JPS6126254A - Cmosスタテイクメモリセル - Google Patents

Cmosスタテイクメモリセル

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Publication number
JPS6126254A
JPS6126254A JP14688085A JP14688085A JPS6126254A JP S6126254 A JPS6126254 A JP S6126254A JP 14688085 A JP14688085 A JP 14688085A JP 14688085 A JP14688085 A JP 14688085A JP S6126254 A JPS6126254 A JP S6126254A
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JP
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transistor
transistors
memory cell
drain
static memory
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JP14688085A
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Inventor
ピエール ジユウチ
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Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
Original Assignee
Commissariat a lEnergie Atomique CEA
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    • GPHYSICS
    • G11INFORMATION STORAGE
    • G11CSTATIC STORES
    • G11C11/00Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor
    • G11C11/21Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor using electric elements
    • G11C11/34Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor using electric elements using semiconductor devices
    • G11C11/40Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor using electric elements using semiconductor devices using transistors
    • G11C11/41Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor using electric elements using semiconductor devices using transistors forming static cells with positive feedback, i.e. cells not needing refreshing or charge regeneration, e.g. bistable multivibrator or Schmitt trigger
    • G11C11/412Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor using electric elements using semiconductor devices using transistors forming static cells with positive feedback, i.e. cells not needing refreshing or charge regeneration, e.g. bistable multivibrator or Schmitt trigger using field-effect transistors only

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Semiconductor Memories (AREA)
  • Static Random-Access Memory (AREA)
  • Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (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】 [発明の背景] この発明は、CMOSスタティクメモリセルに関する。
この発明は、特に二進情報を記憶するランダム・アクセ
ス・メモリを製造するマイクロエレクトロニクスの分野
に用いることができる。
Nチャネルを有するMOSトランジスタ及びPチャネル
を有するMOSトランジスタによってのみ形成された0
MO3(相補型金属酸化膜半導体)スタティクメモリセ
ル、即ちメモリは、消費電力゛が非常に少なく、雑音に
対して非常に高い抵抗性、特に電気的性質の雑音に対し
て非常に高い抵抗性を有する効果がある。しかし、この
ようなCMOSメモリは比較的集積密度が低い。
このように集積密度が低いのは、特に各メモリ・セルに
おいてメモリ・セルを形成している種々のトランジスタ
