JP2006203198A - Sramアレイ、sramセル、マイクロプロセッサ、方法、sramメモリ(高性能シリコン基板に実現された論理部分と、連結されたボディを有する電界効果トランジスタを含むsramアレイ部分とを備えるsramメモリおよびマイクロプロセッサ、およびそれらの製造方法) - Google Patents

Sramアレイ、sramセル、マイクロプロセッサ、方法、sramメモリ(高性能シリコン基板に実現された論理部分と、連結されたボディを有する電界効果トランジスタを含むsramアレイ部分とを備えるsramメモリおよびマイクロプロセッサ、およびそれらの製造方法) Download PDF

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Abstract

【課題】シリコン基板上に形成された論理部分と、SRAMアレイ部分を備えるSRAMメモリ及びマイクロプロセッサの提供。
【解決手段】SRAMセルの少なくとも一対の隣り合うNFETが浅いソース/ドレイン拡散334の下に漏れ経路拡散領域338で連結されたボディ領域を有し、漏れ経路拡散領域はソース/ドレイン拡散の底から埋込み酸化物層320まで延び、隣り合うSRAMセルの少なくとも一対のPFETは隣り合うソース/ドレイン拡散下の同様な漏れ経路拡散領域で連結されたボディ領域336を有する。マイクロプロセッサの論理回路部分は浮遊ボディ領域を有し結晶方位SOIシリコン領域330に形成されたNFETと結晶方位バルク・シリコン領域に形成されたPFETを有し、SRAMメモリ部分は結晶方位SOIシリコン領域に形成されたNFETと結晶方位シリコン領域に形成されたPFETを有する。
【選択図】図4

Description

本発明は、一般的に、メモリ回路用の製造方法およびデバイス・アーキテクチャに関し、より詳細には、メモリ回路用の混成シリコン・オン・インシュレータ(SOI)およびバルク・アーキテクチャに関する。
コンピュータおよび他の電子デバイスに組み込むためのメモリ部品を組み立てる際に使用されるいくつかの半導体メモリの型がある。その上、いくつかの半導体メモリの型に従って動作するメモリ部品を形成するために利用できる多数の半導体製造プロセスがある。さらに、プロセス技術および製造技術はほとんど絶えることなく進歩し続け、部品の動作速度および安定性の改善および部品サイズと消費電力の減少をもたらしている。したがって、そのような状況で、改善から最大限の恩恵が得られるようなやり方で、生まれてくるプロセス、製造およびデバイスの改善を半導体メモリに適合させることが絶えることのない課題である。
例えば、半導体メモリの型に関して、2つが最も一般的である。すなわち、ダイナミック・ランダム・アクセス・メモリ(以後、「DRAM」)とスタティック・ランダム・アクセス・メモリ(以後、「SRAM」)である。DRAMメモリは、基本的に電荷を蓄えるコンデンサであるDRAMセルで構成される。コンデンサの状態がDRAMセルのメモリ状態となる。DRAMは、他のメモリ技術、例えばSRAMメモリと比較して比較的高いメモリ密度を有するが、これは犠牲を払って生じている。当業者にはよく知られている様々な理由のために、DRAMデバイスのメモリ・セルを構成するコンデンサは、その電荷状態を永久に維持することはできないので、メモリ状態を失わないために、時々リフレッシュしなければならない。
DRAMと対照的に、SRAMは双安定半導体回路に情報を格納する。DRAMメモリ・セルと比較して、SRAMメモリ・セルを組み立てるためにより多くのデバイスを作る必要があり、結果として、一般にDRAMがより優れたメモリ密度を実現するようになる。他方で、SRAMは、容量DRAMのようにリフレッシュする必要が無い。その上、SRAMは、一般に、読出し/書込みサイクル時間がより短い。したがって、SRAMは、いわゆる「キャッシュ・メモリ」でマイクロプロセッサに使用されることが多い。
図1は、一対のNFETトランジスタ142、144を通る従来技術SRAMの断面を示す。NFET142、144は、下のシリコン基板110から埋込み酸化物(buried oxide:BOX)層120で分離された薄いシリコン表面層130に形成される。一般に複雑な一連のマスク・ステップで、表面層130を貫通して浅いトレンチをエッチングし、その浅いトレンチに酸化物を充填して領域を互いに分離することによって、シリコン・オン・インシュレータ(「SOI」)領域がシリコン表面層130に形成される。この型の分離は、通常、浅いトレンチ分離(「STI」)と呼ばれている。SOI領域に形成された回路を互いに分離し、かつ回路を形成するFETも互いに分離するために、STIが使用される。
シリコン領域の表面にゲート酸化物層を形成した後で、デバイス142、144の場所にゲート116がパターン形成され、形成される。望ましい場合には、ゲートの境界に低濃度ドープ拡散領域134を形成した後で、標準的な打ち込みおよび拡散ステップを使用してソース/ドレイン領域132が画定される。デバイス・チャネル136は、両端のソース/ドレイン拡散132、下のBOX層120、上のゲート酸化物、およびチャネルの側面に沿ったSTI(図示しない)によって、他のチャネルから完全に分離されている。さらに、ボディ領域を形成するのに使用されたのと同じドーパント型であるがより高い濃度の別個の拡散ステップによって、ソース/ドレイン領域132とチャネル136の間に「ハロー」(halo)領域133が形成されている。
理想的には、薄いシリコン表面層130は、一対のソース/ドレイン拡散132の間にチャネル136を形成するのに必要な程度の薄さである。しかし、実際には、シリコン表面層は、FETのチャネル反転層の深さよりも厚いことがある。そのようにして、チャネル反転層が生じたとき、すなわち、FETがオンになったとき、反転していない層がチャネル反転層の下に残ることがある。この未反転層は隣り合う領域から抵抗分離された状態にあり、未反転チャネル領域に取り込まれた電荷は、接合リークで漏れ出るかそうでなければ結合除去されるまで、そこに捕獲されたままになる。この捕獲された電荷は、望ましくないデバイス・チャネル・バイアスを引き起こして、個々のデバイスに局在するボディ効果と呼ばれるものをもたらすことがある。
そのように、これらの従来技術SOI FET142、144では、どんなバイアス電圧でもバイアスされていない浮遊チャネル(ボディ領域)136が分離されてしまう。したがって、デバイスのチャネル・バイアスは、そのデバイスの電流動作状態およびデバイスの履歴、すなわち容量結合またはバイポーラ注入によって前に取り込まれた残留電荷に依存する。デコーダ、クロック・バッファ、入力または出力ドライバ、およびアレイ出力ドライバのような一般的な個々の論理回路では、浮遊デバイス・チャネルに起因するデバイス特性の変化が、デバイス・モデルで予想され、そしてチップ・タイミングの主な原因となる。
局部ボディ効果は、CMOS SOI SRAMアレイにとって重大な問題となる。この浮遊ボディ効果(floating body effect)によって、単一セル内で、ボディ電位および閾値電圧がデバイスごとに変化するようになり、使用に依存したバイアスを生じさせる。このばらつき(variation)、すなわち不整合(mismatch)にはいくつかの原因があり、ボディ電位は重要な原因である。デバイス間の不整合が著しく大きい場合には、読出しまたは書込み動作中に、さらに遊休状態(idle state)でも、セルが乱される(disturbed)ようになる。その後、データが失われることがある。
デバイスのボディを結合すると、デバイスのボディ電位および閾値電圧不整合は減少するので、SRAMセルの安定性が向上することは知られている。知られているこれを行なう方法は、いわゆるボディ接触SOI MOSFETトランジスタを使用することである。この方法がCMOS SRAMセルに適用されたとき、セル面積およびプロセスの複雑さが著しく増加する。面積の増加は、SRAMセルで使用されるような小さな寸法を有する各トランジスタについて2〜3倍程度になることがあり、そして合計すると少なくとも2倍の大きなSRAMセルを形成することになる。他の欠点は、ボディ接触トランジスタ(body−contacted transistor)のポリシリコン・ゲートおよび拡散に関連した寄生キャパシタンスによって、SRAMアレイの性能が劣化することである。
他の分野でも問題が生じている。基本的な基板製造技術が進歩し、今や、基板の一部を異なる結晶方位のシリコンで製造することができる。ずっと前から知られていることであるが、PFETは、(110)結晶方位のシリコンで作られたとき、(110)結晶方位シリコンで多数キャリア(ホール)の移動度が増加するために、性能が向上する。PFETデバイス自体程度の小さな(110)結晶方位シリコン領域を形成することが最近になってやっと可能になったので、デバイス密度を犠牲にすることなく、そうでなければ(100)結晶方位である基板にそのような領域を組み込むことができる。混成基板技術は、有利ではあるが、他の設計問題、例えば浮遊ボディ効果の克服に関する最適とまではいかない決定によって、そのような技術で実現できる可能性のあるデバイス性能改善が弱められないように、慎重に使用されなければならない。
米国特許出願第10/725,850 米国特許出願第10/830,347 米国特許第5,906,951号 米国特許第6,603,156号 Min Yang et al., "On theIntegration of CMOS with Hybrid Crystal Orientations", 2004 IEEE Symposiumon VLSI Technology Digest of Technical Papers, 2004, pp. 160-161
したがって、当業者は、SOIでデバイスを製造することで得られる向上、例えば改善された読出し/書込み速度およびより小さな電力消費を犠牲にすることなしに、浮遊ボディ効果に関連した問題を克服するCMOS SRAMセル・アーキテクチャを強く望んでいる。特に、そのような改善されたCMOS SRAMセル・アーキテクチャによって、安定性が改善され、読出し/書込み動作中にほとんど異常が経験されないだろう。
さらに、当業者は、連結ボディ技術からいっそう多くの利益を得る改善されたSRAMセル・レイアウトを強く望んでいる。特に、当業者は、連結ボディ(linked bodies)を有するデバイスで生じる抵抗を減少させるSRAMセル・レイアウトを強く望んでいる。
さらに、当業者は、SRAMメモリまたはマイクロプロセッサの論理部分およびメモリ部分の性能を改善するために、最先端技術のデバイス構造を思慮深く使用することを強く望んでいる。特に、当業者は、SRAMメモリまたはマイクロプロセッサの論理部分の論理動作速度およびSRAMメモリまたはマイクロプロセッサのメモリ部分の安定性を改善するために、最先端技術のデバイス構造を応用することを強く望んでいる。
本発明の第1の実施形態は、複数のSRAMセルを備えるSRAMアレイを含み、前記SRAMセルの各々は、SOI埋込み酸化物層の上に配置された表面シリコン層にある一対の交差結合(cross−coupled)CMOSインバータであって各交差結合インバータがNFETおよびPFETを備えている一対の交差結合CMOSインバータと、一対のビット線を前記交差結合CMOSインバータに選択的に結合する一対のNFETパス・ゲートと、を備えている。SRAMセルの少なくとも2つの隣り合うNFETはボディ領域間に漏れ経路(leakage path)を共有し、さらに、その少なくとも2つの隣り合うNFETは、ソース/ドレイン拡散領域とそれぞれのボディ領域の間に位置付けされたソース・ドレイン拡散領域の下の漏れ経路拡散領域とを有する。ここで、ソース/ドレイン拡散領域は表面シリコン層の中に部分的(fractionally)に延び、かつ漏れ経路拡散領域はソース/ドレイン拡散の底から下にSOI埋込み酸化物層まで延びている。さらに、漏れ経路拡散領域は、ソース/ドレイン拡散と同じドーパント型をソース/ドレイン拡散よりも比較的低い濃度で逆ドープ(counter doped)され、それによって、ソース/ドレイン領域よりも低い接合漏れに対する障壁をもたらす。
