JP2852735B2 - 半導体記憶装置 - Google Patents
半導体記憶装置Info
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- JP2852735B2 JP2852735B2 JP8107644A JP10764496A JP2852735B2 JP 2852735 B2 JP2852735 B2 JP 2852735B2 JP 8107644 A JP8107644 A JP 8107644A JP 10764496 A JP10764496 A JP 10764496A JP 2852735 B2 JP2852735 B2 JP 2852735B2
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Description
に蓄積容量に情報を記憶する蓄積容量型ダイナミックR
AMに関する。
し、一定時間毎にリフレッシュを行うダイナミックRA
Mとして、情報を記憶する蓄積容量に、書込み読出し用
の転送トランジスタを接続した蓄積容量型ダイナミック
RAMが広く用いられている。この蓄積容量型ダイナミ
ックRAMのメモリセルは、情報を記憶する蓄積容量と
情報の読み書きのための転送トランジスタとで構成さ
れ、転送トランジスタのゲートがワード線に接続され、
ソースがビット線に接続され、ドレインが蓄積容量の蓄
積電極に接続されている。
積電極を半導体基板上に積み上げたスタック型の蓄積容
量は、蓄積電極の厚さを厚くしたり、フィン型にした
り、蓄積コンタクトを深くするなどによって、その表面
積を増やすことができるため、高集積化のための微細化
が進んでも十分な容量を得ることができるので、将来に
おいても非常に有望である。
容量型ダイナミックRAMを図36乃至図38に示す。
この蓄積容量型ダイナミックRAMのメモリセルは、図
36に示すようにレイアウトされている。ワード線WL
1、WL2、…が縦方向に、ビット線BL1a、BL1
b、…が横方向に配されている。2本ずつのビット線B
L1a及びBL1b、BL2a及びBL2b、…が対と
なってセンスアンプSA1、SA2、…に接続されたフ
ォールデッドビット線形式となっている。
ビット線BL1a、BL1b、…の隙間で転送トランジ
スタのドレインが蓄積電極とコンタクトする。すなわ
ち、ワード線WL1とWL2、ワード線WL3とWL
4、…、の間で、転送トランジスタと蓄積電極の蓄積コ
ンタクトCSE(○)が一列に並んでいる。転送トラン
ジスタとビット線とのビット線コンタクトCBL(●)
は、ワード線WL2とWL3、ワード線WL4とWL
5、…、の間でビット線一本毎に縦に並んでいる。隣接
する2つのメモリセルでメモリセル対を構成し、ひとつ
のビット線とのビット線コンタクトCBL(●)を共有
している。転送トランジスタは、ビット線とのビット線
コンタクトCBL(●)の左右に位置する蓄積電極との
蓄積コンタクトCSE(○)とを結ぶ実線の位置に配さ
れている。
クRAMの詳細を図37の平面図及び図38のC−C線
断面図に示す。半導体基板10表面のフィールド酸化膜
12で分離された活性領域13に転送トランジスタのソ
ース領域14及びドレイン領域16が形成されている。
ソース領域14とドレイン領域16間にゲート酸化膜1
8を介してワード線WL5が設けられている。ワード線
WL4はソース領域14とその左側に設けられているド
レイン領域(図示せず)の間にゲート酸化膜18を介し
て設けられ、ワード線WL6はフィールド酸化膜12上
に設けられている。ワード線WL4〜WL6上には酸化
膜20が形成されている。対向電極26には、ビット線
BL1aをソース領域14にコンタクトするための開口
OSEが形成されている。ビット線BL1aは開口OS
Eを通り、酸化膜20に形成されたコンタクトホールを
介してソース領域14にコンタクト(ビット線コンタク
トCBL)している。
て蓄積容量が形成されている。蓄積容量の一方の電極で
ある蓄積電極24はドレイン領域16にコンタクト(蓄
積コンタクトCSE)され、他方の電極である対向電極
26は、蓄積電極24の周囲に薄い酸化膜(図示せず)
を介して形成されている。蓄積電極24は蓄積コンタク
トCSEを中心とした矩形形状をしている。
容量型ダイナミックRAMの他の従来例をを図39及び
図40に示す。図36乃至図38の蓄積容量型ダイナミ
ックRAMでは活性領域13がビット線BL1a、BL
1b、…及びワード線WL1、WL2、…に対して斜め
に形成されていたが、図39及び図40の蓄積容量型ダ
イナミックRAMでは、活性領域13がT字型をしてい
て、ビット線BL1a、BL1b、…及びワード線WL
1、WL2、…に平行に形成され、活性領域13におけ
る転送トランジスタがワード線WL1、WL2、…に対
して直交している。
積容量型ダイナミックRAMを図41に示す。ビット線
BL1a、BL1b、…に重なる位置にビット線コンタ
クトCBL及び蓄積コンタクトCSEが形成され、これ
らビット線コンタクトCBLと蓄積コンタクトCSEを
結んで同じくビット線BL1a、BL1b、…に重なる
位置に活性領域13が形成されている。
ナミックRAMは様々な種類があるものの、図36、図
39、図41に示すように基本的に同じメモリセルレイ
アウトをしている。このセルレイアウトでは蓄積コンタ
クト(○)は縦方向に最も密に並べられているのに対
し、ビット線コンタクト(●)がビット線一本毎に並べ
られているため、ビット線コンタクトのない部分が無駄
な領域となっていた。ダイナミックRAMの集積化はま
すます厳しくなってきており、このような無駄な領域を
できるだけ少なくするメモリセルレイアウトが要求され
ていた。
