JP2019114764A - Semiconductor storage device - Google Patents

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JP2019114764A JP2018113366A JP2018113366A JP2019114764A JP 2019114764 A JP2019114764 A JP 2019114764A JP 2018113366 A JP2018113366 A JP 2018113366A JP 2018113366 A JP2018113366 A JP 2018113366A JP 2019114764 A JP2019114764 A JP 2019114764A
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浩二 新居
誠 藪内
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誠 藪内
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Abstract

To provide a semiconductor storage device with fast address access time.SOLUTION: A semiconductor storage device comprises a plurality of memory cells, and a word line connected to the plurality of memory cells. The word line is arranged in a first direction. Each of the plurality of memory cells includes a gate electrode arranged in a second direction crossing the first direction.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本開示は半導体記憶装置に関し、特に、スタティック型のメモリセルを備える半導体記憶装置及びそれを備える半導体装置に適用可能である。   The present disclosure relates to a semiconductor memory device, and in particular, is applicable to a semiconductor memory device including static memory cells and a semiconductor device including the same.

半導体装置は、スタティック型半導体記憶装置(SRAM:Static Random Access Memory)の様な揮発性の半導体記憶装置を備えるものがある。微細化された半導体プロセスにより生成されるSRAMのメモリセルとして、細長いメモリセルのレイアウトが提案されている(米国特許出願公開第2002/0117722号参照)。この細長いメモリセルは、ゲート配線が横方向、拡散層が縦方向に配置される横長のレイアウトであり、ワード線はゲート配線と同じ方向に沿って配置され、ビット線は拡散層と同じ方向に沿って配置される。   Some semiconductor devices include volatile semiconductor memory devices such as static type semiconductor memory devices (SRAM: Static Random Access Memory). A layout of elongated memory cells has been proposed as a memory cell of an SRAM generated by a miniaturized semiconductor process (see US Patent Application Publication No. 2002/0117722). This elongated memory cell has a horizontally long layout in which the gate wiring is arranged in the lateral direction and the diffusion layer is arranged in the vertical direction, and the word lines are arranged along the same direction as the gate wiring, and the bit lines are arranged in the same direction as the diffusion layer. Arranged along.

また、SRAMとして、隣接するメモリセル間でビット線を共有する構成の提案がされている(特開平5−290577号参照)。   Further, as an SRAM, there has been proposed a configuration in which bit lines are shared between adjacent memory cells (refer to Japanese Patent Laid-Open No. 5-290577).

米国特許出願公開第2002/0117722号明細書U.S. Patent Application Publication No. 2002/0117722 特開平5−290577号公報Unexamined-Japanese-Patent No. 5-290577

本発明者らは、米国特許出願公開第2005/014696号に記載の様な細長いメモリセルのレイアウトを採用したSRAMに関し、次のような様な場合があることを見出した。
すなわち、細長いメモリセルのレイアウトでは、メモリアレイの矩形形状がワード線の配置方向に沿って非常に長いレイアウトとなる。1つのワード線に接続されるメモリセルが多い場合(多ビット幅)、ワード線の配線長が長くなるで、ワード線に寄生する寄生抵抗や寄生容量が増加する。そのため、ワード線の選択レベルへの立ち上がりが遅延するので、SRAMのアドレスアクセス時間が遅くなる場合があった。
本開示の課題は、アドレスアクセス時間の速い半導体記憶装置を提供することにある。
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。
The present inventors have found that there are the following cases with respect to an SRAM employing an elongated memory cell layout as described in US Patent Application Publication No. 2005/014696.
That is, in the layout of elongated memory cells, the rectangular shape of the memory array is a layout that is very long along the arrangement direction of the word lines. When there are many memory cells connected to one word line (multi-bit width), the wiring length of the word line becomes long, and parasitic resistance and parasitic capacitance parasitic on the word line increase. Therefore, since the rising of the word line to the selection level is delayed, the address access time of the SRAM may be delayed.
An object of the present disclosure is to provide a semiconductor memory device having a fast address access time.
Other problems and novel features will be apparent from the description of the present specification and the accompanying drawings.

本開示のうち代表的なものの概要を簡単に説明すれば下記の通りである。
すなわち、半導体記憶装置は、複数のメモリセルと、前記複数のメモリセルに結合されたワード線と、を有する。前記ワード線は、第1方向に沿って配置される。前記複数のメモリセルのおのおのは、前記第1方向と交差する第2方向に沿って配置されたゲート電極を含む。
The outline of typical ones of the present disclosure will be briefly described as follows.
That is, the semiconductor memory device has a plurality of memory cells and a word line coupled to the plurality of memory cells. The word lines are arranged along a first direction. Each of the plurality of memory cells includes a gate electrode disposed along a second direction intersecting the first direction.

上記半導体記憶装置によれば、アドレスアクセス時間の速い半導体記憶装置を提供することが可能である。   According to the semiconductor memory device, it is possible to provide a semiconductor memory device having a fast address access time.

実施態様に係る半導体記憶装置のメモリアレイを説明する図である。It is a figure explaining the memory array of the semiconductor memory device concerning an embodiment. 図1のメモリセルのレイアウト配置を模式的に示した図である。FIG. 2 schematically shows a layout of the memory cell of FIG. 1; 比較例に係る半導体記憶装置のメモリアレイを説明する図である。It is a figure explaining the memory array of the semiconductor memory device concerning a comparative example. 実施例1に係る半導体記憶装置の構成例を説明する図である。FIG. 2 is a view for explaining an example of the configuration of a semiconductor memory device according to the first embodiment; 2つのメモリセルの回路例を示す図である。It is a figure which shows the example of a circuit of two memory cells. 図5に示される2つのメモリセルのレイアウト配置の構成例を説明する図である。FIG. 6 is a diagram for explaining a configuration example of layout arrangement of two memory cells shown in FIG. 5. 第1層金属配線の形成されたメモリセルのレイアウト配置を示す図である。It is a figure which shows the layout arrangement | positioning of the memory cell in which the 1st layer metal wiring was formed. 第2層金属配線の形成されたメモリセルのレイアウト配置を示す図である。It is a figure which shows the layout arrangement | positioning of the memory cell in which the 2nd-layer metal wiring was formed. 第3層金属配線の形成されたメモリセルのレイアウト配置を示す図である。It is a figure which shows the layout arrangement | positioning of the memory cell in which the 3rd-layer metal wiring was formed. 第4層金属配線の形成されたメモリセルのレイアウト配置を示す図である。It is a figure which shows the layout arrangement | positioning of the memory cell in which the 4th-layer metal wiring was formed. 変形例に係るメモリセルのレイアウト配置を示す図である。It is a figure which shows the layout arrangement | positioning of the memory cell which concerns on a modification. 第2層金属配線の形成されたメモリセルのレイアウト配置を示す図である。It is a figure which shows the layout arrangement | positioning of the memory cell in which the 2nd-layer metal wiring was formed. 第3層金属配線の形成されたメモリセルのレイアウト配置を示す図である。It is a figure which shows the layout arrangement | positioning of the memory cell in which the 3rd-layer metal wiring was formed. 応用例に係る半導体装置の構成を示すブロック図である。It is a block diagram showing composition of a semiconductor device concerning an application example. 実施例2に係る半導体記憶装置の構成例を説明する図である。FIG. 7 is a diagram for explaining a configuration example of a semiconductor memory device according to a second embodiment. TCAMセルの回路例を示す図である。It is a figure which shows the example of a circuit of a TCAM cell. 第1層金属配線の形成されたTCAMセルのレイアウト配置を示す図である。It is a figure which shows the layout arrangement | positioning of the TCAM cell in which the 1st layer metal wiring was formed. 第2層金属配線および第3層金属配線の形成されたTCAMセルのレイアウト配置を示す図である。It is a figure which shows the layout arrangement | positioning of the TCAM cell in which the 2nd layer metal wiring and the 3rd layer metal wiring were formed. 変形例2に係る半導体記憶装置の構成例を説明する図である。FIG. 18 is a diagram for explaining a configuration example of a semiconductor memory device according to a modification 2; 変形例2に係るTCAMセルの回路例を示す図である。FIG. 18 is a diagram illustrating an example of a circuit of a TCAM cell according to a modification 2; マッチ線制御回路の構成例および動作例を示す図である。FIG. 6 is a diagram showing an example of configuration and an example of operation of a match line control circuit. 第1層金属配線の形成されたTCAMセルのレイアウト配置を示す図である。It is a figure which shows the layout arrangement | positioning of the TCAM cell in which the 1st layer metal wiring was formed. 第2層金属配線および第3層金属配線の形成されたTCAMセルのレイアウト配置を示す図である。It is a figure which shows the layout arrangement | positioning of the TCAM cell in which the 2nd layer metal wiring and the 3rd layer metal wiring were formed. 実施例3に係る半導体記憶装置の構成例を示す図である。FIG. 7 is a diagram showing an example of a configuration of a semiconductor memory device according to a third embodiment. 実施例3に係るBCAMのメモリセルの回路例を示す図である。FIG. 18 is a diagram illustrating an example of a circuit of a memory cell of BCAM according to a third embodiment; 第1層金属配線の形成されたBCAMのメモリセルのレイアウト配置を示す図である。It is a figure which shows the layout arrangement | positioning of the memory cell of BCAM in which 1st layer metal wiring was formed. 第2層金属配線の形成されたBCAMのメモリセルのレイアウト配置を示す図である。It is a figure which shows the layout arrangement | positioning of the memory cell of BCAM in which 2nd layer metal wiring was formed. 変形例3に係るBCAMのメモリセルの回路例を示す図である。FIG. 18 is a diagram showing an example of a circuit of a memory cell of BCAM according to Modification 3; 第1層金属配線の形成されたBCAMのメモリセルのレイアウト配置を示す図である。It is a figure which shows the layout arrangement | positioning of the memory cell of BCAM in which 1st layer metal wiring was formed. 第2層金属配線の形成されたBCAMのメモリセルのレイアウト配置を示す図である。It is a figure which shows the layout arrangement | positioning of the memory cell of BCAM in which 2nd layer metal wiring was formed. 変形例4に係る第1層金属配線の形成されたBCAMのメモリセルのレイアウト配置を示す図である。FIG. 18 is a view showing a layout arrangement of memory cells of a BCAM in which a first-layer metal interconnection is formed according to a modification 4; 変形例4に係る第2層金属配線の形成されたBCAMのメモリセルのレイアウト配置を示す図である。FIG. 17 is a diagram showing a layout arrangement of memory cells of a BCAM in which a second-layer metal interconnection is formed according to a modification 4; 変形例5に係る第1層金属配線の形成されたBCAMのメモリセルのレイアウト配置を示す図である。It is a figure which shows the layout arrangement | positioning of the memory cell of BCAM in which the 1st layer metal wiring which concerns on the modification 5 was formed. 変形例5に係る第1層金属配線の形成されたBCAMのメモリセルのレイアウト配置を示す図であって、図33Aに示すメモリセルとX方向に隣接するメモリセルのレイアウト配置を示す図である。FIG. 33 is a view showing a layout arrangement of memory cells of a BCAM in which a first layer metal interconnection is formed according to modification 5 and is a view showing a layout arrangement of memory cells adjacent to the memory cell shown in FIG. . 変形例5に係る第2層金属配線の形成されたBCAMのメモリセルのレイアウト配置を示す図である。It is a figure which shows the layout arrangement | positioning of the memory cell of BCAM in which the 2nd layer metal wiring which concerns on the modification 5 was formed. 実施例4に係る第1層金属配線の形成されたTCAMのメモリセルのレイアウト配置を示す図である。FIG. 18 is a view showing a layout arrangement of memory cells of TCAM in which a first-layer metal interconnection is formed according to a fourth embodiment. 実施例5に係る第2層金属配線の形成されたTCAMのメモリセルのレイアウト配置を示す図である。FIG. 18 is a view showing a layout arrangement of memory cells of TCAM in which second-layer metal interconnections are formed according to a fifth embodiment; 実施例5に係る2ポート型メモリセルの回路例を示す図である。FIG. 18 is a diagram illustrating a circuit example of a two-port memory cell according to a fifth embodiment. 第1層金属配線の形成された2ポート型メモリセルのレイアウト配置を示す図である。It is a figure which shows the layout arrangement | positioning of 2 port type | mold memory cell in which 1st layer metal wiring was formed. 第2層金属配線および第3層金属配線の形成された2ポート型メモリセルのレイアウト配置を示す図である。It is a figure which shows the layout arrangement | positioning of the 2 port type | mold memory cell in which the 2nd layer metal wiring and the 3rd layer metal wiring were formed. 実施例6に係る第1層金属配線の形成されたBCAMのメモリセルのレイアウト配置を示す図である。FIG. 21 is a diagram showing a layout arrangement of memory cells of BCAM in which first-layer metal interconnections are formed according to a sixth embodiment. 実施例6に係る第2層金属配線の形成されたBCAMのメモリセルのレイアウト配置を示す図である。FIG. 18 is a view showing a layout arrangement of memory cells of a BCAM in which second-layer metal interconnections are formed according to a sixth embodiment.

以下、実施態様、実施例、比較例および応用例について、図面を用いて説明する。ただし、以下の説明において、同一構成要素には同一符号を付し繰り返しの説明を省略することがある。なお、図面は説明をより明確にするため、実際の態様に比べ、各部の幅、厚さ、形状等について模式的に表される場合があるが、あくまで一例であって、本発明の解釈を限定するものではない。   Hereinafter, embodiments, examples, comparative examples, and applied examples will be described using the drawings. However, in the following description, the same components may be assigned the same reference numerals and repeated descriptions may be omitted. Note that the drawings may be schematically represented as to the width, thickness, shape, etc. of each portion in comparison with the actual embodiment in order to clarify the description, but this is merely an example, and the interpretation of the present invention is not limited. It is not limited.

<実施形態>
図1は、実施態様に係る半導体記憶装置のメモリアレイを説明する図である。図2は、図1のメモリセルのレイアウト配置を模式的に示した図である。なお、図1に示される各メモリセルMCには、図面の簡素化および理解を容易とする為、図2に示される4つのゲート電極G1−G4の内の1つがゲート電極Gとして例示的に描かれている。
Embodiment
FIG. 1 is a diagram for explaining a memory array of a semiconductor memory device according to an embodiment. FIG. 2 is a diagram schematically showing the layout arrangement of the memory cell of FIG. In each memory cell MC shown in FIG. 1, one of four gate electrodes G1-G4 shown in FIG. 2 is exemplified as gate electrode G in order to facilitate simplification and understanding of the drawing. It is drawn.

半導体記憶装置1のメモリアレイ2は、例示的に、5行5列のメモリセルMCを有する。メモリセルMCのおのおのは、スタティック型メモリセルであり、図2に示されるように、平面視において、外形が横方向に細長い矩形形状のレイアウトパターンとされている。矩形形状のレイアウトパターンは、縦方向(X方向または第1方向)の短い辺Aと、横方向(Y方向または第2方向)の長い辺Bと、を有する。X方向に沿う辺Aの長さLcxは、X方向と直交または交差するY方向に沿う辺Bの長さLcyより、短くされる(Lcx<Lcy)。図2に例示的に示されるように、メモリセルMCには、Y方向に沿う方向に延伸する様に配置された4つのゲート電極(またはゲート配線)G1、G2、G3、G4を有する。第1ゲート電極G1、第2ゲート電極G2、第3ゲート電極G3、および第4ゲート電極G4のおのおのは、互いに離間して設けられとともに、曲がりの無い直線状の形状とされている。第1ゲート電極G1の横側には、第4ゲート電極G4が配置される。第1ゲート電極G1と第3ゲート電極G3とは、X方向に、並走する様に配置される。第3ゲート電極G3の横側には、第2ゲート電極G2が配置される。第1ゲート電極G1と第4ゲート電極G4とは、Y方向に、一直線状に配置され、第3ゲート電極G3と第2ゲート電極G2とは、Y方向に、一直線状に配置される。   Memory array 2 of semiconductor memory device 1 illustratively has memory cells MC in 5 rows and 5 columns. Each of the memory cells MC is a static memory cell, and as shown in FIG. 2, has a rectangular layout pattern whose outer shape is elongated in the lateral direction in plan view. The layout pattern of the rectangular shape has a short side A in the longitudinal direction (X direction or first direction) and a long side B in the lateral direction (Y direction or second direction). The length Lcx of the side A along the X direction is shorter than the length Lcy of the side B along the Y direction orthogonal to or crossing the X direction (Lcx <Lcy). As exemplarily shown in FIG. 2, the memory cell MC has four gate electrodes (or gate interconnections) G1, G2, G3 and G4 arranged to extend in the direction along the Y direction. The first gate electrode G1, the second gate electrode G2, the third gate electrode G3, and the fourth gate electrode G4 are provided separately from each other, and have a linear shape without bending. A fourth gate electrode G4 is disposed laterally to the first gate electrode G1. The first gate electrode G1 and the third gate electrode G3 are arranged to run in parallel in the X direction. A second gate electrode G2 is disposed laterally of the third gate electrode G3. The first gate electrode G1 and the fourth gate electrode G4 are arranged in a straight line in the Y direction, and the third gate electrode G3 and the second gate electrode G2 are arranged in a straight line in the Y direction.

したがって、細長い矩形形状のメモリセルMCにおいて、X方向には、2つのMOSトランジスタが上下に並んで形成されることになる。一方、細長い矩形形状のメモリセルMCにおいて、Y方向には、3つのMOSトレンジスタが並んで形成可能である。このことは、後述される図6において、詳しく説明される。   Therefore, in the elongated rectangular memory cell MC, two MOS transistors are formed vertically in the X direction. On the other hand, in the elongated rectangular memory cell MC, three MOS transistor can be formed side by side in the Y direction. This will be described in detail in FIG. 6 described later.

図1には、1つのワード線WLと、1つのビット線BTとが例示的に描かれている。ワード線WLはX方向に沿う方向に延伸する様に配置され、ビット線BTはY方向に沿う方向に延伸する様に配置される。図1において、ワード線WLの配置方向は、メモリセルMCのゲート電極Gの配置方向と交差する方向とされ、ビット線BTの配置方向は、メモリセルMCのゲート電極Gの配置方向と同じ方向とされている。言い換えるならば、ワード線WLの配置方向は、メモリセルの矩形形状のレイアウトパターンの短辺である辺Aの方向に沿った方向であり、ビット線BTの配置方向は、メモリセルの矩形形状のレイアウトパターンの長辺である辺Bの方向に沿った方向である。また、外形が横方向に細長い矩形形状のメモリセルのレイアウトパターンにおいて、1つのメモリセルMCに対応するワード線WLの長さは短辺Aの長さ(Lcx)と同じであり、1つのメモリセルに対応するビット線BTの長さは長辺Bの長さ(Lcy)と同じなので、1つのメモリセルMCあたりのワード線WLの長さ(Lcx)は、1つのメモリセルあたりビット線BTの長さ(Lcx)より短い(Lcx<Lcy)。   FIG. 1 exemplarily depicts one word line WL and one bit line BT. Word lines WL are arranged to extend in a direction along the X direction, and bit lines BT are arranged to extend in a direction along the Y direction. In FIG. 1, the arrangement direction of the word lines WL is a direction crossing the arrangement direction of the gate electrodes G of the memory cells MC, and the arrangement direction of the bit lines BT is the same as the arrangement direction of the gate electrodes G of the memory cells MC. It is assumed. In other words, the arrangement direction of the word line WL is a direction along the direction of the side A which is the short side of the rectangular shaped layout pattern of the memory cell, and the arrangement direction of the bit line BT is the rectangular shape of the memory cell It is a direction along the direction of the side B which is the long side of the layout pattern. Further, in the layout pattern of a rectangular memory cell whose outer shape is elongated in the lateral direction, the length of word line WL corresponding to one memory cell MC is the same as the length (Lcx) of short side A, and one memory Since the length of bit line BT corresponding to a cell is the same as the length of long side B (Lcy), the length (Lcx) of word line WL per memory cell MC is the bit line BT per memory cell. Less than the length of Lc (Lcx) (Lcx <Lcy).

図1において、ワード線WLはX方向に配置された5つのメモリセルに接続されるように、X方向に配置されるので、メモリアレイ2上でのワード線WLの長さは5Lcxである。一方、ビット線BTはY方向に配置された5つのメモリセルに接続されるように、Y方向に配置されるので、メモリアレイ2上でのビット線BTの長さは5Lcyである。すなわち、図2に示される細長い矩形形状のメモリセルを利用するので、ワード線WLの長さ(5Lcx(WL))は、図1においては、ビット線BTの長さ(5Lcy(BT))より短くされている(5Lcx(WL)<5Lcy(BT))。   In FIG. 1, word line WL is arranged in the X direction so as to be connected to five memory cells arranged in the X direction, and therefore the length of word line WL on memory array 2 is 5 Lcx. On the other hand, bit line BT is arranged in the Y direction so as to be connected to five memory cells arranged in the Y direction, so the length of bit line BT on memory array 2 is 5 Lcy. That is, since the elongated rectangular memory cell shown in FIG. 2 is used, the length (5 Lcx (WL)) of word line WL is shorter than the length (5 L cy (BT)) of bit line BT in FIG. It has been shortened (5Lcx (WL) <5Lcy (BT)).

図3は、比較例に係る半導体記憶装置のメモリアレイを説明する図であり、図1と同様に、5行5列のメモリセルMCが記載される。この場合も、各メモリセルMCは、図2に示される細長い矩形形状のメモリセルが用いられるものとする。ワード線wlの配置方向は、メモリセルMCのゲート電極Gの配置方向と同じ方向とされる。一方、ビット線の配置方向は、メモリセルMCのゲート電極Gの配置方向と交差する方向とされる。メモリアレイ2上でのワード線wlの長さは5Lcy(wl)であり、メモリアレイ2上でのビット線btの長さは5Lcx(bt)である。したがって、ワード線wlの長さ(5Lcy(wl))は、図3においては、ビット線btの長さ(5Lcx(bt))より長くされている(5Lcy(wl)>5Lcx(bt))。   FIG. 3 is a diagram for explaining a memory array of the semiconductor memory device according to the comparative example, and in the same manner as FIG. 1, memory cells MC in 5 rows and 5 columns are described. Also in this case, it is assumed that each memory cell MC uses the elongated rectangular memory cell shown in FIG. The arrangement direction of the word line wl is the same as the arrangement direction of the gate electrode G of the memory cell MC. On the other hand, the arrangement direction of the bit lines is a direction intersecting the arrangement direction of the gate electrodes G of the memory cells MC. The length of the word line wl on the memory array 2 is 5 Lcy (wl), and the length of the bit line bt on the memory array 2 is 5 Lcx (bt). Therefore, the length (5 Lcy (wl)) of the word line wl is longer than the length (5 Lcx (bt)) of the bit line bt in FIG. 3 (5 Lcy (wl)> 5 Lcx (bt)).

図1と図3とを比較すると、同じ数のメモリセルが接続される条件であるが、ワード線WLの長さ(5Lcx(WL))は、ワード線wlの長さ(5Lcy(wl))より短い(5Lcx(WL)<5Lcy(wl))ので、図1に示されるワード線WLの寄生抵抗および寄生容量は、図3に示されるワード線wlの寄生抵抗および寄生容量より、低減される。   Comparing FIG. 1 with FIG. 3, under the condition that the same number of memory cells are connected, the length of the word line WL (5Lcx (WL)) is the length of the word line wl (5Lcy (wl)) Because of shorter (5Lcx (WL) <5Lcy (wl)), the parasitic resistance and parasitic capacitance of the word line WL shown in FIG. 1 are reduced more than the parasitic resistance and parasitic capacitance of the word line wl shown in FIG. .

図1、図3では、5行5列のメモリセルMCの構成例を記載したが、8つのワード線を有し、1つのワード線に64個または128個のメモリセルが接続される様な多ビット構成の半導体記憶装置を考えた場合、図1で示されるワード線WLの配置方法と図3で示されるワード線wlの配置方法とでは、図1で示されるワード線WLの長さは、図3で示されるワード線wlの長さと比較して、極めて短くなることがわかる。   Although FIG. 1 and FIG. 3 show the configuration example of the memory cell MC in 5 rows and 5 columns, it has 8 word lines and 64 or 128 memory cells are connected to one word line. When a semiconductor memory device having a multi-bit configuration is considered, the length of the word line WL shown in FIG. 1 is the same between the arrangement method of word line WL shown in FIG. 1 and the arrangement method of word line wl shown in FIG. As compared with the length of the word line wl shown in FIG.

実施態様によれば、外形が細長い矩形形状のレイアウトパターンのメモリセルを行列状に配置した半導体記憶装置において、ワード線WLの配置方向を、メモリセルのゲート電極G1−G4の配置方向と、直交または交差する方向としたので、ワード線WLの寄生抵抗および寄生容量が低減できる。このため、ワード線WLの選択レベルへの立ち上がりが速くなる。したがって、半導体記憶装置のデータ読み出しのアドレスアクセス時間を速くすることが可能である。   According to the embodiment, in the semiconductor memory device in which the memory cells of the layout pattern of the rectangular shape having a long and thin outer shape are arranged in a matrix, the arrangement direction of the word lines WL is orthogonal to the arrangement direction of the gate electrodes G1 to G4 of the memory cells. Alternatively, the parasitic resistance and the parasitic capacitance of the word line WL can be reduced because of the crossing direction. Therefore, the rising of the word line WL to the selection level is quickened. Therefore, the address access time for reading data in the semiconductor memory device can be shortened.

また、ワード線WLの選択レベルから非選択レベルへの立ち下りも速くなるので、半導体記憶装置連続するデータ読み出しまたはデータ書き込みのアドレスアクセスの間隔が短くできるので、高速な半導体記憶装置を提供できる。   In addition, since the falling from the selection level of the word line WL to the non-selection level is also quick, the interval between address accesses for continuous data reading or data writing can be shortened, thereby providing a high-speed semiconductor memory.

図4は、実施例1に係る半導体記憶装置の構成例を説明する図である。   FIG. 4 is a diagram for explaining a configuration example of the semiconductor memory device according to the first embodiment.

