JP2008016480A - 半導体記憶装置及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】実施が困難な製造工程を用いずに集積度を向上させることができる半導体記憶装置(スタティックランダムアクセスメモリ)を提供する。
【解決手段】半導体基板10に第1Nチャネルトランジスタ(DTr1)と第1Pチャネルトランジスタ(LTr1)を有して第1記憶ノードNDが構成される第1インバータと、第2Nチャネルトランジスタ(DTr2)と第2Pチャネルトランジスタ(LTr2)を有して第2記憶ノードNDが構成される第2インバータとを有するメモリセルが複数個集積され、第1記憶ノードNDである第1Pチャネルトランジスタ(LTr1)のソースドレイン領域の半導体基板に、第2Pチャネルトランジスタ(LTr2)を構成する第2ゲート電極22bの下面が直接接して電通した構成とし、第2Pチャネルトランジスタ(LTr2)のソースドレイン領域と第1ゲート電極22aの下面も同様とする。
【選択図】図1
【解決手段】半導体基板10に第1Nチャネルトランジスタ(DTr1)と第1Pチャネルトランジスタ(LTr1)を有して第1記憶ノードNDが構成される第1インバータと、第2Nチャネルトランジスタ(DTr2)と第2Pチャネルトランジスタ(LTr2)を有して第2記憶ノードNDが構成される第2インバータとを有するメモリセルが複数個集積され、第1記憶ノードNDである第1Pチャネルトランジスタ(LTr1)のソースドレイン領域の半導体基板に、第2Pチャネルトランジスタ(LTr2)を構成する第2ゲート電極22bの下面が直接接して電通した構成とし、第2Pチャネルトランジスタ(LTr2)のソースドレイン領域と第1ゲート電極22aの下面も同様とする。
【選択図】図1
Description
本発明は、半導体記憶装置及びその製造方法に関し、特に、SRAM(Static Random Access Memory)メモリセルを有する半導体装置及びその製造方法に関する。
半導体記憶装置としては、例えばDRAM(Dynamic Random Access Memory)及びSRAM(Static Random Access Memory)などが広く用いられている。
SRAMのメモリセルは、いくつかのタイプが知られている。例えば、最小で2つのPMOS(p-channel metal-oxide-semiconductor)トランジスタと4つのNMOS(n-channel metal-oxide-semiconductor)トランジスタの計6つのMOSFET(MOS field effect transistor)から構成される。
SRAMのメモリセルは、いくつかのタイプが知られている。例えば、最小で2つのPMOS(p-channel metal-oxide-semiconductor)トランジスタと4つのNMOS(n-channel metal-oxide-semiconductor)トランジスタの計6つのMOSFET(MOS field effect transistor)から構成される。
SRAMは、DRAMのようなトランジスタ以外にメモリ専用のキャパシタなどが必要となる半導体記憶装置に比較して、ピュアロジックプロセスとの親和性も良く、また、DRAMのような記憶データのリフレッシュ動作が不要で周辺回路を簡易化でき、高速アクセスが可能である利点を有し、キャッシュメモリや携帯端末のメモリなどの高速性や簡易性が要求される比較的小容量の記憶装置として広く使用されている。
図12(a)は上記の6つのMOSFETを有するメモリセルの等価回路図である。
例えば、2つのPMOSトランジスタであるロードトランジスタLTr1,2、2つのNMOSトランジスタであるドライバトランジスタDTr1,2、2つのNMOSトランジスタである転送トランジスタTTr1,2を有する。
例えば、2つのPMOSトランジスタであるロードトランジスタLTr1,2、2つのNMOSトランジスタであるドライバトランジスタDTr1,2、2つのNMOSトランジスタである転送トランジスタTTr1,2を有する。
ロードトランジスタLTr1とドライバトランジスタDTr1は、ドレインが一方の記憶ノードNDに、ゲートが他方の記憶ノードNDにそれぞれ接続されている。ロードトランジスタLTr1のソースは電源電圧VDに、ドライバトランジスタDTr1のソースは基準電位にそれぞれ接続されている。このロードトランジスタLTr1及びドライバトランジスタDTr1によって、他方の記憶ノードNDを入力、一方の記憶ノードNDを出力とする1つのCMOSインバータが形成されている。
また、ロードトランジスタLTr2とドライバトランジスタDTr2は、ドレインが他方の記憶ノードNDに、ゲートが一方の記憶ノードNDにそれぞれ接続されている。ロードトランジスタLTr2のソースは電源電圧VDに、ドライバトランジスタDTr2のソースは基準電位にそれぞれ接続されている。このロードトランジスタLTr2及びドライバトランジスタDTr2によって、一方の記憶ノードNDを入力、他方の記憶ノードNDを出力とする1つのCMOSインバータが形成されている。
上述したロードトランジスタLTr1及びドライバトランジスタDTr1によるCMOSインバータと、ロードトランジスタLTr2及びドライバトランジスタDTr2によるCMOSインバータとは、互いの入力及び出力がリング状に接続されており、これにより1つの記憶回路が構成されている。
また、転送トランジスタTTr1は、ゲートがワード線WLに、ドレインがビット線BLに、ソースが一方の記憶ノードNDにそれぞれ接続されている。もう1つの転送トランジスタTTr2は、ゲートがワード線WLに、ドレインが反転ビット線BLに、ソースが他方の記憶ノードNDにそれぞれ接続されている。
図12(b)は1つのメモリセルのレイアウトの一例を示す平面図である。
第1P型半導体領域P1、第2P型半導体領域P2、第1N型半導体領域N1及び第2N型半導体領域N2が素子分離領域Iで分離されている。
上記の各半導体領域上を横切るようにゲート電極(106a,106b,106c,106d)が図示のレイアウトで形成され、さらに各ゲート電極の形成領域の除く領域の各半導体領域の表層部分にソースドレイン領域が形成されて、2つのPMOSトランジスタであるロードトランジスタLTr1,2、2つのNMOSトランジスタであるドライバトランジスタDTr1,2、2つのNMOSトランジスタである転送トランジスタTTr1,2がそれぞれ構成されている。
第1P型半導体領域P1、第2P型半導体領域P2、第1N型半導体領域N1及び第2N型半導体領域N2が素子分離領域Iで分離されている。
上記の各半導体領域上を横切るようにゲート電極(106a,106b,106c,106d)が図示のレイアウトで形成され、さらに各ゲート電極の形成領域の除く領域の各半導体領域の表層部分にソースドレイン領域が形成されて、2つのPMOSトランジスタであるロードトランジスタLTr1,2、2つのNMOSトランジスタであるドライバトランジスタDTr1,2、2つのNMOSトランジスタである転送トランジスタTTr1,2がそれぞれ構成されている。
さらに、ドライバトランジスタDTr1のドレイン領域(転送トランジスタLTr1のソース領域)、ロードトランジスタLTr1のドレイン領域及びゲート電極106bが、コンタクトを介して共通の配線109により接続されて、一方の記憶ノードNDを構成する。
一方、ドライバトランジスタDTr2のドレイン領域(転送トランジスタLTr2のソース領域)、ロードトランジスタLTr2のドレイン領域及びゲート電極106aが、コンタクトを介して共通の配線109aにより接続されて、他方の記憶ノードNDを構成する。
上記以外のソースドレイン領域は、それぞれコンタクトを介して電源電圧VD、基準電位、ビット線あるいは反転ビット線に接続されている。
