JPH11135647A - 半導体装置 - Google Patents

半導体装置

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JPH11135647A
JPH11135647A JP9300831A JP30083197A JPH11135647A JP H11135647 A JPH11135647 A JP H11135647A JP 9300831 A JP9300831 A JP 9300831A JP 30083197 A JP30083197 A JP 30083197A JP H11135647 A JPH11135647 A JP H11135647A
Authority
JP
Japan
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channel mosfet
semiconductor device
metal layer
layer
drain
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Pending
Application number
JP9300831A
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English (en)
Inventor
Yukimasa Koishikawa
幸正 小石川
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NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 SRAMセルなどの半導体装置を低コストに
高集積化する技術を提供する。 【解決手段】 一対のCMOSインバータと転送用MO
SFETからなる半導体装置において、一方の前記CM
OSインバータを構成するnチャネルMOSFET7の
ドレインとpチャネルMOSFET8のドレインとを接
続する第1メタル層(第1配線層)5と、他方の前記CM
OSインバータを構成するnチャネルMOSFET7の
ドレインとpチャネルMOSFET8のドレインとを接
続する第2メタル層(第2配線層)6とが、互いに異なる
層であることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置(半導
体集積回路装置)に関し、特にSRAM(Static
Randam Access Memory)セルの
面積を縮小する技術に関する。
【0002】
【従来の技術】従来のSRAMセルは、例えば特開平7
−99255号公報に記載されている図36、及び第3
ページ目の左欄第35行〜同ページの右欄第41行に記
載されているように、4個のMOSFETのフリップフ
ロップ回路及び2個のMOSFETからなる転送回路か
ら構成され、1ビットのデータを記憶するように動作す
る。
【0003】また、そのレイアウトは、いくつかのパタ
ーンが提案されており、上記の公開公報以外の従来のレ
イアウトを図6〜図8に示した。ここで図6〜図8に
は、本発明に関係する、n+拡散層1、p+拡散層2、ポ
リシリコン層3、コンタクト層4、第1メタル層5、第
2メタル層6が記載されており、他の層、例えば本来第
1メタル層5で構成される電源配線や第2メタル層6で
構成されるビット線は図を見やすくするために省略され
ている。
【0004】図6に示した従来例では、フリップフロッ
プ回路を構成する左側のnチャネルMOSFET7のド
レインと、左側のpチャネルMOSFET8のドレイン
を第1メタル層5で接続している。
【0005】さらに、その第1メタル層5は、フリップ
フロップ回路を構成する右側のnチャネルMOSFET
7のドレインと、右側のpチャネルMOSFET8のゲ
ートをつないでいるT字型のポリシリコン層3にも接続
されている。右側のnチャネルMOSFET7およびp
チャネルMOSFET8のドレインも同様に接続される
ことによって、フリップフロップ回路が実現されてい
る。
【0006】他の従来例として図7に示したパターンで
は、左側のnチャネルMOSFET7およびpチャネル
MOSFET8のドレインを接続する第1メタル層5
と、右側のnチャネルMOSFET7およびpチャネル
MOSFET8のゲートとの接続に、T字型のポリシリ
コン層3を使うのではなく、第2メタル層6を用いてい
る点で図6と異なる。
【0007】また他の従来例として図8に示したパター
ンではさらに、右側のnチャネルMOSFET7および
pチャネルMOSFET8のドレインを接続する第1メ
タル層5と左側のnチャネルMOSFET7およびpチ
ャネルMOSFET8のゲートとの接続に、第3メタル
層9を用いている点で図7と異なる。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の半導体
装置(SRAMセル)においては、図6に示したレイアウ
トとした場合、SRAMセルの縦方向(図6において上
下方向)の寸法は、対向したT字型のポリシリコン層3
同士がショートしないように、一定の間隔10を開ける
必要があり、セルの縦方向(図6において上下方向)の寸
法の縮小が困難であるという問題点がある。
【0009】また、図7に示した半導体装置におけるレ
イアウトでは、図6に示した構成の一方のT字型ポリシ
リコン層3を第2メタル層6に置き換えることで、図6
に示したレイアウトの構成で問題であった間隔を0μm
以下、つまり交差させてレイアウトすることを可能に
し、セルの縦方向の寸法縮小を可能にしている。
【0010】しかしながら、図7に示したレイアウトで
は、ゲートに電圧を供給する配線がポリシリコン層とメ
タル層であり、当然、この2つの材質では抵抗値が大き