スタティック型半導体記憶装置SRAM(Static Random Access Memory)である半導体記憶装置1aは、例えば、単結晶シリコンの様な半導体基板の表面に、公知のCMOS半導体製造方法により形成される。半導体記憶装置1aは、例示的に示されるように、2行4列に配置された8つのメモリセル(MC00−MC31)を含むメモリアレイ2aを有する。メモリセル(MC00−MC31)のおのおのは、スタティック型メモリセルを含む。のメモリアレイ2aは、2行4列のメモリセルに限定されるわけではなく、2行4列以上の行列状に配置された複数のメモリセルを含む構成としても良い。メモリセルMCのおのおのレイアウトパターンは、後述されるが、図2で説明された様に、Y方向に細長い矩形形状のレイアウトパターンにされ、また、ゲート電極G1−G4を有する。   The semiconductor memory device 1a, which is a static semiconductor memory device SRAM (Static Random Access Memory), is formed on the surface of a semiconductor substrate such as single crystal silicon, for example, by a known CMOS semiconductor manufacturing method. Semiconductor memory device 1a has a memory array 2a including eight memory cells (MC00 to MC31) arranged in two rows and four columns, as exemplarily shown. Each of the memory cells (MC00 to MC31) includes a static memory cell. The memory array 2a is not limited to memory cells in two rows and four columns, but may include a plurality of memory cells arranged in a matrix of two rows and four columns or more. Each layout pattern of each memory cell MC is, as described later, formed into a rectangular layout pattern elongated in the Y direction as described in FIG. 2, and has gate electrodes G1 to G4.

メモリセルMC00、MC01は、ビット線対BL0、BL1に接続され、メモリセルMC10、MC11は、ビット線対BL1、BL2に接続される。また、メモリセルMC20、MC21は、ビット線対BL2、BL3に接続され、メモリセルMC30、MC31は、ビット線対BL3、BL4に接続される。つまり、ビット線BL1、BL2、BL3は、上下に配置されたメモリセルで共用されている。   Memory cells MC00 and MC01 are connected to bit line pair BL0 and BL1, and memory cells MC10 and MC11 are connected to bit line pair BL1 and BL2. The memory cells MC20 and MC21 are connected to the bit line pair BL2 and BL3, and the memory cells MC30 and MC31 are connected to the bit line pair BL3 and BL4. That is, the bit lines BL1, BL2, and BL3 are shared by the memory cells arranged above and below.

一方、メモリセルMC00、MC20は、ワード線WLe0に接続され、メモリセルMC10、MC30は、ワード線WLo0に接続される。また、メモリセルMC01、MC21は、ワード線WLe1に接続され、メモリセルMC11、MC31は、ワード線WLo1に接続される。   Memory cells MC00 and MC20 are connected to word line WLe0, and memory cells MC10 and MC30 are connected to word line WLo0. The memory cells MC01 and MC21 are connected to the word line WLe1, and the memory cells MC11 and MC31 are connected to the word line WLo1.

ビット線(BT0−BT4)はY方向に沿って延伸する様に設けられ、ワード線(WLe0、WLo0、WLe1、WLo1)は、Y方向と交差するX方向に沿って延伸する様に設けられる。すなわち、図4のワード線(WLe0、WLo0、WLe1、WLo1)とビット線(BT0−BT4)との配置方向は、図1に示されるワード線WLとビット線BLとの配置方向と同様な思想により、設定されている。   The bit lines (BT0 to BT4) are provided to extend along the Y direction, and the word lines (WLe0, WLo0, WLe1, WLo1) are provided to extend along the X direction intersecting the Y direction. That is, the arrangement direction of the word lines (WLe0, WLo0, WLe1, WLo1) and the bit lines (BT0 to BT4) in FIG. 4 is similar to the arrangement direction of the word lines WL and the bit lines BL shown in FIG. Is set.

ビット線対BL0、BL1は、コモンデータ線対CD0、CD1に選択用のNチャネルMOSトランジスタYS00、YS01を介して接続される。ビット線対BL1、BL2は、コモンデータ線対CD0、CD1に選択用のNチャネルMOSトランジスタYS10、YS11を介して接続される。ビット線対BL2、BL3は、コモンデータ線対CD0、CD1に選択用のNチャネルMOSトランジスタYS20、YS21を介して接続される。ビット線対BL3、BL4は、コモンデータ線対CD0、CD1に選択用のNチャネルMOSトランジスタYS30、YS31を介して接続される。   Bit line pair BL0, BL1 is connected to common data line pair CD0, CD1 via N channel MOS transistors YS00, YS01 for selection. Bit line pair BL1 and BL2 are connected to common data line pair CD0 and CD1 via N channel MOS transistors YS10 and YS11 for selection. Bit line pair BL2, BL3 is connected to common data line pair CD0, CD1 via N channel MOS transistors YS20, YS21 for selection. Bit line pair BL3 and BL4 are connected to common data line pair CD0 and CD1 via N channel MOS transistors YS30 and YS31 for selection.

行選択回路(ローデコーダ)RDCは、第1選択信号の様なローアドレス信号に従って、ワード線WLe0、WLo0、WLe1、WLo1の内の1つのワード線を選択レベルにする。   The row selection circuit (row decoder) RDC sets one of the word lines WLe0, WLo0, WLe1, and WLo1 to a selection level according to a row address signal such as a first selection signal.

列選択回路(カラムデコーダ)CDCは、NチャネルMOSトランジスタYS10、YS11の共通ゲート、NチャネルMOSトランジスタYS20、YS21の共通ゲート、NチャネルMOSトランジスタYS30、YS31の共通ゲート、および、NチャネルMOSトランジスタYS40、YS41の共通ゲートに結合される。カラムデコーダCDCは、第2選択信号の様なカラムアドレス信号に従って、1対のNチャネルMOSトランジスタ((YS10、YS11)、(YS20、YS21)、(YS30、YS31)、または、(YS30、YS41))を選択状態とすることにより、オン状態の1対のNチャネルMOSトランジスタを介して、1対のビット線((BL0、BL1)、(BL1、BL2)、(BL2、BL3)、または、(BL3、BL4))をコモンデータ線対CD0、CD1に結合する。   Column selection circuit (column decoder) CDC includes a common gate of N channel MOS transistors YS10 and YS11, a common gate of N channel MOS transistors YS20 and YS21, a common gate of N channel MOS transistors YS30 and YS31, and an N channel MOS transistor YS40. , YS41 is coupled to the common gate. The column decoder CDC generates a pair of N channel MOS transistors ((YS10, YS11), (YS20, YS21), (YS30, YS31), or (YS30, YS41) according to a column address signal such as a second selection signal. Is selected, a pair of bit lines ((BL0, BL1), (BL1, BL2), (BL2, BL3), or (one) is turned on via a pair of N channel MOS transistors in an on state. Connect BL3, BL4)) to the common data line pair CD0, CD1.

入出力回路IOCは、コモンデータ線対CD0、CD1に結合され、メモリセルからのデータの読み出し時に利用されるセンスアンプやラッチ回路を有する読み出し回路と、メモリセルへのデータの書き込み時に利用される書き込み回路と、を有する。読み出し回路は、選択されたワード線(WLe0、WLo0、WLe1、または、WLo1)と選択されたビット線対((BL0、BL1)、(BL1、BL2)、(BL2、BL3)、または、(BL3、BL4))とに接続されたメモリセルからのデータをコモンデータ線対CD0、CD1を介して入力信号として受け、入力信号を増幅して半導体記憶装置1aの外部へ出力する。書き込み回路は、半導体記憶装置1aの外部から入力されたデータを、コモンデータ線対CD0、CD1を介して、選択されたワード線(WLe0、WLo0、WLe1、または、WLo1)と選択されたビット線対(BL0、BL1)、(BL1、BL2)、(BL2、BL3)、または、(BL3、BL4)とに接続されたメモリセルへ書込む。   Input / output circuit IOC is coupled to common data line pair CD0, CD1 and is used when writing data to the memory cell, and a read circuit having a sense amplifier and a latch circuit used when reading data from the memory cell. And a write circuit. The read circuit selects a selected word line (WLe0, WLo0, WLe1, or WLo1) and a selected bit line pair ((BL0, BL1), (BL1, BL2), (BL2, BL3), or (BL3). , BL4)) as an input signal through common data line pair CD0, CD1 and amplifies the input signal and outputs the amplified signal to the outside of semiconductor memory device 1a. The write circuit selects a data line input from the outside of semiconductor memory device 1a as a selected word line (WLe0, WLo0, WLe1 or WLo1) via common data line pair CD0, CD1. Write to the memory cell connected to the pair (BL0, BL1), (BL1, BL2), (BL2, BL3), or (BL3, BL4).

次に、図4において、点線Vで囲まれたメモリセルMC00、MC10の回路例およびレイアウトの構成例について説明する。   Next, a circuit example and a layout example of memory cells MC00 and MC10 surrounded by a dotted line V in FIG. 4 will be described.

図5は、2つのメモリセルの回路例を示す図である。メモリセルMC00、MC10のおのおのは、6個のMOSトランジスタを含むシングルポート型のメモリセル(6T SP SRAMセル)である。   FIG. 5 is a diagram showing a circuit example of two memory cells. Each of memory cells MC00 and MC10 is a single port memory cell (6T SP SRAM cell) including six MOS transistors.

メモリセルMC00は、第1および第2のPチャネルMOSトランジスタPM1、PM2および第1乃至第4のNチャネルMOSトランジスタNT1、NT2、ND1、ND2を含む。第1および第2の負荷トランジスタとされるPチャネルMOSトランジスタPM1、PM2のソース・ドレイン経路は、それぞれ電源電圧VDDの供給ラインと第1および第2記憶ノードMB1、MT1との間に接続され、それらのゲートはそれぞれ第2および第1記憶ノードMT1、MB1に接続される。第1および第2の駆動トランジスタとされるNチャネルMOSトランジスタND1、ND2のソース・ドレイン経路は、それぞれ第1および第2記憶ノードMB1、MT1と接地電位VSSの供給ラインとの間に接続され、それらのゲートはそれぞれ第2および第1記憶ノードMT1、MB1に接続される。第1および第2の転送トランジスタとされるNチャネルMOSトランジスタNT1、NT2のソース・ドレイン経路は、それぞれ第1および第2記憶ノードMB1、MT1とビット線BL1、BL0との間に接続され、それらのゲートはともにワード線WLe0に接続される。   Memory cell MC00 includes first and second P-channel MOS transistors PM1 and PM2 and first to fourth N-channel MOS transistors NT1, NT2, ND1 and ND2. Source-drain paths of P-channel MOS transistors PM1 and PM2 as first and second load transistors are connected between a supply line of power supply voltage VDD and first and second storage nodes MB1 and MT1, respectively. The gates are connected to the second and first storage nodes MT1 and MB1, respectively. Source / drain paths of N channel MOS transistors ND1 and ND2 as first and second drive transistors are connected between first and second storage nodes MB1 and MT1 and a supply line of ground potential VSS, respectively. The gates are connected to the second and first storage nodes MT1 and MB1, respectively. The source-drain paths of N-channel MOS transistors NT1 and NT2, which are first and second transfer transistors, are connected between first and second storage nodes MB1 and MT1 and bit lines BL1 and BL0, respectively. Both gates are connected to word line WLe0.

MOSトランジスタPM1、ND1は、第2記憶ノードMT1の信号の反転信号を第1記憶ノードMB1に与える第1のインバータを構成する。MOSトランジスタPM2、ND2は、第1記憶ノードMB1の信号の反転信号を第2記憶ノードMT1に与える第2のインバータを構成する。2つのインバータの入出力は、第1および第2記憶ノードMB1、MT1の間に逆並列に接続されており、ラッチ回路を構成している。   The MOS transistors PM1 and ND1 form a first inverter that provides an inverted signal of the signal of the second storage node MT1 to the first storage node MB1. The MOS transistors PM2 and ND2 form a second inverter that provides an inverted signal of the signal of the first storage node MB1 to the second storage node MT1. The inputs and outputs of the two inverters are connected in anti-parallel between the first and second storage nodes MB1 and MT1 to form a latch circuit.

メモリセルMC10は、第1および第2のPチャネルMOSトランジスタPM3、PM4および第1乃至第4のNチャネルMOSトランジスタNT3、NT4、ND3、ND4、を含む。第1および第2の負荷トランジスタとされるPチャネルMOSトランジスタPM4、PM4のソース・ドレイン経路は、それぞれ電源電圧VDDの供給ラインと第1および第2記憶ノードMB2、MT2との間に接続され、それらのゲートはそれぞれ第2および第1記憶ノードMT2、MB2に接続される。第1および第2の駆動トランジスタとされるNチャネルMOSトランジスタND3、ND4のソース・ドレイン経路は、それぞれ第1および第2記憶ノードMB2、MT2と接地電位VSSの供給ラインとの間に接続され、それらのゲートはそれぞれ第2および第1記憶ノードMT2、MB2に接続される。第1および第2の転送トランジスタとされるNチャネルMOSトランジスタNT3、NT4のソース・ドレイン経路は、それぞれ第1および第2記憶ノードMB2、MT2とビット線BL2、BL1との間に接続され、それらのゲートはともにワード線WLo0に接続される。   Memory cell MC10 includes first and second P-channel MOS transistors PM3 and PM4 and first to fourth N-channel MOS transistors NT3, NT4, ND3 and ND4. Source-drain paths of P-channel MOS transistors PM4 and PM4 as first and second load transistors are respectively connected between a supply line of power supply voltage VDD and first and second storage nodes MB2 and MT2, The gates are connected to the second and first storage nodes MT2 and MB2, respectively. Source-drain paths of N-channel MOS transistors ND3 and ND4 as first and second drive transistors are respectively connected between first and second storage nodes MB2 and MT2 and a supply line of ground potential VSS, The gates are connected to the second and first storage nodes MT2 and MB2, respectively. The source-drain paths of N channel MOS transistors NT3 and NT4, which are first and second transfer transistors, are connected between first and second storage nodes MB2 and MT2 and bit lines BL2 and BL1, respectively. Both gates are connected to the word line WLo0.

MOSトランジスタPM3、ND3は、第2記憶ノードMT2の信号の反転信号を第1記憶ノードMB2に与える第1のインバータを構成する。MOSトランジスタPM4、ND4は、第1記憶ノードMB2の信号の反転信号を第2記憶ノードMT2に与える第2のインバータを構成する。2つのインバータの入出力は、第1および第2記憶ノードMB2、MT2の間に逆並列に接続されており、ラッチ回路を構成している。   The MOS transistors PM3 and ND3 form a first inverter that provides an inverted signal of the signal of the second storage node MT2 to the first storage node MB2. The MOS transistors PM4 and ND4 form a second inverter that provides an inverted signal of the signal of the first storage node MB2 to the second storage node MT2. The inputs and outputs of the two inverters are connected in anti-parallel between the first and second storage nodes MB2 and MT2 to form a latch circuit.

図6は、図5に示される2つのメモリセルのレイアウト配置の構成例を説明する図である。なお、図6には、電源電位VDDおよび接地電位VSSへの接続部は、図面の簡素の為、省略されているが、後で詳細に説明される。   FIG. 6 is a diagram for explaining a configuration example of the layout arrangement of two memory cells shown in FIG. In FIG. 6, connections to the power supply potential VDD and the ground potential VSS are omitted for simplicity of the drawing but will be described in detail later.

メモリセルMC00、MC10は、平面視において、半導体基板の表面に、上下に配置されている。メモリセルMC00、MC10のおのおのの形成領域は、一点鎖線により囲まれた領域であり、一点鎖線はセル境界を示している。1つのメモリセルの形成領域は、図2で説明された様に、平面視において、外形が横方向(Y方向)に細長い矩形形状のレイアウトパターンとされている。ビット線BL0、BL1、BL3は、Y方向に沿って延伸する様に配置され、ワード線WLe0、WLo0は、X方向に沿って延伸する様に配置される。ビット線BL0は、メモリセルMC00の上側のセル境界に沿って配置され、ビット線BL1は、メモリセルMC00とメモリセルMC10との間のセル境界に沿って配置され、ビット線BL3は、メモリセルMC10の下側のセル境界に沿って配置される。   The memory cells MC00 and MC10 are vertically disposed on the surface of the semiconductor substrate in plan view. The formation region of each of the memory cells MC00 and MC10 is a region surrounded by an alternate long and short dash line, and the alternate long and short dash line indicates a cell boundary. The formation region of one memory cell is, as described in FIG. 2, a layout pattern of a rectangular shape whose outer shape is elongated in the lateral direction (Y direction) in plan view. Bit lines BL0, BL1, BL3 are arranged to extend along the Y direction, and word lines WLe0, WLo0 are arranged to extend along the X direction. Bit line BL0 is arranged along the upper cell boundary of memory cell MC00, bit line BL1 is arranged along the cell boundary between memory cell MC00 and memory cell MC10, and bit line BL3 is a memory cell It is arranged along the lower cell boundary of MC10.

メモリセルMC00、MC10のおのおのの形成領域において、X方向に沿って設けられた2つのP型ウェル領域PW1、PW2と、2つのP型ウェル領域PW1、PW2の間に設けられたN型ウェル領域NWと、が半導体基板の表面に形成される。P型ウェル領域PW1、PW2は、P型の不純物が導入された半導体領域であり、N型ウェル領域NWは、N型の不純物が導入された半導体領域である。   In each formation region of memory cells MC00 and MC10, N-type well regions provided between two P-type well regions PW1 and PW2 provided along the X direction and two P-type well regions PW1 and PW2 An NW is formed on the surface of the semiconductor substrate. The P-type well regions PW1 and PW2 are semiconductor regions into which P-type impurities are introduced, and the N-type well regions NW are semiconductor regions into which N-type impurities are introduced.

また、メモリセルMC00、MC10のおのおのの形成領域には、図2で説明された様に、第1ゲート電極G1、第2ゲート電極G2、第3ゲート電極G3、および第4ゲート電極G4がY方向に沿って配置される。なお、第1ゲート電極G1、第2ゲート電極G2、第3ゲート電極G3、および第4ゲート電極G4の配置に関しては、図2を用いて説明されたので、ここでは、その説明を省略する。   In each of the formation regions of memory cells MC00 and MC10, as described in FIG. 2, the first gate electrode G1, the second gate electrode G2, the third gate electrode G3, and the fourth gate electrode G4 are Y. Arranged along the direction. The arrangement of the first gate electrode G1, the second gate electrode G2, the third gate electrode G3, and the fourth gate electrode G4 has been described with reference to FIG. 2, and thus the description thereof is omitted here.

メモリセルMC00の形成領域において、ゲート電極G1はNチャネルMOSトランジスタNT1のゲート電極を構成する。ゲート電極G2は、NチャネルMOSトランジスタNT2のゲート電極を構成する。ゲート電極G3はPチャネルMOSトランジスタPM1およびNチャネルMOSトランジスタND1のゲート電極を構成する。ゲート電極G4はPチャネルMOSトランジスタPM2およびNチャネルMOSトランジスタND2のゲート電極を構成する。一方、メモリセルMC10の形成領域において、ゲート電極G1はNチャネルMOSトランジスタNT4のゲート電極を構成する。ゲート電極G2は、NチャネルMOSトランジスタNT3のゲート電極を構成する。ゲート電極G3はPチャネルMOSトランジスタPM4およびNチャネルMOSトランジスタND4のゲート電極を構成する。ゲート電極G4はPチャネルMOSトランジスタPM3およびNチャネルMOSトランジスタND3のゲート電極を構成する。   In the formation region of memory cell MC00, gate electrode G1 constitutes a gate electrode of N channel MOS transistor NT1. Gate electrode G2 constitutes a gate electrode of N channel MOS transistor NT2. Gate electrode G3 constitutes a gate electrode of P channel MOS transistor PM1 and N channel MOS transistor ND1. Gate electrode G4 constitutes a gate electrode of P channel MOS transistor PM2 and N channel MOS transistor ND2. On the other hand, in the formation region of memory cell MC10, gate electrode G1 constitutes the gate electrode of N channel MOS transistor NT4. Gate electrode G2 constitutes a gate electrode of N channel MOS transistor NT3. Gate electrode G3 constitutes a gate electrode of P channel MOS transistor PM4 and N channel MOS transistor ND4. Gate electrode G4 constitutes a gate electrode of P channel MOS transistor PM3 and N channel MOS transistor ND3.

P型ウェル領域PW1には、N型不純物領域N1がX方向に沿って設けられている。N型不純物領域N1は、NチャネルMOSトランジスタND1、NT1、NT4、ND4のソースまたはドレインを構成する。P型ウェル領域PW2には、N型不純物領域N2がX方向に沿って設けられている。N型不純物領域N2は、NチャネルMOSトランジスタNT2、ND2、ND3、NT3のソースまたはドレインを構成する。N型不純物領域N1、N2は、N型の不純物が導入された半導体領域である。   In the P-type well region PW1, an N-type impurity region N1 is provided along the X direction. N-type impurity region N1 constitutes the source or drain of N-channel MOS transistors ND1, NT1, NT4, and ND4. In the P-type well region PW2, an N-type impurity region N2 is provided along the X direction. N-type impurity region N2 constitutes the source or drain of N-channel MOS transistors NT2, ND2, ND3, and NT3. The N-type impurity regions N1 and N2 are semiconductor regions into which N-type impurities are introduced.

N型ウェル領域NWには、P型不純物領域P1、P2、P3がX方向に沿って設けられている。P型不純物領域P1、P2、P3は、P型の不純物が導入された半導体領域である。P型不純物領域P1は、PチャネルMOSトランジスタPM1のソースまたはドレインを構成する。P型不純物領域P2は、メモリセルMC00の形成領域において、PチャネルMOSトランジスタPM2のソースまたはドレインを構成する。P型不純物領域P2は、メモリセルMC10の形成領域において、PチャネルMOSトランジスタPM3のソースまたはドレインを構成する。P型不純物領域P3は、PチャネルMOSトランジスタPM4のソースまたはドレインを構成する。   P-type impurity regions P1, P2, and P3 are provided in the N-type well region NW along the X direction. The P-type impurity regions P1, P2, and P3 are semiconductor regions into which P-type impurities are introduced. P-type impurity region P1 constitutes the source or drain of P-channel MOS transistor PM1. P-type impurity region P2 constitutes the source or drain of P-channel MOS transistor PM2 in the formation region of memory cell MC00. P-type impurity region P2 constitutes the source or drain of P-channel MOS transistor PM3 in the formation region of memory cell MC10. P-type impurity region P3 constitutes the source or drain of P-channel MOS transistor PM4.

ワード線WLe0は、メモリセルMC00の形成領域内に形成されたゲート電極G1およびG2に接続され、ゲート電極G2とゲート電極G3との間に、X方向に沿って延伸する様に配置される。ワード線WLo0は、メモリセルMC10の形成領域内に形成されたゲート電極G1およびG2に接続され、ゲート電極G1とゲート電極G4との間に、X方向に沿って延伸する様に配置される。すなわち、ワード線WLe0、WLo0は、ゲート電極G1、G2、G3、G4と直交または交差する方向に沿って延伸する様に配置される。ワード線WLe0、WLo0は、または、N型ウェル領域NWやP型ウェル領域PW1、PW2の延伸する方向と、同一の方向に沿って延伸する様に配置される。ワード線WLe0、WLo0は、または、N型不純物領域N1、N2やP型不純物領域P1、P2、P3の延伸する方向と、直交または交差する方向に沿って延伸する様に配置される。   Word line WLe0 is connected to gate electrodes G1 and G2 formed in the formation region of memory cell MC00, and is arranged to extend between gate electrode G2 and gate electrode G3 along the X direction. The word line WLo0 is connected to the gate electrodes G1 and G2 formed in the formation region of the memory cell MC10, and is arranged to extend between the gate electrode G1 and the gate electrode G4 along the X direction. That is, the word lines WLe0 and WLo0 are arranged to extend along a direction orthogonal to or intersecting with the gate electrodes G1, G2, G3 and G4. The word lines WLe0 and WLo0 are arranged to extend along the same direction as the extending direction of the N-type well region NW and the P-type well regions PW1 and PW2. The word lines WLe0 and WLo0 are arranged to extend along or orthogonal to the direction in which the N-type impurity regions N1 and N2 and the P-type impurity regions P1 and P2 extend.

ビット線BL0は、メモリセルMC00の形成領域の上側のセル境界の上を、Y方向に沿って延伸するように設けられ、NT2のソースまたはドレインであるN型不純物領域N2と接続部CT0において接続している。ビット線BL1は、メモリセルMC00の形成領域とメモリセルMC10の形成領域との間のセル境界の上を、Y方向に沿って延伸するように設けられ、NT1およびNT4のソースまたはドレインであるN型不純物領域N1と接続部CT1において接続している。ビット線BL3は、メモリセルMC10の形成領域の下側のセル境界の上を、Y方向に沿って延伸するように設けられ、NT3のソースまたはドレインであるN型不純物領域N2と接続部CT2において接続している。   Bit line BL0 is provided to extend along the Y direction above the cell boundary above the formation region of memory cell MC00, and is connected to N-type impurity region N2 which is the source or drain of NT2 at connection portion CT0 doing. Bit line BL1 is provided to extend along the Y direction over the cell boundary between the formation region of memory cell MC00 and the formation region of memory cell MC10, and N which is the source or drain of NT1 and NT4 It connects with the type | mold impurity region N1 in the connection part CT1. Bit line BL3 is provided to extend along the Y direction above the cell boundary below the formation region of memory cell MC10, at N-type impurity region N2 which is the source or drain of NT3 and at connection portion CT2. Connected

図6に示されるように、例えば、メモリセルMC00の形成領域において、X方向には、NT1とND1、または、NT2とND2の様に、2つのMOSトレンジスタが上下に並んで形成される。一方、Y方向には、NT1、PM2及びND2、または、ND1、PM1及びNT2の様に、3つのMOSトレンジスタが並んで形成される。メモリセルMC10の形成領域においても、上記と、同様である。   As shown in FIG. 6, for example, in the formation region of the memory cell MC00, two MOS transistor transistors are formed side by side in the X direction like NT1 and ND1 or NT2 and ND2. On the other hand, in the Y direction, three MOS transistor transistors are formed side by side like NT1, PM2 and ND2 or ND1, PM1 and NT2. The same applies to the formation region of the memory cell MC10.

次に、図6のメモリセルの構成を、図7−図10を用いて、さらに詳細に説明する。   Next, the configuration of the memory cell of FIG. 6 will be described in more detail with reference to FIGS. 7 to 10.

図7は、第1層金属配線の形成されたメモリセルのレイアウト配置を示す図である。   FIG. 7 is a diagram showing a layout arrangement of memory cells in which first-layer metal interconnections are formed.

図6で説明された様に、半導体基板の表面には、P型ウェル領域PW1、PW2、N型ウェル領域NWと、ゲート電極G1−G4、N型不純物領域N1、N2、および、P型不純物領域P1、P2、P3が形成される。   As described in FIG. 6, P-type well regions PW1 and PW2, N-type well region NW, gate electrodes G1-G4, N-type impurity regions N1 and N2, and P-type impurities are formed on the surface of the semiconductor substrate. Regions P1, P2 and P3 are formed.

図7には、さらに、メモリセルMC00、MC10の形成領域において、点線で示された第1層金属配線M11−M19、M110−M117とコンタクトとが示されている。   FIG. 7 further shows first layer metal interconnections M11 to M19 and M110 to M117 and contacts shown by dotted lines in the formation regions of memory cells MC00 and MC10.

