JPH0568862B2 - - Google Patents

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JPH0568862B2
JPH0568862B2 JP58133901A JP13390183A JPH0568862B2 JP H0568862 B2 JPH0568862 B2 JP H0568862B2 JP 58133901 A JP58133901 A JP 58133901A JP 13390183 A JP13390183 A JP 13390183A JP H0568862 B2 JPH0568862 B2 JP H0568862B2
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JP
Japan
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memory
bit
cell
sub
circuit
Prior art date
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JP58133901A
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Japanese (ja)
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JPS6025251A (en
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Kazuhiro Sakashita
Isao Ookura
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Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Publication date
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Publication of JPH0568862B2 publication Critical patent/JPH0568862B2/ja
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    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/02Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers
    • H01L27/04Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being a semiconductor body
    • H01L27/10Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being a semiconductor body including a plurality of individual components in a repetitive configuration
    • H01L27/118Masterslice integrated circuits

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  • Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
  • Design And Manufacture Of Integrated Circuits (AREA)
  • Semiconductor Memories (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、半導体集積回路装置に関し、特に
たとえばマスタスライス方式のゲートアレイ形半
導体集積回路装置(ゲートアレイLSI)に関す
る。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a semiconductor integrated circuit device, and particularly to, for example, a master slice type gate array type semiconductor integrated circuit device (gate array LSI).

ゲートアレイLSIはマスタスライス方式の製造
プロセス、各種CADツールの採用により、少量
多品種生産向けの論理LSI設計方式として一般に
知られており、近年の半導体技術の進歩に伴い収
容ゲート数も増加の一途をたどつている。
Gate array LSI is generally known as a logic LSI design method for low-volume, high-mix production, using a master slice manufacturing process and various CAD tools, and the number of gates that can be accommodated is increasing as semiconductor technology advances in recent years. I am following.

ところで、収容する回路規模が増加するに伴
い、ランダムロジツクだけの論理回路が少なくな
り、メモリ回路を内蔵したゲートアレイLSIの開
発が強く望まれている。
By the way, as the scale of circuits to be accommodated increases, the number of logic circuits consisting only of random logic is decreasing, and there is a strong demand for the development of gate array LSIs with built-in memory circuits.

現在まで発表のあつたメモリ回路内蔵のゲート
アレイLSIのチツプ構成の一例を第1図に示す。
図において、ゲートアレイLSIチツプ1上には、
メモリ専用領域2、ランダムロジツクを構成する
ための内部ゲート領域3、入力、出力および入出
力バツフア領域(以下バツフア領域と称す)4が
形成される。
Figure 1 shows an example of the chip configuration of a gate array LSI with a built-in memory circuit that has been announced to date.
In the figure, on gate array LSI chip 1,
A dedicated memory area 2, an internal gate area 3 for configuring random logic, and an input, output, and input/output buffer area (hereinafter referred to as buffer area) 4 are formed.

周知のようにゲートアレイLSIは予めトランジ
スタを形成する拡散工程(マスタ工程)まで作成
しておき、それ以後の配線工程(スライス工程)
で異なるマスクパターンを用いることにより同一
のマスタチツプを用いて異なる論理LSIを実現で
きるようになつている。
As is well known, gate array LSIs are created in advance through the diffusion process (master process) to form transistors, and then the subsequent wiring process (slice process).
By using different mask patterns, it is now possible to realize different logic LSIs using the same master chip.

第1図の従来例においては、内部ゲート領域3
の配線を変更することにより、各種の論理回路を
実現可能になつている。また、メモリ専用領域
2、内部ゲート領域3、バツフア領域4の相互の
配線も変更することが可能である。このように配
線工程を変更することでメモリ回路を含んだ各種
の論理回路が実現できるように構成されている。
In the conventional example shown in FIG.
By changing the wiring, it has become possible to realize various logic circuits. Furthermore, the wiring between the memory dedicated area 2, internal gate area 3, and buffer area 4 can also be changed. By changing the wiring process in this manner, various logic circuits including memory circuits can be realized.

従来の装置は以上のように構成されていたの
で、メモリ回路を含む論理回路を実現するために
はメモリ専用に設計されたメモリ専用領域を予め
マスタチツプに設置する必要がある。また、メモ
リ回路を用いない論理回路を実現する場合には、
このメモリ専用領域をほかに転用できずチツプの
有効利用率が低下し、チツプのコストの増大を招
くという欠点があつた。
Since the conventional device is configured as described above, in order to realize a logic circuit including a memory circuit, it is necessary to provide a memory-only area designed exclusively for memory in advance in the master chip. Also, when realizing a logic circuit that does not use a memory circuit,
This dedicated memory area cannot be used for other purposes, which reduces the effective utilization rate of the chip and increases the cost of the chip.

それゆえに、この発明の主たる目的は、予めマ
スタチツプにメモリ専用領域を設けることなく、
配線工程において基本セルに配線を施すことによ
り任意の領域にメモリ領域を実現できるような半
導体集積回路装置提供することである。
Therefore, the main object of the present invention is to eliminate the need to provide a dedicated memory area on the master chip in advance.
An object of the present invention is to provide a semiconductor integrated circuit device in which a memory area can be realized in an arbitrary area by wiring basic cells in a wiring process.

