JPH0555523A - 半導体記憶装置 - Google Patents

半導体記憶装置

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JPH0555523A
JPH0555523A JP3215241A JP21524191A JPH0555523A JP H0555523 A JPH0555523 A JP H0555523A JP 3215241 A JP3215241 A JP 3215241A JP 21524191 A JP21524191 A JP 21524191A JP H0555523 A JPH0555523 A JP H0555523A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
bit line
transistors
load circuit
transistor
line load
Prior art date
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Pending
Application number
JP3215241A
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English (en)
Inventor
Takashi Kumagai
敬 熊谷
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Seiko Epson Corp
Original Assignee
Seiko Epson Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Seiko Epson Corp filed Critical Seiko Epson Corp
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Publication of JPH0555523A publication Critical patent/JPH0555523A/ja
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Abstract

(57)【要約】 【目的】動作上優れた対象性を有するビット線負荷回路
を備えた半導体装置を提供すること。 【構成】 イオン打ち込みにより不純物領域が形成され
少なくとも一組のトランジスタ対を含むビット線負荷回
路を有し、前記ビット線負荷回路により複数のメモリセ
ルが接続されるビット線の電位が所定電位に設定される
半導体記憶装置において、基板面に垂直な軸とイオン打
ち込み方向との間に1゜以上の角度が生ずる方向に対
し、少なくとも前記一組のトランジスタ対のチャネル方
向が垂直となるよう配置されることを特徴とする。 【効果】ビット線負荷回路を構成するトランジスタに、
イオン打ち込み時のオフセット領域に起因する寄生抵抗
の発生するのを防ぎ、動作上優れた対象性を有するビッ
ト線負荷回路を備えた半導体装置を実現できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体記憶装置、特に
ビット線負荷回路の配置方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】一般に、例えば100の結晶方位を持つ
シリコン基板にイオン打ち込み法を用いて不純物領域を
形成する場合、トンネリング効果による不具合を抑える
ためシリコン基板に垂直とならない、例えば7゜前後角
度オフセットをつけた状態でイオン打ち込みを行なう。
図6はチャネル方向が前述の角度オフセットの生ずる方
向と平行となるよう配置されたMOSトランジスタの断
面構造を示す図である。図6のトランジスタはLDD
(Lightly−Doped−Drain)構造を持
つNチャネルトラインジスタであり、N型不純物濃度の
薄い領域8、9をたとえばポリシリコンより成るゲート
電極1をマスクにしてイオン打ち込みした後、サイドウ
ォール2、3を形成しN型高濃度不純物領域10、11
を打ち込むことにより形成する。ここでMOSトランジ
スタのソース電極もしくはドレイン電極は不純物領域1
0もしくは11より各々取り出される。これらのイオン
打ち込みはシリコン基板に対して垂直に行われないため
薄い不純物領域8はゲート電極1の左端より高濃度不純
物領域10側にずれ、チャネル左端にはゲート電極とN
型不純物領域がオーバーラップしないオフセット領域1
2が生ずる。図6に示されるNチャネルトランジスタの
高濃度不純物領域10をソース電極としたときの等価回
路は図7のようになる。図7に示されるように、オフセ
ット領域12は等価的に寄生抵抗となり、理想トランジ
スタのソース端子SS2と高濃度不純物領域10より取
り出されたソース電極ST2との間に縦列接続される構
成になる。図5は従来の半導体記憶装置におけるビット
線負荷回路のレイアウト図の一例であり、フィールド
層、ポリシリコン層、コンタクト層と金属配線層のみが
記されている。図5においてトランジスタT1、T2は
ゲート電極とドレイン電極が電源線VDDに、ソース電
