JP5699817B2 - Memory cell - Google Patents
Memory cell Download PDFInfo
- Publication number
- JP5699817B2 JP5699817B2 JP2011127315A JP2011127315A JP5699817B2 JP 5699817 B2 JP5699817 B2 JP 5699817B2 JP 2011127315 A JP2011127315 A JP 2011127315A JP 2011127315 A JP2011127315 A JP 2011127315A JP 5699817 B2 JP5699817 B2 JP 5699817B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- memory
- memory unit
- storage node
- layer
- metal layer
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 504
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 claims description 273
- 238000003860 storage Methods 0.000 claims description 242
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 claims 2
- 230000000295 complement effect Effects 0.000 description 90
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 42
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 29
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 17
- 238000000034 method Methods 0.000 description 11
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 description 10
- 229910021420 polycrystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 7
- 229920005591 polysilicon Polymers 0.000 description 7
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 6
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 4
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 2
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000014759 maintenance of location Effects 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000004904 shortening Methods 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Static Random-Access Memory (AREA)
- Design And Manufacture Of Integrated Circuits (AREA)
- Semiconductor Memories (AREA)
Description
本願に開示の技術は、メモリセルに関するものである。特に、拡散層やポリシリコン層などのバルクに係る層が固定であって、メタル層およびコンタクト層の少なくとも何れか1層を変更して複数の回路仕様に対応可能なメモリセルに関する。 The technology disclosed in the present application relates to a memory cell. In particular, the present invention relates to a memory cell in which a bulk layer such as a diffusion layer or a polysilicon layer is fixed and at least one of a metal layer and a contact layer can be changed to support a plurality of circuit specifications.
マスタスライス方式とは、半導体集積回路の形成に係る技術の1つである。予め、メタル配線以外の拡散層やポリシリコン層などの下位の層により所定のトランジスタの組合せで構成した基本セルを規則的に配置した下地(以下の説明では、バルクと称する)を準備する。回路構成に応じたメタル配線層を形成することにより、必要な回路構成を実現するものである。半導体プロセスの最終段階であるメタル配線層を形成するパターンマスクを差し替えることで種々の回路構成に対応した半導体集積回路を実現する。開発および製造期間の短縮に資する技術である。 The master slice method is one of the technologies related to the formation of a semiconductor integrated circuit. A base (in the following description, referred to as a bulk) is prepared in advance, in which basic cells composed of a predetermined combination of transistors are arranged in a lower layer such as a diffusion layer other than metal wiring or a polysilicon layer. By forming a metal wiring layer according to the circuit configuration, a necessary circuit configuration is realized. A semiconductor integrated circuit corresponding to various circuit configurations is realized by replacing a pattern mask for forming a metal wiring layer which is the final stage of the semiconductor process. This technology contributes to shortening the development and manufacturing period.
マスタスライス方式の半導体集積回路については、種々の課題に対する提案がなされてきている。例えば、基本セルの1つのゲートを所望の電位にクリップする方法に関して提案がなされている(特許文献1など)。また、メモリ搭載ゲートアレイLSI装置において、複数の基本セルを有するロジックブロックに加えてメモリブロックを備えてメモリ回路実現のための専用領域として利用する提案がなされている(特許文献2など)。また、ゲートアレイLSIに関して、内部ゲートにおける信号状態を読出し可能としたマトリックステスト方式の試験回路を備える提案がなされている(特許文献3など)。また、マスタスライス型LSI用のゲート速度とメモリ密度との両立を図るために基本セルのトランジスタの構成に関する提案がなされている(特許文献4、6、7など)。また、基本セルでメモリセルを構成することで基本セルの利用率の向上を図る提案がなされている(特許文献5など)。
As for the master slice type semiconductor integrated circuit, proposals for various problems have been made. For example, a proposal has been made regarding a method of clipping one gate of a basic cell to a desired potential (for example, Patent Document 1). In addition, in a memory-mounted gate array LSI device, a proposal has been made that a memory block is provided in addition to a logic block having a plurality of basic cells and is used as a dedicated area for realizing a memory circuit (
背景技術は、種々、マスタスライス方式に関する課題を開示するものではある。しかしながら、マスタスライス方式により、メモリセルに関して、複数種類の回路構成に対応可能な基本セルについては開示されていない。ましてや、こうした対応が可能なメモリセル専用の基本セルについては実現することはできない。 The background art discloses various problems related to the master slice method. However, a basic cell that can handle a plurality of types of circuit configurations with respect to the memory cell by the master slice method is not disclosed. Moreover, it is impossible to realize a basic cell dedicated to a memory cell that can handle this.
この点、特許文献2などには、メモリブロックを備えることが開示されてはいる。しかしながら、この開示にあるメモリブロックとは、複数のメモリセルを備えるいわゆるメモリセルアレイである。マスタスライス方式により、複数種類のメモリセルに対応可能なメモリセル専用の基本セルに関する開示ではない。
In this regard,
また、特許文献4、6、7などでは、基本セルによりメモリセルを構成可能であるとの開示がなされてはいる。しかしながら、この開示では、基本セルは、メモリセルを高密度に配置すると共に高速な論理ゲートを構成するトランジスタを配置するための構成である。また、配置されるメモリセルは基本構成のメモリセルのみであり、複数種類のメモリセルをマスタスライス方式で対応可能とするといった技術に関するものではない。
Further,
本願に開示される技術は上記の課題に鑑み提案されたものであって、複数種類の回路構成を、拡散層やポリシリコン層などのバルクに係る層が固定であって、メタル層およびコンタクト層の少なくとも何れか1層の変更で対応可能なメモリセルを提供することを目的とする。 The technology disclosed in the present application has been proposed in view of the above-mentioned problems, and a plurality of types of circuit configurations are fixed in a bulk layer such as a diffusion layer or a polysilicon layer, and a metal layer and a contact layer An object of the present invention is to provide a memory cell that can be handled by changing at least one of the layers.
本願に開示される技術に係るメモリセルは、列方向に沿って鏡面対称に隣接して配置され行方向に沿って隣接して並置されて、2行2列に配置されるメモリユニットを備え、メモリユニットが並置される各行には、メモリユニットの各々に接続される第1および第2ワード線が第1メタル層で配線される。第2メタル層で列方向に電源線、接地線、ビット線が配線される。
メモリユニットは、行方向に沿って並置され列方向に伸長される第1および第2拡散層と、第1拡散層と第2拡散層との間にあって列方向に伸長されトランジスタに供される拡散層であって、第1拡散層に交差する一方側のゲート層から伸長されるゲート層が交差する第3拡散層と、第1拡散層と第2拡散層との間にあって列方向に伸長されトランジスタに供される拡散層であって、第2拡散層に交差する他方側のゲート層から伸長されるゲート層が交差する第4拡散層とを備えており、各拡散層により並列接続されるトランジスタが構成される。トランジスタのゲート層に挟まれる第1拡散層の領域と一方側のゲート層に対して第1拡散層の領域と同一側にある第3拡散層の領域との間、およびトランジスタのゲート層に挟まれる第2拡散層の領域と他方側のゲート層に対して第2拡散層の領域と同一側にある第4拡散層の領域との間を、各々第3メタル層により接続してなる1対の記憶ノードを構成する。第1ワード線と第2ワード線との間に、2つの第1のメタル配線領域が確保される。第1のメタル配線領域には、第1メタル層が配線可能である。2行2列に配置されるメモリユニットのうち列方向に隣接配置されるメモリユニットの境界領域であって、第3および第4拡散層が配置される列方向の位置に、列方向に沿って第2のメタル配線領域が確保される。また、第1拡散層と第2拡散層との間、および第2拡散層と第3拡散層との間には、列方向に沿って第2のメタル配線領域が確保される。第2のメタル配線領域には、第2メタル層が配線可能である。
また、本願に開示される技術に係るメモリセルは、メモリユニットが行方向と列方向とに2行2列に配置されて構成される。この場合、列方向および行方向の各々に沿って鏡面対称に隣接して配置される。
メモリユニットは、行方向に沿って並置され列方向に伸長される第1および第2拡散層と、第1拡散層と第2拡散層との間にあって列方向に伸長されトランジスタに供される拡散層であって、第1拡散層に交差する一方側のゲート層から伸長されるゲート層が交差する第3拡散層と、第1拡散層と第2拡散層との間にあって列方向に伸長されトランジスタに供される拡散層であって、第2拡散層に交差する他方側のゲート層から伸長されるゲート層が交差する第4拡散層とを備えており、各拡散層により並列接続されるトランジスタが構成される。トランジスタのゲート層に挟まれる第1拡散層の領域と一方側のゲート層に対して第1拡散層の領域と同一側にある第3拡散層の領域との間、およびトランジスタのゲート層に挟まれる第2拡散層の領域と他方側のゲート層に対して第2拡散層の領域と同一側にある第4拡散層の領域との間を、各々第3メタル層により接続してなる1対の記憶ノードを構成する。第1ワード線と第2ワード線との間に、行方向に沿って第1−1のメタル配線領域が確保される。第1−1のメタル配線領域には、第1メタル層が配線可能である。2行2列に配置されるメモリユニットのうち行方向に隣接配置されるメモリユニットの境界領域にあって、1対の記憶ノードの一方と隣接配置されるメモリユニットにおける1対の記憶ノードの一方との接続に供される第3メタル層が配線可能な第1−2のメタル配線領域と、2行2列に配置されるメモリユニットのうち列方向に隣接配置されるメモリユニットの境界領域にあって、第3拡散層が配置される列方向の位置に、列方向に沿って第3メタル層が配線可能な第2−1のメタル配線領域とが確保される。2行2列に配置されるメモリユニットのうち列方向に隣接配置されるメモリユニットの境界領域にあって行方向に隣接配置されるメモリユニットの近傍領域に、列方向に沿って第2−2のメタル配線領域が確保される。第2−2のメタル配線領域には、第2メタル層、または第3メタル層が配線可能である。
A memory cell according to the technology disclosed in the present application includes a memory unit that is arranged in mirror symmetry along the column direction and juxtaposed along the row direction and arranged in two rows and two columns, In each row in which the memory units are juxtaposed, first and second word lines connected to each of the memory units are wired with a first metal layer. A power supply line, a ground line, and a bit line are wired in the column direction in the second metal layer.
The memory unit includes first and second diffusion layers juxtaposed along the row direction and extended in the column direction, and a diffusion provided between the first diffusion layer and the second diffusion layer and extended in the column direction for use in the transistor A first diffusion layer extending between the first diffusion layer and the third diffusion layer, the gate layer extending from one side of the gate layer intersecting the first diffusion layer, and extending in the column direction. A diffusion layer provided for the transistor, and a fourth diffusion layer extending from the gate layer on the other side that intersects the second diffusion layer, and is connected in parallel by each diffusion layer A transistor is configured. Between the region of the first diffusion layer sandwiched between the gate layer of the transistor and the region of the third diffusion layer on the same side as the region of the first diffusion layer with respect to the gate layer on one side, and sandwiched between the gate layer of the transistor A pair of second diffusion layers connected to each other by a third metal layer between the second diffusion layer region and the fourth diffusion layer region on the same side as the second diffusion layer region with respect to the other gate layer. Configure storage nodes. Two first metal wiring regions are secured between the first word line and the second word line. A first metal layer can be wired in the first metal wiring region. Among the memory units arranged in 2 rows and 2 columns, it is a boundary region between memory units arranged adjacent to each other in the column direction, along the column direction at a position in the column direction where the third and fourth diffusion layers are arranged. A second metal wiring region is secured. A second metal wiring region is secured along the column direction between the first diffusion layer and the second diffusion layer and between the second diffusion layer and the third diffusion layer. A second metal layer can be wired in the second metal wiring region.
The memory cell according to the technology disclosed in the present application is configured by arranging memory units in two rows and two columns in the row direction and the column direction. In this case, they are arranged adjacent to each other in mirror symmetry along the column direction and the row direction.
The memory unit includes first and second diffusion layers juxtaposed along the row direction and extended in the column direction, and a diffusion provided between the first diffusion layer and the second diffusion layer and extended in the column direction for use in the transistor A first diffusion layer extending between the first diffusion layer and the third diffusion layer, the gate layer extending from one side of the gate layer intersecting the first diffusion layer, and extending in the column direction. A diffusion layer provided for the transistor, and a fourth diffusion layer extending from the gate layer on the other side that intersects the second diffusion layer, and is connected in parallel by each diffusion layer A transistor is configured. Between the region of the first diffusion layer sandwiched between the gate layer of the transistor and the region of the third diffusion layer on the same side as the region of the first diffusion layer with respect to the gate layer on one side, and sandwiched between the gate layer of the transistor A pair of second diffusion layers connected to each other by a third metal layer between the second diffusion layer region and the fourth diffusion layer region on the same side as the second diffusion layer region with respect to the other gate layer. Configure storage nodes. A 1-1 metal wiring region is secured along the row direction between the first word line and the second word line. The first metal layer can be wired in the 1-1 metal wiring region. One of a pair of storage nodes in a memory unit arranged adjacent to one of a pair of storage nodes in a boundary region of memory units arranged adjacent to each other in the row direction among memory units arranged in two rows and two columns The first metal wiring region 1-2 that can be wired with the third metal layer provided for connection to the memory region and the boundary region between the memory units arranged adjacent to each other in the column direction among the memory units arranged in two rows and two columns Thus, a 2-1 metal wiring region in which the third metal layer can be wired along the column direction is secured at a position in the column direction where the third diffusion layer is disposed. Among the memory units arranged in 2 rows and 2 columns, in the boundary region of the memory units adjacently arranged in the column direction and adjacent to the memory units adjacently arranged in the row direction, the second 2-2 along the column direction The metal wiring area is secured. The second metal layer or the third metal layer can be wired in the 2-2 metal wiring region.
本願に開示される技術に係るメモリセルによれば、1つに記憶ノードを有するメモリユニットが行および列方向に2行2列に配置される。個々のメモリユニットには、行方向に沿って第1のメタル配線領域が確保され、列方向に沿って第2のメタル配線領域が確保される。第1のメタル配線領域には第1メタル層が配線可能であり、第2のメタル配線領域には第2メタル層が配線可能である。
また、本願に開示される技術に係るメモリセルによれば、1つに記憶ノードを有するメモリユニットが行および列方向に2行2列に配置される。個々のメモリユニットには、個々のメモリユニットには、行方向に沿って第1−1、および第1−2のメタル配線領域が確保され、列方向に沿って第2−1、および第2−2のメタル配線領域が確保される。第1−1のメタル配線領域には第1メタル層が配線可能であり、第1−2のメタル配線領域には第3メタル層が配線可能である。第2−1のメタル配線領域には第3メタル層が配線可能であり、第2−2のメタル配線領域には第2または第3メタル層が配線可能である。
これらにより、2行2列に配置される4つのメモリユニットのうちメモリセルとして使用されるユニットの選択、および個々のメモリユニットの各メタル配線領域への各メタル層の配線を有無に応じて、回路構成や駆動能力が異なる複数種類のメモリセルを実現することができる。
According to the memory cell according to the technique disclosed in the present application, memory units each having one storage node are arranged in two rows and two columns in the row and column directions. In each memory unit, a first metal wiring region is secured along the row direction, and a second metal wiring region is secured along the column direction. A first metal layer can be wired in the first metal wiring region, and a second metal layer can be wired in the second metal wiring region.
Further, according to the memory cell according to the technique disclosed in the present application, one memory unit having a storage node is arranged in two rows and two columns in the row and column directions. In each memory unit, 1-1 and 1-2 metal wiring regions are secured in the row direction in the individual memory units, and 2-1 and second in the column direction. -2 metal wiring area is secured. A first metal layer can be wired in the 1-1 metal wiring region, and a third metal layer can be wired in the 1-2 metal wiring region. The third metal layer can be wired in the 2-1 metal wiring region, and the second or third metal layer can be wired in the 2-2 metal wiring region.
According to these, depending on whether or not the selection of the unit used as a memory cell among the four memory units arranged in 2 rows and 2 columns, and the wiring of each metal layer to each metal wiring region of each memory unit, A plurality of types of memory cells having different circuit configurations and driving capabilities can be realized.
