JP2008130903A - Semiconductor memory, and its manufacturing method - Google Patents

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Takehisa Kishimoto
武久 岸本
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  • Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To reduce the dispersion of transistor characteristics, to reduce an SRAM cell size in order to perform high integration. <P>SOLUTION: The semiconductor memory 1 has a plurality of SRAM cells 11 provided with a pair of access transistors Q1 and Q1', a pair of drive transistors Q2 and Q2' and a pair of load transistors Q3 and Q3'. Each of the gate insulating films 105 of the access transistors Q1 and Q1' is provided with a relatively thin first gate insulating film 103 for covering an active region 102 and a relatively thick second gate insulating film 104 for covering a part of the upper surface of the first gate insulating film 103. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、半導体記憶装置およびその製造方法に関し、特に、アクセストランジスタ、ドライブトランジスタおよび負荷トランジスタを有するSRAM(static random access memory)セルを備えた半導体記憶装置およびその製造方法に関する。   The present invention relates to a semiconductor memory device and a manufacturing method thereof, and more particularly to a semiconductor memory device including an SRAM (static random access memory) cell having an access transistor, a drive transistor, and a load transistor, and a manufacturing method thereof.

近年のVLSI(very large scale integration)、ULSI(ultra large scale integration)などの半導体素子における高密度化に伴い、トランジスタ特性のばらつきが顕著になっている。トランジスタ特性のばらつきが顕著になると半導体記憶装置の高歩留まりを確保する上で大きな影響を与えるため、特にSRAM等の記憶装置におけるトランジスタ特性のばらつきをおさえる設計が今後ますます重要になる。   As the density of semiconductor devices such as VLSI (very large scale integration) and ULSI (ultra large scale integration) has increased in recent years, variations in transistor characteristics have become prominent. When the variation in transistor characteristics becomes significant, it has a great influence on ensuring a high yield of the semiconductor memory device. Therefore, in particular, a design that suppresses the variation in transistor characteristics in a memory device such as an SRAM will become increasingly important in the future.

この記憶装置を構成する最も基本的なセルは、1ポートメモリセル(SRAMセル)である。このSRAMセルは、1対のNMOS(n-channel metal-oxide semiconductor)アクセストランジスタと、1対のNMOSドライブトランジスタと、1対のPMOS(p-channel metal-oxide semiconductor)負荷トランジスタ(負荷トランジスタはポリシリコン抵抗で置き換えられる場合もある)の合計3種類の(合計6個)のトランジスタによって構成されている。   The most basic cell constituting this storage device is a 1-port memory cell (SRAM cell). The SRAM cell includes a pair of n-channel metal-oxide semiconductor (NMOS) access transistors, a pair of NMOS drive transistors, and a pair of p-channel metal-oxide semiconductor (PMOS) load transistors. The transistor is composed of a total of three types (total of six transistors) (which may be replaced by silicon resistors).

SRAMセルの製造ばらつきを抑えるために、またメモリセル面積を小さくし、ビット線容量も小さくするために、横型セル構造が考案されている。横型セル構造では、一対のPMOS負荷トランジスタがSRAMセル領域の中央部に位置するNウェル領域に配置され、第1のNMOSアクセストランジスタおよび第1のNMOSドライブトランジスタがSRAMセル領域の左側に位置するPウェル領域に配置され、第2のNMOSアクセストランジスタおよび第2のNMOSドライブトランジスタがSRAMセル領域の右側に位置するPウェル領域に配置されている。ここでは、ビット線の走行方向を縦方向と定義し、ワード線の走行方向を横方向と定義している(特許文献1,2を参照。)。   In order to suppress the manufacturing variation of the SRAM cell, and to reduce the memory cell area and the bit line capacitance, a lateral cell structure has been devised. In the horizontal cell structure, a pair of PMOS load transistors are arranged in an N well region located in the center of the SRAM cell region, and a first NMOS access transistor and a first NMOS drive transistor are located on the left side of the SRAM cell region. The second NMOS access transistor and the second NMOS drive transistor are arranged in the well region, and are arranged in the P well region located on the right side of the SRAM cell region. Here, the running direction of the bit line is defined as the vertical direction, and the running direction of the word line is defined as the horizontal direction (see Patent Documents 1 and 2).

横型SRAMセル構造によれば、アクセストランジスタのゲート電極とドライブトランジスタのゲート電極とが互いに平行にレイアウトされるため、半導体記憶装置の製造ばらつきを抑えることができる。   According to the lateral SRAM cell structure, the gate electrode of the access transistor and the gate electrode of the drive transistor are laid out in parallel with each other, so that manufacturing variations of the semiconductor memory device can be suppressed.

ところで、SRAMセルの安定性指標の一つに読み出し時のスタティックノイズマージンがある。スタティックノイズマージンとは、ワード線を活性化した時に、メモリセルの保持しているデータが破壊されないかどうかを表す指標であり、スタティックノイズマージンが大きいほど読み出し時のメモリセルは安定である(特許文献3を参照。)。   Incidentally, one of the stability indexes of the SRAM cell is a static noise margin at the time of reading. The static noise margin is an index indicating whether or not the data held in the memory cell is destroyed when the word line is activated. The larger the static noise margin, the more stable the memory cell at the time of reading (patent) See reference 3.)

従来は、読み出し時のスタティックノイズマージンを大きくするために、SRAMセル中のアクセストランジスタの電流駆動能力よりもドライブトランジスタの電流駆動能力を大きくしている。具体的には、アクセストランジスタのゲート電極幅とドライブトランジスタのゲート電極幅との比を1:1.5(ベータ比=1.5)程度に設定している(特許文献4を参照。)。また、アクセストランジスタのゲート電極よりもドライブトランジスタのゲート電極を大きくする方法も併用されている(非特許文献1を参照。)。あるいは、ベータ比を確保するために、すなわち、SRAMのスタティックノイズマージンを確保するために、アクセストランジスタのゲート酸化膜厚よりもドライブトランジスタのゲート酸化膜厚を薄くする方法も用いられている(特許文献5を参照。)。
特開平9−270468号公報 特開平10−178110号公報 特開2002−042476号公報 特開2004−220652号公報 特許第2827588号公報 Symposium on VLSI Technology Digest of Technology Papers, F. Arnaud et al., p65-66, 2003
Conventionally, in order to increase the static noise margin at the time of reading, the current driving capability of the drive transistor is made larger than the current driving capability of the access transistor in the SRAM cell. Specifically, the ratio between the gate electrode width of the access transistor and the gate electrode width of the drive transistor is set to about 1: 1.5 (beta ratio = 1.5) (see Patent Document 4). A method of making the gate electrode of the drive transistor larger than the gate electrode of the access transistor is also used (see Non-Patent Document 1). Alternatively, in order to secure the beta ratio, that is, in order to secure the static noise margin of the SRAM, a method of making the gate oxide film thickness of the drive transistor thinner than the gate oxide film thickness of the access transistor is also used (patent) (Ref. 5).
JP-A-9-270468 JP-A-10-178110 Japanese Patent Laid-Open No. 2002-042476 JP 2004-220652 A Japanese Patent No. 2827588 Symposium on VLSI Technology Digest of Technology Papers, F. Arnaud et al., P65-66, 2003

しかしながら、上記の従来例では、チャネル幅やゲート電極の大きさなどは、それぞれ、アクセストランジスタとドライブトランジスタとで相異なる値に設定されている。このような場合、リソグラフィー技術やドライエッチング技術を用いてチャネル幅などが相異なるようにアクセストランジスタおよびドライブトランジスタを形成することができたとしても、ゲート電極などを設ける際にそのチャネル幅が設定値からずれてしまう場合がある。図18(a)および図18(b)を用いて具体的に説明する。   However, in the above conventional example, the channel width, the size of the gate electrode, and the like are set to different values for the access transistor and the drive transistor, respectively. In such a case, even if the access transistor and the drive transistor can be formed so as to have different channel widths by using lithography technology or dry etching technology, the channel width is set to a set value when the gate electrode is provided. May be off. This will be specifically described with reference to FIGS. 18 (a) and 18 (b).

図18(a)は従来の半導体記憶装置の上面図であり、図18(b)は従来の半導体記憶装置の上面のSEM(scanning electron microscope)写真である(非特許文献1を参照。)。なお、図18(a)および図18(b)において、PGはアクセストランジスタであり、PDはドライブトランジスタであり、PUは負荷トランジスタである。   18A is a top view of a conventional semiconductor memory device, and FIG. 18B is a scanning electron microscope (SEM) photograph of the top surface of the conventional semiconductor memory device (see Non-Patent Document 1). In FIGS. 18A and 18B, PG is an access transistor, PD is a drive transistor, and PU is a load transistor.

活性領域幅に着目すると、図18(a)では、ベータ比を確保するために、アクセストランジスタの活性領域幅とドライブトランジスタの活性領域幅とを相異なる値に設定している。これにより、図18(a)に示すように、活性領域幅の相違に起因する段差117aがシリコン基板の上面に発生する。そして、活性領域幅をアクセストランジスタとドライブトランジスタとで相異なる値に設定して半導体記憶装置を製造すると、図18(b)に示すように、アクセストランジスタとドライブトランジスタとの間には、活性領域幅がなだらかに変化する段差117bが発生してしまう。   Focusing on the active region width, in FIG. 18A, in order to ensure the beta ratio, the active region width of the access transistor and the active region width of the drive transistor are set to different values. As a result, as shown in FIG. 18A, a step 117a resulting from the difference in the active region width occurs on the upper surface of the silicon substrate. Then, when the semiconductor memory device is manufactured by setting the active region width to a value different between the access transistor and the drive transistor, as shown in FIG. 18B, the active region is interposed between the access transistor and the drive transistor. A step 117b whose width changes gently occurs.

段差117bが存在しているシリコン基板の上面にゲート電極を設ける場合、ゲート電極を所望の位置に設けることができなければアクセストランジスタおよびドライブトランジスタの活性領域幅がそれぞれ設定値からずれてしまう。よって、アクセストランジスタおよびドライブトランジスタの活性領域幅をそれぞれ設定値とすることができず、その結果、半導体記憶装置のベータ比を確保できない場合がある。以上より、チャネル幅等をアクセストランジスタとドライブトランジスタとで相異なる値に設定しても、半導体記憶装置のベータ比を確保できない場合がある。   When the gate electrode is provided on the upper surface of the silicon substrate where the step 117b exists, the active region widths of the access transistor and the drive transistor are shifted from the set values unless the gate electrode can be provided at a desired position. Therefore, the active region widths of the access transistor and the drive transistor cannot be set to the set values, respectively, and as a result, the beta ratio of the semiconductor memory device may not be ensured. As described above, even if the channel width and the like are set to different values between the access transistor and the drive transistor, the beta ratio of the semiconductor memory device may not be ensured.

また、ゲート電極のゲート長に着目すると、ゲート電極の大きさは、アクセストランジスタとドライブトランジスタとで相異なっている。具体的には、図18(a)に示すように、アクセストランジスタのゲート電極のゲート長は90nmであり、ドライブトランジスタのゲート電極のゲート長は70nmである。これにより、アクセストランジスタのゲート電極とドライブトランジスタのゲート電極とを最小ピッチでレイアウトできない。よって、半導体記憶装置の小型化を図ることは難しい。さらに、ゲート電極のゲート長方向における大きさが所望値となりゲート長方向における大きさが所望値となるようにゲート電極を形成するためには、リソグラフィー工程を行うためのマスクを作成する工程において、各ゲート電極に対してOPC(Optical Proximity Correction:光学近接効果補正)などの最適化を行う必要がある。   Focusing on the gate length of the gate electrode, the size of the gate electrode differs between the access transistor and the drive transistor. Specifically, as shown in FIG. 18A, the gate length of the gate electrode of the access transistor is 90 nm, and the gate length of the gate electrode of the drive transistor is 70 nm. As a result, the gate electrode of the access transistor and the gate electrode of the drive transistor cannot be laid out at the minimum pitch. Therefore, it is difficult to reduce the size of the semiconductor memory device. Further, in order to form the gate electrode so that the size of the gate electrode in the gate length direction is a desired value and the size in the gate length direction is a desired value, in the step of creating a mask for performing a lithography process, It is necessary to perform optimization such as OPC (Optical Proximity Correction) for each gate electrode.

本発明は、上記の課題に鑑み、トランジスタの大きさを微細に制御しなくても半導体記憶装置のベータ比を確保でき、また、半導体記憶装置の小型化を図ることを目的とする。   In view of the above problems, an object of the present invention is to ensure a beta ratio of a semiconductor memory device without finely controlling the size of a transistor and to reduce the size of the semiconductor memory device.

本発明の半導体記憶装置は、アクセストランジスタ、ドライブトランジスタおよび負荷トランジスタを有するSRAMセルを備えている。アクセストランジスタ、ドライブトランジスタおよび負荷トランジスタは、それぞれ、半導体基板の表面の一部分に形成された活性領域と、活性領域よりも上に配置されたゲート電極と、ゲート電極の下面と活性領域との間に介在されたゲート絶縁層とを有している。アクセストランジスタ、ドライブトランジスタおよび負荷トランジスタの少なくとも1つのトランジスタのゲート絶縁層は、ゲート絶縁層の膜厚およびゲート絶縁層の誘電率の少なくとも一方が相異なる第1ゲート絶縁膜および第2ゲート絶縁膜を有している。   The semiconductor memory device of the present invention includes an SRAM cell having an access transistor, a drive transistor, and a load transistor. The access transistor, the drive transistor, and the load transistor are respectively formed between an active region formed on a part of the surface of the semiconductor substrate, a gate electrode disposed above the active region, and a lower surface of the gate electrode and the active region. And an intervening gate insulating layer. The gate insulating layer of at least one of the access transistor, the drive transistor, and the load transistor includes a first gate insulating film and a second gate insulating film that are different in at least one of a thickness of the gate insulating layer and a dielectric constant of the gate insulating layer. Have.

後述の好ましい実施形態では、第1ゲート絶縁膜は、ゲート電極直下の活性領域を覆い、第2ゲート絶縁膜は、第1ゲート絶縁膜の上面の一部分を覆い、第1ゲート絶縁膜よりも膜厚が厚い。この場合、第1および第2ゲート絶縁膜のうち少なくとも一方は、シリコン酸化膜またはシリコン酸窒化膜であることが好ましい。   In a preferred embodiment to be described later, the first gate insulating film covers the active region immediately below the gate electrode, the second gate insulating film covers a part of the upper surface of the first gate insulating film, and is a film more than the first gate insulating film. Thick. In this case, it is preferable that at least one of the first and second gate insulating films is a silicon oxide film or a silicon oxynitride film.

後述の別の好ましい実施形態では、第1ゲート絶縁膜は、ゲート電極直下の活性領域の一部分を覆い、第2ゲート絶縁膜は、ゲート電極直下の活性領域のうち第1ゲート絶縁膜に覆われていない部分を覆い、第1ゲート絶縁膜よりも高誘電率である。この場合、第2ゲート絶縁膜は、酸化物系高誘電率材料、遷移金属の酸化物、遷移金属のアルミネートおよび遷移金属のシリケート材料のうちの何れか1つからなることが好ましく、酸化物系高誘電率材料は、Al、Y、ZrO、HfO、Ta、LaおよびPrのうちいずれか一つであることが好ましい。 In another preferred embodiment described later, the first gate insulating film covers a part of the active region directly under the gate electrode, and the second gate insulating film is covered with the first gate insulating film in the active region directly under the gate electrode. The portion that is not covered is covered and has a higher dielectric constant than the first gate insulating film. In this case, the second gate insulating film is preferably made of any one of an oxide-based high dielectric constant material, a transition metal oxide, a transition metal aluminate, and a transition metal silicate material. The system high dielectric constant material is preferably any one of Al 2 O 3 , Y 2 O 3 , ZrO 2 , HfO 2 , Ta 2 O 3 , La 2 O 3 and Pr 2 O 3 .

