WO2025234291A1 - Semiconductor memory device - Google Patents
Semiconductor memory deviceInfo
- Publication number
- WO2025234291A1 WO2025234291A1 PCT/JP2025/015120 JP2025015120W WO2025234291A1 WO 2025234291 A1 WO2025234291 A1 WO 2025234291A1 JP 2025015120 W JP2025015120 W JP 2025015120W WO 2025234291 A1 WO2025234291 A1 WO 2025234291A1
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- WO
- WIPO (PCT)
- Prior art keywords
- transistor
- source
- channel
- wiring
- active region
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10B—ELECTRONIC MEMORY DEVICES
- H10B10/00—Static random access memory [SRAM] devices
Definitions
- This disclosure relates to the layout structure of an SRAM (Static Random Access Memory) cell (hereinafter simply referred to as a cell, where appropriate) that uses a CFET (Complementary FET).
- SRAM Static Random Access Memory
- CFET Compact FET
- SRAM is widely used in semiconductor integrated circuits. There is also a type of SRAM called dual-port SRAM, which has two ports for reading and writing data.
- transistors which are the basic components of LSIs, have achieved increased integration density, lower operating voltages, and faster operating speeds through the reduction of gate length (scaling).
- gate length scaling
- nanosheet FETs are one type of three-dimensional transistor that has attracted attention.
- Patent Document 1 discloses the layout of a two-port SRAM cell using a CFET in which a P-type nanosheet transistor and an N-type nanosheet transistor are stacked on a substrate.
- the bit lines and power supply wiring are separated into a buried wiring layer and an upper wiring layer, thereby increasing the wiring width of the wiring in the upper wiring layer.
- the wiring in the buried wiring layer cannot be arranged to overlap with the transistor (nanosheet).
- the wiring width of the wiring formed in the buried wiring layer cannot be increased, which increases the wiring resistance of the wiring and reduces the operating speed of the semiconductor memory device.
- P-type nanosheet transistors and N-type nanosheet transistors are mixed in at least one of the layers below and above the cell. This complicates the manufacturing process for the semiconductor memory device, increasing manufacturing costs. Furthermore, since the P-type nanosheet transistors and N-type nanosheet transistors must be spaced apart, the area of the semiconductor memory device increases.
- the purpose of this disclosure is to improve the operating speed of semiconductor memory devices, reduce manufacturing costs, and reduce the area of semiconductor memory devices in a layout structure of SRAM cells using CFETs.
- a first aspect of the present disclosure is a semiconductor memory device including an SRAM cell, wherein the SRAM cell comprises a first transistor having a source connected to a first power supply that supplies a first power supply voltage, a drain connected to a first node, and a gate connected to a second node; a second transistor having a source connected to the first power supply, a drain connected to the second node, and a gate connected to the first node; a third transistor having a source connected to a first bit line, a drain connected to the first node, and a gate connected to a first word line; a fourth transistor having a source connected to a second bit line that forms a first complementary bit line pair with the first bit line, a drain connected to the second node, and a gate connected to the first word line; a fifth transistor having a source connected to a fourth bit line that forms a second complementary bit line pair with the third bit line, a drain connected to the second node, and a gate connected to the second word line; a sixth transistor having
- the channel comprises a sixth active region including an eighth nanosheet extending in the first direction; a first power supply wiring formed in a back wiring layer that is a wiring layer on the back side of the first to eighth transistors, extending in the first direction and overlapping with the second and third active regions in a planar view, and connected to the first power supply; a first via formed in a region where a region in the second active region that serves as the source of the first transistor and the first power supply wiring overlap, connecting the source of the first transistor in the second active region to the first power supply wiring; and a second via formed in a region where a region in the third active region that serves as the source of the second transistor and the first power supply wiring overlap, connecting the source of the second transistor in the third active region to the first power supply wiring, wherein the first and seventh nanosheets overlap in a planar view, and the second and eighth nanosheets overlap in a planar view.
- a first power supply wiring that supplies a first power supply voltage is formed in a back wiring layer, which is the wiring layer on the back side of the first to eighth transistors.
- the power supply wiring overlaps the second and third active regions in a planar view and is connected to each other through vias provided in the overlapping regions. Therefore, the active regions (transistors) and the power supply wiring can be arranged to overlap, which allows the wiring width of the first power supply wiring that supplies the first power supply voltage to be increased and the wiring resistance of the power supply wiring to be reduced. This improves the operating speed and operational stability of the semiconductor memory device.
- the fifth and sixth active regions are formed higher in the depth direction than the first to fourth active regions.
- first conductivity type transistor to be formed in the lower part of the cell and a second conductivity type transistor to be formed in the upper part of the cell, thereby reducing the complexity of the semiconductor memory device's manufacturing process and reducing manufacturing costs. Furthermore, since it is not necessary to space the first conductivity type transistor and the second conductivity type transistor apart, the semiconductor memory device's area can be reduced.
- a second aspect of the present disclosure is a semiconductor memory device including an SRAM cell, wherein the SRAM cell comprises a first transistor having a source connected to a first power supply that supplies a first power supply voltage, a drain connected to a first node, and a gate connected to a second node; a second transistor having a source connected to the first power supply, a drain connected to the second node, and a gate connected to the first node; a third transistor having a source connected to a first bit line, a drain connected to the first node, and a gate connected to a first word line; a fourth transistor having a source connected to a second bit line that forms a first complementary bit line pair with the first bit line, a drain connected to the second node, and a gate connected to the first word line; a fifth transistor having a source connected to the third bit line, a drain connected to the first node, and a gate connected to the second word line; a sixth transistor having a source connected to a fourth bit line that forms a second
- the SRAM cell includes a first active region that constitutes the channel, source, and drain of the first transistor, the channel including a first nanosheet extending in a first direction; a second active region that constitutes the channel, source, and drain of the second transistor, the channel including a second nanosheet extending in the first direction; and a second active region that is formed above the first and second active regions in a depth direction and constitutes the channel, source, and drain of the third transistor.
- a fourth nanosheet extending in the first direction; a sixth active region including the sixth nanosheet extending in the first direction as the channel, which constitutes the channel, source, and drain of the sixth transistor; a first power supply wiring formed in a back wiring layer that is a wiring layer on the back side of the first to eighth transistors, extending in the first direction, overlapping with the first and second active regions in a planar view, and connected to the first power supply; a first via formed in a region in the first active region where the region that serves as the source of the first transistor overlaps with the first power supply wiring, connecting the source of the first transistor in the first active region to the first power supply wiring; and a second via formed in a region in the second active region where the region that serves as the source of the second transistor overlaps with the first power supply wiring, connecting the source of the second transistor in the second active region to the first power supply wiring, wherein the first and seventh nanosheets overlap in a planar view.
- a first power supply wiring that supplies a first power supply voltage is formed in a back wiring layer, which is the wiring layer on the back side of the first to eighth transistors.
- the power supply wiring overlaps the second and third active regions in a planar view and is connected to each other through vias provided in the overlapping regions. Therefore, the active regions (transistors) and the power supply wiring can be arranged to overlap, which allows the wiring width of the first power supply wiring that supplies the first power supply voltage to be increased and the wiring resistance of the power supply wiring to be reduced. This improves the operating speed and operational stability of the semiconductor memory device.
- the third to sixth active regions are formed higher in the depth direction than the first and second active regions.
- first conductivity type transistors to be formed in the lower part of the cell and second conductivity type transistors to be formed in the upper part of the cell, thereby reducing the complexity of the semiconductor memory device's manufacturing process and reducing manufacturing costs. Furthermore, because there is no need to space the first conductivity type transistors and the second conductivity type transistors apart, the semiconductor memory device's area can be reduced.
- a third aspect of the present disclosure is a semiconductor memory device including an SRAM cell, wherein the SRAM cell comprises a first transistor having a source connected to a first power supply that supplies a first power supply voltage, a drain connected to a first node, and a gate connected to a second node; a second transistor having a source connected to the first power supply, a drain connected to the second node, and a gate connected to the first node; a third transistor having a source connected to a first bit line, a drain connected to the first node, and a gate connected to a first word line; a fourth transistor having a source connected to a second bit line that forms a first complementary bit line pair with the first bit line, a drain connected to the second node, and a gate connected to the first word line; a fifth transistor having a source connected to the third bit line, a drain connected to the first node, and a gate connected to the second word line; and a sixth transistor having a source connected to a fourth bit line that forms a
- the SRAM cell includes a first active region including a third nanosheet constituting a channel, a source, and a drain of the third transistor, the channel extending in a first direction, and a ninth nanosheet constituting a channel, a source, and a drain of the ninth transistor, the channel extending in the first direction.
- a second active region constituting the channel, source, and drain of the fifth transistor the channel of which is a fifth nanosheet extending in the first direction, and the channel, source, and drain of the tenth transistor, the channel of which is a tenth nanosheet extending in the first direction
- a third active region constituting the channel, source, and drain of the fourth transistor the channel of which is a fourth nanosheet extending in the first direction, and the channel, source, and drain of the eleventh transistor, the channel of which is a eleventh nanosheet extending in the first direction
- a fourth active region constituting the channel, source, and drain of the sixth transistor the channel of which is a sixth nanosheet extending in the first direction, and the channel, source, and drain of the twelfth transistor, the channel of which is a twelfth nanosheet extending in the first direction
- the fifth and sixth active regions are formed higher in the depth direction than the first to fourth active regions. This allows a first conductivity type transistor to be formed in the lower part of the cell and a second conductivity type transistor to be formed in the upper part of the cell, thereby reducing the complexity of the semiconductor memory device manufacturing process and reducing manufacturing costs. Furthermore, since there is no need to space the first conductivity type transistor and the second conductivity type transistor apart, the area of the semiconductor memory device can be reduced.
- a layout structure of an SRAM cell using a CFET can improve the operating speed of a semiconductor memory device, reduce manufacturing costs, and reduce the area of the semiconductor memory device.
- FIG. 2 is a plan view showing an example of a layout structure of an SRAM cell according to the first embodiment.
- 1 is a cross-sectional view showing an example of a layout structure of an SRAM cell according to the first embodiment; 1 is a cross-sectional view showing an example of a layout structure of an SRAM cell according to the first embodiment;
- FIG. 2 is a circuit diagram showing the configuration of an SRAM cell according to the first embodiment.
- 10 shows another example of the configuration of the semiconductor integrated circuit device according to the first embodiment.
- FIG. 10 is a plan view showing another example of the layout structure of the SRAM cell according to the first embodiment.
- FIG. 10 is a plan view showing another example of the layout structure of the SRAM cell according to the first embodiment.
- FIG. 10 is a plan view showing another example of the layout structure of the SRAM cell according to the first embodiment.
- FIG. 10 is a plan view showing another example of the layout structure of the SRAM cell according to the first embodiment.
- FIG. 10 is a circuit diagram showing another configuration of the SRAM cell according to the first embodiment.
- FIG. 10 is a plan view showing another example of the layout structure of the SRAM cell according to the first embodiment.
- FIG. 10 is a plan view showing an example of a layout structure of an SRAM cell according to a second embodiment.
- a semiconductor memory device includes a plurality of SRAM cells. At least some of these SRAM cells include nanosheet FETs, and further include a CFET structure in which transistors of different conductivity types (in the embodiment, the lower part of the cell is P conductivity type and the upper part of the cell is N conductivity type) are stacked.
- VDD and VVSS refer to the power supply voltage or the power supply itself.
- expressions such as “same wiring width” that mean that the width, etc., is the same are considered to include the range of manufacturing variation.
- FIGS. 1(a) and 1(b) being plan views
- FIGS. 2(a) to 2(c) and 3(a) and 3(b) being cross-sectional views in the horizontal direction in a plan view.
- FIG. 1(a) shows the upper part of the cell, i.e., the part including the nanosheet transistor formed on the side farther from the substrate
- FIG. 1(b) shows the lower part of the cell, i.e., the part including the nanosheet transistor formed on the side closer to the substrate
- FIG. 2(a) shows the cross section along line X1-X1'
- FIG. 2(b) shows the cross section along line X2-X2'
- FIG. 2(c) shows the cross section along line X3-X3'
- FIG. 3(a) shows the cross section along line X4-X4'
- FIG. 3(b) shows the cross section along line X5-X5'.
- the vertical direction of the drawing is the Y direction (first direction)
- the horizontal direction of the drawing is the X direction (second direction)
- the direction perpendicular to the substrate surface is the Z direction (depth direction).
- FIG. 4 is a circuit diagram showing the configuration of an SRAM cell according to the first embodiment.
- the SRAM cell according to this embodiment has a two-port SRAM cell circuit made up of drive transistors PU1 and PU2, load transistors PD1 and PD2, and access transistors PG1 to PG4.
- the drive transistors PU1 and PU2 and the access transistors PG1 to PG4 are P-type FETs, and the load transistors PD1 and PD2 are N-type FETs.
- the drive transistor PU1 is provided between the power supply VDD and the first node NA, and the load transistor PD1 is provided between the first node NA and the power supply VSS.
- the gates of the drive transistor PU1 and the load transistor PD1 are connected to the second node NB, and they form an inverter INV1.
- the drive transistor PU2 is provided between the power supply VDD and the second node NB, and the load transistor PD2 is provided between the second node NB and the power supply VSS.
- the gates of the drive transistor PU2 and the load transistor PD2 are connected to the first node NA, and they form an inverter INV2. In other words, the output of one inverter is connected to the input of the other inverter, thereby forming a latch.
- the access transistor PG1 is provided between the first bit line BLA and the first node NA, and its gate is connected to the first word line WLA.
- the access transistor PG2 is provided between the second bit line BLAX and the second node NB, and its gate is connected to the first word line WLA.
- the access transistor PG3 is provided between the third bit line BLB and the first node NA, and its gate is connected to the second word line WLB.
- the access transistor PG4 is provided between the fourth bit line BLBX and the second node NB, and its gate is connected to the second word line WLB.
- the first and second bit lines BLA and BLAX form a first complementary bit line pair
- the third and fourth bit lines BLB and BLBX form a second complementary bit line pair.
- the states of the first and second bit lines BLA, BLAX are determined according to the data written to the first and second nodes NA, NB, making it possible to read data from the SRAM cell. Specifically, if the first node NA is at a high level and the second node NB is at a low level, the first bit line BLA is charged to a high level and the second bit line BLAX is held at a low level. On the other hand, if the first node NA is at a low level and the second node NB is at a high level, the first bit line BLA is held at a low level and the second bit line BLAX is charged to a high level.
- the states of the third and fourth bit lines BLB, BLBX are determined according to the data written to the first and second nodes NA, NB, allowing data to be read from the SRAM cell. Specifically, if the first node NA is at a high level and the second node NB is at a low level, the third bit line BLB is charged to a high level and the fourth bit line BLBX is held at a low level. On the other hand, if the first node NA is at a low level and the second node NB is at a high level, the third bit line BLB is held at a low level and the fourth bit line BLBX is charged to a high level.
- the two-port SRAM cell has the functions of writing data to the SRAM cell, retaining data, and reading data from the SRAM cell by controlling the first and second bit lines BLA, BLAX, and the first word line WLA. Furthermore, the two-port SRAM cell has the functions of writing data to the SRAM cell, retaining data, and reading data from the SRAM cell by controlling the third and fourth bit lines BLB, BLBX, and the second word line WLB.
- the dashed lines running vertically and horizontally in plan views such as Figure 1 and the dashed lines running vertically in cross-sectional views such as Figure 2, indicate grids used for component placement during design.
- the grids are arranged at equal intervals in the X direction and at equal intervals in the Y direction.
- the grid spacing may be the same or different in the X and Y directions.
- the grid spacing may also be different for each layer.
- each component does not necessarily have to be placed on a grid.
- the dotted lines surrounding the cells in plan views such as Figure 1 indicate the cell frame (outer edge of the SRAM cell) of the SRAM cell.
- SRAM cells are arranged so that the cell frame is in contact with the cell frame of an adjacent cell in the X or Y direction.
- the backside of the semiconductor chip on which the transistors are formed has a wiring layer called BM0 (Backside Metal 0).
- BM0 Backside Metal 0
- the BM0 wiring layer corresponds to the backside wiring layer.
- the BM0 wiring layer is formed with power supply wiring 11 that extends in the Y direction from both the top and bottom of the cell in the drawing.
- the power supply wiring 11 supplies the power supply voltage VDD.
- N-type transistor region on an N-type well (not shown) multiple active regions that form the channel, source, and drain of the P-type transistor are formed. Specifically, active regions P1 to P4 are formed in the P-type transistor region. Active regions P2 and P3 overlap with power supply wiring 11 in a plan view.
- access transistors PG1 to PG4 and drive transistors PU1 and PU2 are formed.
- Access transistors PG1 and PG3, drive transistors PU1 and PU2, and access transistors PG2 and PG4 each have a channel structure consisting of two overlapping sheets in a plan view, with nanosheets 21 to 26 extending in the Y direction.
- the source portion of drive transistor PU1 is connected to power supply wiring 11 via via 91, which is located at a position overlapping power supply wiring 11 in a planar view.
- the source portion of load transistor PU2 is connected to power supply wiring 11 via via 92, which is located at a position overlapping power supply wiring 11 in a planar view.
- active regions that form the channel, source, and drain of the N-type transistor are formed in the N-type transistor region.
- active regions N1 to N4 are formed in the N-type transistor region.
- Active regions N1 to N4 are each located higher in the Z direction than active regions P1 to P4.
- Active regions N1 to N4 overlap with active regions P1 to P4, respectively, in a planar view.
- load transistors PD1 and PD2 and dummy transistors DN1 to DN4 are formed.
- Load transistors PD1 and PD2 and dummy transistors DN1 to DN4 each have a channel consisting of two overlapping sheet structures in a plan view, with nanosheets 27, 28, and 30a to 30d extending in the Y direction.
- dummy transistors DN1 to DN4 are transistors that do not have a logic function.
- the width in the X direction of nanosheets 23, 24, 27, and 28 is twice the width in the X direction of nanosheets 21, 22, 25, 26, and 30a to 30d.
- the source and drain portions on both sides of the nanosheet are formed, for example, by epitaxial growth from the nanosheet.
- Gate wiring (Gate) 31-36 are formed extending in the X direction.
- Gate wiring 31 surrounds the outer peripheries of nanosheets 21 and 30a in the X and Z directions.
- Gate wiring 32 surrounds the outer peripheries of nanosheets 24 and 28 in the X and Z directions.
- Gate wiring 33 surrounds the outer peripheries of nanosheets 25 and 30b in the X and Z directions.
- Gate wiring 34 surrounds the outer peripheries of nanosheets 22 and 30c in the X and Z directions.
- Gate wiring 35 surrounds the outer peripheries of nanosheets 23 and 27 in the X and Z directions.
- Gate wiring 36 surrounds the outer peripheries of nanosheets 26 and 30d in the X and Z directions.
- Gate wiring 31 corresponds to the gates of access transistor PG1 and dummy transistor DN1.
- Gate wiring 32 corresponds to the gates of drive transistor PU2 and load transistor PD2.
- Gate wiring 33 corresponds to the gates of access transistor PG2 and dummy transistor DN2.
- Gate wiring 34 corresponds to the gates of access transistor PG3 and dummy transistor DN3.
- Gate wiring 35 corresponds to the gates of drive transistor PU1 and load transistor PD1.
- Gate wiring 36 corresponds to the gates of access transistor PG4 and dummy transistor DN4.
- local interconnects (LI) 41-46 extending in the X direction are formed at the bottom of the cell.
- Local interconnect 41 is connected to the source of access transistor PG1 in active region P1.
- Local interconnect 42 is connected to the source of access transistor PG2 in active region P4.
- Local interconnect 43 is connected to the drain of access transistor PG1 in active region P1, the drain of access transistor PG3 in active region P1, and the drain of drive transistor PU1 in active region P2.
- Local interconnect 44 is connected to the drain of drive transistor PU2 in active region P3, the drain of access transistor PG2 in active region P4, and the drain of access transistor PG4 in active region P4.
- Local interconnect 45 is connected to the source of access transistor PG3 in active region P1.
- Local interconnect 46 is connected to the source of access transistor PG4 in active region P4.
- local wiring 47-50 extending in the X direction are formed above the cell.
- Local wiring 47 is connected to the portion that will become the source of load transistor PD2 in active region N3.
- Local wiring 48 is connected to the portion that will become the drain of load transistor PD1 in active region N2.
- Local wiring 49 is connected to the portion that will become the drain of load transistor PD2 in active region N3.
- Local wiring 50 is connected to the portion that will become the source of load transistor PD1 in active region N2.
- Local wiring 48 is connected to gate wiring 32 via shared contact 51. Local wiring 48 is connected to local wiring 43 via via 52. Local wiring 49 is connected to gate wiring 35 via shared contact 53. Local wiring 49 is connected to local wiring 44 via via 54. Note that gate wiring 32, local wirings 43 and 48, shared contact 51, and via 52 correspond to the first node NA. Gate wiring 35, local wirings 44 and 49, shared contact 53, and via 54 correspond to the second node NB.
- Power supply wiring 61 and wiring 62-65 extending in the Y direction from the top to the bottom of the cell in the drawing are formed in the M1 wiring layer, which is a metal wiring layer above the active regions N1-N4. Wiring 66-69 are also formed. Power supply wiring 61 supplies power supply voltage VSS. Wiring 62-65 correspond to the first bit line BLA, third bit line BLB, second bit line BLAX, and fourth bit line BLBX, respectively.
- power supply wiring 61 overlaps with active regions P2, P3, N2, and N3 and power supply wiring 11.
- Power supply wiring 61 is connected to local wiring 47 through via 55 and to local wiring 50 through via 56.
- Via 55 is formed in the area where power supply wiring 61 and active region N3 overlap in a planar view.
- Via 56 is formed in the area where power supply wiring 61 and active region N2 overlap in a planar view.
- Wire 62 is connected to local wire 41 via via 57.
- Wire 63 is connected to local wire 45 via via 58.
- Wire 64 is connected to local wire 42 via via 59.
- Wire 65 is connected to local wire 46 via via 60.
- Wiring 71 and 72 extending in the X direction from the left and right ends of the cell in the drawing are formed in the M2 wiring layer, which is the layer above the M1 wiring layer.
- Wiring 71 and 72 correspond to the first word line WLA and the second word line WLB, respectively.
- Wiring 71 is connected to gate wiring 31 via via 81, wiring 66, and via 60a.
- Wiring 71 is connected to gate wiring 33 via via 82, wiring 67, and via 60b.
- Wiring 72 is connected to gate wiring 34 via via via 83, wiring 68, and via 60c.
- Wiring 72 is connected to gate wiring 36 via via via 84, wiring 69, and via 60d.
- power supply wiring 11 that supplies power supply voltage VDD is formed in the BM0 wiring layer, which is the wiring layer on the back side of the transistor.
- Power supply wiring 11 overlaps active areas P2 and P3 in a planar view, and is connected to each other by vias 91 and 92 provided in the overlapping areas. Therefore, because the active area (transistor) and power supply wiring can be arranged to overlap, the wiring width of power supply wiring 11 that supplies power supply voltage VDD can be increased, and the wiring resistance of the power supply wiring can be reduced. This can improve the operating speed and operational stability of the semiconductor memory device.
- P-type active regions P1 to P4 are formed in the lower part of the cell.
- N-type active regions N1 to N4 are formed in the upper part of the cell.
- P-type nanosheet transistors are formed in the lower part of the cell, and only N-type nanosheet transistors are formed in the upper part of the cell, which reduces the complexity of the semiconductor memory device manufacturing process and reduces manufacturing costs.
- the area of the semiconductor memory device can be reduced.
- the X-direction width of nanosheets 23, 24, 27, and 28 is twice the X-direction width of nanosheets 21, 22, 25, and 26. That is, the ratio of the width of the nanosheets in load transistors PD1 and PD2 to the width of the nanosheets in drive transistors PU1 and PU2 to the width of the nanosheets in access transistors PG1 to PG4 is 4:4:2.
- the drive capability of load transistors PD1 and PD2 is kept lower than that of drive transistors PU1 and PU2 by adjusting the concentration of N-type impurities contained in active regions N2 and N3.
- the concentration of N-type impurities contained in active regions N2 and N3 is adjusted so that the drive capability of load transistors PD1 and PD2 is 1/4 of the drive capability of drive transistors PU1 and PU2.
- the ratio of the drive capabilities of the load transistors PD1 and PD2, the drive transistors PU1 and PU2, and the access transistors PG1 to PG4 is 1:4:2. This ensures stable operation of the SRAM cells (static noise margin) when the word lines are driven.
- Fig. 5(a) shows another example of the configuration of the semiconductor integrated circuit device according to the first embodiment.
- the semiconductor integrated circuit device 100 shown in Fig. 5(a) is configured by stacking a first semiconductor chip 101 (chip A) and a second semiconductor chip 102 (chip B).
- Chip A has the SRAM cells and the like arranged therein.
- Chip B has power wiring formed in a wiring layer provided on its surface. Chip B is attached to the back side of chip A using bumps and the like.
- Figure 5(b) shows a cross section of the SRAM cell of Figure 1 taken along line X1-X1' in this configuration example.
- power supply wiring 11 that supplies VDD is formed in a wiring layer provided on the surface of chip B.
- Power supply wiring 11 is connected to active region P3 of chip A via via 92.
- power supply wiring 11 is also connected to active region P2 of chip A via via 91.
- FIG. 6A and 6B are plan views showing another example of the layout structure of the SRAM cell according to the first embodiment, in which Fig. 6A shows the upper part of the cell and Fig. 6B shows the lower part of the cell.
- Wiring 12 and 13 correspond to the third bit line BLB and the fourth bit line BLBX, respectively.
- Wiring 12 overlaps with active regions N1 and P1 and wiring 62 in a planar view.
- Wiring 13 overlaps with active regions N4 and P4 and wiring 64 in a planar view.
- Wiring 12 is connected to the source of access transistor PG3 in active region P1 via via 93, which is located at the overlapping position in a planar view.
- Wiring 13 is connected to the source of access transistor PG4 in active region P4 via via via 94, which is located at the overlapping position in a planar view.
- wiring 12 and 13 corresponding to the third bit line BLB and the fourth bit line BLBX, respectively, are formed in the BM0 wiring layer.
- Wiring 62 and 64 corresponding to the first bit line BLA and the second bit line BLAX, respectively, are formed in the M1 wiring layer.
- the wiring corresponding to the third bit line BLB and the fourth bit line BLBX and the wiring corresponding to the first bit line BLA and the second bit line BLAX are formed in different wiring layers, thereby suppressing crosstalk noise between the third bit line BLB and the fourth bit line BLBX and the first bit line BLA and the second bit line BLAX. This can improve the operational stability of the semiconductor memory device.
- the wiring width of the wirings 12, 13, 62, and 64 can be increased, thereby improving the operating speed of the semiconductor memory device.
- FIG. 7A and 7B are plan views showing another example of the layout structure of the SRAM cell according to the first embodiment, in which Fig. 7A shows the upper part of the cell and Fig. 7B shows the lower part of the cell.
- nanosheets 27a and 28a are arranged instead of nanosheets 27 and 28.
- Nanosheets 27a and 28a correspond to the channels of load transistors PD1 and PD2, respectively.
- the X-direction width of nanosheets 27a and 28a is half the X-direction width of nanosheets 23 and 24 (27 and 28).
- the drive capability of load transistors PD1 and PD2 in FIG. 7 is lower than the drive capability of load transistors PD1 and PD2 in FIG. 1. This reduces the drive capability of load transistors PD1 and PD2.
- the X-direction width of nanosheets 27a and 28a may be determined according to the drive capability of load transistors PD1 and PD2, and may be larger or smaller than the X-direction width of nanosheets 21, 22, 25, and 26, for example.
- FIG. 8 is a diagram illustrating the manufacturing method of the semiconductor memory device according to the first embodiment. Specifically, FIGS. 8(a) to 8(c) are cross-sectional views taken along line X6-X6' in FIG. 7.
- nanosheet 23 (24) of drive transistor PU1 (PU2) and nanosheet 27a (28a) of load transistor PD1 (PD2) are stacked in the Z direction.
- the X-direction width of nanosheet 27a (28a) is half the X-direction width of nanosheet 23 (24).
- nanosheets with different X-direction widths are stacked in the Z direction.
- Figures 8(a) to (c) will be used to explain a method for manufacturing a semiconductor memory device in which nanosheets with different X-direction widths are stacked in the Z direction.
- a laminated semiconductor 210 is formed on a semiconductor substrate 200.
- the laminated semiconductor 210 is formed by alternately stacking semiconductor layers 220 and 230.
- silicon (Si) is used as the material for the semiconductor layer 220
- a silicon germanium alloy (SiGe) is used as the material for the semiconductor layer 230.
- the laminated semiconductor 210 includes four semiconductor layers 220.
- the two semiconductor layers 220 (220a) at the top of the drawing correspond to the nanosheet 27a at the top of the cell
- the two semiconductor layers 220 (220b) at the bottom of the drawing correspond to the nanosheet 23 at the bottom of the cell.
- a mask 241 is formed above the laminated semiconductor 210 in the figure.
- the width and position of the mask 241 in the X and Y directions are formed to match the width and position of the nanosheet 23 in the X and Y directions.
- anisotropic etching is performed to remove the laminated semiconductor 210 on both the left and right sides of the mask 241 in the X direction in the figure. Thereafter, the mask 241 is removed.
- a mask 242 is formed in the upper right portion of the laminated semiconductor 210.
- the width and position of the mask 242 in the X and Y directions are formed to match the width and position of the nanosheet 27a in the X and Y directions.
- the laminated semiconductor 210 on the left side of the mask 242 in the drawing is then removed by anisotropic etching. Specifically, the upper portion of the laminated semiconductor 210 located on the left side of the mask 242 in the drawing, i.e., the semiconductor layer 220a and the semiconductor layer 230, are removed. After the mask 242 is removed, the load transistor PD1 and the drive transistor PU1 are formed.
- the manufacturing method described above makes it possible to manufacture a semiconductor memory device in which nanosheets with different widths in the X direction are stacked in the Z direction, as shown in Figure 8(c).
- FIGS. 9A and 9B are plan views showing another example of the layout structure of the SRAM cell according to the first embodiment, in which Fig. 9A shows the upper part of the cell and Fig. 9B shows the lower part of the cell.
- drive transistors PU1 and PU2 are each composed of two nanosheet FETs. Specifically, drive transistor PU1 is composed of transistors PU11 and PU12. Drive transistor PU2 is composed of transistors PU21 and PU22. Also, nanosheets 27b and 28b are arranged in place of nanosheets 27 and 28.
- active regions P5 to P8 are formed in the P-type transistor region. Active regions P5 to P8 overlap with power supply wiring 11 in plan view.
- Transistors PU11, PU12, PU21, and PU22 are formed in the P-type transistor region.