本発明の第2の実施形態は、SRAMアレイの中に一対の隣り合うSRAMセルを含み、この対は第1のSRAMセルおよび第2のSRAMセルを備え、隣り合うSRAMセルの各々は、SOI埋込み酸化物層の上に配置された表面シリコン層にある一対の交差結合CMOSインバータであって各交差結合インバータがNFETおよびPFETを備えている一対の交差結合CMOSインバータと、一対のビット線を前記交差結合CMOSインバータに選択的に結合する一対のNFETパス・ゲートと、を備えている。さらに、第1のSRAMセルのNFETの少なくとも1つと第2のSRAMセルのNFETの少なくとも1つは、ボディ領域間に漏れ経路を共有し、漏れ経路を共有するそれぞれのNFETは互いに隣接し、さらに、その少なくとも2つの隣り合うNFETはソース/ドレイン拡散領域とそれぞれのボディ領域の間に位置付けされたソース/ドレイン拡散領域の下の漏れ経路拡散領域とを有する。ここで、ソース/ドレイン拡散領域は表面シリコン層の中に部分的に延び、かつ漏れ経路拡散領域はソース/ドレイン拡散の底から下にSOI埋込み酸化物層まで延びている。さらに、漏れ経路拡散領域は、ソース/ドレイン拡散と同じドーパント型をソース/ドレイン拡散よりも比較的低い濃度で逆ドープされ、それによって、ソース/ドレイン領域よりも低い接合漏れに対する障壁をもたらす。
本発明の第3の代替え実施形態は、SRAMアレイの中に一対の隣り合うSRAMセルを含み、この対は、第1のSRAMセルおよび第2のSRAMセルを備える。隣り合うSRAMセルの各々は、SOI埋込み酸化物層の上に配置された表面シリコン層にある一対の交差結合CMOSインバータであって、各交差結合インバータがNFETおよびPFETを備えている一対の交差結合CMOSインバータと、一対のビット線を前記交差結合インバータに選択的に結合する一対のNFETパス・ゲートと、を備えている。さらに、第1のSRAMセルのPFETの少なくとも1つと第2のSRAMセルのPFETの少なくとも1つは、ボディ領域間に漏れ経路を共有し、漏れ経路を共有するそれぞれのPFETは互いに隣接し、さらに、その少なくとも2つの隣り合うPFETはソース/ドレイン拡散領域とそれぞれのボディ領域の間に位置付けされたソース/ドレイン拡散領域の下の漏れ経路拡散領域とを有している。ここで、ソース/ドレイン拡散領域は表面シリコン層の中に部分的に延び、かつ漏れ経路拡散領域はソース/ドレイン拡散の底から下にSOI埋込み酸化物層まで延びている。さらに、漏れ経路拡散領域は、ソース/ドレイン拡散と同じドーパント型をソース/ドレイン拡散よりも比較的低い濃度で逆ドープされ、それによって、ソース/ドレイン領域よりも低い接合漏れに対する障壁をもたらす。
本発明の第4の代替え実施形態は、SRAMアレイの中に一対の隣り合うSRAMセルを含み、この対は第1のSRAMセルおよび第2のSRAMセルを備え、SRAMセルの各々は2つの縦の辺および2つの横の辺を有し、隣り合うSRAMセルは縦の辺を共有している。隣り合うSRAMセルの各々は、SOI埋込み酸化物層の上に配置された表面シリコン層にある一対の交差結合CMOSインバータであって交差結合CMOSインバータ各々がNFETおよびPFETを備えている一対の交差結合CMOSインバータと、一対のビット線を前記交差結合CMOSインバータに選択的に結合する一対のNFETパス・ゲートと、を備えている。さらに、パス・ゲートNFETおよびインバータNFETの各1つは、SRAMセルの横の辺の各々に沿って位置付けされており、それによって、SRAMセルの同じ横の辺に位置付けされたパス・ゲートNFETおよびインバータNFETは、ひとつの対を構成し、かつ隣り合う浅いソース/ドレイン拡散の下に形成された漏れ経路拡散領域で連結されたボディ領域を有している。ここで、浅いソース/ドレイン拡散領域は表面シリコン層の中に部分的に延び、かつ漏れ経路拡散領域はソース/ドレイン拡散の底から下にSOI埋込み酸化物層まで延びている。さらに、漏れ経路拡散領域は、ソース/ドレイン拡散と同じドーパント型をソース/ドレイン拡散よりも比較的低い濃度で逆ドープされ、それによって、ソース/ドレイン領域よりも低い接合漏れ(junction leakage)に対する障壁をもたらす。
本発明の第5の代替え実施形態は、行と列の形に構成された複数のSRAMセルを備えるSRAMアレイを含み、SRAMセルの各々は2つの縦の辺および2つの横の辺を有し、SRAMセルは、SOI埋込み酸化物層の上に配置された表面シリコン層にある一対の交差結合CMOSインバータであって各交差結合インバータがNFETおよびPFETを備えている一対の交差結合CMOSインバータと、一対のビット線を前記交差結合CMOSインバータに選択的に結合する一対のNFETパス・ゲートと、をさらに備えている。そして、SRAMセルの少なくとも2つの隣り合うNFETはボディ領域間に漏れ経路を共有し、さらに、その少なくとも2つの隣り合うNFETは、ソース/ドレイン拡散領域とそれぞれのボディ領域の間に位置付けされたソース/ドレイン拡散領域の下の漏れ経路拡散領域とを有する。ここで、ソース/ドレイン拡散領域は表面シリコン層の中に部分的に延び、かつ漏れ経路拡散領域はソース/ドレイン拡散の底から下にSOI埋込み酸化物層まで延びている。ここで、漏れ経路拡散領域は、ソース/ドレイン拡散と同じドーパント型をソース/ドレイン拡散よりも比較的低い濃度で逆ドープされ、それによって、ソース/ドレイン領域よりも低い接合漏れに対する障壁をもたらしている。そして、SRAMアレイの特定の行に配列されたSRAMセルの各々は、その行の終端点と一致する各々の1つの縦の辺を有する少なくとも2つのSRAMセルを除いて、その同じ行に位置付けされた2つの他のSRAMセルと縦の辺を共有している。さらに、漏れ経路拡散領域で連結されたボディ領域を有するSRAMアレイの特定の行に配列された各SRAMセルの少なくとも2つの隣り合うNFETは、その行(row)の終端点と一致する1つの縦の辺を有する少なくとも2つのSRAMセルを除いて、隣り合う浅いソース/ドレイン拡散領域の下に位置付けされた漏れ経路拡散領域でそのSRAMセルと縦の辺を共有する隣り合うSRAMセルに含まれたNFETのボディ領域にさらに連結されたボディ領域を有し、そして、その行の終端点と一致する1つの縦の辺を有するその少なくとも2つのSRAMセルは、隣り合う浅いソース/ドレイン拡散領域の下に位置付けされた漏れ経路拡散領域でその行の終端点の反対側の縦の辺に接した1つのSRAMセルに位置付けされたNFETのボディ領域に連結されたボディ領域を有する少なくとも一対のNFETを有している。そして、それによって、隣り合う浅いソース/ドレイン拡散領域の下に位置付けされた漏れ経路拡散領域で連結されたボディ領域を有するNFETの連続したチェーンが、SRAMアレイのその特定の行の端から端まで存在している。
本発明の第6の代替え実施形態は、CMOS混成方位(hybrid orientation)基板に製造されたマイクロプロセッサを含み、このマイクロプロセッサは、論理部分およびキャッシュ・メモリ部分を備え、キャッシュ・メモリ部分は少なくとも1つのCMOS SRAMアレイをさらに備え、論理部分は、一部に、(110)結晶方位バルク・シリコン領域に製造されたPFET、および(100)結晶方位SOIシリコン領域に製造されたNFETを備えている。ここで、論理部分のNFETは浮遊ボディ領域を有し、CMOS SRAMアレイは、(110)結晶方位シリコン領域に製造されたPFETおよび(100)結晶方位SOIシリコン領域に製造されたNFETを一部に備えている複数のCMOS SRAMセルを備える。ここで、CMOS SRAMセルのNFETの少なくとも一部は、隣り合う浅いソース/ドレイン拡散の下に形成された漏れ経路拡散領域で隣り合うNFETのボディ領域に連結されたボディ領域を有する。そのソース/ドレイン拡散領域は表面シリコン層の中に部分的に延び、かつ漏れ経路拡散領域はソース/ドレイン拡散の底から下にSOI埋込み酸化物層まで延びている。さらに、漏れ経路拡散領域は、ソース/ドレイン拡散と同じドーパント型をソース/ドレイン拡散よりも比較的低い濃度で逆ドープされ、それによって、ソース/ドレイン領域よりも低い接合漏れに対する障壁をもたらす。
第7の代替え実施例は、複数のSRAMセルを備えるSRAMアレイを形成する方法を含み、SRAMセルの各々は、SOI埋込み酸化物層の上に配置された表面シリコン層にある一対の交差結合CMOSインバータを備えている。各交差結合インバータはNFETおよびPFETを備え、そして、SRAMセルは、一対のビット線を前記交差結合CMOSインバータに選択的に結合する一対のNFETパス・ゲートをさらに備えている。本方法は、シリコン・ウェーハに埋込み酸化物層を形成するステップであって埋込み酸化物層が表面シリコン層とシリコン基板の間に位置付けされるステップと、表面シリコン層のボディ領域の上に複数のPFETゲートおよびNFETゲートを形成するステップと、少なくとも一対の隣り合うNFETボディ領域の間に漏れ経路拡散領域を形成するステップとを備え、ここで、漏れ経路拡散領域は、他のステップで形成されるべき浅いソース/ドレイン拡散と同じドーパント型を浅いソース/ドレイン拡散よりも比較的低い濃度で逆ドープされ、それによって、ソース/ドレイン領域よりも低い接合漏れに対する障壁をもたらし、漏れ経路拡散領域は埋込み酸化物層まで延びており、さらに、漏れ経路拡散領域の上に浅いソース/ドレイン拡散を形成するステップを備え、その浅いソース/ドレイン拡散は表面シリコン層の中に部分的に延びている。
本発明の第8の代替え実施形態は、高性能シリコン基板に製造された周辺論理と、複数のSRAMセルで構成されたSRAMアレイとを備えるSRAMメモリを含む。このSRAMセルは、行と列に配列され、さらに、SOI埋込み酸化物層の上に配置された表面シリコン層にある一対の交差結合CMOSインバータであって交差結合CMOSインバータ各々がNFETおよびPFETを備えている一対の交差結合CMOSインバータと、一対のビット線を前記交差結合CMOSインバータに選択的に結合する一対のNFETパス・ゲートと、を備えている。ビット線と一致するSRAMセルの列に沿って配列されたNFETのボディ領域は、隣り合う浅いソース/ドレイン拡散領域の下の漏れ経路拡散領域で連結され、それによって、連結されたボディ領域のチェーンを形成している。
第8の代替え実施形態の一変形では、周辺論理の高性能シリコン基板は歪みシリコン領域を備える。
第8の代替え実施形態の他の変形では、周辺論理の高性能シリコン基板は混成方位基板を備え、NFETは(100)結晶方位(crystal orientation)シリコン領域に製造され、PFETは(110)結晶方位シリコン領域に製造されている。
本発明の第9の代替え実施形態は、CMOS用のNFETおよびPFETで構成された周辺論理であって、NFETがバルク・シリコン領域に製造され、かつPFETがSOIシリコン領域に製造され、PFETのボディ領域が浮遊である周辺論理と、複数のSRAMセルで構成されたSRAMアレイとを備えるSRAMメモリを含む。このSRAMセルは、行と列に配列され、さらに、SOI埋込み酸化物層の上に配置された表面シリコン層にある一対の交差結合CMOSインバータであって交差結合インバータ各々がNFETおよびPFETを備えている一対の交差結合CMOSインバータと、一対のビット線を前記交差結合CMOSインバータに選択的に結合する一対のNFETパス・ゲートと、を備えている。ここで、ビット線と一致するSRAMセルの列に沿ったNFETのボディ領域は、隣り合う浅いソース・ドレイン拡散領域の下の漏れ経路拡散領域で連結され、それによって、連結されたボディ領域のチェーンを形成している。