で、無駄な領域が少なく高集積化可能な半導体記憶装置
を提供することを目的とする。
ド線及び複数のビット線を互いに交差するように配し、
情報を記憶する蓄積容量と情報を読み書きする転送トラ
ンジスタとを有し、前記転送トランジスタのゲートが前
記ワード線に接続され、ソースがビット線コンタクトを
介して前記ビット線に接続され、ドレインが前記蓄積容
量の蓄積電極に蓄積コンタクトを介して接続されたメモ
リセルを縦横に配置し、近接する2つのメモリセルを対
としてメモリセル対を構成し、前記メモリセル対の各メ
モリセルが前記ビット線コンタクトを共有している半導
体記憶装置において、2j番目のビット線に接続された
メモリセル対と、2j+1番目のビット線に接続された
メモリセル対のビット線コンタクトが2本のワード線を
挟んで配され、2j番目のビット線に接続されたメモリ
セル対と、2j+2番目のビット線に接続されたメモリ
セル対のビット線コンタクトが1本のワード線を挟んで
配され、2j番目のビット線と2j+1番目のビット線
が対として同一のセンスアンプに接続されていることを
特徴とする半導体記憶装置によって達成される。
続されたメモリセル対と、2j+1番目のビット線に接
続されたメモリセル対のビット線コンタクトが2本のワ
ード線を挟んで配され、2j番目のビット線に接続され
たメモリセル対と、2j+2番目のビット線に接続され
たメモリセル対のビット線コンタクトが1本のワード線
を挟んで配され、2j番目のビット線と2j+1番目の
ビット線が対として同一のセンスアンプに接続されてい
るので、無駄な領域が少なく高集積化することができ
る。
憶装置を図1乃至図2を用いて説明する。図36乃至図
38に示す従来の半導体記憶装置と同一の構成要素には
同一の符号を付して説明を省略する。
イアウトは、ワード線WL1、WL2、…が順番に縦方
向に配列されていることは同じであるが、横方向に配列
されたビット線BL1a、BL2a、BL1b、BL2
b、…の順番が異なる。2番目のビット線BL2aと3
番目のビット線BL1bとが交差し、1番上のビット線
BL1aと3番目のビット線BL1bが対となってセン
スアンプSA1に接続され、2番目のビット線BL2a
と4番目のビット線BL2bが対となってセンスアンプ
SA2に接続されている。
ビット線BL1a、BL2a、…の隙間に蓄積コンタク
トCSE(○)があり、ワード線WL1、WL2、…間
のビット線BL1a、BL2a、…上にビット線コンタ
クトCBL(●)があるが、本実施例ではその配列に特
徴がある。すなわち、1図に示すように、ワード線WL
1とWL2間では、1番目のビット線BL1a上にビッ
ト線コンタクトCBL(●)、2番目のビット線BL2
aと3番目のビット線BL1bの間に蓄積コンタクトC
SE(○)、3番目のビット線BL1bと4番目のビッ
ト線BL2bの間に蓄積コンタクトCSE(○)、5番
目のビット線BL3a上にビット線コンタクトCBL
(●)、……というように、ビット線コンタクトCBL
(●)、蓄積コンタクトCSE(○)、蓄積コンタクト
CSE(○)という順番で配列されている。隣のワード
線WL2とWL3間では、蓄積コンタクトCSE
(○)、ビット線コンタクトCBL(●)、蓄積コンタ
クトCSE(○)、蓄積コンタクトCSE(○)、……
というように、ビット線一本分ずれるが同じパターンが
繰り返される。
する。メモリセル対の共有するビット線コンタクトCB
L(●)が、隣接するメモリセル同志では一本のワード
線を挟んで配置されている。例えば、ビット線BL1a
とのビット線コンタクトとビット線BL2aとのビット
線コンタクトとはワード線WL2を挟んで配列されてい
る。さらに、各メモリセル対がビット線コンタクトCB
L(●)を中心として同じ方向(例えば右上がり)に配
向している。
平面図及び図3のA−A線断面図に示す。半導体基板1
0表面のフィールド酸化膜12で分離された活性領域1
3に転送トランジスタのソース領域14及びドレイン領
域16が形成されている。ソース領域14とドレイン領
域16間にゲート酸化膜18を介してワード線WL3が
設けられている。ワード線WL2はソース領域14とそ
の左側に設けられているドレイン領域(図示せず)の間
にゲート酸化膜18を介して設けられ、ワード線WL4
はフィールド酸化膜12上に設けられている。ワード線
WL2〜WL4上には酸化膜20が形成され、ビット線
BL2aはビット線コンタクトCBLを介してソース領
域14にコンタクトしている。
て蓄積容量が形成されている。蓄積容量の一方の電極で
ある蓄積電極24は蓄積コンタクトCSEを介してドレ
イン領域16にコンタクトされ、他方の電極である対向
電極26は、蓄積電極24の周囲に薄い酸化膜(図示せ
ず)を介して形成されている。このように本実施例によ
れば蓄積コンタクトとビット線コンタクトが隙間無く配
列されているため、従来のような無駄な領域がなく高集
積化が可能である。
イアウトするための基本的考え方を図4乃至図7を用い
て順番に説明する。ビット線コンタクトCBLと蓄積コ
ンタクトCSEの位置関係(x方向の距離x、y方向の
距離y)は次の条件 (1)ビット線コンタクトCBLと蓄積コンタクトCSE
の間にはワード線WLが通過すること(図4)、(2)蓄
積コンタクトCSEは、ビット線コンタクトCBLにコ
ンタクトするビット線BLからも離れていること(図
5)、により定まる。
の直径をa、その余裕幅をb、ワード線WLの幅をc、
蓄積コンタクトCSEの直径をe、その余裕幅をdとす
ると、ビット線コンタクトCBLと蓄積コンタクトCS
Eの直線距離はa+b+c+d+eとなる(図4)。ま
た、条件(2)から、ビット線BLの幅を2fとすると、
ビット線コンタクトCBLと蓄積コンタクトCSEのy