一方、ドライバトランジスタDTr2のドレイン領域(転送トランジスタLTr2のソース領域)、ロードトランジスタLTr2のドレイン領域及びゲート電極106aが、コンタクトを介して共通の配線109aにより接続されて、他方の記憶ノードNDを構成する。
上記以外のソースドレイン領域は、それぞれコンタクトを介して電源電圧VD、基準電位、ビット線あるいは反転ビット線に接続されている。
上記のSRAMにおいて1メモリセルが6つのトランジスタを有しているため、1メモリセルあたりの面積をより小さくし、集積度を向上させることが大きな課題となっている。
上記のロードトランジスタLTr1のドレイン領域及びゲート電極106bと配線109との接続は、例えば、ロードトランジスタLTr1のドレイン領域及びゲート電極106bのそれぞれに対するコンタクトを開口して形成される。
図13(a)は図12(b)中のX−X’における断面図である。
P型半導体基板100に形成された素子分離絶縁膜101で分離された領域のN型ウェル102(第1N型半導体領域N1)上に、ゲート絶縁膜105a及びゲート電極106aが積層して形成されている。ゲート電極106aの両側部にはサイドウォール絶縁膜107aが形成されている。サイドウォール絶縁膜107aの両側部におけるN型ウェル102の表層部に高濃度にP型不純物を含有するソースドレイン領域104が形成されており、さらに、サイドウォール絶縁膜107aの下部におけるN型ウェル102の表層部に、ソースドレイン領域104に接続して、ソースドレイン領域104よりも浅く、低濃度にP型不純物を含有するエクステンション領域103が形成されている。以上のようにして、図12(b)に示すようにPMOSトランジスタであるロードトランジスタLTr1が構成されている。
P型半導体基板100に形成された素子分離絶縁膜101で分離された領域のN型ウェル102(第1N型半導体領域N1)上に、ゲート絶縁膜105a及びゲート電極106aが積層して形成されている。ゲート電極106aの両側部にはサイドウォール絶縁膜107aが形成されている。サイドウォール絶縁膜107aの両側部におけるN型ウェル102の表層部に高濃度にP型不純物を含有するソースドレイン領域104が形成されており、さらに、サイドウォール絶縁膜107aの下部におけるN型ウェル102の表層部に、ソースドレイン領域104に接続して、ソースドレイン領域104よりも浅く、低濃度にP型不純物を含有するエクステンション領域103が形成されている。以上のようにして、図12(b)に示すようにPMOSトランジスタであるロードトランジスタLTr1が構成されている。
また、素子分離絶縁膜101上において、図12(b)に示すロードトランジスタLTr2とドライバトランジスタDTr2を構成するゲート絶縁膜105b及びゲート電極106bが積層して形成され、ゲート電極106bの両側部にサイドウォール絶縁膜107bが形成されている。
上記のゲート電極106aとゲート電極106bの上層に全面に上層絶縁層108が形成されており、ゲート電極に対するコンタクトホールCAと、ロードトランジスタLTr1のゲート電極106a側のソースドレイン領域104に対するコンタクトホールCBが開口され、これらに接続する配線109が形成されるが、ここで以下のような問題が生じる。
即ち、ゲート電極に対するコンタクトホールCAと、ロードトランジスタLTr1のゲート電極106a側のソースドレイン領域104に対するコンタクトホールCBの間にはゲート電極106bの側部にサイドウォール絶縁膜107bが形成されているため、ロードトランジスタLTr1のゲート電極106a側のソースドレイン領域104に対するコンタクトホールCBをゲート電極に対するコンタクトホールCAに近付けすぎると、例えばサイドウォール絶縁膜107bが上層絶縁層108を構成する酸化シリコンと異なって窒化シリコンなどで形成されていた場合、図13(a)に示すように、コンタクトホールCBの開口がサイドウォール絶縁膜107bで停止してしまい、コンタクト接続が不可能という状態になってしまう。
あるいは、サイドウォール絶縁膜107bが上層絶縁層108と同じ酸化シリコンなどで形成されていた場合、コンタクトホールCBの開口はサイドウォール絶縁膜107bを突き抜け、さらには素子分離絶縁膜101まで開口してしまう場合がある。このような場合、コンタクトホール内の配線109がN型ウェル102に接してしまうと、電流リークが発生してSRAMのメモリセルの動作が悪化してしまう。
SRAMのメモリセルのみを考慮した場合、サイドウォール絶縁膜の幅を狭くするなどの対策で、上記の問題を回避することも可能であるが、SRAMのメモリセルをピュアロジックシステムの製造工程と整合させた場合、SRAMメモリセルのトランジスタのゲート電極はピュアロジックシステムの最小線幅となり、ゲート電極間の距離なども含めてピュアロジックシステムのデザインルールに沿って形成される必要ガあるので、上記ようなサイドウォール絶縁膜の幅を狭くする対策も採用が難しい。
その結果として、メモリセルのサイズが決まってしてしまい、集積度の向上が困難となってしまう。
その結果として、メモリセルのサイズが決まってしてしまい、集積度の向上が困難となってしまう。
また、例えば特許文献1には、図13(b)に示すように、ゲート電極に対するコンタクトホールCAと、ロードトランジスタLTr1のゲート電極106a側のソースドレイン領域104に対するコンタクトホールCBを一つにしたシェアードコンタクトCCについての技術が開示されている。
しかし、この場合、ゲート電極106b上とソースドレイン領域104となるシリコン基板上は開口させつつ、サイドウォール絶縁膜107bは残さなければならないので、製造工程の条件が狭く、実施するのが非常に困難である。
特開2004−22809号公報
しかし、この場合、ゲート電極106b上とソースドレイン領域104となるシリコン基板上は開口させつつ、サイドウォール絶縁膜107bは残さなければならないので、製造工程の条件が狭く、実施するのが非常に困難である。
本発明の目的は、実施が困難な製造工程を用いずに集積度を向上させることができる半導体記憶装置を提供することである。
上記の課題を解決するため、本発明の半導体記憶装置は、半導体基板に形成された第1Nチャネルトランジスタと第1Pチャネルトランジスタを有して第1記憶ノードが構成される第1インバータと、前記半導体基板に形成された第2Nチャネルトランジスタと第2Pチャネルトランジスタを有して第2記憶ノードが構成される第2インバータとを有するメモリセルが複数個集積された半導体記憶装置であって、前記第1記憶ノードである前記第1Pチャネルトランジスタのソースドレイン領域が形成された領域の前記半導体基板に、前記第2Nチャネルトランジスタと前記第2Pチャネルトランジスタを構成する第2ゲート電極の下面が直接接して電気的に接続されており、前記第2記憶ノードである前記第2Pチャネルトランジスタのソースドレイン領域が形成された領域の前記半導体基板に、前記第1Nチャネルトランジスタと前記第1Pチャネルトランジスタを構成する第1ゲート電極の下面が直接接して電気的に接続されている。
上記の本発明の半導体記憶装置は、半導体基板に形成された第1Nチャネルトランジスタと第1Pチャネルトランジスタを有して第1記憶ノードが構成される第1インバータと、半導体基板に形成された第2Nチャネルトランジスタと第2Pチャネルトランジスタを有して第2記憶ノードが構成される第2インバータとを有するメモリセルが複数個集積された半導体記憶装置であって、第1記憶ノードである第1Pチャネルトランジスタのソースドレイン領域が形成された領域の半導体基板に、第2Nチャネルトランジスタと第2Pチャネルトランジスタを構成する第2ゲート電極の下面が直接接して電気的に接続されている。また、第2記憶ノードである第2Pチャネルトランジスタのソースドレイン領域が形成された領域の半導体基板に、第1Nチャネルトランジスタと第1Pチャネルトランジスタを構成する第1ゲート電極の下面が直接接して電気的に接続されている。