この発明は、要約すれば、半導体基板上に設け
られた複数個のトランジスタからなる基本セルを
並べてなるセル列ブロツクを配線領域を間に挟ん
で複数段並べた構造を有するゲートアレイチツプ
上に、基本セルを適宜に配線することによつてメ
モリセルと入出力制御回路と選択回路を有するメ
モリ回路を形成し、そして、上記メモリセルは1
ビツト×Nワード(Nは2以上の整数)のサブメ
モリブロツクを1単位として構成し、各サブメモ
リブロツクはそれぞれが同一のセル列ブロツク内
に配置されるように構成し、かつ各サブメモリブ
ロツク内のビツトラインをセル列ブロツク内の基
本セルの配列方向に沿つて形成するようにしたも
のである。
In summary, the present invention is based on a gate array chip having a structure in which a plurality of cell row blocks are arranged in multiple stages with a wiring area in between, each consisting of a plurality of basic cells arranged on a semiconductor substrate and each consisting of a plurality of transistors. A memory circuit having a memory cell, an input/output control circuit, and a selection circuit is formed by appropriately wiring the basic cells, and the memory cell is one
A sub-memory block of bits×N words (N is an integer of 2 or more) is configured as one unit, and each sub-memory block is configured to be arranged in the same cell column block, and each sub-memory block is arranged in the same cell column block. The bit lines in the cell row block are formed along the direction in which the basic cells are arranged in the cell row block.

この発明の上述の目的およびその他の目的と特
徴は、図面を参照して行なう以下の詳細な説明か
ら一層明らかとなろう。
The above objects and other objects and features of the present invention will become more apparent from the following detailed description with reference to the drawings.

第2図ないし第8図はこの発明の一実施例を示
す図である。まず、これら第2図ないし第8図を
参照して、CMOSゲートアレイLSIにスタテイツ
ク型ランダムアクセスメモリを構成した場合の実
施例を説明する。なお、以下の各図において同一
参照番号は同一または相当部分を示す。
FIGS. 2 to 8 are diagrams showing an embodiment of the present invention. First, an embodiment in which a static random access memory is configured in a CMOS gate array LSI will be described with reference to FIGS. 2 to 8. In addition, in the following figures, the same reference numbers indicate the same or corresponding parts.

第2図はこの実施例が適用されるゲートアレイ
LSIのマスタチツプ構成を示す図である。図にお
いて、ゲートアレイLSIのマスタチツプ11上に
は、その周辺部に、4つのバツフア領域4が形成
される。このバツフア領域4で囲まれる領域内に
は、内部ゲート領域3が形成される。この内部ゲ
ート領域3には、帯状の複数本のセル列ブロツク
30,30、…が間隔をおいて配置される。各セ
ル列ブロツク30の間の領域は、配線領域5,
5,…となる。各セル列ブロツク30には、後述
するように、トランジスタなどの回路素子が規則
的に配列されている。これらの回路素子に対して
配線を形成することによつて、たとえば様々な論
理ゲートが構成される。このようにして構成され
た論理ゲートの入力および出力は、配線領域5に
おける配線を通じてそれぞれ適当に接続される。
このようにして特定の動作を行なう回路が作られ
る。
Figure 2 shows a gate array to which this embodiment is applied.
FIG. 3 is a diagram showing the configuration of an LSI master chip. In the figure, four buffer regions 4 are formed on a master chip 11 of a gate array LSI at its periphery. In a region surrounded by buffer region 4, internal gate region 3 is formed. In this internal gate region 3, a plurality of strip-shaped cell row blocks 30, 30, . . . are arranged at intervals. The area between each cell column block 30 is a wiring area 5,
5,... In each cell column block 30, circuit elements such as transistors are regularly arranged, as will be described later. For example, various logic gates are configured by forming wiring for these circuit elements. The inputs and outputs of the logic gate configured in this manner are appropriately connected to each other through wiring in the wiring area 5.
In this way, a circuit that performs a specific operation is created.

第3図は第2図に示すセル列ブロツク30に形
成される基本セルの一例の構成を示す平面図であ
る。この基本セルは、Pチヤンネル型MOSトラ
ンジスタ(PMOST)のゲートを構成する多結晶
シリコン層(以下ポリシリコン層)301a〜3
01dと、Nチヤネル型MOSトランジスタ
(NMOST)のゲートを構成するポリシリコン層
302a〜302dと、PMOSTのソース・ドレ
インを構成するP型拡散領域303a〜303e
と、NMOSTのソース・ドレインを構成するN
型拡散領域304a〜304eと、P型基板上に
構成されたNウエル拡散領域305とを含む。
FIG. 3 is a plan view showing the structure of an example of basic cells formed in the cell row block 30 shown in FIG. 2. FIG. This basic cell consists of polycrystalline silicon layers (hereinafter referred to as polysilicon layers) 301a to 301a, which constitute the gate of a P-channel MOS transistor (POST).
01d, polysilicon layers 302a to 302d forming the gate of the N-channel MOS transistor (NMOS), and P-type diffusion regions 303a to 303e forming the source and drain of the PMOST.
and N that constitutes the source and drain of NMOST
It includes type diffusion regions 304a to 304e and an N-well diffusion region 305 formed on a P-type substrate.

