JPH04294576A - Semiconductor device - Google Patents
Semiconductor deviceInfo
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- JPH04294576A JPH04294576A JP3083130A JP8313091A JPH04294576A JP H04294576 A JPH04294576 A JP H04294576A JP 3083130 A JP3083130 A JP 3083130A JP 8313091 A JP8313091 A JP 8313091A JP H04294576 A JPH04294576 A JP H04294576A
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- Electrodes Of Semiconductors (AREA)
- Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)
Abstract
Description
【0001】0001
【産業上の利用分野】本発明は、半導体装置、特にシー
ト抵抗の大きな材料で形成しても抵抗の小さな配線が得
られる半導体装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor device, and more particularly to a semiconductor device in which wiring with low resistance can be obtained even when formed of a material with high sheet resistance.
【0002】0002
【従来の技術】S(スタテック)RAMは、各メモリセ
ルに対して電源を供給しなければならない。そして、メ
モリセルにデータを書き込む場合、電源ラインから負荷
手段(高抵抗負荷あるいは負荷MOSトランジスタ)及
びスイッチング(ワード)MOSトランジスタを介して
ビット線に電流が流れる。そして、この書き込むときに
流れる電流が最も大きな値になり、この電流と電源ライ
ンの寄生抵抗との積であるところの無視できない大きさ
の電圧降下が電源ラインにおいて生じ、この電圧降下の
値を小さくする必要が生じている。2. Description of the Related Art In an S (static) RAM, power must be supplied to each memory cell. When writing data into a memory cell, a current flows from the power supply line to the bit line via the load means (high resistance load or load MOS transistor) and the switching (word) MOS transistor. Then, the current that flows when writing becomes the largest value, and a non-negligible voltage drop occurs in the power supply line, which is the product of this current and the parasitic resistance of the power supply line, and the value of this voltage drop is reduced. There is a need to do so.
【0003】尤も、負荷をポリシリコンからなる高抵抗
素子で形成したタイプのSRAMの場合、負荷が高抵抗
なので書き込み時に電源ラインからビット線に流れる電
流を充分に小さくできるので、電源ラインはシート抵抗
が充分に小さいとはいえない多結晶シリコンを用いても
差し支えない。そして、実際に多結晶シリコンにより電
源ラインが構成されている。However, in the case of a type of SRAM in which the load is formed of a high resistance element made of polysilicon, the load is high resistance, so the current flowing from the power supply line to the bit line during writing can be made sufficiently small, so the power supply line has a sheet resistance. There is no problem even if polycrystalline silicon is used, which cannot be said to be sufficiently small. The power supply line is actually made of polycrystalline silicon.
【0004】それに対して、フルCMOSタイプのSR
AM、即ちnチャンネルMOSトランジスタを駆動トラ
ンジスタとして用い、pチャンネルMOSトランジスタ
を負荷トランジスタとして用いたSRAMの場合、負荷
がpチャンネルMOSトランジスタからなるので書き込
むときに流れる電流Iは相当に大きくなる。従って、電
源ラインの抵抗Rを相当に小さくしなければ電源ライン
での電圧降下が大きくなってしまう。このようにフルC
MOSタイプのSRAMには電源ラインで電圧降下が大
きいという問題を有するが、しかし、セル動作の安定性
、ソフトエラー耐性が強いという捨て難い非常に大きな
利点を有するのである。On the other hand, full CMOS type SR
In the case of an AM, that is, an SRAM that uses an n-channel MOS transistor as a drive transistor and a p-channel MOS transistor as a load transistor, the current I that flows during writing becomes considerably large because the load consists of a p-channel MOS transistor. Therefore, unless the resistance R of the power supply line is made considerably small, the voltage drop in the power supply line will become large. Full C like this
Although MOS type SRAMs have the problem of a large voltage drop in the power supply line, they have extremely large advantages such as stable cell operation and high resistance to soft errors.
【0005】ちなみに、4MのフルCMOS型SRAM
を例に採ると、書き込むときに1つのセルに流れる電流
Iが約60μAであるとすると電源ラインでの最大電圧
降下ΔVは次式で表わされる。
ΔV=8RI
尚、RIを8倍するのは、8ビットのセルが同時に書き
込まれるからである。[0005] By the way, 4M full CMOS type SRAM
For example, if the current I flowing through one cell during writing is approximately 60 μA, the maximum voltage drop ΔV on the power supply line is expressed by the following equation. ΔV=8RI Note that RI is multiplied by 8 because 8-bit cells are written at the same time.
