JP3063179B2 - 半導体メモリ装置 - Google Patents
半導体メモリ装置Info
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- 239000010408 film Substances 0.000 description 18
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- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 5
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- Semiconductor Memories (AREA)
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本願の発明は、積み上げCMOS
型SRAMと称されている半導体メモリ装置に関するも
のである。
型SRAMと称されている半導体メモリ装置に関するも
のである。
【0002】
【従来の技術】図3は、完全CMOS型SRAMのメモ
リセルの等価回路を示している。このメモリセルのフリ
ップフロップ11は駆動用のNMOSトランジスタ1
2、13と負荷用のPMOSトランジスタ14、15と
から成っており、このフリップフロップ11と転送用の
NMOSトランジスタ16、17とでメモリセルが構成
されている。
リセルの等価回路を示している。このメモリセルのフリ
ップフロップ11は駆動用のNMOSトランジスタ1
2、13と負荷用のPMOSトランジスタ14、15と
から成っており、このフリップフロップ11と転送用の
NMOSトランジスタ16、17とでメモリセルが構成
されている。
【0003】NMOSトランジスタ12、13のソース
領域には接地線21が接続されており、PMOSトラン
ジスタ14、15のソース領域には電源線22が接続さ
れている。また、ワード線23がNMOSトランジスタ
16、17のゲート電極になっており、これらのNMO
Sトランジスタ16、17の各々の一方のソース・ドレ
イン領域に真補のビット線24、25が接続されてい
る。
領域には接地線21が接続されており、PMOSトラン
ジスタ14、15のソース領域には電源線22が接続さ
れている。また、ワード線23がNMOSトランジスタ
16、17のゲート電極になっており、これらのNMO
Sトランジスタ16、17の各々の一方のソース・ドレ
イン領域に真補のビット線24、25が接続されてい
る。
【0004】図4は、この様な完全CMOS型SRAM
のうちで、PMOSトランジスタ14、15を多結晶S
i薄膜トランジスタで構成し、且つこれらのPMOSト
ランジスタ14、15をNMOSトランジスタ12、1
3上に積み上げることによって、メモリセル面積を抵抗
負荷型SRAM並みに縮小した積み上げCMOS型SR
AMの一従来例を示している(例えば、「Sympos
ium on VLSI Technology(19
90)」P.19〜20)。
のうちで、PMOSトランジスタ14、15を多結晶S
i薄膜トランジスタで構成し、且つこれらのPMOSト
ランジスタ14、15をNMOSトランジスタ12、1
3上に積み上げることによって、メモリセル面積を抵抗
負荷型SRAM並みに縮小した積み上げCMOS型SR
AMの一従来例を示している(例えば、「Sympos
ium on VLSI Technology(19
90)」P.19〜20)。
【0005】この一従来例では、NMOSトランジスタ
12、13、16、17のソース・ドレイン領域になっ
ているN+ 拡散層26a〜26gが、半導体基板の活性
領域中に形成されている。半導体基板上の絶縁膜(図示
せず)上には、NMOSトランジスタ12、13のゲー
ト電極12a、13aとワード線23とが、第1層目の
ポリサイド層によって形成されている。
12、13、16、17のソース・ドレイン領域になっ
ているN+ 拡散層26a〜26gが、半導体基板の活性
領域中に形成されている。半導体基板上の絶縁膜(図示
せず)上には、NMOSトランジスタ12、13のゲー
ト電極12a、13aとワード線23とが、第1層目の
ポリサイド層によって形成されている。
【0006】半導体基板上の絶縁膜に形成されているコ
ンタクト孔(図示せず)を介して、ゲート電極12aが
N+ 拡散層26d、26fにコンタクトしており、ゲー
ト電極13aがN+ 拡散層26bにコンタクトしてい
る。
ンタクト孔(図示せず)を介して、ゲート電極12aが
