JP2004235515A - 半導体装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】半導体装置は、半導体基板上に設けられた、センスアンプ10およびセンスアンプ20とを備えている。また、センスアンプ10は、一対のトランジスタ10A,10Bを用いて構成されている。センスアンプ20は、一対のトランジスタ20A,20Bを用いて構成されている。トランジスタ10A,10Bとトランジスタ20A,20Bとは、半導体基板上に設けられた素子分離絶縁部100により互いに分離されている。したがって、従来のように、トランジスタ10A,10Bのソース領域13A,13Bとトランジスタ20A,20Bのソース領域23A,23Bとが共用されていない。
【選択図】 図1
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、センスアンプを備えた半導体装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来より、半導体装置の一例のDRAM(Dynamic Random Access Memory)等のアレイ部のセンスアンプには、チップの面積を極力小さくすることが求められている。そのため、従来の半導体装置においては、一のセンスアンプを構成するトランジスタのソース領域と他のセンスアンプを構成するトランジスタのソース領域とが、同じ不純物拡散領域を共用するように構成されている。
【0003】
上記従来の半導体装置においては、動作電圧が2.0V程度である場合には、センスアンプの感度に問題は生じないが、2.0Vより低い電圧で半導体装置を動作させるためには、微妙なセンスアンプの感度の劣化が致命的な問題となる。
【0004】
【特許文献1】
特開平6−13574号公報
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
前述の従来の半導体装置においては、一のセンスアンプを構成するトランジスタトランジスタの仕上がりと他のセンスアンプを構成するトランジスタの仕上がりとに優劣の差が生じる場合がある。その場合、一のセンスアンプを構成するトランジスタのソース領域と他のセンスアンプを構成するトランジスタのソース領域とが同じ不純物拡散領域を共用していると、問題を生じさせることがある。
【0006】
たとえば、NMOS(N−channel Metal Oxide Semiconductor)の場合、一のセンスアンプを構成するトランジスタのみ大きな電流が流れると、共用されているソース領域の電位が上昇するため、他のセンスアンプを構成するトランジスタのドレイン領域の電位と共用されているソース領域の電位と差が極めて小さくなる場合がある。この場合、他のセンスアンプを構成するトランジスタのノードが浮いた状態になるため、他のセンスアンプを構成するトランジスタが正常に機能しなくなる。
【0007】
逆に、PMOS(P−channel Metal Oxide Semiconductor)の場合、一のセンスアンプを構成するトランジスタのみ大きな電流が流れると、共用されているソース領域の電位が低下するため、他のセンスアンプを構成するトランジスタのドレイン領域の電位と共用されているソース領域の電位と差が極めて小さくなる場合がある。この場合も、他のセンスアンプを構成するトランジスタのノードが浮いた状態になるため、他のセンスアンプを構成するトランジスタが正常に機能しなくなる。
【0008】
上述のような場合には、2.0Vより低い電圧で半導体装置を動作させると、センスアンプの感度が低下することになる。
【0009】
この発明は上述の問題に鑑みてなされたものであって、その目的は、センスアンプの感度を向上させることができる半導体装置を提供することである。
【0010】
【課題を解決するための手段】
本発明の第1の局面の半導体装置は、同時に活性化される2つのセンスアンプが隣接して配置され、その2つのセンスアンプのそれぞれに一対のデータが入力される。また、センスアンプは、一対のデータのうち一方が入力される第1のトランジスタと、第1のトランジスタと対をなし、一対のデータのうち他方が入力される第2のトランジスタとを備えている。
【0011】
また、第1のトランジスタのソース/ドレイン領域と第2のトランジスタのソース/ドレイン領域とが、素子分離絶縁部で絶縁されている。また、第1のトランジスタのソース/ドレイン領域には第1のコンタクトが接続されている。また、第2のトランジスタのソース/ドレイン領域には第2のコンタクトが接続されている。また、第1のコンタクトと第2のコンタクトとが、同一の配線に接続されている。
【0012】
上記の構成によれば、第1のトランジスタのソース/ドレイン領域と第2のトランジスタのソース/ドレイン領域とが、素子分離絶縁部で絶縁されているため、第1のトランジスタのソース/ドレイン領域と第2のトランジスタのソース/ドレイン領域とが共用されている場合に比較して、センスアンプの感度を向上させることができる。
【0013】
