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JP2010067677A - Semiconductor storage apparatus - Google Patents

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JP2010067677A
JP2010067677A JP2008230749A JP2008230749A JP2010067677A JP 2010067677 A JP2010067677 A JP 2010067677A JP 2008230749 A JP2008230749 A JP 2008230749A JP 2008230749 A JP2008230749 A JP 2008230749A JP 2010067677 A JP2010067677 A JP 2010067677A
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channel mosfet
line
electrically connected
bit line
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JP2008230749A
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Inventor
Yukihiro Fujimoto
幸宏 藤本
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a memory cell capable of improving the performance of an SRAM by shortening a bit line length. <P>SOLUTION: A semiconductor storage apparatus has: first and second inverters; an NMOS transfer transistor 102a having a source 20a electrically connected to an output terminal of the first inverter, a polysilicon layer 30 as a gate electrode electrically connected to a word line 11, and a drain 20b electrically connected to a bit line 10a; and an NMOS transfer transistor 102b having a source 20a connected to an output terminal of the second inverter, a polysilicon layer 30 as a gate electrode electrically connected to a word line 11, and a drain electrically connected to a bit line 10b. A height L of a memory cell 1 is the sum of a height La of one transistor and a distance Lb from the center of the contact on the source or drain of the transistor to a borderline 40 with an adjacent cell. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、半導体記憶装置に係り、特にSRAMのメモリセルのレイアウトに関するものである。   The present invention relates to a semiconductor memory device, and more particularly to a layout of an SRAM memory cell.

大規模な論理LSIには、データの一時的な保管のために、スタティック型記憶装置(SRAM)が搭載される。近年、システム性能の向上の要求と微細加工技術の進歩により、搭載されるSRAMは大規模かつ高速動作が要求されている。   A large-scale logic LSI is equipped with a static storage device (SRAM) for temporary storage of data. In recent years, due to demands for improving system performance and advances in microfabrication technology, mounted SRAMs are required to operate on a large scale and at high speed.

特許文献1では、SRAMのメモリセルのレイアウトは、トランジスタがすべて同じ方向に配置されており、かつ、ソース、ドレインや、ゲート電極を構成する多結晶シリコン層はそれぞれ直線状に形成される。   In Patent Document 1, the layout of the SRAM memory cell is such that all transistors are arranged in the same direction, and the source, drain, and polycrystalline silicon layers constituting the gate electrode are each formed in a straight line.

一般に、SRAMの性能は、メモリセルからビット線を介してデータを読み出す時間(以降、ビット線遅延と記す)が支配的である。このビット線遅延は、メモリセルのビット線電流量とビット線の容量負荷とによって決まる。   In general, the performance of SRAM is dominated by the time for reading data from a memory cell via a bit line (hereinafter referred to as bit line delay). This bit line delay is determined by the bit line current amount of the memory cell and the capacity load of the bit line.

ビット線電流量はメモリセルのトランジスタの性能によって決まるため、ビット線電流を向上させるには、トランジスタの性能の向上、又はトランジスタの駆動力の向上が必要であるが、それぞれメモリセルの安定性、メモリセルサイズの観点から、向上は容易ではない。   Since the amount of the bit line current is determined by the performance of the transistor of the memory cell, to improve the bit line current, it is necessary to improve the performance of the transistor or the driving power of the transistor. From the viewpoint of memory cell size, improvement is not easy.

一方、ビット線負荷容量は、メモリセルのビット線端子の容量とビット線の配線容量とからなる。同じセルアレイ構成で、ビット線配線容量を小さくするには、メモリセルのビット線方向の大きさ(高さL)を小さく、つまりビット線長を短くすることが有効である。   On the other hand, the bit line load capacitance is composed of the capacitance of the bit line terminal of the memory cell and the wiring capacitance of the bit line. In order to reduce the bit line wiring capacity in the same cell array configuration, it is effective to reduce the size (height L) of the memory cells in the bit line direction, that is, to shorten the bit line length.

特許文献1の図2に示す従来例では、セルの高さLは、同一直線上に配置されたNチャネル型MOSトランジスタN3、N5からなる2つのトランジスタの高さで決まっており、例えば、トランジスタ2つ分の高さが必要であり、そのため、ビット線遅延の要因となる可能性があった。   In the conventional example shown in FIG. 2 of Patent Document 1, the height L of the cell is determined by the height of two transistors including N-channel MOS transistors N3 and N5 arranged on the same straight line. Two heights are required, which may cause bit line delay.

