KR100979118B1 - Semiconductor device and layout method of the same - Google Patents
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Abstract
본 발명은 액티브 영역 상에 형성되는 게이트 전극을 포함하는 반도체 소자 및 그의 레이아웃 방법에 관한 것으로서, 동일한 액티브 영역 상에 길이가 서로 다른 둘 이상의 게이트 전극이 일체로 형성됨으로써, 상기 각 게이트 전극에 대응하여 트랜지스터 영역들이 형성됨을 특징으로 한다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor device including a gate electrode formed on an active region, and to a layout method thereof, wherein two or more gate electrodes having different lengths are integrally formed on the same active region to correspond to the gate electrodes. The transistor regions are formed.
Description
도 1은 종래의 길이가 짧은 모스 트랜지스터를 나타내는 도면.1 is a diagram illustrating a conventional short MOS transistor.
도 2는 종래의 길이가 긴 모스 트랜지스터를 나타내는 도면.2 is a view showing a conventional long MOS transistor.
도 3은 모스 트랜지스터를 이용한 일반적인 구동 지연 회로를 나타내는 도면.3 is a diagram illustrating a general driving delay circuit using a MOS transistor.
도 4는 도 3에 대한 종래의 레이아웃 구조를 나타내는 도면.4 shows a conventional layout structure for FIG.
도 5a 내지 도 5e는 본 발명의 반도체 소자를 나타내는 도면.5A to 5E are views showing a semiconductor device of the present invention.
도 6은 도 3에 대한 본 발명의 레이아웃 구조를 나타내는 도면.6 shows a layout structure of the present invention with respect to FIG.
도 7은 본 발명의 반도체 소자를 이용한 부트스트랩 회로를 나타내는 도면.7 is a view showing a bootstrap circuit using the semiconductor device of the present invention.
본 발명은 반도체 소자에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 액티브 영역 상에 형성되는 게이트 전극을 포함하는 반도체 소자 및 그의 레이아웃 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a semiconductor device, and more particularly, to a semiconductor device including a gate electrode formed on an active region and a layout method thereof.
일반적으로, 모스(MOS) 트랜지스터는 반도체 장치에서 다양한 용도로 사용될 수 있으며, 용도에 따라서 게이트 길이가 다른 모스 트랜지스터가 사용될 수 있다.In general, MOS transistors may be used in various applications in semiconductor devices, and MOS transistors having different gate lengths may be used depending on the purpose.
예를 들어, 모스 트랜지스터가 구동(drive) 용도로 사용되는 경우, 종래에는 도 1에 도시된 바와 같이, 구동 능력만 최대한 끌어내기 위해 게이트(G) 길이(L1)가 짧은 모스 트랜지스터가 사용된다.For example, when a MOS transistor is used for a drive, a MOS transistor having a short gate G length L1 is conventionally used to draw only the driving capability as shown in FIG. 1.
그리고, 모스 트랜지스터가 캐패시터 용도로 사용되는 경우, 종래에는 도 2에 도시된 바와 같이, 캐패시터 용량을 최대한 늘리기 위해 게이트(G) 길이(L2)가 긴 모스 트랜지스터가 사용된다.When the MOS transistor is used for a capacitor, as shown in FIG. 2, a MOS transistor having a long gate G length L2 is used to maximize the capacitor capacity.
하지만, 모스 트랜지스터를 이용하여 구동 및 충/방전 등을 연속적으로 수행하는 회로의 경우, 상기 회로의 레이아웃 시 종래에는 도 1과 같이 게이트 길이(L1)가 짧은 모스 트랜지스터와 도 2와 같이 게이트 길이(L2)가 긴 모스 트랜지스터가 연속적으로 사용되어야 한다.However, in the case of a circuit which continuously performs driving and charging / discharging by using a MOS transistor, a MOS transistor having a short gate length L1 as shown in FIG. 1 and a gate length as shown in FIG. A MOS transistor with a long L2) must be used continuously.
