JP2752817B2 - Semiconductor storage device - Google Patents

Semiconductor storage device

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JP2752817B2
JP2752817B2 JP3259961A JP25996191A JP2752817B2 JP 2752817 B2 JP2752817 B2 JP 2752817B2 JP 3259961 A JP3259961 A JP 3259961A JP 25996191 A JP25996191 A JP 25996191A JP 2752817 B2 JP2752817 B2 JP 2752817B2
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、半導体記憶装置に関
し、特にランダム・アクセス・メモリ(以下RAMとい
う)のメモリセルアレイ領域内の多層配線層の構造に関
する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor memory device, and more particularly, to a structure of a multilayer wiring layer in a memory cell array region of a random access memory (hereinafter referred to as a RAM).

【0002】[0002]

【従来の技術】一般に、半導体記憶装置は、一般に、半
導体記憶装置は、メモリセルアレイ領域及びそれに隣接
するデコーダ回路や選択回路等から構成されている。こ
れらの構成要素のうちメモリセルアレイ領域は、メモリ
セルを構成するMOSトランジスタを規則的に配置して
構成する。
2. Description of the Related Art In general, a semiconductor memory device generally includes a memory cell array region and a decoder circuit, a selection circuit, and the like adjacent thereto. Among these components, the memory cell array region is formed by regularly arranging MOS transistors forming the memory cells.

【0003】nMOSトランジスタによるメモリセルを
含む従来技術のSRAMの回路図を示す図5を参照する
と、このSRAMでは、列、行両方向にメモリセルS1
1/S12およびS21/S22がアレイ状に配置さ
れ、メモリセルアレイ領域を形成している。これらメモ
リセルS11/S12およびS21/S22には、行方
向に延びるワード線W1、W2がそれぞれ接続され、ま
たこれらメモリセルの各各には列方向に延びる1対のデ
ィジット線D1およびD2が接続されている。ディジッ
ト線D1およびD2には、トランジスタT1およびT2
からなる負荷回路と、信号φをゲート電極に受けるトラ
ンジスタT3からなる平衡化回路が接続されている。更
に、列選択回路を構成するようにディジット線対D1お
よびD2にそれぞれ接続されたスイッチ用トランジスタ
T4およびT5と、選択されたディジット線対の電位差
を増幅するように、これら列選択回路に接続されたセン
スアンプSAMPとを備える。
Referring to FIG. 5, which shows a circuit diagram of a conventional SRAM including a memory cell formed by an nMOS transistor, the SRAM has a memory cell S1 in both a column and a row direction.
1 / S12 and S21 / S22 are arranged in an array to form a memory cell array region. Word lines W1 and W2 extending in the row direction are connected to memory cells S11 / S12 and S21 / S22, respectively. A pair of digit lines D1 and D2 extending in the column direction are connected to each of these memory cells. Have been. Digit lines D1 and D2 are connected to transistors T1 and T2, respectively.
And a balancing circuit consisting of a transistor T3 receiving a signal φ at its gate electrode. Further, the switching transistors T4 and T5 connected to the digit line pairs D1 and D2, respectively, so as to form a column selection circuit, and the switching transistors T4, T5 connected to these column selection circuits so as to amplify a potential difference between the selected digit line pairs. And a sense amplifier SAMP.

【0004】メモリセルS11/S12、S21/S2
2、…の各各は、トランジスタM1および抵抗R1から
なる第1のインバータ回路と、トランジスタM2および
抵抗R2からなる第2のインバータ回路とをクロスカッ
プルして構成したフリップフロップ回路と、このフリッ
プフロップ回路の1つの入出力端(すなわち上記第1の
インバータ回路のノード)Cとディジット線D1との間
およびもう1つの入出力端(すなわち第2のインバータ
回路のノード)Dとディジット線D2との間にそれぞれ
ソース・ドレイン電極が接続され、ワード線W1にゲー
トが共通に接続された転送ゲートトランジスタM3およ
びM4とから構成されている。
[0004] Memory cells S11 / S12, S21 / S2
, A flip-flop circuit formed by cross-coupling a first inverter circuit including a transistor M1 and a resistor R1, and a second inverter circuit including a transistor M2 and a resistor R2, A circuit between one input / output terminal (ie, the node of the first inverter circuit) C and the digit line D1 and another input / output terminal (ie, a node of the second inverter circuit) D and the digit line D2. Source / drain electrodes are connected between them, and the transfer gate transistors M3 and M4 whose gates are commonly connected to the word line W1.

【0005】上記ノードCおよびDの電位がハイ−ロウ
の組合せであるか、ロウ−ハイの組合せであるかによっ
て、1つのメモリセル内に格納されるデータが0である
か1であるかを決定している。
Whether the data stored in one memory cell is 0 or 1 depends on whether the potentials of the nodes C and D are a high-low combination or a low-high combination. I have decided.