第4図は第3図に示す線−に沿う断面図で
ある。図において、P型の半導体基板9上には、
前述のポリシリコン層301a〜301d、P型
拡散領域303a〜303eが形成されるととも
に、SiO2で構成された厚いフイールド絶縁膜6
と、第1の層間絶縁膜7と、薄い酸化膜で構成さ
れたゲート絶縁膜8とが形成される。第1の層間
絶縁膜7は、ポリシリコン層301a〜301d
とその上の配線層を電気的に絶縁するためのもの
である。ゲート絶縁膜8は、ゲートとチヤネル領
域を電気的に絶縁するためのものである。
FIG. 4 is a sectional view taken along the line - shown in FIG. 3. In the figure, on a P-type semiconductor substrate 9,
The aforementioned polysilicon layers 301a to 301d and P-type diffusion regions 303a to 303e are formed, and a thick field insulating film 6 made of SiO 2 is formed.
Then, a first interlayer insulating film 7 and a gate insulating film 8 made of a thin oxide film are formed. The first interlayer insulating film 7 includes polysilicon layers 301a to 301d.
This is to electrically insulate the wiring layer and the wiring layer above it. The gate insulating film 8 is for electrically insulating the gate and the channel region.

第5図は第3図に示す線−に沿う断面図で
ある。この第5図の断面構造は前述の第4図の断
面構造とほぼ同様であるため、その詳細な説明は
省略する。なお、第5図では、第4図に示すよう
なNウエル拡散領域305が設けられていない。
これは、半導体基板9はP型でありかつ、第5図
がNMOSTの断面構造を示しているからである。
FIG. 5 is a sectional view taken along the line - shown in FIG. 3. Since the cross-sectional structure of FIG. 5 is almost the same as the cross-sectional structure of FIG. 4 described above, detailed explanation thereof will be omitted. Note that in FIG. 5, the N-well diffusion region 305 as shown in FIG. 4 is not provided.
This is because the semiconductor substrate 9 is of P type and FIG. 5 shows the cross-sectional structure of NMOST.

第6図はこの実施例で用いるメモリセルのトラ
ンジスタ回路の一例を示す回路図である。図にお
いて、このトランジスタ回路は、PMOST401
bおよび401cと、NMOST402a〜40
2dと、データ端子406aおよび406bと、
メモリセル選択端子407とを含む。PMOST4
01cおよび401b、NMOST402cおよ
び402bによつてCMOSインバータによる双
安定回路が形成されている。NMOST402a
および402dは、双安定回路のデータが保持さ
れてる端子(保持端子)とデータ端子406aお
よび406bを互いに接続または遮断する通過ゲ
ートスイツチである。すなわち、メモリセル選択
407の電位が論理的に高電位(ハイレベル)の
場合、通過ゲートスイツチ402aおよび402
dはオンし、上述の保持端子とデータ端子406
aおよび406bを接続する。このときメモリセ
ルは読出しおよび書込みが可能となる。一方、メ
モリセル選択端子407の電位が論理的に低電位
(ローレベル)の場合、通過ゲートスイツチ40
2aおよび402dはオフ状態となり、保持端子
とデータ端子406aおよび406bとを遮断す
る。このとき、メモリセルは記憶したデータを保
持する。
FIG. 6 is a circuit diagram showing an example of a transistor circuit of a memory cell used in this embodiment. In the figure, this transistor circuit consists of PMOST401
b and 401c and NMOST402a-40
2d, and data terminals 406a and 406b.
and a memory cell selection terminal 407. PMOST4
01c and 401b and NMOST 402c and 402b form a bistable circuit using a CMOS inverter. NMOST402a
and 402d are pass gate switches that connect or disconnect the terminal where data of the bistable circuit is held (holding terminal) and the data terminals 406a and 406b. That is, when the potential of the memory cell selection 407 is logically high potential (high level), the pass gate switches 402a and 402
d is turned on, and the above-mentioned holding terminal and data terminal 406
Connect a and 406b. At this time, the memory cell can be read and written. On the other hand, when the potential of the memory cell selection terminal 407 is logically low potential (low level), the pass gate switch 40
2a and 402d are turned off, cutting off the holding terminal and data terminals 406a and 406b. At this time, the memory cell retains the stored data.

第7図は第6図に示すトランジスタ回路を第3
図に示す基本セルの上に実現してできた1ビツト
メモリセルを示す平面図である。図において、基
本セルには、第1および第2の配線層が重ねら
れ、これら第1および第2の配線層によつて種々
の配線が施される。すなわち、ビツトライン30
6aおよび306bと、2本のワードライン30
7と、電源ライン310と、接地ライン311と
が形成される。なお、ビツトライン306aおよ
び306bと、電源ライン310と、接地ライン
311とは、第1の配線層による配線である。ま
た、ワードライン307は第2の配線層による配
線である。さらに、基本セルには、2本の配線3
08と、2本の配線309とが形成される。配線
308は、第1の配線層による配線であり、各
MOSTのゲート・ソース・ドレインを接続する。
また、配線309は、第1の配線層による配線で
あり、ワードライン307と所定のMOSTとの
ゲートを接続する。各ラインおよび各配線と
MOSTとの接続は、コンタクトホール101を
形成することによつて行なわれる。このコンタク
トホール101は、第1の配線層とその下のP型
拡散層、N型拡散層、またはポリシリコン層とを
電気的に接続するために第1の層間絶縁膜7(第
4図および第5図参照)にあけられた穴である。
また、ワードライン307と配線309との接続
は、スルーホール102を形成することによつて
行なわれる。このスルーホール102は、第1の
配線層とその上の第2の配線層とを電気的に接続
するために第2の層間絶縁膜(第1の配線層と第
2の配線層とを電気的に絶縁するための絶縁膜)
にあけられた穴である。
Figure 7 shows the transistor circuit shown in Figure 6.
FIG. 2 is a plan view showing a 1-bit memory cell realized on the basic cell shown in the figure. In the figure, first and second wiring layers are stacked on a basic cell, and various wirings are provided by these first and second wiring layers. That is, bit line 30
6a and 306b and two word lines 30
7, a power line 310, and a ground line 311 are formed. Note that the bit lines 306a and 306b, the power supply line 310, and the ground line 311 are interconnects in the first interconnect layer. Further, the word line 307 is a wiring formed in the second wiring layer. Furthermore, the basic cell has two wires 3
08 and two wirings 309 are formed. The wiring 308 is a wiring in the first wiring layer, and each
Connect the gate, source, and drain of MOST.
Further, the wiring 309 is a wiring in the first wiring layer, and connects the gate of the word line 307 and a predetermined MOST. Each line and each wiring
Connection with the MOST is made by forming a contact hole 101. This contact hole 101 is formed in the first interlayer insulating film 7 (FIG. 4 and (See Figure 5).
Further, the word line 307 and the wiring 309 are connected by forming a through hole 102. This through hole 102 is formed in a second interlayer insulating film (an electrical connection between the first wiring layer and the second wiring layer) in order to electrically connect the first wiring layer and the second wiring layer thereon. (insulating film for electrical insulation)
It is a hole made in the.