また、第1のコンタクトと第2のコンタクトとが別個に同一の配線に接続されているため、一のセンスアンプおいて発生した不具合が他のセンスアンプに大きな悪影響を与えることが抑制される。
【0014】
本発明の第2の局面の半導体装置は、半導体基板上に設けられ、センスアンプを構成する複数の一対のトランジスタを複数備えている。また、複数の一対のトランジスタは、一方の一対のトランジスタと他方の一対のトランジスタとを含んでいる。また、一方の一対のトランジスタと他方の一対のトランジスタとは、半導体基板上に設けられた素子分離絶縁部により互いに分離されている。
【0015】
また、一対のトランジスタは、第1のトランジスタと第2のトランジスタとを含んでいる。また、第1のトランジスタと第2のトランジスタとは、素子分離絶縁部により互いに分離されている。また、第1のトランジスタは、所定の基準線に対してほぼ平行に設けられた第1のゲート電極を有している。また、第2のトランジスタは、所定の基準線に対してほぼ平行に設けられた第2のゲート電極を有している。また、第1のトランジスタにおける第1のゲート電極に対する第1のソース/ドレイン領域の配置と、第2のトランジスタにおける第2のゲート電極に対する第2のソース/ドレイン領域の配置とが、実質的に同一である。
【0016】
上記の構成によれば、一方の一対のトランジスタのソース/ドレイン領域と他方の一対のトランジスタのソース/ドレイン領域とが共用されている場合に比較して、センスアンプの感度を向上させることができる。
【0017】
一般に、半導体装置の製造工程では、重ね合わせの誤差に起因して、第1のトランジスタの特性のズレと第2のトランジスタの特性のズレとに差が生じる。しかしながら、前述の構成によれば、第1のトランジスタにおける第1のゲート電極に対する第1のソース/ドレイン領域の配置と、第2のトランジスタにおける第2のゲート電極に対する第2のソース/ドレイン領域の配置とが、実質的に同一であるため、前述の差が生じることが抑制される。したがって、センスアンプの特性が向上する。
【0018】
また、本発明の第3の局面の半導体装置は、半導体基板上に設けられ、センスアンプを構成する一対のトランジスタを複数備えている。複数の一対のトランジスタは、一方の一対のトランジスタと他方の一対のトランジスタとを含んでいる。また、一対のトランジスタは、第1のトランジスタと第2のトランジスタとを含んでいる。また、第1のトランジスタは、第1のソース/ドレイン領域を有している。また、第2のトランジスタは、第2のソース/ドレイン領域を有している。また、さらに、一対のトランジスタは、第1のソース/ドレイン領域のうちのいずれか一方と第2のソース/ドレイン領域うちのいずれか一方とが共有された共有領域を含んでいる。
【0019】
上記の構成によれば、一方の一対のトランジスタのソース/ドレイン領域と他方の一対のトランジスタのソース/ドレイン領域とが共用されている場合に比較して、センスアンプの感度を向上させることができる。
【0020】
また、所定の境界線から第1のトランジスタまでの距離と所定の境界線から第2のトランジスタまでの距離とがほぼ同一になるため、それらの距離が異なることに起因して第1のトランジスタの閾値電圧と第2のトランジスタとの閾値電圧とに相違が生じることを抑制することができる。
【0021】
【発明の実施の形態】
以下、図をに基づいて本発明の実施の形態の半導体装置を説明する。
【0022】
(実施の形態1)
まず、図1および図2を用いて、実施の形態1の半導体装置を説明する。
【0023】
本実施の形態の半導体装置は、図1に示すように、半導体基板と、半導体基板上に設けられ、センスアンプ10およびセンスアンプ20とを備えている。また、センスアンプ10は、一対のトランジスタ10A,10Bを用いて構成されている。センスアンプ20は、一対のトランジスタ20A,20Bを用いて構成されている。
【0024】
また、トランジスタ10Aは、ゲート電極14Aとソース/ドレイン領域13A/12Aとが素子形成領域11Aに設けられている。また、トランジスタ10Bは、ゲート電極14Bとソース/ドレイン領域13B/12Bとが素子形成領域11Bに設けられている。また、トランジスタ20Aは、ゲート電極24Aとソース/ドレイン領域23A/22Aとが素子形成領域21Aに設けられている。また、トランジスタ20Bは、ゲート電極24Bとソース/ドレイン領域23B/22Bとが素子形成領域21Bに設けられている。
【0025】
ドレイン領域12Aには、半導体基板に対して垂直に延びるビットラインコンタクト17Aが接続されている。ゲート電極14Aには、半導体基板の主表面に対して垂直に延びるビットラインコンタクト18A,19Aが接続されている。ソース領域13Aには、半導体基板の主表面に対して垂直に延びるビットラインコンタクト31が接続されている。
【0026】
ドレイン領域12Bには、半導体基板の主表面に対して垂直に延びるビットラインコンタクト17Bが接続されている。ゲート電極14Bには、半導体基板の主表面に対して垂直に延びるビットラインコンタクト18B,19Bが接続されている。ソース領域13Bには、半導体基板の主表面に対して垂直に延びるビットラインコンタクト41が接続されている。
