JP2006049784A - 半導体記憶装置及びその製造方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】SRAMセルの形成面積の増大を抑えつつ、動作の安定化を図る。
【解決手段】SRAMセルのアクセストランジスタQ5のゲート電極33の上には、ワード線に接続するコンタクト45が形成される。コンタクト45は、素子分離絶縁膜14を突き抜けてSOI層13にまで達する。ドライバトランジスタQ1のボディー領域と第1アクセストランジスタQ5のボディー領域とは、素子分離絶縁膜14下方のSOI層13を介して互いに電気的に接続している。よって、アクセストランジスタQ5はそのゲート電極とボディー領域との間がコンタクト45で接続されたDTMOS構造になり、コンタクト45はさらに第1ドライバトランジスタQ1のボディー領域にも電気的に接続する。
【選択図】図3

Description

本発明は半導体記憶装置に関するものであり、特に、SRAM(Static Random Access Memory)に関するものである。
SOI(Silicon On Insulator)基板を用いたMOSFET((Metal Oxide Silicon Field Effect Transistor)において、動作速度の高速化および電流駆動能力の向上を図る手段として、DTMOSFET(Dynamic Threshold voltage MOSFET、以下「DTMOS」と称す)が提案されている(例えば、特許文献1参照)。
SOI基板は、シリコン基板、埋め込み酸化膜(BOX:Buried Oxide)層、およびシリコン層(SOI層)がこの順に積層された積層構造を有している。DTMOSにおいて、SOI層上には、下面にゲート酸化膜を有するゲート電極が選択的に形成される。また、SOI層内には、当該ゲート電極の下方に位置するボディー領域を挟んで対を成すソース/ドレイン領域が形成される。DTMOSの特徴は、ゲート電極とボディー領域とが互いに電気的に接続されるところにある。
DTMOSにおいて、例えばゲート電極がH(High)レベルになりトランジスタがON状態になると、それに伴いボディー電位もHレベルになる。すると、トランジスタの動作しきい値電圧が下がり、その結果、SOI基板を用いた通常のMOSFETに比べ多くの電流を流すことができる(即ち、電流駆動能力が向上する)。
一般に、トランジスタのゲート電極は、活性領域上の電極部と、それに接続する素子分離絶縁膜上のパッド部とを有する。特許文献1に開示されているように、DTMOSのゲート電極のパッド部には、素子分離絶縁膜の下方のSOI層に達するコンタクトが形成される。素子分離絶縁膜の下方のSOI層は、ゲート電極下のボディー領域に繋がっており、且つ、当該ボディー領域と同じ導電型である。つまり、DTMOSのゲート電極とボディー領域とは、上記コンタクトと素子分離絶縁膜の下方のSOI層とを介して、互いに電気的に接続される。
特開2001−77368号公報(第4−6頁、第3図)
DTMOSは、ゲート電極のパッド部にゲート電極とボディー領域とを接続するためのコンタクトが形成される分、通常のMOSFETに比較して素子形成面積が大きくなる。そのため、DTMOSは、半導体基板上の小さな面積内に多くのトランジスタを形成することが要求されるデバイスに適用するのは困難である。
そのようなデバイスの一つとして、SRAMが挙げられる。SRAMのメモリセルを構成するトランジスタ(メモリトランジスタ)のそれぞれに、DTMOSを適用すると、SRAMセルの動作しきい値電圧が下がり、その結果、動作速度性能を向上させることができる。従来、SRAMセルは4つのトランジスタと2つの負荷を有するものが一般的であった。しかし近年の半導体デバイスの駆動電圧の低電圧化に伴い、それぞれ2つのアクセストランジスタ、ドライバトランジスタおよびロードトランジスタの合計6つのトランジスタで構成されるSRAMセルが主流になりつつある。そのため、SRAMにDTMOSを適用することは、さらに困難になっている。
また、DTMOSにおいては、ゲート電極がボディー領域に接続するので、ゲート電極の電位が上昇する際にボディー領域とソースドレイン間のPN接合に順方向バイアスが加わり、その部分にリーク電流が流れることがある。そのため、SRAMセルにDTMOSを適用すると、SRAMの消費電力の増大の問題が生じることが懸念される。
本発明は以上のような課題を解決するためになされたものであり、SRAMセルの形成面積の増大を抑えつつ動作信頼性を向上させ、さらにDTMOSを適用することに伴う消費電力の増大を抑制することを目的とする。
本発明の第1の局面に係る半導体記憶装置は、アクセスMOS(Metal Oxide Semiconductor)トランジスタと、ドライバMOSトランジスタと、ワード線と前記アクセスMOSトランジスタのゲート電極とを接続するコンタクトを有するSRAM(Static Random Access Memory)セルを備え、前記コンタクトは、前記アクセスMOSトランジスタおよび前記ドライバMOSトランジスタの少なくとも片方のボディー領域に電気的に接続していることを特徴とする。
第2の局面に係る半導体記憶装置は、第1および第2ロードMOSトランジスタと、前記第1ロードMOSトランジスタのゲート電極と前記第2ロードMOSトランジスタのドレイン領域とを接続するコンタクトを有するSRAMセルを備え、前記コンタクトは、前記第1ロードMOSトランジスタのボディー領域に電気的に接続していることを特徴とする。
第3の局面に係る半導体記憶装置は、ロードMOSトランジスタと、電源配線と前記ロードMOSトランジスタのソース領域とを接続する第1コンタクトとを有するSRAMセルを備え、前記第1コンタクトは、前記ロードMOSトランジスタのボディー領域に電気的に接続していることを特徴とする。
本発明の第4の局面に係る半導体記憶装置は、アクセスMOSトランジスタと、ドライバMOSトランジスタと、接地配線と前記ドライバMOSトランジスタのソース領域とを接続する第1コンタクトとを有するSRAMセルを備え、前記第1コンタクトは、前記アクセスMOSトランジスタおよび前記ドライバMOSトランジスタ両方のボディー領域に電気的に接続することを特徴とする。
本発明の第1の局面に係る半導体記憶装置によれば、ワード線の電位が高くなるSRAMセルの駆動時には、ドライバMOSトランジスタおよび/またはアクセスMOSトランジスタの少なくとも片方のボディー電位も高くなる。それにより、ドライバMOSトランジスタおよび/またはアクセスMOSトランジスタの動作しきい値電圧が下がり、電流駆動能力が向上する。つまり、ドライバMOSトランジスタおよび/またはアクセスMOSトランジスタでDTMOSと同様の効果が得られる。従って、SRAMセルの動作しきい値電圧が下がり、SRAMセルの動作速度性能は向上する。さらに、ワード線の電位が0VになるSRAMセルのスタンバイ時は、ドライバMOSトランジスタおよびアクセスMOSトランジスタのボディー電位も0Vに固定されることとなるので、当該SRAMセルのソフトエラー耐性が向上し、信頼性の高いSRAMが得られる。
また、第2の局面に係る半導体記憶装置によれば、ロードトランジスタの電流駆動能力が向上し、SRAMのスタティックノイズマージンが改善される効果が得られる。また、従来のSRAMセルと比較して、ロードトランジスタのゲート電極とボディー領域との間を電気的に接続するための特別なコンタクトを別途形成する必要はない。よって、形成面積の増大を抑えつつ、ロードトランジスタにDTMOSを適用することができる。
第3の局面に係る半導体記憶装置によれば、ロードMOSトランジスタのボディ電位が電源電位に固定されるため、SRAMセルの動作の安定性が向上する。また、SRAMセルの各々に設けられるコンタクトが、ロードMOSトランジスタのボディコンタクトとして機能するので、ウェル電位固定用セルの電源コンタクトは不要であり、SRAMの形成面積縮小にも寄与できる。
第4の局面に係る半導体記憶装置によれば、ドライバMOSトランジスタおよびアクセスMOSトランジスタのボディ電位が接地電位に固定されるため、SRAMセルの動作の安定性が向上する。また、SRAMセルの各々に設けられたコンタクトが、ドライバMOSトランジスタおよびアクセスMOSトランジスタのボディコンタクトとして機能するので、ウェル電位固定用セルの接地コンタクトは不要であり、SRAMの形成面積縮小にも寄与できる。
<実施の形態1>
図1は、一般的なSRAMのメモリセル(SRAMセル)の回路図である。同図に示すように、駆動用のNMOSトランジスタ(ドライバMOSトランジスタ)である第1ドライバトランジスタQ1並びに第2ドライバトランジスタQ2と、負荷用のPMOSトランジスタ(ロードMOSトランジスタ)である第1ロードトランジスタQ3並びに第2ロードトランジスタQ4とは、1対のインバータを構成してしている。それらのインバータは、相互に接続されてフリップフロップ回路を構成している。そして、このフリップフロップ回路と、データの転送用のNMOSトランジスタ(アクセスMOSトランジスタ)である第1アクセストランジスタQ5並びに第2アクセストランジスタQ6とによって、SRAMセル1が構成される。ワード線WLにはアクセストランジスタQ5,Q6のゲートが接続し、ビット線BLおよびBL(バー)にはそれぞれアクセストランジスタQ5,Q6のソース/ドレインが接続する。
図2は本発明の実施の形態1に係る半導体記憶装置であるSRAMのメモリセルの上面図である。同図に示すように、SRAMセル1は、半導体層に横方向(ワード線(不図示)の延在方向)に並ぶ第1Pウェル領域、Nウェル領域および第2Pウェル領域を備える。これらのPウェル領域およびNウェル領域には、その上面部に形成された素子分離絶縁膜14によって規定された活性領域21〜24が形成される。第1Pウェル領域の第1活性領域21には、第1ドライバトランジスタQ1と第1アクセストランジスタQ5とが形成される。第2Pウェル領域の第2活性領域22には、第2ドライバトランジスタQ2と第2アクセストランジスタQ6とが形成される。Nウェル領域の第3および第4活性領域23,24には、第1および第2ロードトランジスタQ3,Q4がそれぞれ形成される。
活性領域21〜24上には、それぞれ横方向に延びる第1〜第4ゲート電極31〜34が形成される。第1ゲート電極31は、第1ドライバトランジスタQ1と第1ロードトランジスタQ3のゲートとして機能し、第2ゲート電極32は、第2ドライバトランジスタQ2と第2ロードトランジスタQ4のゲートとして機能する。第3および第4ゲート電極33,34はそれぞれ、第1および第2アクセストランジスタQ5,Q6のゲートとして機能する。このようなレイアウトにすることにより、各活性領域21〜24および各ゲート電極31〜34は単純な形状となるため、SRAMセル1の形成面積の縮小化に適している。
ドライバトランジスタQ1,Q2のソース領域は、それぞれコンタクト35,36を介して接地(GND)配線に接続される。ロードトランジスタQ3,Q4のソース領域は、それぞれコンタクト37,38を介して電源(Vdd)配線に接続される。
第1ゲート電極31上のコンタクト39は、第2ロードトランジスタQ4のドレイン領域にも達しており、上層の配線(不図示)を介して第2ドライバトランジスタQ2のドレイン領域上のコンタクト40に接続する。同様に、第2ゲート電極32上のコンタクト41は、第1ロードトランジスタQ3のドレイン領域にも達しており、上層の配線(不図示)を介して第1ドライバトランジスタQ1のドレイン領域上のコンタクト42に接続する。
第1アクセストランジスタQ5のソース/ドレイン領域の一方は第1ドライバトランジスタQ1のドレイン領域に繋がっており、他方はコンタクト43を介してビット線に接続する。同様に、第2アクセストランジスタQ6のソース/ドレイン領域の一方は第2ドライバトランジスタQ2のドレイン領域に繋がっており、他方はコンタクト44を介してビット線に接続する。
そして、第3ゲート電極33および第4ゲート電極34は、それぞれコンタクト45,46を介してワード線に接続する。以上の構成により、図1に示したSRAMセルの回路構成が得られる。
但し、本実施の形態に係るSRAMセル1は、コンタクト45が第1ドライバトランジスタQ1および第1アクセストランジスタQ5のボディー領域にも電気的に接続し、コンタクト46が第2ドライバトランジスタQ2および第2アクセストランジスタQ6のボディー領域にも電気的に接続する点で、従来のSRAMセルと異なる。即ち、本実施の形態に係るSRAMセル1の等価回路は、図55に示すようになる。
本実施の形態のSRAMセル1においては、第1ドライバトランジスタQ1、第1ロードトランジスタQ3および第1アクセストランジスタQ5の組と、第2ドライバトランジスタQ2、第2ロードトランジスタQ4および第2アクセストランジスタQ6の組は、それぞれ図2の如く対称にレイアウトされ、さらに、互いに同様の構造を有している。
図3は実施の形態1に係るSRAMセルの構成を説明するための図であり、図2に示したSRAMセル1におけるA−A線に沿った断面図である。つまり同図は、第1ドライバトランジスタQ1および第1アクセストランジスタQ5の断面図である。第2ドライバトランジスタQ2および第2アクセストランジスタQ6もこれと同様の構成であるが、以下の説明においては、簡単のためそれらの詳細な説明は省略する。
SRAMセル1は、シリコン基板11、埋め込み酸化膜(BOX:Buried Oxide)層12、SOI層13から成るSOI基板上に形成されている。SOI層13の上面部には選択的に素子分離絶縁膜14が形成され、それによって第1活性領域21が規定される。第1活性領域21の上面にはゲート酸化膜15が形成されており、第1ゲート電極31および第3ゲート電極33はその上に形成される。第1ゲート電極31は、ポリシリコン層31aおよびシリサイド層31bによる2層構造であり、同様に第3ゲート電極33はポリシリコン層33aおよびシリサイド層33bによる2層構造である。
第1ゲート電極31および第3ゲート電極33の上にはシリコン酸化膜16、シリコン窒化膜17、シリコン酸化膜18から成る層間絶縁膜が形成される。当該層間絶縁膜内に形成され、上層のワード線(不図示)に接続するコンタクト45は、第3ゲート電極33に接続すると共に、素子分離絶縁膜14を突き抜けてその下のSOI層13にも接続している。
第1活性領域21において、第1ゲート電極31下のP型領域は第1ドライバトランジスタQ1のボディー領域であり、第3ゲート電極33下のP型領域は第1アクセストランジスタQ5のボディー領域である。図3の如く、素子分離絶縁膜14の底はBOX層12にまで達していない。そのため、第1ドライバトランジスタQ1のボディー領域と、第1アクセストランジスタQ5のボディー領域とは、素子分離絶縁膜14の下のSOI層13(Pウェル)を介して互いに電気的に接続している。
従って、コンタクト45は、第3ゲート電極33に接続すると共に、第1アクセストランジスタQ5のボディー領域と第1ドライバトランジスタQ1のボディー領域の両方にも電気的に接続することになる。言い換えれば、第1アクセストランジスタQ5はそのゲート電極とボディー領域との間がコンタクト45で接続されたいわゆるDTMOS構造を有しており、当該コンタクト45はさらに第1ドライバトランジスタQ1のボディー領域にも接続している。
なお、本実施の形態では、図3の如く、コンタクト45とSOI層13とが接続する部分に、第1Pウェル領域の他の部分よりも不純物濃度が高いP+領域19が形成されている。それにより、コンタクト45とSOI層13との間でのオーミック接続が実現される。