【0006】このSRAMの読出時には、選択されたワ
ード線(例えばW1)が活性化され、転送ゲートトラン
ジスタM3、M4がONとなりノードC、Dをディジッ
ト線D1およびD2にそれぞれ接続する。これら2本の
ディジット線の電位はメモリセルに蓄積されたデータす
なわちノードCおよびDの電位に応じていずれかが下
り、両者間に電位差を生ずる。この電位差をセンスアン
プSAMPが増幅し、出力回路(図示せず)に送り出
す。
At the time of reading from this SRAM, a selected word line (for example, W1) is activated, and transfer gate transistors M3 and M4 are turned on to connect nodes C and D to digit lines D1 and D2, respectively. Either of the potentials of these two digit lines falls according to the data stored in the memory cell, that is, the potentials of the nodes C and D, and a potential difference occurs between the two. This potential difference is amplified by the sense amplifier SAMP and sent to an output circuit (not shown).

【0007】書込み動作時には、ディジット線D1およ
びD2に書込データ対応の電位差を与えて、転送ゲート
トランジスタM3、M4をONにし、ノードCおよびD
の電位をセットする。
At the time of a write operation, a potential difference corresponding to write data is applied to digit lines D1 and D2 to turn on transfer gate transistors M3 and M4.
Set the potential of.

【0008】図5のSRAMのメモリセルアレイ領域の
一部の回路パターンを図5と同じ構成部分には同じ番号
を付して示した図6を参照すると、細い実線は選択酸化
によるフィールド酸化膜で区画された活性領域を示し、
ハッチング領域は活性領域よりも上層の多結晶シリコン
領域を示し、クロスハッチング領域は多結晶シリコン領
域と活性領域とのダイレクトコンタンクト領域を示し、
太い実線は多結晶シリコン領域よりも更に上層のアルミ
ニウム配線を示す。
Referring to FIG. 6, which shows a circuit pattern of a part of the memory cell array region of the SRAM shown in FIG. 5 with the same reference numerals assigned to the same components as in FIG. 5, a thin solid line is a field oxide film formed by selective oxidation. Indicating a partitioned active area,
The hatched region indicates a polycrystalline silicon region above the active region, the cross-hatched region indicates a direct contact region between the polycrystalline silicon region and the active region,
The thick solid line indicates an aluminum wiring layer further above the polycrystalline silicon region.

【0009】トランジスタM1は活性領域1内に設けら
れ、そのゲート電極G1は多結晶シリコン膜からなり、
トランジスタM2のドレイン領域d2(ノードD)とダ
イレクトコンタクト7により接続され、そのソース領域
sc1はダイレクトコンタクト10により多結晶シリコ
ン配線11に接続され、そのドレイン領域d1は多結晶
シリコン膜からなるトランジスタM2のゲート電極G2
(ノードC)とダイレクトコンタクト8により接続され
ている。
The transistor M1 is provided in the active region 1, and its gate electrode G1 is made of a polycrystalline silicon film.
The drain region d2 (node D) of the transistor M2 is connected by the direct contact 7, the source region sc1 is connected to the polysilicon wiring 11 by the direct contact 10, and the drain region d1 of the transistor M2 made of a polysilicon film. Gate electrode G2
(Node C) via a direct contact 8.

【0010】トランジスタM2は活性領域2内に設けら
れ、そのソース領域scS2はダイレクトコンタント1
2により多結晶シリコン配線11に接続されるととも
に、コンタンクトホール4によりアルミニウム配線から
なる接地線GNDに接続されている。
The transistor M2 is provided in the active region 2 and its source region scS2 has a direct contact 1
2 is connected to the polycrystalline silicon wiring 11 and connected to the ground line GND made of aluminum wiring by the contact hole 4.

【0011】トランジスタM3は活性領域3の延長部分
である活性領域3a内に設けられ、そのソースおよびド
レインはディジット線D1に接続されたコンタクトホー
ル5(ノードA)とトランジスタM2のゲート電極G2
に接続されたダイレクトコンタクト9(ノードC)との
間に形成され、そのゲート電極G3は多結晶シリコン配
線からなるワード線W1と活性領域3aとの交差領域に
より形成される。
The transistor M3 is provided in an active region 3a which is an extension of the active region 3, and its source and drain have a contact hole 5 (node A) connected to a digit line D1 and a gate electrode G2 of the transistor M2.
The gate electrode G3 is formed by an intersection region between a word line W1 made of polycrystalline silicon wiring and the active region 3a.

【0012】トランジスタM4は活性領域2の延長部分
であって、活性領域3aの長さ方向と平行に走る活性領
域2a内に設けられ、そのソースおよびドレインはディ
ジット線D2に接続されたコンタクトホール6(ノード
B)とトランジスタM1のゲート電極G1と接続された
ダイレクトコンタクト7(ノードD)との間に形成さ
れ、そのゲート電極G4は、多結晶シリコン配線からな
るワード線W1と活性領域2aとの交差領域により形成
される。
The transistor M4 is an extension of the active region 2 and is provided in an active region 2a running parallel to the length direction of the active region 3a. The source and the drain of the transistor M4 are provided in a contact hole 6 connected to the digit line D2. (Node B) and a direct contact 7 (node D) connected to the gate electrode G1 of the transistor M1. The gate electrode G4 is formed between the word line W1 made of polysilicon wiring and the active region 2a. It is formed by the intersection area.

【0013】なお、図6では、負荷抵抗R1、R2およ
び電源線Vccは図示していないが、両者とも、周知の
工程により、トランジスタを形成する多結晶シリコン膜
とは異なる層の多結晶シリコン膜によりメモリセルアレ
イ領域内に形成されている。
Although the load resistors R1 and R2 and the power supply line Vcc are not shown in FIG. 6, both of them are formed by a well-known process in a polycrystalline silicon film different from the polycrystalline silicon film forming the transistor. And is formed in the memory cell array region.