後述のまた別の好ましい実施形態では、第1ゲート絶縁膜は、ゲート電極直下の活性領域の一部分を覆い、第2ゲート絶縁膜は、ゲート電極直下の活性領域のうち第1ゲート絶縁膜に覆われていない部分と第1ゲート絶縁膜とを覆い、第1ゲート絶縁膜よりも高誘電率且つ膜薄である。   In another preferred embodiment to be described later, the first gate insulating film covers a part of the active region directly under the gate electrode, and the second gate insulating film covers the first gate insulating film in the active region directly under the gate electrode. The uncovered portion and the first gate insulating film are covered, and the dielectric constant and film thickness are higher than those of the first gate insulating film.

後述のさらに別の実施形態では、入出力回路用トランジスタをさらに備えている。ある1つの実施形態では、入出力回路用トランジスタは、半導体基板のうち少なくとも1つのトランジスタの活性領域とは離れた位置に形成された入出力回路用トランジスタの活性領域と、入出力回路用トランジスタの活性領域の上方であってゲート電極が形成される領域を覆う入出力回路用トランジスタの第1ゲート絶縁膜と、入出力回路用トランジスタの第1ゲート絶縁膜を覆う入出力回路用トランジスタの第2ゲート絶縁膜と、入出力回路用トランジスタの第2ゲート絶縁膜の上に設けられた入出力回路用トランジスタのゲート電極とを有している。入出力回路用トランジスタの第1ゲート絶縁膜は、少なくとも1つのトランジスタの第1ゲート絶縁膜であり、入出力回路用トランジスタの第2ゲート絶縁膜は、少なくとも1つのトランジスタの第2ゲート絶縁膜である。   In still another embodiment described later, an input / output circuit transistor is further provided. In one embodiment, the input / output circuit transistor includes an active region of the input / output circuit transistor formed at a position separated from the active region of at least one transistor on the semiconductor substrate, and the input / output circuit transistor. A first gate insulating film of the input / output circuit transistor covering the region where the gate electrode is formed above the active region and a second of the input / output circuit transistor covering the first gate insulating film of the input / output circuit transistor A gate insulating film; and an input / output circuit transistor gate electrode provided on the second gate insulating film of the input / output circuit transistor. The first gate insulating film of the input / output circuit transistor is a first gate insulating film of at least one transistor, and the second gate insulating film of the input / output circuit transistor is a second gate insulating film of at least one transistor. is there.

また別の実施形態では、入出力回路用トランジスタは、半導体基板のうち少なくとも1つのトランジスタの活性領域とは離れた位置に形成された入出力回路用トランジスタの活性領域と、入出力回路用トランジスタの活性領域の上方であってゲート電極が形成される領域を覆う入出力回路用トランジスタのゲート絶縁膜と、入出力回路用トランジスタのゲート絶縁膜の上に設けられた入出力回路用トランジスタのゲート電極とを有している。入出力回路用トランジスタのゲート絶縁膜は、少なくとも1つのトランジスタの第1ゲート絶縁膜である。   In another embodiment, the input / output circuit transistor includes an active region of the input / output circuit transistor formed at a position away from the active region of at least one transistor on the semiconductor substrate, and the input / output circuit transistor. The gate insulating film of the input / output circuit transistor that covers the region where the gate electrode is formed above the active region, and the gate electrode of the input / output circuit transistor provided on the gate insulating film of the input / output circuit transistor And have. The gate insulating film of the input / output circuit transistor is a first gate insulating film of at least one transistor.

本発明の半導体記憶装置では、ゲート幅方向におけるアクセストランジスタの活性領域の長さは、ゲート幅方向におけるドライブトランジスタの活性領域の長さと略同一であることが好ましい。   In the semiconductor memory device of the present invention, the length of the active region of the access transistor in the gate width direction is preferably substantially the same as the length of the active region of the drive transistor in the gate width direction.

本発明の半導体記憶装置では、アクセストランジスタのゲート絶縁層が第1ゲート絶縁膜および第2ゲート絶縁膜を有していてもよい。   In the semiconductor memory device of the present invention, the gate insulating layer of the access transistor may have a first gate insulating film and a second gate insulating film.

本発明の第1の半導体記憶装置の製造方法は、アクセストランジスタ、ドライブトランジスタおよび負荷トランジスタを有するSRAMセルを備えた半導体記憶装置の製造方法である。具体的には、半導体基板の表面の一部分に、活性領域を形成する工程と、活性領域の上に、膜厚および誘電率のうち少なくとも一方が相異なる第1および第2ゲート絶縁膜を有するゲート絶縁層を設ける工程と、ゲート絶縁層の上に、ゲート電極を設ける工程とを備えている。   A first method for manufacturing a semiconductor memory device according to the present invention is a method for manufacturing a semiconductor memory device including an SRAM cell having an access transistor, a drive transistor, and a load transistor. Specifically, a step of forming an active region on a part of the surface of the semiconductor substrate, and a gate having first and second gate insulating films having different thicknesses and dielectric constants on the active region. A step of providing an insulating layer; and a step of providing a gate electrode on the gate insulating layer.

本発明の第2の半導体記憶装置の製造方法は、アクセストランジスタ、ドライブトランジスタ、負荷トランジスタおよび入出力回路用トランジスタを備えた半導体記憶装置の製造方法である。具体的には、半導体基板の表面に、アクセストランジスタ、ドライブトランジスタおよび負荷トランジスタの少なくとも1つのトランジスタの活性領域と、入出力回路用トランジスタの活性領域とを互いに間隔を開けて形成する工程と、
少なくとも1つのトランジスタの活性領域の上に、膜厚および誘電率のうち少なくとも一方が相異なる第1および第2ゲート絶縁膜を有する少なくとも1つのトランジスタのゲート絶縁層を設け、入出力回路用トランジスタの活性領域の上に入出力回路用トランジスタのゲート絶縁層を設ける工程と、
少なくとも1つのトランジスタのゲート絶縁層および入出力回路用トランジスタのゲート絶縁層の上にそれぞれゲート電極を設ける工程とを備えている。
A second method for manufacturing a semiconductor memory device according to the present invention is a method for manufacturing a semiconductor memory device including an access transistor, a drive transistor, a load transistor, and an input / output circuit transistor. Specifically, a step of forming an active region of at least one of an access transistor, a drive transistor, and a load transistor and an active region of an input / output circuit transistor on a surface of a semiconductor substrate at an interval from each other;
A gate insulating layer of at least one transistor having first and second gate insulating films having at least one of a film thickness and a dielectric constant different from each other is provided on an active region of the at least one transistor, Providing a gate insulating layer of an input / output circuit transistor on the active region;
Providing a gate electrode on each of the gate insulating layer of at least one transistor and the gate insulating layer of the transistor for an input / output circuit.

本発明によれば、トランジスタの大きさを微細に制御しなくても半導体記憶装置のベータ比を確保でき、また、半導体記憶装置の小型化を図ることができる。   According to the present invention, the beta ratio of the semiconductor memory device can be ensured without finely controlling the size of the transistor, and the semiconductor memory device can be downsized.

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、本発明は、以下の実施形態に限定されない。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The present invention is not limited to the following embodiment.

(第1の実施形態)
図1(a)は、本実施形態に係る半導体記憶装置1の一部の構成を示す上面図である。図1(b)は、図1(a)に示すIB−IB線における断面図である。本実施形態では、第1ゲート絶縁膜103と第2ゲート絶縁膜104とでは膜厚が相異なる。
(First embodiment)
FIG. 1A is a top view showing a partial configuration of the semiconductor memory device 1 according to the present embodiment. FIG. 1B is a cross-sectional view taken along the line IB-IB shown in FIG. In the present embodiment, the first gate insulating film 103 and the second gate insulating film 104 have different film thicknesses.

半導体記憶装置1では、複数のSRAMセル11,11,…がマトリクス状に並んで配置されている。SRAMセル11,11,…は、それぞれ、シリコン基板(半導体基板)100の表面に形成されており、一対のアクセストランジスタQ1,Q1’と、一対のドライブトランジスタQ2,Q2’と、一対の負荷トランジスタQ3,Q3’とを有している。アクセストランジスタQ1,Q1’における活性領域幅は、それぞれ、ドライブトランジスタQ2,Q2’における活性領域幅と略同一である。なお、活性領域幅は、ゲート電極のゲート幅方向における活性領域の長さである。   In the semiconductor memory device 1, a plurality of SRAM cells 11, 11,... Are arranged in a matrix. Each of the SRAM cells 11, 11,... Is formed on the surface of a silicon substrate (semiconductor substrate) 100, and includes a pair of access transistors Q1, Q1 ′, a pair of drive transistors Q2, Q2 ′, and a pair of load transistors. Q3 and Q3 ′. The active region widths in access transistors Q1 and Q1 'are substantially the same as the active region widths in drive transistors Q2 and Q2', respectively. The active region width is the length of the active region in the gate width direction of the gate electrode.

一対のアクセストランジスタQ1,Q1’について詳述すると、一対のアクセストランジスタQ1,Q1’は、それぞれ、活性領域102と、ゲート絶縁層105と、ゲート電極106とを有している。活性領域102は、シリコン基板100の表面に形成されており、ゲート絶縁層105およびゲート絶縁層106は、活性領域102の上に順に設けられている。また、シリコン基板100の表面には、素子分離領域101が活性領域102を囲むように設けられている。   The pair of access transistors Q1, Q1 'will be described in detail. Each of the pair of access transistors Q1, Q1' has an active region 102, a gate insulating layer 105, and a gate electrode 106. The active region 102 is formed on the surface of the silicon substrate 100, and the gate insulating layer 105 and the gate insulating layer 106 are sequentially provided on the active region 102. An element isolation region 101 is provided on the surface of the silicon substrate 100 so as to surround the active region 102.

ゲート絶縁層105は、第1ゲート絶縁膜103と、第2ゲート絶縁膜104とを有している。第1ゲート絶縁膜103は、シリコン酸化膜の膜厚に換算した場合に第2ゲート絶縁膜104よりも薄くなるように形成されており、活性領域102の上に設けられている。第2ゲート絶縁膜104は、ゲート幅方向において一方の素子分離領域101(図1(b)では右側の素子分離領域)からゲート中央部に向かって延びるように第1ゲート絶縁膜103の上面の一部を覆って設けられている。   The gate insulating layer 105 includes a first gate insulating film 103 and a second gate insulating film 104. The first gate insulating film 103 is formed so as to be thinner than the second gate insulating film 104 when converted to the thickness of the silicon oxide film, and is provided on the active region 102. The second gate insulating film 104 is formed on the upper surface of the first gate insulating film 103 so as to extend from one element isolation region 101 (the right element isolation region in FIG. 1B) toward the gate center in the gate width direction. It is provided to cover a part.

換言すると、ゲート絶縁層105には、第1領域105aと第2領域105bとが存在している。第1領域105aはゲート幅方向における活性領域102上の左側の一部を現し、第2領域105bはゲート幅方向における活性領域102上の残りの部分を現しており第1領域105aに接している。つまり、第1領域105aは、第1ゲート絶縁膜103のうち第2ゲート絶縁膜104に覆われていない部分であり、第2領域105bは、第1ゲート絶縁膜103のうち第2ゲート絶縁膜104に覆われている部分である。そのため、第1領域105aの方が第2領域105bよりも薄い。   In other words, the gate insulating layer 105 includes the first region 105a and the second region 105b. The first region 105a shows a part on the left side on the active region 102 in the gate width direction, and the second region 105b shows the remaining part on the active region 102 in the gate width direction and is in contact with the first region 105a. . That is, the first region 105 a is a portion of the first gate insulating film 103 that is not covered with the second gate insulating film 104, and the second region 105 b is the second gate insulating film of the first gate insulating film 103. It is a part covered with 104. Therefore, the first region 105a is thinner than the second region 105b.

ここで、第1ゲート絶縁膜103および第2ゲート絶縁膜104は、それぞれ、SiO膜であってもよく、SiO膜以外のシリコンを含む他の酸化膜(例えば、SiON膜(シリコン酸窒化膜))であっても良い。また、第1ゲート絶縁膜103および第2ゲート絶縁膜104は、それぞれ、2種類以上の酸化物が積層された膜であっても良く、例えばSiON膜とSiO膜とからなる積層膜であっても良い。この場合、第1ゲート絶縁膜103および第2ゲート絶縁膜104は、それぞれ、SiON膜の上にSiO膜が設けられていても良いし、SiO膜の上にSiON膜が設けられていても良い。 Here, the first gate insulating film 103 and the second gate insulating film 104 may each be an SiO 2 film, and other oxide films containing silicon other than the SiO 2 film (for example, SiON film (silicon oxynitride) Film)). Further, each of the first gate insulating film 103 and the second gate insulating film 104 may be a film in which two or more kinds of oxides are stacked, for example, a stacked film including a SiON film and a SiO 2 film. May be. In this case, the first gate insulating film 103 and the second gate insulating film 104, respectively, SiO 2 film may be provided on the SiON film, it has SiON film is provided on the SiO 2 film Also good.

また、第2ゲート絶縁膜104は、ゲート幅方向において左側の素子分離領域101からゲート中央部に向かって延びるように第1ゲート絶縁膜103の上面の一部を覆って設けられていてもよい。   The second gate insulating film 104 may be provided so as to cover a part of the upper surface of the first gate insulating film 103 so as to extend from the element isolation region 101 on the left side in the gate width direction toward the gate central portion. .

図2(a)〜(d)は、本実施形態に係る半導体記憶装置1の製造方法を示す断面図である。   2A to 2D are cross-sectional views illustrating a method for manufacturing the semiconductor memory device 1 according to this embodiment.

本実施形態に係る半導体記憶装置1を製造するためには、まず、不図示であるがシリコン基板100をパターンニングした後に不純物注入を行い、ウェルを形成する。また、シリコン基板100にトランジスタの閾値電圧を設定するための不純物注入を行う。これにより、図2(a)に示すように、シリコン基板100の表面には、活性領域102と、活性領域102を取り囲むように素子分離領域101とが形成される。   In order to manufacture the semiconductor memory device 1 according to the present embodiment, first, although not shown, the silicon substrate 100 is patterned, and then impurity implantation is performed to form a well. Further, impurity implantation for setting a threshold voltage of the transistor is performed on the silicon substrate 100. As a result, as shown in FIG. 2A, an active region 102 and an element isolation region 101 are formed on the surface of the silicon substrate 100 so as to surround the active region 102.

次に、図2(b)に示すように、例えば熱酸化法を用いて、活性領域102の表面に第2ゲート絶縁膜104を形成する。   Next, as shown in FIG. 2B, a second gate insulating film 104 is formed on the surface of the active region 102 by using, for example, a thermal oxidation method.

次に、不図示であるが第2ゲート絶縁膜104の上にレジスト膜を設け、図2(c)に示すようにレジスト膜108が例えば第2ゲート絶縁膜104の上面における右側の一部に残存するようにレジスト膜108をパターニングする。   Next, although not shown, a resist film is provided on the second gate insulating film 104, and the resist film 108 is formed on a part of the right side of the upper surface of the second gate insulating film 104 as shown in FIG. The resist film 108 is patterned so as to remain.

次に、レジスト膜108をマスクとして、第2ゲート絶縁膜104に対してエッチングを行う。これにより、図2(d)に示すように、第2ゲート絶縁膜104のうちレジスト膜に覆われていない部分が除去され、活性領域102のうち左側の残りの部分が露出する。その後、レジスト膜108を除去する。   Next, the second gate insulating film 104 is etched using the resist film 108 as a mask. As a result, as shown in FIG. 2D, the portion of the second gate insulating film 104 not covered with the resist film is removed, and the left portion of the active region 102 is exposed. Thereafter, the resist film 108 is removed.

