JPH11297856A - スタティック半導体記憶装置 - Google Patents
スタティック半導体記憶装置Info
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- JPH11297856A JPH11297856A JP10106385A JP10638598A JPH11297856A JP H11297856 A JPH11297856 A JP H11297856A JP 10106385 A JP10106385 A JP 10106385A JP 10638598 A JP10638598 A JP 10638598A JP H11297856 A JPH11297856 A JP H11297856A
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Abstract
ジスタ形成領域が並ぶメモリセルを有するSRAMにお
いてワード線での遅延を抑制する。 【解決手段】 メモリセル1はnウェル2とpウェル3
とを備える。メモリセル1上をワード線9cが延在し、
nウェル2とpウェル3はワード線9cの延在方向に配
置される。そして、ワード線9cは、1つのメモリセル
1に対し1本設けられ、メタルにより構成される。
Description
導体記憶装置(以下単に「SRAM」と称する)に関す
るものである。
に示すようにn型トランジスタ4素子(Q1,Q2:ア
クセストランジスタ、Q3,Q4:ドライバトランジス
タ)と、p型トランジスタ2素子(Q5,Q6:ロード
トランジスタ)の合計6素子で形成される。クロスカッ
プリングさせた2つの記憶ノード19a,19bは、
(H,L)または(L,H)の双安定状態を有し、所定
の電源電圧が与えられている限り現状の状態を保持し続
ける。
てアクセストランジスタQ1,Q2のゲート(トランス
ファーゲート)を開き、所望の論理値に応じてビット線
対に強制的に電圧を印加することによりフリップフロッ
プ状態を設定する。データ読出時には、上記トランスフ
ァーゲートを開き、記憶ノード19a,19bの電位を
ビット線に伝達する。なお、図11には、読出動作時に
ビット線負荷(図示せず)からビット線もしくは/ビッ
ト線を通してメモリセルの記憶ノード19a,19bの
Low側から接地線(GND線)に流れるセル電流20
が示されている。
1号公報に開示されたタイプのSRAMのメモリセルの
レイアウトを示す。なお、説明の便宜上、電源線、接地
線およびビット線等の図示は省略する。
は、nウェル2とpウェル3とが隣接して設けられる。
nウェル2内には、ロードトランジスタQ5,Q6が形
成される。pウェル3内には、アクセストランジスタQ
1,Q2とドライバトランジスタQ3,Q4が形成され
る。
a,17bが延在し、ドライバトランジスタQ3のゲー
トはコンタクト部18aを介してp型不純物領域と接続
され、コンタクト部18bを介してn型不純物領域と接
続される。また、ドライバトランジスタQ4のゲートは
コンタクト部18cを介してp型不純物領域と接続さ
れ、コンタクト部18dを介してn型不純物領域と接続
される。
7bの延在方向にnウェル2とpウェル3とが並ぶの
で、メモリセル1がワード線方向に長くなる。このた
め、ビット線等として機能するメタル配線のピッチが大
きくなる。そればかりでなく、メタル配線間の容量も低
減でき、高速動作可能なSRAMが選られる。
ようにメモリセル1がワード線17a,17b方向に長
いため、メモリセルをマトリックス状に配置した場合に
ワード線17a,17bが長くなる。そのため、ワード
線での信号遅延(以下、「ワード線遅延」と称する)が
生じるという問題があった。
ためになされたものである。この発明の目的は、ワード
線方向に異なる導電型のトランジスタ形成領域が並ぶタ
イプのメモリセルを有するSRAMにおいて、ワード線
遅延を抑制することにある。
は、1つの局面では、メモリセルと、1本のワード線
と、第1と第2トランジスタ領域とを備える。メモリセ
ルには、1対のアクセストランジスタと、1対のドライ
バトランジスタと、1対のロードトランジスタとが形成
される。ワード線は、1対のアクセストランジスタに対