方向の距離yはe+d+fとなる(図5)。
位置関係(x方向の距離x′、y方向の距離y′)は次
の条件 (3)ビット線コンタクトCBL間にはワード線WLが通
過すること、(4)各ビット線コンタクトCBLは異なる
ビット線BLにコンタクトすること、により定まる。
間の直線距離はa+b+c+b+aとなる(図5)。ま
た、条件(4)から、ビット線BLのコンタクト部分の余
裕をhとすると、ビット線コンタクトCBL間のy方向
の距離y′はf+g+h+aとなる(図6)。最も近い
蓄積コンタクトCSE同志の位置関係(x方向の距離
x″、y方向の距離y″)についても同様に定める。
ット線コンタクトCBL及び蓄積コンタクトCSEを配
置すると図7に定めるようなる。次に、具体的な数値を
用いてセル面積を計算する。コンタクトホールの直径を
0.6μm、配線幅を0.5μm、コンタクトホールと
外部の配線との余裕を0.3μm、コンタクトホールと
コンタクトする配線との余裕を0.2μm、配線間の余
裕を0.5μmとすると、 a=e=0.3μm b=d=0.3μm c=0.5μm f=0.25μm g=0.5μm h=0.2μm となる。したがって、x、y、x′、y′、x″、y″
は次のようになる。
た具体例を図8に示す。破線で囲われた平行四辺形の部
分が単位パターンPとなって繰り返される。この単位パ
ターンPには実質的に4つのメモリセル対、すなわち、
8つのメモリセルが含まれることになる。
y方向の寸法を計算すると、図8(b)に示すようにな
る。平行四辺形形状の単位パターンPのx方向の寸法
は、頂点AB間で2x−3x′+x″となり、頂点AD
間で2x+x′+x″となる。y方向の寸法は、頂点A
B間で2y+3y′+y″となり、頂点AD間で2y−
y′+y″となる。
に、y方向に走るワード線WLのx方向のずれは2x−
3x′+x″となり、x方向に走るビット線BLのy方
向のずれは2y−y′+y″となる。単位パターンPの
面積SP は、 SP =(2x+x′+x″)×(2y+3y′+y″)
−(2x−3x′+x″)×(2y−y′+y″) となり、単位パターンPには8つのメモリセルが含まれ
るので、メモリセルの面積Sは、 S=SP /8 となる。
レイアウトする場合を考えると、 2x−3x′+x″=0 となる必要があるから、x″、y″は x″=−2x+3x′ =−2×1.5+3×1.2 =0.6μm y″=((2e+2d+c)2 −x″2 )1/2=1.59μm となる。したがって、メモリセルの面積Sは、 S=4.224μm2 となる。
はx=x′=x″としてもよいので、xとx′とx″の
うち最大の数値に合わせると、 x=x′=x″=1.5μm y=y″=0.85μm y′=1.25μm となり、メモリセルの面積Sは、 S=4.725μm2 となる。
した場合のメモリセルの面積Sは、 S=5.1μm2 となるから、本実施例によれば少なくとも10%以上セ
ル面積を減少させることができる。次に、本実施例の半
導体記憶装置におけるメモリセルアレイの配置について
説明する。
モリセルアレイの外形が長方形でなく平行四辺形になる
ので、その配置に工夫が必要となる。図9に示すよう
に、本実施例による平行四辺形のメモリセルアレイ30
のx軸及びy軸を半導体チップ32の各辺に平行になる
ように単純に配置すると、メモリセルアレイ30の周辺
部で無駄な領域(斜線部分)が発生してしまう。そこ
で、本実施例では、図10に示すように、平行四辺形の
メモリセルアレイ30の長いほうの一辺を半導体チップ
32の一辺に平行にする。このことにより無駄な領域
(斜線部分)を減少させることができる。
ルアレイ30が平行四辺形形状をしているため依然とし
て無駄な領域が生ずる。そのため、無駄な領域をさらに
減少させるために、図11に示すように、メモリセルア
レイ30を2分割し、分割セルアレイ30Bを分割セル
アレイ30Aに対して分割線31で鏡面反転した構造に
すれば、無駄な領域(斜線部分)をさらに減少させるこ
とができる。
割セルアレイ30Bの境界部分の詳細を図12に示す。
鏡面反転構造は、分割セルアレイ30A及び30Bのワ
ード線WLA1、WLA2、…、WLB1、WLB2、
…を平行にして、ビット線BL1a、BL1b、…を分
割線31で折り曲げるようにして構成する。ただし、分
割線31上で両分割メモリセル30A、30Bが共有す
るメモリセルが生ずるので、例えば、ワード線WLB1
を常にオフ状態にして分割セルアレイ30Aに属するも
のとして取り扱うようにする。
分割数は2に限らず、2以上のいくつに分割してもよ
い。本発明は上記第1の実施例に限らず種々の変形が可
能である。上記実施例ではメモリセル対が右上がりに配
向していたが、同じ方向であれば左上がりに配向してい
てもよい。 [第2の実施例]本発明の第2の実施例による半導体記
憶装置を図13乃至図17を用いて説明する。第1の実
施例と同一の構成要素には同一の符号を付して説明を省
略または簡略にする。
な領域が分散されて高集積化が可能となったが、図1に
示すようにビット線が1本おきに対となってしまうと共
に、図8に示すようワード線とビット線が斜交してメモ
リセルアレイの外形が長方形でなく平行四辺形になって
しまう。本実施例の半導体記憶装置のメモリセルレイア
ウトは、従来の無駄な領域を分散させて高集積可能であ
る点は第1の実施例と同じであるが、対となるビット線
が隣接し、ワード線とビット線が直交してメモリセルア
レイの外形が長方形となる点に特徴がある。
リセルレイアウトを示す。本実施例では、ワード線WL
1、WL2、…が従来と同様に縦方向に順番に配列さ
れ、ビット線BL1a、BL1b、BL2a、BL2
b、…も従来と同様に横方向に順番に配列されている。