この構成によれば、ワード線の電位が高くなるSRAMセルの駆動時には、第1ドライバトランジスタQ1および第1アクセストランジスタQ5のボディー電位も高くなる。それにより、第1ドライバトランジスタQ1および第1アクセストランジスタQ5の動作しきい値電圧が下がり、電流駆動能力が向上する。つまり、第1ドライバトランジスタQ1と第1アクセストランジスタQ5の両方でDTMOSと同様の効果が得られる。従って、SRAMセル1の動作しきい値電圧が下がり、SRAMセル1の動作速度性能は向上する。さらに、ワード線の電位が0VになるSRAMセル1のスタンバイ時は、第1ドライバトランジスタQ1および第1アクセストランジスタQ5のボディー電位も0Vに固定されることとなるので、当該SRAMセル1のソフトエラー耐性が向上し、信頼性の高いSRAMが得られる。これらの効果を得るために形成されるボディー領域へのコンタクトは、コンタクト45の1つのみである。よって、第1ドライバトランジスタQ1および第1アクセストランジスタQ5それぞれにDTMOSを適用する場合に比較して形成面積の増大は抑えられる。
さらに、コンタクト45とSOI層13とが接続する部分に比較的不純物濃度が高いP+領域19を形成することにより、コンタクト45とSOI層13との間でのオーミック接続を可能にしているので、コンタクト45とSOI層13との間の接続抵抗による電圧降下は低く抑えられる。第1ドライバトランジスタQ1および第1アクセストランジスタQ5において電流駆動能力向上の効果が効率的に得られる。
図示は省略したが、第2ドライバトランジスタQ2および第2アクセストランジスタQ6もこれと同様の構成を有している。つまり、図2に示したコンタクト46は、ワード線と第4ゲート電極34との間を接続すると共に、第2アクセストランジスタQ6のボディー領域および第2ドライバトランジスタQ2のボディー領域の両方に電気的に接続している。よって上記した本実施の形態の利点は、第2ドライバトランジスタQ2および第2アクセストランジスタQ6においても得られる。
ところで、SRAMセルのドライバトランジスタQ1,Q2およびアクセストランジスタQ5,Q6にDTMOSを適用した場合、ワード線がボディー領域に接続しているので、ワード線電位が上昇する際にボディー領域とトランジスタのソースドレイン間のPN接合に順方向バイアスが加わり、その部分にリーク電流が流れることで消費電力が増大してしまうという問題が生じやすい。しかし本実施の形態のようなSRAMセル1の構造によれば、その問題は軽減される。以下、その効果を説明する。
本実施の形態においては、素子分離絶縁膜14の下におけるSOI層13は薄いため、その部分で有限の抵抗値を有することになる。即ち、SRAMセル1の等価回路は、より正確には図56に示すようになる。同図のように、コンタクト45と第1ドライバトランジスタQ1および第1アクセストランジスタQ5のボディー領域との間、並びに、コンタクト46と第2ドライバトランジスタQ2および第2アクセストランジスタQ6のボディー領域との間のそれぞれに、素子分離絶縁膜14の下のSOI層13が抵抗Rとして挿入される。この抵抗Rは、(製造プロセスによって異なるが)数十kΩ〜数MΩの値になる。一方、ボディー領域とトランジスタのソースドレイン間のPN接合は、充分に導通状態になるまで(当該PN接合の順方向バイアスが0.5〜0.6V以上になるまで)は数十MΩ〜数GΩ以上の高インピーダンス状態であるので、抵抗Rでの電圧降下は無視できる。つまり、ワード線電位が約0.6Vに達するまでは、その殆どが当該PN接合で保持されるので、ボディ電位は効率良く0.6V近くまで上昇する。そしてワード線電圧が0.6Vを越えると、当該PN接合が充分に導通状態になるが抵抗Rの電圧降下が顕著になるので、当該PN接合に加わる電圧が抑制される。その結果、ボディー領域とトランジスタのソースドレイン間のPN接合にリーク電流が流れることによる消費電力の増大という問題が軽減される。
図4〜図16は、本実施の形態に係るSRAMセルの製造工程を示す図である。これらの各図において、(a)に示す図は図2におけるA−A線に沿った断面図であり、(b)に示す図は図2におけるB−B線に沿った断面図である。以下、これらの図に基づいて、本実施の形態に係るSRAMセルの製造工程を説明する。
まず、シリコン基板11上に、100〜500nm程度の膜厚のBOX層12、および50〜500nm程度の膜厚のSOI層13を積層したSOI基板を準備する。当該SOI層13に対し、第1および第2P型ウェルおよびN型ウェル形成用の不純物注入を行なった後、その上に数十nmのシリコン酸化膜51を形成し、さらに数百nm程度の膜厚のシリコン窒化膜52を形成する(図4)。
そしてSOI基板上に、活性領域21〜24を形成する領域上方を開口したレジスト53を形成する(即ち、レジスト53は素子分離絶縁膜14を形成する領域上方に形成される)。そしてレジスト53をマスクとして、シリコン窒化膜52、シリコン酸化膜51およびSOI層13をエッチングすることによりパターニングする。このときのエッチングは、SOI層13の底部を残してストップさせる。即ち、素子分離絶縁膜14が形成される領域のSOI層13は完全には除去しない(図5)。
レジスト53を除去した後、シリコン酸化膜54を全面に形成する(図6)。CMP法によりシリコン酸化膜54上面を平坦化し、さらにシリコン窒化膜52およびシリコン酸化膜51を除去する。その結果、SOI層13の凹部内に残留したシリコン酸化膜54が素子分離絶縁膜14となり、その間の領域(SOI層13の凸部)が活性領域21〜24になる(図7)。
そして各活性領域21〜24に、トランジスタのチャネル領域を形成するためのイオン注入を行う。NMOSトランジスタ(ドライバトランジスタQ1,Q2、アクセストランジスタQ5,Q6)を形成する活性領域21,22に対しては、例えばボロン(B)を注入エネルギー数十KeV、ドーズ量1013/cm2程度の条件で注入する。PMOSトランジスタ(ロードトランジスタQ3,Q4)を形成する活性領域23,24に対しては、例えばリン(P)を注入エネルギー数十KeV、ドーズ量1013/cm2程度の条件で注入する。続いて、熱酸化法により活性領域21〜24上面に熱酸化膜55を形成した後、ポリシリコン膜56を全面に形成する(図8)。
熱酸化膜55およびポリシリコン膜56をパターニングしてゲート酸化膜15およびゲート電極31〜34を形成する。その後、各トランジスタQ1〜Q6のソース/ドレイン領域を形成するためのイオン注入を行う。NMOSトランジスタ(ドライバトランジスタQ1,Q2、アクセストランジスタQ5,Q6)に対しては、例えば砒素(As)を、注入エネルギー数十keV、ドーズ量1015/cm2程度の条件で注入する。PMOSトランジスタ(ロードトランジスタQ3,Q4)に対しては、ボロンを注入エネルギー数keV、ドーズ量1015/cm2程度の条件で注入する。さらに各トランジスタQ1〜Q4のソース/ドレイン領域上部およびゲート電極31〜34上部をシリサイド化する。それにより、活性領域21〜24のソース/ドレイン領域上部にシリサイド層57が形成されると共に、各ゲート電極31〜34はポリシリコン層とシリサイド層との2層構造になる(図9)。
なお、ソース/ドレイン領域形成のためのイオン注入では、ゲート電極31〜34がマスクとなる。よって、SOI層13におけるゲート電極31〜34下方領域にはソース/ドレインが形成されず、その領域はボディー領域になる。
そして、全面にシリコン酸化膜16およびシリコン窒化膜17を数十nmずつ形成し、その上にシリコン酸化膜18を数百nm程度形成する(図10)。そして、シリコン酸化膜18上にコンタクト35〜46の形成領域上方を開口したレジスト58を形成した後、それをマスクにし、シリコン窒化膜17をエッチングストッパにしてシリコン酸化膜18をエッチングする。そして、露出したシリコン窒化膜17、シリコン酸化膜16を順次エッチングして各活性領域21〜24並びに各ゲート電極31〜34にまで達するコンタクトホールを形成する(図11)。
続いて、図11で形成したコンタクトホールのうち、コンタクト45,46のためのコンタクトホール(例えば図11のコンタクトホール45a)以外のもの(例えば図11のコンタクトホール42a)を埋め込むように、レジスト59を形成する(図12)。この工程においてレジスト59のパターンとしては、図5に示した活性領域21〜24を形成するためのレジスト53と同じものでもよい。そうすれば、本工程のための特別なフォトマスクを準備する必要がない。図5のレジスト53は、従来のSRAMセルの製造でも使用されるものであるので、従来のSRAMセルの製造と同じだけのフォトマスクを準備すればよいことになる。当然その場合、レジスト59はコンタクトホールの場所に関係なく、活性領域21〜24の上方全体に形成される(図12(a)参照)。
シリコン酸化膜18上面の余剰なレジスト59を除去するようにエッチバックを行う(図13)。その後、シリコン酸化膜18およびレジスト59をマスクにしてコンタクト45,46のためのコンタクトホール内の素子分離絶縁膜14をエッチングし、同コンタクトホール内にSOI層13を露出させる(図14)。
レジスト59を除去し、再びコンタクト45,46のためのコンタクトホール以外のコンタクトホールを埋め込むように、レジスト60を形成する。そしてシリコン酸化膜18およびレジスト60をマスクにして、コンタクト45,46のためのコンタクトホール内にイオン注入を行うことによって、その中に露出したSOI層13にP+領域19を形成する(図15)。例えば、ボロンを注入エネルギー数keV、ドーズ量1014〜15/cm2の条件で注入する。この工程で使用するレジスト60のパターンとしても、図5のレジスト53と同じものを使用すれば、本工程のための特別なフォトマスクを準備する必要はない。
そして、レジスト60を除去し、各コンタクトホール内にタングステン等の金属を埋め込むことで、コンタクト35〜46を形成する(図16)。そしてシリコン酸化膜18の上に、各コンタクト35〜46に接続するビット線、ワード線などの必要な配線およびそれらを覆う層間絶縁膜等を形成することで、本実施の形態に係るSRAMセルを形成することができる。
また、本実施の形態では、コンタクト45,46のためのコンタクトホール内にSOI層13を露出させるためのエッチングの際のマスクとなるレジスト59と、P+領域19を形成するためのイオン注入の際のマスクとなるレジスト60とを、それぞれ別個に形成した。しかし、例えばコンタクトホール内にSOI層13を露出させた後レジスト59を除去せずに、それをそのままP+領域19を形成するイオン注入のマスクとして使用してもよい。それにより、レジスト60を形成する工程が省略できるので、製造工程が簡略化される。
<実施の形態2>
図17は実施の形態2に係るSRAMセルの上面図である。この図において、図2に示したものと同様の機能を有する要素には同一符号を付してあるので、それらの詳細な説明は省略する。また本実施の形態においても、第1ドライバトランジスタQ1、第1ロードトランジスタQ3および第1アクセストランジスタQ5の組と、第2ドライバトランジスタQ2、第2ロードトランジスタQ4および第2アクセストランジスタQ6の組とは、互いに同様の構造を有している。
実施の形態1と同様に、実施の形態2に係るSRAMセル1においても、コンタクト45は、第1アクセストランジスタQ5および第1ドライバトランジスタQ1のボディー領域に電気的に接続し、コンタクト46は、第2ドライバトランジスタQ2および第2アクセストランジスタQ6のボディー領域に電気的に接続する。即ち、本実施の形態に係るSRAMセル1の等価回路も、図55のようになる。
但し、SRAMセル1は第1アクセストランジスタQ5および第1ドライバトランジスタQ1のボディー領域に繋がるP型の第5活性領域61、並びに、第2ドライバトランジスタQ2および第2アクセストランジスタQ6のボディー領域に繋がるP型の第6活性領域62を有している。そして、コンタクト45は第5活性領域61に接続し、コンタクト46は第6活性領域62に接続する。
図18は、図17のC−C線に沿った断面図、即ち、第1ドライバトランジスタQ1および第1アクセストランジスタQ5の断面図である。第2ドライバトランジスタQ2および第2アクセストランジスタQ6もこれと同様の構成であるので、それらの詳細な説明は省略する。図18の如く、素子分離絶縁膜14の底はBOX層12にまで達していない。そのため、第1ドライバトランジスタQ1のボディー領域、第1アクセストランジスタQ5のボディー領域並びに第5活性領域61は、素子分離絶縁膜14下方のSOI層13(Pウェル)を介して互いに電気的に接続している。
コンタクト45は、第3ゲート電極33に接続すると共に、第5活性領域61に接続する。即ち、コンタクト45は、第5活性領域61を介して第1アクセストランジスタQ5のボディー領域と第1ドライバトランジスタQ1のボディー領域の両方にも電気的に接続する。言い換えれば、第1アクセストランジスタQ5はそのゲート電極とボディー領域との間がコンタクト45および第5活性領域61を介して接続されたDTMOS構造を有しており、当該コンタクト45はさらに第1ドライバトランジスタQ1のボディー領域にも電気的に接続している。第5活性領域61には、両者間でのオーミック接続を実現するために、比較的不純物濃度が高いP+領域19が形成されている。
この構成によれば、実施の形態1と同様に、第1ドライバトランジスタQ1と第1アクセストランジスタQ5の両方でDTMOSと同様の効果が得られ、SRAMセル1の動作速度性能は向上すると共に、スタンバイ時におけるソフトエラー耐性が向上する。その効果を得るために形成されるボディー領域へのコンタクトは、コンタクト45の1つのみである。よって、第1ドライバトランジスタQ1および第1アクセストランジスタQ5それぞれにDTMOSを適用する場合に比較して形成面積の増大は抑えられる。
また、第5活性領域61に比較的不純物濃度が高いP+領域19を形成することにより、コンタクト45と第5活性領域61との間でのオーミック接続を可能にしているので、コンタクト45と第5活性領域61との間の接続抵抗による電圧降下は低く抑えられる。従って、第1ドライバトランジスタQ1および第1アクセストランジスタQ5において電流駆動能力向上の効果が効率的に得られる。また、図2と図18とを比較して分かるように、本実施の形態ではコンタクト45は、比較的厚いSOI層13(P+領域19)に接続しており、且つ両者の間にはシリサイド層57が設けられているので、接続抵抗のバラツキが小さくなりSRAMセル1の動作の安定化に寄与できる。
なお、図示は省略したが、第2ドライバトランジスタQ2および第2アクセストランジスタQ6もこれと同様の構成を有している。つまり、図17に示したコンタクト46は、ワード線と第4ゲート電極34との間を接続すると共に、第6活性領域62を介して第2アクセストランジスタQ6のボディー領域および第2ドライバトランジスタQ2のボディー領域の両方に電気的に接続している。よって上記した本実施の形態の利点は、第2ドライバトランジスタQ2および第2アクセストランジスタQ6においても得られる。
図19〜図27は、本実施の形態に係るSRAMセルの製造工程を示す図である。これらの各図において、(a)に示す図は図17におけるC−C線に沿った断面図であり、(b)に示す図は図17におけるD−D線に沿った断面図である。これらの図においても、図4〜図16に示したものと同様の機能を有する要素には同一符号を付してある。以下、これらの図に基づいて、本実施の形態に係るSRAMセルの製造工程を説明する。