また、SRAMセルのデータ保持特性は、DriverトランジスタとTransferトランジスタのサイズ比によって決まるが、従来例では、それぞれのトランジスタ幅が異なる場合には、拡散層は矩形にはならず、凹凸を設ける必要があった。このため、リソグラフィの観点からトランジスタのサイズのばらつきが大きくなったり、微細化が困難になったりするという可能性があった。
特開2002−43441(図2)
In addition, the data retention characteristics of the SRAM cell are determined by the size ratio of the driver transistor and the transfer transistor. However, in the conventional example, when the width of each transistor is different, the diffusion layer does not have to be rectangular, and it is necessary to provide unevenness. there were. For this reason, from the viewpoint of lithography, there has been a possibility that the variation in the size of the transistor becomes large and miniaturization becomes difficult.
JP 2002-43441 (FIG. 2)

本発明は、ビット線長を短くすることによって、SRAMの性能を向上させることができるメモリセルを提供することを目的とする。   An object of the present invention is to provide a memory cell capable of improving the performance of an SRAM by shortening the bit line length.

上記目的を達成するために、本発明の一態様の半導体記憶装置は、第1のNチャネル型MOSFETと、第1のPチャネル型MOSFETからなる第1のインバータと、第2のNチャネル型MOSFETと、第2のPチャネル型MOSFETからなり、入力端子が第1のインバータの出力端子に電気的に接続され、出力端子が第1のインバータの入力端子に電気的に接続された、第2のインバータと、前記第1のインバータの出力端子がソースに、ワード線がゲートに、第1のビット線がドレインに電気的に接続された第3のNチャネル型MOSFETと、前記第2のインバータの出力端子がソースに、ワード線がゲートに、第2のビット線がドレインに電気的に接続された第4のNチャネル型MOSFET、からなる第1のメモリセルを具備し、前記第1のNチャネル型MOSFETと、前記第1のPチャネル型MOSFETと、前記第3のNチャネル型MOSFETのそれぞれのゲート電極に用いられる配線層が、同一直線上にあり、前記第2のNチャネル型MOSFETと、前記第2のPチャネル型MOSFETと、前記第4のNチャネル型MOSFETのそれぞれのゲート電極に用いられる配線層が、同一直線上にあり、前記第1のビット線及び前記第2のビット線の配線長は、前記第1のメモリセルの前記第3または第4のNチャネル型MOSFETのソース上のコンタクトの中心から、ドレイン上のコンタクトの中心までの高さLaと、前記第1のメモリセルと高さ方向に連接する第2のメモリセルとの境界線と、前記第3または第4のNチャネル型MOSFETのソース上のコンタクトの中心との間の距離がLbとの和であることを特徴とする。   In order to achieve the above object, a semiconductor memory device according to one embodiment of the present invention includes a first N-channel MOSFET, a first inverter including a first P-channel MOSFET, and a second N-channel MOSFET. And a second P-channel MOSFET having an input terminal electrically connected to the output terminal of the first inverter and an output terminal electrically connected to the input terminal of the first inverter. An inverter, a third N-channel MOSFET in which the output terminal of the first inverter is electrically connected to the source, the word line is electrically connected to the gate, and the first bit line is electrically connected to the drain; and the second inverter A first memory cell comprising a fourth N-channel MOSFET having an output terminal electrically connected to the source, a word line electrically connected to the gate, and a second bit line electrically connected to the drain; And wiring layers used for the gate electrodes of the first N-channel MOSFET, the first P-channel MOSFET, and the third N-channel MOSFET are on the same straight line, Wiring layers used for the gate electrodes of the two N-channel MOSFETs, the second P-channel MOSFET, and the fourth N-channel MOSFET are on the same straight line, and the first bit line And the wiring length of the second bit line is the height La from the center of the contact on the source of the third or fourth N-channel MOSFET of the first memory cell to the center of the contact on the drain. And a boundary line between the first memory cell and the second memory cell connected in the height direction, and the third or fourth N-channel MOSFET. The distance between the center of contacts on the scan is characterized in that it is a sum of Lb.

本発明によれば、ビット線長を短くすることによって、SRAMの性能を向上させることができるメモリセルを提供することができる。   According to the present invention, it is possible to provide a memory cell capable of improving the performance of the SRAM by shortening the bit line length.

以下本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

(第1の実施の形態)
図1(a)、(b)は、本発明の第1の実施の形態に係る半導体記憶装置のメモリセルの全層におけるレイアウト構成を平面視した図である。図1(c)は、図1(a)に示す6個のトランジスタで構成されるSRAMのメモリセルの等価回路図である。また、図2は主として図1の金属配線層下のレイアウト構成を平面視した図であり、図3は主として図1の金属配線層上のレイアウト構成を平面視した図である。即ち、図2及び3は、図1(a)で示すレイアウト構成を理解容易にするために配線層毎に分けて示した図1の補足図となる。
(First embodiment)
1A and 1B are plan views of the layout configuration in all layers of the memory cell of the semiconductor memory device according to the first embodiment of the present invention. FIG. 1C is an equivalent circuit diagram of an SRAM memory cell including the six transistors shown in FIG. 2 is a plan view mainly showing a layout configuration below the metal wiring layer in FIG. 1, and FIG. 3 is a plan view mainly showing a layout configuration on the metal wiring layer in FIG. That is, FIGS. 2 and 3 are supplementary diagrams of FIG. 1 that are shown separately for each wiring layer in order to facilitate understanding of the layout configuration shown in FIG.