즉, 도 3과 같이 입력 신호 IN를 지연 구동시켜 출력 신호 OUT로 출력하는 지연 구동 회로의 경우, 상기 지연 구동 회로는 일반적으로 출력 특성을 향상시키기 위해 구동 능력이 뛰어난 모스 트랜지스터들로 이루어진 인버터 체인(INV1,INV3,INV5,INV7)과, 각 인버터(INV1,INV3,INV5,INV7) 사이에 연결되는 모스 캐패시터들(PM2,NM2,PM4,NM4,PM6,NM6)을 포함하는 구성을 갖는다.That is, in the case of the delay driving circuit which delay-drives the input signal IN and outputs the output signal OUT as shown in FIG. Including the MOS capacitors (PM2, NM2, PM4, NM4, PM6, NM6) connected between INV1, INV3, INV5, INV7 and each inverter (INV1, INV3, INV5, INV7).
이러한 지연 구동 회로의 경우, 종래에는 도 4에 도시된 바와 같이, N타입의 웰 영역(10)에 인버터 체인(INV1,INV3,INV5,INV7)에 각각 구비되는 풀 업을 위한 게이트 길이가 짧은 피모스 트랜지스터들(PM1,PM3,PM5,PM7)과, 캐패시터 구조를 갖는 게이트 길이가 긴 피모스 트랜지스터들(PM2,PM4,PM6)이 교대로 형성되고, P타입 의 웰 영역(20)에 인버터 체인(INV1,INV3,INV5,INV7)에 각각 구비되는 풀 다운을 위한 게이트 길이가 짧은 엔모스 트랜지스터들(NM1,NM3,NM5,NM7)과, 캐패시터 구조를 갖는 게이트 길이가 긴 엔모스 트랜지스터들(NM2,NM4,NM6)이 교대로 형성된 레이아웃 구조를 갖는다.In the case of such a delay driving circuit, as shown in FIG. 4, a short gate length for pull-ups provided in the inverter chains INV1, INV3, INV5, and INV7 in the N
즉, 종래에는 모스 트랜지스터의 게이트 길이에 따른 다양한 전기적 특성을 이용하는 회로의 경우, 신호의 구동 등을 위한 게이트 길이가 짧은 모스 트랜지스터와, 캐패시터 동작 등을 위한 게이트 길이가 긴 모스 트랜지스터가 서로 독립된 액티브 패턴을 갖도록 따로 레이아웃된다.That is, in the conventional circuit that uses various electrical characteristics according to the gate length of the MOS transistor, an active pattern in which a MOS transistor having a short gate length for driving a signal and a MOS transistor having a long gate length for a capacitor operation or the like are independent of each other Laid out separately to have.
따라서, 레이아웃 면적이 늘어나 넷 다이(net die), 즉, 하나의 웨이퍼에서 생산되는 칩의 수가 줄어들 수 있으며, 그에 따라 칩의 가격 경쟁력이 떨어질 수 있는 문제가 있다.Therefore, the layout area is increased, so that the number of net dies, that is, the number of chips produced in one wafer, may be reduced, thereby reducing the price competitiveness of the chips.
본 발명의 목적은 레이아웃 면적을 작게 차지하면서 게이트 길이에 따른 다양한 전기적 특성을 모두 갖는 반도체 소자를 제공함에 있다.SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a semiconductor device having all of various electrical characteristics according to gate length while occupying a small layout area.
본 발명의 다른 목적은 모스 트랜지스터와 같은 반도체 소자를 이용하여 구동 및 충/방전을 연속적으로 수행하는 회로의 레이아웃 면적을 줄이고자 함에 있다.Another object of the present invention is to reduce the layout area of a circuit that continuously performs driving and charging / discharging using a semiconductor device such as a MOS transistor.
본 발명의 또 다른 목적은 게이트 길이에 따른 전기적 특성을 다양하게 이용하는 반도체 회로의 레이아웃 면적을 줄여 반도체 칩의 가격 경쟁력을 확보함에 있다.Still another object of the present invention is to reduce the layout area of a semiconductor circuit using various electrical characteristics according to the gate length, thereby securing the price competitiveness of the semiconductor chip.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일면에 따른 반도체 소자는, 동일한 액티브 영역 상에 길이가 서로 다른 둘 이상의 게이트 전극이 일체로 형성됨으로써, 상기 각 게이트 전극에 대응하여 트랜지스터 영역들이 형성됨을 특징으로 한다.According to an embodiment of the present invention, two or more gate electrodes having different lengths are integrally formed on the same active region, thereby forming transistor regions corresponding to the respective gate electrodes. It features.