本発明の第10の代替え実施形態は、SRAMアレイ部分および周辺論理部分で構成されたSRAMメモリを形成する方法を含み、このSRAMアレイ部分は複数のSRAMセルで構成され、SRAMセルの各々は、SOI埋込み酸化物層の上に配置された表面シリコン層にある一対の交差結合CMOSインバータをさらに備える。ここで、各交差結合インバータはNFETおよびPFETを備え、そして、SRAMセルは、さらに、一対のビット線を交差結合インバータに結合する一対のNFETパス・ゲートを備えている。本方法は、シリコン・ウェーハに高性能シリコン基板部分を形成するステップと、シリコン・ウェーハの高性能シリコン基板部分にSRAMメモリの周辺論理部分を構成する回路を形成するステップと、表面シリコン層とシリコン基板の間に位置付けされた埋込み酸化物層をシリコン・ウェーハに形成し、表面シリコン層のボディ領域の上に複数のPFETゲートおよびNFETゲートを形成し、少なくとも一対の隣り合うNFETボディ領域の間に漏れ経路拡散領域を形成し、ここで、漏れ経路拡散領域は、他のステップで形成されるべき浅いソース/ドレイン拡散と同じドーパント型を浅いソース/ドレイン拡散よりも比較的低い濃度で逆ドープされ、それによって、ソース/ドレイン領域よりも低い接合漏れに対する障壁をもたらし、漏れ経路拡散領域は埋込み酸化物層まで延びているものであり、そして、表面シリコン層の中に部分的に延びている浅いソース/ドレイン拡散を漏れ経路拡散領域の上に形成することによって、SRAMメモリのSRAMアレイ部分を形成するステップと、を備えている。
第10の代替え実施形態の一変形では、高性能シリコン基板部分は、(100)結晶方位シリコン領域および(110)結晶方位シリコン領域を有する混成方位基板を備える。
第10の代替え実施形態の他の変形では、高性能シリコン基板部分は歪みシリコン領域を備える。
したがって、本発明の実施形態は従来技術の制限を克服することが分かる。SOISRAMアレイの浮遊ボディ効果を克服する際の使用に適している知られたデバイス構造には、いくつかの欠点がある。特に、ボディ接触SOI MOSFETトランジスタの使用を含む1つの知られた方法では、SRAMセルの面積および処理の複雑さが相当に増す。本発明によって、SRAMセル面積の増加の必要性が相当に減少し、さらに、SRAMセル・レイアウトの改善によって、ボディ領域をつなぐのに必要な漏れ経路の抵抗が減少する。
その上、本発明の実施形態は、高性能基板技術をSRAMメモリの周辺論理部分に応用してそのような部分の動作速度を改善することによって、SRAMメモリの全体的な性能を改善し、一方で同時に、連結ボディ技術をSRAMメモリのメモリ・アレイ部分に応用してアレイの安定性を改善する。このことは、異なる高性能基板技術、例えば歪みシリコン(strained silicon)基板または混成方位基板を用いて達成することができる。歪みシリコン基板は、混成方位基板に比べて製造するのが比較的安価であり、性能の改善が求められる用途で使用することができる。最先端技術の性能が求められる他の用途では、混成方位基板を使用して、SRAMメモリの周辺論理部分に可能な最速動作を実現することができる。
さらに、本発明は、最先端技術のデバイス構造を思慮深く応用してマイクロプロセッサの全体的な性能の改善を達成する。特に、本発明は、浮遊ボディ効果を克服する上での進歩と組み合わせて混成方位技術を利用して、マイクロプロセッサ性能の全体的な改善を実現する。特に、NFETは(100)結晶方位SOIシリコンにあり、そこでNFETが浮遊ボディを有し、そしてPFETが(110)結晶方位バルク・シリコンにある状態で、CMOSでマイクロプロセッサの論理部分を製造して、マイクロプロセッサの論理部分の動作速度を改善する。
最後に、本発明の代替え実施形態についての前述の要約は例示であり、制限するものではない。例えば、当業者は理解することであろうが、1つの代替え実施形態の1つまたは複数の態様またはステップは、他の代替え実施形態の1つまたは複数の態様またはステップと組み合わせて、本発明の範囲内で新しい実施形態をつくることができる。
これらの教示の前述および他の態様は、添付の図面に関連して読むとき、以下の好ましい実施形態の詳細な説明でいっそう明らかになる。
図2は、セルの各列が一対の選択的に非対称なセル供給線によって電力供給される状態の記憶メモリを示す。好ましくは、記憶回路150は、CMOSで形成されたスタティック・ランダム・アクセス・メモリ(SRAM)・セルのアレイ152、または部分アレイ、または部分アレイのアレイを含む。通常、公称(nominal)供給電圧は各対の両方の列供給線に一般的に供給されるので、セルの対称性は維持されている。セル・アクセス中に、一方の列供給線にオフセット電圧を加え他方に公称供給を維持することによって、アクセスされたセルを有する各列について、供給電圧の均衡はくずれている。不均衡な供給電圧は、アクセス中に各アクセスされた列のセルを非対称にすることでデータ状態が書き込まれ/読み出されるのに好都合である。
供給非対称スイッチ154は、セル供給線対のどちらか一方に互いに排他的に、より高いオフセット電圧を選択的に供給する。ビット復号回路156は、ビット・アドレスを復号して、アレイ152の中のセルのN個の列158のうちの1つを選択する。アレイ152の中のセルのN個の列158の各々は、列供給線のN個の対のうちの1つに接続されている。ワード復号器160は、M個の局部ワード線162のうちの1つを駆動してセルの行を選択する。そのように、この例では、M×Nのアレイは、選択された列158と選択された行162の一致によってアドレス指定される。読出し中に、感知機能を含むことができるビット選択164は、1つの列158を選択し、そしてその列158の選択されたセルに格納されているデータをバッファし、さらに再駆動する。例えば供給非対称スイッチ154またはビット選択164と共に位置づけされている能動/受動供給結合部が、公称供給電圧をアレイ152に渡し、そして、適切なときに、供給非対称スイッチ154が、一対の列供給線のどちらか一方に互いに排他的にオフセット電圧を渡すことができるようにする。適切な供給結合部の例には、アレイ供給と各列供給線の間に接続された抵抗器、ダイオードまたはFETがある。データ入力/出力(I/O)ドライバ166は、入力データを受け取り、ビット選択164から選択されたデータを例えばチップ外に駆動する。クロック論理168は、局部タイミングを与え、グルー・ロジック(glue logic)169は、局部制御、例えば読出し/書込み選択、アドレス・ゲート制御およびバッファリング、その他を行なう。本出願では、「SRAMアレイ」は、SRAMメモリ150のアレイ部分152を一般的に意味し、「周辺論理」はSRAMメモリの残りの部分を意味する。さらに、図2に示すSRAMメモリ150は例示であり、本発明の教示は、図2に示すものと異なる設計を有するCMOS SRAMメモリに応用することができる。
通常、供給非対称スイッチ154は開いている。セルの対称性を維持するために、各対の列供給線に整合供給電圧(公称)が供給されている。アクセス中に、供給非対称スイッチ154は、アクセスされている各列のセルの一方の側により高いオフセット電圧を切り換える。したがって、より高いオフセット電圧は、各対の列供給線の電圧の均衡をくずし、アクセス中に各不均衡な列158のセルを非対称にする。特に、不均衡または非対称が、格納される/読み出されるデータ状態にとって好都合であるように、オフセット電圧は切り換えられる。そのようにして、不均衡は、好ましい実施形態の記憶セルへのデータの書込み、およびその記憶セルからのデータの読出しを容易にする。
図3は、SRAMメモリ150のアレイ部分152を備える一般的なCMOSスタティックRAM(SRAM)セル200の回路図を示す。セル200は、基本的に、全く同じ対の交差結合CMOSインバータ210、220と、交差結合インバータ210、220と一対のビット線250、260の間の一対のパス・トランジスタ230、240とである。ワード線270が、パス・トランジスタ230、240のゲートにつながっている。各CMOSインバータ210、220は、ただ単に、NFET212、222とPFET214、224とである。各PFET214、224のゲートおよびドレインは、対応するNFET212、222のゲートおよびドレインにそれぞれつながれている。PFET214、224のソースは供給電圧(Vhi)に接続され、NFET212、222のソースは接地に接続されている。各FET212、214、222、224、230および240のチャネル・ボディは、ノード212C、214C、222C、224C、230Cおよび240Cでそれぞれ表されている。交差結合インバータ対210、220の状態が、セル200に格納されるデータの状態を決定する。
両方のアクセス・トランジスタ230、240がオンであるようにワード線270をハイに保ちながら、ビット線対250、260の一方をハイに、他方をローに引っ張ることで、各SRAMセル200は書き込まれる。それから、ワード線270をローに引っ張ってアクセス・トランジスタ230、240をオフにして、ビット線の状態を交差結合インバータ210、220に捕獲する。ビット線250、260を知られている状態に予め充電し、ワード線270をハイに駆動してアクセス・トランジスタ230、240を通して交差結合インバータ210、220をビット線対250、260に結合し、それから、ビット線対250、260に結果として生じた電圧差を測定することで、SRAMセル200は読み出される。ビット線対250、260の信号は、時間と共に最終状態に向かって増加し、この最終状態では、ビット線対250、260のそれぞれは、最終的に、完全に上のレベルおよび完全に下のレベルであることができる。しかし、性能を改善するために、電圧差がその最終値になるかなり前に、その差が感知される。
上で指摘したように、従来技術のバルクCMOS技術では、214C、224C、230Cおよび240Cは接地につながれ、212Cおよび222Cは、それぞれのデバイスをバイアスするVhiにつながれている。しかし、図1の従来技術SOIプロセスでは、SRAMセル200のFET212、214、222、224、230および240の全てが浮遊チャネルを有している。すなわち、212C、214C、222C、224C、230Cおよび240Cは、どんなバイアス電圧にも直接に接続されておらず、せいぜい下のシリコン基板110に容量的に結合されているだけである。
ボディ電位不整合の問題は、本発明で、浅いソース/ドレイン拡散の下に位置付けされた漏れ経路拡散で隣り合うデバイスのボディを互いに連結することによって解決される。これによって、深いソースおよびドレイン打ち込みがSOIデバイスのシリコン膜の裏側に突き当らなくなる。このことによって、SOIシリコン膜の裏側近くに漏れ経路拡散領域のある浅いソースおよびドレイン打ち込みが生じて、隣り合うデバイスの2つのボディがその漏れ経路を介して互いに電気的に接続するようになる。本発明に従って行なわれたいくつかの実施形態では、PFETのボディは、浅いソースおよびドレイン打ち込みおよび漏れ経路拡散領域を使用して、隣のセルの隣り合うPFETに連結されている。NFETのボディは、ビット線に沿って連結され、さらにビット線の行の2つの側で接地に接続されている。このようにすることによって、プル・ダウンNFETとパス・ゲートNFETの間、およびPFET間の閾値電圧不整合は減少する。
