JP5711612B2 - 半導体装置 - Google Patents
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Description
本発明のさらに他の実施の形態に係る半導体装置は、スタティック・ランダム・アクセス・メモリセルを備えた半導体装置であって、複数の素子形成領域と、第1アクセストランジスタおよび第2アクセストランジスタを含むアクセストランジスタ、第1ドライブトランジスタおよび第2ドライブトランジスタを含むドライブトランジスタならびに第1ロードトランジスタおよび第2ロードトランジスタを含むロードトランジスタと、複数のコンタクトプラグと、複数の第1配線と、複数の第1ヴィアと、複数の第2配線と、複数の第3配線とを備えている。複数の素子形成領域は、半導体基板の主表面にそれぞれ規定されている。アクセストランジスタ、ドライブトランジスタおよびロードトランジスタは、複数の素子形成領域における所定の素子形成領域にそれぞれ形成されている。複数のコンタクトプラグは、アクセストランジスタ、ドライブトランジスタおよびロードトランジスタのそれぞれにおける所定の部位に電気的に接続されるように形成されている。複数の第1配線は、複数のコンタクトプラグのうち、所定のコンタクトプラグにそれぞれ電気的に接続されるように形成されている。複数の第1ヴィアは、複数のコンタクトプラグに対し、それぞれ所定のコンタクトプラグに電気的に接続されるように形成されている。複数の第2配線は、複数の第1ヴィアに対し、それぞれ所定の第1ヴィアに電気的に接続されるように形成され、データの入出力を行うビット線としての第1ビット線および第2ビット線ならびに電源配線を含んでいる。複数の第3配線は、複数の第2配線に対し、それぞれ所定の第2配線に電気的に接続されるように形成され、ワード線および接地配線を含んでいる。第1アクセストランジスタは、データを記憶する第1記憶ノードと第1ビット線との間に電気的に接続されるとともに、第2アクセストランジスタは、データを記憶する第2記憶ノードと第2ビット線との間に電気的に接続されている。第1アクセストランジスタのゲートおよび第2アクセストランジスタのゲートはワード線に電気的に接続されている。第1ドライブトランジスタは、第1記憶ノードと接地配線との間に電気的に接続されるとともに、第2ドライブトランジスタは、第2記憶ノードと接地配線との間に電気的に接続されている。第1ロードトランジスタは、第1記憶ノードと電源配線との間に電気的に接続されるとともに、第2ロードトランジスタは、第2記憶ノードと電源配線との間に電気的に接続されている。複数のコンタクトプラグのうち、アクセストランジスタにおいてビット線に接続される側に位置する第1コンタクトプラグと、複数の第1ヴィアのうち、第1コンタクトプラグと複数の第2配線のうちの所定の第2配線第1部とを電気的に接続する第1ヴィア第1部とは、第1ヴィア第1部が第1コンタクトプラグに直接接する態様で電気的に接続されている。複数のコンタクトプラグのうち、ロードトランジスタにおいて電源配線に接続される側に位置する第2コンタクトプラグと、複数の第1ヴィアのうち、第2コンタクトプラグと複数の第2配線のうちの所定の他の第2配線第1部とを電気的に接続する他の第1ヴィア第1部とは、他の第1ヴィア第1部が第2コンタクトプラグに直接接する態様で電気的に接続されている。複数のコンタクトプラグのうち、アクセストランジスタのゲートに電気的に接続されている第3コンタクトプラグと、複数の第1ヴィアのうち、第3コンタクトプラグと複数の第2配線のうちの所定の第2配線第2部とを電気的に接続する第1ヴィア第2部とは、第1ヴィア第2部が第3コンタクトプラグに直接接する態様で電気的に接続されている。複数のコンタクトプラグのうち、ドライブトランジスタにおいて接地配線に接続される側に位置する第4コンタクトプラグと、複数の第1ヴィアのうち、第4コンタクトプラグと複数の第2配線のうちの所定の第2配線第3部とを電気的に接続する第1ヴィア第3部とは、第1ヴィア第3部が第4コンタクトプラグに直接接する態様で電気的に接続されている。
本発明のさらに他の実施の形態に係る半導体装置によれば、SRAMのメモリセルにおける配線をさらに確実に形成することができて、電気的な接続を良好に行うことができる。