図1は第1実施形態の拡散層やポリシリコン層などのバルクに係る層が固定のモリセルを構成する基本メモリセル1aである。メタル層およびコンタクト層の少なくとも何れか1層を変更して多様な回路仕様に対応可能なメモリセルのベースとなるレイアウトである。4つのメモリユニット11Aa、11Ba、12Aa、12Baが2行2列に配置されて構成されている。行方向(X1−X2)には、メモリユニット11Aaとメモリユニット11Ba、およびメモリユニット12Aaとメモリユニット12Baとが、各々、並置されて隣接配置されている。列方向(Y1−Y2)には、メモリユニット11Aaとメモリユニット12Aa、およびメモリユニット11Baとメモリユニット12Baとが、鏡面対称に隣接配置されている。尚、図1に記載されている第3コンタクトとは、メタル配線間を接続する、いわゆるビアコンタクトである。
FIG. 1 shows a
メモリユニットの構成について説明する。メモリユニット11Aa、11Ba、12Aa、12Baは何れも同一の構成である。以下では、メモリユニット11Aaを代表して説明する。第1拡散層21a、第2拡散層23a、第3拡散層22−1a、第4拡散層22−2aは、列方向(Y1−Y2)に長尺の矩形形状を有し行方向(X1−X2)に並置されている。各々の第1拡散層21a、第2拡散層23aには、行方向(X1−X2)に2本のゲート層が交差している。トランジスタが並列接続された構成である。第3拡散層22−1aには、第1拡散層21aを交差する列方向(Y2)側のゲート層が直結されている。第4拡散層22−2aには、第2拡散層23aを交差する列方向(Y1)側のゲート層が直結されている。第3拡散層22−1a、第4拡散層22−2aの列方向(Y1)側のメモリユニット12Aaへの領域限界は、第2のメタル配線領域2A−1aである。
The configuration of the memory unit will be described. The memory units 11Aa, 11Ba, 12Aa, and 12Ba all have the same configuration. Hereinafter, the memory unit 11Aa will be described as a representative. The
列方向(Y2)側および(Y1)側の第1拡散層21a、第2拡散層23aの外方には、行方向(X1−X2)に基本メモリセル1aを貫いて、上層メタル層により第1ワード線WLA1、および第2ワード線WLB1が配線されている。第1ワード線WLA1は第1拡散層21aの列方向(Y1)側に交差しているゲート層、および第2拡散層23aの列方向(Y2)側に交差しているゲート層に、第2コンタクト層を介して接続されている。第1ワード線WLA1から第2コンタクト層までは中層メタル層で配線されている。尚、第2ワード線WLB1は行方向(X2)側に隣接して並置されているメモリユニット11Baの対応ゲート層に中層メタル層および第2コンタクト層を介して接続されている。
Out of the
第1拡散層21a、第2拡散層23aは、各ゲート層から列方向(Y1)側および(Y2)側の外方領域、およびゲート層に挟まれた領域の各々に、上層メタル層、中層メタル層、下層メタル層の何れかと接続される第1コンタクト層を備えている。
The
第1拡散層21aに交差するゲート層に挟まれた領域にある第1コンタクト層、第3拡散層22−1aに交差するゲート層から列方向(Y1)側の外方領域にある第1コンタクト層、および第4拡散層22−2aと第2拡散層23aとを貫くゲート層にある第1コンタクト層は、下層メタル層で接続されて記憶ノードN1を構成する。また、第2拡散層23aに交差するゲート層に挟まれた領域にある第1コンタクト層、第4拡散層22−2aに交差するゲート層から列方向(Y2)側の外方領域にある第1コンタクト層、および第1拡散層21aと第3拡散層22−1aとを貫くゲート層にある第1コンタクト層は、下層メタル層で接続されて相補記憶ノード/N1を構成する。これらの下層メタル層により1対の記憶ノードを構成している。
A first contact layer in a region sandwiched between gate layers intersecting with the
第1拡散層21aのメモリユニット11Aaとメモリユニット12Aaとの境界にある第1コンタクト層(B)には列方向(Y1−Y2)に中層メタル層で配線されるビット線BLAが接続される。第1拡散層21aに交差するゲート層から列方向(Y2)側の外方領域のメモリユニット11Aaの境界にある第1コンタクト層(G)には列方向(Y1−Y2)に中層メタル層で配線される接地線GNDが接続される。
A bit line BLA wired in the middle metal layer in the column direction (Y1-Y2) is connected to the first contact layer (B) at the boundary between the memory unit 11Aa and the memory unit 12Aa of the
第3拡散層22−1aに交差するゲート層から列方向(Y2)側の外方領域のメモリユニット11Aaの境界にある第1コンタクト層(V)、および第4拡散層22−2aのメモリユニット11Aaとメモリユニット12Aaとの境界にある第1コンタクト層(V)には列方向(Y1−Y2)に中層メタル層で配線される電源線VDDが接続される。 The first contact layer (V) at the boundary of the memory unit 11Aa in the outer region on the column direction (Y2) side from the gate layer intersecting the third diffusion layer 22-1a, and the memory unit of the fourth diffusion layer 22-2a The first contact layer (V) at the boundary between 11Aa and the memory unit 12Aa is connected to the power supply line VDD wired in the middle metal layer in the column direction (Y1-Y2).
第2拡散層23aのメモリユニット11Aaとメモリユニット12Aaとの境界にある第1コンタクト層(G)には列方向(Y1−Y2)に中層メタル層で配線される接地線GNDが接続される。第2拡散層23aに交差するゲート層から列方向(Y2)側の外方領域のメモリユニット11Aaの境界にある第1コンタクト層(B)には列方向(Y1−Y2)に中層メタル層で配線される相補ビット線/BLAが接続される。
The first contact layer (G) at the boundary between the memory unit 11Aa and the memory unit 12Aa of the
以上の接続から、メモリユニット11Aaは図2に示す構成となる。すなわち、第1拡散層21aと第3拡散層22−1aとを貫くゲート層で構成されるトランジスタ(T2)、(T3)によりインバータゲートI2が構成される。第2拡散層23aと第4拡散層22−2aとを貫くゲート層で構成されるトランジスタ(T4)、(T5)によりインバータゲートI1が構成される。インバータゲートI1、I2により1ビットを記憶するメモリコアが構成される。また、第1拡散層21aに交差するゲート層のうち列方向(Y1)側のゲート層により構成されるトランジスタ(T1)は、メモリコアの記憶ノードN1とビット線BLAとの間に介在するトランスファゲートを構成し、第2拡散層23aに交差するゲート層のうち列方向(Y2)側のゲート層により構成されるトランジスタ(T6)は、メモリコアの相補記憶ノード/N1と相補ビット線/BLAとの間に介在するトランスファゲートを構成する。
From the above connection, the memory unit 11Aa has the configuration shown in FIG. That is, the inverter gate I2 is configured by the transistors (T2) and (T3) configured by the gate layer penetrating the
ここで、ビット線BLA、相補ビット線/BLA、接地線GND、および電源線VDDは、中層メタル層により列方向(Y1−Y2)に、メモリユニット11Aa、12Aaを貫いて、配線される。 Here, the bit line BLA, the complementary bit line / BLA, the ground line GND, and the power supply line VDD are wired through the memory units 11Aa and 12Aa in the column direction (Y1-Y2) by the middle metal layer.
基本メモリセル1aには、行方向(X1−X2)に並置されるメモリユニットを貫く、第1のメタル配線領域11−1a、11−2a、12−1a、12−2aが確保される。第1のメタル配線領域11−1a、11−2a、および12−1a、12−2aは、各々、第1ワード線WLA1、第2ワード線WLB1間、および第1ワード線WLA2、第2ワード線WLB2間とに確保される。第1のメタル配線領域11−1a、11−2aは、第1ワード線WLA1、および第2ワード線WLB1間に等間隔に2本分配置され、メモリユニット11Aa、11Baを貫いて確保されている。第1のメタル配線領域12−1a、12−2aは、第1ワード線WLA2、および第2ワード線WLB2間に等間隔に2本分配置され、メモリユニット12Aa、12Baを貫いて確保されている。第1のメタル配線領域11−1a、11−2a、12−1a、12−2aには、メモリセルの種別に応じて上層メタル層が配線される。これにより、第1ワード線WLA1、第2ワード線WLB1、第1のメタル配線領域11−1a、および11−2a間の配線ピッチは、上層メタル層の最小ピッチにすることができる。
In the
また、基本メモリセル1aには、列方向(Y1−Y2)に鏡面対称に配置されるメモリユニットを貫く、第2のメタル配線領域2A−1a、2A−2a、2B−1a、2B−2aが確保される。第2のメタル配線領域2A−1a、2A−2aは、メモリユニット11Aa、12Aaを貫いて確保されており、第2のメタル配線領域2B−1a、2B−2aは、メモリユニット11Ba、12Baを貫いて確保されている。各第2のメタル配線領域2A−1a、2A−2a、2B−1a、2B−2aは、第2のメタル配線領域2A−1aでは、ビット線BLAと電源線VDDとの間に配置される。第2のメタル配線領域2A−2aでは、電源線VDDと相補ビット線/BLAとの間に配置される。同様に、第2のメタル配線領域2B−1aでは、ビット線BLBと電源線VDDとの間に配置される。第2のメタル配線領域2B−2aでは、電源線VDDと相補ビット線/BLBとの間に配置される。第2のメタル配線領域2A−1a、2A−2a、2B−1a、2B−2aには、中層メタル層が配線される。メモリユニット11Aa、12Aa、11Ba、12Baの各々を貫く中層メタル層は、接地線GND、ビット線BLA又はBLB、電源線VDD、相補ビット線/BLAまたは/BLB、接地線GND、および第2のメタル配線領域2A−1a、2A−2a、または2B−1a、2B−2aの計7本である。
The
また、行方向(X1−X2)に並置されているメモリユニット12Aa、12Baには、第1拡散層21a、第2拡散層23a、第3拡散層22−1a、第4拡散層22−2aの外方に、行方向(X1−X2)に基本メモリセル1aを貫いて、上層メタル層により第1ワード線WLA2および第2ワード線WLB2が配線されている。第1ワード線WLA2は行方向(X1)側に配置されているメモリユニット12Aaに、第2コンタクト層を介して接続されている。第1ワード線WLA2から第2コンタクト層までは中層メタル層で配線されている。第2ワード線WLB2は行方向(X2)側に配置されているメモリユニット12Baに、第2コンタクト層を介して接続されている。第2ワード線WLB2から第2コンタクト層までは中層メタル層で配線されている。
Further, the memory units 12Aa and 12Ba juxtaposed in the row direction (X1-X2) include the
図2は、基本メモリセル1の回路図である。拡散層やポリシリコン層などのバルクに係る層が固定されたベースとなるレイアウト(図1)で実現される回路図である。メモリユニット11Aa、11Ba、12Aa、12Baは、各々、1ビットメモリコアを備えている。各メモリユニット11Aa、11Ba、12Aa、12Baは、各々、ワード線WLA1、WLB1、WLA2、WLB2で選択制御される。この構成により、1ポートのメモリセルを構成する。
FIG. 2 is a circuit diagram of the
図3は、第1実施形態の基本メモリセル1aに対して上層メタル層、中層メタル層、およびコンタクト層を形成するガラスマスクを変更して得られるレイアウトである。基本メモリセル1aから2ポートのメモリセルを得るためのメタル結線である。第1のメタル配線領域11−1a、11−2a、12−1a、12−2aに、上層メタル層24a、25a、28a、29aを配線する。上層メタル層24aは、行方向(X1−X2)に並置されているメモリユニット11Aa、11Baの、対応する記憶ノードを接続する。上層メタル層24a、第3コンタクト層、中層メタル層、第2コンタクト層、および下層メタル層を介して、メモリユニット11Aaの記憶ノードN1をメモリユニット11Baの対応する記憶ノードに接続する。上層メタル層25aは、行方向(X1−X2)に並置されているメモリユニット11Aa、11Baの、対応する相補記憶ノードを接続する。上層メタル層25a、第3コンタクト層、中層メタル層、第2コンタクト層、および下層メタル層を介して、メモリユニット11Aaの相補記憶ノード/N1をメモリユニット11Baの対応する相補記憶ノードに接続する。上層メタル層28a、29aも同様である。行方向(X1−X2)に並置されているメモリユニット12Aa、12Baの、対応する記憶ノードおよび相補記憶ノードを、各々を接続する。
FIG. 3 is a layout obtained by changing the glass mask for forming the upper metal layer, the middle metal layer, and the contact layer in the
更に、列方向に鏡面対称に配置されているメモリユニット11Ba、12Baについて、分岐コンタクト層26a、27a、30a、31aを削除する。ここで、分岐コンタクト層とは、記憶ノードおよび相補記憶ノードを構成する下層メタル層と拡散層とを接続する第1コンタクト層の一部である。分岐コンタクト層26a、30aは、メモリユニット11Ba、12Baの相補記憶ノードN1と、メモリユニット11Ba、12Baの第3拡散層22−1aとを接続するコンタクト層である。分岐コンタクト層27a、31aは、メモリユニット11Ba、12Baの相補記憶ノード/N1と、メモリユニット11Ba、12Baの第4拡散層22−2aとを接続するコンタクト層である。メモリコアを構成する1対のインバータゲートにおいて、出力ノードである記憶ノードあるいは相補記憶ノードと電源線VDDとの間に介在する信号経路を開路するものである。これにより、メモリコアは動作しない状態とすることができる。
Further, the
図4は、2ポートメモリセルとする場合の回路図である。基本メモリセル1a(図1)に対して上層メタル層、およびコンタクト層を形成するガラスマスクを変更したレイアウト(図3)により得られるメモリセルの回路図である。
FIG. 4 is a circuit diagram for a 2-port memory cell. FIG. 4 is a circuit diagram of a memory cell obtained by a layout (FIG. 3) obtained by changing a glass mask for forming an upper metal layer and a contact layer with respect to a
メモリユニット11Aaとメモリユニット11Ba、およびメモリユニット12Aaとメモリユニット12Baは、各々、1対の記憶ノードのうち互いに対応するノードが上層メタル層24a、25a、および28a、29aで接続されている。また、メモリユニット11Ba、12Baは、メモリコアを構成するインバータゲートの電源線VDDからの信号経路が、分岐コンタクト層26a、27a、30a、および31aを削除することにより分断されている。
In the memory unit 11Aa and the memory unit 11Ba, and in the memory unit 12Aa and the memory unit 12Ba, nodes corresponding to each other among the pair of storage nodes are connected by the
これにより、メモリユニット11Aaのメモリコアは、第1ワード線WLA1により選択されるポートと、第2ワード線WLB1により選択されるポートとの2ポートでアクセスされる。また、メモリユニット12Aaのメモリコアは、第1ワード線WLA2により選択されるポートと、第2ワード線WLB2により選択されるポートとの2ポートでアクセスされる。 As a result, the memory core of the memory unit 11Aa is accessed through two ports, the port selected by the first word line WLA1 and the port selected by the second word line WLB1. The memory core of the memory unit 12Aa is accessed through two ports, a port selected by the first word line WLA2 and a port selected by the second word line WLB2.
図5は、第1実施形態の基本メモリセル1aに対して中層メタル層、下層メタル層、およびコンタクト層を形成するガラスマスクを変更して得られるレイアウトである。基本メモリセル1aから1ポートの高駆動能力メモリセルを得るためのメタル結線である。第2のメタル配線領域2A−1a、2A−2a、2B−1a、2B−2aに、中層メタル層32a、33a、34a、35aを配線する。中層メタル層32aは、列方向(Y1−Y2)に配置されているメモリユニット11Aa、12Aaの、対応する記憶ノードを接続する。中層メタル層32a、第2コンタクト層、および下層メタル層を介して、メモリユニット11Aaの記憶ノードN1をメモリユニット12Aaの対応する記憶ノードに接続する。中層メタル層33aは、列方向(Y1−Y2)に配置されているメモリユニット11Aa、12Aaの、対応する相補記憶ノードを接続する。中層メタル層33a、第2コンタクト層、および下層メタル層を介して、メモリユニット11Aaの相補記憶ノード/N1をメモリユニット12Aaの対応する相補記憶ノードに接続する。中層メタル層34a、35aも同様である。列方向(Y1−Y2)に配置されているメモリユニット11Ba、12Baの、対応する記憶ノードおよび相補記憶ノードを、各々接続する。
FIG. 5 is a layout obtained by changing the glass mask for forming the middle metal layer, the lower metal layer, and the contact layer for the
メモリユニット11Aa、12Aa間の境界、およびメモリユニット11Ba、12Aa間の境界にある第4拡散層22−2aの第1コンタクト層(V)と電源線VDDとの接続と、中層メタル層33aおよび35aとの干渉を防ぐため、電源線VDDを、図示しない下層メタル層を介して第4拡散層22−2aのコンタクト層(V)に接続する。
Connection between the first contact layer (V) of the fourth diffusion layer 22-2a at the boundary between the memory units 11Aa and 12Aa and the boundary between the memory units 11Ba and 12Aa and the power supply line VDD, and
図6は、1ポートの高駆動能力メモリセルとする場合の回路図である。基本メモリセル1a(図1)に対して中層メタル層、下層メタル層、およびコンタクト層を形成するガラスマスクを変更したレイアウト(図5)により得られるメモリセルの回路図である。
FIG. 6 is a circuit diagram for a 1-port high drive capability memory cell. 6 is a circuit diagram of a memory cell obtained by a layout (FIG. 5) in which a glass mask for forming an intermediate metal layer, a lower metal layer, and a contact layer is changed with respect to the
メモリユニット11Aaとメモリユニット12Aa、およびメモリユニット11Baとメモリユニット12Baは、各々、1対の記憶ノードのうち互いに対応するノードが中層メタル層32a、33a、および34a、35aで接続されている。メモリコアへのアクセスに際しては、第1ワード線WLA1、WLA2、および第2ワード線WLB1、WLB2は、各々、不図示のメタル配線で短絡、あるいは回路動作として同期動作させる。
In the memory unit 11Aa and the memory unit 12Aa, and in the memory unit 11Ba and the memory unit 12Ba, nodes corresponding to each other among the pair of storage nodes are connected by the
これにより、メモリユニット11Aa、12Aaで1つのメモリコアを構成し、メモリユニット11Ba、12Baで1つのメモリコアを構成する。各々は、並列接続された上で同期してアクセスされる。メモリコアの駆動能力が倍増すると共に、トランスファゲートは、2つのトランジスタが並列接続されることにより導通時のオン抵抗が半減する。駆動能力の倍増、および信号経路の抵抗の半減により、高い駆動能力のメモリセルとすることができる。 Thereby, the memory units 11Aa and 12Aa constitute one memory core, and the memory units 11Ba and 12Ba constitute one memory core. Each of them is accessed in parallel after being connected in parallel. While the driving capability of the memory core is doubled, the on-resistance during conduction is halved by connecting two transistors in parallel to the transfer gate. By doubling the driving capability and halving the resistance of the signal path, a memory cell with high driving capability can be obtained.