また、上記の課題を解決するため、本発明の半導体記憶装置の製造方法は、半導体基板に形成された第1Nチャネルトランジスタと第1Pチャネルトランジスタを有して第1記憶ノードが構成される第1インバータと、前記半導体基板に形成された第2Nチャネルトランジスタと第2Pチャネルトランジスタを有して第2記憶ノードが構成される第2インバータとを有するメモリセルが複数個集積された半導体記憶装置の製造方法であって、前記第1Nチャネルトランジスタと前記第1Pチャネルトランジスタを構成する第1ゲート電極を、前記第1ゲート電極の下面が前記第2記憶ノードである前記第2Pチャネルトランジスタのソースドレイン領域が形成された領域の前記半導体基板に直接接するように形成し、前記第2Nチャネルトランジスタと前記第2Pチャネルトランジスタを構成する第2ゲート電極を、前記第2ゲート電極の下面が前記第1記憶ノードである前記第1Pチャネルトランジスタのソースドレイン領域が形成された領域の前記半導体基板に直接接するように形成する工程を有する。
上記の本発明の半導体記憶装置の製造方法は、半導体基板に形成された第1Nチャネルトランジスタと第1Pチャネルトランジスタを有して第1記憶ノードが構成される第1インバータと、半導体基板に形成された第2Nチャネルトランジスタと第2Pチャネルトランジスタを有して第2記憶ノードが構成される第2インバータとを有するメモリセルが複数個集積された半導体記憶装置の製造方法であって、第1Nチャネルトランジスタと第1Pチャネルトランジスタを構成する第1ゲート電極を、第1ゲート電極の下面が第2記憶ノードである第2Pチャネルトランジスタのソースドレイン領域が形成された領域の半導体基板に直接接するように形成し、第2Nチャネルトランジスタと第2Pチャネルトランジスタを構成する第2ゲート電極を、第2ゲート電極の下面が第1記憶ノードである第1Pチャネルトランジスタのソースドレイン領域が形成された領域の半導体基板に直接接するように形成する。
本発明の半導体記憶装置は、第1記憶ノード配線を形成するための第1コンタクトホールの開口を第1Pチャネルトランジスタのソースドレイン領域と第2ゲート電極の上面のいずれかに開口すればよく、また、第2記憶ノード配線を形成するための第2コンタクトホールの開口を第2Pチャネルトランジスタのソースドレイン領域と第1ゲート電極の上面のいずれかに開口すればよくなり、コンタクトホールの開口数を減らして、実施が困難な製造工程を用いずに集積度を向上させることができる。
本発明の半導体記憶装置の製造方法は、第1記憶ノード配線を形成するための第1コンタクトホールの開口を第1Pチャネルトランジスタのソースドレイン領域と第2ゲート電極の上面のいずれかに開口すればよく、また、第2記憶ノード配線を形成するための第2コンタクトホールの開口を第2Pチャネルトランジスタのソースドレイン領域と第1ゲート電極の上面のいずれかに開口すればよくなり、コンタクトホールの開口数を減らして、実施が困難な製造工程を用いずに集積度を向上させて製造することができる。
以下、本発明の実施形態に係る半導体記憶装置及びその製造方法について図面を参照して説明する。
第1実施形態
図1(a)は本実施形態に係る半導体記憶装置であるSRAMにおける6つのMOSFETを有するメモリセルの等価回路図である。
例えば、2つのPMOSトランジスタである第1ロードトランジスタLTr1と第2ロードトランジスタLTr2、2つのNMOSトランジスタである第1ドライバトランジスタDTr1と第2ドライバトランジスタDTr2、2つのNMOSトランジスタである第1転送トランジスタTTr1と第2転送トランジスタTTr2を有する。
図1(a)は本実施形態に係る半導体記憶装置であるSRAMにおける6つのMOSFETを有するメモリセルの等価回路図である。
例えば、2つのPMOSトランジスタである第1ロードトランジスタLTr1と第2ロードトランジスタLTr2、2つのNMOSトランジスタである第1ドライバトランジスタDTr1と第2ドライバトランジスタDTr2、2つのNMOSトランジスタである第1転送トランジスタTTr1と第2転送トランジスタTTr2を有する。
第1ロードトランジスタLTr1と第1ドライバトランジスタDTr1は、ドレインが第1記憶ノードNDに、ゲートが第2記憶ノードNDにそれぞれ接続されている。第1ロードトランジスタLTr1のソースは電源電圧VDに、第1ドライバトランジスタDTr1のソースは基準電位にそれぞれ接続されている。第1ロードトランジスタLTr1及び第1ドライバトランジスタDTr1によって、第2記憶ノードNDを入力、第1記憶ノードNDを出力とする第1CMOSインバータが形成されている。
また、第2ロードトランジスタLTr2と第2ドライバトランジスタDTr2は、ドレインが第2記憶ノードNDに、ゲートが第1記憶ノードNDにそれぞれ接続されている。第2ロードトランジスタLTr2のソースは電源電圧VDに、第1ドライバトランジスタDTr2のソースは基準電位にそれぞれ接続されている。第2ロードトランジスタLTr2及び第2ドライバトランジスタDTr2によって、第1記憶ノードNDを入力、第2記憶ノードNDを出力とする第2CMOSインバータが形成されている。
上述した第1ロードトランジスタLTr1及び第1ドライバトランジスタDTr1による第1CMOSインバータと、第2ロードトランジスタLTr2及び第2ドライバトランジスタDTr2による第2CMOSインバータとは、互いの入力及び出力がリング状に接続されており、これにより1つの記憶回路が構成されている。
また、第1転送トランジスタTTr1は、ゲートがワード線WLに、ドレインがビット線BLに、ソースが第1記憶ノードNDにそれぞれ接続されている。第2転送トランジスタTTr2は、ゲートがワード線WLに、ドレインが反転ビット線BLに、ソースが第2記憶ノードNDにそれぞれ接続されている。
図1(b)は本実施形態に係るSRAMにおける1つのメモリセルのレイアウトを示す平面図である。
第1P型半導体領域P1、第2P型半導体領域P2、第1N型半導体領域N1及び第2N型半導体領域N2が素子分離領域Iで分離されている。第1P型半導体領域P1、第2P型半導体領域P2、第1N型半導体領域N1及び第2N型半導体領域N2は、それぞれ半導体基板に形成されたウェルあるいは半導体基板そのものから構成される。
上記の各半導体領域上を横切るように第1ゲート電極22a、第2ゲート電極22b、第3ゲート電極22c,第4ゲート電極22dが図示のレイアウトで形成され、さらに各ゲート電極の形成領域を除く領域の各半導体領域の表層部分にソースドレイン領域が形成されて、2つのPMOSトランジスタである第1及び第2ロードトランジスタLTr1,2、2つのNMOSトランジスタである第1及び第2ドライバトランジスタDTr1,2、2つのNMOSトランジスタである第1及び第2転送トランジスタTTr1,2がそれぞれ構成されている。
第1P型半導体領域P1、第2P型半導体領域P2、第1N型半導体領域N1及び第2N型半導体領域N2が素子分離領域Iで分離されている。第1P型半導体領域P1、第2P型半導体領域P2、第1N型半導体領域N1及び第2N型半導体領域N2は、それぞれ半導体基板に形成されたウェルあるいは半導体基板そのものから構成される。
上記の各半導体領域上を横切るように第1ゲート電極22a、第2ゲート電極22b、第3ゲート電極22c,第4ゲート電極22dが図示のレイアウトで形成され、さらに各ゲート電極の形成領域を除く領域の各半導体領域の表層部分にソースドレイン領域が形成されて、2つのPMOSトランジスタである第1及び第2ロードトランジスタLTr1,2、2つのNMOSトランジスタである第1及び第2ドライバトランジスタDTr1,2、2つのNMOSトランジスタである第1及び第2転送トランジスタTTr1,2がそれぞれ構成されている。