第8図は第7図に示す1ビツトメモリセルと周
辺回路とで構成される2ビツト×4ワードの
RAMの構成を示す回路図である。図において、
このRAMは、メモリセル選択信号生成回路(ア
ドレスデコーダ)41と、2つのサブメモリブロ
ツク42とで構成される。メモリセル選択信号生
成回路41は、2つのインバータ50aおよび5
0bと、4つのANDゲート51a〜51bとを
含んで構成される。アドレス信号入力端子AOお
よびA1には、サブメモリブロツク42における
所定のワードを選択するための2値アドレス信号
が与えられる。アドレスデコーダ41はこのアド
レス信号をデコードし、ANDゲート51a〜5
1dから所望のメモリセルに対して選択信号を導
出する。
Figure 8 shows a 2-bit x 4-word system consisting of the 1-bit memory cell and peripheral circuitry shown in Figure 7.
FIG. 3 is a circuit diagram showing the configuration of RAM. In the figure,
This RAM is composed of a memory cell selection signal generation circuit (address decoder) 41 and two sub-memory blocks 42. The memory cell selection signal generation circuit 41 includes two inverters 50a and 5
0b and four AND gates 51a to 51b. A binary address signal for selecting a predetermined word in sub memory block 42 is applied to address signal input terminals AO and A1. Address decoder 41 decodes this address signal and AND gates 51a to 5
A selection signal is derived from 1d for a desired memory cell.

1ビツトメモリセル40a〜40hは、第7図
に示した1ビツトメモリセルである。1ビツトメ
モリセル40aと40e、40bと40f,40
cと40g,40dと40hは、それぞれ、1ワ
ードを構成する。これら2ビツト×4ワードのメ
モリセルは、1ビツト×4ワードのサブメモリブ
ロツクに分割される。すなわち、2つのサブメモ
リブロツク42のうち一方のサブメモリブロツク
は1ビツトメモリセル40a〜40dを含み、他
方のサブモリブロツクは1ビツトメモリセル40
e〜40hを含む。
1-bit memory cells 40a-40h are the 1-bit memory cells shown in FIG. 1-bit memory cells 40a and 40e, 40b and 40f, 40
c and 40g, and 40d and 40h each constitute one word. These 2 bits x 4 words memory cells are divided into 1 bit x 4 words submemory blocks. That is, one of the two sub-memory blocks 42 includes 1-bit memory cells 40a to 40d, and the other sub-memory block includes 1-bit memory cells 40a to 40d.
Including e to 40h.