縦横に走るワード線WL1、WL2、…とビット線BL
1a、BL1b、…の隙間に蓄積コンタクトCSE
(○)があり、ワード線WL1、WL2、…間のビット
線BL1a、BL1b、…上にビット線コンタクトCB
L(●)があるが、本実施例ではその配列に特徴があ
る。
ワード線WL2とWL3間では、1番目のビット線BL
1a上にビット線コンタクトCBL(●)、2番目のビ
ット線BL1bと3番目のビット線BL2aの間に蓄積
コンタクトCSE(○)、3番目のビット線BL2aと
4番目のビット線BL2bの間に蓄積コンタクトCSE
(○)、5番目のビット線BL3a上にビット線コンタ
クトCBL(●)、……というように、ビット線コンタ
クトCBL(●)、蓄積コンタクトCSE(○)、蓄積
コンタクトCSE(○)という順番で配列されている。
隣のワード線WL3とWL4間では、2本下方にずれた
ビット線BL2a上にビット線コンタクトCBL(●)
が配列され、続いて蓄積コンタクトCSE(○)、蓄積
コンタクトCSE(○)、…と同様に配列されている。
更に隣のワード線WL4とWL5間では、1本上方にず
れたビット線BL1b上にビット線コンタクトCBL
(●)が配列され、続いて蓄積コンタクトCSE
(○)、蓄積コンタクトCSE(○)、…と同様に配列
されている。更に隣のワード線WL5とWL6間では、
2本下方にずれたビット線BL2b上にビット線コンタ
クトCBL(●)が配列され、続いて蓄積コンタクトC
SE(○)、蓄積コンタクトCSE(○)、…と同様に
配列されている。以下、同様な配列パターンが繰り返さ
れる。
(●)を中心として斜めに配向しているが、本実施例で
はメモリセル対の配向方向が右上がりのものと左上がり
のものが規則的に混在している。すなわち、ワード線W
L1とWL2間のビット線コンタクトCBL(●)を中
心としたメモリセル対は常に右上がりであり、隣のワー
ド線WL2とWL3間のビット線コンタクトCBL
(●)を中心としたメモリセル対は同様に右上がりであ
る。しかし、隣のワード線WL3とWL4間のビット線
コンタクトCBL(●)を中心としたメモリセル対は逆
に左上がりであり、更に隣のワード線WL4とWL5間
のビット線コンタクトCBL(●)を中心としたメモリ
セル対は同様に左上がりである。以下同様にして配向パ
ターンが繰り返される。
ターンの具体例を図14乃至図16に示す。なお、本実
施例の半導体記憶装置の断面は図3に示す第1の実施例
の断面図と同じである。ビット線BL1a、BL1b、
…はビット線コンタクトCBLを介してソース領域14
にコンタクトしており、細長い活性領域13ビット線コ
ンタクトCBLを中心として左右に右上がり又は左上が
りに配されている。活性領域13の左右両端のドレイン
領域16が蓄積コンタクトCSEを介して蓄積電極24
にコンタクトしている。
が異なる。蓄積電極24の形状をハッチングにより示
す。図14の具体例では、縦横に配されているワード線
WL1、WL2、…とビット線BL1a、BL1b、…
間に、蓄積コンタクトCSEを含む2マスの横長領域を
占めている。図14では、ビット線コンタクトCBLを
中心とするメモリセル対の蓄積電極24の形状が同じで
ある。
電極24が2マスの横長領域を占めているが、その形状
が、ビット線コンタクトCBLを中心とするメモリセル
対の蓄積電極24同志で対称的な形状をしている。図1
6の具体例は、蓄積電極24がビット線コンタクトCB
Lを中心とするメモリセル対の蓄積電極24同志で対称
的な形状であるが、ワード線WL1、WL2、…とビッ
ト線BL1a、BL1b、…に重なるように形成されて
いる。 (半導体記憶装置の集積度についての考察1)上述の第
1及び第2の実施例における集積度向上の主要因を突き
止めるために、これら第1及び第2の実施例のパターン
について考察する。
ルドビット線構造ではビット線間に蓄積コンタクトCS
Eが配置されている。また、ビット線コンタクトCBL
はビット線BL上に形成されている。縦方向の集積度の
パラメータを考察するためにセンスアンプSAのピッチ
について考察する。
合、ワード線WL間に着目すると、その基本パターン
は、図17(a)又は(b)に示す2種類となる。図1
7(a)の基本パターンは3本のビット線BLの上下両
側のビット線BLにビット線コンタクトCBL(●)が
形成されている。ビット線BLの幅をL、ビット線BL
間の隙間をS、ビット線コンタクトCBL(●)及び蓄
積コンタクトCSE(○)のホールの直径をH、ホール
の内側の余裕をMi、外側の余裕のMoとする。図17
(a)の基本パターンのセンスアンプピッチPaは、 Pa=H/2+Mi+S+L+S+Mi+H/2 となる。図17(b)の基本パターンのセンスアンプピ
ッチPbは、 Pb=L/2+Mo+H+Mo+L+Mo+H+Mo+
L/2 となる。今、ビット線BLの幅L、ビット線BL間の隙
間S、コンタクトホールの直径Hを共にFとし、余裕M
i、Moを共にMとすると、ピッチPa、Pbは Pa=4F+2M Pb=4F+4M となり、ピッチPbの方が2Mだけ多くなる。すなわ
ち、図17(a)に示す基本パターンが、図17(b)
に示す基本パターンに律則されてしまい、これが無駄領
域として現れてしまう。
及び図13から明らかなように、基本パターンは図17
(c)に示す一種類のみである。図17(c)の基本パ
ターンのセンスアンプピッチPcは、 Pc=L/2+Mo+H+Mo+L+S+Mi+H/2 =4F+3M となる。このように、第1及び第2の実施例の場合に
は、従来よりセンスアンプピッチが1Mだけ少なくな
る。これが集積度向上の主要因である。
は、そのビット線コンタクトCBL及び蓄積コンタクト
CSEの配列の基本パターンにより集積度向上が実現で