【0014】上述の工程により形成したトランジスタM
1乃至M4、負荷抵抗R1およびR2、およびこれら回
路素子間の配線により、メモリセルS11を構成する。
このメモリセルS11と同じ回路構成のメモリセルS1
2、S21、S22の形成もセルS11と同じ工程で同
時に進められるので、図6に対応回路素子を示すに留
め、詳細な説明は省略する。
The transistor M formed by the above process
The memory cell S11 is configured by 1 to M4, the load resistors R1 and R2, and the wiring between these circuit elements.
Memory cell S1 having the same circuit configuration as memory cell S11
Since the formation of 2, S21, and S22 is simultaneously performed in the same step as that of the cell S11, only the corresponding circuit elements are shown in FIG. 6, and detailed description is omitted.

【0015】一般に、SRAMのメモリセルアレイ領域
内には、メモリセル6個乃至12個につき1本の割合で
電源線Vccや接地電源線GNDが周辺部から引き込ま
れ、メモリセル間に配置される。図6に示したSRAM
では、メモリセルS11とS21との間およびメモリセ
ルS12とS22との間で縦方向(図5)に延びる接地
電源線GNDを活性領域や多結晶シリコン層よりも上層
のアルミニウム配線層で形成して配置してある。
Generally, in a memory cell array region of an SRAM, a power supply line Vcc or a ground power supply line GND is drawn in from a peripheral portion at a rate of one for every six to twelve memory cells, and is arranged between the memory cells. SRAM shown in FIG.
Then, a ground power supply line GND extending in the vertical direction (FIG. 5) between memory cells S11 and S21 and between memory cells S12 and S22 is formed of an active region or an aluminum wiring layer above the polycrystalline silicon layer. It is arranged.

【0016】以上説明したとおり、メモリセルが列・行
両方向にアレイ状に配置されるメモリセルアレイ領域内
では、ワード線およびトランジスタのゲート部分を形成
する多結晶シリコン領域の大部分は規則性を保った回路
パターンで形成される。すなわち、図6の例では、トラ
ンジスタM1、M2、M3およびM4を形成する多結晶
シリコン領域は、メモリセルアレイ領域内で規則的な配
線パターンで形成される。
As described above, in a memory cell array region in which memory cells are arranged in an array in both column and row directions, most of the polycrystalline silicon regions forming word lines and gate portions of transistors maintain regularity. It is formed with a circuit pattern. That is, in the example of FIG. 6, the polycrystalline silicon regions forming the transistors M1, M2, M3 and M4 are formed with a regular wiring pattern in the memory cell array region.

【0017】[0017]

【発明が解決しようとする課題】従来のメモリセルアレ
イ領域内の多結晶シリコン層の配線パターンのみを、点
線で囲んだ図6の領域200よりも広い範囲について示
した図7を参照すると、トランジスタM1およびM2の
ゲート電極G1およびG2を形成する多結晶シリコン層
の配線パターンは、図6に示してないメモリセルアレイ
領域内では、規則性を保っている。しかし、メモリセル
アレイ領域内には上層アルミニウム配線層による電源線
GND(図7に点線で示した)が配置されるため、これ
らの電源線GNDが配置されている領域の周辺部のトラ
ンジスタについては、配置の規則性が乱されている。
Referring to FIG. 7, which shows only a wiring pattern of a polycrystalline silicon layer in a conventional memory cell array region over a region 200 surrounded by a dotted line in FIG. 6, a transistor M1 The wiring pattern of the polysilicon layer forming the gate electrodes G1 and G2 of M2 and M2 maintains regularity in the memory cell array region not shown in FIG. However, since power supply lines GND (shown by dotted lines in FIG. 7) are arranged in the memory cell array region by the upper aluminum wiring layer, transistors around the region where these power supply lines GND are arranged are: The arrangement regularity is disturbed.

【0018】すなわち、図6を参照して上に述べたとお
り、メモリセルS11とS21との間およびメモリセル
S12、S22との間には列方向(図5)に延びるアル
ミニウム層から成る接地電源線GNDが配置されている
ため、1つのメモリセル例えばセルS11のトランジス
タM2のゲート電極G2を形成する多結晶シリコン領域
とこのセルに隣接するセルS12のトランジスタM2の
ゲート電極G2を形成する多結晶シリコン配線領域との
間隔GP(図7)が他の多結晶シリコン領域の間隔より
も広くなり、多結晶シリコン領域による配線パターン
が、この部分において間隔の規則性を乱される。
That is, as described above with reference to FIG. 6, a ground power supply made of an aluminum layer extending in the column direction (FIG. 5) is provided between memory cells S11 and S21 and between memory cells S12 and S22. Since line GND is arranged, a polycrystalline silicon region forming gate electrode G2 of transistor M2 of one memory cell, for example, cell S11, and a polycrystalline silicon forming gate electrode G2 of transistor M2 of cell S12 adjacent to this memory cell The spacing GP (FIG. 7) from the silicon wiring region becomes wider than the spacing between the other polysilicon regions, and the regularity of the spacing in the wiring pattern of the polysilicon region is disturbed in this portion.