極がビット線BL、BLBにそれぞれ接続されるNチャ
ネルトランジスタである。ここで、トランジスタT1、
T2はレイアウト上同サイズであり、前述のイオン打ち
込みは図5の矢印IDで示される方向から傾いて行われ
る。
【0003】図8は図5に示されるビット線負荷回路の
等価回路であり、トランジスタT3、T4、T5、T
6、及び高抵抗負荷HR1、HR2より成るメモリセル
と併せて示してある。なお、図8では拡散抵抗、コンタ
クト抵抗、ポリシリコン抵抗、金属配線抵抗等の寄生抵
抗は省略されている。図5のデータ線負荷回路レイアウ
トではトランジスタT1、T2のチャネル方向が同じく
図5中矢印で示されるイオン打ち込み方向IDと平行と
なるため、トランジスタT1のソース端、トランジスタ
T2のドレイン端に前述のオフセット領域に起因する寄
生抵抗RL1、RL2がそれぞれ接続されることにな
る。ここで、トランジスタT1とT2のチャネル幅は同
一であるため、寄生抵抗RL1とRL2はそれぞれ同値
の抵抗となる。
【0004】図8の等価回路において、メモリセル選択
信号WLがlowの状態ではビット線対BL、BLBは
ビット線負荷回路により決定される電位に設定され、お
よそ電源電圧からNチャネルトランジスタT1、T2の
しきい値電圧を減じた電圧となる。一方、WLがhig
hとなりメモリセルが選択されると、ビット線対BL、
BLBにはメモリセル記憶ノードの論理状態に応じた信
号が出力され、その振幅は数十ミリボルトから数百ミリ
ボルトである。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】従来の半導体記憶装置
は上記のように構成されているため、以下のような課題
がある。
【0006】メモリセル記憶ノードN1にlowデータ
が、N2にhighデータが記憶されている状態で選択
信号WLがhighとなり、ビット線対にデータが読み
出される動作を考える。前述の記憶状態ではメモリセル
駆動トランジスタT5、T6の内T5が導通となるた
め、トランジスタT1、T3、T5を介して電源線から
接地線に電流が流れる。一方、トランジスタT6はおよ
そ非導通であり、トランジスタT2、T4、T6の経路
ではほとんど電流は流れない。従って、ビット線対BL
の電位はトランジスタT1の能力と、トランジスタT
3、T5直列接続の能力との能力比で決まる電位、BL
Bは前述のビット線負荷回路により決定されるおよそ電
源電圧VDDからNチャネルトランジスタT2のしきい
値電圧を減じた電圧となる。またメモリセル内の記憶情
報が逆の場合は、各トランジスタは前述の動作と逆の動
作を行なう。何れの場合でも、ビット線対BL、BLB
間には記憶情報に応じて所定の電位差が表れ、その振幅
は主として電流が流れる経路側のビットラインの電位が
いかに下がるかで決定される。
【0007】データ線負荷トランジスタT1、T2の能
力は実効的ゲート・ソース間電圧により決定され、トラ
ンジスタT2では電源線VDDとビット線BLBの電位
差となる。しかし、トランジスタT1では電源線VDD
とビット線BLの電位差ではなく、VDDとトランジス
タT1の理想ソース端子S1との電位差で決定され、ト
ランジスタT2の場合に比べて寄生抵抗RL1での電圧
降下の分だけゲート・ソース電圧が小さくなる。従っ
て、トランジスタT1とT2は動作時オン抵抗に差が生
じ、記憶情報の論理状態によってビット線対BL、BL
Bに表れる電位差に差が生ずる。
【0008】以上のように、従来の半導体記憶装置では
ビット線に出力される電位差が記憶情報により異なると
いう回路的な非対象性を有しており、このため、ビット
線が入力されるセンスアンプの設計や、ビット線間の電
圧を均一化するイコライズ回路の設計を行なう際これら
のばらつきを考慮した煩雑な設計が必要とされるという
問題を有していた。
【0009】本発明はかかる課題を解決するためになさ
れたものであり、動作上優れた対象性を有するビット線
負荷回路を備えた半導体記憶装置を提供することを目的
とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明の半導体装置装置
は、イオン打ち込みにより不純物領域が形成され少なく
とも一組のトランジスタ対を含むビット線負荷回路を有
し、前記ビット線負荷回路により複数のメモリセルが接
続されるビット線の電位が所定電位に設定される半導体
記憶装置において、基板面に垂直な軸とイオン打ち込み
方向との間に1゜以上の角度が生ずる方向に対し、少な
くとも前記一組のトランジスタ対のチャネル方向が垂直
となるよう配置されることを特徴とする半導体記憶装置
である。
【0011】
【作用】本発明の半導体記憶装置では、ビット線負荷回
路内にイオン打ち込み角度に起因したの寄生抵抗が生ず
ることがなく、ビット線の動作時の電圧振幅はいかなる
論理状態でも同一となる。
【0012】
【実施例】図1は本発明にかかる実施例の一例を示すビ
ット線負荷回路のレイアウト図の一例であり、フィール
ド層、ポリシリコン層、コンタクト層と金属配線層のみ
が記されている。図1においてトランジスタT1、T2
はゲート電極とドレイン電極が電源線VDDに、ソース
電極がビット線BL、BLBにそれぞれ接続されるNチ
ャネルトランジスタである。ここで、トランジスタT