【0006】一方、メモリセル内のインバータ(フリッ
プフロップを構成するインバータ)が正常動作する条件
(主として駆動MOSトランジスタのしきい値電圧Vt
hにより決まる)や電源電圧の変動等を勘案すると、電
源ラインでの電圧降下ΔVの最大許容値はさほど大きく
はない。そして、これを仮に1Vとすると、この条件を
満たす電源ラインの抵抗Rはマージンを無視した場合次
式で表わされる。
R≦1/8・I≒2000[Ω]
即ち、電源ラインの抵抗Rは2KΩ以下でなければなら
ないということになる。しかし、マージンを確保しなけ
ればならないということも勘案すると実際上1KΩ以下
にする必要がある。On the other hand, the conditions for normal operation of the inverter (inverter constituting a flip-flop) in the memory cell (mainly the threshold voltage Vt of the drive MOS transistor)
The maximum permissible value of the voltage drop ΔV on the power supply line is not very large, taking into consideration factors such as (determined by h) and fluctuations in the power supply voltage. If this is assumed to be 1V, the resistance R of the power supply line that satisfies this condition is expressed by the following equation, ignoring the margin. R≦1/8・I≒2000 [Ω] That is, the resistance R of the power supply line must be 2KΩ or less. However, taking into consideration the fact that a margin must be ensured, it is actually necessary to reduce the resistance to 1KΩ or less.
【0007】そこで、フルCMOS型SRAMにおいて
は、図3に示すようにセルa、a、…に直接電源を供給
する電源ラインbも、該電源ラインcと同様にアルミニ
ウム(1Al)で構成していた。Therefore, in a full CMOS type SRAM, as shown in FIG. 3, the power line b that directly supplies power to the cells a, a, . . . is also made of aluminum (1Al) like the power line c. Ta.
【0008】[0008]
【発明が解決しようとする課題】ところが、上述したよ
うにセルa、a、…に直接電源を供給する電源ラインb
も、該電源ラインcと同様にアルミニウム(1Al)で
構成した場合には、セル、セルアレイの占有面積が大き
くなり、RAMの高集積化が難しいという問題がある。
というのは、RAMには1Alにより形成しなければな
らないものが他にもあるからである。即ち、ビット線は
2Al(第2層目のアルミニウム膜)で形成するのが普
通であるが、グランド線と、メインワード線は1Alに
より形成しなければならず、これ等のほかに図3におけ
る電源ラインbまでも1Alにより形成するようにした
場合には、1Alの点からRAMの高集積化が妨げられ
てしまうことになる。[Problem to be Solved by the Invention] However, as mentioned above, the power supply line b that directly supplies power to cells a, a,...
However, if it is made of aluminum (1Al) like the power supply line c, the area occupied by the cells and cell arrays becomes large, making it difficult to achieve high integration of the RAM. This is because there are other parts of the RAM that must be made of 1Al. That is, the bit line is normally formed of 2Al (second layer aluminum film), but the ground line and main word line must be formed of 1Al, and in addition to these, the If even the power supply line b is made of 1Al, high integration of the RAM will be hindered due to the 1Al.
【0009】尚、メインワード線が1Alにより形成さ
れる点について述べると、ワード線は多結晶シリコンに
より構成されているのが普通であるが、デバイデッドワ
ードライン方式のSRAMはメインワードラインを1A
lにより形成し、セクションワードラインを多結晶シリ
コンにより形成している。そして、1M、4Mを問わず
SRAMは、デバイデッドワードライン方式を採用して
いる。このように、各メモリセルに直接電源電圧を供給
する電源ラインを1Alにより形成している限りこれ以
上の高集積化を図ることは難しかった。Regarding the point that the main word line is made of 1A, the word line is normally made of polycrystalline silicon, but in the divided word line type SRAM, the main word line is made of 1A.
The section word line is formed from polycrystalline silicon. Regardless of whether it is 1M or 4M, SRAM uses a divided word line method. As described above, as long as the power supply line that supplies the power supply voltage directly to each memory cell is made of 1Al, it has been difficult to achieve higher integration.
【0010】本発明はこのような問題点を解決すべく為
されたものであり、シート抵抗の大きな材料で形成して
も抵抗の小さな配線が得られるようにすることを目的と
する。The present invention was made to solve these problems, and it is an object of the present invention to make it possible to obtain wiring with low resistance even when it is formed of a material with high sheet resistance.