【0027】
ドレイン領域22Aには、半導体基板の主表面に対して垂直に延びるビットラインコンタクト27Aが接続されている。ゲート電極24Aには、半導体基板の主表面に対して垂直に延びるビットラインコンタクト28A,29Aが接続されている。ソース領域23Aには、半導体基板の主表面に対して垂直に延びるビットラインコンタクト32が接続されている。
【0028】
ドレイン領域22Bには、半導体基板の主表面に対して垂直に延びるビットラインコンタクト27Bが接続されている。ゲート電極24Bには、半導体基板の主表面に対して垂直に延びるビットラインコンタクト28B,29Bが接続されている。ソース領域23Bには、半導体基板の主表面に対して垂直に延びるビットラインコンタクト42が接続されている。
【0029】
ビットラインコンタクト17A,18Bの上部には、半導体基板の主表面に対して平行に延びるビット線15Aが接続されている。ビットラインコンタクト19Aの上部には、半導体基板の主表面に対して平行に延びるビット線16Aが接続されている。ビットラインコンタクト31,32の上部には、半導体基板の主表面に対して平行に延びるビット線30が接続されている。
【0030】
ビットラインコンタクト29Aの上部には、半導体基板の主表面に対して平行に延びるビット線26Aが接続されている。ビットラインコンタクト27A,28Bの上部には、半導体基板の主表面に対して平行に延びるビット線25Aが接続されている。
【0031】
ビットラインコンタクト17B,18Aの上部には、半導体基板の主表面に対して平行に延びるビット線15Bが接続されている。ビットラインコンタクト19Bの上部には、半導体基板の主表面に対して平行に延びるビット線16Bが接続されている。
【0032】
ビットラインコンタクト27B,28Aの上部には、半導体基板の主表面に対して平行に延びるビット線25Bが接続されている。ビットラインコンタクト29Bの上部には、半導体基板の主表面に対して平行に延びるビット線26Bが接続されている。ビットラインコンタクト41,42の上部には、半導体基板の主表面に対して平行に延びるビット線40が接続されている。
【0033】
また、トランジスタ10A,10Bとトランジスタ20A,20Bとは、半導体基板上に設けられた素子分離絶縁部100により互いに分離されている。
【0034】
このような構成の本実施の形態の半導体装置によれば、トランジスタ10Aのソース領域13Aとトランジスタ20Aのソース領域23Aとが共用されている場合に比較して、センスアンプ10,20の感度を向上させることができる。また、本実施の形態の半導体装置と、トランジスタ10Bのソース領域13Bとトランジスタ20Bのソース領域23Bとが共用されている半導体装置と、を比較した場合においても、同様に、本実施の形態の半導体装置によれば、センスアンプ10,20の感度を向上させることができる。
【0035】
また、本実施の形態の半導体装置は、トランジスタ10Aとトランジスタ20Aとが、素子分離絶縁部100により互いに分離されている。また、トランジスタ20Aとトランジスタ20Bとが、素子分離絶縁部100により互いに分離されている。この素子分離絶縁部は、半導体基板のトレンチ内に形成されたトレンチ分離絶縁膜であってもよいとともに、LOCOS(LOCal Oxidation of Silicon)法により形成された酸化膜であってもよい。
【0036】
このような構成によれば、トランジスタ10Aとトランジスタ10Bとが分離されていない場合に比較して、トランジスタ10Aとトランジスタ10Bとの間の位置関係の設計の自由度を向上させることができる。また、前述の構成によれば、同様に、トランジスタ20Aとトランジスタ20Bとが分離されていない場合に比較して、トランジスタ20Aとトランジスタ20Bとの間の位置関係の設計の自由度を向上させることができる。
【0037】
また、トランジスタ10A,20Aは、所定の基準線150に対してほぼ平行に設けられたゲート電極14A,24Aを有している。また、トランジスタ10B,20Bは、所定の基準線150に対してほぼ平行に設けられたゲート電極14B,24Bを有している。
【0038】
また、トランジスタ10Aにおけるゲート電極14Aに対するソース/ドレイン領域13A/12Aの配置と、トランジスタ10Bにおけるゲート電極14Bに対するソース/ドレイン領域13B/12Bの配置とが、実質的に同一である。また、トランジスタ20Aにおけるゲート電極24Aに対するソース/ドレイン領域23A/22Aの配置と、トランジスタ20Bにおけるゲート電極24Bに対するソース/ドレイン領域23B/22Bの配置とが、実質的に同一である。
【0039】
上記の構成によれば、ゲート電極14A、ゲート電極14B、ゲート電極24A、およびゲート電極24Bを、露光工程において同じレチクルを用いて同時に形成する製造方法を行う場合に利点がある。