ここでは、SRAMのメモリセルの第1配線のうち、相対的に長さの短い第1配線に接近している特定の第1配線をなくして、対応するヴィアをコンタクトプラグに直接接続させた半導体装置について、3つのバリエーション(第1例〜第3例)を挙げて説明する。
次に、第1例に係る半導体装置におけるSRAMのメモリセルの多層配線構造について説明する。各トランジスタと第1配線との接続構造(平面構造)を図2に示し、第1配線と第2配線との接続構造(平面構造)を図3に示す。また、第2配線と第3配線との接続構造(平面構造)を図4に示し、その多層配線構造の全体の鳥瞰図を図5に示す。
第1例では、相対的に長さが短いとされる第1配線として第1配線M15(M16)を挙げて、その第1配線M15(M16)に接近している第1配線M12(M19)が形成されない構造について説明した。第2例では、相対的に長さが短いとされる第1配線として第1配線M13(M18)を挙げて、その第1配線M13(M18)に接近している第1配線M11(M110)(図20参照)が形成されない構造について説明する。
第3例では、第1例に係る半導体装置と第2例に係る半導体装置とを組み合わせた半導体装置について説明する。
ここでは、SRAMのメモリセルの第1配線のうち、相対的に長さの短い第1配線そのものをなくして、対応するヴィアをコンタクトプラグに直接接続させた半導体装置について、4つのバリエーション(第1例〜第4例)を挙げて説明する。
第1例に係る半導体装置における各トランジスタと第1配線との接続構造を図29に示し、第1配線と第2配線との接続構造を図30に示す。また、第2配線と第3配線との接続構造を図31に示し、その多層配線構造の全体の鳥瞰図を図32に示す。
第1例では、相対的に長さが短いとされる第1配線として、第1配線M15,M16(図20参照)が形成されていない構造について説明した。第2例では、相対的に長さが短いとされる第1配線として、第1配線M13,M18(図20参照)が形成されない構造について説明する。
第3例では、第1例に係る半導体装置と第2例に係る半導体装置とを組み合わせた半導体装置について説明する。
第4例では、前述した第3例に係る半導体装置と、実施の形態1において説明した第3例に係る半導体装置とを組み合わせた半導体装置について説明する。
Claims (11)
- スタティック・ランダム・アクセス・メモリセルを備えた半導体装置であって、
半導体基板の主表面にそれぞれ規定された複数の素子形成領域と、
複数の前記素子形成領域における所定の素子形成領域にそれぞれ形成された、第1アクセストランジスタおよび第2アクセストランジスタを含むアクセストランジスタ、第1ドライブトランジスタおよび第2ドライブトランジスタを含むドライブトランジスタならびに第1ロードトランジスタおよび第2ロードトランジスタを含むロードトランジスタと、
前記アクセストランジスタ、前記ドライブトランジスタおよび前記ロードトランジスタのそれぞれにおける所定の部位に電気的に接続されるように形成された複数のコンタクトプラグと、
複数の前記コンタクトプラグのうち、所定のコンタクトプラグにそれぞれ電気的に接続されるように形成された複数の第1配線と、
複数の前記コンタクトプラグに対し、それぞれ所定のコンタクトプラグに電気的に接続されるように形成された複数の第1ヴィアと、
複数の前記第1ヴィアに対し、それぞれ所定の第1ヴィアに電気的に接続されるように形成され、データの入出力を行うビット線としての第1ビット線および第2ビット線ならびに電源配線を含む複数の第2配線と、
複数の前記第2配線に対し、それぞれ所定の第2配線に電気的に接続されるように形成され、ワード線および接地配線を含む複数の第3配線と
を備え、
前記第1アクセストランジスタは、データを記憶する第1記憶ノードと前記第1ビット線との間に電気的に接続されるとともに、前記第2アクセストランジスタは、データを記憶する第2記憶ノードと前記第2ビット線との間に電気的に接続され、
前記第1アクセストランジスタのゲートおよび前記第2アクセストランジスタのゲートは前記ワード線に電気的に接続され、
前記第1ドライブトランジスタは、前記第1記憶ノードと前記接地配線との間に電気的に接続されるとともに、前記第2ドライブトランジスタは、前記第2記憶ノードと前記接地配線との間に電気的に接続され、