図7は、第1実施形態の基本メモリセル1aに対して上層メタル層、中層メタル層、下層メタル層、およびコンタクト層を形成するガラスマスクを変更して得られるレイアウトである。基本メモリセル1aから2ポートの高駆動能力メモリセルを得るためのメタル結線である。第1のメタル配線領域11−1a、11−2a、12−1a、12−2aに、上層メタル層24a、25a、28a、29aを配線する。上層メタル層24aは、行方向(X1−X2)に並置されているメモリユニット11Aa、11Baの、対応する記憶ノードを接続する。上層メタル層24a、第3コンタクト層、中層メタル層、第2コンタクト層、および下層メタル層を介して、メモリユニット11Aaの記憶ノードN1をメモリユニット11Baの対応する記憶ノードに接続する。上層メタル層25aは、行方向(X1−X2)に並置されているメモリユニット11Aa、11Baの、対応する相補記憶ノードを接続する。上層メタル層25a、第3コンタクト層、中層メタル層、第2コンタクト層、および下層メタル層を介して、メモリユニット11Aaの相補記憶ノード/N1をメモリユニット11Baの対応する相補記憶ノードに接続する。上層メタル層28a、29aも同様である。行方向(X1−X2)に並置されているメモリユニット12Aa、12Baの、対応する記憶ノードおよび相補記憶ノードを、各々接続する。
FIG. 7 is a layout obtained by changing the glass mask for forming the upper metal layer, the middle metal layer, the lower metal layer, and the contact layer for the
また、列方向に鏡面対称に配置されているメモリユニット11Ba、12Baについて、分岐コンタクト層26a、27a、30a、31aを削除する。分岐コンタクト層26a、30aは、第1拡散層21aの第1コンタクト層に接続する下層メタル層と第3拡散層22−1aとを接続する。分岐コンタクト層27a、31aは、第2拡散層23aの第1コンタクト層に接続する下層メタル層と第4拡散層22−2aとを接続する。メモリコアを構成する1対のインバータゲートにおいて、出力ノードである記憶ノードあるいは相補記憶ノードと電源線VDDとの間に介在する信号経路を開路するものである。これにより、メモリコアは動作しない状態とすることができる。
Further, the
以上のメタル配線は、2ポートのメモリセルを構成する際のレイアウト(図3)と同様である。 The metal wiring described above is the same as the layout (FIG. 3) when a 2-port memory cell is configured.
更に、第2のメタル配線領域2A−1a、2A−2aに、中層メタル層32a、33aを配線する。中層メタル層32aは、列方向(Y1−Y2)に配置されているメモリユニット11Aa、12Aaの、対応する記憶ノードを接続する。中層メタル層32a、第2コンタクト層、および下層メタル層を介して、メモリユニット11Aaの記憶ノードN1をメモリユニット12Aaの対応する記憶ノードに接続する。中層メタル層33aは、列方向(Y1−Y2)に配置されているメモリユニット11Aa、12Aaの、対応する相補記憶ノードを接続する。中層メタル層33a、第2コンタクト層、および下層メタル層を介して、メモリユニット11Aaの相補記憶ノード/N1をメモリユニット12Aaの対応する相補記憶ノードに接続する。
Further,
以上のメタル配線は、1ポートの高駆動能力メモリセルを構成する際のレイアウト(図5)のうち、中層メタル層32a、33aと同様である。
The metal wiring described above is the same as that of the
メモリユニット11Aa、12Aa間の境界にある第4拡散層22−2aの第1コンタクト層(V)と電源線VDDとの接続と、中層メタル層33aとの干渉を防ぐため、電源線VDDを、図示しない下層メタル層を介して第3拡散層22−1aのコンタクト層(V)に接続する。
In order to prevent the connection between the first contact layer (V) of the fourth diffusion layer 22-2a at the boundary between the memory units 11Aa and 12Aa and the power supply line VDD and the interference with the
図8は、2ポートの高駆動能力メモリセルとする場合の回路図である。基本メモリセル1a(図1)に対して上層メタル層、中層メタル層、下層メタル層、およびコンタクト層を形成するガラスマスクを変更したレイアウト(図7)により得られるメモリセルの回路図である。
FIG. 8 is a circuit diagram in the case of a 2-port high drive capability memory cell. FIG. 8 is a circuit diagram of a memory cell obtained by a layout (FIG. 7) in which a glass mask for forming an upper metal layer, a middle metal layer, a lower metal layer, and a contact layer is changed with respect to the
図4に例示した2ポートのメモリセルの回路図に、メモリユニット11Aaとメモリユニット12Aaの各々の1対の記憶ノードのうち互いに対応するノードが中層メタル層32a、33aで接続された構成である。メモリコアへのアクセスに際しては、第1ワード線WLA1、WLA2、および第2ワード線WLB1、WLB2は、各々、不図示のメタル配線で短絡、あるいは回路動作として同期動作させる。
In the circuit diagram of the 2-port memory cell illustrated in FIG. 4, the nodes corresponding to each other among the pair of storage nodes of the memory unit 11Aa and the memory unit 12Aa are connected by the
これにより、メモリユニット11Aa、12Aa、11Ba、12Baで1つのメモリコアを構成する。ここで、メモリユニット11Ba、12Baにあるメモリコアは不使用とされている。メモリユニット11Aa、12Aaのメモリコアが並列接続された上で同期してアクセスされる。メモリコアの駆動能力が倍増すると共に、トランスファゲートは、2つのトランジスタが並列接続されることにより導通時のオン抵抗が半減する。また、アクセスは、第1ワード線WLA1、WLA2、あるいは第2ワード線WLB1、WLB2の各々から行われる2ポートの構成である。駆動能力の倍増、および信号経路の抵抗の半減により、高い駆動能力のメモリセルとすることができる2ポートのメモリセルが構成される。 Thereby, the memory units 11Aa, 12Aa, 11Ba, and 12Ba constitute one memory core. Here, the memory cores in the memory units 11Ba and 12Ba are not used. The memory cores of the memory units 11Aa and 12Aa are accessed in synchronization after being connected in parallel. While the driving capability of the memory core is doubled, the on-resistance during conduction is halved by connecting two transistors in parallel to the transfer gate. The access has a two-port configuration that is performed from each of the first word lines WLA1 and WLA2 or the second word lines WLB1 and WLB2. By doubling the driving capability and halving the resistance of the signal path, a two-port memory cell that can be a memory cell with high driving capability is configured.
図9は、第1実施形態の基本メモリセル1aに対して中層メタル層、下層メタル層、およびコンタクト層を形成するガラスマスクを変更して得られるレイアウトである。基本メモリセル1aから1ポートの低電圧型メモリセルを得るためのメタル結線である。
FIG. 9 is a layout obtained by changing the glass mask for forming the middle metal layer, the lower metal layer, and the contact layer for the
図5に図示した1ポートの高駆動能力メモリセルのレイアウト図と同様に、第2のメタル配線領域2A−1a、2A−2a、2B−1a、2B−2aに、中層メタル層32a、33a、34a、35aを配線する。中層メタル層32aは、列方向(Y1−Y2)に配置されているメモリユニット11Aa、12Aaの、対応する記憶ノードを接続する。メモリユニット11Aaの記憶ノードN1をメモリユニット12Aaの対応する記憶ノードに接続する。中層メタル層33aは、列方向(Y1−Y2)に配置されているメモリユニット11Aa、12Aaの、対応する相補記憶ノードを接続する。メモリユニット11Aaの相補記憶ノード/N1をメモリユニット12Aaの対応する相補記憶ノードに接続する。中層メタル層34a、35aも同様である。列方向(Y1−Y2)に配置されているメモリユニット11Ba、12Baの、対応する記憶ノードおよび相補記憶ノードを、各々接続する。
Similar to the layout diagram of the one-port high drive capability memory cell shown in FIG. 5, the
また、行方向に並置されているメモリユニット12Aa、12Baについて、分岐コンタクト層39a、40a、30a、31aを削除する。分岐コンタクト層39a、30aは、第1拡散層21aの第1コンタクト層に接続する下層メタル層と第3拡散層22−1aとを接続する。分岐コンタクト層40a、31aは、第2拡散層23aの第1コンタクト層に接続する下層メタル層と第4拡散層22−2aとを接続する。メモリコアを構成する1対のインバータゲートにおいて、出力ノードである記憶ノードあるいは相補記憶ノードと電源線VDDとの間に介在する信号経路を開路するものである。これにより、メモリコアは動作しない状態とすることができる。
Further, the
また、メモリユニット12Aa、12Baについて、分岐コンタクト層38a、41a、42a、43aを削除する。分岐コンタクト層41a、43aは、第1拡散層21aと第3拡散層22−1aとを貫くゲート層にある第1コンタクト層である。第2拡散層23aの第1コンタクト層に接続される下層メタル層、および第1拡散層21aと第3拡散層22−1aとを貫くゲート層を接続する。分岐コンタクト層38a、42aは、第2拡散層23aと第4拡散層22−2aとを貫くゲート層にある第1コンタクト層である。第1拡散層21aの第1コンタクト層に接続される下層メタル層、および第2拡散層23aと第4拡散層22−2aとを貫くゲート層を接続する。
Further, the
そして、第1拡散層21aと第3拡散層22−1aとを貫くゲート層は、列方向(Y1−Y2)に中層メタル層で配線される接地線GNDから、第1拡散層21aにおいてこの貫くゲート層から列方向(Y1)側の外方領域にある第1コンタクト層(G)、下層メタル層、および第1コンタクト層を介して、接地線GNDに接続される。また、第2拡散層23aと第4拡散層22−2aとを貫くゲート層は、列方向(Y1−Y2)に中層メタル層で配線される接地線GNDから、第2拡散層23aにおいてこの貫くゲート層から列方向(Y2)側の外方領域にある第1コンタクト層(G)、下層メタル層、および第1コンタクト層を介して、接地線GNDに接続される。メモリコアを構成する1対のインバータゲートにおいて、各インバータゲートの入力を接地線GNDとすることにより、出力ノードである記憶ノードあるいは相補記憶ノードと接地線GNDとの間に介在する信号経路を開路するものである。これらにより、メモリコアは動作しない状態とすることができる。
The gate layer that penetrates the
メモリユニット11Aa、12Aa間の境界およびメモリユニット11Ba、12Ba間の境界にある第4拡散層22−2aの第1コンタクト層(V)と電源線VDDとの接続と、中層メタル層33aおよび35aとの、干渉を防ぐため、電源線VDDを、図示しない下層メタル層を介して第4拡散層22−2aのコンタクト層(V)に接続する。
Connection between the first contact layer (V) of the fourth diffusion layer 22-2a at the boundary between the memory units 11Aa and 12Aa and the boundary between the memory units 11Ba and 12Ba and the power supply line VDD, and
図10は、1ポートの低電圧型メモリセルとする場合の回路図である。基本メモリセル1a(図1)に対して中層メタル層、下層メタル層、およびコンタクト層を形成するガラスマスクを変更したレイアウト(図9)により得られるメモリセルの回路図である。
FIG. 10 is a circuit diagram in the case of a 1-port low-voltage memory cell. FIG. 10 is a circuit diagram of a memory cell obtained by a layout (FIG. 9) in which a glass mask for forming an intermediate metal layer, a lower metal layer, and a contact layer is changed with respect to the
図6に例示した1ポートの高駆動能力メモリセルの回路図とは次の2点において異なっている。第1点は以下の通りである。メモリユニット12Aa、12Baにおいて、メモリコアを構成するインバータゲートの電源線VDDからの信号経路が、分岐コンタクト層39a、40a、30a、31aを削除することにより分断された構成である。また、分岐コンタクト層38a、41a、42a、43aを削除すること、第1拡散層21aと第3拡散層22−1aとを貫くゲート層にある第1コンタクト層を接地線GNDに、および第2拡散層23aと第4拡散層22−2aとを貫くゲート層にある第1コンタクト層を接地線GNDに接続することにより、メモリコアを構成するインバータゲートの接地線GNDからの信号経路が分断されている。
The circuit diagram of the one-port high drive capability memory cell illustrated in FIG. 6 is different in the following two points. The first point is as follows. In the memory units 12Aa and 12Ba, the signal path from the power supply line VDD of the inverter gate configuring the memory core is divided by deleting the
第2点は以下の通りである。図6の場合とは異なり第1ワード線WLA2および第2ワード線WLB2の導通方法が異なっている。メモリコアへのアクセスに際しては、第1ワード線WLA2はアンド回路の出力信号が入力される。アンド回路には第1ワード線WLA1とライトイネーブル信号WEAとが入力される。ライトイネーブル信号WEAは、ライトアクセス時には、ハイレベルとなる。同様に第2ワード線WLB2はアンド回路の出力信号が入力される。アンド回路には第2ワード線WLB1とライトイネーブル信号WEBとが入力される。ライトアクセス時には、ライトイネーブル信号WEA、WEBは、ハイレベルであり、第1ワード線WLA1、第2ワード線WLB1の選択に応じて第1ワード線WLA2、第2ワード線WLB2もハイレベルとなる。メモリセルを構成する2組のトランスファゲートが共に(例えば、ビット線BLA、/BLAに接続されるトランスファゲートT1、T6、T7、T12)が導通する。これに対して、リードアクセス時には、ライトイネーブル信号WEA、WEBは、ローレベルである。これにより、第1ワード線WLA2、第2ワード線WLB2はローレベルに維持される。第1ワード線WLA1、第2ワード線WLB1の選択に応じて、メモリセルを構成する2組のトランスファゲートのうち一方のトランスファゲート(例えば、ビット線BLA、/BLAに接続されるトランスファゲートT1、T6)が導通する。 The second point is as follows. Unlike the case of FIG. 6, the conduction methods of the first word line WLA2 and the second word line WLB2 are different. When accessing the memory core, the output signal of the AND circuit is input to the first word line WLA2. The AND circuit receives the first word line WLA1 and the write enable signal WEA. The write enable signal WEA is at a high level during write access. Similarly, the output signal of the AND circuit is input to the second word line WLB2. The AND circuit receives the second word line WLB1 and the write enable signal WEB. At the time of write access, the write enable signals WEA and WEB are at a high level, and the first word line WLA2 and the second word line WLB2 are also at a high level according to the selection of the first word line WLA1 and the second word line WLB1. The two sets of transfer gates constituting the memory cell are turned on together (for example, transfer gates T1, T6, T7, T12 connected to the bit lines BLA, / BLA). On the other hand, at the time of read access, the write enable signals WEA and WEB are at a low level. As a result, the first word line WLA2 and the second word line WLB2 are maintained at a low level. Depending on the selection of the first word line WLA1 and the second word line WLB1, one transfer gate (for example, transfer gate T1, connected to the bit lines BLA, / BLA) of the two sets of transfer gates constituting the memory cell. T6) conducts.