次に、活性領域102のうち第2ゲート絶縁膜104に覆われている部分と第2ゲート絶縁膜104との間と、活性領域102のうち図2(d)に示す工程において露出した部分102aとに、例えば熱酸化法を用いて第1ゲート絶縁膜103を設ける。これにより、図2(e)に示すように、活性領域102の上にゲート絶縁膜105を設けることができる。ここで、第1ゲート絶縁膜103を、シリコン酸化膜の膜厚に換算した場合に第2ゲート絶縁膜104よりも薄くなるように形成する。   Next, a portion 102a of the active region 102 exposed between the portion covered with the second gate insulating film 104 and the second gate insulating film 104 and a portion of the active region 102 exposed in the step shown in FIG. In addition, the first gate insulating film 103 is provided by using, for example, a thermal oxidation method. Thereby, the gate insulating film 105 can be provided on the active region 102 as shown in FIG. Here, the first gate insulating film 103 is formed to be thinner than the second gate insulating film 104 when converted to the thickness of the silicon oxide film.

その後、導電膜(例えばポリシリコン膜)を堆積しリソグラフィーを行うことにより、ゲート電極106を形成する。これにより、図1(b)に示す半導体記憶装置1が形成される。   Thereafter, a gate electrode 106 is formed by depositing a conductive film (for example, a polysilicon film) and performing lithography. Thereby, the semiconductor memory device 1 shown in FIG. 1B is formed.

なお、本実施形態では、第2ゲート絶縁膜104を形成した後に第1ゲート絶縁膜103を形成したが、第1ゲート絶縁膜103を形成した後に第2ゲート絶縁膜104を形成してもよい。   In the present embodiment, the first gate insulating film 103 is formed after the second gate insulating film 104 is formed. However, the second gate insulating film 104 may be formed after the first gate insulating film 103 is formed. .

以下には、本実施形態に係る半導体記憶装置1が有するトランジスタの作用を示す。図17は、SiON膜を用いてゲート絶縁膜を形成し、ゲート絶縁膜の膜厚とドレイン電流の電流値との関係をシミュレーションした結果を示したものである。図17に示すように、ゲート絶縁膜厚を2nmから6nmへと3倍にすると、ドレイン電流は約1/6となっている。例えば、SRAMセルを構成するNMOSトランジスタの活性領域の幅をWとし、第1ゲート絶縁膜の幅をWa1とし、第2ゲート絶縁膜の幅をWa2とする。また、ドライブトランジスタを第1ゲート絶縁膜で形成し、ドライブトランジスタの単位Wあたりのドレイン電流をIddとし、アクセストランジスタの第1ゲート絶縁膜で形成したトランジスタ部分を流れる単位Wあたりのドレイン電流をIda1とし、第2ゲート絶縁膜で形成したトランジスタ部分を流れる単位Wあたりのドレイン電流をIda2とすると、
W×Idd=1.5(Wa1×Ida1+Wa2×Ida2) ・・・(1)
W=Wa1+Wa2=140 ・・・(2)
このとき、第2ゲート絶縁膜の膜厚が第1ゲート絶縁膜の膜厚の3倍であると仮定すると、
Ida2=Ida1/6 ・・・(3)
また、 Ida1=Idd ・・・(4)
以上(1)〜(4)より、
Wa1=84nm、 Wa2=56nm
となる。
Hereinafter, the operation of the transistor included in the semiconductor memory device 1 according to this embodiment will be described. FIG. 17 shows the result of simulating the relationship between the thickness of the gate insulating film and the current value of the drain current by forming the gate insulating film using the SiON film. As shown in FIG. 17, when the gate insulating film thickness is tripled from 2 nm to 6 nm, the drain current is about 1/6. For example, the width of the active region of the NMOS transistor constituting the SRAM cell is W, the width of the first gate insulating film is W a1, and the width of the second gate insulating film is W a2 . Further, the drive transistor is formed of the first gate insulating film, the drain current per unit W of the drive transistor is I dd, and the drain current per unit W flowing through the transistor portion formed of the first gate insulating film of the access transistor is and I da1, when the drain current per unit W through transistor portion formed in the second gate insulating film and I da2,
W × I dd = 1.5 (W a1 × I da1 + W a2 × I da2) ··· (1)
W = W a1 + W a2 = 140 (2)
At this time, assuming that the thickness of the second gate insulating film is three times the thickness of the first gate insulating film,
I da2 = I da1 / 6 ··· (3)
In addition, I da1 = I dd (4)
From (1) to (4) above,
W a1 = 84nm, W a2 = 56nm
It becomes.

本実施形態によると、膜厚が互いに異なる2つのゲート絶縁膜のゲート幅方向の長さを制御することにより、図17に示すようにアクセストランジスタQ1,Q1’の電流駆動能力を制御できる。よって、半導体記憶装置1においてベータ比のばらつきを少なくすることができる。   According to the present embodiment, by controlling the length in the gate width direction of two gate insulating films having different film thicknesses, the current drive capability of the access transistors Q1 and Q1 'can be controlled as shown in FIG. Therefore, the variation of the beta ratio in the semiconductor memory device 1 can be reduced.

また、一対のアクセストランジスタQ1,Q1’と一対のドライブトランジスタQ2,Q2’とにおいて、チャネル幅やゲート電極の大きさが略同一である。よって、NMOSトランジスタを形成する活性領域には、図18(a)に示す段差117aは存在しない。そのため、ゲート電極を形成する際などに活性領域幅が設定値からずれてしまうことを防止できる。   The pair of access transistors Q1, Q1 'and the pair of drive transistors Q2, Q2' have substantially the same channel width and gate electrode size. Therefore, the step 117a shown in FIG. 18A does not exist in the active region where the NMOS transistor is formed. For this reason, it is possible to prevent the active region width from deviating from the set value when the gate electrode is formed.

また、一対のアクセストランジスタQ1,Q1’のゲート電極と一対のドライブトランジスタQ2,Q2’のゲート電極とを略同一の大きさにすることができるので、最小ピッチでゲート電極をレイアウトできるようになり、SRAMセルの小型化を図ることができる。例えば、図18(a)に示すアクセストランジスタのゲート電極のゲート長は90nmである。しかし、本実施形態に係る半導体記憶装置1では、アクセストランジスタQ1,Q1’のゲート電極のゲート長をそれぞれドライブトランジスタQ2,Q2’のゲート電極のゲート長と同じ70nmにすることができるので、図18(a)に示す半導体記憶装置に比べてSRAMセルの縦方向における大きさを20nm縮小することができる。これにより、スタティック型半導体記憶装置においてトランジスタ特性のばらつきをおさえることができ、信頼性が高く且つ高集積な半導体記憶装置を提供することができる。   Further, since the gate electrodes of the pair of access transistors Q1, Q1 ′ and the gate electrodes of the pair of drive transistors Q2, Q2 ′ can be made substantially the same size, the gate electrodes can be laid out at the minimum pitch. Therefore, it is possible to reduce the size of the SRAM cell. For example, the gate length of the gate electrode of the access transistor shown in FIG. 18A is 90 nm. However, in the semiconductor memory device 1 according to the present embodiment, the gate lengths of the gate electrodes of the access transistors Q1, Q1 ′ can be set to 70 nm, which is the same as the gate length of the gate electrodes of the drive transistors Q2, Q2 ′. Compared to the semiconductor memory device shown in FIG. 18A, the size of the SRAM cell in the vertical direction can be reduced by 20 nm. As a result, variations in transistor characteristics can be suppressed in the static semiconductor memory device, and a highly reliable and highly integrated semiconductor memory device can be provided.

(第2の実施形態)
図3(a)は、本実施形態に係る半導体記憶装置2の一部の構成を示す上面図である。図3(b)は、図3(a)に示すIIIB−IIIB線における断面図である。本実施形態は上記第1の実施形態の変形であり、その相違点は第1ゲート絶縁膜の上面における第2ゲート絶縁膜の位置である。以下では、上記第1の実施形態とは異なる箇所を主に説明する。
(Second Embodiment)
FIG. 3A is a top view showing a partial configuration of the semiconductor memory device 2 according to the present embodiment. FIG. 3B is a cross-sectional view taken along line IIIB-IIIB shown in FIG. This embodiment is a modification of the first embodiment, and the difference is the position of the second gate insulating film on the upper surface of the first gate insulating film. In the following, portions different from the first embodiment will be mainly described.

図3(b)に示すように、ゲート絶縁層205は、第1ゲート絶縁膜203と、相対的に厚膜の第2ゲート絶縁膜204とを有している。第1ゲート絶縁膜203は、シリコン酸化膜の膜厚に換算した場合に第2ゲート絶縁膜204よりも薄くなるように形成されており、活性領域102の上に設けられている。第2ゲート絶縁膜204は、第1ゲート絶縁膜203の上面における中央を覆っている。   As shown in FIG. 3B, the gate insulating layer 205 includes a first gate insulating film 203 and a relatively thick second gate insulating film 204. The first gate insulating film 203 is formed to be thinner than the second gate insulating film 204 when converted to the thickness of the silicon oxide film, and is provided on the active region 102. The second gate insulating film 204 covers the center of the upper surface of the first gate insulating film 203.

換言すると、ゲート絶縁層205には、第1領域205aと第2領域205bとが存在している。第1領域205aは活性領域102の中央に存在しており、第2領域205bは第1領域205aを挟んでおり第1領域205aに接している。第1領域205aは、第1ゲート絶縁膜203のうち第2ゲート絶縁膜204に覆われていない部分であり、第2領域205bは、第1ゲート絶縁膜203のうち第2ゲート絶縁膜204に覆われている部分である。そのため、第1領域205aの方が第2領域205bよりも薄い。また、第2領域205aが、活性領域102の中央に存在しており、第1領域205bが第2領域を挟んで第2領域205aに接しているように設けられていてもよい。   In other words, the gate insulating layer 205 includes the first region 205a and the second region 205b. The first region 205a exists in the center of the active region 102, and the second region 205b sandwiches the first region 205a and is in contact with the first region 205a. The first region 205 a is a portion of the first gate insulating film 203 that is not covered with the second gate insulating film 204, and the second region 205 b is the second gate insulating film 204 of the first gate insulating film 203. It is a covered part. Therefore, the first region 205a is thinner than the second region 205b. Further, the second region 205a may be provided in the center of the active region 102, and the first region 205b may be in contact with the second region 205a across the second region.

図4(a)〜(e)は、本実施形態に係る半導体記憶装置2の製造方法を示す図である。   4A to 4E are views showing a method for manufacturing the semiconductor memory device 2 according to this embodiment.

まず、図4(a)に示すように、シリコン基板100の表面には、活性領域102と、活性領域102を取り囲むように素子分離領域101とを形成する。   First, as shown in FIG. 4A, an active region 102 and an element isolation region 101 are formed on the surface of the silicon substrate 100 so as to surround the active region 102.

次に、図4(b)に示すように、例えば熱酸化法を用いて、活性領域102の表面に第2ゲート絶縁膜204を形成する。ここで、第2ゲート絶縁膜204としては、上記第1の実施形態の第2ゲート絶縁膜104を用いることができる。   Next, as shown in FIG. 4B, a second gate insulating film 204 is formed on the surface of the active region 102 by using, for example, a thermal oxidation method. Here, as the second gate insulating film 204, the second gate insulating film 104 of the first embodiment can be used.

次に、不図示であるが第2ゲート絶縁膜204の上にレジスト膜を設け、図4(c)に示すようにレジスト膜208が例えば第2ゲート絶縁膜204の上面における中央に残存するようにレジスト膜208をパターニングする。   Next, although not shown, a resist film is provided on the second gate insulating film 204 so that the resist film 208 remains at the center on the upper surface of the second gate insulating film 204 as shown in FIG. 4C, for example. The resist film 208 is patterned.

次に、レジスト膜208をマスクとして、第2ゲート絶縁膜204に対してエッチングを行う。これにより、図4(d)に示すように、第2ゲート絶縁膜204のうちレジスト膜に覆われていない部分が除去され、活性領域102のうち周縁部分が露出する。その後、レジスト膜208を除去する。   Next, the second gate insulating film 204 is etched using the resist film 208 as a mask. As a result, as shown in FIG. 4D, the portion of the second gate insulating film 204 not covered with the resist film is removed, and the peripheral portion of the active region 102 is exposed. Thereafter, the resist film 208 is removed.

次に、活性領域102のうち第2ゲート絶縁膜204に覆われている部分と第2ゲート絶縁膜204との間と、活性領域102のうち図4(d)に示す工程において露出した部分102aとに、例えば熱酸化法を用いて第1ゲート絶縁膜203を設ける。これにより、図4(e)に示すように、活性領域102の上にゲート絶縁膜205を設けることができる。ここで、第1ゲート絶縁膜203としては、上記第1の実施形態の第1ゲート絶縁膜103を用いることができる。   Next, a portion 102a of the active region 102 exposed between the portion covered with the second gate insulating film 204 and the second gate insulating film 204 and a portion of the active region 102 exposed in the step shown in FIG. 4D. In addition, the first gate insulating film 203 is provided using, for example, a thermal oxidation method. Thereby, as shown in FIG. 4E, a gate insulating film 205 can be provided on the active region 102. Here, as the first gate insulating film 203, the first gate insulating film 103 of the first embodiment can be used.

その後、導電膜(例えばポリシリコン膜)を堆積しリソグラフィーを行うことにより、ゲート電極106を形成する。これにより、図3(b)に示す半導体記憶装置2が形成される。   Thereafter, a gate electrode 106 is formed by depositing a conductive film (for example, a polysilicon film) and performing lithography. Thereby, the semiconductor memory device 2 shown in FIG. 3B is formed.

なお、本実施形態においても、第1ゲート絶縁膜203を形成した後に第2ゲート絶縁膜204を形成してもよい。   Also in this embodiment, the second gate insulating film 204 may be formed after the first gate insulating film 203 is formed.

以上説明したように、本実施形態は、上記第1の実施形態と略同一の効果および作用を奏する。   As described above, the present embodiment has substantially the same effects and operations as the first embodiment.

すなわち、本実施形態に係る半導体記憶装置2は、図17に示す特性を示す。   That is, the semiconductor memory device 2 according to this embodiment exhibits the characteristics shown in FIG.

また、膜厚が互いに異なるゲート絶縁膜のゲート幅方向の長さを制御することにより、半導体記憶装置2においてベータ比のばらつきを少なくすることができる。また、半導体記憶装置の製造工程中にアクセストランジスタQ1,Q1’やドライブトランジスタQ2,Q2’のチャネル幅等が設定値からずれてしまうことを防止できる。さらには、スタティック型半導体記憶装置においてトランジスタ特性のばらつきをおさえることができ、信頼性が高く且つ高集積な半導体記憶装置を提供することができる。   Further, by controlling the length of the gate insulating films having different film thicknesses in the gate width direction, variation in the beta ratio in the semiconductor memory device 2 can be reduced. Further, it is possible to prevent the channel widths and the like of the access transistors Q1 and Q1 'and the drive transistors Q2 and Q2' from deviating from the set values during the manufacturing process of the semiconductor memory device. Further, variation in transistor characteristics can be suppressed in the static semiconductor memory device, and a highly reliable semiconductor memory device with high reliability can be provided.

さらに、本実施形態は、上記第1の実施形態とは異なり、以下に示す効果を奏する。   Furthermore, unlike the first embodiment, this embodiment has the following effects.

実際の半導体記憶装置の製造プロセスにおいては、理想的な状態が維持されるわけではなく、製造プロセス中におけるパターンの重ね合わせにズレが生じる場合がある。このようにズレが生じた場合、上記第1の実施形態では、図5(a)に示す状態から図5(b)に示す状態となってしまう。具体的には、第1ゲート絶縁膜103のうち第2ゲート絶縁膜104に覆われていない部分のゲート幅方向における幅がW1aからW3aへ変化し、ゲート幅方向における第2ゲート絶縁膜の幅がWa2からWa4へと変化する。その結果、Wa1/Wa2とWa3/Wa4とは相異なる。よって、トランジスタ特性が変化する場合がある。 In an actual manufacturing process of a semiconductor memory device, an ideal state is not maintained, and a pattern may be misaligned during the manufacturing process. When such a deviation occurs, the state shown in FIG. 5A is changed to the state shown in FIG. 5B in the first embodiment. Specifically, the width in the gate width direction of the portion of the first gate insulating film 103 that is not covered by the second gate insulating film 104 changes from W 1a to W 3a, and the second gate insulating film in the gate width direction Changes from W a2 to W a4 . As a result, W a1 / W a2 and W a3 / W a4 are different. Thus, transistor characteristics may change.

