JPH053298A - 半導体記憶装置 - Google Patents

半導体記憶装置

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JPH053298A
JPH053298A JP3193389A JP19338991A JPH053298A JP H053298 A JPH053298 A JP H053298A JP 3193389 A JP3193389 A JP 3193389A JP 19338991 A JP19338991 A JP 19338991A JP H053298 A JPH053298 A JP H053298A
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Abstract

(57)【要約】 【構成】本発明の半導体記憶装置は、半導体基板の表面
に形成されたメモリセルアレイ領域と、このメモリセル
アレイ領域の所定の一辺に隣接して配置され第1の回路
レイアウトパターンを有するビット線平衡化回路と、メ
モリセルアレイ領域からみてビット線平衡化回路の外側
に配置され第2の回路レイアウトパターンを有するビッ
ト線電位供給回路と、前記ビット線供給回路のさらに外
側に配置され第1のレイアウトパターンと実質的に同一
の回路レイアウトパターンを有する第1のダミー配線領
域とを含んで構成される。 【効果】これにより、周辺回路を形成するトランジスタ
の相互コンダクタンスの低下を防止でき、半導体記憶装
置の書込み、読出し動作の速度の低下や、誤まりを防止
することが可能となった。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体記憶装置に関
し、特に本発明は、半導体記憶装置に関し、特にスタチ
ック・ランダム・アクセス・メモリ(以下SRAMとい
う)の周辺回路の構造に関する。
【0002】
【従来の技術】一般に、SRAM等の半導体記憶装置
は、メモリセルアレイ領域とそれに隣接するデコーダ回
路、ビット線電位供給回路等の周辺回路とから構成され
ている。これらの周辺回路のうち、メモリセルアレイを
構成するビット線対を同電位にバランスさせるビット線
平衡化回路や、ビット線対に電位を供給するビット線電
位供給回路などの特定の周辺回路はビット線対ごとに設
置する必要がある。従って、これら特定の周辺回路は方
形のメモリセルアレイ領域の一辺に沿って、即ちメモリ
チップの周辺部の一辺に隣接して配置されている。これ
ら特定の周辺回路を構成するトランジスタ(FET、以
下同じ)のゲート電極は一般的にはポリシリコン膜で形
成されており、そのパターンの密度は非常に高くなって
いる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上述したよう
に従来のこのような構成の上記特定の周辺回路を含む半
導体記憶装置においては、メモリセルアレイ領域から他
の周辺回路にかけて、配線は所定パターンによって密に
配置されている。しかし、周辺回路のうち最も外側に配
置される回路、即ちメモリチップの最も外周部に配置さ
れる回路(一般には上述したビット線電位供給回路の一
部)は、その一辺が配線があまり配置されていないメモ
リチップの外周部に接している。その部分で配線パター
ンが密から疎へ変化し、そのパターンの規則性が乱れて
いる。
【0004】形成パターンの規則性がこのように乱され
た領域の近傍の配線の幅は、その寸法が規則性を保って
形成された他の領域の配線に比べ、設計目標値よりも大
きくなる傾向があることを本発明の発明者は発見した。
配線、特にトランジスタのゲート電極となるポリシリコ
ンの配線の幅が設計目標値よりも大きくなると、結果と
してトランジスタのチャネル長が設計目標値よりも長く
なる。例えば、ポリシリコンの配線幅の設計目標値が
0.8μmである場合、上述した原因により0.06μ
m程度配線の幅が太くなり、その配線をゲート電極とし
ているトランジスタのチャネル長がそれだけ長くなる。
【0005】このように配線の幅が設計目標値より太く
なる理由の1つは、以下にのべるとおりであると考えら
れる。配線の形成パターンの規則性が乱されていると、
