JP3328971B2 - スタティックram - Google Patents

スタティックram

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    • G11C11/34Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor using electric elements using semiconductor devices
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    • G11C11/41Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor using electric elements using semiconductor devices using transistors forming static cells with positive feedback, i.e. cells not needing refreshing or charge regeneration, e.g. bistable multivibrator or Schmitt trigger
    • G11C11/412Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor using electric elements using semiconductor devices using transistors forming static cells with positive feedback, i.e. cells not needing refreshing or charge regeneration, e.g. bistable multivibrator or Schmitt trigger using field-effect transistors only

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  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Semiconductor Memories (AREA)
  • Thin Film Transistor (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、スタティックRAMに
関し、特に負荷素子をTFT(Thin FilmTransistor)
で形成したスプリットワード線型のスタティックRAM
に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来のスタティックRAMのメモリセル
を、図7のレイアウト図および図8の回路図により説明
する。図に示すように、メモリセル11の領域内には、
第1のインバータ12と第2のインバータ13とで形成
したフリップフロップ14が設けられている。このフリ
ップフロップには第1のワードトランジスタ15と第2
のワードトランジスタ16とが接続されている。
【0003】上記第1のインバータ12を構成する第1
のドライバトランジスタ17のゲート電極21と上記第
2のインバータ13を構成する第2のドライバトランジ
スタ18のゲート電極22とは、点Oを中心とする点対
称になる状態に配設されている。また上記第1のワード
トランジスタ15のゲート電極を含むワード線23と上
記第2のワードトランジスタ16のゲート電極を含むワ
ード線24とは、上記点Oを中心とする点対称になる状
態に配設されている。さらに第1,第2のワードトラン
ジスタ15,16の拡散層領域25,26とそれらに接
続する上記第1,第2のドライバトランジスタ17,1
8のそれぞれの拡散層領域27,28とが、上記点Oを
中心とする点対称になる状態に配設されている。
【0004】さらにまた上記第1のインバータ12にお
ける第1の負荷素子(この負荷素子はTFTで構成され
るので、以下第1のTFTと記す)19のゲート電極2
9と上記第2のインバータ13における第2の負荷素子
20(この負荷素子はTFTで構成されるので、以下第
2のTFTと記す)のゲート電極30とは、同メモリセ
ル11の領域内において上記点Oを中心とする点対称に
なる状態に配設されている。
【0005】また上記第1のTFT19のチャネル領域
31とそれに接続するチャネル配線41と上記第2のT
FT20のチャネル領域32とそれに接続する別のチャ
ネル配線42とは、同メモリセル11の領域内において
上記点Oを中心とする点対称になる状態に配設されてい
る。しかも上記チャネル配線41は第1のワード線23