【0011】[0011]
【課題を解決するための手段】本発明半導体装置は、全
面的に形成された導電層を配線として用いてなることを
特徴とする。[Means for Solving the Problems] The semiconductor device of the present invention is characterized in that a conductive layer formed over the entire surface is used as wiring.
【0012】0012
【実施例】以下、本発明半導体装置を図示実施例に従っ
て詳細に説明する。図1の(A)乃至(C)は本発明を
SOI型フルCMOSSRAMに適用した一つの実施例
を説明するためのもので、(A)はメモリセルの回路図
、(B)は要部を示す断面図、(C)は平面図である。
図面において、Qp、Qpはpチャンネルの負荷MOS
トランジスタ、Qn、Qnはnチャンネルの駆動MOS
トランジスタ、Qw、Qwはnチャンネルのスイッチン
グMOSトランジスタであり、これ等のMOSトランジ
スタはSOI層に形成されている。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The semiconductor device of the present invention will be explained in detail below according to the illustrated embodiments. 1A to 1C are for explaining one embodiment in which the present invention is applied to an SOI type full CMOSSRAM, in which (A) is a circuit diagram of a memory cell, and (B) is a main part. The sectional view shown in FIG. 12C is a plan view. In the drawing, Qp and Qp are p-channel load MOS
Transistor, Qn, Qn is n-channel drive MOS
The transistors Qw and Qw are n-channel switching MOS transistors, and these MOS transistors are formed in the SOI layer.
【0013】1はシリコンSiからなるSOI基板、2
は絶縁層、3は多結晶シリコンからなる配線層で、後述
するアルミニウム電源ライン(7)から受けた電源電流
を個々のメモリセルに供給する電源配線としての役割を
果す。即ち、図3に示す従来例における電源ラインbに
相当する役割を果す。この多結晶シリコンからなる配線
層3は全面的に、少なくともメモリセルアレイが形成さ
れた領域に敷き詰められるように形成されており、その
ように形成されることによって比抵抗、シート抵抗が低
いにも拘らず電源ラインの抵抗Rを小さくすることを可
能にする。1 is an SOI substrate made of silicon Si, 2
3 is an insulating layer, and 3 is a wiring layer made of polycrystalline silicon, which serves as a power supply wiring for supplying a power supply current received from an aluminum power supply line (7) to be described later to each memory cell. That is, it plays a role corresponding to the power supply line b in the conventional example shown in FIG. The wiring layer 3 made of polycrystalline silicon is formed so as to cover the entire surface, at least in the area where the memory cell array is formed. First, it is possible to reduce the resistance R of the power supply line.
【0014】4は上記多結晶シリコンからなる配線層3
上に形成されたSOI層の下地となる絶縁膜、5はSO
I層で、該SOI層5に各MOSトランジスタが形成さ
れている。5aはSOI層5に形成されたところの一つ
のメモリセルのpチャンネルMOSトランジスタのソー
ス、5bはnチャンネルMOSトランジスタのソースで
ある。6は絶縁膜4に形成されたコンタクトホールで、
該コンタクトホール6を通してpチャンネルMOSトラ
ンジスタのソース5aが上記配線層3に接続されている
。7は2Alからなる電源ライン[図1の(B)には現
われない]で、絶縁膜4等に形成されたコンタクトホー
ル8、8、…を通して上記配線層3に接続されている。
i、i、…は一つの負荷MOSトランジスタQpに着目
した場合のそのソースに向って各部を流れる電流であり
、その総和が書き込み電流Iとなる。4 is a wiring layer 3 made of the above-mentioned polycrystalline silicon.
An insulating film that serves as a base for the SOI layer formed above, 5 is an SO
Each MOS transistor is formed in the SOI layer 5 in the I layer. 5a is the source of a p-channel MOS transistor of one memory cell formed in the SOI layer 5, and 5b is the source of an n-channel MOS transistor. 6 is a contact hole formed in the insulating film 4;
The source 5a of the p-channel MOS transistor is connected to the wiring layer 3 through the contact hole 6. Reference numeral 7 denotes a power supply line made of 2Al (not shown in FIG. 1B), which is connected to the wiring layer 3 through contact holes 8, 8, . . . formed in the insulating film 4, etc. i, i, . . . are currents flowing through each part toward the source of one load MOS transistor Qp, and the sum of these is the write current I.