前記第1ロードトランジスタは、前記第1記憶ノードと前記電源配線との間に電気的に接続されるとともに、前記第2ロードトランジスタは、前記第2記憶ノードと前記電源配線との間に電気的に接続され、
複数の前記コンタクトプラグのうち、前記アクセストランジスタのゲートに電気的に接続されている第1コンタクトプラグおよび前記ドライブトランジスタにおいて前記接地配線に接続される側に位置する第2コンタクトプラグのうちの少なくともいずれかと、複数の前記第1ヴィアのうち、前記第1コンタクトプラグおよび前記第2コンタクトプラグのいずれかと複数の前記第2配線のうちの所定の第2配線第1部とを電気的に接続する第1ヴィア第1部とは、前記第1ヴィア第1部が前記第1コンタクトプラグおよび前記第2コンタクトプラグのいずれかに直接接する態様で電気的に接続され、
前記第1コンタクトプラグおよび前記第2コンタクトプラグのうちの少なくともいずれかが、前記第1コンタクトプラグの場合には、前記第1コンタクトプラグは、前記アクセストランジスタの前記ゲートが延在する方向とは直交する方向に領域が拡がり、
前記第1コンタクトプラグおよび前記第2コンタクトプラグのうちの少なくともいずれかが、前記第2コンタクトプラグの場合には、前記第2コンタクトプラグは、前記ドライブトランジスタのゲートが延在する方向に領域が拡がっている、半導体装置。 - 前記第1ヴィア第1部は、前記第1コンタクトプラグに直接接する態様で電気的に接続され、
複数の前記コンタクトプラグのうち、前記アクセストランジスタにおいて前記ビット線に接続されている側に位置する第3コンタクトプラグに対し、複数の前記第1配線のうちの所定の第1配線第1部が接続され、
前記第3コンタクトプラグと、複数の前記第1ヴィアのうち、前記第3コンタクトプラグと複数の前記第2配線のうちの所定の第2配線第2部とを電気的に接続する所定の第1ヴィア第2部とは、前記第1ヴィア第2部と前記第3コンタクトプラグとの間に前記第1配線第1部を介在させる態様で電気的に接続された、請求項1記載の半導体装置。 - 前記第1ヴィア第1部は、前記第2コンタクトプラグに直接接する態様で電気的に接続され、
複数の前記コンタクトプラグのうち、前記ロードトランジスタにおいて前記電源配線に接続されている側に位置する第4コンタクトプラグに対し、複数の前記第1配線のうちの所定の第1配線第2部が接続され、
前記第4コンタクトプラグと、複数の前記第1ヴィアのうち、前記第4コンタクトプラグと複数の前記第2配線のうちの所定の第2配線第3部とを電気的に接続する所定の第1ヴィア第3部とは、前記第1ヴィア第3部と前記第4コンタクトプラグとの間に前記第1配線第2部を介在させる態様で電気的に接続された、請求項1記載の半導体装置。 - 前記第1ヴィア第1部は、前記第1コンタクトプラグに直接形成されるように形成されるとともに、前記第2コンタクトプラグに直接接するように形成され、
複数の前記コンタクトプラグのうち、前記アクセストランジスタにおいて前記ビット線に接続されている側に位置する第3コンタクトプラグに対し、複数の前記第1配線のうちの所定の第1配線第1部が接続され、
前記第3コンタクトプラグと、複数の前記第1ヴィアのうち、前記第3コンタクトプラグと複数の前記第2配線のうちの所定の第2配線第2部とを電気的に接続する所定の第1ヴィア第2部とは、前記第1ヴィア第2部と前記第3コンタクトプラグとの間に前記第1配線第1部を介在させる態様で電気的に接続され、
複数の前記コンタクトプラグのうち、前記ロードトランジスタにおいて前記電源配線に接続されている側に位置する第4コンタクトプラグに対し、複数の前記第1配線のうちの所定の第1配線第2部が接続され、
前記第4コンタクトプラグと、複数の前記第1ヴィアのうち、前記第4コンタクトプラグと複数の前記第2配線のうちの所定の第2配線第3部とを電気的に接続する所定の第1ヴィア第3部とは、前記第1ヴィア第3部と前記第4コンタクトプラグとの間に前記第1配線第2部を介在させる態様で電気的に接続された、請求項1記載の半導体装置。 - スタティック・ランダム・アクセス・メモリセルを備えた半導体装置であって、
半導体基板の主表面にそれぞれ規定された複数の素子形成領域と、
