JPS63100769A - 半導体記憶装置 - Google Patents

半導体記憶装置

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JPS63100769A
JPS63100769A JP61245443A JP24544386A JPS63100769A JP S63100769 A JPS63100769 A JP S63100769A JP 61245443 A JP61245443 A JP 61245443A JP 24544386 A JP24544386 A JP 24544386A JP S63100769 A JPS63100769 A JP S63100769A
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Japan
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potential
ground wiring
memory device
semiconductor memory
ground
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JP61245443A
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English (en)
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Masataka Minami
正隆 南
Tokuo Watanabe
篤雄 渡辺
Ryuichi Saito
隆一 斎藤
Yoshiaki Yazawa
矢沢 義昭
Atsushi Hiraishi
厚 平石
Takahiro Nagano
隆洋 長野
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • H10B10/00Static random access memory [SRAM] devices

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  • Semiconductor Memories (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、半導体記憶装置に係り、特に基板電位の変動
κよるソフトエラーの発生の少ない半導体記憶装置に関
する。
〔従来の技術〕
一般K、集積化された半導体記憶装置におけるメモリセ
ル+1、MOSFETKよるフリツブ●フロツプと,情
報伝達用のMOSFETKより構成される。以下、この
メモリセルについて内面により説明する。
第41は一般的なメモリセルの回路図、第5図(Jl)
は半導体基板内に構成されるメモリセルの断面図、第5
図lb)はその等価回路である。
第4図.第5図κおいて、1はn型基板、2はp型りエ
ル部,Ql−Q4はMOSFET,}Ll〜几3は抵抗
,Nl,N2は記憶ノード、Wはワード線%D,Uはデ
ータ線である。
第4図に示すメモリセルは,MOSFETQ1。
Q2のドレインとゲートを互いに交叉接続してフリップ
−フロップを構成し、各MOSFETのドレインKll
成される記憶ノードNl,NZg高抵抗1{1,R2よ
り電源電位V,,に引き上げ、さらに情報伝達用MOS
FETQ3.Q4v介してデータ線り,UK接続して構
成される。このようなメモリセルを構成するMOSFE
Tの基板、第4図において点線により示す部分は,第5
図1a)に示す断面図のp型つエル部2に相当し,接地
電位に固定しておく必要がある。そして、メモリセルは
,p型基板または同一のp塁つエル部2上に複数個形成
されるのが一般的であり、このp型基板またはp型つエ
ル部2は,どこかで接地電位に接続されていれば,定常
状態においては,p型基板またはp型つエル部2上に形
成される全てのメモリセルκおける基板が接地電位κ固
定された状態となる。このため、一般κ集積化された半
導体記憶装置κおけるpW基板またはp型りエル部2を
接地電位に接続する箇所数は,形成されたメモリセルの
数に比較して極めて少ないものであった。
従って、メモリセルの多くは、p型基板またはp型つエ
ル部2を接地電位に接続した場所から遠い距離に位置す
ることになる。このため、各メモリセルが形成されてい
ろp型基板またはp型つエル部は,接地電位に接続され
ている場所までの距離に比例して増加する抵抗R3を介
して,第4図の点線で示すように接地電位GNDIK接
続されろこと罠なる。
このように構成された第4図に示すメモリセルは,外来
ノイズや周辺回路で発生するノイズによって,メモリセ
ルの記憶情報が破壊される、いわゆるソフトエラーが生
じやすい。このソフトエラーの発生機構を簡単に説明す
る。
第5図(a)は、n型基板1上Kp型クエル部2を形成
し、ここKnチャネルMOf!IFETKよるメモリセ
ルを構成した場合の、第4図に示すフ“リツブ●フロツ
プχ構成するMOSFETQ1,Q2の領域と、p型つ
エル部の接地部の断面χ模式的に示している。なお、メ
モリセルは、p型基板上にnチャネルMOSFETを形
成して構成してもよく、ソフトエラーの発生機構に変り
はない。
メモリセルは、MOSFETQ1.Q2により構成され
るフリップ・フロップの双安定な状態のいずれか一方を
取ること罠より情報を記憶している。例えば、第4図に
おいてM08FETQ1がオフ状態、M08FETQ2
がオン状態となっているとすると、MOSFETQ1.