し設けられる。第1トランジスタ領域には、1対のロー
ドトランジスタが形成される。第2トランジスタ領域
は、ワード線の延在方向に第1トランジスタ領域と隣接
して設けられ、第2トランジスタ領域には、1対のアク
セストランジスタおよび1対のドライバトランジスタが
形成される。
抗化するには、ワード線をメタル配線とすることが考え
られる。しかしながら、図12に示す従来例では、1つ
のメモリセルに対し2本のワード線を設けかつワード線
の延在方向にPウェルとNウェルが配列されているの
で、ワード線をメタル配線とするにはメモリセルの短辺
方向に2本のメタル配線を形成する必要があり、メタル
配線間ピッチが小さくなる。そのため、メタル配線形成
が困難かつメタル配線間容量が増大する。それに対し、
ワード線を1本とすることにより、ワード線を容易にメ
タル配線とでき、ワード線の抵抗を低減できる。それに
より、ワード線遅延を抑制することができる。
ましい。それにより、上述のようにワード線抵抗を低減
でき、ワード線遅延を抑制できる。
ルを含み、該第1と第2のメモリセルは、第2トランジ
スタ領域が隣接するようにワード線方向に配列される。
そして、ワード線上には、該ワード線と直交する方向に
第1と第2のメモリセルに共通のメタル接地線が延在す
る。このメタル接地線の両側に第1と第2のメモリセル
の1対のメタルビット線がそれぞれ配置される。
1と第2のメモリセルに共通のメタル接地線を設けるこ
とにより、メモリセル2個分のセル電流が1本のメタル
接地線に流れるのみとなる。それにより、セル電流によ
る接地線電位上昇を効果的に抑制できる。
ド分離領域が形成されてもよい。この場合、1対のドラ
イバトランジスタ間に位置するフィールドシールド分離
領域は、ワード線と直交する方向にメモリセルを横切る
ように連続的に形成されることが好ましい。
領域を形成することにより、複数のメモリセルをマトリ
ックス状に配置した場合に、フィールドシールド分離領
域において孤立領域が生じるのを効果的に抑制できる。
このような孤立領域が形成された場合には、その孤立領
域の電位を固定するためのコンタクト部形成が必要とな
り、メタル配線パターンの自由度が低下するという問題
が生じる。しかし、上記のように孤立領域の形成を回避
できるので、孤立領域が存在する場合と比べメタル配線
のパターン自由度を向上することができる。
のドライバトランジスタとが第1の不純物領域を共有
し、他方のアクセストランジスタと他方のドライバトラ
ンジスタとが第2の不純物領域を共有する。このとき、
一方のアクセストランジスタと一方のドライバトランジ
スタ間の間隔が、他方のアクセストランジスタと他方の
ドライバトランジスタ間の間隔と異なることが好まし
い。
ンジスタのチャネル幅がアクセストランジスタのチャネ
ル幅よりも通常大きく設定される。この場合に、上記の
ようにアクセストランジスタとドライバトランジスタ間
の間隔を異ならせることにより、ワード線と直交する方
向にドライバトランジスタをずらせることができる。そ
れにより、ワード線から等しい距離にドライバトランジ
スタを配置した場合と比べ、ワード線方向にメモリセル
を縮小することができる。このことも、ワード線遅延抑
制に寄与し得る。
は、メモリセルと、ワード線と、第1と第2トランジス
タ領域とを備える。メモリセルは、各々ゲートを有する
1対のアクセストランジスタ、ドライバトランジスタお
よびロードトランジスタを含む。ワード線は、メモリセ
ル上を延在する。第1トランジスタ領域には、1対のロ
ードトランジスタが形成される。第2トランジスタ領域
は、ワード線の延在方向に第1トランジスタ領域と隣接
して設けられ、第2トランジスタ領域内には1対のアク
セストランジスタと1対のドライバトランジスタとが形
成される。そして、ロードトランジスタのゲートとドラ
イバトランジスタのゲートとは直交する。
とドライバトランジスタのゲートとを直交させることに
より、いずれかのゲートをワード線と直交する方向に延
在させることができる。それにより、メモリセルはワー
ド線方向に縮小され、ワード線と直交する方向に拡大さ
れる。その結果、ワード線の長さを縮小でき、ワード線
遅延を抑制することができる。また、ワード線と直交す