通常の深いソース・ドレイン打ち込みからSRAMFETのソース/ドレイン部分を遮断し、かつ打ち込み種のより小さなエネルギーまたはより小さなドーズ量を受け入れるように漏れ経路拡散領域と一致する別個のリソグラフィ領域をSRAMアレイに画定して、浅いソース・ドレイン打ち込みは行なわれる。ビット線の1つの行の両側でNFETのソース・ドレイン拡散にコンタクトを開けることによって、性能向上のために、N型デバイスのボディを接地のような固定電位につなぐことができる。性能はボディ連結の効果に依存している。
本発明を動作で実証するために、ボディ連結され接地されたプル・ダウン・デバイスおよびパス・ゲート・デバイスの断面を図4に示す。図4は、一対のNFETトランジスタ342、344を通るCMOS SOI SRAMの断面を示す。NFET342、344は、下のシリコン基板310から埋込み酸化物(BOX)層320で分離された薄いシリコン表面層330に形成されている。一般に複雑な一連のマスク・ステップで、この表面層330を貫通して浅いトレンチをエッチングし、その浅いトレンチに酸化物を充填して領域を互いに分離することによって、シリコン・オン・インシュレータ(「SOI」)領域がシリコン表面層330に形成される。この型の分離は、通常、浅いトレンチ分離(「STI」)と呼ばれる。SOI領域に形成された回路を互いに分離し、かつ回路を形成するFETも互いに分離するために、STIが使用される。
シリコン領域の表面にゲート酸化物層を形成した後で、デバイス342、344の場所にゲート316がパターン形成され、形成される。望ましい場合には、ゲートの境界に低濃度ドープ拡散領域334を形成した後で、標準的な打ち込みおよび拡散ステップを使用してソース/ドレイン領域332が画定される。様々な実施形態で、ボディ領域と同じ種の別個の拡散ステップによって、ハロー領域333を形成することができる。他の実施形態では、ハロー領域は削除することができる。デバイス・チャネル136が両端のソース/ドレイン拡散132によって他のチャネルから完全に分離されている図1に示すデバイス・アーキテクチャとは対照的に、図4に示すデバイスでは、デバイス・チャネル336は、漏れ経路拡散領域338によって連結されている。漏れ経路拡散領域は、ソース/ドレイン拡散と同じドーパント型をソース/ドレイン拡散よりも比較的低い濃度で逆ドープされ、それによって、ソース/ドレイン領域よりも低い接合漏れに対する障壁をもたらす。
ボディ連結SOISRAMアレイ/セルのレイアウトを図5〜6に示す。図6に示す領域614に漏れ経路拡散領域N+打ち込みマスク「WN」を使用して、セル間(図5におけるプル・ダウン(インバータNFET)とパス・ゲートの間のボディ連結)およびセル内(図5におけるパス・ゲートとプル・ダウンの間のボディ連結)でボディを接続することによって、図4に示すような接続されたボディのチェーンがビット線方向に形成される。各チェーンの端で、金属線(図6の610)を使用して、各ボディ・チェーンを互いに接続し、さらに、安定性能の向上のために接地またはバイアス電圧につなぐことができる。
図5において、各SRAMセル400は、2つの横の辺401および2つの縦の辺402を有する。ここで使用される「横」はSRAMセルの比較的短い辺を意味し、「縦」はSRAMセルの比較的長い辺を意味する。SRAMセルは、プル・アップ・インバータPFET414、424およびプル・ダウン・インバータNFET412、422で構成された交差結合インバータを備える。SRAMセルは、さらに、交差結合インバータを選択的にビット線に結合する2個のパス・ゲートNFET430、440を備える。図5に示す実施形態で示されているように、パス・ゲートおよびプル・ダウン・インバータNFETの対((421、430)および(422、440))は、SRAMセルの横の辺401に沿って整列されている。プル・アップ・インバータPFET414、424は、SRAMセルの縦の辺402に沿って、対のパス・ゲート・インバータNFETとプル・ダウン・インバータNFETの中間に位置づけされている。図5に示す実施形態では、パス・ゲートおよびプル・ダウン・インバータNFETの対((412、430)および(422、440))は、隣り合う浅いソース/ドレイン拡散の下に形成された漏れ経路拡散領域によって連結されたボディ領域を有する。また、隣り合うセルに位置されたパス・ゲートNFETは、例えば領域431の漏れ経路拡散領域によって連結されたボディ領域を有する。また、隣り合うSRAMセル400のプル・ダウン・インバータNFETは、例えば領域413の漏れ経路拡散領域で連結されたボディ領域を有する。図4〜6に示す実施形態では、ビット線は、SRAMセル400の上部および下部と一致し、左から右に走っている。特定のビット線に沿ったNFET全ては、図5に示す実施形態で隣り合うNFETに連結されたボディ領域を有する。また、隣り合うSRAMセルのプル・アップ・インバータPFET414、424は、漏れ経路拡散領域で連結されたボディ領域を有する。
図5に示す実施形態の特有の有利点は、SRAMセルを構成するデバイスを配列し直すことに関連してSRAMセルの横の辺401の寸法が減少することに関連している。この減少によって、SRAMセルのビット線を横切る連結ボディ領域の経路長が減少し、それによって、経路の抵抗が減少する。この抵抗の減少によって、電荷は連結ボディ領域からより容易に移動することができるようになり、それによって、SRAMセルの安定性が改善される。
P型デバイスのボディは、図6に示す領域616に漏れ経路拡散P+打ち込みマスク「WP」を使用して、同様に連結される。1つのP型デバイス・ボディは、1つの隣のP型デバイス・ボディに連結されるだけである(図5に示すように)。というのは、SRAMアレイ全体にわたって連続したP型デバイス能動領域がないからである。2個のボディ連結P型デバイスは、閾値電圧不整合が減少している。
端部のセルの外側の拡散339に通常のP+ソース・ドレイン打ち込みを行ない(図4)、P+領域にコンタクトを開け、かつP+コンタクトを金属層610に配線して(図6)、N型デバイスの接続されたボディのチェーンを接地につなぐことができる。金属層の2つの側は一緒に配線することができる。
SRAMセル安定性は、アクセス外乱余裕方法(Access Disturb Margin approach)を使用して調べられる。安定性の閾値不整合依存性を図7に示す。X軸は右の0から始まり、この0は、一般的な耐性のあるプロセスから読み取られた現在SRAM FETの単位シグマ閾値不整合を表す。閾値電圧不整合の改善と共に、予想された不整合減少は0から−40%になる。両方の65nmSOISRAMセルについて図7に示すように、FET閾値電圧不整合を変えることによって、アクセス外乱余裕が66%まで改善されることが、SRAM安定性のシミュレーションで明らかになった。
本発明に従ってCMOS SRAMアレイを製造する方法を図8に示す。この方法に従って作られたSRAMアレイは、一般に、(1)SOI埋込み酸化物層の上に配置された表面シリコン層にある一対の交差結合CMOSインバータであって、各交差結合インバータがNFETおよびPFETを備えている一対の交差結合CMOSインバータと、(2)一対のビット線を交差結合インバータに選択的に結合する一対のNFETパス・ゲート・トランジスタとをさらに備える複数のSRAMセルを備える。710の第1のステップで、表面シリコン層とシリコン基板の間に埋込み酸化物層が形成される。次に、ステップ720で、表面シリコン層のボディ領域の上に複数のPFETゲートおよびNFETゲートが形成される。それから、ステップ730で、少なくとも一対のボディ領域の間に漏れ経路拡散領域が形成される。ここで、漏れ経路拡散領域は、ステップ740で形成される浅いソース・ドレインと同じドーパント型をその浅いソース/ドレイン拡散よりも比較的低い濃度で逆ドープされる。漏れ経路拡散領域は埋込み酸化物層まで延びている。次に、ステップ740で、漏れ経路拡散領域の上に浅いソース/ドレイン拡散が形成される。浅いソース/ドレイン拡散は、表面シリコン層の中に部分的(fractionally)に延びている。
図8に示す方法の1つの変形では、下のシリコン・ウェーハは(100)結晶方位のシリコンを備え、基板に(110)結晶方位シリコン領域を形成するために追加のステップが行なわれる。そして、PFETは、(110)結晶方位シリコンに形成される。混成方位基板を製造する方法は、Min Yang et al., "On the Integration of CMOS with HybridCrystal Orientations", 2004 IEEE Symposium on VLSI Technology Digest ofTechnical Papers, 2004, pp. 160-161および米国特許出願第10/725,850および10/830,347で述べられている。これによって、これらの文献の全ては、あたかもここで完全に述べられたかのようにその全体を参照して本明細書に組み込む。
図8に示す方法の他の変形では、漏れ経路拡散領域は、SRAMセルの隣り合うパス・ゲートNFETとインバータNFETのボディ領域を連結している。図8に示す方法のさらに他の変形では、SRAMセルは6トランジスタ回路を備え、そして、セルを構成する4個のNFETのボディ領域は、隣り合う浅いソース/ドレイン拡散の下に位置付けされた漏れ経路拡散領域で連結されている。図8に示す方法のさらに他の変形では、ビット線の行と一致するNFETのボディ領域は、隣り合う浅いソース/ドレイン拡散の下に位置付けされた漏れ経路拡散領域で連結されている。
図9は、本発明に従って作られたSRAMセルの動的安定性の改善を示す。「POR」は、浮遊ボディを有する従来CMOS SOI SRAMセルの読出し安定性を意味する。「HOT」は、混成基板に製造されたCMOS SOI SRAMセルの読出し安定性を意味し、NFETは、ボディ領域が漏れ経路拡散領域で連結された状態で、(100)結晶方位SOIシリコン領域に製造されており、そして、PFETは(110)結晶方位シリコン領域に製造されている。
図10は、本発明に従ってSRAMメモリを作るために行なわれる製造方法の選択を非常に概念的に示す。図2に示すメモリの場合のようなSRAMメモリ750は、周辺論理部分752およびSRAMアレイ部分760で構成されている。図10に示す例では、周辺論理部分のNFET754は、浮遊ボディ領域を有してSOIに製造され、そして、PFET756は(110)結晶方位バルク領域に製造される。SRAMアレイ部分760は、連結ボディを有して(100)結晶方位シリコンSOI領域に製造されたNFET762、および(110)結晶方位バルク・シリコン領域に製造されたPFET764を有する。
図11は、マイクロプロセッサの構造を単純化して示す。一般的に、マイクロプロセッサ800は、論理部分810およびキャッシュ・メモリ部分820を備える。キャッシュ・メモリ部分は、一般に、少なくとも1つのCMOSSOISRAMアレイを備える。本発明の一態様では、マイクロプロセッサ800の論理部分810は、浮遊ボディ領域を有して(100)結晶方位SOIシリコン領域に製造されたNFET、および(100)結晶方位バルク・シリコン領域に製造されたPFETを有する。キャッシュ・メモリ部分820は、少なくとも1つのCMOS SRAMアレイを備え、ここで、NFETは、ボディ領域が浅いソース/ドレイン拡散の下の漏れ経路拡散領域で連結された状態で、(100)結晶方位SOIシリコン領域に製造され、そして、PFETは(110)結晶方位シリコン領域に製造されている。