まず、本実施の形態のメモリセル1の全体のレイアウト構成について図1(a)、(b)を参照して説明する。   First, the overall layout configuration of the memory cell 1 of the present embodiment will be described with reference to FIGS.

本実施の形態のメモリセル1は、中央にNウェルが形成され、その両側にPウェルが形成された領域内に形成される。中央のNウェルには、第1のPチャネル型MOSFETであるPMOS Loadトランジスタ100a及び100bが形成され、Nウェルの両側に形成されたPウェルのうち、PMOS Loadトランジスタ100a側に形成されたPウェルには、第1のNチャネル型MOSFETであるNMOS Driverトランジスタ101a及び、第3のNチャネル型MOSFETであるNMOS Transferトランジスタ102aが形成され、PMOS Loadトランジスタ100b側に形成されたPウェルには、第2のNチャネル型MOSFETであるNMOS Driverトランジスタ101b及び、第4のNチャネル型MOSFETであるNMOS Transferトランジスタ102bが形成される。   The memory cell 1 of the present embodiment is formed in a region where an N well is formed in the center and P wells are formed on both sides thereof. PMOS load transistors 100a and 100b, which are first P-channel MOSFETs, are formed in the central N well. Of the P wells formed on both sides of the N well, the P well formed on the PMOS load transistor 100a side. The NMOS driver transistor 101a, which is the first N-channel MOSFET, and the NMOS transfer transistor 102a, which is the third N-channel MOSFET, are formed. The P-well formed on the PMOS load transistor 100b side includes the first N-channel MOSFET 101a. An NMOS driver transistor 101b, which is a second N-channel MOSFET, and an NMOS transfer transistor 102b, which is a fourth N-channel MOSFET, are formed.

そして、PMOS Loadトランジスタ100aとNMOS Driverトランジスタ101aとで第1のインバータが形成され、PMOS Loadトランジスタ100bとNMOS Driverトランジスタ101bとで第2のインバータが形成される。   The PMOS load transistor 100a and the NMOS driver transistor 101a form a first inverter, and the PMOS load transistor 100b and the NMOS driver transistor 101b form a second inverter.

次に、金属配線層31下のレイアウト構成について図2を参照して説明する。   Next, a layout configuration under the metal wiring layer 31 will be described with reference to FIG.

PMOS Loadトランジスタ100a、100b、NMOS Driverトランジスタ101a、101b、及びNMOS Transferトランジスタ102a、102bの全てのトランジスタのソース20a及びドレイン20bの配置方向は、PウェルとNウェルとの境界線と平行になるように矩形に形成され、PMOS Loadトランジスタ100aのドレイン20b、NMOS Driverトランジスタ101aのドレイン20b及びNMOS Transferトランジスタ102aのソース20aは、それぞれビア21を介して同一の直線状の金属配線層31に電気的に接続される。同様に、PMOS Loadトランジスタ100bのドレイン20b、NMOS Driverトランジスタ101bのドレイン20b及びNMOS Transferトランジスタ102bのソース20aは、それぞれビア21を介して同一直線上の金属配線層31に電気的に接続される。   The arrangement direction of the source 20a and the drain 20b of all of the PMOS load transistors 100a and 100b, the NMOS driver transistors 101a and 101b, and the NMOS transfer transistors 102a and 102b is parallel to the boundary line between the P well and the N well. The drain 20b of the PMOS load transistor 100a, the drain 20b of the NMOS driver transistor 101a, and the source 20a of the NMOS transfer transistor 102a are electrically connected to the same linear metal wiring layer 31 through the vias 21, respectively. Connected. Similarly, the drain 20b of the PMOS load transistor 100b, the drain 20b of the NMOS driver transistor 101b, and the source 20a of the NMOS transfer transistor 102b are electrically connected to the metal wiring layer 31 on the same straight line via the vias 21, respectively.

更に、PMOS Loadトランジスタ100a、NMOS Driverトランジスタ101a及びNMOS Transferトランジスタ102aのゲート電極である多結晶シリコン層30はそれぞれ同一直線上に形成される。同様に、PMOS Loadトランジスタ100b、NMOS Driverトランジスタ101b及びNMOS Transferトランジスタ102bのゲート電極である多結晶シリコン層30はそれぞれ同一直線上に形成される。なお、第1のインバータを形成するPMOS Loadトランジスタ100aとNMOS Driverトランジスタ101aのゲート電極は互いに電気的に接続されており、同様に第2のインバータを形成するPMOS Loadトランジスタ100bとNMOS Driverトランジスタ101bのゲート電極は互いに電気的に接続されている。   Furthermore, the polycrystalline silicon layers 30 which are the gate electrodes of the PMOS load transistor 100a, the NMOS driver transistor 101a, and the NMOS transfer transistor 102a are formed on the same straight line. Similarly, the polycrystalline silicon layers 30 which are the gate electrodes of the PMOS load transistor 100b, the NMOS driver transistor 101b, and the NMOS transfer transistor 102b are formed on the same straight line. Note that the gate electrodes of the PMOS load transistor 100a and the NMOS driver transistor 101a that form the first inverter are electrically connected to each other, and similarly, the PMOS load transistor 100b and the NMOS driver transistor 101b that form the second inverter. The gate electrodes are electrically connected to each other.