N+ 拡散層26d、26fにコンタクトしており、ゲー
ト電極13aがN+ 拡散層26bにコンタクトしてい
る。
【0007】ゲート電極12a、13a、ワード線23
及び半導体基板の表面は層間絶縁膜(図示せず)に覆わ
れており、この層間絶縁膜上には、電源線22とこの電
源線22に連なっているPMOSトランジスタ14、1
5の活性層27、28とが、第2層目の多結晶Si層に
よって形成されている。
及び半導体基板の表面は層間絶縁膜(図示せず)に覆わ
れており、この層間絶縁膜上には、電源線22とこの電
源線22に連なっているPMOSトランジスタ14、1
5の活性層27、28とが、第2層目の多結晶Si層に
よって形成されている。
【0008】活性層27、28のうちのドレイン領域2
7a、28aは、その下層の層間絶縁膜に形成されてい
るコンタクト孔31、32を介して、ゲート電極13
a、12aに夫々コンタクトしている。
7a、28aは、その下層の層間絶縁膜に形成されてい
るコンタクト孔31、32を介して、ゲート電極13
a、12aに夫々コンタクトしている。
【0009】電源線22や活性層27、28等はゲート
絶縁膜(図示せず)に覆われており、このゲート絶縁膜
上には、PMOSトランジスタ14、15のゲート電極
14a、15aが、第3層目の多結晶Si層によって形
成されている。
絶縁膜(図示せず)に覆われており、このゲート絶縁膜
上には、PMOSトランジスタ14、15のゲート電極
14a、15aが、第3層目の多結晶Si層によって形
成されている。
【0010】ゲート電極14a、15aは、その下層の
ゲート絶縁膜に形成されているコンタクト孔33、34
を介して、PMOSトランジスタ15、14のドレイン
領域28a、27aに夫々コンタクトしている。
ゲート絶縁膜に形成されているコンタクト孔33、34
を介して、PMOSトランジスタ15、14のドレイン
領域28a、27aに夫々コンタクトしている。
【0011】ゲート電極14a、15a等は層間絶縁膜
(図示せず)に覆われており、この層間絶縁膜上には、
接地線21とワード線23の分路35と配線層36、3
7とが、第1層目の金属層によって形成されている。
(図示せず)に覆われており、この層間絶縁膜上には、
接地線21とワード線23の分路35と配線層36、3
7とが、第1層目の金属層によって形成されている。
【0012】接地線21は、その下層の絶縁膜に形成さ
れているコンタクト孔38、39を介して、N+ 拡散層
26a、26cにコンタクトしている。分路35は、所
定のメモリセル毎に、ワード線23にコンタクトしてい
る。また配線層36、37は、その下層の絶縁膜に形成
されているコンタクト孔41等を介して、N+ 拡散層2
6e、26gに夫々コンタクトしている。
れているコンタクト孔38、39を介して、N+ 拡散層
26a、26cにコンタクトしている。分路35は、所
定のメモリセル毎に、ワード線23にコンタクトしてい
る。また配線層36、37は、その下層の絶縁膜に形成
されているコンタクト孔41等を介して、N+ 拡散層2
6e、26gに夫々コンタクトしている。
【0013】接地線21、分路35及び配線層36、3
7等は層間絶縁膜(図示せず)に覆われており、この層
間絶縁膜上には、ビット線24、25が、第2層目の金
属層によって形成されている。
7等は層間絶縁膜(図示せず)に覆われており、この層
間絶縁膜上には、ビット線24、25が、第2層目の金
属層によって形成されている。
【0014】ビット線24、25は、その下層の層間絶
縁膜に形成されているコンタクト孔42等を介して、ワ
ード線23等の上層で配線層36、37に夫々コンタク
トしている。
縁膜に形成されているコンタクト孔42等を介して、ワ
ード線23等の上層で配線層36、37に夫々コンタク
トしている。
【0015】ところで、積み上げCMOS型SRAMで
は、負荷用のPMOSトランジスタ14、15のオン/
オフ電流比を大きくすれば、メモリセルのデータ保持特
性を高めることができる。このため、PMOSトランジ
スタ14、15の活性層27、28の膜厚を薄くして、
PMOSトランジスタ14、15のオフ電流を減少させ
ることが考えられる。
は、負荷用のPMOSトランジスタ14、15のオン/
オフ電流比を大きくすれば、メモリセルのデータ保持特
性を高めることができる。このため、PMOSトランジ
スタ14、15の活性層27、28の膜厚を薄くして、
PMOSトランジスタ14、15のオフ電流を減少させ
ることが考えられる。
【0016】
【発明が解決しようとする課題】しかし、図4に示した
一従来例では、活性層27、28と電源線22とが共に
