(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１部分〜第３部分を含む第１導電型の第１ウエル領域と、
前記第１ウエル領域よりも高い不純物濃度を持つ前記第１導電型の第１給電領域と、
第４部分を含む第２導電型の第２ウエル領域とを備え、
前記第１部分と前記第２部分は、第１方向において前記第４部分の両側に隣接して配置され、
前記第３部分は、前記第１方向に向けて延伸する形状を持ち、前記第１方向と交わる第２方向において前記第１および第２部分に連結すると共に前記第４部分と隣接して配置され、
前記第１給電領域は、前記第３部分内で略矩形状に形成され、前記第１ウエル領域を介して前記第１部分と前記第２部分に対して所定の電圧を供給し、
前記第１給電領域の前記第１方向のサイズは前記第２方向のサイズよりも大きいことを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
請求項１記載の半導体装置において、
前記第１給電領域は、前記第２方向において前記第４部分と対向して配置される区間を含むことを特徴とする半導体装置。
【請求項３】
請求項１記載の半導体装置において、さらに、
前記第１部分と前記第４部分の境界又は前記第４部分と前記第２部分の境界を跨いで前記第１方向に向けて延伸する第１ゲート層と、
前記第１部分又は前記第２部分に形成され、前記第１ゲート層をゲートとするＭＩＳトランジスタのソース・ドレイン領域となる前記第２導電型の第１半導体領域と、
前記第４部分に形成され、前記第１ゲート層をゲートとするＭＩＳトランジスタのソース・ドレイン領域となる前記第１導電型の第２半導体領域とを有することを特徴とする半導体装置。
【請求項４】
請求項３記載の半導体装置において、さらに、
前記１ゲート層と並んで延伸し、前記第２方向において前記第１ゲート層と前記第１給電領域の間に配置されるダミーゲート層を備え、
前記ダミーゲート層は、前記第１給電領域側にソースまたはドレインとなる半導体領域を備えないことを特徴とする半導体装置。
【請求項５】
請求項１記載の半導体装置において、さらに、
前記第１方向に向けて延伸するワード線と、前記第２方向に向けて延伸する複数のビット線と、前記ワード線と前記複数のビット線の交点に配置される複数のメモリセルとを含んだメモリアレイと、
前記複数のビット線に対して信号の入出力を行うカラム制御回路とを備え、
前記複数のメモリセルのそれぞれに含まれるＭＩＳトランジスタのゲート層は前記第１方向に向けて延伸し、
前記第１および第２ウエル領域には、前記カラム制御回路の一部が形成されることを特徴とする半導体装置。
【請求項６】
請求項５記載の半導体装置において、
前記第１および第２ウエル領域には、前記複数のビット線に向けて印加する外部入力データを取り込む入力バッファ回路と、前記複数のビットから読み出した信号を外部出力データとして出力する出力バッファ回路とが形成されることを特徴とする半導体装置。
【請求項７】
請求項１記載の半導体装置において、
前記半導体装置は、前記第１方向に向けて順次並んで配置される複数の第１単位領域を備え、
前記複数の第１単位領域のそれぞれは、前記第１〜第３部分を含む前記第１ウエル領域と、前記第１給電領域と、前記第４部分を含む前記第２ウエル領域とを備え、
前記複数の第１単位領域にそれぞれ含まれる前記第１ウエル領域の前記第３部分は、前記複数の第１単位領域を跨いで共に連結されていることを特徴とする半導体装置。
【請求項８】
請求項１記載の半導体装置において、さらに、
前記第２ウエル領域よりも高い不純物濃度を持つ前記第２導電型の第２給電領域を備え、
前記第２ウエル領域は、さらに、
前記第１方向において前記第２部分を挟んで前記第４部分と対向して配置される第５部分と、
前記第１方向に向けて延伸する形状を持ち、前記第２方向において前記第４、第２、第５部分を挟んで前記第３部分と対向する側で前記第４および第５部分に連結すると共に前記第２部分に隣接して配置される第６部分を備え、
前記第２給電領域は、前記第６部分内で略矩形状に形成され、前記第２ウエル領域を介して前記第４部分と前記第５部分に対して所定の電圧を供給し、
前記第２給電領域の前記第１方向のサイズは前記第２方向のサイズよりも大きいことを特徴とする半導体装置。
【請求項９】
請求項８記載の半導体装置において、さらに、
前記第１部分と前記第４部分の境界又は前記第４部分と前記第２部分の境界或いは前記第２部分と前記第５部分の境界を跨いで前記第１方向に向けて延伸する第２ゲート層と、
前記第１部分又は前記第２部分に形成され、前記第２ゲート層をゲートとするＭＩＳトランジスタのソース・ドレイン領域となる前記第２導電型の第３半導体領域と、
前記第４部分又は前記第５部分に形成され、前記第２ゲート層をゲートとするＭＩＳトランジスタのソース・ドレイン領域となる前記第１導電型の第４半導体領域とを有することを特徴とする半導体装置。
【請求項１０】
請求項８記載の半導体装置において、
前記半導体装置は、前記第１方向に向けて順次並んで配置される複数の第２単位領域を備え、
前記複数の第２単位領域のそれぞれは、前記第１〜第３部分を含む前記第１ウエル領域と、前記第１給電領域と、前記第４〜第６部分を含む前記第２ウエル領域と、前記第２給電領域とを備え、
前記複数の第２単位領域にそれぞれ含まれる前記第１ウエル領域の前記第３部分は、前記複数の第２単位領域を跨いで共に連結されていることを特徴とする半導体装置。
【請求項１１】
第１部分〜第４部分を含む第１導電型の第１ウエル領域と、
前記第１ウエル領域よりも高い不純物濃度を持つ前記第１導電型の第１給電領域と、
第２導電型の第２〜第４ウエル領域とを備え、
前記第１部分と前記第２部分は、第１方向において前記第２ウエル領域の両側に隣接して配置され、
前記第３ウエル領域と前記第４ウエル領域は、前記第１方向において前記第３部分の両側に隣接して配置され、
前記第４部分は、前記第１方向に向けて延伸する形状を持ち、前記第１方向と交わる第２方向における一方の側で前記第１および第２部分に連結すると共に前記第２ウエル領域と隣接し、前記第２方向における他方の側で前記第３部分に連結すると共に前記第３および第４ウエル領域と隣接して配置され、
前記第１給電領域は、前記第４部分内で略矩形状に形成され、前記第１ウエル領域を介して前記第１〜第３部分に対して所定の電圧を供給し、
前記第１給電領域の前記第１方向のサイズは前記第２方向のサイズよりも大きいことを特徴とする半導体装置。
【請求項１２】
請求項１１記載の半導体装置において
前記第４部分と前記第３部分の連結部分の長さは、前記第４部分と前記第１部分の連結部分の長さ又は前記第４部分と前記第２部分の連結部分の長さとは異なっていることを特徴とする半導体装置。
【請求項１３】
請求項１１記載の半導体装置において、
前記半導体装置は、前記第１方向に向けて順次並んで配置される複数の第１単位領域を備え、
前記複数の第１単位領域のそれぞれは、前記第１〜第４部分を含む前記第１ウエル領域と、前記第１給電領域と、前記第２〜第４ウエル領域とを備え、
前記第１単位領域内で、前記第２方向における一方の側で前記第４部分と連結される前記第１ウエル領域の部分の数と、前記第２方向における他方の側で前記第４部分と連結される前記第１ウエル領域の部分の数とは異なっていることを特徴とする半導体装置。
【請求項１４】
請求項１３記載の半導体装置において、さらに、
前記第３ウエル領域又は前記第４ウエル領域内に形成され、前記第３ウエル領域又は前記第４ウエル領域よりも高い不純物濃度を持つ前記第２導電型の第２給電領域を備え、
前記第２給電領域の前記第２方向のサイズは前記第１方向のサイズよりも大きいことを特徴とする半導体装置。
【請求項１５】
請求項１１記載の半導体装置において、さらに、
前記第１部分と前記第２ウエル領域の境界又は前記第２ウエル領域と前記第２部分の境界を跨いで前記第１方向に向けて延伸する第１ゲート層と、
前記第１部分又は前記第２部分に形成され、前記第１ゲート層をゲートとするＭＩＳトランジスタのソース・ドレイン領域となる前記第２導電型の第１半導体領域と、
前記第２ウエル領域に形成され、前記第１ゲート層をゲートとするＭＩＳトランジスタのソース・ドレイン領域となる前記第１導電型の第２半導体領域と、
前記第３ウエル領域と前記第３部分の境界又は前記第３部分と前記第４ウエル領域の境界を跨いで前記第１方向に向けて延伸する第２ゲート層と、
前記第３部分に形成され、前記第２ゲート層をゲートとするＭＩＳトランジスタのソース・ドレイン領域となる前記第２導電型の第３半導体領域と、
前記第３ウエル領域又は前記第４ウエル領域に形成され、前記第２ゲート層をゲートとするＭＩＳトランジスタのソース・ドレイン領域となる前記第１導電型の第４半導体領域とを有することを特徴とする半導体装置。
【請求項１６】
請求項１５記載の半導体装置において、さらに、
前記１ゲート層と並んで延伸し、前記第２方向において前記第１ゲート層と前記第１給電領域の間に配置される第１ダミーゲート層と、
前記２ゲート層と並んで延伸し、前記第２方向において前記第２ゲート層と前記第１給電領域の間に配置される第２ダミーゲート層とを備え、
前記第１および第２ダミーゲート層は、前記第１給電領域側にソースまたはドレインとなる半導体領域を備えないことを特徴とする半導体装置。
【請求項１７】
請求項１１記載の半導体装置において、
前記第１〜第３部分のいずれかには、さらに、前記第１ウエル領域よりも高い不純物濃度を持つ前記第１導電型の第３給電領域が形成され、
前記第３給電領域の前記第２方向のサイズは前記第１方向のサイズよりも大きいことを特徴とする半導体装置。
【請求項１８】
（ａ）半導体基板上に第４部分を含む第２導電型の第２ウエル領域を形成する工程と、
（ｂ）前記半導体基板上に、第１方向において前記第４部分の両側に隣接して配置される第１部分および第２部分と、前記第１方向と交わる第２方向において前記第１および第２部分に連結すると共に前記第４部分と隣接して配置される第３部分とを含む第１導電型の第１ウエル領域を形成する工程と、
（ｃ）前記第１および第２ウエル領域上で、前記第４部分の一部の領域である第１ソース・ドレインパターン、および前記第１部分または前記第２部分の一部の領域である第２ソース・ドレインパターン、ならびに前記第３部分の一部の領域であり前記第２方向のサイズよりも大きい前記第１方向のサイズを持つ略矩形状の領域である給電パターンを除いた箇所に第１絶縁膜を形成する工程と、
（ｄ）線状の形状を持ち、前記第１方向に向けて前記第１ソース・ドレインパターン上および前記第２ソース・ドレインパターン上を跨いで延伸するゲート層を形成する工程と、
（ｅ）前記ゲート層の一部をマスク加工を介してエッチングする工程と、
（ｆ）前記第１ソース・ドレインパターンに前記第１導電型の不純物を導入し、前記第２ソース・ドレインパターンに前記第２導電型の不純物を導入し、前記給電パターンに前記第１導電型の不純物を導入する工程とを有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項１９】
請求項１８記載の半導体装置の製造方法において、
前記給電パターンは、前記第２方向において前記第４部分と対向して配置される区間を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項２０】
請求項１８記載の半導体装置の製造方法において、
前記ゲート層は、前記第１および第２ソース・ドレインパターン上でゲート絶縁膜を介して搭載され、
前記ゲート絶縁膜は、二酸化シリコンよりも高い誘電率を備え、
前記ゲート層は、金属膜によって形成されることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置および半導体装置の製造方法に関し、特に、ＳＲＡＭ等のメモリユニットを備えた半導体装置およびその製造方法に適用して有効な技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、特許文献１および特許文献２には、ダイナミック型ＲＡＭにおいて、そのメモリアレイのウエル配置が示されている。具体的には、ｐ型基板あるいはディープウエル内において、ｎ型ウエルの両側に隣接してｐ型ウエルが形成され、ｐ型ウエル内にはメモリセルの選択トランジスタやセンスアンプ等のｎチャネル型ＭＯＳＦＥＴが形成され、ｎ型ウエル内にはセンスアンプ等のｐチャネル型ＭＯＳＦＥＴが形成される。また、特許文献２には、ダイナミック型ＲＡＭにおいて、そのメモリアレイの周辺回路や入出力回路のウエル配置が示されている。具体的には、ワード線の延伸方向を長手方向として細長い形状を持つｎ型ウエルおよびｐ型ウエルが、ワード線の配列方向に沿って交互に配置されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１１−５４７２６号公報