本発明の他の実施形態では、SRAMメモリのメモリ・アレイ部分に応用される連結ボディ技術と組み合わせて、SRAMメモリの周辺論理部分に高性能基板技術を応用して、SRAMメモリの全体的な性能の改善が達成される。例えば、図2を参照して、本発明の一実施形態では、SRAMメモリの非アレイ部分に歪みシリコン基板技術を応用することができる。米国特許第5,906,951および6,603,156号には、歪みシリコン基板を製造する方法が記載されている。これによって、これらの特許は、あたかもここで完全に再び述べられたかのようにその全体を参照して本明細書に組み込む。歪みシリコン基板は、SRAMメモリの周辺論理部分を構成するNFETおよびPFETの動作速度を改善する。他の実施形態では、SRAMアレイの周辺論理部分に混成方位技術を応用することができる。混成方位の実施形態では、NFETは(100)結晶方位シリコン領域に製造され、PFETは(110)結晶方位シリコン領域に製造される。他の混成方位の実施形態では、NFETは(100)結晶方位SOI領域に製造され、PFETは(110)結晶方位バルク領域に製造される。動作速度が求められるさらに他の変形では、(100)結晶方位SOI領域に製造されたNFETは、浮遊ボディ領域を有する。他のデバイスの特性が求められる用途では、周辺NFETはバルク領域に製造し、PFETはSOI領域に製造することができる。この場合、PFETのボディ領域は浮遊である。
高性能シリコン基板に実現された周辺論理部分を有するSRAMメモリを製造する例示の方法を図12に示す。図12の方法でつくられるSRAMメモリは、SRAMアレイ部分および周辺論理部分を備える。SRAMアレイ部分は複数のSRAMセルを備え、ここで、各SRAMセルは、さらに、SOI埋込み酸化物層の上に配置された表面シリコン層にある一対の交差結合CMOSインバータを備えている。交差結合インバータ各々はNFETおよびPFETを備え、そして各SRAMセルは、交差結合インバータをビット線に結合させる一対のNFETパス・ゲートを有する。この方法では、ステップ910で、高性能シリコン基板部分がシリコン基板に形成される。それから、ステップ912で、SRAMメモリの周辺論理部分を構成する回路が、シリコン・ウェーハの高性能シリコン基板部分に形成される。次に、ステップ914で、SRAMメモリのSRAMアレイ部分が形成される。この方法は、ステップ916でシリコン・ウェーハに埋込み酸化物層、すなわち表面シリコン層とシリコン基板の間に位置付けされた埋込み酸化物層を形成することを含む。それから、ステップ918で、複数のPFETゲートおよびNFETゲートが表面シリコン層のボディ領域の上に形成される。次に、ステップ920で、漏れ経路拡散領域が少なくとも一対の隣り合うNFETボディ領域の間に形成される。ここで、漏れ経路拡散領域は、他のステップで形成されるべき浅いソース/ドレイン拡散と同じドーパント型を浅いソース/ドレイン拡散よりも比較的低い濃度で逆ドープされ、それによって、ボディ間の漏れに対してソース/ドレイン領域よりも低い障壁をもたらす。漏れ経路拡散領域は埋込み酸化物層まで延びている。それから、ステップ922で、浅いソース/ドレイン拡散が漏れ経路拡散領域の上に形成され、浅いソース/ドレイン拡散は表面シリコン層の中に部分的に延びている。
当業者は理解することであろうが、図12および本明細書で説明した他の方法のステップの順序は例示であり、その特定のステップは新たに順序づけすることができる。図12の方法のそのような新たな順序はどれも、本明細書で説明するような出願者の発明の範囲内である。さらに、本明細書で説明した1つの方法のステップは、本明細書で説明した他の方法のステップと組み合わせることができる。そのような変形全ては本発明の範囲内である。
図12の方法の1つの変形で、高性能シリコン基板部分は、(100)結晶方位シリコン領域および(110)結晶方位シリコン領域を有する混成方位基板を備える。
本発明の他の変形では、高性能シリコン基板部分は、歪みシリコン領域を備える。
したがって、理解されることであるが、上述の説明は、例示および制限しない例示として、漏れ経路拡散領域で連結されたFETのボディ領域を有するCMOSSOISRAMアレイを作るための発明者が現在考える最善の方法および装置について、完全で有益な説明を与えた。当業者は理解することであろうが、本明細書で説明した様々な実施形態は、個々に、または本明細書で説明した1つまたは複数の他の実施形態と組み合わせて、または本明細書で説明したものと異なるSOICMOS SRAMアーキテクチャと組み合わせて、実施することができる。さらに、当業者は理解することであろうが、本発明は、説明した実施形態以外で実施することができ、これらの説明した実施形態は、制限する目的でなく説明の目的のために示され、したがって、本発明は次の特許請求の範囲によってのみ制限される。
従来技術SOISRAMセルのプル・ダウン・デバイスおよびパス・ゲート・デバイスの断面を示す図である。 複数のSRAMセルで構成されたM×NSRAMメモリを示す図であり、各SRAMセルが一対の独立に結合されたセル供給線で電力供給されている。 一般的なCMOSスタティックRAM(「SRAM」)セルを示す回路図である。 本発明に従って作られたSOI CMOS SRAMセルのNFETプル・ダウン・デバイスおよびパス・ゲートNFETデバイスの断面を示す図である。 本発明に従って作られたいくつかのSOI CMOS SRAMセルの間のレイアウトおよび相互関係を示す図である。 本発明に従って作られたSOI CMOS SRAMアレイのより大きな部分を示す図である。 FET閾値電圧不整合が減少するときに、SRAMセル・アクセス外乱余裕が増加することを示すシミュレーション結果の図である。 浅いソース/ドレイン拡散の下に位置付けされた漏れ経路の拡散領域を有するSOI CMOSSRAMアレイを製造する方法を示す図である。 従来技術SOI CMOS SRAMセルと比較して、混成方位基板に製造されたSRAMセルの動的安定性を示す図である。 本発明に従ってSRAMメモリを作るために行なわれる製造方法の選択を概念的に示す図である。 本発明の方法に従って作られたマイクロプロセッサのアーキテクチャを非常に模式的な形で示す図である。 高性能シリコン基板に製造された周辺論理部分を有するSOI CMOS SRAMメモリを製造する方法を示す図である。
符号の説明
110、310 シリコン基板
120、320 埋込み酸化物層
130、330 表面シリコン層
132、332 ソース/ドレイン拡散領域
136 浮遊チャネル(ボディ領域)
142、144、212、222、342、344 NFET
152 SRAMアレイ
158 SRAMセルの列
162 ワード線
210、220 交差結合CMOSインバータ
214、224 PFET
230、240 パス・トランジスタ(パス・ゲート)
250、260 ビット線対
338 漏れ経路拡散領域
400 SRAMセル
401 SRAMセルの横の辺
402 SRAMセルの縦の辺
412、422 プル・ダウン・インバータNFET
414、424 プル・アップ・インバータPFET
430、440 NFETパス・ゲート
800 マイクロプロセッサ
810 論理部分
820 キャッシュ・メモリ部分

Claims (41)

  1. 複数のSRAMセルを備えるSRAMアレイであって、
    前記SRAMセルの各々が、SOI埋込み酸化物層の上に配置された表面シリコン層にある一対の交差結合CMOSインバータであって、各交差結合インバータがNFETおよびPFETを備えている一対の交差結合CMOSインバータと、
    一対のビット線を前記交差結合CMOSインバータに選択的に結合する一対のNFETパス・ゲートと、を備え、
    前記SRAMセルの少なくとも2つの隣り合うNFETがボディ領域間に漏れ経路を共有し、さらに、少なくとも2つの隣り合うNFETが、ソース/ドレイン拡散領域とそれぞれのボディ領域の間に位置付けされた前記ソース・ドレイン拡散領域の下の漏れ経路拡散領域とを有し、ここで、前記ソース/ドレイン拡散領域は前記表面シリコン層の中に部分的に延び、かつ前記漏れ経路拡散領域は前記ソース/ドレイン拡散の底から下に前記SOI埋込み酸化物層まで延びており、さらに、前記漏れ経路拡散領域が、前記ソース/ドレイン拡散と同じドーパント型を前記ソース/ドレイン拡散よりも比較的低い濃度で逆ドープされ、それによって、前記ソース/ドレイン領域よりも低い接合漏れに対する障壁をもたらす、SRAMアレイ。
  2. 前記ソース/ドレイン拡散領域の下の前記漏れ経路拡散領域が、前記ソース/ドレイン拡散領域と異なる種を逆ドープされている、請求項1に記載のSRAMアレイ。
  3. 各SRAMセルが6トランジスタCMOS SRAMセルであり、前記6トランジスタCMOS SRAMセルの4個のNFETのボディ領域が、隣り合う浅いソース/ドレイン拡散の下に形成された漏れ経路拡散領域で互いに全て連結されている、請求項1に記載のSRAMアレイ。
  4. 前記漏れ経路拡散領域を共有する前記NFETの1つが前記パス・ゲートNFETの1つであり、かつ前記漏れ経路拡散領域を共有する他のNFETが前記インバータNFETの1つである、請求項1に記載のSRAMアレイ。
  5. 前記NFETが(100)結晶方位シリコン領域に製造されている、請求項1に記載のSRAMアレイ。
  6. 前記PFETが(110)結晶方位シリコン領域に製造されている、請求項1に記載のSRAMアレイ。
  7. SRAMアレイの中の一対の隣り合うSRAMセルであって、
    前記対が第1のSRAMセルおよび第2のSRAMセルを備え、前記隣り合うSRAMセルの各々が、
    SOI埋込み酸化物層の上に配置された表面シリコン層にある一対の交差結合CMOSインバータであって、各交差結合インバータがNFETおよびPFETを備えている一対の交差結合CMOSインバータと、
    一対のビット線を前記交差結合CMOSインバータに選択的に結合する一対のNFETパス・ゲートと、を備え、
    前記第1のSRAMセルの前記NFETの少なくとも1つと前記第2のSRAMセルの前記NFETの少なくとも1つとが、ボディ領域間に漏れ経路を共有し、前記漏れ経路を共有する前記それぞれのNFETが互いに隣接し、さらに、前記少なくとも2つの隣り合うNFETがソース/ドレイン拡散領域とそれぞれのボディ領域の間に位置付けされた前記ソース/ドレイン拡散領域の下の漏れ経路拡散領域とを有し、ここで、前記ソース/ドレイン拡散領域は前記表面シリコン層の中に部分的に延び、かつ前記漏れ経路拡散領域は前記ソース/ドレイン拡散の底から下に前記SOI埋込み酸化物層まで延びており、さらに、前記漏れ経路拡散領域が、前記ソース/ドレイン拡散と同じドーパント型を前記ソース/ドレイン拡散よりも比較的低い濃度で逆ドープされ、それによって、前記ソース/ドレイン領域よりも低い接合漏れに対する障壁をもたらす、一対の隣り合うSRAMセル。
  8. 前記漏れ経路拡散領域を共有する前記第1および第2のSRAMセルの前記NFETのボディ領域が、前記漏れ経路拡散領域を通して外部バイアス電圧に結合されている、請求項7に記載の一対の隣り合うSRAMセル。
  9. 前記漏れ経路拡散領域を共有する前記第1および第2のSRAMセルの前記NFETのボディ領域が、前記漏れ経路拡散領域を通して接地に結合されている、請求項7に記載の一対の隣り合うSRAMセル。
  10. 前記漏れ経路拡散領域を共有する前記第1および第2の隣り合うSRAMセルの前記NFETの各々のボディ領域が、隣り合う浅いソース/ドレイン拡散の下に形成された前記漏れ経路拡散領域で、それぞれのSRAMセルの他の隣り合うNFETのボディ領域に連結されている、請求項7に記載の一対の隣り合うSRAMセル。
  11. ボディ領域間に前記漏れ経路拡散領域を共有する前記第1および第2のSRAMセルの前記NFETの各々がパス・ゲートNFETであり、そして、前記漏れ経路拡散領域によって前記パス・ゲートNFETのボディ領域に連結されたボディ領域を有する前記それぞれのSRAMセルのNFETがインバータNFETである、請求項10に記載の一対の隣り合うSRAMセル。