Q2のドレインハ、夫々、ハイレベル、ローレベルとな
っている。この場合、記憶情報は、ノ・イレペルにある
M08FETQlのドレインである記憶ノードNIK付
随する容量C8に蓄積された電荷によって保持されてい
る。この状態で、外来ノイズまたは周辺回路の動作ノイ
ズ等によって、p型つェル部2に電流ibが流れると、
抵抗R3のためにp型つェル部2の電位が変動する。こ
の電位変動により、p型つェル部2の電位か接地電位よ
り上昇すると、M08FETQ1のドレインをコレクタ
、p攪つェル部2をペース、MOSFETQI、Q2の
ソースやM08FETQ2のソースあるいはドレイン等
の記憶ノードN1に比較して低い電位にあるn型層をエ
ミッタとする。第5図1blに等価回路として示すよう
な寄生NPN )ランジスタQpがオンとなり、コレク
タ電fil、 i cが流れる。このため、容量C8に
蓄積されていた電荷が放電され、記憶ノードN1の電位
は減少しメモリセルの状態は不安定となり、記憶情報が
破壊されることになる。
前述したように、従来一般に用いられている半導体記憶
装置におけるメモリセルは、外来ノイズ。
周辺回路の動作ノイズにより記憶情報が破壊されろソフ
トエ2−が生じ易い。また、半導体記憶装置のソフトエ
ラーは、前述した外来ノイズ、周辺回路の動作ノイズに
よる場合ばかりでなく、半導体記憶装置のパッケージ内
に微量含まれる放射性元素より放出されるα線によって
生起する場合もある。
このような、半導体記憶装置におけるソフトエラーの発
生を防止するため、従来、種々の提案がなされており、
例えば、特開昭56−107574号公報、特開昭59
−155165号公報等に記載された従来技術がある。
これらの公報に記載された従来技術は、記憶ノードNl
、N2の容量C1を増加させたり、容量C1をバランス
させ、データ入力線の電位をメモリセルがアクセスされ
る前に平衡化し、ドライバMO3FETのソース領域を
ドライバMOSFETのドレイン領域やゲート電極の3
方向を囲むように配置することによりソフトエラーの低
減を計るものであり、一応の効果を有する。
〔発明が解決しようとする問題点〕 しかし、メモリセルにおける記憶情報を保持するための
電荷を蓄積する容量C6は、半導体記憶装置の集積度が
向上し、メモリセルの微細化が進むに従って、減少する
傾向にあり、前記従来技術においても容量C1を増大す
ることが困難になってきている。このため、前記従来技
術によってもソフトエラーの発生を低減化することが困
難であり、特罠、メモリセルにおける基板電位の固定が
複数のメモリセルに対して1箇所の割合でしか行われて
いないために、外来ノイズや周辺回路の動作ノイズによ
る基板電位の変動を生じ、これにより生じるソフトエラ
ーの発生を低減化することが困難である。
前述のような、半導体記憶装置におけろソフトエラーの
発生を低減するためKは、各メモリセル毎に基板電位を
固定して、基板電位の変動を少なくするため、各メモリ
セル毎に基板を接地配線等に接続することが考えられる
が、従来技術において、メモリセル毎に基板と接地線を
接続することは困難であった。すなわち、一般に接地配
線としては、第1層目に設けられている多結晶シリコン
層が用いられており、この多結晶シリコン層には。
nfi不純物がドープされているのに対し、メモリセル
を形成している基板にはp型不純物がドープされている
ので、これらの間を接続しても、pn接合かできてしま
い基板電位を固定することが不可能である。
接地配線を金属として前述のpn接合ができないように
、基板と接地配線を接続することが考えられる。しかし
、従来技術では、第2層目の多結晶シリコン層による電
源電位供給配線が設けられる構造であり、高温の熱処理
をするため、多結晶シリコン層は金属層よりも下層にす
る必要があるので、金属層による接地配線の下層に第2
層目の電源供給用の多結晶シリコン層が配置されること
Kなり、この第2層目の多結晶シリコン層が障害となっ