또한, 상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 면에 따른 반도체 소자는, 동일한 액티브 영역 상에 길이가 서로 다른 제 1 및 제 2 게이트 전극이 일체로 형성됨으로써 제 1 및 제 2 트랜지스터 영역이 형성되며, 상기 제 1 트랜지스터 영역에 대응되는 제 1 소오스 및 드레인이 공통 연결됨으로써, 상기 제 1 트랜지스터 영역의 충방전에 의하여 상기 제 2 트랜지스터의 구동이 이루어짐을 특징으로 한다.In addition, in the semiconductor device according to another aspect of the present invention for achieving the above object, the first and second transistor regions are formed integrally with the first and second gate electrodes of different lengths on the same active region. And a first source and a drain corresponding to the first transistor region are commonly connected to each other, thereby driving the second transistor by charging and discharging the first transistor region.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일면에 따른 반도체 소자의 레이아웃 방법은, 동일한 액티브 영역 상에 길이가 서로 다른 둘 이상의 게이트 전극을 일체로 형성함으로써, 상기 각 게이트 전극에 대응하여 트랜지스터 영역들이 형성됨을 특징으로 한다.In accordance with an aspect of the present invention, there is provided a method of laying out a semiconductor device, by forming two or more gate electrodes having different lengths integrally on the same active region, thereby corresponding to the respective gate electrodes. Are formed.
또한, 상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 면에 따른 반도체 소자의 레이아웃 방법은, 액티브 영역을 형성하는 단계; 상기 액티브 영역 상에 일체를 이루면서 길이가 서로 다른 제 1 및 제 2 게이트 전극을 형성하는 단계; 및 상기 제 1 및 제 2 게이트 전극의 양측에 각각 제 1 소오스 및 드레인 영역과 제 2 소오스 및 드레인 영역을 형성하는 단계;를 포함함으로써, 상기 제 1 게이트, 소오스, 및 드레인으로 이루어지는 제 1 트랜지스터 영역과, 상기 제 2 게이트, 소오스, 및 드레인으로 이루어지는 제 2 트랜지스터 영역이 형성됨을 특징으로 한다.In addition, the layout method of a semiconductor device according to another aspect of the present invention for achieving the above object comprises the steps of forming an active region; Forming first and second gate electrodes of different lengths integrally on the active region; And forming a first source and a drain region and a second source and a drain region on both sides of the first and second gate electrodes, respectively, thereby forming a first transistor region comprising the first gate, source, and drain. And a second transistor region including the second gate, the source, and the drain.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세하게 설명하기로 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
본 발명은 하나의 액티브 영역 상에 길이가 서로 다른 둘 이상의 게이트 전극이 일체형을 이루는 반도체 소자를 제공함으로써, 상기 각 게이트 전극에 대응하여 다양한 트랜지스터 동작이 이루어질 수 있다.The present invention provides a semiconductor device in which two or more gate electrodes having different lengths are integrated on one active region, so that various transistor operations may be performed in correspondence with the respective gate electrodes.
구체적으로, 본 발명의 반도체 소자는 도 5a 내지 도 5e와 같은 레이아웃 구조를 가질 수 있다.Specifically, the semiconductor device of the present invention may have a layout structure as shown in FIGS. 5A to 5E.
우선, 도 5a를 참조하면, 본 발명의 반도체 소자는 제 1 실시 예로서, 길이가 서로 다른 두 게이트 전극(G3,G4)이 일체형으로 이루어진 게이트 패턴(GP)과, 소오스 및 드레인 영역(S,D)이 형성되는 액티브 패턴(AP)으로 구성될 수 있다.First, referring to FIG. 5A, according to the first embodiment of the present invention, a gate pattern GP in which two gate electrodes G3 and G4 having different lengths are integrally formed, and the source and drain regions S, D) may be formed of an active pattern AP.
게이트 패턴(GP)은 길이가 짧은 게이트 전극(G3)과 길이가 긴 게이트 전극(G4)이 일체형으로 이루어지며, 각 게이트 전극(G3,G4)의 일변은 너비 방향으로 동일 선상에 정렬됨이 바람직하다. 여기서, 게이트 전극(G4)은 게이트 전극(G3)의 길이 'L3'보다 'L4'만큼 긴 길이 'L5'를 가지며, 각 게이트 전극(G3,G4)은 바(Bar) 형상을 갖는다.In the gate pattern GP, a short gate electrode G3 and a long gate electrode G4 are integrally formed, and one side of each gate electrode G3 and G4 is aligned on the same line in the width direction. Do. Here, the gate electrode G4 has a length 'L5' longer by 'L4' than the length 'L3' of the gate electrode G3, and each gate electrode G3 and G4 has a bar shape.
