図8の参照符号CKin)に入力される。
The
[タイミング制御の問題]
以下、図2のメモリ回路3の入出力回路11におけるタイミング制御の問題について説明する。
Timing Control Issues
The problem of timing control in the input / output circuit 11 of the
図3は、セットアップ時間とホールド時間について説明するためのタイミング図である。図3のタイミング図では、図2の各フリップフロップ34に入力されるクロック信号CLKとデータ信号Dとが示されている。
FIG. 3 is a timing chart for explaining the setup time and the hold time. The timing diagram of FIG. 3 shows the clock signal CLK and the data signal D input to each flip-
図3を参照して、クロック信号CLKの立上がりエッジ(時刻t1)においてフリップフロップ34はデータ信号Dを取り込むものとする。データ信号Dの取り込みを確実に行うためには、クロック信号の立上がりエッジよりも所定時間前からデータを確定しておかなければならない。この時間をデータ信号Dのセットアップ時間TSU(時刻t0から時刻t1まで)という。逆に、クロック信号の立上がりエッジの後、データ信号を保持しておくべき時間をデータ信号Dのホールド時間TH(時刻t1から時刻t2まで)という。
Referring to FIG. 3, it is assumed that flip-
図2に示すように、メモリ回路3の入出力回路11では、通常は、クロック信号CLKの伝送経路(クロックパス25)のほうがデータ信号Dの伝送経路(データパス)よりも長くなる。したがって、ホールド時間THは次式(1)ように、クロック信号の遅延時間DLY(CLK)からデータ信号の遅延時間DLY(D)を減じた値として定義される。
As shown in FIG. 2, in the input / output circuit 11 of the
TH=delay(CLK)−delay(D) …(1)
クロック信号CLKの遅延時間は、図2のクロックバッファ20の遅延時間DLY(CLK;Tr)とクロックパスの遅延時間DLY(CLK;wire)との和によって与えられる。一方、データ信号Dの遅延時間は、データバッファ31,33の遅延時間n×DLY(D;Tr)(ただし、nはデータバッファの段数)と、遅延線32の遅延時間DLY(D;line)と和によって与えられる。データパス自体の遅延時間は短いので問題にならない。したがって、上式(1)は次式(2)のように書き直される。
TH = delay (CLK) -delay (D) (1)
The delay time of the clock signal CLK is given by the sum of the delay time DLY (CLK; Tr) of the
TH=DLY(CLK;Tr)+DLY(CLK;wire)−n×DLY(D;Tr)−DLY(D;line) …(2)
各データバッファおよびフリップフロップ34がフィンFETによって構成されている場合には、配線の細線化による配線抵抗の増加と、ローカル配線(LIC:Local Interconnect)とフィンFETのゲート電極との間の寄生容量の増加との両方が、配線遅延DLY(CLK;wire)に影響を及ぼす。このため、データホールド時間THが従来のプレーナ型のFETよりも大きくなりがちである。
TH = DLY (CLK; Tr) + DLY (CLK; wire)-n x DLY (D; Tr)-DLY (D; line) (2)
In the case where each data buffer and flip-
この対策として、図2の遅延線32を設けずに、データバッファ31,33を多数直列に接続したとすると、回路面積が増大してしまう。さらに、データバッファ31,33を多数直列に接続した場合には、遅延量が最小となるようにPVT条件(プロセス、電圧、温度)条件を設定したとしても(MIN条件と称する)、データホールド時間がほとんど減少しないという問題も生じる。なぜなら、MIN条件の場合には、クロックバッファの遅延時間DLY(CLK;Tr)とデータバッファの遅延時間n×DLY(D;Tr)のいずれも減少するが、クロックパスの遅延時間DLY(CLK;wire)はほとんど減少しないからである。
As a countermeasure, if a large number of data buffers 31 and 33 are connected in series without providing the
本実施形態では、上記の点を考慮して、各ビットのデータ信号Dの経路に遅延線32を設けている。図5〜図7で説明するように、本実施形態ではフィンFETに特徴的な構造を利用することによって遅延線32の面積削減を実現している。
In the present embodiment, in consideration of the above points, the
[フィンFETの構成]
まず最初に、フィンFETの構成およびその製造方法について簡単に説明する。
[FinFET configuration]
First, the structure of the fin FET and the method of manufacturing the same will be briefly described.
図4は、フィンFETの構成を模式的に示す斜視図である。図4を参照して、フィンFETは、たとえば、P型半導体基板SUB上に設けられた複数のフィン配線F1,F2を含む。各フィン配線F1,F2は、基板平面に沿ってX方向に延在する。各フィン配線F1,F2は、半導体基板SUBの表面を選択的にエッチングすることによって形成される。隣り合うフィン配線Fの間(フィン配線F1,F2が形成されていない部分)には、たとえば、CVD(Chemical Vapor Deposition)法を用いて形成されたシリコン酸化膜が素子分離膜ISOとして設けられている。 FIG. 4 is a perspective view schematically showing the structure of the fin FET. Referring to FIG. 4, the fin FET includes, for example, a plurality of fin interconnections F1 and F2 provided on a P-type semiconductor substrate SUB. Each fin wiring F1, F2 extends in the X direction along the substrate plane. Each fin interconnection F1, F2 is formed by selectively etching the surface of semiconductor substrate SUB. For example, a silicon oxide film formed by using a CVD (Chemical Vapor Deposition) method is provided as an element isolation film ISO between adjacent fin wires F (portions where the fin wires F1 and F2 are not formed). There is.
ゲート電極Gは、ゲート絶縁膜GIを介して各フィン配線F1,F2の上面および側面を覆うように形成される。ゲート電極Gは、フィン配線F1,F2と交差する方向であるY方向に延在する。ゲート電極Gには、たとえば、多結晶シリコンのような半導体、窒化チタンのような導電性化合物、タングステンなどの単体金属、またはこれらのいずれかの積層膜などが用いられる。 The gate electrode G is formed to cover the upper surface and the side surface of each of the fin interconnections F1 and F2 via the gate insulating film GI. The gate electrode G extends in the Y direction which is a direction intersecting the fin interconnections F1 and F2. For the gate electrode G, for example, a semiconductor such as polycrystalline silicon, a conductive compound such as titanium nitride, a single metal such as tungsten, or a laminated film of any of these is used.