- Transistors PU11, PU12, PU21, and PU22 each have nanosheets 23a, 23b, 24a, and 24b extending in the Y direction.
- the source of transistor PU11 is connected to power supply wiring 11 via via 95, which is located at a position overlapping power supply wiring 11 in a planar view.
- the source of transistor PU12 is connected to power supply wiring 11 via via via 96, which is located at a position overlapping power supply wiring 11 in a planar view.
- the source of transistor PU21 is connected to power supply wiring 11 via via via 97, which is located at a position overlapping power supply wiring 11 in a planar view.
- the source of transistor PU22 is connected to power supply wiring 11 via via via 98, which is located at a position overlapping power supply wiring 11 in a planar view.
- active regions N5 to N8 are formed in the N-type transistor region. Active regions N5 to N8 are respectively arranged above active regions P5 to P8 in the Z direction. Active regions N5 to N8 overlap with active regions P5 to P8, respectively, in a plan view.
- load transistors PD1 and PD2 and dummy transistors DN5 and DN6 are formed.
- Load transistors PD1 and PD2 and dummy transistors DN5 and DN6 have nanosheets 27b, 28b, 30e, and 30f, respectively, extending in the Y direction.
- dummy transistors DN5 and DN6 are transistors that do not have a logic function.
- Gate wiring 32 surrounds the outer peripheries of nanosheets 24a, 24b, 28b, and 30f in the X and Z directions.
- Gate wiring 35 surrounds the outer peripheries of nanosheets 23a, 23b, 27b, and 30e in the X and Z directions.
- Gate wiring 32 corresponds to the gates of transistors PU21, PU22, load transistor PD2, and dummy transistor DN6.
- Gate wiring 35 corresponds to the gates of transistors PU11, PU12, load transistor PD1, and dummy transistor DN5.
- the portion that becomes the drain of transistor PU11 in active region P5 and the portion that becomes the drain of transistor PU12 in active region P6 are connected to the portion that becomes the drain of access transistors PG1 and PG3 in active region P1, the portion that becomes the drain of load transistor PD1 in active region N5, and gate wiring 32 via local wiring 43, via 52, local wiring 48, and shared contact 51.
- the portion that becomes the drain of transistor PU21 in active region P7 and the portion that becomes the drain of transistor PU22 in active region P8 are connected to the portion that becomes the drain of access transistors PG2 and PG4 in active region P4, the portion that becomes the drain of load transistor PD2 in active region N8, and gate wiring 35 via local wiring 44, via 54, local wiring 49, and shared contact 53.
- the source of load transistor PD1 in active region N5 is connected to power supply wiring 61 via local wiring 50 and via 56.
- the source of load transistor PD2 in active region N8 is connected to power supply wiring 61 via local wiring 47 and via 55.
- transistors PU11 and PU12 that make up drive transistor PU1 have nanosheets 23a and 23b, respectively.
- Transistors PU21 and PU22 that make up drive transistor PU2 have nanosheets 24a and 24b, respectively.
- Load transistors PD1 and PD2 have nanosheets 27b and 28b, respectively.
- Nanosheets 23a, 23b, 24a, 24b, 27b, 30e, 30f, and 28b have the same width in the X direction. This allows the drive capability of drive transistors PU1 and PU2 to be greater than the drive capability of load transistors PD1 and PD2.
- nanosheets 23a, 23b, 24a, and 24b overlap nanosheets 27b, 30e, 30f, and 28b, respectively, in a planar view. This ensures that the widths in the X direction of the nanosheets stacked in the Z direction are the same in the upper and lower cell sections, which helps prevent the manufacturing process from becoming too complicated and the manufacturing costs from increasing.
- nanosheets 23a, 23b, 24a, and 24b in the X direction are the same, they do not have to be the same.
- the wiring 63 and 65 in the M1 wiring layer may be omitted, and wiring 12 and 13 corresponding to the third bit line BLB and the fourth bit line BLBX, respectively, may be formed in the BM0 wiring layer.
- FIG. 10A and 10B are plan views showing another example of the layout structure of the SRAM cell according to the first embodiment, in which Fig. 10A shows the upper part of the cell and Fig. 10B shows the lower part of the cell.
- FIG. 11 is a circuit diagram showing another configuration of the SRAM cell according to the first embodiment.
- the SRAM cell according to this modification has a two-port SRAM cell circuit made up of load transistors PU1 and PU2, drive transistors PD1 and PD2, and access transistors PG1 to PG4.
- the load transistors PU1 and PU2 are P-type FETs
- the drive transistors PD1 and PD2 and access transistors PG1 to PG4 are N-type FETs.
- the load transistor PU1 is provided between the power supply VDD and the first node NA, and the drive transistor PD1 is provided between the first node NA and the power supply VSS.
- the gates of the load transistor PU1 and the drive transistor PD1 are connected to the second node NB, and they form an inverter INV1.
- the load transistor PU2 is provided between the power supply VDD and the second node NB, and the drive transistor PD2 is provided between the second node NB and the power supply VSS.
- the gates of the load transistor PU2 and the drive transistor PD2 are connected to the first node NA, and they form an inverter INV2. In other words, the output of one inverter is connected to the input of the other inverter, thereby forming a latch.
- the access transistor PG1 is provided between the first bit line BLA and the first node NA, and its gate is connected to the first word line WLA.
- the access transistor PG2 is provided between the second bit line BLAX and the second node NB, and its gate is connected to the first word line WLA.
- the access transistor PG3 is provided between the third bit line BLB and the first node NA, and its gate is connected to the second word line WLB.
- the access transistor PG4 is provided between the fourth bit line BLBX and the second node NB, and its gate is connected to the second word line WLB.
- the first and second bit lines BLA and BLAX form a first complementary bit line pair
- the third and fourth bit lines BLB and BLBX form a second complementary bit line pair.
- the states of the first and second bit lines BLA, BLAX are determined according to the data written to the first and second nodes NA, NB, allowing data to be read from the SRAM cell. Specifically, if the first node NA is at a high level and the second node NB is at a low level, the first bit line BLA remains at a high level and the second bit line BLAX is discharged to a low level. On the other hand, if the first node NA is at a low level and the second node NB is at a high level, the first bit line BLA is discharged to a low level and the second bit line BLAX remains at a high level.
- the states of the third and fourth bit lines BLB, BLBX are determined according to the data written to the first and second nodes NA, NB, allowing data to be read from the SRAM cell. Specifically, when the first node NA is at a high level and the second node NB is at a low level, the third bit line BLB remains at a high level and the fourth bit line BLBX is discharged to a low level. On the other hand, when the first node NA is at a low level and the second node NB is at a high level, the third bit line BLB is discharged to a low level and the fourth bit line BLBX remains at a high level.
- the two-port SRAM cell has the functions of writing data to the SRAM cell, retaining data, and reading data from the SRAM cell by controlling the first and second bit lines BLA, BLAX, and the first word line WLA. Furthermore, the two-port SRAM cell has the functions of writing data to the SRAM cell, retaining data, and reading data from the SRAM cell by controlling the third and fourth bit lines BLB, BLBX, and the second word line WLB.
- power supply wiring 11 is formed in the BM0 wiring layer, extending in the Y direction from the top to the bottom of the cell in the drawing. Power supply wiring 11 supplies the power supply voltage VDD.
- Active regions P1 to P4 are formed in the P-type transistor region. Active regions P2 and P3 overlap with power supply wiring 11 in plan view.
- load transistors PU1 and PU2 and dummy transistors DP1 to DP4 are formed.
- Dummy transistors DP1 and DP3, load transistors PU1 and PU2, and dummy transistors DP2 and DP4 each have nanosheets 21 to 26 extending in the Y direction as their channels. Note that dummy transistors DP1 to DP4 are transistors that do not have a logic function.
- active regions N1 to N4 are formed in the N-type transistor region. Active regions N1 to N4 are respectively arranged above active regions P1 to P4 in the Z direction. Active regions N1 to N4 overlap with active regions P1 to P4, respectively, in a plan view.
- Drive transistors PD1 and PD2 and access transistors PG1 to PG4 are formed in the N-type transistor region.
- Drive transistors PD1 and PD2 and access transistors PG1 to PG4 each have nanosheets 27, 28, and 30a to 30d extending in the Y direction as their channels.
- the width in the X direction of nanosheets 23, 24, 27, and 28 is twice the width in the X direction of nanosheets 21, 22, 25, 26, and 30a to 30d.
- Gate wiring 31 to 36 are formed extending in the X direction. Gate wiring 31 surrounds the outer peripheries of nanosheets 21 and 30a in the X and Z directions. Gate wiring 32 surrounds the outer peripheries of nanosheets 24 and 28 in the X and Z directions. Gate wiring 33 surrounds the outer peripheries of nanosheets 25 and 30b in the X and Z directions. Gate wiring 34 surrounds the outer peripheries of nanosheets 22 and 30c in the X and Z directions. Gate wiring 35 surrounds the outer peripheries of nanosheets 23 and 27 in the X and Z directions. Gate wiring 36 surrounds the outer peripheries of nanosheets 26 and 30d in the X and Z directions.
- Gate wiring 31 corresponds to the gates of access transistor PG1 and dummy transistor DP1.
- Gate wiring 32 corresponds to the gates of load transistor PU2 and drive transistor PD2.
- Gate wiring 33 corresponds to the gates of access transistor PG2 and dummy transistor DP2.
- Gate wiring 34 corresponds to the gates of access transistor PG3 and dummy transistor DP3.
- Gate wiring 35 corresponds to the gates of load transistor PU1 and drive transistor PD1.
- Gate wiring 36 corresponds to the gates of access transistor PG4 and dummy transistor DP4.
- Local wiring 43 and 44 extending in the X direction are formed below the cell.
- Local wiring 43 is connected to the portion of active region P2 that will become the drain of load transistor PU1.
- Local wiring 44 is connected to the portion of active region P3 that will become the drain of load transistor PU2.
- Local interconnections 47-50 and 50a-50d extending in the X direction are formed above the cell.
- Local interconnection 47 is connected to the source of drive transistor PD2 in active region N3.
- Local interconnection 48 is connected to the drain of access transistor PG1 in active region N1, the drain of access transistor PG3 in active region N1, and the drain of drive transistor PD1 in active region N2.
- Local interconnection 49 is connected to the drain of drive transistor PD2 in active region N3, the drain of access transistor PG2 in active region N4, and the drain of access transistor PG4 in active region N4.
- Local interconnection 50 is connected to the source of drive transistor PD1 in active region N2.
- Local interconnection 50a is connected to the source of access transistor PG1 in active region N1.
- Local interconnection 50b is connected to the source of access transistor PG2 in active region N4.
- Local wiring 50c is connected to the source of access transistor PG3 in active region N1.
- Local wiring 50d is connected to the source of access transistor PG4 in active region
- Local wiring 48 is connected to gate wiring 32 via shared contact 51. Local wiring 48 is connected to local wiring 43 via via 52. Local wiring 49 is connected to gate wiring 35 via shared contact 53. Local wiring 49 is connected to local wiring 44 via via 54. Note that gate wiring 32, local wirings 43 and 48, shared contact 51, and via 52 correspond to the first node NA. Gate wiring 35, local wirings 44 and 49, shared contact 53, and via 54 correspond to the second node NB.
- the M1 wiring layer is formed with power supply wiring 61 and wiring 62-65, which extend in the Y direction from the top to the bottom of the cell in the drawing. Wiring 66-69 is also formed. Power supply wiring 61 supplies power supply voltage VSS. Wiring 62-65 correspond to the first bit line BLA, third bit line BLB, second bit line BLAX, and fourth bit line BLBX, respectively.
- power supply wiring 61 overlaps with active regions N2, N3, P2, and P3, and power supply wiring 11.
- Power supply wiring 61 is connected to local wiring 47 through via 55, and to local wiring 50 through via 56.
- Via 55 is formed in the area where power supply wiring 61 and active region N3 overlap in a planar view.
- Via 56 is formed in the area where power supply wiring 61 and active region N2 overlap in a planar view.
- Wire 62 is connected to local wire 50a via via 60e.
- Wire 63 is connected to local wire 50c via via 60f.
- Wire 64 is connected to local wire 50b via via 60g.
- Wire 65 is connected to local wire 50d via via 60h.
- wiring 71 and 72 are formed, extending in the X direction from the left and right ends of the cell in the drawing.
- Wiring 71 and 72 correspond to the first word line WLA and the second word line WLB, respectively.
- Wiring 71 is connected to gate wiring 31 via via 81, wiring 66, and via 60a.
- Wiring 71 is connected to gate wiring 33 via via 82, wiring 67, and via 60b.
- Wiring 72 is connected to gate wiring 34 via via via 83, wiring 68, and via 60c.
- Wiring 72 is connected to gate wiring 36 via via via 84, wiring 69, and via 60d.
- power supply wiring 11 that supplies power supply voltage VDD is formed in the BM0 wiring layer, which is the wiring layer on the back side of the transistor.
- Power supply wiring 11 overlaps active areas P2 and P3 in a planar view, and is connected to each other by vias 91 and 92 provided in the overlapping areas. Therefore, because the active area (transistor) and power supply wiring can be arranged to overlap, the wiring width of power supply wiring 11 that supplies power supply voltage VDD can be increased, and the wiring resistance of the power supply wiring can be reduced. This can improve the operating speed and stability of the semiconductor memory device.
- P-type active regions P1 to P4 are formed in the lower part of the cell.
- N-type active regions N1 to N4 are formed in the upper part of the cell.
- P-type nanosheet transistors are formed in the lower part of the cell, and only N-type nanosheet transistors are formed in the upper part of the cell, which reduces the complexity of the semiconductor memory device manufacturing process and reduces manufacturing costs.
- the area of the semiconductor memory device can be reduced.
- the X-direction width of nanosheets 23, 24, 27, and 28 is twice the X-direction width of nanosheets 21, 22, 25, and 26. That is, the ratio of the width of the nanosheets in load transistors PU1 and PU2 to the width of the nanosheets in drive transistors PD1 and PD2 to the width of the nanosheets in access transistors PG1 to PG4 is 4:4:2.
- the drive capability of load transistors PU1 and PU2 is kept lower than that of drive transistors PD1 and PD2 by adjusting the concentration of P-type impurities contained in active regions P2 and P3.
- the concentration of P-type impurities contained in active regions P2 and P3 is adjusted so that the drive capability of load transistors PU1 and PU2 is 1/4 of the drive capability of drive transistors PD1 and PD2.
- the ratio of the drive capabilities of the load transistors PU1 and PU2, the drive transistors PD1 and PD2, and the access transistors PG1 to PG4 is 1:4:2. This ensures stable operation of the SRAM cells (static noise margin) when the word lines are driven.
- FIGS. 12A and 12B are plan views showing another example of the layout structure of the SRAM cell according to the first embodiment, in which Fig. 12A shows the upper part of the cell and Fig. 12B shows the lower part of the cell.
- drive transistors PD1 and PD2 are each composed of two nanosheet FETs. Specifically, drive transistor PD1 is composed of transistors PD11 and PD12. Drive transistor PD2 is composed of transistors PD21 and PD22. Furthermore, nanosheets 23c and 24c are arranged in place of nanosheets 23 and 24.
- active regions P5 to P8 are formed in the P-type transistor region. Active regions P5 to P8 overlap with power supply wiring 11 in plan view.
- load transistors PU1 and PU2 and dummy transistors DP5 and DP6 are formed.
- Load transistors PU1 and PU2 and dummy transistors DP5 and DP6 have nanosheets 23c, 24c, 30g, and 30h extending in the Y direction, respectively.
- dummy transistors DP5 and DP6 are transistors that do not have a logic function.
- the source of load transistor PU1 is connected to power supply wiring 11 via via 91, which is located at a position overlapping power supply wiring 11 in a planar view.
- the source of load transistor PU2 is connected to power supply wiring 11 via via 92, which is located at a position overlapping power supply wiring 11 in a planar view.
- active regions N5 to N8 are formed in the N-type transistor region. Active regions N5 to N8 are respectively arranged above active regions P5 to P8 in the Z direction. Active regions N5 to N8 overlap with active regions P5 to P8, respectively, in a plan view.
- Transistors PD11, PD12, PD21, and PD22 are formed in the N-type transistor region.
- Transistors PD11, PD12, PD21, and PD22 have nanosheets 27c, 27d, 28c, and 28d, respectively, extending in the Y direction.
- Nanosheets 21, 22, 23c, 24c, 25, 26, 27c, 27d, 28c, 28d, 30a-30d, 30g, and 30h have the same width in the X direction.
- Gate wiring 32 surrounds the outer peripheries of nanosheets 24c, 28c, 28d, and 30h in the X and Z directions.
- Gate wiring 35 surrounds the outer peripheries of nanosheets 23c, 27c, 27d, and 30g in the X and Z directions.
- Gate wiring 32 corresponds to the gates of transistors PD21, PD22, load transistor PU2, and dummy transistor DP6.
- Gate wiring 35 corresponds to the gates of transistors PD11, PD12, load transistor PU1, and dummy transistor DP5.
- the drain of load transistor PU1 in active region P5 is connected via local wiring 43, via 52, local wiring 48, and shared contact 51 to the drains of access transistors PG1 and PG3 in active region N1, the drain of transistor PD11 in active region N5, the drain of transistor PD12 in active region N6, and gate wiring 32.
- the drain of load transistor PU2 in active region P8 is connected via local wiring 44, via 54, local wiring 49, and shared contact 53 to the drains of access transistors PG2 and PG4 in active region N4, the drain of transistor PD21 in active region N7, the drain of transistor PD22 in active region N8, and gate wiring 35.
- transistors PD11 and PD12 that constitute drive transistor PD1 have nanosheets 27c and 27d, respectively.
- Transistors PD21 and PD22 that constitute drive transistor PD2 have nanosheets 28c and 28d, respectively.
- Load transistors PU1 and PU2 have nanosheets 23c and 24c, respectively. Nanosheets 23c, 24c, 27c, 27d, 28c, 28d, 30g, and 30h have the same width in the X direction. This allows the drive capability of drive transistors PD1 and PD2 to be greater than the drive capability of load transistors PU1 and PU2.
- nanosheets 23c, 30g, 30h, and 24c overlap nanosheets 27c, 27d, 28c, and 28d in a planar view. This ensures that the widths of the stacked nanosheets in the X direction are the same in the upper and lower parts of the cell, which helps to prevent the manufacturing process from becoming too complicated and the manufacturing costs from increasing.
- nanosheets 27c, 27d, 28c, and 28d in the X direction are the same, they do not have to be the same.
- the wiring 63 and 65 in the M1 wiring layer may be omitted, and wiring 12 and 13 corresponding to the third bit line BLB and the fourth bit line BLBX, respectively, may be formed in the BM0 wiring layer.
- Second Embodiment 13A and 13B are plan views showing an example of the layout structure of an SRAM cell according to the second embodiment. Specifically, FIG. 13A shows the upper part of the cell, and FIG. 13B shows the lower part of the cell. In FIG. 13, the circuit of FIG. 4 is configured in the SRAM cell.
- drive transistors PU1 and PU2 are each composed of two nanosheet FETs. Specifically, drive transistor PU1 is composed of transistors PU11 and PU12. Drive transistor PU2 is composed of transistors PU21 and PU22. Also, the arrangement of access transistors PG1 to PG4 is different.
- the BM0 wiring layer is formed with power supply wiring 111 and wiring 112-115, which extend in the Y direction from the top to the bottom of the cell in the drawing.
- Power supply wiring 111 supplies power supply voltage VDD.
- Wiring 112-115 correspond to the first bit line BLA, third bit line BLB, second bit line BLAX, and fourth bit line BLBX, respectively.
- Active regions P11 to P14 are formed in the P-type transistor region. In plan view, active regions P11 to P14 overlap with wiring 112 to 115, respectively.
- access transistors PG1 to PG4 and transistors PU11, PU12, PU21, and PU22 are formed.
- Access transistor PG1, transistor PU11, access transistor PG3, transistors PU12 and PU21, access transistor PG2, transistor PU22, and access transistor PG4 each have nanosheets 121 to 128 extending in the Y direction as their channels.
- the source portion of access transistor PG1 is connected to wiring 112 via via 191 located at a position overlapping wiring 112 in a planar view.
- the source portion of access transistor PG3 is connected to wiring 113 via via 192 located at a position overlapping wiring 113 in a planar view.
- the source portion of access transistor PG2 is connected to wiring 114 via via 193 located at a position overlapping wiring 114 in a planar view.
- the source portion of access transistor PG4 is connected to wiring 115 via via 194 located at a position overlapping wiring 115 in a planar view.
- active regions N11 to N14 are formed in the N-type transistor region. Active regions N11 to N14 are respectively arranged above active regions P11 to P14 in the Z direction. Active regions N11 to N14 overlap with active regions P11 to P14, respectively, in a plan view.
- load transistors PD1 and PD2 and dummy transistors DN11 to DN14 are formed.
- Load transistors PD1 and PD2 and dummy transistors DN11 to DN14 each have nanosheets 129, 130, and 130a to 130d extending in the Y direction.
- dummy transistors DN11 to DN14 are transistors that do not have a logic function.
- the X-direction width of nanosheets 129 and 130 is smaller than the X-direction width of nanosheets 121-128 and 130a-130d. Note that the X-direction width of nanosheets 129 and 130 may be the same as the X-direction width of nanosheets 121-128 and 130a-130d.
- Gate wiring 131-136 are formed extending in the X direction. Gate wiring 131 surrounds the outer peripheries of nanosheets 121 and 130a in the X and Z directions. Gate wiring 132 surrounds the outer peripheries of nanosheet 123 in the X and Z directions. Gate wiring 133 surrounds the outer peripheries of nanosheets 125, 127, 130, and 130b in the X and Z directions. Gate wiring 134 surrounds the outer peripheries of nanosheets 122, 124, 129, and 130c in the X and Z directions. Gate wiring 135 surrounds the outer peripheries of nanosheet 126 in the X and Z directions.
- Gate wiring 136 surrounds the outer peripheries of nanosheets 128 and 130d in the X and Z directions.
- Gate wiring 131 corresponds to the gates of access transistor PG1 and dummy transistor DN11.
- Gate wiring 32 corresponds to the gate of access transistor PG3.
- Gate wiring 133 corresponds to the gates of load transistor PD2, transistors PU21 and PU22, and dummy transistor DN12.
- Gate wiring 134 corresponds to the gates of load transistor PD1, transistors PU11 and PU12, and dummy transistor DN13.
- Gate wiring 135 corresponds to the gate of access transistor PG2.
- Gate wiring 136 corresponds to the gates of access transistor PG4 and dummy transistor DN14.
- local wiring 141-144 extending in the X direction are formed at the bottom of the cell.
- Local wiring 141 is connected to power supply wiring 111 via via 195.
- Local wiring 141 is connected to the portion that becomes the source of transistor PU21 in active region P13 and the portion that becomes the source of transistor PU22 in active region P14.
- Local wiring 142 is connected to the portion that becomes the drain of access transistor PG1 in active region P11, the portion that becomes the drain of transistor PU11 in active region P11, the portion that becomes the drain of access transistor PG3 in active region P12, and the portion that becomes the drain of transistor PU12 in active region P12.
- Local wiring 143 is connected to the portion that will become the drain of transistor PU21 in active region P13, the portion that will become the drain of access transistor PG2 in active region P13, the portion that will become the drain of transistor PU22 in active region P14, and the portion that will become the drain of access transistor PG4 in active region P14.
- Local wiring 144 is connected to power supply wiring 111 via via 196. Local wiring 144 is connected to the portion that will become the source of transistor PU11 in active region P11 and the portion that will become the source of transistor PU12 in active region P12.
- local wiring 145-148 extending in the X direction are formed above the cell.
- Local wiring 145 is connected to the portion that will become the source of load transistor PD2 in active region N13.
- Local wiring 146 is connected to the portion that will become the drain of load transistor PD1 in active region N12.
- Local wiring 147 is connected to the portion that will become the drain of load transistor PD2 in active region N13.
- Local wiring 148 is connected to the portion that will become the source of load transistor PD1 in active region N12.
- Local wiring 146 is connected to gate wiring 133 via shared contact 151.
- Local wiring 146 is connected to local wiring 142 via via 152.
- Local wiring 147 is connected to gate wiring 134 via shared contact 153.
- Local wiring 147 is connected to local wiring 143 via via 154.
- Gate wiring 133, local wirings 142 and 146, shared contact 151, and via 152 correspond to the first node NA.
- Gate wiring 134, local wirings 143 and 147, shared contact 153, and via 154 correspond to the second node NB.
- Power supply wiring 161 is formed in the M1 wiring layer, extending in the Y direction from the top to the bottom of the cell in the drawing. Wiring 162 to 165 are also formed. Power supply wiring 161 supplies power supply voltage VSS. Power supply wiring 161 is connected to local wiring 145 via via 155, and to local wiring 148 via via 156.
- wiring 171 and 172 are formed, extending in the X direction from the left and right ends of the cell in the drawing.
- Wiring 171 and 172 correspond to the first word line WLA and the second word line WLB, respectively.
- Wiring 171 is connected to gate wiring 131 via via 181, wiring 162, and via 157.
- Wiring 171 is connected to gate wiring 135 via via 182, wiring 163, and via 158.
- Wiring 172 is connected to gate wiring 132 via via 183, wiring 164, and via 159.
- Wiring 172 is connected to gate wiring 136 via via via 184, wiring 165, and via 160.
- wirings 112-115 corresponding to the first bit line BLA, third bit line BLB, second bit line BLAX, and fourth bit line BLBX are formed in the BM0 wiring layer, which is the wiring layer on the back side of the transistors.
- Wiring 112 overlaps with active region P11 in a planar view and is connected to each other through via 191 provided in the overlapping region.
- Wiring 113 overlaps with active region P12 in a planar view and is connected to each other through via 192 provided in the overlapping region.
- Wiring 114 overlaps with active region P13 in a planar view and is connected to each other through via 193 provided in the overlapping region.
- Wiring 115 overlaps with active region P14 in a planar view and is connected to each other through via 194 provided in the overlapping region. Therefore, since the active regions (transistors) and bit lines can be arranged to overlap, the wiring width of the bit lines can be increased and the wiring resistance of the bit lines can be reduced. This improves the operating speed of the semiconductor memory device.
- P-type active regions P11 to P14 are formed in the lower part of the cell.
- N-type active regions N11 to N14 are formed in the upper part of the cell.
- P-type nanosheet transistors are formed in the lower part of the cell, and only N-type nanosheet transistors are formed in the upper part of the cell, which reduces the complexity of the semiconductor memory device manufacturing process and reduces manufacturing costs.
- the area of the semiconductor memory device can be reduced.
- the X-direction width of nanosheets 129 and 130 is smaller than the X-direction width of nanosheets 121-128 and 130a-130d.
- Nanosheets 129 and 130 are arranged overlapping nanosheets 124 and 125 in the Z direction.
- nanosheets with different X-direction widths are stacked in the Z direction.
- Nanosheets with different X-direction widths can be stacked in the Z direction using the semiconductor memory device manufacturing method of Figure 8.
- nanosheets are formed above the nanosheets 123 and 126 in the Z direction. That is, in this embodiment, nanosheets are not formed above the cells, but only below the cells. In this case, in the method for manufacturing the semiconductor memory device shown in FIG. 8, by not forming mask 242 above the stacked semiconductor 210 in FIG. 8(b), nanosheets can be created only below the cells.
- each transistor is provided with two nanosheets, but some or all of the transistors may be provided with one nanosheet or three or more nanosheets.
- the cross-sectional shape of the nanosheet is rectangular, but this is not limited to this.
- it may be square, circular, elliptical, etc.
- the shared contacts 51, 53, 151, and 153 may be manufactured in the same process as the contacts (gate contacts) and local wiring, or may be manufactured in a separate process.
- the power supply that supplies the power supply voltage VDD to the sources of the drive transistors PU1 and PU2 is not limited to a power supply supplied from outside the semiconductor integrated circuit, but may be a power supply generated inside the semiconductor integrated circuit or a power supply generated inside the semiconductor memory device.
- This disclosure provides a layout structure for an SRAM cell using a CFET that can improve the operating speed of a semiconductor memory device, reduce manufacturing costs, and reduce the area of the semiconductor memory device.
Landscapes
- Semiconductor Memories (AREA)
Abstract
Description
本開示は、CFET(Complementary FET)を用いたSRAM(Static Random Access Memory)セル(以下、適宜、単にセルともいう)のレイアウト構造に関する。 This disclosure relates to the layout structure of an SRAM (Static Random Access Memory) cell (hereinafter simply referred to as a cell, where appropriate) that uses a CFET (Complementary FET).
SRAMは半導体集積回路において広く用いられている。SRAMにはデータの読み書き用ポートが2つ備えられた2ポートSRAMが存在する。 SRAM is widely used in semiconductor integrated circuits. There is also a type of SRAM called dual-port SRAM, which has two ports for reading and writing data.
また、LSIの基本構成要素であるトランジスタは、ゲート長の縮小(スケーリング)により、集積度の向上、動作電圧の低減、および動作速度の向上を実現してきた。しかし近年、過度なスケーリングによるオフ電流と、それによる消費電力の著しい増大が問題となっている。この問題を解決するため、トランジスタ構造を従来の平面型から立体型に変更した立体構造トランジスタが盛んに研究されている。立体構造トランジスタの1つとしてナノシートFETが注目されている。 Furthermore, transistors, which are the basic components of LSIs, have achieved increased integration density, lower operating voltages, and faster operating speeds through the reduction of gate length (scaling). However, in recent years, excessive scaling has caused problems with off-state current and the resulting significant increase in power consumption. To solve this problem, there has been active research into three-dimensional transistors, which change the transistor structure from the conventional planar type to a three-dimensional one. Nanosheet FETs are one type of three-dimensional transistor that has attracted attention.
特許文献1には、P型ナノシートトランジスタとN型ナノシートトランジスタとを基板に対して積層したCFETを用いた2ポートSRAMセルのレイアウトが開示されている。 Patent Document 1 discloses the layout of a two-port SRAM cell using a CFET in which a P-type nanosheet transistor and an N-type nanosheet transistor are stacked on a substrate.
ここで、特許文献1技術では、ビット線と電源配線とを埋込配線層と上層の配線層とに分けて設けることによって、上層の配線層に設ける配線の配線幅を大きくしているが、埋込配線層の配線はトランジスタ(ナノシート)と重畳して設けることができない。このため、埋込配線層に形成する配線の配線幅を大きくすることができないため、当該配線の配線抵抗が大きくなり、半導体記憶装置の動作速度が低下する。 In the technology disclosed in Patent Document 1, the bit lines and power supply wiring are separated into a buried wiring layer and an upper wiring layer, thereby increasing the wiring width of the wiring in the upper wiring layer. However, the wiring in the buried wiring layer cannot be arranged to overlap with the transistor (nanosheet). As a result, the wiring width of the wiring formed in the buried wiring layer cannot be increased, which increases the wiring resistance of the wiring and reduces the operating speed of the semiconductor memory device.