複数の前記素子形成領域における所定の素子形成領域にそれぞれ形成された、第1アクセストランジスタおよび第2アクセストランジスタを含むアクセストランジスタ、第1ドライブトランジスタおよび第2ドライブトランジスタを含むドライブトランジスタならびに第1ロードトランジスタおよび第2ロードトランジスタを含むロードトランジスタと、
前記アクセストランジスタ、前記ドライブトランジスタおよび前記ロードトランジスタのそれぞれにおける所定の部位に電気的に接続されるように形成された複数のコンタクトプラグと、
複数の前記コンタクトプラグのうち、所定のコンタクトプラグにそれぞれ電気的に接続されるように形成された複数の第1配線と、
複数の前記コンタクトプラグに対し、それぞれ所定のコンタクトプラグに電気的に接続されるように形成された複数の第1ヴィアと、
複数の前記第1ヴィアに対し、それぞれ所定の第1ヴィアに電気的に接続されるように形成され、データの入出力を行うビット線としての第1ビット線および第2ビット線ならびに電源配線を含む複数の第2配線と、
複数の前記第2配線に対し、それぞれ所定の第2配線に電気的に接続されるように、複数の前記第2配線の上方に距離を隔てて形成され、ワード線および接地配線を含む複数の第3配線と
を備え、
前記第1アクセストランジスタは、データを記憶する第1記憶ノードと前記第1ビット線との間に電気的に接続されるとともに、前記第2アクセストランジスタは、データを記憶する第2記憶ノードと前記第2ビット線との間に電気的に接続され、
前記第1アクセストランジスタのゲートおよび前記第2アクセストランジスタのゲートは前記ワード線に電気的に接続され、
前記第1ドライブトランジスタは、前記第1記憶ノードと前記接地配線との間に電気的に接続されるとともに、前記第2ドライブトランジスタは、前記第2記憶ノードと前記接地配線との間に電気的に接続され、
前記第1ロードトランジスタは、前記第1記憶ノードと前記電源配線との間に電気的に接続されるとともに、前記第2ロードトランジスタは、前記第2記憶ノードと前記電源配線との間に電気的に接続され、
複数の前記コンタクトプラグのうち、前記アクセストランジスタにおいて前記ビット線に接続される側に位置する第1コンタクトプラグおよび前記ロードトランジスタにおいて前記電源配線に接続される側に位置する第2コンタクトプラグのうちの少なくともいずれかと、複数の前記第1ヴィアのうち、前記第1コンタクトプラグおよび前記第2コンタクトプラグのいずれかと複数の前記第2配線のうちの所定の第2配線第1部とを電気的に接続する第1ヴィア第1部とは、前記第1ヴィア第1部が前記第1コンタクトプラグおよび前記第2コンタクトプラグのいずれかに直接接する態様で電気的に接続され、
前記第1コンタクトプラグおよび前記第2コンタクトプラグのうちの少なくともいずれかが、前記第1コンタクトプラグである場合には、前記第1コンタクトプラグは、前記アクセストランジスタのゲートが延在する方向に領域が拡がり、
前記第1コンタクトプラグおよび前記第2コンタクトプラグのうちの少なくともいずれかが、前記第2コンタクトプラグである場合には、前記第2コンタクトプラグは、前記ロードトランジスタのゲートが延在する方向に領域が拡がっている、半導体装置。 - 前記第1ヴィア第1部は、前記第1コンタクトプラグに直接接する態様で電気的に接続された、請求項5記載の半導体装置。
- 前記第1ヴィア第1部は、前記第2コンタクトプラグに直接接する態様で電気的に接続された、請求項5記載の半導体装置。
- 前記第1ヴィア第1部は、前記第1コンタクトプラグに直接接する態様で電気的に接続されるとともに、前記第2コンタクトプラグに直接接する態様で電気的に接続された、請求項5記載の半導体装置。
- 複数の前記コンタクトプラグのうち、前記アクセストランジスタのゲートに電気的に接続されている第3コンタクトプラグと、複数の前記第1ヴィアのうち、前記第3コンタクトプラグと複数の前記第2配線のうちの所定の第2配線第2部とを電気的に接続する第1ヴィア第2部とは、前記第1ヴィア第2部が前記第3コンタクトプラグに直接接する態様で電気的に接続され、
複数の前記コンタクトプラグのうち、前記ドライブトランジスタにおいて前記接地配線に接続される側に位置する第4コンタクトプラグと、複数の前記第1ヴィアのうち、前記第4コンタクトプラグと複数の前記第2配線のうちの所定の第2配線第3部とを電気的に接続する第1ヴィア第3部とは、前記第1ヴィア第3部が前記第4コンタクトプラグに直接接する態様で電気的に接続された、請求項8記載の半導体装置。 - スタティック・ランダム・アクセス・メモリセルを備えた半導体装置であって、