まず実施の形態1で図4で説明した工程と同様に、シリコン基板11上にBOX層12およびSOI層13を積層したSOI基板を準備し、SOI層13に対して、第1および第2P型ウェルおよびN型ウェル形成用の不純物注入を行なった後、その上にシリコン酸化膜51およびシリコン窒化膜52を順次形成する。
その後、SOI基板上に、活性領域21〜24,61,62を形成する領域上方を開口したレジスト63を形成する。そしてレジスト63をマスクとして、シリコン窒化膜52、シリコン酸化膜51およびSOI層13をエッチングすることによりパターニングする。このときのエッチングは、SOI層13の底部を残してストップさせる(図19)。
レジスト63を除去した後、シリコン酸化膜54を全面に形成する(図20)。CMP法によりシリコン酸化膜54上面を平坦化し、さらにシリコン窒化膜52およびシリコン酸化膜51を除去する。その結果、SOI層13の凹部内に残留したシリコン酸化膜54が素子分離絶縁膜14となり、その間の領域(SOI層13の凸部)が活性領域21〜24,61,62になる(図21)。
そして活性領域21〜24にチャネル領域を形成するためのイオン注入を行う。このイオン注入の条件は、実施の形態1におけるチャネル領域の形成工程と同様でよい。続いて、熱酸化法により活性領域21〜24,61,62上面に熱酸化膜55を形成した後、ポリシリコン膜56を全面に形成する(図22)。
熱酸化膜55およびポリシリコン膜56をパターニングしてゲート酸化膜15およびゲート電極31〜34を形成する。その後、各トランジスタQ1〜Q6のソース/ドレイン領域を形成するためのイオン注入を行う。このイオン注入の条件は、実施の形態1における各ソース/ドレイン領域の形成工程と同様でよい。さらに各トランジスタQ1〜Q4のソース/ドレイン領域の上部、第5活性領域61並びに第6活性領域62の上部およびゲート電極31〜34の上部をシリサイド化する。それにより、活性領域21〜24のソース/ドレイン領域上部および第5活性領域61並びに第6活性領域62の上部にシリサイド層57が形成されると共に、各ゲート電極31〜34はポリシリコン層とシリサイド層との2層構造になる(図23)。
なお、ソース/ドレイン領域形成のためのイオン注入では、ゲート電極31〜34がマスクとなる。よって、SOI層13におけるゲート電極31〜34下方領域にはソース/ドレインが形成されず、その領域はボディー領域になる。
その後、全面にシリコン酸化膜16、シリコン窒化膜17およびシリコン酸化膜18を形成する(図24)。シリコン酸化膜18上にコンタクト35〜46の形成領域上方を開口したレジスト64を形成した後、それをマスクにし、シリコン窒化膜17をエッチングストッパにしてシリコン酸化膜18をエッチングする。そして、露出したシリコン酸化膜18、シリコン酸化膜16を順次エッチングして各活性領域21〜24,61,62並びに各ゲート電極31〜34にまで達するコンタクトホールをそれぞれ形成する(図25)。
続いて、図25で形成したコンタクトホールのうち、コンタクト45,46のためのコンタクトホール(例えば図25のコンタクトホール45a)以外のもの(例えば図25のコンタクトホール42a)を埋め込むように、レジスト65を形成する。そしてシリコン酸化膜18およびレジスト65をマスクにするイオン注入により、コンタクト45,46のためのコンタクトホール内に露出したSOI層13にP+領域19を形成する(図26)。
レジスト65を除去し、各コンタクトホール内にタングステン等の金属を埋め込むことで、コンタクト35〜46を形成する(図27)。そしてシリコン酸化膜18の上に、各コンタクト35〜46に接続するビット線、ワード線などの必要な配線およびそれらを覆う層間絶縁膜等を形成することで、本実施の形態に係るSRAMセルを形成することができる。
実施の形態1のSRAMの製造工程と実施の形態2のそれをとを比較すると、実施の形態2では、実施の形態1において図12〜図14で説明した工程(コンタクトホール45aをSOI層13に到達させるための、素子分離絶縁膜14のエッチング工程)に相当する工程が無いことが分かる。即ち、本実施の形態のSRAMセルは、実施の形態1よりも少ない工程数で形成可能である。
また実施の形態2では、図26で説明したように、第5活性領域61および第6活性領域62にP+領域19を形成するための特別なイオン注入工程を行ったが、当該P+領域19は、ロードトランジスタQ3,Q4のソースドレイン領域を形成するためのイオン注入を利用して形成してもよい。つまり、ロードトランジスタQ3,Q4のソースドレイン領域形成のためのイオン注入において、第3活性領域23および第4活性領域24上だけでなく、第5活性領域61および第6活性領域62上も開口されたマスクパターンを使用すれば、ロードトランジスタQ3,Q4のソースドレイン領域形成と同時にP+領域19を形成することができる。そのようにすれば、図26のイオン注入工程を省略することができ、更なるプロセスの簡略化が可能になる。
<実施の形態3>
本実施の形態では、ロードトランジスタQ3,Q4に対して、DTMOS技術を適用する。図28は実施の形態3に係るSRAMセルの上面図である。この図において、図2に示したものと同様の機能を有する要素には同一符号を付してある。本実施に係るSRAMセル1は、第3活性領域23に繋がるN型の第7活性領域67、および第4活性領域24に繋がるN型の第8活性領域68を有している。第7活性領域67および第8活性領域68は、他のNウェル領域の他の部分よりも不純物濃度が高い、即ちN+領域である。
図29は、SRAMセル1における第2ロードトランジスタQ4の断面図である。同図(a)および(b)は、それぞれ図28のE−E線およびF−F線に沿った断面図である。第1ロードトランジスタQ3に関しては、第2ロードトランジスタQ4と同様の構成であるので、ここでの詳細な説明は省略する。
図29(a)の如く、第7活性領域67は、第3活性領域23における第2ゲート電極32下のN型領域と電気的に接続する(第2ゲート電極32は、ポリシリコン層32aとシリサイド層32bとの2層構造である)。また、素子分離絶縁膜14の底はBOX層12にまで達していない。そのため、第3活性領域23および第4活性領域24における第2ゲート電極32下のN型領域は、素子分離絶縁膜14下方のSOI層13(Nウェル)を介して互いに電気的に接続している。第4活性領域24における第2ゲート電極32下の領域は、第2ロードトランジスタQ4のボディー領域である。従って、第7活性領域67は、第2ロードトランジスタQ4のボディー領域に電気的に接続する。
また、図29(b)の如く、第7活性領域67の上部および第3活性領域23におけるP型領域(第1ロードトランジスタQ3のドレイン領域)上部には、一体のシリサイド層70が形成される。コンタクト41は、第2ゲート電極32およびサイドウォール69(シリコン酸化膜)上を跨ぐように形成され、第2ゲート電極32に接続すると共にシリサイド層70に接続する。シリサイド層70は第7活性領域67と第1ロードトランジスタQ3のドレイン領域の上に繋がって形成されているので、第2ゲート電極32は第7活性領域67と第1ロードトランジスタQ3のドレイン領域の両方に電気的に接続することになる。
以上の構成により、第2ゲート電極32は、コンタクト41、シリサイド層70、N型の第7活性領域67およびSOI層13内のN型領域を介して、第2ロードトランジスタQ4のボディー領域に電気的に接続することとなる。つまり、第2ロードトランジスタQ4は、そのゲート電極とボディー領域との間が電気的に接続された、いわゆるDTMOS構造を有している。また、図示は省略したが、第1ロードトランジスタQ3も同様のDTMOS構造を有している。即ち、本実施の形態に係るSRAMセル1の等価回路は、図57のようになる。その結果、ロードトランジスタQ3,Q4の電流駆動能力が向上し、SRAMのスタティックノイズマージンが改善される効果が得られる。
また、従来のSRAMセルと比較して、ロードトランジスタのゲート電極とボディー領域との間を電気的に接続するための特別なコンタクトを別途形成する必要はない。よって、形成面積の増大を抑えつつ、ロードトランジスタにDTMOSを適用することができる。
さらに、第7活性領域67は、Nウェル領域の他の部分よりも不純物濃度が高いN+領域であるので、第7活性領域67における電圧降下は低く抑えられる。従って、第1ロードトランジスタQ3および第2ロードトランジスタQ4おける電流駆動能力向上の効果が効率的に得られる。
<実施の形態4>
半導体記憶装置の低消費電力化および動作信頼性の向上を図る上で、メモリセルを構成する各トランジスタで発生するリーク電流を抑えることは、重要な課題である。例えば、実施の形態1,2のように、ドライバトランジスタQ1,Q2およびアクセストランジスタQ5,Q6に対してDTMOSを適用した場合、それらが形成された第1および第2Pウェルの電位が、ロードトランジスタQ3,Q4が形成されたNウェルの電位よりも高くなる現象が生じやすくなる。その場合、第1および第2Pウェル領域とNウェル領域との間のPN接合分離が順方向にバイアスされ、リーク電流が生じると共に、ドライバトランジスタQ1,Q2およびアクセストランジスタQ5,Q6と、ロードトランジスタQ3,Q4との間の分離が達成できなくなる。
通常、SRAMは同一のビット線に接続する複数のSRAMセルを有しており、それらは当該ビット線の延在方向に並べて配設される。その場合、あるセルのドライバトランジスタQ1,Q2およびアクセストランジスタQ5,Q6と、ビット線の延在方向(図30の縦方向)に隣接する他のセルのそれらとの間で、Pウェルを介したリーク電流が生じやすい。本実施の形態ではこれらの問題を抑えるための技術を提案する。
図30および図31は、実施の形態4に係るSRAMセルの構成を示す図である。図31(a)は、図30におけるG−G線に沿った断面図であり、図31(b)は同じくH−H線に沿った断面図である。これらの図において、図2および図3に示したものと同様の機能を有する要素には同一符号を付してある。また、説明の簡単のため、図31では各ゲート電極21〜24およびコンタクト35〜46の図示は省略している。図30において斜線で示した領域71は、素子分離絶縁膜14の底がBOX層12にまで達している領域であり、SOI層13は領域71において完全に分離される。即ち領域71は、いわゆる完全分離領域である。
まず、完全分離領域71は、第1ドライバトランジスタQ1並びに第1アクセストランジスタQ5とロードトランジスタQ3,Q4との間、および第2ドライバトランジスタQ2並びに第2アクセストランジスタQ6とロードトランジスタQ3,Q4との間に配設される。それにより、ドライバトランジスタQ1,Q2およびアクセストランジスタQ5,Q6が形成されたPウェルと、ロードトランジスタQ3,Q4が形成されたNウェルとを間を分離する。図31(a),(b)に示されるように、第1活性領域21と第3活性領域23との間、並びに、第2活性領域22と第4活性領域24との間は、完全分離領域71によって完全に分離される。
さらに完全分離領域71は、第1Pウェル領域において、ドライバトランジスタQ1,Q2およびアクセストランジスタQ5,Q6と、図30の縦方向(ビット線の延在方向)に隣接するセルのそれらとの境界近傍にも配設される。図31(b)に示されるように、第1および第2Pウェル領域のH−H線断面には、P型領域(Pウェル)は存在しない。つまり、ドライバトランジスタQ1,Q2およびアクセストランジスタQ5,Q6が形成されたPウェルと、ビット線の延在方向に隣接するセルのそれとは、完全分離領域71によって完全に分離される。
以上の構成によれば、第1および第2Pウェル領域とNウェル領域との間でのリーク電流の発生が抑えられ、その間での信頼性の高い分離が達成できる。また、ドライバトランジスタQ1,Q2およびアクセストランジスタQ5,Q6における、ビット線の延在方向に隣接するセルのそれらとの間のリーク電流も抑えられる。
<実施の形態5>
実施の形態3のように、ロードトランジスタQ3,Q4に対してDTMOSを適用した場合、それらの間でNウェルを介してのリーク電流が生じやすくなる。また、同一のビット線に接続するSRAMセルが、当該ビット線の延在方向に並べて配設される場合、あるセルのロードトランジスタとビット線の延在方向に隣接する他のセルのそれらとの間で、Nウェルを介したリーク電流が生じやすい。本実施の形態ではこれらの問題を抑えるための技術を提案する。
図32および図33は、実施の形態5に係るSRAMセルの構成を示す図である。図33(a)は、図32におけるI−I線に沿った断面図であり、図33(b)は同じくJ−J線に沿った断面図である。これらの図において、図28および図29に示したものと同様の機能を有する要素には同一符号を付してある。また、説明の簡単のため、図33では各ゲート電極21〜24およびコンタクト35〜46の図示は省略している。
本実施の形態では、完全分離領域72は、実施の形態4で完全分離領域71が形成された領域に加え、第1ロードトランジスタQ3と第2ロードトランジスタQ4との間、およびビット線の延在方向に隣接する他のSRAMセルのロードトランジスタとロードトランジスタQ3,Q4との間(図32における第1ロードトランジスタQ3の上側および第2ロードトランジスタQ4の下側)にも配設される。図33(a),(b)に示すように、Nウェル領域のI−I線断面およびJ−J線断面には、N型領域(Nウェル)は存在しない。つまり、完全分離領域72は、第1ロードトランジスタQ3が形成されたNウェルと、第2ロードトランジスタQ4が形成されたNウェルとの間を分離すると共に、当該セルのロードトランジスタQ3,Q4と、それに隣接するセルのロードトランジスタとの間も完全に分離する。
以上の構成によれば、第1ロードトランジスタQ3と第2ロードトランジスタQ4との間、およびあるセルのロードトランジスタと、それに隣接するセルのロードトランジスタとの間でのリーク電流の発生が抑えられる。なお、完全分離領域72は、実施の形態4で完全分離領域71が形成された領域にも形成されているので、本実施の形態でも実施の形態4で述べた効果が得られることは言うまでもない。
<実施の形態6>
図34は、本発明の背景技術であるSRAMのレイアウトを示す上面図である。同図において、四角の点線で示した領域各々がSRAMセル1に相当する。一般に、SRAMは多数のSRAMセル1を有しているが、従来は、図34のようにSRAMセル1の数個おき(例えば10個おき)に、Pウェル領域およびNウェル領域の電位を安定させるためのウェル電位固定用セル200を設けていた。ウェル電位固定用セル200では、Pウェル領域、Nウェル領域に対してそれぞれ接地コンタクト201および電源コンタクト202が設けられる。Pウェル領域を接地電位に固定し、Nウェル領域を電源電位に固定すると、各SRAMセル1におけるNMOSトランジスタ(ドライバトランジスタQ1,Q2およびアクセストランジスタQ5,Q6)のボディ電位は接地電位に固定され、PMOSトランジスタ(ロードトランジスタQ3,Q4)のボディ電位は電源電位に固定されるので、それらトランジスタの動作が安定し、SRAMセル1の信頼性が向上する。特に、ドライバトランジスタQ1,Q2およびアクセストランジスタQ5,Q6はボディ浮遊効果の影響を大きく受けるので、ウェル電位固定用セル200の接地コンタクト201は必須であった。しかし、ウェル電位固定用セル200を設けるとSRAMの形成面積が増大するので、SRAMの小型化および高集積化の妨げとなっていた。