また、セル下部およびセル上部の少なくともいずれか一方の層において、P型ナノシートトランジスタとN型ナノシートトランジスタとが混在している。これにより、半導体記憶装置の製造プロセスが複雑化するため、製造コストが上がる。また、P型ナノシートトランジスタとN型ナノシートトランジスタとを離間して配置する必要があるため、半導体記憶装置の面積が増大する。 Furthermore, P-type nanosheet transistors and N-type nanosheet transistors are mixed in at least one of the layers below and above the cell. This complicates the manufacturing process for the semiconductor memory device, increasing manufacturing costs. Furthermore, since the P-type nanosheet transistors and N-type nanosheet transistors must be spaced apart, the area of the semiconductor memory device increases.
本開示は、CFETを用いたSRAMセルのレイアウト構造において、半導体記憶装置の動作速度を向上させ、製造コストを抑えるとともに、半導体記憶装置の小面積化を図ることを目的とする。 The purpose of this disclosure is to improve the operating speed of semiconductor memory devices, reduce manufacturing costs, and reduce the area of semiconductor memory devices in a layout structure of SRAM cells using CFETs.
本開示の第1態様では、SRAMセルを含む半導体記憶装置であって、前記SRAMセルは、ソースが第1電源電圧を供給する第1電源に、ドレインが第1ノードに、ゲートが第2ノードにそれぞれ接続された第1トランジスタと、ソースが前記第1電源に、ドレインが前記第2ノードに、ゲートが前記第1ノードにそれぞれ接続された第2トランジスタと、ソースが第1ビット線に、ドレインが前記第1ノードに、ゲートが第1ワード線にそれぞれ接続された第3トランジスタと、ソースが前記第1ビット線と第1相補ビット線対を構成する第2ビット線に、ドレインが前記第2ノードに、ゲートが前記第1ワード線にそれぞれ接続された第4トランジスタと、ソースが第3ビット線に、ドレインが前記第1ノードに、ゲートが第2ワード線にそれぞれ接続された第5トランジスタと、ソースが前記第3ビット線と第2相補ビット線対を構成する第4ビット線に、ドレインが前記第2ノードに、ゲートが前記第2ワード線にそれぞれ接続された第6トランジスタと、ソースが前記第1電源電圧と異なる第2電源電圧を供給する第2電源に、ドレインが前記第1ノードに、ゲートが前記第2ノードにそれぞれ接続された第7トランジスタと、ソースが前記第2電源に、ドレインが前記第2ノードに、ゲートが前記第1ノードにそれぞれ接続された第8トランジスタとを備え、前記第1~第6トランジスタは、第1導電型のトランジスタであり、前記第7および第8トランジスタは、前記第1導電型と異なる第2導電型のトランジスタであり、前記SRAMセルは、前記第3トランジスタのチャネル、ソースおよびドレインを構成しており、当該チャネルとして、第1方向に延びている第3ナノシート、ならびに、前記第5トランジスタのチャネル、ソースおよびドレインを構成しており、当該チャネルとして、前記第1方向に延びている第5ナノシートを含む第1アクティブ領域と、前記第1トランジスタのチャネル、ソースおよびドレインを構成しており、当該チャネルとして、前記第1方向に延びている第1ナノシートを含む第2アクティブ領域と、前記第2トランジスタのチャネル、ソースおよびドレインを構成しており、当該チャネルとして、前記第1方向に延びている第2ナノシートを含む第3アクティブ領域と、前記第4トランジスタのチャネル、ソースおよびドレインを構成しており、当該チャネルとして、前記第1方向に延びている第4ナノシート、ならびに、前記第6トランジスタのチャネル、ソースおよびドレインを構成しており、当該チャネルとして、前記第1方向に延びている第6ナノシートを含む第4アクティブ領域と、深さ方向において、前記第1~第4アクティブ領域よりも上部に形成されており、前記第7トランジスタのチャネル、ソースおよびドレインを構成しており、当該チャネルとして、前記第1方向に延びている第7ナノシートを含む第5アクティブ領域と、前記深さ方向において、前記第1~第4アクティブ領域よりも上部に形成されており、前記第8トランジスタのチャネル、ソースおよびドレインを構成しており、当該チャネルとして、前記第1方向に延びている第8ナノシートを含む第6アクティブ領域と、前記第1~第8トランジスタの背面側の配線層である背面配線層に形成されており、前記第1方向に延びており、前記第2および第3アクティブ領域と平面視で重なりを有し、前記第1電源に接続されている第1電源配線と、前記第2アクティブ領域における前記第1トランジスタのソースとなる領域と前記第1電源配線とが重なる領域に形成されており、前記第2アクティブ領域における前記第1トランジスタのソースと前記第1電源配線とを接続する第1ビアと、前記第3アクティブ領域における前記第2トランジスタのソースとなる領域と前記第1電源配線とが重なる領域に形成されており、前記第3アクティブ領域における前記第2トランジスタのソースと前記第1電源配線とを接続する第2ビアとを備え、前記第1および第7ナノシートは、平面視で重なっており、前記第2および第8ナノシートは、平面視で重なっている。 A first aspect of the present disclosure is a semiconductor memory device including an SRAM cell, wherein the SRAM cell comprises a first transistor having a source connected to a first power supply that supplies a first power supply voltage, a drain connected to a first node, and a gate connected to a second node; a second transistor having a source connected to the first power supply, a drain connected to the second node, and a gate connected to the first node; a third transistor having a source connected to a first bit line, a drain connected to the first node, and a gate connected to a first word line; a fourth transistor having a source connected to a second bit line that forms a first complementary bit line pair with the first bit line, a drain connected to the second node, and a gate connected to the first word line; a fifth transistor having a source connected to a fourth bit line that forms a second complementary bit line pair with the third bit line, a drain connected to the second node, and a gate connected to the second word line; a sixth transistor having a source connected to a second power supply that supplies a second power supply voltage different from the first power supply voltage, a seventh transistor having a drain connected to the first node and a gate connected to the second node; and an eighth transistor having a source connected to the second power supply, a drain connected to the second node and a gate connected to the first node, wherein the first to sixth transistors are transistors of a first conductivity type, and the seventh and eighth transistors are transistors of a second conductivity type different from the first conductivity type; and the SRAM cell includes a first active region including a third nanosheet extending in a first direction as the channel, and a fifth nanosheet extending in the first direction as the channel, and a fifth active region including a fifth nanosheet extending in the first direction as the channel, and a sixth transistor having a drain connected to the first node and a gate connected to the second node; a third active region constituting the channel, source, and drain of the second transistor and including the second nanosheet extending in the first direction as the channel; a fourth active region constituting the channel, source, and drain of the fourth transistor and including the fourth nanosheet extending in the first direction as the channel; and a fourth active region constituting the channel, source, and drain of the sixth transistor and including the sixth nanosheet extending in the first direction as the channel; a fifth active region formed higher than the first to fourth active regions in the depth direction and constituting the channel, source, and drain of the seventh transistor and including the seventh nanosheet extending in the first direction as the channel; and a fifth active region formed higher than the first to fourth active regions in the depth direction and constituting the channel, source, and drain of the eighth transistor. The channel comprises a sixth active region including an eighth nanosheet extending in the first direction; a first power supply wiring formed in a back wiring layer that is a wiring layer on the back side of the first to eighth transistors, extending in the first direction and overlapping with the second and third active regions in a planar view, and connected to the first power supply; a first via formed in a region where a region in the second active region that serves as the source of the first transistor and the first power supply wiring overlap, connecting the source of the first transistor in the second active region to the first power supply wiring; and a second via formed in a region where a region in the third active region that serves as the source of the second transistor and the first power supply wiring overlap, connecting the source of the second transistor in the third active region to the first power supply wiring, wherein the first and seventh nanosheets overlap in a planar view, and the second and eighth nanosheets overlap in a planar view.
本開示によると、第1~第8トランジスタの背面側の配線層である背面配線層に、第1電源電圧を供給する第1電源配線が形成されている。電源配線は、第2および第3アクティブ領域と平面視で重なっており、重なっている領域に設けられたビアで互いに接続されている。したがって、アクティブ領域(トランジスタ)と電源配線とを重ねて配置することができるため、第1電源電圧を供給する第1電源配線の配線幅を大きくすることができ、電源配線の配線抵抗を抑えることができる。よって、半導体記憶装置の動作速度および動作安定性を向上させることができる。また、第5および第6アクティブ領域が、第1~第4アクティブ領域よりも、深さ方向において上部に形成されている。これにより、セル下部には第1導電型のトランジスタが形成され、セル上部には第2導電型のトランジスタが形成されるため、半導体記憶装置の製造プロセスの複雑化を抑えることができ、製造コストを抑えることができる。また、第1導電型のトランジスタと第2導電型のトランジスタとを離間して配置する必要がないため、半導体記憶装置の小面積化を図ることができる。 According to the present disclosure, a first power supply wiring that supplies a first power supply voltage is formed in a back wiring layer, which is the wiring layer on the back side of the first to eighth transistors. The power supply wiring overlaps the second and third active regions in a planar view and is connected to each other through vias provided in the overlapping regions. Therefore, the active regions (transistors) and the power supply wiring can be arranged to overlap, which allows the wiring width of the first power supply wiring that supplies the first power supply voltage to be increased and the wiring resistance of the power supply wiring to be reduced. This improves the operating speed and operational stability of the semiconductor memory device. Furthermore, the fifth and sixth active regions are formed higher in the depth direction than the first to fourth active regions. This allows a first conductivity type transistor to be formed in the lower part of the cell and a second conductivity type transistor to be formed in the upper part of the cell, thereby reducing the complexity of the semiconductor memory device's manufacturing process and reducing manufacturing costs. Furthermore, since it is not necessary to space the first conductivity type transistor and the second conductivity type transistor apart, the semiconductor memory device's area can be reduced.
本開示の第2態様では、SRAMセルを含む半導体記憶装置であって、前記SRAMセルは、ソースが第1電源電圧を供給する第1電源に、ドレインが第1ノードに、ゲートが第2ノードにそれぞれ接続された第1トランジスタと、ソースが前記第1電源に、ドレインが前記第2ノードに、ゲートが前記第1ノードにそれぞれ接続された第2トランジスタと、ソースが第1ビット線に、ドレインが前記第1ノードに、ゲートが第1ワード線にそれぞれ接続された第3トランジスタと、ソースが前記第1ビット線と第1相補ビット線対を構成する第2ビット線に、ドレインが前記第2ノードに、ゲートが前記第1ワード線にそれぞれ接続された第4トランジスタと、ソースが第3ビット線に、ドレインが前記第1ノードに、ゲートが第2ワード線にそれぞれ接続された第5トランジスタと、ソースが前記第3ビット線と第2相補ビット線対を構成する第4ビット線に、ドレインが前記第2ノードに、ゲートが前記第2ワード線にそれぞれ接続された第6トランジスタと、ソースが前記第1電源電圧と異なる第2電源電圧を供給する第2電源に、ドレインが前記第1ノードに、ゲートが前記第2ノードにそれぞれ接続された第7トランジスタと、ソースが前記第2電源に、ドレインが前記第2ノードに、ゲートが前記第1ノードにそれぞれ接続された第8トランジスタとを備え、前記第1および第2トランジスタは、第1導電型のトランジスタであり、前記第5~第8トランジスタは、前記第1導電型と異なる第2導電型のトランジスタであり、前記SRAMセルは、前記第1トランジスタのチャネル、ソースおよびドレインを構成しており、当該チャネルとして、第1方向に延びている第1ナノシートを含む第1アクティブ領域と、前記第2トランジスタのチャネル、ソースおよびドレインを構成しており、当該チャネルとして、前記第1方向に延びている第2ナノシートを含む第2アクティブ領域と、深さ方向において、前記第1および第2アクティブ領域よりも上部に形成されており、前記第3トランジスタのチャネル、ソースおよびドレインを構成しており、当該チャネルとして、第1方向に延びている第3ナノシート、ならびに、前記第5トランジスタのチャネル、ソースおよびドレインを構成しており、当該チャネルとして、前記第1方向に延びている第5ナノシートを含む第3アクティブ領域と、前記深さ方向において、前記第1および第2アクティブ領域よりも上部に形成されており、前記第7トランジスタのチャネル、ソースおよびドレインを構成しており、当該チャネルとして、前記第1方向に延びている第7ナノシートを含む第4アクティブ領域と、前記深さ方向において、前記第1および第2アクティブ領域よりも上部に形成されており、前記第8トランジスタのチャネル、ソースおよびドレインを構成しており、当該チャネルとして、前記第1方向に延びている第8ナノシートを含む第5アクティブ領域と、前記深さ方向において、前記第1および第2アクティブ領域よりも上部に形成されており、前記第4トランジスタのチャネル、ソースおよびドレインを構成しており、当該チャネルとして、前記第1方向に延びている第4ナノシート、ならびに、前記第6トランジスタのチャネル、ソースおよびドレインを構成しており、当該チャネルとして、前記第1方向に延びている第6ナノシートを含む第6アクティブ領域と、前記第1~第8トランジスタの背面側の配線層である背面配線層に形成されており、前記第1方向に延びており、前記第1および第2アクティブ領域と平面視で重なりを有し、前記第1電源に接続されている第1電源配線と、前記第1アクティブ領域における前記第1トランジスタのソースとなる領域と前記第1電源配線とが重なる領域に形成されており、前記第1アクティブ領域における前記第1トランジスタのソースと前記第1電源配線とを接続する第1ビアと、前記第2アクティブ領域における前記第2トランジスタのソースとなる領域と前記第1電源配線とが重なる領域に形成されており、前記第2アクティブ領域における前記第2トランジスタのソースと前記第1電源配線とを接続する第2ビアとを備え、前記第1および第7ナノシートは、平面視で重なっている。 A second aspect of the present disclosure is a semiconductor memory device including an SRAM cell, wherein the SRAM cell comprises a first transistor having a source connected to a first power supply that supplies a first power supply voltage, a drain connected to a first node, and a gate connected to a second node; a second transistor having a source connected to the first power supply, a drain connected to the second node, and a gate connected to the first node; a third transistor having a source connected to a first bit line, a drain connected to the first node, and a gate connected to a first word line; a fourth transistor having a source connected to a second bit line that forms a first complementary bit line pair with the first bit line, a drain connected to the second node, and a gate connected to the first word line; a fifth transistor having a source connected to the third bit line, a drain connected to the first node, and a gate connected to the second word line; a sixth transistor having a source connected to a fourth bit line that forms a second complementary bit line pair with the third bit line, a drain connected to the second node, and a gate connected to the second word line; a seventh transistor having a drain connected to the first node and a gate connected to the second node, and an eighth transistor having a source connected to the second power supply, a drain connected to the second node, and a gate connected to the first node, the seventh transistor being connected to a second power supply that supplies a second power supply voltage different from the first power supply voltage; and an eighth transistor having a source connected to the second power supply, a drain connected to the second node, and a gate connected to the first node, the first and second transistors being transistors of a first conductivity type, and the fifth to eighth transistors being transistors of a second conductivity type different from the first conductivity type. The SRAM cell includes a first active region that constitutes the channel, source, and drain of the first transistor, the channel including a first nanosheet extending in a first direction; a second active region that constitutes the channel, source, and drain of the second transistor, the channel including a second nanosheet extending in the first direction; and a second active region that is formed above the first and second active regions in a depth direction and constitutes the channel, source, and drain of the third transistor. a third active region including the fifth nanosheet extending in the first direction as the channel, and constituting the channel, source, and drain of the fifth transistor; a fourth active region formed higher than the first and second active regions in the depth direction and constituting the channel, source, and drain of the seventh transistor and including the seventh nanosheet extending in the first direction as the channel; a fifth active region formed higher than the first and second active regions in the depth direction and constituting the channel, source, and drain of the eighth transistor and including the eighth nanosheet extending in the first direction as the channel; and a fifth active region formed higher than the first and second active regions in the depth direction and constituting the channel, source, and drain of the fourth transistor and including the eighth nanosheet extending in the first direction as the channel. a fourth nanosheet extending in the first direction; a sixth active region including the sixth nanosheet extending in the first direction as the channel, which constitutes the channel, source, and drain of the sixth transistor; a first power supply wiring formed in a back wiring layer that is a wiring layer on the back side of the first to eighth transistors, extending in the first direction, overlapping with the first and second active regions in a planar view, and connected to the first power supply; a first via formed in a region in the first active region where the region that serves as the source of the first transistor overlaps with the first power supply wiring, connecting the source of the first transistor in the first active region to the first power supply wiring; and a second via formed in a region in the second active region where the region that serves as the source of the second transistor overlaps with the first power supply wiring, connecting the source of the second transistor in the second active region to the first power supply wiring, wherein the first and seventh nanosheets overlap in a planar view.
本開示によると、第1~第8トランジスタの背面側の配線層である背面配線層に、第1電源電圧を供給する第1電源配線が形成されている。電源配線は、第2および第3アクティブ領域と平面視で重なっており、重なっている領域に設けられたビアで互いに接続されている。したがって、アクティブ領域(トランジスタ)と電源配線とを重ねて配置することができるため、第1電源電圧を供給する第1電源配線の配線幅を大きくすることができ、電源配線の配線抵抗を抑えることができる。よって、半導体記憶装置の動作速度および動作安定性を向上させることができる。また、第3~第6アクティブ領域が、第1および第2アクティブ領域よりも、深さ方向において上部に形成されている。これにより、セル下部には第1導電型のトランジスタが形成され、セル上部には第2導電型のトランジスタが形成されるため、半導体記憶装置の製造プロセスの複雑化を抑えることができ、製造コストを抑えることができる。また、第1導電型のトランジスタと第2導電型のトランジスタとを離間して配置する必要がないため、半導体記憶装置の小面積化を図ることができる。 According to the present disclosure, a first power supply wiring that supplies a first power supply voltage is formed in a back wiring layer, which is the wiring layer on the back side of the first to eighth transistors. The power supply wiring overlaps the second and third active regions in a planar view and is connected to each other through vias provided in the overlapping regions. Therefore, the active regions (transistors) and the power supply wiring can be arranged to overlap, which allows the wiring width of the first power supply wiring that supplies the first power supply voltage to be increased and the wiring resistance of the power supply wiring to be reduced. This improves the operating speed and operational stability of the semiconductor memory device. Furthermore, the third to sixth active regions are formed higher in the depth direction than the first and second active regions. This allows first conductivity type transistors to be formed in the lower part of the cell and second conductivity type transistors to be formed in the upper part of the cell, thereby reducing the complexity of the semiconductor memory device's manufacturing process and reducing manufacturing costs. Furthermore, because there is no need to space the first conductivity type transistors and the second conductivity type transistors apart, the semiconductor memory device's area can be reduced.
本開示の第3態様では、SRAMセルを含む半導体記憶装置であって、前記SRAMセルは、ソースが第1電源電圧を供給する第1電源に、ドレインが第1ノードに、ゲートが第2ノードにそれぞれ接続された第1トランジスタと、ソースが前記第1電源に、ドレインが前記第2ノードに、ゲートが前記第1ノードにそれぞれ接続された第2トランジスタと、ソースが第1ビット線に、ドレインが前記第1ノードに、ゲートが第1ワード線にそれぞれ接続された第3トランジスタと、ソースが前記第1ビット線と第1相補ビット線対を構成する第2ビット線に、ドレインが前記第2ノードに、ゲートが前記第1ワード線にそれぞれ接続された第4トランジスタと、ソースが第3ビット線に、ドレインが前記第1ノードに、ゲートが第2ワード線にそれぞれ接続された第5トランジスタと、ソースが前記第3ビット線と第2相補ビット線対を構成する第4ビット線に、ドレインが前記第2ノードに、ゲートが前記第2ワード線にそれぞれ接続された第6トランジスタと、ソースが前記第1電源電圧と異なる第2電源電圧を供給する第2電源に、ドレインが前記第1ノードに、ゲートが前記第2ノードにそれぞれ接続された第7トランジスタと、ソースが前記第2電源に、ドレインが前記第2ノードに、ゲートが前記第1ノードにそれぞれ接続された第8トランジスタとを備え、前記第1トランジスタは、第9および第10トランジスタを含み、前記第2トランジスタは、第11および第12トランジスタを含み、前記第3~第6および第9~第12トランジスタは、第1導電型のトランジスタであり、前記第7および第8トランジスタは、前記第1導電型と異なる第2導電型のトランジスタであり、前記SRAMセルは、前記第3トランジスタのチャネル、ソースおよびドレインを構成しており、当該チャネルとして、第1方向に延びている第3ナノシート、ならびに、前記第9トランジスタのチャネル、ソースおよびドレインを構成しており、当該チャネルとして、前記第1方向に延びている第9ナノシートを含む第1アクティブ領域と、前記第5トランジスタのチャネル、ソースおよびドレインを構成しており、当該チャネルとして、前記第1方向に延びている第5ナノシート、ならびに、前記第10トランジスタのチャネル、ソースおよびドレインを構成しており、当該チャネルとして、前記第1方向に延びている第10ナノシートを含む第2アクティブ領域と、前記第4トランジスタのチャネル、ソースおよびドレインを構成しており、当該チャネルとして、前記第1方向に延びている第4ナノシート、ならびに、前記第11トランジスタのチャネル、ソースおよびドレインを構成しており、当該チャネルとして、前記第1方向に延びている第11ナノシートを含む第3アクティブ領域と、前記第6トランジスタのチャネル、ソースおよびドレインを構成しており、当該チャネルとして、前記第1方向に延びている第6ナノシート、ならびに、前記第12トランジスタのチャネル、ソースおよびドレインを構成しており、当該チャネルとして、前記第1方向に延びている第12ナノシートを含む第4アクティブ領域と、深さ方向において、前記第1~第4アクティブ領域よりも上部に形成されており、前記第7トランジスタのチャネル、ソースおよびドレインを構成しており、当該チャネルとして、前記第1方向に延びている第7ナノシートを含む第5アクティブ領域と、前記深さ方向において、前記第1~第4アクティブ領域よりも上部に形成されており、前記第8トランジスタのチャネル、ソースおよびドレインを構成しており、当該チャネルとして、前記第1方向に延びている第8ナノシートを含む第6アクティブ領域とを備え、前記第3および第9ナノシートは、前記第1方向に並んで配置されており、前記第5および第10ナノシートは、前記第1方向に並んで配置されており、前記第4および第11ナノシートは、前記第1方向に並んで配置されており、前記第6および第12ナノシートは、前記第1方向に並んで配置されており、前記第7および第10ナノシートは、平面視で重なっており、前記第6および第11ナノシートは、平面視で重なっている。 A third aspect of the present disclosure is a semiconductor memory device including an SRAM cell, wherein the SRAM cell comprises a first transistor having a source connected to a first power supply that supplies a first power supply voltage, a drain connected to a first node, and a gate connected to a second node; a second transistor having a source connected to the first power supply, a drain connected to the second node, and a gate connected to the first node; a third transistor having a source connected to a first bit line, a drain connected to the first node, and a gate connected to a first word line; a fourth transistor having a source connected to a second bit line that forms a first complementary bit line pair with the first bit line, a drain connected to the second node, and a gate connected to the first word line; a fifth transistor having a source connected to the third bit line, a drain connected to the first node, and a gate connected to the second word line; and a sixth transistor having a source connected to a fourth bit line that forms a second complementary bit line pair with the third bit line, a drain connected to the second node, and a gate connected to the second word line. a seventh transistor having a source connected to a second power supply supplying a second power supply voltage different from the first power supply voltage, a drain connected to the first node, and a gate connected to the second node; and an eighth transistor having a source connected to the second power supply, a drain connected to the second node, and a gate connected to the first node, wherein the first transistor includes ninth and tenth transistors, the second transistor includes eleventh and twelfth transistors, the third to sixth and ninth to twelfth transistors are transistors of a first conductivity type, and the seventh and eighth transistors are transistors of a second conductivity type different from the first conductivity type; and the SRAM cell includes a first active region including a third nanosheet constituting a channel, a source, and a drain of the third transistor, the channel extending in a first direction, and a ninth nanosheet constituting a channel, a source, and a drain of the ninth transistor, the channel extending in the first direction. a second active region constituting the channel, source, and drain of the fifth transistor, the channel of which is a fifth nanosheet extending in the first direction, and the channel, source, and drain of the tenth transistor, the channel of which is a tenth nanosheet extending in the first direction; a third active region constituting the channel, source, and drain of the fourth transistor, the channel of which is a fourth nanosheet extending in the first direction, and the channel, source, and drain of the eleventh transistor, the channel of which is a eleventh nanosheet extending in the first direction; a fourth active region constituting the channel, source, and drain of the sixth transistor, the channel of which is a sixth nanosheet extending in the first direction, and the channel, source, and drain of the twelfth transistor, the channel of which is a twelfth nanosheet extending in the first direction; an active region; a fifth active region formed higher in the depth direction than the first to fourth active regions and constituting the channel, source, and drain of the seventh transistor, the channel including a seventh nanosheet extending in the first direction; and a sixth active region formed higher in the depth direction than the first to fourth active regions and constituting the channel, source, and drain of the eighth transistor, the channel including an eighth nanosheet extending in the first direction, wherein the third and ninth nanosheets are arranged side by side in the first direction, the fifth and tenth nanosheets are arranged side by side in the first direction, the fourth and eleventh nanosheets are arranged side by side in the first direction, the sixth and twelfth nanosheets are arranged side by side in the first direction, the seventh and tenth nanosheets overlap in a planar view, and the sixth and eleventh nanosheets overlap in a planar view.
本開示によると、第5および第6アクティブ領域が、第1~第4アクティブ領域よりも、深さ方向において上部に形成されている。これにより、セル下部には第1導電型のトランジスタが形成され、セル上部には第2導電型のトランジスタが形成されるため、半導体記憶装置の製造プロセスの複雑化を抑えることができ、製造コストを抑えることができる。また、第1導電型のトランジスタと第2導電型のトランジスタとを離間して配置する必要がないため、半導体記憶装置の小面積化を図ることができる。 According to the present disclosure, the fifth and sixth active regions are formed higher in the depth direction than the first to fourth active regions. This allows a first conductivity type transistor to be formed in the lower part of the cell and a second conductivity type transistor to be formed in the upper part of the cell, thereby reducing the complexity of the semiconductor memory device manufacturing process and reducing manufacturing costs. Furthermore, since there is no need to space the first conductivity type transistor and the second conductivity type transistor apart, the area of the semiconductor memory device can be reduced.
本開示によると、CFETを用いたSRAMセルのレイアウト構造において、半導体記憶装置の動作速度を向上させ、製造コストを抑えるとともに、半導体記憶装置の小面積化を図ることができる。 According to this disclosure, a layout structure of an SRAM cell using a CFET can improve the operating speed of a semiconductor memory device, reduce manufacturing costs, and reduce the area of the semiconductor memory device.
以下、実施の形態について、図面を参照して説明する。以下の実施の形態では、半導体記憶装置は複数のSRAMセルを備えている。この複数のSRAMセルのうち少なくとも一部は、ナノシートFETを備えており、さらには、導電型の異なる(実施形態ではセル下部がP導電型、セル上部がN導電型)トランジスタを積層したCFET構造を備えるものとする。 Embodiments will be described below with reference to the drawings. In the following embodiments, a semiconductor memory device includes a plurality of SRAM cells. At least some of these SRAM cells include nanosheet FETs, and further include a CFET structure in which transistors of different conductivity types (in the embodiment, the lower part of the cell is P conductivity type and the upper part of the cell is N conductivity type) are stacked.
また、本明細書では、「VDD」「VSS」は、電源電圧または電源自体を示す。また、本明細書において、「同一配線幅」等のように、幅等が同じであることを意味する表現は、製造上のばらつき範囲を含んでいるものとする。 Furthermore, in this specification, "VDD" and "VSS" refer to the power supply voltage or the power supply itself. Furthermore, in this specification, expressions such as "same wiring width" that mean that the width, etc., is the same are considered to include the range of manufacturing variation.
(第1実施形態)
(SRAMセルの構成)
図1~図3は第1実施形態に係るSRAMセルのレイアウト構造の例を示す図であり、図1(a),(b)は平面図、図2(a)~(c)および図3(a),(b)は平面視横方向における断面図である。具体的には、図1(a)は、セル上部、すなわち基板から遠い側に形成されたナノシートトランジスタを含む部分を示し、図1(b)はセル下部、すなわち基板に近い側に形成されたナノシートトランジスタを含む部分を示す。図2(a)は線X1-X1’の断面、図2(b)は線X2-X2’の断面、図2(c)は線X3-X3’の断面、図3(a)は線X4-X4’の断面、図3(b)は線X5-X5’の断面である。
(First embodiment)
(Configuration of SRAM cell)
1 to 3 show examples of the layout structure of an SRAM cell according to the first embodiment, with FIGS. 1(a) and 1(b) being plan views, and FIGS. 2(a) to 2(c) and 3(a) and 3(b) being cross-sectional views in the horizontal direction in a plan view. Specifically, FIG. 1(a) shows the upper part of the cell, i.e., the part including the nanosheet transistor formed on the side farther from the substrate, and FIG. 1(b) shows the lower part of the cell, i.e., the part including the nanosheet transistor formed on the side closer to the substrate. FIG. 2(a) shows the cross section along line X1-X1', FIG. 2(b) shows the cross section along line X2-X2', FIG. 2(c) shows the cross section along line X3-X3', FIG. 3(a) shows the cross section along line X4-X4', and FIG. 3(b) shows the cross section along line X5-X5'.
なお、以下の説明では、図1等の平面図において、図面縦方向をY方向(第1方向)、図面横方向をX方向(第2方向)、基板面に垂直な方向をZ方向(深さ方向)としている。 In the following description, in plan views such as Figure 1, the vertical direction of the drawing is the Y direction (first direction), the horizontal direction of the drawing is the X direction (second direction), and the direction perpendicular to the substrate surface is the Z direction (depth direction).
図4は第1実施形態に係るSRAMセルの構成を示す回路図である。図4に示すように、本実施形態に係るSRAMセルには、ドライブトランジスタPU1,PU2と、ロードトランジスタPD1,PD2と、アクセストランジスタPG1~PG4とにより構成される2ポートSRAMセル回路が構成されている。ドライブトランジスタPU1,PU2およびアクセストランジスタPG1~PG4は、P型FETであり、ロードトランジスタPD1,PD2は、N型FETである。 FIG. 4 is a circuit diagram showing the configuration of an SRAM cell according to the first embodiment. As shown in FIG. 4, the SRAM cell according to this embodiment has a two-port SRAM cell circuit made up of drive transistors PU1 and PU2, load transistors PD1 and PD2, and access transistors PG1 to PG4. The drive transistors PU1 and PU2 and the access transistors PG1 to PG4 are P-type FETs, and the load transistors PD1 and PD2 are N-type FETs.
