[發(fā)明專利]存儲器元件

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201010198452.7
• 申請日: 2010-06-07
• 公開（公告）號: CN101989604A
• 公開（公告）日: 2011-03-23
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 廖忠志
• 申請（專利權(quán)）人: 臺灣積體電路制造股份有限公司
• 主分類號: H01L27/11
• 分類號: H01L27/11;H01L23/528
• 代理公司: 隆天國際知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 72003
• 代理人: 姜燕;邢雪紅

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及半導(dǎo)體元件，尤其涉及用于存儲器單元，特別是靜態(tài)隨機存取存儲器單元的結(jié)構(gòu)及布局設(shè)計。

背景技術(shù)

靜態(tài)隨機存取存儲器(SRAM)廣泛地用于集成電路。嵌入式靜態(tài)隨機存取存儲器(embedded?SRAM)特別常用于高速通信(high?speed?communication)、圖像處理、及系統(tǒng)單芯片(system?on?chip，SOC)的應(yīng)用。靜態(tài)隨機存取存儲器單元(SRAM?cells)具有不需更新(refresh)便能保存數(shù)據(jù)的優(yōu)點。一般，SRAM單元包括兩個傳輸柵晶體管(pass-gate?transistors)，通過傳輸柵晶體管可自SRAM單元讀取位(bit)，或?qū)⑽粚懭隨RAM單元。這種形式的SRAM單元稱為單端口(single?port)SRAM單元。另有一種形式的SRAM單元稱作雙端口(dual?port)SRAM單元，其包括四個傳輸柵晶體管。

圖1顯示一種公知的八晶體管雙端口SRAM單元，其包括上拉晶體管PU-1與PU-2及下拉晶體管PD-1與PD-2。傳輸柵晶體管PG-1與PG-3形成雙端口SRAM單元的第一端口(port?A)。傳輸柵晶體管PG-2與PG-4形成雙端口SRAM單元的第二端口(port?B)。傳輸柵晶體管PG-1與PG-3的柵極由字線port-A?WL控制，而傳輸柵晶體管PG-2與PG-4由字線port-B?WL控制。由上拉晶體管PU-1與PU-2及下拉晶體管PD-1與PD-2所形成的閂(latch)存儲一位(bit)。所存儲的位可通過第一端口(port?A)使用位線port-A?BL及port-ABLB而讀取，或者可通過第二端口(port?B)使用位線port-B?BL及port-B?BLB而讀取。相反地，位可通過第一端口(port?A)或第二端口(port?B)寫入SRAM單元。

由于具有雙端口，存儲于SRAM單元的位可同時自第一端口(port?A)及第二端口(port?B)讀取。如此，可允許不同應(yīng)用平行運作(parallel?operation)。另外，假如一第一SRAM單元與一第二SRAM單元位于相同的列(column)或相同的行(row)，對于第一SRAM單元的讀取運作也可與對第二SRAM單元的寫入運作同時進行。

照例，為了支援平行運作，其中兩端口可同時處于“開啟(on)”狀態(tài)，下拉晶體管PD-1與PD-2均需承受兩次每一傳輸柵晶體管PG-1至PG-4的驅(qū)動電流(drive?current)。因此，在公知設(shè)計中，下拉晶體管PD-1與PD-2設(shè)計成傳輸柵晶體管PG-1至PG-4的兩倍寬。一般，會使用L型或T型的有源區(qū)來提供此不均勻的元件尺寸。圖2顯示在一常見有源區(qū)中，晶體管PG-1及PD-1的公知布局。點狀區(qū)域是一有源區(qū)，而顏色較暗區(qū)是多晶硅柵極線(gate?polysilicon?lines)。有源區(qū)是L型，具有用以形成下拉晶體管PD-1的寬部分，其寬度為窄部分的兩倍或更寬，窄部分用以形成傳輸柵晶體管PG-1。由于光學(xué)效應(yīng)，寬部分與窄部分之間的交叉區(qū)I是圓的。假如發(fā)生對準誤差，而傳輸柵晶體管PG-1的多晶硅柵極向上移，傳輸柵晶體管PG-1的實際柵極寬度將大于需求寬度。因此，傳輸柵晶體管PG-1與傳輸柵晶體管PG-2至PG-4之間會發(fā)生不協(xié)調(diào)(mismatching)，其接著將影響SRAM單元的效能。

另一附加問題是交叉區(qū)I處的電流擁擠效應(yīng)(current?crowding)。在交叉區(qū)I中，電流并非均勻分布。因此，下拉晶體管PD-1與PD-2的一些部分可能具有較其他部分高的電流密度。結(jié)漏電流(junction?leakage)也是一個問題。

因此，業(yè)界急需改良的SRAM單元，其可合并雙端口以具備與平行運作有關(guān)的優(yōu)點。

發(fā)明內(nèi)容