く異なるために、左右のMOSFETを動作させる時、
抵抗負荷による時間的な遅れが生じ、フリップフロップ
の動作が不安定になる。このため図7に示した構成は、
実用的でないという問題点がある。
【0011】また、図8に示したレイアウトでは、第3
メタル層9を追加することで、高集積化と動作の安定を
図っているが、新たなメタル層を追加するため、最低で
も、層間膜を形成する工程、コンタクトホールを開ける
工程、第3メタル層9を形成しパターンニングする工程
が必要である。したがって、製造において、大幅な工程
の追加になってしまい、コストが上昇するという欠点が
ある。
【0012】本発明の目的は、加工工程を追加すること
なく高集積化でき、低コストな半導体装置を提供するこ
とである。
【0013】
【課題を解決するための手段】本発明に係る半導体装置
は、一対のCMOSインバータと転送用MOSFETか
らなる半導体装置において、一方の前記CMOSインバ
ータを構成するnチャネルMOSFETのドレインとp
チャネルMOSFETのドレインとを接続する第1配線
層と、他方の前記CMOSインバータを構成するnチャ
ネルMOSFETのドレインとpチャネルMOSFET
のドレインとを接続する第2配線層とが、互いに異なる
層であることを特徴とし(請求項1)、これにより上記
目的を達成することができる。
【0014】また、本発明に係る上記半導体装置におい
て、 ・前記第1配線層及び第2配線層がT字状であり、互い
に交差していること(請求項2)、 ・前記第1配線層及び第2配線層は、抵抗値が略同一の
メタル層であること(請求項3)、 ・前記半導体装置が、SRAMセルであること(請求項
4)、 を特徴とする。
【0015】本発明に係る半導体装置は、フリップフロ
ップを構成する一方のnチャネルMOSFETおよびp
チャネルMOSFETのドレインと、他方のnチャネル
MOSFETおよびpチャネルMOSFETのゲートを
接続する際に、一方のnチャネルMOSFETおよびp
チャネルMOSFETのドレインを接続するメタル層を
延長して、他方のnチャネルMOSFETおよびpチャ
ネルMOSFETのドレインを接続するポリシリコン層
に接続し、かつ、フリップフロップを構成する他方のn
チャネルMOSFETおよびpチャネルMOSFETの
ドレインと、一方のnチャネルMOSFETおよびpチ
ャネルMOSFETのゲートを接続する際、他方のnチ
ャネルMOSFETおよびpチャネルMOSFETのド
レインを接続するメタル層を延長して、一方のnチャネ
ルMOSFETおよびpチャネルMOSFETのゲート
を接続するポリシリコン層に接続し、これら2つのnチ
ャネルMOSFETおよびpチャネルMOSFETのド
レインを接続するメタル層が、互いに異なる層であると
いう構成を有する。
【0016】半導体装置において、上記のごとき構成と
することにより、左右のMOSFETを動作させるとき
に、抵抗負荷による時間的な遅れを生じることによる、
不安定な動作が生じることがなく、また、製造時におけ
る加工工程の増大もなく半導体装置の面積を縮小し高集
積化を実現することができる。
【0017】
【発明の実施の形態】次に、本発明に係る半導体装置の
実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
【0018】図1は、本発明に係る半導体装置を適用し
たSRAMセルのレイアウトを示した平面図である。図
1においては、図6〜図8に示した従来例の構成と同様
に、n+拡散層1、p+拡散層2、ポリシリコン層3、コ
ンタクト層4、第1配線層である第1メタル層5及び第
2配線層である第2メタル層6が、記載されている。
【0019】しかし、図1においては、第1メタル層5
で構成される電源配線や第2メタル層6で構成されるビ
ット線は、図を見やすくするために省略している。ま
た、図における破線は、SRAMセルの1ケ分の境界線
20を示している。なお、図1において,7はnチャネ
ルMOSFET,8はpチャネルMOSFETである。
【0020】本発明の実施の形態において、図2から図
5は、SRAMセルの製造における各工程を示す図であ
り、各図で示した工程におけるパターン形成を斜線で示
したものである。
【0021】図2においては、境界線20の上方側の左
右角領域に、直角に曲がるように形成されたn+拡散層
1のパターンと、境界線20の下側の左右両側を横切る
ように直線的に延びたp+拡散層2のパターンとが形成
された状態が斜線にて示されている。
【0022】図3においては、境界線20の上方側を左
右に横切る直線的なポリシリコン層3のパターンが形成
された状態が斜線にて図示され、さらに、境界線20の
左右両側の辺に沿った位置に、図2にて示したn+及び
+の両拡散層にまたがるような長さを有し且つ中程が
幅広く構成されたポリシリコン層3のパターンが形成さ
れた状態が図示されている。
【0023】図4においては、第1メタル層5のパター
ンが斜線にて示されている。この第1メタル層5は、境
界線20の略中央領域において、“T”字を横にした形
状のパターンであり、一つの端部(図中左側の端部)が
左側のポリシリコン層3にとどく位置まで延び、上下の
二つの端部が上下の拡散層にとどく位置まで延びるよう
に形成されている。また、第1メタル層5は、境界線2
0の上辺および下辺に沿った位置にも、それぞれ延びる
ように形成されており、その形状は、図4において、ポ
リシリコン層3とは重ならないように形成されている。
【0024】図5においては、第2メタル層6のパター
ンを形成した状態を斜線部分にて示した図である。この
第2メタル層6は、境界線20の略中央領域において、
図4に示した“T”字を横にした形状のパターンとは反
対向きの“T”字形状のパターンが形成されており、そ
の“T”字の一つの端部(図中右側の端部)が右側のポ