ゲート電極Gの形成後にゲート電極Gをマスクとして不純物をフィン配線Fに注入することによって、ゲート電極Gによって囲まれたチャネル領域以外の部分にソース領域およびドレイン領域(不図示)が形成される。ここで、PMOS(P-channel Metal Oxide Semiconductor)トランジスタを作製する場合には、フィン配線FがN型ウェル上に形成されるとともに、フィン配線FにP型不純物が注入される。NMOS(N-channel MOS)トランジスタを作製する場合には、フィン配線FがP型基板またはP型ウェル上に形成されるとともに、フィン配線FにN型不純物が注入される。 After formation of the gate electrode G, impurities are implanted into the fin wiring F using the gate electrode G as a mask, whereby source and drain regions (not shown) are formed in portions other than the channel region surrounded by the gate electrode G. Here, in the case of fabricating a PMOS (P-channel Metal Oxide Semiconductor) transistor, the fin interconnection F is formed on the N-type well, and a P-type impurity is implanted into the fin interconnection F. In the case of manufacturing an NMOS (N-channel MOS) transistor, the fin wiring F is formed on the P-type substrate or the P-type well, and an N-type impurity is implanted into the fin wiring F.
これらのソース領域およびドレイン領域の上面および側面とオーミック接触するように、タングステンなどの単体金属を用いてY方向に延在するローカル配線(LIC:Local Inter-Connect)LA1,LA2がそれぞれ形成される。すなわち、ローカル配線LA1,LA2は、それぞれソース電極およびドレイン電極として機能する。ゲート配線G、ソース電極LA1、およびドレイン電極LA2は、さらに、X方向に延在するローカル配線(不図示)と直接的に接続されたり、図示しない層間絶縁層に形成されたビアホールを介して上層の金属配線層(不図示)と接続されたりする。 A single metal such as tungsten is used to form local interconnections (LIC: Local Inter-Connect) LA1, LA2 extending in the Y direction so as to be in ohmic contact with the upper surfaces and the side surfaces of these source and drain regions. . That is, the local interconnects LA1 and LA2 function as a source electrode and a drain electrode, respectively. Gate interconnection G, source electrode LA1, and drain electrode LA2 are further directly connected to a local interconnection (not shown) extending in the X direction, or an upper layer through a via hole formed in an interlayer insulating layer not shown. Or connected to the metal wiring layer (not shown) of
[遅延線およびデータバッファの構造]
以上のフィンFETの構造に基づいて、図2のデータバッファ31,33、遅延線32、およびフリップフロップ34が構成される。
[Delay line and data buffer structure]
Based on the above-described structure of the fin FET, the data buffers 31, 33, the
図5は、図2のデータバッファ、遅延線、およびフリップフロップのデータ入力部の具体的構造を示す平面図である。図6は、図5の切断線VI−VIに沿う断面図である。図7は、図5の切断線VII−VIIに沿う断面図である。図8は、図5のデータバッファ31,33および遅延線32の等価回路図である。図5〜図7では、フリップフロップ34のデータ入力部としてPMOSトランジスタとNMOSトランジスタによって構成されたCMOSインバータが図示されている。図5の平面図において、図解を容易にするためにフィン配線F1〜F18には斜線パターンのハッチングが付され、N型ウェルNW1,NW2にはドットパターンのハッチングが付されている。図5〜図7において、基板面内方向をX方向およびY方向とし、基板に垂直な方向をZ方向とする。
FIG. 5 is a plan view showing a specific structure of the data buffer, the delay line, and the data input portion of the flip flop of FIG. 6 is a cross-sectional view taken along line VI-VI of FIG. 7 is a cross-sectional view taken along the line VII-VII in FIG. FIG. 8 is an equivalent circuit diagram of the data buffers 31 and 33 and the
図5〜図7を参照して、P型半導体基板SUB上には(N型ウェルNW1,NW2の領域も含めて)、それぞれX方向に延在する複数のフィン配線F1〜F18が形成されている。各フィン配線F1〜F18は、パターンニング精度を上げるため、等しい幅を有し基本的に互いに等間隔で形成されている。基板上の一部の領域にはフィン配線が形成されていない部分もある。PMOSトランジスタとして用いられるフィン配線F1,F2は、N型ウェルNW1上に形成される。同様に、PMOSトランジスタとして用いられるフィン配線F11,F12,F15,F16は、N型ウェルNW2上に形成される。 5 to 7, a plurality of fin interconnections F1 to F18 extending in the X direction are formed on P type semiconductor substrate SUB (including the regions of N type wells NW1 and NW2). There is. The fin interconnections F1 to F18 have equal widths and are basically formed at equal intervals to improve patterning accuracy. There is also a portion where fin wiring is not formed in a partial region on the substrate. Fin wires F1 and F2 used as PMOS transistors are formed on the N-type well NW1. Similarly, fin interconnections F11, F12, F15, and F16 used as PMOS transistors are formed on the N-type well NW2.
フィン配線F1〜F18の延在方向(X方向)と交差するY方向にそれぞれ延在するように複数のゲート配線G1〜G16が形成されている。パターニングの精度を上げるため、ゲート配線G1〜G16は、等しい幅を有し、X方向に互いに等間隔で並ぶ。ゲート配線G1〜G3,G5〜G8,G10〜G12,G14〜G16とフィン配線Fとの間にはゲート絶縁膜GIが介在している。 A plurality of gate lines G1 to G16 are formed to extend in the Y direction intersecting with the extending direction (X direction) of the fin lines F1 to F18. In order to improve the patterning accuracy, the gate wirings G1 to G16 have equal widths and are arranged at equal intervals in the X direction. A gate insulating film GI is interposed between the gate wirings G1 to G3, G5 to G8, G10 to G12, and G14 to G16 and the fin wiring F.