【0015】このように、本SRAMにおいては、SO
I層5の下地となる絶縁膜4の更に下側に配線層3を少
なくともメモリセルアレイ下において全面的に敷き詰め
たので、配線層3の幅がきわめて広いものとなる。従っ
て、配線層3を多結晶シリコンの如く比較的シート抵抗
の高い導電材料で形成しても電源ラインの抵抗を充分に
小さくすることができる。依って、従来のようにグラン
ドラインやセクションワードラインによって電源ライン
の幅が制約されるという虞れがなくなるので全面的に敷
き詰めるという構成が可能になり、延いては電源ライン
の幅を極めて広くできる。[0015] In this way, in this SRAM, the SO
Since the wiring layer 3 is completely spread below the insulating film 4 which is the base of the I layer 5, at least under the memory cell array, the width of the wiring layer 3 is extremely wide. Therefore, even if the wiring layer 3 is formed of a conductive material with relatively high sheet resistance, such as polycrystalline silicon, the resistance of the power supply line can be made sufficiently small. Therefore, there is no need to worry about the width of the power supply line being restricted by the ground line or section word line as in the past, and it becomes possible to have a configuration in which the power supply line is completely laid out, which in turn allows the width of the power supply line to be made extremely wide. .
【0016】ちなみに、本実施例における電源ライン抵
抗Rは下記の式で表わされる。
R≒(ρs /2π)・1n(L−r)/rここで、ρ
s は多結晶シリコン層3のシート抵抗、Lはアルミニ
ウム電源ライン8・8間の距離、rは負荷MOSトラン
ジスタであるpチャンネルMOSトランジスタQpのソ
ース5aと配線層3との間を接続するコンタクトホール
6の半径である。そして、L=460.8μm(128
ビット分)、r=0.3μm、ρs=300Ω/口とす
ると、電源ラインの抵抗Rは約350Ωと相当に低い値
にすることができる。即ち、R≦1KΩという前記条件
を充分に満たす。Incidentally, the power line resistance R in this embodiment is expressed by the following formula. R≒(ρs/2π)・1n(L-r)/rwhere, ρ
s is the sheet resistance of the polycrystalline silicon layer 3, L is the distance between the aluminum power supply lines 8 and 8, and r is the contact hole connecting between the source 5a of the p-channel MOS transistor Qp, which is a load MOS transistor, and the wiring layer 3. The radius is 6. And L=460.8 μm (128
Assuming that r=0.3 μm and ρs=300Ω/port, the resistance R of the power supply line can be set to a considerably low value of about 350Ω. That is, the above-mentioned condition of R≦1KΩ is fully satisfied.
【0017】従って、本SRAMによれば、1Alによ
り電源ラインを形成する必要がなくなり、メモリアレイ
領域においては1Alによって裏打ちワードライン及び
グランドラインのみを構成すれば良いので、従来よりも
高集積化を図ることができる。Therefore, according to the present SRAM, there is no need to form a power supply line with 1Al, and in the memory array area, only the backing word line and ground line need to be formed with 1Al, so higher integration is possible than in the past. can be achieved.
【0018】第2図は本発明半導体装置の一つの具体例
であるSOISRAMのレイアウトの要部を示す平面図
である。図面において、2点鎖線はSOI層からなるア
イランド、1点鎖線は多結晶シリコンからなり、駆動M
OSトランジスタQn及び負荷MOSトランジスタQp
のゲートを成すものと、スイッチングMOSトランジス
タQwのゲートを成すセクションワードラインとがある
。破線は1Alを、実線はビットラインを成す2Alを
それぞれ示す。尚、負荷MOSトランジスタQpのソー
スとコンタクトする配線層は、メモリセルアレイ下にお
いて全面的に敷き詰められたところのSOI層よりも下
側の多結晶シリコン層により構成され図2には現われな
い。また、駆動MOSトランジスタQn及びスイッチン
グMOSトランジスタQwのソース、ドレインにはゲー
トをマスクとしてn型不純物が拡散されているが、その
不純物拡散領域は図面がこみいるので図示しなかった。FIG. 2 is a plan view showing the main part of the layout of an SOISRAM which is a specific example of the semiconductor device of the present invention. In the drawing, the two-dot chain line is an island made of an SOI layer, the one-dot chain line is an island made of polycrystalline silicon, and the drive M
OS transistor Qn and load MOS transistor Qp
and a section word line that forms the gate of the switching MOS transistor Qw. The broken line indicates 1Al, and the solid line indicates 2Al forming the bit line. Note that the wiring layer in contact with the source of the load MOS transistor Qp is formed of a polycrystalline silicon layer below the SOI layer that is completely spread under the memory cell array, and does not appear in FIG. Further, n-type impurities are diffused into the sources and drains of the drive MOS transistor Qn and the switching MOS transistor Qw using the gates as masks, but the impurity diffusion regions are not shown because the drawing is too crowded.