ここで、PMOSトランジスタである第1ロードトランジスタLTr1のソースドレイン領域が形成された領域の半導体基板に、NMOSトランジスタである第2ドライバトランジスタDTr2とPMOSトランジスタである第2ロードトランジスタを構成する第2ゲート電極22bの下面において、第2ゲート電極22bの下部における第2ゲート絶縁膜の一部が除去されて第1開口部R1が形成され、第1開口部R1を介して第2ゲート電極22bが半導体基板に直接接して電気的に接続されている。
また、第1ドライバトランジスタDTr1のドレイン領域(第1転送トランジスタLTr1のソース領域)と第1ロードトランジスタLTr1のドレイン領域が、第1コンタクトC1を含むコンタクトを介して第1記憶ノード配線26aにより接続されている。
以上のようにして、第1ドライバトランジスタDTr1のドレイン領域と第1ロードトランジスタLTr1のドレイン領域を接続する第1記憶ノード配線26aが第1ロードトランジスタLTr1のソースドレイン領域を介して第1開口部R1において第2ゲート電極22bに接続して、第1記憶ノードNDが構成されている。
また、第1ドライバトランジスタDTr1のドレイン領域(第1転送トランジスタLTr1のソース領域)と第1ロードトランジスタLTr1のドレイン領域が、第1コンタクトC1を含むコンタクトを介して第1記憶ノード配線26aにより接続されている。
以上のようにして、第1ドライバトランジスタDTr1のドレイン領域と第1ロードトランジスタLTr1のドレイン領域を接続する第1記憶ノード配線26aが第1ロードトランジスタLTr1のソースドレイン領域を介して第1開口部R1において第2ゲート電極22bに接続して、第1記憶ノードNDが構成されている。
一方、PMOSトランジスタである第2ロードトランジスタLTr2のソースドレイン領域が形成された領域の半導体基板に、NMOSトランジスタである第1ドライバトランジスタDTr1とPMOSトランジスタである第1ロードトランジスタを構成する第1ゲート電極22aの下面において、第1ゲート電極22aの下部における第1ゲート絶縁膜の一部が除去されて第2開口部R2が形成され、第2開口部R2を介して第1ゲート電極22aが半導体基板に直接接して電気的に接続されている。
また、第2ドライバトランジスタDTr2のドレイン領域(第2転送トランジスタLTr2のソース領域)と第2ロードトランジスタLTr2のドレイン領域が、第2コンタクトC2を含むコンタクトを介して第2記憶ノード配線26bにより接続されている。
以上のようにして、第2ドライバトランジスタDTr2のドレイン領域と第2ロードトランジスタLTr2のドレイン領域を接続する第2記憶ノード配線26bが第2ロードトランジスタLTr2のソースドレイン領域を介して第2開口部R2において第1ゲート電極22aに接続して、第2記憶ノードNDが構成されている。
また、第2ドライバトランジスタDTr2のドレイン領域(第2転送トランジスタLTr2のソース領域)と第2ロードトランジスタLTr2のドレイン領域が、第2コンタクトC2を含むコンタクトを介して第2記憶ノード配線26bにより接続されている。
以上のようにして、第2ドライバトランジスタDTr2のドレイン領域と第2ロードトランジスタLTr2のドレイン領域を接続する第2記憶ノード配線26bが第2ロードトランジスタLTr2のソースドレイン領域を介して第2開口部R2において第1ゲート電極22aに接続して、第2記憶ノードNDが構成されている。
上記以外のソースドレイン領域は、それぞれコンタクトを介して電源電圧VD、基準電位、ビット線あるいは反転ビット線に接続されている。
図2は図1(b)中のX−X’における断面図である。
P型半導体基板10に形成された素子分離絶縁膜11で分離された第1N型半導体領域12(N1)上に、第1ゲート絶縁膜20a及び第1ゲート電極22aが積層して形成されている。第1ゲート電極22aの両側部にはサイドウォール絶縁膜24aが形成されている。サイドウォール絶縁膜24aの両側部における第1N型半導体領域12の表層部に高濃度にP型不純物を含有するソースドレイン領域15が形成されており、さらに、サイドウォール絶縁膜24aの下部における第1N型半導体領域12の表層部に、ソースドレイン領域15に接続して、ソースドレイン領域15よりも浅く、低濃度にP型不純物を含有するエクステンション領域14が形成されている。以上のようにして、図1(b)に示すようにPMOSトランジスタである第1ロードトランジスタLTr1が構成されている。
P型半導体基板10に形成された素子分離絶縁膜11で分離された第1N型半導体領域12(N1)上に、第1ゲート絶縁膜20a及び第1ゲート電極22aが積層して形成されている。第1ゲート電極22aの両側部にはサイドウォール絶縁膜24aが形成されている。サイドウォール絶縁膜24aの両側部における第1N型半導体領域12の表層部に高濃度にP型不純物を含有するソースドレイン領域15が形成されており、さらに、サイドウォール絶縁膜24aの下部における第1N型半導体領域12の表層部に、ソースドレイン領域15に接続して、ソースドレイン領域15よりも浅く、低濃度にP型不純物を含有するエクステンション領域14が形成されている。以上のようにして、図1(b)に示すようにPMOSトランジスタである第1ロードトランジスタLTr1が構成されている。
また、上記の第1N型半導体領域12上において、図1(b)に示す第2ロードトランジスタLTr2と第2ドライバトランジスタDTr2を構成する第2ゲート絶縁膜20b及び第2ゲート電極22bが積層して形成され、第2ゲート電極22bの両側部にサイドウォール絶縁膜24bが形成されている。
ここで、第2ゲート電極22bの下面において、第2ゲート電極22bの下部における第2ゲート絶縁膜20bの一部が除去されて第1開口部R1が形成されており、第1開口部R1を介して第2ゲート電極22bが半導体基板10の第1N型半導体領域12に直接接しており、第2ゲート電極22bの下面と第1N型半導体領域12が接している領域において、第1N型半導体領域12の表層部分に第1P型コンタクト層13が形成されている。
さらに、サイドウォール絶縁膜24bの下部における第1N型半導体領域12の表層部に、上記の第1ロードトランジスタLTr1と同様のエクステンション領域14が形成されている。
これにより、第2ゲート電極22bが、第1開口部R1と、第1P型コンタクト層13及びエクステンション領域14を介して第1ロードトランジスタLTr1のソースドレイン領域15と電気的に接続している構成となる。
さらに、サイドウォール絶縁膜24bの下部における第1N型半導体領域12の表層部に、上記の第1ロードトランジスタLTr1と同様のエクステンション領域14が形成されている。
これにより、第2ゲート電極22bが、第1開口部R1と、第1P型コンタクト層13及びエクステンション領域14を介して第1ロードトランジスタLTr1のソースドレイン領域15と電気的に接続している構成となる。
また、上記の第1ゲート電極22aと第2ゲート電極22bの上層に全面に上層絶縁層25が形成されており、上層絶縁層25に、第1ロードトランジスタLTr1のソースドレイン領域15に対する第1コンタクトホールC1が開口され、第1コンタクトホールC1内に、第1ロードトランジスタLTrのソースドレイン領域に接続する第1記憶ノード配線26aが形成されている。
第1記憶ノード配線26aは、図1(b)に示すように第1ドライバトランジスタDTr1のドレイン領域と第1ロードトランジスタLTr1のドレイン領域を接続して形成されており、上記のように第1記憶ノード配線26aが第1ロードトランジスタLTr1のソースドレイン領域を介して第1開口部R1において第2ゲート電極22bに接続して、第1記憶ノードNDが構成されている。