上に配設されていて、上記別のチャネル配線42は第2
のワード線24上に配設されている。
【0006】また図9の概略構成断面図に示すように、
特に負荷素子をTFTで形成したスプリットワード線型
のスタティックRAM5では、ビットコンタクト用のコ
ンタクトホール110はメモリセル11,111間でか
つメモリセル11の第1のワード線23とメモリセル1
11の第2のワード線112との間に形成されている。
したがって、第1のワードトランジスタ15の拡散層3
4には上記コンタクトホール110内に形成したプラグ
115を介してビット線120が接続される。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記構
造のスタティックRAMでは、1メモリセル領域内に2
本のチャネル配線が配設されている。このため、TFT
のゲート電極を形成するpoly−Si膜と同TFTの
チャネル領域を形成するpoly−Si膜とで、ソフト
エラー対策用のキャパシタ(Cross Coupled Capacito
r )を形成するための領域が確保できない。したがっ
て、上記キャパシタを形成することが困難である。もし
十分な容量を有する上記キャパシタを形成するには、キ
ャパシタを形成する層を追加して形成しなければならな
い。
【0008】また上記構造のワードトランジスタの拡散
層とビット線との接続では、第1,第2のワード線を形
成する1層目のpoly−Si膜の段差を利用して自己
整合的に形成したコンタクトホールを用いている場合特
、当該コンタクトホールのアスペクト比が非常に大き
くなる。このため、ビット線をカバリッジ良くコンタク
トホール内に埋め込んで形成することが極めて困難であ
る。したがって、ビット線の配線信頼性が低下する。
【0009】本発明は、ソフトエラー対策用のキャパシ
タを形成する領域を確保する、TFTのチャネル長を十
分に確保する、または信頼性の高いビットコンタクトの
形成する等に優れたスタティックRAMを提供すること
を目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するためになされたスタティックRAMである。すな
わち、スタティックRAMを構成する第1のドライバト
ランジスタのパターンと第2のドライバトランジスタの
パターンとを点対称に配設し、また第1のワードトラン
ジスタのパターンと第2のワードトランジスタのパター
ンとを点対称に配設して、さらに第1の負荷素子のパタ
ーンと第2の負荷素子のパターンとを非対称に配置した
ものである。例えば、第1,第2の負荷素子をTFTで
形成し、第1の負荷素子のチャネル領域を当該メモリセ
ルの領域外に延長して形成し、メモリセルの領域内に、
第2の負荷素子のチャネル領域に接続するチャネル配線
を設けたものである。あるいは、上記延長したチャネル
領域の少なくとも一部分にキャパシタを形成したもので
ある。
【0011】または、一方のワードトランジスタの拡散
層に接続するもので当該ワードトランジスタにオーバラ
ップする状態に配設した配線と当該配線上に形成したビ
ットコンタクト部とを介して、上記拡散層に接続するビ
ット線を設けたものである。
【0012】
【作用】上記構造のスタティックRAMでは、各第1,
第2のドライバトランジスタのパターンを点対称に配設
するとともに、各第1,第2のワードトランジスタのパ
ターンを点対称に配設し、かつ各第1,第2の負荷素子
のパターンを非対称に配置したことにより、例えば、第
1の負荷素子のチャネル領域を当該メモリセル領域外に
延長して形成することが可能になる。また、延長したチ
ャネル領域の少なくとも一部分に、例えばソフトエラー
対策用のキャパシタを形成することが可能になる。
【0013】また一方のワードトランジスタの拡散層に
接続しかつ当該ワードトランジスタ上に配設した配線
と、当該配線上に形成したビットコンタクト部とを介し
て、上記拡散層に接続するビット線を設けたことによ
り、ビットコンタクト部のアスペクト比が小さくなる。
【0014】
【実施例】本発明の第1の実施例を図1のレイアウト図
および図2の回路図により説明する。図に示すように、
メモリセル11の領域内に、第1のインバータ12と第
2のインバータ13とで形成したフリップフロップ14
が設けられている。このフリップフロップには第1のワ
ードトランジスタ15と第2のワードトランジスタ16
とが接続されている。
【0015】上記第1のインバータ12を構成する第1
のドライバトランジスタ17のゲート電極21と上記第
2のインバータ13を構成する第2のドライバトランジ
スタ18のゲート電極22とは、点Oを中心とする点対
称になる状態に配設されている。また上記第1のワード
トランジスタ15のゲート電極を含むワード線23と上
記第2のワードトランジスタ16のゲート電極を含むワ