る方向のメモリセルの長さを増大できるので、従来例の
ように2本のワード線を設けた場合においても、それら
をメタル配線とすることができる。この場合には、さら
にワード線遅延を効果的に抑制することができる。
て形成された半導体層上に形成される。つまり、本局面
では、SRAMはSOI(Semiconductor On Insulato
r)構造を有することとなる。そして、上記ロードトラ
ンジスタは1対の第1導電型の第1の不純物領域を有
し、ドライバトランジスタは1対の第2導電型の第2の
不純物領域を有する。この場合、第1と第2の不純物領
域の一方同士は接しかつ第1と第2の不純物領域は直交
する方向に配置されることが好ましい。
交する方向に配置されることにより、ロードトランジス
タのゲートとドライバトランジスタのゲートとを直交さ
せることができ、前述のような効果が得られる。また、
本局面のようにSOI構造を採用する場合には、導電型
の異なる第1と第2の不純物領域を当接させることがで
きる。それにより、さらにメモリセルをワード線方向に
縮小することができる。このことも、ワード線遅延抑制
に寄与し得る。
のドライバトランジスタは、ワード線と直交する方向に
1列に配置されてもよい。
リセルをワード線方向に縮小できる。
の発明の実施の形態について説明する。
て、この発明の実施の形態1とその変形例とについて説
明する。図1は、この発明の実施の形態1におけるSR
AMのメモリセル1を示す平面図である。なお、この図
1には、説明の便宜上、第1層目のメタル配線までを示
している。そして図2に、第2層目のメタル配線を示し
ている。また、図3に、図1および図2のIII−II
I線に沿う断面図を示す。
は、nウェル(第1トランジスタ領域)2とpウェル
(第2とトランジスタ領域)3とを備える。nウェル2
上にはロードトランジスタQ5,Q6が形成される。ロ
ードトランジスタQ5は、ポリシリコンゲート7dと、
p型不純物領域6a,6bとを備える。ロードトランジ
スタQ6は、ポリシリコンゲート7eと、p型不純物領
域6c,6dを備える。
1,Q2と、ドライバトランジスタQ3,Q4とが形成
される。アクセストランジスタQ1は、n型不純物領域
5d,5eと、ポリシリコンゲート7aとを備える。ア
クセストランジスタQ2は、アクセストランジスタQ1
とポリシリコンゲート7aを共有し、n型不純物領域5
a,5bを備える。
ンゲート7cと、n型不純物領域5f,5eを備える。
ドライバトランジスタQ4は、ポリシリコンゲート7b
と、n型不純物領域5b,5cを備える。
ンチ分離領域4aが設けられ、p型不純物領域6a〜6
dの周囲にはトレンチ分離領域4bが設けられる。トレ
ンチ分離領域4a,4bは、図3に示すように、半導体
基板12の主表面に形成したトレンチ内に絶縁膜を埋込
むことにより形成される。
は、図3に示すように層間絶縁膜13を介在してアルミ
ニウム、タングステン、銅等からなる第1メタル配線9
a〜9jが形成される。第1メタル配線9aはコンタク
トホール8aを介してn型不純物領域5aと接続され、
第1メタル配線9bはコンタクトホール8dを介してn
型不純物領域5dと接続される。第1メタル配線9cは
ワード線として機能し、コンタクトホール8gを介して
ポリシリコンゲート7aと接続される。第1メタル配線
9dは、コンタクトホール8bを介してn型不純物領域
5bと接続され、コンタクトホール8iを介してポリシ
リコンゲート7cと接続され、コンタクトホール8kを
介してp型不純物領域6bと接続され、コンタクトホー
ル8oを介してポリシリコンゲート7eと接続される。
8cを介してn型不純物領域5cと接続され、コンタク
トホール8fを介してn型不純物領域5fと接続され
る。第1メタル配線9fは、コンタクトホール8hを介
してポリシリコンゲート7bと接続され、コンタクトホ
ール8eを介してn型不純物領域5eと接続され、コン
タクトホール8lを介してp型不純物領域6cと接続さ
れる。第1メタル配線9gは、コンタクトホール8jを
介してp型不純物領域6aと接続され、第1メタル配線
9hはコンタクトホール8nを介してポリシリコンゲー
ト7dと接続され、第1メタル配線9iはコンタクトホ