그리고, 액티브 패턴(AP)은 게이트 패턴에 겹쳐지는 채널 영역과, 채널 영역의 양쪽에 형성되는 소오스 영역(S) 및 드레인 영역(D)으로 이루어진다. 여기서, 액티브 패턴(AP)은 게이트 전극(G3)에 겹쳐지는 채널 영역을 포함하면서 게이트 전 극(G3)에 대응되는 길이를 갖는 액티브 영역과, 게이트 전극(G4)에 겹쳐지는 채널 영역을 포함하면서 게이트 전극(G4)에 대응되는 길이를 갖는 액티브 영역으로 이루어진다.The active pattern AP includes a channel region overlapping the gate pattern, and a source region S and a drain region D formed at both sides of the channel region. Here, the active pattern AP includes a channel region overlapping the gate electrode G3 and has an active region having a length corresponding to the gate electrode G3, and a channel region overlapping the gate electrode G4. It consists of an active region having a length corresponding to the gate electrode G4.
다음, 본 발명의 제 2 실시 예로서, 도 5b에 도시된 바와 같이, 길이가 서로 다른 두 게이트 전극(G3,G4)과, 게이트 전극(G3)의 일변 소정 부분과 게이트 전극(G4)의 일변 소정 부분을 양변으로 하는 삼각형의 보조 게이트 전극(G5)이 일체형으로 이루어진 게이트 패턴(GP)을 구비하는 반도체 소자가 개시될 수 있다.Next, as shown in FIG. 5B, two gate electrodes G3 and G4 having different lengths, a predetermined portion of one side of the gate electrode G3, and one side of the gate electrode G4 are illustrated as shown in FIG. 5B. A semiconductor device having a gate pattern GP having a triangular auxiliary gate electrode G5 having both sides of a predetermined portion integrally formed thereon may be disclosed.
즉, 게이트 패턴(GP)은 'L3'와 같이 짧은 길이를 갖는 게이트 전극(G3), 'L5'와 같이 긴 길이를 갖는 게이트 전극(G4), 및 서로 다른 두 길이의 두 게이트 전극(G3,G4) 간이 접하면서 직각으로 꺾이는 부분에 위치하는 삼각형의 보조 게이트 전극(G5)이 일체형으로 이루어진다.That is, the gate pattern GP may include a gate electrode G3 having a short length such as 'L3', a gate electrode G4 having a long length such as 'L5', and two gate electrodes G3 having two different lengths. G4) A triangular auxiliary gate electrode G5 located at a portion perpendicular to each other while being in contact with each other is formed integrally.
그리고, 액티브 패턴(AP)은 도 5a의 액티브 패턴(AP)과 동일한 레이아웃 구조를 갖는다.The active pattern AP has the same layout structure as the active pattern AP of FIG. 5A.
이러한 레이아웃 구조를 갖는 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 반도체 소자는 보조 게이트 전극(G5)으로써 두 게이트 전극(G3,G4)이 접하여 발생하는 꺾이는 부분을 제거함으로써, 게이트 패턴(GP) 공정이 더 수월하게 이루어질 수 있는 효과가 있다.In the semiconductor device having the layout structure according to the second exemplary embodiment of the present invention, the gate pattern GP process is further performed by removing the bending portion generated by the contact between the two gate electrodes G3 and G4 as the auxiliary gate electrode G5. There is an effect that can be made easily.
다음, 본 발명의 제 3 실시 예로서, 도 5c에 도시된 바와 같이, 도 5a와 동일한 구조를 갖는 게이트 패턴(GP)과, 사각형의 액티브 패턴(AP)으로 구성되는 반도체 소자가 개시될 수 있다. 여기서, 액티브 패턴(AP)은 게이트 패턴(AP)의 형상 에 상관없이 직사각형의 레이아웃 구조를 갖는다.Next, as a third embodiment of the present invention, as shown in FIG. 5C, a semiconductor device including a gate pattern GP having the same structure as that of FIG. 5A and a rectangular active pattern AP may be disclosed. . Here, the active pattern AP has a rectangular layout structure regardless of the shape of the gate pattern AP.