  12. ボディ領域間に前記漏れ経路拡散領域を共有する前記第1および第2のSRAMセルの前記NFETの各々がインバータNFETであり、そして、前記漏れ経路拡散領域によって前記インバータNFETのボディ領域に連結されたボディ領域を有する前記それぞれのSRAMセルのNFETがパス・ゲートNFETである、請求項10に記載の一対の隣り合うSRAMセル。
  13. 各SRAMセルが6トランジスタSRAMセルであり、前記6トランジスタCMOS SRAMセルの各々の4個のNFETのボディ領域が、隣り合う浅いソース/ドレイン拡散の下に形成された前記漏れ経路拡散領域で互いに全て連結されている、請求項7に記載の一対の隣り合うSRAMセル。
  14. SRAMアレイの中の一対の隣り合うSRAMセルであって、
    前記対が第1のSRAMセルおよび第2のSRAMセルを備え、前記隣り合うSRAMセルの各々が、
    SOI埋込み酸化物層の上に配置された表面シリコン層にある一対の交差結合CMOSインバータであって、各交差結合インバータがNFETおよびPFETを備えている一対の交差結合CMOSインバータと、
    一対のビット線を前記交差結合インバータに選択的に結合する一対のNFETパス・ゲートと、を備え、
    前記第1のSRAMセルの前記PFETの少なくとも1つと前記第2のSRAMセルの前記PFETの少なくとも1つとが、ボディ領域間に漏れ経路を共有し、前記漏れ経路を共有する前記それぞれのPFETが互いに隣接し、さらに、前記少なくとも2つの隣り合うPFETがソース/ドレイン拡散領域とそれぞれのボディ領域の間に位置付けされた前記ソース・ドレイン拡散領域の下の漏れ経路拡散領域とを有し、ここで、前記ソース/ドレイン拡散領域は前記表面シリコン層の中に部分的に延び、かつ前記漏れ経路拡散領域は前記ソース/ドレイン拡散の底から下に前記SOI埋込み酸化物層まで延びており、さらに、前記漏れ経路拡散領域が、前記ソース/ドレイン拡散と同じドーパント型を前記ソース/ドレイン拡散よりも比較的低い濃度で逆ドープされ、それによって、前記ソース/ドレイン領域よりも低い接合漏れに対する障壁をもたらす、一対の隣り合うSRAMセル。
  15. SRAMアレイの中の一対の隣り合うSRAMセルであって、前記対が第1のSRAMセルおよび第2のSRAMセルを備え、前記SRAMセルの各々が2つの縦の辺および2つの横の辺を有し、前記隣り合うSRAMセルが縦の辺を共有し、前記隣り合うSRAMセルの各々が、
    SOI埋込み酸化物層の上に配置された表面シリコン層にある一対の交差結合CMOSインバータであって、交差結合CMOSインバータ各々がNFETおよびPFETを備えている一対の交差結合CMOSインバータと、
    一対のビット線を前記交差結合CMOSインバータに選択的に結合する一対のNFETパス・ゲートと、を備え、
    前記パス・ゲートNFETおよびインバータNFETの各1つが前記SRAMセルの横の辺の各々に沿って位置付けされており、それによって、前記SRAMセルの同じ横の辺に接して位置付けされた前記パス・ゲートNFETおよびインバータNFETが、ひとつの対を構成し、かつ隣り合う浅いソース/ドレイン拡散の下に形成された漏れ経路拡散領域で連結されたボディ領域を有し、ここで、前記浅いソース/ドレイン拡散領域は前記表面シリコン層の中に部分的に延び、かつ前記漏れ経路拡散領域は前記ソース/ドレイン拡散の底から下に前記SOI埋込み酸化物層まで延びており、さらに、前記漏れ経路拡散領域が、前記ソース/ドレイン拡散と同じドーパント型を前記ソース/ドレイン拡散よりも比較的低い濃度で逆ドープされ、それによって、前記ソース/ドレイン領域よりも低い接合漏れに対する障壁をもたらす、一対の隣り合うSRAMセル。
  16. 前記第1のSRAMセルの横の辺の各々に沿って配列された前記対のパス・ゲートNFETおよびインバータNFETのボディ領域が、隣り合う浅いソース/ドレイン拡散の下に形成された漏れ経路拡散領域で、前記隣り合う第2のSRAMセルの前記対のパス・ゲートNFETおよびインバータNFETのボディ領域に連結されている、請求項15に記載の一対の隣り合うSRAMセル。
  17. 前記SRAMセルの各々において、前記インバータPFETの1つが、前記SRAMセルの各々の横の辺に沿って位置付けされた前記対のパス・ゲートNFETとインバータNFETの中間に、前記SRAMセルの縦の辺の各々に沿って位置付けされている、請求項15に記載の一対の隣り合うSRAMセル。
  18. 前記隣り合う第1および第2のSRAMセルの共有される縦の辺に沿って位置付けされた前記PFETのボディ領域が、隣り合う浅いソース/ドレイン拡散の下に形成された漏れ経路拡散領域で連結されている、請求項17に記載の一対の隣り合うSRAMセル。
  19. 前記第1のSRAMセルの第1の横の辺に接し、かつ前記第1のSRAMセルの前記共有される縦の辺に沿って、前記第1のSRAMセルの前記NFETパス・ゲートの1つのボディ領域が、隣り合う浅いソース/ドレイン拡散の下に形成された漏れ経路拡散領域で、前記第2のSRAMセルの前記NFETパス・ゲートの1つのボディ領域に連結されている、請求項16に記載の一対の隣り合うSRAMセル。
  20. 前記第1のSRAMセルの第1の横の辺に接し、かつ前記第1のSRAMセルの前記共有される縦の辺に沿って、前記第1のSRAMセルの前記インバータNFETの1つのボディ領域が、隣り合う浅いソース/ドレイン拡散の下に形成された漏れ経路拡散領域で、前記第2のSRAMセルの前記インバータNFETの1つのボディ領域に連結されている、請求項16に記載の一対の隣り合うSRAMセル。
  21. 漏れ経路拡散領域を共有する前記第1および第2のSRAMセルの前記NFETのボディ領域が、前記漏れ経路拡散領域を通して外部バイアス電圧に結合されている、請求項16に記載の一対の隣り合うSRAMセル。
  22. 漏れ経路拡散領域を共有する前記第1および第2のSRAMセルの前記NFETのボディ領域が、前記漏れ経路拡散領域を通して接地に結合されている、請求項16に記載の一対の隣り合うSRAMセル。
  23. 行と列の形に構成された複数のSRAMセルを備えるSRAMアレイであって、前記SRAMセルの各々が2つの縦の辺および2つの横の辺を有し、前記SRAMセルが、
    SOI埋込み酸化物層の上に配置された表面シリコン層にある一対の交差結合CMOSインバータであって、各交差結合インバータがNFETおよびPFETを備えている一対の交差結合CMOSインバータと、
    一対のビット線を前記交差結合CMOSインバータに選択的に結合する一対のNFETパス・ゲートと、をさらに備え、そして、
    前記SRAMセルの少なくとも2つの隣り合うNFETがボディ領域間に漏れ経路を共有し、さらに、前記少なくとも2つの隣り合うNFETがソース/ドレイン拡散領域とそれぞれのボディ領域の間に位置付けされた前記ソース/ドレイン拡散領域の下の漏れ経路拡散領域とを有し、ここで、前記ソース/ドレイン拡散領域は前記表面シリコン層の中に部分的に延び、かつ前記漏れ経路拡散領域は前記ソース/ドレイン拡散の底から下に前記SOI埋込み酸化物層まで延びており、さらに、前記漏れ経路拡散領域が、前記ソース/ドレイン拡散と同じドーパント型を前記ソース/ドレイン拡散よりも比較的低い濃度で逆ドープされ、それによって、前記ソース/ドレイン領域よりも低い接合漏れに対する障壁をもたらし、そして、
    前記SRAMアレイの特定の行に配列された前記SRAMセルの各々が、前記行の終端点と一致する各々の1つの縦の辺を有する少なくとも2つの前記SRAMセルを除いて、同じ行に位置付けされた2つの他のSRAMセルと縦の辺を共有し、さらに、前記漏れ経路拡散領域で連結されたボディ領域を有する前記SRAMアレイの前記特定の行に配列された各SRAMセルの前記少なくとも2つの隣り合うNFETが、前記行の終端点と一致する1つの縦の辺を有する前記少なくとも2つの前記SRAMセルを除いて、隣り合う浅いソース/ドレイン拡散領域の下に位置付けされた漏れ経路拡散領域で前記SRAMセルと縦の辺を共有する隣り合うSRAMセルに含まれたNFETのボディ領域にさらに連結されたボディ領域を有し、そして、その前記行の終端点と一致する1つの縦の辺を有する前記少なくとも2つの前記SRAMセルが、隣り合う浅いソース/ドレイン拡散領域の下に位置付けされた漏れ経路拡散領域で、前記行の前記終端点の反対側の縦の辺に接した1つのSRAMセルに位置付けされたNFETのボディ領域に連結されたボディ領域を有する少なくとも一対のNFETを有し、それによって、
    隣り合う浅いソース/ドレイン拡散領域の下に位置付けされた漏れ経路拡散領域で連結されたボディ領域を有するNFETの連続したチェーンが、前記SRAMアレイの前記特定の行の端から端まで存在している、SRAMアレイ。
  24. 前記SRAMアレイの前記特定の行に沿って配列された各SRAMセルの少なくとも1つのPFETのボディ領域が、隣り合う浅いソース/ドレイン拡散領域の下に位置付けされた漏れ経路拡散領域で、縦の辺を共有する隣り合うSRAMセルに位置付けされたPFETのボディ領域に連結されている、請求項23に記載のSRAMアレイ。
  25. 前記特定の行の終端点の1つと一致する縦の辺を有する前記SRAMセルの少なくとも1つの漏れ経路拡散領域を(ボディ領域間に)共有する前記少なくとも2つのNFETが、前記特定の行の終端点の1つと一致する横の辺でバイアス電圧に結合されたボディ領域を有している、請求項23に記載のSRAMアレイ。
  26. 前記特定の行の終端点の1つと一致する縦の辺を有する前記SRAMセルの少なくとも1つの漏れ経路拡散領域を(ボディ領域間に)共有する前記少なくとも2つのNFETが、前記特定の行の終端点の1つと一致する横の辺で接地に結合されたボディ領域を有している、請求項23に記載のSRAMアレイ。
  27. CMOS混成方位基板に製造されたマイクロプロセッサであって、
    前記マイクロプロセッサが論理部分およびキャッシュ・メモリ部分を備え、前記キャッシュ・メモリ部分が少なくとも1つのCMOS SRAMアレイをさらに備え、そして、
    前記論理部分が、(110)結晶方位バルク・シリコン領域に製造されたPFETおよび(100)結晶方位SOIシリコン領域に製造されたNFETを一部に備え、ここで、前記論理部分の前記NFETが浮遊ボディ領域を有し、さらに、
    前記CMOS SRAMアレイが、(110)結晶方位シリコン領域に製造されたPFETおよび(100)結晶方位SOIシリコン領域に製造されたNFETを一部に備えている複数のCMOS SRAMセル備え、ここで、前記CMOS SRAMセルの前記NFETの少なくとも一部が、隣り合う浅いソース/ドレイン拡散の下に形成された漏れ経路拡散領域で隣り合うNFETのボディ領域に連結されたボディ領域を有し、前記ソース/ドレイン拡散領域は表面シリコン層の中に部分的に延び、かつ前記漏れ経路拡散領域は前記ソース/ドレイン拡散の底から下にSOI埋込み酸化物層まで延びており、さらに、前記漏れ経路拡散領域が、前記ソース/ドレイン拡散と同じドーパント型を前記ソース/ドレイン拡散よりも比較的低い濃度で逆ドープされ、それによって、前記ソース/ドレイン領域よりも低い接合漏れに対する障壁をもたらす、マイクロプロセッサ。
  28. 複数のSRAMセルを備えるSRAMアレイを形成する方法であって、前記SRAMセルの各々がSOI埋込み酸化物層の上に配置された表面シリコン層にある一対の交差結合CMOSインバータを備え、各交差結合インバータがNFETおよびPFETを備え、そして、前記SRAMセルが、一対のビット線を前記交差結合CMOSインバータに選択的に結合する一対のNFETパス・ゲートをさらに備えており、
    シリコン・ウェーハに埋込み酸化物層を形成するステップであって、前記埋込み酸化物層が表面シリコン層とシリコン基板の間に位置付けされるステップと、