きていることがわかる。すなわち、上記基本パターンを
採用したメモリセルレイアウトであれば同様の高集積化
が実現できる。 (半導体記憶装置の集積度についての考察2) (1) 上述の考察1から図17(a)に示すような基本パ
ターンを採用することにより従来より集積度が向上した
ことがわかったが、ビット線コンタクトCBL及び蓄積
コンタクトCSEの配列には種々の配列パターンが考え
られる。ここではセンスアンプピッチが最小になる配列
パターンの一般原則を求める。
タクトCBLの左右に蓄積コンタクトCSEが配置され
ているので、メモリセルアレイ全体として、ビット線コ
ンタクトCBLの数NBLと蓄積コンタクトCSEの数N
SEの比率は、 NBL:NSE=1:2 である。したがって、あるワード線WL間で2NBL>N
SEとなると、他のワード線WL間では必然的に2NBL<
NSEと蓄積コンタクトCSEが過剰になる。蓄積コンタ
クトCSEが過剰なると、その配列パターンのセンスア
ンプピッチが最大となり、この配列パターンのセンスア
ンプピッチにより全体のメモリセルアレイの大きさが律
則される。
ット線コンタクトCBLの数NBLと蓄積コンタクトCS
Eの数NSEの比率が1:2となる場合に、センスアンプ
ピッチが最小になる。 (2) 次に、ビット線コンタクトCBLと蓄積コンタクト
CSEの配列パターンの繰り返しの基本ユニットの大き
さについて考察する。
ッチ(ビット線BLピッチの2倍)により画定される最
小単位ユニット中には平均1個の蓄積コンタクトCSE
が存在している。一方、蓄積コンタクトCSEとビット
線コンタクトCBLの比率は2:1であることが必要で
ある。したがって、全ての最小基本ユニット中で、蓄積
コンタクトCSEの平均個数が1個、ビット線コンタク
トCBLの平均個数が1/2個であれば、センスアンプ
ピッチが最小となる。
ンタクトCSEもビット線コンタクトCBLも整数個含
まなければならない。したがって、繰り返しの基本ユニ
ットは最小基本ユニットの2n倍(nは整数)でなけれ
ばならない。すなわち、ひとつのワード線WLピッチと
2n倍のセンスアンプSAピッチにより画定されるユニ
ットが繰り返しの基本ユニットとなる。
のセンスアンプSAピッチでは繰り返しの基本ユニット
とはなり得ないので、メモリセル配列が1ビット×mビ
ット配置の半導体記憶装置ではセンスアンプピッチを最
小にできない。 (3) 次に、センスアンプピッチを最小にする具体的なレ
イアウトパターンを導くルールについて考察する。
チとセンスアンプSAの2ピッチが最小の繰り返しパタ
ーンであることがわかった。この繰り返しパターンはワ
ード線WL方向で並進対称であるから、最小の繰り返し
パターンは図17(d)のようになる。これによりビッ
ト線コンタクトCBLと蓄積コンタクトCSEの配列パ
ターンは定まったから、ビット線コンタクトCBLがビ
ット線BL上のどこに位置するかを指定すれば全体の配
列が決定する。ビット線コンタクトCBLを指定する規
則は、(1)隣接するワード線WL間では同一ビット線B
Lにビット線コンタクトCBLを設けることはできな
い、(2)ワードWL間の順番にビット線BLa、ビット
線BLb、ビット線BLaというような配列(図17
(e))はできない、等である。
ーンを決めるには、繰り返しの基本ユニットの大きさを
定め、これら規則に基づいてビット線コンタクトCBL
を指定し、その後蓄積コンタクトCSEを配置すればよ
いことがわかる。このようにすれば上述の第1および第
2の実施例とは異なる種々のレイアウトパターンの半導
体記憶装置が実現できる。 [第3の実施例]本発明の第3の実施例による半導体記
憶装置を図18乃至図20を用いて説明する。第2の実
施例と同一の構成要素には同一の符号を付して説明を省
略または簡略にする。
積コンタクトCSEの配列は上述の考察において最も集
積度が高いものであり、その点では第1及び第2の実施
例と同様である。本実施例では、ビット線対を構成する
ビット線BL1aとBL1b、BL2aとBL2b、…
のうち、一方のビット線BL1a、BL2a、…にのみ
ビット線コンタクトCBLを配置した点に特徴がある。
リセルレイアウトを示す。本実施例では、ワード線WL
1、WL2、…もビット線BL1a、BL1b、BL2
a、BL2b、…も従来と同様に横方向に順番に配列さ
れている。縦横に走るワード線WL1、WL2、…とビ
ット線BL1a、BL1b、…の隙間に蓄積コンタクト
CSE(○)があり、ワード線WL1、WL2、…間の
ビット線対の一方のビット線BL1a、BL2a、…上
のみにビット線コンタクトCBL(●)がある。他方の
ビット線BL1b、BL2b、…には何も接続されてい
ない。
L1aにはビット線コンタクトCBL(●)がワード線
WL2とWL3間に配置され、ワード線WL3、WL4
を挟んでワード線WL3とWL4間に配置されている。
蓄積コンタクトCSE(○)は、ビット線コンタクトC
BL(●)が形成されていないワード線WL1とWL2
間、WL3とWL4間、…に、ビット線BL1aを挟ん
で上下に配置されている。同様にビット線BL2aには
ビット線コンタクトCBL(●)が配置され、蓄積コン
タクトCSE(○)も同様に配置されているが、全体に
ワード線WL1本分だけずれている。ビット線BL3a
におけるビット線コンタクトCBL(●)と蓄積コンタ
クトCSE(○)の配置は、ビット線BL1aと同じで
ある。
(●)を中心として斜めに配向しているが、本実施例で
はメモリセル対の配向方向が全て左上がりに配向してい
る。本実施例ではビット線対の一方のビット線のみにビ
ット線コンタクトCBLが配置されているため、ビット
線容量にアンバランスが発生する。このアンバランスを