【特許文献２】特開平８−１８１２９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
近年、半導体装置の微細化が益々進んでいる。こうした中、例えば、メモリユニット等を搭載した半導体装置では、ｐ型ウエルとｎ型ウエルを交互に配置したようなレイアウトが用いられる。ｐ型ウエル内にはｎチャネル型ＭＯＳＦＥＴが形成され、ｎ型ウエル内にはｐチャネル型ＭＯＳＦＥＴが形成されるが、各ウエル内には、このようなＭＯＳＦＥＴに加えてウエルに給電を行うための給電領域を確保する必要がある。この際に、単純に給電領域を確保しただけではレイアウトの自由度が低下し、結果的に半導体装置の小面積化（微細化）が阻害される恐れがあることが本発明者等の検討によって見出された。【０００５】
特に、最小加工寸法が例えば２８ｎｍ等の製造プロセスを用いる場合、加工精度を十分に確保するためには、半導体装置（半導体チップ）上でゲート層を全て同一方向に延伸させることが望ましい。しかしながら、ゲート層を全て同一方向に延伸させると、ゲート層の延伸方向に制約が無い場合と比べてレイアウトの自由度が低下するため、結果的に半導体装置の小面積化（微細化）が図れない場合がある。このような場合に、前述した給電領域と併せて、更に効率的なレイアウト手法が求められる。【０００６】
本発明は、このようなことを鑑みてなされたものであり、その目的の一つは、自由度が高いレイアウトを備えた半導体装置および当該半導体装置の製造方法を提供することにある。本発明の前記並びにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述及び添付図面から明らかになるであろう。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本願において開示される発明のうち、代表的な実施の形態の概要を簡単に説明すれば、次のとおりである。【０００８】
本実施の形態による半導体装置は、第１部分（ＡＲＮ１ａ）、第２部分（ＡＲＮ１ｂ）、第３部分（ＡＲＮ２）を含む第１導電型の第１ウエル領域（ＮＷ）と、第１ウエル領域よりも高い不純物濃度を持つ第１導電型の第１給電領域（Ｎ＋（ＤＦＷ））と、第４部分（ＡＲＰ１ｂ）を含む第２導電型の第２ウエル領域（ＰＷ）とを備える。第１部分（ＡＲＮ１ａ）と第２部分（ＡＲＮ１ｂ）は、第１方向において第４部分（ＡＲＰ１ｂ）の両側に隣接して配置される。第３部分（ＡＲＮ２）は、第１方向に向けて延伸する形状を持ち、第１方向と交わる第２方向において第１部分（ＡＲＮ１ａ）および第２部分（ＡＲＮ１ｂ）に連結すると共に第４部分（ＡＲＰ１ｂ）と隣接して配置される。第１給電領域（Ｎ＋（ＤＦＷ））は、第３部分（ＡＲＮ２）内で略矩形状に形成され、第１ウエル領域（ＮＷ）を介して第１部分（ＡＲＮ１ａ）と前記第２部分（ＡＲＮ１ｂ）に対して所定の電圧を供給する。ここで、第１給電領域（Ｎ＋（ＤＦＷ））は、第１方向のサイズが第２方向のサイズよりも大きく形成されている。【０００９】
また、本実施の形態による半導体装置の製造方法は、（ａ）〜（ｆ）工程を有している。（ａ）工程では、半導体基板（ＳＵＢｐ）上に第４部分（ＡＲＰ１ｂ）を含む第２導電型の第２ウエル領域（ＰＷ）が形成される。（ｂ）工程では、半導体基板（ＳＵＢｐ）上に、第１方向において第４部分（ＡＲＰ１ｂ）の両側に隣接して配置される第１部分（ＡＲＮ１ａ）および第２部分（ＡＲＮ１ｂ）と、第１方向と交わる第２方向において第１および第２部分に連結すると共に第４部分と隣接して配置される第３部分（ＡＲＮ２）とを含む第１導電型の第１ウエル領域（ＮＷ）が形成される。（ｃ）工程では、第１および第２ウエル領域上で、第４部分の一部の領域である第１ソース・ドレインパターン（Ｎ＋（ＤＦ）用ＰＷ（露出部分））、および第１部分または第２部分の一部の領域である第２ソース・ドレインパターン（Ｐ＋（ＤＦ）用ＮＷ（露出部分））、ならびに第３部分の一部の領域である給電パターン（Ｎ＋（ＤＦＷ）用ＮＷ（露出部分））を除いた箇所に第１絶縁膜（ＳＴＩ）が形成される。なお、給電パターンは、第２方向のサイズよりも大きい第１方向のサイズを持つ略矩形状の領域となる。（ｄ）工程では、線状の形状を持ち、第１方向に向けて第１ソース・ドレインパターン上および第２ソース・ドレインパターン上を跨いで延伸するゲート層（ＧＴ）が形成される。（ｅ）工程では、ゲート層の一部がマスク加工（ＧＴＲＥ）を介してエッチングされる。（ｆ）工程では、第１ソース・ドレインパターンに第１導電型の不純物が導入され、第２ソース・ドレインパターンに第２導電型の不純物が導入され、給電パターンに第１導電型の不純物が導入される。
【発明の効果】
【００１０】
本願において開示される発明のうち、代表的な実施の形態によって得られる効果を簡単に説明すると、レイアウトの自由度を向上させることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施の形態１による半導体装置において、その全体の概略構成例を示すブロック図である。
【図２】図１におけるメモリユニットの使用例を示す説明図である。
【図３】図１の半導体装置において、それに含まれるメモリユニットの主要部の概略構成例を示すブロック図である。
【図４】図３のメモリユニットにおける各メモリセルの構成例を示す回路図である。
【図５】図４のメモリセルのレイアウト構成例を示す平面図である。
【図６】図５のメモリセルにおいて、そのＡ−Ａ’間の概略的なデバイス構造例を示す断面図である。
【図７】図３のメモリユニットにおいて、そのメモリアレイの一部の概略的なレイアウト構成例を示す平面図である。
【図８】図３のメモリユニットにおいて、そのカラム制御回路ブロックの概略的な構成例を示す回路図である。
【図９】図８のカラム制御回路ブロックを用いた実際上の構成例を示す模式図である。
【図１０】図８および図９のカラム制御回路ブロックにおいて、そのウエル配置およびウエル給電に関する概略的なレイアウト構成例を示す平面図である。
【図１１】図１０のレイアウトにおいて、そのＢ−Ｂ’間の概略的なデバイス構造例を示す断面図である。
【図１２】図１０のレイアウトにおいて、そのＣ−Ｃ’間の概略的なデバイス構造例を示す断面図である。
【図１３】本発明の実施の形態１の半導体装置において、そのウエル配置およびウエル給電方式の基本概念を示す平面図である。
【図１４】（ａ）は図１３のウエル配置およびウエル給電方式の効果の一例を示す説明図であり、（ｂ）は（ａ）の比較例を示す説明図である。
【図１５】（ａ）は図１３のウエル配置およびウエル給電方式の効果の一例を示す説明図であり、（ｂ）は（ａ）の比較例を示す説明図である。
【図１６】（ａ）は図１３のウエル配置およびウエル給電方式の効果の一例を示す説明図であり、（ｂ）は（ａ）の比較例を示す説明図である。
【図１７】本発明の実施の形態２による半導体装置において、そのウエル配置およびウエル給電方式の概略構成例を示す平面図である。
【図１８】図１７の半導体装置において、その一部の領域のより詳細な構成例を示す平面図である。
【図１９】（ａ）は図１８におけるＥ−Ｅ’間の概略的なデバイス構造例を示す断面図であり、（ｂ）は図１８におけるＦ−Ｆ’間の概略的なデバイス構造例を示す断面図である。
【図２０】（ａ）は図１８におけるＧ−Ｇ’間の概略的なデバイス構造例を示す断面図であり、（ｂ）は図１８におけるＨ−Ｈ’間の概略的なデバイス構造例を示す断面図である。
【図２１】（ａ）は、本発明の実施の形態３による半導体装置において、そのウエル配置およびウエル給電方式の構成例を示す平面図であり、（ｂ）は（ａ）の比較例を示す平面図である。
【図２２】図２１（ａ）に示す半導体装置の製造方法の一例を示す説明図である。
【図２３】図２２に続く半導体装置の製造方法の一例を示す説明図である。
【図２４】（ａ）は、本発明の実施の形態４による半導体装置において、そのウエル配置方式の基本概念の一例を示す平面図であり、（ｂ）は（ａ）の比較例となるウエル配置方式を示す平面図である。
【図２５】（ａ）、（ｂ）は、図２４（ａ）のウエル配置方式を用いた場合の効果の一例を表す説明図である。
【図２６】（ａ）〜（ｃ）は、図２４（ｂ）のウエル配置方式を用いた場合の問題点の一例を表す説明図である。
【図２７】本発明の実施の形態４による半導体装置において、図８および図９のカラム制御回路ブロックにおける概略的なウエル配置の構成例を示す平面図である。
【図２８】（ａ）は、本発明の実施の形態４による半導体装置において、図３のワード線駆動回路ブロックのウエル配置およびウエル給電に関する概略的なレイアウト構成例を示す平面図であり、（ｂ）は、（ａ）におけるＩ−Ｉ’間の概略的なデバイス構造例を示す断面図である。
【図２９】（ａ）は、本発明の実施の形態４による半導体装置において、図３の全体制御回路ブロックのウエル配置およびウエル給電に関する概略的なレイアウト構成例を示す平面図であり、（ｂ）は、（ａ）におけるＪ−Ｊ’間の概略的なデバイス構造例を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下の実施の形態においては便宜上その必要があるときは、複数のセクションまたは実施の形態に分割して説明するが、特に明示した場合を除き、それらは互いに無関係なものではなく、一方は他方の一部または全部の変形例、詳細、補足説明等の関係にある。また、以下の実施の形態において、要素の数等（個数、数値、量、範囲等を含む）に言及する場合、特に明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に限定されるものではなく、特定の数以上でも以下でも良い。
【００１３】
さらに、以下の実施の形態において、その構成要素（要素ステップ等も含む）は、特に明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。同様に、以下の実施の形態において、構成要素等の形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合および原理的に明らかにそうでないと考えられる場合等を除き、実質的にその形状等に近似または類似するもの等を含むものとする。このことは、上記数値および範囲についても同様である。
【００１４】
なお、実施の形態では、ＭＩＳ（Metal Insulator Semiconductor）型の電界効果トランジスタ（ＦＥＴ：Field Effect Transistor）をＭＩＳトランジスタと称し、ｐチャネル型のＭＩＳトランジスタをＰＭＩＳトランジスタ、ｎチャネル型のＭＩＳトランジスタをＮＭＩＳトランジスタと称す。以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一の部材には原則として同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。
【００１５】
（実施の形態１）
《半導体装置全体の概略構成》
図１は、本発明の実施の形態１による半導体装置において、その全体の概略構成例を示すブロック図である。図２は、図１におけるメモリユニットの使用例を示す説明図である。図１には、１個の半導体チップ内に各種ロジック回路とメモリ回路が形成されたＳＯＣ（System On a Chip）等と呼ばれる半導体装置（ＬＳＩ）が示されている。図１の半導体装置は、例えば携帯電話用ＬＳＩであり、２個のプロセッサユニットＣＰＵ１，ＣＰＵ２と、アプリケーションユニットＡＰＰＵと、メモリユニットＭＥＭＵと、ベースバンドユニットＢＢＵと、入出力ユニットＩＯＵを備える。
【００１６】
ＣＰＵ１，ＣＰＵ２はプログラムに基づく所定の演算処理を行い、ＡＰＰＵは携帯電話で必要とされる所定のアプリケーション処理を行い、ＢＢＵは無線通信に伴う所定のベースバンド処理を行い、ＩＯＵは外部との間の入出力インタフェースを担う。ＭＥＭＵは、例えば、ＳＲＡＭ（Static Random Access Memory）等を含み、このような各回路ブロックの処理に伴い適宜アクセスされる。例えば、図２に示すように、ＭＥＭＵは、デュアルポート型のＳＲＡＭ（ＤＰＲＡＭ）とシングルポート型のＳＲＡＭ（ＳＰＲＡＭ）を備え、プロセッサユニットＣＰＵのキャッシュメモリとして使用される。この際には、例えばＭＥＭＵ等に備わったキャッシュコントローラＣＣＮがＤＰＲＡＭ，ＳＰＲＡＭを適宜アクセスすることで、キャッシュのヒット／ミスヒットの判定や、キャッシュデータの読み出し処理／更新処理が行われる。
【００１７】