M11は、ND1のソースを構成するN型不純物領域N1に、コンタクトを介して接続される。M11は、接地電位VSSに接続されることになる。M12は、PM1のソースを構成するP型不純物領域P1に、コンタクトを介して接続される。M12は、電源電位VDDに接続されることになる。M13は、NT2のソースまたはドレインを構成するN型不純物領域N2に、コンタクトを介して接続される。M13は、ビット線BL0に接続されることになる。M14は、ゲート電極G1にコンタクトを介して接続される。M14は、ワード線WLe0に接続されることになる。M15の一端は、ND1のドレインまたはNT1のソースまたはドレインを構成するN型不純物領域N1に、コンタクトを介して接続される。M15の他端は、PM1のドレインを構成するP型不純物領域P1に、コンタクトを介して接続される。M15の他端は、また、ゲート電極G4にコンタクトを介して接続される。M16の一端は、ND2のドレインまたはNT2のソースまたはドレインを構成するN型不純物領域N2に、コンタクトを介して接続される。M16の他端は、PM2のドレインを構成するP型不純物領域P2に、コンタクトを介して接続される。M16の他端は、また、ゲート電極G3にコンタクトを介して接続される。M17は、ゲート電極G2にコンタクトを介して接続される。M17は、ワード線WLe0に接続されることになる。M18は、NT1、NT4のソースまたはドレインを構成するN型不純物領域N1にコンタクトを介して接続される。M18は、ビット線BL1に接続されることになる。M19は、PM2、PM3のソースを構成するP型不純物領域P2に、コンタクトを介して接続される。M19は、電源電位VDDに接続されることになる。   M11 is connected to an N-type impurity region N1 forming the source of ND1 via a contact. M11 is connected to the ground potential VSS. M12 is connected to P-type impurity region P1 forming the source of PM1 via a contact. M12 is connected to the power supply potential VDD. M13 is connected to an N-type impurity region N2 constituting the source or drain of NT2 via a contact. M13 will be connected to bit line BL0. M14 is connected to the gate electrode G1 via a contact. M14 is connected to word line WLe0. One end of M15 is connected to the N-type impurity region N1 constituting the drain of ND1 or the source or drain of NT1 through a contact. The other end of M15 is connected to a P-type impurity region P1 forming the drain of PM1 via a contact. The other end of M15 is also connected to the gate electrode G4 via a contact. One end of M16 is connected via a contact to the N-type impurity region N2 that constitutes the drain of ND2 or the source or drain of NT2. The other end of M16 is connected to a P-type impurity region P2 forming the drain of PM2 via a contact. The other end of M16 is also connected to the gate electrode G3 via a contact. M17 is connected to the gate electrode G2 via a contact. M17 is connected to word line WLe0. M18 is connected to an N-type impurity region N1 constituting the source or drain of NT1 and NT4 via a contact. M18 is to be connected to bit line BL1. M19 is connected to a P-type impurity region P2 constituting a source of PM2 and PM3 via a contact. M19 is connected to the power supply potential VDD.

M110は、ND2、ND3のソースを構成するN型不純物領域N2に、コンタクトを介して接続される。M110は、接地電位VSSに接続されることになる。M111は、ゲート電極G1にコンタクトを介して接続される。M111は、ワード線WLo0に接続されることになる。M112の一端は、ND4のドレインまたはNT4のソースまたはドレインを構成するN型不純物領域N1に、コンタクトを介して接続される。M112の他端は、PM4のドレインを構成するP型不純物領域P3に、コンタクトを介して接続される。M112の他端は、また、ゲート電極G4にコンタクトを介して接続される。M113の一端は、ND3のドレインまたはNT3のソースまたはドレインを構成するN型不純物領域N2に、コンタクトを介して接続される。M113の他端は、PM3のドレインを構成するP型不純物領域P2に、コンタクトを介して接続される。M113の他端は、また、ゲート電極G3にコンタクトを介して接続される。M114は、ゲート電極G2にコンタクトを介して接続される。M114は、ワード線WLo0に接続されることになる。M115は、ND4のソースを構成するN型不純物領域N1に、コンタクトを介して接続される。M115は、接地電位VSSに接続されることになる。M116は、PM4のソースを構成するP型不純物領域P3に、コンタクトを介して接続される。M116は、電源電位VDDに接続されることになる。M117は、NT3のソースまたはドレインを構成するN型不純物領域N2に、コンタクトを介して接続される。M117は、ビット線BL3に接続されることになる。   M110 is connected to an N-type impurity region N2 forming the source of ND2 and ND3 via a contact. M110 is connected to the ground potential VSS. M111 is connected to the gate electrode G1 via a contact. M111 is connected to word line WLo0. One end of M112 is connected via a contact to the N-type impurity region N1 constituting the drain of ND4 or the source or drain of NT4. The other end of M112 is connected to a P-type impurity region P3 forming the drain of PM4 via a contact. The other end of M112 is also connected to the gate electrode G4 via a contact. One end of M113 is connected through a contact to the N-type impurity region N2 that constitutes the drain of ND3 or the source or drain of NT3. The other end of M113 is connected to a P-type impurity region P2 forming a drain of PM3 via a contact. The other end of M113 is also connected to the gate electrode G3 via a contact. M114 is connected to the gate electrode G2 via a contact. M114 is connected to word line WLo0. M115 is connected to an N-type impurity region N1 constituting the source of ND4 via a contact. M115 is connected to the ground potential VSS. M116 is connected to the P-type impurity region P3 forming the source of PM4 via a contact. M116 is connected to the power supply potential VDD. M117 is connected to an N-type impurity region N2 constituting the source or drain of NT3 via a contact. M117 will be connected to bit line BL3.

図8は、第2層金属配線の形成されたメモリセルのレイアウト配置を示す図である。図8には、第2層金属配線M21−M29、M210、211と、第1ビア電極(ビア1)とが描かれている。ビア電極は、第1層金属配線と第2層金属配線M21−M29、M210、211とを接続する電極である。なお、図8には、第1層金属配線の参照記号は、図面の簡素化のために、描かれていない。   FIG. 8 is a diagram showing a layout arrangement of memory cells in which second-level metal interconnections are formed. In FIG. 8, second-layer metal wirings M21 to M29, M210, and 211, and a first via electrode (via 1) are illustrated. The via electrode is an electrode for connecting the first layer metal interconnection and the second layer metal interconnections M21 to M29, M210, and 211. Note that, in FIG. 8, reference symbols of the first layer metal wiring are not drawn for the sake of simplification of the drawing.

M21は、M11に第1ビア電極を介して接続される。M21は、接地電位VSSに接続されることになる。M22は、M12に第1ビア電極を介して接続される。M22は、電源電位VDDに接続されることになる。M23は、M13に第1ビア電極を介して接続される。M23は、ビット線BL0に接続されることになる。M24は、M14およびM17に第1ビア電極を介して接続される。M24は、ワード線WLe0に接続されることになる。M25は、M18に第1ビア電極を介して接続される。M25は、ビット線BL1に接続されることになる。M26は、M19に第1ビア電極を介して接続される。M26は、電源電位VDDに接続されることになる。M27は、M110に第1ビア電極を介して接続される。M27は、接地電位VSSに接続されることになる。M28は、M111およびM114に第1ビア電極を介して接続される。M28は、ワード線WLe0に接続されることになる。M29は、M115に第1ビア電極を介して接続される。M29は、接地電位VSSに接続されることになる。M210は、M116に第1ビア電極を介して接続される。M210は、電源電位VDDに接続されることになる。M211は、M117に第1ビア電極を介して接続される。M211は、ビット線BL3に接続されることになる。   M21 is connected to M11 via the first via electrode. M21 is connected to the ground potential VSS. M22 is connected to M12 via the first via electrode. M22 is connected to the power supply potential VDD. M23 is connected to M13 via the first via electrode. M23 is to be connected to bit line BL0. M24 is connected to M14 and M17 via the first via electrode. M24 is connected to word line WLe0. M25 is connected to M18 via the first via electrode. M25 is to be connected to bit line BL1. M26 is connected to M19 via the first via electrode. M26 is connected to the power supply potential VDD. M27 is connected to M110 via the first via electrode. M27 is connected to the ground potential VSS. M28 is connected to M111 and M114 via the first via electrode. M28 is connected to word line WLe0. M29 is connected to M115 via the first via electrode. M29 is connected to the ground potential VSS. M210 is connected to M116 via the first via electrode. M210 is connected to the power supply potential VDD. M211 is connected to M117 via the first via electrode. M211 is connected to the bit line BL3.

図9は、第3層金属配線の形成されたメモリセルのレイアウト配置を示す図である。図9には、X方向に沿って延伸する様に配置された第3層金属配線M31−M38と、第2ビア電極(ビア2)と、が描かれている。第2ビア電極は、第2層金属配線と第3層金属配線M31−M38とを接続する電極である。なお、図9には、第2層金属配線の参照記号は、図面の簡素化のために、描かれていない。   FIG. 9 is a diagram showing a layout arrangement of memory cells in which third-layer metal interconnections are formed. In FIG. 9, third layer metal interconnections M31 to M38 arranged to extend along the X direction and a second via electrode (via 2) are drawn. The second via electrode is an electrode that connects the second layer metal wiring and the third layer metal wiring M31 to M38. In FIG. 9, the reference symbols of the second layer metal wiring are not drawn for the sake of simplification of the drawing.

M31は、接地電位VSSの供給される配線であり、M21およびM29に第2ビア電極を介して接続される。M32は、ワード線WLo0であり、M28に第2ビア電極を介して接続される。M33は、電源電位VDDの供給される配線であり、M22、M26およびM210に第2ビア電極を介して接続される。M34は、ワード線WLe0であり、M24に第2ビア電極を介して接続される。M35は、接地電位VSSの供給される配線であり、M27に第2ビア電極を介して接続される。M36は、M23に第2ビア電極を介して接続される。M36は、ビット線BL0に接続されることになる。M37は、M25に第2ビア電極を介して接続される。M37は、ビット線BL1に接続されることになる。M38は、M211に第2ビア電極を介して接続される。M38は、ビット線BL2に接続されることになる。   M31 is a wiring to which the ground potential VSS is supplied, and is connected to M21 and M29 via a second via electrode. M32 is a word line WLo0, and is connected to M28 via a second via electrode. M33 is a wiring to which the power supply potential VDD is supplied, and is connected to M22, M26 and M210 via a second via electrode. M34 is a word line WLe0, and is connected to M24 via a second via electrode. M35 is a wiring to which the ground potential VSS is supplied, and is connected to M27 via a second via electrode. M36 is connected to M23 via the second via electrode. M36 is connected to bit line BL0. M37 is connected to M25 via the second via electrode. M37 will be connected to bit line BL1. M38 is connected to M211 via the second via electrode. M38 is to be connected to bit line BL2.

図10は、第4層金属配線の形成されたメモリセルのレイアウト配置を示す図である。図10には、Y方向に沿って延伸する様に配置された第4層金属配線M41−M45と、第3ビア電極(ビア3)と、が描かれている。第3ビア電極は、第3層金属配線と第4層金属配線M41−M45とを接続する電極である。なお、図10には、第3層金属配線の参照記号は、図面の簡素化のために、描かれていない。   FIG. 10 is a diagram showing a layout of a memory cell in which a fourth-layer metal interconnection is formed. In FIG. 10, fourth-layer metal wires M41 to M45 arranged to extend along the Y direction and a third via electrode (via 3) are drawn. The third via electrode is an electrode that connects the third layer metal wiring and the fourth layer metal wiring M41 to M45. In FIG. 10, reference symbols of the third layer metal wiring are not drawn for the sake of simplification of the drawing.

M41は、ビット線BL0であり、M36に第3ビア電極を介して接続される。M42は、電源電位VDDの供給される電源配線であり、M33に第3ビア電極を介して接続される。M43は、ビット線BL1であり、M37に第3ビア電極を介して接続される。M44は、接地電位VSSの供給される電源配線であり、M31およびM35に第3ビア電極を介して接続される。M45は、ビット線BL2であり、M38に第3ビア電極を介して接続される。   M41 is a bit line BL0, and is connected to M36 via a third via electrode. M42 is a power supply wiring to which the power supply potential VDD is supplied, and is connected to M33 via the third via electrode. M43 is a bit line BL1 and is connected to M37 via a third via electrode. M44 is a power supply wiring to which the ground potential VSS is supplied, and is connected to M31 and M35 via a third via electrode. M45 is a bit line BL2 and is connected to M38 via a third via electrode.

これにより、図7−図10に示されるように、第1層金属配線から第4層金属配線を用いたメモリセルが形成される。   Thereby, as shown in FIG. 7 to FIG. 10, the memory cell using the first layer metal interconnection to the fourth layer metal interconnection is formed.

なお、実施例1では、ワード線WLo0、WLe0が第3層金属配線で形成され、ビット線BL0、BL1、BL2が第4層金属配線で形成された構成例を示したが、これに限定されない。ビット線BL0、BL1、BL2が第3層金属配線で形成され、ワード線WLo0、WLe0が第4層金属配線で形成されるように、変更しても良い。   In the first embodiment, the word lines WLo0 and WLe0 are formed by the third layer metal interconnection, and the bit lines BL0, BL1 and BL2 are formed by the fourth layer metal interconnection, but the present invention is not limited thereto. . The bit lines BL0, BL1, and BL2 may be formed of third-layer metal interconnections, and the word lines WLo0 and WLe0 may be formed of fourth-layer metal interconnections.

実施例1によれば、平面視において、Y方向に細長い矩形形状のメモリセルを用いても、ワード線の長さが短くできるので、実施態様と同様に、ワード線WLの寄生抵抗および寄生容量が低減できる。このため、ワード線WLの選択レベルへの立ち上がりが速くすることが出来る。したがって、半導体記憶装置のデータ読み出しのアドレスアクセス時間を速くすることが可能である。   According to the first embodiment, even when a rectangular memory cell elongated in the Y direction can be used in plan view, the length of the word line can be shortened. Therefore, as in the embodiment, the parasitic resistance and parasitic capacitance of the word line WL Can be reduced. Therefore, the rising of the word line WL to the selection level can be made faster. Therefore, the address access time for reading data in the semiconductor memory device can be shortened.

また、ワード線WLの選択レベルから非選択レベルへの立ち下りも速くなるので、半導体記憶装置連続するデータ読み出しまたはデータ書き込みのアドレスアクセスの間隔が短くできるので、高速な半導体記憶装置を提供できる。   In addition, since the falling from the selection level of the word line WL to the non-selection level is also quick, the interval between address accesses for continuous data reading or data writing can be shortened, thereby providing a high-speed semiconductor memory.

(変形例)
図11から図13を用いて、変形例を説明する。変形例は、ローカルインターコネクト(局所配線、LIC、Local Inter Connect)を利用し、メモリセルを第1層金属配線から第3層金属配線により形成することを可能とする。
(Modification)
A modification is demonstrated using FIGS. 11-13. The modified example makes it possible to form the memory cell from the first layer metal wiring to the third layer metal wiring by using a local interconnect (local wiring, LIC, local interconnect).

図11は、変形例に係るメモリセルのレイアウト配置を示す図である。図11では、MC00、MC01の領域のおのおのに、2つのローカルインターコネクト(局所配線、LIC1、LIC2.LIC3、LIC4)を用いた場合が示されている。図11において、図7と異なる部分は以下である。   FIG. 11 is a diagram showing a layout arrangement of memory cells according to a modification. FIG. 11 shows the case where two local interconnects (local wiring, LIC1, LIC2. LIC3, LIC4) are used in each of the regions MC00 and MC01. In FIG. 11, parts different from FIG. 7 are as follows.

図7の第1層金属配線M15とコンタクトが、図11では、ローカルインターコネクトLIC1に変更されている。図7の第1層金属配線M16とコンタクトが、図11では、ローカルインターコネクトLIC2に変更されている。図7の第1層金属配線M112とコンタクトが、図11では、ローカルインターコネクトLIC3に変更されている。図7の第1層金属配線M113とコンタクトが、図11では、ローカルインターコネクトLIC4に変更されている。また、この変更に基づいて、MC00の形成領域において、図7の第1層金属配線M14、M15が、図11では、ゲート電極G1とゲート電極G2とを接続する第1層金属配線M130に変更されている。また、メモリセルMC10の形成領域において、図7の第1層金属配線M111、M114が、図11では、ゲート電極G1とゲート電極G2とを接続する第1層金属配線M131に変更されている。他の構成は、図7と同じであるので、その説明は省略する。   The first layer metal wiring M15 and the contacts in FIG. 7 are changed to the local interconnect LIC1 in FIG. The first layer metal interconnection M16 and the contacts in FIG. 7 are changed to the local interconnect LIC2 in FIG. The first layer metal wiring M112 and the contacts in FIG. 7 are changed to the local interconnect LIC3 in FIG. The first layer metal wiring M113 and the contacts in FIG. 7 are changed to the local interconnect LIC 4 in FIG. Further, based on this change, in the formation region of MC00, the first layer metal wires M14 and M15 in FIG. 7 are changed to the first layer metal wire M130 connecting the gate electrode G1 and the gate electrode G2 in FIG. It is done. Further, in the formation region of the memory cell MC10, the first layer metal interconnections M111 and M114 of FIG. 7 are changed to the first layer metal interconnection M131 connecting the gate electrode G1 and the gate electrode G2 in FIG. The other configuration is the same as that shown in FIG.

図12は、第2層金属配線の形成されたメモリセルのレイアウト配置を示す図である。図12には、X方向に沿って延伸する様に配置された第2層金属配線M201−M208と、第1ビア電極(ビア1)とが描かれている。なお、図12には、第1層金属配線の参照記号は、図面の簡素化のために、描かれていない。   FIG. 12 is a diagram showing a layout arrangement of memory cells in which second-level metal interconnections are formed. In FIG. 12, second layer metal interconnections M201 to M208 arranged to extend along the X direction and a first via electrode (via 1) are drawn. In FIG. 12, the reference symbols of the first layer metal wiring are not drawn for simplification of the drawing.

M201は、接地電位VSSの供給される配線であり、M11およびM115に第1ビア電極を介して接続される。M202は、ワード線WLo0であり、M131に第1ビア電極を介して接続される。M203は、電源電位VDDの供給される配線であり、M12、M19およびM116に第1ビア電極を介して接続される。M204は、ワード線WLe0であり、M130に第1ビア電極を介して接続される。M205は、接地電位VSSの供給される配線であり、M110に第1ビア電極を介して接続される。M206は、M13に第1ビア電極を介して接続される。M206は、ビット線BL0に接続されることになる。M207は、M18に第1ビア電極を介して接続される。M207は、ビット線BL1に接続されることになる。M208は、M117に第1ビア電極を介して接続される。M208は、ビット線BL2に接続されることになる。   M201 is a wiring to which the ground potential VSS is supplied, and is connected to M11 and M115 via a first via electrode. M202 is a word line WLo0, and is connected to M131 via a first via electrode. M203 is a wiring to which the power supply potential VDD is supplied, and is connected to M12, M19 and M116 via the first via electrode. M204 is a word line WLe0, and is connected to M130 via the first via electrode. M205 is a wiring to which the ground potential VSS is supplied, and is connected to M110 via the first via electrode. M206 is connected to M13 via the first via electrode. M206 will be connected to bit line BL0. M207 is connected to M18 via the first via electrode. M207 will be connected to bit line BL1. M208 is connected to M117 via the first via electrode. M208 will be connected to bit line BL2.

図13は、第3層金属配線の形成されたメモリセルのレイアウト配置を示す図である。図3には、Y方向に沿って延伸する様に配置された第3層金属配線M301−M305と、第2ビア電極(ビア3)と、が描かれている。なお、図13には、第2層金属配線の参照記号は、図面の簡素化のために、描かれていない。   FIG. 13 is a diagram showing a layout arrangement of memory cells in which third-layer metal interconnections are formed. In FIG. 3, third-layer metal wirings M301 to M305 arranged to extend along the Y direction and a second via electrode (via 3) are drawn. Incidentally, in FIG. 13, reference symbols of the second layer metal wiring are not drawn for simplification of the drawing.

M301は、ビット線BL0であり、M206に第2ビア電極を介して接続される。M302は、電源電位VDDの供給される電源配線であり、M203に第2ビア電極を介して接続される。M303は、ビット線BL1であり、M207に第2ビア電極を介して接続される。M304は、接地電位VSSの供給される電源配線であり、M201およびM205に第2ビア電極を介して接続される。M305は、ビット線BL2であり、M208に第2ビア電極を介して接続される。   M301 is a bit line BL0, and is connected to M206 via a second via electrode. M302 is a power supply wiring to which the power supply potential VDD is supplied, and is connected to M203 via a second via electrode. M303 is a bit line BL1 and is connected to M207 via a second via electrode. M304 is a power supply wiring to which the ground potential VSS is supplied, and is connected to M201 and M205 via a second via electrode. M305 is a bit line BL2 and is connected to M208 via a second via electrode.

変形例では、ワード線WLo0、WLe0が第2層金属配線で形成され、ビット線BL0、BL1、BL2が第3層金属配線で形成された構成例を示したが、これに限定されない。ビット線BL0、BL1、BL2が第2層金属配線で形成され、ワード線WLo0、WLe0が第3層金属配線で形成されるように、変更しても良い。   In the modification, the word lines WLo0 and WLe0 are formed by the second layer metal interconnections, and the bit lines BL0, BL1 and BL2 are formed by the third layer metal interconnections. However, the present invention is not limited thereto. The bit lines BL0, BL1, and BL2 may be formed of the second-layer metal interconnections, and the word lines WLo0 and WLe0 may be formed of the third-layer metal interconnections.

変形例によれば、図11−図13に示されるように、第1層金属配線から第3層金属配線を用いたメモリセルが形成される。ずなわち、実施例1と比較して、4層の金属配線を利用しないで、第1層金属配線から第3層金属配線でメモリセルが形成されるので、半導体記憶装置の製造プロセスが削減できる。これにより、半導体記憶装置の製造コストを低減することが可能である。   According to the modification, as shown in FIGS. 11 to 13, memory cells using first to third metal interconnections are formed. That is, as compared with the first embodiment, the memory cell is formed of the first to third metal interconnections without using four metal interconnections, so that the manufacturing process of the semiconductor memory device is reduced. it can. This makes it possible to reduce the manufacturing cost of the semiconductor memory device.

(応用例)
図14は、応用例に係る半導体装置の構成を示すブロック図である。図14には、半導体装置ICの一例であるマイクロコンピュータが示されている。半導体装置ICは、シリコン単結晶の様な一つの半導体チップ(半導体基板)100に、中央処理装置(Central Processing Unit)CPUと、揮発性半導体記憶装置SRAMと、フラッシュメモリの様な不揮発性記憶装置NVMと、周辺回路PERIと、インターフェース回路I/Fと、これらを相互に接続するバスBUSと、を含む。揮発性半導体記憶装置SRAMは、中央処理装置CPUの一時データを記憶するための記憶領域として利用される。不揮発性記憶装置NVMは、中央処理装置CPUによって実行される制御プログラムを記憶するための記憶領域として利用される。
(Application example)
FIG. 14 is a block diagram showing the configuration of a semiconductor device according to an application example. FIG. 14 shows a microcomputer which is an example of a semiconductor device IC. The semiconductor device IC includes a single semiconductor chip (semiconductor substrate) 100 such as silicon single crystal, a central processing unit (CPU), a volatile semiconductor memory device SRAM, and a nonvolatile memory device such as a flash memory. NVM, peripheral circuit PERI, interface circuit I / F, and bus BUS interconnecting them are included. The volatile semiconductor memory SRAM is used as a storage area for storing temporary data of the central processing unit CPU. Nonvolatile storage device NVM is used as a storage area for storing a control program executed by central processing unit CPU.

実施態様、実施例、変形例で説明された半導体記憶装置1、1aは、揮発性半導体記憶装置SRAMに利用することが可能である。   The semiconductor memory devices 1 and 1a described in the embodiments, examples, and modifications can be used for the volatile semiconductor memory device SRAM.

次に、実施例2について、図面を用いて説明する。実施例2は、実施例1を、連想メモリの1つであるTCAM(Ternary Content Addressable Memory)へ適用した構成例に対応する。   Next, Example 2 will be described using the drawings. The second embodiment corresponds to a configuration example in which the first embodiment is applied to TCAM (Ternary Content Addressable Memory) which is one of the content addressable memories.

図15は、実施例2に係る半導体記憶装置の構成例を説明する図である。半導体記憶装置1bは、TCAMであり、例えば、単結晶シリコンの様な半導体基板の表面に、公知のCMOS半導体製造方法により形成される。例示的に示されるように、2行4列に配置された8つのメモリセル(MC00−MC31)を含むメモリアレイ2bを有する。メモリセルMC00、MC10は1つのTCAMセルTCELを構成する。同様に、メモリセルMC20、MC30が1つのTCAMセルTCELを構成し、メモリセルMC01、MC11が1つのTCAMセルTCELを構成し、メモリセルMC21、MC31が1つのTCAMセルTCELを構成する。   FIG. 15 is a diagram for explaining a configuration example of the semiconductor memory device according to the second embodiment. The semiconductor memory device 1b is a TCAM, and is formed, for example, on the surface of a semiconductor substrate such as single crystal silicon by a known CMOS semiconductor manufacturing method. As exemplarily shown, it has a memory array 2b including eight memory cells (MC00 to MC31) arranged in 2 rows and 4 columns. Memory cells MC00 and MC10 constitute one TCAM cell TCEL. Similarly, memory cells MC20 and MC30 constitute one TCAM cell TCEL, memory cells MC01 and MC11 constitute one TCAM cell TCEL, and memory cells MC21 and MC31 constitute one TCAM cell TCEL.

図15において、半導体記憶装置1bのメモリセル(MC00−MC31)に対する書き込み動作および読み出し動作は、図4の半導体記憶装置1aと同じであるので、説明は省略する。半導体記憶装置1bが、図4の半導体記憶装置1aと異なる部分は、マッチ線(ML0、ML1)、サーチ線対(SL0、/SL0、SL1、/SL1)、マッチ線制御回路MLC、サーチ線ドライバSLDが設けられている点である。   In FIG. 15, the write operation and the read operation for the memory cell (MC00 to MC31) of the semiconductor memory device 1b are the same as those of the semiconductor memory device 1a of FIG. The semiconductor memory device 1b differs from the semiconductor memory device 1a in FIG. 4 in the match line (ML0, ML1), the search line pair (SL0, / SL0, SL1, / SL1), the match line control circuit MLC, the search line driver This is the point at which the SLD is provided.