解消するために、セルアレイの途中でビット線コンタク
トCBLが配置されるビット線を入れ換えることが望ま
しい。
が配置されるビット線BLを切換えた接続部分の一具体
例のレイアウトである。ビット線BL1a、BL2a、
…にビット線コンタクトCBL(●)が配置されたメモ
リセルアレイ(左側)も、ビット線BL1b、BL2
b、…にビット線コンタクトCBL(●)が配置された
メモリセルアレイ(右側)も、メモリセル対が全て左上
がりに配向している。
線WLを1本取り除いている。すなわち、ワード線WL
4とWL1′間を通常のワード線WLピッチの2倍にし
ている。また、接続部分ではビット線コンタクトCBL
(●)に対して片側だけにメモリセルと蓄積コンタクト
CSE(○)を形成するようにしている。
が配置されるビット線BLを切換えた接続部分の他の具
体例のレイアウトである。図19の具体例と異なる点
は、ビット線BL1a、BL2a、…にビット線コンタ
クトCBL(●)が配置されたメモリセルアレイ(左
側)ではメモリセル対が左上がりに配向しているが、ビ
ット線BL1b、BL2b、…にビット線コンタクトC
BL(●)が配置されたメモリセルアレイ(右側)では
メモリセル対が右上がりに配向している点である。 [第4の実施例]本発明の第4の実施例による半導体記
憶装置を図21乃至図23を用いて説明する。第3の実
施例と同一の構成要素には同一の符号を付して説明を省
略または簡略にする。第3の実施例ではメモリセル対の
配向方向が全て同じ方向に配向していたが、本施例で
は、ビット線BL1a、BL2a、…によりメモリセル
対の配向方向を異ならせた点に特徴がある。すなわち、
ビット線BL1aに配置されたビット線コンタクトCB
L(●)を中心とするメモリセル対は左上がりに配向さ
れているが、ビット線BL2aに配置されたビット線コ
ンタクトCBL(●)を中心とするメモリセル対は逆に
右上がりに配向されている。
BL(●)が配置されるビット線BLを切換えた接続部
分における無駄領域が発生しないようにできるという利
点がある。図22はビット線コンタクトCBL(●)が
配置されるビット線BLを切換えた接続部分のレイアウ
トであり、図23は接続部分のレイアウトパターンであ
る。
メモリセルアレイのワード線WL4に直ぐ隣接して左側
のワード線WL1′が配置されている。左側のメモリセ
ルアレイではビット線BL1aに接続されるメモリセル
対は右上がりに配向しているが、右側のメモリセルアレ
イでビット線BL1aと対をなすビット線BL1bに接
続されるメモリセル対は左上がりに配向している。同様
に、左側のメモリセルアレイではビット線BL2aに接
続されるメモリセル対は左上がりに配向しているが、右
側のメモリセルアレイでビット線BL2aと対をなすビ
ット線BL2bに接続されるメモリセル対は右上がりに
配向している。
向方向を接続部分で適切に噛み合わせることにより無駄
な領域が発生しないようにしている。 [第5の実施例]本発明の第5の実施例による半導体記
憶装置を図24乃至図26を用いて説明する。第3の実
施例と同一の構成要素には同一の符号を付して説明を省
略または簡略にする。
リセルレイアウトを示し、図25にレイアウトパターン
を示す。本実施例は、ビット線コンタクトCBL(●)
と蓄積コンタクトCSE(○)の配列は第3の実施例と
同じであるが、図39に示す従来の半導体記憶装置と同
様に活性領域13がT字型をしていて、ビット線BL1
a、BL1b、…及びワード線WL1、WL2、…に平
行に形成され、活性領域13における転送トランジスタ
がワード線WL1、WL2、…に対して直交している点
に特徴がある。
L2a、…の方にビット線コンタクトCBL(●)が配
置されており、T字型の活性領域13もビット線BL1
a、BL2a、…に接続されているが、T字型の方向が
交互に正立又は倒立している。すなわち、ワード線WL
2とWL3間のビット線BL1aに配置されたビット線
コンタクトCBL(●)には逆T字型の活性領域13が
接続され、ビット線BL1a下方の蓄積コンタクトCS
Eに接続されている。隣のワード線WL4とWL5間の
ビット線BL1aに配置されたビット線コンタクトCB
L(●)には正T字型の活性領域13が接続され、ビッ
ト線BL1a上方の蓄積コンタクトCSEに接続されて
いる。
が配置されるビット線BLを切換えた接続部分の一具体
例のレイアウトを示す。右側のメモリセルアレイと左側
のメモリセルアレイによりビット線コンタクトCBL
(●)が接続されるビット線BL1a、BL1b、BL
2a、BL2b、…が切換えられている。 [第6の実施例]本発明の第6の実施例による半導体記
憶装置を図27乃至図29を用いて説明する。第5の実
施例と同一の構成要素には同一の符号を付して説明を省
略または簡略にする。
リセルレイアウトを示し、図25にレイアウトパターン
を示し、図26に接続部分の具体例のレイアウトを示
す。本実施例は、ビット線コンタクトCBL(●)と蓄
積コンタクトCSE(○)の配列については第5の実施
例と同じであるが、活性領域13の形状がT字型ではな
くV字型をしている点が異なる。すなわち、ビット線B
L1a、BL2a、…に配置されたビット線コンタクト
CBL(●)にV字型の活性領域13が、交互に正立又
は倒立して設けられている。接続部分においてもビット
線コンタクトCBL(●)と蓄積コンタクトCSE
(○)の配列は第5の実施例と同じであって、活性領域
13の形状がV字型である点が異なる。 [第7の実施例]本発明の第7の実施例による半導体記
憶装置を図30乃至図32を用いて説明する。第1の実
施例と同一の構成要素には同一の符号を付して説明を省
略または簡略にする。
リセルレイアウトを示し、図31にレイアウトパターン