リシリコン層3にとどく位置まで延び、上下の二つの端
部が上下の拡散層にとどく位置まで延びるように形成さ
れている。さらに、第2メタル層6は、境界線20の右
側辺および左側辺に沿った位置にも、それぞれ上下に延
びるように形成されている。
【0025】図4および図5には、図1においては省略
した電源配線とビット線も示してある。
【0026】このSRAMセルは、図1、図4及び図5
に示したように、nチャネルMOSFET7とpチャネ
ルMOSFET8のドレインをつなぐそれぞれの配線、
すなわち、第1メタル層5及び第2メタル層6を“T”
字形状にして、さらに別々の配線層でレイアウトするこ
とで、配線(第1メタル層5及び第2メタル層6)を、
上方から見た状態で交差するように配置させることがで
きる。すなわち、配線(第1メタル層5及び第2メタル
層6)の間隔を平面的に“ゼロ”にすることができる。
【0027】したがって、従来困難であったSRAMセ
ルの縦方向の寸法の縮小が可能なる。そして、例えば、
従来のSRAMセルの縦方向の寸法が4.5μmであっ
たものが、本発明に係る構成を適用することにより、
3.5μmに縮小することができる。
【0028】また、これらのT字型の配線である第1メ
タル層5及び第2メタル層6は、その抵抗値がほぼ同じ
であるメタル層で構成するので、フリップフロップの動
作は不安定になることが防止される。さらに、SRAM
セルの製造に際して、特別な配線層の追加も不要である
ので、従来に比べても製造コストアップが回避され、コ
スト的にも優れている。
【0029】なお、当然であるが、MOSFET7、8
のゲートおよび配線のポリシリコン層3は、ポリサイド
や他の金属との複合層でも良い。
【0030】また、配線層である第1メタル層5及び第
2メタル層6には、通常、アルミニウムやアルミニウム
と他の金属材料の複合層が用いられるが、本発明に係る
SRAMセルにおいては、これらの材料に何ら限定され
るものではなく、例えば一部の層のみ、あるいは全層を
窒化チタンやチタンシリサイド、コバルトシリサイド、
等の材料を用いることもできる。
【0031】また、上記の実施の形態は、本発明に係る
構成をSRAMセルに適用した場合について説明した
が、本発明に係る構成はSRAMセルに限らず、各種の
半導体装置に適用することができる。
【0032】
【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る半導
体装置によれば、セル内の配線を互いに異なる層で構成
したため、工程の追加なしにSRAMセルなどの半導体
装置を縮小し、半導体装置の高集積化が可能になるとい
う効果がある。
【0033】また、本発明に係る半導体装置によれば、
例えばゲートに電圧を供給する配線の材質を同じにする
ことができので、左右のMOSFETを動作させるとき
に、抵抗負荷による時間的な遅れを生じることによる、
不安定な動作が生じることがなくなる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る半導体装置(SRAMセル)にお
けるレイアウトの一実施の形態を示す平面図である。
【図2】本発明に係るSRAMセルにおける拡散層の一
実施の形態を示す平面図である。
【図3】本発明に係るSRAMセルにおけるポリシリコ
ン層の一実施の形態を示す平面図である。
【図4】本発明に係るSRAMセルにおける第1メタル
層の一実施の形態を示す平面図である。
【図5】本発明のSRAMセルにおける第2メタル層の
一実施の形態を示す平面図である。
【図6】従来のSRAMセルにおけるレイアウトを示す
平面図である。
【図7】従来のSRAMセルにおけるレイアウトを示す
平面図である。
【図8】従来のSRAMセルにおけるレイアウトを示す
平面図である。
【符号の説明】
1 n+拡散層 2 p+拡散層 3 ポリシリコン層 4 コンタクト層 5 第1メタル層(第1配線層) 6 第2メタル層(第2配線層) 7 nチャネルMOSFET 8 pチャネルMOSFET 9 第3メタル層 10 間隔

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 一対のCMOSインバータと転送用MO
    SFETからなる半導体装置において、 一方の前記CMOSインバータを構成するnチャネルM
    OSFETのドレインとpチャネルMOSFETのドレ
    インとを接続する第1配線層と、他方の前記CMOSイ
    ンバータを構成するnチャネルMOSFETのドレイン
    とpチャネルMOSFETのドレインとを接続する第2
    配線層とが、互いに異なる層であることを特徴とする半
    導体装置。
  2. 【請求項2】 前記第1配線層及び第2配線層がT字状
    であり、互いに交差していることを特徴とする請求項1
    に記載の半導体装置。
  3. 【請求項3】 前記第1配線層及び第2配線層は、抵抗
    値が略同一のメタル層であることを特徴とする請求項1
    又は2に記載の半導体装置。
  4. 【請求項4】 前記半導体装置が、SRAMセルである
    ことを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の半導
    体装置。
JP9300831A 1997-10-31 1997-10-31 半導体装置 Pending JPH11135647A (ja)

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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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