ここで、各サブメモリブロツク42は、それぞ
れが同一のセル例ブロツク30(第2図参照)上
に形成される。すなわち、1つのサブメモリブロ
ツク42が複数のセル列ブロツク30にまたがつ
て形成されることはない。したがつて、1ビツト
メモリセル40a〜40dは同一のセル列ブロツ
ク上に形成され、同様に1ビツトメモリセル40
e〜40hも同一のセル列ブロツク上に形成され
る。そして、1ビツトメモリセル40a〜40d
は、ビツトごとに隣接して配置され、それぞれの
メモリセルを結ぶビツトライン306aおよび3
06bは、各メモリセルの配列方向に沿つて配線
される。同様に、1ビツトメモリセル40e〜4
0hもビツトごとに隣接して配置され、各メモリ
セル間を結ぶビツトライン306aおよび306
bは、各メモリセルの配列方向に沿つて配線され
る。好ましくは、ビツトライン306aおよび3
06bは、第2図に示すセル列ブロツク30上で
配線される。しかしながら、セル列ブロツク30
上においてそのような配線スペースがない場合
は、配線領域5において配線されてもよい。但
し、この場合もビツトライン306aおよび30
6bは各1ビツトメモリセルの配列方向と平行に
配線される。このような構成にすることによつ
て、各サブメモリブロツク42におけるビツトラ
イン306aおよび306bの配線長がほぼ一定
となり、また短くなる。したがつて、サブメモリ
ブロツク毎のビツトラインの寄生容量が一定かつ
小さくなる。周知のように、メモリ回路では、ビ
ツトラインの寄生容量が大きいとアクセスタイム
が長くなる。また、ビツトラインの寄生容量のば
らつきが大きいとアクセスタイムが変動し、動作
が不安定になる。この実施例では、上述のように
ビツトラインの寄生容量を小さくかつ一定にでき
るので、アクセスタイムを短くでき性能の安定化
を図ることができる。
Here, each sub-memory block 42 is formed on the same cell example block 30 (see FIG. 2). That is, one submemory block 42 is not formed across a plurality of cell column blocks 30. Therefore, 1-bit memory cells 40a to 40d are formed on the same cell column block, and similarly 1-bit memory cells 40a to 40d are formed on the same cell column block.
Cells e to 40h are also formed on the same cell row block. Then, 1-bit memory cells 40a to 40d
The bit lines 306a and 306a are arranged adjacently for each bit and connect the respective memory cells.
06b is wired along the arrangement direction of each memory cell. Similarly, 1-bit memory cells 40e to 4
Bit lines 306a and 306 are also arranged adjacent to each other for each bit, and connect each memory cell.
b is wired along the arrangement direction of each memory cell. Preferably, bit lines 306a and 3
06b is wired on the cell column block 30 shown in FIG. However, the cell row block 30
If there is no such wiring space above, the wiring may be done in the wiring area 5. However, in this case as well, the bit lines 306a and 30
6b is wired parallel to the arrangement direction of each 1-bit memory cell. With such a configuration, the wiring lengths of the bit lines 306a and 306b in each sub-memory block 42 are substantially constant and short. Therefore, the bit line parasitic capacitance of each sub-memory block becomes constant and small. As is well known, in a memory circuit, if the parasitic capacitance of the bit line is large, the access time becomes long. Furthermore, if the parasitic capacitance of the bit line has large variations, the access time will fluctuate and the operation will become unstable. In this embodiment, the parasitic capacitance of the bit line can be made small and constant as described above, so that access time can be shortened and performance can be stabilized.

各サブメモリブロツク42は、さらに入出力回
路およびプルアツプ回路を含む。一方のサブメモ
リブロツク42の入出力回路はインバータ50
c,50eおよびNMOSTによる通過制御トラ
ンジスタスイツチ404aによつて構成される。
他方のサブメモリブロツク42の入出力回路はイ
ンバータ50d、50fおよびNMOSTによる
通過制御トランジスタ404bによつて構成され
る。また、一方のサブメモリブロツク42のプル
アツプ回路は、PMOST403aおよび403b
によつて構成され、他方のサブメモリブロツク4
2のプルアツプ回路はPMOST403cおよび4
03dによつて構成される。
Each sub-memory block 42 further includes an input/output circuit and a pull-up circuit. The input/output circuit of one sub-memory block 42 is an inverter 50.
50e and a pass control transistor switch 404a based on NMOST.
The input/output circuit of the other sub-memory block 42 is composed of inverters 50d, 50f and a pass control transistor 404b formed by NMOST. Further, the pull-up circuit of one sub-memory block 42 is connected to PMOST 403a and 403b.
and the other sub-memory block 4
2 pull-up circuit is PMOST403c and 4
03d.

次に、第8図に示す実施例のさらに詳細な構成
および動作について説明する。
Next, a more detailed configuration and operation of the embodiment shown in FIG. 8 will be explained.

各サブメモリブロツク42に設けられたプルア
ツプ回路には、ビツトライン306aおよび30
6bが接続される。このプルアツプ回路は、デー
タの読出時にビツトライン306a、および30
6bの寄生容量によつてメモリセルに誤つたデー
タが書込まれてしまうのを防止するためのもので
ある。また、一方のサブメモリブロツク42のビ
ツトライン306bは、インバータ50cを介し
てデータ出力端子DOUT0に接続されるとともに、
通過制御トランジスタスイツチ404aおよびイ
ンバータ50eを介してデータ入力端子DIN0に
接続される。同様に、他方のサブメモリブロツク
42のビツトライン306bは、インバータ50
dを介してデータ出力端子DOUT1に接続されると
ともに、通過制御トランジスタスイツチ404b
およびインバータ50fを介してデータ入力端子
IN1に接続される。
The pull-up circuit provided in each sub-memory block 42 includes bit lines 306a and 30.
6b is connected. This pull-up circuit connects bit lines 306a and 30 when reading data.
This is to prevent erroneous data from being written into the memory cell due to the parasitic capacitance of 6b. Further, the bit line 306b of one sub-memory block 42 is connected to the data output terminal D OUT 0 via the inverter 50c.
It is connected to data input terminal D IN 0 via pass control transistor switch 404a and inverter 50e. Similarly, the bit line 306b of the other sub-memory block 42 is connected to the inverter 50.
It is connected to the data output terminal D OUT 1 through the pass control transistor switch 404b.
and data input terminal via inverter 50f.
Connected to IN 1.

また、通過制御トランジスタスイツチ404a
および404bのゲート端子には、それぞれイン
バータ50gを介して端子60が接続される。こ
の端子60には、読出/書込制御信号が与えられ
る。
In addition, the pass control transistor switch 404a
A terminal 60 is connected to the gate terminals of and 404b through an inverter 50g, respectively. A read/write control signal is applied to this terminal 60.