第2層目の多結晶Si層によって形成されており、活性
層27、28の膜厚を薄くすると、電源線22の膜厚も
薄くなる。この結果、PMOSトランジスタ14、15
のオン電流も減少し、結局、PMOSトランジスタ1
4、15のオン/オフ電流比を大きくすることができな
い。
一従来例では、活性層27、28と電源線22とが共に
第2層目の多結晶Si層によって形成されており、活性
層27、28の膜厚を薄くすると、電源線22の膜厚も
薄くなる。この結果、PMOSトランジスタ14、15
のオン電流も減少し、結局、PMOSトランジスタ1
4、15のオン/オフ電流比を大きくすることができな
い。
【0017】
【課題を解決するための手段】請求項1の半導体メモリ
装置では、負荷用トランジスタ14、15のゲート電極
14a、15aと同一層の導電層が電源線22の分路4
5になっている。
装置では、負荷用トランジスタ14、15のゲート電極
14a、15aと同一層の導電層が電源線22の分路4
5になっている。
【0018】請求項2の半導体メモリ装置では、電源線
22と分路45とのうちの一方を貫通するコンタクト孔
54を介して他方が給電線53にコンタクトしている。
22と分路45とのうちの一方を貫通するコンタクト孔
54を介して他方が給電線53にコンタクトしている。
【0019】
【作用】請求項1の半導体メモリ装置では、半導体薄膜
のうちで負荷用トランジスタ14、15のソース領域側
である電源線22に分路45が設けられているので、負
荷用トランジスタ14、15のオフ電流を減少させるた
めに半導体薄膜を薄くしても、電源線22の抵抗の増大
が抑制される。従って、負荷用トランジスタ14、15
のオン電流の減少も抑制され、負荷用トランジスタ1
4、15のオン/オフ電流比を大きくすることができ
る。
のうちで負荷用トランジスタ14、15のソース領域側
である電源線22に分路45が設けられているので、負
荷用トランジスタ14、15のオフ電流を減少させるた
めに半導体薄膜を薄くしても、電源線22の抵抗の増大
が抑制される。従って、負荷用トランジスタ14、15
のオン電流の減少も抑制され、負荷用トランジスタ1
4、15のオン/オフ電流比を大きくすることができ
る。
【0020】しかも、電源線22の分路45を形成して
いる導電層は負荷用トランジスタ14、15のゲート電
極14a、15aの形成にも用いられているので、分路
45を形成するために余分の工程を必要としない。
いる導電層は負荷用トランジスタ14、15のゲート電
極14a、15aの形成にも用いられているので、分路
45を形成するために余分の工程を必要としない。
【0021】請求項2の半導体メモリ装置では、給電線
53用のコンタクト孔54の開孔に際して、電源線22
と分路45とのうちの上側の層が下側の層に対する緩衝
層になる。このため、これらの層が薄くても、下側の層
は貫通しない様なエッチングが可能である。従って、単
一のコンタクト孔54のみで接続が可能であり、接続部
の面積が小さくてよい。
53用のコンタクト孔54の開孔に際して、電源線22
と分路45とのうちの上側の層が下側の層に対する緩衝
層になる。このため、これらの層が薄くても、下側の層
は貫通しない様なエッチングが可能である。従って、単
一のコンタクト孔54のみで接続が可能であり、接続部
の面積が小さくてよい。
【0022】
【実施例】以下、本願の発明の一実施例を図1〜3を参
照しながら説明するが、図4に示した一従来例と同一の
構成部分には同一の符号を付して適宜その説明を省略す
る。
照しながら説明するが、図4に示した一従来例と同一の
構成部分には同一の符号を付して適宜その説明を省略す
る。
【0023】本実施例も、フリップフロップ11の駆動
用のNMOSトランジスタ12、13と転送用のNMO
Sトランジスタ16、17とについては、上述の一従来
例と実質的に同様の構成を有している。
用のNMOSトランジスタ12、13と転送用のNMO
Sトランジスタ16、17とについては、上述の一従来
例と実質的に同様の構成を有している。
【0024】しかし本実施例では、接地線21と配線層
43とが、第2層目のポリサイド層によって形成されて
いる。配線層43は、その下層の層間絶縁膜に形成され
ているコンタクト孔44を介して、ゲート電極12aに
コンタクトしている。
43とが、第2層目のポリサイド層によって形成されて
いる。配線層43は、その下層の層間絶縁膜に形成され
ているコンタクト孔44を介して、ゲート電極12aに
コンタクトしている。
【0025】PMOSトランジスタ14、15のゲート