このような半導体装置において、ＤＰＲＡＭ，ＳＰＲＡＭは、例えばメモリコンパイラ等と呼ばれる自動設計ツールで実装される場合が多く、これによって生成されたＳＲＡＭはコンパイルドＳＲＡＭ等と呼ばれる。メモリコンパイラは、例えば指定されたビット線やワード線の数等に応じて、ある単位レイアウト等を順次繰り返して配置することでコンパイルドＳＲＡＭを自動生成する。この場合、このような繰り返し配置にも対しても、自由度が高く、また面積効率が高いレイアウト方式が求められる。
【００１８】
《メモリユニットの主要部の概略構成》
図３は、図１の半導体装置において、それに含まれるメモリユニットの主要部の概略構成例を示すブロック図である。図３に示すメモリユニットＭＥＭＵは、全体制御回路ブロックＣＴＬＢＫと、ワード線駆動回路ブロックＷＬＤＢＫと、レプリカ回路ＲＥＰと、メモリアレイＭＡＲＹと、カラム制御回路ブロックＣＯＬＢＫを備えている。ＭＡＲＹは、第１方向に延伸する（ｍ＋１）本のワード線ＷＬ［０］〜ＷＬ［ｍ］と、第１方向と交差する第２方向に延伸する（ｎ＋１）個のビット線対（ＢＬ［０］，ＺＢＬ［０］）〜（ＢＬ［ｎ］，ＺＢＬ［ｎ］）と、（ｍ＋１）本のワード線と（ｎ＋１）個のビット線対の交点に配置される複数のメモリセルＭＣを備えている。各ビット線対は、相補信号を伝送する２本のビット線（例えばＢＬ［０］とＺＢＬ［０］）で構成される。
【００１９】
全体制御回路ブロックＣＴＬＢＫは、例えば、外部から入力された読み出し用／書き込み用制御信号やアドレス信号等に応じて、ワード線駆動回路ブロックＷＬＤＢＫ、レプリカ回路ＲＥＰ、カラム制御回路ブロックＣＯＬＢＫを適宜制御する。ＷＬＤＢＫは、ＣＴＬＢＫがアドレス信号に基づいて生成した行選択信号を受け、これに応じて（ｍ＋１）本のワード線ＷＬ［０］〜ＷＬ［ｍ］のいずれか１本を活性化する。ＣＯＬＢＫは、センスアンプ回路や入力／出力バッファ回路等を備え、ＣＴＬＢＫがアドレス信号に基づいて生成した列選択信号を受け、これに応じて（ｎ＋１）個のビット線対の中の所定のビット線対を選択する。ＣＯＬＢＫは、読み出し動作時には、この選択されたビット線対のデータをセンスアンプ回路で増幅したのち出力バッファ回路を介して外部に出力し、書き込み動作時には、この選択されたビット線対に、入力バッファ回路を介して外部から入力されたデータを伝送する。
【００２０】
レプリカ回路ＲＥＰは、内部にタイミング調整回路を備え、ＣＴＬＢＫが読み出し用制御信号に基づいて生成した起動信号を受け、当該起動信号に対して所定の遅延を加えることでＣＯＬＢＫ内のセンスアンプ回路の活性化タイミングを定める。また、ＲＥＰは、例えばＣＴＬＢＫが書き込み用制御信号に基づいて生成した起動信号を受け、当該起動信号に対して所定の遅延を加えることでＷＬＤＢＫにおいて活性化されているワード線の非活性化タイミングを定める。
【００２１】
《メモリアレイの詳細》
図４は、図３のメモリユニットにおける各メモリセルの構成例を示す回路図である。図４に示すメモリセルＭＣは、ここでは、４個のＮＭＩＳトランジスタＭＮ＿ＡＣ１，ＭＮ＿ＡＣ２，ＭＮ＿ＤＲ１，ＭＮ＿ＤＲ２と、２個のＰＭＩＳトランジスタＭＰ＿ＬＤ１，ＭＰ＿ＬＤ２を備えたＳＲＡＭメモリセルとなっている。ＭＮ＿ＤＲ１，ＭＮ＿ＤＲ２はドライバ用トランジスタであり、ＭＮ＿ＡＣ１，ＭＮ＿ＡＣ２はアクセス用トランジスタであり、ＭＰ＿ＬＤ１，ＭＰ＿ＬＤ２は負荷用トランジスタである。ＭＮ＿ＡＣ１は、ゲートがワード線ＷＬに接続され、ソース・ドレインの一方が正極側のビット線ＢＬに接続される。ＭＮ＿ＡＣ２は、ゲートがＷＬに接続され、ソース・ドレインの一方が負極側のビット線ＺＢＬに接続される。
【００２２】
ＭＮ＿ＤＲ１，ＭＰ＿ＬＤ１とＭＮ＿ＤＲ２，ＭＰ＿ＬＤ２は、それぞれ、電源電圧ＶＤＤと接地電源電圧ＶＳＳの間で相補型ＭＩＳインバータ回路（ＣＭＩＳインバータ回路と称す）を構成する。この２個のＣＭＩＳインバータ回路は、一方の入力が他方の出力に接続されることでラッチ回路を構成する。ＭＮ＿ＡＣ２のソース・ドレインの他方は、ＣＭＩＳインバータ回路（ＭＮ＿ＤＲ１，ＭＰ＿ＬＤ１）の入力（ＣＭＩＳインバータ回路（ＭＮ＿ＤＲ２，ＭＰ＿ＬＤ２）の出力）に接続される。ＭＮ＿ＡＣ１のソース・ドレインの他方は、ＣＭＩＳインバータ回路（ＭＮ＿ＤＲ２，ＭＰ＿ＬＤ２）の入力（ＣＭＩＳインバータ回路（ＭＮ＿ＤＲ１，ＭＰ＿ＬＤ１）の出力）に接続される。
【００２３】
図５は、図４のメモリセルのレイアウト構成例を示す平面図である。図５では、ワード線の延伸方向（長手方向）をＸ軸方向、ビット線の延伸方向（長手方向）をＹ軸方向として、それらと交差するＺ軸方向において順次形成されるウエル〜第１メタル配線層までのレイアウトと、第１メタル配線層〜第３メタル配線層までのレイアウトが分離して示されている。図５に示すメモリセルＭＣでは、まず、ｎ型ウエルＮＷが配置され、Ｘ軸方向においてＮＷの両側に隣接してｐ型ウエルＰＷが配置される。２個のＰＷとＮＷの上部（Ｚ軸方向）には、並んでＸ軸方向に延伸する２本のゲート層ＧＴがそれぞれゲート絶縁膜（図示せず）を介して配置される。
【００２４】
ただし、この２本のゲート層ＧＴのそれぞれは、ゲート２度切りマスクパターンＧＴＲＥを用いたゲート２度切り加工によって２個のＧＴに分断されている。その結果、ＰＷの一方とＮＷの上部を延伸するＧＴ（ＧＴａとする）と、ＧＴａの延長線上でＰＷの他方の上部を延伸するＧＴ（ＧＴｂとする）と、ＰＷの他方とＮＷの上部を延伸するＧＴ（ＧＴｃとする）と、ＧＴｃの延長線上でＰＷの一方の上部を延伸するＧＴ（ＧＴｄとする）が形成される。なお、ゲート２度切り加工とは、例えば、不連続点を介して一直線に延伸する２本の線状パターンを形成するにあたり、一旦、マスク加工によって１本の線状パターンを形成したのち、当該線状パターンの一部をＧＴＲＥを用いて切断することで２本の線状パターンに分離する技術である。これによって、２本の線状パターンを１度のマスク加工で個々に形成する場合と比較して、線状パターンの加工精度を高めることができ、微細化に有益となる。
【００２５】
ＰＷの一方の上部におけるＧＴａの部分には前述したドライバ用のＮＭＩＳトランジスタＭＮ＿ＤＲ１が形成され、ＮＷの上部におけるＧＴａの部分には前述した負荷用のＰＭＩＳトランジスタＭＰ＿ＬＤ１が形成される。また、ＧＴｂの部分には、前述したアクセス用のＮＭＩＳトランジスタＭＮ＿ＡＣ２が形成される。同様に、ＰＷの他方の上部におけるＧＴｃの部分にはドライバ用のＮＭＩＳトランジスタＭＮ＿ＤＲ２が形成され、ＮＷの上部におけるＧＴｃの部分には負荷用のＰＭＩＳトランジスタＭＰ＿ＬＤ２が形成される。また、ＧＴｄの部分には、アクセス用のＮＭＩＳトランジスタＭＮ＿ＡＣ１が形成される。
【００２６】
ＰＷの一方において、ＭＮ＿ＤＲ１，ＭＮ＿ＡＣ１を構成する各ゲート層ＧＴの両側（Ｙ軸方向）にはｎ＋型の半導体領域（拡散層）ＤＦが形成される。この内、ＭＮ＿ＤＲ１のＧＴとＭＮ＿ＡＣ１のＧＴの間に位置するＤＦは、ＭＮ＿ＤＲ１，ＭＮ＿ＡＣ１で共有化され、その上部に配置されたコンタクト層ＣＴを介して第１メタル配線層Ｍ１に接続される。同様に、ＰＷの他方において、ＭＮ＿ＤＲ２，ＭＮ＿ＡＣ２を構成する各ＧＴの両側にはｎ＋型の半導体領域（拡散層）ＤＦが形成される。この内、ＭＮ＿ＤＲ２のＧＴとＭＮ＿ＡＣ２のＧＴの間に位置するＤＦは、ＭＮ＿ＤＲ２，ＭＮ＿ＡＣ２で共有化され、その上部に配置されたＣＴを介してＭ１に接続される。
【００２７】
ＮＷにおいて、ＭＮ＿ＬＤ１を構成するゲート層ＧＴとＭＮ＿ＬＤ２を構成するＧＴの両側（Ｙ軸方向）にはｐ＋型の半導体領域（拡散層）ＤＦがそれぞれ形成される。ＭＮ＿ＬＤ１における一方のＤＦは、前述したＭＮ＿ＤＲ１，ＭＮ＿ＡＣ１で共有化されたＤＦと、ＭＮ＿ＬＤ２，ＭＮ＿ＤＲ２の共通のＧＴとに対して、コンタクト層ＣＴおよび／または第１メタル配線層Ｍ１を適宜介して接続される。同様に、ＭＮ＿ＬＤ２における一方のＤＦは、前述したＭＮ＿ＤＲ２，ＭＮ＿ＡＣ２で共有化されたＤＦと、ＭＮ＿ＬＤ１，ＭＮ＿ＤＲ１の共通のＧＴとに対して、ＣＴおよび／またはＭ１を適宜介して接続される。なお、ｎ型の拡散層（又はウエル）は、例えばシリコン（Ｓｉ）中にリン（Ｐ）やヒ素（Ａｓ）等の不純物を導入することで形成され、ｐ型の拡散層（又はウエル）は、例えばシリコン（Ｓｉ）中にボロン（Ｂ）等の不純物を導入することで形成される。また、ｎ＋型はｎ型よりも不純物濃度が高く、ｐ＋型はｐ型よりも不純物濃度が高い。
【００２８】
ＭＮ＿ＬＤ１，ＭＮ＿ＬＤ２における他方の半導体領域（拡散層）ＤＦは、それぞれ、その上部に配置されたコンタクト層ＣＴを介して第１メタル配線層Ｍ１に接続される。当該２個のＭ１は、Ｍ１の上部にそれぞれ配置された第１ビア層Ｖ１を介して、Ｖ１の上部に配置されＹ軸方向に延伸する第２メタル配線層Ｍ２に共通に接続される。当該Ｍ２は、電源電圧ＶＤＤ用の配線となる。ＭＮ＿ＡＣ１におけるＭＮ＿ＤＲ１とは共有しない側のＤＦは、その上部に配置されたＣＴを介してＭ１に接続され、更に、Ｍ１の上部に配置されたＶ１を介してＹ軸方向に延伸するＭ２に接続される。当該Ｍ２は、ビット線ＢＬ用の配線となる。同様に、ＭＮ＿ＡＣ２におけるＭＮ＿ＤＲ２とは共有しない側のＤＦは、その上部に配置されたＣＴを介してＭ１に接続され、更に、Ｍ１の上部に配置されたＶ１を介してＹ軸方向に延伸するＭ２に接続される。当該Ｍ２は、ビット線ＺＢＬ用の配線となる。
【００２９】
更に、当該メモリセルＭＣの上部には、並んでＸ軸方向に延伸する３本の第３メタル配線層Ｍ３が配置される。この内、真ん中のＭ３はワード線ＷＬ用の配線となり、その両側のＭ３は接地電源電圧ＶＳＳ用の配線となる。ＷＬ用のＭ３は、２個のｐ型ウエルＰＷのそれぞれの上部において、Ｍ３の下部に配置される第２ビア層Ｖ２を介して第２メタル配線層Ｍ２に接続され、更に、Ｍ２の下部に配置される第１ビア層Ｖ１を介して第１メタル配線層Ｍ１に接続される。この２個のＭ１の一方は、その下部に配置されるコンタクト層ＣＴを介してＭＮ＿ＡＣ１のゲート層ＧＴに接続され、２個のＭ１の他方も、同様に、ＣＴを介してＭＮ＿ＡＣ２のＧＴに接続される。
【００３０】
また、ワード線ＷＬ用の第３メタル配線層Ｍ３を除く残り２本のＭ３の内の一方は、ＰＷの一方の上部において、Ｍ３の下部に配置されるＶ２を介してＭ２に接続され、更に、Ｍ２の下部に配置されるＶ１を介してＭ１に接続される。当該Ｍ１は、その下部に配置されるＣＴを介してＭＮ＿ＤＲ１におけるＭＮ＿ＡＣ１とは共有しない側のＤＦに接続される。同様に、残り２本のＭ３の内の他方は、ＰＷの他方の上部において、Ｍ３の下部に配置されるＶ２を介してＭ２に接続され、更に、Ｍ２の下部に配置されるＶ１を介してＭ１に接続される。当該Ｍ１は、その下部に配置されるＣＴを介してＭＮ＿ＤＲ２におけるＭＮ＿ＡＣ２とは共有しない側のＤＦに接続される。
【００３１】
図６は、図５のメモリセルにおいて、そのＡ−Ａ’間の概略的なデバイス構造例を示す断面図である。図６では、ｐ型の半導体基板ＳＵＢｐ上にｎ型ウエルＮＷおよび２個のｐ型ウエルＰＷが配置される。２個のＰＷは、Ｘ軸方向においてＮＷの両側に隣接して配置される。半導体基板の主面において、２個のＰＷ内にはそれぞれｎ＋型の半導体領域（拡散層）Ｎ＋（ＤＦ）が形成され、ＮＷ内にはｐ＋型の半導体領域（拡散層）Ｐ＋（ＤＦ）が形成される。また、半導体基板の主面において、ＰＷ，ＮＷ内には埋め込み絶縁膜（素子分離膜）ＳＴＩが形成される。当該ＳＴＩは、ＸＹ平面上で、Ｎ＋（ＤＦ），Ｐ＋（ＤＦ）のそれぞれを囲むように形成される。
【００３２】
半導体基板の主面上には、ゲート絶縁膜ＧＯＸを介してゲート層ＧＴが形成される。ＧＯＸは、望ましくは、例えばハフニウム系等を代表に二酸化シリコンよりも高い誘電率を持つ高誘電率膜で構成され、ＧＴは金属膜等で構成される。ただし、勿論、広く知られているように、二酸化シリコン（ＳｉＯ２）等のＧＯＸや、ポリシリコン、金属膜（窒化チタン（ＴＩＮ）等）、シリサイド膜等を適宜組み合わせた積層膜からなるＧＴを用いることも可能である。ＧＴおよび半導体基板の主面上には、層間絶縁膜ＩＳＬ１が形成され、その一部において、一端がＧＴに接続されるようにコンタクト層ＣＴが形成される。ＩＳＬ１は、例えば、ＴＥＯＳ（Tetra Ethyl Ortho Silicate）膜や二酸化シリコン等で構成され、ＣＴは、例えば、チタン（ＴＩ）、窒化チタン、タングステン（Ｗ）等を組み合わせた積層膜等で構成される。ＩＳＬ１上には、ＣＴの他端と接続するように第１メタル配線層Ｍ１が形成される。Ｍ１は、例えば銅（Ｃｕ）等を主体として構成される。Ｍ１およびＩＳＬ１上には、層間絶縁膜ＩＳＬ２が形成され、更に、その上部に第２メタル配線層Ｍ２が形成される。
【００３３】