【0019】図6および図7のX−X線断面図を示す図
8を参照すると、P型シリコン基板40上の活性領域2
内にセルS11のトランジスタM2のソースおよびドレ
イン領域となる拡散領域sc2およびd2が形成され、
このトランジスタのゲート絶縁膜となる酸化膜41の上
に多結晶シリコンからなるゲート電極G2が形成され
る。セルS12のトランジスタM2のソースおよびドレ
イン領域およびゲート電極もセルS11のトランジスタ
M2の対応領域と同一工程で形成される。これらトラン
ジスタM2ののゲート電極G2の幅がゲート長Lとな
る。ゲート電極配線G2を形成した後、チップ全体を絶
縁層42で覆い、その上にゲート電極G2と同じ方向に
延びるアルミニウム配線層からなる複数のディジット線
D1およびこれらディジット線D1の対の間で同一方向
に延びるアルミニウム配線層から成る接地電源線GND
をそれぞれ配置する。接地電源線GNDの下層部分には
多結晶シリコン配線は形成されていないので、セルS1
1のトランジスタM2のゲート電極G2とセルS12の
対応トランジスタM2のゲート電極G2との間隔GPが
上述のとおり他の部分よりも広くなり、多結晶シリコン
配線パターンの規則性が乱されている。
Referring to FIG. 8 showing a sectional view taken along line XX of FIGS. 6 and 7, the active region 2 on the P-type silicon substrate 40 is shown.
Diffusion regions sc2 and d2 serving as source and drain regions of the transistor M2 of the cell S11 are formed therein,
A gate electrode G2 made of polycrystalline silicon is formed on oxide film 41 serving as a gate insulating film of this transistor. The source and drain regions and the gate electrode of the transistor M2 of the cell S12 are also formed in the same process as the corresponding region of the transistor M2 of the cell S11. The width of the gate electrode G2 of these transistors M2 is the gate length L. After the gate electrode wiring G2 is formed, the entire chip is covered with an insulating layer 42, and a plurality of digit lines D1 formed of an aluminum wiring layer extending in the same direction as the gate electrode G2 and the same pair of these digit lines D1 are formed thereon. Power supply line GND made of aluminum wiring layer extending in the direction
Are arranged respectively. Since no polysilicon wiring is formed below the ground power supply line GND, the cell S1
As described above, the distance GP between the gate electrode G2 of the first transistor M2 and the gate electrode G2 of the corresponding transistor M2 of the cell S12 is wider than other portions, and the regularity of the polysilicon wiring pattern is disturbed.

【0020】上記規則性の乱れによる多結晶シリコン層
の寸法設計値への影響を示すように、多結晶シリコン領
域端部から接地電源線GNDまでの距離D(μm)を横
軸にとり、トランジスタM2のゲート長L(μm)(図
8)を縦軸にとって実測値を黒点でプロットした図9を
参照すると、これら実測値とゲート長Lの設計値GLと
の乖離が明らかである。すなわち、図9にも示されると
おり、トランジスタM2のゲート長を定義する多結晶シ
リコン層の幅Lは、接地電源線GNDに近いほど、設計
値GLとの差(ΔL1)が大きくなっている。例えば、
設計値GLを0.8μmの場合はΔL1の最大値は0.
025μmとなる。
In order to show the influence of the disorder of the regularity on the dimension design value of the polycrystalline silicon layer, the distance D (μm) from the end of the polycrystalline silicon region to the ground power supply line GND is plotted on the horizontal axis, and the transistor M2 Referring to FIG. 9 in which the measured values are plotted with black points with the gate length L (μm) (FIG. 8) of FIG. 8 as the vertical axis, the difference between these measured values and the design value GL of the gate length L is clear. That is, as shown in FIG. 9, the difference (ΔL1) from the design value GL increases as the width L of the polycrystalline silicon layer defining the gate length of the transistor M2 becomes closer to the ground power supply line GND. For example,
When the design value GL is 0.8 μm, the maximum value of ΔL1 is 0.
025 μm.

【0021】設計値よりも大きいゲート長Lは次のよう
な問題を招来する。すなわち、ゲート長L(μm)を横
軸にとりドレイン電流I(mA)を縦軸にとりゲート電
圧3Vをパラメータとして示した。図10に示すとお
り、ゲート長Lが設計値GL(0.8μm)よりΔL1
(μm)だけ大きい場合はドレイン電流I(mA)はΔ
I(mA)だけ減少する。従って、例えばドレイン電流
の所要値0.648mAに設計されたデバイスにおい
て、ゲート長Lが0.025μmだけ設計値から大きい
方にずれると、ドレイン電流は0.0324mA、すな
わち所要値に対して5%も減少してしまう。その結果、
メモリセルからの読出し出力の立上りが遅れ、メモリの
対応速度が大幅に低下するばかりでなく、場合によって
は読出しエラーの原因となる。
A gate length L larger than the design value causes the following problem. That is, the abscissa represents the gate length L (μm), the drain current I (mA) represents the ordinate, and the gate voltage 3 V is used as a parameter. As shown in FIG. 10, the gate length L is ΔL1 from the design value GL (0.8 μm).
(Μm), the drain current I (mA) is Δ
Decrease by I (mA). Therefore, for example, in a device designed to have a required drain current of 0.648 mA, if the gate length L deviates from the designed value by 0.025 μm to the larger value, the drain current becomes 0.0324 mA, that is, 5% of the required value. Will also decrease. as a result,
The rise of the read output from the memory cell is delayed, which not only greatly reduces the corresponding speed of the memory, but also causes a read error in some cases.