て、接地配線と基板とを接続することができない。従っ
て、金属層により接地配線を形成し、この接地配線と基
板とを接続して基板電位を固定するためには、第2層目
の多結晶シリコン層を避けて前記接続を行わなければな
らず、メモリセルの大きさを拡大することなく、このよ
うな接続を行うことは不可能である。
本発明の目的は、メモリセルの大きさを拡大することな
く、各メモリセル毎に基板電位を固定して、基板電位の
変動によるソフトエラーの発生を低減することのできる
半導体記憶装置を提供することにある。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明によれば、前記目的は、基板電位固定端子を、隣
接して形成されているドライバMOSFETの接地端子
の中間に設け、この基板電位固定端子により基板と接地
配線とを接続し、接地配線を金属層により形成し、電源
電位供給配線である多結晶シリコン層を前記接地端子お
よび基板電位固定端子を避けて配置し、それに伴ない長
さが短かくても高い抵抗を保持できる高性能な抵抗を採
用し、データ線を接地配線とは絶縁層で分離された金属
層により配線することにより達成される。
〔作 用〕
基板電位の変動によるソフトエラーの発生を抑制するた
めK、本発明忙より設けられる基板電位固定端子は、隣
接して設けられているドライバMOSFETの接地端子
の中間に設げられ、接地配線は、金属層により形成され
ている。本発明により設けられろ基板電位固定端子の位
置は、従来技術におけるメモリセルにおいて、n型拡散
層および多結晶シリコンによろ接地配線が設けられてい
た場所であり、基板電位固定端子を設けることにより、
メモリセルの大きさが増大することはない。
また、多結晶シリコン層による電源電位供給配線を、前
記接地端子および基板電位固定端子の位置を避けて、接
地配線と平行に配置し、データ線を接地配線と絶縁層で
分離した金属層で形成しているため、接地配線、電源電
位供給線、データ線の夫々の間が短絡すること蚤工ない
。また、電源電位供給線をドライバM OS F E 
Tの接地端子および基板電位固定端子を避けて配置した
ため、必然的に高抵抗形成部分が短かくなるが、本発明
は、短い長さでも高い抵抗を保持できる高性能な高抵抗
を形成し℃いる。
前述した手段および作用により、本発明によれば、メモ
リセルの大きさを増大させることなく、各メモリセル毎
に基板電位を固定することが可能になり、基板電位の変
動を少なくでき、ソフトエラーの発生の少ない高集積度
の半導体記憶装置を提供することができる。
〔実施例〕
以下、本発明による半導体記憶装置の実施例を図面忙よ
つ詳細に説明する。
第1図は本発明の第1の実施例を示すメモリセルの平面
図であり、第1図において、101〜108はp型基板
領域の中に形成されたn型領域。
to9,110はゲート電極、111〜113゜118
.119,121,122,301はコンタクト部、1
14は多結晶シリコン層、115゜116は高抵抗、1
174’!、ワード線、12oは接地配線、123,1
24は金属配線、125゜126はスルーホール、12
7,128はデータ線である。
第1図に示すメモリセルの回路は、第4図に示す一般的
に知られているメモリセルの回路と実質的に同じであり
、第4図において点線で示されるメモリセルの基板の接
地点GNDIがメモリセル内にある点で第4図と相違し
ている。
p型基板領域の中和形成されたn型領域101〜108
は、半導体記憶装置の各メモリセルの7リツプ・70ツ
ブを構成するMOSFETQ!。
Q2および情報伝達用MO8FBTQ3.Q4のソース
とドレイン領域である。各M OS F E TQ1〜
Q4は、以下に説明するように形成されている。
MO8FBTQIは、ドレイン領域105、ソース領域
107およびその中間に位置するゲート電極109によ
り、MOSFETQ2は、ドレイン領域106、ソース