다음, 본 발명의 제 4 실시 예로서, 도 5d에 도시된 바와 같이, 두 게이트 전극(G3a,G3b)과 게이트 전극(G4)이 일체형으로 이루어진 게이트 패턴(GP)과, 사각형의 액티브 패턴(AP)으로 구성되는 반도체 소자가 개시될 수 있다.Next, as shown in FIG. 5D, as shown in FIG. 5D, a gate pattern GP having two gate electrodes G3a and G3b and a gate electrode G4 integrally formed thereon, and a rectangular active pattern AP Disclosed is a semiconductor device consisting of a).
여기서, 게이트 전극(G4)은 두 게이트 전극(G3) 사이에 위치하며, 두 게이트 전극(G3)은 'L3'와 같이 짧은 길이를 갖고, 게이트 전극(G4)은 'L4'와 같이 긴 길이를 갖는다.Here, the gate electrode G4 is positioned between the two gate electrodes G3, and the two gate electrodes G3 have a short length, such as 'L3', and the gate electrode G4 has a long length, such as 'L4'. Have
다음, 본 발명의 제 5 실시 예로서, 도 5e에 도시된 바와 같이, 두 게이트 전극(G3a,G3b), 게이트 전극(G4), 및 두 보조 게이트 전극(G5a,G5b)이 일체형으로 이루어진 게이트 패턴(GP)과, 사각형의 액티브 패턴(AP)으로 구성되는 반도체 소자가 개시될 수 있다.Next, as a fifth embodiment of the present invention, as shown in FIG. 5E, a gate pattern in which two gate electrodes G3a and G3b, a gate electrode G4, and two auxiliary gate electrodes G5a and G5b are integrally formed. A semiconductor device including a GP and a rectangular active pattern AP may be disclosed.
여기서, 게이트 전극(G4)은 도 5d와 같이 두 게이트 전극(G3) 사이에 위치하며, 두 게이트 전극(G3)은 'L3'와 같이 짧은 길이를 갖고, 게이트 전극(G4)은 'L4'와 같이 긴 길이를 갖는다.Here, the gate electrode G4 is positioned between the two gate electrodes G3 as shown in FIG. 5D, and the two gate electrodes G3 have a short length, such as 'L3', and the gate electrode G4 has a length of 'L4' and the like. As long as
또한, 보조 게이트 전극(G5a)은 게이트 전극(G3a)의 일변 소정 부분과 게이트 전극(G4)의 일변 소정 부분을 양변으로 하는 삼각형 구조를 가지며, 보조 게이트 전극(G5b)의 일변 소정 부분과 게이트 전극(G4)의 타변 소정 부분을 양변으로 하는 삼각형 구조를 갖는다.Further, the auxiliary gate electrode G5a has a triangular structure in which one side predetermined portion of the gate electrode G3a and one side predetermined portion of the gate electrode G4 are both sides, and one side predetermined portion and the gate electrode of the auxiliary gate electrode G5b are formed. It has a triangular structure which makes the other side predetermined part of (G4) both sides.
이와 같이, 본 발명의 반도체 소자는 액티브 패턴(AP)과, 액티브 패턴(AP) 상에 형성되는 길이가 서로 다른 둘 이상의 게이트 전극이 일체형으로 이루어진 게 이트 패턴(GP)으로 구성될 수 있으며, 액티브 패턴(AP) 및 게이트 패턴(GP)은 도 5a 내지 도 5e와 같은 다양한 구조를 가질 수 있다.As described above, the semiconductor device of the present invention may be composed of an active pattern AP and a gate pattern GP having two or more gate electrodes having different lengths formed on the active pattern AP. The pattern AP and the gate pattern GP may have various structures as shown in FIGS. 5A to 5E.
하나의 액티브 패턴(AP) 상에 이러한 길이가 서로 다른 둘 이상의 게이트 전극이 일체형으로 이루어진 게이트 패턴(GP)이 형성되면, 하나의 모스 트랜지스터에서 게이트 길이에 따른 전기적 특성을 모두 가질 수 있으므로, 레이아웃 면적이 줄어들 수 있는 효과가 있다.When the gate pattern GP including two or more gate electrodes having different lengths is integrally formed on one active pattern AP, one MOS transistor may have all electrical characteristics according to the gate length. This has the effect of being reduced.