【0022】すなわち、横軸に時間をとり、縦軸に電圧
(mA)をとって示した図11に示すとおり、トランジ
スタの上記の性能低下は、そのトランジスタに接続され
ているディジット線の電位変化(1)に遅延を生じさせ
(実線から点線への変化)、そのディジット線の電位差
を増幅するセンスアンプの出力(2)に遅延を生じさせ
る。結果的にはこのSRAMのデータ出力時間(3)が
遅れ(約1.7nsec)、性能を著しく低下させるば
かりでなく、読出し/書込みの誤りの原因ともなる。
That is, as shown in FIG. 11 in which time is plotted on the horizontal axis and voltage (mA) is plotted on the vertical axis, the above-mentioned performance degradation of the transistor is caused by the potential change of the digit line connected to the transistor. A delay is caused in (1) (change from the solid line to the dotted line), and a delay is caused in the output (2) of the sense amplifier that amplifies the potential difference of the digit line. As a result, the data output time (3) of this SRAM is delayed (approximately 1.7 nsec), not only remarkably lowering the performance but also causing read / write errors.

【0023】これら問題点の原因となる活性領域の寸法
のばらつきは、配線パターンの規則性の乱れが、多結晶
シリコン膜の選択的除去のためのリソグラフィー工程、
即ちホトレジスト膜塗布の後、所定のマスクパターンを
かけて露光する工程で光の回析に影響を与え、露光条件
を変えてしまうことに起因する。露光条件の変化が選択
的に残される多結晶シリコン領域の寸法のバラツキの原
因となり、結果的にはゲート長の均一性を害す。
Variations in the size of the active region that cause these problems are caused by the disorder in the regularity of the wiring pattern, and the lithography process for selectively removing the polycrystalline silicon film.
In other words, after applying the photoresist film, the step of exposing with a predetermined mask pattern affects light diffraction and changes exposure conditions. Changes in the exposure conditions cause variations in the dimensions of the polycrystalline silicon regions that are selectively left, and consequently impair the uniformity of the gate length.

【0024】したがって、本発明の目的は、メモリセル
アレイ領域内の上記電源線配置部分のトランジスタのゲ
ート長の増大を防ぎ上記相互コンダクタンスの低下、応
答速度の低下及び誤動作発生を防止した半導体記憶装置
を提供することにある。
Accordingly, an object of the present invention is to provide a semiconductor memory device which prevents an increase in the gate length of a transistor in the power supply line arrangement portion in a memory cell array region, thereby preventing a reduction in the mutual conductance, a reduction in response speed, and a malfunction. To provide.

【0025】[0025]

【課題を解決するための手段】本発明の半導体記憶装置
は、半導体基板上に絶縁物の層を介して重ねて形成した
上層導体層および下層配線層に各各が電極領域および配
線領域をもつ複数のトランジスタを含み列および行の両
方向にアレイ状に配置された複数のメモリセルから成る
メモリセルアレイと、前記メモリセルと前記列および行
方向のアレイ単位で前記導体層を通じて電気的に選択す
る選択手段と、前記選択されたメモリセルへのデータ授
受を制御するデータ授受手段とを含むランダムアクセス
メモリであって、前記メモリセルアレイの一部に前記選
択手段および前記データ授受手段の少なくともいずれか
一方の構成部分が隣接配置される半導体記憶装置におい
て、前記隣接配置部分における前記メモリセルアレイの
うち第1および第2のメモリセルアレイの各各を構成す
るトランジスタの前記電極領域および配線領域を前記下
層導体層に形成し、前記電極領域および配線領域と電気
的導通のないダミー配線領域をこれら第1および第2の
メモリアレイのセル間にある前記下層導体層に形成し、
前記選択手段および前記データ授受手段の少なくともい
ずれか一方を前記第1および第2のメモリセルアレイの
間にある前記上層配線層に形成し前記ダミー配線と選択
手段との間を電気的に接続している。
A semiconductor memory device according to the present invention has an electrode region and a wiring region on an upper conductor layer and a lower wiring layer formed on a semiconductor substrate with an insulator layer interposed therebetween. A memory cell array including a plurality of transistors and including a plurality of memory cells arranged in an array in both column and row directions, and a selection for electrically selecting the memory cells and the array in the column and row directions through the conductor layer Means and a data transfer means for controlling data transfer to and from the selected memory cell, wherein the random access memory includes at least one of the selection means and the data transfer means in a part of the memory cell array. In a semiconductor memory device in which constituent parts are arranged adjacent to each other, first and second memory cells of the memory cell array in the adjacent arranged part are arranged. The electrode region and the wiring region of the transistor constituting each of the memory cell arrays are formed in the lower conductive layer, and the dummy wiring region that is not electrically connected to the electrode region and the wiring region is formed by the first and second memories. Formed on the lower conductor layer between the cells of the array,
At least one of the selection means and the data transfer means is formed in the upper wiring layer between the first and second memory cell arrays, and the dummy wiring and the selection means are electrically connected. I have.