一方、本実施形態では、製造プロセス中におけるパターンの重ね合わせにズレが生じた場合には、第1ゲート絶縁膜203のうち第2ゲート絶縁膜204に覆われていない部分のゲート幅方向における幅については、図5(c)および図5(d)に示すように、Wb1lがWb3lとなり、Wb1rがWb3rとなる。しかし、ゲート幅方向における第2ゲート絶縁膜204の幅はWb2のままである。その結果、(Wb1l+Wb1r)/Wb2と(Wb3l+Wb3r)/Wb2とは略同一となる。よって、本実施形態にかかる半導体記憶装置では、パターンの重ね合わせにズレが生じた場合であっても、トランジスタ特性に影響を与えない。 On the other hand, in this embodiment, when the pattern overlap during the manufacturing process occurs, the width in the gate width direction of the portion of the first gate insulating film 203 that is not covered by the second gate insulating film 204 is obtained. for, as shown in FIG. 5 (c) and FIG. 5 (d), W b1l is next W b3l, W b1r is W B3R. However, the width of the second gate insulating film 204 in the gate width direction remains Wb2 . As a result, (W b1l + W b1r ) / W b2 and (W b3l + W b3r ) / W b2 are substantially the same. Therefore, in the semiconductor memory device according to the present embodiment, even if a pattern is misaligned, the transistor characteristics are not affected.

(第3の実施形態)
図6(a)は、本実施形態に係る半導体記憶装置の一部の構成を示す上面図である。図6(b)は、図6(a)に示すVIB−VIB線における断面図である。本実施形態では、第1ゲート絶縁膜303と第2ゲート絶縁膜304とでは誘電率が相異なる。以下では、上記第1の実施形態とは異なる箇所を主に説明する。
(Third embodiment)
FIG. 6A is a top view showing a partial configuration of the semiconductor memory device according to the present embodiment. FIG. 6B is a cross-sectional view taken along line VIB-VIB shown in FIG. In the present embodiment, the first gate insulating film 303 and the second gate insulating film 304 have different dielectric constants. In the following, portions different from the first embodiment will be mainly described.

図6(b)に示すように、ゲート絶縁層305は、第1ゲート絶縁膜303と、第2ゲート絶縁膜304とを有している。第1ゲート絶縁膜303は、ゲート幅方向において一方の素子分離領域101(図6(b)では左側の素子分離領域)からゲート中央部に向かって延びるように活性領域102上の一部に設けられている。第2ゲート絶縁膜304は、ゲート幅方向における活性領域102の残りの部分に設けられており、第1ゲート絶縁膜303に接しているとともに第1ゲート絶縁膜303と略同一の膜厚となるように形成されている。また、第2ゲート絶縁膜304は、第1ゲート絶縁膜303よりも高誘電率である。   As illustrated in FIG. 6B, the gate insulating layer 305 includes a first gate insulating film 303 and a second gate insulating film 304. The first gate insulating film 303 is provided on a part of the active region 102 so as to extend from one element isolation region 101 (left side element isolation region in FIG. 6B) toward the gate center in the gate width direction. It has been. The second gate insulating film 304 is provided in the remaining part of the active region 102 in the gate width direction, is in contact with the first gate insulating film 303 and has substantially the same thickness as the first gate insulating film 303. It is formed as follows. The second gate insulating film 304 has a higher dielectric constant than the first gate insulating film 303.

換言すると、ゲート絶縁層305には、第1領域305aと第2領域305bとが存在している。第1領域305aはゲート幅方向における活性領域102上の右側の一部を表し、第2領域305bはゲート幅方向における活性領域102上の左側の一部を現しており第1領域305aに接している。第1領域305aには第2ゲート絶縁膜304が存在しており、第2領域305bには第1ゲート絶縁膜303が存在している。   In other words, the gate insulating layer 305 includes the first region 305a and the second region 305b. The first region 305a represents a part on the right side on the active region 102 in the gate width direction, and the second region 305b represents a part on the left side on the active region 102 in the gate width direction and is in contact with the first region 305a. Yes. A second gate insulating film 304 is present in the first region 305a, and a first gate insulating film 303 is present in the second region 305b.

ここで、第1ゲート絶縁膜303は、SiO膜であっても良く、SiO膜以外のシリコンを含む他の酸化膜(例えば、SiON膜(シリコン酸窒化膜))であっても良い。また、第1ゲート絶縁膜303は、2種類以上の酸化物が積層された膜であってもよく、例えばSiON膜とSiO膜とからなる積層膜であっても良い。この場合、第1ゲート絶縁膜303は、SiON膜の上にSiO膜が設けられていても良く、SiO膜の上にSiON膜が設けられていても良い。 Here, the first gate insulating film 303 may be a SiO 2 film or another oxide film containing silicon other than the SiO 2 film (for example, a SiON film (silicon oxynitride film)). Further, the first gate insulating film 303 may be a film in which two or more kinds of oxides are stacked, for example, a stacked film including a SiON film and a SiO 2 film. In this case, the first gate insulating film 303, which may be the SiO 2 film is provided on the SiON film may be SiON film is provided on the SiO 2 film.

第2ゲート絶縁膜304は、酸化物系高誘電率材料からなる膜、遷移金属の酸化物膜、遷移金属のアルミネートまたは遷移金属のシリケート材料からなる膜であることが好ましい。酸化物系高誘電率材料からなる膜は、例えば、Al膜、Y膜、ZrO膜、HfO膜、Ta膜、La膜またはPrである。 The second gate insulating film 304 is preferably a film made of an oxide-based high dielectric constant material, a transition metal oxide film, a transition metal aluminate, or a film made of a transition metal silicate material. The film made of an oxide-based high dielectric constant material is, for example, an Al 2 O 3 film, a Y 2 O 3 film, a ZrO 2 film, a HfO 2 film, a Ta 2 O 5 film, a La 2 O 3 film, or a Pr 2 O 3 film. It is.

また、第2ゲート絶縁膜304は、2種類以上の酸化物が積層された積層膜、例えば、SiO膜とHfO膜とからなる膜であっても良い。 The second gate insulating film 304 may be a laminated film in which two or more kinds of oxides are laminated, for example, a film made of a SiO 2 film and a HfO 2 film.

また、活性領域102上おいて、第1ゲート絶縁膜303と第2ゲート絶縁膜304とは、図6(b)に示す配置とは逆の位置に設けられていてもよい。   Further, on the active region 102, the first gate insulating film 303 and the second gate insulating film 304 may be provided at positions opposite to the arrangement shown in FIG.

図7(a)〜(e)は、本実施形態に係る半導体記憶装置3の製造方法を示す断面図である。   7A to 7E are cross-sectional views illustrating a method for manufacturing the semiconductor memory device 3 according to this embodiment.

まず、図7(a)に示すように、シリコン基板100の表面には、活性領域102と、活性領域102を取り囲むように素子分離領域101とを形成する。   First, as shown in FIG. 7A, an active region 102 and an element isolation region 101 are formed on the surface of the silicon substrate 100 so as to surround the active region 102.

次に、図7(b)に示すように、原子層堆積(Atomic Layer Deposition 、以下「ALD」という)法、CVD(Chemical Vapor Deposition)法またはスパッタリング法を用いて、活性領域102および素子分離領域101の表面に第2ゲート絶縁膜304を形成する。ここで、ALD法を用いて第2ゲート絶縁膜を形成すれば、膜厚および組成が極めて均質な第2ゲート絶縁膜を形成することができ、その結果、原子層レベルでの材料設計を容易に行うことができる。そのため、ALD法を用いて第2ゲート絶縁膜を設けることが好ましい。   Next, as shown in FIG. 7B, the active region 102 and the element isolation region are formed by using an atomic layer deposition (hereinafter referred to as “ALD”) method, a CVD (Chemical Vapor Deposition) method, or a sputtering method. A second gate insulating film 304 is formed on the surface of 101. Here, if the second gate insulating film is formed by using the ALD method, the second gate insulating film having a very uniform film thickness and composition can be formed. As a result, material design at the atomic layer level is easy. Can be done. Therefore, it is preferable to provide the second gate insulating film by using the ALD method.

次に、不図示であるが第2ゲート絶縁膜304の上にレジスト膜を設け、図7(c)に示すようにレジスト膜308が例えば第2ゲート絶縁膜304の上面における右側の一部に残存するようにレジスト膜308をパターニングする。   Next, although not shown, a resist film is provided on the second gate insulating film 304, and the resist film 308 is formed on a part of the right side of the upper surface of the second gate insulating film 304 as shown in FIG. The resist film 308 is patterned so as to remain.

次に、レジスト膜308をマスクとして、第2ゲート絶縁膜304に対してエッチングを行う。これにより、図7(d)に示すように、第2ゲート絶縁膜304のうちレジスト膜に覆われていない部分が除去され、活性領域102のうち左側の残りの部分が露出する。その後、レジスト膜308を除去する。   Next, the second gate insulating film 304 is etched using the resist film 308 as a mask. As a result, as shown in FIG. 7D, the portion of the second gate insulating film 304 that is not covered with the resist film is removed, and the left portion of the active region 102 is exposed. Thereafter, the resist film 308 is removed.

次に、例えば熱酸化法を用いて活性領域102のうち図7(d)に示す工程において露出した部分102aに、第1ゲート絶縁膜303を設ける。ここで、第1ゲート絶縁膜303を第2ゲート絶縁膜304と略同一の膜厚となるように設ける。これにより、図7(e)に示すように、活性領域102の上にゲート絶縁膜305を設けることができる。   Next, the first gate insulating film 303 is provided on the portion 102a exposed in the step shown in FIG. 7D of the active region 102 using, for example, a thermal oxidation method. Here, the first gate insulating film 303 is provided to have substantially the same thickness as the second gate insulating film 304. As a result, a gate insulating film 305 can be provided on the active region 102 as shown in FIG.

その後、導電膜(例えばポリシリコン膜)を堆積しリソグラフィーを行うことにより、ゲート電極106を形成する。これにより、図6(b)に示す半導体記憶装置3が形成される。   Thereafter, a gate electrode 106 is formed by depositing a conductive film (for example, a polysilicon film) and performing lithography. Thereby, the semiconductor memory device 3 shown in FIG. 6B is formed.

なお、本実施形態では、第2ゲート絶縁膜304を形成した後に第1ゲート絶縁膜303を形成したが、第1ゲート絶縁膜303を形成した後に第2ゲート絶縁膜304を形成してもよい。   In this embodiment, the first gate insulating film 303 is formed after the second gate insulating film 304 is formed. However, the second gate insulating film 304 may be formed after the first gate insulating film 303 is formed. .

ここで、上記のような作成方法で形成されたトランジスタの作用について述べる。第2ゲート絶縁膜で形成したトランジスタ部分を流れる単位Wあたりのドレイン電流Ida2が第1ゲート絶縁膜で形成したトランジスタ部分を流れる単位Wあたりのドレイン電流Ida1の1/6であるとすると、
Ida1=6Ida2 ・・・(5)
トランジスタのドレイン電流は次式で表されるので、
Id=Wmeffε(Vg-Vt)2/2Ld ・・・(6)
ここで、W:チャネル幅、L:チャネル長、d:ゲート絶縁膜厚、μeff:キャリアの実効移動度、ε:ゲート絶縁膜の誘電率、Vg:ゲート電圧、Vt:閾値電圧である。
Here, the operation of the transistor formed by the above manufacturing method will be described. When the drain current I da2 per unit W through transistor portion formed in the second gate insulating film is a 1/6 of the drain current I da1 per unit W through transistor portion formed by the first gate insulating film,
I da1 = 6I da2 ··· (5 )
Since the drain current of the transistor is expressed by the following equation,
I d = Wm eff ε (V g −V t ) 2 / 2Ld (6)
Here, W: channel width, L: channel length, d: gate insulating film thickness, μ eff : effective carrier mobility, ε: gate insulating film dielectric constant, V g : gate voltage, V t : threshold voltage is there.

(6)式より単位W当りのIda1とIda2は、
Ida1=μeffε1(Vg-Vt1)2/2Ld ・・・(7)
Ida2=μeffε2(Vg-Vt2)2/2Ld ・・・(8)
である。
ここで、SRAMセルを構成するNMOSトランジスタの活性領域の加工寸法をW=140nm、ベータ比=1.5、アクセストランジスタの薄膜ゲート絶縁膜の幅をWa1、アクセストランジスタの厚膜ゲート絶縁膜の幅をWa2、ドライブトランジスタは薄膜ゲート絶縁膜で形成し単位Wあたりのドレイン電流をIddとすると、
W×Idd=1.5(Wa1×Ida1+Wa2×Ida2) ・・・(9)
W=Wa1+Wa2=140 ・・・(10)
∴Wa1=84nm、 Wa2=56nm
となる。
(6) I da1 and I da2 per unit W from the equation,
I da1 = μ eff ε 1 (V g -V t1 ) 2 / 2Ld (7)
I da2 = μ eff ε 2 (V g -V t2 ) 2 / 2Ld (8)
It is.
Here, the processing size of the active region of the NMOS transistor constituting the SRAM cell is W = 140 nm, the beta ratio = 1.5, the width of the thin gate insulating film of the access transistor is W a1 , and the thickness of the thick gate insulating film of the access transistor is When the width is W a2 , the drive transistor is formed of a thin gate insulating film, and the drain current per unit W is I dd ,
W × I dd = 1.5 (W a1 × I da1 + W a2 × I da2) ··· (9)
W = W a1 + W a2 = 140 (10)
∴W a1 = 84nm, W a2 = 56nm
It becomes.

以上説明したように、本実施形態では、誘電率が相異なる2つのゲート絶縁膜を用いてアクセストランジスタの電流駆動能力を制御する。この場合であっても、半導体記憶装置3においてベータ比のばらつきを少なくすることができる。   As described above, in this embodiment, the current drive capability of the access transistor is controlled using two gate insulating films having different dielectric constants. Even in this case, variations in the beta ratio in the semiconductor memory device 3 can be reduced.

また、上記第1の実施形態と同じように、半導体記憶装置の製造工程中に活性領域幅が所望値からずれてしまうことを防止できる。また、スタティック型半導体記憶装置においてトランジスタ特性のばらつきを防止することができるので、信頼性が高く且つ高集積な半導体記憶装置を提供できる。   Further, as in the first embodiment, it is possible to prevent the active region width from deviating from a desired value during the manufacturing process of the semiconductor memory device. In addition, since variation in transistor characteristics can be prevented in a static semiconductor memory device, a highly reliable and highly integrated semiconductor memory device can be provided.

さらに、本実施形態では、第2ゲート絶縁膜304の膜厚が第1ゲート絶縁膜303の膜厚と略同一であるので、半導体記憶装置3の信頼性を上記第1および第2の実施形態よりも更に向上させることができる。具体的には、本実施形態のようにゲート絶縁膜層305が同一の膜厚の第1ゲート絶縁膜303および第2ゲート絶縁膜304で構成される場合、膜厚の相違に起因する段差部がゲート絶縁膜の延長方向に形成されることを抑制できる。その結果、ゲート絶縁膜305の上にゲート電極材料を設けても、ゲート電極材料の残渣が段差部に発生することを防止できる。よって、本実施形態に係る半導体記憶装置3は、上記第1および第2の実施形態に係る半導体記憶装置1,2に比べてさらに信頼性を向上させることができる。   Further, in the present embodiment, since the thickness of the second gate insulating film 304 is substantially the same as the thickness of the first gate insulating film 303, the reliability of the semiconductor memory device 3 is set to the first and second embodiments. Can be further improved. Specifically, when the gate insulating film layer 305 is composed of the first gate insulating film 303 and the second gate insulating film 304 having the same film thickness as in the present embodiment, a step portion caused by the difference in film thickness Can be prevented from being formed in the extending direction of the gate insulating film. As a result, even when a gate electrode material is provided over the gate insulating film 305, the residue of the gate electrode material can be prevented from being generated in the step portion. Therefore, the semiconductor memory device 3 according to the present embodiment can further improve the reliability as compared with the semiconductor memory devices 1 and 2 according to the first and second embodiments.