일 예로, 길이가 긴 게이트 전극과 길이가 짧은 게이트 전극이 일체형을 이루는 게이트 패턴을 갖는 본 발명의 반도체 소자가 도 3의 회로에 적용되는 경우, 도 3의 회로는 도 6과 같은 레이아웃 구조를 가질 수 있다.For example, when the semiconductor device of the present invention having a gate pattern in which a long gate electrode and a short gate electrode are integrally formed is applied to the circuit of FIG. 3, the circuit of FIG. 3 has a layout structure as shown in FIG. 6. Can be.
도 6을 참조하면, 본 발명의 지연 구동 회로는 인접 배치되는 N타입의 웰 영역(10)과 P타입의 웰 영역(20)을 구비하며, N타입의 웰 영역(10)에는 인버터(INV1)에 구비되는 피모스 트랜지스터(PM1)와, 피모스 캐패시터(PM2,PM4,PM6)와 인버터(INV3,INV5,INV7)에 구비되는 피모스 트랜지스터가 쌍을 이루어 하나의 액티브 패턴에 각각 레이아웃된 피모스 트랜지스터(PM8~PM10)가 형성된다. 그리고, P타입의 웰 영역(20)에는 인버터(INV1)에 구비되는 엔모스 트랜지스터(NM1)와, 엔모스 캐패시터(NM2,NM4,NM6)와 인버터(INV3,INV5,INV7)에 구비되는 엔모스 트랜지스터가 쌍을 이루어 하나의 액티브 패턴에 각각 레이아웃된 엔모스 트랜지스터(NM8~NM10)가 형성된다. 여기서, 각 피모스 트랜지스터(PM8~PM10) 및 엔모스 트랜지스터(NM8~NM10)는 본 발명의 반도체 소자에 대응될 수 있으며, 인버터(INV3,INV5,INV7)에 대응되는 길이가 짧은 게이트와, 모스 캐패시 터(PM2,NM2,PM4,NM4,PM6,NM6)에 대응되는 길이가 긴 게이트가 일체형을 이룬 게이트 패턴 구조를 갖는다.Referring to FIG. 6, the delay driving circuit of the present invention includes an N
그리고, 피모스 트랜지스터(PM1)의 게이트와 엔모스 트랜지스터(NM1)의 게이트는 배선을 통해 서로 전기적으로 연결되고, 피모스 트랜지스터(PM1)의 소오스는 전원 전압 라인(VDDL)에 전기적으로 연결되며, 엔모스 트랜지스터(NM1)의 소오스는 접지 전압 라인(VSSL)에 전기적으로 연결된다.In addition, the gate of the PMOS transistor PM1 and the gate of the NMOS transistor NM1 are electrically connected to each other through a wiring, and the source of the PMOS transistor PM1 is electrically connected to the power supply voltage line VDDL. The source of the NMOS transistor NM1 is electrically connected to the ground voltage line VSSL.
또한, 피모스 및 엔모스 트랜지스터(PM1,NM1)에서 길이가 짧은 게이트 전극의 일측에 형성되는 드레인과 피모스 및 엔모스 트랜지스터(PM8,NM8)의 게이트는 배선을 통해 서로 전기적으로 연결되고, 피모스 및 엔모스 트랜지스터(PM8,NM8)에서 길이가 짧은 게이트 전극의 일측에 형성되는 드레인과 피모스 및 엔모스 트랜지스터(PM9,NM9)의 게이트는 배선을 통해 서로 전기적으로 연결되며, 피모스 및 엔모스 트랜지스터(PM9,NM9)에서 길이가 짧은 게이트 전극의 일측에 형성되는 드레인과 피모스 및 엔모스 트랜지스터(PM10,NM10)의 게이트는 배선을 통해 서로 전기적으로 연결된다.In addition, the drain and the gate of the PMOS and NMOS transistors PM8 and NM8 formed on one side of the shorter gate electrode in the PMOS and NMOS transistors PM1 and NM1 are electrically connected to each other through a wiring. In the MOS and NMOS transistors PM8 and NM8, the drain and the gates of the PMOS and NMOS transistors PM9 and NM9 formed on one side of the shorter gate electrode are electrically connected to each other through wiring. In the MOS transistors PM9 and NM9, the drain formed on one side of the shorter gate electrode and the gates of the PMOS and NMOS transistors PM10 and NM10 are electrically connected to each other through a wiring.