【0040】
前述のような製造方法では、ソース/ドレイン領域13A/12A,23A/22Aおよびソース/ドレイン領域13B/12B,23B/22Bに対してゲート電極14A,24Aおよびゲート電極14B,24Bを重ね合わせて形成する。
【0041】
そのときに、図2の白抜き矢印で示すように、所定の前述の所定の基準線150に対して垂直な方向に重ね合わせのズレが生じることがある。その場合には、ソース/ドレイン領域に対するゲート電極の重ね合わせに、誤差が生じる。
【0042】
しかしながら、本実施の形態の半導体装置は、トランジスタ10Aにおけるゲート電極14Aに対するソース/ドレイン領域13A/11Aの配置と、トランジスタ10Bにおけるゲート電極14Bに対するソース/ドレイン領域13B/11Bの配置とが、実質的に同じになるように、構成されている。また、トランジスタ20Aにおけるゲート電極24Aに対するソース/ドレイン領域23A/21Aの配置と、トランジスタ20Bにおけるゲート電極24Bに対するソース/ドレイン領域23B/21Bの配置とが、実質的に同じになるように、構成されている。
【0043】
したがって、ゲート電極14Aに対するソース/ドレイン領域13A/11Aの重ね合わせがズレた場合のトランジスタ10Aの配置と、ゲート電極14Bに対するソース/ドレイン領域13B/11Bの重ね合わせがズレた場合のトランジスタ10Bとの配置とが、実質的に同じになる。また、ゲート電極24Aに対するソース/ドレイン領域23A/21Aの重ね合わせがズレた場合のトランジスタ20Aの配置と、ゲート電極24Bに対するソース/ドレイン領域23B/21Bの重ね合わせがズレた場合のトランジスタ20Bとの配置とが、実質的に同じになる。
【0044】
その結果、重ね合わせの誤差に起因する、トランジスタ10Aの特性のズレとトランジスタ10Bの特性のズレとは、同一になる。また、重ね合わせの誤差に起因する、トランジスタ20Aの特性のズレとトランジスタ20Bの特性のズレとは、同一になる。したがって、センスアンプ10,20の特性が向上する。
【0045】
図3は、図1または図2に示すセンスアンプ10,20に対応する回路図である。図3に示す参照符号は、図1または図2に示す参照符号が付された部位に対応する回路の部位を示すものとする。
【0046】
図3に示すように、図1または図2に示す構造のようにトランジスタ10A,10Bとトランジスタ20A,20Bとを素子分離絶縁部100により分離した場合には、ビットラインコンタクトに相当する抵抗素子a〜lそれぞれが別個独立に形成される。図3の回路の比較例として、図4に示すような回路がある。
【0047】
図3および図4において、センスアンプSA1およびセンスアンプSA2は、互いに隣接して設けられている。また、ノードX1にビット線BL1が接続されている。また、ノードY1に/ビット線/BL1が接続されている。また、ノードX2にビット線BL2が接続されている。また、ノードY2に/ビット線/BL2が接続されている。ビット線BL1と/ビット線/BL1とは対をなしている。ビット線BL2と/ビット線/BL2とは対をなしている。また、抵抗素子a,c,e,g,i,kの抵抗値は、2kΩであり、抵抗素子b,d,f,h,j,lの抵抗値は、1kΩである。
【0048】
センスアンプSA1では、NMOS(N−Channel Metal Oxide Semconductor)トランジスタN1,N2およびPMOS(P−Channel Metal Oxide Semiconductor)トランジスタP1,P2が、ビット線BL1および/ビット線/BL1の入力データに対して対称に機能する回路特性を有するように構成されている。センスアンプSA2では、NMOSトランジスタN3,N4およびPMOSトランジスタP3,P4が、ビット線BL2および/ビット線/BL2の入力データに対して対称に機能する回路特性を有するように構成されている。なお、NMOSトランジスタN1,N2のサイズおよびPMOSトランジスタP1,P2のサイズは、共に、幅W=3μmであり、長さL=0.3μmである。
【0049】
半導体装置が駆動して、センスアンプSA1,SA2を有するメモリからデータを読み出すときには、センスアンプSA1,SA2のいずれもが活性化される。
【0050】
図4に示す回路では、センスアンプSA2の抵抗素子a,b,c,dは、隣接するセンスアンプSA1の抵抗素子としても機能する。
【0051】
したがって、図4に示す回路においては、センスアンプSA1およびセンスアンプSA2それぞれに100μAの電流が流れる条件では、抵抗素子aおよび抵抗素子bそれぞれに、200μAの電流が流れる。このとき、抵抗素子aでは、0.4Vの電圧降下が生じ、抵抗素子bでは、0.2Vの電圧降下が生じる。
【0052】
このとき、抵抗素子a,bそれぞれに電流が流れるときには、抵抗素子c,dそれぞれには電流が流れないため、抵抗素子a,bそれぞれでの電圧降下は生じない。このため、センスアンプSA1とセンスアンプSA2との間で、0.6Vの電圧降下の差のアンバランスが生じる。