また、PMOS Loadトランジスタ100a、100bのソース20aには、ビア21を介して電源線VDDが電気的に接続され、NMOS Driverトランジスタ101a、101bにはビア21を介して接地線GNDが電気的に接続される。そして、NMOS Transferトランジスタ102aにはビア21を介してビット線(BL)10aが、NMOS Transferトランジスタ102bにはビア21を介してビット線(/BL)10bがそれぞれ電気的に接続される。更に、NMOS Transferトランジスタ102a、102bのゲート電極には、それぞれワード線11がビア21を介して電気的に接続される。   Further, the power supply line VDD is electrically connected to the sources 20a of the PMOS load transistors 100a and 100b via the vias 21, and the ground line GND is electrically connected to the NMOS driver transistors 101a and 101b via the vias 21. Is done. The NMOS transfer transistor 102a is electrically connected to the bit line (BL) 10a via the via 21, and the NMOS transfer transistor 102b is electrically connected to the bit line (/ BL) 10b via the via 21. Further, the word lines 11 are electrically connected to the gate electrodes of the NMOS transfer transistors 102 a and 102 b through the vias 21, respectively.

次に、金属配線層30上のレイアウト構成について図3を参照して説明する。   Next, a layout configuration on the metal wiring layer 30 will be described with reference to FIG.

本レイアウトには、電源線VDD、接地線GND、ビット線(BL)10a、ビット線(/BL)10b及び、ワード線11が配置される。これらの各線は、上述の各ビア21を介して電気的に接続される。このうち、電源線VDD、接地線GND、ビット線(BL)10a及び、ビット線(/BL)10bは、NウェルとPウェルとの境界線に平行な直線状の金属配線により形成される。そして、これらの電源線VDD、接地線GND、ビット線(BL)10a及び、ビット線(/BL)10bは、図4に示すように上下に連接する各メモリセル1の電源線VDD、接地線GND、ビット線(BL)10a及び、ビット線(/BL)10bにそれぞれ電気的に接続される。   In this layout, a power supply line VDD, a ground line GND, a bit line (BL) 10a, a bit line (/ BL) 10b, and a word line 11 are arranged. These lines are electrically connected through the vias 21 described above. Among these, the power supply line VDD, the ground line GND, the bit line (BL) 10a, and the bit line (/ BL) 10b are formed by linear metal wiring parallel to the boundary line between the N well and the P well. These power supply line VDD, ground line GND, bit line (BL) 10a, and bit line (/ BL) 10b are connected to the power supply line VDD and ground line of each memory cell 1 connected vertically as shown in FIG. They are electrically connected to the GND, the bit line (BL) 10a, and the bit line (/ BL) 10b, respectively.

一方、ワード線11は、電源線VDD、接地線GND、ビット線(BL)10a及び、ビット線(/BL)の上を、NウェルとPウェルとの境界線に直交する直線状の金属配線により、NMOS Transferトランジスタ102aのゲート電極に電気的に接続されたビア21と、NMOS Transferトランジスタ102bのゲート電極に電気的に接続されたビア21とを結ぶように形成される。   On the other hand, the word line 11 is a linear metal wiring on the power supply line VDD, the ground line GND, the bit line (BL) 10a, and the bit line (/ BL) orthogonal to the boundary line between the N well and the P well. Thus, the via 21 electrically connected to the gate electrode of the NMOS transfer transistor 102a is connected to the via 21 electrically connected to the gate electrode of the NMOS transfer transistor 102b.

通常、SRAMは、複数のメモリセル1が多数配列されたメモリマクロにより構成される。このメモリマクロは、上記の通り、図4に示すように複数のメモリセル1が、メモリセルの高さ方向に連接するように、境界線40に対して線対称で配置されている。   Usually, the SRAM is constituted by a memory macro in which a plurality of memory cells 1 are arranged. As described above, in this memory macro, a plurality of memory cells 1 are arranged symmetrically with respect to the boundary line 40 so as to be connected in the height direction of the memory cells, as shown in FIG.