ール8mを介してp型不純物領域6dと接続される。
タル配線9a〜9i上には層間絶縁膜13を介在してア
ルミニウム、タングステン、銅等からなる第2メタル配
線11a〜11eが形成される。第2メタル配線11a
は接地線として機能し、スルーホール10aを介して第
1メタル配線9eと接続される。第2メタル配線11
c,11bは、ビット線,/ビット線として機能する。
第2メタル配線11cはスルーホール10cを介して第
1メタル配線9bと接続され、第2メタル配線11bは
スルーホール10bを介して第1メタル配線9aと接続
される。
線)として機能し、スルーホール10dを介して第1メ
タル配線9gと接続され、スルーホール10gを介して
第1メタル配線9iと接続される。第2メタル配線11
eは、スルーホール10eを介して第1メタル配線9h
と接続され、スルーホール10fを介して第1メタル配
線9fと接続される。各スルーホール10a〜10g内
にもプラグを形成する。
かつメタル配線とすることにより、従来例よりもワード
線抵抗を低減できる。それにより、ワード線遅延を抑制
することができる。
ジスタQ1とドライバトランジスタQ3間の間隔を、ア
クセストランジスタQ2とドライバトランジスタQ4間
の間隔よりも大きくしている。それにより、ドライバト
ランジスタQ3,Q4をワード線(9c)と直交する方
向にずらせることができる。それにより、図1に示すよ
うにドライバトランジスタQ3,Q4のチャネル幅をア
クセストランジスタQ1,Q2のチャネル幅よりも大き
くした場合においても、ワード線方向におけるメモリセ
ル1の長さを小さく保持できる。このことも、ワード線
遅延抑制に寄与し得る。
ル1の配置例について説明する。図4に示すように、メ
モリセル1はマトリックス状に配置され、ワード線(9
c)方向に隣り合う2つのメモリセル1が1つの接地線
(11a)を共有する。この場合、接地線(11a)を
共有する1組のメモリセル1は、pウェル3が隣接する
ようにワード線(9c)方向に配置される。そして、接
地線(11a)の両側には、各メモリセル1のビット線
(11c)および/ビット線(11b)が設けられる。
ット線(11c)および/ビット線(11b)をワード
線(9c)と直交する方向に延在させることにより、1
本の接地線(11a)には、2個分のメモリセル1のセ
ル電流20が流れるのみとなる。そのため、セル電流2
0による接地線電位上昇を抑制できる。なお、図4にお
いて18はビット線コンタクト部を示す。
形態1の変形例について説明する。図5および図6は、
実施の形態1の変形例におけるSRAMのメモリセル1
を示す平面図であり、図7は図5および図6のVII−
VII線に沿う断面図を示す。
AMはSOI(Semiconductor On Insulator)構造を有
し、フィールドシールド分離が採用されている。具体的
には、基板15上に絶縁膜16を介在してSOI層(半
導体層)を形成し、該SOI層に各トランジスタが形成
される。また、フィールドシールド分離領域14a,1
4bが設けられ、それらは、半導体層上に絶縁膜を介在
して形成されたフィールドシールドゲートを備える。そ
して、n型トランジスタ側の分離用フィールドシールド
分離領域14aには接地電位が印加され、p型トランジ
スタ側の分離用フィールドシールド分離領域14bには
電源電位が印加される。このため、フィールドシールド
分離領域14a,14bは図5に示すように分離されて
いる。
るSOI層の電位供給用にコンタクトホール8p,8
r,8tが設けられている。また、フィールドシールド
ゲート電位固定用コンタクトホール8q,8sが設けら
れている。さらに、第1メタル配線9eがコンタクトホ
ール8q,8r上に延在し、それらを介してSOI層お
よびフィールドシールドゲートと接続される。また、コ
ンタクトホール8t,8s上には、第1メタル配線9
k,9jが形成される。
メタル配線11dが第1メタル配線9j,9k上にまで
延在している。そして、第2メタル配線11dは、スル
ーホール10iを介して第1メタル配線9kと接続さ
れ、スルーホール10hを介して第1メタル配線9iと
接続される。それ以外の構造に関しては図2に示される