(第4の実施形態)
図8(a)は、本実施形態に係る半導体記憶装置の一部の構成を示す上面図である。図8(b)は、図8(a)に示すVIIIB−VIIIB線における断面図である。本実施形態は上記第3の実施形態の変形であり、その相違点は活性領域における第1および第2ゲート絶縁膜の位置である。以下では、上記第3の実施形態とは異なる箇所を主に説明する。
(Fourth embodiment)
FIG. 8A is a top view showing a partial configuration of the semiconductor memory device according to the present embodiment. FIG.8 (b) is sectional drawing in the VIIIB-VIIIB line | wire shown to Fig.8 (a). The present embodiment is a modification of the third embodiment, and the difference is the position of the first and second gate insulating films in the active region. In the following, portions different from the third embodiment will be mainly described.

図8(b)に示すように、ゲート絶縁層405は、第1ゲート絶縁膜403と、第1ゲート絶縁膜403よりも誘電率の高い第2ゲート絶縁膜404とを有している。第2ゲート絶縁膜404は活性領域102の中央に設けられている。第1ゲート絶縁膜403は第2ゲート絶縁膜404を挟むように設けられており、第2ゲート絶縁膜404に接しているとともに第1ゲート絶縁膜403と略同一の膜厚となるように形成されている。   As illustrated in FIG. 8B, the gate insulating layer 405 includes a first gate insulating film 403 and a second gate insulating film 404 having a dielectric constant higher than that of the first gate insulating film 403. The second gate insulating film 404 is provided in the center of the active region 102. The first gate insulating film 403 is provided so as to sandwich the second gate insulating film 404 and is formed so as to be in contact with the second gate insulating film 404 and have substantially the same thickness as the first gate insulating film 403. Has been.

換言すると、ゲート絶縁層405には、第1領域405aと第2領域405bとが存在している。第1領域405aは活性領域102の中央に存在しており、第2領域405bは第1領域405aを挟むように存在しており第1領域405aに接している。第1領域405aは第2ゲート絶縁膜404であり、第2領域405bは第1ゲート絶縁膜403である。   In other words, the gate insulating layer 405 includes the first region 405a and the second region 405b. The first region 405a exists in the center of the active region 102, and the second region 405b exists so as to sandwich the first region 405a and is in contact with the first region 405a. The first region 405 a is the second gate insulating film 404, and the second region 405 b is the first gate insulating film 403.

なお、本実施形態では、第2ゲート絶縁膜404が活性領域102の中央に設けられており、第1ゲート絶縁膜403が第2ゲート絶縁膜404を挟んで第2ゲート絶縁膜404に接しているように設けられていても良い。   In this embodiment, the second gate insulating film 404 is provided in the center of the active region 102, and the first gate insulating film 403 is in contact with the second gate insulating film 404 with the second gate insulating film 404 interposed therebetween. May be provided.

図9(a)〜(e)は、本実施形態に係る半導体記憶装置4の製造方法を示す断面図である。   9A to 9E are cross-sectional views illustrating a method for manufacturing the semiconductor memory device 4 according to this embodiment.

まず、図9(a)に示すように、シリコン基板100の表面には、活性領域102と、活性領域102を取り囲むように素子分離領域101とを形成する。   First, as shown in FIG. 9A, an active region 102 and an element isolation region 101 are formed on the surface of the silicon substrate 100 so as to surround the active region 102.

次に、図9(b)に示すように、ALD法、CVD法またはスパッタリング法を用いて、活性領域102および素子分離領域101の表面に第2ゲート絶縁膜404を形成する。ここで、第2ゲート絶縁膜404としては、上記第3の実施形態における第2ゲート絶縁膜304を用いることができる。   Next, as shown in FIG. 9B, a second gate insulating film 404 is formed on the surfaces of the active region 102 and the element isolation region 101 by using an ALD method, a CVD method, or a sputtering method. Here, as the second gate insulating film 404, the second gate insulating film 304 in the third embodiment can be used.

次に、不図示であるが第2ゲート絶縁膜404の上にレジスト膜を設け、図9(c)に示すようにレジスト膜408が例えば第2ゲート絶縁膜404の上面における中央に残存するようにレジスト膜408をパターニングする。   Next, although not shown, a resist film is provided on the second gate insulating film 404 so that the resist film 408 remains at the center of the upper surface of the second gate insulating film 404 as shown in FIG. 9C, for example. The resist film 408 is patterned.

次に、レジスト膜408をマスクとして、第2ゲート絶縁膜404に対してエッチングを行う。これにより、図9(d)に示すように、第2ゲート絶縁膜404のうちレジスト膜408に覆われていない部分が除去され、活性領域102のうち周縁部分が露出する。その後、レジスト膜408を除去する。   Next, the second gate insulating film 404 is etched using the resist film 408 as a mask. As a result, as shown in FIG. 9D, the portion of the second gate insulating film 404 not covered with the resist film 408 is removed, and the peripheral portion of the active region 102 is exposed. Thereafter, the resist film 408 is removed.

次に、例えば熱酸化法を用いて活性領域102のうち図9(d)に示す工程において露出した部分102aに、第1ゲート絶縁膜403を設ける。ここで、第1ゲート絶縁膜403としては、上記第3の実施形態における第1ゲート絶縁膜303を用いることができる。これにより、図9(e)に示すように、活性領域102の上にゲート絶縁膜405を設けることができる。   Next, the first gate insulating film 403 is provided on the portion 102a exposed in the step shown in FIG. 9D of the active region 102 by using, for example, a thermal oxidation method. Here, as the first gate insulating film 403, the first gate insulating film 303 in the third embodiment can be used. As a result, a gate insulating film 405 can be provided on the active region 102 as shown in FIG.

その後、導電膜(例えばポリシリコン膜)を堆積しリソグラフィーを行うことにより、ゲート電極106を形成する。これにより、図8(b)に示す半導体記憶装置4が形成される。   Thereafter, a gate electrode 106 is formed by depositing a conductive film (for example, a polysilicon film) and performing lithography. Thereby, the semiconductor memory device 4 shown in FIG. 8B is formed.

なお、本実施形態では、第2ゲート絶縁膜404を形成した後に第1ゲート絶縁膜403を形成したが、第1ゲート絶縁膜403を形成した後に第2ゲート絶縁膜404を形成してもよい。   In this embodiment, the first gate insulating film 403 is formed after the second gate insulating film 404 is formed. However, the second gate insulating film 404 may be formed after the first gate insulating film 403 is formed. .

以上説明したように、本実施形態と上記第3の実施形態との相違点は、上記第3活性領域102における第1ゲート絶縁膜403および第2ゲート絶縁膜404の位置のみである。よって、本実施形態は、上記第3の実施形態と略同一の効果および作用を奏する。   As described above, the difference between the present embodiment and the third embodiment is only the positions of the first gate insulating film 403 and the second gate insulating film 404 in the third active region 102. Therefore, this embodiment has substantially the same effects and operations as the third embodiment.

(第5の実施形態)
図10(a)は、本実施形態に係る半導体記憶装置の一部の構成を示す上面図である。図10(b)は、図10(a)に示すXB−XB線における断面図である。本実施形態では、第1ゲート絶縁膜と第2ゲート絶縁膜とでは誘電率および膜厚がそれぞれ相異なる。以下では、上記第1の実施形態とは異なる箇所を主に説明する。
(Fifth embodiment)
FIG. 10A is a top view showing a partial configuration of the semiconductor memory device according to the present embodiment. FIG. 10B is a cross-sectional view taken along line XB-XB shown in FIG. In the present embodiment, the first gate insulating film and the second gate insulating film have different dielectric constants and film thicknesses. In the following, portions different from the first embodiment will be mainly described.

図10(b)に示すように、ゲート絶縁層505は、第1ゲート絶縁膜503と第2ゲート絶縁膜504とを有している。第1ゲート絶縁膜503は活性領域102における例えばゲート幅方向において右側の素子分離領域101からゲート中央部に向って延びるように活性領域102上の一部に設けられており、第2ゲート絶縁膜504は活性領域102のうち第1ゲート絶縁膜503に覆われていない部分および第1ゲート絶縁膜503を覆っている。第1ゲート絶縁膜503は、第2ゲート絶縁膜504よりも、誘電率が低く且つ厚膜である。   As shown in FIG. 10B, the gate insulating layer 505 includes a first gate insulating film 503 and a second gate insulating film 504. The first gate insulating film 503 is provided on a part of the active region 102 so as to extend from the element isolation region 101 on the right side in the gate width direction of the active region 102 toward the center of the gate. Reference numeral 504 covers a portion of the active region 102 that is not covered with the first gate insulating film 503 and the first gate insulating film 503. The first gate insulating film 503 has a lower dielectric constant and a thicker film than the second gate insulating film 504.

換言すると、ゲート絶縁膜505には、第1領域505aおよび第2領域505bが存在している。第1領域505aはゲート幅方向における活性領域102上の左側の一部を現し、第2領域505bはゲート幅方向における活性領域102上の残りの部分を現しており第1領域505aに接している。第1領域505aには第2ゲート絶縁膜504のうち第1ゲート絶縁膜503を介在せずに活性領域102に設けられた部分が存在しており、第2領域505bには、第1ゲート絶縁膜503と、第2ゲート絶縁膜504のうち第1ゲート絶縁膜503の上に設けられた部分とが存在している。   In other words, the gate insulating film 505 includes the first region 505a and the second region 505b. The first region 505a represents a part on the left side of the active region 102 in the gate width direction, and the second region 505b represents the remaining portion on the active region 102 in the gate width direction and is in contact with the first region 505a. . A portion of the second gate insulating film 504 provided in the active region 102 without the first gate insulating film 503 is present in the first region 505a, and the first gate insulating film is present in the second region 505b. A film 503 and a portion of the second gate insulating film 504 provided on the first gate insulating film 503 exist.

なお、本実施形態では、第1ゲート絶縁膜503は、ゲート幅方向において左側の素子分離領域101からゲート中央部に向って延びるように設けられていても良い。   In the present embodiment, the first gate insulating film 503 may be provided so as to extend from the element isolation region 101 on the left side toward the gate center in the gate width direction.

図11(a)〜(e)は、本実施形態に係る半導体記憶装置5の製造方法を示す断面図である。   11A to 11E are cross-sectional views illustrating a method for manufacturing the semiconductor memory device 5 according to this embodiment.

まず、図11(a)に示すように、シリコン基板100の表面には、活性領域102と、活性領域102を取り囲むように素子分離領域101とを形成する。   First, as shown in FIG. 11A, an active region 102 and an element isolation region 101 are formed on the surface of the silicon substrate 100 so as to surround the active region 102.

次に、図11(b)に示すように、例えば熱酸化法を用いて、活性領域102の表面に第1ゲート絶縁膜503を形成する。ここで、第1ゲート絶縁膜503としては、上記第3の実施形態における第1ゲート絶縁膜303を用いることができる。   Next, as shown in FIG. 11B, a first gate insulating film 503 is formed on the surface of the active region 102 by using, for example, a thermal oxidation method. Here, as the first gate insulating film 503, the first gate insulating film 303 in the third embodiment can be used.

次に、不図示であるが第1ゲート絶縁膜503の上にレジスト膜を設け、図11(c)に示すようにレジスト膜508が例えば第1ゲート絶縁膜503の上面における右側の一部に残存するようにレジスト膜508をパターニングする。   Next, although not shown, a resist film is provided on the first gate insulating film 503, and as shown in FIG. 11C, the resist film 508 is formed on a part of the right side on the upper surface of the first gate insulating film 503, for example. The resist film 508 is patterned so as to remain.

次に、レジスト膜508をマスクとして、第1ゲート絶縁膜503に対してエッチングを行う。これにより、図11(d)に示すように、第1ゲート絶縁膜503のうちレジスト膜508に覆われていない部分が除去され、活性領域102のうち左側の残りの部分が露出する。その後、レジスト膜508を除去する。   Next, the first gate insulating film 503 is etched using the resist film 508 as a mask. As a result, as shown in FIG. 11D, the portion of the first gate insulating film 503 that is not covered with the resist film 508 is removed, and the left portion of the active region 102 is exposed. Thereafter, the resist film 508 is removed.

次に、ALD法、CVD法またはスパッタリング法などを用いて、活性領域102のうち図11(d)に示す工程において露出した部分102a、第1ゲート絶縁膜503および素子分離領域101を覆うように、第2ゲート絶縁膜504を形成する。ここで、第2ゲート絶縁膜504としては、上記第3の実施形態における第2ゲート絶縁膜304を用いることができる。これにより、図11(e)に示すように、活性領域102の上にゲート絶縁膜505を設けることができる。   Next, using an ALD method, a CVD method, a sputtering method, or the like, the portion 102a of the active region 102 exposed in the step shown in FIG. 11D, the first gate insulating film 503, and the element isolation region 101 are covered. Then, the second gate insulating film 504 is formed. Here, as the second gate insulating film 504, the second gate insulating film 304 in the third embodiment can be used. Thus, a gate insulating film 505 can be provided on the active region 102 as shown in FIG.

その後、導電膜(例えばポリシリコン膜)を堆積しリソグラフィーを行うことにより、ゲート電極106を形成する。これにより、図10(b)に示す半導体記憶装置5が形成される。   Thereafter, a gate electrode 106 is formed by depositing a conductive film (for example, a polysilicon film) and performing lithography. Thereby, the semiconductor memory device 5 shown in FIG. 10B is formed.

なお、本実施形態では、第1ゲート絶縁膜503を形成した後に第2ゲート絶縁膜504を形成したが、第2ゲート絶縁膜504を形成した後に第1ゲート絶縁膜503を形成してもよい。   In the present embodiment, the second gate insulating film 504 is formed after the first gate insulating film 503 is formed. However, the first gate insulating film 503 may be formed after the second gate insulating film 504 is formed. .

ここで、上記のような作成方法で形成されたトランジスタの作用について述べる。トランジスタのドレイン電流Iは次式で表されるので
Id=Wμeffε(Vg-Vt)2/2Ld ・・・(11)
ここで、W:チャネル幅、L:チャネル長、d:ゲート絶縁膜厚、ieff:キャリアの実効移動度、ε:ゲート絶縁膜の誘電率、Vg:ゲート電圧、Vt:閾値電圧である。単位W当りの厚膜ゲート絶縁膜トランジスタのドレイン電流Ida2と薄膜ゲート絶縁膜トランジスタのドレイン電流Ida1は(6)式より、
Ida1effε1(Vg-Vt1)2/2Ld1 ・・・(12)
Ida2effε2(Vg-Vt2)2/2Ld2 ・・・(13)
である。
ここで、Ida2がIda1の1/10となるようにするには、
Ida1=10×Ida2 ・・・(14)
(12)式、(13)式、(14)式より、
ε1(Vg-Vt1)2/d1=10ε2(Vg-Vt2)2/d2 ・・・(15)
となり、(15)式を満たすように厚膜ゲート絶縁膜の膜厚dを設定すればよい。
ここで、SRAMセルを構成するNMOSトランジスタの活性領域の加工寸法をW=140nm、ベータ比=1.5、アクセストランジスタの薄膜ゲート絶縁膜の幅をWa1、厚膜ゲート絶縁膜の幅をWa2、ドライブトランジスタは薄膜ゲート絶縁膜で形成しドレイン電流をIddとすると、
W×Idd=1.5(Wa1×Ida1+Wa2×Ida2) ・・・(16)
W=Wa1+Wa2=140 ・・・(17)
このとき、Idd=Ida1であり、また(14)式、(16)式および(17)式より、
∴Wa1=88nm、 Wa2=52nm
となる。
Here, the operation of the transistor formed by the above manufacturing method will be described. Since the drain current I d of the transistor is expressed by the following formula
I d = Wμ eff ε (V g −V t ) 2 / 2Ld (11)
Here, W: channel width, L: channel length, d: gate insulating film thickness, i eff : effective carrier mobility, ε: dielectric constant of gate insulating film, V g : gate voltage, V t : threshold voltage is there. Drain current I da1 of the drain current I da2 and thin gate insulating film transistors thick film gate insulation film transistors per unit W than (6),
I da1 = μ eff ε 1 (V g -V t1 ) 2 / 2Ld 1 (12)
I da2 = μ eff ε 2 (V g -V t2 ) 2 / 2Ld 2 (13)
It is.
Here, to make I da2 is 1/10 of I da1 is
I da1 = 10 × I da2 ··· (14)
From the equations (12), (13), and (14),
ε 1 (V g -V t1 ) 2 / d 1 = 10ε 2 (V g -V t2 ) 2 / d 2 (15)
Next, it may be set the thickness d 2 of the thick gate insulating film so as to satisfy the equation (15).
Here, the processing size of the active region of the NMOS transistor constituting the SRAM cell is W = 140 nm, the beta ratio = 1.5, the width of the thin gate insulating film of the access transistor is W a1 , and the width of the thick gate insulating film is W a2 , the drive transistor is formed of a thin gate insulating film, and the drain current is I dd ,
W × I dd = 1.5 (W a1 × I da1 + W a2 × I da2) ··· (16)
W = W a1 + W a2 = 140 (17)
At this time, I dd = I da1 , and from the equations (14), (16) and (17),
∴W a1 = 88nm, W a2 = 52nm
It becomes.