の相互接続に必要ないくつかの電気的コンタクト開孔が
存在するためである。これらの電気的コンタクト開孔は
、完全回路上に堆積された絶縁層、特にシリコン酸化膜
上に形成される。更に問題は、これら電気的コンタクト
開孔の位置決定に必要なガードにもある。これは、従来
技術によるCMOSメモリ・セルの電気的回路図と、こ
のCMOSメモリ・セルを形成する種々の層の構造の平
面図とをそれぞれ示す付図の第1図及び第2図により示
されている。
メモリΦセルは、電気的に相互接続されたPチャネルを
有する2つのMOSトランジスタTI 、T2及びNチ
ャネルを有するMOSトランジスタT3及びT4から形
成される二安定素子、即ちフリップ・フロップからなる
更に、このメモリ・セルは、メモリ・セルの二安定素子
を動作させるトランジスタを形成するチャネルを有した
2つのMOSトランジスタT5及びT6からなる。
第1図及び第2図に示すよ、うに、トランジスタT1及
びT2のソースSL及びS2は、メモリ・セルを構成す
る基板上に配置される相互接続線4により相互接続され
、また図示していない電源から印加される正電圧Vに保
持されている。更に、Gl及びG3により表わすトラン
ジスタTI及びT3のゲート(第1図)は、電気的に相
互接続されているので、トランジスタT2及びT4のゲ
ー)G2及びG4でもある。
トランジスタTI及びT3のゲートの接続は相互接続線
6により行なわれ、またトランジスタT2及びT4のゲ
ートの接続は相互接続線8により行なわれる。前記相互
接続線6及び8は、種々のゲートを生成するためにも用
いられ、エツチングされた導体層9(一般には、多結晶
シリコン)に形成されている(第2図)。
更に、第1図に示すように、トランジスタTIのドレー
ンDiは、トランジスタT3のドレーンD3と共に、ト
ランジスタT2及びT4のゲートG2及びG4に電気的
に接続されている。第2図に示すように、これらの接続
は、絶縁物層、特にシリコン酸化膜(図示なし)に形成
された3つの電気的コンタクト開孔1O112,14に
より得られる。更に、具体的には導体線18に形成され
た相互接続線1Bは、トランジスタT’lのドレーンD
iと、トランジスタT3のドレーンD3との間における
接続を確保している。前記相互接続線IBは、電気的コ
ンタクト開孔10及び14と、トランジスタT2及びT
4のゲートに活性ゾーンのドレーンD1及びD3の接続
を確保し、かつエツチングされた導体層9に形成された
相互接続線18とにより、ドレーンD1及びD3にそれ
ぞれ接続されている。前記相互接続線19は、電気的コ
ンタクト開孔12が前記相互接続線1Bに形成された結
果として相互接続線16に接触している。
第1図に示すと同様な方法にて、トランジスタT2のド
レーンD2は、トランジスタT4のドレーンD4による
と共に、トランジスタT1及びT3のゲートGl及びG
3に電気的に接続されている。
第2図に示されているように、これらの接続は、絶縁物
層に形成されている3つの電気的コンタクト開孔20.
22.24によって得ている。導体層18における相互
接続線26は、トランジスタT2のドレーンD2とトラ
ンジスタT4のドレーンD4との間の接続を確保する。
前記相互接続線2Bは、電気的コンタクト開孔20.2
4と、導体層9に形成された相互接続線28とによって
、ドレーンD2及びD4にそれぞれ接触し、かつ活性ゾ
ーンのドレーンD2)D4と、トランジスタT1.T3
との間の接続を確保している。前記相互接続線28は、
電気的接触開孔22が前記相互接続線2Bに形成されて
いる結果として相互接続線26と接触しているものであ
る。
更に、トランジスタT3及びT4のソースS3、S4は
、アース電位(第1図)に高められる。これらの接続は
、導体被覆18に形成された相互接続線30.32によ
り得られ、導体被覆18はその絶縁層に形成されている
電気的コンタクト開孔34.38(第2図)を介してト
ランジスタT3、T4のソースS3、S4にそれぞれ接
触している。
第1図に示されているように、メモリ・セルの二安定素
子2の付勢は、ドレーンD5を介してトランジスタT3
のドレーンD3、トランジスタT1のドレーンDi、ト
ランジスタT2)T4のゲー)G2)G4に接続された
トランジスタT5により、又はドレーンD6がトランジ
スタT4のドレーンD4、トランジスタT2のドレーン
D2)及υトランジスタTl、T3のゲー)Gl、G3
に接続されているトランジスタT6により行なわれる。
トランジスタT5のドレーンD5とトランジスタT3の
ドレーンD3との間の接続は、第2図に示すように、基
板における相互接続線38により確保され、一方トラン
ジスタT6のドレーンD6とトランジスタT4のドレー
ンD3との間の接続は基板における相互接続線40によ
り確保されている。他のトランジスタT5、T6のドレ
ーンD5、D6の接続は、前述のようにそれぞれ電気的
コンタクト開孔10.12.14 、20.22.24
と、相互接続線1に18.8;26.28.6とにより
それぞれ得られる。
メモリ・セルの選択に用いられる電気信号はトランジス
タT5、T6のゲートG5、G6に伝送され、トランジ
スタT5、T6は導体層9に形成されている相互接続線
42により相互接続される。
一方、選択したメモリ・セルに記憶されるべき、又は前
記メモリ・セルから除去されるべき情報は、トランジス
タT5及びT6のソースS5及びS6により転送される
。この情報゛は、導体層18に形成されると共に、電気
的コンタクト開孔48.5゜(第2図)を介してトラン
ジスタT5、T6のソースS5、S6と、絶縁層と、第
2の、更に具体的にはアルミニウム導体層(図示なし)
とにそれぞれ接触している線44.46により転送され
る。
これら6つの電気的コンタクト開孔10.12.14.