これにより、メモリユニット11Aa、12Aaで1つのメモリコアを構成し、メモリユニット11Ba、12Baで1つのメモリコアを構成する。各々のメモリコアは2組のトランスファゲートを備えており、よって、ライトアクセス時に、基本メモリセル1aと比較し、メモリコアとビット線との間の径路が低抵抗で接続され、トランスファゲートに流れる電流を増加させることができる。これに対して、リードアクセス時には、うち1組が導通する。よって、ライトアクセス時と比較し、トランスファゲートに流れる電流を低減することができる。近年の電源電圧の低電圧化に伴い、メモリセルは、データ保持特性を高めた低電圧型メモリセルに設計されている。図9、10の構成とすることにより、ライトアクセス時に2組のトランスファゲートを共に導通して信号経路の抵抗を低減する。これにより、低電圧型メモリセルへの書込み能力を高めることができ、データ保持能力の高い低電圧型メモリセルに対してデータの書込みを行うことができる。一方、リードアクセス時には、一方のトランスファゲートを導通して信号経路上の抵抗値を確保する。トランスファゲートを挟んで低電圧型メモリセルの内外を電気的にある程度分離することができ、記憶されているデータが外部の影響により反転しない構成とすることができる。低電圧型メモリセルにおいて、ライト特性を改善したメモリセルとすることができる。
Thereby, the memory units 11Aa and 12Aa constitute one memory core, and the memory units 11Ba and 12Ba constitute one memory core. Each memory core includes two sets of transfer gates. Therefore, in write access, the path between the memory core and the bit line is connected with a low resistance and flows to the transfer gate as compared with the
図11は、第1実施形態の基本メモリセル1aに対して下層メタル層、中層メタル層、上層メタル層、およびコンタクト層を形成するガラスマスクを変更して得られるレイアウトである。基本メモリセル1aから2ポートの低電圧型メモリセルを得るためのメタル結線である。
FIG. 11 is a layout obtained by changing the glass mask for forming the lower metal layer, the middle metal layer, the upper metal layer, and the contact layer in the
図7に図示した2ポートの高駆動能力メモリセルのレイアウト図と同様に、第1のメタル配線領域11−1a、11−2a、12−1a、12−2aに、上層メタル層24a、25a、28a、29aを配線する。上層メタル層24aは、行方向(X1−X2)に並置されているメモリユニット11Aa、11Baの、対応する記憶ノードを接続する。上層メタル層24a、第3コンタクト層、中層メタル層、第2コンタクト層、および下層メタル層を介して、メモリユニット11Aaの記憶ノードN1をメモリユニット11Baの対応する記憶ノードに接続する。上層メタル層25aは、行方向(X1−X2)に並置されているメモリユニット11Aa、11Baの、対応する相補記憶ノードを接続する。上層メタル層25a、第3コンタクト層、中層メタル層、第2コンタクト層、および下層メタル層を介して、メモリユニット11Aaの相補記憶ノード/N1をメモリユニット11Baの対応する相補記憶ノードに接続する。上層メタル層28a、29aも同様である。行方向(X1−X2)に並置されているメモリユニット12Aa、12Baの、対応する記憶ノードおよび相補記憶ノードを、各々接続する。
Similar to the layout diagram of the two-port high drive capability memory cell shown in FIG. 7, the
また、列方向に鏡面対称に配置されているメモリユニット11Ba、12Baについて、分岐コンタクト層26a、27a、30a、31aを削除する。分岐コンタクト層26a、30aは、第1拡散層21aの第1コンタクト層に接続する下層メタル層と第3拡散層22−1aとを接続する。分岐コンタクト層27a、31aは、第2拡散層23aの第1コンタクト層に接続する下層メタル層と第4拡散層22−2aとを接続する。メモリコアを構成する1対のインバータゲートにおいて、出力ノードである記憶ノードあるいは相補記憶ノードと電源線VDDとの間に介在する信号経路を開路するものである。これにより、メモリコアは動作しない状態とすることができる。
Further, the
更に、第2のメタル配線領域2A−1a、2A−2aに、中層メタル層32a、33aを配線する。中層メタル層32aは、列方向(Y1−Y2)に配置されているメモリユニット11Aa、12Aaの、対応する記憶ノードを接続する。中層メタル層32a、第2コンタクト層、および下層メタル層を介して、メモリユニット11Aaの記憶ノードN1をメモリユニット12Aaの対応する記憶ノードに接続する。中層メタル層33aは、列方向(Y1−Y2)に配置されているメモリユニット11Aa、12Aaの、対応する相補記憶ノードを接続する。中層メタル層33a、第2コンタクト層、および下層メタル層を介して、メモリユニット11Aaの相補記憶ノード/N1をメモリユニット12Aaの対応する相補記憶ノードに接続する。
Further,
また、メモリユニット12Aaについて、分岐コンタクト層39a、40aを削除する。分岐コンタクト層39aは、第1拡散層21aの第1コンタクト層に接続する下層メタル層と第3拡散層22−1aとを接続する。分岐コンタクト層40aは、第2拡散層23aの第1コンタクト層に接続する下層メタル層と第4拡散層22−2aとを接続する。メモリコアを構成する1対のインバータゲートにおいて、出力ノードである記憶ノードあるいは相補記憶ノードと電源線VDDとの間に介在する信号経路を開路するものである。これにより、メモリコアは動作しない状態とすることができる。
Further, the branch contact layers 39a and 40a are deleted from the memory unit 12Aa. The
また、メモリユニット12Aa、12Baについて、分岐コンタクト層38a、41a、42a、43aを削除する。そして、第1拡散層21aと第3拡散層22−1aとを貫くゲート層は、列方向(Y1−Y2)に中層メタル層で配線される接地線GNDから、第1拡散層21aにおいてこの貫くゲート層から列方向(Y1)側の外方領域にある第1コンタクト層(G)、下層メタル層、および第1コンタクト層を介して、接地線GNDに接続される。また、第2拡散層23aと第4拡散層22−2aとを貫くゲート層は、列方向(Y1−Y2)に中層メタル層で配線される接地線GNDから、第2拡散層23aにおいてこの貫くゲート層から列方向(Y2)側の外方領域にある第1コンタクト層(G)、下層メタル層、および第1コンタクト層を介して、接地線GNDに接続される。メモリコアを構成する1対のインバータゲートにおいて、各インバータゲートの入力を接地線GNDとすることにより、出力ノードである記憶ノードあるいは相補記憶ノードと接地線GNDとの間に介在する信号経路を開路するものである。これらにより、メモリコアは動作しない状態とすることができる。
Further, the
図12は、第1実施形態の2ポートの低電圧型メモリセルとする場合の回路図である。基本メモリセル1a(図1)に対して上層メタル層、中層メタル層、下層メタル層、およびコンタクト層を形成するガラスマスクを変更したレイアウト(図11)により得られるメモリセルの回路図である。
FIG. 12 is a circuit diagram in the case of the 2-port low voltage memory cell of the first embodiment. 12 is a circuit diagram of a memory cell obtained by a layout (FIG. 11) in which a glass mask for forming an upper metal layer, a middle metal layer, a lower metal layer, and a contact layer is changed with respect to the
図12に例示した2ポートの低電圧型メモリセルの回路図は、図10に例示の1ポートの場合とは以下の点で異なる。第1に、図10においてメモリユニット11Baとメモリユニット12Baとを接続する中層メタル層34a、35aは配線されない。第2に、図10のメモリユニット11Baに配置される分岐コンタクト層26a、27aは削除される。第3に、メモリユニット11Aaとメモリユニット11Ba、およびメモリユニット12Aaとメモリユニット12Baとは、各々、1対の記憶ノードのうち互いに対応するノードが上層メタル層24a、25a、および28a、29aで接続される。メモリコアへアクセスする際のワード線の制御は、図10の場合と同様である。
The circuit diagram of the two-port low-voltage memory cell illustrated in FIG. 12 is different from the one-port illustrated in FIG. 10 in the following points. First, in FIG. 10, the
メモリユニット11Aa、12Aa、11Ba、12Baで1つのメモリコアを構成し、2組のトランスファゲートを備えている。ライトアクセス時には、2組のトランスファゲートが導通するのに対して、リードアクセス時には、2組のトランスファゲートのうち1組が導通する。リードアクセスに対してライトアクセスにおいてメモリコアとビット線との間の径路が低抵抗で接続される。よって、図9、10に示した1ポートの低電圧型メモリセルと同様に、低電圧型メモリセルにおいて、ライト特性を改善したメモリセルとすることができる。また、リードアクセス時に、ビット線からの流入する電流によるメモリセルの反転を防ぐことができる2ポートの低電圧型メモリセルとすることができる2ポートのメモリセルが構成される。 The memory units 11Aa, 12Aa, 11Ba, and 12Ba constitute one memory core and are provided with two sets of transfer gates. Two sets of transfer gates are turned on during write access, whereas one set of two sets of transfer gates is turned on during read access. The path between the memory core and the bit line is connected with low resistance in the write access with respect to the read access. Therefore, like the one-port low-voltage memory cell shown in FIGS. 9 and 10, the low-voltage memory cell can be a memory cell with improved write characteristics. In addition, a 2-port memory cell that can be a 2-port low-voltage memory cell that can prevent inversion of the memory cell due to a current flowing from the bit line during read access is configured.
図13は、基本メモリセル1aに対して、上層メタル層、中層メタル層、下層メタル層、およびコンタクト層を形成するガラスマスクを変更して得られるレイアウトであり図5の別例である。基本メモリセル1aから1ポートの高駆動能力メモリセルを得るためのメタル結線の別例である。第1のメタル配線領域11−1a、11−2aに、各々、上層メタル層44a、45aを配線する。上層メタル層44aは、ビット線BLAから、第3コンタクト層、中層メタル層、第2コンタクト層、および下層メタル層を介して、メモリユニット11Ba、12Baに共通の第1拡散層21aにある第1コンタクト層(B)に接続される。上層メタル層45aは、相補ビット線/BLAから、第3コンタクト層、中層メタル層、第2コンタクト層、および下層メタル層を介して、メモリユニット11Baの第2拡散層23aにある第1コンタクト層(B)に接続される。尚、メモリユニット12Baの第2拡散層23aにある第1コンタクト層(B)には、列方向(Y1−Y2)のY1側に隣接する他の基本メモリセル1aに配置される上層メタル層45aにより接続される。
FIG. 13 is a layout obtained by changing the glass mask for forming the upper metal layer, the middle metal layer, the lower metal layer, and the contact layer for the
図14は、図13のレイアウトにより実現される1ポートの高駆動能力メモリセルとする場合の図6の別例の回路図である。 14 is a circuit diagram of another example of FIG. 6 in the case of a 1-port high drive capability memory cell realized by the layout of FIG.
メモリユニット11Aa、11Ba、12Aa、12Baの各々のメモリコアが、ビット線BLAおよび相補ビット線/BLAの間に並列に接続される。メモリコアへのアクセスに際しては、第1ワード線WLA1と第2ワード線WLB1、および第1ワード線WLA2と第2ワード線WLB2が、各々、不図示のメタル配線で短絡、あるいは回路動作として同期動作される。 Memory cores of the memory units 11Aa, 11Ba, 12Aa, and 12Ba are connected in parallel between the bit line BLA and the complementary bit line / BLA. When accessing the memory core, the first word line WLA1 and the second word line WLB1, and the first word line WLA2 and the second word line WLB2 are each short-circuited by a metal wiring (not shown) or synchronously operated as a circuit operation. Is done.
これにより、メモリユニット11Aa、11Baで1つのメモリコア、メモリユニット12Aa、12Baで1つのメモリコアを構成する。メモリコアは、メモリユニット11Aaと11Baのメモリコア、およびメモリユニット12Aaと12Baのメモリコアが各々並列接続された構成である。アクセスは2本のワード線が同期して行われる。メモリコアの駆動能力が倍増すると共に、トランスファゲートは、2つのトランジスタが並列接続されることにより導通時のオン抵抗が半減する。駆動能力の倍増、および信号経路の抵抗の半減により、高い駆動能力のメモリセルとすることができる。 Thus, the memory units 11Aa and 11Ba constitute one memory core, and the memory units 12Aa and 12Ba constitute one memory core. The memory core has a configuration in which the memory cores of the memory units 11Aa and 11Ba and the memory cores of the memory units 12Aa and 12Ba are connected in parallel. Access is performed in synchronization with two word lines. While the driving capability of the memory core is doubled, the on-resistance during conduction is halved by connecting two transistors in parallel to the transfer gate. By doubling the driving capability and halving the resistance of the signal path, a memory cell with high driving capability can be obtained.
図15は第2実施形態の拡散層やポリシリコン層などのバルクに係る層が固定のメモリセルを構成する基本メモリセル1bである。メタル層およびコンタクト層の少なくとも何れか1層を変更して複数の回路仕様に対応可能なメモリセルのベースとなるレイアウトである。4つのメモリユニット11Ab、11Bb、12Ab、12Bbが2行2列に配置されて構成されている。行方向(X1−X2)には、メモリユニット11Abとメモリユニット11Bb、およびメモリユニット12Abとメモリユニット12Bbとが、各々、鏡面対称に隣接配置されている。列方向(Y1−Y2)には、メモリユニット11Abとメモリユニット12Ab、およびメモリユニット11Bbとメモリユニット12Bbとが、鏡面対称に隣接配置されている。
FIG. 15 shows a
メモリユニットの構成について説明する。メモリユニット11Ab、11Bb、12Ab、12Bbは何れも同一の構成である。以下では、メモリユニット11Abを代表して説明する。第1拡散層21b、第2拡散層23b、第3拡散層22−1b、第4拡散層22−2bは、列方向(Y1−Y2)に長尺の矩形形状を有し行方向(X1−X2)に並置されている。第1、第2拡散層21b、23bには、行方向(X1−X2)に2本のゲート層が交差している。トランジスタが並列接続された構成である。第3拡散層22−1bに交差するゲート層には、第1拡散層21bを交差する列方向(Y2)側のゲート層が直結されている。第4拡散層22−2bに交差するゲート層には、第2拡散層23bを交差する列方向(Y1)側のゲート層が直結されている。第3拡散層22−1bの列方向(Y1)側のメモリユニット12Abへの領域限界は、第2のメタル配線領域2A−1bである。
The configuration of the memory unit will be described. The memory units 11Ab, 11Bb, 12Ab, and 12Bb all have the same configuration. Hereinafter, the memory unit 11Ab will be described as a representative. The
列方向(Y2)側および(Y1)側の第1拡散層21b、第2拡散層23bの外方には、行方向(X1−X2)に基本メモリセル1bを貫いて、上層メタル層により第1ワード線WLA1、および第2ワード線WLB1が配線されている。第1ワード線WLA1は第1拡散層21bの列方向(Y1)側に交差しているゲート層、および第2拡散層23bの列方向(Y2)側に交差しているゲート層に、第2コンタクト層を介して接続されている。第1ワード線WLA1から第2コンタクト層までは第3コンタクト層を介して中層メタル層で配線されている。尚、第2ワード線WLB1は行方向(X2)側に隣接して並置されているメモリユニット11Bbの対応ゲート層に第3コンタクト層、中層メタル層、および第2コンタクト層を介して接続されている。
Outside the
第1拡散層21b、第2拡散層23bは、各ゲート層から列方向(Y1)側および(Y2)側の外方領域、およびゲート層に挟まれた領域の各々に、上層メタル層、中層メタル層、下層メタル層の何れかと接続される第1コンタクト層を備えている。
The
第1拡散層21bに交差するゲート層に挟まれた領域にある第1コンタクト層、第3拡散層22−1bに交差するゲート層から列方向(Y1)側の外方領域にある第1コンタクト層、および第4拡散層22−2bと第2拡散層23bとを貫くゲート層にある第1コンタクト層は、下層メタル層で接続されて記憶ノードN1を構成する。また、第2拡散層23bに交差するゲート層に挟まれた領域にある第1コンタクト層、第4拡散層22−2bに交差するゲート層から列方向(Y2)側の外方領域にある第1コンタクト層、および第1拡散層21bと第3拡散層22−1bとを貫くゲート層にある第1コンタクト層は、下層メタル層で接続されて相補記憶ノード/N1を構成する。これらの下層メタル層により1対の記憶ノードを構成している。
A first contact layer in a region sandwiched between gate layers intersecting with the
第1拡散層21bのメモリユニット11Abとメモリユニット12Abとの境界にある第1コンタクト層(B)には列方向(Y1−Y2)に中層メタル層で配線されるビット線BLAが接続される。第1拡散層21bに交差するゲート層から列方向(Y2)側の外方領域のメモリユニット11Abの境界にある第1コンタクト層(G)には列方向(Y1−Y2)に中層メタル層で配線される接地線GNDが接続される。
A bit line BLA wired in the middle metal layer in the column direction (Y1-Y2) is connected to the first contact layer (B) at the boundary between the memory unit 11Ab and the memory unit 12Ab in the
第3拡散層22−1bに交差するゲート層から列方向(Y2)側の外方領域のメモリユニット11Abの境界にある第1コンタクト層(V)、および第4拡散層22−2bのメモリユニット11Abとメモリユニット12Abとの境界にある第1コンタクト層(V)には列方向(Y1−Y2)に中層メタル層で配線される電源線VDDが接続される。 The first contact layer (V) at the boundary of the memory unit 11Ab in the outer region on the column direction (Y2) side from the gate layer intersecting the third diffusion layer 22-1b, and the memory unit of the fourth diffusion layer 22-2b The first contact layer (V) at the boundary between 11Ab and the memory unit 12Ab is connected with the power supply line VDD wired in the middle metal layer in the column direction (Y1-Y2).
第2拡散層23bのメモリユニット11Abとメモリユニット12Abとの境界にある第1コンタクト層(G)には列方向(Y1−Y2)に中層メタル層で配線される接地線GNDが接続される。第2拡散層23bに交差するゲート層から列方向(Y2)側の外方領域のメモリユニット11Abの境界にある第1コンタクト層(B)には列方向(Y1−Y2)に中層メタル層で配線される相補ビット線/BLAが接続される。
The first contact layer (G) at the boundary between the memory unit 11Ab and the memory unit 12Ab in the
以上の接続から、メモリユニット11Abは図2に示す構成に同様となる。すなわち、第1拡散層21bと第3拡散層22−1bとを貫くゲート層で構成されるトランジスタ(T2)、(T3)によりインバータゲートI2が構成される。第2拡散層23bと第4拡散層22−2bとを貫くゲート層で構成されるトランジスタ(T4)、(T5)によりインバータゲートI1が構成される。インバータゲートI1、I2により1ビットを記憶するメモリコアが構成される。また、第1拡散層21bに交差するゲート層のうち列方向(Y1)側のゲート層により構成されるトランジスタ(T1)は、メモリコアの記憶ノードN1とビット線BLAとの間に介在するトランスファゲートを構成し、第2拡散層23bに交差するゲート層のうち列方向(Y2)側のゲート層により構成されるトランジスタ(T6)は、メモリコアの相補記憶ノード/N1と相補ビット線/BLAとの間に介在するトランスファゲートを構成する。
From the above connection, the memory unit 11Ab has the same configuration as that shown in FIG. That is, the inverter gate I2 is configured by the transistors (T2) and (T3) configured by the gate layer penetrating the
ここで、ビット線BLA、相補ビット線/BLA、接地線GND、および電源線VDDは、中層メタル層により列方向(Y1−Y2)に、メモリユニット11Ab、12Abを貫いて、配線される。 Here, the bit line BLA, the complementary bit line / BLA, the ground line GND, and the power supply line VDD are wired through the memory units 11Ab and 12Ab in the column direction (Y1-Y2) by the middle metal layer.