    前記表面シリコン層のボディ領域の上に複数のPFETゲートおよびNFETゲートを形成するステップと、
    少なくとも一対の隣り合うNFETボディ領域の間に漏れ経路拡散領域を形成するステップと、を備え、前記漏れ経路拡散領域が、他のステップで形成されるべき浅いソース/ドレイン拡散と同じドーパント型を前記浅いソース/ドレイン拡散よりも比較的低い濃度で逆ドープされ、それによって、前記ソース/ドレイン領域よりも低い接合漏れに対する障壁をもたらし、前記漏れ経路拡散領域が前記埋込み酸化物層まで延びており、さらに、
    前記漏れ経路拡散領域の上に前記浅いソース/ドレイン拡散を形成するステップとを備え、
    前記浅いソース/ドレイン拡散が前記表面シリコン層の中に部分的に延びている方法。
  29. 高性能シリコン基板に製造された周辺論理と、
    複数のSRAMセルで構成されたSRAMアレイと、を備えるSRAMメモリであって、
    前記SRAMセルが、行と列に配列され、さらに、
    SOI埋込み酸化物層の上に配置された表面シリコン層にある一対の交差結合CMOSインバータであって、交差結合CMOSインバータ各々がNFETおよびPFETを備えている一対の交差結合CMOSインバータと、
    一対のビット線を前記交差結合CMOSインバータに選択的に結合する一対のNFETパス・ゲートと、を備え、
    ビット線と一致するSRAMセルの列に沿って配列されたNFETのボディ領域が、隣り合う浅いソース/ドレイン拡散領域の下の漏れ経路拡散領域で連結され、それによって、連結されたボディ領域のチェーンを形成しているSRAMメモリ。
  30. 前記周辺論理の前記高性能シリコン基板が歪みシリコン領域を備えている、請求項29に記載のSRAMメモリ。
  31. 前記周辺論理の前記高性能シリコン基板が混成方位基板を備え、前記NFETが(100)結晶方位シリコン領域に製造され、前記PFETが(110)結晶方位シリコン領域に製造される、請求項29に記載のSRAMメモリ。
  32. ビット線と一致するSRAMセルの列が第1のSRAMセルで始まり、最後のSRAMセルで終り、前記第1のSRAMセルと前記最後のSRAMセルの間に配列された中間のSRAMセルがあり、NFETの連結されたボディ領域の前記チェーンが、前記列に沿って前記第1のSRAMセルおよび前記最後のSRAMセルで選択的なバイアス電圧に結合されている、請求項29記載のSRAMメモリ。
  33. 前記選択的なバイアス電圧が接地である、請求項32に記載のSRAMメモリ。
  34. 前記第1のSRAMセルで始まり、前記最後のSRAMセルで終わり、かつ前記ビット線と一致する前記列が、16個のSRAMセルを備えている、請求項32に記載のSRAMメモリ。
  35. 前記ビット線と一致する各SRAMセルの辺は、前記ビット線の行に直交して走る各SRAMセルの辺に比べて比較的短く、それによって、前記ビット線の行と一致する前記SRAMセルの辺の前記減少した寸法が、前記ビット線の行に沿って前記NFETのボディ領域をつなぐ漏れ経路領域で形成される経路の抵抗を減少させるのに役立つ、請求項32に記載のSRAMメモリ。
  36. CMOS用のNFETおよびPFETで構成された前記NFETがバルク・シリコン領域に製造され、前記PFETがSOIシリコン領域に製造され、前記PFETのボディ領域が浮遊である周辺論理と、
    複数のSRAMセルで構成されたSRAMアレイと、を備えるSRAMメモリであって、
    前記SRAMセルが、行と列に配列され、さらに、
    SOI埋込み酸化物層の上に配置された表面シリコン層にある一対の交差結合CMOSインバータであって、交差結合CMOSインバータ各々がNFETおよびPFETを備えている一対の交差結合CMOSインバータと、
    一対のビット線を前記交差結合CMOSインバータに選択的に結合する一対のNFETパス・ゲートと、を備え、
    ビット線と一致するSRAMセルの列に沿ったNFETのボディ領域が、隣り合う浅いソース/ドレイン拡散の下の漏れ経路拡散領域で連結され、それによって、連結されたボディ領域のチェーンを形成しているSRAMメモリ。
  37. 隣り合うSRAMセルの少なくとも2つのPFETが、隣り合う浅いソース/ドレイン拡散領域の下の前記漏れ経路拡散領域で連結されている、請求項36に記載のSRAMメモリ。
  38. ビット線と一致するSRAMセルの列が第1のSRAMセルで始まり、最後のSRAMセルで終り、前記第1のSRAMセルと最後のSRAMセルの間に配列された中間のSRAMセルがあり、NFETの連結されたボディ領域の前記チェーンが、前記列に沿って前記第1のSRAMセルおよび前記最後のSRAMセルで選択的なバイアス電圧に結合されている、請求項36に記載のSRAMメモリ。
  39. SRAMアレイ部分および周辺論理部分で構成されたSRAMメモリを形成する方法であって、前記SRAMアレイ部分が複数のSRAMセルで構成され、前記SRAMセルの各々がSOI埋込み酸化物層の上に配置された表面シリコン層にある一対の交差結合CMOSインバータをさらに備え、各交差結合インバータがNFETおよびPFETを備え、そして、前記SRAMセルが、一対のビット線を前記交差結合CMOSインバータに結合する一対のNFETパス・ゲートをさらに備えており、
    シリコン・ウェーハに高性能シリコン基板部分を形成するステップと、
    前記シリコン・ウェーハの前記高性能シリコン基板部分に前記SRAMメモリの前記周辺論理部分を構成する回路を形成するステップと、
    表面シリコン層とシリコン基板の間に位置付けされた埋込み酸化物層を前記シリコン・ウェーハに形成し、
    前記表面シリコン層のボディ領域の上に複数のPFETゲートおよびNFETゲートを形成し、
    少なくとも一対の隣り合うNFETボディ領域の間に漏れ経路拡散領域を形成し、ここで、前記漏れ経路拡散領域は、他のステップで形成されるべき浅いソース/ドレイン拡散と同じドーパント型を前記浅いソース/ドレイン拡散よりも比較的低い濃度で逆ドープされ、それによって、前記ソース/ドレイン領域よりも低い接合漏れに対する障壁をもたらし、前記漏れ経路拡散領域は前記埋込み酸化物層まで延びているものであり、そして
    前記表面シリコン層の中に部分的に延びている前記浅いソース/ドレイン拡散を前記漏れ経路拡散領域の上に形成することによって、前記SRAMメモリの前記SRAMアレイ部分を形成するステップと、を備える方法。
  40. 前記高性能シリコン基板部分が、(100)結晶方位シリコン領域および(110)結晶方位シリコン領域を有する混成方位基板を備える、請求項39に記載の方法。
  41. 前記高性能シリコン基板部分が歪みシリコン領域を備える、請求項39に記載の方法。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010004016A (ja) * 2008-03-17 2010-01-07 Toshiba Corp Sramデバイスにおけるhotプロセスstiおよび製造方法
KR101934736B1 (ko) * 2012-08-31 2019-01-03 삼성전자 주식회사 반도체 장치

Families Citing this family (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7250656B2 (en) * 2005-08-19 2007-07-31 International Business Machines Corporation Hybrid-orientation technology buried n-well design
US7605447B2 (en) * 2005-09-22 2009-10-20 International Business Machines Corporation Highly manufacturable SRAM cells in substrates with hybrid crystal orientation
US7723806B2 (en) * 2006-03-28 2010-05-25 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. Memory cells and semiconductor memory device using the same
KR101277402B1 (ko) 2007-01-26 2013-06-20 마이크론 테크놀로지, 인코포레이티드 게이트형 바디 영역으로부터 격리되는 소스/드레인 영역을 포함하는 플로팅-바디 dram 트랜지스터
US20080229269A1 (en) * 2007-03-12 2008-09-18 International Business Machines Corporation Design structure for integrating nonvolatile memory capability within sram devices
US7692954B2 (en) * 2007-03-12 2010-04-06 International Business Machines Corporation Apparatus and method for integrating nonvolatile memory capability within SRAM devices
DE102007063231A1 (de) * 2007-12-31 2009-07-02 Advanced Micro Devices, Inc., Sunnyvale RAM-Zelle mit einem Transistor mit frei einstellbarem Körperpotential zur Informationsspeicherung mit asymmetrischen Drain/Source-Erweiterungsgebieten
US7728392B2 (en) * 2008-01-03 2010-06-01 International Business Machines Corporation SRAM device structure including same band gap transistors having gate stacks with high-K dielectrics and same work function
US8009461B2 (en) * 2008-01-07 2011-08-30 International Business Machines Corporation SRAM device, and SRAM device design structure, with adaptable access transistors
JP2009170718A (ja) * 2008-01-17 2009-07-30 Toshiba Corp 半導体装置
US8227867B2 (en) 2008-12-23 2012-07-24 International Business Machines Corporation Body contacted hybrid surface semiconductor-on-insulator devices
US7682913B1 (en) 2009-01-26 2010-03-23 International Business Machines Corporation Process for making a MCSFET