20.22及び24は、CMOSメモリ・セルの内部接
続を得るのに必要とするもので、このメモリ参セルを形
成する異なる各層の構造、特に導体層9.18に形成さ
れた相互接続線との交差を考慮すると、これら6つの電
気的接触開孔1O112,14,20,22及び24の
存在はメモリ参セルの集積密度を制限するものである。
[発明の要約] この発明は、従来技術のメモリ争セルの構成と異なる構
成を有するCMOSスタティクメモリセルに関するもの
で、従来技術によるメモリ・セルの内部接続に用いる全
ての電気的コンタクト開孔を省略することを可能とさせ
ることにより、その集積密度を増加させることができる
特に、この発明は、第1及び第2のトランジスタと呼ば
れる2つのPチャネルMO3トランジスタと、第3及び
第4のトランジスタと呼ばれる2つのNチャネルMOS
トランジスタと、二安定素子を制御するために用いられ
る第5及び第6のMOS)ライジスタとから形成され、
それ自体は公知方法の二安定素子からなるCMOSスタ
ティクメモリセルに関する。メモリ・セルの異なる各ト
ランジスタは、それらを接続する相互接続線が交差しな
いように電気的に接続されることに特徴がある。
メモリ・セルを形成する種々のトランジスタの相互接続
線が交差しない結果として、メモリ・セル内の全ての電
気的コンタクト開孔を除去することができるので、集積
密度を増加することになる。
この発明によるメモリ・セルの二安定素子のトランジス
タの接続は、 −第1及び第3のトランジスタのゲートを相互接続し、 −第2及び第4のトランジスタのゲートを相互接続し、 −第1及び第2のトランジスタのソースを相互に、かつ
電源に接続し、 −第3及び第4のトランジスタのソースを接地し、 −第1(7)トランジスタのドレーンを第2のトランジ
スタのゲートにのみ接続し、 −第2のトランジスタのドレーンを第1及び第3のトラ
ンジスタのゲートに接続すると共に、第4のトランジス
タのドレーンに接続し、−第3のトランジスタのドレー
ンを二安定素子における第4のトランジスタのゲートに
のみ接続して達成される効果がある。
この発明によるメモリ・セルの好ましい一実施例によれ
ば、第5及び第6のトランジスタのドレーンは、第3の
トランジスタのゲートと、第4のトランジスタのゲート
とにそれぞれ接続され、相互接続されている第5及び第
6のトランジスタのゲートはセル選択信号を転送するの
に用いられ、これら第4及び第5のトランジスタのソー
スは記憶すべき、又は読み出すべき情報を転送するのに
用いられる。
この発明は、限定することを意図していない複数の実施
例に関連させて以下詳細に説明される。
[好ましい実施例の詳細な説明] 説明を簡単にし、かつ以下の説明をよく理解するため、
第3図及び第4図に示すこの発明によるメモリΦセルの
素子であって、第1図及び第2図を参照して説明した従
来技術に関連して変化なく残っているものには、同一の
符号を用いるものとする。
前述のように、この発明によるメモリ・セルは、2つの
PチャネルMO3トランジスタT1及びT24から形成
された二安定素子、即ちフリップ・フロップと、前記二
安定素子を付勢する2つのトランジスタT5、T6と共
にメモリ・セルの制御トランジスタを形成し、かつNチ
ャネルMOSトランジスタから形成される2つのNチャ
ネル間O3トランジスタT3及びT4とからなる。
従来技術のメモリ・セルのときは、トランジスタT1及
びT2のソースSt及びS2は、メモリ・セルが形成さ
れ、かつ電源から印加される正電圧■に保持される基板
に配置された相互接続線により電気的に相互接続される
。更に、トランジスタT1及びT3のゲー)Gl及びG
3は相互接続線6により電気的に相互接続され、またト
ランジスタT2)T4のゲートG2)G4も電気的相互
接続線8により相互接続されていることにより、前述の
ように、相互接続線6及び8は、より具体的には多結晶
シリコンがこの発明によるメモリ・セルのトランジスタ
のゲートを生成するのに用いられ、エツチングされた導
体層9に形成される。
更に、従来技術のように、トランジスタT3及びT4の
ソースS3、S4は接地電位に保持されている(第3図
)。このような接続は、特にアルミニウム導体層18に