아울러, 각 피모스 트랜지스터(PM8~PM10)에서 길이가 짧은 게이트 전극의 타측에 형성되는 소오스와, 길이가 긴 게이트 전극의 양측에 형성되는 소오스 및 드레인은 전원 전압 라인(VDDL)에 전기적으로 연결되고, 각 엔모스 트랜지스터(NM8~NM10)에서 길이가 짧은 게이트 전극의 타측에 형성되는 소오스와 길이가 긴 게이트 전극의 양측에 형성되는 소오스 및 드레인은 접지 전압 라인(VSSL)에 전기적으로 연결된다.In addition, the source formed at the other side of the short gate electrode in each of the PMOS transistors PM8 to PM10, and the source and the drain formed at both sides of the long gate electrode are electrically connected to the power supply voltage line VDDL. In each of the NMOS transistors NM8 to NM10, the source formed on the other side of the short gate electrode and the source and drain formed on both sides of the long gate electrode are electrically connected to the ground voltage line VSSL.
이러한 레이아웃 구조를 갖는 본 발명의 지연 구동 회로는 도 3의 인버터(INV3,INV5,INV7)와 모스 캐패시터(PM2,NM2,PM4,NM4,PM6,NM6)가 쌍을 이루어 각각 하나의 액티브 패턴 상에 일체로 된 두 게이트 전극을 갖는 반도체 소자로 형성되므로, 도 4와 비교하여 도 6의 점선 부분(30)과 같이 레이아웃 면적이 줄어드는 효과가 있다.In the delay drive circuit of the present invention having such a layout structure, the inverters INV3, INV5, and INV7 of FIG. 3 and the MOS capacitors PM2, NM2, PM4, NM4, PM6, and NM6 are paired with each other on one active pattern. Since it is formed of a semiconductor device having two gate electrodes integrated, there is an effect of reducing the layout area as shown by the dotted
본 발명의 반도체 소자가 적용되는 회로의 다른 예로, 도 7의 부트스트랩(Bootstrap) 회로가 제시될 수 있다. 여기서, 부트스트랩 회로는 디램(DRAM)과 같은 반도체 메모리 장치에서 워드라인을 구동시키는 승압 전압 VPP 레벨의 신호를 문턱 전압 손실 없이 전달하기 위해 주로 이용된다.As another example of a circuit to which the semiconductor device of the present invention is applied, the bootstrap circuit of FIG. 7 may be provided. Here, the bootstrap circuit is mainly used to transfer a signal having a boosted voltage VPP level for driving a word line without a threshold voltage loss in a semiconductor memory device such as a DRAM.
즉, 도 7을 참조하면, 본 발명의 부트스트랩 회로는 신호 SIG2에 응답하여 신호 SIG1를 부트 노드(BN)로 전달하고 신호 SIG2를 충/방전하는 엔모스 트랜지스터(NM11), 부트 노드(BN)의 전위에 응답하여 출력 SIG5을 신호 SIG3 레벨로 풀 업시키는 엔모스 트랜지스터(NM12), 및 신호 SIG1를 반전한 신호 /SIG1에 응답하여 출력 SIG5을 신호 SIG4 레벨로 풀 다운시키는 엔모스 트랜지스터(NM13)를 포함한다.That is, referring to FIG. 7, the bootstrap circuit of the present invention transmits the signal SIG1 to the boot node BN in response to the signal SIG2 and charges / discharges the NMOS transistor NM11 and the boot node BN. An NMOS transistor NM12 for pulling up the output SIG5 to the signal SIG3 level in response to a potential of the NMOS transistor NM13 for pulling down the output SIG5 to the signal SIG4 level in response to the signal / SIG1 inverting the signal SIG1. It includes.
여기서, 부트스트랩 회로가 디램의 워드라인 구동 회로에 사용되는 경우, 신호 SIG1는 워드라인 제어 신호에 대응될 수 있고, 두 신호 SIG2, SIG3는 승압 전압 VPP에 대응될 수 있으며, 신호 SIG4는 접지 전압 VSS에 대응될 수 있고, 신호 SIG5는 워드라인 구동 신호에 대응될 수 있다.Here, when the bootstrap circuit is used in the word line driving circuit of the DRAM, the signals SIG1 may correspond to the word line control signal, two signals SIG2 and SIG3 may correspond to the boosted voltage VPP, and the signal SIG4 may be the ground voltage. It may correspond to VSS, and the signal SIG5 may correspond to a word line driving signal.