図35は、本発明の実施の形態6に係るSRAMのレイアウトを示す上面図である。同図において、点線の四角で示した領域の各々は、実施の形態1あるいは2のSRAMセル1である。図35に示すように、このSRAMには、ウェル電位固定用セル200は設けられない。即ち、本実施の形態に係るSRAMセル1の等価回路は、図55のようになる。
上述したように、実施の形態1,2のSRAMセル1では、ドライバトランジスタQ1,Q2およびアクセストランジスタQ5,Q6のボディー領域が、コンタクト45を介してワード線に電気的に接続される。つまり、当該ボディー領域の電位は、従来接地電位に固定されていたが、実施の形態1,2ではワード線の電位と共に変動することになる。この構造によれば、ドライバトランジスタQ1,Q2およびアクセストランジスタQ5,Q6がオン状態のときのみに、その動作しきい値電圧を下げることができスタティックノイズマージンが改善される。そのため、図35のようにウェル電位固定用セル200を設けなくても、ドライバトランジスタQ1,Q2の動作は安定したものとなる。
つまり本発明によれば、ウェル電位固定用セル200を設けなくても、各SRAMセル1のスタティックノイズマージンが改善するので信頼性の高いSRAMを得ることができ、SRAMの小型化および高集積化を図ることができる。
また、図34のような従来構造では、ウェル電位固定用セル200から遠い位置に配設されたSRAMセル1のボディ電位は不安定になり易いが、実施の形態1,2のSRAMセル1は、その各々がボディー領域に接続するコンタクト(ボディコンタクト)を有しているため、全てのSRAMセル1の動作の安定化を図ることができる。また、リーク電流の発生が抑える目的で、各SRAMセル1間に完全分離領域を形成した場合も、各SRAMセル1のボディ電位が不安定になることは防止される。
なお、ロードトランジスタQ3,Q4は、ボディ浮遊効果の影響が比較的小さいので、ボディ電位を固定しなくても動作上問題とならないことが多い。但し、ロードトランジスタQ3,Q4に、実施の形態3を適用すれば、ロードトランジスタQ3,Q4の電流駆動能力が向上し、SRAMのスタティックノイズマージンはさらに改善される。
<実施の形態7>
実施の形態7は、本発明においてSRAMの形成面積をさらに縮小することが可能なSRAMセル1の構成を説明する。図36は、本実施の形態に係るSRAMセルの構成を示す図である。この図においても、図2に示したものと同様の機能を有する要素には同一符号を付してあるので、それらの詳細な説明は省略する。
同図に示すように、本実施の形態では、第1ドライバトランジスタQ1のドレイン領域と第1ロードトランジスタQ3のドレイン領域は、SOI層を介して繋がっており(符号75の部分)、その上部には不図示のシリサイド層が一体的に形成されている。それにより、第1ドライバトランジスタQ1のドレイン領域と第1ロードトランジスタQ3のドレイン領域とは、SOI層上部のシリサイド層を介して電気的に接続される。つまり、SOI層上部のシリサイド層は、第1ドライバトランジスタQ1のドレイン領域と第1ロードトランジスタQ3のドレイン領域とを接続する配線75として機能する。
上述したように、例えば実施の形態1(図2)では、第1ドライバトランジスタQ1のドレイン領域上のコンタクト42と、第1ロードトランジスタQ3のドレイン領域上のコンタクト41とを、不図示の上層配線を介して接続する必要があった。それに対し本実施の形態では、SOI層上部のシリサイド層による配線75により第1ドライバトランジスタQ1のドレイン領域と第1ロードトランジスタQ3のドレイン領域とが接続されるため、コンタクト42を形成する必要が無くなり、当該コンタクト42の位置合わせマージンを省略できるので、SRAMセル1の形成面積を小さくすることができる。
特に、第1ドライバトランジスタQ1と第1アクセストランジスタQ5との間を狭くできるので、ボディコンタクトであるコンタクト45と第1ドライバトランジスタQ1とを近づけることも可能になる。そうすることにより、第1ドライバトランジスタQ1の動作がより安定するという利点も得られる。
なお、コンタクト41は、第1ロードトランジスタQ3のドレイン領域と第2ゲート電極32とを接続するように機能するため、この例では省略することができない。しかし、コンタクト41は、ゲート電極31,33との絶縁が必要なコンタクト42に比較して、高い精度の位置合わせが不要であるのでマージンは小さくて済み、SRAMセル1の形成面積の縮小化の妨げにはなりにくい。
また、第2ドライバトランジスタQ2のドレイン領域と第2ロードトランジスタQ4のドレイン領域も、同様にSOI層を介して繋がっており(符号76の部分)、その上に配線として機能するシリサイド層が一体的に形成されている。それによって、図2のコンタクト40を形成する必要が無くなり、SRAMセル1の形成面積を小さくすることができる。
以上のように、本実施の形態によれば、SOI層上部のシリサイド層による配線75,76を設けることにより、ドライバトランジスタQ1,Q2のドレイン領域上にコンタクト(図2のコンタクト40,42)を形成する必要が無くなり、本発明におけるSRAMの形成面積をさらに縮小することが可能になる。
<実施の形態8>
上述したように、ロードトランジスタQ3,Q4は、ボディ浮遊効果の影響が比較的小さいので、ボディ電位を固定しなくても動作上問題とならないことが多いが、それを電源電位に固定すると動作がより安定する。本実施の形態では、個々のSRAMセル1に、ロードトランジスタQ3,Q4のボディ電位を電源電位に固定するためボディコンタクトを設ける。
図37および図38は、実施の形態8に係るSRAMセルの構造を示す図である。図38は、図37のK−K線に沿った断面に相当する。これら図においても、図2および図3に示したものと同様の機能を有する要素には同一符号を付してあるので、それらの詳細な説明は省略する。
実施の形態1で説明したように、ドライバトランジスタQ1,Q2のソース領域上のコンタクト35,36はそれぞれ接地配線に接続し、ロードトランジスタQ3,Q4のソース領域上のコンタクト37,38はそれぞれ電源配線に接続する。本実施の形態では、そのコンタクト37,38がロードトランジスタQ3,Q4のボディー領域にも電気的に接続するように構成する。
図38に示すように、第1ドライバトランジスタQ1のソース領域である第1活性領域21のN型領域の上面にはシリサイド層57が形成されており、その上に接地配線77に接続するコンタクト35が形成されている。また、第1ロードトランジスタQ3のソース領域である第3活性領域23のP型領域の上面にはシリサイド層70が形成されており、その上に電源配線78に接続するコンタクト37が形成されている。本実施の形態では、当該コンタクト37が、素子分離絶縁膜14を突き抜けてその下のSOI層13(Nウェル)にまで達している。素子分離絶縁膜14の下のNウェルは、ロードトランジスタQ3,Q4のゲート電極31,32の下のボディー領域に繋がっているので(例えば前出の図29(a)参照)、当該コンタクト37はロードトランジスタQ3,Q4のボディー領域に電気的に接続することになる。なお、図示は省略するが、コンタクト38も同様に素子分離絶縁膜14の下のSOI層13(Nウェル)にまで達しており、ロードトランジスタQ3,Q4のボディー領域に電気的に接続している。即ち、本実施の形態に係るSRAMセル1の等価回路は、図58のようになる。
本実施の形態によれば、ロードトランジスタQ3,Q4のボディ電位が電源電位に固定されるため、SRAMセル1の動作の安定性が向上する。また、ロードトランジスタQ3,Q4のボディコンタクトとして機能するコンタクト37およびコンタクト38が、図58の等価回路のようにSRAMセル1の各々に設けられるので、図34で説明したウェル電位固定用セル200の電源コンタクト202は不要であり、SRAMの形成面積縮小にも寄与できる。
なお、図38では、SRAMセル1の第1および第2Pウェル領域とNウェル領域との間の素子分離絶縁膜14が、SOI層13の上面部のみに形成された構成(いわゆる「パーシャル分離」)を示したが、例えば実施の形態4を適用し、図39のように完全分離領域71を設けてもよい。その場合、Pウェル領域とNウェル領域との間のリーク電流の発生を抑制しつつ、第1活性領域21−第3活性領域23間並びに第2活性領域22−第4活性領域24間の距離を小さくすることができ、SRAMの形成面積のさらなる縮小に寄与できる。
また、上の説明では、SOI構造を有するSRAMについて説明したが、通常のバルクシリコン基板に形成されたSRAMに対しても適用可能である。その場合は、図40に示すように、第1活性領域21が形成されるPウェル領域101および第3活性領域23が形成されるNウェル領域102は、N型基板100の上部に形成されることになる。この場合も、上記と同様の効果を得ることができる。
なお、バルクデバイスに適用した場合、MOSトランジスタのソース/ドレイン領域(図40における第1活性領域21内のN型領域および第3活性領域23内のP型領域)の深さは、素子分離絶縁膜14の深さよりも浅いため、必ずしもコンタクト37の底面は素子分離絶縁膜14の下のNウェル領域102にまで達する必要はなく、少なくとも第3活性領域23内のP型領域よりも深い位置にまで達していればよい。例えば図40において、第3活性領域23内のP型領域の深さが0.1μm、素子分離絶縁膜14の深さが0.3μmである場合、コンタクト37の深さは0.15μm程度でもよく、その場合コンタクト37の底面はNウェル領域102には接しないが、側面がそれに接することになるので、コンタクト37とNウェル領域102との電気的な接続は確保される。
<実施の形態9>
実施の形態9では、個々のSRAMセル1に、ロードトランジスタQ3,Q4のボディ電位を電源電位に固定するためボディコンタクトを設けるための技術として、実施の形態8とは別の手法を提案する。
図41および図42は、実施の形態9に係るSRAMセルの構造を示す図である。図42は図41のL−L線に沿った断面に相当する。これら図において、図37および図38に示したものと同様の機能を有する要素には同一符号を付してあるので、それらの詳細な説明は省略する。
本実施の形態に係るSRAMセル1は図41のように、Nウェル領域内に素子分離絶縁膜14で規定されたN型の第9活性領域79並びに第10活性領域80をさらに有している。第9活性領域79および第10活性領域80は、それぞれ第1ドライバトランジスタQ1のソース領域および第2ドライバトランジスタQ2のソース領域に隣接している。
図42に示すように、N型の第9活性領域79は素子分離絶縁膜14の下のNウェル(SOI層13)に繋がっている。また、素子分離絶縁膜14の下のSOI層13は、ロードトランジスタQ3,Q4のゲート電極31,32の下のボディー領域に繋がっているので、当該第9活性領域79はロードトランジスタQ3,Q4のボディー領域に電気的に接続している。さらに、第9活性領域79と第1ロードトランジスタQ3のソース領域(第3活性領域23内のP型領域)とは互いに繋がっており、その上部には厚さ10nm程度のシリサイド層70が一体的に形成されている(シリサイド層70を第9活性領域79と第1ロードトランジスタQ3のソース領域の上部に一体的に形成するためには、その2つの領域の少なくとも上部が繋がっている必要がある)。そしてシリサイド層70上には電源配線78に接続するコンタクト37が形成されている。図42から分かるように、コンタクト37は、シリサイド層70を介して第3活性領域23だけでなく第9活性領域79にも電気的に接続している。つまり、コンタクト37は、シリサイド層70、第9活性領域79、SOI層13(Nウェル)を介してロードトランジスタQ3,Q4のボディー領域に電気的に接続している。
なお、図示は省略するが、第10活性領域80も同様に、素子分離絶縁膜14の下のSOI層13(Nウェル)に繋がっており、且つ、第10活性領域80および第4活性領域24の上部にはシリサイド層が一体的に形成されている。つまり、コンタクト38もロードトランジスタQ3,Q4のボディー領域に電気的に接続している。
本実施の形態によれば、実施の形態8と同様に、ロードトランジスタQ3,Q4のボディ電位が電源電位に固定されるため、SRAMセル1の動作の安定性が向上する。また、ロードトランジスタQ3,Q4のボディコンタクトとして機能する第9活性領域79および第10活性領域80は、SRAMセル1の各々に設けられるので、図34で説明したウェル電位固定用セル200の電源コンタクト202は不要であり、SRAMの形成面積縮小にも寄与できる。
例えば、ロードトランジスタQ3,Q4のソース領域の幅がそれぞれ0.2μmの場合、第9活性領域79および第10活性領域80の幅は0.05μm程度でよい。また、第9活性領域79および第10活性領域80の不純物濃度を素子分離絶縁膜14の不純物濃度よりも高くするとコンタクト37,38との接続抵抗を小さくできる。例えば不純物濃度が1018/cm3で以上であれば、金属とのオーミックコンタクトが可能になる。
なお、図41および図42では、第9活性領域79を第3活性領域23の外側に形成した構成を示したが、例えば図43のように、第3活性領域23の内側に形成してもよく、SRAMセル1の形成面積をより小さくできる。
また本実施の形態においても例えば実施の形態4を適用し、図44のように完全分離領域71を設ければ、リーク電流の発生を抑制しつつ、第1活性領域21−第3活性領域23間並びに第2活性領域22−第4活性領域24間の距離を小さくすることができ、SRAMの形成面積のさらなる縮小に寄与できる。
さらに本実施の形態も、SOI構造を有するSRAMに限らず、図45に示すように通常のバルクシリコン基板に形成されたSRAMにも適用可能であり、この場合も上記と同様の効果を得ることができる(図45において図40と同様の要素には同一符号を付してあるので、説明は省略する)。
<実施の形態10>
以上の実施の形態では、ドライバトランジスタQ1,Q2およびアクセストランジスタQ5,Q6のボディ電位をワード線の電位にすることで、各トランジスタの動作の安定化を図っていた。本実施の形態では、ドライバトランジスタQ1,Q2およびアクセストランジスタQ5,Q6のボディ電位を、接地電位に固定することで動作の安定化を図る。また、そのためのボディコンタクトは、個々のSRAMセル1に設ける。
図46および図47は、実施の形態10に係るSRAMセルの構造を示す図である。なお図47は、図46のM−M線に沿った断面に相当する。これら図においても、図37および図38に示したものと同様の機能を有する要素には同一符号を付してあるので、それらの詳細な説明は省略する。
図47のように、第1ドライバトランジスタQ1のソース領域である第1活性領域21のN型領域の上面にはシリサイド層57が形成されており、その上に接地配線77に接続するコンタクト35が形成されている。本実施の形態では、当該コンタクト35は、素子分離絶縁膜14を突き抜けてその下のSOI層13(Pウェル)にまで達している。素子分離絶縁膜14の下のPウェルは、第1ドライバトランジスタQ1および第1アクセストランジスタQ5のゲート電極31,33の下のボディー領域に繋がっているので(例えば前出の図3(a)参照)、当該コンタクト35は第1ドライバトランジスタQ1および第1アクセストランジスタQ5のボディー領域に電気的に接続することになる。なお、図示は省略するが、同じく接地配線に接続するコンタクト36も同様に素子分離絶縁膜14の下のSOI層13にまで達しており、第2ドライバトランジスタQ2および第2アクセストランジスタQ6のボディー領域に電気的に接続している。即ち、本実施の形態に係るSRAMセル1の等価回路は、図59のようになる。