場合とほぼ同様である。
同様の効果を期待できる。また、図5に示すように、ド
ライバトランジスタQ3,Q4間に位置するフィールド
シールド分離領域14aが、ワード線(9c)と直交す
る方向にメモリセル1を横切るように連続的に形成され
ている。そのため、複数のメモリセル1をマトリックス
状に配置した場合においても、フィールドシールド分離
領域内での孤立領域の発生を効果的に抑制できる。フィ
ールドシールド分離領域内で孤立領域が発生した場合に
は、その孤立領域の電位固定用のコンタクトホールを形
成する必要があり、メタル配線等の形成の自由度が低下
する。しかしながら、上述のように孤立領域の発生を抑
制できるので、メタル配線等の形成の自由度を確保する
ことができる。
いて、この発明の実施の形態2について説明する。図8
および図9は、この発明の実施の形態2におけるSRA
Mのメモリセルの平面図である。図10は、図8および
図9のX−X線に沿う断面図である。
SOI構造とトレンチ分離構造とを採用している。そし
て、ロードトランジスタQ5,Q6のゲートとドライバ
トランジスタQ3,Q4のゲートを直交させている。そ
れにより、ロードトランジスタQ5,Q6のゲートをワ
ード線(7a,7b)と直交する方向に延在させること
ができ、ワード線方向にメモリセル1を縮小できる。そ
れにより、ワード線を短くでき、ワード線遅延を抑制で
きる。
ジスタQ1,Q2およびドライバトランジスタQ3,Q
4をワード線(7a,7d)と直交する方向に一列に配
置している。このこともワード線(7a,7b)方向に
おけるメモリセル1の縮小に寄与し得る。また、p型不
純物領域6aとn型不純物領域5bとを当接させ、p型
不純物領域6cとn型不純物領域5dとを当接させてい
る。それにより、図1に示す場合のように異なる導電型
のウェルを形成する場合と比べ、ワード線(7a,7
d)の延在方向にメモリセル1を縮小することができ
る。このことも、ワード線(7a,7d)長の縮小に寄
与し得る。
メモリセルサイズを縮小できる。図1に示すメモリセル
1では、0.18μmルールにおいてウェル分離幅が
0.6μm必要となる。ここでワード線(9c)と直交
する方向のメモリセル1の長さが1.5μm程度なの
で、ウェル分離による余分な面積が0.6×1.5=
0.9μm2となる。それに対し、本実施の形態2で
は、ウェル分離幅は、全くなくなるので、その分だけメ
モリセル1の面積を低減できる。
2では、ワード線(7a,7d)と直交する方向のメモ
リセル1の長さが、ワード線(7a,7d)の延在方向
におけるメモリセル1の長さよりも長くなっている。そ
のため、1つのメモリセル1に対し2本のワード線(7
a,7d)を設けたとしても、それらを実施の形態1の
場合と同様にメタル配線とすることもできる。この場合
には、さらにワード線遅延を抑制できる。
6bは、n型不純物領域5b,5cと直交する方向に配
置され、p型不純物領域6c,6dはn型不純物領域5
c,5dと直交する方向に配置される。それにより、上
述のようにロードトランジスタQ5,Q6のゲートとド
ライバトランジスタQ3、Q4のゲートを直交させるこ
とができる。
は、第2メタル配線11a〜11cが形成され、実施の
形態1の場合よりも第2メタル配線数が減少している。
そのため、ワード線(7a,7d)方向におけるメモリ
セル1の長さが短縮されたとしても、第2メタル配線1
1a〜11cを比較的容易に形成できる。なお、第1メ
タル配線9fが電源線として機能する。また、本実施の
形態2の思想は、図1に示すようにウェルを形成するタ
イプのSRAMのメモリセルにも適用できる。
て説明を行なったが、今回開示された実施の形態はすべ
ての点で例示であって制限的なものではないと考えられ
るべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて
特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等
の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが
意図される。
RAMによれば、ワード線遅延を効果的に抑制できる。
それにより、高性能なSRAMが得られる。