図７は、図３のメモリユニットにおいて、そのメモリアレイの一部の概略的なレイアウト構成例を示す平面図である。図７には、メモリアレイ内における４×４ビット分のメモリセルＭＣのレイアウト構成例が示されている。実際には、Ｘ軸方向のビット数（すなわちビット線対の個数）およびＹ軸方向のビット数（すなわちワード線の本数）に応じて、当該４×４ビット分のレイアウトがＸ軸方向およびＹ軸方向に向けて順次連続的に配置される。図７に示すように、互いに隣接するＭＣのレイアウトは、線対称な関係になっている。例えば、Ｘ軸方向において隣接する２個のＭＣのレイアウトはＹ軸を基準に線対称であり、Ｙ軸方向において隣接する２個のＭＣのレイアウトはＸ軸を基準に線対称である。なお、図７では、各ＭＣのレイアウトとして、代表的にｐ型ウエルＰＷ、ｎ型ウエルＮＷ、ゲート層ＧＴおよびゲート２度切りマスクパターンＧＴＲＥが示されているが、より詳細には、前述した図５のレイアウトが適用される。
【００３４】
《カラム制御回路ブロックの詳細》
図８は、図３のメモリユニットにおいて、そのカラム制御回路ブロックの概略的な構成例を示す回路図である。図９は、図８のカラム制御回路ブロックを用いた実際上の構成例を示す模式図である。図８に示すカラム制御回路ブロックＣＯＬＢＫは、カラム制御回路ＣＯＬＣＴＬ、列選択回路ＹＳＥＬ、ビット線プリチャージ回路ＢＬＰＲＥを備えている。更に、ＣＯＬＢＫは、書き込み系回路として、入力バッファ回路ＤＩＢＦ、書き込みアンプ回路ＷＡＭＰ、書き込み用スイッチ回路ＷＳＷを備え、読み出し系回路として、出力バッファ回路ＤＯＢＦ、読み出し用スイッチ回路ＲＳＷ、センスアンププリチャージ回路ＳＡＰＲＥ、センスアンプ回路ＳＡを備えている。
【００３５】
カラム制御回路ＣＯＬＣＴＬは、全体制御回路ブロックＣＴＬＢＫやレプリカ回路ＲＥＰからの制御信号に基づいてＣＯＬＢＫ全体を制御する。ＣＴＬＢＫからの制御信号の中には、例えばカラム選択信号（列選択信号）や、読み出し動作と書き込み動作の識別信号等などが含まれ、ＲＥＰからの制御信号の中にはセンスアンプ回路の活性化信号等が含まれる。なお、カラム選択信号は、ＣＴＬＢＫが外部から入力されたアドレス信号をラッチ回路ＦＦでラッチし、それをアドレスデコード回路ＡＤＲＤＥＣでデコードすることで生成され、読み出し動作と書き込み動作の識別信号は、ＣＴＬＢＫが外部から入力された制御信号を解釈することで生成される。
【００３６】
ビット線プリチャージ回路ＢＬＰＲＥは、ここでは３個のＰＭＩＳトランジスタで構成され、列選択回路ＹＳＥＬの制御に基づいて、読み出し動作や書き込み動作の前段階で予めビット線対（ＢＬ，ＺＢＬ）を電源電圧ＶＤＤにプリチャージする。ＤＩＢＦは、例えば複数のＰＭＩＳトランジスタおよびＮＭＩＳトランジスタの組合せで構成され、書き込み動作の際に、外部からのデータ入力信号Ｄｉｎを取り込み、書き込みアンプ回路ＷＡＭＰに出力する。ＷＡＭＰは、例えば複数のＰＭＩＳトランジスタおよびＮＭＩＳトランジスタの組合せで構成され、ＤＩＢＦから入力された信号を増幅し、それを相補のデータ信号として出力する。書き込み用スイッチ回路ＷＳＷは、ここでは２個のＮＭＩＳトランジスタで構成され、列選択回路ＹＳＥＬの制御に基づいて、ＷＡＭＰから入力された相補のデータ信号を所定のビット線対（ＢＬ，ＺＢＬ）に伝達する。図８では、簡略化して１個のＷＡＭＰに対して１個のＷＳＷが接続されているが、実際には、図９に示すように、１個のＷＡＭＰに対して複数（例えば４個等）のＷＳＷが並列に接続され、その中の１個のＷＳＷがＹＳＥＬを介して選択される。
【００３７】
図９の例では、カラム制御回路ブロックＣＯＬＢＫ内の１Ｉ／Ｏ分に対応するカラム回路ＣＯＬ［０］において、データ入力信号Ｄｉｎ［０］に対応する１個のＷＡＭＰの出力が、４個のＷＳＷを介して４個のビット線対（ＢＬ［０］，ＺＢＬ［０］）〜（ＢＬ［３］，ＺＢＬ［３］）にそれぞれ接続される。また、ＣＯＬＢＫ内の別の１Ｉ／Ｏ分に対応するカラム回路ＣＯＬ［１］においても同様に、一部図示は省略するが、データ入力信号Ｄｉｎ［１］に対応する１個のＷＡＭＰの出力が、４個のＷＳＷを介して４個のビット線対（ＢＬ［４］，ＺＢＬ［４］）〜（ＢＬ［７］，ＺＢＬ［７］）にそれぞれ接続される。ＹＳＥＬは、書き込み動作時に、ＣＯＬ［０］，ＣＯＬ［１］の中からそれぞれ１個ずつＷＳＷを選択する。
【００３８】
その結果、ＣＯＬ［０］に対応する４個のビット線対の中の１個（例えば（ＢＬ［０］，ＺＢＬ［０］））にＤｉｎ［０］の情報が伝送され、当該１個のビット線対と別途選択されたワード線ＷＬとの交点に位置するメモリセルＭＣにＤｉｎ［０］の情報が書き込まれる。更に、これと並行して、ＣＯＬ［１］に対応する４個のビット線対の中の１個（例えば（ＢＬ［４］，ＺＢＬ［４］））にＤｉｎ［１］の情報が伝送され、当該１個のビット線対と当該選択されたＷＬとの交点に位置するＭＣにＤｉｎ［１］の情報が書き込まれる。なお、ここでは、２Ｉ／Ｏ分のカラム回路ＣＯＬ［０］，ＣＯＬ［１］を示したが、例えば３２Ｉ／Ｏを備える場合には、同様にして、ＣＯＬ［０］〜ＣＯＬ［３１］が存在することになる。また、ここでは、１Ｉ／Ｏに対して４個のビット線対を対応させたが、勿論、８個、１６個等のビット線対を対応させることも可能である。
【００３９】
図８において、読み出し用スイッチ回路ＲＳＷは、ここでは２個のＰＭＩＳトランジスタで構成され、読み出し動作の際に、列選択回路ＹＳＥＬの制御に基づいて所定のビット線対（ＢＬ，ＺＢＬ）をセンスアンプ回路ＳＡの相補入力ノードに接続する。ここでは、ＷＳＷの場合と同様に、簡略化して１個のＳＡに対して１個のＲＳＷが接続されているが、実際には、図９に示すように、１個のＳＡに対して複数（例えば４個等）のＲＳＷが並列に接続され、その中の１個のＲＳＷがＹＳＥＬを介して選択される。図９の例では、カラム回路ＣＯＬ［０］において、４個のビット線対（ＢＬ［０］，ＺＢＬ［０］）〜（ＢＬ［３］，ＺＢＬ［３］）がそれぞれ４個のＲＳＷを介して１個のＳＡに接続され、当該ＳＡの出力からデータ出力信号Ｄｏｕｔ［０］が得られる。同様に、カラム回路ＣＯＬ［１］において、一部図示は省略するが、４個のビット線対（ＢＬ［４］，ＺＢＬ［４］）〜（ＢＬ［７］，ＺＢＬ［７］）がそれぞれ４個のＲＳＷを介して１個のＳＡに接続され、当該ＳＡの出力からデータ出力信号Ｄｏｕｔ［１］が得られる。この読み出し動作時に、ＹＳＥＬは、ＣＯＬ［０］，ＣＯＬ［１］の中からそれぞれ１個ずつＲＳＷを選択する。
【００４０】
図８において、センスアンププリチャージ回路ＳＡＰＲＥは、ここでは３個のＰＭＩＳトランジスタで構成され、ＲＳＷがオンに駆動される前段階で予めＳＡの相補入力ノードを電源電圧ＶＤＤにプリチャージする。センスアンプ回路ＳＡは、例えば、ＣＭＩＳクロスカップル型のアンプ回路で構成され、ＳＡの相補入力ノードの信号を増幅する。この際に、ＳＡの活性化タイミングは、前述したレプリカ回路ＲＥＰからの制御信号に基づいて定められる。出力バッファ回路ＤＯＢＦは、例えば複数のＰＭＩＳトランジスタおよびＮＭＩＳトランジスタの組合せで構成され、ＳＡの出力信号をデータ出力信号Ｄｏｕｔとして外部に出力する。その結果、図９の例において、ＣＯＬ［０］に対応する４個のビット線対の中の１個（例えば（ＢＬ［０］，ＺＢＬ［０］））と別途選択されたワード線ＷＬとの交点に位置するメモリセルＭＣの情報が、Ｄｏｕｔ［０］として読み出される。これと並行して、ＣＯＬ［１］に対応する４個のビット線対の中の１個（例えば（ＢＬ［４］，ＺＢＬ［４］））と当該選択されたＷＬとの交点に位置するＭＣの情報が、Ｄｏｕｔ［１］として読み出される。
【００４１】
なお、図８において、列選択回路ＹＳＥＬは、ここでは複数の論理演算回路で構成され、カラム制御回路ＣＯＬＣＴＬからの入力信号に基づいて、前述したようなＷＳＷ，ＲＳＷ，ＢＬＰＲＥ，ＳＡＰＲＥの選択ならびに制御を行う。すなわち、ＣＯＬＣＴＬが認識している読み出し動作と書き込み動作の識別情報に基づいてＷＳＷかＲＳＷのいずれか一方を選択すると共に、ＣＯＬＣＴＬが認識している列選択情報に基づいて前述した複数のＷＳＷ又は複数のＲＳＷの中から特定のスイッチをオンに駆動する。また、このＷＳＷ，ＲＳＷの制御と共に、ＢＬＰＲＥ，ＳＡＰＲＥ内の各スイッチ（ＭＩＳトランジスタ）のオン・オフも適宜制御する。
【００４２】
《カラム制御回路ブロックのウエル配置・給電構成（本実施の形態１の主要な特徴）》
図１０は、図８および図９のカラム制御回路ブロックにおいて、そのウエル配置およびウエル給電に関する概略的なレイアウト構成例を示す平面図である。図１０には、図９におけるカラム回路ＣＯＬ［０］，ＣＯＬ［１］とそれに接続されるメモリアレイＭＡＲＹの一部に関し、そのウエルならびにウエル給電のレイアウト構成例が示されている。図１０では、Ｙ軸方向（図示しないビット線の延伸方向）において、順に、ＭＡＲＹと、ＷＳＷと、ＢＬＰＲＥ，ＲＳＷと、ＹＳＥＬと、ＳＡ（ＮＭＩＳ）と、ＣＯＬＣＴＬ，ＷＡＭＰ，ＳＡ（ＰＭＩＳ）と、ＤＩＢＦ，ＤＯＢＦとに伴う各ウエルが配置されている。
【００４３】
メモリアレイＭＡＲＹでは、図５および図７に示したように、Ｘ軸方向（図示しないワード線の延伸方向）において、ｐ型ウエルＰＷとｎ型ウエルＮＷが交互に繰り返して配置されている。書き込み用スイッチ回路ＷＳＷでは、図８に示したような各ＮＭＩＳトランジスタを形成するため、Ｘ軸方向に連続してＰＷが配置されている。ビット線プリチャージ回路ＢＬＰＲＥ、読み出し用スイッチ回路ＲＳＷでは、図８に示したような各ＰＭＩＳトランジスタを形成するため、Ｘ軸方向に連続してＮＷが配置されている。列選択回路ＹＳＥＬでは、図８に示したような各種論理演算回路（すなわちＣＭＩＳ型の回路）を形成するため、Ｘ軸方向においてＰＷとＮＷが交互に配置されている。
【００４４】
センスアンプ回路ＳＡ（ＮＭＩＳ）では、図８で説明したＣＭＩＳクロスカップル型アンプ回路のＮＭＩＳトランジスタを形成するため、Ｘ軸方向に連続してＰＷが配置されている。カラム制御回路ＣＯＬＣＴＬ、書き込みアンプ回路ＷＡＭＰ、センスアンプ回路ＳＡ（ＰＭＩＳ）では、ＣＯＬＣＴＬ，ＷＡＭＰのそれぞれを構成するＰＭＩＳトランジスタおよびＮＭＩＳトランジスタを形成するため、Ｘ軸方向においてＰＷとＮＷが交互に配置されている。更に、このＮＷ内には、ＳＡ（ＣＭＩＳクロスカップル型アンプ回路）のＰＭＩＳトランジスタが形成される。入力バッファ回路ＤＩＢＦ、出力バッファ回路ＤＯＢＦでは、それぞれを構成するＰＭＩＳトランジスタおよびＮＭＩＳトランジスタを形成するため、Ｘ軸方向において、ＰＷとＮＷが交互に繰り返して配置されている。
【００４５】
このようなウエル配置例において、まず、ＭＡＲＹでは、Ｘ軸方向において交互に配置されるＰＷおよびＮＷのそれぞれに応じて、ｐ＋型の半導体領域（給電用拡散層）Ｐ＋（ＤＦＷ）およびｎ＋型の半導体領域（給電用拡散層）Ｎ＋（ＤＦＷ）が、Ｘ軸方向において順次並んで配置される。各ＰＷ内に配置される各Ｐ＋（ＤＦＷ）には、接地電源電圧ＶＳＳが供給され、これによって当該各ＰＷに対する給電が行われる。また、各ＮＷ内に配置される各Ｎ＋（ＤＦＷ）には、電源電圧ＶＤＤが供給され、これによって当該各ＮＷに対する給電が行われる。
【００４６】
一方、前述したＷＳＷ〜ＳＡ（ＰＭＩＳ）の領域では、互いに隣接するカラム回路ＣＯＬ［０］，ＣＯＬ［１］の境界部分において、Ｙ軸方向に延伸する給電領域ＷＰＡ１が設けられる。ＷＰＡ１は、それぞれＹ軸方向を長辺として細長い略矩形形状を持つ２個のＰ＋（ＤＦＷ）と１個のＮ＋（ＤＦＷ）で構成される。当該２個のＰ＋（ＤＦＷ）の内の一方はＷＳＷの領域におけるＰＷ内に配置され、他方はＹＳＥＬ〜ＳＡ（ＰＭＩＳ）の領域におけるＰＷ内に配置される。当該１個のＮ＋（ＤＦＷ）は、ＢＬＰＲＥ，ＲＳＷの領域におけるＮＷ内に配置される。当該２個のＰ＋（ＤＦＷ）にはＶＳＳが供給され、当該１個のＮ＋（ＤＦＷ）にはＶＤＤが供給され、これによってそれぞれ対応するＰＷおよびＮＷに対して給電が行われる。このように、各カラム回路の境界部分に給電領域ＷＰＡ１を配置することで、前述したように、メモリコンパイラ等を用いてカラム回路をＩ／Ｏ数に応じた数だけ繰り返して配置する際に、ＷＰＡ１をその両側のカラム回路で共有化できるため、面積効率を向上させることが可能になる。
【００４７】
ここで、図１０のウエル配置例では、更に、Ｙ軸方向において、ＤＩＢＦ，ＤＯＢＦの領域の両側に、それぞれＸ軸方向に延伸する給電領域ＷＰＡｎ，ＷＰＡｐが備わっている。このＷＰＡｎ，ＷＰＡｐが本実施の形態１の主要な特徴の一つとなっている。ＷＰＡｎは、ＤＩＢＦ，ＤＯＢＦの領域とＳＡ（ＰＭＩＳ）等の領域との間に配置され、ＣＯＬ［０］，ＣＯＬ［１］を縦断する形でＸ軸方向に向けて連続的に延伸するｎ型ウエルＮＷと、当該ＮＷ内に形成されるｎ＋型の半導体領域（給電用拡散層）Ｎ＋（ＤＦＷ）を備えている。当該ＮＷは、前述したＳＡ（ＰＭＩＳ）等の領域内のＮＷと、ＤＩＢＦ，ＤＯＢＦの領域内のＮＷとにそれぞれ連結される。当該Ｎ＋（ＤＦＷ）にはＶＤＤが供給され、これによってＳＡ（ＰＭＩＳ）等の領域内のＮＷと、ＤＩＢＦ，ＤＯＢＦの領域内のＮＷに対して給電が行われる。なお、図１０の例では、前述したＷＰＡｎからＳＡ（ＰＭＩＳ）用のＮＷに向けた給電を更に強化するため、当該ＳＡ（ＰＭＩＳ）用のＮＷ内にＶＤＤが供給されるＮ＋（ＤＦＷ）が別途形成されている。