本実施の形態によれば、ドライバトランジスタQ1,Q2およびアクセストランジスタQ5,Q6のボディ電位が接地電位に固定されるため、SRAMセル1の動作の安定性が向上する。また、ドライバトランジスタQ1,Q2およびアクセストランジスタQ5,Q6のボディコンタクトとして機能するコンタクト35およびコンタクト36が、図59の等価回路のようにSRAMセル1の各々に設けられるので、図34で説明したウェル電位固定用セル200の接地コンタクト201は不要であり、SRAMの形成面積縮小にも寄与できる。
また本実施の形態においても、例えば実施の形態4を適用し、図48のようにPウェル領域とNウェル領域との間に完全分離領域71を設ければ、リーク電流の発生を抑制しつつ、第1活性領域21−第3活性領域23間並びに第2活性領域22−第4活性領域24間の距離を小さくすることができ、SRAMの形成面積のさらなる縮小に寄与できる。
本実施の形態も、SOI構造を有するSRAMに限らず、図49に示すように通常のバルクシリコン基板に形成されたSRAMにも適用可能であり、この場合も上記と同様の効果を得ることができる(図49において図40と同様の要素には同一符号を付してあるので、説明は省略する)。
なお、バルクデバイスに適用した場合、MOSトランジスタのソース/ドレイン領域(図49における第1活性領域21内のN型領域および第3活性領域23内のP型領域)の深さは、素子分離絶縁膜14の深さよりも浅いため、必ずしもコンタクト35の底面は素子分離絶縁膜14の下のPウェル領域101にまで達する必要はなく、第1活性領域21内のN型領域よりも深い位置にまで達していればよい。例えば図49において、第1活性領域21内のN型領域の深さが0.1μm、素子分離絶縁膜14の深さが0.3μmである場合、コンタクト35の深さが0.15μm程度にすれば、その底面はPウェル領域101には接しないが、側面がそれに接することになるので、コンタクト35とPウェル領域101との電気的な接続が実現される。
<実施の形態11>
実施の形態11では、個々のSRAMセル1に、ドライバトランジスタQ1,Q2およびアクセストランジスタQ5,Q6のボディ電位を接地電位に固定するためボディコンタクトを設けるための技術として、実施の形態10とは別の手法を提案する。
図50および図51は、実施の形態11に係るSRAMセルの構造を示す図である。図51は図50のN−N線に沿った断面に相当する。これら図において、図41および図42に示したものと同様の機能を有する要素には同一符号を付してあるので、それらの詳細な説明は省略する。
本実施の形態に係るSRAMセル1は図50のように、Nウェル領域内に素子分離絶縁膜14で規定されたP型の第11活性領域81並びに第12活性領域82をさらに有している。図51に示すように、P型の第11活性領域81は素子分離絶縁膜14の下のPウェル(SOI層13)に繋がっている。また、素子分離絶縁膜14の下のPウェルは、第1ドライバトランジスタQ1および第1アクセストランジスタQ5のゲート電極31,33の下のボディー領域に繋がっているので、当該第11活性領域81は第1ドライバトランジスタQ1および第1アクセストランジスタQ5のボディー領域に電気的に接続している。さらに、第11活性領域81と第1ドライバトランジスタQ1のソース領域(第1活性領域21内のN型領域)とは互いに接しており、その上にはシリサイド層57が一体的に形成されている(シリサイド層57を第11活性領域81と第1ドライバトランジスタQ1のソース領域の上部に一体的に形成するためには、その2つの領域の少なくとも上部が繋がっている必要がある)。そしてシリサイド層57上には接地配線77に接続するコンタクト35が形成されている。図51から分かるように、コンタクト35は、シリサイド層57を介して第1活性領域21だけでなく第11活性領域81にも電気的に接続している。つまり、コンタクト35は、シリサイド層57、第11活性領域81、SOI層13(Pウェル)を介してロードトランジスタQ3,Q4のボディー領域に電気的に接続している。
なお、図示は省略するが、第12活性領域82も素子分離絶縁膜14の下のSOI層13(Pウェル)に繋がっており、且つ、第12活性領域82および第2活性領域22の上部にはシリサイド層が一体的に形成されている。つまり、接地配線に接続するコンタクト36も、第2ドライバトランジスタQ2、第2アクセストランジスタQ6のボディー領域に電気的に接続している。
本実施の形態によれば、実施の形態10と同様に、ドライバトランジスタQ1,Q2およびアクセストランジスタQ5,Q6のボディ電位が接地電位に固定されるため、SRAMセル1の動作の安定性が向上する。また、ドライバトランジスタQ1,Q2およびアクセストランジスタQ5,Q6のボディコンタクトとして機能する第11活性領域81及び第12活性領域82は、SRAMセル1の各々に設けられるので、図34で説明したウェル電位固定用セル200の接地コンタクト201は不要であり、SRAMの形成面積縮小にも寄与できる。
例えば、ドライバトランジスタQ1,Q2のソース領域の幅がそれぞれ0.2μm、第1ドライバトランジスタQ1のソース領域と第1ロードトランジスタQ3のソース領域との間隔および第2ドライバトランジスタQ2と第2アクセストランジスタQ6との間隔がそれぞれ0.2μmの場合、第11活性領域81および第12活性領域82の幅は0.05μm程度でよい。図50および図51の例では、第11活性領域81および第12活性領域82を設けた部分の素子分離絶縁膜14の幅が、他の実施の形態よりも狭くなってしまうが、第11活性領域81および第12活性領域82の電位は素子分離絶縁膜14の下のPウェルと同電位になるため、その部分での分離耐圧の劣化は生じない。
また、第11活性領域81および第12活性領域82の不純物濃度を素子分離絶縁膜14の不純物濃度よりも高くするとコンタクト37,38との接続抵抗を小さくできる。例えば不純物濃度が1018/cm3で以上であれば、金属とのオーミックコンタクトが可能になる。
なお、図50および図51から分かるように、本実施の形態では第11活性領域81を第1活性領域21の外側に形成した構成を示したが、例えば図52のように、第1活性領域21の内側に形成してもよく、SRAMセル1の形成面積をより小さくできる。
また本実施の形態においても、例えば実施の形態4を適用し、図53のようにPウェル領域とNウェル領域との間に完全分離領域71を設ければ、リーク電流の発生を抑制しつつ、第1活性領域21−第3活性領域23間並びに第2活性領域22−第4活性領域24間の距離を小さくすることができ、SRAMの形成面積のさらなる縮小に寄与できる。
さらに本実施の形態も、SOI構造を有するSRAMに限らず、図54に示すように通常のバルクシリコン基板に形成されたSRAMにも適用可能であり、この場合も上記と同様の効果を得ることができる(図54において図40と同様の要素には同一符号を付してあるので、ここでの説明は省略する)。
<実施の形態12>
実施の形態1でも説明したように、SRAMセルのドライバトランジスタQ1,Q2およびアクセストランジスタQ5,Q6にDTMOSを適用した場合、ワード線がボディー領域に接続しているので、ワード線電位が上昇する際に、トランジスタQ1,Q2およびQ5,Q6それぞれにおいて、ボディー領域とソースドレイン間のPN接合に順方向バイアスが加わり、その部分に電流が流れることで消費電力が増大してしまうという問題が生じやすい。そのリーク電流の経路にあたる素子分離絶縁膜14の下のSOI層13がある程度の抵抗値(図56の等価回路における抵抗R)を有すると、それがリーク電流を抑制するように作用し、消費電力の増大の問題が軽減される。但し、DTMOSにおけるオン電流の増加や動作速度の向上といった効果は、そのリーク電流が作用して得られるものなので、該リーク電流を完全に遮断してしまうことは望ましくない(通常のMOSトランジスタと同じになる)。そこで実施の形態12では、リーク電流の経路の抵抗値を意図的に増加させて、リーク電流を適度に小さく抑える。
図60は、実施の形態12に係るSRAMセルの構成を示す図である。本実施の形態のSRAMの上面図は実施の形態1で示した図2と同様であり、図60は図2に示すA−A線に沿った断面に相当する。また、図2並びに図3に示したものと同様の要素には同一符号を付してある。
本実施の形態でも、第1ドライバトランジスタQ1、第1ロードトランジスタQ3および第1アクセストランジスタQ5の組と、第2ドライバトランジスタQ2、第2ロードトランジスタQ4および第2アクセストランジスタQ6の組とは、互いに同様の構造を有している。ここでは説明の簡単のため、第1ドライバトランジスタQ1および第1アクセストランジスタQ5に関する構造のみを説明し、第2ドライバトランジスタQ2および第2アクセストランジスタQ6の説明は省略する。以下の実施の形態においても同様である。
上記した各実施の形態での図示は省略していたが、コンタクト45の表面には通常、バリアメタル451が設けられる。また、符号191で示すP型の領域は、SOI層13におけるコンタクト45が接続する部分の領域、即ち実施の形態1においてP+領域19が形成される領域に相当する(図3参照)。
本実施の形態では、バリアメタル451の材料を適宜選択したりP型領域191の不純物濃度を適宜調整することにより、図60の如く、コンタクト45とSOI層13との接続部分に所望の抵抗値を有する抵抗Rを形成する。なお、実際には素子分離絶縁膜14の下のSOI層13やコンタクト45にも若干の寄生抵抗が含まれるであろうが、本実施の形態で形成する抵抗Rの抵抗値に対して小さいため、それらは無視できるものとする。
上記のリーク電流は、ワード線からコンタクト45を通り、さらに素子分離絶縁膜14の下のSOI層13を通って第1ドライバトランジスタQ1および第1アクセストランジスタQ5のボディー領域に流れ込むので、コンタクト45とSOI層13との接続部分の抵抗Rは、当該リーク電流の経路に挿入されていることになる。当該抵抗Rは、第1ドライバトランジスタQ1および第1アクセストランジスタQ5のボディー領域とワード線との間に挿入されるので、このSRAMの等価回路は図56と同様である。そして本実施の形態では、抵抗Rの抵抗値を適当な値に設定することができる。
具体的には、実施の形態1のSRAMの製造工程におけるコンタクト45の形成工程(図16)において、バリアメタル451として例えばTi,TiN,Ta,TaN,W,WN,Mo,MoN,Hf,HfN,Al,Pt,Auなどの金属およびその化合物のうちから所望の抵抗値を有するものを選択する。当該バリアメタル451はTi/TiNなど2層構造にしてもよい。
また、P型領域191が所望の抵抗値を有するように、その不純物濃度を例えば1016〜1022/cm3の間で調整する。この調整は、実施の形態1のSRAMの製造工程において、P+領域19を形成するための工程(図15)で注入するイオンのドーズ量を変更することにより実行できる。P型領域191の不純物濃度が素子分離絶縁膜14の下のSOI層13と同じ程度でよければ、当該イオン注入を行わなくてもよい。P型領域191の不純物濃度を素子分離絶縁膜14の下のSOI層13よりも低くする場合は、当該イオン注入の際にN型のドーパントを注入する、いわゆるカウンタードープを行えばよい。
このように、本実施の形態によれば、抵抗Rの抵抗値を適当な値に設定することが可能であるので、第1ドライバトランジスタQ1および第1アクセストランジスタQ5のボディー領域とワード線との間の抵抗値を適当な値に設定することができる。以下、当該「抵抗値の適当な値」について説明する。
通常、SRAMに対してデータの読み出しを行なう場合、ワード線の電位を上昇させてからビット線にデータに対応する電位が出力されるまでのタイムラグなどにより、データの読み出しに一定の時間(アクセスタイム)を要する。本発明のようにSRAMのドライバトランジスタQ1,Q2およびアクセストランジスタQ5,Q6にDTMOSを適用した場合、読み出し速度向上の効果を得るためには、データの読み出し時にボディ電位が充分にワード電位に近い値にまで上昇している必要がある。つまり、アクセスタイムが経過する前にボディ電位を充分上昇させる必要がある。
本発明に係るSRAMのボディ電位の立ち上がりの時定数は、ワード線とボディー領域との間の容量(ボディー容量)と抵抗との積として得られる。例えばボディー容量が1fFの場合、抵抗Rの抵抗値をR1とすると、R1=10MΩに設定すれば時定数は10nsになる。即ち、アクセスタイム10nsのSRAMであれば、抵抗値R1は10MΩ以下である必要がある。
また、抵抗値R1が小さいほど時定数は小さくなり、ボディ電位の上昇を高速にできるが、上述のようにリーク電流が増大してしまうため、少なくとも1kΩ程度は確保しておくことが望ましい。
現在一般的なSRAMのアクセスタイムは数ns〜100nsであるので、それらへの対応を考慮すると、抵抗値R1は1kΩ〜100MΩであればよい。より望ましくは、SRAMセルの動作特性のばらつきを考慮してマージンをとり、時定数をアクセスタイムの5分の1程度に設定するとよい。例えばアクセスタイム10nsのSRAMであれば、抵抗値R1を2MΩ程度に設定することが有効である。即ち、アクセスタイムが数ns〜100nsの一般的なSRAMへ対応させるのであれば、抵抗値R1は1kΩ〜20MΩが望ましい。
本実施の形態によれば、ワード線とドライバトランジスタQ1,Q2およびアクセストランジスタQ5,Q6のボディー領域との間に、所望の抵抗値を有する抵抗が設けられるので、実施の形態1で説明した効果に加え、さらにリーク電流の抑制の効果が得られる。それにより、本発明に係るSRAMの消費電力を抑制することができる。具体的には、ワード線電位が0.8Vで第1アクセストランジスタQ5がオン状態のときに、ワード線から第1ドライバトランジスタQ1および第1アクセストランジスタQ5のボディー領域を通り接地端子(GND)に流れるリーク電流は、10-9〜10-5A程度に抑制される。
また図61は、本実施の形態の変形例を示す図である。即ち、同図のように、P型領域191の上部に、当該P型領域191とバリアメタル451とを反応させて形成したシリサイド層192(例えば、TiSi,TiSi2,MoSi,MoSi2,TaSi,TaSi2,WSi,WSi2など)を設けてもよい。
なお、以上の説明では、実施の形態1のSRAMセルに対して、ワード線とドライバトランジスタQ1,Q2およびアクセストランジスタQ5,Q6のボディー領域との間に抵抗Rを形成した構成を示したが、本実施の形態の適用をその構成に限定されるものではない。例えば実施の形態2のSRAMセルに対しても適用することもでき、図62にその場合の構成を示す。図62のSRAMの上面図は実施の形態2で示した図17と同様であり、図62は図17に示すC−C線に沿った断面に相当する。また、図62において、図17、図18および図60に示したものと同様の要素には同一符号を付してある。バリアメタル451を有するコンタクト45は第5活性領域61に接続し、その接続部分に抵抗Rが形成される。このケースでも上記と同様の効果が得られる。