本実施形態は、上記第1の実施形態と略同一の効果および作用を奏する。   The present embodiment has substantially the same effects and operations as the first embodiment.

すなわち、本実施形態に係る半導体記憶装置5は、図17に示す特性を示す。   That is, the semiconductor memory device 5 according to this embodiment exhibits the characteristics shown in FIG.

また、膜厚および誘電率がそれぞれ互いに異なる2つのゲート絶縁膜のゲート幅方向の長さを制御することにより、半導体記憶装置5においてベータ比のばらつきを少なくすることができる。また、半導体記憶装置の製造工程中に一対のアクセストランジスタQ1,Q1’や一対のドライブトランジスタQ2,Q2’のチャネル幅等が設定値からずれてしまうことを防止できる。さらには、スタティック型半導体記憶装置においてトランジスタ特性のばらつきをおさえることができ、信頼性が高く且つ高集積な半導体記憶装置を提供することができる。   Further, by controlling the length in the gate width direction of two gate insulating films having different film thicknesses and dielectric constants, it is possible to reduce the variation in beta ratio in the semiconductor memory device 5. Further, it is possible to prevent the channel widths and the like of the pair of access transistors Q1, Q1 'and the pair of drive transistors Q2, Q2' from deviating from the set values during the manufacturing process of the semiconductor memory device. Further, variation in transistor characteristics can be suppressed in the static semiconductor memory device, and a highly reliable semiconductor memory device with high reliability can be provided.

(第6の実施形態)
図12(a)は、本実施形態に係る半導体記憶装置の一部の構成を示す上面図である。図12(b)は、図12(a)に示すXIIB−XIIB線における断面図である。本実施形態は上記第5の実施形態の変形であり、その相違点は活性領域における第1ゲート絶縁膜の位置である。以下では、上記第5の実施形態とは異なる箇所を主に説明する。
(Sixth embodiment)
FIG. 12A is a top view showing a partial configuration of the semiconductor memory device according to the present embodiment. FIG.12 (b) is sectional drawing in the XIIB-XIIB line | wire shown to Fig.12 (a). This embodiment is a modification of the fifth embodiment, and the difference is the position of the first gate insulating film in the active region. In the following, differences from the fifth embodiment will be mainly described.

図12(b)に示すように、ゲート絶縁層605は、第1ゲート絶縁膜603と第2ゲート絶縁膜604とを有している。第1ゲート絶縁膜603は活性領域102における中央に設けられており、第2ゲート絶縁膜604は活性領域102の周縁部分および第1ゲート絶縁膜603を覆うように設けられている。また、第1ゲート絶縁膜603は、第2ゲート絶縁膜604よりも、誘電率が低く且つ厚膜である。   As illustrated in FIG. 12B, the gate insulating layer 605 includes a first gate insulating film 603 and a second gate insulating film 604. The first gate insulating film 603 is provided in the center of the active region 102, and the second gate insulating film 604 is provided so as to cover the peripheral portion of the active region 102 and the first gate insulating film 603. The first gate insulating film 603 has a lower dielectric constant and a thicker film than the second gate insulating film 604.

換言すると、ゲート絶縁膜605には、第1領域605aおよび第2領域605bが存在している。第2領域605bは活性領域102の中央に存在しており、第1領域605aは第1領域605bを挟んでおり第1領域605aに接している。第1領域605aは第2ゲート絶縁膜604のうち第1ゲート絶縁膜603を介在せずに活性領域102に設けられた部分であり、第2領域605bは、第1ゲート絶縁膜603と第2ゲート絶縁膜604が積層された部分である。   In other words, the gate insulating film 605 has the first region 605a and the second region 605b. The second region 605b exists in the center of the active region 102, and the first region 605a is in contact with the first region 605a with the first region 605b interposed therebetween. The first region 605a is a portion of the second gate insulating film 604 provided in the active region 102 without the first gate insulating film 603 interposed, and the second region 605b includes the first gate insulating film 603 and the second gate insulating film 603. This is a portion where the gate insulating film 604 is laminated.

図13(a)〜(e)は、本実施形態に係る半導体記憶装置6の製造方法を示す断面図である。   13A to 13E are cross-sectional views illustrating a method for manufacturing the semiconductor memory device 6 according to this embodiment.

まず、図13(a)に示すように、シリコン基板100の表面には、活性領域102と、活性領域102を取り囲むように素子分離領域101とを形成する。   First, as shown in FIG. 13A, an active region 102 and an element isolation region 101 are formed on the surface of the silicon substrate 100 so as to surround the active region 102.

次に、図13(b)に示すように、例えば熱酸化法を用いて、活性領域102の表面に第1ゲート絶縁膜603を形成する。ここで、第1ゲート絶縁膜603としては、上記第5の実施形態における第1ゲート絶縁膜503を用いることができる。   Next, as shown in FIG. 13B, a first gate insulating film 603 is formed on the surface of the active region 102 by using, for example, a thermal oxidation method. Here, as the first gate insulating film 603, the first gate insulating film 503 in the fifth embodiment can be used.

次に、不図示であるが第1ゲート絶縁膜603の上にレジスト膜を設け、図13(c)に示すようにレジスト膜608が例えば第1ゲート絶縁膜603の上面における中央に残存するようにレジスト膜608をパターニングする。   Next, although not shown, a resist film is provided on the first gate insulating film 603 so that the resist film 608 remains at the center of the upper surface of the first gate insulating film 603 as shown in FIG. The resist film 608 is patterned.

次に、レジスト膜608をマスクとして、第1ゲート絶縁膜603に対してエッチングを行う。これにより、図13(d)に示すように、第1ゲート絶縁膜603のうちレジスト膜608に覆われていない部分が除去され、活性領域102のうち周縁部分が露出する。その後、レジスト膜608を除去する。   Next, the first gate insulating film 603 is etched using the resist film 608 as a mask. As a result, as shown in FIG. 13D, the portion of the first gate insulating film 603 that is not covered with the resist film 608 is removed, and the peripheral portion of the active region 102 is exposed. Thereafter, the resist film 608 is removed.

次に、ALD法、CVD法またはスパッタリング法などを用いて、活性領域102のうち図13(d)に示す工程において露出した部分102a、第1ゲート絶縁膜603および素子分離領域101を覆うように、第2ゲート絶縁膜604を形成する。ここで、第2ゲート絶縁膜604としては、上記第5の実施形態における第2ゲート絶縁膜504を用いることができる。これにより、図13(e)に示すように、活性領域102の上にゲート絶縁膜605を設けることができる。   Next, the ALD method, the CVD method, the sputtering method, or the like is used to cover the portion 102 a of the active region 102 exposed in the step shown in FIG. 13D, the first gate insulating film 603, and the element isolation region 101. Then, the second gate insulating film 604 is formed. Here, as the second gate insulating film 604, the second gate insulating film 504 in the fifth embodiment can be used. Thereby, a gate insulating film 605 can be provided on the active region 102 as shown in FIG.

その後、導電膜(例えばポリシリコン膜)を堆積しリソグラフィーを行うことにより、ゲート電極106を形成する。これにより、図12(b)に示す半導体記憶装置6が形成される。   Thereafter, a gate electrode 106 is formed by depositing a conductive film (for example, a polysilicon film) and performing lithography. Thereby, the semiconductor memory device 6 shown in FIG. 12B is formed.

なお、本実施形態では、第1ゲート絶縁膜603を形成した後に第2ゲート絶縁膜604を形成したが、第2ゲート絶縁膜604を形成した後に第1ゲート絶縁膜603を形成してもよい。   In the present embodiment, the second gate insulating film 604 is formed after the first gate insulating film 603 is formed. However, the first gate insulating film 603 may be formed after the second gate insulating film 604 is formed. .

以上説明したように、本実施形態は、上記第5の実施形態と略同一の効果および作用を奏する。   As described above, the present embodiment has substantially the same effects and operations as the fifth embodiment.

(第7の実施形態)
以下、本発明の第7の実施形態に係る半導体記憶装置およびその製造方法について、図面を参照しながら説明する。本実施形態では、SRAMセルのアクセストランジスタを製造すると同時に、周辺回路の入出力回路用トランジスタを製造する。なお、本実施形態におけるアクセストランジスタは、上記第2の実施形態におけるアクセストランジスタと略同一の構成を有している。
(Seventh embodiment)
Hereinafter, a semiconductor memory device and a manufacturing method thereof according to a seventh embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In this embodiment, the access transistor for the SRAM cell is manufactured, and simultaneously, the input / output circuit transistor for the peripheral circuit is manufactured. Note that the access transistor in this embodiment has substantially the same configuration as the access transistor in the second embodiment.

図14(a)〜(f)は、本実施形態に係る半導体記憶装置7の製造方法を示す断面図である。   14A to 14F are cross-sectional views illustrating a method for manufacturing the semiconductor memory device 7 according to this embodiment.

まず、シリコン基板100の上に、複数の活性領域および複数の素子分離領域を形成する。このとき、複数の活性領域をそれぞれ略同一の活性領域幅を有するように形成することが好ましい。また、複数の素子分離領域をそれぞれ活性領域を囲むように形成することが好ましい。その後、図14(a)に示すように、一部の活性領域をSRAMセルのアクセストランジスタ700の活性領域102とし、残りの一部の活性領域を周辺回路の入出力回路用トランジスタ710の活性領域712とする。   First, a plurality of active regions and a plurality of element isolation regions are formed on the silicon substrate 100. At this time, the plurality of active regions are preferably formed so as to have substantially the same active region width. Further, it is preferable to form a plurality of element isolation regions so as to surround each active region. After that, as shown in FIG. 14A, a part of the active region is the active region 102 of the access transistor 700 of the SRAM cell, and the remaining part of the active region is the active region of the input / output circuit transistor 710 of the peripheral circuit. 712.

次に、図14(b)に示すように、例えば熱酸化法を用いて、活性領域102に第2ゲート絶縁膜704を形成し、活性領域712に第2ゲート絶縁膜714を形成する。第2ゲート絶縁膜704,714としては、それぞれ、上記第2の実施形態における第2ゲート絶縁膜204を用いることができる。   Next, as illustrated in FIG. 14B, the second gate insulating film 704 is formed in the active region 102 and the second gate insulating film 714 is formed in the active region 712 by using, for example, a thermal oxidation method. As the second gate insulating films 704 and 714, the second gate insulating film 204 in the second embodiment can be used, respectively.

次に、図14(c)に示すように、第2ゲート絶縁膜704の上面における中央においてレジスト膜708が残存するようにレジスト膜708をパターニングする。また、第2ゲート絶縁膜714の上面全体にレジスト膜708を設ける。   Next, as shown in FIG. 14C, the resist film 708 is patterned so that the resist film 708 remains at the center of the upper surface of the second gate insulating film 704. In addition, a resist film 708 is provided over the entire top surface of the second gate insulating film 714.

次に、レジスト膜708をマスクとして第2ゲート絶縁膜704に対してエッチングを行い、レジスト膜718をマスクとして第2ゲート絶縁膜714に対してエッチングを行う。これにより、図14(d)に示すように、第2ゲート絶縁膜704のうちレジスト膜708で覆われていない部分が除去され、活性領域102のうち周縁部分が露出する。その後、レジスト膜708,718をそれぞれ除去する。   Next, the second gate insulating film 704 is etched using the resist film 708 as a mask, and the second gate insulating film 714 is etched using the resist film 718 as a mask. Thereby, as shown in FIG. 14D, the portion of the second gate insulating film 704 that is not covered with the resist film 708 is removed, and the peripheral portion of the active region 102 is exposed. Thereafter, the resist films 708 and 718 are removed.

次に、図14(e)に示すように、例えば熱酸化法を用いて、第1ゲート絶縁膜703をアクセストランジスタ700に設け、第1ゲート絶縁膜713を入出力回路用トランジスタ710に設ける。具体的には、第1ゲート絶縁膜703を、図14(d)に示す工程において露出した部分102aを覆うように、また、活性領域102のうち第2ゲート絶縁膜704が設けられた部分とその第2ゲート絶縁膜704との間に、設ける。また、第1ゲート絶縁膜713を、活性領域712と第2ゲート絶縁膜714との間に設ける。ここで、第1ゲート絶縁膜703,713としては、それぞれ、上記第1の実施形態における第1ゲート絶縁膜103を用いることができる。これにより、活性領域102の上にゲート絶縁層705が形成され、活性領域712の上にゲート絶縁層715が形成される。   Next, as shown in FIG. 14E, the first gate insulating film 703 is provided in the access transistor 700 and the first gate insulating film 713 is provided in the input / output circuit transistor 710 by using, for example, thermal oxidation. Specifically, the first gate insulating film 703 covers the portion 102a exposed in the step shown in FIG. 14D, and the portion of the active region 102 where the second gate insulating film 704 is provided. It is provided between the second gate insulating film 704. In addition, the first gate insulating film 713 is provided between the active region 712 and the second gate insulating film 714. Here, as the first gate insulating films 703 and 713, the first gate insulating film 103 in the first embodiment can be used, respectively. As a result, a gate insulating layer 705 is formed on the active region 102, and a gate insulating layer 715 is formed on the active region 712.

その後、図14(f)に示すように、導電膜(例えばポリシリコン膜)を堆積しリソグラフィーを行うことにより、ゲート絶縁層705,715の上にそれぞれゲート電極106,106を形成する。これにより、本実施形態に係る半導体記憶装置7が形成される。   After that, as shown in FIG. 14F, a conductive film (for example, a polysilicon film) is deposited and lithography is performed to form gate electrodes 106 and 106 on the gate insulating layers 705 and 715, respectively. Thereby, the semiconductor memory device 7 according to the present embodiment is formed.

なお、本実施形態では、第2ゲート絶縁膜704,714を形成した後に第1ゲート絶縁膜703,713をそれぞれ形成したが、第1ゲート絶縁膜703,713を形成した後に第2ゲート絶縁膜704,714をそれぞれ形成してもよい。   In the present embodiment, the first gate insulating films 703 and 713 are formed after the second gate insulating films 704 and 714 are formed. However, after the first gate insulating films 703 and 713 are formed, the second gate insulating films are formed. 704 and 714 may be formed respectively.