領域108およびゲート電極110により構成されてい
る。MOSFETQ3は、ドレイン領域103およびソ
ース領域101により、MOSFETQ4はドレイン領
域104およびソース領域102により構成され、これ
らのMOSFETQ3.Q4のゲート電極は、ワード線
117により共通に接続されて構成されている。ドライ
バMOSFETQ1.Q2のゲート電極109,110
は、多結晶シリコンあるいは多結晶シリコン上にタング
ステン等の高融点金属のシリサイド層を付加したいわゆ
るポリサイドで形成されている。コンタクト部111〜
113+S、MO8FE’rQ1.Q2のゲート電極1
09゜110とMOSFETQI〜Q4のドレイン領域
を構成するn型層を接続し、フリップ・フロップと情報
伝達MOSFETの接続を作るものであり、さら忙コン
タクト部111,112は、第2層目の多結晶シリコン
層114との接続も行っている。
この多結晶シリコン層114は、電源電位供給線であり
、その一部に高抵抗115〜116が形成されている。
後述するように、この多結晶シリコン層14は、メモリ
セルを形成している基板と接地配線120との接続を行
うコンタクト部301と重ならない位置に配置したため
、コンタクト部111.112との距離を大きくするこ
とができず、この間に高抵抗115.116を形成しな
ければならない。この高抵抗115.116は、2層目
の多結晶シリコン層114に酸素イオンを打込み、高抵
抗形成領域以外の領域を低抵抗化するために打込んだn
型不純物が熱処理により高抵抗115.116の領域に
拡散しないようにして形成し、短い距離内において10
09以上の抵抗値を確保する。
メモリセルを形成している基板と接地配線120との接
続を行うコンタクト部301を設ける場所は、従来一般
には多結晶シリコン層による接地配線が設けられていた
部分であり、基板電位固定端子としてコンタクト部30
1を設けることKよりメモリセルの大きさが増大するこ
とはない。接地配線120は、アルミニウムを母体とし
た金属配線であり、アルミニウムに限らず充分抵抗の低
い材料であれば他の金属等であってもよい。この接地配
線1200位置にコンタクト部118,119および3
01が設けられている。コンタクト部118および11
9は、ドライバMOSFETQl、Q12のソース領域
107,108を接地配線120に接続している。この
コンタクト部118゜119の中間に設けられたコンタ
クト部301は。
メモリセルを形成している基板に設けられたp里拡散層
201を介して、基板と接地配線120を接続する基板
電位固定端子を構成する。データ線127.128は、
接地配線120と同一の充分抵抗の低い材料で形成され
る。接地配線120とデータ線127,128とは、直
交して配置されるので、これらの間は絶縁層を介して分
離し、第1層目に接地配線120を、その下層の第2層
目にデータ線127,128を配置する。情報伝達MO
8FBTQ3.Q4のソース層101,102は、第2
層目のデータ線127,128と接続する必要があるが
、本発明の実施例では1M08FETQ3.Q4のソー
ス層101.102の下層、接地配線120と同一の第
1層目に金属配線123゜124を配置し、この金属配
線123,124とデータ線127,128とをスルー
ホール125゜126により接続し、さらに、金属配線
123゜124とMOSFETQ3.Q4のソース層1
01゜102とをコンタクト部121,122により接
続することKより、MOSFETQ3.Q4のソース層
101.102のデータ線127,128との接続を行
っている。的述のスルーホール125.126は、MO
SFETtJ3.Q4のゲート電極と同一の位置でもよ
く、また、コンタクト部121.122と同一の位置で
もよい。
前述のように構成された本発明の第1の実施例は、メモ
リセルの大きさを増加させることなく各メモリセル内に