ード線24とは、上記点Oを中心とする点対称になる状
態に配設されている。さらに第1,第2のワードトラン
ジスタ15,16の拡散層領域25,26とそれらに接
続する上記第1,第2のドライバトランジスタ17,1
8のそれぞれの拡散層領域27,28とが、上記点Oを
中心とする点対称になる状態に配設されている。
【0016】さらに上記第1のインバータ12における
第1の負荷素子(この負荷素子はTFTで構成されるの
で、以下第1のTFTと記す)19のゲート電極29と
上記第2のインバータ13における第2の負荷素子(こ
の負荷素子はTFTで構成されるので、以下第2のTF
Tと記す)20のゲート電極30とは、点Oを中心とす
る点対称になる状態に配設されている。
【0017】また上記第1のTFT19のチャネル領域
31と上記第2のTFT20のチャネル領域32とは、
非対称になる状態に配設されている。すなわち、上記チ
ャネル領域31に接続するチャネル配線41がメモリセ
ル11の領域内に形成されていて、上記チャネル領域3
2に接続するチャネル配線42は同メモリセル11の領
域外に形成されている。さらにチャネル領域32はチャ
ネル領域31よりも長く形成されている。上記の如く
に、スタティックRAM1の各構成部品はレイアウトさ
れている。
【0018】上記構成のスタティックRAM1では、第
2のTFT20のチャネル長Lが長くなる。したがっ
て、メモリセル11におけるデータの保持安定性が高ま
る。
【0019】次に第2の実施例を、図3のレイアウト図
により説明する。図に示すように、スタティックRAM
2は、上記図1,図2で説明したスタティックRAM
(1)において、第2のTFT20の延長したチャネル
領域33の少なくとも一部分にキャパシタ50を形成し
たものである。なお、他の構成部品は上記第1の実施例
で説明したと同様なので、ここでの説明は省略する。
【0020】上記構造のスタティックRAM2では、第
2のTFT20のチャネル領域33にキャパシタ50を
設けたことにより、メモリセル11の静電容量が増大す
ることになる。その結果、メモリセル11がソフトエラ
ーに対して強くなる。
【0021】次に第3の実施例を、図4のレイアウト図
および図5のビットコンタクト部の概略構成断面図によ
り説明する。図に示すように、スタティックRAM3で
は、上記図1,図2で説明したスタティックRAM
(1)において、ビットコンタクト部の位置を変えてあ
る。すなわち、上記第1,第2のワードトランジスタ1
5,(16)のうち。例えば第1のワードトランジスタ
15上には、絶縁膜71を介して、当該第1のワードト
ランジスタ15の拡散層34に接続する配線61が配設
されている。この配線61は、例えばTFTゲート電極
72と同じ層のポリシリコン膜や、また別の例ではTF
Tゲート電極72とは別の記憶ノード80を形成する3
層目のpoly−Si膜72で形成される。上記3層目
のpoly−Si膜72と上記拡散層34との接続は、
3層目のpoly−Si膜72を拡散層34に直接接続
してもよいが、例えば図に示すように、2層目のpol
y−Si膜73とその上面に形成した、例えばシリサイ
ドよりなる低抵抗層74とを介した構造としてもよい。
【0022】さらに配線61上には、層間絶縁膜75に
形成したビットコンタクト部62が設けられている。上
記層間絶縁膜75上には、上記ビットコンタクト部62
に接続するビット線63が配設されている。したがっ
て、ビット線63は、配線61とビットコンタクト部6
2とを介して第1のワードトランジスタ15の拡散層3
4に接続される。なお、ビット線63の下側にはバリア
メタル76が形成されている。
【0023】上記構成のスタティックRAM3では、ビ
ットコンタクト部62を第1のワードトランジスタ15
上に設けたことにより、ビットコンタクト部62のアス
ペクト比が小さくなる。したがって、ビット線63の配
線信頼性が向上する。
【0024】なお上記スタティックRAM3において、
図6のビットコンタクト部の概略構成断面図に示すよう
に、配線61は、例えば2層目のpoly−Si膜73
と低抵抗層74とで形成し、ビットコンタクト62を介
してビット線63を接続することも可能である。
【0025】また図には示さないが、ワード線とドライ
バトランジスタのゲート電極とを、同層の膜(例えばp
oly−Si膜)で形成しない場合には、ワード線を先
に形成し、その後ドライバトランジスタのゲート電極を
形成する際に、このゲート電極を形成する膜(例えばp
oly−Si膜)で配線を形成することも可能である。
【0026】
【発明の効果】以上、説明したように請求項1〜3の発
明によれば、各第1,第2のドライバトランジスタのパ
ターン同士と、各第1,第2のワードトランジスタのパ
ターン同士とを互いに点対称になる状態に配設し、各第