形成されると共に、電気的コンタクト開孔34.3B(
第4図)を介してソースS3、S4にそれぞれ接触して
いる、より具体的にはシリコン酸化膜絶縁層(図示なし
)に形成された相互接続線30.32により得ている。
最後に、従来技術のように、メモリ・セル選択信号が入
力されるトランジスタT5、T6のゲー)G5、G6は
、導体層9に形成された相互接続線42と、メモリ・セ
ルに記憶されるべき、又はこれから読み出すべき情報を
転送するために用いる各相互接続線44.46に対する
前記トランジスタT5、T6の各ソースS5、S6とに
より電気的に相互接続されている(第3図)。導体層1
8に形成されている線44.46は電気的コンタクト開
孔48.50を介してソースs5、s6にそれぞれ接触
している(第4図)。
この発明によれば、トランジスタTIのドレーンDIは
、導体層9(第4図)に形成されているドレーンD1と
ゲー)G2の延長53とにより直接接触している非絶縁
相互接続線52によりトランジスタT2(第3図)のゲ
ー)G2にのみ接続されている。同様の方法にて、トラ
ンジスタT3のドレーンD3は、導体層9に形成されて
いるドレーンD3とゲー)G4の延長55と直接接触し
ている非絶縁相互接続線54とにより、二安定素子?内
においてトランジスタT4(第3図)のゲートにのみ接
続されている(第4図)。
更に、トランジスタT2のドレーンD2は、トランジス
タT4のドレーンD4と共に、トランジスタTI、T3
のゲー)Gl、G3に接続されている(第3図)。これ
らの接続は、ドレーンD2及びD4と共に、トランジス
タT1.T3のゲートを接続する相互接続線6の延長5
8と直接接続されている非絶縁相互接続線56により得
られる(第4図)。
更に、この発明によれば、トランジスタT5、T6によ
る二安定素子、即ちフリップ・フロップ2の付勢は、一
方がトランジスタに対応するドレーンD5とゲー)G3
と直接接続されている非絶縁相互接続線60を介してト
ランジスタT3(第3図)のゲー)G3に単独に接続さ
れているトランジスタT5のド゛レーンD5によると共
に、トランジスタに対応するドレーンD6とゲートG4
と直接接続されている絶縁相互接続線82によりトラン
ジスタT4のゲートG4に接続されているトランジスタ
T6のドレーンD6によって行なわれる。
非絶縁相互接続線52.54.5B、60、及びB2は
、同一の導体層に形成され、より具体的にはチタン・タ
ングステン合金から形成されている。これらの生成プロ
セスは以下で説明される。
第3図及び第4図に示すように、この発明によるメモリ
・セルの異なる内部接続は、交差することはない。特に
、非絶縁相互接続線は基板における相互接続線と、又は
ゲートが形成される導体層9における相互接続線と交差
することはない。
この発明によるスタティクメモリセルの構成は、絶縁層
を用いることなく、その内部接続の形成の結果として、
従来技術によるメモリ・セルのトランジスタの接続に通
常用いられている全ての電気的コンタクト開孔を除去す
ることを可能としている。
この出願人名により、1884年3月19日に出願され
たフランス特許出願第84 04204号において、絶
縁物層に形成された電気的コンタクト開孔な生成するこ
となしに、メモリ・セルのトランジスタを電気的に内部
接続することを可能にし、また特に相互接続線52.5
4.5B、80.62を生成可能にする複数プロセスの
うちの一つが説明されている。
このプロセスは、縦断面図にて異なる段階のプロセスを
示す第5図から第8図までを参照して説明される。
説明を簡単にするため、この説明は相互接続線56によ
ってトランジスタT2のドレーンD2をトランジスタT
4のドレーンD4に接続させるものについて行なう。し
かし、このプロセスは、この発明によるメモリ・セルの
全ての非絶縁接続に、即ち電気的コンタクト開孔なしで
も適用可能なことが明らかである。
第5図から第8図までにおいて、符号72.74はP型
シリコンの基板76に形成されたNチャネル型のトラン
ジスタT4のソース及びドレーンにそれぞれ対応し、ま
た符号78は、より具体的には多結晶シリコンから製造
された前記トランジスタのゲートに対応する。
同様にして、符号82.84は、例えばN型シリコンの