【0026】[0026]

【実施例】本発明について図面を参照して、説明する。
図6と同様な回路パターン図で本発明の実施例であるS
RAMを示す図1を参照すると、上述の従来例のnMO
SトランジスタによるメモリセルS11/S12、S2
1/S22、…を含むSRAMと共通な構成部分は同じ
参照番号で示してある。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 6 is a circuit pattern diagram similar to FIG.
Referring to FIG. 1 showing a RAM, the conventional nMO
Memory cells S11 / S12, S2 by S transistors
Components common to the SRAM including 1 / S22,... Are denoted by the same reference numerals.

【0027】図6の従来例と対照的に、本実施例では、
メ接地電源線GNDに相隣る2つのトランジスタM2
(セルS11およびS12の各各のトランジスタM2)
の多結晶シリコン膜からなるゲート電極G2の間であっ
て、接地電源線GNDの真下に、ダミー領域100を配
置する。
In contrast to the conventional example shown in FIG.
Two transistors M2 adjacent to the ground power supply line GND
(Each transistor M2 of cells S11 and S12)
The dummy region 100 is arranged between the gate electrodes G2 made of the polycrystalline silicon film and just below the ground power supply line GND.

【0028】図1を参照するとともに、図7と同様の多
結晶シリコン配線パターンを示す図2を併せ参照してこ
の実施例の構成をより詳細に述べると、この実施例で
は、アルミニウムによる接地電源線GNDを含む配線層
の1層下の配線層である多結晶シリコン配線層(図2)
を形成する工程において、上記2つのトランジスタの各
各のゲート電極G2(図2のX−X線部および図8の右
中央部に表示)と同時に、これら電極G2の間であって
上層の接地電源線GNDの絶縁層(後述)を介した真下
に、ダミー領域100を形成する。これらダミー領域1
00の各各はコンタクト孔14を通じて接地電源線GN
Dに接続される。
Referring to FIG. 1 and also to FIG. 2 showing the same polycrystalline silicon wiring pattern as in FIG. 7, the structure of this embodiment will be described in more detail. Polycrystalline silicon wiring layer which is a wiring layer one layer below the wiring layer including the line GND (FIG. 2)
At the same time as the gate electrodes G2 (shown in the XX line portion in FIG. 2 and the right center portion in FIG. 8) of each of the two transistors, an upper layer ground between these electrodes G2. The dummy region 100 is formed immediately below the power supply line GND via an insulating layer (described later). These dummy areas 1
00 through the contact hole 14
D is connected.

【0029】図1および図2のX−X線断面図である図
3を参照すると、P型シリコン基板40上にフィールド
酸化工程で形成したフィールド絶縁膜43により活性領
域2がセルS11のトランジスタM2を形成する領域と
セルS12のトランジスタM2を形成する領域とに分割
されている。セルS11およびS12の各各の活性領域
2内にトランジスタM2のソース・ドレイン領域となる
拡散領域sc2およびd2が形成され、トランジスタの
ゲート酸化膜を形成する酸化膜41の上に多結晶シリコ
ン配線からなるゲート電極G2が形成される。
Referring to FIG. 3, which is a sectional view taken along line XX of FIGS. 1 and 2, the active region 2 is formed by the field insulating film 43 formed on the P-type silicon substrate 40 by the field oxidation process. And a region where the transistor M2 of the cell S12 is formed. Diffusion regions sc2 and d2 serving as source / drain regions of transistor M2 are formed in each active region 2 of cells S11 and S12, and a polycrystalline silicon wiring is formed on oxide film 41 forming a gate oxide film of the transistor. The gate electrode G2 is formed.

【0030】更に、フィールド絶縁膜43の上、即ち、
2つのゲート電極G2の間に、これらゲート電極G2と
同一の工程で形成される多結晶シリコンのダミー領域1
00を形成してある。上記2つのゲート電極G2および
ダミー領域100を覆って絶縁層41が形成され、その
上に互いに同じ方向に延びる一対のアルミニウムのディ
ジット線D1と接地電源線GNDがそれぞれ配置されて
いる。この実施例の構成においては、接地電源線GND
と相隣る一対のトランジスタM2のゲート電極G2の間
にこれら電極G2と同じ工程で形成する多結晶シリコン
のダミー領域100があるので、多結晶シリコン配線パ
ターンの規則性を保つことができ、上述の従来技術によ
るデバイス構造の問題を解消できる。
Further, on the field insulating film 43, that is,
Between two gate electrodes G2, a dummy region 1 of polycrystalline silicon formed in the same process as these gate electrodes G2
00 is formed. An insulating layer 41 is formed to cover the two gate electrodes G2 and the dummy region 100, and a pair of aluminum digit lines D1 and a ground power supply line GND extending in the same direction are disposed on the insulating layer 41, respectively. In the configuration of this embodiment, the ground power supply line GND
Since there is a dummy region 100 of polycrystalline silicon formed in the same step as the electrodes G2 between the gate electrodes G2 of the pair of transistors M2 adjacent to the above, regularity of the polycrystalline silicon wiring pattern can be maintained. The problem of the device structure according to the prior art can be solved.