【００４８】
一方、ＷＰＡｐは、Ｙ軸方向においてＤＩＢＦ，ＤＯＢＦの領域を挟んでＷＰＡｎと対向する位置に配置され、ＣＯＬ［０］の中でＸ軸方向に向けて延伸するｐ型ウエルＰＷと、当該ＰＷ内に形成されるｐ＋型の半導体領域（給電用拡散層）Ｐ＋（ＤＦＷ）と、ＣＯＬ［１］の中でＸ軸方向に向けて延伸するＰＷと、当該ＰＷ内に形成されるＰ＋（ＤＦＷ）とを備えている。ＣＯＬ［０］に対応するＷＰＡｐ内のＰＷは、ＣＯＬ［０］に対応するＤＩＢＦ，ＤＯＢＦの領域内のＰＷに連結され、ＣＯＬ［１］に対応するＷＰＡｐ内のＰＷは、ＣＯＬ［１］に対応するＤＩＢＦ，ＤＯＢＦの領域内のＰＷに連結される。ＷＰＡｐ内の各Ｐ＋（ＤＦＷ）にはＶＳＳが供給され、これによってＤＩＢＦ，ＤＯＢＦの領域内の各ＰＷに対して給電が行われる。
【００４９】
図１１は、図１０のレイアウトにおいて、そのＢ−Ｂ’間の概略的なデバイス構造例を示す断面図である。図１１では、図１０のメモリアレイＭＡＲＹに関する給電部分のデバイス構造例が示され、図１０に示したウエルおよびその給電部分に加えて、その上部（Ｚ軸方向）のデバイス構造も併せて示されている。図１１では、ｐ型半導体基板ＳＵＢｐ上で、Ｘ軸方向に沿ってｐ型ウエルＰＷとｎ型ウエルＮＷが交互に連続して配置される。半導体基板の主面において、各ＰＷ内にはそれぞれｐ＋型の半導体領域（給電用拡散層）Ｐ＋（ＤＦＷ）が形成され、各ＮＷ内にはそれぞれｎ＋型の半導体領域（給電用拡散層）Ｎ＋（ＤＦＷ）が形成される。また、半導体基板の主面において、ＰＷ，ＮＷ内には埋め込み絶縁膜（素子分離膜）ＳＴＩが形成される。当該ＳＴＩは、ＸＹ平面上で、Ｎ＋（ＤＦＷ），Ｐ＋（ＤＦＷ）のそれぞれを囲むように形成される。
【００５０】
半導体基板の主面上には、層間絶縁膜ＩＳＬ１が堆積され、ＩＳＬ１内には複数のコンタクト層ＣＴが形成される。複数のＣＴの一部は、一端が前述した各ＰＷ内のＰ＋（ＤＦＷ）にそれぞれ接続され、複数のＣＴの他の一部は、一端が前述した各ＮＷ内のＮ＋（ＤＦＷ）にそれぞれ接続される。ＩＳＬ１上には、第１メタル配線層Ｍ１が形成され、当該ＩＳＬ１，Ｍ１上には層間絶縁膜ＩＳＬ２が堆積される。ＩＳＬ２上には、第２メタル配線層Ｍ２が形成され、当該ＩＳＬ２，Ｍ２上には層間絶縁膜ＩＳＬ３が堆積される。ＩＳＬ３上には、第３メタル配線層Ｍ３が形成される。また、ＩＳＬ２内にはＭ１とＭ２を接続するための第１ビア層Ｖ１が形成され、ＩＳＬ３内にはＭ２とＭ３を接続するための第２ビア層Ｖ２が形成される。
【００５１】
ここで、前述した各ＰＷ内のＰ＋（ＤＦＷ）に一端が接続された各ＣＴは、他端がＭ１、Ｖ１、Ｍ２、Ｖ２を順に介してＭ３に接続されている。当該Ｍ３は、ここではＸ軸方向に延伸する１本の配線となっており、当該Ｍ３に対して前述した各ＰＷ内のＰ＋（ＤＦＷ）が共通に接続される。当該Ｍ３には接地電源電圧ＶＳＳが供給される。一方、前述した各ＮＷ内のＮ＋（ＤＦＷ）に一端が接続された各ＣＴは、他端がＭ１、Ｖ１を順に介してＭ２に接続されている。当該Ｍ２は、ここでは並んでＹ軸方向に延伸する複数の配線となっている。ただし、当該複数のＭ２は、図示しない領域において共通に接続される。当該Ｍ２には電源電圧ＶＤＤが供給される。
【００５２】
図１２は、図１０のレイアウトにおいて、そのＣ−Ｃ’間の概略的なデバイス構造例を示す断面図である。図１２では、図１０のＣＯＬＣＴＬ，ＷＡＭＰ，ＳＡ（ＰＭＩＳ）の領域に関する給電部分のデバイス構造例が示され、図１０に示したウエルおよびその給電部分に加えて、その上部（Ｚ軸方向）のデバイス構造も併せて示されている。図１２のデバイス構造例は、前述した図１１のデバイス構造例と比較して交互に配置される各ウエルの数が異なっており、これを除いた基本的な構造は図１１の場合と同様である。
【００５３】
《ウエル給電方式の詳細（本実施の形態１の主要な特徴および効果の詳細）》
図１３は、本発明の実施の形態１の半導体装置において、そのウエル配置およびウエル給電方式の基本概念を示す平面図である。図１３は、図１０におけるＤＩＢＦ，ＤＯＢＦの領域周りを抽出したものであり、ｐ型ウエルＰＷが第１部分ＡＲ１と第２部分ＡＲＰ２を備えることや、ｎ型ウエルＮＷが第１部分ＡＲ１と第２部分ＡＲＮ２を備えることが特徴となっている。図１３のレイアウト構成は、概略的には、ＡＲ１において、Ｘ軸方向に沿ってＰＷとＮＷが交互に複数個隣接して配置され、当該ＡＲ１をＹ軸方向で挟む一方の側に当該複数のＰＷに対する共通の給電領域（第２部分ＡＲＰ２）が配置され、他方の側に当該複数のＮＷに対する共通の給電領域（第２部分ＡＲＮ２）が配置されるものとなっている。
【００５４】
ＡＲ１では、Ｘ軸方向に沿って、ＰＷの第１Ａ部分ＡＲＰ１ａ、ＮＷの第１Ａ部分ＡＲＮ１ａ、ＰＷの第１Ｂ部分ＡＲＰ１ｂ、ＮＷの第１Ｂ部分ＡＲＮ１ｂが順に隣接して配置される。ＰＷの第２部分ＡＲＰ２は、Ｘ軸方向に向けて延伸する細長い帯状の形状を持ち、Ｙ軸方向においてＡＲＰ１ａ，ＡＲＰ１ｂに連結すると共にＡＲＮ１ａと隣接して配置される。ＮＷの第２部分ＡＲＮ２は、Ｘ軸方向に向けて延伸する細長い帯状の形状を持ち、Ｙ軸方向においてＡＲＮ１ａ，ＡＲＰ１ｂ，ＡＲＮ１ｂを挟んでＡＲＰ２と対向する側でＡＲＮ１ａ，ＡＲＮ１ｂに連結すると共にＡＲＰ１ｂに隣接して配置される。
【００５５】
ここで、ＰＷの第２部分ＡＲＰ２内には、ｐ＋型の半導体領域（給電用拡散層）Ｐ＋（ＤＦＷ）が形成される。Ｐ＋（ＤＦＷ）は、ＡＲＰ１ａ，ＡＲＰ１ｂに対して十分に給電を行うため、Ｘ軸方向のサイズＸ１がＹ軸方向のサイズＹ１よりも大きい略矩形状の形状を備えている。言い換えれば、Ｐ＋（ＤＦＷ）は、ＡＲＰ１ａとＡＲＰ１ｂの間に挟まれたＡＲＮ１ａに対してＹ軸方向で対向する区間を含んでいる。同様に、ＮＷの第２部分ＡＲＮ２内には、ｎ＋型の半導体領域（給電用拡散層）Ｎ＋（ＤＦＷ）が形成される。Ｎ＋（ＤＦＷ）は、ＡＲＮ１ａ，ＡＲＮ１ｂに対して十分に給電を行うため、Ｘ軸方向のサイズがＹ軸方向のサイズよりも大きい略矩形状の形状を備えている。言い換えれば、Ｎ＋（ＤＦＷ）は、ＡＲＮ１ａとＡＲＮ１ｂの間に挟まれたＡＲＰ１ｂに対してＹ軸方向で対向する区間を含んでいる。
【００５６】
また、第１部分ＡＲ１においては、Ｘ軸方向に向けて延伸する複数のゲート層ＧＴが配置される。当該複数のＧＴは、ＡＲＰ１ａとＡＲＮ１ａの境界部分、ＡＲＮ１ａとＡＲＰ１ｂの境界部分、ＡＲＰ１ｂとＡＲＮ１ｂの境界部分の少なくともいずれか１個を跨ぐように配置される。なお、図示は省略するが、Ｙ軸方向において当該ＧＴを挟む両側には当該ＧＴをＭＩＳトランジスタのゲートとするソース・ドレイン領域が適宜形成されている。当該ソース・ドレイン領域は、ＰＷ（ＡＲＰ１ａ，ＡＲＰ１ｂ）内ではｎ＋型の半導体領域（拡散層）となり、ＮＷ（ＡＲＮ１ａ，ＡＲＮ１ｂ）内ではｐ＋型の半導体領域（拡散層）となる。
【００５７】
さらに、図１３では、図１０等でも述べたように、Ｘ軸方向に沿って複数のカラム回路ＣＯＬ［０］，ＣＯＬ［１］が順に並んで配置され、各カラム回路が、前述したＰＷの第１部分（ＡＲＰ１ａ，ＡＲＰ１ｂ）および第２部分ＡＲＰ２と、ＮＷの第１部分（ＡＲＮ１ａ，ＡＲＮ１ｂ）および第２部分ＡＲＮ２を備えた構成となっている。ここでは、このカラム回路の繰り返し配置に伴い、ＮＷの第２部分ＡＲＮ２がＸ軸方向において各カラム回路で連続する構成となっている。一方、ＡＲＮ２内の給電用拡散層Ｎ＋（ＤＦＷ）に関しては、ここでは各カラム回路で不連続な構成となっているが、勿論、連続する構成とすることも可能である。
【００５８】
なお、図１３では、第１部分ＡＲ１に含まれるＰＷ（ＡＲＰ１ａ，ＡＲＰ１ｂ）およびＮＷ（ＡＲＮ１ａ，ＡＲＮ１ｂ）のそれぞれが、並んでＹ軸方向に一直線上に延伸する両辺を持っているが、当該両辺は必ずしも一直線上である必要はなく、例えば、Ｙ軸方向に向けて階段状に延伸するような形状であってもよい。すなわち、例えばＰＷのＡＲＰ１ａ内に複数のＮＭＩＳトランジスタをＹ軸方向に順次形成するような場合でその各ＮＭＩＳトランジスタのトランジスタサイズが異なるような場合には、このサイズの違いに応じて、ＰＷのＸ軸方向のサイズ（すなわちゲート幅）をＹ軸方向の位置に依存して適宜変えることで面積効率を高められる場合がある。また、各カラム回路において、給電用拡散層Ｐ＋（ＤＦＷ），Ｎ＋（ＤＦＷ）は、ここでは連続的な１本の線状パターンで実現されるが、場合によっては、当該１本の線状パターンをＸ軸方向のいずれかの箇所で適宜分割することで複数本の線状パターンで実現することも可能である。ただし、Ｐ＋（ＤＦＷ），Ｎ＋（ＤＦＷ）の面積は、できるだけ大きい方が望ましいため、１本の線状パターンで実現する方が望ましい。
【００５９】
このようなウエル配置およびウエル給電方式を用いることで、例えば、下記（１）〜（３）のような効果が得られる。図１４（ａ）、図１５（ａ）、図１６（ａ）は、それぞれ図１３のウエル配置およびウエル給電方式の効果の一例を示す説明図であり、図１４（ｂ）、図１５（ｂ）、図１６（ｂ）は、それぞれ図１４（ａ）、図１５（ａ）、図１６（ａ）の比較例を示す説明図である。
【００６０】
（１）ある単位レイアウトをＸ軸方向へ繰り返して配置する際に、当該単位レイアウトにおけるウエルの個数の制約が無くなるため、レイアウトの自由度が向上し、結果的に半導体装置の小面積化が図れる。すなわち、例えば図１４（ｂ）に示すように、１Ｉ／Ｏ分を単位レイアウトとしてＸ軸方向に繰り返して配置する際に、この各Ｉ／Ｏの境界部分に給電用拡散層（ここではＰ＋（ＤＦＷ））を設けるような方式を用いると、当該単位レイアウト内のウエルの個数が奇数個である必要性が生じる。すなわち、単位レイアウト内で、Ｘ軸方向においてｐ型ウエルＰＷとｎ型ウエルＮＷが交互に配置されるものとして、その両端が共にＰＷあるいは共にＮＷである必要性が生じる。そこで、図１３のような方式を用いると、図１４（ａ）に示すように、単位レイアウト内のウエルの個数が奇数個であっても偶数個であっても、Ｘ軸方向への繰り返し配置を問題なく用いることが可能になる。
【００６１】
（２）各ウエル内において、内部に形成される各トランジスタのトランジスタサイズを広い範囲から選択することができ（すなわちレイアウトの自由度が向上し）、結果的に半導体装置の小面積化が図れる。すなわち、例えば図１５（ｂ）に示す比較例では、Ｘ軸方向において交互に配置されるＰＷおよびＮＷに対して、Ｙ軸方向に延伸する給電用拡散層Ｐ＋（ＤＦＷ）およびＮ＋（ＤＦＷ）が設けられている。ＰＷ，ＮＷ内には、適宜ＭＩＳトランジスタが形成され、当該ＭＩＳトランジスタのゲート層ＧＴは、例えば、図５に示したＳＲＡＭメモリセルにおけるゲート層の延伸方向に併せてＸ軸方向に延伸させることが望ましい。ＰＷ内にはＧＴの両側にＮＭＩＳトランジスタのソース・ドレインとなるｎ＋型の半導体領域（拡散層）Ｎ＋（ＤＦ）が形成され、ＮＷ内にはＧＴの両側にＰＭＩＳトランジスタのソース・ドレインとなるｐ＋型の半導体領域（拡散層）Ｐ＋（ＤＦ）が形成される。
【００６２】
ここで、各ＰＭＩＳトランジスタおよび各ＮＭＩＳトランジスタのサイズは、ゲート幅によって調整され、このゲート幅は、各Ｎ＋（ＤＦ），Ｐ＋（ＤＦ）のＸ軸方向のサイズに該当する。そうすると、図１５（ｂ）のように、Ｙ軸方向に延伸する給電用拡散層Ｐ＋（ＤＦＷ），Ｎ＋（ＤＦＷ）を設けると、これが障害となり、各Ｎ＋（ＤＦ），Ｐ＋（ＤＦ）のＸ軸方向のサイズを広げることが困難となる。特に、図１０および図１３に示したようなカラム回路ＣＯＬ［０］，ＣＯＬ［１］では、各カラム回路のＸ軸方向の最大サイズがメモリアレイＭＡＲＹ内のＳＲＡＭメモリセルのＸ軸方向のサイズ（図１０の例ではＳＲＡＭメモリセルの４個分のサイズ）に制約される。この場合、単純に、ＰＷ，ＮＷ自体のＸ軸方向のサイズを広げることでトランジスタサイズを確保するようなことは困難となる。そこで、図１３のような方式を用いると、図１５（ａ）に示すように、前述したような障害（Ｙ軸方向の給電用拡散層）が無くなるため、ＰＷ，ＮＷ内の各Ｎ＋（ＤＦ），Ｐ＋（ＤＦ）をＸ軸方向に十分に広げることが可能になる。
【００６３】