を示し、図32にB−B線断面図を示す。本実施例の半
導体記憶装置のメモリセルレイアウトは、ワード線WL
1、WL2、…が順番に縦方向に配列される、ビット線
BL1a、BL1b、…も順番に横方向に配列されてい
る。第1乃至第6の実施例はビット線BL上に蓄積容量
を形成するシールドビット線構造であったが、本実施例
では蓄積容量上にビット線BLを形成する構造である点
が異なる。
イアウトは、図30に示すように、ビット線コンタクト
CBL(●)とビット線BLは当然であるが、ビット線
BLと蓄積コンタクトCSE(○)をも平面的に重ね合
わせている。すなわち、ビット線BL1a下には、ワー
ド線WL1とWL2間には蓄積コンタクトCSE(○)
が設けられ、ワード線WL2とWL3間にはビット線コ
ンタクトCBL(●)が設けられ、ワード線WL1とW
L2間には蓄積コンタクトCSE(○)が設けられ、こ
のビット線コンタクトCBL(●)を中心としての蓄積
コンタクトCSE(○)に活性領域13が伸び、蓄積コ
ンタクトCSE(○)上に蓄積電極24が形成されてい
る。ビット線BL1bにも同様にビット線コンタクトC
BL(●)、蓄積コンタクトCSE(○)、活性領域1
3、蓄積電極24が形成されているが、ワード線WLが
2本分ずれている。
の断面図を用いて説明する。半導体基板10表面のフィ
ールド酸化膜12で分離された活性領域13に転送トラ
ンジスタのソース領域14及びドレイン領域16が形成
されている。中央のソース領域14と左右のドレイン領
域16との間にゲート酸化膜18を介してそれぞれワー
ド線WL2とWL3が設けられている。ワード線WL
1、WL4は左右のフィールド酸化膜12上に形成され
ている。ワード線WL1〜WL4上には酸化膜20が形
成され、この酸化膜20上に蓄積電極24が形成され、
蓄積電極24はドレイン領域16とビット線コンタクト
CBLによりコンタクトされている。対向電極26は、
蓄積電極24の周囲に薄い酸化膜(図示せず)を介して
形成されている。対向電極26上には酸化膜28を介し
てビット線BL1aが形成され、ビット線BL1aはビ
ット線コンタクトCBLを介してソース領域14にコン
タクトしている。
するセンスアンプピッチについて前述の考察と同様の手
法で検討する。本実施例のメモリセルレイアウトの基本
パターンは図33のようになり、隣接する2本のビット
線BLにビット線コンタクトCBL(●)と蓄積コンタ
クトCSE(○)が形成されているものである。ビット
線コンタクトCBL(●)と蓄積コンタクトCSE
(○)のホールの直径をH、内側の余裕をMi、外側の
余裕をMoとすると、この基本パターンのセンスアンプ
ピッチPdの1/2は、Pd/2=H/2+Mi+Mo
+Mi+H/2となる。今、コンタクトホールの直径H
をFとし、余裕Mi、Moを共にMとすると、ピッチP
dは Pd=2(F+3M)=2F+6Mとなる。通
常、M=F/2であるから、Pd=5Fとなる。従来の
基本パターンのセンスアンプピッチは、図41に示すよ
うに蓄積コンタクトの間隔で律則され、ホールの直径H
内側の余裕Mi、蓄積電極の間隔Sを考慮して、 Pb/2=H/2+Mi+S+Mi+H/2 となる。上記と同様にしてPb=6Fとなるから、Pd
はPbより1Fだけ少なくなり、集積度が向上する。
トとビット線コンタクトが隙間無く配列されているた
め、従来のような無駄な領域がなく高集積化が可能であ
る。 [第8の実施例]本発明の第8の実施例による半導体記
憶装置を図34及び図35を用いて説明する。図34は
本実施例の半導体記憶装置のメモリセルレイアウトであ
り、図35に実際のレイアウトパターンである。
量上にビット線を形成する構造の半導体記憶装置であっ
て、ビット線コンタクトCBLと蓄積コンタクトCSE
を第1の実施例と同じ配置にしたものである。図35に
示すようにビット線BL下にも蓄積電極24が形成され
ている。本実施例によれば蓄積電極をビット線と平面的
に重なるように形成できるので、大きな蓄積容量を確保
しながら、高集積化が実現できる。
のビット線に接続されたメモリセル対と、2j+1番目
のビット線に接続されたメモリセル対のビット線コンタ
クトが2本のワード線を挟んで配され、2j番目のビッ
ト線に接続されたメモリセル対と、2j+2番目のビッ
ト線に接続されたメモリセル対のビット線コンタクトが
1本のワード線を挟んで配され、2j番目のビット線と
2j+1番目のビット線が対として同一のセンスアンプ
に接続されているので、無駄な領域が少なく高集積化す
ることができる。
おける配列を示す概念図である。
要部のパターンを示す平面図である。
要部の断面図である。
レイアウトの基本的考え方の説明図である。
レイアウトの基本的考え方の説明図である。
レイアウトの基本的考え方の説明図である。
レイアウトの基本的考え方の説明図である。
おけるメモリセルレイアウトの具体例を示す平面図であ
る。
半導体チップ内の配置の一具体例を示す図である。
の半導体チップ内の配置の他の具体例を示す図である。
の半導体チップ内の配置の更に他の具体例を示す図であ
る。
アウトの具体例を示す図である。
における配列を示す概念図である。
の要部のパターンを示す平面図である。
の要部のパターンを示す平面図である。
の要部のパターンを示す平面図である。
記憶装置のレイアウトの基本的考え方の説明図である。
における配列を示す概念図である。
における接続部分の配列を示す概念図である。
における接続部分の配列を示す概念図である。
における配列を示す概念図である。
における接続部分の配列を示す概念図である。
の要部のパターンを示す平面図である。
における配列を示す概念図である。
の要部のパターンを示す平面図である。
における接続部分の配列を示す概念図である。