ドライブトランジスタPU1は、電源VDDと第1ノードNAとの間に設けられており、ロードトランジスタPD1は、第1ノードNAと電源VSSとの間に設けられている。ドライブトランジスタPU1およびロードトランジスタPD1は、ゲートが第2ノードNBに接続されており、インバータINV1を構成している。ドライブトランジスタPU2は、電源VDDと第2ノードNBとの間に設けられており、ロードトランジスタPD2は、第2ノードNBと電源VSSとの間に設けられている。ドライブトランジスタPU2およびロードトランジスタPD2は、ゲートが第1ノードNAに接続されており、インバータINV2を構成している。すなわち、一方のインバータの出力は他方のインバータの入力に接続されており、これにより、ラッチが構成されている。 The drive transistor PU1 is provided between the power supply VDD and the first node NA, and the load transistor PD1 is provided between the first node NA and the power supply VSS. The gates of the drive transistor PU1 and the load transistor PD1 are connected to the second node NB, and they form an inverter INV1. The drive transistor PU2 is provided between the power supply VDD and the second node NB, and the load transistor PD2 is provided between the second node NB and the power supply VSS. The gates of the drive transistor PU2 and the load transistor PD2 are connected to the first node NA, and they form an inverter INV2. In other words, the output of one inverter is connected to the input of the other inverter, thereby forming a latch.
アクセストランジスタPG1は、第1ビット線BLAと第1ノードNAとの間に設けられており、ゲートが第1ワード線WLAに接続されている。アクセストランジスタPG2は、第2ビット線BLAXと第2ノードNBとの間に設けられており、ゲートが第1ワード線WLAに接続されている。アクセストランジスタPG3は、第3ビット線BLBと第1ノードNAとの間に設けられており、ゲートが第2ワード線WLBに接続されている。アクセストランジスタPG4は、第4ビット線BLBXと第2ノードNBとの間に設けられており、ゲートが第2ワード線WLBに接続されている。なお、第1および第2ビット線BLA,BLAXは、第1相補ビット線対を構成し、第3および第4ビット線BLB,BLBXは、第2相補ビット線対を構成する。 The access transistor PG1 is provided between the first bit line BLA and the first node NA, and its gate is connected to the first word line WLA. The access transistor PG2 is provided between the second bit line BLAX and the second node NB, and its gate is connected to the first word line WLA. The access transistor PG3 is provided between the third bit line BLB and the first node NA, and its gate is connected to the second word line WLB. The access transistor PG4 is provided between the fourth bit line BLBX and the second node NB, and its gate is connected to the second word line WLB. The first and second bit lines BLA and BLAX form a first complementary bit line pair, and the third and fourth bit lines BLB and BLBX form a second complementary bit line pair.
2ポートSRAMセル回路では、第1相補ビット線対を構成する第1および第2ビット線BLA,BLAXを、ハイレベルおよびローレベルにそれぞれ駆動し、第1ワード線WLAをローレベルに駆動すると、第1ノードNAにハイレベルが書き込まれ、第2ノードNBにローレベルが書き込まれる。一方、第1および第2ビット線BLA,BLAXを、ローレベルおよびハイレベルにそれぞれ駆動し、第1ワード線WLAをローレベルに駆動すると、第1ノードNAにローレベルが書き込まれ、第2ノードNBにハイレベルが書き込まれる。そして、第1および第2ノードNA,NBにデータがそれぞれ書き込まれている状態で、第1ワード線WLAをハイレベルに駆動すると、ラッチ状態が確定し、第1および第2ノードNA,NBに書き込まれているデータが保持される。 In a two-port SRAM cell circuit, when the first and second bit lines BLA, BLAX constituting the first complementary bit line pair are driven to high and low levels, respectively, and the first word line WLA is driven to low level, a high level is written to the first node NA and a low level is written to the second node NB. On the other hand, when the first and second bit lines BLA, BLAX are driven to low and high levels, respectively, and the first word line WLA is driven to low level, a low level is written to the first node NA and a high level is written to the second node NB. Then, when the first word line WLA is driven to high level while data is written to the first and second nodes NA, NB, the latch state is established and the data written to the first and second nodes NA, NB is retained.
また、第1および第2ビット線BLA,BLAXを予めローレベルにディスチャージしておき、第1ワード線WLAをローレベルに駆動すると、第1および第2ノードNA,NBに書き込まれたデータに応じて第1および第2ビット線BLA,BLAXの状態が確定するため、SRAMセルからのデータの読み出しを行うことができる。具体的に、第1ノードNAがハイレベルであり、第2ノードNBがローレベルであれば、第1ビット線BLAはハイレベルにチャージされ、第2ビット線BLAXはローレベルを保持する。一方、第1ノードNAがローレベルであり、第2ノードNBがハイレベルであれば、第1ビット線BLAはローレベルを保持し、第2ビット線BLAXはハイレベルにチャージされる。 Furthermore, if the first and second bit lines BLA, BLAX are discharged to a low level beforehand and the first word line WLA is driven to a low level, the states of the first and second bit lines BLA, BLAX are determined according to the data written to the first and second nodes NA, NB, making it possible to read data from the SRAM cell. Specifically, if the first node NA is at a high level and the second node NB is at a low level, the first bit line BLA is charged to a high level and the second bit line BLAX is held at a low level. On the other hand, if the first node NA is at a low level and the second node NB is at a high level, the first bit line BLA is held at a low level and the second bit line BLAX is charged to a high level.
また、第2相補ビット線対を構成する第3および第4ビット線BLB,BLBXを、ハイレベルおよびローレベルにそれぞれ駆動し、第2ワード線WLBをローレベルに駆動すると、第1ノードNAにハイレベルが書き込まれ、第2ノードNBにローレベルが書き込まれる。一方、第3および第4ビット線BLB,BLBXを、ローレベルおよびハイレベルにそれぞれ駆動し、第2ワード線WLBをローレベルに駆動すると、第1ノードNAにローレベルが書き込まれ、第2ノードNBにハイレベルが書き込まれる。そして、第1および第2ノードNA,NBにデータがそれぞれ書き込まれている状態で、第2ワード線WLBをハイレベルに駆動すると、ラッチ状態が確定し、第1および第2ノードNA,NBに書き込まれているデータが保持される。 Furthermore, when the third and fourth bit lines BLB, BLBX constituting the second complementary bit line pair are driven to high and low levels, respectively, and the second word line WLB is driven to low level, a high level is written to the first node NA and a low level is written to the second node NB. On the other hand, when the third and fourth bit lines BLB, BLBX are driven to low and high levels, respectively, and the second word line WLB is driven to low level, a low level is written to the first node NA and a high level is written to the second node NB. Then, when the second word line WLB is driven to high level while data is written to the first and second nodes NA, NB, the latch state is established and the data written to the first and second nodes NA, NB is retained.
また、第3および第4ビット線BLB,BLBXを予めローレベルにディスチャージしておき、第2ワード線WLBをローレベルに駆動すると、第1および第2ノードNA,NBに書き込まれたデータに応じて第3および第4ビット線BLB,BLBXの状態が確定するため、SRAMセルからのデータの読み出しを行うことができる。具体的に、第1ノードNAがハイレベルであり、第2ノードNBがローレベルであれば、第3ビット線BLBはハイレベルにチャージされ、第4ビット線BLBXはローレベルを保持する。一方、第1ノードNAがローレベルであり、第2ノードNBがハイレベルであれば、第3ビット線BLBはローレベルを保持し、第4ビット線BLBXはハイレベルにチャージされる。 Furthermore, if the third and fourth bit lines BLB, BLBX are discharged to a low level in advance and the second word line WLB is driven to a low level, the states of the third and fourth bit lines BLB, BLBX are determined according to the data written to the first and second nodes NA, NB, allowing data to be read from the SRAM cell. Specifically, if the first node NA is at a high level and the second node NB is at a low level, the third bit line BLB is charged to a high level and the fourth bit line BLBX is held at a low level. On the other hand, if the first node NA is at a low level and the second node NB is at a high level, the third bit line BLB is held at a low level and the fourth bit line BLBX is charged to a high level.
以上に説明したように、2ポートSRAMセルは、第1および第2ビット線BLA,BLAX、ならびに、第1ワード線WLAを制御することによって、SRAMセルへのデータ書き込み動作、データ保持およびSRAMセルからのデータ読み出し機能を有する。また、2ポートSRAMセルは、第3および第4ビット線BLB,BLBX、ならびに、第2ワード線WLBを制御することによって、SRAMセルへのデータ書き込み動作、データ保持およびSRAMセルからのデータ読み出し機能を有する。 As explained above, the two-port SRAM cell has the functions of writing data to the SRAM cell, retaining data, and reading data from the SRAM cell by controlling the first and second bit lines BLA, BLAX, and the first word line WLA. Furthermore, the two-port SRAM cell has the functions of writing data to the SRAM cell, retaining data, and reading data from the SRAM cell by controlling the third and fourth bit lines BLB, BLBX, and the second word line WLB.
なお、以下の説明では、図1等の平面図において縦横に走る破線、および、図2等の断面図において縦に走る破線は、設計時に部品配置を行うために用いるグリッドを示す。グリッドは、X方向において等間隔に配置されており、またY方向において等間隔に配置されている。なお、グリッド間隔は、X方向とY方向とにおいて同じであってもよいし異なっていてもよい。また、グリッド間隔は、層ごとに異なっていてもかまわない。さらに、各部品は必ずしもグリッド上に配置される必要はない。 In the following description, the dashed lines running vertically and horizontally in plan views such as Figure 1, and the dashed lines running vertically in cross-sectional views such as Figure 2, indicate grids used for component placement during design. The grids are arranged at equal intervals in the X direction and at equal intervals in the Y direction. The grid spacing may be the same or different in the X and Y directions. The grid spacing may also be different for each layer. Furthermore, each component does not necessarily have to be placed on a grid.
また、図1等の平面図においてセルを取り囲むように表示された点線は、SRAMセルのセル枠(SRAMセルの外縁)を示す。SRAMセルは、セル枠が、X方向またはY方向に隣接するセルのセル枠と接するように配置される。 Furthermore, the dotted lines surrounding the cells in plan views such as Figure 1 indicate the cell frame (outer edge of the SRAM cell) of the SRAM cell. SRAM cells are arranged so that the cell frame is in contact with the cell frame of an adjacent cell in the X or Y direction.
また、図1等の平面図において、SRAMセルのX方向両側には、それぞれ、SRAMセルをX方向に反転したものが配置される。SRAMセルのY方向両側には、それぞれ、SRAMセルをY方向に反転したものが配置される。 Furthermore, in plan views such as Figure 1, on both sides of the SRAM cell in the X direction, SRAM cells inverted in the X direction are arranged. On both sides of the SRAM cell in the Y direction, SRAM cells inverted in the Y direction are arranged.
図1(b)に示すように、トランジスタが形成される半導体チップの背面には、配線層であるBM0(Backside Metal 0)配線層が形成されている。なお、BM0配線層が背面配線層に相当する。 As shown in Figure 1(b), the backside of the semiconductor chip on which the transistors are formed has a wiring layer called BM0 (Backside Metal 0). The BM0 wiring layer corresponds to the backside wiring layer.
BM0配線層には、セルの図面上下両端にかけてY方向に延びる電源配線11が形成されている。電源配線11は、電源電圧VDDを供給する。 The BM0 wiring layer is formed with power supply wiring 11 that extends in the Y direction from both the top and bottom of the cell in the drawing. The power supply wiring 11 supplies the power supply voltage VDD.
N型ウェル(NWell)上(図示省略)のP型トランジスタ領域に、P型トランジスタのチャネル、ソースおよびドレインを構成する複数のアクティブ領域が形成されている。具体的に、P型トランジスタ領域には、アクティブ領域P1~P4が形成されている。アクティブ領域P2,P3は、平面視で、電源配線11と重なっている。 In a P-type transistor region on an N-type well (NWell) (not shown), multiple active regions that form the channel, source, and drain of the P-type transistor are formed. Specifically, active regions P1 to P4 are formed in the P-type transistor region. Active regions P2 and P3 overlap with power supply wiring 11 in a plan view.
P型トランジスタ領域では、アクセストランジスタPG1~PG4およびドライブトランジスタPU1,PU2が形成されている。アクセストランジスタPG1,PG3、ドライブトランジスタPU1,PU2およびアクセストランジスタPG2,PG4は、チャネルとして、平面視で重なる2枚のシート構造からなり、Y方向に延びるナノシート21~26をそれぞれ有する。 In the P-type transistor region, access transistors PG1 to PG4 and drive transistors PU1 and PU2 are formed. Access transistors PG1 and PG3, drive transistors PU1 and PU2, and access transistors PG2 and PG4 each have a channel structure consisting of two overlapping sheets in a plan view, with nanosheets 21 to 26 extending in the Y direction.
アクティブ領域P2において、ドライブトランジスタPU1のソースとなる部分は、電源配線11と平面視で重なる位置に設けられたビア(via)91を介して、電源配線11と接続されている。アクティブ領域P3において、ロードトランジスタPU2のソースとなる部分は、電源配線11と平面視で重なる位置に設けられたビア92を介して、電源配線11と接続されている。 In active region P2, the source portion of drive transistor PU1 is connected to power supply wiring 11 via via 91, which is located at a position overlapping power supply wiring 11 in a planar view. In active region P3, the source portion of load transistor PU2 is connected to power supply wiring 11 via via 92, which is located at a position overlapping power supply wiring 11 in a planar view.
図1(a)に示すように、N型トランジスタ領域に、N型トランジスタのチャネル、ソースおよびドレインを構成する複数のアクティブ領域が形成されている。具体的に、N型トランジスタ領域には、アクティブ領域N1~N4が形成されている。アクティブ領域N1~N4は、アクティブ領域P1~P4よりもZ方向における上部にそれぞれ配置されている。アクティブ領域N1~N4は、アクティブ領域P1~P4と平面視でそれぞれ重なりを有する。 As shown in Figure 1(a), multiple active regions that form the channel, source, and drain of the N-type transistor are formed in the N-type transistor region. Specifically, active regions N1 to N4 are formed in the N-type transistor region. Active regions N1 to N4 are each located higher in the Z direction than active regions P1 to P4. Active regions N1 to N4 overlap with active regions P1 to P4, respectively, in a planar view.
N型トランジスタ領域では、ロードトランジスタPD1,PD2およびダミートランジスタDN1~DN4が形成されている。ロードトランジスタPD1,PD2およびダミートランジスタDN1~DN4は、チャネルとして、平面視で重なる2枚のシート構造からなり、Y方向に延びるナノシート27,28,30a~30dをそれぞれ有する。なお、ダミートランジスタDN1~DN4は、論理機能を有さないトランジスタである。 In the N-type transistor region, load transistors PD1 and PD2 and dummy transistors DN1 to DN4 are formed. Load transistors PD1 and PD2 and dummy transistors DN1 to DN4 each have a channel consisting of two overlapping sheet structures in a plan view, with nanosheets 27, 28, and 30a to 30d extending in the Y direction. Note that dummy transistors DN1 to DN4 are transistors that do not have a logic function.
ナノシート23,24,27,28のX方向の幅は、ナノシート21,22,25,26,30a~30dのX方向の幅の2倍となっている。 The width in the X direction of nanosheets 23, 24, 27, and 28 is twice the width in the X direction of nanosheets 21, 22, 25, 26, and 30a to 30d.
なお、アクティブ領域について、ナノシートの両側にあるソースおよびドレインとなる部分は、例えば、当該ナノシートからエピタキシャル成長によって形成される。 In the active region, the source and drain portions on both sides of the nanosheet are formed, for example, by epitaxial growth from the nanosheet.
X方向に延びるゲート配線(Gate)31~36が形成されている。ゲート配線31は、ナノシート21,30aのX方向およびZ方向における外周を囲んでいる。ゲート配線32は、ナノシート24,28のX方向およびZ方向における外周を囲んでいる。ゲート配線33は、ナノシート25,30bのX方向およびZ方向における外周を囲んでいる。ゲート配線34は、ナノシート22,30cのX方向およびZ方向における外周を囲んでいる。ゲート配線35は、ナノシート23,27のX方向およびZ方向における外周を囲んでいる。ゲート配線36は、ナノシート26,30dのX方向およびZ方向における外周を囲んでいる。ゲート配線31は、アクセストランジスタPG1およびダミートランジスタDN1のゲートに対応する。ゲート配線32は、ドライブトランジスタPU2およびロードトランジスタPD2のゲートに対応する。ゲート配線33は、アクセストランジスタPG2およびダミートランジスタDN2のゲートに対応する。ゲート配線34は、アクセストランジスタPG3およびダミートランジスタDN3のゲートに対応する。ゲート配線35は、ドライブトランジスタPU1およびロードトランジスタPD1のゲートに対応する。ゲート配線36は、アクセストランジスタPG4およびダミートランジスタDN4のゲートに対応する。 Gate wiring (Gate) 31-36 are formed extending in the X direction. Gate wiring 31 surrounds the outer peripheries of nanosheets 21 and 30a in the X and Z directions. Gate wiring 32 surrounds the outer peripheries of nanosheets 24 and 28 in the X and Z directions. Gate wiring 33 surrounds the outer peripheries of nanosheets 25 and 30b in the X and Z directions. Gate wiring 34 surrounds the outer peripheries of nanosheets 22 and 30c in the X and Z directions. Gate wiring 35 surrounds the outer peripheries of nanosheets 23 and 27 in the X and Z directions. Gate wiring 36 surrounds the outer peripheries of nanosheets 26 and 30d in the X and Z directions. Gate wiring 31 corresponds to the gates of access transistor PG1 and dummy transistor DN1. Gate wiring 32 corresponds to the gates of drive transistor PU2 and load transistor PD2. Gate wiring 33 corresponds to the gates of access transistor PG2 and dummy transistor DN2. Gate wiring 34 corresponds to the gates of access transistor PG3 and dummy transistor DN3. Gate wiring 35 corresponds to the gates of drive transistor PU1 and load transistor PD1. Gate wiring 36 corresponds to the gates of access transistor PG4 and dummy transistor DN4.
図1(b)に示すように、セル下部には、X方向に延びるローカル配線(LI:Local Interconnect)41~46が形成されている。ローカル配線41は、アクティブ領域P1におけるアクセストランジスタPG1のソースとなる部分と接続されている。ローカル配線42は、アクティブ領域P4におけるアクセストランジスタPG2のソースとなる部分と接続されている。ローカル配線43は、アクティブ領域P1におけるアクセストランジスタPG1のドレインとなる部分、アクティブ領域P1におけるアクセストランジスタPG3のドレインとなる部分、および、アクティブ領域P2におけるドライブトランジスタPU1のドレインとなる部分と接続されている。ローカル配線44は、アクティブ領域P3におけるドライブトランジスタPU2のドレインとなる部分、アクティブ領域P4におけるアクセストランジスタPG2のドレインとなる部分、および、アクティブ領域P4におけるアクセストランジスタPG4のドレインとなる部分と接続されている。ローカル配線45は、アクティブ領域P1におけるアクセストランジスタPG3のソースとなる部分と接続されている。ローカル配線46は、アクティブ領域P4におけるアクセストランジスタPG4のソースとなる部分と接続されている。 As shown in Figure 1(b), local interconnects (LI) 41-46 extending in the X direction are formed at the bottom of the cell. Local interconnect 41 is connected to the source of access transistor PG1 in active region P1. Local interconnect 42 is connected to the source of access transistor PG2 in active region P4. Local interconnect 43 is connected to the drain of access transistor PG1 in active region P1, the drain of access transistor PG3 in active region P1, and the drain of drive transistor PU1 in active region P2. Local interconnect 44 is connected to the drain of drive transistor PU2 in active region P3, the drain of access transistor PG2 in active region P4, and the drain of access transistor PG4 in active region P4. Local interconnect 45 is connected to the source of access transistor PG3 in active region P1. Local interconnect 46 is connected to the source of access transistor PG4 in active region P4.
図1(a)に示すように、セル上部には、X方向に延びるローカル配線47~50が形成されている。ローカル配線47は、アクティブ領域N3におけるロードトランジスタPD2のソースとなる部分と接続されている。ローカル配線48は、アクティブ領域N2におけるロードトランジスタPD1のドレインとなる部分と接続されている。ローカル配線49は、アクティブ領域N3におけるロードトランジスタPD2のドレインとなる部分と接続されている。ローカル配線50は、アクティブ領域N2におけるロードトランジスタPD1のソースとなる部分と接続されている。 As shown in Figure 1(a), local wiring 47-50 extending in the X direction are formed above the cell. Local wiring 47 is connected to the portion that will become the source of load transistor PD2 in active region N3. Local wiring 48 is connected to the portion that will become the drain of load transistor PD1 in active region N2. Local wiring 49 is connected to the portion that will become the drain of load transistor PD2 in active region N3. Local wiring 50 is connected to the portion that will become the source of load transistor PD1 in active region N2.
ローカル配線48は、シェアードコンタクト(Shared-contact)51を介して、ゲート配線32と接続されている。ローカル配線48は、ビア52を介して、ローカル配線43と接続されている。ローカル配線49は、シェアードコンタクト53を介して、ゲート配線35と接続されている。ローカル配線49は、ビア54を介して、ローカル配線44と接続されている。なお、ゲート配線32、ローカル配線43,48、シェアードコンタクト51およびビア52が第1ノードNAに相当する。ゲート配線35、ローカル配線44,49、シェアードコンタクト53およびビア54が第2ノードNBに相当する。 Local wiring 48 is connected to gate wiring 32 via shared contact 51. Local wiring 48 is connected to local wiring 43 via via 52. Local wiring 49 is connected to gate wiring 35 via shared contact 53. Local wiring 49 is connected to local wiring 44 via via 54. Note that gate wiring 32, local wirings 43 and 48, shared contact 51, and via 52 correspond to the first node NA. Gate wiring 35, local wirings 44 and 49, shared contact 53, and via 54 correspond to the second node NB.
アクティブ領域N1~N4の上層にあるメタル配線層であるM1配線層に、セルの図面上下両端にかけてY方向に延びる電源配線61および配線62~65が形成されている。また、配線66~69が形成されている。電源配線61は、電源電圧VSSを供給する。配線62~65が、第1ビット線BLA、第3ビット線BLB、第2ビット線BLAXおよび第4ビット線BLBXにそれぞれ相当する。 Power supply wiring 61 and wiring 62-65 extending in the Y direction from the top to the bottom of the cell in the drawing are formed in the M1 wiring layer, which is a metal wiring layer above the active regions N1-N4. Wiring 66-69 are also formed. Power supply wiring 61 supplies power supply voltage VSS. Wiring 62-65 correspond to the first bit line BLA, third bit line BLB, second bit line BLAX, and fourth bit line BLBX, respectively.
電源配線61は、平面視で、アクティブ領域P2,P3,N2,N3および電源配線11と重なりを有する。電源配線61は、ビア55を介してローカル配線47と接続されており、ビア56を介してローカル配線50と接続されている。ビア55は、電源配線61とアクティブ領域N3とが平面視で重なる領域に形成されている。ビア56は、電源配線61とアクティブ領域N2とが平面視で重なる領域に形成されている。 In a planar view, power supply wiring 61 overlaps with active regions P2, P3, N2, and N3 and power supply wiring 11. Power supply wiring 61 is connected to local wiring 47 through via 55 and to local wiring 50 through via 56. Via 55 is formed in the area where power supply wiring 61 and active region N3 overlap in a planar view. Via 56 is formed in the area where power supply wiring 61 and active region N2 overlap in a planar view.
配線62は、ビア57を介してローカル配線41と接続されている。配線63は、ビア58を介してローカル配線45と接続されている。配線64は、ビア59を介してローカル配線42と接続されている。配線65は、ビア60を介してローカル配線46と接続されている。 Wire 62 is connected to local wire 41 via via 57. Wire 63 is connected to local wire 45 via via 58. Wire 64 is connected to local wire 42 via via 59. Wire 65 is connected to local wire 46 via via 60.
M1配線層の上層であるM2配線層に、セルの図面左右両端にかけてX方向に延びる配線71,72が形成されている。配線71,72が、第1ワード線WLAおよび第2ワード線WLBにそれぞれ相当する。配線71は、ビア81、配線66およびビア60aを介してゲート配線31と接続されている。配線71は、ビア82、配線67およびビア60bを介してゲート配線33と接続されている。配線72は、ビア83、配線68およびビア60cを介してゲート配線34と接続されている。配線72は、ビア84、配線69およびビア60dを介してゲート配線36と接続されている。 Wiring 71 and 72 extending in the X direction from the left and right ends of the cell in the drawing are formed in the M2 wiring layer, which is the layer above the M1 wiring layer. Wiring 71 and 72 correspond to the first word line WLA and the second word line WLB, respectively. Wiring 71 is connected to gate wiring 31 via via 81, wiring 66, and via 60a. Wiring 71 is connected to gate wiring 33 via via 82, wiring 67, and via 60b. Wiring 72 is connected to gate wiring 34 via via 83, wiring 68, and via 60c. Wiring 72 is connected to gate wiring 36 via via 84, wiring 69, and via 60d.
以上の構成により、トランジスタの背面側の配線層であるBM0配線層に、電源電圧VDDを供給する電源配線11が形成されている。電源配線11は、アクティブ領域P2,P3と平面視で重なっており、重なっている領域に設けられたビア91,92で互いに接続されている。したがって、アクティブ領域(トランジスタ)と電源配線とを重ねて配置することができるため、電源電圧VDDを供給する電源配線11の配線幅を大きくすることができ、電源配線の配線抵抗を抑えることができる。よって、半導体記憶装置の動作速度および動作安定性を向上させることができる。 With the above configuration, power supply wiring 11 that supplies power supply voltage VDD is formed in the BM0 wiring layer, which is the wiring layer on the back side of the transistor. Power supply wiring 11 overlaps active areas P2 and P3 in a planar view, and is connected to each other by vias 91 and 92 provided in the overlapping areas. Therefore, because the active area (transistor) and power supply wiring can be arranged to overlap, the wiring width of power supply wiring 11 that supplies power supply voltage VDD can be increased, and the wiring resistance of the power supply wiring can be reduced. This can improve the operating speed and operational stability of the semiconductor memory device.
また、セル下部には、P型のアクティブ領域P1~P4が形成されている。セル上部には、N型のアクティブ領域N1~N4が形成されている。これにより、セル下部にはP型のナノシートトランジスタのみが形成され、セル上部にはN型のナノシートトランジスタのみが形成されるため、半導体記憶装置の製造プロセスの複雑化を抑えることができ、製造コストを抑えることができる。また、P型のナノシートトランジスタとN型のナノシートトランジスタとを離間して配置する必要がないため、半導体記憶装置の小面積化を図ることができる。 Furthermore, P-type active regions P1 to P4 are formed in the lower part of the cell. N-type active regions N1 to N4 are formed in the upper part of the cell. As a result, only P-type nanosheet transistors are formed in the lower part of the cell, and only N-type nanosheet transistors are formed in the upper part of the cell, which reduces the complexity of the semiconductor memory device manufacturing process and reduces manufacturing costs. Furthermore, because there is no need to space the P-type nanosheet transistors and the N-type nanosheet transistors apart, the area of the semiconductor memory device can be reduced.
また、ナノシート23,24,27,28のX方向の幅は、ナノシート21,22,25,26のX方向の幅の2倍となっている。すなわち、ロードトランジスタPD1,PD2におけるナノシートの幅と、ドライブトランジスタPU1,PU2におけるナノシートの幅と、アクセストランジスタPG1~PG4におけるナノシートの幅との比は、4:4:2となっている。ここで、ロードトランジスタPD1,PD2のドライブ能力は、アクティブ領域N2,N3に含まれるN型不純物の濃度を調整することにより、ドライブトランジスタPU1,PU2のドライブ能力よりも低く抑えられている。例えば、アクティブ領域N2,N3に含まれるN型不純物の濃度は、ロードトランジスタPD1,PD2のドライブ能力がドライブトランジスタPU1,PU2のドライブ能力の1/4となるように調整されている。このため、ロードトランジスタPD1,PD2のドライブ能力と、ドライブトランジスタPU1,PU2のドライブ能力と、アクセストランジスタPG1~PG4のドライブ能力との比は、1:4:2となる。これにより、ワード線の駆動時におけるSRAMセルの動作の安定性(スタティックノイズマージン)を確保することができる。 Furthermore, the X-direction width of nanosheets 23, 24, 27, and 28 is twice the X-direction width of nanosheets 21, 22, 25, and 26. That is, the ratio of the width of the nanosheets in load transistors PD1 and PD2 to the width of the nanosheets in drive transistors PU1 and PU2 to the width of the nanosheets in access transistors PG1 to PG4 is 4:4:2. Here, the drive capability of load transistors PD1 and PD2 is kept lower than that of drive transistors PU1 and PU2 by adjusting the concentration of N-type impurities contained in active regions N2 and N3. For example, the concentration of N-type impurities contained in active regions N2 and N3 is adjusted so that the drive capability of load transistors PD1 and PD2 is 1/4 of the drive capability of drive transistors PU1 and PU2. As a result, the ratio of the drive capabilities of the load transistors PD1 and PD2, the drive transistors PU1 and PU2, and the access transistors PG1 to PG4 is 1:4:2. This ensures stable operation of the SRAM cells (static noise margin) when the word lines are driven.
(他の構成例)
図5(a)は第1実施形態に係る半導体集積回路装置の他の構成例である。図5(a)に示す半導体集積回路装置100は、第1半導体チップ101(チップA)と、第2半導体チップ102(チップB)とが、積層されることによって構成されている。チップAは、上述したSRAMセル等が配置されている。チップBは、表面に設けられた配線層に電源配線が形成されている。チップBは、チップAの背面側に、バンプ等を用いて張り合わされている。
(Other configuration examples)
Fig. 5(a) shows another example of the configuration of the semiconductor integrated circuit device according to the first embodiment. The semiconductor integrated circuit device 100 shown in Fig. 5(a) is configured by stacking a first semiconductor chip 101 (chip A) and a second semiconductor chip 102 (chip B). Chip A has the SRAM cells and the like arranged therein. Chip B has power wiring formed in a wiring layer provided on its surface. Chip B is attached to the back side of chip A using bumps and the like.
図5(b)は本構成例における、図1のSRAMセルの線X1-X1’の断面を示す。図5(b)に示すように、チップBの表面に設けられた配線層に、VDDを供給する電源配線11が形成されている。電源配線11は、チップAのアクティブ領域P3と、ビア92を介して接続されている。なお、図示は省略しているが、電源配線11は、チップAのアクティブ領域P2と、ビア91を介して接続される。 Figure 5(b) shows a cross section of the SRAM cell of Figure 1 taken along line X1-X1' in this configuration example. As shown in Figure 5(b), power supply wiring 11 that supplies VDD is formed in a wiring layer provided on the surface of chip B. Power supply wiring 11 is connected to active region P3 of chip A via via 92. Although not shown in the figure, power supply wiring 11 is also connected to active region P2 of chip A via via 91.