電極14a、15aと電源線22の分路45とが、10
00Å程度の膜厚の第3層目の多結晶Si層によって形
成されている。ゲート電極14a、15aは、その下層
の層間絶縁膜に形成されているコンタクト孔46、47
を介して、配線層43及びゲート電極13aに夫々コン
タクトしている。
電極14a、15aと電源線22の分路45とが、10
00Å程度の膜厚の第3層目の多結晶Si層によって形
成されている。ゲート電極14a、15aは、その下層
の層間絶縁膜に形成されているコンタクト孔46、47
を介して、配線層43及びゲート電極13aに夫々コン
タクトしている。
【0026】なお、ゲート電極14a、15aには、閾
値電圧等の制御性を高めるために、N型不純物がドープ
されている。また、分路45には、P型不純物がドープ
されている電源線22とのコンタクト部でPN接合を形
成しない様に、P型不純物がドープされている。
値電圧等の制御性を高めるために、N型不純物がドープ
されている。また、分路45には、P型不純物がドープ
されている電源線22とのコンタクト部でPN接合を形
成しない様に、P型不純物がドープされている。
【0027】電源線22とこの電源線22に連なってい
るPMOSトランジスタ14、15の活性層27、28
とは、200Å程度の膜厚の第4層目の多結晶Si層に
よって形成されている。
るPMOSトランジスタ14、15の活性層27、28
とは、200Å程度の膜厚の第4層目の多結晶Si層に
よって形成されている。
【0028】活性層27、28のうちのドレイン領域2
7a、28aは、その下層の絶縁膜に形成されているコ
ンタクト孔51、52を介して、ゲート電極15a及び
配線層43に夫々コンタクトしている。また電源線22
は、16セルか32セル毎に、分路45にコンタクトし
ている。
7a、28aは、その下層の絶縁膜に形成されているコ
ンタクト孔51、52を介して、ゲート電極15a及び
配線層43に夫々コンタクトしている。また電源線22
は、16セルか32セル毎に、分路45にコンタクトし
ている。
【0029】ビット線24、25はAl層によって形成
されており、コンタクト孔41等を介してN+ 拡散層2
6e、26gに夫々直接にコンタクトしている。
されており、コンタクト孔41等を介してN+ 拡散層2
6e、26gに夫々直接にコンタクトしている。
【0030】また、メモリセルアレイのブロックの端部
には、図2(A)または(B)に示す様に、給電線53
がAl層によって形成されている。図2(A)及び
(B)の何れの場合においても、電源線22を貫通する
コンタクト孔54を介して給電線53が分路45にコン
タクトしており、電源線22と分路45とはコンタクト
孔55、56等を介して互いにコンタクトしている。
には、図2(A)または(B)に示す様に、給電線53
がAl層によって形成されている。図2(A)及び
(B)の何れの場合においても、電源線22を貫通する
コンタクト孔54を介して給電線53が分路45にコン
タクトしており、電源線22と分路45とはコンタクト
孔55、56等を介して互いにコンタクトしている。
【0031】この様な本実施例では、図2(A)及び
(B)の何れの場合においても、コンタクト孔54の開
孔に際して、電源線22がエッチングの緩衝層になる。
この結果、分路45の過剰なエッチングが防止されて、
コンタクト孔54が分路45を貫通することはない。
(B)の何れの場合においても、コンタクト孔54の開
孔に際して、電源線22がエッチングの緩衝層になる。
この結果、分路45の過剰なエッチングが防止されて、
コンタクト孔54が分路45を貫通することはない。
【0032】これに対して、分路45に対して直接にコ
ンタクト孔54を開孔しようとすると、分路45の膜厚
が既述の様に1000Å程度と薄いので、コンタクト孔
54が分路45を貫通するおそれがある。また、電源線
22の膜厚は既述の様に200Å程度であるので、この
電源線22に対して直接にコンタクト孔54を開孔する
ことは更に困難である。
ンタクト孔54を開孔しようとすると、分路45の膜厚
が既述の様に1000Å程度と薄いので、コンタクト孔
54が分路45を貫通するおそれがある。また、電源線
22の膜厚は既述の様に200Å程度であるので、この
電源線22に対して直接にコンタクト孔54を開孔する
ことは更に困難である。
【0033】一方、この様なコンタクト孔54の開孔の
困難性を克服するために、半導体基板のP+ 拡散層(図
示せず)を介して分路45または電源線22と給電線5
3とを接続する方法も考えられる。しかし、この方法で