1,第2の負荷素子のパターン同士を非対称に配置した
ので、第1のTFTのチャネル領域を当該メモリセル領
域外に延長して形成することができる。よって、第1の
TFTのチャネル長を長くすることが可能になるので、
メモリセル11におけるデータ保持安定性が高めること
ができる。またチャネル領域を延長したので、その部分
にキャパシタを形成することができる。よって、このキ
ャパシタによって、メモリセルの静電容量が増大するの
で、ソフトエラー耐性の向上を図ることができる。
【0027】また請求項4の発明によれば、一方のワー
ドトランジスタの拡散層に接続する配線をワードトラン
ジスタ上に配設し、この配線上にビットコンタクト部を
形成してビット線を接続したので、ビットコンタクト部
のアスペクト比が従来よりも小さくなる。よって、ビッ
ト線の配線信頼性の向上が図れる。
【図面の簡単な説明】
【図1】第1の実施例のレイアウト図である。
【図2】第1の実施例の回路図である。
【図3】第2の実施例のレイアウト図である。
【図4】第3の実施例のレイアウト図である。
【図5】第3の実施例のビットコンタクト部の概略構成
断面図である。
【図6】ビットコンタクト部の概略構成断面図である。
【図7】従来例のレイアウト図である。
【図8】従来例の回路図である。
【図9】従来例のビットコンタクト部の概略構成断面図
である。
【符号の説明】
1 スタティックRAM 2 スタティックRAM 3 スタティックRAM 11 メモリセル 12 第1のインバータ 13 第2のインバータ 14 フリップフロップ 15 第1のワードトランジスタ 16 第2のワードトランジスタ 17 第1のドライバトランジスタ 18 第2のドライバトランジスタ 19 第1の負荷素子(第1のTFT) 20 第2の負荷素子(第1のTFT) 21 (第1のドライバトランジスタ)ゲート電極 22 (第2のドライバトランジスタ)ゲート電極 23 第1のワード線 24 第2のワード線 25 拡散層領域 26 拡散層領域 27 拡散層領域 28 拡散層領域 29 (第1のTFTの)ゲート電極 30 (第2のTFTの)ゲート電極 31 (第1のTFTの)チャネル領域 32 (第2のTFTの)チャネル領域 34 (第2のワードトランジスタの)拡散層 41 チャネル配線 50 キャパシタ 61 配線 62 ビットコンタクト部 63 ビット線
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 21/8244 H01L 27/11 H01L 29/786

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 メモリセル内に、第1のインバータと第
    2のインバータとで形成したフリップフロップと、当該
    フリップフロップに接続する第1のワードトランジスタ
    と第2のワードトランジスタとを設けたものであって、 前記第1のインバータを構成する第1のドライバトラン
    ジスタのパターンと前記第2のインバータを構成する第
    2のドライバトランジスタのパターンとを点対称になる
    状態に配設するとともに、前記第1のワードトランジス
    タのパターンと前記第2のワードトランジスタのパター
    ンとを点対称になる状態に配設したスタティックRAM
    において、 前記第1のインバータを構成する第1の負荷素子のパタ
    ーンと前記第2のインバータを構成する第2の負荷素子
    のパターンとを非対称に形成したことを特徴とするスタ
    ティックRAM。
  2. 【請求項2】 請求項1記載のスタティックRAMにお
    いて、 前記第1,第2の負荷素子を薄膜トランジスタで形成す
    るとともに、 前記第1の負荷素子のチャネル領域を当該メモリセルの
    外方向に延長して形成し、 当該メモリセル領域内に、前記第2の負荷素子のチャネ
    ル領域に接続するチャネル配線を設けたことを特徴とす
    るスタティックRAM。
  3. 【請求項3】 請求項2記載のスタティックRAMにお
    いて、 前記延長したチャネル領域の少なくとも一部分にキャパ
    シタを形成したことを特徴とするスタティックRAM。
  4. 【請求項4】 前記請求項1,請求項2または請求項3
    のスタティックRAMにおいて、 前記一方のワードトランジスタの拡散層に接続するもの
    で当該ワードトランジスタにオーバラップする状態に配
    設した配線と当該配線上に形成したビットコンタクト部
    とを介して、前記拡散層に接続するビット線を設けたこ
    とを特徴とするスタティックRAM。
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