第1記憶ノード配線26aは、図1(b)に示すように第1ドライバトランジスタDTr1のドレイン領域と第1ロードトランジスタLTr1のドレイン領域を接続して形成されており、上記のように第1記憶ノード配線26aが第1ロードトランジスタLTr1のソースドレイン領域を介して第1開口部R1において第2ゲート電極22bに接続して、第1記憶ノードNDが構成されている。
図1(b)中のY−Y’においても、図1(b)中のX−X’中の断面である図2と同様の構成となっている。
本実施形態の半導体記憶装置であるSRAMは、第1記憶ノードである第1Pチャネルトランジスタ(第1ロードトランジスタ)のソースドレイン領域が形成された領域の半導体基板(第1N型半導体領域)に第2ゲート電極の下面が直接接し、第2記憶ノードである第2Pチャネルトランジスタ(第2ロードトランジスタ)のソースドレイン領域が形成された領域の半導体基板(第2N型半導体領域)に第1ゲート電極の下面が直接接しており、第1記憶ノード配線を形成するための第1コンタクトホールの開口を第1Pチャネルトランジスタのソースドレイン領域に1つ開口すればよく、また、第2記憶ノード配線を形成するための第2コンタクトホールの開口を第2Pチャネルトランジスタのソースドレイン領域に1つ開口すればよくなり、コンタクトホールの開口数を減らして、実施が困難な製造工程を用いずに集積度を向上させることができる。
次に、本実施形態に係る半導体記憶装置(SRAM)の製造方法について図面を参照して説明する。
まず、図3(a)に示すように、例えば、P型半導体基板10に形成された素子分離絶縁膜11で分離された第1N型半導体領域12(N1)を形成し、例えば熱酸化法あるいはCVD(Chemical Vapor Deposition)などによりゲート絶縁膜20を形成する。
まず、図3(a)に示すように、例えば、P型半導体基板10に形成された素子分離絶縁膜11で分離された第1N型半導体領域12(N1)を形成し、例えば熱酸化法あるいはCVD(Chemical Vapor Deposition)などによりゲート絶縁膜20を形成する。
次に、図3(b)に示すように、例えば、フォトリソグラフィ工程により、後工程で形成する第2ゲート電極と半導体基板(第1N型半導体領域12)が接する領域を開口するパターンのレジスト膜21を形成し、レジスト膜21をマスクとして例えばRIE(反応性イオンエッチング)などのエッチング処理を行って上記の開口パターンでゲート絶縁膜20を除去し、第1開口部R1を形成する。
次に、図3(c)に示すように、例えば、上記のレジスト膜21をマスクとしてP型不純物をイオン注入して、第1N型半導体領域12の表層部分に第1P型コンタクト層13を形成する。この後、レジスト膜21を除去した後に、必要に応じて800℃〜1000℃程度の熱処理を行って第1P型コンタクト層13の不純物を活性化してもよい。
また、上記の第1開口部R1の形成工程とイオン注入による第1P型コンタクト層13の形成工程の順序を入れ替えてもよい。
また、上記の第1開口部R1の形成工程とイオン注入による第1P型コンタクト層13の形成工程の順序を入れ替えてもよい。
次に、図4(a)に示すように、例えば、CVD法により全面にポリシリコンなどの導電性材料を堆積し、ゲート電極用層22を形成する。
さらに、フォトリソグラフィ工程により、ゲート電極のパターンのレジスト膜23を形成する。
さらに、フォトリソグラフィ工程により、ゲート電極のパターンのレジスト膜23を形成する。
次に、図4(b)に示すように、例えば、レジスト膜23をマスクとして例えばRIEなどのエッチング処理を行って、第1ゲート電極22a及び第2ゲート電極22bにパターン加工する。第2ゲート電極22bは、不図示の領域において第2ロードトランジスタLTr2及び第2ドライバトランジスタDTr2のゲート電極のパターンで加工する。
上記のエッチング処理時において、ゲート絶縁膜20も同様のパターンで加工され、第1ゲート電極22a下部の第1ゲート絶縁膜20a、第2ゲート電極22b下部の第2ゲート絶縁膜20bとする。
上記のエッチング処理時において、ゲート絶縁膜20も同様のパターンで加工され、第1ゲート電極22a下部の第1ゲート絶縁膜20a、第2ゲート電極22b下部の第2ゲート絶縁膜20bとする。
次に、図5(a)に示すように、例えば、第1ゲート電極22a及び第2ゲート電極22bをマスクとしてP型不純物をイオン注入し、第1ゲート電極22a及び第2ゲート電極22bの両側部における第1N型半導体領域の表層部分にエクステンション領域14を形成する。
次に、図5(b)に示すように、例えば、CVD法などにより、第1ゲート電極22a及び第2ゲート電極22bを被覆して全面に酸化シリコン、窒化シリコンあるいはそれらの積層体などを堆積し、第1ゲート電極22a及び第2ゲート電極22bの側部の部分を残して除去するエッチバック処理を行って、第1ゲート電極22a及び第2ゲート電極22bの両側部にサイドウォール絶縁膜24a,24bを形成する。
次に、図6(a)に示すように、例えば、第1ゲート電極22a、第2ゲート電極22b及びサイドウォール絶縁膜24a,24bをマスクとしてP型不純物をイオン注入し、サイドウォール絶縁膜24aの両側部における第1N型半導体領域12の表層部にエクステンション領域14より深く、かつ高濃度にP型不純物を含有するソースドレイン領域15を形成する。この後、必要に応じて第1ゲート電極22a、第2ゲート電極22b、ソースドレイン15の表層に高融点金属シリサイドを形成してもよい。これには、例えば自己整合的に形成するサリサイドプロセスを用いることができる。
上記のように、第2ゲート電極22bの下面において、第2ゲート電極22bの下部における第2ゲート絶縁膜20bの一部を除去して第1開口部R1を形成し、第1開口部R1を介して第2ゲート電極22bが半導体基板10の第1N型半導体領域12に直接接するように形成し、さらに第2ゲート電極22bの下面と第1N型半導体領域12が接している領域において、第1N型半導体領域12の表層部分に第1P型コンタクト層13を形成し、さらに第2ゲート電極22bの両側部にもエクステンション領域14を形成していることから、第2ゲート電極22bを、第1開口部R1と、第1P型コンタクト層13及びエクステンション領域14を介して第1ロードトランジスタLTr1のソースドレイン領域15電気的に接続して形成することができる。
次に、図6(b)に示すように、例えば、CVD法などにより、第1ゲート電極22aと第2ゲート電極22bの上層に全面に酸化シリコンなどを堆積させて上層絶縁層25を形成し、フォトリソグラフィ工程により第1ロードトランジスタLTr1のソースドレイン領域15に対するコンタクトホールを開口するパターンのレジスト膜をパターン形成し、RIEなどのエッチング処理を行って、上層絶縁層25に第1ロードトランジスタLTr1のソースドレイン領域15に対する第1コンタクトホールC1を開口する。
次に、図2に示すように、例えば、第1コンタクトホールC1内を埋め込み、上層絶縁層25上に導電性材料を堆積し、エッチングなどで所定のパターンに加工することで、第1ロードトランジスタLTrのソースドレイン領域に接続する第1記憶ノード配線26aを形成する。
以上で、図2に示す構成の本実施形態に係る半導体記憶装置(SRAM)を製造することができる。
以上で、図2に示す構成の本実施形態に係る半導体記憶装置(SRAM)を製造することができる。