(変形例1)
図6は第1実施形態に係るSRAMセルのレイアウト構造の他の例を示す平面図である。具体的に、図6(a)はセル上部を示し、図6(b)はセル下部を示す。
(Variation 1)
6A and 6B are plan views showing another example of the layout structure of the SRAM cell according to the first embodiment, in which Fig. 6A shows the upper part of the cell and Fig. 6B shows the lower part of the cell.
図6では、図1と比較すると、M1配線層の配線63,65が省略され、BM0配線層にセルの図面上下両端にかけてY方向に延びる配線12,13が形成されている。 In Figure 6, compared to Figure 1, wires 63 and 65 in the M1 wiring layer are omitted, and wires 12 and 13 are formed in the BM0 wiring layer, extending in the Y direction from the top to the bottom of the cell in the drawing.
配線12,13は、第3ビット線BLBおよび第4ビット線BLBXにそれぞれ相当する。配線12は、平面視で、アクティブ領域N1,P1および配線62と重なっている。配線13は、平面視で、アクティブ領域N4,P4および配線64と重なっている。配線12は、平面視で重なる位置に設けられたビア93を介して、アクティブ領域P1のアクセストランジスタPG3のソースとなる部分と接続されている。配線13は、平面視で重なる位置に設けられたビア94を介して、アクティブ領域P4のアクセストランジスタPG4のソースとなる部分と接続されている。 Wiring 12 and 13 correspond to the third bit line BLB and the fourth bit line BLBX, respectively. Wiring 12 overlaps with active regions N1 and P1 and wiring 62 in a planar view. Wiring 13 overlaps with active regions N4 and P4 and wiring 64 in a planar view. Wiring 12 is connected to the source of access transistor PG3 in active region P1 via via 93, which is located at the overlapping position in a planar view. Wiring 13 is connected to the source of access transistor PG4 in active region P4 via via 94, which is located at the overlapping position in a planar view.
図6の構成では、BM0配線層には、第3ビット線BLBおよび第4ビット線BLBXにそれぞれ相当する配線12,13が形成される。M1配線層には、第1ビット線BLAおよび第2ビット線BLAXにそれぞれ相当する配線62,64が形成される。これにより、第3ビット線BLBおよび第4ビット線BLBXに相当する配線と、第1ビット線BLAおよび第2ビット線BLAXにそれぞれ相当する配線とが異なる配線層に形成されるため、第3ビット線BLBおよび第4ビット線BLBXと、第1ビット線BLAおよび第2ビット線BLAXとの間のクロストークノイズが抑制される。これにより、半導体記憶装置の動作安定性を向上させることができる。 In the configuration of FIG. 6, wiring 12 and 13 corresponding to the third bit line BLB and the fourth bit line BLBX, respectively, are formed in the BM0 wiring layer. Wiring 62 and 64 corresponding to the first bit line BLA and the second bit line BLAX, respectively, are formed in the M1 wiring layer. As a result, the wiring corresponding to the third bit line BLB and the fourth bit line BLBX and the wiring corresponding to the first bit line BLA and the second bit line BLAX are formed in different wiring layers, thereby suppressing crosstalk noise between the third bit line BLB and the fourth bit line BLBX and the first bit line BLA and the second bit line BLAX. This can improve the operational stability of the semiconductor memory device.
また、第3ビット線BLBおよび第4ビット線BLBXに相当する配線と、第1ビット線BLAおよび第2ビット線BLAXにそれぞれ相当する配線とが異なる配線層に形成されるため、配線12,13,62,64の配線幅を大きくすることができ、半導体記憶装置の動作速度を向上させることができる。 Furthermore, because the wiring corresponding to the third bit line BLB and the fourth bit line BLBX and the wiring corresponding to the first bit line BLA and the second bit line BLAX are formed in different wiring layers, the wiring width of the wirings 12, 13, 62, and 64 can be increased, thereby improving the operating speed of the semiconductor memory device.
その他、図1と同じ効果を得ることができる。 Otherwise, the same effects as in Figure 1 can be achieved.
(変形例2)
図7は第1実施形態に係るSRAMセルのレイアウト構造の他の例を示す平面図である。具体的に、図7(a)はセル上部を示し、図7(b)はセル下部を示す。
(Variation 2)
7A and 7B are plan views showing another example of the layout structure of the SRAM cell according to the first embodiment, in which Fig. 7A shows the upper part of the cell and Fig. 7B shows the lower part of the cell.
図7では、図1と比較すると、ナノシート27,28に代えて、ナノシート27a,28aが配置されている。 In Figure 7, compared to Figure 1, nanosheets 27a and 28a are arranged instead of nanosheets 27 and 28.
ナノシート27a,28aは、ロードトランジスタPD1,PD2のチャネルにそれぞれ対応する。ナノシート27a,28aのX方向の幅は、ナノシート23,24(27,28)のX方向の幅の半分となっている。すなわち、図7のロードトランジスタPD1,PD2のドライブ能力は、図1のロードトランジスタPD1,PD2のドライブ能力よりも低くなっている。これにより、ロードトランジスタPD1,PD2のドライブ能力を抑えることができる。なお、ナノシート27a,28aのX方向の幅は、ロードトランジスタPD1,PD2のドライブ能力に応じて決定すればよく、例えば、ナノシート21,22,25,26のX方向の幅よりも大きくてもよいし、小さくてもよい。 Nanosheets 27a and 28a correspond to the channels of load transistors PD1 and PD2, respectively. The X-direction width of nanosheets 27a and 28a is half the X-direction width of nanosheets 23 and 24 (27 and 28). In other words, the drive capability of load transistors PD1 and PD2 in FIG. 7 is lower than the drive capability of load transistors PD1 and PD2 in FIG. 1. This reduces the drive capability of load transistors PD1 and PD2. The X-direction width of nanosheets 27a and 28a may be determined according to the drive capability of load transistors PD1 and PD2, and may be larger or smaller than the X-direction width of nanosheets 21, 22, 25, and 26, for example.
図8は第1実施形態に係る半導体記憶装置の製造方法を説明するための図である。具体的には、図8(a)~(c)は図7の線X6-X6’断面である。 FIG. 8 is a diagram illustrating the manufacturing method of the semiconductor memory device according to the first embodiment. Specifically, FIGS. 8(a) to 8(c) are cross-sectional views taken along line X6-X6' in FIG. 7.
図7では、ドライブトランジスタPU1(PU2)のナノシート23(24)と、ロードトランジスタPD1(PD2)のナノシート27a(28a)とが、Z方向に重ねて配置される。上述したように、ナノシート27a(28a)のX方向の幅は、ナノシート23(24)のX方向の幅の半分である。すなわち、図7では、X方向の幅が異なるナノシートがZ方向に積層されることとなる。以下の説明では、図8(a)~(c)を用いて、X方向の幅が異なるナノシートがZ方向に積層された半導体記憶装置の製造方法を説明する。 In Figure 7, nanosheet 23 (24) of drive transistor PU1 (PU2) and nanosheet 27a (28a) of load transistor PD1 (PD2) are stacked in the Z direction. As described above, the X-direction width of nanosheet 27a (28a) is half the X-direction width of nanosheet 23 (24). In other words, in Figure 7, nanosheets with different X-direction widths are stacked in the Z direction. In the following explanation, Figures 8(a) to (c) will be used to explain a method for manufacturing a semiconductor memory device in which nanosheets with different X-direction widths are stacked in the Z direction.
まず、図8(a)に示すように、半導体基板200上に、積層半導体210を形成する。積層半導体210は、半導体層220と、半導体層230とを交互に積層することにより形成される。ここでは、半導体層220の材料としてシリコン(Si)が用いられ、半導体層230の材料としてシリコンゲルマニウム合金(SiGe)が用いられる。 First, as shown in FIG. 8(a), a laminated semiconductor 210 is formed on a semiconductor substrate 200. The laminated semiconductor 210 is formed by alternately stacking semiconductor layers 220 and 230. Here, silicon (Si) is used as the material for the semiconductor layer 220, and a silicon germanium alloy (SiGe) is used as the material for the semiconductor layer 230.
図8では、積層半導体210には、4枚の半導体層220を含む。4枚の半導体層220うち、図面上部の2枚の半導体層220(220a)がセル上部のナノシート27aに相当し、図面下部の2枚の半導体層220(220b)がセル下部のナノシート23に相当する。 In Figure 8, the laminated semiconductor 210 includes four semiconductor layers 220. Of the four semiconductor layers 220, the two semiconductor layers 220 (220a) at the top of the drawing correspond to the nanosheet 27a at the top of the cell, and the two semiconductor layers 220 (220b) at the bottom of the drawing correspond to the nanosheet 23 at the bottom of the cell.
半導体基板200上に、積層半導体210を形成した後、積層半導体210の図面上部に、マスク241が形成される。このときのマスク241のX方向およびY方向における幅や位置は、ナノシート23のX方向およびY方向における幅や位置に合わせて形成される。そして、異方性エッチングにより、マスク241のX方向における図面左右両側の積層半導体210が除去される。その後、マスク241が除去される。 After forming the laminated semiconductor 210 on the semiconductor substrate 200, a mask 241 is formed above the laminated semiconductor 210 in the figure. The width and position of the mask 241 in the X and Y directions are formed to match the width and position of the nanosheet 23 in the X and Y directions. Then, anisotropic etching is performed to remove the laminated semiconductor 210 on both the left and right sides of the mask 241 in the X direction in the figure. Thereafter, the mask 241 is removed.
次に、図8(b)に示すように、積層半導体210の図面右上部に、マスク242が形成される。このときのマスク242のX方向およびY方向における幅や位置は、ナノシート27aのX方向およびY方向における幅や位置に合わせて形成される。そして、異方性エッチングにより、マスク242の図面左側の積層半導体210が除去される。具体的には、マスク242の図面左側に配置された、積層半導体210の上部、すなわち、半導体層220aおよび半導体層230が除去される。そして、マスク242が除去された後、ロードトランジスタPD1およびドライブトランジスタPU1が形成される。 Next, as shown in FIG. 8(b), a mask 242 is formed in the upper right portion of the laminated semiconductor 210. The width and position of the mask 242 in the X and Y directions are formed to match the width and position of the nanosheet 27a in the X and Y directions. The laminated semiconductor 210 on the left side of the mask 242 in the drawing is then removed by anisotropic etching. Specifically, the upper portion of the laminated semiconductor 210 located on the left side of the mask 242 in the drawing, i.e., the semiconductor layer 220a and the semiconductor layer 230, are removed. After the mask 242 is removed, the load transistor PD1 and the drive transistor PU1 are formed.
以上に説明した製造方法により、図8(c)に示すように、X方向の幅が異なるナノシートがZ方向に積層された半導体記憶装置を製造することができる。 The manufacturing method described above makes it possible to manufacture a semiconductor memory device in which nanosheets with different widths in the X direction are stacked in the Z direction, as shown in Figure 8(c).
なお、図8(b)において、積層半導体210の図面上部に、マスク242を形成しない場合、積層半導体210の上部、すなわち、半導体層220aおよび半導体層230が全て除去される。これにより、セル上部にナノシート(トランジスタ)を形成せずに、セル下部のみにナノシート(トランジスタ)を形成することができる。 In FIG. 8(b), if mask 242 is not formed on the upper part of laminated semiconductor 210, the upper part of laminated semiconductor 210, i.e., semiconductor layer 220a and semiconductor layer 230, will be completely removed. This allows nanosheets (transistors) to be formed only on the lower part of the cell, without forming nanosheets (transistors) on the upper part of the cell.
(変形例3)
図9は第1実施形態に係るSRAMセルのレイアウト構造の他の例を示す平面図である。具体的には、図9(a)はセル上部を示し、図9(b)はセル下部を示す。
(Variation 3)
9A and 9B are plan views showing another example of the layout structure of the SRAM cell according to the first embodiment, in which Fig. 9A shows the upper part of the cell and Fig. 9B shows the lower part of the cell.
図9では、図1と比較すると、ドライブトランジスタPU1,PU2が、それぞれ2つのナノシートFETで構成されている。具体的には、ドライブトランジスタPU1は、トランジスタPU11,PU12で構成されている。ドライブトランジスタPU2は、トランジスタPU21,PU22で構成されている。また、ナノシート27,28に代えて、ナノシート27b,28bが配置されている。 In Figure 9, compared to Figure 1, drive transistors PU1 and PU2 are each composed of two nanosheet FETs. Specifically, drive transistor PU1 is composed of transistors PU11 and PU12. Drive transistor PU2 is composed of transistors PU21 and PU22. Also, nanosheets 27b and 28b are arranged in place of nanosheets 27 and 28.
図9(b)に示すように、P型トランジスタ領域には、アクティブ領域P5~P8が形成されている。アクティブ領域P5~P8は、平面視で、電源配線11と重なっている。 As shown in Figure 9(b), active regions P5 to P8 are formed in the P-type transistor region. Active regions P5 to P8 overlap with power supply wiring 11 in plan view.
P型トランジスタ領域では、トランジスタPU11,PU12,PU21,PU22が形成されている。トランジスタPU11,PU12,PU21,PU22は、Y方向に延びるナノシート23a,23b,24a,24bをそれぞれ有する。 Transistors PU11, PU12, PU21, and PU22 are formed in the P-type transistor region. Transistors PU11, PU12, PU21, and PU22 each have nanosheets 23a, 23b, 24a, and 24b extending in the Y direction.
アクティブ領域P5において、トランジスタPU11のソースとなる部分は、電源配線11と平面視で重なる位置に設けられたビア95を介して、電源配線11と接続されている。アクティブ領域P6において、トランジスタPU12のソースとなる部分は、電源配線11と平面視で重なる位置に設けられたビア96を介して、電源配線11と接続されている。アクティブ領域P7において、トランジスタPU21のソースとなる部分は、電源配線11と平面視で重なる位置に設けられたビア97を介して、電源配線11と接続されている。アクティブ領域P8において、トランジスタPU22のソースとなる部分は、電源配線11と平面視で重なる位置に設けられたビア98を介して、電源配線11と接続されている。 In active region P5, the source of transistor PU11 is connected to power supply wiring 11 via via 95, which is located at a position overlapping power supply wiring 11 in a planar view. In active region P6, the source of transistor PU12 is connected to power supply wiring 11 via via 96, which is located at a position overlapping power supply wiring 11 in a planar view. In active region P7, the source of transistor PU21 is connected to power supply wiring 11 via via 97, which is located at a position overlapping power supply wiring 11 in a planar view. In active region P8, the source of transistor PU22 is connected to power supply wiring 11 via via 98, which is located at a position overlapping power supply wiring 11 in a planar view.
図9(a)に示すように、N型トランジスタ領域には、アクティブ領域N5~N8が形成されている。アクティブ領域N5~N8は、アクティブ領域P5~P8よりもZ方向における上部にそれぞれ配置されている。アクティブ領域N5~N8は、アクティブ領域P5~P8と平面視でそれぞれ重なりを有する。 As shown in Figure 9(a), active regions N5 to N8 are formed in the N-type transistor region. Active regions N5 to N8 are respectively arranged above active regions P5 to P8 in the Z direction. Active regions N5 to N8 overlap with active regions P5 to P8, respectively, in a plan view.
N型トランジスタ領域では、ロードトランジスタPD1,PD2およびダミートランジスタDN5,DN6が形成されている。ロードトランジスタPD1,PD2およびダミートランジスタDN5,DN6は、Y方向に延びるナノシート27b,28b,30e,30fをそれぞれ有する。なお、ダミートランジスタDN5,DN6は、論理機能を有さないトランジスタである。 In the N-type transistor region, load transistors PD1 and PD2 and dummy transistors DN5 and DN6 are formed. Load transistors PD1 and PD2 and dummy transistors DN5 and DN6 have nanosheets 27b, 28b, 30e, and 30f, respectively, extending in the Y direction. Note that dummy transistors DN5 and DN6 are transistors that do not have a logic function.
ナノシート21,22,23a,23b,24a,24b,25,26,27b,28b30a~30fのX方向の幅は、同一である。 Nanosheets 21, 22, 23a, 23b, 24a, 24b, 25, 26, 27b, 28b, and 30a-30f all have the same width in the X direction.
ゲート配線32は、ナノシート24a,24b,28b,30fのX方向およびZ方向における外周を囲んでいる。ゲート配線35は、ナノシート23a,23b,27b,30eのX方向およびZ方向における外周を囲んでいる。ゲート配線32は、トランジスタPU21,PU22、ロードトランジスタPD2およびダミートランジスタDN6のゲートに対応する。ゲート配線35は、トランジスタPU11,PU12、ロードトランジスタPD1およびダミートランジスタDN5のゲートに対応する。 Gate wiring 32 surrounds the outer peripheries of nanosheets 24a, 24b, 28b, and 30f in the X and Z directions. Gate wiring 35 surrounds the outer peripheries of nanosheets 23a, 23b, 27b, and 30e in the X and Z directions. Gate wiring 32 corresponds to the gates of transistors PU21, PU22, load transistor PD2, and dummy transistor DN6. Gate wiring 35 corresponds to the gates of transistors PU11, PU12, load transistor PD1, and dummy transistor DN5.
アクティブ領域P5におけるトランジスタPU11のドレインとなる部分、および、アクティブ領域P6におけるトランジスタPU12のドレインとなる部分は、ローカル配線43、ビア52、ローカル配線48およびシェアードコンタクト51を介して、アクティブ領域P1におけるアクセストランジスタPG1,PG3のドレインとなる部分、アクティブ領域N5におけるロードトランジスタPD1のドレインとなる部分、および、ゲート配線32と接続されている。アクティブ領域P7におけるトランジスタPU21のドレインとなる部分、および、アクティブ領域P8におけるトランジスタPU22のドレインとなる部分は、ローカル配線44、ビア54、ローカル配線49およびシェアードコンタクト53を介して、アクティブ領域P4におけるアクセストランジスタPG2,PG4のドレインとなる部分、アクティブ領域N8におけるロードトランジスタPD2のドレインとなる部分、および、ゲート配線35と接続されている。 The portion that becomes the drain of transistor PU11 in active region P5 and the portion that becomes the drain of transistor PU12 in active region P6 are connected to the portion that becomes the drain of access transistors PG1 and PG3 in active region P1, the portion that becomes the drain of load transistor PD1 in active region N5, and gate wiring 32 via local wiring 43, via 52, local wiring 48, and shared contact 51. The portion that becomes the drain of transistor PU21 in active region P7 and the portion that becomes the drain of transistor PU22 in active region P8 are connected to the portion that becomes the drain of access transistors PG2 and PG4 in active region P4, the portion that becomes the drain of load transistor PD2 in active region N8, and gate wiring 35 via local wiring 44, via 54, local wiring 49, and shared contact 53.
アクティブ領域N5におけるロードトランジスタPD1のソースとなる部分は、ローカル配線50およびビア56を介して、電源配線61と接続されている。アクティブ領域N8におけるロードトランジスタPD2のソースとなる部分は、ローカル配線47およびビア55を介して、電源配線61と接続されている。 The source of load transistor PD1 in active region N5 is connected to power supply wiring 61 via local wiring 50 and via 56. The source of load transistor PD2 in active region N8 is connected to power supply wiring 61 via local wiring 47 and via 55.
図9の構成では、ドライブトランジスタPU1を構成するトランジスタPU11,PU12は、ナノシート23a,23bをそれぞれ有する。ドライブトランジスタPU2を構成するトランジスタPU21,PU22は、ナノシート24a,24bをそれぞれ有する。ロードトランジスタPD1,PD2は、ナノシート27b,28bをそれぞれ有する。ナノシート23a,23b,24a,24b,27b,30e,30f,28bのX方向における幅は、同一である。これにより、ドライブトランジスタPU1,PU2のドライブ能力を、ロードトランジスタPD1,PD2のドライブ能力よりも大きくすることができる。 In the configuration of FIG. 9, transistors PU11 and PU12 that make up drive transistor PU1 have nanosheets 23a and 23b, respectively. Transistors PU21 and PU22 that make up drive transistor PU2 have nanosheets 24a and 24b, respectively. Load transistors PD1 and PD2 have nanosheets 27b and 28b, respectively. Nanosheets 23a, 23b, 24a, 24b, 27b, 30e, 30f, and 28b have the same width in the X direction. This allows the drive capability of drive transistors PU1 and PU2 to be greater than the drive capability of load transistors PD1 and PD2.
また、ナノシート23a,23b,24a,24bが、ナノシート27b,30e,30f,28bと平面視においてそれぞれ重なっている。これにより、セル上部およびセル下部において、Z方向において積層されるナノシートのX方向における幅が同じとなるため、製造プロセスの複雑化を抑制することができ、製造コストの上昇を抑えることができる。 Furthermore, nanosheets 23a, 23b, 24a, and 24b overlap nanosheets 27b, 30e, 30f, and 28b, respectively, in a planar view. This ensures that the widths in the X direction of the nanosheets stacked in the Z direction are the same in the upper and lower cell sections, which helps prevent the manufacturing process from becoming too complicated and the manufacturing costs from increasing.
なお、ナノシート23a,23b,24a,24bのX方向における幅が同一であるとしたが、同一でなくてもよい。 Note that although the widths of nanosheets 23a, 23b, 24a, and 24b in the X direction are the same, they do not have to be the same.
また、図7の構成のように、M1配線層の配線63,65を省略し、BM0配線層に、第3ビット線BLBおよび第4ビット線BLBXにそれぞれ相当する配線12,13を形成してもよい。 Alternatively, as in the configuration of Figure 7, the wiring 63 and 65 in the M1 wiring layer may be omitted, and wiring 12 and 13 corresponding to the third bit line BLB and the fourth bit line BLBX, respectively, may be formed in the BM0 wiring layer.
(変形例4)
図10は第1実施形態に係るSRAMセルのレイアウト構造の他の例を示す平面図である。具体的に、図10(a)はセル上部を示し、図10(b)はセル下部を示す。
(Variation 4)
10A and 10B are plan views showing another example of the layout structure of the SRAM cell according to the first embodiment, in which Fig. 10A shows the upper part of the cell and Fig. 10B shows the lower part of the cell.
図10では、図1と比較すると、SRAMセルに構成される回路が異なる。 In Figure 10, the circuitry configured in the SRAM cell is different from that in Figure 1.
図11は第1実施形態に係るSRAMセルの他の構成を示す回路図である。図11に示すように、本変形例に係るSRAMセルには、ロードトランジスタPU1,PU2と、ドライブトランジスタPD1,PD2と、アクセストランジスタPG1~PG4とにより構成される2ポートSRAMセル回路が構成されている。ロードトランジスタPU1,PU2は、P型FETであり、ドライブトランジスタPD1,PD2およびアクセストランジスタPG1~PG4は、N型FETである。 FIG. 11 is a circuit diagram showing another configuration of the SRAM cell according to the first embodiment. As shown in FIG. 11, the SRAM cell according to this modification has a two-port SRAM cell circuit made up of load transistors PU1 and PU2, drive transistors PD1 and PD2, and access transistors PG1 to PG4. The load transistors PU1 and PU2 are P-type FETs, and the drive transistors PD1 and PD2 and access transistors PG1 to PG4 are N-type FETs.
ロードトランジスタPU1は、電源VDDと第1ノードNAとの間に設けられており、ドライブトランジスタPD1は、第1ノードNAと電源VSSとの間に設けられている。ロードトランジスタPU1およびドライブトランジスタPD1は、ゲートが第2ノードNBに接続されており、インバータINV1を構成している。ロードトランジスタPU2は、電源VDDと第2ノードNBとの間に設けられており、ドライブトランジスタPD2は、第2ノードNBと電源VSSとの間に設けられている。ロードトランジスタPU2およびドライブトランジスタPD2は、ゲートが第1ノードNAに接続されており、インバータINV2を構成している。すなわち、一方のインバータの出力は他方のインバータの入力に接続されており、これにより、ラッチが構成されている。 The load transistor PU1 is provided between the power supply VDD and the first node NA, and the drive transistor PD1 is provided between the first node NA and the power supply VSS. The gates of the load transistor PU1 and the drive transistor PD1 are connected to the second node NB, and they form an inverter INV1. The load transistor PU2 is provided between the power supply VDD and the second node NB, and the drive transistor PD2 is provided between the second node NB and the power supply VSS. The gates of the load transistor PU2 and the drive transistor PD2 are connected to the first node NA, and they form an inverter INV2. In other words, the output of one inverter is connected to the input of the other inverter, thereby forming a latch.
アクセストランジスタPG1は、第1ビット線BLAと第1ノードNAとの間に設けられており、ゲートが第1ワード線WLAに接続されている。アクセストランジスタPG2は、第2ビット線BLAXと第2ノードNBとの間に設けられており、ゲートが第1ワード線WLAに接続されている。アクセストランジスタPG3は、第3ビット線BLBと第1ノードNAとの間に設けられており、ゲートが第2ワード線WLBに接続されている。アクセストランジスタPG4は、第4ビット線BLBXと第2ノードNBとの間に設けられており、ゲートが第2ワード線WLBに接続されている。なお、第1および第2ビット線BLA,BLAXは、第1相補ビット線対を構成し、第3および第4ビット線BLB,BLBXは、第2相補ビット線対を構成する。 The access transistor PG1 is provided between the first bit line BLA and the first node NA, and its gate is connected to the first word line WLA. The access transistor PG2 is provided between the second bit line BLAX and the second node NB, and its gate is connected to the first word line WLA. The access transistor PG3 is provided between the third bit line BLB and the first node NA, and its gate is connected to the second word line WLB. The access transistor PG4 is provided between the fourth bit line BLBX and the second node NB, and its gate is connected to the second word line WLB. The first and second bit lines BLA and BLAX form a first complementary bit line pair, and the third and fourth bit lines BLB and BLBX form a second complementary bit line pair.
2ポートSRAMセル回路では、第1相補ビット線対を構成する第1および第2ビット線BLA,BLAXを、ハイレベルおよびローレベルにそれぞれ駆動し、第1ワード線WLAをハイレベルに駆動すると、第1ノードNAにハイレベルが書き込まれ、第2ノードNBにローレベルが書き込まれる。一方、第1および第2ビット線BLA,BLAXを、ローレベルおよびハイレベルにそれぞれ駆動し、第1ワード線WLAをハイレベルに駆動すると、第1ノードNAにローレベルが書き込まれ、第2ノードNBにハイレベルが書き込まれる。そして、第1および第2ノードNA,NBにデータがそれぞれ書き込まれている状態で、第1ワード線WLAをローレベルに駆動すると、ラッチ状態が確定し、第1および第2ノードNA,NBに書き込まれているデータが保持される。 In a two-port SRAM cell circuit, when the first and second bit lines BLA, BLAX constituting the first complementary bit line pair are driven to high and low levels, respectively, and the first word line WLA is driven to high level, a high level is written to the first node NA and a low level is written to the second node NB. On the other hand, when the first and second bit lines BLA, BLAX are driven to low and high levels, respectively, and the first word line WLA is driven to high level, a low level is written to the first node NA and a high level is written to the second node NB. Then, when the first word line WLA is driven to low level while data is written to the first and second nodes NA, NB, the latch state is established and the data written to the first and second nodes NA, NB is retained.
また、第1および第2ビット線BLA,BLAXを予めハイレベルにプリチャージしておき、第1ワード線WLAをハイレベルに駆動すると、第1および第2ノードNA,NBに書き込まれたデータに応じて第1および第2ビット線BLA,BLAXの状態が確定するため、SRAMセルからのデータの読み出しを行うことができる。具体的に、第1ノードNAがハイレベルであり、第2ノードNBがローレベルであれば、第1ビット線BLAはハイレベルを保持し、第2ビット線BLAXはローレベルにディスチャージされる。一方、第1ノードNAがローレベルであり、第2ノードNBがハイレベルであれば、第1ビット線BLAはローレベルにディスチャージされ、第2ビット線BLAXはハイレベルを保持する。 Furthermore, when the first and second bit lines BLA, BLAX are precharged to a high level and the first word line WLA is driven to a high level, the states of the first and second bit lines BLA, BLAX are determined according to the data written to the first and second nodes NA, NB, allowing data to be read from the SRAM cell. Specifically, if the first node NA is at a high level and the second node NB is at a low level, the first bit line BLA remains at a high level and the second bit line BLAX is discharged to a low level. On the other hand, if the first node NA is at a low level and the second node NB is at a high level, the first bit line BLA is discharged to a low level and the second bit line BLAX remains at a high level.
また、第2相補ビット線対を構成する第3および第4ビット線BLB,BLBXを、ハイレベルおよびローレベルにそれぞれ駆動し、第2ワード線WLBをハイレベルに駆動すると、第1ノードNAにハイレベルが書き込まれ、第2ノードNBにローレベルが書き込まれる。一方、第3および第4ビット線BLB,BLBXを、ローレベルおよびハイレベルにそれぞれ駆動し、第2ワード線WLBをハイレベルに駆動すると、第1ノードNAにローレベルが書き込まれ、第2ノードNBにハイレベルが書き込まれる。そして、第1および第2ノードNA,NBにデータがそれぞれ書き込まれている状態で、第2ワード線WLBをローレベルに駆動すると、ラッチ状態が確定し、第1および第2ノードNA,NBに書き込まれているデータが保持される。 Furthermore, when the third and fourth bit lines BLB, BLBX constituting the second complementary bit line pair are driven to high and low levels, respectively, and the second word line WLB is driven to high level, a high level is written to the first node NA and a low level is written to the second node NB. On the other hand, when the third and fourth bit lines BLB, BLBX are driven to low and high levels, respectively, and the second word line WLB is driven to high level, a low level is written to the first node NA and a high level is written to the second node NB. Then, when the second word line WLB is driven to low level while data is written to the first and second nodes NA, NB, the latch state is established and the data written to the first and second nodes NA, NB is retained.
また、第3および第4ビット線BLB,BLBXを予めハイレベルにプリチャージしておき、第2ワード線WLBをハイレベルに駆動すると、第1および第2ノードNA,NBに書き込まれたデータに応じて第3および第4ビット線BLB,BLBXの状態が確定するため、SRAMセルからのデータの読み出しを行うことができる。具体的に、第1ノードNAがハイレベルであり、第2ノードNBがローレベルであれば、第3ビット線BLBはハイレベルを保持し、第4ビット線BLBXはローレベルにディスチャージされる。一方、第1ノードNAがローレベルであり、第2ノードNBがハイレベルであれば、第3ビット線BLBはローレベルにディスチャージされ、第4ビット線BLBXはハイレベルを保持する。 Furthermore, when the third and fourth bit lines BLB, BLBX are precharged to a high level and the second word line WLB is driven to a high level, the states of the third and fourth bit lines BLB, BLBX are determined according to the data written to the first and second nodes NA, NB, allowing data to be read from the SRAM cell. Specifically, when the first node NA is at a high level and the second node NB is at a low level, the third bit line BLB remains at a high level and the fourth bit line BLBX is discharged to a low level. On the other hand, when the first node NA is at a low level and the second node NB is at a high level, the third bit line BLB is discharged to a low level and the fourth bit line BLBX remains at a high level.