は、Pウェルに対して広い分離幅が必要であるので、接
続部の面積が大きくなる。
困難性を克服するために、半導体基板のP+ 拡散層(図
示せず)を介して分路45または電源線22と給電線5
3とを接続する方法も考えられる。しかし、この方法で
は、Pウェルに対して広い分離幅が必要であるので、接
続部の面積が大きくなる。
【0034】しかし、本実施例では、上述の様に分路4
5に対してコンタクト孔54を開孔することができるの
で、接続部の面積が小さくてよい。
5に対してコンタクト孔54を開孔することができるの
で、接続部の面積が小さくてよい。
【0035】
【発明の効果】請求項1の半導体メモリ装置では、負荷
用トランジスタのオン/オフ電流比を大きくすることが
でき、しかも分路を形成するために余分の工程を必要と
しないので、製造工程を増加させることなくデータ保持
特性を高めることができる。
用トランジスタのオン/オフ電流比を大きくすることが
でき、しかも分路を形成するために余分の工程を必要と
しないので、製造工程を増加させることなくデータ保持
特性を高めることができる。
【0036】請求項2の半導体メモリ装置では、電源線
及びその分路に対する給電線の接続部の面積が小さくて
よいので、高集積化が可能である。
及びその分路に対する給電線の接続部の面積が小さくて
よいので、高集積化が可能である。
【図1】本願の発明の一実施例におけるメモリセルの平
面図である。
面図である。
【図2】一実施例の要部の側断面図である。
【図3】本願の発明を適用し得る完全CMOS型SRA
Mのメモリセルの等価回路図である。
Mのメモリセルの等価回路図である。
【図4】本願の発明の一従来例におけるメモリセルの平
面図である。
面図である。
14 PMOSトランジスタ 14a ゲート電極 15 PMOSトランジスタ 15a ゲート電極 22 電源線 45 分路 53 給電線 54 コンタクト孔
Claims (2)
- 【請求項1】第1導電型チャネルの一対の駆動用トラン
ジスタと第2導電型チャネルの一対の負荷用トランジス
タとで形成されたフリップフロップを用いてメモリセル
が構成されており、前記負荷用トランジスタの活性層が
半導体薄膜によって形成されており、前記半導体薄膜の
うちで前記負荷用トランジスタのソース領域側が電源線
になっている半導体メモリ装置において、前記負荷用ト
ランジスタのゲート電極と同一層の導電層が前記電源線
の分路になっている半導体メモリ装置。 - 【請求項2】前記電源線と前記分路とのうちの一方を貫
通するコンタクト孔を介して他方が給電線にコンタクト
している請求項1記載の半導体メモリ装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3018385A JP3063179B2 (ja) | 1991-01-18 | 1991-01-18 | 半導体メモリ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3018385A JP3063179B2 (ja) | 1991-01-18 | 1991-01-18 | 半導体メモリ装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH04236460A JPH04236460A (ja) | 1992-08-25 |
JP3063179B2 true JP3063179B2 (ja) | 2000-07-12 |
Family
ID=11970253
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP3018385A Expired - Fee Related JP3063179B2 (ja) | 1991-01-18 | 1991-01-18 | 半導体メモリ装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3063179B2 (ja) |
-
1991
- 1991-01-18 JP JP3018385A patent/JP3063179B2/ja not_active Expired - Fee Related
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Publication number | Publication date |
---|---|
JPH04236460A (ja) | 1992-08-25 |
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