上記の本実施形態に係る半導体記憶装置の製造方法によれば、第1記憶ノードである第1Pチャネルトランジスタ(第1ロードトランジスタ)のソースドレイン領域が形成された領域の半導体基板(第1N型半導体領域)に第2ゲート電極の下面が直接接するように形成し、第2記憶ノードである第2Pチャネルトランジスタ(第2ロードトランジスタ)のソースドレイン領域が形成された領域の半導体基板(第2N型半導体領域)に第1ゲート電極の下面が直接接するように形成しており、第1記憶ノード配線を形成するための第1コンタクトホールの開口を第1Pチャネルトランジスタのソースドレイン領域に1つ開口すればよく、また、第2記憶ノード配線を形成するための第2コンタクトホールの開口を第2Pチャネルトランジスタのソースドレイン領域に1つ開口すればよくなり、コンタクトホールの開口数を減らして、実施が困難な製造工程を用いずに集積度を向上させることができる。
上記のゲート電極用層22をパターン加工して第1ゲート電極22a及び第2ゲート電極22bを形成する工程において、ゲート電極用層22の下層のゲート絶縁膜20はエッチングストッパとして機能する。従って、第1開口部R1が第2ゲート電極22bのパタ0んよりも広く形成されていると、第2ゲート電極22bをパターン加工する際に基板までエッチングしてしまうので、第1開口部R1のパターンは第2ゲート電極22bのパターンよりも幅を狭くしておく必要がある。
上記の第1P型コンタクト層13は、第2ゲート電極22bからのP型不純物の固相拡散によって形成してもよい。この場合、ゲート電極用層の形成後に、拡散のアニール処理を行って不純物を活性領域まで拡散させる。
また、上記のようなイオン注入と、第2ゲート電極22bからのP型不純物の固相拡散を併用してもよい。イオン注入によるP型コンタクト層に固相拡散させることで、抵抗をさらに下げることができる。
また、上記のようなイオン注入と、第2ゲート電極22bからのP型不純物の固相拡散を併用してもよい。イオン注入によるP型コンタクト層に固相拡散させることで、抵抗をさらに下げることができる。
図1(b)中のY−Y’においても、図1(b)中のX−X’中の断面に対応する上記の実施形態と同様にして製造することができる。
第2実施形態
図7(a)は本実施形態に係るSRAMにおける1つのメモリセルのレイアウトを示す平面図であり、図7(b)は図7(a)中のX−X’における断面図である。
本実施形態に係る半導体記憶装置は、実質的に第1実施形態と同様であるが、第1記憶ノード配線を形成するための第1コンタクトホールC1の開口を第2ゲート電極22bの上面に開口し、第2記憶ノード配線を形成するための第2コンタクトホールC2の開口を第1ゲート電極22aの上面に開口していることが異なる。
図7(a)は本実施形態に係るSRAMにおける1つのメモリセルのレイアウトを示す平面図であり、図7(b)は図7(a)中のX−X’における断面図である。
本実施形態に係る半導体記憶装置は、実質的に第1実施形態と同様であるが、第1記憶ノード配線を形成するための第1コンタクトホールC1の開口を第2ゲート電極22bの上面に開口し、第2記憶ノード配線を形成するための第2コンタクトホールC2の開口を第1ゲート電極22aの上面に開口していることが異なる。
上記のように、本実施形態の半導体記憶装置であるSRAMは、第1記憶ノードである第1Pチャネルトランジスタ(第1ロードトランジスタ)のソースドレイン領域が形成された領域の半導体基板(第1N型半導体領域)に第2ゲート電極の下面が直接接し、第2記憶ノードである第2Pチャネルトランジスタ(第2ロードトランジスタ)のソースドレイン領域が形成された領域の半導体基板(第2N型半導体領域)に第1ゲート電極の下面が直接接しており、第1記憶ノード配線を形成するための第1コンタクトホールの開口を第1Pチャネルトランジスタのソースドレイン領域と第2ゲート電極の上面のいずれかに開口すればよく、また、第2記憶ノード配線を形成するための第2コンタクトホールの開口を第2Pチャネルトランジスタのソースドレイン領域と第1ゲート電極の上面のいずれかに開口すればよくなり、コンタクトホールの開口数を減らして、実施が困難な製造工程を用いずに集積度を向上させることができる。
第3実施形態
図8(a)は本実施形態に係るSRAMにおける1つのメモリセルのレイアウトを示す平面図であり、図8(b)は図8(a)中のX−X’における断面図である。
本実施形態に係る半導体記憶装置は、実質的に第1実施形態と同様であるが、第1記憶ノード配線を形成するための第1コンタクトホールC1の開口を第1Pチャネルトランジスタのソースドレイン領域から第2ゲート電極22bの上面まで開口するシェアードコンタクトとし、第2記憶ノード配線を形成するための第2コンタクトホールC2の開口を第2Pチャネルトランジスタのソースドレイン領域から第1ゲート電極22aの上面まで開口するシェアードコンタクトとしていることが異なる。
図8(a)は本実施形態に係るSRAMにおける1つのメモリセルのレイアウトを示す平面図であり、図8(b)は図8(a)中のX−X’における断面図である。
本実施形態に係る半導体記憶装置は、実質的に第1実施形態と同様であるが、第1記憶ノード配線を形成するための第1コンタクトホールC1の開口を第1Pチャネルトランジスタのソースドレイン領域から第2ゲート電極22bの上面まで開口するシェアードコンタクトとし、第2記憶ノード配線を形成するための第2コンタクトホールC2の開口を第2Pチャネルトランジスタのソースドレイン領域から第1ゲート電極22aの上面まで開口するシェアードコンタクトとしていることが異なる。
本実施形態の半導体記憶装置であるSRAMでは、上記のようにシェアードコンタクトを開口する工程において、サイドウォール絶縁膜が除去されても基板側までエッチングされたりリークが発生するなどの問題がなく、従来のシェアードコンタクトのように製造工程の条件が狭くなく、実施するのが容易なプロセスとなっている。
上記の第1及び第2実施形態と同様に、コンタクトホールの開口数を減らして、実施が困難な製造工程を用いずに集積度を向上させることができる。
上記の第1及び第2実施形態と同様に、コンタクトホールの開口数を減らして、実施が困難な製造工程を用いずに集積度を向上させることができる。
第4実施形態
図9(a)は本実施形態に係るSRAMにおける1つのメモリセルのレイアウトを示す平面図であり、図9(b)は図9(a)中のX−X’における断面図である。
第2ゲート電極22bを含めてゲート電極を非常に細いパターンで形成するプロセスの場合、第2ゲート電極22bと半導体基板を接触させる第1開口部R1も非常に細くなり、開口工程の難易度が高く、第2ゲート電極22bと半導体基板のコンタクト抵抗が高くなってしまう場合がある。
本実施形態に係る半導体記憶装置は、実質的に第2実施形態と同様であるが、第2ゲート電極22bのパターンを一部第1N型半導体領域N1(12)のパターンに沿ってより広い領域に形成することで、第2ゲート電極22bと一部第1N型半導体領域が重なっている領域を広げ、第1開口部R1の面積をより広く確保することを可能にしたものである。
図9(a)は本実施形態に係るSRAMにおける1つのメモリセルのレイアウトを示す平面図であり、図9(b)は図9(a)中のX−X’における断面図である。
第2ゲート電極22bを含めてゲート電極を非常に細いパターンで形成するプロセスの場合、第2ゲート電極22bと半導体基板を接触させる第1開口部R1も非常に細くなり、開口工程の難易度が高く、第2ゲート電極22bと半導体基板のコンタクト抵抗が高くなってしまう場合がある。
本実施形態に係る半導体記憶装置は、実質的に第2実施形態と同様であるが、第2ゲート電極22bのパターンを一部第1N型半導体領域N1(12)のパターンに沿ってより広い領域に形成することで、第2ゲート電極22bと一部第1N型半導体領域が重なっている領域を広げ、第1開口部R1の面積をより広く確保することを可能にしたものである。
上記の第1〜3実施形態と同様に、コンタクトホールの開口数を減らして、実施が困難な製造工程を用いずに集積度を向上させることができる。