ゲート配線G1〜G16には、フィンFETのゲート電極として用いられるもの(G2,G11,G15)、ローカル配線としてのみ用いられるもの(G1,G3,G4,G5,G8,G9,G10,G12,G13,G14,G16)、ゲート電極およびローカル配線の両方として用いられるもの(G6,G7)がある。図5および図6では、ローカル配線としてのみ用いられるゲート配線G1,G3,G5,G8,G10,G12,G14,G16も、フィン配線Fとゲート絶縁膜GIを介して接続されているが、これらのゲート配線はフィン配線と必ずしも電気的に接続されている必要はない。 As the gate wirings G1 to G16, those used as gate electrodes of the fin FET (G2, G11, G15), those used only as local wirings (G1, G3, G4, G5, G8, G9, G9, G10, G12, G13) , G14, G16), and those used as both gate electrodes and local interconnections (G6, G7). In FIG. 5 and FIG. 6, although the gate interconnections G1, G3, G5, G8, G10, G12, G14 and G16 used only as local interconnections are also connected via the fin interconnection F and the gate insulating film GI, It is not necessary that the gate wiring of the first embodiment is electrically connected to the fin wiring.
ローカル配線LA1〜LA9の各々は、隣り合うゲート配線Gの間で、フィン配線Fの一部を覆うように設けられ、フィン配線Fとオーミック接触する。ローカル配線LA1〜LA9の各々はY方向に延在して(ゲート配線Gの延在方向に沿って)形成される。 Each of the local interconnects LA1 to LA9 is provided so as to cover a part of the fin interconnect F between the adjacent gate interconnects G, and is in ohmic contact with the fin interconnect F. Each of local interconnections LA1 to LA9 is formed to extend in the Y direction (along the extending direction of gate interconnection G).
互いに隣り合うゲート配線Gとローカル配線LAとの間、隣り合うゲート配線Gの間には、CVD法を用いて形成されたシリコン酸化膜などの絶縁膜(不図示)が充填される。ローカル配線LB1〜LB9の各々は、上記の充填された絶縁膜の上部にX方向に延在して形成される。X方向に延在する各ローカル配線LB1〜LB9は、隣合うゲート配線Gの間、または隣合うゲート配線GとY方向に延在するローカル配線LAとの間を接続する。この場合、各ローカル配線LBは、ローカル配線LAと直接的に(すなわち、層間絶縁層に形成されたビアホールを介さずに)接続されている。各ローカル配線LBは、また、ゲート配線Gとも直接的に(すなわち、絶縁層に形成されたビアホールを介さずに)接続されている。 An insulating film (not shown) such as a silicon oxide film formed by using a CVD method is filled between the adjacent gate wiring G and the local wiring LA and between the adjacent gate wiring G. Each of local interconnections LB1 to LB9 is formed to extend in the X direction on the above-described filled insulating film. The local interconnects LB1 to LB9 extending in the X direction connect between the adjacent gate interconnects G or between the adjacent gate interconnects G and the local interconnects LA extending in the Y direction. In this case, each local interconnection LB is directly connected to the local interconnection LA (ie, not via a via hole formed in the interlayer insulating layer). Each local interconnection LB is also connected directly to gate interconnection G (that is, without via holes formed in the insulating layer).
たとえば、図7において、ローカル配線LB2は、ゲート配線G3,G4の上面と直接的に接続されている。ローカル配線LB4は、ゲート配線G5,G6の上面と直接的に接続されている。ローカル配線LB6は、ゲート配線G7,G8の上面と直接的に接続されている。ローカル配線LB8は、ゲート配線G9,G10の上面と直接的に接続されている。ローカル配線LB10は、Y方向に延在するローカル配線LA9の側面と直接接続されるとともに、ゲート配線G12の上面と直接的に接続されている。ローカル配線LB12は、ゲート配線G13,G14の上面と直接的に接続されている。 For example, in FIG. 7, the local wiring LB2 is directly connected to the upper surfaces of the gate wirings G3 and G4. The local wiring LB4 is directly connected to the top surfaces of the gate wirings G5 and G6. The local interconnection LB6 is directly connected to the upper surfaces of the gate interconnections G7 and G8. The local interconnection LB8 is directly connected to the upper surfaces of the gate interconnections G9 and G10. The local interconnection LB10 is directly connected to the side surface of the local interconnection LA9 extending in the Y direction, and is also directly connected to the upper surface of the gate interconnection G12. The local interconnection LB12 is directly connected to the upper surfaces of the gate interconnections G13 and G14.
図8に示すように、データバッファ31,33としてインバータINV1,INV2がそれぞれ用いられる。図5〜図7を参照して、インバータINV1(データバッファ31)は、フィン配線F1〜F4と、ゲート配線G2と、ローカル配線LA1〜LA3とを含む。フィン配線F1,F2は、インバータINV1を構成するPMOSトランジスタのチャネル領域、ソース領域、およびドレイン領域として用いられる。ローカル配線LA1は、このPMOSトランジスタのソース電極として用いられ、層間絶縁層(不図示)に形成されたビアホール(不図示)を介して上層の金属配線層に設けられた電源配線(不図示)と接続される。これによって、ローカル配線LA1には電源電位VDDが与えられる。 As shown in FIG. 8, inverters INV1 and INV2 are used as data buffers 31 and 33, respectively. 5 to 7, inverter INV1 (data buffer 31) includes fin interconnections F1 to F4, gate interconnection G2, and local interconnections LA1 to LA3. The fin interconnections F1 and F2 are used as a channel region, a source region, and a drain region of the PMOS transistor constituting the inverter INV1. The local interconnection LA1 is used as a source electrode of the PMOS transistor, and a power supply interconnection (not shown) provided in an upper metal interconnection layer through a via hole (not shown) formed in the interlayer insulating layer (not shown) Connected Thus, power supply potential VDD is applied to local interconnection LA1.