【0053】
しかしながら、図3に示す回路では、センスアンプSA1およびセンスアンプSA2それぞれに100μAの電流が流れる条件では、ビットラインコンタクトに相当する抵抗素子e〜lそれぞれには、最大でも100μAしか流れないため、センスアンプSA1とセンスアンプSA2との間では、最大でも0.3Vの電圧効果の差しか生じない。
【0054】
つまり、図3に示す回路では、センスアンプSA2のビットラインコンタクトれぞれに相当する抵抗素子i,j,k,lそれぞれを隣接するセンスアンプSA1のビットラインコンタクトに相当する抵抗素子e,f,g,hとは別個独立に形成することにより、抵抗素子i,j,k,lそれぞれに流れる電流を図4の回路よりも小さくすることができる。
【0055】
図4に示すような回路では、製造工程におけるセンスアンプの寸法精度のばらつきに起因して、センスアンプSA1が、ビット線BL1および/ビット線/BL1へのデータの入力に対して対称性を有しない場合がある。この場合、センスアンプSA1が非対称であることの影響に、前述の抵抗素子の電圧降下のアンバランスの影響が加えられて、センスアンプの特性の非対称性の度合いがより大きくなることがある。
【0056】
しかしながら、上記のような図3に示す回路によれば、センスアンプの非対称性の度合いが図4に示す回路ほど大きくなることがない。したがって、半導体装置の特性が向上する。
【0057】
次に、図1のX−X断面を示す図5を用いて説明する。図5に示すように、半導体基板600の主表面から所定の深さにかけて素子分離絶縁部100が形成されている。素子分離絶縁部100の内側には、ソース/ドレイン領域12A,13A,23A,22Aが形成されている。
【0058】
ソース/ドレイン領域12A,13Aの上側には、ゲート絶縁膜500Aが形成されている。ゲート絶縁膜500Aの上にはゲート電極14Aが形成されている。ゲート絶縁膜500Aおよびゲート電極14Aを覆うようにシリコン窒化膜200が形成されている。また、ソース/ドレイン領域23A,22Aの上にはゲート絶縁膜500Bが形成されている。
【0059】
ゲート絶縁膜500Bの上にはゲート電極24Aが形成されている。ゲート絶縁膜500Bおよびゲート電極24Aを覆うようにシリコン窒化膜200が形成されている。また、シリコン窒化膜200は素子分離絶縁部100の上にも形成されている。ソース/ドレイン領域12Aにはビットラインコンタクト17Aが接続されている。ソース/ドレイン領域13Aにはビットラインコンタクト31が接続されている。
【0060】
ソース/ドレイン領域23Aにはビットラインコンタクト32が接続されている。ソース/ドレイン領域22Aにはビットラインコンタクト27Aが接続されている。ビットラインコンタクト17A,31,32,27Aは層間絶縁膜300の内部に埋込まれている。また、層間絶縁膜300および各ビットラインコンタクトの上には層間絶縁膜400が形成されている。
【0061】
また、ビットラインコンタクト17Aにはコンタクトプラグ150Aが接続されている。ビットラインコンタクト31にはコンタクトプラグ300Aが接続されている。ビットラインコンタクト32にはコンタクトプラグ300Aが接続されている。ビットラインコンタクト27Aにはコンタクトプラグ250Aが接続されている。
【0062】
また、層間絶縁膜400の上には、配線層が形成されている。配線層15Aはコンタクトプラグ150Aに接続されている。この配線層はビットラインである。ビットライン15Aはコンタクトプラグ150Aに接続されている。ビットライン25Aはコンタクトプラグ250Aに接続されている。ビットライン30Aはコンタクトプラグ300Aに接続されている。
【0063】
従来の半導体装置であれば、ソース/ドレイン領域13Aとソース/ドレイン領域23Aとが共有されているため、それらの間の素子分離絶縁部100は必要ない。したがって、図1または図2に示すような構造の半導体装置では、素子分離絶縁部100の分だけ素子の平面的な大きさが大きくなる。
【0064】
しかしながら、本実施の形態の半導体装置では、次に示す図6および図7の製造工程により、シリコン窒化膜200を素子分離絶縁部100およびゲート電極14A,24Aの上に形成することにより、図5に示すX1およびX2に示す距離を極力小さくすることができる。したがって、半導体装置の平面的な大きさを大きくすることなく、ソース/ドレイン領域13Aとソース/ドレイン領域23Aとの間の素子分離絶縁部100を形成することが可能となる。
【0065】
次に、図5に示す半導体装置の構造を製造するための方法を説明する。まず、図6に示すように、半導体基板600に素子分離絶縁部100が形成される。次に、素子分離絶縁部100の内部にソース/ドレイン領域12A,13Aが形成される。また、半導体基板600の上にはゲート絶縁膜500Aおよびゲート電極14Aが形成される。次に、半導体基板600の主表面、シリコン酸化膜からなる素子分離絶縁部100の表面、ゲート絶縁膜500Aおよびゲート電極14Aを覆うようにシリコン窒化膜200を形成する。