マッチ線ML0は、1行を構成するメモリセルMC00、MC10、MC20、MC30に接続される。マッチ線ML1は、1行を構成するメモリセルMC01、MC11、MC21、MC31に接続される。マッチ線ML0、ML1は、マッチアンプMAを含むマッチ線制御回路MLCに接続される。   Match line ML0 is connected to memory cells MC00, MC10, MC20, MC30 forming one row. Match line ML1 is connected to memory cells MC01, MC11, MC21 and MC31 forming one row. Match lines ML0 and ML1 are connected to match line control circuit MLC including match amplifier MA.

サーチ線対SL0、/SL0の内、サーチ線/SL0は、一列を構成するメモリセルMC00、MC01に接続され、サーチ線SL0は、一列を構成するメモリセルMC10、MC11に接続される。サーチ線対SL1、/SL1の内、サーチ線/SL1は、一列を構成するメモリセルMC20、MC21に接続され、サーチ線SL1は、一列を構成するメモリセルMC30、MC31に接続される。サーチ線対(SL0、/SL0、SL1、/SL1)はサーチ線ドライバSLDに接続され、サーチデータがサーチ線ドライバSLDからサーチ線対(SL0、/SL0、SL1、/SL1)へ供給される。   Of search line pair SL0 and / SL0, search line / SL0 is connected to memory cells MC00 and MC01 forming one column, and search line SL0 is connected to memory cells MC10 and MC11 forming one column. Of the search line pair SL1 and / SL1, the search line / SL1 is connected to the memory cells MC20 and MC21 forming one column, and the search line SL1 is connected to the memory cells MC30 and MC31 forming one column. The search line pair (SL0, / SL0, SL1, / SL1) is connected to the search line driver SLD, and search data is supplied from the search line driver SLD to the search line pair (SL0, / SL0, SL1, / SL1).

図15において、1行を構成するメモリセルMC00、MC10、MC20、MC30は、1つのエントリデータを格納する。同様に、1行を構成するメモリセルMC01、MC11、MC21、MC31は1つのエントリデータを格納する。サーチ動作において、サーチ線ドライバSLDから供給されたサーチデータが各エントリデータと比較され、一致(マッチ)または不一致(ミスマッチまたはミス)が判定される。サーチ線ドライバSLDから供給されたサーチデータがエントリデータと同一(一致:マッチ)の場合、マッチ線(ML0、ML1)は、たとえば、ハイレベルのようなプリチャージレベルを維持する。一方、サーチデータが、エントリデータと異なる(不一致:ミスマッチまたはミス)の場合、マッチ線(ML0、ML1)は、たとえば、プリチャージレベルから、たとえば、ローレベルへ変化する。マッチ線制御回路MLCに含まれるマッチアンプMAは、マッチ線(ML0、ML1)の電位を検出し、マッチまたはミスマッチの情報を出力する。   In FIG. 15, memory cells MC00, MC10, MC20 and MC30 forming one row store one entry data. Similarly, memory cells MC01, MC11, MC21 and MC31 forming one row store one entry data. In the search operation, search data supplied from the search line driver SLD is compared with each entry data to determine a match (match) or a mismatch (mismatch or miss). If the search data supplied from the search line driver SLD is identical to the entry data (match: match), the match lines (ML0, ML1) maintain a precharge level such as high level, for example. On the other hand, if the search data is different from the entry data (mismatch: mismatch or miss), the match line (ML0, ML1) changes, for example, from the precharge level to, for example, the low level. The match amplifier MA included in the match line control circuit MLC detects the potential of the match line (ML0, ML1) and outputs information on match or mismatch.

図16は、TCAMセルTCELの回路例を示す図である。図16が図5と異なる点は、データ比較回路DCMPが設けられている点である。データ比較回路DCMPは、4つのNチャネルMOSトランジスタ(NS0−NS3)を含む。NチャネルMOSトランジスタNS0のソース・ドレイン経路とNチャネルMOSトランジスタNS1のソース・ドレイン経路は、マッチ線ML0と接地電位VSSの供給ラインとの間に、直列に接続される。NチャネルMOSトランジスタNS0のゲートは、サーチ線対(SL0、/SL0)の一方(サーチ線SL0)に接続される。NチャネルMOSトランジスタNS1のゲートは、メモリセルMC10の第1記憶ノードMT2に接続される。また、NチャネルMOSトランジスタNS2のソース・ドレイン経路とNチャネルMOSトランジスタNS3のソース・ドレイン経路は、マッチ線ML0と接地電位VSSの供給ラインとの間に、直列に接続される。NチャネルMOSトランジスタNS2のゲートは、サーチ線対(SL0、/SL0)の他方(サーチ線/SL0)に接続される。NチャネルMOSトランジスタNS3のゲートは、メモリセルMC00の第2記憶ノードMB1に接続される。   FIG. 16 is a diagram showing a circuit example of the TCAM cell TCEL. 16 differs from FIG. 5 in that a data comparison circuit DCMP is provided. Data comparison circuit DCMP includes four N channel MOS transistors (NS0 to NS3). The source / drain path of N channel MOS transistor NS0 and the source / drain path of N channel MOS transistor NS1 are connected in series between match line ML0 and a supply line of ground potential VSS. The gate of N channel MOS transistor NS0 is connected to one (search line SL0) of search line pair (SL0, / SL0). The gate of N channel MOS transistor NS1 is connected to a first storage node MT2 of memory cell MC10. The source / drain path of N channel MOS transistor NS2 and the source / drain path of N channel MOS transistor NS3 are connected in series between match line ML0 and the supply line of ground potential VSS. The gate of N channel MOS transistor NS2 is connected to the other (search line / SL0) of search line pair (SL0, / SL0). The gate of N channel MOS transistor NS3 is connected to the second storage node MB1 of memory cell MC00.

1つTCAMセルTCELは、2ビットのSRAMセルを用いて、“0”、“1”、“*”(ドントケア:don't care)の3値をTCAMデータとして格納することができる。たとえば、MC00の記憶ノードMB1に“0”が格納され、MC10の記憶ノードMT2に“1”が格納されているとき、TCAMセルTCELには“0”が格納されているとする。MC00の記憶ノードMB1に“1”が格納され、MC10の記憶ノードMT2に“0”が格納されているとき、TCAMセルTCELには“1”が格納されているとする。MC00の記憶ノードMB1に“0”が格納され、MC10の記憶ノードMT2に“0”が格納されているとき、TCAMセルTCELには“*”(ドントケア)が格納されているとする。MC00の記憶ノードMB1に“1”が格納され、MC10の記憶ノードMT2に“1”が格納されている場合は使用しない。   One TCAM cell TCEL can store three values of “0”, “1” and “*” (don't care) as TCAM data using a 2-bit SRAM cell. For example, when "0" is stored in storage node MB1 of MC00 and "1" is stored in storage node MT2 of MC10, it is assumed that "0" is stored in TCAM cell TCEL. When "1" is stored in the storage node MB1 of MC00 and "0" is stored in the storage node MT2 of MC10, it is assumed that "1" is stored in the TCAM cell TCEL. When "0" is stored in storage node MB1 of MC00 and "0" is stored in storage node MT2 of MC10, it is assumed that "*" (don't care) is stored in TCAM cell TCEL. When "1" is stored in the storage node MB1 of MC00 and "1" is stored in the storage node MT2 of MC10, it is not used.

サーチデータが“1”(すなわち、サーチ線SL0が“1”、かつ、サーチ線/SL0が“0”)であり、TCAMデータが“0”(記憶ノードMB1が“0”、かつ、記憶ノードMT2が“1”)である場合には、MOSトランジスタNS0、NS1がオン状態となるために、プリチャージされたマッチ線MLの電位が接地電位まで引き抜かれる。   Search data is “1” (ie, search line SL0 is “1” and search line / SL0 is “0”), TCAM data is “0” (storage node MB1 is “0”, storage node When MT2 is "1", the MOS transistors NS0 and NS1 are turned on, and the potential of the precharged match line ML is pulled out to the ground potential.

サーチデータが“0”(すなわち、サーチ線SLが“0”、かつ、サーチ線SL_nが“1”)であり、TCAMデータが“1”(記憶ノードMB1が“1”、かつ、記憶ノードMT2が“0”)である場合には、MOSトランジスタNS2、NS3がオン状態となるために、プリチャージされたマッチ線MLの電位が接地電位まで引き抜かれる。すなわち、サーチデータとTCAMデータとが不一致の場合には、マッチ線MLの電位は接地電位まで引き抜かれる。   Search data is “0” (ie, search line SL is “0” and search line SL_n is “1”), TCAM data is “1” (storage node MB1 is “1”, storage node MT2 When “0” is “0”, the MOS transistors NS2 and NS3 are turned on, and the potential of the precharged match line ML is pulled out to the ground potential. That is, when the search data and the TCAM data do not match, the potential of the match line ML is pulled out to the ground potential.

逆に、入力されたサーチデータが“1”であり、かつ、TCAMデータが“1”または“*”の場合、もしくは、サーチデータが“0”であり、かつ、TCAMデータが“0”または“*”の場合(すなわち、両者が一致する場合)、プリチャージされたマッチ線MLの電位(電源電位VDDレベル)は維持される。   Conversely, when the input search data is "1" and the TCAM data is "1" or "*", or the search data is "0" and the TCAM data is "0" or In the case of “*” (that is, when both match), the potential (power supply potential VDD level) of the precharged match line ML is maintained.

上記のように、TCAMでは、1つのエントリ(行)に対応するマッチ線MLに接続された全てのTCAMセルのデータが入力サーチデータと一致しない限り、マッチ線MLに蓄えられた電荷が引き抜かれる。このため、TCAMでの検索は高速であるが、消費電流が大きいという問題がある。   As described above, in TCAM, charges accumulated in match line ML are extracted unless data of all TCAM cells connected to match line ML corresponding to one entry (row) match the input search data. . Therefore, although the search in TCAM is fast, there is a problem that the current consumption is large.

図17は、第1層金属配線の形成されたTCAMセルのレイアウト配置を示す図である。図18は、第2層金属配線および第3層金属配線の形成されたTCAMセルのレイアウト配置を示す図である。図17および図18に示すレイアウト配置は、図11―図13のメモリセルのレイアウト配置に、マッチ線(ML0)、サーチ線対(SL0、/SL0)、4つのNチャネルMOSトランジスタ(NS0−NS3)を追加したものである。以下の図17および図18の説明では、図11―図13と異なる部分を、主に説明する。なお、図17および図18において、第1ビア電極(ビア1)は第1層金属配線と第2層金属配線とを接続する電極を示し、第2ビア電極(ビア2)は第2層金属配線と第3層金属配線とを接続する電極を示す。   FIG. 17 is a diagram showing a layout arrangement of TCAM cells in which first-layer metal interconnections are formed. FIG. 18 is a diagram showing a layout arrangement of a TCAM cell in which a second layer metal wiring and a third layer metal wiring are formed. In the layout arrangement shown in FIGS. 17 and 18, the layout arrangement of memory cells shown in FIGS. 11 to 13 includes match line (ML0), search line pair (SL0, / SL0), and four N channel MOS transistors (NS0 to NS3). ) Is added. In the following description of FIGS. 17 and 18, parts different from FIGS. 11 to 13 will be mainly described. In FIGS. 17 and 18, the first via electrode (via 1) indicates an electrode connecting the first layer metal interconnection and the second layer metal interconnection, and the second via electrode (via 2) is the second layer metal. The electrode which connects wiring and the 3rd layer metal wiring is shown.

図17において、NチャネルMOSトランジスタ(NS0−NS3)を設けたことに対応して、メモリセルMC00、MC10のおのおのの形成領域には、ゲート電極G5がY方向に沿って配置される。また、ゲート電極G4がY方向に沿って延長されている。メモリセルMC00の形成領域において、ゲート電極G5はNチャネルMOSトランジスタNS2のゲート電極を構成し、延長されたゲート電極G4はNチャネルMOSトランジスタNS3のゲート電極を構成する。メモリセルMC10の形成領域において、ゲート電極G5はNチャネルMOSトランジスタNS0のゲート電極を構成し、延長されたゲート電極G4はNチャネルMOSトランジスタNS1のゲート電極を構成する。   Referring to FIG. 17, gate electrodes G5 are arranged in the Y direction in the formation regions of memory cells MC00 and MC10, corresponding to the provision of N channel MOS transistors (NS0 to NS3). In addition, the gate electrode G4 is extended along the Y direction. In the formation region of memory cell MC00, gate electrode G5 configures the gate electrode of N channel MOS transistor NS2, and extended gate electrode G4 configures the gate electrode of N channel MOS transistor NS3. In the formation region of memory cell MC10, gate electrode G5 constitutes a gate electrode of N channel MOS transistor NS0, and extended gate electrode G4 constitutes a gate electrode of N channel MOS transistor NS1.

P型ウェル領域PW2には、N型不純物領域N3がX方向に沿って設けられている。N型不純物領域N3は、NチャネルMOSトランジスタNS0、NS1、NS2、NS3のソースまたはドレインを構成する。N型不純物領域N3は、N型の不純物が導入された半導体領域である。   In the P-type well region PW2, an N-type impurity region N3 is provided along the X direction. N-type impurity region N3 constitutes the source or drain of N-channel MOS transistors NS0, NS1, NS2 and NS3. The N-type impurity region N3 is a semiconductor region into which an N-type impurity is introduced.

第1層金属配線M140は、コンタクトを介してNチャネルMOSトランジスタNS2のゲート電極G5に接続される。M140は、ビア1を介して、サーチ線/SLに接続されることになる。第1層金属配線M141は、NチャネルMOSトランジスタNS2のソースを構成するN型不純物領域N3に、コンタクトを介して接続される。M141は、ビア1を介して、接地電位VSSに接続されることになる。第1層金属配線M142は、NチャネルMOSトランジスタNS3、NS1のドレインを構成するN型不純物領域N3に、コンタクトを介して接続される。M142は、ビア1を介して、マッチ線MLに接続されることになる。第1層金属配線M143は、コンタクトを介してNチャネルMOSトランジスタNS0のゲート電極G5に接続される。M143は、ビア1を介して、サーチ線SLに接続されることになる。第1層金属配線M144は、NチャネルMOSトランジスタNS0のソースを構成するN型不純物領域N3に、コンタクトを介して接続される。M144は、ビア1を介して、接地電位VSSに接続されることになる。   First-layer metal interconnection M140 is connected to gate electrode G5 of N channel MOS transistor NS2 via a contact. M 140 is connected to search line / SL through via 1. First-layer metal interconnection M141 is connected to N-type impurity region N3 forming the source of N-channel MOS transistor NS2 via a contact. M 141 is connected to the ground potential VSS via the via 1. First-layer metal interconnection M142 is connected to N-type impurity region N3 forming the drain of N-channel MOS transistors NS3 and NS1 via a contact. M 142 is to be connected to match line ML via via 1. First-layer metal interconnection M143 is connected to gate electrode G5 of N-channel MOS transistor NS0 via a contact. M143 is connected to the search line SL via the via 1. First-layer metal interconnection M144 is connected to N-type impurity region N3 forming the source of N-channel MOS transistor NS0 via a contact. M 144 is connected to the ground potential VSS via the via 1.

図18において、新たに、第2層金属配線M209−M212、および第3層金属配線M306、M307が設けられる。   In FIG. 18, second-layer metal interconnections M209 to M212 and third-layer metal interconnections M306 and M307 are newly provided.

第2層金属配線M209は、NチャネルMOSトランジスタNS2のゲート電極G5を、ビア2を介して第3層金属配線M307へ接続される。第3層金属配線M307は、第3層金属配線M302と第3層金属配線M303との間に配置され、Y方向に沿って延伸するように設けられたサーチ線/SLである。第2層金属配線M210は、NチャネルMOSトランジスタNS0のゲート電極G5を、ビア2を介して第3層金属配線M306へ接続される。第3層金属配線M306は、第3層金属配線M303と第3層金属配線M304との間に配置され、Y方向に沿って延伸するように設けられたサーチ線SLである。第2層金属配線M211は、X方向に沿って延伸するように設けられたマッチ線MLである。第2層金属配線M212は、X方向に沿って延伸するように設けられた接地配線VSSである。M212は、ビア1を介してM141およびM144に接続され、また、ビア2を介して第3層金属配線M304に接続される。   The second layer metal interconnection M209 connects the gate electrode G5 of the N channel MOS transistor NS2 to the third layer metal interconnection M307 via the via 2. The third-layer metal wiring M307 is a search line / SL disposed between the third-layer metal wiring M302 and the third-layer metal wiring M303 and provided so as to extend along the Y direction. The second layer metal interconnection M210 connects the gate electrode G5 of the N channel MOS transistor NS0 to the third layer metal interconnection M306 via the via 2. The third layer metal wiring M306 is a search line SL disposed between the third layer metal wiring M303 and the third layer metal wiring M304 and provided so as to extend along the Y direction. Second-layer metal interconnection M211 is a match line ML provided to extend along the X direction. The second-layer metal wiring M212 is a ground wiring VSS provided so as to extend along the X direction. M 212 is connected to M 141 and M 144 through via 1, and is also connected to third-layer metal interconnection M 304 through via 2.

実施例2によれば、平面視において、Y方向に細長い矩形形状のメモリセルを用いても、ワード線の長さが短くできるので、実施態様、実施例1と同様に、ワード線WLの寄生抵抗および寄生容量が低減できる。このため、ワード線WLの選択レベルへの立ち上がりが速くすることが出来る。したがって、半導体記憶装置のデータ読み出しのアドレスアクセス時間を速くすることが可能である。   According to the second embodiment, even when using a rectangular memory cell elongated in the Y direction in plan view, the length of the word line can be shortened. Therefore, as in the embodiment and the first embodiment, the parasitic of the word line WL Resistance and parasitic capacitance can be reduced. Therefore, the rising of the word line WL to the selection level can be made faster. Therefore, the address access time for reading data in the semiconductor memory device can be shortened.

また、マッチ線MLは、ゲート電極(G1−G5)の配置方向と直交または交差する方向に配置し、また、ソース線(SL0、/SL0、SL1、/SL1)は、ゲート電極(G1−G5)の配置方向とメモリセルMCのゲート電極(G1−G5)の配置方向と同じ方向とされている。これにより、TCAMメモリを構成することができる。   Further, match line ML is arranged in a direction orthogonal to or perpendicular to the arranging direction of gate electrodes (G1-G5), and source lines (SL0, / SL0, SL1, / SL1) are arranged in gate electrodes (G1-G5). And the arrangement direction of the gate electrode (G1-G5) of the memory cell MC. Thereby, the TCAM memory can be configured.

接地電位VSSは、X方向に設けられた第2層金属配線M201、M205、M212と、Y方向に設けられた第3層金属配線M304により、メッシュ状に配線することで、接地電位VSSが安定化される。また、電源電位VDDは、X方向に設けられた第2層金属配線M203と、Y方向に設けられた第3層金属配線M302により、メッシュ状に配線することで、電源電位VDDが安定化される。   Ground potential VSS is stabilized by wiring in a mesh shape by second layer metal interconnections M201, M205, and M212 provided in the X direction and third layer metal interconnection M304 provided in the Y direction. Be The power supply potential VDD is stabilized in a mesh shape by the second layer metal wiring M203 provided in the X direction and the third layer metal wiring M302 provided in the Y direction. Ru.

(変形例2)
次に、図19−図23を用いて、実施例2の変形例を説明する。
(Modification 2)
Next, a modification of the second embodiment will be described with reference to FIGS.

変形例2では、データ比較回路DCMPに含まれるNチャネルMOSトランジスタNS0、NS2のソースを、接地電位VSSと分離された局所接地配線LVSSに接続した構成である。これにより、マッチ線MLの充電および放電に起因する半導体記憶装置の消費電力を低減することができる。   In the second modification, the sources of the N-channel MOS transistors NS0 and NS2 included in the data comparison circuit DCMP are connected to the local ground line LVSS separated from the ground potential VSS. Thus, power consumption of the semiconductor memory device due to charging and discharging of match line ML can be reduced.

図19は、変形例2に係る半導体記憶装置の構成例を説明する図である。図20は、変形例2に係るTCAMセルの回路例を示す図である。図21は、マッチ線制御回路の構成例および動作例を示す図である。図22は、第1層金属配線の形成されたTCAMセルのレイアウト配置を示す図である。図23は、第2層金属配線および第3層金属配線の形成されたTCAMセルのレイアウト配置を示す図である。   FIG. 19 is a diagram for explaining a configuration example of a semiconductor memory device according to the second modification. FIG. 20 is a diagram showing an example of a circuit of a TCAM cell according to the second modification. FIG. 21 is a diagram showing a configuration example and an operation example of the match line control circuit. FIG. 22 is a diagram showing a layout arrangement of TCAM cells in which first-layer metal interconnections are formed. FIG. 23 is a diagram showing a layout arrangement of a TCAM cell in which a second layer metal wiring and a third layer metal wiring are formed.

図19において、図19が図15と異なる点は、半導体記憶装置1cのメモリアレイ2cには、局所接地配線LVSS0、LVSS1とが設けられている点と、局所接地配線LVSS0、LVSS1がマッチ線制御回路MLCaに接続されている点である。局所接地配線LVSS0は、マッチ線ML0と同様に、1行を構成するメモリセルMC00、MC10、MC20、MC30に接続される。局所接地配線LVSS1は、マッチ線ML1と同様に、1行を構成するメモリセルMC01、MC11、MC21、MC31に接続される。他の構成は、図15と同一であり、説明は省略する。   19 differs from FIG. 15 in that local ground lines LVSS0 and LVSS1 are provided in memory array 2c of semiconductor memory device 1c, and local ground lines LVSS0 and LVSS1 perform match line control. It is a point connected to the circuit MLCa. Local ground interconnection LVSS0 is connected to memory cells MC00, MC10, MC20, and MC30 forming one row, similarly to match line ML0. Local ground interconnection LVSS1 is connected to memory cells MC01, MC11, MC21, and MC31 forming one row, similarly to match line ML1. The other configuration is the same as that of FIG. 15, and the description will be omitted.

図20において、図20が図16と異なる点は、データ比較回路DCMPに含まれるNチャネルMOSトランジスタNS0、NS2のソースが、接地電位(配線)VSSと分離された局所接地配線LVSS0に接続される点である。他の構成は、図16と同一であるので、説明は省略する。   In FIG. 20, FIG. 20 differs from FIG. 16 in that the sources of N channel MOS transistors NS0 and NS2 included in data comparison circuit DCMP are connected to local ground interconnection LVSS0 separated from ground potential (interconnection) VSS. It is a point. The other configuration is the same as that shown in FIG.

NチャネルMOSトランジスタNS0、NS2のソースが局所接地配線LVSS0に接続されるので、サーチデータとTCAMデータが不一致の場合、以下のようになる。   Since the sources of the N-channel MOS transistors NS0 and NS2 are connected to the local ground wiring LVSS0, the following occurs when the search data and the TCAM data do not match.

サーチデータとTCAMデータが不一致の場合、ハイレベルにプリチャージされていたマッチ線ML0の電位が、NチャネルMOSトランジスタN1、NS0のオン動作またはNチャネルMOSトランジスタN1、NS0のオン動作のオン動作により、ローレベル側へ遷移する。局所接地配線LVSS0は接地電位(配線)VSSと分離されているので、マッチ線ML0の電荷は、ローレベルにプリチャージされていた局所接地配線LVSS0の電位を上昇させる。すなわち、マッチ線ML0と局所接地配線LVSS0との間で、電荷の分配(チャージシェア)が行われることになる。たとえば、マッチ線ML0の寄生容量と局所接地配線LVSS0の寄生容量が同じと考えた場合において、マッチ線ML0および局所接地配線LVSS0の電位は、電源電位VDDと接地電位VSSとの間の中間電位である(1/2)VDDのような電位にされることになる。   If the search data and the TCAM data do not match, the potential of the match line ML0, which has been precharged to the high level, is turned on by the on operation of the N channel MOS transistors N1 and NS0 or the on operation of the N channel MOS transistors N1 and NS0. , Transition to the low level side. Since the local ground wiring LVSS0 is separated from the ground potential (wiring) VSS, the charge of the match line ML0 raises the potential of the local ground wiring LVSS0 which has been precharged to a low level. That is, charge sharing (charge sharing) is performed between the match line ML0 and the local ground wiring LVSS0. For example, when the parasitic capacitance of match line ML0 and the parasitic capacitance of local ground interconnection LVSS0 are considered to be the same, the potential of match line ML0 and local ground interconnection LVSS0 is an intermediate potential between power supply potential VDD and ground potential VSS. It will be set to a potential such as (1/2) VDD.

つまり、サーチデータとTCAMデータが不一致の場合でも、マッチ線ML0の電位は、(1/2)VDDのような電位までしか遷移しない。また、局所接地配線LVSS0の電位は、(1/2)VDDのような電位に遷移する。したがって、不一致が多い連想メモリのような半導体装置の消費電力を低減できる。また、マッチ線ML0のプリチャージは(1/2)VDDのような電位からVDDのような電源電位であり、局所接地配線LVSS0のプリチャージは(1/2)VDDのような電位からVSSのような電位なので、マッチ線ML0および局所接地配線LVSS0のプリチャージに必要な電力も低減することができる。これにより、TCAMでの検索は高速であるが、消費電流が大きいという問題を解決することができる。   That is, even when the search data and the TCAM data do not match, the potential of the match line ML0 only transitions to a potential such as (1/2) VDD. Further, the potential of the local ground wiring LVSS0 transitions to a potential such as (1/2) VDD. Therefore, the power consumption of a semiconductor device such as an associative memory with many mismatches can be reduced. Also, the precharge of match line ML0 is from a potential such as (1/2) VDD to a power supply potential such as VDD, and the precharge of local ground wiring LVSS0 is from a potential such as (1/2) VDD to VSS With such a potential, it is also possible to reduce the power required for precharging the match line ML0 and the local ground wiring LVSS0. As a result, although the TCAM search is fast, the problem of large current consumption can be solved.

図21は、マッチ線制御回路の構成例を説明するための図である。図21(A)は、マッチ線制御回路の構成例を示す回路図である。図21(B)は、マッチ線制御回路の動作例を示す図である。   FIG. 21 is a diagram for describing a configuration example of a match line control circuit. FIG. 21A is a circuit diagram showing a configuration example of a match line control circuit. FIG. 21B is a diagram showing an operation example of the match line control circuit.