基本メモリセル1bには、行方向(X1−X2)に鏡面対称に配置されるメモリユニットを貫く、第1−1のメタル配線領域11−1b、12−1bが確保される。また、境界領域には第1−2のメタル配線領域11−3b、12−3bが確保される。第1−1のメタル配線領域11−1b、は、第1ワード線WLA1、および第2ワード線WLB1間に配置され、メモリユニット11Ab、11Bbを貫いて確保されている。第1−1のメタル配線領域12−1bは、第1ワード線WLA2、および第2ワード線WLB2間に配置され、メモリユニット12Ab、12Bbを貫いて確保されている。第1−1のメタル配線領域11−1b、12−1bには、メモリセルの種別に応じて上層メタル層が配線される。第1−2のメタル配線領域11−3b、12−3bは、各々、第1ワード線WLA1と第2ワード線WLB1との間、および第1ワード線WLA2と第2ワード線WLB2との間に配置され、メモリユニット11Ab、11Bb、およびメモリユニット12Ab、12Bbの各々の境界領域に確保される。第1−2のメタル配線領域11−3b、12−3bには、下層メタル層が配線される。第1実施形態の場合に第1のメタル配線領域が2本分確保されていたのに対して第1−1のメタル配線領域は1本が確保される。1本分の領域が減少するため、列方向(Y1−Y2)の長さを削減することができる。
In the
また、基本メモリセル1bには、列方向(Y1−Y2)に鏡面対称に配置されるメモリユニットを貫く、第2−1のメタル配線領域2A−1b、2B−1b、および第2−2のメタル配線領域2A−2b、2B−2bが確保される。第2−1、第2−2のメタル配線領域2A−1b、2A−2bは、メモリユニット11Ab、12Abの境界領域に確保されており、第2−1、第2−2のメタル配線領域2B−1b、2B−2bは、メモリユニット11Bb、12Bbの境界領域に確保されている。第2−1のメタル配線領域2A−1b、2B−1bには、下層メタル層が配線され、第3拡散層22−1bが配置される列方向の位置に列方向に沿って配置される。第2−2のメタル配線領域2A−2b、2B−2bは、各々、メモリユニット11Ab、12Ab、およびメモリユニット11Bb、12Bbの境界領域であって、行方向に鏡面対称に配置されているメモリユニット11Ab、11Bb、および12Ab、12Bbの境界領域の近傍に配置される。第2−2のメタル配線領域2A−2b、2B−2bには、中層メタル層が配線される。メモリユニット11Ab、12Ab、11Bb、12Bbの各々を列方向(Y1−Y2)に貫く中層メタル層は、接地線GND、ビット線BLAまたはBLB、電源線VDD、相補ビット線/BLAまたは/BLB、接地線GNDの5本である。この他に列方向(Y1−Y2)には、第2−1のメタル配線領域2A−1bまたは2B−1b、第2−2のメタル配線領域2A−2bまたは2B−2bの2本の配線領域が確保されている。
In addition, the
これにより、第2実施形態の基本メモリセル1bに係るレイアウト(図15)で実現される回路構成は、第1実施形態の基本メモリセル1a(1ポートメモリセル)の回路構成(図2)と同様である。メモリユニット11Ab、11Bb、12Ab、12Bbは、各々、1ビットメモリコアを備えている。各メモリユニット11Ab、11Bb、12Ab、12Bbは、各々、ワード線WLA1、WLB1、WLA2、WLB2で選択制御される。よって、第1実施形態の図1に係るレイアウトと同様に、第2実施形態の図15に係るレイアウトの構成より1ポートのメモリセルを構成する。
Thereby, the circuit configuration realized by the layout (FIG. 15) according to the
図16は、第2実施形態の基本メモリセル1bに対して上層メタル層、中層メタル層、下層メタル層、およびコンタクト層を形成するガラスマスクを変更して得られるレイアウトである。基本メモリセル1bから2ポートのメモリセルを得るためのメタル結線である。第1−1のメタル配線領域11−1b、12−1bに、上層メタル層24b、28b、および第1−2のメタル配線領域11−3b、12−3bに、下層メタル層25b、29bを配線する。上層メタル層24bは、行方向(X1−X2)に鏡面対称に配置されているメモリユニット11Ab、11Bbの、対応する記憶ノードを接続する。上層メタル層24b、第3コンタクト層、中層メタル層、および第2コンタクト層を介して、メモリユニット11Abの記憶ノードN1をメモリユニット11Bbの対応する記憶ノードに接続する。下層メタル層25bは、行方向(X1−X2)に鏡面対称に配置されているメモリユニット11Ab、11Bbの、対応する相補記憶ノードを接続する。メモリユニット11Abの相補記憶ノード/N1をメモリユニット11Bbの対応する相補記憶ノードに接続する。上層メタル層28b、下層メタル層29bも同様である。行方向(X1−X2)に並置されているメモリユニット12Ab、12Bbの、対応する記憶ノードおよび相補記憶ノードを、各々を接続する。
FIG. 16 is a layout obtained by changing the glass mask for forming the upper metal layer, the middle metal layer, the lower metal layer, and the contact layer in the
更に、列方向に鏡面対称に配置されているメモリユニット11Bb、12Bbについて、分岐コンタクト層26b、27b、30b、31bを削除する。ここで、分岐コンタクト層とは、記憶ノードおよび相補記憶ノードを構成する下層メタル層と拡散層とを接続する第1コンタクト層の一部である。分岐コンタクト層26b、30bは、メモリユニット11Bb、12Bbの記憶ノードN1と、メモリユニット11Bb、12Bbの第3拡散層22−1bとを接続するコンタクト層である。分岐コンタクト層27b、31bは、メモリユニット11Bb、12Bbの相補記憶ノード/N1と、メモリユニット11Bb、12Bbの第4拡散層22−2bとを接続するコンタクト層である。メモリコアを構成する1対のインバータゲートにおいて、出力ノードである記憶ノードあるいは相補記憶ノードと電源線VDDとの間に介在する信号経路を開路するものである。これにより、メモリコアは動作しない状態とすることができる。 Further, the branch contact layers 26b, 27b, 30b, and 31b are deleted from the memory units 11Bb and 12Bb that are arranged mirror-symmetrically in the column direction. Here, the branch contact layer is a part of the first contact layer that connects the lower metal layer constituting the storage node and the complementary storage node and the diffusion layer. The branch contact layers 26b and 30b are contact layers that connect the storage node N1 of the memory units 11Bb and 12Bb and the third diffusion layer 22-1b of the memory units 11Bb and 12Bb. The branch contact layers 27b and 31b are contact layers that connect the complementary storage node / N1 of the memory units 11Bb and 12Bb and the fourth diffusion layer 22-2b of the memory units 11Bb and 12Bb. In a pair of inverter gates constituting the memory core, a signal path interposed between a storage node or complementary storage node as an output node and the power supply line VDD is opened. Thereby, a memory core can be made into the state which does not operate | move.
基本メモリセル1b(図15)に対して、メモリユニット11Abとメモリユニット11Bb、およびメモリユニット12Abとメモリユニット12Bbとは、各々、1対の記憶ノードのうち互いに対応するノードが上層メタル層24b、28b、および下層メタル層25b、29bで接続されている。また、メモリユニット11Bb、12Bbは、メモリコアを構成するインバータゲートの電源線VDDからの信号経路が、分岐コンタクト層26b、27b、30b、および31bを削除することにより分断されている。
With respect to
これにより、図16のレイアウトに係る回路構成は、2ポートメモリセルの回路構成(図4)と同様である。したがって、メモリユニット11Abのメモリコアは、第1ワード線WLA1により選択されるポートと、第2ワード線WLB1により選択されるポートとの2ポートでアクセスされる。また、メモリユニット12Abのメモリコアは、第1ワード線WLA2により選択されるポートと、第2ワード線WLB2により選択されるポートとの2ポートでアクセスされる。 Accordingly, the circuit configuration according to the layout of FIG. 16 is the same as the circuit configuration of the 2-port memory cell (FIG. 4). Therefore, the memory core of the memory unit 11Ab is accessed through two ports, a port selected by the first word line WLA1 and a port selected by the second word line WLB1. The memory core of the memory unit 12Ab is accessed through two ports, a port selected by the first word line WLA2 and a port selected by the second word line WLB2.
図17は、第2実施形態の基本メモリセル1bに対して中層メタル層、下層メタル層、およびコンタクト層を形成するガラスマスクを変更して得られるレイアウトである。基本メモリセル1bから1ポートの高駆動能力メモリセルを得るためのメタル結線である。第2−1のメタル配線領域2A−1b、2B−1bに下層メタル層32b、34bを配線し、第2−2のメタル配線領域2A−2b、2B−2bに中層メタル層33b、35bを配線する。下層メタル層32bは、列方向(Y1−Y2)に配置されているメモリユニット11Ab、12Abの、対応する記憶ノードを接続する。メモリユニット11Abの記憶ノードN1をメモリユニット12Abの対応する記憶ノードに接続する。中層メタル層33bは、列方向(Y1−Y2)に配置されているメモリユニット11Ab、12Abの、対応する相補記憶ノードを接続する。中層メタル層33b、第2コンタクト層、および下層メタル層を介して、メモリユニット11Abの相補記憶ノード/N1をメモリユニット12Abの対応する相補記憶ノードに接続する。下層メタル層34b、および中層メタル層35bも同様である。列方向(Y1−Y2)に配置されているメモリユニット11Bb、12Bbの、対応する記憶ノードおよび相補記憶ノードを、各々接続する。
FIG. 17 is a layout obtained by changing the glass mask for forming the middle metal layer, the lower metal layer, and the contact layer for the
これにより、図17のレイアウトに係る回路構成は、1ポートの高駆動能力メモリセルの回路構成(図6)と同様である。したがって、メモリユニット11Abとメモリユニット12Ab、およびメモリユニット11Bbとメモリユニット12Bbは、各々、1対の記憶ノードのうち互いに対応するノードが下層メタル層32b、34b、および中層メタル層33b、35bで接続されている。メモリコアへのアクセスに際しては、第1ワード線WLA1、WLA2、および第2ワード線WLB1、WLB2は、各々、不図示のメタル配線で短絡、あるいは回路動作として同期動作させる。
Accordingly, the circuit configuration according to the layout of FIG. 17 is the same as the circuit configuration of the one-port high drive capability memory cell (FIG. 6). Therefore, the memory unit 11Ab and the memory unit 12Ab, and the memory unit 11Bb and the memory unit 12Bb are connected to each other among the pair of storage nodes by the
これにより、メモリユニット11Ab、12Abで1つのメモリコアを構成し、メモリユニット11Bb、12Bbで1つのメモリコアを構成する。各々は、並列接続された上で同期してアクセスされる。メモリコアの駆動能力が倍増すると共に、トランスファゲートは、2つのトランジスタが並列接続されることにより導通時のオン抵抗が半減する。駆動能力の倍増、および信号経路の抵抗の半減により、高い駆動能力のメモリセルとすることができる。 Thus, the memory units 11Ab and 12Ab constitute one memory core, and the memory units 11Bb and 12Bb constitute one memory core. Each of them is accessed in parallel after being connected in parallel. While the driving capability of the memory core is doubled, the on-resistance during conduction is halved by connecting two transistors in parallel to the transfer gate. By doubling the driving capability and halving the resistance of the signal path, a memory cell with high driving capability can be obtained.
図18は、第2実施形態の基本メモリセル1bに対して上層メタル層、中層メタル層、下層メタル層、およびコンタクト層を形成するガラスマスクを変更して得られるレイアウトである。基本メモリセル1bから2ポートの高駆動能力メモリセルを得るためのメタル結線である。第1−1のメタル配線領域11−1b、12−1bに、上層メタル層24b、28b、および第1−2のメタル配線領域11−3b、12−3bに、下層メタル層25b、29bを配線する。上層メタル層24bは、行方向(X1−X2)に鏡面対称に配置されているメモリユニット11Ab、11Bbの、対応する記憶ノードを接続する。上層メタル層24b、第3コンタクト層、中層メタル層、および第2コンタクト層を介して、メモリユニット11Abの記憶ノードN1をメモリユニット11Bbの対応する記憶ノードに接続する。下層メタル層25bは、行方向(X1−X2)に並置されているメモリユニット11Ab、11Bbの、対応する相補記憶ノードを接続する。メモリユニット11Abの相補記憶ノード/N1をメモリユニット11Bbの対応する相補記憶ノードに接続する。上層メタル層28b、下層メタル層29bも同様である。行方向(X1−X2)に並置されているメモリユニット12Ab、12Bbの、対応する記憶ノードおよび相補記憶ノードを、各々接続する。
FIG. 18 is a layout obtained by changing the glass mask for forming the upper metal layer, middle metal layer, lower metal layer, and contact layer in the
また、列方向に鏡面対称に配置されているメモリユニット11Bb、12Bbについて、分岐コンタクト層26b、27b、30b、31bを削除する。分岐コンタクト層26b、30bは、第1拡散層21bの第1コンタクト層に接続する下層メタル層と第3拡散層22−1bとを接続する。分岐コンタクト層27b、31bは、第2拡散層23bの第1コンタクト層に接続する下層メタル層と第4拡散層22−2bとを接続する。メモリコアを構成する1対のインバータゲートにおいて、出力ノードである記憶ノードあるいは相補記憶ノードと電源線VDDとの間に介在する信号経路を開路するものである。これにより、メモリコアは動作しない状態とすることができる。
Further, the branch contact layers 26b, 27b, 30b, and 31b are deleted from the memory units 11Bb and 12Bb that are arranged mirror-symmetrically in the column direction. The branch contact layers 26b and 30b connect the lower metal layer connected to the first contact layer of the
以上のメタル配線は、2ポートのメモリセルを構成する際のレイアウト(図16)と同様である。 The metal wiring described above is the same as the layout (FIG. 16) when a 2-port memory cell is configured.
更に、第2−1のメタル配線領域2A−1bに下層メタル層32b、第2−2のメタル配線領域2A−2bに中層メタル層33bを配線する。下層メタル層32bは、列方向(Y1−Y2)に配置されているメモリユニット11Ab、12Abの、対応する記憶ノードを接続する。メモリユニット11Abの記憶ノードN1をメモリユニット12Abの対応する記憶ノードに接続する。中層メタル層33bは、列方向(Y1−Y2)に配置されているメモリユニット11Ab、12Abの、対応する相補記憶ノードを接続する。中層メタル層33b、第2コンタクト層、および下層メタル層を介して、メモリユニット11Abの相補記憶ノード/N1をメモリユニット12Abの対応する相補記憶ノードに接続する。
Further, the
以上のメタル配線は、1ポートの高駆動能力メモリセルを構成する際のレイアウト(図17)のうち、下層メタル層32b、中層メタル層33bと同様である。
The metal wiring described above is the same as that of the
これにより、図18のレイアウトに係る回路構成は、2ポートの高駆動能力メモリセルの回路構成(図8)と同様である。したがって、メモリユニット11Abとメモリユニット12Abの各々の1対の記憶ノードのうち互いに対応するノードが下層メタル層32b、中層メタル層33bで接続された構成である。メモリコアへのアクセスに際しては、第1ワード線WLA1、WLA2、および第2ワード線WLB1、WLB2は、各々、不図示のメタル配線で短絡、あるいは回路動作として同期動作させる。
Accordingly, the circuit configuration according to the layout of FIG. 18 is the same as the circuit configuration of the two-port high drive capability memory cell (FIG. 8). Therefore, the nodes corresponding to each other among the pair of storage nodes of the memory unit 11Ab and the memory unit 12Ab are connected by the
これにより、メモリユニット11Ab、12Ab、11Bb、12Bbで1つのメモリコアを構成する。ここで、メモリユニット11Bb、12Bbにあるメモリコアは不使用とされている。メモリユニット11Ab、12Abのメモリコアが並列接続された上で同期してアクセスされる。メモリコアの駆動能力が倍増すると共に、トランスファゲートは、2つのトランジスタが並列接続されることにより導通時のオン抵抗が半減する。また、アクセスは、第1ワード線WLA1、WLA2、あるいは第2ワード線WLB1、WLB2の各々から行われる2ポートの構成である。駆動能力の倍増、および信号経路の抵抗の半減により、高い駆動能力のメモリセルとすることができる2ポートのメモリセルが構成される。 Thereby, the memory units 11Ab, 12Ab, 11Bb, and 12Bb constitute one memory core. Here, the memory cores in the memory units 11Bb and 12Bb are not used. The memory cores of the memory units 11Ab and 12Ab are connected in parallel and accessed in synchronization. While the driving capability of the memory core is doubled, the on-resistance during conduction is halved by connecting two transistors in parallel to the transfer gate. The access has a two-port configuration that is performed from each of the first word lines WLA1 and WLA2 or the second word lines WLB1 and WLB2. By doubling the driving capability and halving the resistance of the signal path, a two-port memory cell that can be a memory cell with high driving capability is configured.