基板電位固定端子を設けることができろため、高集積度
を保ったままで、基板電位の変動を少なくすることがで
き、ソフトエラーの発生の少ない半導体記憶装置を提供
するものである。また、この実施例は、データ線を第2
層目の金属配線により構成しているので、第1層目にデ
ータ線を配置した場合に比べて、データ線の容量が少な
くなり、より高速で動作する半導体記憶装置である。
第2図は本発明の第2の実施例を示す平面図であり、第
21忙おいて、各符号は第1因の実m例と同一であり、
130は第2の接地配線である。
第2図に示す本発明の第2の実施例が、第1図に示す第
1の実施例と相異する点は、基板電位固定用の第2の接
地配線130が設けられている点である。MOSFET
Q1〜Q4を形成している基板における@1図で説明し
たと同じp属領域201は、コンタクト部301を介し
て第2の接地配線130に接続され、基板電位の固定は
、この第2の接地配線130により行われる。なお、第
2の実施例は、この第2の接地配線130を設け、これ
忙コンタクト部301のみを接続するために、接地配線
120の位置が第1図に示す第1の実施例と異っている
が、その他の面で特別の差はない。この第2の実施例は
、基板電位を固定する第2の接地配線130を別に設け
たので、この第2の接地配線130に負電位を与えて基
板に逆方向バイアスを印加することができる。この結果
、第2の実施例は、フリップ・フロップを構成するMO
SFETQ1.Q2のうち高電位に保持されているドレ
インの蓄積電荷量が増大し、より一層、ソフトエラーの
発生を低減することができる。
第3図は本発明の第3の実施例を示し、第1図により説
明した第1の実施例のメモリセルを実際の半導体装置に
適用した場合の平面図である。第3図において、401
は1ピツトのメモリセル、402はワード線% 403
はワード線電位補強線、404は電源電位供給線、40
5は接地配線、406.407はデータ線、408はワ
ード線402とワード線電位補強1fs103の接続部
である。
第3図において、1ビツトのメモリセル401は、デー
タ線406,407と、ワード線402%ワード線電位
補強線403.電源電位供給線404゜接地配線405
が交叉する部分に第1図に示すように形成される。ワー
ド線4021!、多結晶シリコンやポリサイド等の比較
的抵抗の高い材料で形成されているため、ワード線40
2と電気的に絶縁された層に低抵抗材料でワード線電位
補強線を配置し、数メモリセルにつき1箇所の割合で、
ワード線電位補強線403に接続部408を介して接続
され、ワード線電位が低下しないようKされている。電
源電位供給線404は、接地端子と重ならないように接
地配線405と平行に配置されている。ワード線電位補
強線403.接地配線405、データ線406.407
は、いずれもアルミニウムを母体とする低抵抗の金属線
である。
ワード線電位補強線403と接地配線405は、平行に
配置されているので、同じ層に配線してさしつかえない
。また、データ線406,407は、ワード線電位補強
線403および接地配線405と直交するように配置さ
れているため、電気的に絶縁された層に設けられている
〔発明の効果〕
以上説明したように、本発明によれば、外来ノイズや周
辺回路の動作ノイズの影響による基板電位の変動をおさ
えることができる、ソフトエラーの発生の少ない半導体
記憶装置を得ることができろ。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の第1の実施例の平面図、第2図は本発
明の第2の実施例の平面図、第3図は本発明の第3の実
施例の平面図、第4図は一般的なメモリセルの等価回路
図、第5図1a)はメモリセルの断面図、第5図1b)
はその等価回路である。 101〜108・・・・・・p型基板領域の中に形成さ
れたn凰領域、109,110・・・・・・ゲート電極
、111〜113,118,119,121゜122.