【0019】[0019]
【発明の効果】本発明半導体装置は、半導体素子が形成
された半導体層の一方の面に絶縁膜を介して略全面的に
導電層が形成され、該導電層が上記絶縁膜のコンタクト
ホールを介して上記半導体素子に接続されて配線を成し
ていることを特徴とするものである。従って、本発明半
導体装置によれば、導電層をシート抵抗の大きな材料で
形成しても抵抗の小さな配線が得られる。Effects of the Invention In the semiconductor device of the present invention, a conductive layer is formed almost entirely on one surface of a semiconductor layer on which a semiconductor element is formed, with an insulating film interposed therebetween, and the conductive layer connects a contact hole in the insulating film. The device is characterized in that it is connected to the semiconductor element via a wire to form a wiring. Therefore, according to the semiconductor device of the present invention, wiring with low resistance can be obtained even if the conductive layer is formed of a material with high sheet resistance.
【図1】(A)乃至(C)は本発明半導体装置を、フル
CMOS型SRAMに適用した一つの実施例を説明する
ためのもので、(A)はメモリセルの回路図、(B)は
要部断面図、(C)は平面図である。1 (A) to (C) are for explaining one embodiment in which the semiconductor device of the present invention is applied to a full CMOS type SRAM, (A) is a circuit diagram of a memory cell, (B) (C) is a sectional view of a main part, and (C) is a plan view.
【図2】本発明半導体装置を実施したフルCMOS型S
RAMの具体的レイアウト例の要部を示す平面図である
。[Figure 2] Full CMOS type S implementing the semiconductor device of the present invention
FIG. 2 is a plan view showing a main part of a specific layout example of a RAM.
【図3】従来例の要部を示す平面図である。FIG. 3 is a plan view showing main parts of a conventional example.
3 略全面的に形成された配線を成す導電層4 絶
縁膜
5 半導体層
6 コンタクトホール3 Conductive layer 4 forming wiring formed on almost the entire surface Insulating film 5 Semiconductor layer 6 Contact hole
Claims (1)
方の面に絶縁膜を介して略全面的に導電層が形成され、
上記導電層が上記絶縁膜のコンタクトホールを介して上
記半導体素子に接続されて配線を成していることを特徴
とする半導体装置1. A conductive layer is formed substantially entirely on one surface of a semiconductor layer on which a semiconductor element is formed, with an insulating film interposed therebetween,
A semiconductor device characterized in that the conductive layer is connected to the semiconductor element through a contact hole in the insulating film to form a wiring.
Priority Applications (6)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3083130A JPH04294576A (en) | 1991-03-23 | 1991-03-23 | Semiconductor device |
GB9301223A GB2263018B (en) | 1991-03-23 | 1992-03-20 | Static random access memories |
GB9206123A GB2254487B (en) | 1991-03-23 | 1992-03-20 | Full CMOS type static random access memories |
DE4209364A DE4209364A1 (en) | 1991-03-23 | 1992-03-23 | CMOS SRAM AND METHOD FOR THE PRODUCTION THEREOF |
US07/855,663 US5332688A (en) | 1991-03-23 | 1992-03-23 | Method of manufacturing full CMOS type SRAM |
US08/078,150 US5363324A (en) | 1991-03-23 | 1993-06-17 | Full CMOS type SRAM and method of manufacturing same |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3083130A JPH04294576A (en) | 1991-03-23 | 1991-03-23 | Semiconductor device |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH04294576A true JPH04294576A (en) | 1992-10-19 |
Family
ID=13793619
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP3083130A Pending JPH04294576A (en) | 1991-03-23 | 1991-03-23 | Semiconductor device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH04294576A (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH07183474A (en) * | 1993-12-22 | 1995-07-21 | Nec Corp | Gate array semiconductor device |
KR100635042B1 (en) * | 2001-12-14 | 2006-10-17 | 삼성에스디아이 주식회사 | Flat panel display device having front electrode and manufacturing method thereof |
KR100696518B1 (en) * | 2005-05-02 | 2007-03-19 | 삼성에스디아이 주식회사 | Flat Panel Display |
-
1991
- 1991-03-23 JP JP3083130A patent/JPH04294576A/en active Pending
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