基板8Bに形成されたPチャネル型のトランジスタT2
のドレーン及びソースをそれぞれ表わし、また符号88
は、特に多結晶シリコンから形成されたトランジスタT
2のゲートを表わす。
更に、符号80は互いに電界酸化分離トランジスタT2
)T4を表わしている。
この。プロセスによると、トランジスタT4のドレーン
74とトランジスタT2のドレーン82との相互接続は
、前記トランジスタの電界酸化ゲート及びソースとを完
全集積回路上に直接堆積し、その後に導体物(例えば第
5図に示すようにチタンとタングステンの合金)の層8
2を形成し、エツチングして所望の接続92aを得るよ
うにする(第8図)。
この層82はt′この層82の上に他の物質、より具体
的にはアルミニウムの層84をまず堆積することにより
エツチングすることができる0次に、レジン・マスク9
Bを生成し、これによって形成されるべき接続82aの
像を表わす。これに続いて、例えば異方性のエツチング
舎プロセスを用いることにより、レジン・マスク86に
よって被覆されていない層94の当該部分を除去する。
次に、第7図に示すように、層84の残部84aにより
被覆されていない層82の当該部分は、例えば異方性の
エツチング−プロセスを用いることにより除去され、層
84の残部94aはこのエツチング・プロセス用のマス
クとして利用される。
最後に、第8図に示すように、レジン・マスク86は除
去される。
層82は、より具体的にはチタン及びタングステンから
なり、このようにエツチングされたときは、Nチャネル
のトランジスタT4のドレーン74をPチャネルのトラ
ンジスタT2のドレーン82に接続することが可能にな
る。
エツチングされる層92用のマスクとしての機能に加え
て、アルミニウムの層84の使用により、次のプロセス
においてチタン合金層の酸化防止を可能にしている。
トランジスタT2のドレーンをトランジスタT4のドレ
ーンに接続させるこのようなプロセスは、この発明によ
るメモリ・セルの全ての内部接続を、絶縁なしに得るこ
と、特にトランジスタTlのドレーンとトランジスタT
2のゲートとの間の相互接続線52)トランジスタT2
のドレーン、トランジスタT4のソース、トランジスタ
TI及びT3のゲートの相互接続線5B、トランジスタ
T3のドレーンをトランジスタT4のゲート及びトラン
ジスタT6のドレーンに対しての接続、並びにトランジ
スタT6のドレーンとトランジスタT3のゲートと゛の
間の相互接続線80に適用できることは明らかである。
以上述べた接続プロセスは、この発明によるメモリ・セ
ル内の電気的コンタクトを除去することにより、従来技
術のメモリ・セルと比較して27%もの集積密度の増加
を可能にする。
メモリ・セルの集積密度は、活性領域及び(又は)相互
接続されるべきゲート上に、非絶縁の相互接続線の自動
アライメント又は自動配置を得ることを可能にさ、せる
プロセスを用いることによ4す、更に増加させることが
可能となる0以上述べたプロセスは自動アライメントさ
れたプロセスではない。
自動アライメント又は自動配置プロセスとしては、特に
この出願人の名において1884年3月30日に出願さ
れたフランス特許出願路84 05052号において説
明されたプロセスを用いることが可能である。
更に、メモリ・セルにおける電気的コンタクト開孔が存
在しない結果として、接続されるべきメモリーセルの異
なるトランジスタの活性領域を分離する距離を減少させ
ることにより、従来技術のメモリ・セルに反して、集積
密度を増加することが可能となる。これは、 1982
年、IEEEにより出版されたIEDM−82項、第2
37頁〜第240頁において説明され、またR、D、ラ
ング、H,モモセ及びY、ナガクポによりローカル・フ
ィールド酸化を用いる代りに「深い溝により分離した0
MO3素子」と題するものと同様に、アイソレージ璽ン
・トレンチによるメモリ・セルの異なるトランジスタ間
における絶縁プロセスを用いることにより達成すること
ができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来技術のCMOSスタティクメモリセルの電
気的な回路図、第2図は第1図のCMOSスタティクメ
モリセルを形成する種々の層の構造の平面図、第3図は