この時、セルの高さLは、トランジスタ1つ分の高さLaと、トランジスタのソース又はドレイン上のコンタクトの中心から連接するセルとの境界線40までの距離Lbとの和になる。ここで、トランジスタ1つ分の高さとは、トランジスタのソース上のコンタクトの中心から、ドレイン上のコンタクトの中心までの高さのことをいう。具体的には、図4において、NMOS Transferトランジスタ102bのソース20a上のコンタクトの中心から、ドレイン20b上のコンタクトの中心までの高さがLaであり、メモリセル1の高さ方向に連接する他のメモリセル1との境界線と、当該NMOS Transferトランジスタ102bのソース20a上のコンタクトの中心との間の距離がLbである。   At this time, the height L of the cell is the sum of the height La of one transistor and the distance Lb from the center of the contact on the source or drain of the transistor to the boundary line 40 with the connected cell. Here, the height of one transistor means the height from the center of the contact on the source of the transistor to the center of the contact on the drain. Specifically, in FIG. 4, the height from the center of the contact on the source 20a of the NMOS transfer transistor 102b to the center of the contact on the drain 20b is La, and the other is connected in the height direction of the memory cell 1. The distance between the boundary line with the memory cell 1 and the center of the contact on the source 20a of the NMOS transfer transistor 102b is Lb.

このLbは、トランジスタ1つ分の高さLaよりも小さいため、本発明のメモリセルは、トランジスタ2つ分の高さより小さくなり、従来例よりもビット線方向に高さを縮小することが可能である。   Since this Lb is smaller than the height La of one transistor, the memory cell of the present invention is smaller than the height of two transistors, and the height can be reduced in the bit line direction as compared with the conventional example. It is.

ビット線方向の縮小により、ビット線容量負荷が低減し、ビット線遅延が小さくなる。具体的には、セルの高さLがトランジスタ2つ分の2Laから、トランジスタ1つ分の高さにLbを足したLa+Lbになり、従来のセルの高さよりも約25%縮小される。また、一般に、ビット線容量のうち、配線が占める割合は約50%であることから、本発明のメモリセルを使うことによって、ビット線容量は約12.5%縮小される。   The reduction in the bit line direction reduces the bit line capacitance load and the bit line delay. Specifically, the cell height L is changed from 2La for two transistors to La + Lb obtained by adding Lb to the height for one transistor, which is reduced by about 25% from the height of the conventional cell. In general, since the wiring occupies about 50% of the bit line capacity, the bit line capacity is reduced by about 12.5% by using the memory cell of the present invention.

一方、ワード線方向の増大により、ワード線負荷が増大し、エンコード回路の動作速度が低下する可能性が生じるが、これに対しては、ワード線を駆動するワード線バッファの駆動力を増大させることで防ぐことは容易に可能である。   On the other hand, the increase in the word line direction increases the word line load, which may reduce the operation speed of the encoding circuit. In response to this, the driving force of the word line buffer for driving the word line is increased. It is easily possible to prevent this.

本実施の形態によれば、PMOS Loadトランジスタ、NMOS Driverトランジスタ、NMOS Transferトランジスタを全て同一直線上に配置し、また、各トランジスタを同一方向に揃え、かつ、各トランジスタのゲート電極の多結晶シリコン層を直線に配置することにより、セルの高さを低くすることで、ビット線容量が縮小される。これにより、ビット線遅延が低減し、データアクセスが高速化される。   According to the present embodiment, the PMOS load transistor, NMOS driver transistor, and NMOS transfer transistor are all arranged on the same straight line, and the transistors are aligned in the same direction, and the polysilicon layer of the gate electrode of each transistor By arranging the lines in a straight line, the bit line capacitance is reduced by reducing the cell height. This reduces bit line delay and speeds up data access.

また、本発明のメモリセルは、DriverトランジスタとTransferトランジスタがそれぞれ独立の拡散層で構成されており、かつそれぞれの拡散層には凹凸がなく、矩形で形成されているため、それぞれのトランジスタサイズを容易に調整でき、微細加工に適している。それにより、それぞれのトランジスタのサイズを自由に設定できるため、メモリセルの設計に自由度が増す。   In the memory cell of the present invention, the driver transistor and the transfer transistor are each composed of independent diffusion layers, and each diffusion layer has no irregularities and is formed in a rectangular shape. It can be adjusted easily and is suitable for fine processing. Thereby, since the size of each transistor can be set freely, the degree of freedom in designing the memory cell is increased.

(第2の実施の形態)
図5は、本発明の第2の実施の形態に係る半導体記憶装置の、メモリマクロのレイアウト構成の平面図である。本実施の形態は、第1の実施の形態のメモリセルをアレイ状にレイアウトされたメモリマクロである。
(Second Embodiment)
FIG. 5 is a plan view of the layout configuration of the memory macro in the semiconductor memory device according to the second embodiment of the present invention. The present embodiment is a memory macro in which the memory cells of the first embodiment are laid out in an array.

本実施の形態では、64row×128coloumのメモリセルが並べられたメモリアレイ200と、各ワード線のアドレスを指定するアドレスデコーダ201と、アドレスデコーダ201で指定されたデータを読み書きするRead/Write回路202とで構成されている。Read/Write回路202には、読み出したデータを増幅するセンスアンプ203が含まれている。また、各メモリセル1は、上記の通り、図4に示すように、それぞれのメモリセルの上下の境界線に対して線対称で配置される。   In this embodiment, a memory array 200 in which memory cells of 64 rows × 128 columns are arranged, an address decoder 201 that specifies the address of each word line, and a read / write circuit 202 that reads and writes data specified by the address decoder 201. It consists of and. The Read / Write circuit 202 includes a sense amplifier 203 that amplifies the read data. Further, as described above, each memory cell 1 is arranged symmetrically with respect to the upper and lower boundary lines of each memory cell, as shown in FIG.