同様に、フィン配線F3,F4は、インバータINV1を構成するNMOSトランジスタのチャネル領域、ソース領域、およびドレイン領域として用いられる。ローカル配線LA2は、このNMOSトランジスタのソース電極として用いられ、層間絶縁層(不図示)に形成されたビアホール(不図示)を介して上層の金属配線層に設けられた接地配線(不図示)と接続される。これによって、ローカル配線LA1には接地電位VSSが与えられる。ゲート配線G2は、図8のインバータINV1のデータ入力ノードNin1に対応し、インバータINV1を構成するPMOSトランジスタおよびNMOSトランジスタの共通のゲート電極として用いられる。ローカル配線LA3(特に図5において矢印40で示したフィン配線F1からF4までの部分)は、図8のインバータINV1のデータ出力ノードNout1に対応し、上記のPMOSトランジスタおよびNMOSトランジスタの共通のドレイン電極として用いられる。
Similarly, the fin interconnections F3 and F4 are used as a channel region, a source region, and a drain region of the NMOS transistor constituting the inverter INV1. The local interconnection LA2 is used as a source electrode of the NMOS transistor, and is provided with a ground interconnection (not shown) provided in the upper metal interconnection layer via a via hole (not shown) formed in the interlayer insulating layer (not shown). Connected As a result, the ground potential VSS is applied to the local interconnection LA1. Gate interconnection G2 corresponds to data input node Nin1 of inverter INV1 in FIG. 8, and is used as a common gate electrode of the PMOS transistor and the NMOS transistor constituting inverter INV1. Local interconnection LA3 (particularly, portions between fin interconnections F1 to F4 indicated by
インバータINV2(データバッファ33)は、フィン配線F11〜F14と、ゲート配線G11と、ローカル配線LA7〜LA9とを含む。フィン配線F11,F12は、インバータINV2を構成するPMOSトランジスタのチャネル領域、ソース領域、およびドレイン領域として用いられる。ローカル配線LA7は、このPMOSトランジスタのソース電極として用いられ、層間絶縁層(不図示)に形成されたビアホール(不図示)を介して上層の金属配線層に設けられた電源配線(不図示)と接続される。これによって、ローカル配線LA7には電源電位VDDが与えられる。 Inverter INV2 (data buffer 33) includes fin interconnections F11 to F14, gate interconnection G11, and local interconnections LA7 to LA9. The fin interconnections F11 and F12 are used as a channel region, a source region, and a drain region of the PMOS transistor constituting the inverter INV2. The local interconnection LA7 is used as a source electrode of the PMOS transistor, and a power interconnection (not shown) provided in the upper metal interconnection layer through a via hole (not shown) formed in the interlayer insulating layer (not shown). Connected Thus, power supply potential VDD is applied to local interconnection LA7.
同様に、フィン配線F13,F14は、インバータINV2を構成するNMOSトランジスタのチャネル領域、ソース領域、およびドレイン領域として用いられる。ローカル配線LA8は、このNMOSトランジスタのソース電極として用いられ、層間絶縁層(不図示)に形成されたビアホール(不図示)を介して上層の金属配線層に設けられた接地配線(不図示)と接続される。これによって、ローカル配線LA7には接地電位VSSが与えられる。ゲート配線G11は、図8のインバータINV2のデータ入力ノードNin2に対応し、上記のPMOSトランジスタおよびNMOSトランジスタの共通のゲート電極として用いられる。ローカル配線LA9は、図8のインバータINV2のデータ出力ノードNout2に対応し、上記のPMOSトランジスタおよびNMOSトランジスタの共通のドレイン電極として用いられる。 Similarly, the fin interconnections F13 and F14 are used as a channel region, a source region, and a drain region of the NMOS transistor constituting the inverter INV2. The local interconnection LA8 is used as a source electrode of the NMOS transistor, and is provided with a ground interconnection (not shown) provided in an upper metal interconnection layer via a via hole (not shown) formed in the interlayer insulating layer (not shown). Connected Thus, the ground potential VSS is applied to the local interconnect LA7. Gate interconnection G11 corresponds to data input node Nin2 of inverter INV2 in FIG. 8, and is used as a common gate electrode of the PMOS transistor and the NMOS transistor described above. The local interconnection LA9 corresponds to the data output node Nout2 of the inverter INV2 of FIG. 8, and is used as a common drain electrode of the PMOS transistor and the NMOS transistor described above.
図5には、さらに、フリップフロップ34の入力部を構成するインバータ34_Dinが記載されている。この入力部を構成するインバータ34_Dinは、フィン配線F15〜F18と、ゲート配線G15と、ローカル配線LA10〜LA12を含む。フィン配線F15,16は、インバータ34_Dinを構成するPMOSトランジスタのチャネル領域、ソース領域、およびドレイン領域として用いられる。ローカル配線LA10は、このPMOSトランジスタのソース電極として用いられ、層間絶縁層(不図示)に形成されたビアホール(不図示)を介して上層の金属配線層に設けられた電源配線(不図示)と接続される。これによって、ローカル配線LA10には電源電位VDDが与えられる。
Further, an
同様に、フィン配線F17,F18は、インバータ34_Dinを構成するNMOSトランジスタのチャネル領域、ソース領域、およびドレイン領域として用いられる。ローカル配線LA11は、このNMOSトランジスタのソース電極として用いられ、層間絶縁層(不図示)に形成されたビアホール(不図示)を介して上層の金属配線層に設けられた接地配線(不図示)と接続される。これによって、ローカル配線LA11には接地電位VSSが与えられる。ゲート配線G15(特に図5において矢印41で示したフィン配線F15からF18までの部分)は、図8のフリップフロップ34のデータ入力ノードDinに対応し、上記のPMOSトランジスタおよびNMOSトランジスタの共通のゲート電極として用いられる。
Similarly, the fin interconnections F17 and F18 are used as a channel region, a source region, and a drain region of the NMOS transistor constituting the inverter 34_Din. The local interconnection LA11 is used as a source electrode of the NMOS transistor, and is provided with a ground interconnection (not shown) provided in the upper metal interconnection layer via a via hole (not shown) formed in the interlayer insulating layer (not shown). Connected As a result, the ground potential VSS is applied to the local interconnect LA11. Gate interconnection G15 (particularly, portions from fin interconnections F15 to F18 indicated by