マッチ線制御回路MLCaは、例示的に示すように、1行を構成するメモリセルMC00、MC10、MC20、MC30に接続されるマッチ線ML0と、局所接地配線LVSS0とに接続される。マッチ線制御回路MLCaは、制御回路CNTと、1対のプリチャージMOSトランジスタQ1、Q2と、1対のスイッチSW1、SW2と、容量素子Cと、マッチアンプMAと、出力ラッチ回路LTと、を含む。   Match line control circuit MLCa is connected to match line ML0 connected to memory cells MC00, MC10, MC20 and MC30 forming one row and to local ground interconnection LVSS0, as exemplarily shown. Match line control circuit MLCa includes control circuit CNT, a pair of precharge MOS transistors Q1 and Q2, a pair of switches SW1 and SW2, a capacitive element C, match amplifier MA, and an output latch circuit LT. Including.

プリチャージMOSトランジスタQ1は、ローレベルのプリチャージイネーブル信号pceにより、オン状態とされて、マッチ線ML0をハイレベルのようなプリチャージレベルにプリチャージする。また、プリチャージMOSトランジスタQ2は、ローレベルのプリチャージイネーブル信号pceにより、オン状態とされて、局所接地配線LVSS0をローレベルにプリチャージする。プリチャージMOSトランジスタQ1、Q2は、ハイレベルのプリチャージイネーブル信号pceにより、オフ状態にされる。   The precharge MOS transistor Q1 is turned on by the low level precharge enable signal pce to precharge the match line ML0 to a precharge level such as a high level. The precharge MOS transistor Q2 is turned on by the low level precharge enable signal pce to precharge the local ground line LVSS0 to low level. The precharge MOS transistors Q1 and Q2 are turned off by the high level precharge enable signal pce.

スイッチSW1は、ローレベルのスイッチイネーブル信号sweによりオン状態とされると、マッチ線ML0とマッチアンプMAの入力配線ctmとを接続し、ハイレベルのスイッチイネーブル信号sweによりオフ状態とされると、マッチ線ML0と入力配線ctmとを非接続とする。また、スイッチSW2は、ローレベルのスイッチイネーブル信号sweによりオン状態とされると、局所接地配線LVSS0とマッチアンプMAの入力配線cbmとを接続を接続し、ハイレベルのスイッチイネーブル信号sweによりオフ状態とされると、局所接地配線LVSSと入力配線cbmとを非接続とする。   The switch SW1 connects the match line ML0 to the input wiring ctm of the match amplifier MA when turned on by the low level switch enable signal swe, and is turned off by the high level switch enable signal swe, The match line ML0 and the input wiring ctm are not connected. When the switch SW2 is turned on by the low level switch enable signal swe, the local ground wiring LVSS0 is connected to the input wiring cbm of the match amplifier MA, and the switch SW2 is turned off by the high level switch enable signal swe. When this is done, the local ground wiring LVSS and the input wiring cbm are not connected.

容量素子Cの一端は入力配線cbmに接続され、容量素子Cの他端は参照電位発生信号vrefgを受けるようにされている。参照電位発生信号vrefgがハイレベルとされると、容量素子Cの一端に接続された入力配線cbmの電位は、ブートストラップ効果により、上昇することになる。   One end of the capacitive element C is connected to the input wiring cbm, and the other end of the capacitive element C is adapted to receive the reference potential generation signal vrefg. When the reference potential generation signal vrefg is set to the high level, the potential of the input wiring cbm connected to one end of the capacitive element C is increased by the bootstrap effect.

マッチアンプMAは、ハイレベルのマッチアンプイネーブル信号maeにより、マッチアンプMAのパワースイッチトランジスタQ3、Q4がオン状態とされると、入力配線ctm、cbmの電位のレベル差を増幅する。マッチアンプMAによって増幅された信号は出力ラッチ回路LTに取り込まれて保持されて、出力ラッチ回路LTからマッチ線出力信号MLOとして出力される。   When the power switch transistors Q3 and Q4 of the match amplifier MA are turned on by the high level match amplifier enable signal mae, the match amplifier MA amplifies the level difference of the potentials of the input wirings ctm and cbm. The signal amplified by the match amplifier MA is taken into and held by the output latch circuit LT, and is output from the output latch circuit LT as a match line output signal MLO.

制御回路CNTは、インバータIV1、IV2を含み、タイミング制御回路TCからのプリチャージ制御信号に基づいて、プリチャージイネーブル信号pceを生成する。プリチャージイネーブル信号pceは、インバータIV2の出力から発生される。したがって、インバータIV1の出力は、プリチャージイネーブル信号pceの反転信号である。   Control circuit CNT includes inverters IV1 and IV2, and generates precharge enable signal pce based on a precharge control signal from timing control circuit TC. The precharge enable signal pce is generated from the output of the inverter IV2. Therefore, the output of inverter IV1 is the inverted signal of precharge enable signal pce.

制御回路CNTは、また、遅延回路DL1、インバータIV3、IV4、遅延回路DL2、を含み、タイミング制御回路TCからのスイッチ制御信号に基づいて、スイッチイネーブル信号sweおよび参照電位発生信号vrefgを生成する。スイッチイネーブル信号sweは、インバータIV4の出力から発生される。したがって、インバータIV3の出力は、スイッチイネーブル信号sweの反転信号である。参照電位発生信号vrefgは、遅延回路DL2の出力から発生される。遅延回路DL2の入力は、インバータIV4の出力に接続される。参照電位発生信号vrefgは、スイッチイネーブル信号sweを遅延回路DL2により遅延させた信号に対応する。   Control circuit CNT also includes delay circuit DL1, inverters IV3 and IV4, and delay circuit DL2, and generates switch enable signal swe and reference potential generation signal vrefg based on the switch control signal from timing control circuit TC. The switch enable signal swe is generated from the output of the inverter IV4. Therefore, the output of the inverter IV3 is the inverted signal of the switch enable signal swe. The reference potential generation signal vrefg is generated from the output of the delay circuit DL2. The input of the delay circuit DL2 is connected to the output of the inverter IV4. The reference potential generation signal vrefg corresponds to a signal obtained by delaying the switch enable signal swe by the delay circuit DL2.

制御回路CNTは、また、ノア回路NOR、インバータIN5を含み、マッチアンプイネーブル信号maeを生成する。マッチアンプイネーブル信号maeは、インバータIN5の出力から発生される。インバータIN5の入力は、マッチアンプイネーブル信号maeの反転信号である。インバータIN5の入力は、ノア回路NORの出力に接続され、ノア回路NORの入力は、参照電位発生信号vrefgとタイミング制御回路TCからのスイッチ制御信号とを受ける。   The control circuit CNT also includes a NOR circuit NOR and an inverter IN5, and generates a match amplifier enable signal mae. The match amplifier enable signal mae is generated from the output of the inverter IN5. The input of the inverter IN5 is an inverted signal of the match amplifier enable signal mae. The input of inverter IN5 is connected to the output of NOR circuit NOR, and the input of NOR circuit NOR receives reference potential generation signal vrefg and a switch control signal from timing control circuit TC.

次に、図21(B)を用いて、マッチ線制御回路MLCaの動作を説明する。   Next, the operation of the match line control circuit MLCa will be described with reference to FIG.

最初に、一致(マッチ)の場合を説明する。   First, the case of a match will be described.

初期状態では、プリチャージイネーブル信号pceのローレベルにより、プリチャージMOSトランジスタQ1、Q2がオン状態とされているので、マッチ線ML0がハイレベルにプリチャージされ、局所接地配線LVSS0がローレベルにプリチャージされている。   In the initial state, since the precharge MOS transistors Q1 and Q2 are turned on by the low level of the precharge enable signal pce, the match line ML0 is precharged to the high level, and the local ground wiring LVSS0 is precharged to the low level. It is charged.

プリチャージイネーブル信号pceのハイレベルへの遷移により、プリチャージMOSトランジスタQ1、Q2がオフ状態とされ、サーチデータが各エントリデータと比較される。サーチデータがたとえばマッチ線ML0に接続された複数のTCAMセルと一致する場合、マッチ線ML0はハイレベルのようなプリチャージレベルを維持し、局所接地配線LVSS0はローレベルのようなプリチャージレベルを維持する。ローレベルのスイッチイネーブル信号sweにより、スイッチSW1、SW2はオン状態とされているので、マッチ線ML0および局所接地配線LVSS0の電位は、マッチアンプMAの入力配線ctm、cbmに伝達される。   By the transition of the precharge enable signal pce to the high level, the precharge MOS transistors Q1 and Q2 are turned off, and the search data is compared with each entry data. If the search data matches, for example, a plurality of TCAM cells connected to match line ML0, match line ML0 maintains a precharge level such as high level, and local ground interconnection LVSS0 has a precharge level such as low level. maintain. Since the switches SW1 and SW2 are turned on by the low level switch enable signal swe, the potentials of the match line ML0 and the local ground line LVSS0 are transmitted to the input lines ctm and cbm of the match amplifier MA.

その後、スイッチイネーブル信号sweはローレベルからハイレベルへ遷移する。これにより、スイッチSW1、SW2はオフ状態になる。そして、所定の遅延時間経過後、参照電位発生信号vrefgがローレベルからハイレベルへ一時的に遷移する。これにより、入力配線cbmの電位レベルが、一時的にローレベルから上昇し、その後、再度、ローレベルに遷移する。ただし、入力配線cbmの電位は、入力配線ctmのハイレベルの電位を超えることはない。   Thereafter, the switch enable signal swe transitions from low level to high level. As a result, the switches SW1 and SW2 are turned off. Then, after a predetermined delay time has elapsed, the reference potential generation signal vrefg temporarily transitions from the low level to the high level. As a result, the potential level of the input wiring cbm temporarily rises from the low level, and then transitions to the low level again. However, the potential of the input wiring cbm does not exceed the high level potential of the input wiring ctm.

その後、マッチアンプイネーブル信号maeがローレベルからハイレベルへ遷移し、入力配線ctm、cbmの電位レベルを取り込んで増幅し、出力ラッチ回路TLから、一致を示すハイレベルのマッチ線出力信号MLOを出力する。   Thereafter, when the match amplifier enable signal mae changes from low level to high level, the potential level of the input wiring ctm, cbm is taken in and amplified, and the output latch circuit TL outputs a match line output signal MLO of high level indicating coincidence. Do.

次に、不一致(ミス)の場合を説明する。   Next, the case of non-coincidence (miss) will be described.

初期状態では、プリチャージイネーブル信号pceのローレベルにより、プリチャージMOSトランジスタQ1、Q2がオン状態とされているので、マッチ線ML0がハイレベルにプリチャージされ、局所接地配線LVSS0がローレベルにプリチャージされている。   In the initial state, since the precharge MOS transistors Q1 and Q2 are turned on by the low level of the precharge enable signal pce, the match line ML0 is precharged to the high level, and the local ground wiring LVSS0 is precharged to the low level. It is charged.

プリチャージイネーブル信号pceのハイレベルへの遷移により、プリチャージMOSトランジスタQ1、Q2がオフ状態とされ、サーチデータが各エントリデータと比較される。サーチデータがたとえばマッチ線ML0に接続された複数のTCAMセルと不一致する場合、マッチ線ML0はハイレベルのようなプリチャージレベルからローレベル側へ遷移し、局所接地配線LVSS0はローレベルのようなプリチャージレベルがらないレベル側へ遷移する。そして、マッチ線ML0と局所接地配線LVSS0との間で、電荷の分配(チャージシェア)により、マッチ線ML0の電位は、(1/2)VDDのような電位へ、また、局所接地配線LVSS0の電位は(1/2)VDDのような電位へ遷移する。ローレベルのスイッチイネーブル信号sweにより、スイッチSW1、SW2はオン状態とされているので、マッチ線ML0および局所接地配線LVSS0の電位は、マッチアンプMAの入力配線ctm、cbmに伝達される。   By the transition of the precharge enable signal pce to the high level, the precharge MOS transistors Q1 and Q2 are turned off, and the search data is compared with each entry data. If the search data does not match, for example, a plurality of TCAM cells connected to match line ML0, match line ML0 makes a transition from a precharge level such as high level to a low level side, and local ground interconnection LVSS0 such as low level. Transition to the level side where the precharge level does not exist. Then, due to charge distribution (charge sharing) between the match line ML0 and the local ground line LVSS0, the potential of the match line ML0 is set to a potential such as (1/2) VDD and the local ground line LVSS0. The potential transitions to a potential such as (1/2) VDD. Since the switches SW1 and SW2 are turned on by the low level switch enable signal swe, the potentials of the match line ML0 and the local ground line LVSS0 are transmitted to the input lines ctm and cbm of the match amplifier MA.

その後、スイッチイネーブル信号sweはローレベルからハイレベルへ遷移する。これにより、スイッチSW1、SW2はオフ状態になる。そして、所定の遅延時間経過後、参照電位発生信号vrefgがローレベルからハイレベルへ一時的に遷移する。これにより、入力配線cbmの電位レベルが、一時的に(1/2)VDDのような電位から上昇する。つまり、入力配線cbmの電位レベルは、入力配線ctmの電位レベルを超えた電位になる。   Thereafter, the switch enable signal swe transitions from low level to high level. As a result, the switches SW1 and SW2 are turned off. Then, after a predetermined delay time has elapsed, the reference potential generation signal vrefg temporarily transitions from the low level to the high level. As a result, the potential level of the input wiring cbm temporarily rises from a potential such as (1/2) VDD. That is, the potential level of the input wiring cbm becomes a potential exceeding the potential level of the input wiring ctm.

その後、マッチアンプイネーブル信号maeがローレベルからハイレベルへ遷移し、入力配線ctm、cbmの電位レベルを取り込んで増幅し、出力ラッチ回路TLから、不一致を示すローレベルのマッチ線出力信号MLOを出力する。   Thereafter, when the match amplifier enable signal mae changes from low level to high level, the potential level of the input wiring ctm, cbm is taken in and amplified, and the output latch circuit TL outputs a low level match line output signal MLO indicating mismatch. Do.

図21によれば、マッチ線ML0と局所接地配線LVSS0との間で電荷の分配(チャージシェア)を行う構成であっても、入力配線cbmの電位レベルをブートストラップにより、一時的にジョユ証させることで、正確に一致および不一致の出力を出力ラッチ回路LTから出力することができる。   According to FIG. 21, even in the configuration in which charge sharing (charge sharing) is performed between match line ML0 and local ground wiring LVSS0, the potential level of input wiring cbm is temporarily verified by the bootstrap. Thus, the output of the match and mismatch can be accurately output from the output latch circuit LT.

図22において、図22が図17と異なる点は、第1層金属配線M141、144がY方向において短くされ、隣接するTCAMセルと共有されない点と、第1層金属配線M141、144のおのおのがビア1を介し局所接地配線LVSS0に接続されることになる点である。他の構成は、図17と同一であるので、説明は省略する。   22 differs from FIG. 17 in that the first layer metal interconnections M141 and 144 are shortened in the Y direction and not shared with the adjacent TCAM cell, and each of the first layer metal interconnections M141 and 144 is different. This is a point to be connected to the local ground wiring LVSS0 through the via 1. The other configuration is the same as that shown in FIG.

図23において、図23が図18と異なる点は、第2層金属配線M212と第3層金属配線M304とを接続するビア2が削除されて、第2層金属配線M212が局所接地配線LVSS0とされている点である。他の構成は、図18と同一であるので、説明は省略する。   23, the difference between FIG. 23 and FIG. 18 is that the via 2 connecting the second-layer metal interconnection M212 and the third-layer metal interconnection M304 is deleted, and the second-layer metal interconnection M212 is different from the local ground interconnection LVSS0. It is the point that is done. The other configuration is the same as that shown in FIG.

次に、実施例3について、図面を用いて説明する。実施例3は、実施例1または実施例2を、連想メモリの1つであるBCAM(Binary Content Addressable Memory)へ適用した構成例に対応する。   Next, Example 3 will be described using the drawings. The third embodiment corresponds to a configuration example in which the first embodiment or the second embodiment is applied to a binary content addressable memory (BCAM) which is one of the content addressable memories.

図24は、実施例3に係る半導体記憶装置の構成例を示す図である。半導体記憶装置1dは、BCAMであり、例えば、単結晶シリコンの様な半導体基板の表面に、公知のCMOS半導体製造方法により形成される。例示的に示されるように、2行4列に配置された8つのメモリセル(MC00−MC31)を含むメモリアレイ2dを有する。   FIG. 24 is a diagram of a configuration example of a semiconductor memory device according to the third embodiment. The semiconductor memory device 1d is BCAM, and is formed, for example, on the surface of a semiconductor substrate such as single crystal silicon by a known CMOS semiconductor manufacturing method. As exemplarily shown, it has a memory array 2d including eight memory cells (MC00 to MC31) arranged in 2 rows and 4 columns.

図24において、図24が図19と異なる点は、メモリセル(MC00−MC31)のおのおのに、一対のサーチ線が接続される点である。つまり、サーチ線対SL0、/SL0が1列を構成するメモリセルMC00、MC01に接続される。同様に、サーチ線対SL1、/SL1が1列を構成するメモリセルMC10、MC11に接続され、サーチ線対SL2、/SL2が1列を構成するメモリセルMC20、MC21に接続され、サーチ線対SL3、/SL3が1列を構成するメモリセルMC30、MC31に接続される。他の構成は、図19と同じである。   In FIG. 24, FIG. 24 differs from FIG. 19 in that a pair of search lines is connected to each of the memory cells (MC00 to MC31). That is, search line pair SL0, / SL0 is connected to memory cells MC00, MC01 forming one column. Similarly, search line pair SL1 and / SL1 are connected to memory cells MC10 and MC11 forming one column, and search line pair SL2 and / SL2 are connected to memory cells MC20 and MC21 forming one column, search line pair SL3 and / SL3 are connected to memory cells MC30 and MC31 forming one column. The other configuration is the same as that of FIG.

図25は、実施例3に係るBCAMのメモリセルの回路例を示す図である。図25は、例示的に、メモリセルMC00、MC10の構成を示す。図25に示すように、データ比較回路DCMP0がメモリセルMC00に設けられ、データ比較回路DCMP1がメモリセルMC10に設けられる。   FIG. 25 is a diagram of a circuit example of a memory cell of BCAM according to the third embodiment. FIG. 25 exemplarily shows the configuration of memory cells MC00 and MC10. As shown in FIG. 25, data comparison circuit DCMP0 is provided in memory cell MC00, and data comparison circuit DCMP1 is provided in memory cell MC10.

データ比較回路DCMP0は、4つのNチャネルMOSトランジスタ(NS0−NS3)を含む。NチャネルMOSトランジスタNS0のソース・ドレイン経路とNチャネルMOSトランジスタNS1のソース・ドレイン経路は、マッチ線ML0と接地電位VSSの供給ラインとの間に、直列に接続される。NチャネルMOSトランジスタNS0のゲートは、サーチ線SL0に接続される。NチャネルMOSトランジスタNS1のゲートは、メモリセルMC00の第1記憶ノードMB1に接続される。NチャネルMOSトランジスタNS2のソース・ドレイン経路とNチャネルMOSトランジスタNS3のソース・ドレイン経路は、マッチ線ML0と接地電位VSSの供給ラインとの間に、直列に接続される。NチャネルMOSトランジスタNS2のゲートは、サーチ線/SL0に接続される。NチャネルMOSトランジスタNS3のゲートは、メモリセルMC00の第2記憶ノードMT1に接続される。   Data comparison circuit DCMP0 includes four N channel MOS transistors (NS0 to NS3). The source / drain path of N channel MOS transistor NS0 and the source / drain path of N channel MOS transistor NS1 are connected in series between match line ML0 and a supply line of ground potential VSS. The gate of N channel MOS transistor NS0 is connected to search line SL0. The gate of N channel MOS transistor NS1 is connected to a first storage node MB1 of memory cell MC00. The source / drain path of N channel MOS transistor NS2 and the source / drain path of N channel MOS transistor NS3 are connected in series between match line ML0 and the supply line of ground potential VSS. The gate of N channel MOS transistor NS2 is connected to search line / SL0. The gate of N channel MOS transistor NS3 is connected to the second storage node MT1 of memory cell MC00.

データ比較回路DCMP1は、4つのNチャネルMOSトランジスタ(NS01−NS31)を含む。NチャネルMOSトランジスタNS01のソース・ドレイン経路とNチャネルMOSトランジスタNS11のソース・ドレイン経路は、マッチ線ML0と接地電位VSSの供給ラインとの間に、直列に接続される。NチャネルMOSトランジスタNS01のゲートは、サーチ線SL1に接続される。NチャネルMOSトランジスタNS11のゲートは、メモリセルMC10の第1記憶ノードMB1に接続される。NチャネルMOSトランジスタNS21のソース・ドレイン経路とNチャネルMOSトランジスタNS31のソース・ドレイン経路は、マッチ線ML0と接地電位VSSの供給ラインとの間に、直列に接続される。NチャネルMOSトランジスタNS21のゲートは、サーチ線/SL1に接続される。NチャネルMOSトランジスタNS31のゲートは、メモリセルMC10の第2記憶ノードMT2に接続される。   Data comparison circuit DCMP1 includes four N channel MOS transistors (NS01 to NS31). The source / drain path of N channel MOS transistor NS01 and the source / drain path of N channel MOS transistor NS11 are connected in series between match line ML0 and a supply line of ground potential VSS. The gate of N channel MOS transistor NS01 is connected to search line SL1. The gate of N channel MOS transistor NS11 is connected to a first storage node MB1 of memory cell MC10. The source / drain path of N channel MOS transistor NS21 and the source / drain path of N channel MOS transistor NS31 are connected in series between match line ML0 and the supply line of ground potential VSS. The gate of N channel MOS transistor NS21 is connected to search line / SL1. The gate of N channel MOS transistor NS31 is connected to a second storage node MT2 of memory cell MC10.

図26は、第1層金属配線の形成されたBCAMのメモリセルのレイアウト配置を示す図である。図27は、第2層金属配線の形成されたBCAMのメモリセルのレイアウト配置を示す図である。なお、以下の説明では、実施態様、実施例1、変形例、実施例2、変形例2と同じ参照記号がつかわれる場合があるが、異なるものを示す場合がある。   FIG. 26 is a diagram showing a layout arrangement of memory cells of the BCAM in which the first-layer metal interconnections are formed. FIG. 27 is a diagram showing a layout arrangement of a BCAM memory cell in which a second layer metal interconnection is formed. In the following description, the same reference symbols as in the embodiment, the first embodiment, the modification, the second embodiment, and the second modification may be used, but may be different.

図26には、メモリセルMC00のレイアウト構成を、例示的に示している。図26に示すレイアウトは、メモリセルMC20、MC01、MC21にも適用可能である。   FIG. 26 exemplarily shows the layout configuration of memory cell MC00. The layout shown in FIG. 26 is also applicable to memory cells MC20, MC01, MC21.

メモリセルMC00の形成領域において、X方向に沿って設けられた2つのP型ウェル領域PW1、PW2と、2つのP型ウェル領域PW1、PW2の間に設けられたN型ウェル領域NWと、が半導体基板の表面に形成される。P型ウェル領域PW1、PW2は、P型の不純物が導入された半導体領域であり、N型ウェル領域NWは、N型の不純物が導入された半導体領域である。   In the formation region of memory cell MC00, there are two P-type well regions PW1 and PW2 provided along the X direction, and an N-type well region NW provided between two P-type well regions PW1 and PW2. It is formed on the surface of a semiconductor substrate. The P-type well regions PW1 and PW2 are semiconductor regions into which P-type impurities are introduced, and the N-type well regions NW are semiconductor regions into which N-type impurities are introduced.

メモリセルMC00の形成領域には、6つのゲート電極(G1−G6)がY方向に沿って配置される。ゲート電極G1はNチャネルMOSトランジスタNT1のゲート電極を構成する。ゲート電極G2は、NチャネルMOSトランジスタNT2のゲート電極を構成する。ゲート電極G3はPチャネルMOSトランジスタPM1、NチャネルMOSトランジスタND1およびNチャネルMOSトランジスタNS3のゲート電極を構成する。ゲート電極G4はPチャネルMOSトランジスタPM2、NチャネルMOSトランジスタND2およびNチャネルMOSトランジスタNS1のゲート電極を構成する。ゲート電極G5はNチャネルMOSトランジスタNS0のゲート電極を構成する。ゲート電極G6はNチャネルMOSトランジスタNS2のゲート電極を構成する。   Six gate electrodes (G1 to G6) are arranged in the Y direction in the formation region of memory cell MC00. Gate electrode G1 constitutes a gate electrode of N channel MOS transistor NT1. Gate electrode G2 constitutes a gate electrode of N channel MOS transistor NT2. Gate electrode G3 constitutes a gate electrode of P channel MOS transistor PM1, N channel MOS transistor ND1 and N channel MOS transistor NS3. Gate electrode G4 constitutes a gate electrode of P channel MOS transistor PM2, N channel MOS transistor ND2 and N channel MOS transistor NS1. Gate electrode G5 constitutes a gate electrode of N channel MOS transistor NS0. Gate electrode G6 constitutes a gate electrode of N channel MOS transistor NS2.

P型ウェル領域PW1には、N型不純物領域N1がX方向に沿って設けられている。N型不純物領域N1は、NチャネルMOSトランジスタNT1、ND1、ND2、NT1のソースまたはドレインを構成する。P型ウェル領域PW2には、N型不純物領域N2がX方向に沿って設けられている。N型不純物領域N2は、NチャネルMOSトランジスタNS2、NS3、NS1、NS0のソースまたはドレインを構成する。N型不純物領域N1、N2は、N型の不純物が導入された半導体領域である。   In the P-type well region PW1, an N-type impurity region N1 is provided along the X direction. N-type impurity region N1 constitutes the source or drain of N-channel MOS transistors NT1, ND1, ND2, and NT1. In the P-type well region PW2, an N-type impurity region N2 is provided along the X direction. N-type impurity region N2 constitutes the source or drain of N-channel MOS transistors NS2, NS3, NS1, and NS0. The N-type impurity regions N1 and N2 are semiconductor regions into which N-type impurities are introduced.

N型ウェル領域NWには、P型不純物領域P1がX方向に沿って設けられている。P型不純物領域P1は、P型の不純物が導入された半導体領域である。P型不純物領域P1は、PチャネルMOSトランジスタPM1およびPチャネルMOSトランジスタPM2のソースまたはドレインを構成する。   In the N-type well region NW, a P-type impurity region P1 is provided along the X direction. The P-type impurity region P1 is a semiconductor region into which a P-type impurity is introduced. P-type impurity region P1 constitutes the source or drain of P-channel MOS transistor PM1 and P-channel MOS transistor PM2.