また、本メモリセルに電源線VDD及び、接地線GNDはビット線10aに平行に形成される。   In the memory cell, the power supply line VDD and the ground line GND are formed in parallel to the bit line 10a.

本実施の形態によれば、従来のメモリセルよりもセルの高さが低いメモリセルを使用するため、64rowのメモリセルを並べた場合でも、ビット線の長さが従来に比べて短くなるので、データアクセスが高速化され、メモリマクロの性能を向上できる。   According to the present embodiment, since the memory cell having a cell height lower than that of the conventional memory cell is used, even when 64 row memory cells are arranged, the length of the bit line becomes shorter than the conventional memory cell. Data access is speeded up and memory macro performance can be improved.

また、本実施の形態のメモリマクロは、ワード線方向の幅が広いため、センスアンプのレイアウトが容易になる。   In addition, since the memory macro according to the present embodiment has a wide width in the word line direction, the layout of the sense amplifier is facilitated.

なお、本実施の形態において、メモリアレイの横幅は大きくなるが、一般に、データのラッチや出力バッファなどの周辺回路の横幅の方がメモリアレイの横幅より大きくなるので、メモリアレイの横幅はメモリマクロ全体の大きさには寄与しない。   In this embodiment, the horizontal width of the memory array is large, but generally the peripheral width of peripheral circuits such as data latches and output buffers is larger than the horizontal width of the memory array. It does not contribute to the overall size.

また、メモリセルの配置数はこの限りではない。   The number of memory cells arranged is not limited to this.

(第3の実施の形態)
図6は、本発明の第3の実施の形態に係るスタティック型半導体記憶装置のレイアウトである。本実施の形態は、第2の実施の形態と比べ、rowの数が倍になっている。
(Third embodiment)
FIG. 6 is a layout of a static semiconductor memory device according to the third embodiment of the present invention. In the present embodiment, the number of rows is doubled compared to the second embodiment.

従来、例えば、128row×128coloumのメモリセルを並べる場合、128rowのメモリセルを1列に、1本のビット線100a上に配置すると、高さ方向の寸法が大きくなってしまうため、2coloumのメモリセルをMux(Multiplexer)を用いて1つにまとめ、その2coloumのメモリセルを64row配置していたが、本実施の形態では、従来のメモリセルよりもセルの高さが低いメモリセルを使用するため、128rowのメモリセルを並べることができる。   Conventionally, for example, when arranging 128 row × 128 column memory cells, if the 128 row memory cells are arranged in one column on one bit line 100a, the height dimension becomes large, so that two column memory cells are arranged. Are combined into one using Mux (Multiplexer), and the two-column memory cells are arranged in 64 rows, but in this embodiment, a memory cell having a lower cell height than a conventional memory cell is used. , 128 rows of memory cells can be arranged.

本実施の形態によれば、1本のビット線に電気的に接続されるメモリセルの数を増やすことができるので、Muxを用いずに従来と同様な構成のメモリマクロを形成することができる。   According to the present embodiment, since the number of memory cells electrically connected to one bit line can be increased, a memory macro having the same configuration as the conventional one can be formed without using Mux. .

なお、ビット線に電気的に接続されるメモリセルの数は増大するが、配線長はあまり大きくならないため、ビット線容量の増大を抑えることができる。   Note that although the number of memory cells electrically connected to the bit line increases, the wiring length is not so large, so that an increase in bit line capacitance can be suppressed.

更に、Muxが不要な分、読み出しデータの遅延がより少なくなり、データアクセスが高速化され、メモリマクロの性能を向上させることが可能になる。   Further, since the Mux is unnecessary, the read data delay is further reduced, the data access is speeded up, and the performance of the memory macro can be improved.

また、従来は1本のワード線に対し、2coloumのメモリセルが電気的に接続されていたため、片方の、データを読み出すメモリセルのみを活性化したい場合でも、もう片方の、データを読み出す必要がない、つまり活性化する必要のないビット線も活性化されていたが、本実施の形態では、必要なビット線のみが活性化されるので、消費電力の削減が可能である。   Conventionally, since a 2-column memory cell is electrically connected to one word line, even when only one memory cell from which data is read is activated, it is necessary to read the other data. Although the bit lines that do not need to be activated are also activated, in the present embodiment, only the necessary bit lines are activated, so that power consumption can be reduced.