メモリセルの第1メタル配線までを示す平面図である。
メモリセルを示す平面図である。
面図である。
置した状態を示す平面図である。
第1メタル配線までを示す平面図である。
平面図である。
である。
メモリセルの第1メタル配線までを示す平面図である。
メモリセルの平面図である。
ある。
示す平面図である。
4b トレンチ分離領域、5a〜5f n型不純物領
域、6a〜6d p型不純物領域、7a〜7eポリシリ
コンゲート、8a〜8t コンタクトホール、9a〜9
k 第1メタル配線、10a〜10i スルーホール、
11a〜11e 第2メタル配線、12半導体基板、1
3 層間絶縁膜、14a,14b フィールドシールド
分離領域、15 基板、16 絶縁膜。
Claims (8)
- 【請求項1】 1対のアクセストランジスタと1対のド
ライバトランジスタと1対のロードトランジスタとが形
成されるメモリセルと、 前記1対のアクセストランジスタに対し設けられる1本
のワード線と、 前記1対のロードトランジスタが形成される前記メモリ
セル内の第1トランジスタ領域と、 前記ワード線の延在方向に前記第1トランジスタ領域と
隣接して設けられ、前記1対のアクセストランジスタお
よび前記1対のドライバトランジスタが形成される前記
メモリセル内の第2トランジスタ領域と、 を備えたスタティック半導体記憶装置。 - 【請求項2】 前記ワード線はメタル配線である、請求
項1に記載のスタティック半導体記憶装置。 - 【請求項3】 前記スタティック半導体記憶装置は、第
1と第2の前記メモリセルを含み、 前記第1と第2のメモリセルは、前記第2トランジスタ
領域が隣接するように前記ワード線方向に配列され、 前記ワード線上には、該ワード線と直交する方向に前記
第1と第2のメモリセルに共通のメタル接地線が延在
し、 前記メタル接地線の両側に前記第1と第2のメモリセル
の1対のメタルビット線がそれぞれ配置される、請求項
1または2に記載のスタティック半導体記憶装置。 - 【請求項4】 前記メモリセル内にはフィールドシール
ド分離領域が形成され、 前記1対のドライバトランジスタ間に位置する前記フィ
ールドシールド分離領域は、前記ワード線と直交する方
向に前記メモリセルを横切るように連続的に形成され
る、請求項1または2に記載のスタティック半導体記憶
装置。 - 【請求項5】 一方の前記アクセストランジスタと一方
の前記ドライバトランジスタとが第1の不純物領域を共
有し、 他方の前記アクセストランジスタと他方の前記ドライバ
トランジスタとが第2の不純物領域を共有し、 前記一方のアクセストランジスタと前記一方のドライバ
トランジスタ間の間隔は、前記他方のアクセストランジ
スタと前記他方のドライバトランジスタ間の間隔と異な
る、請求項1または2に記載のスタティック半導体記憶
装置。 - 【請求項6】 各々ゲートを有する1対のアクセストラ
ンジスタと1対のドライバトランジスタと1対のロード
トランジスタとを含むメモリセルと、 前記メモリセル上を延在するワード線と、 前記1対のロードトランジスタが形成される第1トラン
ジスタ領域と、 前記ワード線の延在方向に前記第1トランジスタ領域と
隣接して設けられ、前記1対のアクセストランジスタ
と、前記ロードトランジスタのゲートと直交するゲート
を有する前記1対のドライバトランジスタとが形成され
る第2トランジスタ領域と、 を備えた、スタティック半導体記憶装置。 - 【請求項7】 前記メモリセルは、基板上に絶縁膜を介
在して形成された半導体層上に形成され、 前記ロードトランジスタは1対の第1導電型の第1の不
純物領域を有し、 前記ドライバトランジスタは1対の第2導電型の第2の
不純物領域を有し、 前記第1と第2の不純物領域の一方同士は接しかつ前記
第1と第2の不純物領域は直交する方向に配置される、
請求項6に記載のスタティック半導体記憶装置。 - 【請求項8】 前記1対のアクセストランジスタと前記
1対のドライバトランジスタは、前記ワード線と直交す
る方向に1列に配置される、請求項6または7に記載の
スタティック半導体記憶装置。
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