【0066】
次に、層間絶縁膜300を所定のパターンに形成する。すなわち、次に形成されるビットラインコンタクトのための開口が形成されたパターンの層間絶縁膜300が形成される。次に、層間絶縁膜300をマスクとして、シリコン窒化膜200をエッチングする。それにより、ソース/ドレイン領域12A,13Aが露出する。このソース/ドレイン領域12A,13Aに接続されるようにビットラインコンタクト17A,27Aとなる金属を埋込む。これにより、ソース/ドレイン領域12A,13Aとビットラインコンタクト17A,27Aとの接続が完了する。
【0067】
従来のソースを共有するセンスアンプの場合に比較して本実施の形態のセンスアンプは、素子分離絶縁部100の幅だけ平面的な大きさが増加する。しかしながら、上記の製造方法によれば、ビットラインコンタクト17A,27Aを形成する工程は、シリコン酸化膜からなる素子分離絶縁部100がシリコン窒化膜200に覆われた状態で行われる。そのため、ビットラインコンタクトを形成する工程において素子分離絶縁部100がエッチングされ難い。したがって、図5の距離X1および距離X2を小さくしても、ビットラインコンタクトが素子分離絶縁部100を付き抜けてソース/ドレイン領域12A,13Aよりも下側の不純物領域まで達するような不都合が防止される。その結果、半導体基板600の主表面に平行な方向の半導体装置の大きさを低減することができる。
【0068】
(実施の形態2)
次に、図8および図9を用いて、実施の形態2の半導体装置を説明する。
【0069】
本実施の形態の半導体装置は、図8に示すように、半導体基板と、半導体基板上に設けられ、センスアンプ50Aおよびセンスアンプ50Bとを備えている。また、センスアンプ50Aは、一対のトランジスタ50E,50Fを用いて構成されている。センスアンプ50Bは、一対のトランジスタ50C,50Dを用いて構成されている。
【0070】
また、トランジスタ50Fは、ゲート電極56Aとソース/ドレイン領域54A/53Aとが素子形成領域51Aに設けられている。また、トランジスタ50Eは、ゲート電極55Aとソース/ドレイン領域54A/52Aとが素子形成領域51Aに設けられている。また、トランジスタ50Dは、ゲート電極56Bとソース/ドレイン領域54B/53Bとが素子形成領域51Bに設けられている。また、トランジスタ50Cは、ゲート電極55Bとソース/ドレイン領域54B/52Bとが素子形成領域51Bに設けられている。
【0071】
ドレイン領域52Aには、半導体基板に対して垂直に延びるビットラインコンタクト57Aが接続されている。ゲート電極55Aには、半導体基板の主表面に対して垂直に延びるビットラインコンタクト67Aが接続されている。ドレイン領域53Aには、半導体基板の主表面に対して垂直に延びるビットラインコンタクト58Aが接続されている。ゲート電極56Aには、半導体基板の主表面に対して垂直に延びるビットラインコンタクト63A,64Aが接続されている。ソース領域54Aには、半導体基板の主表面に対して垂直に延びるビットラインコンタクト59Aが接続されている。
【0072】
ドレイン領域52Bには、半導体基板の主表面に対して垂直に延びるビットラインコンタクト57Bが接続されている。ゲート電極55Bには、半導体基板の主表面に対して垂直に延びるビットラインコンタクト64B,67Bが接続されている。ドレイン領域53Bには、半導体基板の主表面に対して垂直に延びるビットラインコンタクト58Bが接続されている。ゲート電極56Bには、半導体基板の主表面に対して垂直に延びるビットラインコンタクト63Bが接続されている。ソース領域54Bには、半導体基板の主表面に対して垂直に延びるビットラインコンタクト59Bが接続されている。
【0073】
ビットラインコンタクト57B,63Bの上部には、半導体基板の主表面に対して平行に延びるビット線60Bが接続されている。ビットラインコンタクト64Aの上部には、半導体基板の主表面に対して平行に延びるビット線65Aが接続されている。ビットラインコンタクト58A,67Aの上部には、半導体基板の主表面に対して平行に延びるビット線61Aが接続されている。
【0074】
ビットラインコンタクト57B,63Bの上部には、半導体基板の主表面に対して平行に延びるビット線60Bが接続されている。ビットラインコンタクト64Bの上部には、半導体基板の主表面に対して平行に延びるビット線65Bが接続されている。ビットラインコンタクト58B,67Bの上部には、半導体基板の主表面に対して平行に延びるビット線61Bが接続されている。
【0075】
なお、本実施の形態の半導体装置は、センスアンプ50A,50Bと同様の構造の他のセンスアンプ対が、センスアンプ50A,50Bの近傍に設けられている。この他のセンスアンプ対のビット線対は、センスアンプ50A,50Bのビット線が延びる方向と平行な方向に沿って延びている。
【0076】