遅延線32は、上記のインバータINV1(データバッファ31)のデータ出力ノードNout1(ローカル配線LA3)と、インバータINV2(データバッファ33)のデータ入力ノードNin2(ゲート配線G11)との間に設けられる。遅延線32は、ゲート配線G3〜G10と、隣合うゲート配線間を接続するローカル配線LB2〜LB8とを含む。ゲート配線G3は、ローカル配線LB1を介して、インバータINV1(データバッファ31)の出力ノードNout1(ローカル配線LA3)と接続される。ゲート配線G10は、ローカル配線LB9を介して、インバータINV2(データバッファ33)のデータ入力ノードNin2(ゲート配線G11)と接続される。したがって、データ信号は、ローカル配線LB1、ゲート配線G3、ローカル配線LB2、ゲート配線G4、ローカル配線LB3、ゲート配線G5、ローカル配線LB4、ゲート配線G6、ローカル配線LB5、ゲート配線G7、ローカル配線LB6、ゲート配線G8、ローカル配線LB7、ゲート配線G9、ローカル配線LB8、ゲート配線G10、ローカル配線LB9の順に伝送される。
The
ここで、出力バッファ31(インバータINV1)のデータ出力ノードNout1(ローカル配線LA3の矢印40の部分)から、フリップフロップ34のデータ入力ノードDin(ゲート配線G15の矢印41の部分)までのデータ信号Dの経路は、ゲート配線G3〜G14およびローカル配線LB1〜LB13を通過する。したがって、半導体基板SUBを基板垂直方向(Z方向)から平面視したとき、データ出力ノードNout1からデータ入力ノードDinまでのデータ信号Dの経路長は、データ出力ノードNout1とデータ入力ノードDinとを結ぶ直線経路42よりも長い。この直線経路42は、図6に示すようにローカル配線LA3の右端(+X方向側)からゲート配線G15の左端(−X方向側)までである。図5に示すように、直線経路42は、X方向に沿った経路に限らず、斜め方向もあり得る(矢印40と矢印41とを通過する直線であればどのような方向でもよい)。
Here, data signal D from data output node Nout1 (portion of
さらに図8に示すように、好ましくは、遅延線32は、接地電位VSSを与える接地ノード(接地配線)と容量素子T1,T2を介して接続される。容量素子によるCR遅延によって遅延線32による遅延時間をさらに増やすことができる。
Further, as shown in FIG. 8, preferably,
容量素子T1,T2は、フィンFETのゲート容量を利用して構成される。具体的には、図5および図6に示すように、容量素子T1としてのフィンFETは、フィン配線F5〜F10と、ゲート電極として用いられるゲート配線G6と、ソース電極およびドレイン電極として用いられるローカル配線LA4,LA5とを含む。容量素子T2としてのフィンFETは、フィン配線F5〜F10と、ゲート電極として用いられるゲート配線G7と、ソース電極およびドレイン電極として用いられるローカル配線LA5,LA6とを含む。フィン配線F5〜F10およびローカル配線LA5は、両方のフィンFETで共用される。ローカル配線LA4〜LA6は、層間絶縁層(不図示)に形成されたビアホール(不図示)を介して上層の金属配線層に設けられた接地配線(不図示)と接続される。これによって、ローカル配線LA4〜LA6には接地電位VSSが与えられる。 The capacitive elements T1 and T2 are configured using the gate capacitance of the fin FET. Specifically, as shown in FIGS. 5 and 6, the fin FET as the capacitive element T1 includes the fin interconnections F5 to F10, the gate interconnection G6 used as the gate electrode, and the locals used as the source electrode and the drain electrode. Wirings LA4 and LA5 are included. The fin FET as the capacitive element T2 includes fin wirings F5 to F10, a gate wiring G7 used as a gate electrode, and local wirings LA5 and LA6 used as a source electrode and a drain electrode. Fin interconnections F5 to F10 and local interconnection LA5 are shared by both fin FETs. Local interconnections LA4 to LA6 are connected to a ground interconnection (not shown) provided in the upper metal interconnection layer through a via hole (not shown) formed in the interlayer insulating layer (not shown). As a result, ground potential VSS is applied to local interconnections LA4 to LA6.
[第1の実施形態の効果]
上記のようにデータ信号Dの経路に遅延線32を設け、ゲート配線Gを含んで遅延線32を構成することによって、データパスの配線長をより長くすることができる。従来のデータバッファのみで遅延時間を調整する場合に比べて全体の回路面積を小さくすることができる。
[Effect of First Embodiment]
As described above, by providing the
ゲート配線Gは、タングステンなどのメタル材料を用いて形成するのが望ましい。メタルゲート配線の遅延時間の電圧および温度依存性は、上層のメタル配線の遅延時間の電圧および温度依存性に近い特性であるので、データホールド時間のPVT(プロセス、電圧、温度)依存性を大きくすることができる。以下、図9および図10に示したシミュレーション結果を参照して詳しく説明する。 The gate wiring G is preferably formed using a metal material such as tungsten. The voltage and temperature dependence of the delay time of the metal gate wiring is similar to the voltage and temperature dependence of the delay time of the metal wiring of the upper layer, so the PVT (process, voltage, temperature) dependence of the data hold time is large. can do. This will be described in detail with reference to the simulation results shown in FIGS. 9 and 10 below.
図9は、データセットアップ時間とデータホールド時間のシミュレーション結果を表形式で示す図である。図10は、データホールド時間とPVT条件との関係を模式的に示す図である。図9および図10では、図5〜図8で説明した遅延線32が設けられている場合と、遅延線32に代えてデータバッファを設けた場合とを比較している。
FIG. 9 is a table showing simulation results of data setup time and data hold time. FIG. 10 schematically shows the relationship between the data hold time and the PVT condition. In FIGS. 9 and 10, the case where the
図9および図10を参照して、MIN条件とはデータ信号の遅延が最小になる条件である。具体的にMIN条件の場合、半導体装置のプロセス条件はPMOSトランジスタおよびNMOSトランジスタのスイッチング速度が最速になる(ドレイン電流が最大になる)ような条件であり、半導体装置の動作条件は高電圧(0.88V)および高温(125℃)になる。MAX条件とはデータ信号の遅延が最大になる条件である。具体的にMAX条件の場合、半導体装置のプロセス条件はPMOSトランジスタおよびNMOSトランジスタのスイッチング速度が最も小さくなる(ドレイン電流が最小になる)ような条件であり、半導体装置の動作条件は低電圧(0.72V)および低温(−40℃)になる。 Referring to FIGS. 9 and 10, the MIN condition is a condition under which the delay of the data signal is minimized. Specifically, in the case of the MIN condition, the process condition of the semiconductor device is a condition such that the switching speed of the PMOS transistor and the NMOS transistor is the fastest (the drain current is maximized), and the operating condition of the semiconductor device is a high voltage (0 .88 V) and high temperature (125 ° C.). The MAX condition is a condition under which the delay of the data signal is maximized. Specifically, in the case of the MAX condition, the process condition of the semiconductor device is such a condition that the switching speed of the PMOS transistor and the NMOS transistor is minimized (the drain current is minimized), and the operating condition of the semiconductor device is low voltage (0 .72 V) and low temperature (-40.degree. C.).