（３）給電用拡散層自体の面積を十分に確保できるため、例えば、ラッチアップ等に対する耐性が向上し、半導体装置の信頼性を向上させることが可能になる。すなわち、前述した（１）および（２）で述べた問題を解決するため、例えば図１６（ｂ）に示すような方式を用いることが考えられる。図１６（ｂ）の比較例では、各ＰＷ毎に、Ｙ軸方向の一方の端部において、Ｘ軸方向に延伸する給電用拡散層Ｐ＋（ＤＦＷ）が配置され、各ＮＷ毎に、Ｙ軸方向の他方の端部において、Ｘ軸方向に延伸する給電用拡散層Ｎ＋（ＤＦＷ）が配置される。しかしながら、この場合、給電用拡散層の面積（又は面積比率（＝給電用拡散層の面積／ウエル面積））が小さくなる。そこで、図１３のような方式を用いると、図１６（ａ）に示すように、給電用拡散層の面積を図１６（ｂ）の場合と比べて大きくすることが可能になる。
【００６４】
以上、本実施の形態１の半導体装置を用いることで、代表的には、自由度が高いレイアウトを備えた半導体装置を実現可能になる。その結果、半導体装置の小面積化が図れる。
【００６５】
（実施の形態２）
《ウエル給電方式の詳細（変形例１）》
図１７は、本発明の実施の形態２による半導体装置において、そのウエル配置およびウエル給電方式の概略構成例を示す平面図である。図１７に示す半導体装置は、図１０におけるＣＯＬＣＴＬ，ＷＡＭＰ，ＳＡ（ＰＭＩＳ）の領域からＤＩＢＦ，ＤＯＢＦの領域までを抽出したものである。図１７では、実施の形態１で述べたようなＸ軸方向に延伸する給電領域がそのＹ軸方向の両側に位置するウエルに対して給電を行う点と、Ｘ軸方向に延伸する給電領域のＹ軸方向における両側にダミーゲート層を備えた点と、Ｘ軸方向に延伸する給電領域に対して更にＹ軸方向に延伸する給電領域を組み合わせた点とが特徴となっている。
【００６６】
図１７において、ｎ型ウエルＮＷは、Ｘ軸方向に延伸する細長い帯状の形状を持つ第４部分ＡＲＮ４と、Ｙ軸方向でＡＲＮ４を挟む一方の側に配置されＡＲＮ４との連結部分を持つ第３Ａ部分ＡＲＮ３ａおよび第３Ｂ部分ＡＲＮ３ｂと、Ｙ軸方向でＡＲＮ４を挟む他方の側に配置されＡＲＮ４との連結部分を持つ第３Ｃ部分ＡＲＮ３ｃを備える。ＡＲＮ３ａ，ＡＲＮ３ｂは、Ｘ軸方向においてｐ型ウエルＰＷを間に挟んで配置され、当該ＰＷはＹ軸方向においてＡＲＮ４と隣接して配置される。また、Ｘ軸方向においてＡＲＮ３ｃの両側には共にＰＷが配置され、当該ＰＷはＹ軸方向においてＡＲＮ４と隣接して配置される。
【００６７】
図１７では、ＡＲＮ４とＡＲＮ３ｃの連結部分の長さＷ１は、ＡＲＮ４とＡＲＮ３ａの連結部分の長さＷ２と異なっており、ＡＲＮ４とＡＲＮ３ｂの連結部分の長さＷ３とも異なっている。また、各カラム回路（例えばＣＯＬ［０］）内において、Ｙ軸方向でＡＲＮ４を挟む一方の側に配置されるＮＷの部分の数と他方の側に配置されるＮＷの部分の数とは異なっている（図１７の例では１個の部分と２個の部分）。ＡＲＮ４内には、ｎ＋型の半導体領域（給電用拡散層）Ｎ＋（ＤＦＷ）が配置され、ＡＲＮ３ａ，ＡＲＮ３ｂ，ＡＲＮ３ｃには、当該Ｎ＋（ＤＦＷ）ならびにＮＷを介して給電が行われる。このように、Ｘ軸方向に延伸する給電領域（ＡＲＮ４）からそのＹ軸方向の両側に設けられたウエルに対して給電を行うことで、この両側のウエルで給電領域を共用化できるため、面積効率を高めることが可能になる。また、ＡＲＮ４は、図１７のように、特に、Ｙ軸方向に進む過程でウエルの幅（Ｘ軸方向のサイズ）が異なる箇所やウエルの数が異なる箇所に配置することが有益となる。これによって、レイアウトの自由度の向上（すなわちウエル幅やウエル数を柔軟に変更できる）や面積効率の向上を実現することが可能になる。
【００６８】
また、図１７では、図１３でも述べたように、ＰＷのＮＷの境界部分を跨いで並んでＸ軸方向に延伸する複数のゲート層ＧＴと当該ＧＴのソース・ドレイン領域となる拡散層（ＰＷ内ではｎ＋型の半導体領域（拡散層）Ｎ＋（ＤＦ）、ＮＷ内ではｐ＋型の半導体領域（拡散層）Ｐ＋（ＤＦ））が配置される。ここで、ＡＲＮ４のＹ軸方向での両側において、ＡＲＮ４とＧＴとの間には、ＧＴと並んでＸ軸方向に延伸するダミーゲート層ＧＴ＿ＤＭＹが設けられる。ＧＴ＿ＤＭＹは、ＧＴと異なりＭＩＳトランジスタのゲートとして機能しない。具体的には、当該ＧＴ＿ＤＭＹは、そのＡＲＮ４側にソース・ドレイン領域となる拡散層を備えない。図１７のように、ＡＲＮ４を設けると、このＡＲＮ４近辺においてＧＴのパターン密度が変化し、これに伴い製造ばらつきが増大する恐れがあるが、このようにＧＴ＿ＤＭＹを設けると、パターン密度をある程度均一に保つことができ、製造プロセスの加工精度を十分に維持することが可能になる。
【００６９】
さらに、図１７では、各カラム回路ＣＯＬ［０］，ＣＯＬ［１］の境界部分におけるＰＷ内にＹ軸方向に延伸するｐ＋型の半導体領域（給電用拡散層）Ｐ＋（ＤＦＷ）が配置され、また、各カラム回路におけるＮＷの第３Ｃ部分（ＡＲＮ３ｃ）内にＹ軸方向に延伸するｎ＋型の半導体領域（給電用拡散層）Ｎ＋（ＤＦＷ）が配置される。当該Ｐ＋（ＤＦＷ），Ｎ＋（ＤＦＷ）のそれぞれは、Ｙ軸方向のサイズがＸ軸方向のサイズよりも大きい略矩形状の形状を備えている。このように、Ｘ軸方向に延伸する給電領域とＹ軸方向に延伸する給電領域を組み合わせて用いることで、各ウエルに対して、より効率的に、又は十分に給電を行える場合がある。
【００７０】
例えば、Ｙ軸方向に延伸する給電領域を用いずに、全てＸ軸方向に延伸する給電領域のみで構成した場合、例えば次のような点が懸念される。まず、Ｘ軸方向に延伸する給電領域を用いると、Ｙ軸方向のウエルサイズが若干増大する恐れがある。したがって、例えば半導体装置においてＹ軸方向のサイズに制約があるような場合には、Ｘ軸方向に加えて、Ｙ軸方向に延伸する給電領域を適宜用いることが有益となる。次に、Ｘ軸方向に延伸する給電領域を用いると、例えば、当該給電領域の給電対象となるウエルにおけるＹ軸方向のサイズが大きい場合に、当該ウエル内に当該給電領域からの距離が遠くなる部分が生じ得るため、給電能力が不足する恐れがある。このような場合にも、Ｘ軸方向に加えて、Ｙ軸方向に延伸する給電領域を適宜用いることが有益となる。また、これらに加えて、図１４で述べたように、ある繰り返し単位内のウエルの個数が奇数個の場合には、Ｙ軸方向に延伸する給電領域でもレイアウトの自由度（面積効率）を十分に確保できる場合がある。このような場合にも、Ｙ軸方向に延伸する給電領域を適宜用いることが有益となる。
【００７１】
図１７の例において、ＡＲＮ３ｃ内のＮ＋（ＤＦＷ）は、例えばＳＡ（ＰＭＩＳ）に対する給電能力をより高めるために設けられている。また、ＣＯＬ［０］，ＣＯＬ［１］の境界部分におけるＰ＋（ＤＦＷ）は、特にＷＡＭＰ内のＮＭＩＳトランジスタに対して十分な給電を行うと共に、併せてある程度十分な面積効率も実現できるため設けられている。すなわち、ＷＡＭＰ等の領域では、各カラム回路内のウエルの数が図１４で述べたように奇数個であるため各カラム回路の境界部分に給電領域を配置することができ、これによってその両側のカラム回路で当該給電領域を共用化することができるため、面積効率も十分に確保できる。
【００７２】
《本実施の形態２の半導体装置の詳細なデバイス構造》
図１８は、図１７の半導体装置において、その一部の領域のより詳細な構成例を示す平面図である。図１９（ａ）は、図１８におけるＥ−Ｅ’間の概略的なデバイス構造例を示す断面図であり、図１９（ｂ）は、図１８におけるＦ−Ｆ’間の概略的なデバイス構造例を示す断面図である。図２０（ａ）は、図１８におけるＧ−Ｇ’間の概略的なデバイス構造例を示す断面図であり、図２０（ｂ）は、図１８におけるＨ−Ｈ’間の概略的なデバイス構造例を示す断面図である。
【００７３】
図１８に示す構成例は、図１７における領域ＡＲＥＡ１０を抽出すると共により具体化したものである。図１８では、Ｘ軸方向において１個のカラム回路ＣＯＬの範囲が示されており、当該カラム回路のＸ軸方向における境界部分にそれぞれＹ軸方向に延伸するｐ＋型の半導体領域（給電用拡散層）Ｐ＋（ＤＦＷ）［１］，［２］が配置される。この２個のＰ＋（ＤＦＷ）［１］，［２］の間では、Ｘ軸方向に沿って順に、ｎ＋型の半導体領域（拡散層）Ｎ＋（ＤＦ）［１］、ｐ＋型の半導体領域（拡散層）Ｐ＋（ＤＦ）［１］、ｎ＋型の半導体領域（給電用拡散層）Ｎ＋（ＤＦＷ）［２］、ｐ＋型の半導体領域（拡散層）Ｐ＋（ＤＦ）［２］、ｎ＋型の半導体領域（拡散層）Ｎ＋（ＤＦ）［２］が配置される。Ｎ＋（ＤＦＷ）［２］はＹ軸方向に延伸する形状を持つ。また、Ｙ軸方向において、Ｎ＋（ＤＦ）［１］，Ｐ＋（ＤＦ）［１］，Ｎ＋（ＤＦＷ）［２］，Ｐ＋（ＤＦ）［２］，Ｎ＋（ＤＦ）［２］と対向するように、Ｘ軸方向に延伸するｎ＋型の半導体領域（給電用拡散層）Ｎ＋（ＤＦＷ）［１］が配置される。
【００７４】
Ｐ＋（ＤＦＷ）［１］，Ｎ＋（ＤＦ）［１］はｐ型ウエルＰＷ内に形成され、Ｐ＋（ＤＦ）［１］，Ｎ＋（ＤＦＷ）［２］，Ｐ＋（ＤＦ）［２］，Ｎ＋（ＤＦＷ）［１］はｎ型ウエルＮＷ内に形成され、Ｐ＋（ＤＦＷ）［２］，Ｎ＋（ＤＦ）［２］はｐ型ウエルＰＷ内に形成される。これに伴いＮＷとＰＷの接合部分が存在するが、実際には、各拡散層および給電用拡散層は、ＸＹ平面上において埋め込み絶縁膜（素子分離膜）ＳＴＩから露出する形で形成されるため、当該ＮＷとＰＷの接合部分は、当該ＳＴＩの下部（Ｚ軸方向）に存在することになる。
【００７５】
Ｎ＋（ＤＦ）［１］とＰ＋（ＤＦ）［１］の上部（Ｚ軸方向）には、ＰＷとＮＷの接合部分を跨ぐ形で並んでＸ軸方向に延伸する複数本（ここでは２本）のゲート層ＧＴが配置される。Ｎ＋（ＤＦ）［１］，Ｐ＋（ＤＦ）［１］は、当該ＧＴのソース・ドレイン領域となる。更に、当該ＧＴとＮ＋（ＤＦＷ）［１］の間には、当該ＧＴと並んでＸ軸方向に延伸するダミーゲート層ＧＴ＿ＤＭＹが配置される。ＧＴ＿ＤＭＹはＭＩＳトランジスタのゲートとしては機能せず、ＧＴ＿ＤＭＹのＮ＋（ＤＦＷ）［１］側にはソース・ドレイン領域となる拡散層が存在しない。同様に、Ｎ＋（ＤＦ）［２］とＰ＋（ＤＦ）［２］の上部（Ｚ軸方向）には、ＰＷとＮＷの接合部分を跨ぐ形で並んでＸ軸方向に延伸する複数本（ここでは２本）のＧＴが配置される。Ｎ＋（ＤＦ）［２］，Ｐ＋（ＤＦ）［２］は、当該ＧＴのソース・ドレイン領域となる。更に、当該ＧＴとＮ＋（ＤＦＷ）［１］の間には、当該ＧＴと並んでＸ軸方向に延伸し、ＭＩＳトランジスタとして機能しないダミーゲート層ＧＴ＿ＤＭＹが配置される。また、各拡散層および給電用拡散層、ならびに各ゲート層の上部（Ｚ軸方向）には、適宜、コンタクト層ＣＴが配置される。
【００７６】
図１９（ａ）には、図１８における給電用拡散層Ｎ＋（ＤＦＷ）［１］の領域をＸ軸方向のラインで切断した断面構成例が示されている。図１９（ａ）では、図１８に示した各構成例に加えて、更にその上部（Ｚ軸方向）のデバイス構造例も併せて示されている。図１９（ａ）では、ｐ型半導体基板ＳＵＢｐ上にｎ型ウエルＮＷが配置される。半導体基板の主面において、ＮＷ内にはｎ＋型の半導体領域（給電用拡散層）Ｎ＋（ＤＦＷ）が形成される。また、半導体基板の主面において、ＮＷ内には埋め込み絶縁膜（素子分離膜）ＳＴＩが形成され、当該ＳＴＩは、ＸＹ平面上で、Ｎ＋（ＤＦＷ）を囲むように形成される。半導体基板の主面上には、層間絶縁膜ＩＳＬ１が堆積され、ＩＳＬ１内には複数のコンタクト層ＣＴが形成される。複数のＣＴは、一端が前述したＮＷ内のＮ＋（ＤＦＷ）にそれぞれ接続される。ＩＳＬ１上には、第１メタル配線層Ｍ１が形成され、当該Ｍ１上には層間絶縁膜ＩＳＬ２が堆積される。複数のＣＴの他端は、このＭ１にそれぞれ接続される。当該Ｍ１には電源電圧ＶＤＤが供給される。
【００７７】
図１９（ｂ）には、図１８における各拡散層ならびにＹ軸方向に延伸する給電用拡散層の領域をＸ軸方向のラインで切断した断面構成例が示されている。図１９（ｂ）では、図１８に示した各構成例に加えて、更にその上部（Ｚ軸方向）のデバイス構造例も併せて示されている。図１９（ｂ）では、ｐ型半導体基板ＳＵＢｐ上で、Ｘ軸方向に沿って順にｐ型ウエルＰＷとｎ型ウエルＮＷとｐ型ウエルＰＷが配置される。半導体基板の主面において、各ＰＷ内にはそれぞれｐ＋型の半導体領域（給電用拡散層）Ｐ＋（ＤＦＷ）が形成され、ＮＷ内にはｎ＋型の半導体領域（給電用拡散層）Ｎ＋（ＤＦＷ）が形成される。また、半導体基板の主面において、ＰＷ，ＮＷ内には埋め込み絶縁膜（素子分離膜）ＳＴＩが形成される。当該ＳＴＩは、ＸＹ平面上で、Ｐ＋（ＤＦＷ），Ｎ＋（ＤＦＷ）のそれぞれを囲むように形成される。
【００７８】
半導体基板の主面において、ＰＷの一方とＮＷの上部には、ゲート絶縁膜ＧＯＸを介してゲート層ＧＴが形成される。ＰＷの一方とＮＷの領域内において当該ＧＯＸの下部にはＭＩＳトランジスタのチャネル領域がそれぞれ存在しており、当該チャネル領域以外の部分にはＳＴＩが配置されている。同様に、ＰＷの他方とＮＷの上部には、ＧＯＸを介してＧＴが形成される。ＰＷの他方とＮＷの領域内において当該ＧＯＸの下部にはＭＩＳトランジスタのチャネル領域がそれぞれ存在しており、当該チャネル領域以外の部分にはＳＴＩが配置されている。
【００７９】