また、一対のトランジスタ50E,50Fと一対のトランジスタ50C,50Dとは、半導体基板上に設けられた素子分離絶縁部100により互いに分離されている。
【0077】
このような構成によれば、一対のトランジスタ50E,50Fのソース領域54Aと一対のトランジスタ50C,50Dのソース領域54Bとが共用されている場合に比較して、センスアンプ50A,50Bの感度を向上させることができる。
【0078】
また、本実施の形態の半導体装置を、図9を用いてより詳細説明する。トランジスタ50Cは、ソース/ドレイン領域54B/52Bを有している。また、トランジスタ50Dは、ソース/ドレイン領域54B/53Bを有している。
【0079】
上記の構成によれば、一対のトランジスタ50C,50Dは、ソース/ドレイン領域54Bが共有されている。そのため、一対のトランジスタ50C,50Dの占有面積を小さくすることができる。
【0080】
また、図9に示すように、一対のトランジスタ50C,50Dは、半導体基板内に設けられたウエル領域またはチャネルドープ領域の内側の領域に設けられている。また、トランジスタ50Cは、ゲート電極55Bを有している。また、トランジスタ50Dは、ゲート電極56Bを有している。また、ゲート電極55Bおよびゲート電極56Bそれぞれは、ウエル領域またはチャネルドープ領域と他の領域との境界線200に対してほぼ垂直な方向に延びている。
【0081】
また、トランジスタ50Cおよびトランジスタ50Dは、図9において上下に延びる境界線200の最も近傍に設けられている。また、トランジスタ50Cおよびトランジスタ50Dは、境界線200に対して平行な方向に沿って、ドレイン領域53B、ゲート電極56B、共有領域としてのソース領域54B、ゲート電極55B、およびドレイン領域52Bが、この順番で並ぶように、構成されている。なお、本実施の形態の半導体装置においては、共有領域としてソース領域が用いられている例を示したが、共有領域としてドレイン領域が用いられてもよい。
【0082】
上記の構成によれば、前述の境界線200からトランジスタ50Cまでの距離d1と前述の境界線200からトランジスタ50Dまでの距離d2とがほぼ同一になるため、距離d1と距離d2が異なることに起因してトランジスタ50Cの閾値電圧とトランジスタ50Dとの閾値電圧とに相違が生じることを抑制することができる。
【0083】
また、本実施の形態の半導体装置は、図8に示すように、より具体的には次のような構造である。
【0084】
トランジスタ50Cは、ゲート電極55Bを有している。トランジスタ50Dは、ゲート電極56Bを有している。また、トランジスタ50Eは、ゲート電極55Aを有している。トランジスタ50Fは、ゲート電極56Aを有している。
【0085】
また、ゲート電極55Bに沿った引かれた仮想線101と、ゲート電極56Bに沿って引かれた仮想線103と、ゲート電極55Aに沿って引かれた仮想線102と、ゲート電極56Aに沿って引かれた仮想線104とが想定された場合に、仮想線101,102,103,104それぞれは、互いにほぼ平行、かつ、ほぼ等間隔である。
【0086】
上記の構成によれば、トランジスタ50A,50B,50C,50Dに接続されるビット線60B,65B,65A,61A対の順序および配列を変更することなく、ビット線60B,61A,65A,65Bそれぞれを、前述の仮想線101,102,103,104に対してほぼ平行に配置することができる。
【0087】
したがって、トランジスタ50E,50Fとトランジスタ50C,50Dとの間で、ビット線60B,65B,65A,61Aそれぞれが延びる方向を変更することなくビット線60B,65B,65A,61Aそれぞれを設けることができる。その結果、トランジスタ50C,50Dとトランジスタ50E,50Fとの間の距離を極力小さくすることができる。
【0088】
なお、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなく特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【0089】
【発明の効果】
本発明の半導体装置によれば、一方の一対のトランジスタのソース/ドレイン領域と他方の一対のトランジスタのソース/ドレイン領域とが共用されている場合に比較して、センスアンプの感度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施の形態1の半導体装置を説明するための平面模式図である。
【図2】実施の形態1の半導体装置の製造過程において、ソース/ドレイン領域に対するゲート電極の重ね合わせがズレた状態を示す図である。
【図3】図1の半導体装置の回路図である。
【図4】図3の回路図の比較例の回路図である。
【図5】図1のX―X線断面図である。
【図6】図5の構造を製造する方法を説明するための図である。
【図7】図5の構造を製造する方法を説明するための図である。
【図8】実施の形態2の半導体装置を説明するための平面模式図である。
【図9】図8に示す構造のセンスアンプの1単体を示す平面模式図である。