図9に示すように、上記の遅延線32を用いずに多数のデータバッファを直列接続することによって遅延回路を構成した場合には、PVT条件をMAX条件からMIN条件に変更してもデータホールド時間(クロックパスの遅延時間とデータパスの遅延時間の差)は88%までしか減少しない。これに対して、本実施形態の遅延線32を用いることによって、PVT条件をMAX条件からMIN条件に変更した場合にデータホール時間は54%まで減少する。
As shown in FIG. 9, when the delay circuit is configured by serially connecting a large number of data buffers without using the above-mentioned
以上のように、本実施形態の半導体装置によれば、従来技術においてデータバッファを多数用いることによって増大させていたデータパスの遅延時間を、データバッファの代わりに遅延線32を設けることによって(すなわち、データパスの配線を長くすることによって)遅延時間を増大させる。これによって、PVT条件がMIN条件の場合にも、データパスの遅延時間は大きく減少することはないので、クロックパスの配線遅延と相殺させることができる。この結果、データホールド時間を短くすることができる。
As described above, according to the semiconductor device of the present embodiment, the delay time of the data path, which has been increased by using a large number of data buffers in the prior art, is provided by providing the
さらに、多数のデータバッファを直列に接続することによって遅延回路を構成する場合に比べて、上記の遅延線32を用いることによってデータバッファの数を削減することができるので、回路面積の削減効果がある。特に、本実施の形態では、フィンFETに用いるゲート電極と同じ配線層のゲート配線Gを遅延線32に用いることによって、さらに面積削減を実現している。
Furthermore, since the number of data buffers can be reduced by using the
<第2の実施形態>
図11は、第2の実施形態の半導体装置においてメモリ回路の構成を示すブロック図である。図11のメモリ回路3における入出力回路11は、クロック信号CLKの伝送用のクロックパス25の途中に、リピーターバッファ21を挿入した点で図2の入出力回路11と異なる。具体的に図11では、データ信号D[63]用のフリップフロップ34[63]とデータ信号D[64]用のフリップフロップ34[64]との間にリピーターバッファ21が設けられている。リピーターバッファ21によってクロックバッファ20によって整形されたクロック信号CLKがさらに整形される。図11のその他の点は図2の場合と同様であるので、同一または相当する部分には同一の参照符号を付して説明を繰返さない。
Second Embodiment
FIG. 11 is a block diagram showing the configuration of a memory circuit in the semiconductor device of the second embodiment. The input / output circuit 11 in the
リピーターバッファ21を設けることによって、クロックバッファ20によって駆動すべきフリップフロップ34の数は半減するとともに、クロックパス25の配線長も半分になる。残りの半分のフリップフロップ34と半分のクロックパス25とは、リピーターバッファ21によって駆動される。したがって、リピーターバッファ21のゲート遅延が増加したとしても、それ以上に配線遅延およびトランジスタのゲートによる寄生容量を減らすことができるので、クロック信号の伝送経路全体での遅延時間をより減少させることができる。
By providing the
前述の式(2)において、クロックパスの遅延時間DLY(CLK;wire)を減少させることによって、PVT条件がMIN条件のときにデータホールド時間をより短くすることができる。さらに、クロックパスの遅延時間を短くすると、それに応じて遅延線32によるデータパスの遅延時間を短くすることができるので、各遅延線32の面積をより削減することができる。
By reducing the delay time DLY (CLK; wire) of the clock path in the above equation (2), the data hold time can be made shorter when the PVT condition is the MIN condition. Furthermore, if the delay time of the clock path is shortened, the delay time of the data path by the
<第3の実施形態>
図12は、第3の実施形態の半導体装置においてメモリ回路の構成を示すブロック図である。図12のメモリ回路3における入出力回路11は、クロックパス25がツリー状に構成されている点で図2の入出力回路11と異なる。すなわち、第3の実施形態の場合には、クロック信号CLKはツリー状の信号経路を通って複数のフリップフロップ34[0]〜34[127]に入力される。クロック信号CLKの分岐点にはリピーターバッファが設けられる。
Third Embodiment
FIG. 12 is a block diagram showing the configuration of a memory circuit in the semiconductor device of the third embodiment. The input / output circuit 11 in the
具体的に図12の場合、クロックパスは2つに分岐される。一方のクロックパスはリピーターバッファ22を介してフリップフロップ34[0]〜34[63]の各クロック入力ノードに接続される。他方のクロックパスは、リピーターバッファ22を介してフリップフロップ34[64]〜34[127]の各クロック入力ノードに接続される。図12のその他の点は図2の場合と同様であるので、同一または相当する部分には同一の参照符号を付して説明を繰返さない。
Specifically, in the case of FIG. 12, the clock path is branched into two. One clock path is connected to each clock input node of the flip flops 34 [0] to 34 [63] via the
リピーターバッファ22,23を設けることによって、第2の実施形態の場合と同様に、クロック信号の伝送経路全体の遅延時間を減少させることができる。したがって、PVT条件がMIN条件のときにデータホールド時間をより短くすることができる。クロックパスの遅延時間を短くすると、それに応じて遅延線32によるデータパスの遅延時間を短くすることができるので、各遅延線32の面積を削減することができる。
By providing the repeater buffers 22 and 23, as in the second embodiment, the delay time of the entire transmission path of the clock signal can be reduced. Therefore, the data hold time can be further shortened when the PVT condition is the MIN condition. Since the delay time of the data path by the
さらに、クロックパスをツリー状に構成することによって、クロックバッファ20から各フリップフロップ34のクロック入力ノードに至るクロックパスの経路長を均等化することができる。したがって、フリップフロップ34ごとのクロック信号の遅延時間を均一化できるので、データホールド時間を改善することができる。
Furthermore, by configuring the clock paths in a tree shape, it is possible to equalize the path lengths of the clock paths from the
<第4の実施形態>
図13は、第4の実施形態の半導体装置においてメモリ回路の構成を示すブロック図である。図13のメモリ回路3における入出力回路11は、クロックバッファ20のデータ出力ノードから各フリップフロップ34のクロック入力ノードに至るクロック信号の経路長が長くなるほど、データ出力ノードに接続される遅延線32の遅延時間を長くしている点で、図2の入出力回路11と異なる。具体的に図13の場合、データ信号D[127]用の遅延線32[127]の遅延時間が最も長く、データ信号D[0]用の遅延線32[0]の遅延時間が最も短い。遅延線32の遅延時間は、遅延線の経路長を長くするほど、もしくは、接続される容量素子の数または容量値が増加するほど増加する。図13のその他の点は図2の場合と同様であるので、同一または相当する部分には同一の参照符号を付して説明を繰返さない。