また、1ビツトメモリセル40aと40eとは
ワードライン307で接続され、そのワードライ
ンの一端はANDゲート51aの出力端に接続さ
れる。同様に、1ビツトメモリセル40bと40
f,40cと40g,40dと40hは、それぞ
れ、ワードライン307で接続され、それぞれの
ワードラインの一端は、ANDゲート51b,5
1c,51dの出力端に接続される。ここで、ア
ドレス信号入力端子A0およびA1に入力される
2本のアドレス信号の論理値の組合わせに対し
て、ANDゲート51a〜51dのうち1個の
ANDゲートの出力がハイレベルとなるように、
アドレスデコーダ41は構成される。したがつ
て、アドレスデコーダ41によつていずれか1本
のワードライン307にハイレベルの信号が導出
され、そのアドレスラインに接続された1対の1
ビツトメモリセルが選択される。すなわち、ワー
ドライン307がハイレベルになると、第6図に
示す通過ゲートスイツチ402aおよび402d
がオン状態となり、このメモリセルの保持端子は
データ端子406aおよび406bを介してビツ
トライン306aおよび306bに接続される。
その他の1ビツトメモリセルの通過ゲートスイツ
チ402aおよび402dはオフ状態となり、こ
れらのメモリセルの双安定回路とビツトラインは
電気的に分離された状態になつている。このよう
にして、同一のビツトラインには選択された1つ
のメモリセルの双安定回路のみが接続されるよう
な構造になつている。したがつて、選択されたメ
モリセルのデータは、ビツトラインを介してデー
タ出力端子DOUT0(またはDOUT1)に出力され
る。このとき、端子60には、ハイレベルの信号
が印加されており、過剰制御トランジスタスイツ
チ404aおよび404bをオフ状態にすること
により、ビツトライン306bとインバータ50
eおよび50fの出力端子との間を分離してい
る。データ書込み時には、端子60にローレベル
の信号を与えることにより、通過制御トランジス
タスイツチ404aおよび404bをオン状態に
して、データ入力端子DIN0およびDIN1に与えた
入力信号をビツトラインに伝達し、さらに選択さ
れている1ビツトメモリセルへ書込む構成になつ
ている。以上のような構成で、任意のメモリセル
からのデータの読出および任意のメモリセルへの
データの書込みが可能になつている。
Further, 1-bit memory cells 40a and 40e are connected by a word line 307, and one end of the word line is connected to the output end of AND gate 51a. Similarly, 1-bit memory cells 40b and 40
f, 40c and 40g, 40d and 40h are connected by a word line 307, and one end of each word line is connected to an AND gate 51b, 5
It is connected to the output terminals of 1c and 51d. Here, for a combination of logical values of two address signals input to address signal input terminals A0 and A1, one of AND gates 51a to 51d is selected.
So that the output of the AND gate is high level,
Address decoder 41 is configured. Therefore, a high level signal is derived to one of the word lines 307 by the address decoder 41, and a high level signal is output to one of the word lines 307 connected to that address line.
A bit memory cell is selected. That is, when the word line 307 goes high, the pass gate switches 402a and 402d shown in FIG.
is turned on, and the holding terminal of this memory cell is connected to bit lines 306a and 306b via data terminals 406a and 406b.
The pass gate switches 402a and 402d of the other 1-bit memory cells are turned off, and the bistable circuits and bit lines of these memory cells are electrically isolated. In this way, the structure is such that only the bistable circuit of one selected memory cell is connected to the same bit line. Therefore, the data of the selected memory cell is output to the data output terminal D OUT 0 (or D OUT 1) via the bit line. At this time, a high level signal is applied to the terminal 60, and by turning off the overcontrol transistor switches 404a and 404b, the bit line 306b and the inverter 50 are switched off.
e and 50f output terminals are separated from each other. When writing data, by applying a low level signal to the terminal 60, the pass control transistor switches 404a and 404b are turned on, and the input signals applied to the data input terminals D IN 0 and D IN 1 are transmitted to the bit line. Furthermore, it is configured to write into the selected 1-bit memory cell. With the above configuration, it is possible to read data from and write data to any memory cell.

なお、上述の実施例では、2ビツト×4ワード
のRAMについて説明したが、メモリの容量は、
用意されている基本セル数内に収まる範囲で任意
に選択できる。
In the above embodiment, a 2-bit x 4-word RAM was explained, but the memory capacity is
You can select any number within the number of basic cells provided.

また、上述の実施例では、CMOSスタテイツ
ク型ランダムアクセスメモリの場合について説明
したが、バイポーラ型メモリでもよく、またリー
ドオンリメモリの場合でも同様の効果を奏する。
Further, in the above-described embodiment, the case of a CMOS static random access memory has been described, but a bipolar type memory may also be used, and the same effect can be obtained even in the case of a read-only memory.

以下に、リードオンリメモリの場合の実施例に
ついて説明する。
An example in the case of a read-only memory will be described below.

第9図はこの発明の他の実施例に用いられるメ
モリセルの一例である。NMOST602は記憶
装置選択装置を兼ねたメモリセルである。このメ
モリセルにおいては、NMOST602のゲート
端子を選択端子607に接続するか接地端子に接
続するかにより、論理データの「H」、「L」の保
持を決定している。
FIG. 9 is an example of a memory cell used in another embodiment of the invention. NMOST 602 is a memory cell that also serves as a storage device selection device. In this memory cell, whether the logic data "H" or "L" is held is determined depending on whether the gate terminal of the NMOST 602 is connected to the selection terminal 607 or the ground terminal.