この発明によるCMOSスタティクメモリセルの電気的
な回路図、第・4図は第3図のCMOSスタティクメモ
リセルを形成する種々の層の構造の平面図、第5図、第
6図、第7図及び第8図はこの発明によりメモリ・セル
を製造するプロセスの種々の段階の縦断面図である。 2・・・二安定素子、 30 、32 、42 、44 、4111 、52 
、54 、5B 、 EIo 、 62・・・相互接続
線、 ?4,82,84.Di−D6・・・ドレーン、78 
、 G 1〜G6・・・ゲート、?2,74.SI N
S6・・・ソース、TI−T6・・・トランジスタ。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)第1及び第2のトランジスタと呼ぶ2個のPチャ
    ネルのMOSトランジスタと、第3及び第4トランジス
    タと呼ぶ2個のNチャネルのMOSトランジスタと、二
    安定素子を制御するために用いられる第5及び第6のN
    チャネルのMOSトランジスタから形成される前記二安
    定素子とを備えたCMOSスタティクメモリセルにおい
    て、前記トランジスタを接続するために用いる相互接続
    線を交差させないように、前記CMOSスタティクメモ
    リセルの異なるトランジスタは電気的に相互接続されて
    いることを特徴とするCMOSスタティクメモリセル。
  2. (2)特許請求の範囲第1項記載のCMOSスタティク
    メモリセルにおいて、二安定素子のトランジスタは −第1及び第3のトランジスタのゲートを相互接続し、 −第2及び第4のトランジスタのゲートを相互接続し、 −第1及び第2のトランジスタのソースを相互に、かつ
    電源に接続し、 −第3及び第4のトランジスタのソースを接地し、 −第1のトランジスタのドレーンを第2のトランジスタ
    のゲートにのみ接続し、 −第2のトランジスタのドレーンを第1及び第3のトラ
    ンジスタのゲートに接続すると共に、第4のトランジス
    タのドレーンに接続し、 −第3のトランジスタのドレーンを二安定素子において
    第4のトランジスタのゲートにのみ接続するように電気
    的に相互接続されていることを特徴とするCMOSスタ
    ティクメモリセル。
  3. (3)特許請求の範囲第2項記載のCMOSスタティク
    メモリセルにおいて、第5及び第6のトランジスタのド
    レーンは第3のトランジスタのゲートと第4のトランジ
    スタのゲートとにそれぞれ接続されると共に、相互接続
    されている前記第5及び第6のトランジスタのゲートは
    セル選択信号を転送するのに用いられ、かつこれら第4
    及び第5のトランジスタのソースは記憶すべき、又は読
    み出すべき情報を転送するために用いられていることを
    特徴とするCMOSスタティクメモリセル。
JP14688085A 1984-07-05 1985-07-05 Cmosスタテイクメモリセル Pending JPS6126254A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR8410674A FR2567301B1 (fr) 1984-07-05 1984-07-05 Cellule memoire statique cmos
FR8410674 1984-07-05

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPS6126254A true JPS6126254A (ja) 1986-02-05

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US (1) US4703454A (ja)
EP (1) EP0170571B1 (ja)
JP (1) JPS6126254A (ja)
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FR (1) FR2567301B1 (ja)

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