1、T2はレイアウト上同サイズであり、前述のイオン
打ち込みは図1の矢印IDで示される方向から傾いて行
われる。
【0013】図2は図1でビット線負荷回路を構成する
NチャネルトランジスタT1、もしくはT2の断面構造
を示す図である。本発明の半導体記憶装置におけるビッ
ト線負荷回路を構成するNチャネルトランジスタはチャ
ネル方向が前述の角度オフセットの生ずる方向と垂直と
なるよう配置されているため、N型不純物濃度の薄い領
域8、9のエッジはゲート電極1のエッジとほぼ一致し
て打ち込まれ、図6に示されるようなチャネル端のオフ
セット領域が生ずる事はない。図3は図2の構成を持つ
トランジスタの等価回路であるが、前述のオフセット領
域に起因する寄生抵抗は接続されない。
【0014】図4は図1に示されるビット線負荷回路の
等価回路であり、トランジスタT3、T4、T5、T
6、及び高抵抗負荷HR1、HR2より成るメモリセル
と併せて示してある。なお、図4では拡散抵抗、コンタ
クト抵抗、ポリシリコン抵抗、金属配線抵抗等の寄生抵
抗は省略されている。図1のデータ線負荷回路レイアウ
トではトランジスタT1、T2のチャネル方向が同じく
図1中矢印で示されるイオン打ち込み方向IDと垂直と
なるため、トランジスタT1、T2の両ソース端、ドレ
イン端に前述のオフセット領域に起因する寄生抵抗が接
続されることはない。
【0015】図4のビット線負荷回路等価回路におい
て、メモリセル駆動トランジスタT5が導通してT1、
T3、T5の経路で電流が流れた場合でも、逆にメモリ
セル駆動トランジスタT6が導通した場合でも、ビット
線負荷トランジスタT1、T2のゲート・ソース間電圧
はVDDとビット線BLもしくはBLBとなるため、ビ
ット線対BL、BLBに出力される信号の振幅に記憶情
報の論理状態による差が生ずることはない。従って、前
述の従来装置で問題となった回路的な非対象性はなく、
センスアンプ、ビット線イコライズ回路等、ビット線に
付随する回路の設計も容易になる。
【0016】尚、図1の実施例ではビット線負荷回路に
Nチャネルトランジスタのみを用いていたが、例えばP
チャネルトランジスタを直列に挿入した構成に本発明を
適用してもよい。また前述の実施例のビット線負荷回路
のトランジスタT1、T2のゲート電極に書き込み制御
信号が接続された回路構成に本発明を適用してもよい。
【0017】
【発明の効果】以上に述べたように本発明では、ビット
線負荷回路を構成するトランジスタのチャネル方向がイ
オン打ち込み時の角度オフセットの生ずる方向と垂直と
なるよう配置されているので、各トランジスタのソース
端子もしくはドレイン端子にオフセット領域に起因する
寄生抵抗が発生することがない。従って寄生抵抗に起因
するビット線動作時振幅に論理状態による差が生ずるこ
とのない、高い対象性を有するビット線負荷回路を備え
た半導体記憶装置を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のビット線負荷回路のレイアウト図。
【図2】本発明のビット線負荷回路を構成するトランジ
スタの断面構造図。
【図3】図3のトランジスタの等価回路図。
【図4】本発明のビット線負荷回路の等価回路図。
【図5】従来のビット線負荷回路のレイアウト図。
【図6】従来のビット線負荷回路を構成するトランジス
タの断面構造図。
【図7】図6のトランジスタの等価回路図。
【図8】従来のビット線負荷回路の等価回路図。
【符号の説明】
T1、T2・・・ビット線負荷回路Nチャネルトランジ
スタ T3、T4・・・メモリセルアクセス用Nチャネルトラ
ンジスタ T5、T6・・・メモリセル駆動Nチャネルトランジス
タ HR1、HR2・・・メモリセル高抵抗負荷 BL、BLB・・・ビット線 WL・・・メモリセル選択信号 VDD・・・電源線 ID・・・イオン打ち込み方向 RLDD、RL1、RL2・・・寄生抵抗 1・・・ゲート電極 2、3・・・サイドウォール 4、5、8、9・・・薄いN型不純物領域 6、7、10、11・・・濃いN型不純物領域

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】イオン打ち込みにより不純物領域が形成さ
    れ少なくとも一組のトランジスタ対を含むビット線負荷
    回路を有し、前記ビット線負荷回路により複数のメモリ
    セルが接続されるビット線の電位が所定電位に設定され
    る半導体記憶装置において、 基板面に垂直な軸とイオン打ち込み方向との間に1゜以
    上の角度が生ずる方向に対し、少なくとも前記一組のト
    ランジスタ対のチャネル方向が垂直となるよう配置され
    ることを特徴とする半導体記憶装置。
JP3215241A 1991-08-27 1991-08-27 半導体記憶装置 Pending JPH0555523A (ja)

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JP3215241A JPH0555523A (ja) 1991-08-27 1991-08-27 半導体記憶装置

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