また、半導体基板の主面上には、層間絶縁膜ＩＳＬ１が堆積され、ＩＳＬ１内には複数（ここでは５個）のコンタクト層ＣＴが形成される。この内、２個のＣＴは、一端が前述した各ＰＷ内のＰ＋（ＤＦＷ）にそれぞれ接続され、１個のＣＴは、一端が前述したＮＷ内のＮ＋（ＤＦＷ）に接続され、残り２個のＣＴは、一端が前述した２個のＧＴにそれぞれ接続される。ＩＳＬ１上には、複数の第１メタル配線層Ｍ１が形成され、当該ＩＳＬ１，Ｍ１上には層間絶縁膜ＩＳＬ２が堆積される。５個のＣＴの他端は、当該複数のＭ１に適宜接続される。この内、ＣＴを介してＰ＋（ＤＦＷ）に接続されるＭ１には接地電源電圧ＶＳＳが供給され、ＣＴを介してＮ＋（ＤＦＷ）に接続されるＭ１には電源電圧ＶＤＤが供給される。
【００８０】
図２０（ａ）には、図１８におけるｎ＋型のソース・ドレイン拡散層ならびにＸ軸方向に延伸するｎ＋型の給電用拡散層の領域をＹ軸方向のラインで切断した断面構成例が示されている。図２０（ａ）では、図１８に示した各構成例に加えて、更にその上部（Ｚ軸方向）のデバイス構造例も併せて示されている。図２０（ａ）では、ｐ型半導体基板ＳＵＢｐ上で、Ｙ軸方向に沿って順にｎ型ウエルＮＷとｐ型ウエルＰＷが配置される。半導体基板の主面において、ＰＷ内にはソース・ドレイン領域となる複数のｎ＋型の半導体領域（拡散層）Ｎ＋（ＤＦ）が形成され、ＮＷ内にはｎ＋型の半導体領域（給電用拡散層）Ｎ＋（ＤＦＷ）が形成される。また、半導体基板の主面において、ＰＷ，ＮＷ内には埋め込み絶縁膜（素子分離膜）ＳＴＩが形成される。当該ＳＴＩは、ＸＹ平面上で、Ｎ＋（ＤＦＷ）を囲むように形成される。
【００８１】
半導体基板の主面において、ＰＷ上にはゲート絶縁膜ＧＯＸを介して複数（ここでは２個）のゲート層ＧＴが形成される。この各ＧＴを挟んで両側に位置するＰＷ内に前述したソース・ドレイン領域となる複数のＮ＋（ＤＦ）が配置される。また、半導体基板の主面におけるＮＷとＰＷの境界付近には前述したＮ＋（ＤＦＷ）を囲むＳＴＩが配置され、このＳＴＩの上部において、前述した２個のＧＴと並ぶようにＧＯＸを介してダミーゲート層ＧＴ＿ＤＭＹが配置される。このように、ＧＴ＿ＤＭＹは、ＳＴＩ上に配置されており、ＭＩＳトランジスタのゲートとして機能しない。
【００８２】
半導体基板の主面上には、層間絶縁膜ＩＳＬ１が堆積され、ＩＳＬ１内には複数のコンタクト層ＣＴが形成される。複数のＣＴの一部は、一端が前述したＰＷ内のソース・ドレイン領域となる複数のＮ＋（ＤＦ）にそれぞれ接続され、他の一部は、一端がＮＷ内のＮ＋（ＤＦＷ）に接続される。ＩＳＬ１上には、複数の第１メタル配線層Ｍ１が形成され、当該ＩＳＬ１，Ｍ１上には層間絶縁膜ＩＳＬ２が堆積される。複数のＣＴの他端は、当該複数のＭ１に適宜接続される。この内、ＣＴを介してＮ＋（ＤＦＷ）に接続されるＭ１には電源電圧ＶＤＤが供給される。
【００８３】
図２０（ｂ）には、図１８におけるｐ＋型のソース・ドレイン拡散層ならびにＸ軸方向に延伸するｎ＋型の給電用拡散層の領域をＹ軸方向のラインで切断した断面構成例が示されている。図２０（ｂ）では、図１８に示した各構成例に加えて、更にその上部（Ｚ軸方向）のデバイス構造例も併せて示されている。図２０（ｂ）では、ｐ型半導体基板ＳＵＢｐ上にｎ型ウエルＮＷが配置される。半導体基板の主面において、ＮＷ内にはソース・ドレイン領域となる複数のｐ＋型の半導体領域（拡散層）Ｐ＋（ＤＦ）とｎ＋型の半導体領域（給電用拡散層）Ｎ＋（ＤＦＷ）が形成される。また、半導体基板の主面において、ＮＷ内には埋め込み絶縁膜（素子分離膜）ＳＴＩが形成される。当該ＳＴＩは、ＸＹ平面上で、Ｎ＋（ＤＦＷ）を囲むように形成される。
【００８４】
半導体基板の主面において、ＮＷ上にはゲート絶縁膜ＧＯＸを介して複数（ここでは２個）のゲート層ＧＴが形成される。この各ＧＴを挟んで両側に位置するＮＷ内に前述したソース・ドレイン領域となる複数のＰ＋（ＤＦ）が配置される。また、半導体基板の主面において、Ｎ＋（ＤＦＷ）とこれに最も近いＰ＋（ＤＦ）の間には前述したＮ＋（ＤＦＷ）を囲むＳＴＩが配置され、このＳＴＩの上部において、前述した２個のＧＴと並ぶようにＧＯＸを介してダミーゲート層ＧＴ＿ＤＭＹが配置される。このように、ＧＴ＿ＤＭＹは、ＳＴＩ上に配置されており、ＭＩＳトランジスタのゲートとして機能しない。
【００８５】
半導体基板の主面上には、層間絶縁膜ＩＳＬ１が堆積され、ＩＳＬ１内には複数のコンタクト層ＣＴが形成される。複数のＣＴの一部は、一端が前述したＮＷ内のソース・ドレイン領域となる複数のＰ＋（ＤＦ）にそれぞれ接続され、他の一部は、一端がＮＷ内のＮ＋（ＤＦＷ）に接続される。ＩＳＬ１上には、複数の第１メタル配線層Ｍ１が形成され、当該ＩＳＬ１，Ｍ１上には層間絶縁膜ＩＳＬ２が堆積される。複数のＣＴの他端は、当該複数のＭ１に適宜接続される。この内、ＣＴを介してＮ＋（ＤＦＷ）に接続されるＭ１には電源電圧ＶＤＤが供給される。
【００８６】
以上、本実施の形態２の半導体装置を用いることで、代表的には、実施の形態１の場合と同様に、Ｘ軸方向に延伸する給電領域に伴い自由度が高いレイアウトを備えた半導体装置を実現可能になる。その結果、半導体装置の小面積化が図れる。また、ダミーゲート層を用いることにより製造ばらつきを低減でき、更に、Ｘ軸方向に加えてＹ軸方向に延伸する給電領域を用いることで給電領域の更なる効率化を図れる場合がある。
【００８７】
（実施の形態３）
《ウエル給電方式の詳細（変形例２）》
図２１（ａ）は、本発明の実施の形態３による半導体装置において、そのウエル配置およびウエル給電方式の構成例を示す平面図であり、図２１（ｂ）は図２１（ａ）の比較例を示す平面図である。図２１（ａ）に示す半導体装置は、図１３で述べたようなウエル給電方式に対してゲート２度切りマスクパターンＧＴＲＥを組み合わせた点が特徴となっている。まず、図２１（ｂ）に示す比較例では、図１５（ａ）の場合と同様に、Ｘ軸方向においてＰＷおよびＮＷが交互に配置され、当該ＰＷ，ＮＷをＹ軸方向で挟む一方の側に、Ｘ軸方向に延伸すると共に当該ＮＷに連結する給電領域が配置され、他方の側に、Ｘ軸方向に延伸すると共に当該ＰＷに連結する給電領域が配置される。当該ＮＷ用の給電領域は、Ｘ軸方向に延伸するＮＷとその内部に形成されたｎ＋型の半導体領域（給電用拡散層）Ｎ＋（ＤＦＷ）を備え、当該ＰＷ用の給電領域は、Ｘ軸方向に延伸するＰＷとその内部に形成されたｐ＋型の半導体領域（給電用拡散層）Ｐ＋（ＤＦＷ）を備える。
【００８８】
給電領域以外のＰＷ，ＮＷ内には、適宜ＭＩＳトランジスタが形成される。当該ＭＩＳトランジスタのゲート層ＧＴは、図１５（ａ）で述べたようにＸ軸方向に延伸する。また、ＰＷ内にはＧＴの両側にＮＭＩＳトランジスタのソース・ドレインとなるｎ＋型の半導体領域（拡散層）Ｎ＋（ＤＦ）が形成され、ＮＷ内にはＧＴの両側にＰＭＩＳトランジスタのソース・ドレインとなるｐ＋型の半導体領域（拡散層）Ｐ＋（ＤＦ）が形成される。ここで、各ＰＭＩＳトランジスタおよび各ＮＭＩＳトランジスタのサイズは、ゲート幅によって調整され、このゲート幅は、各Ｎ＋（ＤＦ），Ｐ＋（ＤＦ）のＸ軸方向のサイズに該当する。
【００８９】
図１５（ａ）で述べたように、Ｘ軸方向に延伸する給電領域を用いることで、このゲート幅のサイズの可変範囲が増大し、レイアウトの自由度を高めることが可能になる。ただし実際には、図１８（ｂ）に示すように、通常の製造プロセスを用いると、ゲート層ＧＴの端部が丸みを帯びたパターンになり得るため、拡散層（例えばＮ＋（ＤＦ））の境界とＧＴの端部との距離（ＷＷ２）をある程度確保する必要がある。この場合、その分だけゲート幅の可変範囲が減少することになる。そこで、図１８（ａ）に示すように、ゲート２度切りマスクパターンＧＴＲＥを用いると、拡散層（例えばＮ＋（ＤＦ））の境界とＧＴの端部との距離（ＷＷ１）を図１８（ｂ）の場合よりも短くすることができるため、レイアウトの自由度を更に高めることが可能になる。
【００９０】
《本実施の形態３による半導体装置の製造方法》
図２２は、図２１（ａ）に示す半導体装置の製造方法の一例を示す説明図であり、図２３は、図２２に続く半導体装置の製造方法の一例を示す説明図である。図２２において、ステップＳ１０１では、まず、半導体基板（図示せず）上にｐ型ウエルＰＷおよびｎ型ウエルＮＷが形成され、当該ＰＷの一部の領域（ＰＷ（露出部分））および当該ＮＷの一部の領域（ＮＷ（露出部分））を除いて埋め込み絶縁膜（素子分離膜）ＳＴＩが形成される。次いで、ステップＳ１０２では、フォトリソグラフィ工程（マスク加工）等を介して、並んでＸ軸方向に延伸する線状パターンとなる複数本（ここでは２本）のゲート層ＧＴが形成される。なお、実際には、当該ＧＴの形成に先だって、当該ＧＴのＺ軸方向の下部にゲート絶縁膜（図示せず）が形成される。ゲート絶縁膜は、例えばハフニウム系等の高誘電率膜で構成され、ＧＴは金属膜（又は複数の金属からなる積層膜）等で形成される。
【００９１】
続いて、ステップＳ１０３では、フォトリソグラフィ工程（マスク加工）によって、ＧＴの一部を露出させるレジスト膜が塗布される。この際に、前述したようなゲート２度切りマスクパターンＧＴＲＥが用いられる。次いで、図２３のステップＳ１０４において、ドライエッチング装置等を用いて当該レジスト膜をマスクとしてＧＴのエッチングが行われ、その後、当該レジスト膜が除去される。このゲート２度切り加工によって、前述した２本のＧＴから３本のＧＴが生成されると共に、前述したように、各ＧＴとそれに対応する拡散層（この段階ではＰＷ（露出部分）又はＮＷ（露出部分））の境界との距離を短縮することが可能になる。
【００９２】
続いて、図２３のステップＳ１０５において、イオン注入装置等を用いて当該ＧＴの両脇に位置するＰＷ（露出部分）に対してリン（Ｐ）やヒ素（Ａｓ）等の不純物が注入され、また、当該ＧＴの両脇に位置するＮＷ（露出部分）に対してボロン（Ｂ）等の不純物が注入される。これによって、当該ＰＷ（露出部分）はソース・ドレイン用のｎ＋型の半導体領域（拡散層）Ｎ＋（ＤＦ）となり、当該ＮＷ（露出部分）はソース・ドレイン用のｐ＋型の半導体領域（拡散層）Ｐ＋（ＤＦ）となる。さらに、イオン注入装置等を用いて、Ｘ軸方向に延伸するＮＷ（露出部分）に対してリン（Ｐ）やヒ素（Ａｓ）等の不純物が注入され、また、Ｘ軸方向に延伸するＰＷ（露出部分）に対してボロン（Ｂ）等の不純物が注入される。これによって、当該ＮＷ（露出部分）はｎ＋型の半導体領域（給電用拡散層）Ｎ＋（ＤＦＷ）となり、当該ＰＷ（露出部分）はｐ＋型の半導体領域（給電用拡散層）Ｐ＋（ＤＦＷ）となる。
【００９３】
次いで、ステップＳ１０６において、プラズマＣＶＤ装置等を用いて半導体基板の主面上に層間絶縁膜ＩＳＬ１が堆積され、その後、フォトリソグラフィ工程によって、Ｎ＋（ＤＦ），Ｐ＋（ＤＦ），Ｎ＋（ＤＦＷ），Ｐ＋（ＤＦＷ），ＧＴの所定の箇所に向けてコンタクトホールがＩＳＬ１内に形成される。そして、当該コンタクトホールに対して、例えばチタン（ＴＩ）、窒化チタン、タングステン（Ｗ）等を組み合わせた積層膜等からなるコンタクト層ＣＴが埋め込まれる。なお、ここでは、ゲートファースト法と呼ばれる方法を用いた例で説明を行ったが、ゲートラスト法と呼ばれる方法を用いることも可能である。
【００９４】
ゲートラスト法を用いた場合には、一旦、ダミーのポリシリコンを用いてゲート層、ソース・ドレイン拡散層（Ｎ＋（ＤＦ），Ｐ＋（ＤＦ））ならびに層間絶縁膜ＩＳＬ１の厚み方向の一部を形成したのち、当該ダミーのポリシリコンを除去し、これによってＩＳＬ１の一部内に空いた溝に金属膜からなるゲート層（メタルゲート）ＧＴが埋め込まれる。または、このメタルゲートの埋め込みに先だってゲート絶縁膜の埋め込みも行われる。すなわち、図２３で述べたステップＳ１０５の手順（この段階でメタルゲートや加えてゲート絶縁膜が形成される）や、図２２で述べたステップＳ１０２の手順（この段階でゲート絶縁膜の形成が不要な場合がある）が若干変わることになる。
【００９５】
以上、本実施の形態３の半導体装置を用いることで、代表的には、実施の形態１の場合と比べて、更に自由度が高いレイアウトを備えた半導体装置を実現可能になる。その結果、半導体装置の小面積化が図れる。なお、図２２および図２３で述べたゲート２度切り加工は、図５で述べたＳＲＡＭメモリセルに対するゲート２度切り加工と同一の工程で行うことが可能である。
【００９６】
（実施の形態４）
《半導体装置全体のウエル配置方式》
本実施の形態４では、実施の形態１〜３で述べたような各種特徴を含む半導体装置の全体的なウエル配置方式について説明する。図２４（ａ）は、本発明の実施の形態４による半導体装置において、そのウエル配置方式の基本概念の一例を示す平面図であり、図２４（ｂ）は、図２４（ａ）の比較例となるウエル配置方式を示す平面図である。図２４（ａ）、図２４（ｂ）では、Ｙ軸方向において順に、図７に示したようなメモリアレイＭＡＲＹと、ＭＡＲＹ内の複数のビット線対に対して信号の送受信を行うカラム制御ユニットＣＯＬＵ（ＣＯＬＵ’）が配置されている。