図62においては、実施の形態2の図18と異なり、第5活性領域61の上面にコバルトのシリサイド層57を設けていない。その理由は、上で示した図60のSRAMセルと同様の抵抗Rを得るためである。もちろん、抵抗Rの抵抗値R1が所望の値に設定されるのであれば、図18のように第5活性領域61の上面にコバルトのシリサイド層57を設けた構成にしてもよい。図62のように、第5活性領域61の上面にコバルトのシリサイド層57を形成しないようにするためには、実施の形態2のSRAMの製造工程のシリサイド層57,31bを形成する工程(図23)において、コバルトを堆積する前に第5活性領域61の上面を所定の絶縁膜(「シリサイドプロテクション膜」と呼ばれる)で覆っておき、第5活性領域61の上面にコバルトを堆積させなければよい。
図62においても、コンタクト45の形成時にバリアメタル451の材料を適宜選択したり、P型領域191の不純物濃度を調整することで、所望の抵抗値R1が得られる。P型領域191の不純物濃度の調整は、実施の形態2のSRAMの製造工程において、P+領域19を形成するための工程(図26)で、注入するイオンのドーズ量を変更したりカウンタードープを行うことにより実行できる。
また図62の例においても、図61と同様に、P型領域191の上部に、当該P型領域191とバリアメタル451とが反応して形成されたシリサイド層192を設けてもよい。その場合のSRAMの構成は図63のようになる。
<実施の形態13>
上述のように、本発明に係るSRAMセルにおいては、ワード線とドライバトランジスタQ1,Q2およびアクセストランジスタQ5,Q6のボディー領域との間の抵抗値を大きくすれば、ドライバトランジスタQ1,Q2およびアクセストランジスタQ5,Q6のオン状態にワード線から流れ込むリーク電流は小さく抑えられる。しかしその反面、ドライバトランジスタQ1,Q2およびアクセストランジスタQ5,Q6のターンオフ時に、そのボディー領域に溜まったホールがワード線へと排除され難くなる。その場合、SRAMセルのスタンバイ状態におけるボディ電位の固定が困難になり、スタンバイ状態におけるリーク電流が増大したり、動作が不安定になってソフトエラー耐性が劣化してしまうことが懸念される。
つまり、本発明に係るSRAMセルにおいて、リーク電流の抑制とソフトエラー耐性の向上との両方を実現するためには、ワード線からドライバトランジスタQ1,Q2およびアクセストランジスタQ5,Q6のボディー領域へ流れる方向の電流(リーク電流)を抑制しつつ、逆に当該ボディー領域からワード線へ流れる方向の電流(ボディー領域からのホールの引き抜きに伴う電流)を大きくできればよい。そこで実施の形態13では、ワード線とボディー領域との間にダイオードを挿入する。当該ダイオードは、カソードがワード線側に接続し、アノードがボディー領域側に接続するように設けられる。つまり、本実施の形態に係るSRAMセルの等価回路は図64のようになる。
図65は、実施の形態13に係るSRAMセルの構成を示す図である。同図において、図60に示したものと同様の要素には同一符号を付してある。図65に示すように、本実施の形態では、図60の抵抗Rに代えて、ダイオードDが設けられている。当該ダイオードDは、バリアメタル451とP型領域191とがショットキー接合することにより形成された、いわゆるショットキーダイオードである。
バリアメタル451とP型領域191とをショットキー接合させるためには、P型領域191の不純物濃度を例えば1016〜1020/cm3程度にすればよい。この不純物濃度の調整は、実施の形態1のSRAMの製造工程において、P+領域19を形成するための工程(図15)で注入するイオンのドーズ量を変更する、あるいはカウンタードープを行うことにより実行できる。
このように、本実施の形態によれば、第1ドライバトランジスタQ1および第1アクセストランジスタQ5のボディー領域とコンタクト45との間に、ワード線側がカソードに成るように挿入されたダイオードDが形成されるので、ワード線からドライバトランジスタQ1,Q2およびアクセストランジスタQ5,Q6のボディー領域へ流れる方向の電流(リーク電流)は抑制され、当該ボディー領域からワード線へ流れる方向の電流(ボディー領域からのホールの引き抜きに伴う電流)を大きく保たれる。従って、本発明に係るSRAMセルにおいて、リーク電流の抑制およびソフトエラー耐性の向上の両方を効果的に実現することができる。
なお、図65では、実施の形態1と同様の構成のSRAMセルに対して、ワード線とボディー領域との間にダイオードDを挿入したが、本実施の形態の適用をその構成に限定されるものではない。例えば実施の形態2のSRAMセルに対して適用する場合は、実施の形態12で示した図62の構成において、P型領域191とバリアメタル451とがショットキー接合してダイオードDを形成するように、P型領域191の不純物濃度を調整すればよい(図66)。
また、本実施の形態においても、上で示した図61や図63と同様に、P型領域191の上部に、当該P型領域191とバリアメタル451とが反応して形成されたシリサイド層192を設けてもよい。その場合、シリサイド層192とP型領域191とがショットキー接合するように、当該P型領域191の不純物濃度を設定すればよい(即ち、ダイオードDはシリサイド層192とP型領域191とで構成される)。
<実施の形態14>
本実施の形態では、実施の形態12と実施の形態13とを組み合わせる。ワード線とドライバトランジスタQ1,Q2およびアクセストランジスタQ5,Q6のボディー領域との間に、抵抗RおよびダイオードDを挿入する。抵抗RとダイオードDとは互いに直列接続される。即ち、本実施の形態に係るSRAMの等価回路は図67のようになる。
また図68に、実施の形態14に係るSRAMセルの構成を示す。図68において、図60および図65に示したものと同様の要素には同一符号を付してある。バリアメタル451の材料を適宜選択したりP型領域191の不純物濃度を適宜調整することにより、コンタクト45とSOI層13との接続部分に所望の抵抗値を有する抵抗Rを形成する。なお且つ、P型領域191の不純物濃度は、バリアメタル451とP型領域191とがショットキー接合するように設定され、バリアメタル451とP型領域191とによりショットキーダイオードDを形成する。
ワード線とドライバトランジスタQ1,Q2およびアクセストランジスタQ5,Q6のボディー領域との間にダイオードDが挿入されているため、ワード線とボディー領域との間の抵抗は当該ダイオードが順方向電圧が印加されてとき(順バイアス状態)と逆方向電圧が印加されているとき(逆バイアス状態)とで異なる値になる。例えば、ワード線電位が上昇してアクセストランジスタQ5,Q6がターンオンするときは、ダイオードDは逆バイアス状態になるので抵抗値は高くなる。逆に、ワード線電位が下降してアクセストランジスタQ5,Q6がターンオフするときは、ダイオードDは順バイアス状態になるので抵抗値は低くなる。それにより、実施の形態13と同様に、ワード線からドライバトランジスタQ1,Q2およびアクセストランジスタQ5,Q6のボディー領域へ流れる方向の電流(リーク電流)は抑制され、当該ボディー領域からワード線へ流れる方向の電流(ボディー領域からのホールの引き抜きに伴う電流)を大きく保たれる。従って、本発明に係るRAMセルにおいて、リーク電流の抑制およびソフトエラー耐性の向上の両方を効果的に実現することができる。
また、実施の形態12と同様に、バリアメタル451の材料やP型領域191の不純物濃度を調整して、ワード線と第1ドライバトランジスタQ1および第1アクセストランジスタQ5のボディー領域との間の抵抗の値を調整すれば、ボディ電位の立ち上がりの時定数を適切に設定することができる。バリアメタル451として例えばTi,TiN,Ta,TaN,W,WN,Mo,MoN,Hf,HfN,Al,Pt,Auなどの金属およびその化合物のうちから所望の抵抗値を有するものを選択する。当該バリアメタル451はTi/TiNなど2層構造にしてもよい。
ボディ電位の立ち上がり時、すなわちワード線電位の立ち上がり時には、ダイオードDは逆バイアス状態になる。よって、ボディー容量をC1、抵抗Rの抵抗値をR1、逆バイアス状態のダイオードDの抵抗値をR2とすると、ボディ電位の立ち上がりの時定数は、C1×(R1+R2)により得られる。例えばボディー容量が1fFの場合、ダイオードDが逆バイアス状態になるときのワード線とボディー領域との間の抵抗、すなわち抵抗Rの抵抗値R1と逆バイアス状態のダイオードDの抵抗値R2との和(R1+R2)を10MΩに設定すれば、当該時定数は10nsになる。
現在一般的なSRAMのアクセスタイムは、数ns〜100nsであるので、抵抗Rの抵抗値R1と逆バイアス状態のダイオードDの抵抗値R2との和は100MΩ以下であればよい。また、抵抗値R1+R2が小さいほど時定数は小さくなり、ボディ電位の上昇を高速にできるが、上述のようにリーク電流が増大してしまうため、少なくとも1kΩ程度は確保しておくことが望ましい。
より望ましくは、SRAMセルの動作特性のばらつきを考慮してマージンをとり、時定数をアクセスタイムの5分の1程度に設定するとよい。即ち、アクセスタイム10nsのSRAMであれば、抵抗値R1+R2を2MΩ程度に設定することが望ましい。
このように本実施の形態によれば、実施の形態13と同様に、ワード線からドライバトランジスタQ1,Q2およびアクセストランジスタQ5,Q6のボディー領域へ流れる方向の電流(リーク電流)は抑制され、当該ボディー領域からワード線へ流れる方向の電流(ボディー領域からのホールの引き抜きに伴う電流)を大きく保たれる。また、実施の形態12と同様に、ボディ電位の立ち上がり速度を調整できるので、リーク電流を効果的に抑制できる。よって、本発明に係るSRAMセルにおいて、リーク電流の抑制およびソフトエラー耐性の向上の両方をより効果的に実現することができる。
具体的には、第1アクセストランジスタQ5がオン状態の間に、ワード線から第1ドライバトランジスタQ1および第1アクセストランジスタQ5のボディー領域を通り接地端子(GND)に流れるリーク電流は、ワード線電位が0.8Vのとき10-9〜10-5A程度に抑制される。なお且つ、ワード線電位が0.8Vの状態から0Vに降下し始めて、第1アクセストランジスタQ5がオフに切り替わるときに、第1ドライバトランジスタQ1および第1アクセストランジスタQ5のボディー領域からワード線に流れ出る電流(即ち、ボディー領域からのホールの引き抜きに伴う電流)は、10-5以上の値を確保できる。
なお、図68では、実施の形態1と同様の構成のSRAMセルに対して、ワード線とボディー領域との間に抵抗RおよびダイオードDを挿入したが、本実施の形態の適用をその構成に限定されるものではない。例えば実施の形態2のSRAMセルに対して適用する場合は、実施の形態12で示した図62において、バリアメタル451の材料およびP型領域191の不純物濃度を調整してそれらが所望の抵抗値を有するようにし、なお且つ、P型領域191とバリアメタル451とがショットキー接合するようにP型領域191の不純物濃度を調整すればよい(図69)。
図69においては、実施の形態2の図18と異なり、第5活性領域61の上面にコバルトのシリサイド層57を設けていない。その理由は、上で示した図68のSRAMセルと同様の抵抗RおよびダイオードDを得るためである。もちろん、抵抗Rの抵抗値R1および逆バイアス状態のダイオードDの抵抗値R2が所望の値に設定されるのであれば、図18のように第5活性領域61の上面にコバルトのシリサイド層57を設けた構成にしてもよい。図69のように、第5活性領域61の上面にコバルトのシリサイド層57を形成しないようにするためには、実施の形態2のSRAMの製造工程のシリサイド層57,31bを形成する工程(図23)において、コバルトを堆積する前に第5活性領域61の上面を所定の絶縁膜(「シリサイドプロテクション膜」と呼ばれる)で覆っておき、第5活性領域61の上面にコバルトを堆積させなければよい。
また、本実施の形態においても、上で示した図61や図63と同様に、P型領域191の上部に、当該P型領域191とバリアメタル451とが反応して形成されたシリサイド層192(例えば、TiSi,TiSi2,MoSi,MoSi2,TaSi,TaSi2,WSi,WSi2など)を設けてもよい。その場合、シリサイド層192とP型領域191とがショットキー接合するように、当該P型領域191の不純物濃度を設定すればよい(即ち、ダイオードDはシリサイド層192とP型領域191とで構成される)。
<実施の形態15>
図70は、実施の形態15に係るSRAMセルの構成を示す図である。本実施の形態のSRAMの上面図は実施の形態1で示した図2と同様であり、図70は図2に示すA−A線に沿った断面に相当する。また、図70において、図2並びに図3に示したものと同様の機能を有する要素には同一符号を付してある。
以上の実施の形態では、ワード線に接続するコンタクト45は、他のコンタクトと同様にタングステンなどの金属で形成していたが、本実施の形態では、当該コンタクト45をP型のポリシリコンで形成する。
ポリシリコンのコンタクト45は、タングステンなどのメタルコンタクトに比較して、高抵抗であるので、図70に示すように抵抗Rとしても機能する。つまり、ワード線と第1ドライバトランジスタQ1,第2ドライバトランジスタQ2のボディー領域との間に、抵抗Rが挿入されることになる。従って、本実施の形態に係るSRAMの等価回路は、実施の形態12と同様に図56のようになる。
コンタクト45を構成するポリシリコンには、例えばボロンを1016〜1022/cm3程度注入する。その注入量を調整することで、コンタクト45すなわち抵抗Rの抵抗値を適当な値に調整することができる。従って、実施の形態12と同様の理論により、ボディ電位の立ち上がり速度を調整でき、リーク電流を抑制できる。
なお、図70では、実施の形態1と同様の構成のSRAMセルに対して、コンタクト45をN型のポリシリコンにしたが、本実施の形態の適用をその構成に限定されるものではない。例えば実施の形態2のSRAMセル(図18)においても、ワード線に接続するコンタクト45をP型ポリシリコンで形成することにより本実施の形態を適用でき、同様の効果が得られる。
<実施の形態16>
図71は、実施の形態16に係るSRAMセルの構成を示す図である。本実施の形態では、実施の形態15のSRAMセルに対し、コンタクト45をP型ポリシリコンではなく、N型ポリシリコンで形成する。
ポリシリコンのコンタクト45は、タングステンなどのメタルコンタクトに比較して高抵抗であるので、実施の形態15と同様に抵抗Rとしても機能する。さらに、本実施の形態では、N型ポリシリコンのコンタクト45とP型のSOI層13とが接続するので、その境界にはPN接合が形成され、コンタクト45とSOI層13とから成るPN接合ダイオードDが形成される。つまり、ワード線と第1ドライバトランジスタQ1,第2ドライバトランジスタQ2のボディー領域との間に、抵抗RとダイオードDとが挿入されることになる。ダイオードDはワード線側がカソード、ボディー領域側がアノードになっている。従って、本実施の形態に係るSRAMの等価回路は、実施の形態14と同様に図67のようになる。
コンタクト45を構成するポリシリコンには、例えばリンを1016〜1022/cm3程度注入する。その注入量を調整することで、コンタクト45すなわち抵抗Rの抵抗値を適当な値に調整することができる。また、ワード線とドライバトランジスタQ1,Q2およびアクセストランジスタQ5,Q6のボディー領域との間に、ワード線側がカソードになるようにダイオードDが挿入されるので、リーク電流の抑制およびソフトエラー耐性の向上の両方を効果的に実現することができる。従って、実施の形態14と同様の理論により、リーク電流の抑制およびソフトエラー耐性の向上の両方をより効果的に実現することができる。