図19は、第2実施形態の基本メモリセル1bに対して中層メタル層、下層メタル層、およびコンタクト層を形成するガラスマスクを変更して得られるレイアウトである。基本メモリセル1bから1ポートの低電圧型メモリセルを得るためのメタル結線である。
FIG. 19 shows a layout obtained by changing the glass mask for forming the middle metal layer, the lower metal layer, and the contact layer for the
図17に図示した1ポートの高駆動能力メモリセルのレイアウト図と同様に、第2−1のメタル配線領域2A−1b、2B−1bに下層メタル層32b、34b、第2−2のメタル配線領域2A−2b、2b−2bに中層メタル層33b、35bを配線する。下層メタル層32bは、列方向(Y1−Y2)に配置されているメモリユニット11Ab、12Abの、対応する記憶ノードを接続する。メモリユニット11Abの記憶ノードN1をメモリユニット12Abの対応する記憶ノードに接続する。中層メタル層33bは、列方向(Y1−Y2)に配置されているメモリユニット11Ab、12Abの、対応する相補記憶ノードを接続する。中層メタル層33b、第2コンタクト層、および下層メタル層を介して、メモリユニット11Abの相補記憶ノード/N1をメモリユニット12Abの対応する相補記憶ノードに接続する。下層メタル層34b、中層メタル層35bも同様である。列方向(Y1−Y2)に配置されているメモリユニット11Bb、12Bbの、対応する記憶ノードおよび相補記憶ノードを、各々接続する。
Similar to the layout diagram of the one-port high-drive capability memory cell shown in FIG. 17, the
また、行方向に並置されているメモリユニット12Ab、12Bbについて、分岐コンタクト層39b、40b、30b、31bを削除する。分岐コンタクト層39b、30bは、第1拡散層21bの第1コンタクト層に接続する下層メタル層と第3拡散層22−1bとを接続する。分岐コンタクト層40b、31bは、第2拡散層23bの第1コンタクト層に接続する下層メタル層と第4拡散層22−2bとを接続する。メモリコアを構成する1対のインバータゲートにおいて、出力ノードである記憶ノードあるいは相補記憶ノードと電源線VDDとの間に介在する信号経路を開路するものである。これにより、メモリコアは動作しない状態とすることができる。
Further, the branch contact layers 39b, 40b, 30b, and 31b are deleted from the memory units 12Ab and 12Bb that are juxtaposed in the row direction. The branch contact layers 39b and 30b connect the lower metal layer connected to the first contact layer of the
また、メモリユニット12Ab、12Bbについて、分岐コンタクト層38b、41b、42b、43bを削除する。分岐コンタクト層41b、43bは、第1拡散層21bと第3拡散層22−1bとを貫くゲート層にある第1コンタクト層である。第2拡散層23bの第1コンタクト層に接続される下層メタル層、および第1拡散層21bと第3拡散層22−1bとを貫くゲート層を接続する。分岐コンタクト層38b、42bは、第2拡散層23bと第4拡散層22−2bとを貫くゲート層にある第1コンタクト層である。第1拡散層21bの第1コンタクト層に接続される下層メタル層、および第2拡散層23bと第4拡散層22−2bとを貫くゲート層を接続する。
Further, the branch contact layers 38b, 41b, 42b, and 43b are deleted from the memory units 12Ab and 12Bb. The branch contact layers 41b and 43b are first contact layers in a gate layer that penetrates the
メモリユニット12Abにおいて、第1拡散層21bと第3拡散層22−1bとを貫くゲート層は、列方向(Y1−Y2)に中層メタル層で配線される接地線GNDから、第1拡散層21bにおいてこの貫くゲート層から列方向(Y1)側の外方領域にある第1コンタクト層(G)、下層メタル層、および第1コンタクト層を介して、接地線GNDに接続される。また、第2拡散層23bと第4拡散層22−2bとを貫くゲート層は、列方向(Y1−Y2)に中層メタル層で配線される接地線GNDから、第2拡散層23bにおいてこの貫くゲート層から列方向(Y2)側の外方領域にある第1コンタクト層(G)、下層メタル層、および第1コンタクト層を介して、接地線GNDに接続される。同様に、メモリユニット12Bbにおいて、第1拡散層21bと第3拡散層22−1bとを貫くゲート層は、第1拡散層21bにおいてこの貫くゲート層から列方向(Y1)側の外方領域にある第1コンタクト層(G)、下層メタル層、および第1コンタクト層を介して、接地線GNDに接続される。また、第2拡散層23bと第4拡散層22−2bとを貫くゲート層は、第2拡散層23bにおいてこの貫くゲート層から列方向(Y2)側の外方領域にある第1コンタクト層(G)、下層メタル層、および第1コンタクト層を介して、接地線GNDに接続される。メモリコアを構成する1対のインバータゲートにおいて、各インバータゲートの入力を接地線GNDとすることにより、出力ノードである記憶ノードあるいは相補記憶ノードと接地線GNDとの間に介在する信号経路を開路するものである。これらにより、メモリコアは動作しない状態とすることができる。
In the memory unit 12Ab, the gate layer penetrating the
これにより、図19のレイアウトに係る回路構成は、1ポートの低電圧型メモリセルの回路構成(図10)と同様である。したがって、メモリユニット11Ab、12Abで1つのメモリコアを構成し、メモリユニット11Bb、12Bbで1つのメモリコアを構成する。各々のメモリコアは2組のトランスファゲートを備えており、リードアクセス時には、うち1組が導通するのに対して、ライトアクセス時には、2組のトランスファゲートが導通する。リードアクセスに対してライトアクセスにおいてメモリコアとビット線との間の径路が低抵抗で接続される。よって、第1実施形態(図9)のレイアウトの場合と同様に、低電圧型メモリセルにおいて、ライト特性を改善したメモリセルとすることができる。また、リードアクセス時に、ビット線からの流入する電流によるメモリセルの反転を防ぐことができる1ポートの低電圧型メモリセルとすることができる。 Accordingly, the circuit configuration according to the layout of FIG. 19 is the same as the circuit configuration of the one-port low-voltage memory cell (FIG. 10). Therefore, the memory units 11Ab and 12Ab constitute one memory core, and the memory units 11Bb and 12Bb constitute one memory core. Each memory core includes two sets of transfer gates, one of which is turned on during read access, while two sets of transfer gates are turned on during write access. The path between the memory core and the bit line is connected with low resistance in the write access with respect to the read access. Therefore, as in the case of the layout of the first embodiment (FIG. 9), the low voltage memory cell can be a memory cell with improved write characteristics. Further, it is possible to provide a one-port low-voltage memory cell that can prevent inversion of the memory cell due to a current flowing from the bit line during read access.
図20は、第2実施形態の基本メモリセル1bに対して上層メタル層、中層メタル層、下層メタル層、およびコンタクト層を形成するガラスマスクを変更して得られるレイアウトである。基本メモリセル1bから2ポートの低電圧型メモリセルを得るためのメタル結線である。
FIG. 20 is a layout obtained by changing the glass mask for forming the upper metal layer, middle metal layer, lower metal layer, and contact layer for the
図18に図示した2ポートの高駆動能力メモリセルのレイアウト図と同様に、第1−1のメタル配線領域11−1b、12−1bに上層メタル層24b、28b、および第1−2のメタル配線領域11−3b、12−3bに下層メタル層25b、29bを配線する。上層メタル層24bは、行方向(X1−X2)に並置されているメモリユニット11Ab、11Bbの、対応する記憶ノードを接続する。上層メタル層24b、第3コンタクト層、中層メタル層、および第2コンタクト層を介して、メモリユニット11Abの記憶ノードN1をメモリユニット11Bbの対応する記憶ノードに接続する。下層メタル層25bは、行方向(X1−X2)に並置されているメモリユニット11Ab、11Bbの、対応する相補記憶ノードを接続する。メモリユニット11Abの相補記憶ノード/N1をメモリユニット11Bbの対応する相補記憶ノードに接続する。上層メタル層28b、下層メタル層29bも同様である。行方向(X1−X2)に並置されているメモリユニット12Ab、12Bbの、対応する記憶ノードおよび相補記憶ノードを、各々接続する。
Similar to the layout diagram of the two-port high drive capability memory cell shown in FIG. 18, the upper metal layers 24b and 28b and the first and second metal layers are formed in the first and second metal wiring regions 11-1b and 12-1b.
また、列方向に鏡面対称に配置されているメモリユニット11Bb、12Bbについて、分岐コンタクト層26b、27b、30b、31bを削除する。分岐コンタクト層26b、30bは、第1拡散層21bの第1コンタクト層に接続する下層メタル層と第3拡散層22−1bとを接続する。分岐コンタクト層27b、31bは、第2拡散層23bの第1コンタクト層に接続する下層メタル層と第4拡散層22−2bとを接続する。メモリコアを構成する1対のインバータゲートにおいて、出力ノードである記憶ノードあるいは相補記憶ノードと電源線VDDとの間に介在する信号経路を開路するものである。これにより、メモリコアは動作しない状態とすることができる。以上のメタル配線は、2ポートのメモリセルを構成する際のレイアウト(図16)と同様である。
Further, the branch contact layers 26b, 27b, 30b, and 31b are deleted from the memory units 11Bb and 12Bb that are arranged mirror-symmetrically in the column direction. The branch contact layers 26b and 30b connect the lower metal layer connected to the first contact layer of the
更に、第2−1のメタル配線領域2A−1bに下層メタル層32b、第2−2のメタル配線領域2A−2bに中層メタル層33bを配線する。下層メタル層32bは、列方向(Y1−Y2)に配置されているメモリユニット11Ab、12Abの、対応する記憶ノードを接続する。メモリユニット11Abの記憶ノードN1をメモリユニット12Abの対応する記憶ノードに接続する。中層メタル層33bは、列方向(Y1−Y2)に配置されているメモリユニット11Ab、12Abの、対応する相補記憶ノードを接続する。中層メタル層33b、第2コンタクト層、および下層メタル層を介して、メモリユニット11Abの相補記憶ノード/N1をメモリユニット12Abの対応する相補記憶ノードに接続する。以上のメタル配線は、1ポートの高駆動能力メモリセルを構成する際のレイアウト(図18)のうち、下層メタル層32b、中層メタル層33bと同様である。
Further, the
また、メモリユニット12Abについて、分岐コンタクト層39b、40bを削除する。分岐コンタクト層39bは、第1拡散層21bの第1コンタクト層に接続する下層メタル層と第3拡散層22−1bとを接続する。分岐コンタクト層40bは、第2拡散層23bの第1コンタクト層に接続する下層メタル層と第4拡散層22−2bとを接続する。メモリコアを構成する1対のインバータゲートにおいて、出力ノードである記憶ノードあるいは相補記憶ノードと電源線VDDとの間に介在する信号経路を開路するものである。これにより、メモリコアは動作しない状態とすることができる。
Further, the branch contact layers 39b and 40b are deleted from the memory unit 12Ab. The
また、メモリユニット12Ab、12Bbについて、分岐コンタクト層38b、41b、42b、43bを削除する。そして、第1拡散層21bと第3拡散層22−1bとを貫くゲート層は、列方向(Y1−Y2)に中層メタル層で配線される接地線GNDから、第1拡散層21bにおいてこの貫くゲート層から列方向(Y1)側の外方領域にある第1コンタクト層(G)、下層メタル層、および第1コンタクト層を介して、接地線GNDに接続される。また、第2拡散層23bと第4拡散層22−2bとを貫くゲート層は、列方向(Y1−Y2)に中層メタル層で配線される接地線GNDから、第2拡散層23bにおいてこの貫くゲート層から列方向(Y2)側の外方領域にある第1コンタクト層(G)、下層メタル層、および第1コンタクト層を介して、接地線GNDに接続される。メモリコアを構成する1対のインバータゲートにおいて、各インバータゲートの入力を接地線GNDとすることにより、出力ノードである記憶ノードあるいは相補記憶ノードと接地線GNDとの間に介在する信号経路を開路するものである。これらにより、メモリコアは動作しない状態とすることができる。
Further, the branch contact layers 38b, 41b, 42b, and 43b are deleted from the memory units 12Ab and 12Bb. The gate layer that penetrates the
図20に例示した2ポートの低電圧型メモリセルの回路図は、図19に例示の1ポートの場合とは以下の点で異なる。第1に、図19においてメモリユニット11Bbとメモリユニット12Bbとを接続する下層メタル層34b、中層メタル層35bは配線されない。第2に、図19のメモリユニット11Bbに配置される分岐コンタクト層26b、27bは削除される。第3に、メモリユニット11Abとメモリユニット11Bb、およびメモリユニット12Abとメモリユニット12Bbとは、各々、1対の記憶ノードのうち互いに対応するノードが上層メタル層24b、下層メタル層25b、および上層メタル層28b、下層メタル層29bで接続される。メモリコアへアクセスする際のワード線の制御は、図10の場合と同様である。
The circuit diagram of the two-port low-voltage memory cell illustrated in FIG. 20 is different from the one-port illustrated in FIG. 19 in the following points. First, in FIG. 19, the
これにより、図20のレイアウトに係る回路構成は、2ポートの低電圧型メモリセルの回路構成(図12)と同様である。したがって、メモリユニット11Ab、12Ab、11Bb、12Bbで1つのメモリコアを構成し、2組のトランスファゲートを備えている。リードアクセス時には、2組のトランスファゲートのうち1組が導通するのに対して、ライトアクセス時には、2組のトランスファゲートが導通する。リードアクセスに対してライトアクセスにおいてメモリコアとビット線との間の径路が低抵抗で接続される。よって、第1実施形態(図11)のレイアウトの場合と同様に、低電圧型メモリセルにおいて、メモリセルと比較し、ライト特性を改善したメモリセルとすることができる。また、リードアクセス時に、ビット線からの流入する電流によるメモリセルの反転を防ぐことができる2ポートの低電圧型メモリセルとすることができる2ポートのメモリセルが構成される。 Thus, the circuit configuration according to the layout of FIG. 20 is the same as the circuit configuration of the 2-port low-voltage memory cell (FIG. 12). Accordingly, the memory units 11Ab, 12Ab, 11Bb, and 12Bb constitute one memory core and are provided with two sets of transfer gates. At the time of read access, one set of the two sets of transfer gates is turned on, whereas at the time of write access, the two sets of transfer gates are turned on. The path between the memory core and the bit line is connected with low resistance in the write access with respect to the read access. Therefore, similarly to the layout of the first embodiment (FIG. 11), the low-voltage memory cell can be a memory cell with improved write characteristics compared to the memory cell. In addition, a 2-port memory cell that can be a 2-port low-voltage memory cell that can prevent inversion of the memory cell due to a current flowing from the bit line during read access is configured.
図21は、基本メモリセル1bに対して、上層メタル層、中層メタル層、下層メタル層、およびコンタクト層を形成するガラスマスクを変更して得られるレイアウトであり図17の別例である。基本メモリセル1bから1ポートの高駆動能力メモリセルを得るためのメタル結線の別例である。第1−1のメタル配線領域11−1b、12−1bに、各々、上層メタル層45b、36bを配線する。上層メタル層45bは、相補ビット線/BLAから、上層メタル層、第3コンタクト層、中層メタル層、第2コンタクト層、および下層メタル層を介して、メモリユニット11Bbの第2拡散層23bにある第1コンタクト層(B)に接続される。また、上層メタル層36bは、ビット線BLAから、第3コンタクト層、中層メタル層、第2コンタクト層、および下層メタル層を介して、メモリユニット11Bb、12Bbに共通の第1拡散層21bにある第1コンタクト層(B)に接続される。尚、メモリユニット12Bbの第2拡散層23bにある第1コンタクト層(B)には、列方向(Y1−Y2)のY1側に隣接する他の基本メモリセル1bに配置される上層メタル層45bにより接続される。
FIG. 21 shows a layout obtained by changing the glass mask for forming the upper metal layer, the middle metal layer, the lower metal layer, and the contact layer for the
これにより、図21のレイアウトに係る回路構成は、1ポートの高駆動能力メモリセルの別例である回路構成(図14)と同様である。メモリユニット11Ab、11Bbで1つのメモリコア、メモリユニット12Ab、12Bbで1つのメモリコアを構成する。メモリコアは、メモリユニット11Abと11Bbのメモリコア、およびメモリユニット12Abと12Bbのメモリコアが各々並列接続された構成である。アクセスは2本のワード線が同期して行われる。メモリコアの駆動能力が倍増すると共に、トランスファゲートは、2つのトランジスタが並列接続されることにより導通時のオン抵抗が半減する。駆動能力の倍増、および信号経路の抵抗の半減により、高い駆動能力のメモリセルとすることができる。 Thus, the circuit configuration according to the layout of FIG. 21 is the same as the circuit configuration (FIG. 14) which is another example of the one-port high drive capability memory cell. The memory units 11Ab and 11Bb constitute one memory core, and the memory units 12Ab and 12Bb constitute one memory core. The memory core has a configuration in which the memory cores of the memory units 11Ab and 11Bb and the memory cores of the memory units 12Ab and 12Bb are connected in parallel. Access is performed in synchronization with two word lines. While the driving capability of the memory core is doubled, the on-resistance during conduction is halved by connecting two transistors in parallel to the transfer gate. By doubling the driving capability and halving the resistance of the signal path, a memory cell with high driving capability can be obtained.
図1〜図21において説明した第1〜第2実施形態の基本メモリセル1a、1bから、拡散層やポリシリコン層などのバルクに係る層が固定であり、メタル層やコンタクト層の変更により構成されるメモリセルの種別と基本メモリセル当たりの個数を図22に示す。
From the
第1〜第2実施形態の基本メモリセル1a、1bから構成されるメモリセルは、1ポートのメモリセル(図1、2、15)、2ポートのメモリセル(図3、4、16)、1ポートの高駆動能力メモリセル(図5、6、13、14、17、21)、2ポートの高駆動能力メモリセル(図7、8、18)、1ポートの低電圧型メモリセル(図9、10、19)、および2ポートの低電圧型メモリセル(図11、12、20)の6種類である。
The memory cells composed of the
各メモリセルの基本メモリセル当たりのメモリセル数は、1ポートのメモリセル(図1、2、15)の場合は4個、2ポートのメモリセル(図3、4、16)の場合は2個、1ポートの高駆動能力メモリセル(図5、6、13、14、17、21)の場合は2個、2ポートの高駆動能力メモリセル(図7、8、18)の場合は1個、1ポートの低電圧型メモリセル(図9、10、19)の場合は2個、および2ポートの低電圧型メモリセル(図11、12、20)の場合は1個である。 The number of memory cells per basic memory cell of each memory cell is 4 for a 1-port memory cell (FIGS. 1, 2, and 15) and 2 for a 2-port memory cell (FIGS. 3, 4, and 16). 2 for 1 port high drive capability memory cells (FIGS. 5, 6, 13, 14, 17, 21) and 1 for 2 port high drive capability memory cells (FIGS. 7, 8, 18). There are two in the case of one-port, low-voltage memory cells (FIGS. 9, 10, and 19), and one in the case of two-port low-voltage memory cells (FIGS. 11, 12, and 20).