以上に説明したように、2ポートSRAMセルは、第1および第2ビット線BLA,BLAX、ならびに、第1ワード線WLAを制御することによって、SRAMセルへのデータ書き込み動作、データ保持およびSRAMセルからのデータ読み出し機能を有する。また、2ポートSRAMセルは、第3および第4ビット線BLB,BLBX、ならびに、第2ワード線WLBを制御することによって、SRAMセルへのデータ書き込み動作、データ保持およびSRAMセルからのデータ読み出し機能を有する。 As explained above, the two-port SRAM cell has the functions of writing data to the SRAM cell, retaining data, and reading data from the SRAM cell by controlling the first and second bit lines BLA, BLAX, and the first word line WLA. Furthermore, the two-port SRAM cell has the functions of writing data to the SRAM cell, retaining data, and reading data from the SRAM cell by controlling the third and fourth bit lines BLB, BLBX, and the second word line WLB.
図10(b)に示すように、BM0配線層には、セルの図面上下両端にかけてY方向に延びる電源配線11が形成されている。電源配線11は、電源電圧VDDを供給する。 As shown in Figure 10(b), power supply wiring 11 is formed in the BM0 wiring layer, extending in the Y direction from the top to the bottom of the cell in the drawing. Power supply wiring 11 supplies the power supply voltage VDD.
P型トランジスタ領域には、アクティブ領域P1~P4が形成されている。アクティブ領域P2,P3は、平面視で、電源配線11と重なっている。 Active regions P1 to P4 are formed in the P-type transistor region. Active regions P2 and P3 overlap with power supply wiring 11 in plan view.
P型トランジスタ領域では、ロードトランジスタPU1,PU2およびダミートランジスタDP1~DP4が形成されている。ダミートランジスタDP1,DP3、ロードトランジスタPU1,PU2およびダミートランジスタDP2,DP4は、チャネルとして、Y方向に延びるナノシート21~26をそれぞれ有する。なお、ダミートランジスタDP1~DP4は、論理機能を有さないトランジスタである。 In the P-type transistor region, load transistors PU1 and PU2 and dummy transistors DP1 to DP4 are formed. Dummy transistors DP1 and DP3, load transistors PU1 and PU2, and dummy transistors DP2 and DP4 each have nanosheets 21 to 26 extending in the Y direction as their channels. Note that dummy transistors DP1 to DP4 are transistors that do not have a logic function.
図10(a)に示すように、N型トランジスタ領域には、アクティブ領域N1~N4が形成されている。アクティブ領域N1~N4は、アクティブ領域P1~P4よりもZ方向における上部にそれぞれ配置されている。アクティブ領域N1~N4は、アクティブ領域P1~P4と平面視でそれぞれ重なりを有する。 As shown in Figure 10(a), active regions N1 to N4 are formed in the N-type transistor region. Active regions N1 to N4 are respectively arranged above active regions P1 to P4 in the Z direction. Active regions N1 to N4 overlap with active regions P1 to P4, respectively, in a plan view.
N型トランジスタ領域では、ドライブトランジスタPD1,PD2およびアクセストランジスタPG1~PG4が形成されている。ドライブトランジスタPD1,PD2およびアクセストランジスタPG1~PG4は、チャネルとして、Y方向に延びるナノシート27,28,30a~30dをそれぞれ有する。 Drive transistors PD1 and PD2 and access transistors PG1 to PG4 are formed in the N-type transistor region. Drive transistors PD1 and PD2 and access transistors PG1 to PG4 each have nanosheets 27, 28, and 30a to 30d extending in the Y direction as their channels.
ナノシート23,24,27,28のX方向の幅は、ナノシート21,22,25,26,30a~30dのX方向の幅の2倍となっている。 The width in the X direction of nanosheets 23, 24, 27, and 28 is twice the width in the X direction of nanosheets 21, 22, 25, 26, and 30a to 30d.
X方向に延びるゲート配線31~36が形成されている。ゲート配線31は、ナノシート21,30aのX方向およびZ方向における外周を囲んでいる。ゲート配線32は、ナノシート24,28のX方向およびZ方向における外周を囲んでいる。ゲート配線33は、ナノシート25,30bのX方向およびZ方向における外周を囲んでいる。ゲート配線34は、ナノシート22,30cのX方向およびZ方向における外周を囲んでいる。ゲート配線35は、ナノシート23,27のX方向およびZ方向における外周を囲んでいる。ゲート配線36は、ナノシート26,30dのX方向およびZ方向における外周を囲んでいる。ゲート配線31は、アクセストランジスタPG1およびダミートランジスタDP1のゲートに対応する。ゲート配線32は、ロードトランジスタPU2およびドライブトランジスタPD2のゲートに対応する。ゲート配線33は、アクセストランジスタPG2およびダミートランジスタDP2のゲートに対応する。ゲート配線34は、アクセストランジスタPG3およびダミートランジスタDP3のゲートに対応する。ゲート配線35は、ロードトランジスタPU1およびドライブトランジスタPD1のゲートに対応する。ゲート配線36は、アクセストランジスタPG4およびダミートランジスタDP4のゲートに対応する。 Gate wiring 31 to 36 are formed extending in the X direction. Gate wiring 31 surrounds the outer peripheries of nanosheets 21 and 30a in the X and Z directions. Gate wiring 32 surrounds the outer peripheries of nanosheets 24 and 28 in the X and Z directions. Gate wiring 33 surrounds the outer peripheries of nanosheets 25 and 30b in the X and Z directions. Gate wiring 34 surrounds the outer peripheries of nanosheets 22 and 30c in the X and Z directions. Gate wiring 35 surrounds the outer peripheries of nanosheets 23 and 27 in the X and Z directions. Gate wiring 36 surrounds the outer peripheries of nanosheets 26 and 30d in the X and Z directions. Gate wiring 31 corresponds to the gates of access transistor PG1 and dummy transistor DP1. Gate wiring 32 corresponds to the gates of load transistor PU2 and drive transistor PD2. Gate wiring 33 corresponds to the gates of access transistor PG2 and dummy transistor DP2. Gate wiring 34 corresponds to the gates of access transistor PG3 and dummy transistor DP3. Gate wiring 35 corresponds to the gates of load transistor PU1 and drive transistor PD1. Gate wiring 36 corresponds to the gates of access transistor PG4 and dummy transistor DP4.
図10(b)に示すように、セル下部には、X方向に延びるローカル配線43,44が形成されている。ローカル配線43は、アクティブ領域P2におけるロードトランジスタPU1のドレインとなる部分と接続されている。ローカル配線44は、アクティブ領域P3におけるロードトランジスタPU2のドレインとなる部分と接続されている。 As shown in Figure 10(b), local wiring 43 and 44 extending in the X direction are formed below the cell. Local wiring 43 is connected to the portion of active region P2 that will become the drain of load transistor PU1. Local wiring 44 is connected to the portion of active region P3 that will become the drain of load transistor PU2.
図10(a)に示すように、セル上部には、X方向に延びるローカル配線47~50,50a~50dが形成されている。ローカル配線47は、アクティブ領域N3におけるドライブトランジスタPD2のソースとなる部分と接続されている。ローカル配線48は、アクティブ領域N1におけるアクセストランジスタPG1のドレインとなる部分、アクティブ領域N1におけるアクセストランジスタPG3のドレインとなる部分、および、アクティブ領域N2におけるドライブトランジスタPD1のドレインとなる部分と接続されている。ローカル配線49は、アクティブ領域N3におけるドライブトランジスタPD2のドレインとなる部分、アクティブ領域N4におけるアクセストランジスタPG2のドレインとなる部分、アクティブ領域N4におけるアクセストランジスタPG4のドレインとなる部分と接続されている。ローカル配線50は、アクティブ領域N2におけるドライブトランジスタPD1のソースとなる部分と接続されている。ローカル配線50aは、アクティブ領域N1におけるアクセストランジスタPG1のソースとなる部分と接続されている。ローカル配線50bは、アクティブ領域N4におけるアクセストランジスタPG2のソースとなる部分と接続されている。ローカル配線50cは、アクティブ領域N1におけるアクセストランジスタPG3のソースとなる部分と接続されている。ローカル配線50dは、アクティブ領域N4におけるアクセストランジスタPG4のソースとなる部分と接続されている。 As shown in Figure 10(a), local interconnections 47-50 and 50a-50d extending in the X direction are formed above the cell. Local interconnection 47 is connected to the source of drive transistor PD2 in active region N3. Local interconnection 48 is connected to the drain of access transistor PG1 in active region N1, the drain of access transistor PG3 in active region N1, and the drain of drive transistor PD1 in active region N2. Local interconnection 49 is connected to the drain of drive transistor PD2 in active region N3, the drain of access transistor PG2 in active region N4, and the drain of access transistor PG4 in active region N4. Local interconnection 50 is connected to the source of drive transistor PD1 in active region N2. Local interconnection 50a is connected to the source of access transistor PG1 in active region N1. Local interconnection 50b is connected to the source of access transistor PG2 in active region N4. Local wiring 50c is connected to the source of access transistor PG3 in active region N1. Local wiring 50d is connected to the source of access transistor PG4 in active region N4.
ローカル配線48は、シェアードコンタクト51を介して、ゲート配線32と接続されている。ローカル配線48は、ビア52を介して、ローカル配線43と接続されている。ローカル配線49は、シェアードコンタクト53を介して、ゲート配線35と接続されている。ローカル配線49は、ビア54を介して、ローカル配線44と接続されている。なお、ゲート配線32、ローカル配線43,48、シェアードコンタクト51およびビア52が第1ノードNAに相当する。ゲート配線35、ローカル配線44,49、シェアードコンタクト53およびビア54が第2ノードNBに相当する。 Local wiring 48 is connected to gate wiring 32 via shared contact 51. Local wiring 48 is connected to local wiring 43 via via 52. Local wiring 49 is connected to gate wiring 35 via shared contact 53. Local wiring 49 is connected to local wiring 44 via via 54. Note that gate wiring 32, local wirings 43 and 48, shared contact 51, and via 52 correspond to the first node NA. Gate wiring 35, local wirings 44 and 49, shared contact 53, and via 54 correspond to the second node NB.
M1配線層には、セルの図面上下両端にかけてY方向に延びる電源配線61および配線62~65が形成されている。また、配線66~69が形成されている。電源配線61は、電源電圧VSSを供給する。配線62~65が、第1ビット線BLA、第3ビット線BLB、第2ビット線BLAXおよび第4ビット線BLBXにそれぞれ相当する。 The M1 wiring layer is formed with power supply wiring 61 and wiring 62-65, which extend in the Y direction from the top to the bottom of the cell in the drawing. Wiring 66-69 is also formed. Power supply wiring 61 supplies power supply voltage VSS. Wiring 62-65 correspond to the first bit line BLA, third bit line BLB, second bit line BLAX, and fourth bit line BLBX, respectively.
電源配線61は、平面視で、アクティブ領域N2,N3,P2,P3および電源配線11と重なりを有する。電源配線61は、ビア55を介してローカル配線47と接続されており、ビア56を介してローカル配線50と接続されている。ビア55は、電源配線61とアクティブ領域N3とが平面視で重なる領域に形成されている。ビア56は、電源配線61とアクティブ領域N2とが平面視で重なる領域に形成されている。 In a planar view, power supply wiring 61 overlaps with active regions N2, N3, P2, and P3, and power supply wiring 11. Power supply wiring 61 is connected to local wiring 47 through via 55, and to local wiring 50 through via 56. Via 55 is formed in the area where power supply wiring 61 and active region N3 overlap in a planar view. Via 56 is formed in the area where power supply wiring 61 and active region N2 overlap in a planar view.
配線62は、ビア60eを介してローカル配線50aと接続されている。配線63は、ビア60fを介してローカル配線50cと接続されている。配線64は、ビア60gを介してローカル配線50bと接続されている。配線65は、ビア60hを介してローカル配線50dと接続されている。 Wire 62 is connected to local wire 50a via via 60e. Wire 63 is connected to local wire 50c via via 60f. Wire 64 is connected to local wire 50b via via 60g. Wire 65 is connected to local wire 50d via via 60h.
M2配線層には、セルの図面左右両端にかけてX方向に延びる配線71,72が形成されている。配線71,72が、第1ワード線WLAおよび第2ワード線WLBにそれぞれ相当する。配線71は、ビア81、配線66およびビア60aを介してゲート配線31と接続されている。配線71は、ビア82、配線67およびビア60bを介してゲート配線33と接続されている。配線72は、ビア83、配線68およびビア60cを介してゲート配線34と接続されている。配線72は、ビア84、配線69およびビア60dを介してゲート配線36と接続されている。 In the M2 wiring layer, wiring 71 and 72 are formed, extending in the X direction from the left and right ends of the cell in the drawing. Wiring 71 and 72 correspond to the first word line WLA and the second word line WLB, respectively. Wiring 71 is connected to gate wiring 31 via via 81, wiring 66, and via 60a. Wiring 71 is connected to gate wiring 33 via via 82, wiring 67, and via 60b. Wiring 72 is connected to gate wiring 34 via via 83, wiring 68, and via 60c. Wiring 72 is connected to gate wiring 36 via via 84, wiring 69, and via 60d.
図10の構成では、トランジスタの背面側の配線層であるBM0配線層に、電源電圧VDDを供給する電源配線11が形成されている。電源配線11は、アクティブ領域P2,P3と平面視で重なっており、重なっている領域に設けられたビア91,92で互いに接続されている。したがって、アクティブ領域(トランジスタ)と電源配線とを重ねて配置することができるため、電源電圧VDDを供給する電源配線11の配線幅を大きくすることができ、電源配線の配線抵抗を抑えることができる。よって、半導体記憶装置の動作速度および動作安定性を向上させることができる。 In the configuration of Figure 10, power supply wiring 11 that supplies power supply voltage VDD is formed in the BM0 wiring layer, which is the wiring layer on the back side of the transistor. Power supply wiring 11 overlaps active areas P2 and P3 in a planar view, and is connected to each other by vias 91 and 92 provided in the overlapping areas. Therefore, because the active area (transistor) and power supply wiring can be arranged to overlap, the wiring width of power supply wiring 11 that supplies power supply voltage VDD can be increased, and the wiring resistance of the power supply wiring can be reduced. This can improve the operating speed and stability of the semiconductor memory device.
また、セル下部には、P型のアクティブ領域P1~P4が形成されている。セル上部には、N型のアクティブ領域N1~N4が形成されている。これにより、セル下部にはP型のナノシートトランジスタのみが形成され、セル上部にはN型のナノシートトランジスタのみが形成されるため、半導体記憶装置の製造プロセスの複雑化を抑えることができ、製造コストを抑えることができる。また、P型のナノシートトランジスタとN型のナノシートトランジスタとを離間して配置する必要がないため、半導体記憶装置の小面積化を図ることができる。 Furthermore, P-type active regions P1 to P4 are formed in the lower part of the cell. N-type active regions N1 to N4 are formed in the upper part of the cell. As a result, only P-type nanosheet transistors are formed in the lower part of the cell, and only N-type nanosheet transistors are formed in the upper part of the cell, which reduces the complexity of the semiconductor memory device manufacturing process and reduces manufacturing costs. Furthermore, because there is no need to space the P-type nanosheet transistors and the N-type nanosheet transistors apart, the area of the semiconductor memory device can be reduced.
また、ナノシート23,24,27,28のX方向の幅は、ナノシート21,22,25,26のX方向の幅の2倍となっている。すなわち、ロードトランジスタPU1,PU2におけるナノシートの幅と、ドライブトランジスタPD1,PD2におけるナノシートの幅と、アクセストランジスタPG1~PG4におけるナノシートの幅との比は、4:4:2となっている。ここで、ロードトランジスタPU1,PU2のドライブ能力は、アクティブ領域P2,P3に含まれるP型不純物の濃度を調整することにより、ドライブトランジスタPD1,PD2のドライブ能力よりも低く抑えられている。例えば、アクティブ領域P2,P3に含まれるP型不純物の濃度は、ロードトランジスタPU1,PU2のドライブ能力がドライブトランジスタPD1,PD2のドライブ能力の1/4となるように調整されている。このため、ロードトランジスタPU1,PU2のドライブ能力と、ドライブトランジスタPD1,PD2のドライブ能力と、アクセストランジスタPG1~PG4のドライブ能力との比は、1:4:2となる。これにより、ワード線の駆動時におけるSRAMセルの動作の安定性(スタティックノイズマージン)を確保することができる。 Furthermore, the X-direction width of nanosheets 23, 24, 27, and 28 is twice the X-direction width of nanosheets 21, 22, 25, and 26. That is, the ratio of the width of the nanosheets in load transistors PU1 and PU2 to the width of the nanosheets in drive transistors PD1 and PD2 to the width of the nanosheets in access transistors PG1 to PG4 is 4:4:2. Here, the drive capability of load transistors PU1 and PU2 is kept lower than that of drive transistors PD1 and PD2 by adjusting the concentration of P-type impurities contained in active regions P2 and P3. For example, the concentration of P-type impurities contained in active regions P2 and P3 is adjusted so that the drive capability of load transistors PU1 and PU2 is 1/4 of the drive capability of drive transistors PD1 and PD2. As a result, the ratio of the drive capabilities of the load transistors PU1 and PU2, the drive transistors PD1 and PD2, and the access transistors PG1 to PG4 is 1:4:2. This ensures stable operation of the SRAM cells (static noise margin) when the word lines are driven.
(変形例5)
図12は第1実施形態に係るSRAMセルのレイアウト構造の他の例を示す平面図である。具体的に、図12(a)はセル上部を示し、図12(b)はセル下部を示す。
(Variation 5)
12A and 12B are plan views showing another example of the layout structure of the SRAM cell according to the first embodiment, in which Fig. 12A shows the upper part of the cell and Fig. 12B shows the lower part of the cell.
図12では、図10と比較すると、ドライブトランジスタPD1,PD2が、それぞれ2つのナノシートFETで構成されている。具体的には、ドライブトランジスタPD1は、トランジスタPD11,PD12で構成されている。ドライブトランジスタPD2は、トランジスタPD21,PD22で構成されている。また、ナノシート23,24に代えて、ナノシート23c,24cが配置されている。 In Figure 12, compared to Figure 10, drive transistors PD1 and PD2 are each composed of two nanosheet FETs. Specifically, drive transistor PD1 is composed of transistors PD11 and PD12. Drive transistor PD2 is composed of transistors PD21 and PD22. Furthermore, nanosheets 23c and 24c are arranged in place of nanosheets 23 and 24.
図12(b)に示すように、P型トランジスタ領域には、アクティブ領域P5~P8が形成されている。アクティブ領域P5~P8は、平面視で、電源配線11と重なっている。 As shown in Figure 12(b), active regions P5 to P8 are formed in the P-type transistor region. Active regions P5 to P8 overlap with power supply wiring 11 in plan view.
P型トランジスタ領域では、ロードトランジスタPU1,PU2およびダミートランジスタDP5,DP6が形成されている。ロードトランジスタPU1,PU2およびダミートランジスタDP5,DP6は、Y方向に延びるナノシート23c,24c,30g,30hをそれぞれ有する。なお、ダミートランジスタDP5,DP6は、論理機能を有さないトランジスタである。 In the P-type transistor region, load transistors PU1 and PU2 and dummy transistors DP5 and DP6 are formed. Load transistors PU1 and PU2 and dummy transistors DP5 and DP6 have nanosheets 23c, 24c, 30g, and 30h extending in the Y direction, respectively. Note that dummy transistors DP5 and DP6 are transistors that do not have a logic function.
アクティブ領域P5において、ロードトランジスタPU1のソースとなる部分は、電源配線11と平面視で重なる位置に設けられたビア91を介して、電源配線11と接続されている。アクティブ領域P8において、ロードトランジスタPU2のソースとなる部分は、電源配線11と平面視で重なる位置に設けられたビア92を介して、電源配線11と接続されている。 In active region P5, the source of load transistor PU1 is connected to power supply wiring 11 via via 91, which is located at a position overlapping power supply wiring 11 in a planar view. In active region P8, the source of load transistor PU2 is connected to power supply wiring 11 via via 92, which is located at a position overlapping power supply wiring 11 in a planar view.
図12(a)に示すように、N型トランジスタ領域には、アクティブ領域N5~N8が形成されている。アクティブ領域N5~N8は、アクティブ領域P5~P8よりもZ方向における上部にそれぞれ配置されている。アクティブ領域N5~N8は、アクティブ領域P5~P8と平面視でそれぞれ重なりを有する。 As shown in Figure 12(a), active regions N5 to N8 are formed in the N-type transistor region. Active regions N5 to N8 are respectively arranged above active regions P5 to P8 in the Z direction. Active regions N5 to N8 overlap with active regions P5 to P8, respectively, in a plan view.
N型トランジスタ領域では、トランジスタPD11,PD12,PD21,PD22が形成されている。トランジスタPD11,PD12,PD21,PD22は、Y方向に延びるナノシート27c,27d,28c,28dをそれぞれ有する。 Transistors PD11, PD12, PD21, and PD22 are formed in the N-type transistor region. Transistors PD11, PD12, PD21, and PD22 have nanosheets 27c, 27d, 28c, and 28d, respectively, extending in the Y direction.
ナノシート21,22,23c,24c,25,26,27c,27d,28c,28d,30a~30d,30g,30hのX方向の幅は、同一である。 Nanosheets 21, 22, 23c, 24c, 25, 26, 27c, 27d, 28c, 28d, 30a-30d, 30g, and 30h have the same width in the X direction.
ゲート配線32は、ナノシート24c,28c,28d,30hのX方向およびZ方向における外周を囲んでいる。ゲート配線35は、ナノシート23c,27c,27d,30gのX方向およびZ方向における外周を囲んでいる。ゲート配線32は、トランジスタPD21,PD22、ロードトランジスタPU2およびダミートランジスタDP6のゲートに対応する。ゲート配線35は、トランジスタPD11,PD12、ロードトランジスタPU1およびダミートランジスタDP5のゲートに対応する。 Gate wiring 32 surrounds the outer peripheries of nanosheets 24c, 28c, 28d, and 30h in the X and Z directions. Gate wiring 35 surrounds the outer peripheries of nanosheets 23c, 27c, 27d, and 30g in the X and Z directions. Gate wiring 32 corresponds to the gates of transistors PD21, PD22, load transistor PU2, and dummy transistor DP6. Gate wiring 35 corresponds to the gates of transistors PD11, PD12, load transistor PU1, and dummy transistor DP5.
アクティブ領域P5におけるロードトランジスタPU1のドレインとなる部分は、ローカル配線43、ビア52、ローカル配線48およびシェアードコンタクト51を介して、アクティブ領域N1におけるアクセストランジスタPG1,PG3のドレインとなる部分、アクティブ領域N5におけるトランジスタPD11のドレインとなる部分、アクティブ領域N6におけるトランジスタPD12のドレインとなる部分、および、ゲート配線32と接続されている。アクティブ領域P8におけるロードトランジスタPU2のドレインとなる部分は、ローカル配線44、ビア54、ローカル配線49およびシェアードコンタクト53を介して、アクティブ領域N4におけるアクセストランジスタPG2,PG4のドレインとなる部分、アクティブ領域N7におけるトランジスタPD21のドレインとなる部分、アクティブ領域N8におけるトランジスタPD22のドレインとなる部分、および、ゲート配線35と接続されている。 The drain of load transistor PU1 in active region P5 is connected via local wiring 43, via 52, local wiring 48, and shared contact 51 to the drains of access transistors PG1 and PG3 in active region N1, the drain of transistor PD11 in active region N5, the drain of transistor PD12 in active region N6, and gate wiring 32. The drain of load transistor PU2 in active region P8 is connected via local wiring 44, via 54, local wiring 49, and shared contact 53 to the drains of access transistors PG2 and PG4 in active region N4, the drain of transistor PD21 in active region N7, the drain of transistor PD22 in active region N8, and gate wiring 35.
図12の構成では、ドライブトランジスタPD1を構成するトランジスタPD11,PD12は、ナノシート27c,27dをそれぞれ有する。ドライブトランジスタPD2を構成するトランジスタPD21,PD22は、ナノシート28c,28dをそれぞれ有する。ロードトランジスタPU1,PU2は、ナノシート23c,24cをそれぞれ有する。ナノシート23c,24c,27c,27d,28c,28d,30g,30hのX方向における幅は、同一である。これにより、ドライブトランジスタPD1,PD2のドライブ能力を、ロードトランジスタPU1,PU2のドライブ能力よりも大きくすることができる。 In the configuration of FIG. 12, transistors PD11 and PD12 that constitute drive transistor PD1 have nanosheets 27c and 27d, respectively. Transistors PD21 and PD22 that constitute drive transistor PD2 have nanosheets 28c and 28d, respectively. Load transistors PU1 and PU2 have nanosheets 23c and 24c, respectively. Nanosheets 23c, 24c, 27c, 27d, 28c, 28d, 30g, and 30h have the same width in the X direction. This allows the drive capability of drive transistors PD1 and PD2 to be greater than the drive capability of load transistors PU1 and PU2.
また、ナノシート23c,30g,30h,24cが、ナノシート27c,27d,28c,28dと平面視において重なっている。これにより、セル上部およびセル下部において、積層されるナノシートのX方向における幅が同じとなるため、製造プロセスの複雑化を抑制することができ、製造コストの上昇を抑えることができる。 Furthermore, nanosheets 23c, 30g, 30h, and 24c overlap nanosheets 27c, 27d, 28c, and 28d in a planar view. This ensures that the widths of the stacked nanosheets in the X direction are the same in the upper and lower parts of the cell, which helps to prevent the manufacturing process from becoming too complicated and the manufacturing costs from increasing.
なお、ナノシート27c,27d,28c,28dのX方向における幅が同一であるとしたが、同一でなくてもよい。 Note that although the widths of nanosheets 27c, 27d, 28c, and 28d in the X direction are the same, they do not have to be the same.
また、図7の構成のように、M1配線層の配線63,65を省略し、BM0配線層に、第3ビット線BLBおよび第4ビット線BLBXにそれぞれ相当する配線12,13を形成してもよい。 Alternatively, as in the configuration of Figure 7, the wiring 63 and 65 in the M1 wiring layer may be omitted, and wiring 12 and 13 corresponding to the third bit line BLB and the fourth bit line BLBX, respectively, may be formed in the BM0 wiring layer.
(第2実施形態)
図13は第2実施形態に係るSRAMセルのレイアウト構造の例を示す平面図である。具体的には、図13(a)はセル上部を示し、図13(b)はセル下部を示す。なお、図13では、SRAMセルに図4の回路が構成されている。
Second Embodiment
13A and 13B are plan views showing an example of the layout structure of an SRAM cell according to the second embodiment. Specifically, FIG. 13A shows the upper part of the cell, and FIG. 13B shows the lower part of the cell. In FIG. 13, the circuit of FIG. 4 is configured in the SRAM cell.
図13では、図1と比較すると、ドライブトランジスタPU1,PU2が、それぞれ2つのナノシートFETで構成されている。具体的には、ドライブトランジスタPU1は、トランジスタPU11,PU12で構成されている。ドライブトランジスタPU2は、トランジスタPU21,PU22で構成されている。また、アクセストランジスタPG1~PG4の配置が異なる。 In Figure 13, compared to Figure 1, drive transistors PU1 and PU2 are each composed of two nanosheet FETs. Specifically, drive transistor PU1 is composed of transistors PU11 and PU12. Drive transistor PU2 is composed of transistors PU21 and PU22. Also, the arrangement of access transistors PG1 to PG4 is different.
図13(b)に示すように、BM0配線層には、セルの図面上下両端にかけてY方向に延びる電源配線111および配線112~115が形成されている。電源配線111は、電源電圧VDDを供給する。配線112~115は、第1ビット線BLA、第3ビット線BLB、第2ビット線BLAXおよび第4ビット線BLBXにそれぞれ相当する。 As shown in Figure 13(b), the BM0 wiring layer is formed with power supply wiring 111 and wiring 112-115, which extend in the Y direction from the top to the bottom of the cell in the drawing. Power supply wiring 111 supplies power supply voltage VDD. Wiring 112-115 correspond to the first bit line BLA, third bit line BLB, second bit line BLAX, and fourth bit line BLBX, respectively.
P型トランジスタ領域には、アクティブ領域P11~P14が形成されている。アクティブ領域P11~P14は、平面視で、配線112~115とそれぞれ重なっている。 Active regions P11 to P14 are formed in the P-type transistor region. In plan view, active regions P11 to P14 overlap with wiring 112 to 115, respectively.
P型トランジスタ領域では、アクセストランジスタPG1~PG4およびトランジスタPU11,PU12,PU21,PU22が形成されている。アクセストランジスタPG1、トランジスタPU11、アクセストランジスタPG3、トランジスタPU12,PU21、アクセストランジスタPG2、トランジスタPU22およびアクセストランジスタPG4は、チャネルとして、Y方向に延びるナノシート121~128をそれぞれ有する。 In the P-type transistor region, access transistors PG1 to PG4 and transistors PU11, PU12, PU21, and PU22 are formed. Access transistor PG1, transistor PU11, access transistor PG3, transistors PU12 and PU21, access transistor PG2, transistor PU22, and access transistor PG4 each have nanosheets 121 to 128 extending in the Y direction as their channels.
アクティブ領域P11において、アクセストランジスタPG1のソースとなる部分は、配線112と平面視で重なる位置に設けられたビア191を介して、配線112と接続されている。アクティブ領域P12において、アクセストランジスタPG3のソースとなる部分は、配線113と平面視で重なる位置に設けられたビア192を介して、配線113と接続されている。アクティブ領域P13において、アクセストランジスタPG2のソースとなる部分は、配線114と平面視で重なる位置に設けられたビア193を介して、配線114と接続されている。アクティブ領域P14において、アクセストランジスタPG4のソースとなる部分は、配線115と平面視で重なる位置に設けられたビア194を介して、配線115と接続されている。 In active region P11, the source portion of access transistor PG1 is connected to wiring 112 via via 191 located at a position overlapping wiring 112 in a planar view. In active region P12, the source portion of access transistor PG3 is connected to wiring 113 via via 192 located at a position overlapping wiring 113 in a planar view. In active region P13, the source portion of access transistor PG2 is connected to wiring 114 via via 193 located at a position overlapping wiring 114 in a planar view. In active region P14, the source portion of access transistor PG4 is connected to wiring 115 via via 194 located at a position overlapping wiring 115 in a planar view.