Fourth Embodiment
FIG. 13 is a block diagram showing the configuration of a memory circuit in the semiconductor device of the fourth embodiment. The input / output circuit 11 in the
各フリップフロップ34に入力されるクロック信号の遅延時間は、クロックバッファ20のクロック出力ノードからの経路長が長くなるほど増加する。したがって、クロック信号の遅延時間に応じて、データ信号の遅延時間を増加させることによって、データホールド時間をより短くすることができる。
The delay time of the clock signal input to each
以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は上記実施の形態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言うまでもない。 As mentioned above, although the invention made by the present inventor was concretely explained based on an embodiment, the present invention is not limited to the above-mentioned embodiment, and can be variously changed in the range which does not deviate from the gist. Needless to say.
1 半導体装置、2 CPU、3 メモリ回路、4 インターフェース回路、5 内部バス、10 メモリセルアレイ、11 入出力回路、12 ワード線ドライバ、13 制御回路、20 クロックバッファ、21,22,23 リピーターバッファ、25 クロックパス、31,33 データバッファ、32 遅延線、34 フリップフロップ、CLK クロック信号、D データ信号、Din フリップフロップのデータ入力ノード、F1〜F14 フィン配線、G1〜G12 ゲート配線、GI ゲート絶縁膜、INV1,INV2 インバータ、ISO 素子分離膜、LA1〜LA9 ローカル配線(Y方向に延在)、LB1〜LB9 ローカル配線(X方向に延在)、Nout1 データバッファのデータ出力ノード、NW1,NW2 N型ウェル、SUB P型半導体基板、T1,T2 容量素子、VDD 電源電位、VSS 接地電位。
Claims (19)
前記データ信号を出力するために、前記論理回路の前記第1データ入力ノードに接続された第1データ出力ノードを有する第1データバッファと、
を備え、
前記論理回路は、フィン型電界効果トランジスタで構成された第1トランジスタを含み、
前記第1トランジスタは、前記第1データ入力ノードのための第1ゲート配線の一部で構成されたゲート電極を有し、
前記第1ゲート配線は、半導体基板の第1突出部上に形成され、
平面視において、前記第1突出部は第1方向に沿って延在し、前記第1ゲート配線は前記第1方向と直交する第2方向に沿って延在し、
前記第1データバッファは、フィン型電界効果トランジスタで構成された第2トランジスタを含み、
前記第2トランジスタは、前記第1データ出力ノードのための第1ローカル配線の一部で構成されたドレイン電極を有し、
前記第1ローカル配線は、前記半導体基板の第2突出部上に形成され、
平面視において、前記第2突出部は前記第1方向に沿って延在し、前記第1ローカル配線は前記第2方向に沿って延在し、
前記第1データ出力ノードから前記第1データ入力ノードに至る前記データ信号の経路は、前記第1ゲート配線及び前記第1ローカル配線と同層に配置された複数の配線で構成され、
平面視において、前記経路の長さは、前記第1ローカル配線から前記第1ゲート配線までの前記第1方向に沿った距離よりも長い、半導体装置。 A logic circuit having a first data input node for receiving a data signal and a clock input node for receiving a clock signal, and storing the data signal in response to a transition of the clock signal;
A first data buffer having a first data output node connected to the first data input node of the logic circuit to output the data signal;
Equipped with
The logic circuit includes a first transistor formed of a fin-type field effect transistor,
The first transistor has a gate electrode formed of a portion of a first gate interconnection for the first data input node,
The first gate line is formed on a first protrusion of a semiconductor substrate,
In a plan view, the first protrusion extends in a first direction, and the first gate line extends in a second direction orthogonal to the first direction.
The first data buffer includes a second transistor formed of a fin-type field effect transistor,
The second transistor has a drain electrode formed of a portion of a first local interconnection for the first data output node,
The first local wiring is formed on a second protrusion of the semiconductor substrate,
In a plan view, the second protrusion extends along the first direction, and the first local wire extends along the second direction.
A path of the data signal from the first data output node to the first data input node includes a plurality of wirings arranged in the same layer as the first gate wiring and the first local wiring.
The semiconductor device according to claim 1, wherein a length of the path is longer than a distance along the first direction from the first local interconnect to the first gate interconnect in a plan view.
前記第3配線は、前記第1及び第2配線上に配置されている、請求項2に記載の半導体装置。 The first wiring is connected to the second wiring via the third wiring,
The semiconductor device according to claim 2, wherein the third wiring is disposed on the first and second wirings.
前記容量素子は、前記第2ゲート配線の一部で構成されたゲート電極と、第2ローカル配線の一部で構成されたソース電極又はドレイン電極とを有し、
前記第2ゲート配線と前記第2ローカル配線は、前記第2方向に沿って延在している、請求項4に記載の半導体装置。 The plurality of wires have a second gate wire formed on a third protrusion of the semiconductor substrate,
The capacitive element has a gate electrode formed of a part of the second gate wiring, and a source electrode or a drain electrode formed of a part of the second local wiring.