이러한 구성을 갖는 본 발명의 부트스트랩 회로는 신호 SIG3를 엔모스 트랜 지스터(NM12) 문턱 전압 손실 없이 출력 SIG5으로 전달하기 위해, 부트 노드(BN)를 신호 SIG3 레벨보다 높은 레벨로 펌핑시킨다.The bootstrap circuit of the present invention having such a configuration pumps the boot node BN to a level higher than the signal SIG3 level in order to deliver the signal SIG3 to the output SIG5 without losing the NMOS transistor threshold voltage.
이를 위해, 엔모스 트랜지스터(NM11)는 신호 SIG2에 응답하여 신호 SIG1를 구동하는 동시에 신호 SIG2를 충/방전하는 역할을 한다. 즉, 엔모스 트랜지스터(NM11)는 구동 능력과 캐패시터 성분을 모두 가져야 하며, 이러한 엔모스 트랜지스터(NM11)가 본 발명의 제 1 내지 제 5 실시 예의 반도체 소자로 구현될 수 있다. 이 경우, 엔모스 트랜지스터(NM11)의 레이아웃 면적이 줄어들 수 있으므로, 디램과 같은 반도체 장치에서 부트스트랩 회로가 차지하는 레이아웃 면적이 줄어들 수 있는 효과가 있다.To this end, the NMOS transistor NM11 drives the signal SIG1 in response to the signal SIG2 and simultaneously charges / discharges the signal SIG2. That is, the NMOS transistor NM11 must have both a driving capability and a capacitor component, and the NMOS transistor NM11 can be implemented as the semiconductor device of the first to fifth embodiments of the present invention. In this case, since the layout area of the NMOS transistor NM11 may be reduced, the layout area occupied by the bootstrap circuit in a semiconductor device such as a DRAM may be reduced.
본 발명은 동일한 액티브 영역 상에 길이가 서로 다른 둘 이상의 게이트 전극이 일체로 형성된 반도체 소자를 제공함으로써, 상기 반도체 소자가 게이트 길이에 따른 전기적 특성을 모두 포함하면서 레이아웃 면적이 줄어들 수 있는 효과가 있다.The present invention provides a semiconductor device in which two or more gate electrodes having different lengths are integrally formed on the same active region, thereby reducing the layout area while including all the electrical characteristics according to the gate length.
또한, 본 발명은 소정 신호의 구동과 충/방전을 연속적으로 수행하는 회로에서, 동일 액티브 영역 상에 상기 구동을 위한 길이가 짧은 게이트 전극과 상기 충/방전을 위한 길이가 긴 게이트 전극이 일체로 형성됨에 따라, 상기 회로의 레이아웃 면적이 줄어들 수 있는 효과가 있다.In addition, in the circuit for continuously driving and charging / discharging a predetermined signal, the short gate electrode for driving and the long gate electrode for charging / discharging are integrally formed on the same active region. As formed, the layout area of the circuit can be reduced.
아울러, 본 발명은 게이트 길이에 따른 전기적 특성을 다양하게 이용하는 반도체 회로에서, 상기 반도체 회로에 구비되는 게이트 길이가 서로 다른 모스 트랜 지스터들을 하나의 액티브 패턴 및 게이트 패턴을 갖는 반도체 소자로 구현함으로써, 상기 회로의 레이아웃 면적이 줄어들어 넷 다이가 향상될 수 있으며, 그에 따라 반도체 칩이 가격 경쟁력이 확보될 수 있는 효과가 있다.In addition, the present invention, in the semiconductor circuit using a variety of electrical characteristics according to the gate length, by implementing the MOS transistors having different gate lengths provided in the semiconductor circuit as a semiconductor device having a single active pattern and the gate pattern, As the layout area of the circuit is reduced, the net die can be improved, and thus, the semiconductor chip can have a price competitiveness.
본 발명을 특정 실시 예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명이 그에 한정되는 것은 아니며, 이하의 특허청구범위에 의해 마련되는 본 발명의 정신이나 분야를 이탈하지 않는 한도 내에서 본 발명이 다양하게 개조 및 변형될 수 있다는 것을 당업자는 용이하게 알 수 있다.While the invention has been shown and described with reference to specific embodiments, the invention is not limited thereto, and the invention is not limited to the scope of the invention as defined by the following claims. Those skilled in the art will readily appreciate that modifications and variations can be made.
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