【0031】すなわち、図9と同様に上記ゲート電極G
2の多結晶シリコン領域の端部から接地電源線GNDま
での距離Dを横軸にとり、ゲート長Lを縦軸にとって示
した図4において黒点で示した実測値が設計値GLにほ
ぼ一致していることが明らである。したがって、この発
明により、ゲート長の増大に起因するメモリセルアレイ
領域内のトランジスタの相互コンダクタンスの低下が防
止され、それに従って、本SRAMの応答速度の低下お
よび読出しエラーなどの問題が解消される。る。
That is, similarly to FIG.
The distance D from the end of the polysilicon region 2 to the ground power supply line GND is plotted on the horizontal axis, and the gate length L is plotted on the vertical axis. It is clear that there is. Therefore, according to the present invention, a decrease in the transconductance of the transistors in the memory cell array region due to an increase in the gate length is prevented, and accordingly, problems such as a reduction in the response speed of the SRAM and a read error are solved. You.

【0032】上述の実施例は、nMOSで構成されたS
RAMであるが、pMOSで構成されたSRAMにも本
発明は適用可能である。その場合は、図1の回路パター
ンにおける接地電源線GNDを電源電圧Vccに接続し
た電源線Vccとすればよい。
In the above-described embodiment, the S
Although the present invention is a RAM, the present invention is also applicable to an SRAM configured by pMOS. In that case, the ground power supply line GND in the circuit pattern of FIG. 1 may be set to the power supply line Vcc connected to the power supply voltage Vcc.

【0033】更に、本発明は、当業者に自明のとおり、
SRAMだけてなく、メモリセルを規則的に配置したメ
モリセルアレイを含むメモリ、すなわちDRAM(dy
namicRAM)、PROM(programmab
le read onlymemory)、EPROM
(erasable PROM)、EEPROM(el
ectrically erasable PRO
M)、シフトレジスタ、CCDメモリ等にも同様に適用
可能である。
Further, the present invention will be apparent to those skilled in the art,
A memory including not only an SRAM but also a memory cell array in which memory cells are regularly arranged, that is, a DRAM (dy)
nativeRAM), PROM (programmab)
le read only memory), EPROM
(Erasable PROM), EEPROM (el
electricallyly erasable PRO
M), a shift register, a CCD memory, and the like.

【0034】[0034]

【発明の効果】以上説明したように、本発明の半導体記
憶装置は、メモリセルアレイ領域内のトランジスタのゲ
ート長のばらつきを抑えることにより、トランジスタ能
力低下を防止でき、半導体記憶装置のデータ出力時間の
遅れを起因とする、半導体記憶装置の性能低下、誤動作
を防止することが可能となった。
As described above, according to the semiconductor memory device of the present invention, a reduction in the transistor performance can be prevented by suppressing the variation in the gate length of the transistor in the memory cell array region, and the data output time of the semiconductor memory device can be reduced. It has become possible to prevent performance degradation and malfunction of the semiconductor memory device due to the delay.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の一実施例であるSRAMの図6と同様
な回路パターン図である。
FIG. 1 is a circuit diagram similar to FIG. 6 of an SRAM according to an embodiment of the present invention.

【図2】この実施例のメモリセルアレイ領域の一部を形
成する多結晶シリコン配線層の回路パターン図である。
FIG. 2 is a circuit pattern diagram of a polycrystalline silicon wiring layer forming a part of a memory cell array region of this embodiment.

【図3】図1および図2のX−X線の断面図である。FIG. 3 is a sectional view taken along line XX of FIGS. 1 and 2;

【図4】図1のSRAMに含まれるFETにおけるゲー
ト長の設計値と実測値との対応関係を示すグラフであ
る。
FIG. 4 is a graph showing a correspondence relationship between a design value and a measured value of a gate length in an FET included in the SRAM of FIG. 1;

【図5】従来技術によるSRAMの一例の回路図であ
る。
FIG. 5 is a circuit diagram of an example of a conventional SRAM.

【図6】図5のSRAMのメモリセルアレイ領域のFE
Tほか回路素子を示す回路パターン図である。
6 is an FE in a memory cell array region of the SRAM of FIG. 5;
It is a circuit pattern diagram which shows T and other circuit elements.

【図7】図6のメモリセルアレイ領域の一部を形成する
多結晶シリコン配線層の配線パターンを示す平面図であ
る。
FIG. 7 is a plan view showing a wiring pattern of a polycrystalline silicon wiring layer forming a part of the memory cell array region of FIG. 6;

【図8】図6のX−X線の断面図である。FIG. 8 is a sectional view taken along line XX of FIG. 6;

【図9】図6のSRAMに含まれるFETにおけるゲー
ト長の設計値と実測値との対応関係を示すグラブであ
る。
FIG. 9 is a grab showing a correspondence between a design value of a gate length and an actually measured value of a FET included in the SRAM of FIG. 6;

【図10】上述のFETのゲート長とドレイン電流との
関係を示すグラフである。
FIG. 10 is a graph showing a relationship between a gate length and a drain current of the FET described above.