The semiconductor device according to claim 4, wherein the second gate interconnection and the second local interconnection extend along the second direction.
前記複数の配線は、前記第2データ入力ノードと前記第1データ出力ノードとの間に配置され、
前記第2データバッファは、フィン型電界効果トランジスタで構成された第3トランジスタを含み、
前記第3トランジスタは、前記第2データ入力ノードのための第2ゲート配線の一部で構成されたゲート電極と、前記第2データ出力ノードのための第2ローカル配線の一部で構成されたドレイン電極とを有し、
前記第2ゲート配線及び前記第2ローカル配線は、前記半導体基板の第3突出部上に形成され、
平面視において、前記第2ゲート配線及び前記第2ローカル配線は前記第2方向に沿って延在している、請求項1に記載の半導体装置。 The semiconductor device further includes a second data buffer having a second data input node connected to the first data output node, and a second data output node connected to the first data input node.
The plurality of wires are disposed between the second data input node and the first data output node,
The second data buffer includes a third transistor formed of a fin field effect transistor.
The third transistor is formed of a gate electrode formed by a part of a second gate line for the second data input node, and a part of a second local line for the second data output node. And a drain electrode,
The second gate line and the second local line are formed on a third protrusion of the semiconductor substrate,
The semiconductor device according to claim 1, wherein the second gate interconnection and the second local interconnection extend along the second direction in plan view.
前記メモリアレイは、複数のメモリセルを有し、
前記複数のメモリセルは、ビット線とワード線に接続され、
前記論理回路は、前記第1データ入力ノードを介してデータ信号を受け取り、かつ前記クロック入力ノードを介して前記クロック信号を受け取り、更に前記データ信号を前記ビット線へ供給する、請求項1に記載の半導体装置。 The semiconductor device further comprises a memory array,
The memory array has a plurality of memory cells,
The plurality of memory cells are connected to a bit line and a word line,
The logic circuit according to claim 1, wherein the logic circuit receives a data signal via the first data input node, receives the clock signal via the clock input node, and supplies the data signal to the bit line. Semiconductor devices.
前記データ信号を出力するために、前記論理回路の前記第1データ入力ノードに接続された第1データ出力ノードを有する第1データバッファと、
を備え、
前記論理回路は、フィン型電界効果トランジスタで構成された第1トランジスタを含み、
前記第1データ出力ノードから前記第1データ入力ノードに至る前記データ信号の経路は、複数の配線で構成され、
平面視において、前記複数の配線によって前記データ信号の経路はミアンダ形状である、半導体装置。 A logic circuit having a first data input node for receiving a data signal and a clock input node for receiving a clock signal, and storing the data signal in response to a transition of the clock signal;
A first data buffer having a first data output node connected to the first data input node of the logic circuit to output the data signal;
Equipped with
The logic circuit includes a first transistor formed of a fin-type field effect transistor,
A path of the data signal from the first data output node to the first data input node includes a plurality of wires.
The semiconductor device according to claim 1, wherein a path of the data signal is meandered by the plurality of wirings in a plan view.
前記第1データバッファは、前記第1データ出力ノードのためのドレイン電極を有する第2トランジスタを含み、
前記複数の配線の1つは、前記ゲート電極及び前記ドレイン電極と同層に配置されている、請求項10に記載の半導体装置。 The logic circuit includes the first transistor having a gate electrode for the first data input node,
The first data buffer includes a second transistor having a drain electrode for the first data output node,
The semiconductor device according to claim 10, wherein one of the plurality of wirings is disposed in the same layer as the gate electrode and the drain electrode.
前記第1ゲート配線は、半導体基板の第1突出部上に形成され、
平面視において、前記第1突出部は第1方向に沿って延在し、前記第1ゲート配線は前記第1方向と直交する第2方向に沿って延在し、
前記第2トランジスタの前記ドレイン電極は、第1ローカル配線の一部で構成され、
前記第1ローカル配線は、前記半導体基板の第2突出部上に形成され、
平面視において、前記第2突出部は前記第1方向に沿って延在し、前記第1ローカル配線は前記第2方向に沿って延在する、請求項12に記載の半導体装置。 The gate electrode of the first transistor is composed of a part of a first gate line,
The first gate line is formed on a first protrusion of a semiconductor substrate,
In a plan view, the first protrusion extends in a first direction, and the first gate line extends in a second direction orthogonal to the first direction.
The drain electrode of the second transistor is configured of a portion of a first local wiring,
The first local wiring is formed on a second protrusion of the semiconductor substrate,
The semiconductor device according to claim 12, wherein in a plan view, the second protrusion extends along the first direction, and the first local wiring extends along the second direction.
前記第1配線は、前記第3配線を介して前記第2配線と接続され、
前記第3配線は、前記第1及び第2配線上に配置されている、請求項13に記載の半導体装置。 The plurality of wirings include first and second wirings extending along the second direction, and a third wiring extending along the first direction,
The first wiring is connected to the second wiring via the third wiring,
The semiconductor device according to claim 13, wherein the third wiring is disposed on the first and second wirings.
前記複数の配線は、前記第2データ入力ノードと前記第1データ出力ノードとの間に配置される、請求項10に記載の半導体装置。 The semiconductor device further includes a second data buffer having a second data input node connected to the first data output node, and a second data output node connected to the first data input node.
The semiconductor device according to claim 10, wherein the plurality of wires are disposed between the second data input node and the first data output node.
前記メモリアレイは、複数のメモリセルを有し、
前記複数のメモリセルは、ビット線とワード線に接続され、
前記論理回路は、前記第1データ入力ノードを介してデータ信号を受け取り、かつ前記クロック入力ノードを介して前記クロック信号を受け取り、更に前記データ信号を前記ビット線へ供給する、請求項10に記載の半導体装置。 The semiconductor device further comprises a memory array,
The memory array has a plurality of memory cells,
The plurality of memory cells are connected to a bit line and a word line,
The logic circuit according to claim 10, wherein the logic circuit receives a data signal via the first data input node, receives the clock signal via the clock input node, and supplies the data signal to the bit line. Semiconductor devices.
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