なお、図71では、実施の形態1と同様の構成のSRAMセルに対して、コンタクト45をP型のポリシリコンにしたが、本実施の形態の適用をその構成に限定されるものではない。例えば実施の形態2のSRAMセル(図18)においても、ワード線に接続するコンタクト45をN型ポリシリコンで形成することにより本実施の形態を適用でき、同様の効果が得られる。
<実施の形態17>
以上の実施の形態(実施の形態10,11を除く)では、ワード線が、SRAMのドライバトランジスタのボディー領域およびアクセストランジスタのボディー領域の両方に接続する構成を示したが、それらのうち片方のボディー領域のみに接続した場合でも、SRAMセルの動作の安定性および動作速度の向上の効果は得られる。
図72〜図75は、本実施の形態に係るSRAMセルの構造を示す図である。これらの図において、図2,図3に示したものと同様の要素については同一符号を付してある。
まず、図73は、図72におけるS−S線に沿った断面図である。これらの図のように、第1ドライバトランジスタQ1と第1アクセストランジスタQ5との間および、第2ドライバトランジスタQ2と第2アクセストランジスタQ6との間には完全分離領域73が設けられている。そしてコンタクト45は、第1ドライバトランジスタQ1および第1アクセストランジスタQ5のうち第1アクセストランジスタQ5のボディー領域のみに接続している。図示は省略するが、コンタクト46は、第2ドライバトランジスタQ2および第2アクセストランジスタQ6のうち第2アクセストランジスタQ6のボディー領域のみに接続している。この場合でも、アクセストランジスタQ5,Q6の電流駆動能力は向上するため、従来のSRAMセルに比べ、動作の安定性および動作速度は向上する。
また、図75は、図74におけるT−T線に沿った断面図である。これらの図においては、第1ドライバトランジスタQ1と第1アクセストランジスタQ5との間および、第2ドライバトランジスタQ2と第2アクセストランジスタQ6との間に、完全分離領域74が設けられている。そしてコンタクト45は、第1ドライバトランジスタQ1および第1アクセストランジスタQ5のうち第1ドライバトランジスタQ1のボディー領域のみに接続している。図示は省略するが、コンタクト46は、第2ドライバトランジスタQ2および第2アクセストランジスタQ6のうち第2ドライバトランジスタQ2のボディー領域のみに接続している。この場合でも、ドライバトランジスタQ1,Q2の電流駆動能力は向上するため、従来のSRAMセルに比べ、動作の安定性および動作速度は向上する。
このように、本発明においては、ワード線がSRAMのドライバトランジスタのボディー領域およびアクセストランジスタのボディー領域のうちのいずれか片方のみに接続する構成であっても、SRAMセルの動作の安定性および動作速度の向上の効果を得ることができる。但し、ワード線がSRAMのドライバトランジスタのボディー領域およびアクセストランジスタのボディー領域の両方に接続させた方が、より効果的に本発明の効果を得ることができることは言うまでもない。
一般的なSRAMセルの回路図である。 実施の形態1に係るSRAMセルの構成を示す図である。 実施の形態1に係るSRAMセルの構成を示す図である。 実施の形態1に係るSRAMセルの製造工程を示す図である。 実施の形態1に係るSRAMセルの製造工程を示す図である。 実施の形態1に係るSRAMセルの製造工程を示す図である。 実施の形態1に係るSRAMセルの製造工程を示す図である。 実施の形態1に係るSRAMセルの製造工程を示す図である。 実施の形態1に係るSRAMセルの製造工程を示す図である。 実施の形態1に係るSRAMセルの製造工程を示す図である。 実施の形態1に係るSRAMセルの製造工程を示す図である。 実施の形態1に係るSRAMセルの製造工程を示す図である。 実施の形態1に係るSRAMセルの製造工程を示す図である。 実施の形態1に係るSRAMセルの製造工程を示す図である。 実施の形態1に係るSRAMセルの製造工程を示す図である。 実施の形態1に係るSRAMセルの製造工程を示す図である。 実施の形態2に係るSRAMセルの構成を示す図である。 実施の形態2に係るSRAMセルの構成を示す図である。 実施の形態2に係るSRAMセルの製造工程を示す図である。 実施の形態2に係るSRAMセルの製造工程を示す図である。 実施の形態2に係るSRAMセルの製造工程を示す図である。 実施の形態2に係るSRAMセルの製造工程を示す図である。 実施の形態2に係るSRAMセルの製造工程を示す図である。 実施の形態2に係るSRAMセルの製造工程を示す図である。 実施の形態2に係るSRAMセルの製造工程を示す図である。 実施の形態2に係るSRAMセルの製造工程を示す図である。 実施の形態2に係るSRAMセルの製造工程を示す図である。 実施の形態3に係るSRAMセルの構成を示す図である。 実施の形態3に係るSRAMセルの構成を示す図である。 実施の形態4に係るSRAMセルの構成を示す図である。 実施の形態4に係るSRAMセルの構成を示す図である。 実施の形態5に係るSRAMセルの構成を示す図である。 実施の形態5に係るSRAMセルの構成を示す図である。 本発明の背景技術であるSRAMのレイアウトを示す図である。 実施の形態6に係るSRAMセルのレイアウトを示す図である。 実施の形態7に係るSRAMセルの構成を示す図である。 実施の形態8に係るSRAMセルの構成を示す図である。 実施の形態8に係るSRAMセルの構成を示す図である。 実施の形態8に係るSRAMセルの変形例を示す図である。 実施の形態8に係るSRAMセルの変形例を示す図である。 実施の形態9に係るSRAMセルの構成を示す図である。 実施の形態9に係るSRAMセルの構成を示す図である。 実施の形態9に係るSRAMセルの変形例を示す図である。 実施の形態9に係るSRAMセルの変形例を示す図である。 実施の形態9に係るSRAMセルの変形例を示す図である。 実施の形態10に係るSRAMセルの構成を示す図である。 実施の形態10に係るSRAMセルの構成を示す図である。 実施の形態10に係るSRAMセルの変形例を示す図である。 実施の形態10に係るSRAMセルの変形例を示す図である。 実施の形態11に係るSRAMセルの構成を示す図である。 実施の形態11に係るSRAMセルの構成を示す図である。 実施の形態11に係るSRAMセルの変形例を示す図である。 実施の形態11に係るSRAMセルの変形例を示す図である。 実施の形態11に係るSRAMセルの変形例を示す図である。 実施の形態1,2,6に係るSRAMセルの等価回路を示す図である。 実施の形態1の効果を説明するための図である。 実施の形態3に係るSRAMセルの等価回路を示す図である。 実施の形態8に係るSRAMセルの等価回路を示す図である。 実施の形態10に係るSRAMセルの等価回路を示す図である。 実施の形態12に係るSRAMセルの構成を示す図である。 実施の形態12に係るSRAMセルの変形例を示す図である。 実施の形態12に係るSRAMセルの変形例を示す図である。 実施の形態12に係るSRAMセルの変形例を示す図である。 実施の形態13に係るSRAMセルの等価回路を示す図である。 実施の形態13に係るSRAMセルの構成を示す図である。 実施の形態13に係るSRAMセルの変形例を示す図である。 実施の形態14に係るSRAMセルの等価回路を示す図である。 実施の形態14に係るSRAMセルの構成を示す図である。 実施の形態14に係るSRAMセルの変形例を示す図である。 実施の形態15に係るSRAMセルの構成を示す図である。 実施の形態16に係るSRAMセルの構成を示す図である。 実施の形態17に係るSRAMセルの構成を示す図である。 実施の形態17に係るSRAMセルの構成を示す図である。 実施の形態17に係るSRAMセルの構成を示す図である。 実施の形態17に係るSRAMセルの構成を示す図である。
符号の説明
Q1 第1ドライバトランジスタ、Q2 第2ドライバトランジスタ、Q3 第1ロードトランジスタ、Q4 第2ロードトランジスタ、Q5 第1アクセストランジスタ、Q6 第2アクセストランジスタ、1 SRAMセル、11 シリコン基板、12 BOX層、13 SOI層、14 素子分離絶縁膜、19 P+領域、21 第1活性領域、22 第2活性領域、23 第3活性領域、24 第4活性領域、31 第1ゲート電極、32 第2ゲート電極、33 第3ゲート電極、34 第4ゲート電極、35〜46 コンタクト、57 シリサイド層、61 第5活性領域、62 第6活性領域、67 第7活性領域、68 第8活性領域、70 シリサイド層、71,72,73 完全分離領域、75,76 SOI層上部のシリサイドによる配線、77 接地配線、78 電源配線、79 第9活性領域、80 第10活性領域、81 第11活性領域、82 第12活性領域、451 バリアメタル、191 P型領域。

Claims (54)

  1. アクセスMOS(Metal Oxide Semiconductor)トランジスタと、
    ドライバMOSトランジスタと、
    ワード線と前記アクセスMOSトランジスタのゲート電極とを接続するコンタクトを有するSRAM(Static Random Access Memory)セルを備え、
    前記コンタクトは、前記アクセスMOSトランジスタおよび前記ドライバMOSトランジスタの少なくとも片方のボディー領域に電気的に接続している
    ことを特徴とする半導体記憶装置。
  2. 請求項1に記載の半導体記憶装置であって、
    前記コンタクトは、前記アクセスMOSトランジスタおよび前記ドライバMOSトランジスタ両方のボディー領域に電気的に接続している
    ことを特徴とする半導体記憶装置。
  3. 請求項1または請求項2に記載の半導体記憶装置であって、
    前記アクセスMOSトランジスタのボディー領域および前記ドライバMOSトランジスタのボディー領域のうち前記コンタクトを介して前記ワード線に電気的に接続しているものと、当該ワード線との間に挿入された抵抗を備える
    ことを特徴とする半導体記憶装置。
  4. 請求項1または請求項2に記載の半導体記憶装置であって、
    前記コンタクトは、その表面に形成されたバリアメタルを有している
    ことを特徴とする半導体記憶装置。
  5. 請求項1または請求項2に記載の半導体記憶装置であって、
    前記コンタクトは、ポリシリコンで形成されている
    ことを特徴とする半導体記憶装置。
  6. 請求項1から請求項5のいずれかに記載の半導体記憶装置であって、
    前記アクセスMOSトランジスタのボディー領域および前記ドライバMOSトランジスタのボディー領域のうち前記コンタクトを介して前記ワード線に電気的に接続しているものと、当該ワード線との間の抵抗値は1kΩ〜100MΩである
    ことを特徴とする半導体記憶装置。
  7. 請求項1から請求項3のいずれかに記載の半導体記憶装置であって、
    前記アクセスMOSトランジスタのボディー領域および前記ドライバMOSトランジスタのボディー領域のうち前記コンタクトを介して前記ワード線に電気的に接続しているものと、当該ワード線との間に、当該ワード線側がカソードになるように挿入されたダイオードを備える
    ことを特徴とする半導体記憶装置。
  8. 請求項7に記載の半導体記憶装置であって、
    前記コンタクトは、その表面にバリアメタルを有している
    ことを特徴とする半導体記憶装置。
  9. 請求項7に記載の半導体記憶装置であって、
    前記コンタクトは、ポリシリコンで形成されている
    ことを特徴とする半導体記憶装置。
  10. 請求項7から請求項9のいずれかに記載の半導体記憶装置であって、
    前記ダイオードに逆方向電圧が印加されているとき、前記アクセスMOSトランジスタのボディー領域および前記ドライバMOSトランジスタのボディー領域のうち前記コンタクトを介して前記ワード線に電気的に接続しているものと、当該ワード線との間の抵抗値は1kΩ〜100MΩである
    ことを特徴とする半導体記憶装置。
  11. 請求項1または請求項2に記載の半導体記憶装置であって、
    前記アクセスMOSトランジスタおよび前記ドライバMOSトランジスタは、半導体層に形成された第1導電型の第1ウェル領域内の第1活性領域に形成されており、それぞれ前記第1導電型のボディー領域および第2導電型のソース/ドレイン領域を備え、
    前記第1活性領域は、前記第1ウェル領域の上面部に選択的に形成された素子分離絶縁膜により規定され、
    前記アクセスMOSトランジスタのボディー領域および前記ドライバMOSトランジスタのボディー領域のうち前記コンタクトに電気的に接続しているものは、前記素子分離絶縁膜の下の前記第1ウェル領域に繋がっており、前記素子分離絶縁膜の下の前記第1ウェル領域を通して前記コンタクトに電気的に接続している
    ことを特徴とする半導体記憶装置。
  12. 請求項11に記載の半導体記憶装置であって、
    前記コンタクトは、前記素子分離絶縁膜を突き抜けて、前記素子分離絶縁膜の下の前記第1ウェル領域に接続している
    ことを特徴とする半導体記憶装置。
  13. 請求項12に記載の半導体記憶装置であって、
    前記第1ウェル領域の前記コンタクトが接続する部分に、前記第1ウェル領域の他の部分とは不純物濃度が異なる領域が形成されている
    ことを特徴とする半導体記憶装置。
  14. 請求項12または請求項13に記載の半導体記憶装置であって、
    前記第1ウェル領域と前記コンタクトとは、ショットキー接合している
    ことを特徴とする半導体記憶装置。
  15. 請求項12から請求項14のいずれかに記載の半導体記憶装置であって、
    前記コンタクトは、その表面にバリアメタルを有しており、
    前記第1ウェル領域の前記コンタクトが接続する部分に、前記バリアメタルが反応して形成されたシリサイド層が形成されている
    ことを特徴とする半導体記憶装置。
  16. 請求項12に記載の半導体記憶装置であって、
    前記素子分離絶縁膜の下の前記第1ウェル領域はP型であり、
    前記コンタクトは、N型のポリシリコンで形成されている、
    ことを特徴とする半導体記憶装置。
  17. 請求項11に記載の半導体記憶装置であって、
    前記SRAMセルは、前記第1ウェル領域内に前記素子分離絶縁膜により規定された前記第1導電型の第2活性領域をさらに有し、
    前記第2活性領域は、前記素子分離絶縁膜の下の前記第1ウェル領域に繋がっており、
    前記コンタクトは、前記第2活性領域に接続している
    ことを特徴とする半導体記憶装置。
  18. 請求項17に記載の半導体記憶装置であって、
    前記第2活性領域は、前記第1ウェル領域とは不純物濃度が異なる
    ことを特徴とする半導体記憶装置。
  19. 請求項17に記載の半導体記憶装置であって、
    前記第2活性領域と前記コンタクトとは、ショットキー接合している
    ことを特徴とする半導体記憶装置。
  20. 請求項17から請求項19のいずれかに記載の半導体記憶装置であって、
    前記コンタクトは、その表面にバリアメタルを有しており、
    前記第2活性領域の前記コンタクトが接続する部分に、前記バリアメタルが反応して形成されたシリサイド層が形成されている