第5実施形態
図10は本実施形態に係るSRAMの断面図である。平面図は第1実施形態と同様であり、図2(b)中のX−X’における断面図に相当する。
本実施形態に係る半導体記憶装置は、実質的に第1実施形態と同様であるが、半導体基板として、基板10aに形成されたボトム絶縁層10b上に第1N型半導体層12などの半導体層が設けられてなる、いわゆるSOI(Silicon On Insulator)基板であることが異なる。
図10は本実施形態に係るSRAMの断面図である。平面図は第1実施形態と同様であり、図2(b)中のX−X’における断面図に相当する。
本実施形態に係る半導体記憶装置は、実質的に第1実施形態と同様であるが、半導体基板として、基板10aに形成されたボトム絶縁層10b上に第1N型半導体層12などの半導体層が設けられてなる、いわゆるSOI(Silicon On Insulator)基板であることが異なる。
本実施形態にように、基板としてSOI基板を用いた場合には、第1N型半導体領域などへのリークの問題は解消でき、上記の第1〜4実施形態と同様にして、コンタクトホールの開口数を減らして、実施が困難な製造工程を用いずに集積度を向上させることができる。
本実施形態は、上記の第1〜4実施形態のいずれの実施形態に対しても適用可能である。
本実施形態は、上記の第1〜4実施形態のいずれの実施形態に対しても適用可能である。
第6実施形態
図11は本実施形態に係るSRAMの断面図である。平面図は第4実施形態と同様であり、図9(b)中のX−X’における断面図に相当する。
本実施形態に係る半導体記憶装置は、実質的に第5実施形態と同様であるが、半導体基板としてSOI基板が用いられており、さらに第1P型コンタクト層13が形成されていないことが異なる。
図11は本実施形態に係るSRAMの断面図である。平面図は第4実施形態と同様であり、図9(b)中のX−X’における断面図に相当する。
本実施形態に係る半導体記憶装置は、実質的に第5実施形態と同様であるが、半導体基板としてSOI基板が用いられており、さらに第1P型コンタクト層13が形成されていないことが異なる。
従来方法において、第2ゲート電極22bと半導体基板を接触させる領域のゲート絶縁膜を除去して第1開口部R1などの開口部を形成するだけで、エクステンション領域14と第2ゲート電極22bとのオーバーラップ部分が存在しているので、特に上記実施形態のように第1P型コンタクト層13を形成しなくてもエクステンション領域14と第2ゲート電極22bを電気的に接続させることが可能である。
また、第2ゲート電極22bから第1N型半導体領域12へのリークが生じたとしても、素子分離絶縁膜11はボトム絶縁膜10bまで貫通して形成されており、ソースドレインもボトム絶縁膜まで拡散しているため、問題にはならない。
上記の第1〜5実施形態と同様にして、コンタクトホールの開口数を減らして、実施が困難な製造工程を用いずに集積度を向上させることができる。
本実施形態は、上記の第1〜5実施形態のいずれの実施形態に対しても適用可能である。
また、第2ゲート電極22bから第1N型半導体領域12へのリークが生じたとしても、素子分離絶縁膜11はボトム絶縁膜10bまで貫通して形成されており、ソースドレインもボトム絶縁膜まで拡散しているため、問題にはならない。
上記の第1〜5実施形態と同様にして、コンタクトホールの開口数を減らして、実施が困難な製造工程を用いずに集積度を向上させることができる。
本実施形態は、上記の第1〜5実施形態のいずれの実施形態に対しても適用可能である。
本発明は上記の実施形態に限定されない。
例えば、第1ロードトランジスタのソースドレイン領域と第2ゲート電極に対するコンタクトは、いずれか一方に対して形成されていればよく、あるいは両者に対して開口するシェアードコンタクトとすることができる。
また、例えば半導体基板は通常のバルク基板でもSOI基板でも可能である。
上記の実施形態においては1メモリセルが6個のMOSFETを有するSRAMに適用したが、これに限らず、より多くの、あるいは少ないMOSFETを有するSRAMにも適用できる。
その他、本発明の観点を逸脱しない範囲で、種々の変更が可能である。
例えば、第1ロードトランジスタのソースドレイン領域と第2ゲート電極に対するコンタクトは、いずれか一方に対して形成されていればよく、あるいは両者に対して開口するシェアードコンタクトとすることができる。
また、例えば半導体基板は通常のバルク基板でもSOI基板でも可能である。
上記の実施形態においては1メモリセルが6個のMOSFETを有するSRAMに適用したが、これに限らず、より多くの、あるいは少ないMOSFETを有するSRAMにも適用できる。
その他、本発明の観点を逸脱しない範囲で、種々の変更が可能である。
本発明の半導体記憶装置は、例えば1メモリセルが6個のMOSFETを有するSRAMに適用できる。
本発明の半導体記憶装置の製造方法は、例えば1メモリセルが6個のMOSFETを有するSRAMの製造方法に適用できる。
10…P型半導体基板、10a…基板、10b…ボトム絶縁層、11…素子分離絶縁膜、12…第1N型半導体領域、13…第1P型コンタクト層、14…エクステンション領域、15…ソースドレイン領域、20…ゲート絶縁膜、20a…第1ゲート絶縁膜、20b…第2ゲート絶縁膜、21…レジスト膜、22…ゲート電極用層、22a…第1ゲート電極、22b…第2ゲート電極、22c…第3ゲート電極、22d…第4ゲート電極、23…レジスト膜、24a,24b…サイドウォール絶縁膜、25…上層絶縁層、26a…第1記憶ノード配線、26b…第2記憶ノード配線、P1…第1P型半導体領域、P2…第2P型半導体領域、N1…第1N型半導体領域、N2…第2N型半導体領域、LTr1…第1ロードトランジスタ、LTr2…第2ロードトランジスタ、DTr1…第1ドライバトランジスタ、DTr2…第2ドライバトランジスタ、TTr1…第1転送トランジスタ、TTr2…第2転送トランジスタ、I…素子分離絶縁膜、R1…第1開口部、R2…第2開口部、C1…第1コンタクトホール、C2…第2コンタクトホール、WL…ワード線、BL…ビット線、BL…反転ビット線、ND…第1記憶ノード、ND…第2記憶ノード
Claims (16)
- 半導体基板に形成された第1Nチャネルトランジスタと第1Pチャネルトランジスタを有して第1記憶ノードが構成される第1インバータと、前記半導体基板に形成された第2Nチャネルトランジスタと第2Pチャネルトランジスタを有して第2記憶ノードが構成される第2インバータとを有するメモリセルが複数個集積された半導体記憶装置であって、
前記第1記憶ノードである前記第1Pチャネルトランジスタのソースドレイン領域が形成された領域の前記半導体基板に、前記第2Nチャネルトランジスタと前記第2Pチャネルトランジスタを構成する第2ゲート電極の下面が直接接して電気的に接続されており、
前記第2記憶ノードである前記第2Pチャネルトランジスタのソースドレイン領域が形成された領域の前記半導体基板に、前記第1Nチャネルトランジスタと前記第1Pチャネルトランジスタを構成する第1ゲート電極の下面が直接接して電気的に接続されている
半導体記憶装置。 - 前記第2ゲート電極の下部に形成された第2ゲート絶縁膜の一部が除去されて、前記第2ゲート電極の下面が前記第1記憶ノードである前記第1Pチャネルトランジスタのソースドレイン領域が形成された前記半導体基板に直接接しており、
前記第1ゲート電極の下部に形成された第1ゲート絶縁膜の一部が除去されて、前記第1ゲート電極の下面が前記第2記憶ノードである前記第2Pチャネルトランジスタのソースドレイン領域が形成された前記半導体基板に直接接している
請求項1に記載の半導体記憶装置。 - 前記第2ゲート電極の下面と前記半導体基板が接している領域において、前記半導体基板の表層部分に第1P型コンタクト層が形成されており、