以上説明したように、本実施形態では、アクセストランジスタ700は、上記第2の実施形態におけるアクセストランジスタと略同一の構成を有する。よって、本実施形態は、上記第2の実施形態と略同一の作用および効果を奏する。一方、入出力回路用トランジスタ710はゲート絶縁膜715を有しており、ゲート絶縁膜715は活性領域712の上を覆う第1ゲート絶縁膜713と、第1ゲート絶縁膜713の上面全体を覆う第2ゲート絶縁膜714とを有している。第1ゲート絶縁膜713は、第2ゲート絶縁膜714よりも膜薄である。   As described above, in this embodiment, the access transistor 700 has substantially the same configuration as the access transistor in the second embodiment. Therefore, this embodiment has substantially the same operations and effects as the second embodiment. On the other hand, the input / output circuit transistor 710 includes a gate insulating film 715. The gate insulating film 715 covers the first gate insulating film 713 covering the active region 712 and the entire upper surface of the first gate insulating film 713. A second gate insulating film 714. The first gate insulating film 713 is thinner than the second gate insulating film 714.

(第8の実施形態)
以下、本発明の第8の実施形態に係る半導体記憶装置およびその製造方法について、図面を参照しながら説明する。本実施形態では、SRAMセルのアクセストランジスタは上記第4の実施形態と略同一の構成を有しており、周辺回路の入出力回路用トランジスタは上記第4の実施形態における第1ゲート絶縁膜を有している。
(Eighth embodiment)
Hereinafter, a semiconductor memory device and a manufacturing method thereof according to an eighth embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In the present embodiment, the access transistor of the SRAM cell has substantially the same configuration as that of the fourth embodiment, and the input / output circuit transistor of the peripheral circuit has the first gate insulating film in the fourth embodiment. Have.

図15(a)〜(f)は、本実施形態に係る半導体記憶装置8の製造方法を示す断面図である。   15A to 15F are cross-sectional views illustrating a method for manufacturing the semiconductor memory device 8 according to this embodiment.

まず、シリコン基板100の上に、複数の活性領域および複数の素子分離領域を形成する。その後、図15(a)に示すように、一部の活性領域をSRAMセルのアクセストランジスタ800の活性領域102とし、残りの一部の活性領域を周辺回路の入出力回路用トランジスタ810の活性領域812とする。   First, a plurality of active regions and a plurality of element isolation regions are formed on the silicon substrate 100. Thereafter, as shown in FIG. 15A, a part of the active region is used as the active region 102 of the access transistor 800 of the SRAM cell, and the remaining part of the active region is used as the active region of the input / output circuit transistor 810 of the peripheral circuit. 812.

次に、図15(b)に示すように、ALD法、CVD法またはスパッタリング法を用いて、活性領域102および素子分離領域101の表面に第2ゲート絶縁膜804を形成し、活性領域812および素子分離領域101の表面に第2ゲート絶縁膜814を形成する。第2ゲート絶縁膜804,814としては、それぞれ、上記第4の実施形態における第2ゲート絶縁膜404を用いることができる。   Next, as shown in FIG. 15B, a second gate insulating film 804 is formed on the surfaces of the active region 102 and the element isolation region 101 by using an ALD method, a CVD method, or a sputtering method, and the active region 812 and A second gate insulating film 814 is formed on the surface of the element isolation region 101. As the second gate insulating films 804 and 814, the second gate insulating film 404 in the fourth embodiment can be used, respectively.

次に、図15(c)に示すように、第2ゲート絶縁膜804の上面における中央においてレジスト膜808が残存するようにレジスト膜808をパターニングする。このとき、第2ゲート絶縁膜814の上にはレジスト膜を設けない。   Next, as shown in FIG. 15C, the resist film 808 is patterned so that the resist film 808 remains in the center on the upper surface of the second gate insulating film 804. At this time, no resist film is provided over the second gate insulating film 814.

次に、レジスト膜808をマスクとして第2ゲート絶縁膜804に対してエッチングを行い、第2ゲート絶縁膜814に対してエッチングを行う。これにより、図15(d)に示すように、第2ゲート絶縁膜804のうちレジスト膜808で覆われていない部分が除去され、活性領域102のうち周縁部分が露出する。また、第2ゲート絶縁膜814が除去され、活性領域812が露出する。その後、レジスト膜808を除去する。   Next, the second gate insulating film 804 is etched using the resist film 808 as a mask, and the second gate insulating film 814 is etched. As a result, as shown in FIG. 15D, the portion of the second gate insulating film 804 that is not covered with the resist film 808 is removed, and the peripheral portion of the active region 102 is exposed. Further, the second gate insulating film 814 is removed, and the active region 812 is exposed. Thereafter, the resist film 808 is removed.

次に、図15(e)に示すように、例えば熱酸化法を用いて、第1ゲート絶縁膜803を図15(d)に示す工程において露出した部分102aに設け、第1ゲート絶縁膜813を活性領域812に設ける。ここで、第1ゲート絶縁膜803,813としては、それぞれ、上記第3の実施形態における第1ゲート絶縁膜303を用いることができる。これにより、活性領域102の上にゲート絶縁層805が形成され、活性領域812の上にゲート絶縁層815が形成される。   Next, as shown in FIG. 15E, the first gate insulating film 803 is provided on the exposed portion 102a in the step shown in FIG. 15D by using, for example, a thermal oxidation method, and the first gate insulating film 813 is provided. Are provided in the active region 812. Here, as the first gate insulating films 803 and 813, the first gate insulating film 303 in the third embodiment can be used, respectively. As a result, a gate insulating layer 805 is formed on the active region 102, and a gate insulating layer 815 is formed on the active region 812.

その後、図15(f)に示すように、導電膜(例えばポリシリコン膜)を堆積しリソグラフィーを行うことにより、ゲート絶縁層805,815の上にそれぞれゲート電極106,106を形成する。これにより、本実施形態に係る半導体記憶装置8が形成される。   Thereafter, as shown in FIG. 15F, gate electrodes 106 and 106 are formed on the gate insulating layers 805 and 815, respectively, by depositing a conductive film (for example, a polysilicon film) and performing lithography. Thereby, the semiconductor memory device 8 according to the present embodiment is formed.

なお、本実施形態では、第2ゲート絶縁膜804を形成した後に第1ゲート絶縁膜803を形成したが、第1ゲート絶縁膜803を形成した後に第2ゲート絶縁膜804を形成してもよい。   In this embodiment, the first gate insulating film 803 is formed after the second gate insulating film 804 is formed. However, the second gate insulating film 804 may be formed after the first gate insulating film 803 is formed. .

以上説明したように、本実施形態では、アクセストランジスタ800は、上記第4の実施形態におけるアクセストランジスタと略同一の構成を有する。よって、本実施形態は、上記第4の実施形態と略同一の作用および効果を奏する。一方、入出力回路用トランジスタ810は、活性領域812の上を覆う第1ゲート絶縁膜813を有している。   As described above, in this embodiment, the access transistor 800 has substantially the same configuration as the access transistor in the fourth embodiment. Therefore, this embodiment has substantially the same operations and effects as the fourth embodiment. On the other hand, the input / output circuit transistor 810 includes a first gate insulating film 813 that covers the active region 812.

(第9の実施形態)
以下、本発明の第9の実施形態に係る半導体記憶装置およびその製造方法について、図面を参照しながら説明する。本実施形態では、SRAMセルのアクセストランジスタは上記第6の実施形態と略同一の構成を有しており、周辺回路の入出力回路用トランジスタは上記第6の実施形態における第1および第2ゲート絶縁膜を有している。
(Ninth embodiment)
Hereinafter, a semiconductor memory device and a manufacturing method thereof according to a ninth embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In this embodiment, the access transistor of the SRAM cell has substantially the same configuration as that of the sixth embodiment, and the input / output circuit transistors of the peripheral circuit are the first and second gates in the sixth embodiment. It has an insulating film.

図16(a)〜(f)は、本実施形態に係る半導体記憶装置9の製造方法を示す断面図である。   16A to 16F are cross-sectional views illustrating a method for manufacturing the semiconductor memory device 9 according to the present embodiment.

まず、シリコン基板100の上に、複数の活性領域および複数の素子分離領域を形成する。その後、図16(a)に示すように、一部の活性領域をSRAMセルのアクセストランジスタ900の活性領域102とし、残りの一部の活性領域を周辺回路の入出力回路用トランジスタ910の活性領域912とする。   First, a plurality of active regions and a plurality of element isolation regions are formed on the silicon substrate 100. Thereafter, as shown in FIG. 16A, a part of the active region is used as the active region 102 of the access transistor 900 of the SRAM cell, and the remaining part of the active region is used as the active region of the input / output circuit transistor 910 of the peripheral circuit. 912.

次に、図16(b)に示すように、例えば熱酸化法を用いて、活性領域101に第1ゲート絶縁膜903を設け、活性領域912に第1ゲート絶縁膜913を設ける。第1ゲート絶縁膜903,913としては、それぞれ、上記第6の実施形態における第1ゲート絶縁膜603を用いることができる。   Next, as illustrated in FIG. 16B, a first gate insulating film 903 is provided in the active region 101 and a first gate insulating film 913 is provided in the active region 912 by using, for example, a thermal oxidation method. As the first gate insulating films 903 and 913, the first gate insulating film 603 in the sixth embodiment can be used, respectively.

次に、図16(c)に示すように、第1ゲート絶縁膜903の上面における中央においてレジスト膜908が残存するようにレジスト膜908をパターニングする。また、第1ゲート絶縁膜913の上面全体を覆うようにレジスト膜918を設ける。   Next, as shown in FIG. 16C, the resist film 908 is patterned so that the resist film 908 remains at the center of the upper surface of the first gate insulating film 903. In addition, a resist film 918 is provided so as to cover the entire top surface of the first gate insulating film 913.

次に、レジスト膜908をマスクとして第1ゲート絶縁膜903に対してエッチングを行い、レジスト膜918をマスクとして、第1ゲート絶縁膜913に対してエッチングを行う。これにより、図16(d)に示すように、第1ゲート絶縁膜913は除去されないが、第1ゲート絶縁膜903のうちレジスト膜908に覆われていない部分が除去されて活性領域102のうち周縁部分が露出する。   Next, the first gate insulating film 903 is etched using the resist film 908 as a mask, and the first gate insulating film 913 is etched using the resist film 918 as a mask. As a result, as shown in FIG. 16D, the first gate insulating film 913 is not removed, but the portion of the first gate insulating film 903 that is not covered with the resist film 908 is removed and the active region 102 is removed. The peripheral part is exposed.

次に、図16(e)に示すように、例えば熱酸化法を用いて、第2ゲート絶縁膜904をアクセストランジスタ900に設け、第2ゲート絶縁膜914を入出力回路用トランジスタ910に設ける。具体的には、第2ゲート絶縁膜904を、図16(d)に示す工程において露出した部分102a、第1ゲート絶縁膜903および素子分離領域101を覆うように設ける。また、第2ゲート絶縁膜914を、第1ゲート絶縁膜913および素子分離領域101を覆うように設ける。ここで、第2ゲート絶縁膜904,914としては、それぞれ、上記第6の実施形態における第2ゲート絶縁膜604を用いることができる。これにより、活性領域102の上にゲート絶縁層905が形成され、活性領域912の上にゲート絶縁層915が形成される。   Next, as shown in FIG. 16E, the second gate insulating film 904 is provided in the access transistor 900 and the second gate insulating film 914 is provided in the input / output circuit transistor 910 by using, for example, a thermal oxidation method. Specifically, the second gate insulating film 904 is provided so as to cover the portion 102a exposed in the step shown in FIG. 16D, the first gate insulating film 903, and the element isolation region 101. A second gate insulating film 914 is provided so as to cover the first gate insulating film 913 and the element isolation region 101. Here, as the second gate insulating films 904 and 914, the second gate insulating film 604 in the sixth embodiment can be used, respectively. As a result, a gate insulating layer 905 is formed on the active region 102, and a gate insulating layer 915 is formed on the active region 912.

その後、図16(f)に示すように、導電膜(例えばポリシリコン膜)を堆積しリソグラフィーを行うことにより、ゲート絶縁層905,915の上にそれぞれゲート電極106,106を形成する。これにより、本実施形態に係る半導体記憶装置9が形成される。   Thereafter, as shown in FIG. 16F, gate electrodes 106 and 106 are formed on the gate insulating layers 905 and 915 by depositing a conductive film (for example, a polysilicon film) and performing lithography. Thereby, the semiconductor memory device 9 according to the present embodiment is formed.

なお、本実施形態では、第2ゲート絶縁膜904を形成した後に第1ゲート絶縁膜903を形成してもよい。   In this embodiment, the first gate insulating film 903 may be formed after the second gate insulating film 904 is formed.

以上説明したように、本実施形態では、アクセストランジスタ900は、上記第6の実施形態におけるアクセストランジスタと略同一の構成を有する。よって、本実施形態は、上記第6の実施形態と略同一の作用および効果を奏する。一方、入出力回路用トランジスタ910はゲート絶縁膜915を有しており、ゲート絶縁膜915は活性領域912の上を覆う第1ゲート絶縁膜913および第1ゲート絶縁膜913を覆う第2ゲート絶縁膜914を有している。   As described above, in the present embodiment, the access transistor 900 has substantially the same configuration as the access transistor in the sixth embodiment. Therefore, this embodiment has substantially the same operations and effects as the sixth embodiment. On the other hand, the input / output circuit transistor 910 includes a gate insulating film 915. The gate insulating film 915 includes a first gate insulating film 913 that covers the active region 912 and a second gate insulating film that covers the first gate insulating film 913. A film 914 is included.

(その他の実施形態)
本発明の上記第1〜第9の実施形態においては、アクセストランジスタを一例として説明したが、これに限定されるものではなくドライブトランジスタおよび負荷トランジスタにおいても本発明は成立する。
(Other embodiments)
In the first to ninth embodiments of the present invention, the access transistor has been described as an example. However, the present invention is not limited to this, and the present invention is also realized in a drive transistor and a load transistor.

また、上記第7の実施形態では、アクセストランジスタは上記第1の実施形態におけるアクセストランジスタと略同一の構成を有していても良い。同様に、上記第8の実施形態では、アクセストランジスタは上記第3の実施形態におけるアクセストランジスタと略同一の構成を有していても良く、上記第9の実施形態では、アクセストランジスタは上記第5の実施形態におけるアクセストランジスタと略同一の構成を有していても良い。   In the seventh embodiment, the access transistor may have substantially the same configuration as the access transistor in the first embodiment. Similarly, in the eighth embodiment, the access transistor may have substantially the same configuration as the access transistor in the third embodiment. In the ninth embodiment, the access transistor is the fifth transistor. The access transistor in the embodiment may have substantially the same configuration.

以上説明したように、本発明の半導体記憶装置およびその製造方法は、SRAMセルを構成するNMOSトランジスタの寸法精度を向上し、トランジスタ特性のばらつきを低減すること、およびSRAMセルサイズを縮小し、高集積化を図ることが可能となるものであり、特に、SRAMセルの特性のばらつきを低減するとともにセル面積を縮小し高密度に集積化する方法などに有用である。   As described above, the semiconductor memory device and the manufacturing method thereof according to the present invention improve the dimensional accuracy of the NMOS transistor constituting the SRAM cell, reduce the variation in transistor characteristics, and reduce the SRAM cell size. It is possible to achieve integration, and is particularly useful for a method of reducing the variation in the characteristics of the SRAM cell, reducing the cell area, and integrating at a high density.