301・・・・・・コンタクト部、114・・・・・・
多結晶シリコン層、115,116・・・・・・高抵抗
、11フ・・・・・・ワード線、120・・・・・・接
地配線、123,124・・・・・・金属配線、125
,126・・・・・・スルーホール、127,128・
・自・・f−fillA、130・・・・・・第2の接
地配線、401・・・・・・1ビツトのメモリセル、4
02・・・・・・ワード線、403・・・・・・ワード
線電位補強線、404・・・・・・電源電位供給線。 405・・・・・・接地配線、406,407・・・・
・・データ線、408・・・・・・接続部、Ql〜Q4
・・・・・・MOSFET%R1〜R3・・・・・・抵
抗、Nl、N2・・・・・・記憶ノード、W・・・・・
・ワード線、D、 15・・・・・・データ線。 第1因 101〜jo#−ng!H口6         11
7−−−−−−−ワード績709.110−−−−・り
一一ト電&          /2O−−−−−4t
aEa/75.Jj6−−−−−島秘抗 第2図 !−、−−J       L−、−−’第3図 401−−−−1ヒ゛ツトΦメもり亡ル402・−・−
ワード線 403・−−−ワードJIL卆糸7廻線404−−−−
セ違を位僕鎗線 405−−−す4ト廼−ピ−1

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、半導体基板内に2個の駆動用MOSFETと2個の
    情報伝達用MOSFETを形成し、前記2個の駆動用M
    OSFETのソースを充分低抵抗の材料による接地配線
    に接続し、ドレインおよびソースを互いに交叉接続し、
    ドレインを高抵抗を介して電源電位供給線に接続してフ
    リップ・フロップを構成し、前記駆動用MOSFETの
    各々のドレインを前記情報伝達用MOSFETを介して
    充分低抵抗の材料よりなるデータ線に接続し、該情報伝
    達用MOSFETのゲートを共通のワード線に接続して
    成るメモリセルにおいて、前記駆動用MOSFETの各
    々のソース接地用コンタクト部の間に前記半導体基板の
    電位を固定するコンタクト部を設けることを特徴とする
    半導体記憶装置。 2、前記駆動用MOSFETのソース接地用コンタクト
    部と前記半導体基板の電位を固定するコンタクト部は、
    充分低抵抗な材料で配線された共通の接地配線に接続さ
    れることを特徴とする前記特許請求の範囲第1項記載の
    半導体記憶装置。 3、前記接地配線が同様な材料により形成される前記デ
    ータ線と絶縁層により電気的に分離され、前記データ線
    とほぼ直角に配置されていることを特徴とする前記特許
    請求の範囲第1項または第2項記載の半導体記憶装置。 4、前記電源電位供給線が、前記接地配線と前記駆動用
    MOSFETのソース接地用コンタクト部および前記半
    導体基板の電位を固定するコンタクト部と重ならないよ
    うに、前記接地配線とほぼ平行に配置されていることを
    特徴とする前記特許請求の範囲第1項、第2項または第
    3項記載の半導体記憶装置。 5、前記接地配線とは別に、該接地配線と同様な材質で
    、該接地配線とほぼ平行に第2の接地配線が設けられ、
    該第2の接地配線は、前記半導体基板の電位を固定する
    コンタクト部で前記半導体基板に接続されることを特徴
    とする前記特許請求の範囲第1項記載の半導体記憶装置
    。 6、前記接地配線および前記第2の接地配線が、同様の
    材質の前記データ線と絶縁層で電気的に分離され、前記
    データ線とほぼ直角に配置されていることを特徴とする
    前記特許請求の範囲第5項記載の半導体記憶装置。 7、前記電源電位供給線が、前記接地配線と前記駆動用
    MOSFETのソース接地用コンタクト部および前記半
    導体基板の電位を固定するコンタクト部と重ならないよ
    うに、前記接地線および第2の接地線とほぼ平行に配置
    されていることを特徴とする前記特許請求の範囲第5項
    記載の半導体記憶装置。 8、前記ワード線の電位を補強するための前記接地配線
    と同様の材質のワード線電位補強配線が前記データ線と
    絶縁層で分離され、前記データ線とほぼ垂直に配置され
    、前記ワード線と前記ワード線補強配線とがある間隔お
    きに電気的に接続されていることを特徴とする前記特許
    請求の範囲第1項記載の半導体記憶装置。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0247866A (ja) * 1988-07-21 1990-02-16 Samsung Electron Co Ltd メモリチップにおける電位供給線と信号線の配置方法
JP2007241043A (ja) * 2006-03-10 2007-09-20 Ricoh Printing Systems Ltd 画像形成装置

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