前記第1ゲート電極の下面と前記半導体基板が接している領域において、前記半導体基板の表層部分に第2P型コンタクト層が形成されている
請求項1に記載の半導体記憶装置。 - 前記半導体基板が、基板に形成されたボトム絶縁層上に半導体層が設けられてなる基板である
請求項1に記載の半導体記憶装置。 - 前記第1Nチャネルトランジスタ、前記第1Pチャネルトランジスタ、前記第2Nチャネルトランジスタ及び前記第2Pチャネルトランジスタの上層に上層絶縁層が形成されており、
前記上層絶縁層に、前記第1記憶ノードである前記第1Pチャネルトランジスタのソースドレイン領域に対する第1コンタクトホールが開口され、前記第1コンタクトホール内に、前記第1Pチャネルトランジスタのソースドレイン領域を介して前記第2ゲート電極に接続する第1記憶ノード配線が形成されており、
前記上層絶縁層に、前記第2記憶ノードである前記第2Pチャネルトランジスタのソースドレイン領域に対する第2コンタクトホールが開口され、前記第2コンタクトホール内に、前記第2Pチャネルトランジスタのソースドレイン領域を介して前記第1ゲート電極に接続する第2記憶ノード配線が形成されている
請求項1に記載の半導体記憶装置。 - 前記第1Nチャネルトランジスタ、前記第1Pチャネルトランジスタ、前記第2Nチャネルトランジスタ及び前記第2Pチャネルトランジスタの上層に上層絶縁層が形成されており、
前記上層絶縁層に、前記第1記憶ノードである前記第2ゲート電極の上面に対する第1コンタクトホールが開口され、前記第1コンタクトホール内に、前記第2ゲート電極を介して前記第1Pチャネルトランジスタのソースドレイン領域に接続する第1記憶ノード配線が形成されており、
前記上層絶縁層に、前記第2記憶ノードである前記第1ゲート電極の上面に対する第2コンタクトホールが開口され、前記第2コンタクトホール内に、前記第1ゲート電極を解して前記第2Pチャネルトランジスタのソースドレイン領域に接続する第2記憶ノード配線が形成されている
請求項1に記載の半導体記憶装置。 - 前記第1Nチャネルトランジスタ、前記第1Pチャネルトランジスタ、前記第2Nチャネルトランジスタ及び前記第2Pチャネルトランジスタの上層に上層絶縁層が形成されており、
前記上層絶縁層に、前記第1記憶ノードである前記第1Pチャネルトランジスタのソースドレイン領域及び前記第2ゲート電極の上面に対する第1コンタクトホールが開口され、前記第1コンタクトホール内に第1記憶ノード配線が形成されており、
前記上層絶縁層に、前記第2記憶ノードである前記第2Pチャネルトランジスタのソースドレイン領域及び前記第1ゲート電極の上面に対する第2コンタクトホールが開口され、前記第2コンタクトホール内に第2記憶ノード配線が形成されている
請求項1に記載の半導体記憶装置。 - 半導体基板に形成された第1Nチャネルトランジスタと第1Pチャネルトランジスタを有して第1記憶ノードが構成される第1インバータと、前記半導体基板に形成された第2Nチャネルトランジスタと第2Pチャネルトランジスタを有して第2記憶ノードが構成される第2インバータとを有するメモリセルが複数個集積された半導体記憶装置の製造方法であって、
前記第1Nチャネルトランジスタと前記第1Pチャネルトランジスタを構成する第1ゲート電極を、前記第1ゲート電極の下面が前記第2記憶ノードである前記第2Pチャネルトランジスタのソースドレイン領域が形成された領域の前記半導体基板に直接接するように形成し、前記第2Nチャネルトランジスタと前記第2Pチャネルトランジスタを構成する第2ゲート電極を、前記第2ゲート電極の下面が前記第1記憶ノードである前記第1Pチャネルトランジスタのソースドレイン領域が形成された領域の前記半導体基板に直接接するように形成する工程を有する
半導体記憶装置の製造方法。 - 前記第1ゲート電極及び前記第2ゲート電極を形成する工程の前に、前記第1ゲート電極の下部に形成された第1ゲート絶縁膜の一部及び前記第2ゲート電極の下部に形成された第2ゲート絶縁膜の一部を除去する工程をさらに有する
請求項8に記載の半導体記憶装置の製造方法。 - 前記第2ゲート電極の下面と前記半導体基板が接している領域において、前記半導体基板の表層部分に第1P型コンタクト層を形成し、前記第1ゲート電極の下面と前記半導体基板が接している領域において、前記半導体基板の表層部分に第2P型コンタクト層が形成する工程をさらに有する
請求項8に記載の半導体記憶装置の製造方法。 - 前記第1P型コンタクト層及び前記第2P型コンタクト層を形成する工程として、前記第1P型コンタクト層及び前記第2P型コンタクト層となる領域の前記半導体基板の表層部分にP型不純物をイオン注入する
請求項10に記載の半導体記憶装置の製造方法。 - 前記第1P型コンタクト層及び前記第2P型コンタクト層を形成する工程として、前記第1P型コンタクト層及び前記第2P型コンタクト層となる領域の前記半導体基板の表層部分に前記第1ゲート電極及び前記第2ゲート電極からP型不純物を拡散させる
請求項10に記載の半導体記憶装置の製造方法。 - 前記半導体基板として、基板に形成されたボトム絶縁層上に半導体層が設けられてなる基板を用いる
請求項8に記載の半導体記憶装置の製造方法。 - 前記第1Nチャネルトランジスタ、前記第1Pチャネルトランジスタ、前記第2Nチャネルトランジスタ及び前記第2Pチャネルトランジスタの上層に上層絶縁層を形成する工程と、
前記上層絶縁層に、前記第1記憶ノードである前記第1Pチャネルトランジスタのソースドレイン領域に対する第1コンタクトホールと前記第2記憶ノードである前記第2Pチャネルトランジスタのソースドレイン領域に対する第2コンタクトホールを開口する工程と、
前記第1コンタクトホール内に、前記第1Pチャネルトランジスタのソースドレイン領域を介して前記第2ゲート電極に接続する第1記憶ノード配線を形成し、前記第2コンタクトホール内に、前記第2Pチャネルトランジスタのソースドレイン領域を介して前記第1ゲート電極に接続する第2記憶ノード配線を形成工程と
をさらに有する請求項8に記載の半導体記憶装置の製造方法。 - 前記第1Nチャネルトランジスタ、前記第1Pチャネルトランジスタ、前記第2Nチャネルトランジスタ及び前記第2Pチャネルトランジスタの上層に上層絶縁層を形成する工程と、
前記上層絶縁層に、前記第1記憶ノードである前記第2ゲート電極の上面に対する第1コンタクトホールを開口し、前記上層絶縁層に、前記第2記憶ノードである前記第1ゲート電極の上面に対する第2コンタクトホールが開口する工程と、
前記第1コンタクトホール内に、前記第2ゲート電極を介して前記第1Pチャネルトランジスタのソースドレイン領域に接続する第1記憶ノード配線を形成し、前記第2コンタクトホール内に、前記第1ゲート電極を解して前記第2Pチャネルトランジスタのソースドレイン領域に接続する第2記憶ノード配線を形成する工程と
をさらに有する請求項8に記載の半導体記憶装置の製造方法。 - 前記第1Nチャネルトランジスタ、前記第1Pチャネルトランジスタ、前記第2Nチャネルトランジスタ及び前記第2Pチャネルトランジスタの上層に上層絶縁層を形成する工程と、
前記上層絶縁層に、前記第1記憶ノードである前記第1Pチャネルトランジスタのソースドレイン領域及び前記第2ゲート電極の上面に対する第1コンタクトホールを開口し、前記第2記憶ノードである前記第2Pチャネルトランジスタのソースドレイン領域及び前記第1ゲート電極の上面に対する第2コンタクトホールが開口する工程と、
前記第1コンタクトホール内に第1記憶ノード配線が形成し、前記第2コンタクトホール内に第2記憶ノード配線を形成する工程と
をさらに有する請求項8に記載の半導体記憶装置の製造方法。
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