    ことを特徴とする半導体記憶装置。
  21. 請求項17に記載の半導体記憶装置であって、
    前記第2活性領域はP型であり、
    前記コンタクトは、N型のポリシリコンで形成されている、
    ことを特徴とする半導体記憶装置。
  22. 請求項11から請求項21のいずれか記載の半導体記憶装置であって、
    前記半導体層は、絶縁体層の上に搭載されており、
    前記SRAMセルは、前記半導体層に形成された前記第2導電型の第2ウェル領域内に形成されたロードMOSトランジスタをさらに有し、
    前記アクセスMOSトランジスタおよび前記ドライバMOSトランジスタと前記ロードMOSトランジスタとの間の前記素子分離絶縁膜は、前記絶縁体層にまで達している
    ことを特徴とする半導体記憶装置。
  23. 請求項11から請求項22のいずれか記載の半導体記憶装置であって、
    同一のビット線に接続し、前記ビット線の延在方向に並ぶ複数個の前記SRAMセルを備え、
    前記半導体層は、絶縁体層の上に搭載されており、
    前記第1ウェル領域において、前記複数個のSRAMセル同士の間の素子分離絶縁膜は、前記絶縁体層にまで達している
    ことを特徴とする半導体記憶装置。
  24. 請求項11から請求項23のいずれか記載の半導体記憶装置であって、
    前記SRAMセルの前記第1ウェル領域を所定の電位に固定するための当該SRAMセルとは個別のセルであるウェル電位固定用セルを有さない
    ことを特徴とする半導体記憶装置。
  25. 請求項1から請求項21のいずれか記載の半導体記憶装置であって、
    前記SRAMセルは、ロードMOSトランジスタをさらに有し、
    前記ドライバMOSトランジスタのドレイン領域と前記ロードMOSトランジスタのドレイン領域とは、少なくとも上面部が繋がっており、当該ドライバMOSトランジスタのドレイン領域および当該ロードMOSトランジスタのドレイン領域の前記上面部には、一体のシリサイド層が形成されている
    ことを特徴とする半導体記憶装置。
  26. 第1および第2ロードMOSトランジスタと、
    前記第1ロードMOSトランジスタのゲート電極と前記第2ロードMOSトランジスタのドレイン領域とを接続するコンタクトを有するSRAMセルを備え、
    前記コンタクトは、前記第1ロードMOSトランジスタのボディー領域に電気的に接続している
    ことを特徴とする半導体記憶装置。
  27. 請求項26に記載の半導体記憶装置であって、
    前記第1ロードMOSトランジスタは、半導体層に形成された第1導電型の第1ウェル領域内の第1活性領域に形成されており、前記第1導電型の前記ボディー領域を有し、
    前記第2ロードMOSトランジスタは、前記第1ウェル領域内の第2活性領域に形成されており、第2導電型のソース/ドレイン領域を有し、
    前記SRAMセルは、前記第2ロードMOSトランジスタの前記ドレイン領域に繋がる前記第1導電型の第3活性領域を備え、
    前記第1、第2および第3活性領域は、前記第1ウェル領域の上面部に選択的に形成された素子分離絶縁膜により規定され、
    前記第1ロードMOSトランジスタの前記ボディー領域は、前記素子分離絶縁膜の下の前記第1ウェル領域を介して前記第3活性領域に電気的に接続し、
    前記第3活性領域および前記第2ロードMOSトランジスタの前記ドレイン領域の上部には、一体のシリサイド層が形成されており、
    前記コンタクトは、前記シリサイド層に接続している
    ことを特徴とする半導体記憶装置。
  28. 請求項27に記載の半導体記憶装置であって、
    前記第3活性領域は、前記第1ウェル領域よりも不純物濃度が高い
    ことを特徴とする半導体記憶装置。
  29. 請求項27または請求項28に記載の半導体記憶装置であって、
    前記半導体層は、絶縁体層の上に搭載されており、
    前記SRAMセルは、前記半導体層に形成された前記第2導電型の第2ウェル領域内に形成されたアクセスMOSトランジスタおよびドライバMOSトランジスタをさらに有し、
    前記アクセスMOSトランジスタおよび前記ドライバMOSトランジスタと前記第1および第2ロードMOSトランジスタとの間の前記素子分離絶縁膜は、前記絶縁体層にまで達している
    ことを特徴とする半導体記憶装置。
  30. 請求項27から請求項29のいずれか記載の半導体記憶装置であって、
    前記半導体層は、絶縁体層の上に搭載されており、
    前記第1ウェル領域において、前記第1ロードMOSトランジスタと前記第2ロードMOSトランジスタとの間の素子分離絶縁膜は、前記絶縁体層にまで達している
    ことを特徴とする半導体記憶装置。
  31. 請求項27から請求項30のいずれか記載の半導体記憶装置であって、
    同一のビット線に接続し、前記ビット線の延在方向に並ぶ複数個の前記SRAMセルを備え、
    前記半導体層は、絶縁体層の上に搭載されており、
    前記第1ウェル領域において、前記複数個のSRAMセル同士の間の素子分離絶縁膜は、前記絶縁体層にまで達している
    ことを特徴とする半導体記憶装置。
  32. 請求項26から請求項28のいずれか記載の半導体記憶装置であって、
    前記SRAMセルは、アクセスMOSトランジスタおよびドライバMOSトランジスタをさらに有し、
    前記ドライバMOSトランジスタのドレイン領域と前記ロードMOSトランジスタのドレイン領域とは、少なくとも上面部が繋がっており、当該ドライバMOSトランジスタのドレイン領域および当該ロードMOSトランジスタのドレイン領域の前記上面部には、一体のシリサイド層が形成されている
    ことを特徴とする半導体記憶装置。
  33. (a)半導体層に第1の導電型のウェル領域を形成する工程と、
    (b)前記ウェル領域の上面部に選択的に素子分離絶縁膜を形成することで、活性領域を規定する工程と、
    (c)前記活性領域に、各々がゲート電極、第1導電型のボディー領域および第2導電型のソース/ドレイン領域を有するアクセスMOSトランジスタおよびドライバMOSトランジスタを形成し、それらを覆う層間絶縁膜を形成する工程と、
    (d)前記層間絶縁膜に、前記アクセスMOSトランジスタの前記ゲート電極および前記素子分離絶縁膜の下の前記ウェル領域にまで達する第1コンタクトホールを形成する工程と、
    (e)前記第1コンタクトホール内に前記第1または第2の導電型の不純物を注入する工程と、
    (f)前記第1コンタクトホールに所定の金属を埋め込むことでコンタクトを形成する工程とを備える
    ことを特徴とする半導体記憶装置の製造方法。
  34. 請求項33に記載の半導体記憶装置の製造方法であって、
    前記工程(d)は、
    (g)アクセスMOSトランジスタおよびドライバMOSトランジスタ上に、前記第1コンタクトホールとは異なる第2コンタクトホールを形成する工程を含み、
    前記工程(e)よりも前に
    (h)前記第2コンタクトホールをレジストで塞ぐ工程が行われ、
    前記工程(f)よりも前に、
    (i)前記レジストを除去する工程が行われ、
    前記工程(f)において、前記所定の金属は前記第2コンタクトホールにも埋め込まれる
    ことを特徴とする半導体記憶装置の製造方法。
  35. 請求項34に記載の半導体記憶装置の製造方法であって、
    前記工程(h)で形成する前記レジストのパターンは、前記活性領域のパターンと同じである
    ことを特徴とする半導体記憶装置の製造方法。
  36. ロードMOSトランジスタと、
    電源配線と前記ロードMOSトランジスタのソース領域とを接続する第1コンタクトとを有するSRAMセルを備え、
    前記第1コンタクトは、前記ロードMOSトランジスタのボディー領域に電気的に接続している
    ことを特徴とする半導体記憶装置。
  37. 請求項36に記載の半導体記憶装置であって、
    前記ロードMOSトランジスタは、半導体層に形成された第1導電型のウェル領域内の第1活性領域に形成されており、前記第1導電型の前記ボディー領域および第2導電型のソース/ドレイン領域を有し、
    前記第1活性領域は、前記半導体層の上面部に選択的に形成された素子分離絶縁膜により規定され、
    前記ロードMOSトランジスタのボディー領域は、前記素子分離絶縁膜の下の前記ウェル領域に繋がっており、
    前記第1コンタクトは、前記素子分離絶縁膜の下の前記ウェル領域に電気的に接続している
    ことを特徴とする半導体記憶装置。
  38. 請求項37に記載の半導体記憶装置であって、
    前記第1コンタクトは、前記素子分離絶縁膜を突き抜けてその下の前記ウェル領域に接続している
    ことを特徴とする半導体記憶装置。
  39. 請求項37に記載の半導体記憶装置であって、
    前記SRAMセルは、前記ウェル領域内に前記素子分離絶縁膜により規定された前記第1導電型の第2活性領域をさらに有し、
    前記第2活性領域は、前記素子分離絶縁膜の下の前記ウェル領域に繋がっており、
    前記第1コンタクトは、前記第2活性領域に接続している
    ことを特徴とする半導体記憶装置。
  40. 請求項39に記載の半導体記憶装置であって、
    前記第2活性領域は、前記ウェル領域よりも不純物濃度が高い
    ことを特徴とする半導体記憶装置。
  41. 請求項39または請求項40に記載の半導体記憶装置であって、
    前記第2活性領域と、前記ロードMOSトランジスタのソース領域とは、少なくとも上面部が繋がり、当該第2活性領域および当該ソース領域の前記上面部には、一体のシリサイド層が形成されており、
    前記第1コンタクトは、前記シリサイド層に接続している
    ことを特徴とする半導体記憶装置。
  42. 請求項36から請求項41のいずれかに記載の半導体記憶装置であって、
    アクセスMOSトランジスタと、
    ドライバMOSトランジスタと、
    ワード線と前記アクセスMOSトランジスタのゲート電極とを接続する第2コンタクトとをさらに備え、
    前記第2コンタクトは、前記アクセスMOSトランジスタおよび前記ドライバMOSトランジスタの少なくとも片方のボディー領域に電気的に接続している
    ことを特徴とする半導体記憶装置。
  43. 請求項42に記載の半導体記憶装置であって、
    前記第2コンタクトは、前記アクセスMOSトランジスタおよび前記ドライバMOSトランジスタ両方のボディー領域に電気的に接続している
    ことを特徴とする半導体記憶装置。
  44. 請求項36から請求項41のいずれかに記載の半導体記憶装置であって、
    アクセスMOSトランジスタと、
    ドライバMOSトランジスタと、
    接地配線と前記ドライバMOSトランジスタのソース領域とを接続する第3コンタクトとをさらに備え、
    前記第3コンタクトは、前記アクセスMOSトランジスタおよび前記ドライバMOSトランジスタ両方のボディー領域に電気的に接続している
    ことを特徴とする半導体記憶装置。
  45. 請求項36から請求項41のいずれか記載の半導体記憶装置であって、
    アクセスMOSトランジスタと、
    ドライバMOSトランジスタとをさらに備え、
    前記ドライバMOSトランジスタのドレイン領域と前記ロードMOSトランジスタのドレイン領域とは、少なくとも上面部が繋がっており、当該ドライバMOSトランジスタのドレイン領域および当該ロードMOSトランジスタのドレイン領域の前記上面部には、一体のシリサイド層が形成されている
    ことを特徴とする半導体記憶装置。
  46. アクセスMOSトランジスタと、
    ドライバMOSトランジスタと、
    接地配線と前記ドライバMOSトランジスタのソース領域とを接続する第1コンタクトとを有するSRAMセルを備え、
    前記第1コンタクトは、前記アクセスMOSトランジスタおよび前記ドライバMOSトランジスタ両方のボディー領域に電気的に接続する
    ことを特徴とする半導体記憶装置。
  47. 請求項46に記載の半導体記憶装置であって、
    前記アクセスMOSトランジスタおよび前記ドライバMOSトランジスタは、半導体層に形成された第1導電型のウェル領域内の第1活性領域に形成されており、それぞれ前記第1導電型の前記ボディー領域および第2導電型のソース/ドレイン領域を有し、
    前記第1活性領域は、前記半導体層の上面部に選択的に形成された素子分離絶縁膜により規定され、
    前記アクセスMOSトランジスタおよび前記ドライバMOSトランジスタのボディー領域は、前記素子分離絶縁膜の下の前記ウェル領域に繋がっており、
    前記第1コンタクトは、前記素子分離絶縁膜の下の前記ウェル領域に電気的に接続している
    ことを特徴とする半導体記憶装置。
  48. 請求項47に記載の半導体記憶装置であって、
    前記第1コンタクトは、前記素子分離絶縁膜を突き抜けてその下の前記ウェル領域に接続している
    ことを特徴とする半導体記憶装置。
  49. 請求項47に記載の半導体記憶装置であって、
    前記SRAMセルは、前記ウェル領域内に前記素子分離絶縁膜により規定された前記第1導電型の第2活性領域をさらに有し、
    前記第2活性領域は、前記素子分離絶縁膜の下の前記ウェル領域に繋がっており、
    前記第1コンタクトは、前記第2活性領域に接続している
    ことを特徴とする半導体記憶装置。
  50. 請求項49に記載の半導体記憶装置であって、
    前記第2活性領域は、前記ウェル領域よりも不純物濃度が高い
    ことを特徴とする半導体記憶装置。
  51. 請求項49または請求項50に記載の半導体記憶装置であって、
    前記第2活性領域と前記ドライバMOSトランジスタのソース領域とは、少なくとも上面部が繋がり、当該第2活性領域および当該ソース領域の前記上面部には、一体のシリサイド層が形成されており、
    前記第1コンタクトは、前記シリサイド層に接続している
    ことを特徴とする半導体記憶装置。
  52. 請求項46から請求項51のいずれか記載の半導体記憶装置であって、
    ロードMOSトランジスタと、
    電源配線と前記ロードMOSトランジスタのソース領域とを接続する第2コンタクトとをさらに備え、
    前記第2コンタクトは、前記ロードMOSトランジスタのボディー領域に電気的に接続する
    ことを特徴とする半導体記憶装置。
  53. 請求項46から請求項51のいずれか記載の半導体記憶装置であって、
    前記SRAMセルの前記ウェル領域を所定の電位に固定するための当該SRAMセルとは個別のセルであるウェル電位固定用セルを有さない
    ことを特徴とする半導体記憶装置。
  54. 請求項46から請求項51のいずれか記載の半導体記憶装置であって、
    ロードMOSトランジスタをさらに備え、
    前記ドライバMOSトランジスタのドレイン領域と前記ロードMOSトランジスタのドレイン領域とは、少なくとも上面部が繋がっており、当該ドライバMOSトランジスタのドレイン領域および当該ロードMOSトランジスタのドレイン領域の前記上面部には、一体のシリサイド層が形成されている
    ことを特徴とする半導体記憶装置。
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