【００９７】
前述したように、特に最小加工寸法が２８ｎｍ以下の製造プロセスを用いる場合、十分な加工精度を保つためには半導体装置全体でゲート層の延伸方向を同一方向に揃えることが望ましい。この場合、比較例となる図２４（ｂ）に示すように、ＣＯＬＵ’において、ｐ型ウエルＰＷとｎ型ウエルＮＷがＹ軸方向において交互に並んで配置され、ＰＷとＮＷの境界ラインがＸ軸方向に延伸する横縞構造のウエル配置方式を用いると、レイアウトの自由度が低下し、結果的に半導体装置の小面積化が困難となる恐れがある。図２６（ａ）〜図２６（ｃ）は、図２４（ｂ）のウエル配置方式を用いた場合の問題点の一例を表す説明図である。
【００９８】
図２６（ａ）、図２６（ｂ）には、２段接続されたＣＭＩＳ型インバータ回路ＩＶ１，ＩＶ２のそれぞれ異なるレイアウト構成例が示されている。図２６（ａ）では第１メタル配線層Ｍ１で形成される電源配線（ＶＤＤ，ＶＳＳ）がＹ軸方向に延伸しており、図２６（ｂ）ではＭ１で形成される電源配線（ＶＤＤ，ＶＳＳ）がＸ軸方向に延伸している。ここで、ＣＭＩＳ型インバータ回路の段数を更に増やす場合を想定する。図２６（ａ）のレイアウトを用いた場合、後段のＩＶ２の出力ノードＯＴ（ここではＭ１）からの信号を次段に伝送させる際に、Ｘ軸方向は電源配線（ここではＶＤＤ）によって阻まれ、Ｙ軸方向もこの電源配線（ＶＤＤ，ＶＳＳ）と各ＭＩＳトランジスタのソースノードとを接続する配線（Ｘ軸方向に延伸する配線（Ｍ１））によって阻まれる。
【００９９】
一方、図２６（ｂ）のレイアウトを用いた場合には、後段のＩＶ２の出力ノードＯＴ（ここではＭ１）からの信号を次段に伝送させる際に、Ｘ軸方向は特に障壁が無いが、Ｙ軸方向は、図２６（ｃ）に示すように電源配線（ここではＶＤＤ）によって阻まれることになる。特に、カラム制御ユニットＣＯＬＵ’等では、ＭＡＲＹに伴いＸ軸方向のサイズに制約が加わるため、Ｘ軸方向に伝送させるよりもＹ軸方向に伝送させる方が望ましい。したがって、図２６（ａ）、（ｂ）のようなレイアウトを用いた場合には、前述したようにＣＭＩＳ型インバータ回路の段数を増やす際にＭ１の上層配線（第２メタル配線層）を用いる必要があり、レイアウトの自由度が低下し、結果的に半導体装置の小面積化が困難となる恐れがある。
【０１００】
そこで、図２４（ａ）に示すようなウエル配置方式を用いることが有益となる。図２４（ａ）では、ＣＯＬＵにおいて、ｐ型ウエルＰＷとｎ型ウエルＮＷがＸ軸方向において交互に並んで配置され、ＰＷとＮＷの境界ラインがＹ軸方向に延伸する縦縞構造のウエル配置方式が用いられる。図２５（ａ）、図２５（ｂ）は、図２４（ａ）のウエル配置方式を用いた場合の効果の一例を表す説明図である。図２５（ａ）には、２段接続されたＣＭＩＳ型インバータ回路ＩＶ１，ＩＶ２のレイアウト構成例が示され、図２５（ｂ）には、４段接続されたＣＭＩＳ型インバータ回路ＩＶ１〜ＩＶ４のレイアウト構成例が示される。
【０１０１】
図２５（ａ）、図２５（ｂ）では、第１メタル配線層Ｍ１で形成される電源配線（ＶＤＤ，ＶＳＳ）がＹ軸方向に延伸しており、ＩＶ１〜ＩＶ４が、Ｙ軸方向に順次配置されている。このように、図２４（ａ）のウエル配置方式を用いると、ＣＭＩＳ型インバータ回路の段数を増やす際にＭ１の上層配線（第２メタル配線層）を用いる必要が無く、Ｍ１までの配線で実現することが可能となる。更に、各ゲート層ＧＴをＮＷとＰＷの境界を跨ぐ形で配置し、これをＰＭＩＳトランジスタとＮＭＩＳトランジスタの共通ゲートとすることで、図２６（ａ）〜図２６（ｃ）のように、ＰＭＩＳトランジスタとＮＭＩＳトランジスタのゲート層を個々に設ける場合と比べて各ＣＭＩＳ型インバータ回路を高い面積効率で実現できる。これらの結果、レイアウトの自由度が向上し、結果的に半導体装置の小面積化が実現可能となる。
【０１０２】
《カラム制御回路ブロックのウエル配置方式》
図２７は、本発明の実施の形態４による半導体装置において、図８および図９のカラム制御回路ブロックにおける概略的なウエル配置の構成例を示す平面図である。図２７の構成例は、前述した図１０の構成例とほぼ同様なものであり、主に図１０の構成例に対してゲート層ＧＴの配置方式を明示したものとなっている。また、図２７の構成例では、図１０の構成例における一部の給電領域（Ｙ軸方向に延伸する給電領域）の記載が省略されている。図２７に示すように、カラム制御回路ブロックでは、全体として可能な限り、Ｘ軸方向に延伸するゲート層ＧＴに対して前述した縦縞構造のウエル配置が用いられている。そして、この縦縞構造のウエル配置に対して、よりレイアウトの自由度を向上させるために、これまでの各実施の形態で述べたようなＸ軸方向に延伸する給電領域（図２７のＷＰＡｎ，ＷＰＡｐ）を設けることが有益となる。
【０１０３】
《ワード線駆動回路ブロックのウエル配置およびウエル給電方式》
図２８（ａ）は、本発明の実施の形態４による半導体装置において、図３のワード線駆動回路ブロックのウエル配置およびウエル給電に関する概略的なレイアウト構成例を示す平面図であり、図２８（ｂ）は、図２８（ａ）におけるＩ−Ｉ’間の概略的なデバイス構造例を示す断面図である。図２８（ａ）に示すワード線駆動回路ブロックＷＬＤＢＫでは、Ｘ軸方向に沿って順に複数のｐ型ウエルＰＷと複数のｎ型ウエルＮＷが交互に配置されている。各ウエル上には、ＰＷとＮＷの境界を跨いでＸ軸方向に延伸するゲート層ＧＴが適宜配置される。また、各ＰＷ内にはＹ軸方向に延伸するｐ＋型の半導体領域（給電用拡散層）Ｐ＋（ＤＦＷ）が配置され、各ＮＷ内にはＹ軸方向に延伸するｎ＋型の半導体領域（給電用拡散層）Ｎ＋（ＤＦＷ）が配置される。
【０１０４】
図２８（ｂ）には、図２８（ａ）に示したウエルおよびその給電部分に加えて、その上部（Ｚ軸方向）のデバイス構造も併せて示されている。図２８（ｂ）では、ｐ型半導体基板ＳＵＢｐ上で、Ｘ軸方向に沿ってＰＷとＮＷが交互に連続して配置される。半導体基板の主面において、各ＰＷ内にはそれぞれＰ＋（ＤＦＷ）が形成され、各ＮＷ内にはそれぞれＮ＋（ＤＦＷ）が形成される。また、半導体基板の主面において、ＰＷ，ＮＷ内には埋め込み絶縁膜（素子分離膜）ＳＴＩが形成され、当該ＳＴＩは、ＸＹ平面上で、Ｎ＋（ＤＦＷ），Ｐ＋（ＤＦＷ）のそれぞれを囲むように形成される。
【０１０５】
半導体基板の主面上には、層間絶縁膜ＩＳＬ１が堆積され、ＩＳＬ１内には複数のコンタクト層ＣＴが形成される。複数のＣＴの一部は、一端が前述した各ＰＷ内のＰ＋（ＤＦＷ）にそれぞれ接続され、複数のＣＴの他の一部は、一端が前述した各ＮＷ内のＮ＋（ＤＦＷ）にそれぞれ接続される。ＩＳＬ１上には、第１メタル配線層Ｍ１が形成され、当該ＩＳＬ１，Ｍ１上には層間絶縁膜ＩＳＬ２が堆積される。ＩＳＬ２上には、第２メタル配線層Ｍ２が形成され、当該ＩＳＬ２，Ｍ２上には層間絶縁膜ＩＳＬ３が堆積される。ＩＳＬ３上には、第３メタル配線層Ｍ３が形成される。また、ＩＳＬ２内にはＭ１とＭ２を接続するための第１ビア層Ｖ１が形成され、ＩＳＬ３内にはＭ２とＭ３を接続するための第２ビア層Ｖ２が形成される。
【０１０６】
ここで、前述した各ＰＷ内のＰ＋（ＤＦＷ）に一端が接続された各ＣＴは、他端がＭ１、Ｖ１、Ｍ２、Ｖ２を順に介してＭ３に接続されている。当該Ｍ３は、ここではＸ軸方向に延伸する１本の配線となっており、当該Ｍ３に対して前述した各ＰＷ内のＰ＋（ＤＦＷ）が共通に接続される。当該Ｍ３には接地電源電圧ＶＳＳが供給される。一方、前述した各ＮＷ内のＮ＋（ＤＦＷ）に一端が接続された各ＣＴは、他端がＭ１、Ｖ１を順に介してＭ２に接続されている。当該Ｍ２は、ここでは並んでＹ軸方向に延伸する複数の配線となっている。ただし、当該複数のＭ２は、図示しない領域において共通に接続される。当該Ｍ２には電源電圧ＶＤＤが供給される。
【０１０７】
《全体制御回路ブロックのウエル配置および給電方式》
図２９（ａ）は、本発明の実施の形態４による半導体装置において、図３の全体制御回路ブロックのウエル配置およびウエル給電に関する概略的なレイアウト構成例を示す平面図であり、図２９（ｂ）は、図２９（ａ）におけるＪ−Ｊ’間の概略的なデバイス構造例を示す断面図である。図２９（ａ）に示す全体制御回路ブロックＣＴＬＢＫも、図２８（ａ）の場合と同様に、Ｘ軸方向に沿って順に複数のｐ型ウエルＰＷと複数のｎ型ウエルＮＷが交互に配置されている。各ウエル上には、ＰＷとＮＷの境界を跨いでＸ軸方向に延伸するゲート層ＧＴが適宜配置される。また、各ＰＷ内にはＹ軸方向に延伸するｐ＋型の半導体領域（給電用拡散層）Ｐ＋（ＤＦＷ）が配置され、各ＮＷ内にはＹ軸方向に延伸するｎ＋型の半導体領域（給電用拡散層）Ｎ＋（ＤＦＷ）が配置される。図２９（ｂ）には、図２９（ａ）に示したウエルおよびその給電部分に加えて、その上部（Ｚ軸方向）のデバイス構造も併せて示されている。図２９（ｂ）のデバイス構造例は、前述した図２８（ｂ）のデバイス構造例と比較して交互に配置される各ウエルの数が異なっており、これを除いた基本的な構造は図１１の場合と同様である。
【０１０８】
以上のように、ワード線駆動回路ブロックＷＬＤＢＫおよび全体制御回路ブロックＣＴＬＢＫでは、図２４（ａ）で述べたような縦縞構造のウエル配置が用いられており、これによって効率的なレイアウトを実現している。ただし、当該ブロック内の各ウエルは、Ｙ軸方向のサイズが大きくなり得るため、ここでは、Ｙ軸方向に延伸する給電領域（給電用拡散層）が用いられている。
【０１０９】
以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。
【０１１０】
例えば、これまでの各実施の形態では、メモリユニットとしてＳＲＡＭを例に説明を行ったが、勿論、ＤＲＡＭ（Dynamic Random Access Memory）を代表とする各種揮発性メモリや、フラッシュメモリを代表とする各種不揮発性メモリに対しても同様に適用可能である。また、ここでは、メモリユニットを搭載したＳＯＣ等の半導体装置を例に説明を行ったが、メモリユニット単体からなる半導体記憶装置に対しても同様に適用可能であり、場合によってはメモリユニットを備えないロジック系の半導体装置に対しても適用可能である。
【産業上の利用可能性】
【０１１１】
本実施の形態による半導体装置は、特に、ＳＲＡＭ等のメモリユニットを備えたＳＯＣ等のＬＳＩに適用して有益なものであり、これに限らず、ＬＳＩ全般に対して広く適用可能である。
【符号の説明】
【０１１２】
ＡＤＲＤＥＣ  アドレスデコード回路
ＡＰＰＵ  アプリケーションユニット
ＡＲ，ＡＲＮ，ＡＲＰ  部分
ＢＢＵ  ベースバンドユニット
ＢＬ，ＺＢＬ  ビット線
ＢＬＰＲＥ  ビット線プリチャージ回路
ＣＣＮ  キャッシュコントローラ
ＣＯＬ  ラム回路
ＣＯＬＢＫ  カラム制御回路ブロック
ＣＯＬＣＴＬ  カラム制御回路
ＣＯＬＵ，ＣＯＬＵ’  カラム制御ユニット
ＣＰＵ  プロセッサユニット
ＣＴ  コンタクト層
ＣＴＬＢＫ  全体制御回路ブロック
ＤＦ  半導体領域（拡散層）
ＤＩＢＦ  入力バッファ回路
ＤＯＢＦ  出力バッファ回路
Ｄｉｎ  データ入力信号
Ｄｏｕｔ  データ出力信号
ＦＦ  ラッチ回路
ＧＯＸ  ゲート絶縁膜
ＧＴ  ゲート層
ＧＴ＿ＤＭＹ  ダミーゲート層
ＧＴＲＥ  ゲート２度切りマスクパターン
ＩＯＵ  入出力ユニット
ＩＳＬ  層間絶縁膜
ＩＶ  ＣＭＩＳ型インバータ回路
Ｍ１  第１メタル配線層
Ｍ２  第２メタル配線層
Ｍ３  第３メタル配線層
ＭＡＲＹ  メモリアレイ
ＭＣ  メモリセル
ＭＥＭＵ  メモリユニット
ＭＮ  ＮＭＩＳトランジスタ
ＭＰ  ＰＭＩＳトランジスタ
Ｎ＋（ＤＦ）  ｎ＋型半導体領域（拡散層）
Ｎ＋（ＤＦＷ）  ｎ＋型の半導体領域（給電用拡散層）
ＮＷ  ｎ型ウエル
Ｐ＋（ＤＦ）  ｐ＋型半導体領域（拡散層）
Ｐ＋（ＤＦＷ）  ｐ＋型の半導体領域（給電用拡散層）
ＰＷ  ｐ型ウエル
ＲＥＰ  レプリカ回路
ＲＳＷ  読み出し用スイッチ回路
ＳＡ  センスアンプ回路
ＳＡＰＲＥ  センスアンププリチャージ回路
ＳＴＩ  埋め込み絶縁膜（素子分離膜）
ＳＵＢｐ  半導体基板
Ｖ１  第１ビア層
Ｖ２  第２ビア層
ＶＤＤ  電源電圧
ＶＳＳ  接地電源電圧
ＷＡＭＰ  書き込みアンプ回路
ＷＬ  ワード線
ＷＬＤＢＫ  ワード線駆動回路ブロック
ＷＰＡ  給電領域
ＷＳＷ  書き込み用スイッチ回路
ＹＳＥＬ  列選択回路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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