なお、本実施の形態において、メモリアレイの横幅は大きくなるが、一般に、データのラッチや出力バッファなどの周辺回路の横幅の方がメモリアレイの横幅より大きくなるので、メモリアレイの横幅はメモリマクロ全体の大きさには寄与しない。   In this embodiment, the horizontal width of the memory array is large, but generally the peripheral width of peripheral circuits such as data latches and output buffers is larger than the horizontal width of the memory array. It does not contribute to the overall size.

また、メモリセルの配置数はこの限りではない。   The number of memory cells arranged is not limited to this.

第1の実施の形態に係る半導体記憶装置の平面図である。1 is a plan view of a semiconductor memory device according to a first embodiment. 第1の実施の形態に係る半導体記憶装置の下地のレイアウトを示した平面図である。1 is a plan view showing a base layout of a semiconductor memory device according to a first embodiment; 第1の実施の形態に係る半導体記憶装置の上地のレイアウトを示した平面図である。1 is a plan view showing an upper layout of a semiconductor memory device according to a first embodiment. 第1の実施の形態に係る半導体記憶装置を連接した場合の平面図である。1 is a plan view of a case where semiconductor memory devices according to a first embodiment are connected. 第2の実施の形態に係る半導体記憶装置の平面図である。FIG. 6 is a plan view of a semiconductor memory device according to a second embodiment. 第3の実施の形態及び従来の半導体記憶装置の回路図である。It is a circuit diagram of a third embodiment and a conventional semiconductor memory device.

符号の説明Explanation of symbols

1 :メモリセル
10a :ビット線(BL)
10b :ビット線(/BL)
11 :ワード線(WL)
20 :拡散層
20a :ソース
20b :ドレイン
21 :ビア
22 :コンタクト
30 :多結晶シリコン層
31 :金属配線層
40 :境界線
100a、100b :Loadトランジスタ
101a、101b :Driverトランジスタ
102a、102b :Transferトランジスタ
200:セルアレイ
201:アドレスデコーダ
202:Read/Write回路
203:センスアンプ
204:Mux
1: Memory cell 10a: Bit line (BL)
10b: Bit line (/ BL)
11: Word line (WL)
20: diffusion layer 20a: source 20b: drain 21: via 22: contact 30: polycrystalline silicon layer 31: metal wiring layer 40: boundary lines 100a, 100b: load transistors 101a, 101b: driver transistors 102a, 102b: transfer transistor 200 : Cell array 201: Address decoder 202: Read / Write circuit 203: Sense amplifier 204: Mux

Claims (5)