基本メモリセル1a、1b(図1、15)に対して、メタル層およびコンタクト層の少なくとも何れか1層を変更することで、6種類のメモリセルを、基本メモリセルのバルク構成に基づいて面積効率よく構成することができる。
By changing at least one of the metal layer and the contact layer with respect to the
図23は、第1〜第2実施形態メモリセルの専有面積を専用のメモリセルを使用した場合と比較した図である。図22では、1ポートのメモリセル(1RWと表記)と2ポートのメモリセル(2RWと表記)とで面積比較を行う場合を例示する。 FIG. 23 is a diagram comparing the occupied area of the memory cells of the first and second embodiments with the case where a dedicated memory cell is used. FIG. 22 illustrates a case where area comparison is performed between a 1-port memory cell (denoted as 1 RW) and a 2-port memory cell (denoted as 2 RW).
第1〜第2実施形態の基本メモリセルを2行6列のマトリクス状に配置したレイアウトにおいて、1ポートのメモリセルのみを構成する場合(A)、1ポート/2ポートを混在させる場合(B)、2ポートのメモリセルのみを構成する場合の3つの場合(C)の3つの場合について検討する。 In the layout in which the basic memory cells of the first to second embodiments are arranged in a matrix of 2 rows and 6 columns, when only one port memory cell is configured (A), when 1 port / 2 ports are mixed (B ) Consider the three cases (C) in the case where only two-port memory cells are configured.
2行6列の基本メモリセルでは、タイプ(A)は24セルの1ポートメモリセル、タイプ(B)は12セルの1ポートメモリセルと6セルの2ポートメモリセル、タイプ(C)は12セルの2ポートメモリセルを、メタル層、およびコンタクト層の少なくとも何れか1層の変更で対応可能である。 In the basic memory cell of 2 rows and 6 columns, the type (A) is a 24-port 1-port memory cell, the type (B) is a 12-cell 1-port memory cell and a 6-cell 2-port memory cell, and the type (C) is 12 The two-port memory cell of the cell can be handled by changing at least one of the metal layer and the contact layer.
同じメモリセル構成を1ポート/2ポートの各々の専用メモリセルで実現する場合は、4行6列の1ポートのメモリセルアレイ、および2行6列の2ポートメモリセルアレイを備える必要がある。面積比にして2倍の面積が必要となる。 When the same memory cell configuration is realized by dedicated memory cells of 1 port / 2 ports, it is necessary to provide a 1-port memory cell array of 4 rows and 6 columns and a 2-port memory cell array of 2 rows and 6 columns. The area ratio is twice as large.
第1〜第2実施形態によれば、メモリセルを備え、メタル層、およびコンタクト層の少なくとも何れか1層の変更に応じて複数種類のメモリセルを構成でき、レイアウト上の面積効率の向上を図ることが可能となる。 According to the first and second embodiments, a memory cell is provided, and a plurality of types of memory cells can be configured in accordance with a change in at least one of the metal layer and the contact layer, thereby improving the area efficiency on the layout. It becomes possible to plan.
ここで、第1、2実施形態において、上層メタル層は第1メタル層の一例であり、中層メタル層は第2メタル層の一例であり、下層メタル層は第3メタル層の一例である。 In the first and second embodiments, the upper metal layer is an example of the first metal layer, the middle metal layer is an example of the second metal layer, and the lower metal layer is an example of the third metal layer.
以上、詳細に説明したように、メモリユニット11Aa、11Ba、12Aa、12Baを2行2列に配置した基本メモリセル1a、およびメモリユニット11Ab、11Bb、12Ab、12Bbを2行2列に配置した基本メモリセル1bを、メタル層、およびコンタクト層の少なくとも何れか1層を変更することにより、メタル層、およびコンタクト層を変更するだけで、1ポートのメモリセル、2ポートのメモリセル、1ポートの高駆動能力メモリセル、2ポートの高駆動能力メモリセル、1ポート低電圧型メモリセル、および2ポートの低電圧型メモリセルの6種類のメモリセルを構成することができる。種類ごとに専用のメモリセルを用意しておく場合に比較して、レイアウト上の面積効率の向上を図ることができる。限られたレイアウト領域において複数種類のメモリセルを構成することができ、また、複数種類のメモリセルを混在させて構成することができる。
As described above in detail, the
尚、本構成は例示された実施形態に限定されるものではなく、本目的の趣旨を逸脱しない範囲内での種々の改良、変更が可能であることは言うまでもない。
例えば、基本メモリセルとしてメモリユニットを2行2列に配置した場合を例示したが、これに限定されるものではない。3行以上または/および3列以上にメモリユニットを配置した構成を基本メモリセルとすることもできる。これにより、さらなる種類のメモリセルを構成することが可能となる。例えば、ポート数を3ポート以上の多ポートとする構成、駆動能力を2倍の他、3倍、4倍など多段に設定する構成などが可能となる。
Needless to say, the present configuration is not limited to the illustrated embodiment, and various modifications and changes can be made without departing from the spirit of the present object.
For example, the case where memory units are arranged in two rows and two columns as basic memory cells is illustrated, but the present invention is not limited to this. A configuration in which memory units are arranged in three or more rows or / and three or more columns can be used as a basic memory cell. This makes it possible to configure further types of memory cells. For example, a configuration in which the number of ports is a multi-port with three or more ports, a configuration in which the driving capability is set in multiple stages such as double, triple, and quadruple are possible.
また、各実施形態のメモリユニットの構成において、上層メタル層と中層メタル層とを入れ替えることは可能である。 In the configuration of the memory unit of each embodiment, the upper metal layer and the middle metal layer can be interchanged.
また、第2実施形態において、第2−2のメタル配線領域2A−2b、2B−2bには、下層メタル層が配線されてもよい。
In the second embodiment, a lower metal layer may be wired in the 2-2
1a 基本メモリセル
11Aa、11Ba、12Aa、12Ba メモリユニット
21a、22―1a、22―2a、23a 第1〜第4拡散層
24a、25a、28a、29a、36a、37a 上層メタル層
32a、33a、34a、35a 中層メタル層
26a、27a、30a、31a、38a、39a、40a、42a、42a
分岐コンタクト層11−1a、11−2a、12−1a、12−2a 第1のメタル配線領域
2A−1a、2A−2a、2B−1a、2B−2a 第2のメタル配線領域
BLA、BLB ビット線
/BLA、/BLB 相補ビット線
GND 接地線
I1、I2 インバータゲート
N1 記憶ノード
/N1 相補記憶ノード
T1〜T6 トランジスタ
VDD 電源線
WLA1、WLA2 第1ワード線
WLB1、WLB2 第2ワード線
Y1−Y2 列方向
1a Basic memory cells 11Aa, 11Ba, 12Aa,
Branch contact layers 11-1a, 11-2a, 12-1a, 12-2a First
Claims (14)
前記メモリユニットが並置される行ごとに第1メタル層により配線され、前記メモリユニットの各々に接続される第1および第2ワード線と、
電源線、接地線、ビット線を前記列方向に配線する第2メタル層とを備え、
前記メモリユニットは、
前記列方向に伸長され並列接続されるトランジスタに供される拡散層であって、前記行方向に沿って並置される第1および第2拡散層と、
前記第1拡散層と前記第2拡散層との間にあって前記列方向に伸長されトランジスタに供される拡散層であって、前記第1拡散層に交差する一方側のゲート層から伸長されるゲート層が交差する第3拡散層と、
前記第1拡散層と前記第2拡散層との間にあって前記列方向に伸長されトランジスタに供される拡散層であって、前記第2拡散層に交差する他方側のゲート層から伸長されるゲート層が交差する第4拡散層と、
トランジスタのゲート層に挟まれる前記第1拡散層の領域と前記一方側のゲート層に対して該第1拡散層の領域と同一側にある前記第3拡散層の領域との間、およびトランジスタのゲート層に挟まれる前記第2拡散層の領域と前記他方側のゲート層に対して該第2拡散層の領域と同一側にある前記第4拡散層の領域との間を、各々第3メタル層により接続してなる1対の記憶ノードと、
前記第1ワード線と前記第2ワード線との間に、前記行方向に沿って第1メタル層が配線可能な2つの第1のメタル配線領域と、
前記2行2列に配置されるメモリユニットのうち前記列方向に隣接配置されるメモリユニットの境界領域であって、前記第3および第4拡散層が配置される列方向の位置に、前記列方向に沿って前記第2メタル層が配線可能な第2のメタル配線領域とを備えることを特徴とするメモリセル。 A memory unit that is arranged in mirror symmetry along the column direction and is juxtaposed along the row direction and arranged in two rows and two columns;
First and second word lines wired by a first metal layer for each row in which the memory units are juxtaposed and connected to each of the memory units;
A second metal layer for wiring a power line, a ground line, and a bit line in the column direction,
The memory unit is
A diffusion layer provided in a transistor extending in the column direction and connected in parallel, the first and second diffusion layers juxtaposed along the row direction;
A diffusion layer between the first diffusion layer and the second diffusion layer and extending in the column direction and provided to the transistor, the gate extending from a gate layer on one side intersecting the first diffusion layer A third diffusion layer where the layers intersect;
A diffusion layer between the first diffusion layer and the second diffusion layer and extending in the column direction to be used for a transistor, the gate extending from the gate layer on the other side intersecting the second diffusion layer A fourth diffusion layer where the layers intersect;
Between the region of the first diffusion layer sandwiched between the gate layers of the transistor and the region of the third diffusion layer on the same side as the region of the first diffusion layer with respect to the gate layer on one side; and A third metal is interposed between the region of the second diffusion layer sandwiched between the gate layers and the region of the fourth diffusion layer on the same side as the region of the second diffusion layer with respect to the gate layer on the other side. A pair of storage nodes connected by layers;
Two first metal wiring regions in which a first metal layer can be wired along the row direction between the first word line and the second word line;
Of the memory units arranged in the two rows and two columns, the column is located at a position in the column direction where the third and fourth diffusion layers are arranged, which is a boundary region of memory units arranged adjacent to each other in the column direction. And a second metal wiring region in which the second metal layer can be wired along the direction.
一方のメモリユニットのメモリセルを非活性として該メモリセルに接続される1対の記憶ノードを非駆動とし、
前記第1のメタル配線領域に、前記一方のメモリユニットの一方の記憶ノードを他方のメモリユニットの一方の記憶ノードに接続する第1メタル層と、前記一方のメモリユニットの他方の記憶ノードを前記他方のメモリユニットの他方の記憶ノードに接続する第1メタル層とを備え、
前記2列のメモリユニットを2ポートのメモリセルとして構成することを特徴とする請求項1に記載のメモリセル。 Regarding two columns of memory units juxtaposed adjacently along the row direction,
Deactivating a memory cell of one memory unit and deactivating a pair of storage nodes connected to the memory cell;
In the first metal wiring region, a first metal layer that connects one storage node of the one memory unit to one storage node of the other memory unit, and the other storage node of the one memory unit A first metal layer connected to the other storage node of the other memory unit,
2. The memory cell according to claim 1, wherein the two rows of memory units are configured as a two-port memory cell.
前記第2のメタル配線領域に、一方のメモリユニットの一方の記憶ノードを他方のメモリユニットの一方の記憶ノードに接続する第2メタル層と、前記一方のメモリユニットの他方の記憶ノードを前記他方のメモリユニットの他方の記憶ノードに接続する第2メタル層とを備え、
第1または第2ワード線の同期動作により、前記2行のメモリユニットを1ポートの高駆動能力メモリセルとして構成することを特徴とする請求項1に記載のメモリセル。 For two rows of memory units arranged adjacent to each other in mirror symmetry along the column direction,
A second metal layer connecting one storage node of one memory unit to one storage node of the other memory unit in the second metal wiring region; and the other storage node of the one memory unit as the other storage node. A second metal layer connected to the other storage node of the memory unit,
2. The memory cell according to claim 1, wherein the two rows of memory units are configured as one-port high-drive capacity memory cells by a synchronous operation of the first or second word line.
前記行方向に沿って隣接して並置される2列のメモリユニットごとに、一方のメモリユニットのメモリセルを非活性として該メモリセルに接続される1対の記憶ノードを非駆動とし、
前記第1のメタル配線領域に、前記一方のメモリユニットの一方の記憶ノードを他方のメモリユニットの一方の記憶ノードに接続する第1メタル層と、前記一方のメモリユニットの他方の記憶ノードを前記他方のメモリユニットの他方の記憶ノードに接続する第1メタル層とを備え、
前記列方向に沿って鏡面対称に隣接して配置される2行のメモリユニットのうち、前記メモリセルを非活性としないユニットについて、
前記第2のメタル配線領域に、一方のメモリユニットの一方の記憶ノードを他方のメモリユニットの一方の記憶ノードに接続する第2メタル層と、前記一方のメモリユニットの他方の記憶ノードを前記他方のメモリユニットの他方の記憶ノードに接続する第2メタル層とを備え、
2ポートの高駆動能力メモリセルとして構成することを特徴とする請求項1に記載のメモリセル。 For memory units arranged in the 2 rows and 2 columns,
For each of two columns of memory units juxtaposed in parallel along the row direction, the memory cell of one memory unit is deactivated and a pair of storage nodes connected to the memory cell is deactivated,
In the first metal wiring region, a first metal layer that connects one storage node of the one memory unit to one storage node of the other memory unit, and the other storage node of the one memory unit A first metal layer connected to the other storage node of the other memory unit,
Of the two rows of memory units arranged adjacent to each other in mirror symmetry along the column direction, the unit that does not deactivate the memory cell,
A second metal layer connecting one storage node of one memory unit to one storage node of the other memory unit in the second metal wiring region; and the other storage node of the one memory unit as the other storage node. A second metal layer connected to the other storage node of the memory unit,
2. The memory cell according to claim 1, wherein the memory cell is configured as a two-port high drive capability memory cell.
一方のメモリユニットのメモリセルを非活性として該メモリセルに接続される1対の記憶ノードを非駆動とし、
前記第2のメタル配線領域に、一方のメモリユニットの一方の記憶ノードを他方のメモリユニットの一方の記憶ノードに接続する第2メタル層と、前記一方のメモリユニットの他方の記憶ノードを前記他方のメモリユニットの他方の記憶ノードに接続する第2メタル層とを備え、
リード動作時に第1または第2ワード線の何れか一方を駆動しライト動作時に前記第1および第2ワード線を共に駆動することにより、前記2行のメモリユニットを1ポートの低電力動作メモリセルとして構成することを特徴とする請求項1に記載のメモリセル。 For two rows of memory units arranged adjacent to each other in mirror symmetry along the column direction,
Deactivating a memory cell of one memory unit and deactivating a pair of storage nodes connected to the memory cell;
A second metal layer connecting one storage node of one memory unit to one storage node of the other memory unit in the second metal wiring region; and the other storage node of the one memory unit as the other storage node. A second metal layer connected to the other storage node of the memory unit,
By driving either the first or second word line during a read operation and driving both the first and second word lines during a write operation, the two rows of memory units are connected to a low power operation memory cell of one port. The memory cell according to claim 1, wherein the memory cell is configured as follows.
前記行方向に沿って隣接して並置される2列のメモリユニットごとに、
前記第1のメタル配線領域に、前記一方のメモリユニットの一方の記憶ノードを他方のメモリユニットの一方の記憶ノードに接続する第1メタル層と、前記一方のメモリユニットの他方の記憶ノードを前記他方のメモリユニットの他方の記憶ノードに接続する第1メタル層とを備え、
前記2行2列に配置されるメモリユニットのうち残りのメモリユニットを含み前記列方向に沿って鏡面対称に隣接して配置される2行のメモリユニットについて、
前記第2のメタル配線領域に、一方のメモリユニットの一方の記憶ノードを他方のメモリユニットの一方の記憶ノードに接続する第2メタル層と、前記一方のメモリユニットの他方の記憶ノードを前記他方のメモリユニットの他方の記憶ノードに接続する第2メタル層とを備え、
リード動作時に第1または第2ワード線の何れか一方を駆動しライト動作時に前記第1および第2ワード線を共に駆動することにより、前記2行2列のメモリユニットを2ポートの低電力動作メモリセルとして構成することを特徴とする請求項1に記載のメモリセル。 Out of the memory units arranged in the 2 rows and 2 columns, the memory cells of three memory units are deactivated, and a pair of storage nodes connected to the memory cells are deactivated,
For each two columns of memory units juxtaposed adjacently along the row direction,
In the first metal wiring region, a first metal layer that connects one storage node of the one memory unit to one storage node of the other memory unit, and the other storage node of the one memory unit A first metal layer connected to the other storage node of the other memory unit,
Among the memory units arranged in the two rows and two columns, the memory units of two rows including the remaining memory units and arranged adjacent to each other in mirror symmetry along the column direction.
A second metal layer connecting one storage node of one memory unit to one storage node of the other memory unit in the second metal wiring region; and the other storage node of the one memory unit as the other storage node. A second metal layer connected to the other storage node of the memory unit,
By driving either the first word line or the second word line during a read operation and driving both the first and second word lines during a write operation, the memory unit of 2 rows and 2 columns operates at a low power of 2 ports. The memory cell according to claim 1, wherein the memory cell is configured as a memory cell.