(a)は本発明の第1の実施形態に係る半導体記憶装置の構造を示す平面図であり、(b)は(a)に示すIB−IB線における断面図である。(A) is a top view which shows the structure of the semiconductor memory device based on the 1st Embodiment of this invention, (b) is sectional drawing in the IB-IB line | wire shown to (a). (a)〜(e)は本発明の第1の実施形態に係る半導体記憶装置の製造方法を示す断面図である。(A)-(e) is sectional drawing which shows the manufacturing method of the semiconductor memory device based on the 1st Embodiment of this invention. (a)は本発明の第2の実施形態に係る半導体記憶装置の構造を示す平面図であり、(b)は(a)に示すIIIB−IIIB線における断面図である。(A) is a top view which shows the structure of the semiconductor memory device based on the 2nd Embodiment of this invention, (b) is sectional drawing in the IIIB-IIIB line | wire shown to (a). (a)〜(e)は本発明の第2の実施形態に係る半導体記憶装置の製造方法を示す断面図である。(A)-(e) is sectional drawing which shows the manufacturing method of the semiconductor memory device based on the 2nd Embodiment of this invention. (a)は本発明の第1の実施形態において製造プロセス中にマスクズレが発生していない場合、(b)は本発明の第1の実施形態において製造プロセス中にマスクズレが発生している場合、(c)は本発明の第2の実施形態において製造プロセス中にマスクズレが発生していない場合、(d)は本発明の第2の実施形態において製造プロセス中にマスクズレが発生している場合、の半導体層記憶装置の断面図である。(A) is a case where mask displacement does not occur during the manufacturing process in the first embodiment of the present invention, (b) is a case where mask displacement occurs during the manufacturing process in the first embodiment of the present invention, (C) is a case where no mask displacement occurs during the manufacturing process in the second embodiment of the present invention, (d) is a case where mask displacement occurs during the manufacturing process in the second embodiment of the present invention, It is sectional drawing of the semiconductor layer memory | storage device of. (a)は本発明の第3の実施形態に係る半導体記憶装置の構造を示す平面図であり、(b)は(a)に示すVIB−VIB線における断面図である。(A) is a top view which shows the structure of the semiconductor memory device based on the 3rd Embodiment of this invention, (b) is sectional drawing in the VIB-VIB line | wire shown to (a). (a)〜(e)は本発明の第3の実施形態に係る半導体記憶装置の製造方法を示す断面図である。(A)-(e) is sectional drawing which shows the manufacturing method of the semiconductor memory device based on the 3rd Embodiment of this invention. (a)は本発明の第4の実施形態に係る半導体記憶装置の構造を示す平面図であり、(b)は(a)に示すVIIIB−VIIIB線における断面図である。(A) is a top view which shows the structure of the semiconductor memory device based on the 4th Embodiment of this invention, (b) is sectional drawing in the VIIIB-VIIIB line | wire shown to (a). (a)〜(e)は本発明の第4の実施形態に係る半導体記憶装置の製造方法を示す断面図である。(A)-(e) is sectional drawing which shows the manufacturing method of the semiconductor memory device based on the 4th Embodiment of this invention. (a)は本発明の第5の実施形態に係る半導体記憶装置の構造を示す平面図であり、(b)は(a)に示すXB−XB線における断面図である。(A) is a top view which shows the structure of the semiconductor memory device based on the 5th Embodiment of this invention, (b) is sectional drawing in the XB-XB line | wire shown to (a). (a)〜(e)は本発明の第5の実施形態に係る半導体記憶装置の製造方法を示す断面図である。(A)-(e) is sectional drawing which shows the manufacturing method of the semiconductor memory device based on the 5th Embodiment of this invention. (a)は本発明の第6の実施形態に係る半導体記憶装置の構造を示す平面図であり、(b)は(a)に示すXIIB−XIIB線における断面図である。(A) is a top view which shows the structure of the semiconductor memory device based on the 6th Embodiment of this invention, (b) is sectional drawing in the XIIB-XIIB line | wire shown to (a). (a)〜(e)は本発明の第6の実施形態に係る半導体記憶装置の製造方法を示す断面図である。(A)-(e) is sectional drawing which shows the manufacturing method of the semiconductor memory device based on the 6th Embodiment of this invention. (a)〜(f)は本発明の第7の実施形態に係る半導体記憶装置の製造方法を示す断面図である。(A)-(f) is sectional drawing which shows the manufacturing method of the semiconductor memory device based on the 7th Embodiment of this invention. (a)〜(f)は本発明の第8の実施形態に係る半導体記憶装置の製造方法を示す断面図である。(A)-(f) is sectional drawing which shows the manufacturing method of the semiconductor memory device based on the 8th Embodiment of this invention. (a)〜(f)は本発明の第9の実施形態に係る半導体記憶装置の製造方法を示す断面図である。(A)-(f) is sectional drawing which shows the manufacturing method of the semiconductor memory device based on the 9th Embodiment of this invention. ゲート絶縁膜の膜厚とドレイン電流との関係を示すグラフ図である。It is a graph which shows the relationship between the film thickness of a gate insulating film, and drain current. (a)は従来のSRAMセルレイアウトを示す平面図であり、(b)はゲート電極形成後の走査型電子顕微鏡写真図である。(A) is a top view which shows the conventional SRAM cell layout, (b) is a scanning electron micrograph figure after gate electrode formation.

符号の説明Explanation of symbols

1 半導体記憶装置
100 半導体基板(シリコン基板)
102 活性領域
103 第1ゲート絶縁膜
104 第2ゲート絶縁膜
105 ゲート絶縁層
Q1,Q1’,700 アクセストランジスタ
710 入出力回路用トランジスタ
712 入出力回路用トランジスタの活性領域
715 入出力回路用トランジスタのゲート絶縁層
1 Semiconductor memory device 100 Semiconductor substrate (silicon substrate)
102 active region 103 first gate insulating film 104 second gate insulating film 105 gate insulating layers Q1, Q1 ′, 700 access transistor 710 input / output circuit transistor 712 input / output circuit transistor active region 715 gate of input / output circuit transistor Insulation layer

Claims (13)

アクセストランジスタ、ドライブトランジスタおよび負荷トランジスタを有するSRAMセルを備えた半導体記憶装置であって、
前記アクセストランジスタ、前記ドライブトランジスタおよび前記負荷トランジスタは、それぞれ、半導体基板の表面の一部分に形成された活性領域と、前記活性領域よりも上に配置されたゲート電極と、前記ゲート電極の下面と前記活性領域との間に介在されたゲート絶縁層とを有し、
前記アクセストランジスタ、前記ドライブトランジスタおよび前記負荷トランジスタの少なくとも1つのトランジスタの前記ゲート絶縁層は、前記ゲート絶縁層の膜厚および前記ゲート絶縁層の誘電率の少なくとも一方が相異なる第1ゲート絶縁膜および第2ゲート絶縁膜を有している、半導体記憶装置。
A semiconductor memory device comprising an SRAM cell having an access transistor, a drive transistor and a load transistor,
Each of the access transistor, the drive transistor, and the load transistor includes an active region formed on a part of a surface of a semiconductor substrate, a gate electrode disposed above the active region, a lower surface of the gate electrode, and the A gate insulating layer interposed between the active region and
The gate insulating layer of at least one of the access transistor, the drive transistor, and the load transistor includes a first gate insulating film having a thickness different from that of the gate insulating layer and a dielectric constant of the gate insulating layer, A semiconductor memory device having a second gate insulating film.
前記第1ゲート絶縁膜は、前記ゲート電極直下の前記活性領域を覆い、
前記第2ゲート絶縁膜は、前記第1ゲート絶縁膜の上面の一部分を覆い、前記第1ゲート絶縁膜よりも膜厚が厚い、請求項1に記載の半導体記憶装置。
The first gate insulating film covers the active region directly under the gate electrode;
2. The semiconductor memory device according to claim 1, wherein the second gate insulating film covers a part of an upper surface of the first gate insulating film and is thicker than the first gate insulating film.
前記第1ゲート絶縁膜は、前記ゲート電極直下の前記活性領域の一部分を覆い、
前記第2ゲート絶縁膜は、前記ゲート電極直下の前記活性領域のうち前記第1ゲート絶縁膜に覆われていない部分を覆い、前記第1ゲート絶縁膜よりも高誘電率である、請求項1に記載の半導体記憶装置。
The first gate insulating film covers a portion of the active region directly under the gate electrode;
2. The second gate insulating film covers a portion of the active region directly under the gate electrode that is not covered by the first gate insulating film, and has a higher dielectric constant than the first gate insulating film. The semiconductor memory device described in 1.
前記第1ゲート絶縁膜は、前記ゲート電極直下の前記活性領域の一部分を覆い、
前記第2ゲート絶縁膜は、前記ゲート電極直下の前記活性領域のうち前記第1ゲート絶縁膜に覆われていない部分と前記第1ゲート絶縁膜とを覆い、前記第1ゲート絶縁膜よりも高誘電率且つ膜薄である、請求項1に記載の半導体記憶装置。
The first gate insulating film covers a portion of the active region directly under the gate electrode;
The second gate insulating film covers a portion of the active region directly under the gate electrode that is not covered with the first gate insulating film and the first gate insulating film, and is higher than the first gate insulating film. The semiconductor memory device according to claim 1, wherein the semiconductor memory device has a dielectric constant and a thin film.
入出力回路用トランジスタをさらに備え、
前記入出力回路用トランジスタは、
前記半導体基板のうち前記少なくとも1つのトランジスタの活性領域とは離れた位置に形成された入出力回路用トランジスタの活性領域と、
前記入出力回路用トランジスタの活性領域の上方であってゲート電極が形成される領域を覆う入出力回路用トランジスタの第1ゲート絶縁膜と、
前記入出力回路用トランジスタの第1ゲート絶縁膜を覆う入出力回路用トランジスタの第2ゲート絶縁膜と、
前記入出力回路用トランジスタの前記第2ゲート絶縁膜の上に設けられた入出力回路用トランジスタの前記ゲート電極とを有し、
前記入出力回路用トランジスタの第1ゲート絶縁膜は、前記少なくとも1つのトランジスタの第1ゲート絶縁膜であり、
前記入出力回路用トランジスタの第2ゲート絶縁膜は、前記少なくとも1つのトランジスタの第2ゲート絶縁膜である、請求項2または4に記載の半導体記憶装置。
It further includes an input / output circuit transistor,
The input / output circuit transistor is:
An active region of an input / output circuit transistor formed at a position away from an active region of the at least one transistor in the semiconductor substrate;
A first gate insulating film of the input / output circuit transistor, which covers the region where the gate electrode is formed above the active region of the input / output circuit transistor;
A second gate insulating film of the input / output circuit transistor covering the first gate insulating film of the input / output circuit transistor;
The gate electrode of the input / output circuit transistor provided on the second gate insulating film of the input / output circuit transistor;
The first gate insulating film of the input / output circuit transistor is a first gate insulating film of the at least one transistor;
5. The semiconductor memory device according to claim 2, wherein the second gate insulating film of the input / output circuit transistor is a second gate insulating film of the at least one transistor.
入出力回路用トランジスタをさらに備え、
前記入出力回路用トランジスタは、
前記半導体基板のうち前記少なくとも1つのトランジスタの活性領域とは離れた位置に形成された入出力回路用トランジスタの活性領域と、
前記入出力回路用トランジスタの活性領域の上方であってゲート電極が形成される領域を覆う入出力回路用トランジスタのゲート絶縁膜と、
前記入出力回路用トランジスタのゲート絶縁膜の上に設けられた入出力回路用トランジスタの前記ゲート電極とを有し、
前記入出力回路用トランジスタのゲート絶縁膜は、前記少なくとも1つのトランジスタの第1ゲート絶縁膜である、請求項3に記載の半導体記憶装置。
It further includes an input / output circuit transistor,
The input / output circuit transistor is:
An active region of an input / output circuit transistor formed at a position away from an active region of the at least one transistor in the semiconductor substrate;
A gate insulating film of the input / output circuit transistor that covers the region where the gate electrode is formed above the active region of the input / output circuit transistor;
The gate electrode of the input / output circuit transistor provided on the gate insulating film of the input / output circuit transistor;
4. The semiconductor memory device according to claim 3, wherein the gate insulating film of the input / output circuit transistor is a first gate insulating film of the at least one transistor.
ゲート幅方向における前記アクセストランジスタの前記活性領域の長さは、ゲート幅方向における前記ドライブトランジスタの前記活性領域の長さと略同一である、請求項1から6のいずれか1つに記載の半導体記憶装置。   7. The semiconductor memory according to claim 1, wherein the length of the active region of the access transistor in the gate width direction is substantially the same as the length of the active region of the drive transistor in the gate width direction. apparatus. 前記アクセストランジスタの前記ゲート絶縁層が前記第1ゲート絶縁膜および前記第2ゲート絶縁膜を有する、請求項1から7のいずれか1つに記載の半導体記憶装置。   8. The semiconductor memory device according to claim 1, wherein the gate insulating layer of the access transistor includes the first gate insulating film and the second gate insulating film. 前記第1および前記第2ゲート絶縁膜のうち少なくとも一方は、シリコン酸化膜またはシリコン酸窒化膜である、請求項2に記載の半導体記憶装置。   The semiconductor memory device according to claim 2, wherein at least one of the first and second gate insulating films is a silicon oxide film or a silicon oxynitride film. 前記第2ゲート絶縁膜は、酸化物系高誘電率材料、遷移金属の酸化物、遷移金属のアルミネートおよび遷移金属のシリケート材料のうちの何れか1つからなる、請求項3に記載の半導体記憶装置。   4. The semiconductor according to claim 3, wherein the second gate insulating film is formed of any one of an oxide-based high dielectric constant material, a transition metal oxide, a transition metal aluminate, and a transition metal silicate material. 5. Storage device. 前記酸化物系高誘電率材料は、Al、Y、ZrO、HfO、Ta、LaおよびPrのうちいずれか一つである、請求項10に記載の半導体記憶装置。 The oxide-based high dielectric constant material is any one of Al 2 O 3 , Y 2 O 3 , ZrO 2 , HfO 2 , Ta 2 O 3 , La 2 O 3 and Pr 2 O 3. Item 11. The semiconductor memory device according to Item 10. アクセストランジスタ、ドライブトランジスタおよび負荷トランジスタを有するSRAMセルを備えた半導体記憶装置の製造方法であって、
半導体基板の表面の一部分に、活性領域を形成する工程と、
前記活性領域の上に、膜厚および誘電率のうち少なくとも一方が相異なる第1および第2ゲート絶縁膜を有するゲート絶縁層を設ける工程と、
前記ゲート絶縁層の上に、ゲート電極を設ける工程とを備えている、半導体記憶装置の製造方法。
A method of manufacturing a semiconductor memory device including an SRAM cell having an access transistor, a drive transistor, and a load transistor,
Forming an active region on a portion of the surface of the semiconductor substrate;
Providing a gate insulating layer having first and second gate insulating films different in at least one of thickness and dielectric constant on the active region;
And a step of providing a gate electrode on the gate insulating layer.
アクセストランジスタ、ドライブトランジスタ、負荷トランジスタおよび入出力回路用トランジスタを備えた半導体記憶装置の製造方法であって、
半導体基板の表面に、前記アクセストランジスタ、前記ドライブトランジスタおよび前記負荷トランジスタの少なくとも1つのトランジスタの活性領域と、前記入出力回路用トランジスタの活性領域とを互いに間隔を開けて形成する工程と、
前記少なくとも1つのトランジスタの活性領域の上に、膜厚および誘電率のうち少なくとも一方が相異なる第1および第2ゲート絶縁膜を有する少なくとも1つのトランジスタのゲート絶縁層を設け、前記入出力回路用トランジスタの活性領域の上に入出力回路用トランジスタのゲート絶縁層を設ける工程と、
前記少なくとも1つのトランジスタのゲート絶縁層および前記入出力回路用トランジスタのゲート絶縁層の上にそれぞれゲート電極を設ける工程とを備えている、半導体記憶装置の製造方法。
A method of manufacturing a semiconductor memory device comprising an access transistor, a drive transistor, a load transistor, and an input / output circuit transistor,
Forming an active region of at least one of the access transistor, the drive transistor, and the load transistor and an active region of the input / output circuit transistor on a surface of a semiconductor substrate at an interval;
A gate insulating layer of at least one transistor having first and second gate insulating films having at least one of a film thickness and a dielectric constant different from each other is provided on an active region of the at least one transistor, for the input / output circuit Providing a gate insulating layer of an input / output circuit transistor on the active region of the transistor;
Providing a gate electrode on each of the gate insulating layer of the at least one transistor and the gate insulating layer of the input / output circuit transistor.
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