半導体基板の主表面にそれぞれ規定された複数の素子形成領域と、
複数の前記素子形成領域における所定の素子形成領域にそれぞれ形成された、第1アクセストランジスタおよび第2アクセストランジスタを含むアクセストランジスタ、第1ドライブトランジスタおよび第2ドライブトランジスタを含むドライブトランジスタならびに第1ロードトランジスタおよび第2ロードトランジスタを含むロードトランジスタと、
前記アクセストランジスタ、前記ドライブトランジスタおよび前記ロードトランジスタのそれぞれにおける所定の部位に電気的に接続されるように形成された複数のコンタクトプラグと、
複数の前記コンタクトプラグのうち、所定のコンタクトプラグにそれぞれ電気的に接続されるように形成された複数の第1配線と、
複数の前記コンタクトプラグに対し、それぞれ所定のコンタクトプラグに電気的に接続されるように形成された複数の第1ヴィアと、
複数の前記第1ヴィアに対し、それぞれ所定の第1ヴィアに電気的に接続されるように形成され、データの入出力を行うビット線としての第1ビット線および第2ビット線ならびに電源配線を含む複数の第2配線と、
複数の前記第2配線に対し、それぞれ所定の第2配線に電気的に接続されるように、複数の前記第2配線の上方に距離を隔てて形成され、ワード線および接地配線を含む複数の第3配線と
を備え、
前記第1アクセストランジスタは、データを記憶する第1記憶ノードと前記第1ビット線との間に電気的に接続されるとともに、前記第2アクセストランジスタは、データを記憶する第2記憶ノードと前記第2ビット線との間に電気的に接続され、
前記第1アクセストランジスタのゲートおよび前記第2アクセストランジスタのゲートは前記ワード線に電気的に接続され、
前記第1ドライブトランジスタは、前記第1記憶ノードと前記接地配線との間に電気的に接続されるとともに、前記第2ドライブトランジスタは、前記第2記憶ノードと前記接地配線との間に電気的に接続され、
前記第1ロードトランジスタは、前記第1記憶ノードと前記電源配線との間に電気的に接続されるとともに、前記第2ロードトランジスタは、前記第2記憶ノードと前記電源配線との間に電気的に接続され、
複数の前記コンタクトプラグのうち、前記アクセストランジスタにおいて前記ビット線に接続される側に位置する第1コンタクトプラグと、複数の前記第1ヴィアのうち、前記第1コンタクトプラグと複数の前記第2配線のうちの所定の第2配線第1部とを電気的に接続する第1ヴィア第1部とは、前記第1ヴィア第1部が前記第1コンタクトプラグに直接接する態様で電気的に接続され、
複数の前記コンタクトプラグのうち、前記ロードトランジスタにおいて前記電源配線に接続される側に位置する第2コンタクトプラグと、複数の前記第1ヴィアのうち、前記第2コンタクトプラグと複数の前記第2配線のうちの所定の他の第2配線第1部とを電気的に接続する他の第1ヴィア第1部とは、前記他の第1ヴィア第1部が前記第2コンタクトプラグに直接接する態様で電気的に接続され、
複数の前記コンタクトプラグのうち、前記アクセストランジスタのゲートに電気的に接続されている第3コンタクトプラグと、複数の前記第1ヴィアのうち、前記第3コンタクトプラグと複数の前記第2配線のうちの所定の第2配線第2部とを電気的に接続する第1ヴィア第2部とは、前記第1ヴィア第2部が前記第3コンタクトプラグに直接接する態様で電気的に接続され、
複数の前記コンタクトプラグのうち、前記ドライブトランジスタにおいて前記接地配線に接続される側に位置する第4コンタクトプラグと、複数の前記第1ヴィアのうち、前記第4コンタクトプラグと複数の前記第2配線のうちの所定の第2配線第3部とを電気的に接続する第1ヴィア第3部とは、前記第1ヴィア第3部が前記第4コンタクトプラグに直接接する態様で電気的に接続された、半導体装置。 - 所定の誘電率を有し、複数の前記第1配線のパターンに対応した配線溝が形成された層間絶縁膜を備え、
複数の前記第1配線は、前記配線溝に形成された銅配線である、請求項1〜10のいずれかに記載の半導体装置。
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