【符号の説明】
10,20 センスアンプ、10A,10B,20A,20B トランジスタ、50A,50B センスアンプ、50C,50D,50E,50F トランジスタ、100 素子分離絶縁部。
Claims (7)
- 同時に活性化される2つのセンスアンプが隣接して配置され、該2つのセンスアンプそれぞれに一対のデータが入力される半導体装置であって、
前記センスアンプは、
前記一対のデータのうち一方が入力される第1のトランジスタと、
該第1のトランジスタと対をなし、前記一対のデータのうち他方が入力される第2のトランジスタとを備え、
前記第1のトランジスタのソース/ドレイン領域と前記第2のトランジスタのソース/ドレイン領域とが、素子分離絶縁部で絶縁されており、
前記第1のトランジスタのソース/ドレイン領域には第1のコンタクトが接続され、
前記第2のトランジスタのソース/ドレイン領域には第2のコンタクトが接続され、
前記第1のコンタクトと前記第2のコンタクトとが、同一の配線に接続されている、半導体装置。 - 前記素子分離部は、シリコン酸化膜により構成され、
前記第1のトランジスタ、前記第2のトランジスタ、および前記素子分離部の上には、シリコン窒化膜が設けられており、
前記第1のコンタクトおよび前記第2のコンタクトそれぞれは、前記シリコン窒化膜に接している、請求項1に記載の半導体装置。 - 半導体基板上に設けられ、センスアンプを構成する一対のトランジスタを複数備えた半導体装置であって、
該複数の一対のトランジスタは、一方の一対のトランジスタと他方の一対のトランジスタとを含み、
前記一方の一対のトランジスタと前記他方の一対のトランジスタとが、前記半導体基板上に設けられた素子分離絶縁部により互いに分離され、
前記一対のトランジスタは、第1のトランジスタと第2のトランジスタとを含み、
前記第1のトランジスタと前記第2のトランジスタとが、前記素子分離絶縁部により互いに分離され、
前記第1のトランジスタは、所定の基準線に対してほぼ平行に設けられた第1のゲート電極を有し、
前記第2のトランジスタは、前記所定の基準線に対してほぼ平行に設けられた第2のゲート電極を有し、
前記第1のトランジスタにおける前記第1のゲート電極に対する第1のソース/ドレイン領域の配置と、前記第2のトランジスタにおける前記第2のゲート電極に対する第2のソース/ドレイン領域の配置とが、実質的に同一である、半導体装置。 - 前記第1のソース/ドレイン領域には第1のコンタクトが接続され、
前記第2のソース/ドレイン領域には第2のコンタクトが接続され、
前記素子分離部は、シリコン酸化膜により構成され、
前記第1のトランジスタ、前記第2のトランジスタ、および前記素子分離部の上には、シリコン窒化膜が設けられており、
前記第1のコンタクトおよび前記第2のコンタクトそれぞれは、前記シリコン窒化膜に接している、請求項3に記載の半導体装置。 - 半導体基板上に設けられ、センスアンプを構成する一対のトランジスタを複数備えた半導体装置であって、
該複数の一対のトランジスタは、一方の一対のトランジスタと他方の一対のトランジスタとを含み、
前記一対のトランジスタは、第1のトランジスタと第2のトランジスタとを含み、
前記第1のトランジスタは、第1のソース/ドレイン領域を有し、
前記第2のトランジスタは、第2のソース/ドレイン領域を有し、
さらに、前記一対のトランジスタは、前記第1のソース/ドレイン領域のうちのいずれか一方と前記第2のソース/ドレイン領域うちのいずれか一方とが共有された共有領域を含んでいる、半導体装置。 - 前記一対のトランジスタは、前記半導体基板内に設けられたウエル領域またはチャネルドープ領域の内側の領域に設けられており、
前記第1のトランジスタは、第1のゲート電極を有し、
前記第2のトランジスタは、第2のゲート電極を有し、
前記第1のゲート電極および前記第2のゲート電極それぞれは、前記ウエル領域または前記チャネルドープ領域と他の領域との境界線に対してほぼ垂直な方向に延びており、
前記第1のトランジスタおよび前記第2のトランジスタは、前記境界線に対して平行な方向に沿って、前記第1のソース/ドレイン領域、前記第1のゲート電極、前記共有領域、前記第2のゲート電極、および前記第2のソース/ドレイン領域が、この順番で並ぶように、構成されている、請求項5に記載の半導体装置。 - 前記一方の一対のトランジスタは、第1のゲート電極および第2のゲート電極を有し、
前記他方の一対のトランジスタは、第3のゲート電極および第4のゲート電極を有し、
前記第1のゲート電極に沿った引かれた第1の仮想線と、前記第2のゲート電極に沿って引かれた第2の仮想線と、前記第3のゲート電極に沿って引かれた第3の仮想線と、前記第4のゲート電極に沿って引かれた第4の仮想線とが想定された場合に、前記第1の仮想線、前記第2の仮想線、前記第3の仮想線および前記第4の仮想線それぞれは、互いにほぼ平行、かつ、ほぼ等間隔である、請求項5に記載の半導体装置。
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