図26に示すように、メモリセルMC00の形成領域には、第1層目金属配線(M11−M19、M110−M112)が設けられる。第1層目金属配線M11は、X方向に沿って設けられたワード線WLe0を構成し、ゲート電極G1およびG2に、コンタクトを介して接続される。第1層目金属配線M12は、X方向に沿って設けられたワード線WLo0を構成する。第1層目金属配線M12は、メモリセルMC10の形成領域において、ゲート電極G1およびG2に、コンタクトを介して接続される。なお、メモリセルMC10の形成領域のレイアウトは、図示しないが、図26に示すレイアウトと、同様に構成されている。第1層目金属配線M13は、NチャネルMOSトランジスタNT2のソースまたはドレインに、コンタクトを介して接続される。第1層目金属配線M13は、ビット線BL0に接続されることになる。第1層目金属配線M14は、NチャネルMOSトランジスタNT1のソースまたはドレインに、コンタクトを介して接続される。第1層目金属配線M14は、ビット線BL1に接続されることになる。第1層目金属配線M15は、X方向に沿って設けられたマッチ線ML0を構成する。第1層目金属配線M15は、NチャネルMOSトランジスタNS3、NS4のドレインに、コンタクトを介して接続される。第1層目金属配線M16は、X方向に沿って設けられた接地電位配線VSSを構成する。第1層目金属配線M16は、NチャネルMOSトランジスタNS2、NS0のソースに、コンタクトを介して接続される。第1層目金属配線M17は、ゲート電極G5にコンタクトを介して接続される。第1層目金属配線M17は、サーチ線SL0に接続されることになる。第1層目金属配線M18は、ゲート電極G6にコンタクトを介して接続される。第1層目金属配線M18は、サーチ線/SL0に接続されることになる。第1層目金属配線M19は、PチャネルMOSトランジスタPM2のドレイン、NチャネルMOSトランジスタND2のドレイン、および、ゲート電極G3に、コンタクトを介して接続される。第1層目金属配線M110は、PチャネルMOSトランジスタPM1のドレイン、NチャネルMOSトランジスタND1のドレイン、および、ゲート電極G4に、コンタクトを介して接続される。第1層目金属配線M111は、PチャネルMOSトランジスタPM1、PM2のドレインに、コンタクトを介して接続される。第1層目金属配線M111は、電源電位配線VDDに接続されることになる。第1層目金属配線M112は、NチャネルMOSトランジスタND1、ND2のドレインに、コンタクトを介して接続される。第1層目金属配線M112は、接地電位配線VSSに接続されることになる。   As shown in FIG. 26, first layer metal interconnections (M11 to M19, M110 to M112) are provided in the formation region of the memory cell MC00. The first-layer metal interconnection M11 configures a word line WLe0 provided along the X direction, and is connected to the gate electrodes G1 and G2 through contacts. The first-layer metal interconnection M12 configures a word line WLo0 provided along the X direction. The first-layer metal interconnection M12 is connected to the gate electrodes G1 and G2 through contacts in the formation region of the memory cell MC10. Although not shown, the layout of the formation region of memory cell MC10 is configured in the same manner as the layout shown in FIG. First-layer metal interconnection M13 is connected to the source or drain of N-channel MOS transistor NT2 via a contact. The first-layer metal interconnection M13 is connected to the bit line BL0. First layer metal interconnection M14 is connected to the source or drain of N channel MOS transistor NT1 via a contact. The first-layer metal interconnection M14 is connected to the bit line BL1. First-layer metal interconnection M15 constitutes match line ML0 provided along the X direction. The first-layer metal interconnection M15 is connected to the drains of the N-channel MOS transistors NS3 and NS4 through contacts. The first-layer metal interconnection M16 constitutes a ground potential interconnection VSS provided along the X direction. First layer metal interconnection M16 is connected to the sources of N channel MOS transistors NS2 and NS0 via a contact. The first-layer metal interconnection M17 is connected to the gate electrode G5 via a contact. The first-layer metal interconnection M17 is connected to the search line SL0. The first-layer metal interconnection M18 is connected to the gate electrode G6 via a contact. First layer metal interconnection M18 is connected to search line / SL0. The first-layer metal interconnection M19 is connected to the drain of the P-channel MOS transistor PM2, the drain of the N-channel MOS transistor ND2, and the gate electrode G3 through contacts. The first-layer metal interconnection M110 is connected to the drain of the P-channel MOS transistor PM1, the drain of the N-channel MOS transistor ND1, and the gate electrode G4 through contacts. The first-layer metal interconnection M111 is connected to the drains of the P-channel MOS transistors PM1 and PM2 through contacts. The first-layer metal interconnection M111 is connected to the power supply potential interconnection VDD. The first-layer metal interconnection M112 is connected to the drains of the N-channel MOS transistors ND1 and ND2 through contacts. The first-layer metal interconnection M112 is connected to the ground potential interconnection VSS.

図27に示すように、メモリセルMC00の形成領域には、第2層目金属配線(M20-M25)がY方向に沿って設けられる。第2層目金属配線M20は、ビット線BL1を構成する。第2層目金属配線M20は、ビア1を介して第1層目金属配線M14に接続される。第2層目金属配線M21は、サーチ線/SL0を構成する。第2層目金属配線M21は、ビア1を介して第1層目金属配線M18に接続される。第2層目金属配線M22は、接地電位配線VSSを構成する。第2層目金属配線M22は、ビア1を介して第1層目金属配線M16、M112に接続される。第2層目金属配線M23は、電源電位配線VDDを構成する。第2層目金属配線M23は、ビア1を介して第1層目金属配線M111に接続される。第2層目金属配線M24は、サーチ線SL0を構成する。第2層目金属配線M24は、ビア1を介して第1層目金属配線M17に接続される。第2層目金属配線M25は、ビット線BL0を構成する。第2層目金属配線M25は、ビア1を介して第1層目金属配線M13に接続される。   As shown in FIG. 27, second-layer metal interconnections (M20 to M25) are provided along the Y direction in the formation region of memory cell MC00. The second-layer metal interconnection M20 constitutes a bit line BL1. The second-layer metal wiring M20 is connected to the first-layer metal wiring M14 through the via 1. Second-layer metal interconnection M21 configures search line / SL0. The second layer metal wiring M21 is connected to the first layer metal wiring M18 via the via 1. The second-layer metal interconnection M22 constitutes a ground potential interconnection VSS. The second-layer metal interconnection M22 is connected to the first-layer metal interconnections M16 and M112 through the via 1. The second-layer metal wiring M23 constitutes a power supply potential wiring VDD. The second layer metal wiring M23 is connected to the first layer metal wiring M111 through the via 1. Second-layer metal interconnection M24 configures search line SL0. The second layer metal wiring M24 is connected to the first layer metal wiring M17 via the via 1. Second-layer metal interconnection M25 configures bit line BL0. The second-layer metal wiring M25 is connected to the first-layer metal wiring M13 via the via 1.

実施例3のレイアウト構成によれば、以下の効果を得ることが可能である。   According to the layout configuration of the third embodiment, the following effects can be obtained.

ワード線WLe0、WLo0は、第1層目金属配線(M11、M12)を用いて、Y方向(縦方向)に配線する。サーチ線対(SL0、/SL0)とビット線対(BL0、BL1)は、第2層目金属配線(M24、M21、M25、M20)を用いて、X方向(横方向)に配線する。第3層目金属配線は、図24および図25のメモリセルの構成では不要である。したがって、少ない配線層数でメモリセルを実現できる。そのため、たとえば、第3層目金属配線およびそれ以上の4層目、5層目等の金属配線を、信号等の配線領域(配線)として利用することができる。   The word lines WLe0 and WLo0 are wired in the Y direction (vertical direction) using the first-layer metal interconnections (M11 and M12). The search line pair (SL0, / SL0) and the bit line pair (BL0, BL1) are wired in the X direction (horizontal direction) using the second layer metal interconnections (M24, M21, M25, M20). The third-layer metal interconnection is not necessary in the configuration of the memory cell of FIGS. 24 and 25. Therefore, a memory cell can be realized with a small number of wiring layers. Therefore, for example, third-layer metal interconnections and metal interconnections such as fourth and fifth-layers higher than that can be used as interconnection regions (interconnections) for signals and the like.

なお、必要に応じて、第3層目金属配線で接地電位配線VSSおよび電源電位配線VDDを構成して、電源電位および接地電位の安定化を図ってもよい。   If necessary, the ground potential wiring VSS and the power supply potential wiring VDD may be formed of the third-layer metal wiring to stabilize the power supply potential and the ground potential.

また、マッチ線ML0、サーチ線SL0、/SL0を、より下層レイヤで配線できるため、上層にあげるためのビア部で発生する寄生容量を削減できる。したがって、トータルとして、マッチ線ML0、サーチ線SL0、/SL0の負荷容量を減らすことができる。これにより、BCAMのサーチ動作の低電力化、高速化が期待できる。   Further, since the match line ML0 and the search lines SL0 and / SL0 can be further wired in the lower layer, parasitic capacitance generated in the via portion for raising the upper layer can be reduced. Therefore, the total load capacitance of match line ML0 and search lines SL0 and / SL0 can be reduced. As a result, reduction in power and speeding up of the BCAM search operation can be expected.

(変形例3)
次に、図28−図30を用いて、実施例3の変形例を説明する。変形例3では、変形例2で説明された局所接地配線LVSSおよびマッチ線制御回路MLCaの構成を、実施例3のBCAMへ適用した構成例である。
(Modification 3)
Next, a modification of the third embodiment will be described with reference to FIGS. The third modification is a configuration example in which the configurations of the local ground wiring LVSS and the match line control circuit MLCa described in the second modification are applied to the BCAM of the third embodiment.

図28は、変形例3に係るBCAMのメモリセルの回路例を示す図である。図29は、第1層金属配線の形成されたBCAMのメモリセルのレイアウト配置を示す図である。図30は、第2層金属配線の形成されたBCAMのメモリセルのレイアウト配置を示す図である。   FIG. 28 is a diagram showing a circuit example of a memory cell of BCAM according to the third modification. FIG. 29 is a diagram showing a layout arrangement of BCAM memory cells in which first-layer metal interconnections are formed. FIG. 30 is a diagram showing a layout arrangement of BCAM memory cells in which second-level metal interconnections are formed.

図28において、図28が図25と異なる点は、NチャネルMOSトランジスタNS0、NS2、NS01、NS21のソースが局所接地配線LVSSに接続されている点である。他の構成は、図24と同一であるので、説明は省略する。   In FIG. 28, FIG. 28 differs from FIG. 25 in that the sources of N channel MOS transistors NS0, NS2, NS01, NS21 are connected to the local ground line LVSS. The other configuration is the same as that shown in FIG.

図29において、図29が図26と異なる点は、第1層目金属配線M16が局所接地配線LVSSとされる点である。他の構成は、図25と同一であるので、説明は省略する。   29, FIG. 29 is different from FIG. 26 in that the first-layer metal interconnection M16 is used as the local ground interconnection LVSS. The other configuration is the same as that shown in FIG.

図30において、図30が図27と異なる点は、第2層目金属配線M22が、第1層目金属配線M112のみに接続される点である(第2層目金属配線M22が、ビア1を介して第1層目金属配線M16に接続されない点)。他の構成は、図26と同一であるので、説明は省略する。   30 differs from FIG. 27 in that the second-layer metal interconnection M22 is connected only to the first-layer metal interconnection M112 (the second-layer metal interconnection M22 is a via 1). Point not connected to the first layer metal wiring M16). The other configuration is the same as that shown in FIG.

変形例3によれば、実施例3の効果、および、実施例2の変形例2の効果を得ることができる。   According to the third modification, the effect of the third embodiment and the effect of the second modification of the second embodiment can be obtained.

(変形例4)
次に、図31および図32を用いて、実施例3の変形例を説明する。変形例4では、図26(実施例3の変形例2)において説明された2つのP型ウェル領域PW1、PW2が、1つのP型ウェル領域PWにされており、P型ウェル領域PW1に形成されていたN型不純物領域N1がP型ウェル領域PW内に形成されたものである。図31は、変形例4に係る第1層金属配線の形成されたBCAMのメモリセルのレイアウト配置を示す図である。図32は、変形例4に係る第2層金属配線の形成されたBCAMのメモリセルのレイアウト配置を示す図である。
(Modification 4)
Next, the modification of Example 3 is demonstrated using FIG. 31 and FIG. In the fourth modification, the two P-type well regions PW1 and PW2 described in FIG. 26 (Modification 2 of the third embodiment) are formed into one P-type well region PW and are formed in the P-type well region PW1. The N-type impurity region N1 which has been formed is formed in the P-type well region PW. FIG. 31 is a diagram showing a layout arrangement of memory cells of a BCAM in which a first-layer metal interconnection is formed according to the fourth modification. FIG. 32 is a diagram showing a layout arrangement of memory cells of a BCAM in which second-layer metal interconnections according to the fourth modification are formed.

図31に示すように、メモリセルMC00の形成領域において、P型ウェル領域PW内には、N型不純物領域N1、N2がX方向に並走して配置される。N型不純物領域N1は、P型不純物領域P1とN型不純物領域N2との間に配置される。したがって、NチャネルMOSトランジスタNT1、ND1、ND2、NT1が、PチャネルMOSトランジスタPM1、PM2と、NチャネルMOSトランジスタNS0−NS3との間に配置される。N型ウェル領域NWは、平面視において、左隣に形成されるメモリセルと共用される。また、P型ウェル領域PWは、平面視において、右隣に形成されるメモリセルと共用される。他の構成は、図26と同じであるので、説明は省略する。   As shown in FIG. 31, in the formation region of memory cell MC00, N-type impurity regions N1 and N2 are arranged in parallel in the X direction in P-type well region PW. N-type impurity region N1 is arranged between P-type impurity region P1 and N-type impurity region N2. Therefore, N channel MOS transistors NT1, ND1, ND2 and NT1 are arranged between P channel MOS transistors PM1 and PM2 and N channel MOS transistors NS0 to NS3. The N-type well region NW is shared with a memory cell formed on the left side in plan view. In addition, the P-type well region PW is shared with a memory cell formed on the right in plan view. The other configuration is the same as that of FIG.

図32において、図32が図27と異なる点は、PチャネルMOSトランジスタPM1、PM2の配置位置とNチャネルMOSトランジスタNT1、ND1、ND2、NT2の配置位置とが変更されたことに伴い、第1層金属配線M112と第2層金属配線M22(接地電位配線VSS)との接続位置、および、第1層金属配線M111と第2層金属配線M23(電源電位配線VDD)との接続位置が変更されている。他の構成は、図26と同じであるので、説明は省略する。   32 differs from FIG. 27 in that the arrangement position of P channel MOS transistors PM1 and PM2 and the arrangement position of N channel MOS transistors NT1, ND1, ND2 and NT2 are changed. The connection position between layer metal interconnection M112 and second layer metal interconnection M22 (ground potential interconnection VSS), and the connection position between first layer metal interconnection M111 and second layer metal interconnection M23 (power supply potential interconnection VDD) are changed. ing. The other configuration is the same as that of FIG.

変形例4によれば、図31に示すように、図26(実施例3の変形例2)に示す細い短冊形状のN型ウェル領域NWが無くなり、隣接セルと共有した比較的太いN型ウェル領域NWおよびP型ウェル領域PWとなる。このため、N型およびP型ウェル領域NW、PWの形成時のプロセス制御が比較的容易になるので、N型およびP型ウェル領域NW、PWの製造が容易化できる。   According to the fourth modification, as shown in FIG. 31, the thin strip-shaped N-type well region NW shown in FIG. 26 (the second modification of the third embodiment) disappears, and a relatively thick N-type well shared with adjacent cells Region NW and P-type well region PW will be obtained. Therefore, since process control at the time of formation of the N-type and P-type well regions NW and PW becomes relatively easy, the manufacture of the N-type and P-type well regions NW and PW can be facilitated.

(変形例5)
次に、図33A、図33B、および図34を用いて、実施例3の変形例を説明する。変形例5は、変形例2で説明された局所接地配線LVSS0およびマッチ線制御回路MLCaの構成を、変形例4のメモリセルのレイアウト配置に適用したものである。図33A、図33Bは、変形例5に係る第1層金属配線の形成されたBCAMのメモリセルのレイアウト配置を示す図である。図33Bに示すメモリセルは、図33Aに示すメモリセルMC00とX方向に隣接するメモリセルMC10に対応している。図34は、変形例5に係る第2層金属配線の形成されたBCAMのメモリセルのレイアウト配置を示す図である。
(Modification 5)
Next, the modification of Example 3 is demonstrated using FIG. 33A, FIG. 33B, and FIG. In the fifth modification, the configuration of the local ground wiring LVSS0 and the match line control circuit MLCa described in the second modification is applied to the layout arrangement of the memory cells of the fourth modification. FIGS. 33A and 33B are diagrams showing a layout arrangement of memory cells of the BCAM in which the first layer metal interconnections according to the fifth modification are formed. The memory cell shown in FIG. 33B corresponds to the memory cell MC10 adjacent to the memory cell MC00 shown in FIG. 33A in the X direction. FIG. 34 is a diagram showing a layout arrangement of memory cells of the BCAM in which the second-layer metal interconnections according to the fifth modification are formed.

図33A、図33Bにおいて、図33A、図33Bが図31と異なる点は、第1層金属配線M16が局所接地配線LVSS0とされる点である。他の構成は、図31と同じであるので、説明は省略する。   33A and 33B, FIGS. 33A and 33B differ from FIG. 31 in that the first-layer metal interconnection M16 is used as the local ground interconnection LVSS0. The other configuration is the same as that shown in FIG.

図33Aに示されるメモリセルMC00において、ワード線WLe0である第1層目金属配線M11はコンタクトを介してゲート電極G1およびG2に接続されている。一方、図33Bに示されるメモリセルMC10において、ワード線WLo0である第1層目金属配線M12はコンタクトを介してゲート電極G1およびG2に接続されている。   In memory cell MC00 shown in FIG. 33A, first-layer metal interconnection M11, which is word line WLe0, is connected to gate electrodes G1 and G2 through contacts. On the other hand, in the memory cell MC10 shown in FIG. 33B, the first-layer metal interconnection M12 which is the word line WLo0 is connected to the gate electrodes G1 and G2 through the contacts.

図34において、図34が図32と異なる点は、接地電位配線VSSである第2層金属配線M22が、ビア1を介して、第1層金属配線M112のみに接続される点である(第2層金属配線M22が、ビア1を介して、第1層金属配線M16に接続されていない点)。他の構成は、図32と同じであるので、説明は省略する。   34 differs from FIG. 32 in that the second-layer metal interconnection M22, which is the ground potential interconnection VSS, is connected only to the first-layer metal interconnection M112 through the via 1 (the Second metal wiring M22 is not connected to first metal wiring M16 through via 1). The other configuration is the same as that of FIG. 32, so the description will be omitted.

変形例5によれば、変形例2および変形例4と同様な効果を得ることができる。   According to the fifth modification, the same effect as the second and fourth modifications can be obtained.

次に、図35および図36を用いて、実施例4を説明する。実施例2では、メモリセルMC00、MC10の2つを用いて、TCAMセルTCELを構成した。実施例4は、メモリセルMC00、MC01の2つを用いて、TCAMセルTCELを構成する。また、メモリセルのレイアウト配置は、変形例4(図31)を利用する。図35は、実施例4に係る第1層金属配線の形成されたTCAMのメモリセルのレイアウト配置を示す図である。図36は、実施例5に係る第2層金属配線の形成されたTCAMのメモリセルのレイアウト配置を示す図である。   A fourth embodiment will now be described with reference to FIGS. 35 and 36. In the second embodiment, the TCAM cell TCEL is configured using two memory cells MC00 and MC10. The fourth embodiment configures a TCAM cell TCEL using two memory cells MC00 and MC01. Also, the layout arrangement of the memory cells uses the fourth modification (FIG. 31). FIG. 35 is a diagram showing a layout arrangement of TCAM memory cells in which first-layer metal interconnections according to a fourth embodiment are formed. FIG. 36 is a diagram showing a layout arrangement of TCAM memory cells in which second-layer metal interconnections according to the fifth embodiment are formed.

図35において、TCAMセルTCELは、X方向に沿って設けられた2つのN型ウェル領域NW1、NW2と、N型ウェル領域NW1、NW2の間に設けられたP型ウェル領域PWと、が半導体基板の表面に形成される。   In FIG. 35, in the TCAM cell TCEL, two N-type well regions NW1 and NW2 provided along the X direction and a P-type well region PW provided between the N-type well regions NW1 and NW2 are semiconductors. It is formed on the surface of the substrate.

メモリセルMC00の形成領域には、5つのゲート電極(G1−G5)がY方向に沿って配置される。ゲート電極G1はNチャネルMOSトランジスタNT1のゲート電極を構成する。ゲート電極G2は、NチャネルMOSトランジスタNT2のゲート電極を構成する。ゲート電極G3はPチャネルMOSトランジスタPM1、NチャネルMOSトランジスタND1およびNチャネルMOSトランジスタNS3のゲート電極を構成する。ゲート電極G4はPチャネルMOSトランジスタPM2、NチャネルMOSトランジスタND2およびNチャネルMOSトランジスタNS3のゲート電極を構成する。ゲート電極G5はNチャネルMOSトランジスタNS2のゲート電極を構成する。   In the formation region of memory cell MC00, five gate electrodes (G1-G5) are arranged along the Y direction. Gate electrode G1 constitutes a gate electrode of N channel MOS transistor NT1. Gate electrode G2 constitutes a gate electrode of N channel MOS transistor NT2. Gate electrode G3 constitutes a gate electrode of P channel MOS transistor PM1, N channel MOS transistor ND1 and N channel MOS transistor NS3. Gate electrode G4 constitutes a gate electrode of P channel MOS transistor PM2, N channel MOS transistor ND2 and N channel MOS transistor NS3. Gate electrode G5 constitutes a gate electrode of N channel MOS transistor NS2.

メモリセルMC01の形成領域には、5つのゲート電極(G1−G5)がY方向に沿って配置される。ゲート電極G1はNチャネルMOSトランジスタNT1のゲート電極を構成する。ゲート電極G2は、NチャネルMOSトランジスタNT2のゲート電極を構成する。ゲート電極G3はPチャネルMOSトランジスタPM1、NチャネルMOSトランジスタND1およびNチャネルMOSトランジスタNS3のゲート電極を構成する。ゲート電極G4はPチャネルMOSトランジスタPM2、NチャネルMOSトランジスタND2およびNチャネルMOSトランジスタNS1のゲート電極を構成する。ゲート電極G5はNチャネルMOSトランジスタNS0のゲート電極を構成する。   Five gate electrodes (G1-G5) are arranged in the Y direction in the formation region of memory cell MC01. Gate electrode G1 constitutes a gate electrode of N channel MOS transistor NT1. Gate electrode G2 constitutes a gate electrode of N channel MOS transistor NT2. Gate electrode G3 constitutes a gate electrode of P channel MOS transistor PM1, N channel MOS transistor ND1 and N channel MOS transistor NS3. Gate electrode G4 constitutes a gate electrode of P channel MOS transistor PM2, N channel MOS transistor ND2 and N channel MOS transistor NS1. Gate electrode G5 constitutes a gate electrode of N channel MOS transistor NS0.

P型ウェル領域PWには、N型不純物領域N1、N2、N3がX方向に沿って離間するように設けられている。N型不純物領域N1は、メモリセルMC00のNチャネルMOSトランジスタNT1、ND1、ND2、NT1のソースまたはドレインを構成する。N型不純物領域N2は、データ比較回路DCMPに含まれるNチャネルMOSトランジスタNS2、NS3、NS1、NS0のソースまたはドレインを構成する。N型不純物領域N3は、メモリセルMC01のNチャネルMOSトランジスタNT1、ND1、ND2、NT1のソースまたはドレインを構成する。   In the P-type well region PW, N-type impurity regions N1, N2, and N3 are provided to be separated along the X direction. N-type impurity region N1 constitutes the source or drain of N-channel MOS transistors NT1, ND1, ND2, NT1 of memory cell MC00. N-type impurity region N2 configures the source or drain of N-channel MOS transistors NS2, NS3, NS1, and NS0 included in data comparison circuit DCMP. N-type impurity region N3 constitutes the source or drain of N-channel MOS transistors NT1, ND1, ND2, NT1 of memory cell MC01.

N型ウェル領域NW1には、P型不純物領域P1がX方向に沿って設けられている。P型不純物領域P1は、メモリセルMC00のPチャネルMOSトランジスタPM1およびPチャネルMOSトランジスタPM2のソースまたはドレインを構成する。   In the N-type well region NW1, a P-type impurity region P1 is provided along the X direction. P-type impurity region P1 constitutes the source or drain of P-channel MOS transistor PM1 and P-channel MOS transistor PM2 of memory cell MC00.

N型ウェル領域NW2には、P型不純物領域P2がX方向に沿って設けられている。P型不純物領域P2は、メモリセルMC01のPチャネルMOSトランジスタPM1およびPチャネルMOSトランジスタPM2のソースまたはドレインを構成する。   In the N-type well region NW2, a P-type impurity region P2 is provided along the X direction. P-type impurity region P2 constitutes the source or drain of P-channel MOS transistor PM1 and P-channel MOS transistor PM2 of memory cell MC01.

図35に示すように、メモリセルMC00、MC01の形成領域には、第1層目金属配線(M11−M19、M110−M112、m11−m14、m19、m110−m112)が設けられる。   As shown in FIG. 35, first layer metal interconnections (M11 to M19, M110 to M112, m11 to m14, m19, and m110 to m112) are provided in the formation regions of the memory cells MC00 and MC01.