第10図は第3図に示す基本セル上に第9図で
示すメモリセルを4ビツト分実現した例を示す平
面図である。図において、第3図に示す基本セル
上には、第2の配線層による選択ライン507a
〜507dと、第1の配線層によるビツトライン
506と、第1の配線層による接地ライン511
と、第1の配線層による選択端子とメモリセルを
結ぶ配線309とが形成される。なお、ビツトラ
イン506は、メモリセルの配列方向に沿つて配
線される。そして、所定の位置に接続のためのコ
ンタクトホール101およびスルーホール102
が形成されて、4ビツトのメモリセルが構成され
る。
FIG. 10 is a plan view showing an example in which the memory cell shown in FIG. 9 is implemented for 4 bits on the basic cell shown in FIG. 3. In the figure, on the basic cell shown in FIG.
~507d, a bit line 506 formed by the first wiring layer, and a ground line 511 formed by the first wiring layer.
Then, a wiring 309 connecting the selection terminal and the memory cell in the first wiring layer is formed. Note that the bit line 506 is wired along the direction in which the memory cells are arranged. Then, a contact hole 101 and a through hole 102 for connection are placed at predetermined positions.
is formed to constitute a 4-bit memory cell.

第11図は第10図に示すメモリセルと基本セ
ルとスライス部分の一部により構成されたROM
回路を示す回路図である。図ににおいて、この実
施例では、2つのサブメモリブロツク43を含
む。そして各サブメモリブロツクには、第10図
に示したようなメモリセル60aおよび60bが
設けらる。
Figure 11 shows a ROM configured by the memory cells, basic cells, and part of the slice part shown in Figure 10.
FIG. 2 is a circuit diagram showing a circuit. In the figure, this embodiment includes two sub-memory blocks 43. Each sub-memory block is provided with memory cells 60a and 60b as shown in FIG.

以上説明したこの発明によれば、以下に説明す
るような特有の効果が奏される。
According to the invention described above, the following unique effects are achieved.

マスタスライス方式のゲートアレイチツプ上
の任意の領域にメモリ回路を構成できるように
したので、従来のように予めメモリ専用領域を
設けておく必要がなく、チツプの有効利用率を
向上させることができる。
Since a memory circuit can be configured in any area on a master slice type gate array chip, there is no need to prepare a dedicated memory area in advance as in the past, and the effective utilization rate of the chip can be improved. .

複数個のビツトセルを1×Nワードのサブメ
モリブロツクに分割し、各サブメモリブロツク
をそれぞれ同一のセル列ブロツク上に配置し、
各サブメモリブロツクにおけるビツトラインを
ビツトセルの配列方向に沿つて配線するように
したので、各サブメモリブロツクごとのビツト
ラインの配線長さを短くかつ一定にできる。し
たがつて、ビツトラインの寄生容量がサブメモ
リブロツクごとに小さくかつ一定になり、メモ
リ回路のアクセルタイムを短くでき性能の安定
化を図ることができる。
A plurality of bit cells are divided into sub-memory blocks of 1×N words, and each sub-memory block is arranged on the same cell column block,
Since the bit lines in each sub-memory block are arranged along the direction in which the bit cells are arranged, the wiring length of the bit lines in each sub-memory block can be kept short and constant. Therefore, the parasitic capacitance of the bit line becomes small and constant for each sub-memory block, making it possible to shorten the accelerator time of the memory circuit and stabilize performance.