第1のNチャネル型MOSFETと、第1のPチャネル型MOSFETからなる第1のインバータと、
第2のNチャネル型MOSFETと、第2のPチャネル型MOSFETからなり、入力端子が第1のインバータの出力端子に電気的に接続され、出力端子が第1のインバータの入力端子に電気的に接続された、第2のインバータと、
前記第1のインバータの出力端子がソースに、ワード線がゲートに、第1のビット線がドレインに電気的に接続された第3のNチャネル型MOSFETと、
前記第2のインバータの出力端子がソースに、ワード線がゲートに、第2のビット線がドレインに電気的に接続された第4のNチャネル型MOSFET、からなる第1のメモリセルを具備し、
前記第1のNチャネル型MOSFETと、前記第1のPチャネル型MOSFETと、前記第3のNチャネル型MOSFETのそれぞれのゲート電極に用いられる配線層が、同一直線上にあり、
前記第2のNチャネル型MOSFETと、前記第2のPチャネル型MOSFETと、前記第4のNチャネル型MOSFETのそれぞれのゲート電極に用いられる配線層が、同一直線上にあり、
前記第1のビット線及び前記第2のビット線の配線長は、
前記第1のメモリセルの前記第3または第4のNチャネル型MOSFETのソース上のコンタクトの中心から、ドレイン上のコンタクトの中心までの高さLaと、
前記第1のメモリセルと高さ方向に連接する第2のメモリセルとの境界線と、前記第3または第4のNチャネル型MOSFETのソース上のコンタクトの中心との間の距離がLbと
の和であることを特徴とする半導体記憶装置。
A first inverter composed of a first N-channel MOSFET and a first P-channel MOSFET;
The input terminal is electrically connected to the output terminal of the first inverter, and the output terminal is electrically connected to the input terminal of the first inverter. A connected second inverter;
A third N-channel MOSFET in which the output terminal of the first inverter is electrically connected to the source, the word line is electrically connected to the gate, and the first bit line is electrically connected to the drain;
A first memory cell comprising a fourth N-channel MOSFET having an output terminal of the second inverter electrically connected to the source, a word line connected to the gate, and a second bit line electrically connected to the drain; ,
The wiring layers used for the gate electrodes of the first N-channel MOSFET, the first P-channel MOSFET, and the third N-channel MOSFET are on the same straight line,
The wiring layers used for the gate electrodes of the second N-channel MOSFET, the second P-channel MOSFET, and the fourth N-channel MOSFET are on the same straight line,
The wiring lengths of the first bit line and the second bit line are:
A height La from the center of the contact on the source of the third or fourth N-channel MOSFET of the first memory cell to the center of the contact on the drain;
The distance between the boundary line between the first memory cell and the second memory cell connected in the height direction and the center of the contact on the source of the third or fourth N-channel MOSFET is Lb. A semiconductor memory device characterized by the sum of
前記第1及び2のPチャネル型MOSFETは、Nウェルに形成され、
前記第1及び3のNチャネル型MOSFETと、前記第2及び4のNチャネル型MOSFETは、それぞれ前記Nウェルの両側に形成されたPウェルに形成され、
前記第1乃至4のNチャネル型MOSFETと前記第1及び2のPチャネル型MOSFETのそれぞれのソース・ドレインは矩形に形成され、その配置方向が、前記第1乃至4のNチャネル型MOSFETが形成されたPウェルと前記第1及び2のPチャネル型MOSFETが形成されたNウェルとの境界線と平行になることを特徴とする請求項1に記載の半導体記憶装置。
The first and second P-channel MOSFETs are formed in an N well,
The first and third N-channel MOSFETs and the second and fourth N-channel MOSFETs are formed in P wells formed on both sides of the N well, respectively.
The source and drain of each of the first to fourth N-channel MOSFETs and the first and second P-channel MOSFETs are formed in a rectangular shape, and the arrangement direction thereof is the first to fourth N-channel MOSFETs. 2. The semiconductor memory device according to claim 1, wherein the semiconductor memory device is parallel to a boundary line between the formed P-well and the N-well in which the first and second P-channel MOSFETs are formed.
前記第1のビット線、前記第2のビット線、第1の電源線、第2の電源線、第1の接地線及び、第2の接地線は、それぞれ、前記第3のNチャネル型MOSFETの前記ドレイン、前記第4のNチャネル型MOSFETの前記ドレイン、前記第1のPチャネル型MOSFETの前記ソース、前記第2のPチャネル型MOSFETの前記ソース、前記第1のNチャネル型MOSFETのソース及び、前記第2のNチャネル型MOSFETのソースに、電気的に接続されるビアの開放端とそれぞれ電気的に接続され、
前記第1のビット線、前記第2のビット線、第1の電源線、第2の電源線、第1の接地線及び、第2の接地線は、前記Nウェルと前記Pウェルとの境界線と平行に、かつ直線状に形成され、
前記ワード線は、前記第1及び2の電源線、前記第1及び2の接地線、及び、前記第1及び2のビット線の上を、前記NウェルとPウェルとの境界線と直交し、かつ直線状に、前記第1のNチャネル型MOSFETの前記ゲート電極に電気的に接続されたビアの開放端と、前記第2のNチャネル型MOSFETの前記ゲート電極に電気的に接続された前記ビアの開放端とを結ぶように形成されることを
特徴とする請求項2に記載の半導体記憶装置。
The first bit line, the second bit line, the first power supply line, the second power supply line, the first ground line, and the second ground line are respectively connected to the third N-channel MOSFET. The drain of the fourth N-channel MOSFET, the source of the first P-channel MOSFET, the source of the second P-channel MOSFET, the source of the first N-channel MOSFET And electrically connected to the open ends of the vias electrically connected to the source of the second N-channel MOSFET,
The first bit line, the second bit line, the first power supply line, the second power supply line, the first ground line, and the second ground line are boundaries between the N well and the P well. Formed in parallel with the line and in a straight line,
The word line is perpendicular to a boundary line between the N well and the P well on the first and second power supply lines, the first and second ground lines, and the first and second bit lines. And an open end of a via electrically connected to the gate electrode of the first N-channel MOSFET and a gate electrode of the second N-channel MOSFET in a straight line. The semiconductor memory device according to claim 2, wherein the semiconductor memory device is formed to connect to an open end of the via.
前記第1のインバータと、前記第2のインバータと、前記第3のNチャネル型MOSFETと、前記第4のNチャネル型MOSFETとで構成されたメモリセルの、長辺方向の境界線に対して、線対称に前記メモリセルが複数配列されたメモリアレイと、
前記メモリアレイの前記各ワード線のアドレスを指定するアドレスデコーダと、
前記アドレスデコーダで指定された前記アドレスに保存されたデータを読み書きするRead/Write回路とを、
具備することを特徴とする請求項1に記載の半導体記憶装置。
With respect to the boundary line in the long side direction of the memory cell composed of the first inverter, the second inverter, the third N-channel MOSFET, and the fourth N-channel MOSFET A memory array in which a plurality of the memory cells are arranged in line symmetry,
An address decoder for designating an address of each word line of the memory array;
A read / write circuit for reading and writing data stored at the address designated by the address decoder;
The semiconductor memory device according to claim 1, further comprising:
前記Read/Write回路には、読み出したデータを増幅するセンスアンプが含まれていることを特徴とする請求項4に記載の半導体記憶装置。   5. The semiconductor memory device according to claim 4, wherein the read / write circuit includes a sense amplifier that amplifies read data.
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