における配列を示す概念図である。
の要部のパターンを示す平面図である。
における接続部分の配列を示す概念図である。
における配列を示す概念図である。
の要部のパターンを示す平面図である。
の要部の断面図である。
のレイアウトの基本的考え方の説明図である。
における配列を示す概念図である。
の要部のパターンを示す平面図である。
念図である。
す平面図である。
る。
念図である。
す平面図である。
念図である。
Claims (12)
- 【請求項1】 複数のワード線及び複数のビット線を互
いに交差するように配し、 情報を記憶する蓄積容量と情報を読み書きする転送トラ
ンジスタとを有し、前記転送トランジスタのゲートが前
記ワード線に接続され、ソースがビット線コンタクトを
介して前記ビット線に接続され、ドレインが前記蓄積容
量の蓄積電極に蓄積コンタクトを介して接続されたメモ
リセルを縦横に配置し、 近接する2つのメモリセルを対としてメモリセル対を構
成し、 前記メモリセル対の各メモリセルが前記ビット線コンタ
クトを共有している半導体記憶装置において、 2j番目のビット線に接続されたメモリセル対と、2j
+1番目のビット線に接続されたメモリセル対のビット
線コンタクトが2本のワード線を挟んで配され、 2j番目のビット線に接続されたメモリセル対と、2j
+2番目のビット線に接続されたメモリセル対のビット
線コンタクトが1本のワード線を挟んで配され、 2j番目のビット線と2j+1番目のビット線が対とし
て同一のセンスアンプに接続されていることを特徴とす
る半導体記憶装置。 - 【請求項2】 請求項1記載の半導体記憶装置におい
て、 前記ビット線上に前記蓄積容量が形成されていることを
特徴とする半導体記憶装置。 - 【請求項3】 複数のワード線及び複数のビット線を互
いに交差するように配し、 情報を記憶する蓄積容量と情報を読み書きする転送トラ
ンジスタとを有し、前記転送トランジスタのゲートが前
記ワード線に接続され、ソースがビット線コンタクトを
介して前記ビット線に接続され、ドレインが前記蓄積容
量の蓄積電極に前記ゲートを覆う絶縁膜に開口された蓄
積コンタクトを介して接続されたメモリセルを縦横に配
置し、 近接する2つのメモリセルを対としてメモリセル対を構
成し、 前記メモリセル対の各メモリセルが前記ビット線コンタ
クトを共有している半導体記憶装置において、 2j番目のビット線と2j+1番目のビット線が対とし
て同一のセンスアンプに接続され、 2j+2番目のビット線と2j+3番目のビット線が対
として別の同一のセンスアンプに接続され、 前記メモリセルが縦横に配置されたメモリセル領域の一
の領域では、2j番目のビット線及び2j+2番目のビ
ット線にのみメモリセル対が接続され、 前記一の領域において、2j番目のビット線のビット線
コンタクトと2j+2番目のビット線のビット線コンタ
クトは1本のワード線を挟んで交互に配置されているこ
とを特徴とする半導体記憶装置。 - 【請求項4】 請求項3記載の半導体記憶装置におい
て、 2j番目のビット線に接続されたメモリセル対を構成す
る2つのメモリセルが、この2j番目のビット線の両側
に配置されていることを特徴とする半導体記憶装置。 - 【請求項5】 請求項4記載の半導体記憶装置におい
て、 2j番目のビット線に接続されたメモリセル対がビット
線に対して斜めの同一方向に配向されていることを特徴
とする半導体記憶装置。 - 【請求項6】 請求項4記載の半導体記憶装置におい
て、 2j番目のビット線に接続されたメモリセル対の配向方
向と、2j+2番目のビット線に接続されたメモリセル
対の配向方向とが交差することを特徴とする半導体記憶
装置。 - 【請求項7】 請求項3記載の半導体記憶装置におい
て、 2j番目のビット線に接続されたメモリセル対を構成す
る2つのメモリセルが、この2j番目のビット線の片側
に配置され、 2本のワード線を挟んで配されたメモリセル対を構成す
る2つのメモリセルが、ビット線に対して両側に配置さ
れていることを特徴とする半導体記憶装置。 - 【請求項8】 請求項7記載の半導体記憶装置におい
て、 2j番目のビット線に接続されたメモリセル対がビット
線コンタクトを中心とするT字型又はV字型であること
を特徴とする半導体記憶装置。 - 【請求項9】 請求項3乃至8のいずれか1項に記載の
半導体記憶装置において、 2j番目のビット線及び2j+2番目のビット線にのみ
メモリセル対が接続されている前記一の領域と、2j+
1番目のビット線及び2j+3番目のビット線にのみ接
続されている他の領域とに分割されていることを特徴と
する半導体記憶装置。 - 【請求項10】 請求項1記載の半導体記憶装置におい
て、 前記蓄積容量上にビット線が形成されていることを特徴
とする半導体記憶装置。 - 【請求項11】 請求項10記載の半導体記憶装置にお
いて、 前記メモリセル対が前記ビット線に平行な方向に配向さ
れていることを特徴とする半導体記憶装置。 - 【請求項12】 請求項10記載の半導体記憶装置にお
いて、 前記メモリセル対が前記ビット線に対して斜めの方向に
配向されていることを特徴とする半導体記憶装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP8107644A JP2852735B2 (ja) | 1996-04-26 | 1996-04-26 | 半導体記憶装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JPH08293587A JPH08293587A (ja) | 1996-11-05 |
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