ポリシリコン膜を選択的に除去するためのリソグラフィ
ー工程、つまり、ホトレジストを塗布した後所定のマス
クパターンで露光する工程において、上記規則性の乱さ
れた箇所が光の回析に影響を与え、露光条件を変えてし
まう。即ち、選択的に残されるポリシリコン膜の幅が設
計目標値よりも大きくなる方向に露光条件が変化する。
【0006】上述したように、配線の幅が設計目標値よ
り太くなるのはメモリチップの最も外周部に配置される
回路であり、一般にはビット線電位供給回路の一部であ
る。この電位供給回路を構成するトランジスタのチャネ
ル長が長くなると、それだけトランジスタの相互コンダ
クタンスが低下し、結果的にビット線に対する電位供給
能力の低下を招く。
【0007】ビット線に対する電位供給能力の低下は、
信号読取りまたは書込みの際のビット線の電位変化に遅
延を生じさせるため、半導体記憶装置の読取り・書込み
速度を著しく低下させるばかりでなく、誤動作を発生さ
せる。
【0008】したがって、本発明の目的は、周辺回路を
形成するトランジスタの相互コンダクタンス低下を防止
し、書込み・読取り速度の低下や誤動作の発生を防止し
た半導体記憶装置を提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明の半導体記憶装置
は、半導体基板の表面にほぼ方形に形成されたメモリセ
ルアレイ領域と、このメモリセルアレイ領域の所定の一
辺に隣接して配置され予め定めた第1の配線パターンを
有するビット線平衡化回路と、前記メモリセルアレイ領
域からみてこのビット線平衡化回路の外側に配置され予
め定めた第2の配線パターンを有するビット線電位供給
回路と、このビット線電位供給回路のさらに外側に配置
され前記第1の配線パターンと実質的に類似したパター
ンをもつ第1のダミー配線領域とを備える。
【0010】更に本発明の半導体記憶装置は、前記ビッ
ト線電位供給回路の各各の両端部にそれぞれ配置され前
記第2の配線パターンを有する第2のダミー配線領域を
併せ備える。
【0011】望ましくは、前記第1、第2のダミー配線
領域は、前記ビット線平衡化回路およびビット線電位供
給回路の配線パターンと同一の製造工程で形成される。
【0012】
【実施例】本発明について図面を参照して、説明する。
図1を参照すると、本発明の実施例の半導体記憶装置を
構成する半導体チップ6は、メモリセルがアレイ状に配
置されたメモリセルアレイ領域4と、ワード線を入力ア
ドレスに応じて選択する行デコーダ5と、ビット線対を
同電位にバランスさせるビット線平衡化回路3と、ビッ
ト線対に電位を供給するビット線電位供給回路1、2等
を含む(この半導体記憶装置は周辺回路として他の回路
も備えているが、説明の便宜上それら他の回路は省略し
てある)。
【0013】ビット線平衡化回路3およびビット線電位
供給回路1、2はメモリセルアレイ領域4を構成するビ
ット線対にそれぞれ接続されるため、メモリセルアレイ
領域4に隣接して配置される。具体的には、ビット線平
衡化回路3がそれぞれのメモリセルアレイ領域4の一辺
に沿って配置され、このビット線平衡化回路3のメモリ
セルアレイ領域4からみて外側にビット線電位供給回路
1、2が配置される。
【0014】更に、ビット線電位供給回路1のメモリセ
ルアレイ領域4からみて外側には、ダミー配線領域7が
設けられている。このダミー配線領域7は、後に詳述す
るとおり、ビット線平衡化回路3のポリシリコン配線と
類似した形状のポリシリコン配線層からなる。
【0015】次に、図2を併せて参照すると、複数のメ
モリセルMCがアレイ状に配置されてメモリセルアレイ
領域4を形成している。メモリセルMCの各各には、1
本のワード線WLと2本のビット線対La、BLb(図
2では、右端のコラムだけについてビット線対BLa、
BLbが示してある)からなるビット線対がそれぞれ接
続されている。ビット線対の数はメモリセルアレイ領域
4を形成するメモリセルのコラムの数に等しい。これら
ビット線対の各各はビット線平衡化回路3およびビット
線電位供給回路1、2にそれぞれ接続されている。
【0016】ビット線平衡化回路3は、ソース・ドレイ
ン路がビット線BLaとBLbに接続されゲートが制御
信号φを供給する配線10に接続されたトランジスタM
P30をビット線対の数だけ含む。
【0017】ビット線電位供給回路1、2は、ソース・
ドレイン路が電源端Vccとビット線BLaに接続され
ゲートが接地電源に接続された複数のトランジスタMP
10と、ソース・ドレイン路が電源端Vccとビット線
BLbに接続され、ゲートが接地電源に接続された複数
のトランジスタMP20との対をそれそれ備えて構成さ
れている。トランジスタMP10とMP20の配置には
チップ表面積の制約があるので、複数のトランジスタM
P10が形成される領域をビット線供給回路1とし、複
数のトランジスタMP20が形成される領域をビット線
供給回路2として図示のとおり交互に入り組んだ形に形
成する。
【0018】ダミー配線領域7は上述のとおりビット線
電位供給回路1に隣接してさらに外側に配置される。
【0019】この半導体記憶装置の読出動作時には、行
デコーダ5により選択された1本のワード線WLが活性
化される。そのワード線WLに接続されている複数のメ
モリセルMCの記憶内容がそれぞれのビット線対に供給
される。ビット線対を構成するビット線BLaとBLb
のうちいずれか一方が、メモリセルMCの記憶内容に応
じて電源電位よりも低電位となり、他方のビット線は電
源電位そのままとなる。この2本のビット線の電位差を
センスアンプ(図示せず)で増幅し、列デコーダ(図示
せず)により選択された1つのビット線対を通じて出力
回路(図示せず)に送り出すことによって1つの記憶内
容に対する読出し動作が終了する。そして、次の読出し
の前に、制御信号φをアクティブレベルとすることによ
り、ビット線BLaとBLbが電気的に接続され、更に
ビット線電位供給回路1、2によりビット線BLa、B
Lbは共に電源電位を回復する。
【0020】このように、ビット線電位供給回路1、2
とビット線平衡化回路3により、ビット線対を構成する
2本のビット線の電位を共に電源電位に戻したのち、次
の読出し動作が行われる。
【0021】図3は図2に示した半導体記憶装置のビッ
ト線電位供給回路1、2とビット線平衡化回路3および
ダミー配線領域7を示す平面図である。図2と同じ構成
部分には同じ番号を付してある。
【0022】トランジスタMP10は、拡散層形成領域
13内に形成され、ポリシリコン層8aからなるゲート
電極はポリシリコン配線8aと一体として形成され、ソ
ース領域はアルミニウム膜からなるビット線BLaに複
数のコンタクト穴12a−1を通じて接続され、ドレイ
ン領域はアルミニウム膜からなる電源配線11に複数の
コンタクト穴12bを通じて接続されている。
【0023】ビット線電位供給回路2を構成するトラン
ジスタMP20も、拡散層形成領域13内に形成され、
ポリシリコン層9aからなるゲート電極は、ポリシリコ
ン配線9bと一体として形成され、ソース領域は複数の
コンタクト穴12a−2を通じてアルミニウム膜からな
るビット線BLaに接続され、ドレイン領域はトランジ
スタMP10と共通なドレイン領域により形成され、複
数のコンタクト穴12bを通じてアルミニウム膜からな
る電源配線11に接続されている。
【0024】ビット線平衡化回路3を構成するトランジ
スタMP30は、拡散層形成領域16内に形成され、そ
のゲート電極は3本のポリシリコン配線10からなり、
ソースおよびドレイン領域がコンタクト穴15を通じて
ビット線BLa、BLbにそれぞれ接続されている。
【0025】ダミー配線領域7はポリシリコン配線10
と等しい本数、配線幅およびピッチのポリシリコン配線
20から構成され、ビット線電位供給回路2とビット線
平衡化回路3との間の距離と等しい距離だけビット線供
給回路1から隔てて配置されている。
【0026】次に、本実施例の製造工程について説明す
る。半導体基板表面を選択的に酸化してメモリセルアレ
イ領域4、拡散層形成領域13、16などを区画する。
次に、拡散層形成領域13、16などにゲート酸化膜を
形成し、リンをドープした厚さ350から400nmの
ポリシリコン膜を披着する。次に、ポジ型のホトレジス
ト膜を被着し、ホトマスク上のパターンをホトレジスト
膜に転写する。この工程により、ビット線電位供給回路
1のゲート電極8a、ポリシリコン配線8b、ビット線
電位供給回路2のゲート電極9a、9b、ビット線平衡
化回路3のゲート電極10などとともに、ダミー配線領
域7も同時に形成される。
【0027】所定のパターンが転写されたホトレジスト
膜をマスクとしてプラズマエッチングによりポリシリコ
ン膜をパターニングしてゲート電極8a、9aおよびポ
リシリコン配線8b、9b、およびダミー配線領域7を
形成する。
【0028】図4にこの同一工程で形成されるポリシリ
コン膜の配線パターンを示す。同図に示すように、ダミ
ー配線領域7を設けることにより、ゲート電極8a、9
aおよびポリシリコン配線9a、9bのパターンを中心
として半導体チップ6の外側および内側に、それぞれ配
線幅、ピッチが同一の3本の配線10および20のパタ
ーンが形成される。このような構成にすることにより、
ゲート電極8a、9aおよびポリシリコン配線9a、9
b、ダミー配線領域7がゲート電極8aと9aの中心を
通る線(図4のCL)について対称なパターンの形に形
成できる。
【0029】次に、ゲート電極8aおよびポリシリコン
配線8bをマスクとして拡散層形成領域13、16にイ
オンを注入してソース、トレイン領域を形成し、トラン
ジスタMP10、MP20、MP30を形成する。
【0030】層間絶縁膜の堆積、コンタクト穴12、1
3、14の形成を行なった後、アルミニウム膜を披着し
て電源配線11およびビット線BLa、BLbを形成す
る。
【0031】以上の工程により、本実施例による半導体
記憶装置が形成される。
【0032】図5を参照すると、図4の右端すなわちチ
ップ端のゲート電極8a−1を1として左に向って数え
たゲート8aの番号を横軸にとり、各番号のゲート電極
8aのゲート幅Lを縦軸にとったグラフにおいて、本実
施例によって得られたビット線電位供給回路1のトラン
ジスタMP10のゲート電極の幅Lの値が黒点で、従来
技術によるゲート電極の幅LがXでそれぞれ示されてい
る。尚、本実施例はゲート電極8aの幅Lを0.8mμ
m(図5のA)とし、同電極8aのピッチを5μmとし
ている。
【0033】図5から明らかなとおり、従来技術による
半導体記憶装置の上記ゲート電極の幅が設計目標値0.
8μmを0.05μmから0.06μm程度上まわって
いるのに対して、本実施例においては、両者の差は0.
03μm以下に留っている。このように、ゲート電極の
幅が設計目標値よりも大きくなるのを防止することが可
能となった理由は、ゲート電極8a、9aおよびポリシ
リコン配線8b、9bを含むポリシリコン層の形成パタ
ーンがダミー配線領域7により上記の対称性を有するた
め(図4参照)、ポリシリコン層形成のためのマスクパ
ターン露光の際に、光の回析に上述のムラが生じないた
めである。
【0034】ゲート電極の幅が大きくなり、結果的にチ
ャネル長が長くなると、トランジスタの相互コンダクタ
ンスが低下することは上述のとおりである。
【0035】トランジスタの相互コンダクタンス低下の
悪影響等をより定量的に示すように、横軸に時間tをと
り、縦軸にビット線の電位および読出し出力をとって示
した図6を参照すると、ビット線電位供給回路を構成す
るトランジスタMP10の相互コンダクタンス低下は、
ビット線の電位変化が実線(1)aから点線(1)bに
変化し遅延を生じるため、半導体記憶装置の読出し出力
の立上りにも実線(2)aから点線(2)bへの遅れ
(上記従来例では約2から3nsec)を生じさせる。
これらの問題は本実施例によって解消された。
【0036】上述の実施例において、ダミー配線領域7
の配線パターン20はポリシリコン配線パターン10と
類似の形状、即ちストライプの本数、幅およびピッチを
ほぼ同一にしたポリシリコン配線として説明したが、配
線パターン20の配線幅、ピッチ幅等の値は配線10と
厳密に同一である必要はなく、上述の対称性を実質的に
保っていれば十分である。
【0037】第1の実施例が改良の対象としたメモリチ
ップ周辺部に配置されるビット線電位供給回路1のポリ
シリコン配線層の幅の増大とは別に、これらポリシリコ
ン配線層の配線パターンの各各の両端部で配線の幅が増
大することを本発明の発明者は観察した。この第2の実
施例はこの問題への解決策を提供する。
【0038】より詳細に述べると、上記ポリシリコン配
線層の幅の増大はメモリセルアレイ領域からみてメモリ
チップの周辺部に近いビット線電位供給回路1、2に発
生するだけでなく、ビット線電位供給回路1、2のポリ
シリコン配線のパターンの各各の長さ方向端部において
同様に見られるので、これに対処するため、第2の実施
例では、ビット線電位供給回路1、2の各各の両端部に
ダミー配線領域17を設ける(図7参照)。尚、この第
2の実施例においてダミー配線領域17以外の他の構成
要素は第1の実施例と共通であるので、図7ではそれら
構成要素を共通の参照番号で表示するに留め説明は省略
する。
【0039】図8は図7の半導体記憶装置のビット線電
位供給回路1、2、ビット線平衡化回路3およびダミー
配線領域17を示す平面図である。
【0040】ビット線電位供給回路1、2を構成するト
ランジスタMP10、MP20およびビット線平衡化回
路3を構成するトランジスタMP30のパターン構成は
図3と同じである。
【0041】ダミー配線領域17は、ビット線電位供給
回路1、2を構成するポリシリコン層からなるゲート電
極8a、ポリシリコン配線8bのパターン構成と同じパ
ターンにより構成され、ビット線供給回路1、2の両端
部に設けられている。このパターン構成から、ポリシリ
コン配線パターンだけをとり出して示した図9から明ら
かなとおり、回路1、2の端部のポリシリコン層8a、
8bのパターンと一体的にポリシリコン配線層18a、
18bが配置される。本実施例では、ダミー配線領域1
7は、2つのポリシリコン配線18aとこれら配線18
aに接続される配線18bとで構成される。
【0042】図5と同様の物理量を同じ目盛で横軸およ
び縦軸にとって示した図10のグラフに示すとおり、本
実施例によるビット線電位供給回路1、2のダミー配線
領域17の効果は従来技術による場合(Xで表示)にく
らべて著しい。尚、このグラフは図5と同様にゲート電
極8aの幅を0.8mμm(図10のA)とし、8aの
間のピッチを5μmとしている。
【0043】図10から明らかのように、ポリシリコン
配線の幅Lは、パターンの端(図7の回路パターンの右
端)から2番目、即ちダミー配線領域17の2本の配線
18a−2までは、設計目標値に対して大きくなってい
るが、3番目以降のポリシリコン配線、即ちゲート電極
8a−1、8bでは設計目標値とあまり差がない。従っ
て、本実施例は、ビット線電位供給回路1、2を構成す
るトランジスタのゲート電極の幅の増大を抑え、トラン
ジスタの相互コンダクタンス低下を防止する。
【0044】本実施例は、ダミー配線領域17を2つの
ポリシリコン配線18bで構成しているが、このポリシ
リコン配線18bを3本以上にすればゲート電極8a、
8bの幅と設計目標値との差はいっそう小さくなる。
【0045】又、ビット線平衡化回路3を構成するトラ
ンジスタMP30のゲート電極10もダミー配線領域1
7の図8に向って下側まで延長することにより、更にゲ
ート電極8a、ポリシリコン配線層8b、10に対する
設計目標値に対するばらつきを抑えることが可能とな
る。
【0046】本実施例においても、第1の実施例と同
様、ダミー配線領域17を構成する配線18a、18b
の配線幅、ピッチ幅等の値が厳密にゲート電極8a、配
線8bと同一である必要はなく、これら電極8a、配線
8bとダミー配線領域17の配線18a、18bのパタ
ーンがほぼ類似していれば上述した効果が得られる。
【0047】上記第2の実施例を第1の実施例に併せて
実施することにより、ビット線電位供給回路1、2のメ
モリセル領域からみて図3または図8の上下および左右
の両方向におけるトランジスタのゲート幅の不均一を解
消することが可能となり、書込み、読出し速度の低下や
誤動作を防止する効果を向上することは当業者には明ら
かであろう。
【0048】また、上述の第1および第2の実施例で
は、トランジスタのゲート電極をポリシリコンで構成し
た場合について説明したが、これらゲート電極がアルミ
ニウムなどの他の材料で構成される場合も本発明が同様
に適用できることは明らかであろう。
【0049】更に、本発明は、第1および第2の実施例
が構成するSRAMに限定されず、DRAM(dyna
micRAM)、マスクROM、PROM(progr
ammableread only memory)、
EPROM(erasablePROM)、EEPRO
(electrically erasable PR
OM)、等にも同様に適用可能であるも当業者に明らか
であろう。
【0050】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の半導体記
憶装置は、周辺回路を形成するトランジスタの相互コン
ダクタンスの低下を防止でき、半導体記憶装置の書込
み、読出し動作の速度の低下や、誤まりを防止すること
が可能となった。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例の半導体記憶装置の全体
を概略的に示す平面図である。
【図2】図1に示した半導体記憶装置の具体的回路構成
を示す回路図である。
【図3】図1に示した半導体記憶装置のビット線電位供
給回路およびビット線平衡化回路の一部の配線パターン
を概略的に示す平面図である。
【図4】図3に示した配線パターンのうちポリシリコン
配線層だけの配線パターンを示す平面図である。
【図5】本実施例および従来技術による半導体記憶装置
におけるゲート幅の設計目標値に対するばらつきを示す
グラフである。
【図6】半導体記憶装置のビット線の電圧レベル波形と
出力波形を示す波形図である。
【図7】本発明の第2の実施例の半導体記憶装置の全体
を概略的に示す平面図である。
【図8】図7に示した半導体記憶装置のビット線電位供
給回路およびビット線平衡化回路の一部の配線パターン
を概略的に示す平面図である。
【図9】図7に示した配線パターンのうちポリシリコン
配線層だけの配線パターンを示す平面図である。
【図10】本実施例および従来技術による半導体記憶装
置におけるゲート幅の設計目標値に対するばらつきを示
すグラフである。
【符号の説明】
1、2 ビット線電位供給回路 3 ビット線平衡化回路 4 メモリセルアレイ領域 5 行デコーダ 6 半導体チップ 7 ダミー配線領域

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半導体基板の表面上にほぼ方形に形成さ
    れたメモリセルアレイ領域と、前記メモリセルアレイ領
    域の所定の一辺に隣接して配置され第1の回路レイアウ
    トパターンを有するビット線平衡化回路と、前記メモリ
    セルアレイ領域からみて前記ビット線平衡化回路の外側
    に配置され第2の回路レイアウトパターンを有するビッ
    ト線電位供給回路と、前記ビット線供給回路のさらに外
    側に配置され前記第1のレイアウトパターンと実質的に
    同一の回路レイアウトパターンを有する第1のダミー配
    線領域とを含むことを特徴とする半導体記憶装置。
  2. 【請求項2】 半導体基板の表面にほぼ方形に形成され
    たメモリセルアレイ領域と、前記メモリセルアレイ領域
    の所定の一辺に隣接して配置され第1の回路レイアウト
    パターンを有するビット線平衡化回路と、前記メモリセ
    ルアレイ領域からみて前記ビット線平衡化回路の外側に
    配置され第2の回路レイアウトパターンを有するビット
    線電位供給回路と、前記ビット線電位供給回路の両端部
    にそれぞれ配置され各各が前記第2の回路レイアウトパ
    ターンと実質的に同一の回路レイアウトパターンを有す
    る第2のダミー配線領域とを含むことを特徴とする半導
    体記憶装置。
  3. 【請求項3】 前記第1のダミー配線領域は前記ビット
    線電位供給回路の所定配線と同一製造工程で設けられた
    ことを特徴とする請求項1記載の半導体記憶装置。
  4. 【請求項4】 前記ビット線電位供給回路の所定配線は
    ポリシリコン膜であることを特徴とする請求項3記載の
    半導体記憶装置。
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