まず、第1層目金属配線(M11−M19、M110−M112について説明する。第1層目金属配線M11は、X方向に沿って設けられたワード線WLe0を構成し、ゲート電極G1およびG2に、コンタクトを介して接続される。第1層目金属配線M12は、X方向に沿って設けられたワード線WLo0を構成する。第1層目金属配線M12は、メモリセルMC10の形成領域において、ゲート電極G1およびG2に、コンタクトを介して接続される。第1層目金属配線M13は、NチャネルMOSトランジスタNT2のソースまたはドレインに、コンタクトを介して接続される。第1層目金属配線M13は、ビット線BL0に接続されることになる。第1層目金属配線M14は、NチャネルMOSトランジスタNT1のソースまたはドレインに、コンタクトを介して接続される。第1層目金属配線M14は、ビット線BL1に接続されることになる。第1層目金属配線M15は、X方向に沿って設けられたマッチ線ML0を構成する。第1層目金属配線M15は、NチャネルMOSトランジスタNS3、NS4のドレインに、コンタクトを介して接続される。第1層目金属配線M16は、X方向に沿って設けられた接地電位配線VSSを構成する。第1層目金属配線M16は、NチャネルMOSトランジスタNS2、NS0のソースに、コンタクトを介して接続される。第1層目金属配線M17は、メモリセルMC01の形成領域のゲート電極G5にコンタクトを介して接続される。第1層目金属配線M17は、サーチ線SL0に接続されることになる。第1層目金属配線M18は、メモリセルMC01の形成領域のゲート電極G5にコンタクトを介して接続される。第1層目金属配線M18は、サーチ線/SL0に接続されることになる。第1層目金属配線M19は、PチャネルMOSトランジスタPM2のドレイン、NチャネルMOSトランジスタND2のドレイン、および、ゲート電極G3に、コンタクトを介して接続される。第1層目金属配線M110は、PチャネルMOSトランジスタPM1のドレイン、NチャネルMOSトランジスタND1のドレイン、および、ゲート電極G4に、コンタクトを介して接続される。第1層目金属配線M111は、PチャネルMOSトランジスタPM1、PM2のドレインに、コンタクトを介して接続される。第1層目金属配線M111は、電源電位配線VDDに接続されることになる。第1層目金属配線M112は、NチャネルMOSトランジスタND1、ND2のドレインに、コンタクトを介して接続される。第1層目金属配線M112は、接地電位配線VSSに接続されることになる。   First, the first-layer metal interconnections (M11 to M19 and M110 to M112 will be described. The first-layer metal interconnection M11 constitutes the word line WLe0 provided along the X direction, and the gate electrodes G1 and G2 are formed. The first-layer metal interconnection M12 forms a word line WLo0 provided along the X direction, and the first-layer metal interconnection M12 is formed in the formation region of the memory cell MC10. First layer metal interconnection M13 is connected to the source or drain of N channel MOS transistor NT2 via a contact. Is connected to bit line BL 0. First layer metal interconnection M 14 is the source or drain of N channel MOS transistor NT 1. The first-layer metal interconnection M14 is connected to the bit line BL1 through a contact, and the first-layer metal interconnection M15 is a match line provided along the X direction. The first-layer metal interconnection M15 is connected to the drains of the N-channel MOS transistors NS3 and NS4 via contacts.The first-layer metal interconnection M16 is provided along the X direction. The first layer metal interconnection M16 is connected to the sources of the N channel MOS transistors NS2 and NS0 via a contact, and the first layer metal interconnection M17 forms the memory cell MC01. The first-layer metal interconnection M17 is connected to the gate electrode G5 in the region through a contact The first-layer metal interconnection M17 is connected to the search line SL0. 8 is connected via contact to gate electrode G5 in the formation region of memory cell MC01 First layer metal interconnection M18 is connected to search line / SL0 First layer metal interconnection M19 Is connected via a contact to the drain of P channel MOS transistor PM2, the drain of N channel MOS transistor ND2, and gate electrode G3 The first-layer metal interconnection M110 is the drain of P channel MOS transistor PM1, The first layer metal interconnection M111 is connected to the drains of P channel MOS transistors PM1 and PM2 through contacts. The first-layer metal wiring M111 is connected to the power supply potential wiring VDD. Will be The first-layer metal interconnection M112 is connected to the drains of the N-channel MOS transistors ND1 and ND2 through contacts. The first-layer metal interconnection M112 is connected to the ground potential interconnection VSS.

次に、メモリセルMC01の形成領域の第1層目金属配線(m11−m14、m19、m110−m112)について説明する。第1層目金属配線m11は、X方向に沿って設けられたワード線WLe1を構成し、ゲート電極G1およびG2に、コンタクトを介して接続される。第1層目金属配線m12は、X方向に沿って設けられたワード線WLo1を構成する。第1層目金属配線m12は、メモリセルMC11の形成領域において、ゲート電極G1およびG2に、コンタクトを介して接続される。第1層目金属配線m13は、NチャネルMOSトランジスタNT2のソースまたはドレインに、コンタクトを介して接続される。第1層目金属配線m13は、ビット線BL0に接続されることになる。第1層目金属配線m14は、NチャネルMOSトランジスタNT1のソースまたはドレインに、コンタクトを介して接続される。第1層目金属配線m14は、ビット線BL1に接続されることになる。第1層目金属配線m19は、PチャネルMOSトランジスタPM2のドレイン、NチャネルMOSトランジスタND2のドレイン、および、ゲート電極G3に、コンタクトを介して接続される。第1層目金属配線m110は、PチャネルMOSトランジスタPM1のドレイン、NチャネルMOSトランジスタND1のドレイン、および、ゲート電極G4に、コンタクトを介して接続される。第1層目金属配線m111は、PチャネルMOSトランジスタPM1、PM2のドレインに、コンタクトを介して接続される。第1層目金属配線m111は、電源電位配線VDDに接続されることになる。第1層目金属配線m112は、NチャネルMOSトランジスタND1、ND2のドレインに、コンタクトを介して接続される。第1層目金属配線m112は、接地電位配線VSSに接続されることになる。   Next, first-layer metal interconnections (m11 to m14, m19, and m110 to m112) in the formation region of the memory cell MC01 will be described. The first-layer metal interconnection m11 configures a word line WLe1 provided along the X direction, and is connected to the gate electrodes G1 and G2 through contacts. The first-layer metal interconnection m12 configures a word line WLo1 provided along the X direction. The first-layer metal interconnection m12 is connected to the gate electrodes G1 and G2 through contacts in the formation region of the memory cell MC11. First layer metal interconnection m13 is connected to the source or drain of N channel MOS transistor NT2 via a contact. The first-layer metal interconnection m13 is connected to the bit line BL0. First layer metal interconnection m14 is connected to the source or drain of N channel MOS transistor NT1 via a contact. The first-layer metal interconnection m14 is connected to the bit line BL1. The first-layer metal interconnection m19 is connected to the drain of the P-channel MOS transistor PM2, the drain of the N-channel MOS transistor ND2, and the gate electrode G3 through contacts. The first-layer metal interconnection m110 is connected to the drain of the P-channel MOS transistor PM1, the drain of the N-channel MOS transistor ND1, and the gate electrode G4 through contacts. The first-layer metal interconnection m111 is connected to the drains of the P-channel MOS transistors PM1 and PM2 through contacts. The first-layer metal interconnection m111 is connected to the power supply potential interconnection VDD. The first-layer metal interconnection m112 is connected to the drains of the N-channel MOS transistors ND1 and ND2 through contacts. The first-layer metal interconnection m112 is connected to the ground potential interconnection VSS.

図36に示すように、メモリセルMC00、MC01の形成領域には、第2層目金属配線(M20-M25)がY方向に沿って設けられる。   As shown in FIG. 36, second-layer metal interconnections (M20 to M25) are provided along the Y direction in the formation regions of memory cells MC00 and MC01.

第2層目金属配線M20は、ビット線BL1を構成する。第2層目金属配線M20は、ビア1を介して第1層目金属配線M14、m14に接続される。第2層目金属配線M21は、サーチ線/SL0を構成する。第2層目金属配線M21は、ビア1を介して第1層目金属配線M18に接続される。第2層目金属配線M22は、接地電位配線VSSを構成する。第2層目金属配線M22は、ビア1を介して第1層目金属配線M16、M112、m112に接続される。第2層目金属配線M23は、電源電位配線VDDを構成する。第2層目金属配線M23は、ビア1を介して第1層目金属配線M111、m111に接続される。第2層目金属配線M24は、サーチ線SL0を構成する。第2層目金属配線M24は、ビア1を介して第1層目金属配線M17に接続される。第2層目金属配線M25は、ビット線BL0を構成する。第2層目金属配線M25は、ビア1を介して第1層目金属配線M13、m13に接続される。   The second-layer metal interconnection M20 constitutes a bit line BL1. The second-layer metal wiring M20 is connected to the first-layer metal wirings M14 and m14 through the via 1. Second-layer metal interconnection M21 configures search line / SL0. The second layer metal wiring M21 is connected to the first layer metal wiring M18 via the via 1. The second-layer metal interconnection M22 constitutes a ground potential interconnection VSS. The second-layer metal interconnection M22 is connected to the first-layer metal interconnections M16, M112, and m112 through the vias 1. The second-layer metal wiring M23 constitutes a power supply potential wiring VDD. The second-layer metal wiring M23 is connected to the first-layer metal wirings M111 and m111 through the vias 1. Second-layer metal interconnection M24 configures search line SL0. The second layer metal wiring M24 is connected to the first layer metal wiring M17 via the via 1. Second-layer metal interconnection M25 configures bit line BL0. The second-layer metal wiring M25 is connected to the first-layer metal wirings M13 and m13 through the vias 1.

なお、変形例2で説明された局所接地配線LVSS0およびマッチ線制御回路MLCaの構成を適用する場合、第1層目金属配線M16が局所接地配線LVSS0とされる。この場合、第1層目金属配線M16が第2層目金属配線M22にビア1を介して接続されないように、対応する部分のビア1が削除される。   When the configurations of the local ground wiring LVSS0 and the match line control circuit MLCa described in the second modification are applied, the first-layer metal wiring M16 is used as the local ground wiring LVSS0. In this case, the via 1 of the corresponding portion is deleted so that the first layer metal wiring M16 is not connected to the second layer metal wiring M22 via the via 1.

次に、図37および図39を用いて、実施例5を説明する。実施例5は、2ポート型メモリセル2PCELへの適用例である。図37は、実施例5に係る2ポート型メモリセルの回路例を示す図である。図38は、第1層金属配線の形成された2ポート型メモリセルのレイアウト配置を示す図である。図39は、第2層金属配線および第3層金属配線の形成された2ポート型メモリセルのレイアウト配置を示す図である。   Example 5 will be described next with reference to FIGS. 37 and 39. The fifth embodiment is an application example to the two-port memory cell 2PCEL. FIG. 37 is a diagram of a circuit example of a two-port memory cell according to a fifth embodiment. FIG. 38 shows a layout of a 2-port memory cell in which a first-layer metal interconnection is formed. FIG. 39 is a diagram showing a layout arrangement of a 2-port memory cell in which second-layer metal interconnections and third-layer metal interconnections are formed.

図37において、図37が図5と異なる点は、読み出しポート用の2つNチャネルMOSトランジスタ(NS3とNS2、または、NS1とNS0)をメモリセルMC00、MC10に設けた点である。これに伴い、読み出しポート用の2本のワード線RWL0、RWL1、および、読み出しポート用のビット線RBLが設けられる。ワード線WLo0、WLe0は、書き込みポート用のワード線とすることが可能である。   37 differs from FIG. 5 in that two N channel MOS transistors (NS3 and NS2 or NS1 and NS0) for the read port are provided in the memory cells MC00 and MC10. Along with this, two word lines RWL0 and RWL1 for read ports and a bit line RBL for read ports are provided. Word lines WLo0 and WLe0 can be word lines for write ports.

メモリセルMC00において、NチャネルMOSトランジスタNS2のソース・ドレイン経路とNチャネルMOSトランジスタNS3のソース・ドレイン経路とは、ビット線RBLと接地電位配線VSSとの間に、直列に接続される。NチャネルMOSトランジスタNS2のゲートは、読み出しポート用ワード線RWL1に接続される。NチャネルMOSトランジスタNS3のゲートは、メモリセルMC00の第2記憶ノードMB1に接続される。   In memory cell MC00, the source / drain path of N channel MOS transistor NS2 and the source / drain path of N channel MOS transistor NS3 are connected in series between bit line RBL and ground potential interconnection VSS. The gate of the N channel MOS transistor NS2 is connected to the read port word line RWL1. The gate of N channel MOS transistor NS3 is connected to the second storage node MB1 of memory cell MC00.

メモリセルMC10において、NチャネルMOSトランジスタNS0のソース・ドレイン経路とNチャネルMOSトランジスタNS1のソース・ドレイン経路とは、ビット線RBLと接地電位配線VSSとの間に、直列に接続される。NチャネルMOSトランジスタNS0のゲートは、読み出しポート用ワード線RWL0に接続される。NチャネルMOSトランジスタNS1のゲートは、メモリセルMC10の第1記憶ノードMT2に接続される。   In memory cell MC10, the source / drain path of N channel MOS transistor NS0 and the source / drain path of N channel MOS transistor NS1 are connected in series between bit line RBL and ground potential interconnection VSS. The gate of N channel MOS transistor NS0 is connected to read port word line RWL0. The gate of N channel MOS transistor NS1 is connected to a first storage node MT2 of memory cell MC10.

以上の構成により、2ポート型メモリセル2PCELが構成されている。たとえば、メモリセルMC00において、第2記憶ノードMB1がハイレベル“1”を格納していた場合、ワード線RWL1がハイレベルのような選択レベルとされると、NチャネルMOSトランジスタNS2、NS3がオン状態とされるので、ハイレベルにプリチャージされていたビット線RBLの電位がローレベル側へ遷移する。これにより、メモリセルMC00に格納されていたデータがビット線RBLに読みだされる。また、メモリセルMC00において、第2記憶ノードMB1がローハイレベル“0”を格納していた場合、ワード線RWL1がハイレベルのような選択レベルとされると、NチャネルMOSトランジスタNS2がオン状態とされるが、NチャネルMOSトランジスタNS3はオフ状態を維持する。したがって、ハイレベルにプリチャージされていたビット線RBLの電位が維持される。これにより、メモリセルMC00に格納されていたデータがビット線RBLに読みだされる。   With the above configuration, a two-port memory cell 2PCEL is configured. For example, in memory cell MC00, when second storage node MB1 stores high level "1", N channel MOS transistors NS2 and NS3 are turned on when word line RWL1 is set to a selection level such as high level. Since the state is set, the potential of the bit line RBL precharged to the high level transitions to the low level side. Thereby, data stored in memory cell MC00 is read to bit line RBL. In the memory cell MC00, when the second storage node MB1 stores the low high level "0", when the word line RWL1 is set to the selection level such as the high level, the N channel MOS transistor NS2 is turned on. However, the N channel MOS transistor NS3 maintains the off state. Therefore, the potential of bit line RBL precharged to the high level is maintained. Thereby, data stored in memory cell MC00 is read to bit line RBL.

図38において、図38が図11と異なる点は、メモリセルMC00およびメモリセルMC10の形成領域において、ゲート電極G4がY方向に延長されている点、Y方向に沿ってゲート電極G5が設けられている点、P型ウェル領域PW2内にN型不純物領域N3が形成されている点、および第1層金属配線M140−M144が新たに設けられている点、である。これにより、読み出しポート用の2つNチャネルMOSトランジスタ(NS3とNS2、または、NS1とNS0)が、メモリセルMC00およびメモリセルMC10の形成領域に形成される。他の構成は、図11と同じであるので、説明は省略する。   In FIG. 38, FIG. 38 differs from FIG. 11 in that the gate electrode G4 is extended in the Y direction in the formation region of the memory cell MC00 and the memory cell MC10, and the gate electrode G5 is provided along the Y direction. The point is that the N-type impurity region N3 is formed in the P-type well region PW2 and the point that the first-layer metal interconnection M140-M144 is newly provided. Thereby, two N-channel MOS transistors (NS3 and NS2 or NS1 and NS0) for the read port are formed in the formation regions of the memory cell MC00 and the memory cell MC10. The other configuration is the same as that shown in FIG.

図38において、N型不純物領域N3は、NチャネルMOSトランジスタ(NS2、NS3、NS1、NS0)のソースまたはドレインを構成する。メモリセルMC00の形成領域において、ゲート電極G5は、NチャネルMOSトランジスタNS2のゲートを構成する。メモリセルMC10の形成領域において、ゲート電極G5は、NチャネルMOSトランジスタNS1のゲートを構成する。   In FIG. 38, N-type impurity region N3 constitutes the source or drain of N-channel MOS transistors (NS2, NS3, NS1, NS0). In the formation region of memory cell MC00, gate electrode G5 configures the gate of N channel MOS transistor NS2. In the formation region of memory cell MC10, gate electrode G5 constitutes the gate of N channel MOS transistor NS1.

第1層金属配線M140は、NチャネルMOSトランジスタNS3およびNS1のドレインを構成するN型不純物領域N3に、コンタクトを介して接続される。第1層金属配線M140は、ビア1を介して、ビット線RBLに接続されることになる。第1層金属配線M141は、NチャネルMOSトランジスタNS2のゲートにコンタクトを介して接続される。第1層金属配線M141は、ビア1を介して、ワード線RWL1に接続されることになる。第1層金属配線M142は、NチャネルMOSトランジスタNS3のソースを構成するN型不純物領域N3に、コンタクトを介して接続される。第1層金属配線M142は、ビア1を介して、接地電位配線VSSに接続されることになる。第1層金属配線M143は、NチャネルMOSトランジスタNS0のゲートにコンタクトを介して接続される。第1層金属配線M143は、ビア1を介して、ワード線RWL0に接続されることになる。第1層金属配線M144は、NチャネルMOSトランジスタNS0のソースを構成するN型不純物領域N3に、コンタクトを介して接続される。第1層金属配線M144は、ビア1を介して、接地電位配線VSSに接続されることになる。   First-layer metal interconnection M140 is connected to N-type impurity region N3 forming the drain of N-channel MOS transistors NS3 and NS1 via a contact. The first-layer metal interconnection M140 is connected to the bit line RBL through the via 1. First layer metal interconnection M141 is connected to the gate of N channel MOS transistor NS2 via a contact. The first-layer metal interconnection M 141 is connected to the word line RWL 1 through the via 1. First-layer metal interconnection M142 is connected to N-type impurity region N3 forming the source of N-channel MOS transistor NS3 via a contact. The first layer metal interconnection M 142 is connected to the ground potential interconnection VSS through the via 1. First layer metal interconnection M143 is connected to the gate of N channel MOS transistor NS0 via a contact. The first-layer metal interconnection M143 is connected to the word line RWL0 via the via 1. First-layer metal interconnection M144 is connected to N-type impurity region N3 forming the source of N-channel MOS transistor NS0 via a contact. The first layer metal interconnection M 144 is connected to the ground potential interconnection VSS through the via 1.

図39において、図39が図13と異なる点は、第2層金属配線M210−M213がY方向に沿って設けられている点、第3層金属配線M306−307がX方向に沿って設けられている点、である。他の構成は、図13と同じであるので、説明は省略する。   39 is different from FIG. 13 in that second layer metal interconnections M210 to M213 are provided along the Y direction, and third layer metal interconnections M306 to 307 are provided along the X direction. It is a point. The other configuration is the same as that shown in FIG.

図39において、第2層金属配線M210は、ワード線RWL0を構成する。第2層金属配線M210は、第1層金属配線M143にビア1を介して接続している。第2層金属配線M211は、ワード線RWL1を構成する。第2層金属配線M211は、第1層金属配線M143にビア1を介して接続している。第2層金属配線M212は、接地電位配線VSSである。接地電位配線VSSは、第1層金属配線M142、M144にビア1を介して接続している。第2層金属配線M213は、第1層金属配線M140にビア1を介して接続している。第2層金属配線M213は、ビア2を介して、第3層金属配線M306に接続される。   In FIG. 39, second-layer metal interconnection M210 forms word line RWL0. The second layer metal wiring M210 is connected to the first layer metal wiring M143 via the via 1. Second-layer metal interconnection M211 configures word line RWL1. The second layer metal wiring M211 is connected to the first layer metal wiring M143 via the via 1. The second-layer metal interconnection M212 is a ground potential interconnection VSS. The ground potential wiring VSS is connected to the first-layer metal wirings M142 and M144 via the via 1. The second layer metal wiring M213 is connected to the first layer metal wiring M140 via the via 1. Second layer metal interconnection M213 is connected to third layer metal interconnection M306 via via 2.

第3層金属配線M306は、ビット線RBLを構成する。第3層金属配線M306は、ビット線BL1(M303)と接地電位配線VSS(M304)の間に並走して配置される。第3層金属配線M307は、通過配線であり、電源電位配線VDD(M302)とビット線BL1(M303)の間に並走して配置される。なお、第3層金属配線M307は設けられなくてもよい。   Third-layer metal interconnection M306 configures bit line RBL. Third-layer metal interconnection M306 is disposed to run parallel between bit line BL1 (M303) and ground potential interconnection VSS (M304). The third-layer metal interconnection M307 is a passing interconnection, and is disposed to run parallel between the power supply potential interconnection VDD (M302) and the bit line BL1 (M303). The third-layer metal wiring M307 may not be provided.

実施例5によれば、実施態様および実施例1と同様な効果を得ることが可能な2ポート型メモリを構成することが可能である。   According to the fifth embodiment, it is possible to configure a two-port memory capable of obtaining the same effects as those of the embodiment and the first embodiment.

次に、図40および図41を用いて、実施例6を説明する。実施例6は、図31の変形例4に係るBCAMのメモリセルのレイアウト配置を、FinFETの構造を利用して配置したものである。図40は、実施例6に係る第1層金属配線の形成されたBCAMのメモリセルのレイアウト配置を示す図である。図41は、実施例6に係る第2層金属配線の形成されたBCAMのメモリセルのレイアウト配置を示す図である。なお、BCAMのメモリセルの回路構成は、図25と同じである。   A sixth embodiment will now be described with reference to FIGS. 40 and 41. In the sixth embodiment, the layout arrangement of memory cells of the BCAM according to the fourth modification of FIG. 31 is arranged using the structure of FinFET. FIG. 40 is a diagram showing a layout arrangement of memory cells of the BCAM in which the first-layer metal interconnections according to the sixth embodiment are formed. FIG. 41 is a diagram showing a layout arrangement of memory cells of the BCAM in which the second-layer metal interconnections according to the sixth embodiment are formed. The circuit configuration of the BCAM memory cell is the same as that shown in FIG.

図40において、メモリセルMC00の形成領域には、Y方向に沿って設けられたゲート電極G1−G6と、X方向に沿って設けられたN型ウェル領域NWと、N型ウェル領域NWに隣接し、かつ、X方向に沿って設けられたP型ウェル領域PWと、を有する。N型ウェル領域NWは、平面視において、左隣に形成されるメモリセルと共用される。また、P型ウェル領域PWは、Y方向に沿って設けられ、平面視において、右隣に形成されるメモリセルと共用される。メモリセルMC00の形成領域には、また、Y方向に沿って設けられた第0層金属配線としてのローカルインターコネクト配線(LIC1−LIC11)と、X方向に沿って設けられた第1層金属配線(M11−M19、M110−M112)と、が設けられる。   In FIG. 40, in the formation region of memory cell MC00, gate electrodes G1 to G6 provided along the Y direction, an N-type well region NW provided along the X direction, and an N-type well region NW are adjacent. And a P-type well region PW provided along the X direction. The N-type well region NW is shared with a memory cell formed on the left side in plan view. The P-type well region PW is provided along the Y direction, and is shared with a memory cell formed on the right in plan view. In the formation region of memory cell MC00, a local interconnect wiring (LIC1-LIC11) as a zeroth layer metal wiring provided along the Y direction, and a first layer metal wiring (along the X direction) M11-M19, M110-M112).

ゲート電極G1は、NチャネルMOSトランジスタNT1のゲートを構成する。ゲート電極G2は、NチャネルMOSトランジスタNT2のゲートを構成する。ゲート電極G3は、PチャネルMOSトランジスタPM1、NチャネルMOSトランジスタND1およびNチャネルMOSトランジスタNS3のゲートを構成する。ゲート電極G4は、PチャネルMOSトランジスタPM2、NチャネルMOSトランジスタND2およびNチャネルMOSトランジスタNS1のゲートを構成する。ゲート電極G5は、NチャネルMOSトランジスタNS0のゲートを構成する。ゲート電極G6は、NチャネルMOSトランジスタNS2のゲートを構成する。   Gate electrode G1 constitutes the gate of N channel MOS transistor NT1. Gate electrode G2 configures the gate of N channel MOS transistor NT2. Gate electrode G3 constitutes the gate of P channel MOS transistor PM1, N channel MOS transistor ND1 and N channel MOS transistor NS3. Gate electrode G4 constitutes the gate of P channel MOS transistor PM2, N channel MOS transistor ND2 and N channel MOS transistor NS1. Gate electrode G5 constitutes the gate of N channel MOS transistor NS0. Gate electrode G6 constitutes a gate of N channel MOS transistor NS2.

N型ウェル領域NW内には、P型不純物領域P1がX方向に沿って配置される。P型不純物領域P1は、PチャネルMOSトランジスタPM1、PM2のソースまたはドレインとなる。   In N-type well region NW, P-type impurity region P1 is arranged along the X direction. P-type impurity region P1 serves as the source or drain of P-channel MOS transistors PM1 and PM2.

P型ウェル領域PW内には、N型不純物領域N11、N12、N21、N22、N23がX方向に並走して配置される。N型不純物領域N11、N12は、P型不純物領域P1とN型不純物領域N21との間に配置される。N型不純物領域N11、N12は、NチャネルMOSトランジスタNT1、ND1、ND2、NT2のソースまたはドレインを構成する。NチャネルMOSトランジスタNT1、ND1、ND2、NT2の各々は、2つのトランジスタが並列に接続された構成とされている。   In the P-type well region PW, N-type impurity regions N11, N12, N21, N22 and N23 are arranged in parallel in the X direction. N-type impurity regions N11 and N12 are arranged between P-type impurity region P1 and N-type impurity region N21. N-type impurity regions N11 and N12 form the source or drain of N-channel MOS transistors NT1, ND1, ND2 and NT2. Each of the N-channel MOS transistors NT1, ND1, ND2 and NT2 has a configuration in which two transistors are connected in parallel.

N型不純物領域N21、N22、N23は、NチャネルMOSトランジスタNS0−NS3のソースまたはドレインを構成する。NチャネルMOSトランジスタNS0−NS3の各々は、3つのトランジスタが並列に接続された構成とされている。NチャネルMOSトランジスタNT1、ND1、ND2、NT2が、PチャネルMOSトランジスタPM1、PM2と、NチャネルMOSトランジスタNS0−NS3との間に配置される。   N-type impurity regions N21, N22 and N23 form the source or drain of N channel MOS transistors NS0 to NS3. Each of N-channel MOS transistors NS0 to NS3 is configured such that three transistors are connected in parallel. N channel MOS transistors NT1, ND1, ND2 and NT2 are arranged between P channel MOS transistors PM1 and PM2 and N channel MOS transistors NS0 to NS3.