図13(a)に示すように、N型トランジスタ領域には、アクティブ領域N11~N14が形成されている。アクティブ領域N11~N14は、アクティブ領域P11~P14よりもZ方向における上部にそれぞれ配置されている。アクティブ領域N11~N14は、アクティブ領域P11~P14と平面視でそれぞれ重なりを有する。 As shown in Figure 13(a), active regions N11 to N14 are formed in the N-type transistor region. Active regions N11 to N14 are respectively arranged above active regions P11 to P14 in the Z direction. Active regions N11 to N14 overlap with active regions P11 to P14, respectively, in a plan view.
N型トランジスタ領域では、ロードトランジスタPD1,PD2およびダミートランジスタDN11~DN14が形成されている。ロードトランジスタPD1,PD2およびダミートランジスタDN11~DN14は、Y方向に延びるナノシート129,130,130a~130dをそれぞれ有する。なお、ダミートランジスタDN11~DN14は、論理機能を有さないトランジスタである。 In the N-type transistor region, load transistors PD1 and PD2 and dummy transistors DN11 to DN14 are formed. Load transistors PD1 and PD2 and dummy transistors DN11 to DN14 each have nanosheets 129, 130, and 130a to 130d extending in the Y direction. Note that dummy transistors DN11 to DN14 are transistors that do not have a logic function.
ナノシート129,130のX方向の幅は、ナノシート121~128,130a~130dのX方向の幅よりも小さい。なお、ナノシート129,130のX方向の幅は、ナノシート121~128,130a~130dのX方向の幅と同じでもよい。 The X-direction width of nanosheets 129 and 130 is smaller than the X-direction width of nanosheets 121-128 and 130a-130d. Note that the X-direction width of nanosheets 129 and 130 may be the same as the X-direction width of nanosheets 121-128 and 130a-130d.
X方向に延びるゲート配線131~136が形成されている。ゲート配線131は、ナノシート121,130aのX方向およびZ方向における外周を囲んでいる。ゲート配線132は、ナノシート123のX方向およびZ方向における外周を囲んでいる。ゲート配線133は、ナノシート125,127,130,130bのX方向およびZ方向における外周を囲んでいる。ゲート配線134は、ナノシート122,124,129,130cのX方向およびZ方向における外周を囲んでいる。ゲート配線135は、ナノシート126のX方向およびZ方向における外周を囲んでいる。ゲート配線136は、ナノシート128,130dのX方向およびZ方向における外周を囲んでいる。ゲート配線131は、アクセストランジスタPG1およびダミートランジスタDN11のゲートに対応する。ゲート配線32は、アクセストランジスタPG3のゲートに対応する。ゲート配線133は、ロードトランジスタPD2、トランジスタPU21,PU22およびダミートランジスタDN12のゲートに対応する。ゲート配線134は、ロードトランジスタPD1、トランジスタPU11,PU12およびダミートランジスタDN13のゲートに対応する。ゲート配線135は、アクセストランジスタPG2のゲートに対応する。ゲート配線136は、アクセストランジスタPG4およびダミートランジスタDN14のゲートに対応する。 Gate wiring 131-136 are formed extending in the X direction. Gate wiring 131 surrounds the outer peripheries of nanosheets 121 and 130a in the X and Z directions. Gate wiring 132 surrounds the outer peripheries of nanosheet 123 in the X and Z directions. Gate wiring 133 surrounds the outer peripheries of nanosheets 125, 127, 130, and 130b in the X and Z directions. Gate wiring 134 surrounds the outer peripheries of nanosheets 122, 124, 129, and 130c in the X and Z directions. Gate wiring 135 surrounds the outer peripheries of nanosheet 126 in the X and Z directions. Gate wiring 136 surrounds the outer peripheries of nanosheets 128 and 130d in the X and Z directions. Gate wiring 131 corresponds to the gates of access transistor PG1 and dummy transistor DN11. Gate wiring 32 corresponds to the gate of access transistor PG3. Gate wiring 133 corresponds to the gates of load transistor PD2, transistors PU21 and PU22, and dummy transistor DN12. Gate wiring 134 corresponds to the gates of load transistor PD1, transistors PU11 and PU12, and dummy transistor DN13. Gate wiring 135 corresponds to the gate of access transistor PG2. Gate wiring 136 corresponds to the gates of access transistor PG4 and dummy transistor DN14.
図13(b)に示すように、セル下部には、X方向に延びるローカル配線141~144が形成されている。ローカル配線141は、ビア195を介して、電源配線111と接続されている。ローカル配線141は、アクティブ領域P13におけるトランジスタPU21のソースとなる部分、および、アクティブ領域P14におけるトランジスタPU22のソースとなる部分と接続されている。ローカル配線142は、アクティブ領域P11におけるアクセストランジスタPG1のドレインとなる部分、アクティブ領域P11におけるトランジスタPU11のドレインとなる部分、アクティブ領域P12におけるアクセストランジスタPG3のドレインとなる部分、および、アクティブ領域P12におけるトランジスタPU12のドレインとなる部分と接続されている。ローカル配線143は、アクティブ領域P13におけるトランジスタPU21のドレインとなる部分、アクティブ領域P13におけるアクセストランジスタPG2のドレインとなる部分、アクティブ領域P14におけるトランジスタPU22のドレインとなる部分、および、アクティブ領域P14におけるアクセストランジスタPG4のドレインとなる部分と接続されている。ローカル配線144は、ビア196を介して、電源配線111と接続されている。ローカル配線144は、アクティブ領域P11におけるトランジスタPU11のソースとなる部分、および、アクティブ領域P12におけるトランジスタPU12のソースとなる部分と接続されている。 As shown in Figure 13(b), local wiring 141-144 extending in the X direction are formed at the bottom of the cell. Local wiring 141 is connected to power supply wiring 111 via via 195. Local wiring 141 is connected to the portion that becomes the source of transistor PU21 in active region P13 and the portion that becomes the source of transistor PU22 in active region P14. Local wiring 142 is connected to the portion that becomes the drain of access transistor PG1 in active region P11, the portion that becomes the drain of transistor PU11 in active region P11, the portion that becomes the drain of access transistor PG3 in active region P12, and the portion that becomes the drain of transistor PU12 in active region P12. Local wiring 143 is connected to the portion that will become the drain of transistor PU21 in active region P13, the portion that will become the drain of access transistor PG2 in active region P13, the portion that will become the drain of transistor PU22 in active region P14, and the portion that will become the drain of access transistor PG4 in active region P14. Local wiring 144 is connected to power supply wiring 111 via via 196. Local wiring 144 is connected to the portion that will become the source of transistor PU11 in active region P11 and the portion that will become the source of transistor PU12 in active region P12.
図13(a)に示すように、セル上部には、X方向に延びるローカル配線145~148が形成されている。ローカル配線145は、アクティブ領域N13におけるロードトランジスタPD2のソースとなる部分と接続されている。ローカル配線146は、アクティブ領域N12におけるロードトランジスタPD1のドレインとなる部分と接続されている。ローカル配線147は、アクティブ領域N13におけるロードトランジスタPD2のドレインとなる部分と接続されている。ローカル配線148は、アクティブ領域N12におけるロードトランジスタPD1のソースとなる部分と接続されている。 As shown in Figure 13(a), local wiring 145-148 extending in the X direction are formed above the cell. Local wiring 145 is connected to the portion that will become the source of load transistor PD2 in active region N13. Local wiring 146 is connected to the portion that will become the drain of load transistor PD1 in active region N12. Local wiring 147 is connected to the portion that will become the drain of load transistor PD2 in active region N13. Local wiring 148 is connected to the portion that will become the source of load transistor PD1 in active region N12.
ローカル配線146は、シェアードコンタクト151を介して、ゲート配線133と接続されている。ローカル配線146は、ビア152を介して、ローカル配線142と接続されている。ローカル配線147は、シェアードコンタクト153を介して、ゲート配線134と接続されている。ローカル配線147は、ビア154を介して、ローカル配線143と接続されている。なお、ゲート配線133、ローカル配線142,146、シェアードコンタクト151およびビア152が第1ノードNAに相当する。ゲート配線134、ローカル配線143,147、シェアードコンタクト153およびビア154が第2ノードNBに相当する。 Local wiring 146 is connected to gate wiring 133 via shared contact 151. Local wiring 146 is connected to local wiring 142 via via 152. Local wiring 147 is connected to gate wiring 134 via shared contact 153. Local wiring 147 is connected to local wiring 143 via via 154. Gate wiring 133, local wirings 142 and 146, shared contact 151, and via 152 correspond to the first node NA. Gate wiring 134, local wirings 143 and 147, shared contact 153, and via 154 correspond to the second node NB.
M1配線層に、セルの図面上下両端にかけてY方向に延びる電源配線161が形成されている。また、配線162~165が形成されている。電源配線161は、電源電圧VSSを供給する。電源配線161は、ビア155を介してローカル配線145と接続されており、ビア156を介してローカル配線148と接続されている。 Power supply wiring 161 is formed in the M1 wiring layer, extending in the Y direction from the top to the bottom of the cell in the drawing. Wiring 162 to 165 are also formed. Power supply wiring 161 supplies power supply voltage VSS. Power supply wiring 161 is connected to local wiring 145 via via 155, and to local wiring 148 via via 156.
M2配線層には、セルの図面左右両端にかけてX方向に延びる配線171,172が形成されている。配線171,172が、第1ワード線WLAおよび第2ワード線WLBにそれぞれ相当する。配線171は、ビア181、配線162およびビア157を介してゲート配線131と接続されている。配線171は、ビア182、配線163およびビア158を介してゲート配線135と接続されている。配線172は、ビア183、配線164およびビア159を介してゲート配線132と接続されている。配線172は、ビア184、配線165およびビア160を介してゲート配線136と接続されている。 In the M2 wiring layer, wiring 171 and 172 are formed, extending in the X direction from the left and right ends of the cell in the drawing. Wiring 171 and 172 correspond to the first word line WLA and the second word line WLB, respectively. Wiring 171 is connected to gate wiring 131 via via 181, wiring 162, and via 157. Wiring 171 is connected to gate wiring 135 via via 182, wiring 163, and via 158. Wiring 172 is connected to gate wiring 132 via via 183, wiring 164, and via 159. Wiring 172 is connected to gate wiring 136 via via 184, wiring 165, and via 160.
以上の構成により、トランジスタの背面側の配線層であるBM0配線層に、第1ビット線BLA、第3ビット線BLB、第2ビット線BLAXおよび第4ビット線BLBXにそれぞれ相当する配線112~115が形成されている。配線112は、アクティブ領域P11と平面視で重なっており、重なっている領域に設けられたビア191で互いに接続されている。配線113は、アクティブ領域P12と平面視で重なっており、重なっている領域に設けられたビア192で互いに接続されている。配線114は、アクティブ領域P13と平面視で重なっており、重なっている領域に設けられたビア193で互いに接続されている。配線115は、アクティブ領域P14と平面視で重なっており、重なっている領域に設けられたビア194で互いに接続されている。したがって、アクティブ領域(トランジスタ)とビット線とを重ねて配置することができるため、ビット線の配線幅を大きくすることができ、ビット線の配線抵抗を抑えることができる。よって、半導体記憶装置の動作速度を向上することができる。 With the above configuration, wirings 112-115 corresponding to the first bit line BLA, third bit line BLB, second bit line BLAX, and fourth bit line BLBX are formed in the BM0 wiring layer, which is the wiring layer on the back side of the transistors. Wiring 112 overlaps with active region P11 in a planar view and is connected to each other through via 191 provided in the overlapping region. Wiring 113 overlaps with active region P12 in a planar view and is connected to each other through via 192 provided in the overlapping region. Wiring 114 overlaps with active region P13 in a planar view and is connected to each other through via 193 provided in the overlapping region. Wiring 115 overlaps with active region P14 in a planar view and is connected to each other through via 194 provided in the overlapping region. Therefore, since the active regions (transistors) and bit lines can be arranged to overlap, the wiring width of the bit lines can be increased and the wiring resistance of the bit lines can be reduced. This improves the operating speed of the semiconductor memory device.
また、セル下部には、P型のアクティブ領域P11~P14が形成されている。セル上部には、N型のアクティブ領域N11~N14が形成されている。これにより、セル下部にはP型のナノシートトランジスタのみが形成され、セル上部にはN型のナノシートトランジスタのみが形成されるため、半導体記憶装置の製造プロセスの複雑化を抑えることができ、製造コストを抑えることができる。また、P型のナノシートトランジスタとN型のナノシートトランジスタとを離間して配置する必要がないため、半導体記憶装置の面積を抑えることができる。 Furthermore, P-type active regions P11 to P14 are formed in the lower part of the cell. N-type active regions N11 to N14 are formed in the upper part of the cell. As a result, only P-type nanosheet transistors are formed in the lower part of the cell, and only N-type nanosheet transistors are formed in the upper part of the cell, which reduces the complexity of the semiconductor memory device manufacturing process and reduces manufacturing costs. Furthermore, because there is no need to space the P-type nanosheet transistors and the N-type nanosheet transistors apart, the area of the semiconductor memory device can be reduced.
なお、本実施形態では、ナノシート129,130のX方向の幅は、ナノシート121~128,130a~130dのX方向の幅よりも小さい。ナノシート129,130は、ナノシート124,125とZ方向に重ねて配置されている。すなわち、本実施形態では、X方向の幅が異なるナノシートがZ方向に積層されている。図8の半導体記憶装置の製造方法により、X方向の幅が異なるナノシートをZ方向に積層することができる。 In this embodiment, the X-direction width of nanosheets 129 and 130 is smaller than the X-direction width of nanosheets 121-128 and 130a-130d. Nanosheets 129 and 130 are arranged overlapping nanosheets 124 and 125 in the Z direction. In other words, in this embodiment, nanosheets with different X-direction widths are stacked in the Z direction. Nanosheets with different X-direction widths can be stacked in the Z direction using the semiconductor memory device manufacturing method of Figure 8.
また、ナノシート123,126のZ方向における上部には、ナノシートが形成されていない。すなわち、本実施形態では、セル上部にナノシートを形成せずに、セル下部のみにナノシートが形成されている。この場合、図8の半導体記憶装置の製造方法において、図8(b)において、積層半導体210の図面上部に、マスク242を形成しないことで、セル下部のみにナノシートを作成することができる。 Furthermore, no nanosheets are formed above the nanosheets 123 and 126 in the Z direction. That is, in this embodiment, nanosheets are not formed above the cells, but only below the cells. In this case, in the method for manufacturing the semiconductor memory device shown in FIG. 8, by not forming mask 242 above the stacked semiconductor 210 in FIG. 8(b), nanosheets can be created only below the cells.
なお、上述の各実施形態および変形例では、各トランジスタはそれぞれ2枚のナノシートを備えるものとしたが、トランジスタの一部または全部は、1枚または3枚以上のナノシートを備えてもよい。 In the above-described embodiments and variations, each transistor is provided with two nanosheets, but some or all of the transistors may be provided with one nanosheet or three or more nanosheets.
また、上述の各実施形態および変形例では、ナノシートの断面形状は長方形としているが、これに限られるものではない。例えば、正方形、円形、楕円形等であってもよい。 Furthermore, in each of the above-described embodiments and variations, the cross-sectional shape of the nanosheet is rectangular, but this is not limited to this. For example, it may be square, circular, elliptical, etc.
また、上述の各実施形態および変形例では、シェアードコンタクト51,53,151,153はコンタクト(Gate-Contact)やローカル配線と同プロセス工程で製造されてもよいし、別プロセス工程にて製造されてもよい。 Furthermore, in each of the above-described embodiments and variations, the shared contacts 51, 53, 151, and 153 may be manufactured in the same process as the contacts (gate contacts) and local wiring, or may be manufactured in a separate process.
また、上述の各実施形態および変形例では、ドライブトランジスタPU1,PU2のソースに電源電圧VDDを供給する電源は、半導体集積回路の外部から供給される電源に限られず、半導体集積回路の内部で生成される電源であったり、半導体記憶装置の内部で生成される電源などであってもよい。 Furthermore, in each of the above-described embodiments and modifications, the power supply that supplies the power supply voltage VDD to the sources of the drive transistors PU1 and PU2 is not limited to a power supply supplied from outside the semiconductor integrated circuit, but may be a power supply generated inside the semiconductor integrated circuit or a power supply generated inside the semiconductor memory device.
本開示では、CFETを用いたSRAMセルのレイアウト構造において、半導体記憶装置の動作速度を向上させ、製造コストを抑えるとともに、半導体記憶装置の小面積化を図ることができる。 This disclosure provides a layout structure for an SRAM cell using a CFET that can improve the operating speed of a semiconductor memory device, reduce manufacturing costs, and reduce the area of the semiconductor memory device.
11,61,111,161 電源配線
91~98,191~194 ビア
21~28,23a~23c,24a~24c,27a~27d,28a~28d,30a~30h,121~130,130a~130d ナノシート
31~36,131~136 ゲート配線
12,13,62~65 配線
PU1,PU2 ドライブトランジスタ(ロードトランジスタ)
PD1,PD2 ロードトランジスタ(ドライブトランジスタ)
PU11,PU12,PU21,PU22,PD11,PD12,PD21,PD22 トランジスタ
PG1~PG4 アクセストランジスタ
DP1~DP6,DN1~DN6,DN11~DN14 ダミートランジスタ
BLA 第1ビット線
BLAX 第2ビット線
BLB 第3ビット線
BLBX 第4ビット線
WLA 第1ワード線
WLB 第2ワード線
11, 61, 111, 161 Power supply wiring 91 to 98, 191 to 194 Vias 21 to 28, 23a to 23c, 24a to 24c, 27a to 27d, 28a to 28d, 30a to 30h, 121 to 130, 130a to 130d Nanosheets 31 to 36, 131 to 136 Gate wiring 12, 13, 62 to 65 Wiring PU1, PU2 Drive transistor (load transistor)
PD1, PD2: Load transistor (drive transistor)
PU11, PU12, PU21, PU22, PD11, PD12, PD21, PD22: transistors PG1 to PG4: access transistors DP1 to DP6, DN1 to DN6, DN11 to DN14: dummy transistors BLA: first bit line BLAX: second bit line BLB: third bit line BLBX: fourth bit line WLA: first word line WLB: second word line
Claims (18)
前記SRAMセルは、
ソースが第1電源電圧を供給する第1電源に、ドレインが第1ノードに、ゲートが第2ノードにそれぞれ接続された第1トランジスタと、
ソースが前記第1電源に、ドレインが前記第2ノードに、ゲートが前記第1ノードにそれぞれ接続された第2トランジスタと、
ソースが第1ビット線に、ドレインが前記第1ノードに、ゲートが第1ワード線にそれぞれ接続された第3トランジスタと、
ソースが前記第1ビット線と第1相補ビット線対を構成する第2ビット線に、ドレインが前記第2ノードに、ゲートが前記第1ワード線にそれぞれ接続された第4トランジスタと、
ソースが第3ビット線に、ドレインが前記第1ノードに、ゲートが第2ワード線にそれぞれ接続された第5トランジスタと、
ソースが前記第3ビット線と第2相補ビット線対を構成する第4ビット線に、ドレインが前記第2ノードに、ゲートが前記第2ワード線にそれぞれ接続された第6トランジスタと、
ソースが前記第1電源電圧と異なる第2電源電圧を供給する第2電源に、ドレインが前記第1ノードに、ゲートが前記第2ノードにそれぞれ接続された第7トランジスタと、
ソースが前記第2電源に、ドレインが前記第2ノードに、ゲートが前記第1ノードにそれぞれ接続された第8トランジスタとを備え、
前記第1~第6トランジスタは、第1導電型のトランジスタであり、
前記第7および第8トランジスタは、前記第1導電型と異なる第2導電型のトランジスタであり、
前記SRAMセルは、
前記第3トランジスタのチャネル、ソースおよびドレインを構成しており、当該チャネルとして、第1方向に延びている第3ナノシート、ならびに、前記第5トランジスタのチャネル、ソースおよびドレインを構成しており、当該チャネルとして、前記第1方向に延びている第5ナノシートを含む第1アクティブ領域と、
前記第1トランジスタのチャネル、ソースおよびドレインを構成しており、当該チャネルとして、前記第1方向に延びている第1ナノシートを含む第2アクティブ領域と、
前記第2トランジスタのチャネル、ソースおよびドレインを構成しており、当該チャネルとして、前記第1方向に延びている第2ナノシートを含む第3アクティブ領域と、
前記第4トランジスタのチャネル、ソースおよびドレインを構成しており、当該チャネルとして、前記第1方向に延びている第4ナノシート、ならびに、前記第6トランジスタのチャネル、ソースおよびドレインを構成しており、当該チャネルとして、前記第1方向に延びている第6ナノシートを含む第4アクティブ領域と、
深さ方向において、前記第1~第4アクティブ領域よりも上部に形成されており、前記第7トランジスタのチャネル、ソースおよびドレインを構成しており、当該チャネルとして、前記第1方向に延びている第7ナノシートを含む第5アクティブ領域と、
前記深さ方向において、前記第1~第4アクティブ領域よりも上部に形成されており、前記第8トランジスタのチャネル、ソースおよびドレインを構成しており、当該チャネルとして、前記第1方向に延びている第8ナノシートを含む第6アクティブ領域と、
前記第1~第8トランジスタの背面側の配線層である背面配線層に形成されており、前記第1方向に延びており、前記第2および第3アクティブ領域と平面視で重なりを有し、前記第1電源に接続されている第1電源配線と、
前記第2アクティブ領域における前記第1トランジスタのソースとなる領域と前記第1電源配線とが重なる領域に形成されており、前記第2アクティブ領域における前記第1トランジスタのソースと前記第1電源配線とを接続する第1ビアと、
前記第3アクティブ領域における前記第2トランジスタのソースとなる領域と前記第1電源配線とが重なる領域に形成されており、前記第3アクティブ領域における前記第2トランジスタのソースと前記第1電源配線とを接続する第2ビアとを備え、
前記第1および第7ナノシートは、平面視で重なっており、
前記第2および第8ナノシートは、平面視で重なっている、半導体記憶装置。 A semiconductor memory device including an SRAM cell,
The SRAM cell comprises:
a first transistor having a source connected to a first power supply that supplies a first power supply voltage, a drain connected to a first node, and a gate connected to a second node;
a second transistor having a source connected to the first power supply, a drain connected to the second node, and a gate connected to the first node;
a third transistor having a source connected to the first bit line, a drain connected to the first node, and a gate connected to the first word line;
a fourth transistor having a source connected to a second bit line that forms a first complementary bit line pair with the first bit line, a drain connected to the second node, and a gate connected to the first word line;
a fifth transistor having a source connected to a third bit line, a drain connected to the first node, and a gate connected to a second word line;
a sixth transistor having a source connected to a fourth bit line forming a second complementary bit line pair with the third bit line, a drain connected to the second node, and a gate connected to the second word line;
a seventh transistor having a source connected to a second power supply that supplies a second power supply voltage different from the first power supply voltage, a drain connected to the first node, and a gate connected to the second node;
an eighth transistor having a source connected to the second power supply, a drain connected to the second node, and a gate connected to the first node;
the first to sixth transistors are transistors of a first conductivity type,
the seventh and eighth transistors are transistors of a second conductivity type different from the first conductivity type,
The SRAM cell comprises:
a first active region including a third nanosheet that forms a channel, a source, and a drain of the third transistor and extends in a first direction as the channel, and a fifth nanosheet that forms a channel, a source, and a drain of the fifth transistor and extends in the first direction as the channel;
a second active region that constitutes a channel, a source, and a drain of the first transistor, the second active region including a first nanosheet extending in the first direction as the channel;
a third active region that constitutes a channel, a source, and a drain of the second transistor, the third active region including a second nanosheet extending in the first direction as the channel;
a fourth active region including a fourth nanosheet that forms a channel, a source, and a drain of the fourth transistor and extends in the first direction as the channel, and a sixth nanosheet that forms a channel, a source, and a drain of the sixth transistor and extends in the first direction as the channel;
a fifth active region formed above the first to fourth active regions in the depth direction, constituting a channel, a source, and a drain of the seventh transistor, the fifth active region including a seventh nanosheet extending in the first direction as the channel;
a sixth active region formed above the first to fourth active regions in the depth direction, constituting a channel, a source, and a drain of the eighth transistor, the channel including an eighth nanosheet extending in the first direction;
a first power supply wiring formed in a back wiring layer that is a wiring layer on the back side of the first to eighth transistors, extending in the first direction, overlapping the second and third active regions in a plan view, and connected to the first power supply;
a first via formed in a region where a region serving as a source of the first transistor in the second active region and the first power supply wiring overlap, the first via connecting the source of the first transistor in the second active region and the first power supply wiring;
a second via formed in a region where a region serving as a source of the second transistor in the third active region and the first power supply wiring overlap, the second via connecting the source of the second transistor in the third active region and the first power supply wiring;
the first and seventh nanosheets overlap in plan view,
A semiconductor memory device, wherein the second and eighth nanosheets overlap in a planar view.
前記第1および第7ナノシートは、前記第1方向および前記深さ方向と垂直をなす第2方向において、同じ幅であり、
前記第2および第8ナノシートは、前記第2方向において、同じ幅である、半導体記憶装置。 2. The semiconductor memory device according to claim 1,
The first and seventh nanosheets have the same width in the first direction and a second direction perpendicular to the depth direction,
A semiconductor memory device, wherein the second and eighth nanosheets have the same width in the second direction.
前記第7ナノシートは、前記第1ナノシートよりも、前記第1方向および前記深さ方向と垂直をなす第2方向の幅が小さく、
前記第8ナノシートは、前記第2ナノシートよりも、前記第2方向の幅が小さい、半導体記憶装置。 2. The semiconductor memory device according to claim 1,
The seventh nanosheet has a smaller width in a second direction perpendicular to the first direction and the depth direction than the first nanosheet,
A semiconductor memory device, wherein the eighth nanosheet has a width in the second direction smaller than that of the second nanosheet.
前記第1ビット線は、前記第1~第8トランジスタよりも上層のメタル配線層に形成されており、前記第1方向に延びる第1配線を含み、
前記第2ビット線は、前記メタル配線層に形成されており、前記第1方向に延びる第2配線を含み、
前記第3ビット線は、前記メタル配線層に形成されており、前記第1方向に延びる第3配線を含み、
前記第4ビット線は、前記メタル配線層に形成されており、前記第1方向に延びる第4配線を含む、半導体記憶装置。 2. The semiconductor memory device according to claim 1,
the first bit line is formed in a metal wiring layer above the first to eighth transistors and includes a first wiring extending in the first direction;
the second bit line is formed in the metal wiring layer and includes a second wiring extending in the first direction;
the third bit line is formed in the metal wiring layer and includes a third wiring extending in the first direction;
the fourth bit line is formed in the metal wiring layer and includes a fourth wiring extending in the first direction.
前記第1ビット線は、前記第1~第8トランジスタよりも上層のメタル配線層に形成されており、前記第1方向に延びる第1配線を含み、
前記第2ビット線は、前記メタル配線層に形成されており、前記第1方向に延びる第2配線を含み、
前記第3ビット線は、前記背面配線層に形成されており、前記第1方向に延びる第3配線を含み、
前記第4ビット線は、前記背面配線層に形成されており、前記第1方向に延びる第4配線を含み、
前記SRAMセルは、
前記第1アクティブ領域における前記第5トランジスタのソースとなる領域と前記第3配線とが重なる領域に形成されており、前記第1アクティブ領域における前記第5トランジスタのソースと前記第3配線とを接続する第3ビアと、
前記第4アクティブ領域における前記第6トランジスタのソースとなる領域と前記第4配線とが重なる領域に形成されており、前記第4アクティブ領域における前記第6トランジスタのソースと前記第4配線とを接続する第4ビアとを備える、半導体記憶装置。 2. The semiconductor memory device according to claim 1,
the first bit line is formed in a metal wiring layer above the first to eighth transistors and includes a first wiring extending in the first direction;
the second bit line is formed in the metal wiring layer and includes a second wiring extending in the first direction;
the third bit line is formed in the backside wiring layer and includes a third wiring extending in the first direction;
the fourth bit line is formed in the backside wiring layer and includes a fourth wiring extending in the first direction;
The SRAM cell comprises:
a third via formed in a region where a region serving as a source of the fifth transistor in the first active region and the third wiring overlap, and connecting the source of the fifth transistor in the first active region and the third wiring;
a fourth via formed in a region where a region serving as a source of the sixth transistor in the fourth active region overlaps with the fourth wiring, and connecting the source of the sixth transistor in the fourth active region with the fourth wiring.
前記第1トランジスタは、前記第1導電型の第9トランジスタをさらに含み、
前記第2トランジスタは、前記第1導電型の第10トランジスタをさらに含み、
前記SRAMセルは、
前記第1~第4アクティブ領域と同層に形成されており、前記第9トランジスタのチャネル、ソースおよびドレインを構成しており、当該チャネルとして、前記第1方向に延びている第9ナノシートを含む第7アクティブ領域と、
前記第1~第4アクティブ領域と同層に形成されており、前記第10トランジスタのチャネル、ソースおよびドレインを構成しており、当該チャネルとして、前記第1方向に延びている第10ナノシートを含む第8アクティブ領域と、
前記第5および第6アクティブ領域と同層に形成されており、前記第2導電型の第1ダミートランジスタのチャネル、ソースおよびドレインを構成しており、当該チャネルとして、前記第1方向に延びている第11ナノシートを含む第9アクティブ領域と、
前記第5および第6アクティブ領域と同層に形成されており、前記第2導電型の第2ダミートランジスタのチャネル、ソースおよびドレインを構成しており、当該チャネルとして、前記第1方向に延びている第12ナノシートを含む第10アクティブ領域と、
前記第7アクティブ領域における前記第9トランジスタのソースとなる領域と前記第1電源配線とが重なる領域に形成されており、前記第7アクティブ領域における前記第9トランジスタのソースと前記第1電源配線とを接続する第5ビアと、
前記第8アクティブ領域における前記第10トランジスタのソースとなる領域と前記第1電源配線とが重なる領域に形成されており、前記第8アクティブ領域における前記第10トランジスタのソースと前記第1電源配線とを接続する第6ビアとを備え、
前記第1および第7ナノシートは、前記第1方向および前記深さ方向と垂直をなす第2方向において、同じ幅であり、
前記第2および第8ナノシートは、前記第2方向において、同じ幅であり、
前記第9および第11ナノシートは、平面視で重なっており、前記第2方向において、同じ幅であり
前記第10および第12ナノシートは、平面視で重なっており、前記第2方向において、同じ幅である、半導体記憶装置。 2. The semiconductor memory device according to claim 1,
the first transistor further includes a ninth transistor of the first conductivity type;
the second transistor further includes a tenth transistor of the first conductivity type;
The SRAM cell comprises:
a seventh active region formed in the same layer as the first to fourth active regions, constituting a channel, a source, and a drain of the ninth transistor, the channel including a ninth nanosheet extending in the first direction;
an eighth active region formed in the same layer as the first to fourth active regions, constituting a channel, a source, and a drain of the tenth transistor, the channel including a tenth nanosheet extending in the first direction;
a ninth active region formed in the same layer as the fifth and sixth active regions, constituting a channel, a source, and a drain of the first dummy transistor of the second conductivity type, the ninth active region including an eleventh nanosheet extending in the first direction as the channel;
a tenth active region formed in the same layer as the fifth and sixth active regions, constituting a channel, a source, and a drain of the second dummy transistor of the second conductivity type, the tenth active region including a twelfth nanosheet extending in the first direction as the channel;
a fifth via formed in a region where a region serving as a source of the ninth transistor in the seventh active region and the first power supply wiring overlap, the fifth via connecting the source of the ninth transistor in the seventh active region and the first power supply wiring;
a sixth via formed in a region where a region serving as a source of the tenth transistor in the eighth active region and the first power supply wiring overlap, the sixth via connecting the source of the tenth transistor in the eighth active region and the first power supply wiring;
The first and seventh nanosheets have the same width in the first direction and a second direction perpendicular to the depth direction,
the second and eighth nanosheets have the same width in the second direction;
A semiconductor memory device, wherein the ninth and eleventh nanosheets overlap in a planar view and have the same width in the second direction, and the tenth and twelfth nanosheets overlap in a planar view and have the same width in the second direction.