【図11】図9のSRAMのディジット線に印加された
電圧と読出電圧とを示す波形図である。
FIG. 11 is a waveform diagram showing a voltage applied to a digit line and a read voltage of the SRAM of FIG. 9;

【符号の説明】[Explanation of symbols]

S11、S12、S21、S22 メモリセル W1、W2 ワード線 M1、M2、M3、M4 トランジスタ A、B、C、D ノード G1、G2、G3、G4 ゲート電極 GND 接地電源線 100 ダミー領域 S11, S12, S21, S22 Memory cell W1, W2 Word line M1, M2, M3, M4 Transistor A, B, C, D node G1, G2, G3, G4 Gate electrode GND Ground power supply line 100 Dummy area

Claims (7)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 半導体基板上に絶縁物の層を介して重ね
て形成した上層導体層および下層配線層に各各が電極領
域および配線領域をもつ複数のトランジスタを含み列お
よび行の両方向にアレイ状に配置された複数のメモリセ
ルから成るメモリセルアレイと、前記メモリセルと前記
列および行方向のアレイ単位で前記導体層を通じて電気
的に選択する選択手段と、前記選択されたメモリセルへ
のデータ授受を制御するデータ授受手段とを含むランダ
ムアクセスメモリであって、前記メモリセルアレイの一
部に前記選択手段および前記データ授受手段の少なくと
もいずれか一方の構成部分が隣接配置される半導体記憶
装置において、前記隣接配置部分における前記メモリセ
ルアレイのうち第1および第2のメモリセルアレイの各
各を構成するトランジスタの前記電極領域および配線領
域を前記下層導体層に形成し、前記電極領域および配線
領域と電気的導通のないダミー配線領域をこれら第1お
よび第2のメモリアレイのセル間にある前記下層導体層
に形成し、前記選択手段および前記データ授受手段の少
なくともいずれか一方を前記第1および第2のメモリセ
ルアレイの間にある前記上層配線層に形成し前記ダミー
配線と選択手段との間を電気的に接続したことを特徴と
する半導体記憶装置。
An upper conductor layer and a lower wiring layer formed on a semiconductor substrate with an insulating layer interposed therebetween include a plurality of transistors each having an electrode region and a wiring region, and arrayed in both column and row directions. Memory cell array composed of a plurality of memory cells arranged in a matrix, selecting means for electrically selecting the memory cells and the array in the column and row directions through the conductor layer, and data to the selected memory cells A random access memory including data transfer means for controlling transfer, wherein at least one component of the selection means and the data transfer means is arranged adjacent to a part of the memory cell array; Transformers constituting each of the first and second memory cell arrays among the memory cell arrays in the adjacent arrangement portion The electrode region and the wiring region of the transistor are formed in the lower conductor layer, and the dummy wiring region that is not electrically connected to the electrode region and the wiring region is formed between the cells of the first and second memory arrays. And at least one of the selection means and the data transfer means is formed in the upper wiring layer between the first and second memory cell arrays, and an electric connection is provided between the dummy wiring and the selection means. A semiconductor memory device characterized by being connected in a series.
【請求項2】 前記第1および第2のメモリセルアレイ
のセルの各各を構成するトランジスタの前記電極領域お
よび配線領域と前記ダミー領域とが類似の形状を有する
ことを特徴とする請求項1記載の半導体記憶装置。
2. The dummy region according to claim 1, wherein the electrode region and the wiring region of the transistor constituting each of the cells of the first and second memory cell arrays and the dummy region have a similar shape. Semiconductor storage device.
【請求項3】 前記ダミー配線領域と前記下層配線層と
は同一工程で同時に形成されることを特徴とする請求項
1記載の半導体記憶装置。
3. The semiconductor memory device according to claim 1, wherein said dummy wiring region and said lower wiring layer are formed simultaneously in the same step.
【請求項4】 前記下層配線層が多結晶シリコンから成
ることを特徴とする請求項1、2または3記載の半導体
記憶装置。
4. The semiconductor memory device according to claim 1, wherein said lower wiring layer is made of polycrystalline silicon.
【請求項5】 前記隣接配置部において第1および第2
のメモリセルアレイが電源線を間に挟んだ形で隣接配置
されており、それらメモリセルアレイのセルの各各の互
いに対応するトランジスタが前記電源線について対称に
配置されていることを特徴とする請求項1記載の半導体
記憶装置。
5. A first and a second in said adjacent arrangement part.
Wherein said memory cell arrays are arranged adjacent to each other with a power supply line interposed therebetween, and transistors corresponding to each of the cells of said memory cell array are symmetrically arranged with respect to said power supply line. 2. The semiconductor memory device according to 1.
【請求項6】 前記メモリセルを構成するトランジスタ
がMOSトランジスタであることを特徴とする請求項1
記載の半導体記憶装置。
6. The transistor according to claim 1, wherein the transistor constituting the memory cell is a MOS transistor.
13. The semiconductor memory device according to claim 1.
【請求項7】 前記電源線に隣接配置された第1および
第2のメモリセルアレイを構成するMOSトランジスタ
であってそれらセルの互いに対応する部分を構成するM
OSトランジスタのゲート電極が前記電源線に隣接配置
され、それらゲート電極と前記ダミー配線領域との間隔
がそれらゲート電極を前記セル内のMOSトランジスタ
のゲート電極との間隔が実質的に均一なことを特徴とす
る請求項6記載の半導体記憶装置。
7. A MOS transistor forming first and second memory cell arrays arranged adjacent to the power supply line, and M transistors forming corresponding portions of the cells.
A gate electrode of the OS transistor is arranged adjacent to the power supply line, and a distance between the gate electrode and the dummy wiring region is such that the distance between the gate electrode and the gate electrode of the MOS transistor in the cell is substantially uniform. 7. The semiconductor memory device according to claim 6, wherein:
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