上述のように、性能の安定化を図ることがで
きるので、たとえばCMOSインバータによつ
て構成されたメモリセルのように、動作は不安
定だがフリツプフロツプなどに比べて素子数が
少ないものをメモリセルとして用いることがで
きる。したがつて、素子数の少ないメモリ回路
を実現することができる。
As mentioned above, performance can be stabilized, so for example, memory cells configured with CMOS inverters, which operate unstable but have a smaller number of elements than flip-flops, can be used as memory cells. Can be used. Therefore, a memory circuit with a small number of elements can be realized.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は従来のメモリ回路内蔵のゲートアレイ
LSIチツプの構成の一例を示す図である。第2図
はこの実施例が適用されるゲートアレイLSIのマ
スタチツプ構成を示す図である。第3図は第2図
のマスタチツプ上に接地された基本セルの平面図
である。第4図は第3図に示す基本セルを線−
で切断した断面図である。第5図は第3図に示
す基本セルを線−で切断した断面図である。
第6図はこの実施例で用いるメモリセルの回路図
である。第7図は第3図に示す基本セル上にスラ
イス部分の一部を用いて第6図に示すメモリセル
回路を実現したメモリセルの構成を示す平面図で
ある。第8図は第7図に示すメモリセルと基本セ
ルとスライス部分の一部を用いて構成したメモリ
装置の一例を示す回路図である。第9図はこの考
案の他の実施例で用いるリードオンリメモリのメ
モリセルの回路図である。第10図は第9図に示
すメモリ回路の4ワード分を第3図に示す基本セ
ル上に実現したものを示すメモリセルの平面図で
ある。第11図は第10図のメモリセルと基本セ
ルとスライス部分の一部を用いて構成したメモリ
装置の回路図である。 図において、1はゲートアレイLSIチツプ、2
はメモリ専用領域、3は内部ゲート領域、4はバ
ツフア領域、5は配線領域、6はフイールド絶縁
膜、7は第1の層間絶縁膜、8はゲート絶縁膜、
9はP型の半導体基板、11はゲートアレイチツ
プ、30はセル列ブロツク、40a〜40hは1
ビツトメモリセル、41はアドレスデコーダ、4
2はサブメモリブロツク、50a〜50gはイン
バータ回路、51a〜51dはANDゲート、1
01はコンタクトホール、102はスルーホー
ル、301a〜301dはPMOSTのゲートを構
成するポリシリコン層、302a〜302dは
NMOSTのゲートを構成するポリシリコン層、
303a〜303eはPMOSTのソースドレイン
を構成するP型拡散領域、304a〜304eは
NMOSTのソースドレインを構成するN型拡散
領域、305はNウエル拡散領域、306aおよ
び306bはビツトライン、307はワードライ
ン、310は電源ライン、311は接地ライン、
506はビツトライン、507a〜507dは選
択ライン、511は接地ラインを示す。
Figure 1 shows a conventional gate array with a built-in memory circuit.
1 is a diagram showing an example of the configuration of an LSI chip. FIG. 2 is a diagram showing a master chip configuration of a gate array LSI to which this embodiment is applied. FIG. 3 is a plan view of a basic cell grounded on the master chip of FIG. Figure 4 shows the basic cell shown in Figure 3 with the line -
FIG. FIG. 5 is a sectional view of the basic cell shown in FIG. 3 taken along the line -.
FIG. 6 is a circuit diagram of a memory cell used in this embodiment. FIG. 7 is a plan view showing the configuration of a memory cell in which the memory cell circuit shown in FIG. 6 is realized using a part of the sliced portion on the basic cell shown in FIG. 3. FIG. 8 is a circuit diagram showing an example of a memory device constructed using the memory cells, basic cells, and part of the slice portion shown in FIG. 7. FIG. 9 is a circuit diagram of a memory cell of a read-only memory used in another embodiment of this invention. FIG. 10 is a plan view of a memory cell in which four words of the memory circuit shown in FIG. 9 are implemented on the basic cell shown in FIG. 3. FIG. 11 is a circuit diagram of a memory device constructed using the memory cells, basic cells, and part of the slice portion of FIG. 10. In the figure, 1 is a gate array LSI chip, 2 is a gate array LSI chip,
is a memory dedicated area, 3 is an internal gate area, 4 is a buffer area, 5 is a wiring area, 6 is a field insulating film, 7 is a first interlayer insulating film, 8 is a gate insulating film,
9 is a P-type semiconductor substrate, 11 is a gate array chip, 30 is a cell row block, and 40a to 40h are 1
bit memory cell, 41 address decoder, 4
2 is a sub memory block, 50a to 50g are inverter circuits, 51a to 51d are AND gates, 1
01 is a contact hole, 102 is a through hole, 301a to 301d are polysilicon layers forming the gate of PMOST, and 302a to 302d are
The polysilicon layer that constitutes the gate of NMOST,
303a to 303e are P-type diffusion regions that constitute the source and drain of PMOST, and 304a to 304e are P-type diffusion regions that constitute the source and drain of PMOST.
305 is an N-well diffusion region, 306a and 306b are bit lines, 307 is a word line, 310 is a power supply line, 311 is a ground line,
506 is a bit line, 507a to 507d are selection lines, and 511 is a ground line.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 半導体基板上に設けられた複数個のトランジ
スタからなる基本セルを並べてなるセル列ブロツ
クを複数段並べた構造を有するゲートアレイチツ
プ上に、複数個の前記基本セルを用いて、複数の
メモリセル、入出力制御回路、および該メモリセ
ルの所要個数を選択する選択回路を有するメモリ
回路が形成され、 前記複数のメモリセルは、1ビツト×Nワード
(Nは2以上の整数)のサブメモリブロツクに分
割されており、 前記各サブメモリブロツクは、それぞれが同一
の前記セル列ブロツク内で構成され、かつその内
部のメモリセル間でデータの受け渡しを行なうビ
ツトラインが該メモリセルの配列方向に沿つて形
成されていることを特徴とする半導体集積回路装
置。 2 前記サブメモリブロツクは、 N個のメモリセルと、 入出力回路とを含む、特許請求の範囲第1項記
載の半導体集積回路装置。 3 前記ビツトラインが、前記セル列ブロツクの
領域内に形成されたことを特徴とする、特許請求
の範囲第1項または第2項記載の半導体集積回路
装置。 4 前記各サブメモリブロツク内の配線パターン
が同一のパターン形状をしていることを特徴とす
る、特許請求の範囲第1項ないし第3項のいずれ
かに記載の半導体集積回路装置。
[Claims] 1. Using a plurality of the basic cells on a gate array chip having a structure in which a plurality of cell row blocks are arranged in multiple stages, each consisting of a plurality of basic cells arranged on a semiconductor substrate and each consisting of a plurality of transistors. A memory circuit having a plurality of memory cells, an input/output control circuit, and a selection circuit for selecting a required number of the memory cells is formed, and the plurality of memory cells are 1 bit×N words (N is 2 or more). Each of the sub-memory blocks is constructed within the same cell column block, and the bit line for exchanging data between the memory cells within the memory cell is 1. A semiconductor integrated circuit device characterized in that the semiconductor integrated circuit device is formed along the arrangement direction. 2. The semiconductor integrated circuit device according to claim 1, wherein the sub-memory block includes: N memory cells and an input/output circuit. 3. The semiconductor integrated circuit device according to claim 1 or 2, wherein the bit line is formed within a region of the cell column block. 4. The semiconductor integrated circuit device according to any one of claims 1 to 3, wherein the wiring patterns in each of the sub-memory blocks have the same pattern shape.
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