前記SRAMセルは、
前記第5および第6アクティブ領域と同層に形成されており、前記第2導電型の第3ダミートランジスタのチャネル、ソースおよびドレインを構成しており、当該チャネルとして、前記第1方向に延びている第13ナノシート、ならびに、前記第2導電型の第4ダミートランジスタのチャネル、ソースおよびドレインを構成しており、当該チャネルとして、前記第1方向に延びている第14ナノシートを含む第11アクティブ領域と、
前記第5および第6アクティブ領域と同層に形成されており、前記第2導電型の第5ダミートランジスタのチャネル、ソースおよびドレインを構成しており、当該チャネルとして、前記第1方向に延びている第15ナノシート、ならびに、前記第2導電型の第6ダミートランジスタのチャネル、ソースおよびドレインを構成しており、当該チャネルとして、前記第1方向に延びている第16ナノシートを含む第12アクティブ領域とを備え、
前記第3および第13ナノシートは、平面視で重なっており、前記第1方向および前記深さ方向と垂直をなす第2方向において、同じ幅であり
前記第5および第14ナノシートは、平面視で重なっており、前記第2方向において、同じ幅であり、
前記第4および第15ナノシートは、平面視で重なっており、前記第2方向において、同じ幅であり
前記第6および第16ナノシートは、平面視で重なっており、前記第2方向において、同じ幅である、半導体記憶装置。 2. The semiconductor memory device according to claim 1,
The SRAM cell comprises:
an eleventh active region formed in the same layer as the fifth and sixth active regions, the eleventh active region including a thirteenth nanosheet that forms a channel, a source, and a drain of the third dummy transistor of the second conductivity type, the channel extending in the first direction; and a fourteenth nanosheet that forms a channel, a source, and a drain of the fourth dummy transistor of the second conductivity type, the channel extending in the first direction;
a twelfth active region that is formed in the same layer as the fifth and sixth active regions, that constitutes a channel, a source, and a drain of the fifth dummy transistor of the second conductivity type, the channel including a fifteenth nanosheet extending in the first direction; and that constitutes a channel, a source, and a drain of the sixth dummy transistor of the second conductivity type, the channel including a sixteenth nanosheet extending in the first direction;
the third and thirteenth nanosheets overlap in a planar view and have the same width in a second direction perpendicular to the first direction and the depth direction; the fifth and fourteenth nanosheets overlap in a planar view and have the same width in the second direction;
A semiconductor memory device, wherein the fourth and fifteenth nanosheets overlap in a planar view and have the same width in the second direction, and the sixth and sixteenth nanosheets overlap in a planar view and have the same width in the second direction.
前記SRAMセルは、
ソースが第1電源電圧を供給する第1電源に、ドレインが第1ノードに、ゲートが第2ノードにそれぞれ接続された第1トランジスタと、
ソースが前記第1電源に、ドレインが前記第2ノードに、ゲートが前記第1ノードにそれぞれ接続された第2トランジスタと、
ソースが第1ビット線に、ドレインが前記第1ノードに、ゲートが第1ワード線にそれぞれ接続された第3トランジスタと、
ソースが前記第1ビット線と第1相補ビット線対を構成する第2ビット線に、ドレインが前記第2ノードに、ゲートが前記第1ワード線にそれぞれ接続された第4トランジスタと、
ソースが第3ビット線に、ドレインが前記第1ノードに、ゲートが第2ワード線にそれぞれ接続された第5トランジスタと、
ソースが前記第3ビット線と第2相補ビット線対を構成する第4ビット線に、ドレインが前記第2ノードに、ゲートが前記第2ワード線にそれぞれ接続された第6トランジスタと、
ソースが前記第1電源電圧と異なる第2電源電圧を供給する第2電源に、ドレインが前記第1ノードに、ゲートが前記第2ノードにそれぞれ接続された第7トランジスタと、
ソースが前記第2電源に、ドレインが前記第2ノードに、ゲートが前記第1ノードにそれぞれ接続された第8トランジスタとを備え、
前記第1および第2トランジスタは、第1導電型のトランジスタであり、
前記第3~第8トランジスタは、前記第1導電型と異なる第2導電型のトランジスタであり、
前記SRAMセルは、
前記第1トランジスタのチャネル、ソースおよびドレインを構成しており、当該チャネルとして、第1方向に延びている第1ナノシートを含む第1アクティブ領域と、
前記第2トランジスタのチャネル、ソースおよびドレインを構成しており、当該チャネルとして、前記第1方向に延びている第2ナノシートを含む第2アクティブ領域と、
深さ方向において、前記第1および第2アクティブ領域よりも上部に形成されており、前記第3トランジスタのチャネル、ソースおよびドレインを構成しており、当該チャネルとして、第1方向に延びている第3ナノシート、ならびに、前記第5トランジスタのチャネル、ソースおよびドレインを構成しており、当該チャネルとして、前記第1方向に延びている第5ナノシートを含む第3アクティブ領域と、
前記深さ方向において、前記第1および第2アクティブ領域よりも上部に形成されており、前記第7トランジスタのチャネル、ソースおよびドレインを構成しており、当該チャネルとして、前記第1方向に延びている第7ナノシートを含む第4アクティブ領域と、
前記深さ方向において、前記第1および第2アクティブ領域よりも上部に形成されており、前記第8トランジスタのチャネル、ソースおよびドレインを構成しており、当該チャネルとして、前記第1方向に延びている第8ナノシートを含む第5アクティブ領域と、
前記深さ方向において、前記第1および第2アクティブ領域よりも上部に形成されており、前記第4トランジスタのチャネル、ソースおよびドレインを構成しており、当該チャネルとして、前記第1方向に延びている第4ナノシート、ならびに、前記第6トランジスタのチャネル、ソースおよびドレインを構成しており、当該チャネルとして、前記第1方向に延びている第6ナノシートを含む第6アクティブ領域と、
前記第1~第8トランジスタの背面側の配線層である背面配線層に形成されており、前記第1方向に延びており、前記第1および第2アクティブ領域と平面視で重なりを有し、前記第1電源に接続されている第1電源配線と、
前記第1アクティブ領域における前記第1トランジスタのソースとなる領域と前記第1電源配線とが重なる領域に形成されており、前記第1アクティブ領域における前記第1トランジスタのソースと前記第1電源配線とを接続する第1ビアと、
前記第2アクティブ領域における前記第2トランジスタのソースとなる領域と前記第1電源配線とが重なる領域に形成されており、前記第2アクティブ領域における前記第2トランジスタのソースと前記第1電源配線とを接続する第2ビアとを備え、
前記第1および第7ナノシートは、平面視で重なっており、
前記第2および第8ナノシートは、平面視で重なっている、半導体記憶装置。 A semiconductor memory device including an SRAM cell,
The SRAM cell comprises:
a first transistor having a source connected to a first power supply that supplies a first power supply voltage, a drain connected to a first node, and a gate connected to a second node;
a second transistor having a source connected to the first power supply, a drain connected to the second node, and a gate connected to the first node;
a third transistor having a source connected to the first bit line, a drain connected to the first node, and a gate connected to the first word line;
a fourth transistor having a source connected to a second bit line that forms a first complementary bit line pair with the first bit line, a drain connected to the second node, and a gate connected to the first word line;
a fifth transistor having a source connected to a third bit line, a drain connected to the first node, and a gate connected to a second word line;
a sixth transistor having a source connected to a fourth bit line forming a second complementary bit line pair with the third bit line, a drain connected to the second node, and a gate connected to the second word line;
a seventh transistor having a source connected to a second power supply that supplies a second power supply voltage different from the first power supply voltage, a drain connected to the first node, and a gate connected to the second node;
an eighth transistor having a source connected to the second power supply, a drain connected to the second node, and a gate connected to the first node;
the first and second transistors are transistors of a first conductivity type;
the third to eighth transistors are transistors of a second conductivity type different from the first conductivity type,
The SRAM cell comprises:
a first active region that constitutes a channel, a source, and a drain of the first transistor, the first active region including a first nanosheet extending in a first direction as the channel;
a second active region that constitutes a channel, a source, and a drain of the second transistor, the second active region including a second nanosheet extending in the first direction as the channel;
a third active region formed above the first and second active regions in the depth direction, the third active region constituting a channel, a source, and a drain of the third transistor, the channel of the third nanosheet extending in the first direction, and a fifth active region constituting a channel, a source, and a drain of the fifth transistor, the channel of the fifth nanosheet extending in the first direction;
a fourth active region formed above the first and second active regions in the depth direction, constituting a channel, a source, and a drain of the seventh transistor, the channel including a seventh nanosheet extending in the first direction;
a fifth active region formed above the first and second active regions in the depth direction, constituting a channel, a source, and a drain of the eighth transistor, the fifth active region including an eighth nanosheet extending in the first direction as the channel;
a sixth active region formed above the first and second active regions in the depth direction, the sixth active region including a fourth nanosheet that constitutes a channel, a source, and a drain of the fourth transistor and extends in the first direction as the channel, and a sixth nanosheet that constitutes a channel, a source, and a drain of the sixth transistor and extends in the first direction as the channel;
a first power supply wiring formed in a back wiring layer that is a wiring layer on the back side of the first to eighth transistors, extending in the first direction, overlapping with the first and second active regions in a plan view, and connected to the first power supply;
a first via formed in a region where a region serving as a source of the first transistor in the first active region and the first power supply wiring overlap, the first via connecting the source of the first transistor in the first active region and the first power supply wiring;
a second via formed in a region where a region serving as a source of the second transistor in the second active region and the first power supply wiring overlap, the second via connecting the source of the second transistor in the second active region and the first power supply wiring;
the first and seventh nanosheets overlap in plan view,
A semiconductor memory device, wherein the second and eighth nanosheets overlap in a planar view.
前記第1および第7ナノシートは、前記第1方向および前記深さ方向と垂直をなす第2方向において、同じ幅であり、
前記第2および第8ナノシートは、前記第2方向において、同じ幅である、半導体記憶装置。 9. The semiconductor memory device according to claim 8,
The first and seventh nanosheets have the same width in the first direction and a second direction perpendicular to the depth direction,
A semiconductor memory device, wherein the second and eighth nanosheets have the same width in the second direction.
前記第1ビット線は、前記第1~第8トランジスタよりも上層のメタル配線層に形成されており、前記第1方向に延びる第1配線を含み、
前記第2ビット線は、前記メタル配線層に形成されており、前記第1方向に延びる第2配線を含み、
前記第3ビット線は、前記メタル配線層に形成されており、前記第1方向に延びる第3配線を含み、
前記第4ビット線は、前記メタル配線層に形成されており、前記第1方向に延びる第4配線を含む、半導体記憶装置。 9. The semiconductor memory device according to claim 8,
the first bit line is formed in a metal wiring layer above the first to eighth transistors and includes a first wiring extending in the first direction;
the second bit line is formed in the metal wiring layer and includes a second wiring extending in the first direction;
the third bit line is formed in the metal wiring layer and includes a third wiring extending in the first direction;
the fourth bit line is formed in the metal wiring layer and includes a fourth wiring extending in the first direction.
前記第1ビット線は、前記第1~第8トランジスタよりも上層のメタル配線層に形成されており、前記第1方向に延びる第1配線を含み、
前記第2ビット線は、前記メタル配線層に形成されており、前記第1方向に延びる第2配線を含み、
前記第3ビット線は、前記背面配線層に形成されており、前記第1方向に延びる第3配線を含み、
前記第4ビット線は、前記背面配線層に形成されており、前記第1方向に延びる第4配線を含む、半導体記憶装置。 9. The semiconductor memory device according to claim 8,
the first bit line is formed in a metal wiring layer above the first to eighth transistors and includes a first wiring extending in the first direction;
the second bit line is formed in the metal wiring layer and includes a second wiring extending in the first direction;
the third bit line is formed in the backside wiring layer and includes a third wiring extending in the first direction;
the fourth bit line is formed in the backside wiring layer and includes a fourth wiring extending in the first direction.
前記第7トランジスタは、前記第2導電型の第9トランジスタをさらに含み、
前記第8トランジスタは、前記第2導電型の第10トランジスタをさらに含み、
前記SRAMセルは、
前記第3~第6アクティブ領域と同層に形成されており、前記第9トランジスタのチャネル、ソースおよびドレインを構成しており、当該チャネルとして、前記第1方向に延びている第9ナノシートを含む第7アクティブ領域と、
前記第3~第6アクティブ領域と同層に形成されており、前記第10トランジスタのチャネル、ソースおよびドレインを構成しており、当該チャネルとして、前記第1方向に延びている第10ナノシートを含む第8アクティブ領域と、
前記第1および第2アクティブ領域と同層に形成されており、前記第1導電型の第1ダミートランジスタのチャネル、ソースおよびドレインを構成しており、当該チャネルとして、前記第1方向に延びている第11ナノシートを含む第9アクティブ領域と、
前記第1および第2アクティブ領域と同層に形成されており、前記第1導電型の第2ダミートランジスタのチャネル、ソースおよびドレインを構成しており、当該チャネルとして、前記第1方向に延びている第12ナノシートを含む第10アクティブ領域とを備え、
前記第1および第7ナノシートは、前記第1方向および前記深さ方向と垂直をなす第2方向において、同じ幅であり、
前記第2および第8ナノシートは、前記第2方向において、同じ幅であり、
前記第9および第11ナノシートは、平面視で重なっており、前記第2方向において、同じ幅であり
前記第10および第12ナノシートは、平面視で重なっており、前記第2方向において、同じ幅である、半導体記憶装置。 9. The semiconductor memory device according to claim 8,
the seventh transistor further includes a ninth transistor of the second conductivity type;
the eighth transistor further includes a tenth transistor of the second conductivity type;
The SRAM cell comprises:
a seventh active region formed in the same layer as the third to sixth active regions, constituting a channel, a source, and a drain of the ninth transistor, the channel including a ninth nanosheet extending in the first direction;
an eighth active region formed in the same layer as the third to sixth active regions, constituting a channel, a source, and a drain of the tenth transistor, the channel including a tenth nanosheet extending in the first direction;
a ninth active region formed in the same layer as the first and second active regions, constituting a channel, a source, and a drain of the first conductivity type first dummy transistor, the channel including an eleventh nanosheet extending in the first direction;
a tenth active region formed in the same layer as the first and second active regions, constituting a channel, a source, and a drain of a second dummy transistor of the first conductivity type, the tenth active region including a twelfth nanosheet extending in the first direction as the channel;
The first and seventh nanosheets have the same width in the first direction and a second direction perpendicular to the depth direction,
the second and eighth nanosheets have the same width in the second direction;
A semiconductor memory device, wherein the ninth and eleventh nanosheets overlap in a planar view and have the same width in the second direction, and the tenth and twelfth nanosheets overlap in a planar view and have the same width in the second direction.
前記SRAMセルは、
前記第1および第2アクティブ領域と同層に形成されており、前記第1導電型の第3ダミートランジスタのチャネル、ソースおよびドレインを構成しており、当該チャネルとして、前記第1方向に延びている第13ナノシート、ならびに、前記第1導電型の第4ダミートランジスタのチャネル、ソースおよびドレインを構成しており、当該チャネルとして、前記第1方向に延びている第14ナノシートを含む第11アクティブ領域と、
前記第1および第2アクティブ領域と同層に形成されており、前記第1導電型の第5ダミートランジスタのチャネル、ソースおよびドレインを構成しており、当該チャネルとして、前記第1方向に延びている第15ナノシート、ならびに、前記第1導電型の第6ダミートランジスタのチャネル、ソースおよびドレインを構成しており、当該チャネルとして、前記第1方向に延びている第16ナノシートを含む第12アクティブ領域とを備え、
前記第3および第13ナノシートは、平面視で重なっており、前記第1方向および前記深さ方向と垂直をなす第2方向において、同じ幅であり
前記第5および第14ナノシートは、平面視で重なっており、前記第2方向において、同じ幅であり、
前記第4および第15ナノシートは、平面視で重なっており、前記第2方向において、同じ幅であり
前記第6および第16ナノシートは、平面視で重なっており、前記第2方向において、同じ幅である、半導体記憶装置。 9. The semiconductor memory device according to claim 8,
The SRAM cell comprises:
an eleventh active region formed in the same layer as the first and second active regions, the eleventh active region including a thirteenth nanosheet that forms a channel, a source, and a drain of a third dummy transistor of the first conductivity type, the channel extending in the first direction; and a fourteenth nanosheet that forms a channel, a source, and a drain of a fourth dummy transistor of the first conductivity type, the channel extending in the first direction;
a twelfth active region formed in the same layer as the first and second active regions, constituting a channel, a source, and a drain of the fifth dummy transistor of the first conductivity type, the channel including a fifteenth nanosheet extending in the first direction; and a twelfth active region constituting a channel, a source, and a drain of the sixth dummy transistor of the first conductivity type, the channel including a sixteenth nanosheet extending in the first direction;
the third and thirteenth nanosheets overlap in a planar view and have the same width in a second direction perpendicular to the first direction and the depth direction; the fifth and fourteenth nanosheets overlap in a planar view and have the same width in the second direction;
A semiconductor memory device, wherein the fourth and fifteenth nanosheets overlap in a planar view and have the same width in the second direction, and the sixth and sixteenth nanosheets overlap in a planar view and have the same width in the second direction.
前記SRAMセルは、
ソースが第1電源電圧を供給する第1電源に、ドレインが第1ノードに、ゲートが第2ノードにそれぞれ接続された第1トランジスタと、
ソースが前記第1電源に、ドレインが前記第2ノードに、ゲートが前記第1ノードにそれぞれ接続された第2トランジスタと、
ソースが第1ビット線に、ドレインが前記第1ノードに、ゲートが第1ワード線にそれぞれ接続された第3トランジスタと、
ソースが前記第1ビット線と第1相補ビット線対を構成する第2ビット線に、ドレインが前記第2ノードに、ゲートが前記第1ワード線にそれぞれ接続された第4トランジスタと、
ソースが第3ビット線に、ドレインが前記第1ノードに、ゲートが第2ワード線にそれぞれ接続された第5トランジスタと、
ソースが前記第3ビット線と第2相補ビット線対を構成する第4ビット線に、ドレインが前記第2ノードに、ゲートが前記第2ワード線にそれぞれ接続された第6トランジスタと、
ソースが前記第1電源電圧と異なる第2電源電圧を供給する第2電源に、ドレインが前記第1ノードに、ゲートが前記第2ノードにそれぞれ接続された第7トランジスタと、
ソースが前記第2電源に、ドレインが前記第2ノードに、ゲートが前記第1ノードにそれぞれ接続された第8トランジスタとを備え、
前記第1トランジスタは、第9および第10トランジスタを含み、
前記第2トランジスタは、第11および第12トランジスタを含み、
前記第3~第6および第9~第12トランジスタは、第1導電型のトランジスタであり、
前記第7および第8トランジスタは、前記第1導電型と異なる第2導電型のトランジスタであり、
前記SRAMセルは、
前記第3トランジスタのチャネル、ソースおよびドレインを構成しており、当該チャネルとして、第1方向に延びている第3ナノシート、ならびに、前記第9トランジスタのチャネル、ソースおよびドレインを構成しており、当該チャネルとして、前記第1方向に延びている第9ナノシートを含む第1アクティブ領域と、
前記第5トランジスタのチャネル、ソースおよびドレインを構成しており、当該チャネルとして、前記第1方向に延びている第5ナノシート、ならびに、前記第10トランジスタのチャネル、ソースおよびドレインを構成しており、当該チャネルとして、前記第1方向に延びている第10ナノシートを含む第2アクティブ領域と、
前記第4トランジスタのチャネル、ソースおよびドレインを構成しており、当該チャネルとして、前記第1方向に延びている第4ナノシート、ならびに、前記第11トランジスタのチャネル、ソースおよびドレインを構成しており、当該チャネルとして、前記第1方向に延びている第11ナノシートを含む第3アクティブ領域と、
前記第6トランジスタのチャネル、ソースおよびドレインを構成しており、当該チャネルとして、前記第1方向に延びている第6ナノシート、ならびに、前記第12トランジスタのチャネル、ソースおよびドレインを構成しており、当該チャネルとして、前記第1方向に延びている第12ナノシートを含む第4アクティブ領域と、
深さ方向において、前記第1~第4アクティブ領域よりも上部に形成されており、前記第7トランジスタのチャネル、ソースおよびドレインを構成しており、当該チャネルとして、前記第1方向に延びている第7ナノシートを含む第5アクティブ領域と、
前記深さ方向において、前記第1~第4アクティブ領域よりも上部に形成されており、前記第8トランジスタのチャネル、ソースおよびドレインを構成しており、当該チャネルとして、前記第1方向に延びている第8ナノシートを含む第6アクティブ領域とを備え、
前記第3および第9ナノシートは、前記第1方向に並んで配置されており、
前記第5および第10ナノシートは、前記第1方向に並んで配置されており、
前記第4および第11ナノシートは、前記第1方向に並んで配置されており、
前記第6および第12ナノシートは、前記第1方向に並んで配置されており、
前記第7および第10ナノシートは、平面視で重なっている、半導体記憶装置。 A semiconductor memory device including an SRAM cell,
The SRAM cell comprises:
a first transistor having a source connected to a first power supply that supplies a first power supply voltage, a drain connected to a first node, and a gate connected to a second node;
a second transistor having a source connected to the first power supply, a drain connected to the second node, and a gate connected to the first node;
a third transistor having a source connected to the first bit line, a drain connected to the first node, and a gate connected to the first word line;
a fourth transistor having a source connected to a second bit line that forms a first complementary bit line pair with the first bit line, a drain connected to the second node, and a gate connected to the first word line;
a fifth transistor having a source connected to a third bit line, a drain connected to the first node, and a gate connected to a second word line;
a sixth transistor having a source connected to a fourth bit line forming a second complementary bit line pair with the third bit line, a drain connected to the second node, and a gate connected to the second word line;
a seventh transistor having a source connected to a second power supply that supplies a second power supply voltage different from the first power supply voltage, a drain connected to the first node, and a gate connected to the second node;
an eighth transistor having a source connected to the second power supply, a drain connected to the second node, and a gate connected to the first node;
the first transistors include ninth and tenth transistors;
the second transistors include eleventh and twelfth transistors;
the third to sixth and ninth to twelfth transistors are transistors of a first conductivity type,
the seventh and eighth transistors are transistors of a second conductivity type different from the first conductivity type,
The SRAM cell comprises:
a first active region including a third nanosheet that forms a channel, a source, and a drain of the third transistor and extends in a first direction as the channel, and a ninth nanosheet that forms a channel, a source, and a drain of the ninth transistor and extends in the first direction as the channel;
a second active region including a fifth nanosheet that forms a channel, a source, and a drain of the fifth transistor and extends in the first direction as the channel, and a tenth nanosheet that forms a channel, a source, and a drain of the tenth transistor and extends in the first direction as the channel;
a third active region including a fourth nanosheet that forms a channel, a source, and a drain of the fourth transistor and extends in the first direction as the channel, and an eleventh nanosheet that forms a channel, a source, and a drain of the eleventh transistor and extends in the first direction as the channel;
a fourth active region including a sixth nanosheet that forms a channel, a source, and a drain of the sixth transistor and extends in the first direction as the channel, and a twelfth nanosheet that forms a channel, a source, and a drain of the twelfth transistor and extends in the first direction as the channel;
a fifth active region formed above the first to fourth active regions in the depth direction, constituting a channel, a source, and a drain of the seventh transistor, the fifth active region including a seventh nanosheet extending in the first direction as the channel;
a sixth active region that is formed above the first to fourth active regions in the depth direction, that constitutes a channel, a source, and a drain of the eighth transistor, and that includes an eighth nanosheet extending in the first direction as the channel;
the third and ninth nanosheets are arranged side by side in the first direction,
the fifth and tenth nanosheets are arranged side by side in the first direction,
the fourth and eleventh nanosheets are arranged side by side in the first direction,
the sixth and twelfth nanosheets are arranged side by side in the first direction,
The seventh and tenth nanosheets overlap in a planar view.
前記SRAMセルは、前記第3~第6および第9~第12トランジスタの背面側の配線層である背面配線層に形成されている第1電源配線を備える、半導体記憶装置。 15. The semiconductor memory device according to claim 14,
The SRAM cell includes a first power supply wiring formed in a back wiring layer that is a wiring layer on the back side of the third to sixth and ninth to twelfth transistors.
前記第1ビット線は、前記第3~第6および第9~第12トランジスタの背面側の配線層である背面配線層に形成されており、前記第1方向に延びる第1配線を含み、
前記第2ビット線は、前記背面配線層に形成されており、前記第1方向に延びる第2配線を含み、
前記第3ビット線は、前記背面配線層に形成されており、前記第1方向に延びる第3配線を含み、
前記第4ビット線は、前記背面配線層に形成されており、前記第1方向に延びる第4配線を含み、
前記SRAMセルは、
前記第1アクティブ領域における前記第3トランジスタのソースとなる領域と前記第1配線とが重なる領域に形成されており、前記第1アクティブ領域における前記第3トランジスタのソースと前記第1配線とを接続する第1ビアと、
前記第2アクティブ領域における前記第5トランジスタのソースとなる領域と前記第3配線とが重なる領域に形成されており、前記第2アクティブ領域における前記第5トランジスタのソースと前記第3配線とを接続する第2ビアと、
前記第3アクティブ領域における前記第4トランジスタのソースとなる領域と前記第2配線とが重なる領域に形成されており、前記第3アクティブ領域における前記第4トランジスタのソースと前記第2配線とを接続する第3ビアと、
前記第4アクティブ領域における前記第6トランジスタのソースとなる領域と前記第4配線とが重なる領域に形成されており、前記第4アクティブ領域における前記第6トランジスタのソースと前記第4配線とを接続する第4ビアとを備える、半導体記憶装置。 15. The semiconductor memory device according to claim 14,
the first bit line is formed in a back wiring layer that is a wiring layer on the back side of the third to sixth and ninth to twelfth transistors, and includes a first wiring extending in the first direction;
the second bit line is formed in the backside wiring layer and includes a second wiring extending in the first direction;
the third bit line is formed in the backside wiring layer and includes a third wiring extending in the first direction;
the fourth bit line is formed in the backside wiring layer and includes a fourth wiring extending in the first direction;
The SRAM cell comprises:
a first via formed in a region in the first active region where a region serving as a source of the third transistor and the first wiring overlap, the first via connecting the source of the third transistor in the first active region and the first wiring;
a second via formed in a region where a region serving as a source of the fifth transistor in the second active region and the third wiring overlap, the second via connecting the source of the fifth transistor in the second active region and the third wiring;
a third via formed in a region where a region serving as a source of the fourth transistor in the third active region and the second wiring overlap, the third via connecting the source of the fourth transistor in the third active region and the second wiring;
a fourth via formed in a region where a region serving as a source of the sixth transistor in the fourth active region overlaps with the fourth wiring, and connecting the source of the sixth transistor in the fourth active region with the fourth wiring.
前記第10ナノシートは、前記第7ナノシートよりも、前記第1方向および前記深さ方向と垂直をなす第2方向の幅が大きく、
前記第11ナノシートは、前記第8ナノシートよりも、前記第2方向の幅が大きい、半導体記憶装置。 15. The semiconductor memory device according to claim 14,
The tenth nanosheet has a larger width in a second direction perpendicular to the first direction and the depth direction than the seventh nanosheet,
The semiconductor memory device, wherein the 11th nanosheet has a width in the second direction greater than that of the 8th nanosheet.
前記SRAMセルは、
前記第5および第6アクティブ領域と同層に形成されており、前記第2導電型の第1ダミートランジスタのチャネル、ソースおよびドレインを構成しており、当該チャネルとして、前記第1方向に延びている第13ナノシート、ならびに、前記第2導電型の第2ダミートランジスタのチャネル、ソースおよびドレインを構成しており、当該チャネルとして、前記第1方向に延びている第14ナノシートを含む第7アクティブ領域と、
前記第5および第6アクティブ領域と同層に形成されており、前記第2導電型の第3ダミートランジスタのチャネル、ソースおよびドレインを構成しており、当該チャネルとして、前記第1方向に延びている第15ナノシート、ならびに、前記第2導電型の第4ダミートランジスタのチャネル、ソースおよびドレインを構成しており、当該チャネルとして、前記第1方向に延びている第16ナノシートを含む第8アクティブ領域とを備え、
前記第3および第13ナノシートは、平面視で重なっており、前記第1方向および前記深さ方向と垂直をなす第2方向において、同じ幅であり
前記第9および第14ナノシートは、平面視で重なっており、前記第2方向において、同じ幅である、半導体記憶装置。 15. The semiconductor memory device according to claim 14,
The SRAM cell comprises:
a seventh active region formed in the same layer as the fifth and sixth active regions, the seventh active region including a thirteenth nanosheet that constitutes a channel, a source, and a drain of the first dummy transistor of the second conductivity type, the channel extending in the first direction, and a fourteenth nanosheet that constitutes a channel, a source, and a drain of the second dummy transistor of the second conductivity type, the channel extending in the first direction;
an eighth active region that is formed in the same layer as the fifth and sixth active regions, that constitutes a channel, a source, and a drain of the third dummy transistor of the second conductivity type, the channel including a fifteenth nanosheet extending in the first direction; and that constitutes a channel, a source, and a drain of the fourth dummy transistor of the second conductivity type, the channel including a sixteenth nanosheet extending in the first direction;
The third and thirteenth nanosheets overlap in a planar view and have the same width in a second direction perpendicular to the first direction and the depth direction, and the ninth and fourteenth nanosheets overlap in a planar view and have the same width in the second direction.
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