US8324665B2 (en) * 2009-04-21 2012-12-04 Texas Instruments Incorporated SRAM cell with different crystal orientation than associated logic
US8080456B2 (en) * 2009-05-20 2011-12-20 International Business Machines Corporation Robust top-down silicon nanowire structure using a conformal nitride
US9337100B2 (en) * 2009-06-03 2016-05-10 Qualcomm Incorporated Apparatus and method to fabricate an electronic device
US8018007B2 (en) 2009-07-20 2011-09-13 International Business Machines Corporation Selective floating body SRAM cell
US8268697B2 (en) * 2010-03-19 2012-09-18 Monolithic Power Systems, Inc. Silicon-on-insulator devices with buried depletion shield layer
CN102097441B (zh) * 2010-12-17 2013-01-02 电子科技大学 用于等离子显示屏驱动芯片的soi器件
US8889494B2 (en) * 2010-12-29 2014-11-18 Globalfoundries Singapore Pte. Ltd. Finfet
CN105723500B (zh) 2013-12-16 2019-11-12 英特尔公司 不具有弛豫衬底的nmos和pmos应变器件
CN112558669B (zh) * 2020-12-10 2022-05-31 无锡中微亿芯有限公司 一种fpga的具有自测试可调功能的分布式电源网络

Citations (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02148865A (ja) * 1988-07-08 1990-06-07 Texas Instr Inc <Ti> ボディノードとソースノード間接続を含む絶縁物上シリコントランジスタ
JPH0467682A (ja) * 1990-07-09 1992-03-03 Sony Corp Mis型半導体装置
JPH08330541A (ja) * 1995-03-27 1996-12-13 Toshiba Corp 半導体装置
JPH09139434A (ja) * 1995-11-15 1997-05-27 Hitachi Ltd 半導体装置及びその製造方法
JP2001352077A (ja) * 2000-04-12 2001-12-21 Internatl Business Mach Corp <Ibm> Soi電界効果トランジスタ
JP2002509360A (ja) * 1997-12-16 2002-03-26 アドバンスト・マイクロ・ディバイシズ・インコーポレイテッド 選択的に連結された本体を有するシリコン酸化物絶縁体(soi)半導体
JP2002246600A (ja) * 2001-02-13 2002-08-30 Mitsubishi Electric Corp 半導体装置及びその製造方法
JP2003124345A (ja) * 2001-10-11 2003-04-25 Oki Electric Ind Co Ltd 半導体装置及びその製造方法
JP2003243662A (ja) * 2002-02-14 2003-08-29 Mitsubishi Electric Corp 半導体装置およびその製造方法、半導体ウェハ
JP2004140148A (ja) * 2002-10-17 2004-05-13 Renesas Technology Corp 半導体装置およびその製造方法
JP2004207694A (ja) * 2002-12-09 2004-07-22 Renesas Technology Corp 半導体装置
JP2004303340A (ja) * 2003-03-31 2004-10-28 Renesas Technology Corp 半導体記憶装置
JP2008521251A (ja) * 2004-11-17 2008-06-19 インターナショナル・ビジネス・マシーンズ・コーポレーション 複合表面配向基板をもつトレンチ・キャパシタ

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4965213A (en) * 1988-02-01 1990-10-23 Texas Instruments Incorporated Silicon-on-insulator transistor with body node to source node connection
US5906951A (en) * 1997-04-30 1999-05-25 International Business Machines Corporation Strained Si/SiGe layers on insulator
US6037808A (en) * 1997-12-24 2000-03-14 Texas Instruments Incorporated Differential SOI amplifiers having tied floating body connections
US6410369B1 (en) * 1998-04-22 2002-06-25 International Business Machines Corporation Soi-body selective link method and apparatus
US6316808B1 (en) * 1998-08-07 2001-11-13 International Business Machines Corporation T-Gate transistor with improved SOI body contact structure
US6387739B1 (en) * 1998-08-07 2002-05-14 International Business Machines Corporation Method and improved SOI body contact structure for transistors
DE69925078T2 (de) * 1998-08-29 2006-03-09 International Business Machines Corp. SOI-Transistor mit einem Substrat-Kontakt und Verfahren zu dessen Herstellung
US6344671B1 (en) * 1999-12-14 2002-02-05 International Business Machines Corporation Pair of FETs including a shared SOI body contact and the method of forming the FETs
US6661253B1 (en) * 2000-08-16 2003-12-09 Altera Corporation Passgate structures for use in low-voltage applications
US6603156B2 (en) * 2001-03-31 2003-08-05 International Business Machines Corporation Strained silicon on insulator structures
US6642536B1 (en) * 2001-12-17 2003-11-04 Advanced Micro Devices, Inc. Hybrid silicon on insulator/bulk strained silicon technology
US6621727B2 (en) * 2002-01-04 2003-09-16 Kuo-Tso Chen Three-transistor SRAM device

Patent Citations (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02148865A (ja) * 1988-07-08 1990-06-07 Texas Instr Inc <Ti> ボディノードとソースノード間接続を含む絶縁物上シリコントランジスタ
JPH0467682A (ja) * 1990-07-09 1992-03-03 Sony Corp Mis型半導体装置
JPH08330541A (ja) * 1995-03-27 1996-12-13 Toshiba Corp 半導体装置
JPH09139434A (ja) * 1995-11-15 1997-05-27 Hitachi Ltd 半導体装置及びその製造方法
JP2002509360A (ja) * 1997-12-16 2002-03-26 アドバンスト・マイクロ・ディバイシズ・インコーポレイテッド 選択的に連結された本体を有するシリコン酸化物絶縁体(soi)半導体
JP2001352077A (ja) * 2000-04-12 2001-12-21 Internatl Business Mach Corp <Ibm> Soi電界効果トランジスタ
JP2002246600A (ja) * 2001-02-13 2002-08-30 Mitsubishi Electric Corp 半導体装置及びその製造方法
JP2003124345A (ja) * 2001-10-11 2003-04-25 Oki Electric Ind Co Ltd 半導体装置及びその製造方法
JP2003243662A (ja) * 2002-02-14 2003-08-29 Mitsubishi Electric Corp 半導体装置およびその製造方法、半導体ウェハ
JP2004140148A (ja) * 2002-10-17 2004-05-13 Renesas Technology Corp 半導体装置およびその製造方法
JP2004207694A (ja) * 2002-12-09 2004-07-22 Renesas Technology Corp 半導体装置
JP2004303340A (ja) * 2003-03-31 2004-10-28 Renesas Technology Corp 半導体記憶装置
JP2008521251A (ja) * 2004-11-17 2008-06-19 インターナショナル・ビジネス・マシーンズ・コーポレーション 複合表面配向基板をもつトレンチ・キャパシタ

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010004016A (ja) * 2008-03-17 2010-01-07 Toshiba Corp Sramデバイスにおけるhotプロセスstiおよび製造方法
US8129790B2 (en) 2008-03-17 2012-03-06 Kabushiki Kaisha Toshiba HOT process STI in SRAM device and method of manufacturing
KR101934736B1 (ko) * 2012-08-31 2019-01-03 삼성전자 주식회사 반도체 장치

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