第1層金属配線M11は、ワード線WLe0を構成する。M11は、ゲート電極G1、G2に、コンタクトを介して、接続されている。第1層金属配線M12は、ワード線WLo0を構成する。M12は、メモリセルMC10の形成領域において、ゲート電極G1およびG2に、コンタクトを介して接続される。第1層金属配線M13は、LIC4に、コンタクトを介して接続される。LIC4は、NチャネルMOSトランジスタNT2のソースを構成するN型不純物領域N11、N12に接続される。M13は、ビット線BL1に接続されることになる。第1層金属配線M14は、LIC5に、コンタクトを介して接続される。LIC5は、NチャネルMOSトランジスタNT1のソースを構成するN型不純物領域N11、N12に接続される。M14は、ビット線BL0に接続されることになる。第1層金属配線M15は、マッチ線ML0を構成する。M15は、LIC9に、コンタクトを介して接続される。LIC9は、NチャネルMOSトランジスタNS1、NS3のドレインを構成するN型不純物領域N21、N22、N23に接続される。第1層金属配線M16は、LIC7とLIC11とに、コンタクトを介して接続される。LIC7は、NチャネルMOSトランジスタNS0のソースを構成するN型不純物領域N21、N22、N23に接続される。LIC11は、NチャネルMOSトランジスタNS2のソースを構成するN型不純物領域N21、N22、N23に接続される。M16は、接地電位配線VSSと接続されることになる。第1層金属配線M17は、ゲート電極G5に、コンタクトを介して接続される。M17は、サーチ線SL0に接続されることになる。第1層金属配線M18は、ゲート電極G6に、コンタクトを介して接続される。M18は、サーチ線/SL0に接続されることになる。第1層金属配線M19は、ゲート電極G3とLIC3とに、コンタクトを介して接続される。LIC3は、PチャネルMOSトランジスタPM2のドレインを構成するP型不純物領域P1、および、NチャネルMOSトランジスタND2のドレインを構成するN型不純物領域N11、N12に接続されている。第1層金属配線M110は、ゲート電極G4とLIC2とに、コンタクトを介して接続される。LIC2は、PチャネルMOSトランジスタPM1のドレインを構成するP型不純物領域P1、および、NチャネルMOSトランジスタND1のドレインを構成するN型不純物領域N11、N12に接続される。第1層金属配線M111は、LIC1に、コンタクトを介して接続される。LIC1は、PチャネルMOSトランジスタPM1、PM2のソースを構成するP型不純物領域P1に接続される。M111は、電源電位配線VDDと接続されることになる。第1層金属配線M112は、LIC6に、コンタクトを介して接続される。LIC6は、NチャネルMOSトランジスタND1、ND2のソースを構成するN型不純物領域N11、N12に接続される。なお、LIC8は、NチャネルMOSトランジスタNS2のドレイン、または、NチャネルMOSトランジスタNS3のソースを構成するN型不純物領域N21、N22、N23に接続される。LIC10は、NチャネルMOSトランジスタNS0のドレイン、または、NチャネルMOSトランジスタNS1のソースを構成するN型不純物領域N21、N22、N23に接続される。   First-layer metal interconnection M11 configures word line WLe0. M11 is connected to the gate electrodes G1 and G2 through contacts. First-layer metal interconnection M12 configures word line WLo0. M12 is connected to gate electrodes G1 and G2 through contacts in the formation region of memory cell MC10. The first-layer metal wiring M13 is connected to the LIC 4 via a contact. The LIC 4 is connected to N-type impurity regions N11 and N12 that constitute the source of the N-channel MOS transistor NT2. M13 is to be connected to bit line BL1. The first-layer metal wiring M14 is connected to the LIC 5 via a contact. The LIC 5 is connected to N-type impurity regions N11 and N12 that constitute the source of the N-channel MOS transistor NT1. M14 is to be connected to bit line BL0. First-layer metal interconnection M15 constitutes match line ML0. M15 is connected to LIC 9 via a contact. The LIC 9 is connected to N-type impurity regions N21, N22 and N23 which constitute the drains of the N-channel MOS transistors NS1 and NS3. The first-layer metal wiring M16 is connected to the LIC 7 and the LIC 11 through contacts. The LIC 7 is connected to N-type impurity regions N21, N22, and N23 that constitute the source of the N-channel MOS transistor NS0. The LIC 11 is connected to N-type impurity regions N21, N22, and N23 that constitute the source of the N-channel MOS transistor NS2. M16 is connected to the ground potential wiring VSS. The first-layer metal interconnection M17 is connected to the gate electrode G5 via a contact. M17 is connected to search line SL0. The first-layer metal interconnection M18 is connected to the gate electrode G6 via a contact. M18 is to be connected to search line / SL0. The first-layer metal wiring M19 is connected to the gate electrode G3 and the LIC 3 through contacts. The LIC 3 is connected to a P-type impurity region P 1 forming the drain of the P-channel MOS transistor PM 2 and N-type impurity regions N 11 and N 12 forming the drain of the N-channel MOS transistor ND 2. The first-layer metal interconnection M110 is connected to the gate electrode G4 and the LIC 2 through contacts. The LIC 2 is connected to a P-type impurity region P 1 forming the drain of the P-channel MOS transistor PM 1 and N-type impurity regions N 11 and N 12 forming the drain of the N-channel MOS transistor ND 1. The first-layer metal wiring M111 is connected to the LIC 1 via a contact. The LIC1 is connected to a P-type impurity region P1 that constitutes a source of the P-channel MOS transistors PM1 and PM2. M111 is connected to the power supply potential wiring VDD. The first-layer metal wiring M112 is connected to the LIC 6 via a contact. The LIC 6 is connected to N-type impurity regions N11 and N12 that form the sources of the N-channel MOS transistors ND1 and ND2. The LIC 8 is connected to the drain of the N-channel MOS transistor NS 2 or N-type impurity regions N 21, N 22, N 23 constituting the source of the N-channel MOS transistor NS 3. The LIC 10 is connected to N-type impurity regions N21, N22, and N23 forming the drain of the N-channel MOS transistor NS0 or the source of the N-channel MOS transistor NS1.

図41において、 図27に示すように、メモリセルMC00の形成領域には、第2層目金属配線(M20-M25)がY方向に沿って設けられる。   In FIG. 41, as shown in FIG. 27, second-layer metal interconnections (M20 to M25) are provided along the Y direction in the formation region of memory cell MC00.

第2層目金属配線M20は、ビット線BL1を構成する。第2層目金属配線M20は、ビア1を介して第1層目金属配線M14に接続される。第2層目金属配線M21は、サーチ線/SL0を構成する。第2層目金属配線M21は、ビア1を介して第1層目金属配線M18に接続される。第2層目金属配線M22は、接地電位配線VSSを構成する。第2層目金属配線M22は、ビア1を介して第1層目金属配線M16、M112に接続される。第2層目金属配線M23は、電源電位配線VDDを構成する。第2層目金属配線M23は、ビア1を介して第1層目金属配線M111に接続される。第2層目金属配線M24は、サーチ線SL0を構成する。第2層目金属配線M24は、ビア1を介して第1層目金属配線M17に接続される。第2層目金属配線M25は、ビット線BL0を構成する。第2層目金属配線M25は、ビア1を介して第1層目金属配線M13に接続される。   The second-layer metal interconnection M20 constitutes a bit line BL1. The second-layer metal wiring M20 is connected to the first-layer metal wiring M14 through the via 1. Second-layer metal interconnection M21 configures search line / SL0. The second layer metal wiring M21 is connected to the first layer metal wiring M18 via the via 1. The second-layer metal interconnection M22 constitutes a ground potential interconnection VSS. The second-layer metal interconnection M22 is connected to the first-layer metal interconnections M16 and M112 through the via 1. The second-layer metal wiring M23 constitutes a power supply potential wiring VDD. The second layer metal wiring M23 is connected to the first layer metal wiring M111 through the via 1. Second-layer metal interconnection M24 configures search line SL0. The second layer metal wiring M24 is connected to the first layer metal wiring M17 via the via 1. Second-layer metal interconnection M25 configures bit line BL0. The second-layer metal wiring M25 is connected to the first-layer metal wiring M13 via the via 1.

なお、変形例2で説明された局所接地配線LVSSおよびマッチ線制御回路MLCaの構成を実施例6に適用する場合、すなわち、第1層目金属配線M16を局所接地配線LVSSとする場合、第2層目金属配線M22は、ビア1を介して、第1層目金属配線M112にのみ接続する(第1層目金属配線M16には接続しない)。の場合、第1層目金属配線M16が第2層目金属配線M22にビア1を介して接続されないように、対応する部分のビア1が削除される。これにより、第1層目金属配線M16は、局所接地配線LVSSとすることができる。   When the configuration of the local ground wiring LVSS and the match line control circuit MLCa described in the modification 2 is applied to the sixth embodiment, that is, when the first layer metal wiring M16 is the local ground wiring LVSS, the second The layer metal wiring M22 is connected only to the first layer metal wiring M112 via the via 1 (not connected to the first layer metal wiring M16). In this case, the corresponding via 1 is removed so that the first-layer metal interconnection M16 is not connected to the second-layer metal interconnection M22 via the via 1. Thereby, the first-layer metal interconnection M16 can be made the local ground interconnection LVSS.

実施例6によれば、以下の効果を得ることができる。   According to the sixth embodiment, the following effects can be obtained.

第1層金属配線(M11−M19、M110−M112)の配線ピッチが、等間隔で直線パターンのみであるので、製造が容易化される。   The wiring pitches of the first-layer metal wirings (M11 to M19, M110 to M112) are only linear patterns at equal intervals, which facilitates manufacture.

第2層目金属配線(M20-M25)の配線ピッチが、等間隔で直線パターンのみであるので、製造が容易化される。   Since the wiring pitch of the second-layer metal wiring (M20-M25) is only a linear pattern at equal intervals, the manufacture is facilitated.

変形例4と同様に、隣接セルと共有した比較的太いN型ウェル領域NWおよびP型ウェル領域PWとなる。このため、N型およびP型ウェル領域NW、PWの形成時のプロセス制御が比較的容易になるので、N型およびP型ウェル領域NW、PWの製造が容易化できる。   As in the fourth modification, the relatively thick N-type well region NW and the P-type well region PW shared with the adjacent cells are obtained. Therefore, since process control at the time of formation of the N-type and P-type well regions NW and PW becomes relatively easy, the manufacture of the N-type and P-type well regions NW and PW can be facilitated.

以上、本発明者によってなされた発明を実施例に基づき具体的に説明したが、本発明は、上記実施形態および実施例に限定されるものではなく、種々変更可能であることはいうまでもない。   As mentioned above, although the invention made by the present inventor was concretely explained based on an example, the present invention is not limited to the above-mentioned embodiment and an example, and it can not be overemphasized that it can change variously .

1、1a、1b、1c、1d:半導体記憶装置
2、2a、2b、2c、2d:メモリアレイ
MC:メモリセル
G、G1、G2、G3、G4:ゲート電極(ゲート配線)
WL:ワード線
BT:ビット線
TCEL:TCAMセル
ML0:マッチ線
SL0、/SL0:サーチ線
1, 1a, 1b, 1c, 1d: Semiconductor memory devices 2, 2a, 2b, 2c, 2d: Memory arrays MC: Memory cells G, G1, G2, G3, G4: Gate electrodes (gate wiring)
WL: Word line BT: Bit line TCEL: TCAM cell ML0: Match line SL0, / SL0: Search line

Claims (19)

複数のメモリセルと、
前記複数のメモリセルに接続されたワード線と、を有し、
前記ワード線は、第1方向に沿って配置され、
前記複数のメモリセルのおのおのは、前記第1方向と交差する第2方向に沿って配置されたゲート電極を含む、半導体記憶装置。
With multiple memory cells,
A word line connected to the plurality of memory cells,
The word line is disposed along a first direction,
A semiconductor memory device, wherein each of the plurality of memory cells includes a gate electrode arranged along a second direction intersecting the first direction.
請求項1の半導体記憶装置において、
前記複数のメモリセルに接続された複数のビット線を含み。
前記複数のビット線は、前記第2方向に沿って配置される、半導体記憶装置。
In the semiconductor memory device of claim 1,
And a plurality of bit lines connected to the plurality of memory cells.
The semiconductor memory device, wherein the plurality of bit lines are arranged along the second direction.
請求項2の半導体記憶装置において、
前記ゲート電極は、第1ゲート電極と、第2ゲート電極と、第3ゲート電極と、第4ゲート電極と、を含み、
前記第1ゲート電極、前記第2ゲート電極、前記第3ゲート電極および前記第4ゲート電極は、互いに離間して設けられとともに、曲がりの無い直線状の形状とされ、
前記第1ゲート電極と前記第3ゲート電極とは、前記第1方向に、並走する様に配置され、
前記第1ゲート電極と前記第4ゲート電極とは、前記第2方向に、一直線状に配置され、
前記第3ゲート電極と前記第2ゲート電極とは、前記第2方向に、一直線状に配置される、半導体記憶装置。
In the semiconductor memory device of claim 2,
The gate electrode includes a first gate electrode, a second gate electrode, a third gate electrode, and a fourth gate electrode.
The first gate electrode, the second gate electrode, the third gate electrode, and the fourth gate electrode are provided apart from one another and have a straight shape without bending.
The first gate electrode and the third gate electrode are disposed to run in parallel in the first direction,
The first gate electrode and the fourth gate electrode are disposed in a straight line in the second direction,
The semiconductor memory device, wherein the third gate electrode and the second gate electrode are disposed in a straight line in the second direction.
請求項3の半導体記憶装置において、
前記複数のメモリセルのおのおのは、前記第2方向に細長い矩形形状のパターンを有し、
前記第1ゲート電極、前記第2ゲート電極、前記第3ゲート電極および前記第4ゲート電極は、前記細長い矩形形状のパターンの中に配置される、半導体記憶装置。
In the semiconductor memory device of claim 3,
Each of the plurality of memory cells has a rectangular pattern elongated in the second direction,
The semiconductor memory device, wherein the first gate electrode, the second gate electrode, the third gate electrode, and the fourth gate electrode are disposed in the elongated rectangular pattern.
請求項4の半導体記憶装置において、
前記複数のメモリセルのおのおのは、6つのMOSトランジスタを含むスタティック型メモリセルである、半導体記憶装置。
In the semiconductor memory device of claim 4,
The semiconductor memory device, wherein each of the plurality of memory cells is a static memory cell including six MOS transistors.
請求項2の半導体記憶装置において、
前記複数のメモリセルのおのおのにおいて、1つのメモリセルに対応するワード線の長さは、1つのメモリセルに対応するビット線の長さより短い、半導体記憶装置。
In the semiconductor memory device of claim 2,
In each of the plurality of memory cells, the length of a word line corresponding to one memory cell is shorter than the length of a bit line corresponding to one memory cell.
複数のメモリセルと、
前記複数のメモリセルに接続されたワード線と、
前記複数のメモリセルに接続された複数のビット線と、を含み。
前記ワード線は、第1方向に沿って延伸する様に配置され、
前記複数のビット線は、前記第1方向と交差する第2方向に沿って延伸する様に配置され、
前記複数のメモリセルのおのおのは、前記第2方向に沿って配置された複数のゲート電極を含み、
前記複数のメモリセルのおのおのは、6つのMOSトランジスタを含み、
前記6つのMOSトランジスタの内の2つは、前記第1方向に、上下に配置される、半導体記憶装置。
With multiple memory cells,
A word line connected to the plurality of memory cells;
And a plurality of bit lines connected to the plurality of memory cells.
The word lines are arranged to extend along a first direction,
The plurality of bit lines are arranged to extend along a second direction intersecting the first direction,
Each of the plurality of memory cells includes a plurality of gate electrodes arranged along the second direction,
Each of the plurality of memory cells includes six MOS transistors,
A semiconductor memory device, wherein two of the six MOS transistors are disposed one above the other in the first direction.
請求項7の半導体記憶装置において、
前記複数のメモリセルは、前記第1方向に沿って配置され、
前記第1方向に沿って配置された前記複数のメモリセルにおいて、上下に配置された2つメモリセルは、前記複数のビット線の1つを共用する、半導体記憶装置。
In the semiconductor memory device of claim 7,
The plurality of memory cells are arranged along the first direction,
A semiconductor memory device, wherein in the plurality of memory cells arranged along the first direction, two memory cells arranged above and below share one of the plurality of bit lines.
請求項7の半導体記憶装置において、
前記ゲート電極は、第1ゲート電極と、第2ゲート電極と、第3ゲート電極と、第4ゲート電極と、を含み、
前記第1ゲート電極、前記第2ゲート電極、前記第3ゲート電極および前記第4ゲート電極は、互いに離間して設けられとともに、曲がりの無い直線状の形状とされ、
前記第1ゲート電極と前記第3ゲート電極とは、前記第1方向において、上下に並走する様に配置され、
前記第1ゲート電極と前記第4ゲート電極とは、前記第2方向に、一直線状に配置され、
前記第3ゲート電極と前記第2ゲート電極とは、前記第2方向に、一直線状に配置される、半導体記憶装置。
In the semiconductor memory device of claim 7,
The gate electrode includes a first gate electrode, a second gate electrode, a third gate electrode, and a fourth gate electrode.
The first gate electrode, the second gate electrode, the third gate electrode, and the fourth gate electrode are provided apart from one another and have a straight shape without bending.
The first gate electrode and the third gate electrode are disposed to run vertically in parallel in the first direction,
The first gate electrode and the fourth gate electrode are disposed in a straight line in the second direction,
The semiconductor memory device, wherein the third gate electrode and the second gate electrode are disposed in a straight line in the second direction.
請求項9の半導体記憶装置において、
前記6つのMOSトランジスタは、第1および第2のPチャネルMOSトランジスタ、および、第1、第2、第3および第4のNチャネルMOSトランジスタを含み、
前記第1ゲート電極は、前記第1のNチャネルMOSトランジスタのゲートとされ、
前記第2ゲート電極は、前記第2のNチャネルMOSトランジスタのゲートとされ、
前記第3ゲート電極は、前記第1のPチャネルMOSトランジスタのゲートと前記第3のNチャネルMOSトランジスタのゲートとされ、
前記第4ゲート電極は、前記第2のPチャネルMOSトランジスタのゲートと前記第4のNチャネルMOSトランジスタのゲートとされる、半導体記憶装置。
In the semiconductor memory device of claim 9,
The six MOS transistors include first and second P channel MOS transistors, and first, second, third and fourth N channel MOS transistors,
The first gate electrode is a gate of the first N channel MOS transistor,
The second gate electrode is a gate of the second N channel MOS transistor,
The third gate electrode is a gate of the first P-channel MOS transistor and a gate of the third N-channel MOS transistor.
The semiconductor memory device, wherein the fourth gate electrode is a gate of the second P-channel MOS transistor and a gate of the fourth N-channel MOS transistor.
請求項10の半導体記憶装置において、
前記第1のNチャネルMOSトランジスタと前記第3のNチャネルMOSトランジスタのソースまたはドレインは、前記第1方向に沿うように設けられた第1P型ウェル領域内に形成されたN型不純物領域により構成され、
前記第2のNチャネルMOSトランジスタと前記第4のNチャネルMOSトランジスタのソースまたはドレインは、前記第1方向に沿うように設けられた第2P型ウェル領域内に形成されたN型不純物領域により構成され、
前記第1および第2のPチャネルMOSトランジスタのソースまたはドレインは、前記第1方向に沿うように設けられ、前記第1および第2P型ウェル領域に挟まれるように設けられたN型ウェル領域内に形成されたP型不純物領域により構成される、半導体記憶装置。
In the semiconductor memory device of claim 10,
The sources or drains of the first N-channel MOS transistor and the third N-channel MOS transistor are constituted by N-type impurity regions formed in a first P-type well region provided along the first direction. And
The sources or drains of the second N-channel MOS transistor and the fourth N-channel MOS transistor are formed of N-type impurity regions formed in a second P-type well region provided along the first direction. And
The sources or drains of the first and second P-channel MOS transistors are provided along the first direction, and in an N-type well region provided to be sandwiched between the first and second P-type well regions. A semiconductor memory device comprising a P-type impurity region formed in
請求項7の半導体記憶装置において、
前記半導体記憶装置は、第1、第2、第3および第4層金属配線を用いて形成され、
前記ワード線は、前記第3層金属配線および前記第4層金属配線の一方によって形成され、
前記複数のビット線は、前記第3層金属配線および前記第4層金属配線の他方によって形成される、半導体記憶装置。
In the semiconductor memory device of claim 7,
The semiconductor memory device is formed using first, second, third and fourth layer metal interconnections.
The word line is formed by one of the third layer metal wiring and the fourth layer metal wiring.
The semiconductor memory device, wherein the plurality of bit lines are formed by the other of the third layer metal interconnection and the fourth layer metal interconnection.
請求項7の半導体記憶装置において、
前記半導体記憶装置は、第1、第2および第3層金属配線を用いて形成され、
前記ワード線は、前記第2層金属配線および前記第3層金属配線の一方によって形成され、
前記複数のビット線は、前記第2層金属配線および前記第3層金属配線の他方によって形成される、半導体記憶装置。
In the semiconductor memory device of claim 7,
The semiconductor memory device is formed using first, second and third layer metal interconnections,
The word line is formed by one of the second layer metal wiring and the third layer metal wiring.
The semiconductor memory device, wherein the plurality of bit lines are formed by the other of the second layer metal interconnection and the third layer metal interconnection.
第1方向に沿って設けられた第1ワード線および第2ワード線と、
前記第1方向と交差する第2方向に沿って設けられた第1ビット線、第2ビット線および第3ビット線と、
前記第1ワード線と、前記第1ビット線および前記第2ビット線と、に接続された第1メモリセルと、
前記第2ワード線と、前記第2ビット線および前記第3ビット線と、に接続された第2メモリセルと、を有し、
前記第1メモリセルおよび前記第2メモリセルのおのおのは、前記第2方向に沿って設けられたゲート電極を有する、
半導体記憶装置。
First and second word lines provided along the first direction;
A first bit line, a second bit line, and a third bit line provided along a second direction intersecting the first direction;
A first memory cell connected to the first word line and the first bit line and the second bit line;
A second memory cell connected to the second word line and the second bit line and the third bit line;
Each of the first memory cell and the second memory cell has a gate electrode provided along the second direction.
Semiconductor memory device.
請求項14の半導体記憶装置において、
前記ゲート電極は、第1ゲート電極と、第2ゲート電極と、第3ゲート電極と、第4ゲート電極と、を含み、
前記第1ゲート電極、前記第2ゲート電極、前記第3ゲート電極および前記第4ゲート電極は、互いに離間して設けられとともに、曲がりの無い直線状の形状とされ、
前記第1ゲート電極と前記第3ゲート電極とは、前記第1方向において、上下に並走する様に配置され、
前記第1ゲート電極と前記第4ゲート電極とは、前記第2方向に、一直線状に配置され、
前記第3ゲート電極と前記第2ゲート電極とは、前記第2方向に、一直線状に配置される、半導体記憶装置。
In the semiconductor memory device of claim 14,
The gate electrode includes a first gate electrode, a second gate electrode, a third gate electrode, and a fourth gate electrode.
The first gate electrode, the second gate electrode, the third gate electrode, and the fourth gate electrode are provided apart from one another and have a straight shape without bending.
The first gate electrode and the third gate electrode are disposed to run vertically in parallel in the first direction,
The first gate electrode and the fourth gate electrode are disposed in a straight line in the second direction,
The semiconductor memory device, wherein the third gate electrode and the second gate electrode are disposed in a straight line in the second direction.
請求項15の半導体記憶装置において、
前記第1メモリセルおよび前記第2メモリセルのおのおのは、第1および第2のPチャネルMOSトランジスタ、および、第1、第2、第3および第4のNチャネルMOSトランジスタを含み、
前記第1ゲート電極は、前記第1のNチャネルMOSトランジスタのゲートとされ、
前記第2ゲート電極は、前記第2のNチャネルMOSトランジスタのゲートとされ、
前記第3ゲート電極は、前記第1のPチャネルMOSトランジスタのゲートと前記第3のNチャネルMOSトランジスタのゲートとされ、
前記第4ゲート電極は、前記第2のPチャネルMOSトランジスタのゲートと前記第4のNチャネルMOSトランジスタのゲートとされる、半導体記憶装置。
In the semiconductor memory device of claim 15,
Each of the first memory cell and the second memory cell includes first and second P channel MOS transistors, and first, second, third and fourth N channel MOS transistors,
The first gate electrode is a gate of the first N channel MOS transistor,
The second gate electrode is a gate of the second N channel MOS transistor,
The third gate electrode is a gate of the first P-channel MOS transistor and a gate of the third N-channel MOS transistor.
The semiconductor memory device, wherein the fourth gate electrode is a gate of the second P-channel MOS transistor and a gate of the fourth N-channel MOS transistor.
請求項16の半導体記憶装置において、
前記第1のNチャネルMOSトランジスタと前記第3のNチャネルMOSトランジスタのソースまたはドレインは、前記第1方向に沿うように設けられた第1P型ウェル領域内に形成されたN型不純物領域により構成され、
前記第2のNチャネルMOSトランジスタと前記第4のNチャネルMOSトランジスタのソースまたはドレインは、前記第1方向に沿うように設けられた第2P型ウェル領域内に形成されたN型不純物領域により構成され、
前記第1および第2のPチャネルMOSトランジスタのソースまたはドレインは、前記第1方向に沿うように設けられ、前記第1および第2P型ウェル領域に挟まれるように設けられたN型ウェル領域内に形成されたP型不純物領域により構成される、半導体記憶装置。
In the semiconductor memory device of claim 16,
The sources or drains of the first N-channel MOS transistor and the third N-channel MOS transistor are constituted by N-type impurity regions formed in a first P-type well region provided along the first direction. And
The sources or drains of the second N-channel MOS transistor and the fourth N-channel MOS transistor are formed of N-type impurity regions formed in a second P-type well region provided along the first direction. And
The sources or drains of the first and second P-channel MOS transistors are provided along the first direction, and in an N-type well region provided to be sandwiched between the first and second P-type well regions. A semiconductor memory device comprising a P-type impurity region formed in
請求項17の半導体記憶装置において、
前記半導体記憶装置は、第1、第2、第3および第4層金属配線を用いて形成され、
前記第1および前記第2ワード線は、前記第3層金属配線および前記第4層金属配線の一方によって形成され、
前記第1乃至第3ビット線は、前記第3層金属配線および前記第4層金属配線の他方によって形成される、半導体記憶装置。
In the semiconductor memory device of claim 17,
The semiconductor memory device is formed using first, second, third and fourth layer metal interconnections.
The first and second word lines are formed by one of the third layer metal interconnection and the fourth layer metal interconnection,
The semiconductor memory device, wherein the first to third bit lines are formed by the other of the third layer metal interconnection and the fourth layer metal interconnection.
請求項17の半導体記憶装置において、
前記半導体記憶装置は、第1、第2および第3層金属配線を用いて形成され、
前記第1および前記第2ワード線は、前記第2層金属配線および前記第3層金属配線の一方によって形成され、
前記第1乃至第3ビット線は、前記第2層金属配線および前記第3層金属配線の他方によって形成される、半導体記憶装置。
In the semiconductor memory device of claim 17,
The semiconductor memory device is formed using first, second and third layer metal interconnections,
The first and second word lines are formed by one of the second layer metal interconnection and the third layer metal interconnection,
The semiconductor memory device, wherein the first to third bit lines are formed by the other of the second layer metal interconnection and the third layer metal interconnection.
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