前記第1のメタル配線領域に、一方のメモリユニットにある一方のビット線と他方のメモリユニットの一方の記憶ノードとの間の経路を接続する第1メタル層と、前記一方のメモリユニットにある他方のビット線と前記他方のメモリユニットの他方の記憶ノードとの間の経路を接続する第1メタル層とを備え、
前記2列のメモリユニットを1ポートの高駆動能力メモリセルとして構成することを特徴とする請求項1に記載のメモリセル。 Regarding two columns of memory units juxtaposed adjacently along the row direction,
The first metal wiring region has a first metal layer connecting a path between one bit line in one memory unit and one storage node of the other memory unit, and the one memory unit has A first metal layer connecting a path between the other bit line and the other storage node of the other memory unit;
2. The memory cell according to claim 1, wherein the two rows of memory units are configured as one-port high drive capability memory cells.
行ごとに第1メタル層により前記行方向に配線され、前記メモリユニットの各々に接続される第1および第2ワード線と、
電源線、接地線、ビット線を前記列方向に配線する第2メタル層とを備え、
前記メモリユニットは、
前記列方向に伸長され並列接続されるトランジスタに供される拡散層であって、前記行方向に沿って並置される第1および第2拡散層と、
前記第1拡散層と前記第2拡散層との間にあって前記列方向に伸長されトランジスタに供される拡散層であって、前記第1拡散層に交差する一方側のゲート層から伸長されるゲート層が交差する第3拡散層と、
前記第1拡散層と前記第2拡散層との間にあって前記列方向に伸長されトランジスタに供される拡散層であって、前記第2拡散層に交差する他方側のゲート層から伸長されるゲート層が交差する第4拡散層と、
トランジスタのゲート層に挟まれる前記第1拡散層の領域と前記一方側のゲート層に対して該第1拡散層の領域と同一側にある前記第3拡散層の領域との間、およびトランジスタのゲート層に挟まれる前記第2拡散層の領域と前記他方側のゲート層に対して該第2拡散層の領域と同一側にある前記第4拡散層の領域との間を、各々第3メタル層により接続してなる1対の記憶ノードと、
前記第1ワード線と前記第2ワード線との間に、前記行方向に沿って第1メタル層が配線可能な第1−1のメタル配線領域と、
前記2行2列に配置されるメモリユニットのうち前記行方向に隣接配置されるメモリユニットの境界領域にあって、前記1対の記憶ノードの一方と前記隣接配置されるメモリユニットにおける1対の記憶ノードの一方との接続に供される前記第3メタル層が配線可能な第1−2のメタル配線領域と、
前記2行2列に配置されるメモリユニットのうち前記列方向に隣接配置されるメモリユニットの境界領域にあって、前記第3拡散層が配置される列方向の位置に、前記列方向に沿って前記第3メタル層が配線可能な第2−1のメタル配線領域と、
前記2行2列に配置されるメモリユニットのうち前記列方向に隣接配置されるメモリユニットの境界領域にあって前記行方向に隣接配置されるメモリユニットの近傍領域に、前記列方向に沿って前記第2メタル層または第3メタル層が配線可能な第2−2のメタル配線領域とを備えることを特徴とするメモリセル。 A memory unit arranged adjacent to each other in mirror symmetry along each of the column direction and the row direction, and arranged in 2 rows and 2 columns;
First and second word lines wired in the row direction by a first metal layer for each row and connected to each of the memory units;
A second metal layer for wiring a power line, a ground line, and a bit line in the column direction,
The memory unit is
A diffusion layer provided in a transistor extending in the column direction and connected in parallel, the first and second diffusion layers juxtaposed along the row direction;
A diffusion layer between the first diffusion layer and the second diffusion layer and extending in the column direction and provided to the transistor, the gate extending from a gate layer on one side intersecting the first diffusion layer A third diffusion layer where the layers intersect;
A diffusion layer between the first diffusion layer and the second diffusion layer and extending in the column direction to be used for a transistor, the gate extending from the gate layer on the other side intersecting the second diffusion layer A fourth diffusion layer where the layers intersect;
Between the region of the first diffusion layer sandwiched between the gate layers of the transistor and the region of the third diffusion layer on the same side as the region of the first diffusion layer with respect to the gate layer on one side; and A third metal is interposed between the region of the second diffusion layer sandwiched between the gate layers and the region of the fourth diffusion layer on the same side as the region of the second diffusion layer with respect to the gate layer on the other side. A pair of storage nodes connected by layers;
A 1-1 metal wiring region in which a first metal layer can be routed along the row direction between the first word line and the second word line;
A pair of memory units arranged adjacent to each other in the row direction among the memory units arranged in the two rows and two columns in the memory unit arranged adjacent to one of the pair of storage nodes. A 1-2 metal wiring region in which the third metal layer provided for connection with one of the storage nodes can be wired;
Of the memory units arranged in the two rows and two columns, in the boundary region of the memory units arranged adjacent to each other in the column direction, along the column direction at a position in the column direction where the third diffusion layer is arranged 2-1 metal wiring region in which the third metal layer can be wired;
Of the memory units arranged in the two rows and two columns, in the boundary region of the memory units adjacently arranged in the column direction and adjacent to the memory units arranged adjacent in the row direction, along the column direction A memory cell comprising: a 2-2 metal wiring region in which the second metal layer or the third metal layer can be wired.
一方のメモリユニットのメモリセルを非活性として該メモリセルに接続される1対の記憶ノードを非駆動とし、
前記第1−1のメタル配線領域に、前記一方のメモリユニットの一方の記憶ノードを他方のメモリユニットの一方の記憶ノードに接続する第1メタル層と、
前記第1−2のメタル配線領域に、前記一方のメモリユニットの他方の記憶ノードを前記他方のメモリユニットの他方の記憶ノードに接続する第3メタル層とを備え、
前記2列のメモリユニットを2ポートのメモリセルとして構成することを特徴とする請求項8に記載のメモリセル。 For two columns of memory units arranged in mirror symmetry along the row direction,
Deactivating a memory cell of one memory unit and deactivating a pair of storage nodes connected to the memory cell;
A first metal layer connecting one storage node of the one memory unit to one storage node of the other memory unit in the 1-1 metal wiring region;
A third metal layer connecting the other storage node of the one memory unit to the other storage node of the other memory unit in the 1-2 metal wiring region;
9. The memory cell according to claim 8, wherein the two columns of memory units are configured as two-port memory cells.
前記第2−1のメタル配線領域に、一方のメモリユニットの一方の記憶ノードを他方のメモリユニットの一方の記憶ノードに接続する第3メタル層と、
前記第2−2のメタル配線領域に、前記一方のメモリユニットの他方の記憶ノードを前記他方のメモリユニットの他方の記憶ノードに接続する第2メタル層とを備え、
第1または第2ワード線の同期動作により、前記2行のメモリユニットを1ポートの高駆動能力メモリセルとして構成することを特徴とする請求項8に記載のメモリセル。 For two rows of memory units arranged adjacent to each other in mirror symmetry along the column direction,
A third metal layer connecting one storage node of one memory unit to one storage node of the other memory unit in the 2-1 metal wiring region;
A second metal layer connecting the other storage node of the one memory unit to the other storage node of the other memory unit in the 2-2 metal wiring region;
9. The memory cell according to claim 8, wherein the two rows of memory units are configured as one-port high drive capability memory cells by a synchronous operation of the first or second word line.
前記行方向に沿って鏡面対称に隣接して配置される2列のメモリユニットごとに、一方のメモリユニットのメモリセルを非活性として該メモリセルに接続される1対の記憶ノードを非駆動とし、
前記第1−1のメタル配線領域に、前記一方のメモリユニットの一方の記憶ノードを他方のメモリユニットの一方の記憶ノードに接続する第1メタル層と、
前記第1−2のメタル配線領域に、前記一方のメモリユニットの他方の記憶ノードを前記他方のメモリユニットの他方の記憶ノードに接続する第3メタル層とを備え、
前記列方向に沿って鏡面対称に隣接して配置される2行のメモリユニットのうち、前記メモリセルを非活性としないユニットについて、
前記第2−1のメタル配線領域に、一方のメモリユニットの一方の記憶ノードを他方のメモリユニットの一方の記憶ノードに接続する第3メタル層と、
前記第2−2のメタル配線領域に、前記一方のメモリユニットの他方の記憶ノードを前記他方のメモリユニットの他方の記憶ノードに接続する第2メタル層とを備え、
2ポートの高駆動能力メモリセルとして構成することを特徴とする請求項8に記載のメモリセル。 For memory units arranged in the 2 rows and 2 columns,
For each two columns of memory units arranged adjacent to each other in mirror symmetry along the row direction, the memory cell of one memory unit is deactivated and a pair of storage nodes connected to the memory cell is deactivated. ,
A first metal layer connecting one storage node of the one memory unit to one storage node of the other memory unit in the 1-1 metal wiring region;
A third metal layer connecting the other storage node of the one memory unit to the other storage node of the other memory unit in the 1-2 metal wiring region;
Of the two rows of memory units arranged adjacent to each other in mirror symmetry along the column direction, the unit that does not deactivate the memory cell,
A third metal layer connecting one storage node of one memory unit to one storage node of the other memory unit in the 2-1 metal wiring region;
A second metal layer connecting the other storage node of the one memory unit to the other storage node of the other memory unit in the 2-2 metal wiring region;
9. The memory cell according to claim 8, wherein the memory cell is configured as a two-port high drive capability memory cell.
一方のメモリユニットのメモリセルを非活性として該メモリセルに接続される1対の記憶ノードを非駆動とし、
前記第2−1のメタル配線領域に、一方のメモリユニットの一方の記憶ノードを他方のメモリユニットの一方の記憶ノードに接続する第3メタル層と、
前記第2−2のメタル配線領域に、前記一方のメモリユニットの他方の記憶ノードを前記他方のメモリユニットの他方の記憶ノードに接続する第2メタル層とを備え、
リード動作時に第1または第2ワード線の何れか一方を駆動しライト動作時に前記第1および第2ワード線を共に駆動することにより、前記2行のメモリユニットを1ポートの低電力動作メモリセルとして構成することを特徴とする請求項8に記載のメモリセル。 For two rows of memory units arranged adjacent to each other in mirror symmetry along the column direction,
Deactivating a memory cell of one memory unit and deactivating a pair of storage nodes connected to the memory cell;
A third metal layer connecting one storage node of one memory unit to one storage node of the other memory unit in the 2-1 metal wiring region;
A second metal layer connecting the other storage node of the one memory unit to the other storage node of the other memory unit in the 2-2 metal wiring region;
By driving either the first or second word line during a read operation and driving both the first and second word lines during a write operation, the two rows of memory units are connected to a low power operation memory cell of one port. The memory cell according to claim 8, wherein the memory cell is configured as follows.
前記行方向に沿って鏡面対称に隣接して配置される2列のメモリユニットごとに、
前記第1−1のメタル配線領域に、前記一方のメモリユニットの一方の記憶ノードを他方のメモリユニットの一方の記憶ノードに接続する第1メタル層と、
前記第1−2のメタル配線領域に、前記一方のメモリユニットの他方の記憶ノードを前記他方のメモリユニットの他方の記憶ノードに接続する第3メタル層とを備え、
前記2行2列に配置されるメモリユニットのうち残りのメモリユニットを含み前記列方向に沿って鏡面対称に隣接して配置される2行のメモリユニットについて、
前記第2−1のメタル配線領域に、一方のメモリユニットの一方の記憶ノードを他方のメモリユニットの一方の記憶ノードに接続する第3メタル層と、
前記第2−2のメタル配線領域に、前記一方のメモリユニットの他方の記憶ノードを前記他方のメモリユニットの他方の記憶ノードに接続する第2メタル層とを備え、
リード動作時に第1または第2ワード線の何れか一方を駆動しライト動作時に前記第1および第2ワード線を共に駆動することにより、前記2行2列のメモリユニットを2ポートの低電力動作メモリセルとして構成することを特徴とする請求項8に記載のメモリセル。 Out of the memory units arranged in the 2 rows and 2 columns, the memory cells of three memory units are deactivated, and a pair of storage nodes connected to the memory cells are deactivated,
For each of two columns of memory units arranged adjacent to each other in mirror symmetry along the row direction,
A first metal layer connecting one storage node of the one memory unit to one storage node of the other memory unit in the 1-1 metal wiring region;
A third metal layer connecting the other storage node of the one memory unit to the other storage node of the other memory unit in the 1-2 metal wiring region;
Among the memory units arranged in the two rows and two columns, the memory units of two rows including the remaining memory units and arranged adjacent to each other in mirror symmetry along the column direction.
A third metal layer connecting one storage node of one memory unit to one storage node of the other memory unit in the 2-1 metal wiring region;
A second metal layer connecting the other storage node of the one memory unit to the other storage node of the other memory unit in the 2-2 metal wiring region;
By driving either the first word line or the second word line during a read operation and driving both the first and second word lines during a write operation, the memory unit of 2 rows and 2 columns operates at a low power of 2 ports. 9. The memory cell according to claim 8, wherein the memory cell is configured as a memory cell.
一方の行にある第1−1のメタル配線領域に、一方の列に配置されている各メモリユニットにある一方のビット線と他方の列に配置されている各メモリユニットの一方の記憶ノードとの間の径路を接続する第1メタル層と、
他方の行にある第1−1のメタル配線領域に、一方の列に配置されている各メモリユニットにある他方のビット線と他方の列に配置されている各メモリユニットの他方の記憶ノードとの間の径路を接続する第1メタル層とを備え、
前記行方向に沿って鏡面対称に隣接して配置される2列のメモリユニットを1ポートの高駆動能力メモリセルとして構成することを特徴とする請求項8に記載のメモリセル。 For memory units arranged in the 2 rows and 2 columns,
One bit line in each memory unit arranged in one column and one storage node of each memory unit arranged in the other column in the 1-1 metal wiring region in one row A first metal layer connecting the path between
In the 1-1 metal wiring region in the other row, the other bit line in each memory unit arranged in one column and the other storage node of each memory unit arranged in the other column A first metal layer connecting the path between
9. The memory cell according to claim 8, wherein two columns of memory units arranged adjacent to each other in mirror symmetry along the row direction are configured as one-port high drive capability memory cells.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2011127315A JP5699817B2 (en) | 2011-06-07 | 2011-06-07 | Memory cell |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2011127315A JP5699817B2 (en) | 2011-06-07 | 2011-06-07 | Memory cell |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2012256630A JP2012256630A (en) | 2012-12-27 |
JP5699817B2 true JP5699817B2 (en) | 2015-04-15 |
Family
ID=47527971
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2011127315A Expired - Fee Related JP5699817B2 (en) | 2011-06-07 | 2011-06-07 | Memory cell |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP5699817B2 (en) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP6378123B2 (en) * | 2015-04-02 | 2018-08-22 | 株式会社東芝 | Semiconductor memory device |
Family Cites Families (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0636575A (en) * | 1992-07-17 | 1994-02-10 | Fujitsu Ltd | Semiconductor memory |
JPH06196667A (en) * | 1992-12-24 | 1994-07-15 | Kawasaki Steel Corp | Semiconductor integrated circuit |
JP2747223B2 (en) * | 1994-06-27 | 1998-05-06 | 日本電気アイシーマイコンシステム株式会社 | Semiconductor integrated circuit |
US7440356B2 (en) * | 2006-07-13 | 2008-10-21 | Lsi Corporation | Modular design of multiport memory bitcells |
-
2011
- 2011-06-07 JP JP2011127315A patent/JP5699817B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2012256630A (en) | 2012-12-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US7221614B2 (en) | Stacked semiconductor memory device | |
TW540152B (en) | Semiconductor integrated circuit and design method and manufacturing method of the same | |
US9412742B2 (en) | Layout design for manufacturing a memory cell | |
US20130083591A1 (en) | Alternating Wordline Connection in 8T Cells for Improving Resiliency to Multi-Bit SER Upsets | |
US7447059B2 (en) | Semiconductor integrated circuit | |
KR20090023309A (en) | Semiconductor device | |
TWI659614B (en) | Reconfigurable semiconductor device, control method thereof, program, and memory medium | |
KR100314973B1 (en) | Global wire management apparatus and method for a multiple-port random access memory | |
US20170221555A1 (en) | Sram with stacked bit cells | |
KR100817637B1 (en) | Semiconductor device and wiring method for semiconductor device | |
JP5699817B2 (en) | Memory cell | |
US6693454B2 (en) | Distributed RAM in a logic array | |
TW201306029A (en) | Semiconductor storage device | |
US9177634B1 (en) | Two gate pitch FPGA memory cell | |
JP5724206B2 (en) | Master slice memory cell | |
CN101083268A (en) | Metal line layout in a memory cell | |
US8406028B1 (en) | Word line layout for semiconductor memory | |
JP5458235B2 (en) | Semiconductor memory device and LIO dividing method | |
JP3835220B2 (en) | Semiconductor memory device | |
JP2016058582A (en) | Semiconductor storage device | |
US20050047254A1 (en) | Design and use of a spacer cell to support reconfigurable memories | |
JPH0794597A (en) | Dynamic semiconductor memory | |
JP2014029903A (en) | Semiconductor device and design device | |
JP2009020990A (en) | Semiconductor integrated circuit device | |
US20140003134A1 (en) | Semiconductor memory device and a method of controlling the same |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20140228 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20140917 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20140924 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20141103 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20150120 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20150202 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 5699817 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313111 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |