JPH07161840A - スタティックramのメモリセル - Google Patents
スタティックramのメモリセルInfo
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- JPH07161840A JPH07161840A JP5306647A JP30664793A JPH07161840A JP H07161840 A JPH07161840 A JP H07161840A JP 5306647 A JP5306647 A JP 5306647A JP 30664793 A JP30664793 A JP 30664793A JP H07161840 A JPH07161840 A JP H07161840A
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- cell
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 ビット線抵抗、ビット線間容量の増大を改善
してスタティックRAMのメモリセルにおける微細化を
可能にする。 【構成】 第1のインバータと第2のインバータとで形
成したフリップフロップと、該フリップフロップに接続
する2個のワードトランジスタQ1 ,Q3 とにより構成
され、ワード線34を挟んで両側に第1及び第2のイン
バータのドライバトランジスタQ2 ,Q4 が配置されて
なるスタティックRAMのメモリセルにおいて、メモリ
セルのワード線34が延在する方向の辺の長さXcをワ
ード線34に垂直な方向の辺の長さYcより大にしてセ
ル形状を横長四角形状に構成する。
してスタティックRAMのメモリセルにおける微細化を
可能にする。 【構成】 第1のインバータと第2のインバータとで形
成したフリップフロップと、該フリップフロップに接続
する2個のワードトランジスタQ1 ,Q3 とにより構成
され、ワード線34を挟んで両側に第1及び第2のイン
バータのドライバトランジスタQ2 ,Q4 が配置されて
なるスタティックRAMのメモリセルにおいて、メモリ
セルのワード線34が延在する方向の辺の長さXcをワ
ード線34に垂直な方向の辺の長さYcより大にしてセ
ル形状を横長四角形状に構成する。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】スタティックRAMのメモリセ
ル、特に、微細化に適したスタティックRAMのメモリ
セルに関する。
ル、特に、微細化に適したスタティックRAMのメモリ
セルに関する。
【0002】
【従来の技術】スタティックRAM(以下SRAMと記
す)のメモリセルは、夫々ドライバトランジスタと負荷
素子とが直列接続された第1,第2のインバータの入力
端子と出力端子とを交差結合して形成したフリップフロ
ップと、2個のワードトランジスタとで構成されてい
る。ワードトランジスタの各ゲートはワード線に接続さ
れ、各ワードトランジスタの一方の拡散領域が夫々ビッ
ト線に接続される。16メガビット以上のメモリ容量を
有するSRAMでは、MOS型の薄膜トランジスタ(T
FT)を負荷素子としたメモリセルが主流になってきて
いる。
す)のメモリセルは、夫々ドライバトランジスタと負荷
素子とが直列接続された第1,第2のインバータの入力
端子と出力端子とを交差結合して形成したフリップフロ
ップと、2個のワードトランジスタとで構成されてい
る。ワードトランジスタの各ゲートはワード線に接続さ
れ、各ワードトランジスタの一方の拡散領域が夫々ビッ
ト線に接続される。16メガビット以上のメモリ容量を
有するSRAMでは、MOS型の薄膜トランジスタ(T
FT)を負荷素子としたメモリセルが主流になってきて
いる。
【0003】SRAMのメモリセルにおいては、相互に
交差結合された2つの接続回路、即ち、第1のインバー
タのドライバトランジスタとワードトランジスタで構成
される第1接続回路と、第2のインバータのドライバト
ランジスタとワードトランジスタで構成される第2接続
回路との特性が互によく揃っていることが動作の安定
性、低電圧下での動作のために必要である。
交差結合された2つの接続回路、即ち、第1のインバー
タのドライバトランジスタとワードトランジスタで構成
される第1接続回路と、第2のインバータのドライバト
ランジスタとワードトランジスタで構成される第2接続
回路との特性が互によく揃っていることが動作の安定
性、低電圧下での動作のために必要である。
【0004】しかし、従来、一般的に用いられてきたS
RAMのメモリセルでは、図13に示すようなレイアウ
ト(パターン構造)がなされている。図13は、SRA
Mのメモリセル1の構成部品のうち、半導体基板に形成
したアクティブ領域2,3,4,と、1層目の多結晶シ
リコン膜で夫々形成されたドライバトランジスタQ2,
Q4 のゲート電極5,6と、2個のワードトランジスタ
Q1 ,Q3 のゲート電極を兼ねる1本のワード線7のレ
イアウトを示している。
RAMのメモリセルでは、図13に示すようなレイアウ
ト(パターン構造)がなされている。図13は、SRA
Mのメモリセル1の構成部品のうち、半導体基板に形成
したアクティブ領域2,3,4,と、1層目の多結晶シ
リコン膜で夫々形成されたドライバトランジスタQ2,
Q4 のゲート電極5,6と、2個のワードトランジスタ
Q1 ,Q3 のゲート電極を兼ねる1本のワード線7のレ
イアウトを示している。
【0005】この図13のレイアウトでは、ドライバト
ランジスタQ4 及びワードトランジスタQ1 で構成され
る第1接続回路と、ドライバトランジスタQ3 及びワー
ドトランジスタQ2 で構成される第2接続回路とのパタ
ーン形状が対称でなく、リソグラフィによるパターンの
変形やマスク合せずれによって、上記第1,第2の接続
回路の特性が不揃いになるという不都合があった。
ランジスタQ4 及びワードトランジスタQ1 で構成され
る第1接続回路と、ドライバトランジスタQ3 及びワー
ドトランジスタQ2 で構成される第2接続回路とのパタ
ーン形状が対称でなく、リソグラフィによるパターンの
変形やマスク合せずれによって、上記第1,第2の接続
回路の特性が不揃いになるという不都合があった。
【0006】図14は、図13と同様のレイアウトのS
RAMのメモリセルが、製造工程途中でのパターンの変
形やマスク合せずれの為に、トランジスタQ1 ,Q2 ,
Q3,Q4 のサイズが変わってしまった例である。
RAMのメモリセルが、製造工程途中でのパターンの変
形やマスク合せずれの為に、トランジスタQ1 ,Q2 ,
Q3,Q4 のサイズが変わってしまった例である。
【0007】トランジスタQ1 〜Q4 のサイズがばらば
らに変化すると、当然、上記第1、第2の接続回路の特
性も不揃いになるので、特に、セルサイズが微小にな
り、余裕をもった設計ができない状況では、大きな問題
になる。
らに変化すると、当然、上記第1、第2の接続回路の特
性も不揃いになるので、特に、セルサイズが微小にな
り、余裕をもった設計ができない状況では、大きな問題
になる。
【0008】このような問題を避ける1つの提案とし
て、例えば図15及び図16で示すように、メモリセル
のレイアウトを対称にして、パターンの変形やマスク合
せずれが生じても、上記第1、第2の接続回路の特性の
ずれが起こりにくいようにしたSRAMのメモリセル1
0及び20が提案されている。
て、例えば図15及び図16で示すように、メモリセル
のレイアウトを対称にして、パターンの変形やマスク合
せずれが生じても、上記第1、第2の接続回路の特性の
ずれが起こりにくいようにしたSRAMのメモリセル1
0及び20が提案されている。
【0009】図15のSRAMのメモリセル10は、対
称的なパターンの2つのアクティブ領域11,12に対
して、中央部にドライバトランジスタQ2 ,Q4 のゲー
ト電極13,14が対称に形成され、セルの上下に2本
のワード線、即ち、ワードトランジスタQ1 のゲート電
極を兼ねるワード線15とワードトランジスタQ3 のゲ
ート電極を兼ねるワード線16が対称的に配置される。
このSRAM10はスプリットワード線(SWL)セル
と呼ばれるものである。
称的なパターンの2つのアクティブ領域11,12に対
して、中央部にドライバトランジスタQ2 ,Q4 のゲー
ト電極13,14が対称に形成され、セルの上下に2本
のワード線、即ち、ワードトランジスタQ1 のゲート電
極を兼ねるワード線15とワードトランジスタQ3 のゲ
ート電極を兼ねるワード線16が対称的に配置される。
このSRAM10はスプリットワード線(SWL)セル
と呼ばれるものである。
【0010】図20のSRAMのメモリセル20は、対
称的なパターンの2つのアクティブ領域21,22に対
して、セル中央にワードトランジスタQ1 ,Q3 の各ゲ
ート電極を兼ねる1本のワード線23と、之を挟んでセ
ルの上下にドライバトランジスタQ2 のゲート電極24
及びドライバトランジスタQ4 のゲート電極25が対称
に配置されている。このSRAM20は、センターワー
ド線(CWL)セルと呼ばれるものである。
称的なパターンの2つのアクティブ領域21,22に対
して、セル中央にワードトランジスタQ1 ,Q3 の各ゲ
ート電極を兼ねる1本のワード線23と、之を挟んでセ
ルの上下にドライバトランジスタQ2 のゲート電極24
及びドライバトランジスタQ4 のゲート電極25が対称
に配置されている。このSRAM20は、センターワー
ド線(CWL)セルと呼ばれるものである。
【0011】上記の図15及び図16のSRAMのメモ
リセル10及び20は、いずれも、図13に示したSR
AMのメモリセル1とは異なり、レイアウトが対称にな
っている。
リセル10及び20は、いずれも、図13に示したSR
AMのメモリセル1とは異なり、レイアウトが対称にな
っている。
【0012】
【発明が解決しようとする課題】上述した図15に示す
SRAMのメモリセル10では、1つのセル当り、セル
を横切る2本のワード線15,16が設けられるので、
どうしてもセルの縦方向の辺の長さYcが横方向の辺の
長さXcに対して大きくなってしまう。メモリセルの面
積は、長辺×短辺であるから、縦方向の長辺Ycが大き
い場合、横方向の短辺Xc側をより小さくしてセルサイ
ズを小さく抑えることが必要になる。
SRAMのメモリセル10では、1つのセル当り、セル
を横切る2本のワード線15,16が設けられるので、
どうしてもセルの縦方向の辺の長さYcが横方向の辺の
長さXcに対して大きくなってしまう。メモリセルの面
積は、長辺×短辺であるから、縦方向の長辺Ycが大き
い場合、横方向の短辺Xc側をより小さくしてセルサイ
ズを小さく抑えることが必要になる。
【0013】ところで、このSRAMのメモリセル10
では、図17に示すように、ワード線15,16の延在
する方向と垂直な方向に1セル当り2本のビット線1
7,18が設けられ、このビット線17,18を通じて
データの書き込み、読み出しが行われる。19は、ビッ
ト線コンタクト部である。
では、図17に示すように、ワード線15,16の延在
する方向と垂直な方向に1セル当り2本のビット線1
7,18が設けられ、このビット線17,18を通じて
データの書き込み、読み出しが行われる。19は、ビッ
ト線コンタクト部である。
【0014】ビット線17,18としては、主にAl配
線が用いられるが、メモリセル10の短辺Xcに対して
2本のAlビット線17,18を配設することは非常に
狭いビット線幅L及びビット線間隔S(いわゆるライン
アンドスペース)の加工が必要になる。即ち、細長いメ
モリセルであるため、Alビット線17及び18のピッ
チP(=L+S)が狭くなる。
線が用いられるが、メモリセル10の短辺Xcに対して
2本のAlビット線17,18を配設することは非常に
狭いビット線幅L及びビット線間隔S(いわゆるライン
アンドスペース)の加工が必要になる。即ち、細長いメ
モリセルであるため、Alビット線17及び18のピッ
チP(=L+S)が狭くなる。
【0015】そして、細いAlビット線17,18のた
め、エレクトロマイグレーションやストレスマイグレー
ションによる断線不良が発生しやすくなる等の問題があ
る。従って、セルサイズの縮小化には限界がある。
め、エレクトロマイグレーションやストレスマイグレー
ションによる断線不良が発生しやすくなる等の問題があ
る。従って、セルサイズの縮小化には限界がある。
【0016】なお、エレクトロマイグレーションとは、
電流の流れに従ってAl原子が少しづつ移動し、部分的
に配線材料(Al)が欠落してしまう現象である。ま
た、ストレスマングレーションとは、Al配線を覆う絶
縁体による応力によってAl原子が移動し、断線に至る
現象である。
電流の流れに従ってAl原子が少しづつ移動し、部分的
に配線材料(Al)が欠落してしまう現象である。ま
た、ストレスマングレーションとは、Al配線を覆う絶
縁体による応力によってAl原子が移動し、断線に至る
現象である。
【0017】さらに、Al配線幅を細くしなければなら
ないことによるビット線17,18の抵抗増大、Al配
線間を狭くしなければならないことによるAlビット線
間の容量の増大などにより、ビット線の充放電にかかる
時間が増大し、動作速度が遅くなるという問題があっ
た。
ないことによるビット線17,18の抵抗増大、Al配
線間を狭くしなければならないことによるAlビット線
間の容量の増大などにより、ビット線の充放電にかかる
時間が増大し、動作速度が遅くなるという問題があっ
た。
【0018】このように、図15に示したSWLセル1
0では、短辺Xcを短くする必要性からビット線ピッチ
Pを狭くしなければならず、上述した多くの問題が発生
する。
0では、短辺Xcを短くする必要性からビット線ピッチ
Pを狭くしなければならず、上述した多くの問題が発生
する。
【0019】上述の問題は、図13,図16の夫々のメ
モリセル1及び20についても、程度の差こそあれ、同
様の問題が発生することは容易に理解できる。
モリセル1及び20についても、程度の差こそあれ、同
様の問題が発生することは容易に理解できる。
【0020】本発明は、上述の点に鑑み、メモリセルサ
イズを縮小してもビット線のピッチを極力広くできるよ
うにしたSRAMのメモリセルを提供するものである。
イズを縮小してもビット線のピッチを極力広くできるよ
うにしたSRAMのメモリセルを提供するものである。
【0021】また、本発明は、メモリセルサイズを縮小
してもメモリセルの動作安定性に悪影響を与えにくいレ
イアウトを有するSRAMのメモリセルを提供するもの
である。
してもメモリセルの動作安定性に悪影響を与えにくいレ
イアウトを有するSRAMのメモリセルを提供するもの
である。
【0022】
【課題を解決するための手段】本発明は、第1のインバ
ータ68と第2のインバータ69とで形成したフリップ
フロップ70と、このフリップフロップ70に接続する
2個のワードトランジスタQ1 ,Q3 とにより構成さ
れ、ワード線34を挟んで両側に第1及び第2のインバ
ータ68,69のドライバトランジスタQ4 ,Q2 が配
置されてなるスタティックRAMのメモリセルにおい
て、メモリセルのワード線34が延在する方向の辺31
bの長さXcがワード線34に垂直な方向辺31aの長
さYcより大にして構成する。
ータ68と第2のインバータ69とで形成したフリップ
フロップ70と、このフリップフロップ70に接続する
2個のワードトランジスタQ1 ,Q3 とにより構成さ
れ、ワード線34を挟んで両側に第1及び第2のインバ
ータ68,69のドライバトランジスタQ4 ,Q2 が配
置されてなるスタティックRAMのメモリセルにおい
て、メモリセルのワード線34が延在する方向の辺31
bの長さXcがワード線34に垂直な方向辺31aの長
さYcより大にして構成する。
【0023】本発明は、上記スタティックRAMのメモ
リセルにおいて、ワード線34と之を挟む2つのドライ
バトランジスタQ4 ,Q2 のゲート38,37を夫々構
成する3つのパターンがビット線65,66の延長線上
で重ならないように構成する。
リセルにおいて、ワード線34と之を挟む2つのドライ
バトランジスタQ4 ,Q2 のゲート38,37を夫々構
成する3つのパターンがビット線65,66の延長線上
で重ならないように構成する。
【0024】本発明は、上記各スタティックRAMのメ
モリセルにおいて、電源線54,55をビット線66,
65の延在する方向に沿って形成して構成する。
モリセルにおいて、電源線54,55をビット線66,
65の延在する方向に沿って形成して構成する。
【0025】
【作用】第1の発明においては、メモリセルのワード線
34が延在する方向の辺31bの長さXcがワード線3
4に垂直な方向の辺31aの長さYcより大となるよう
に構成することにより、ワード線34に垂直な方向に沿
って形成する2つのビット線65,66のピッチPを広
くとることができ、メモリセルサイズの縮小化を可能に
する。また、ワード線34を挟んで両側にドライバトラ
ンジスタQ2 ,Q4 が配置されたいわゆる対称的なレイ
アウトであるので、リソグラフィによるパターンの変形
やマスク合せずれがあっても、交差結合された第1及び
第2の接続回路(Q1,Q4 )及び(Q3 ,Q2 )の特
性の不揃いはなく、動作安定性が損われない。
34が延在する方向の辺31bの長さXcがワード線3
4に垂直な方向の辺31aの長さYcより大となるよう
に構成することにより、ワード線34に垂直な方向に沿
って形成する2つのビット線65,66のピッチPを広
くとることができ、メモリセルサイズの縮小化を可能に
する。また、ワード線34を挟んで両側にドライバトラ
ンジスタQ2 ,Q4 が配置されたいわゆる対称的なレイ
アウトであるので、リソグラフィによるパターンの変形
やマスク合せずれがあっても、交差結合された第1及び
第2の接続回路(Q1,Q4 )及び(Q3 ,Q2 )の特
性の不揃いはなく、動作安定性が損われない。
【0026】第2の発明においては、さらにワード線3
4と、2つのドライバトランジスタQ4 ,Q2 のゲート
37,38とを夫々構成する3つのパターンがビット線
65,66の延長線上で重ならないように構成すること
により、3つのパターンをワード線34に垂直な方向に
詰めて形成でき、更にメモリセルのワード線に垂直な方
向の辺31aの長さYcを小さくでき、メモリセルの更
なる縮小化が図れる。
4と、2つのドライバトランジスタQ4 ,Q2 のゲート
37,38とを夫々構成する3つのパターンがビット線
65,66の延長線上で重ならないように構成すること
により、3つのパターンをワード線34に垂直な方向に
詰めて形成でき、更にメモリセルのワード線に垂直な方
向の辺31aの長さYcを小さくでき、メモリセルの更
なる縮小化が図れる。
【0027】第3の発明においては、電源線54,55
をビット線66,65の延在する方向に沿って形成する
ことにより、インバータの負荷素子を構成する薄膜トラ
ンジスタQ5 ,Q6 のゲート長を大きくできる。また、
セル内の電源線の本数を2本(54,55)の配線で済
ますことができる。
をビット線66,65の延在する方向に沿って形成する
ことにより、インバータの負荷素子を構成する薄膜トラ
ンジスタQ5 ,Q6 のゲート長を大きくできる。また、
セル内の電源線の本数を2本(54,55)の配線で済
ますことができる。
【0028】
【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を説明
する。
する。
【0029】図1〜図4は本実施例に係るSRAMのメ
モリセルの製造工程順のレイアウト、図5は完成された
SRAMのメモリセルの等価回路を示す。
モリセルの製造工程順のレイアウト、図5は完成された
SRAMのメモリセルの等価回路を示す。
【0030】本実施例においては、先ず図1に示すよう
にメモリセルを構成する領域即ちセル領域31をワード
線の延在する方向の辺31bの長さ(横幅)Xcをワー
ド線に垂直な方向の辺31aの長さ(縦幅)Ycより大
(Xc>Yc)としたいわゆる横長四角形状に形成す
る。つまり、セル領域31はワード線の延在方向を長辺
とし、之に垂直な方向を短辺とした横長形状にする。こ
の横長四角形状については、後述する。
にメモリセルを構成する領域即ちセル領域31をワード
線の延在する方向の辺31bの長さ(横幅)Xcをワー
ド線に垂直な方向の辺31aの長さ(縦幅)Ycより大
(Xc>Yc)としたいわゆる横長四角形状に形成す
る。つまり、セル領域31はワード線の延在方向を長辺
とし、之に垂直な方向を短辺とした横長形状にする。こ
の横長四角形状については、後述する。
【0031】この横長形状のセル領域31に、左右対称
に2つのアクティブ領域32,33を形成し、ゲート絶
縁膜を介してセル領域31の中央を長辺31bに沿って
両アクティブ領域32,34を横切る1本のワード線3
4を形成する。
に2つのアクティブ領域32,33を形成し、ゲート絶
縁膜を介してセル領域31の中央を長辺31bに沿って
両アクティブ領域32,34を横切る1本のワード線3
4を形成する。
【0032】ワード線34は、中心に対して左右対称の
形状をなし、一方のアクティブ領域32で形成されるワ
ードトランジスタQ1 のゲート電極35及び他方のアク
ティブ領域33で形成されるワードトランジスタQ3 の
ゲート電極36を兼ねている。
形状をなし、一方のアクティブ領域32で形成されるワ
ードトランジスタQ1 のゲート電極35及び他方のアク
ティブ領域33で形成されるワードトランジスタQ3 の
ゲート電極36を兼ねている。
【0033】さらに、この中央のワード線34を挟んで
上下側に夫々ゲート絶縁膜を介してアクティブ領域33
に形成されるドライバトランジスタQ4 のゲート電極3
7及びアクティブ領域32に形成されるドライバトラン
ジスタQ2 のゲート電極38を形成する。両ゲート電極
37及び38は夫々長辺31bに沿うように、且つ対称
的なパターンを有してワード線34に平行に形成され
る。
上下側に夫々ゲート絶縁膜を介してアクティブ領域33
に形成されるドライバトランジスタQ4 のゲート電極3
7及びアクティブ領域32に形成されるドライバトラン
ジスタQ2 のゲート電極38を形成する。両ゲート電極
37及び38は夫々長辺31bに沿うように、且つ対称
的なパターンを有してワード線34に平行に形成され
る。
【0034】ここで、ワードトランジスタQ1 ,Q3 の
ゲート長l1 は、ドライバトランジスタQ2 ,Q4 のゲ
ート長l2 より大となるように各ゲート電極35,36
がワード線34の他部より幅広に、即ち、互いに反対方
向に突出するようにして幅広に形成される。
ゲート長l1 は、ドライバトランジスタQ2 ,Q4 のゲ
ート長l2 より大となるように各ゲート電極35,36
がワード線34の他部より幅広に、即ち、互いに反対方
向に突出するようにして幅広に形成される。
【0035】また、アクティブ領域32,33におい
て、ドライバトランジスタQ2 ,Q4のゲート幅w2 が
ワードトランジスタQ1 ,Q3 のゲート幅w1 より大と
なるように、ドライバトランジスタQ2 ,Q4 のチャン
ネル幅がワードトランジスタQ 1 ,Q3 のチャンネル幅
より広く形成される。
て、ドライバトランジスタQ2 ,Q4のゲート幅w2 が
ワードトランジスタQ1 ,Q3 のゲート幅w1 より大と
なるように、ドライバトランジスタQ2 ,Q4 のチャン
ネル幅がワードトランジスタQ 1 ,Q3 のチャンネル幅
より広く形成される。
【0036】さらに、爾後形成されるビット線の延長線
上で3つのパターン、即ちワード線34とドライバトラ
ンジスタQ2 ,Q4 のゲート電極38,37とが重なら
ないように、各ゲート電極38,37は、短く形成され
る。即ち、ドライバトランジスタQ2 ,Q4 の各ゲート
電極37及び38の一端は夫々ワードトランジスタQ 3
及びQ1 のゲート電極36及び35に重なるも、各ゲー
ト電極37及び38の他端はワードトランジスタQ1 及
びQ3 のゲート電極35及び36に重ならないようにレ
イアウトされる。
上で3つのパターン、即ちワード線34とドライバトラ
ンジスタQ2 ,Q4 のゲート電極38,37とが重なら
ないように、各ゲート電極38,37は、短く形成され
る。即ち、ドライバトランジスタQ2 ,Q4 の各ゲート
電極37及び38の一端は夫々ワードトランジスタQ 3
及びQ1 のゲート電極36及び35に重なるも、各ゲー
ト電極37及び38の他端はワードトランジスタQ1 及
びQ3 のゲート電極35及び36に重ならないようにレ
イアウトされる。
【0037】ワード線34及び各ゲート電極37,38
は例えば1層目の多結晶シリコン膜で形成される。
は例えば1層目の多結晶シリコン膜で形成される。
【0038】次に、図2に示すように、ワード線34及
びゲート電極37,38を含む全面に例えばSiO2 膜
による層間絶縁膜を介してインバータの交差結合の配線
と負荷素子となるMOS型の薄膜トランジスタのゲート
電極を兼ねる互いのパターンが対称となる2つの例えば
2層目の多結晶シリコン膜46,47を形成する。
びゲート電極37,38を含む全面に例えばSiO2 膜
による層間絶縁膜を介してインバータの交差結合の配線
と負荷素子となるMOS型の薄膜トランジスタのゲート
電極を兼ねる互いのパターンが対称となる2つの例えば
2層目の多結晶シリコン膜46,47を形成する。
【0039】一方の多結晶シリコン膜46は、ワードト
ランジスタQ1 の記憶ノード側領域41とドライバトラ
ンジスタQ4 のゲート電極37の他端間に跨がるパター
ンに形成され、他方の多結晶シリコン膜47はワードト
ランジスタQ3 の記憶ノード側領域42とドライバトラ
ンジスタQ2 のゲート電極38の他端間に跨がるパター
ンに形成される。
ランジスタQ1 の記憶ノード側領域41とドライバトラ
ンジスタQ4 のゲート電極37の他端間に跨がるパター
ンに形成され、他方の多結晶シリコン膜47はワードト
ランジスタQ3 の記憶ノード側領域42とドライバトラ
ンジスタQ2 のゲート電極38の他端間に跨がるパター
ンに形成される。
【0040】そして、多結晶シリコン膜46の一端は層
間絶縁膜のコンタクト孔を通してワードトランジスタQ
1 の記憶ノード側領域41に接続される。50はそのコ
ンタクト部を示す。また、多結晶シリコン膜47の一端
は、層間絶縁膜のコンタクト孔を通してワードトランジ
スタQ3 の記憶ノード側領域42に接続される。51は
そのコンタクト部を示す。
間絶縁膜のコンタクト孔を通してワードトランジスタQ
1 の記憶ノード側領域41に接続される。50はそのコ
ンタクト部を示す。また、多結晶シリコン膜47の一端
は、層間絶縁膜のコンタクト孔を通してワードトランジ
スタQ3 の記憶ノード側領域42に接続される。51は
そのコンタクト部を示す。
【0041】なお、仮想線59,60は爾後形成される
負荷素子とのコンタクト部、仮想線62は爾後形成され
るビット線コンタクト部、仮想線63は爾後形成される
接地線コンタクト部である。
負荷素子とのコンタクト部、仮想線62は爾後形成され
るビット線コンタクト部、仮想線63は爾後形成される
接地線コンタクト部である。
【0042】次に、図3に示すように、ゲート絶縁膜を
介して夫々負荷素子である薄膜トランジスタQ5 ,Q6
のチャネル領域、ソース領域及びドレイン領域となるア
クティブ領域52,53と電源線54,55を兼ねる互
いのパターンが対称となる2つの例えば3層目の多結晶
シリコン膜56,57を形成する。電源線54,55は
ワード線34に垂直な方向に沿って形成され、アクティ
ブ領域52,53は各電源線54,55の中間より斜め
に延長するように形成される。
介して夫々負荷素子である薄膜トランジスタQ5 ,Q6
のチャネル領域、ソース領域及びドレイン領域となるア
クティブ領域52,53と電源線54,55を兼ねる互
いのパターンが対称となる2つの例えば3層目の多結晶
シリコン膜56,57を形成する。電源線54,55は
ワード線34に垂直な方向に沿って形成され、アクティ
ブ領域52,53は各電源線54,55の中間より斜め
に延長するように形成される。
【0043】アクティブ領域56のドレイン領域はシエ
アドコンタクト方式により同一コンタクト孔を通して1
層目の多結晶シリコン膜によるドライバトランジスタQ
4 のゲート電極37と2層目の多結晶シリコン膜47の
他端に同時に接続される。59はそのコンタクト部であ
る。アクティブ領域56のソース領域は電源線54に接
続されている。また、アクティブ領域57のドレイン領
域は、同様にシエアドコンタクト方式により、コンタク
ト孔を通して1層目の多結晶シリコン膜によるドライバ
トランジスタQ2 のゲート電極38と2層目の多結晶シ
リコン膜46の他端に同時に接続される。60はそのコ
ンタクト部である。アクティブ領域56のソース領域は
電源線55に接続されている。
アドコンタクト方式により同一コンタクト孔を通して1
層目の多結晶シリコン膜によるドライバトランジスタQ
4 のゲート電極37と2層目の多結晶シリコン膜47の
他端に同時に接続される。59はそのコンタクト部であ
る。アクティブ領域56のソース領域は電源線54に接
続されている。また、アクティブ領域57のドレイン領
域は、同様にシエアドコンタクト方式により、コンタク
ト孔を通して1層目の多結晶シリコン膜によるドライバ
トランジスタQ2 のゲート電極38と2層目の多結晶シ
リコン膜46の他端に同時に接続される。60はそのコ
ンタクト部である。アクティブ領域56のソース領域は
電源線55に接続されている。
【0044】次に、図4に示すように、例えばSiO2
膜による層間絶縁膜を介してビット線コンタクト部62
を除く他部全面に4層目の多結晶シリコン膜64を形成
する。この4層目の多結晶シリコン膜64は、接地線と
なっており、コンタクト孔を通じてドライバトランジス
タQ2 ,Q4 のソース領域に接続される。63はそのコ
ンタクト部である。
膜による層間絶縁膜を介してビット線コンタクト部62
を除く他部全面に4層目の多結晶シリコン膜64を形成
する。この4層目の多結晶シリコン膜64は、接地線と
なっており、コンタクト孔を通じてドライバトランジス
タQ2 ,Q4 のソース領域に接続される。63はそのコ
ンタクト部である。
【0045】そして、4層目の多結晶シリコン膜64上
に、例えばSiO2 膜による層間絶縁膜を介してAl配
線による2本のビット線65及び66を電源線54,5
5に平行に、即ちワード線34に垂直な方向に形成し、
一方のビット線65の一部をコンタクト孔を通してワー
ドトランジスタQ1 のビット線側領域に接続し、他方の
ビット線66の一部をコンタクト孔を通してワードトラ
ンジスタQ3 のビット線側領域に接続する。
に、例えばSiO2 膜による層間絶縁膜を介してAl配
線による2本のビット線65及び66を電源線54,5
5に平行に、即ちワード線34に垂直な方向に形成し、
一方のビット線65の一部をコンタクト孔を通してワー
ドトランジスタQ1 のビット線側領域に接続し、他方の
ビット線66の一部をコンタクト孔を通してワードトラ
ンジスタQ3 のビット線側領域に接続する。
【0046】なお、この他に、ソフトエラー対策として
キャパシタを付加する場合の多結晶シリコン層の追加、
2層Al構造としてワード線をシャントするなどの付加
的な構成は必要に応じて行うことができる。
キャパシタを付加する場合の多結晶シリコン層の追加、
2層Al構造としてワード線をシャントするなどの付加
的な構成は必要に応じて行うことができる。
【0047】また、ゲート電極37,38及びワード線
34を構成する1層目の多結晶シリコン膜と4層目の多
結晶シリコン膜64としては、LSIで一般的に用いら
れているタングステンシリサイド(WSix)膜と多結
晶シリコン膜の積層構造のいわゆるポリサイド膜を用
い、配線の低抵抗化を図ることが好ましい。
34を構成する1層目の多結晶シリコン膜と4層目の多
結晶シリコン膜64としては、LSIで一般的に用いら
れているタングステンシリサイド(WSix)膜と多結
晶シリコン膜の積層構造のいわゆるポリサイド膜を用
い、配線の低抵抗化を図ることが好ましい。
【0048】このようにして、目的の薄膜トランジスタ
(TFT)負荷型のSRAMのメモリセル67を構成す
る。
(TFT)負荷型のSRAMのメモリセル67を構成す
る。
【0049】このSRAMのメモリセル67は、図5の
等価回路で示すように、ドライバトランジスタQ4 及び
薄膜トランジスタからなる負荷素子Q5 が直列接続され
た第1のインバータ68と、ドライバトランジスタQ2
及び薄膜トランジスタからなる負荷素子Q6 が直列接続
された第2のインバータ69との入力端子及び出力端子
を交差結合して形成したフリップフロップ70と2個の
ワードトランジスタQ 1 ,Q2 とで構成され、ワードト
ランジスタQ1 ,Q2 のゲートがワード線34に接続さ
れ、各ワードトランジスタQ1 及びQ3 の夫々のビット
線側領域が対応するビット線65及び66に接続された
回路構成を有する。
等価回路で示すように、ドライバトランジスタQ4 及び
薄膜トランジスタからなる負荷素子Q5 が直列接続され
た第1のインバータ68と、ドライバトランジスタQ2
及び薄膜トランジスタからなる負荷素子Q6 が直列接続
された第2のインバータ69との入力端子及び出力端子
を交差結合して形成したフリップフロップ70と2個の
ワードトランジスタQ 1 ,Q2 とで構成され、ワードト
ランジスタQ1 ,Q2 のゲートがワード線34に接続さ
れ、各ワードトランジスタQ1 及びQ3 の夫々のビット
線側領域が対応するビット線65及び66に接続された
回路構成を有する。
【0050】一方、前述したメモリセル67のセル形状
は、ビット線遅延時間からも選定される。図6〜図12
は夫々セル面積を3.3μm2 ,3.5μm2 ,4.0
μm2 ,4.5μm2 ,5.0μm2 ,5.5μm2 ,
6.0μm2 としたときのセルの横幅Xcをパラメータ
としたビット線遅延時間のビット線幅依存性を示すグラ
フである。各図6〜図12から、例えばビット線遅延時
間が望ましい値の1.3msec以下になるセルの横幅
Xcは、セル面積Sに対して夫々ほぼ表1に示す関係と
なる。
は、ビット線遅延時間からも選定される。図6〜図12
は夫々セル面積を3.3μm2 ,3.5μm2 ,4.0
μm2 ,4.5μm2 ,5.0μm2 ,5.5μm2 ,
6.0μm2 としたときのセルの横幅Xcをパラメータ
としたビット線遅延時間のビット線幅依存性を示すグラ
フである。各図6〜図12から、例えばビット線遅延時
間が望ましい値の1.3msec以下になるセルの横幅
Xcは、セル面積Sに対して夫々ほぼ表1に示す関係と
なる。
【0051】
【表1】
【0052】この表1によれば、セル面積SがほぼXc
2 に近い関係(S≒Xc2 )となる。このことからセル
寸法の縦横比が1:1以上で横の方が長ければよいとい
える。また、図6〜図12より、横幅Xcが表1より小
さくなると、ビット線遅延時間が急激に増大してゆくこ
とがわかる。従って、メモリセルの形状として、縦横比
1:1をめどにして、それよりも横幅Xcを縦幅Ycよ
り広くすれば、ビット線遅延時間を小さく抑えたメモリ
セルを実現できる。
2 に近い関係(S≒Xc2 )となる。このことからセル
寸法の縦横比が1:1以上で横の方が長ければよいとい
える。また、図6〜図12より、横幅Xcが表1より小
さくなると、ビット線遅延時間が急激に増大してゆくこ
とがわかる。従って、メモリセルの形状として、縦横比
1:1をめどにして、それよりも横幅Xcを縦幅Ycよ
り広くすれば、ビット線遅延時間を小さく抑えたメモリ
セルを実現できる。
【0053】上述の本実施例によれば、アクティブ領域
32,33の間隔を広くとり、メモリセル67の中央部
にワード線34を横断するように配置し、このワード線
34を挟む上下両側にドライバトランジスタのゲート電
極37,38を互いの位置がずれるように、且つワード
線34に平行となるように配置することにより、横方向
(ワード線の延在する方向)に長いメモリセルのレイア
ウトが得られる。さらに、上層の2層目、3層目及び4
層目の多結晶シリコン層もこのレイアウトに対応した配
置をすることができる。
32,33の間隔を広くとり、メモリセル67の中央部
にワード線34を横断するように配置し、このワード線
34を挟む上下両側にドライバトランジスタのゲート電
極37,38を互いの位置がずれるように、且つワード
線34に平行となるように配置することにより、横方向
(ワード線の延在する方向)に長いメモリセルのレイア
ウトが得られる。さらに、上層の2層目、3層目及び4
層目の多結晶シリコン層もこのレイアウトに対応した配
置をすることができる。
【0054】そして、本実施例のSRAMのメモリセル
67は、いわゆる横長四角形状に構成されるので、Al
ビット線65,66のピッチP(=L+S)を従来に比
べてゆるく設計することができる。例えば図15のSW
Lセル10と比較すると、本実施例ではピッチが1.0
7μmであるのに対し、図15のメモリセル10のピッ
チは0.65μmであり、本実施例の方が約65%もゆ
るい設計が可能となる。
67は、いわゆる横長四角形状に構成されるので、Al
ビット線65,66のピッチP(=L+S)を従来に比
べてゆるく設計することができる。例えば図15のSW
Lセル10と比較すると、本実施例ではピッチが1.0
7μmであるのに対し、図15のメモリセル10のピッ
チは0.65μmであり、本実施例の方が約65%もゆ
るい設計が可能となる。
【0055】また、図16のCWLセル20と比較して
も、図から明らかなように、本実施例の方がAlビット
線65,66のピッチPをゆるく設計できる。
も、図から明らかなように、本実施例の方がAlビット
線65,66のピッチPをゆるく設計できる。
【0056】従って、本発明のメモリセルは、Alビッ
ト線に係るエレクトロマイグレーションやストレスマイ
グレーションによる断線不良が発生せず、Alビット線
の信頼性が改善される。また、ビット線の抵抗、ビット
線間の寄生容量が抑えられ、ビット線の充放電の速度が
改善されて動作速度の大巾な改善が図れる。
ト線に係るエレクトロマイグレーションやストレスマイ
グレーションによる断線不良が発生せず、Alビット線
の信頼性が改善される。また、ビット線の抵抗、ビット
線間の寄生容量が抑えられ、ビット線の充放電の速度が
改善されて動作速度の大巾な改善が図れる。
【0057】また、0.25μmルールで設計した本実
施例のメモリセル67のセル面積は1.6μm×2.1
5μm=3.44μm2 である。図16に示したCLW
セル20のセル面積は1.5μm×2.2μm=3.3
μm2 であり、本実施例のメモリセル67はこれに比べ
てセル面積で約4%の増加にすぎず、図15のSWLセ
ル10のセル面積の1.3μm×2.8μm=3.64
μm2 よりは小さい。従って、本実施例のメモリセル6
7は微小化に適する。さらに、メモリセル67のレイア
ウトが基本的に対称であるので、パターンくずれ、マス
ク合せずれに対しても動作安定性が損なわれることが少
ない。
施例のメモリセル67のセル面積は1.6μm×2.1
5μm=3.44μm2 である。図16に示したCLW
セル20のセル面積は1.5μm×2.2μm=3.3
μm2 であり、本実施例のメモリセル67はこれに比べ
てセル面積で約4%の増加にすぎず、図15のSWLセ
ル10のセル面積の1.3μm×2.8μm=3.64
μm2 よりは小さい。従って、本実施例のメモリセル6
7は微小化に適する。さらに、メモリセル67のレイア
ウトが基本的に対称であるので、パターンくずれ、マス
ク合せずれに対しても動作安定性が損なわれることが少
ない。
【0058】
【発明の効果】本発明によれば、メモリセルサイズを縮
小しても、ビット線のピッチを極力広くすることがで
き、Alビット線の信頼性が向上し、またビット線の充
放電にかかる時間の増大が抑えられ、動作速度が改善さ
れる。
小しても、ビット線のピッチを極力広くすることがで
き、Alビット線の信頼性が向上し、またビット線の充
放電にかかる時間の増大が抑えられ、動作速度が改善さ
れる。
【0059】また、セルのレイアウトが基本的に対称で
あるのでセルサイズを縮小してもセルの動作安定性を損
なうことがない。従ってSRAMの更なる縮小化が可能
となる。
あるのでセルサイズを縮小してもセルの動作安定性を損
なうことがない。従ってSRAMの更なる縮小化が可能
となる。
【図1】本発明によるSRAMのメモリセルの製造工程
図(その1)である。
図(その1)である。
【図2】本発明によるSRAMのメモリセルの製造工程
図(その2)である。
図(その2)である。
【図3】本発明によるSRAMのメモリセルの製造工程
図(その3)である。
図(その3)である。
【図4】本発明によるSRAMのメモリセルの製造工程
図(その4)である。
図(その4)である。
【図5】本発明によるSRAMのメモリセルの等価回路
図である。
図である。
【図6】セル面積が3.3μm2 のときのセルの横幅X
cをパラメータとしたビット線遅延時間のビット線幅依
存性を示すグラフである。
cをパラメータとしたビット線遅延時間のビット線幅依
存性を示すグラフである。
【図7】セル面積が3.5μm2 のときのセルの横幅X
cをパラメータとしたビット線遅延時間のビット線幅依
存性を示すグラフである。
cをパラメータとしたビット線遅延時間のビット線幅依
存性を示すグラフである。
【図8】セル面積が4.0μm2 のときのセルの横幅X
cをパラメータとしたビット線遅延時間のビット線幅依
存性を示すグラフである。
cをパラメータとしたビット線遅延時間のビット線幅依
存性を示すグラフである。
【図9】セル面積が4.5μm2 のときのセルの横幅X
cをパラメータとしたビット線遅延時間のビット線幅依
存性を示すグラフである。
cをパラメータとしたビット線遅延時間のビット線幅依
存性を示すグラフである。
【図10】セル面積が5.0μm2 のときのセルの横幅
Xcをパラメータとしたビット線遅延時間のビット線幅
依存性を示すグラフである。
Xcをパラメータとしたビット線遅延時間のビット線幅
依存性を示すグラフである。
【図11】セル面積が5.5μm2 のときのセルの横幅
Xcをパラメータとしたビット線遅延時間のビット線幅
依存性を示すグラフである。
Xcをパラメータとしたビット線遅延時間のビット線幅
依存性を示すグラフである。
【図12】セル面積が6.0μm2 のときのセルの横幅
Xcをパラメータとしたビット線遅延時間のビット線幅
依存性を示すグラフである。
Xcをパラメータとしたビット線遅延時間のビット線幅
依存性を示すグラフである。
【図13】従来のSRAMのメモリセルのレイアウトを
示す構成図である。
示す構成図である。
【図14】図13のSRAMのメモリセルにおいて、製
造工程途中でのパターンの変形や合せずれにより、レイ
アウトが変形した構成図である。
造工程途中でのパターンの変形や合せずれにより、レイ
アウトが変形した構成図である。
【図15】従来のSWLセルのレイアウトを示す構成図
である。
である。
【図16】従来のCWLセルのレイアウトを示す構成図
である。
である。
【図17】図15のSWLセルのビット線のレイアウト
を示す構成図である。
を示す構成図である。
31 セル領域 32,33 アクティブ領域 34 ワード線 35,36 ワードトランジスタのゲート電極 37,38 ドライバトランジスタのゲート電極 46,47 2層目の多結晶シリコン膜 41,42 記憶ノード側領域 52,53 アクティブ領域 54,55 電源線 56,57 3層目の多結晶シリコン膜 64 4層目の多結晶シリコン膜 65,66 Alビット線 50,51,59,60,62,63 コンタクト部 67 SRAMのメモリセル
Claims (3)
- 【請求項1】 第1のインバータと第2のインバータと
で形成したフリップフロップと、該フリップフロップに
接続する2個のワードトランジスタとにより構成され、
ワード線を挟んで両側に上記第1及び第2のインバータ
のドライバートランジスタが配置されてなるスタティッ
クRAMのメモリセルにおいて、 メモリセルの前記ワード線が延在する方向の辺の長さが
前記ワード線に垂直な方向の辺の長さより大であること
を特徴とするスタティックRAMのメモリセル。 - 【請求項2】 前記請求項1記載のスタティックRAM
のメモリセルにおいて、ワード線と之を挟む2つのドラ
イバトランジスタのゲートを夫々構成する3つのパター
ンがビット線の延長線上で重ならないことを特徴とする
スタティックRAMのメモリセル。 - 【請求項3】 前記請求項1又は2記載のスタティック
RAMのメモリセルにおいて、電源線がビット線の延在
する方向に沿って形成されて成ることを特徴とするスタ
ティックRAMのメモリセル。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5306647A JPH07161840A (ja) | 1993-12-07 | 1993-12-07 | スタティックramのメモリセル |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5306647A JPH07161840A (ja) | 1993-12-07 | 1993-12-07 | スタティックramのメモリセル |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07161840A true JPH07161840A (ja) | 1995-06-23 |
Family
ID=17959629
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5306647A Pending JPH07161840A (ja) | 1993-12-07 | 1993-12-07 | スタティックramのメモリセル |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07161840A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6936878B2 (en) | 2003-02-04 | 2005-08-30 | Renesas Technology Corp. | Semiconductor memory device with reduced memory cell area |
-
1993
- 1993-12-07 JP JP5306647A patent/JPH07161840A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6936878B2 (en) | 2003-02-04 | 2005-08-30 | Renesas Technology Corp. | Semiconductor memory device with reduced memory cell area |
| KR100805434B1 (ko) * | 2003-02-04 | 2008-02-20 | 가부시끼가이샤 르네사스 테크놀로지 | 리프레시 동작이 불필요하고 메모리셀의 점유 면적이 작은 반도체 기억 장치 |
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