JP3125858B2 - 半導体記憶装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は半導体記憶装置に係り、
特に高集積，超低消費電力で、しかもソフトエラー耐性
の高いスタティック型ランダムアクセスメモリ装置およ
びその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】絶縁ゲート型電界効果トランジスタ（Ｉ
ＧＦＥＴ，以下もっとも一般的なＭＯＳトランジスタと
略す）を用いた従来の高集積スタティック型ランダムア
クセスメモリセルは、図６の等価回路に示すように２個
の駆動用ＭＯＳトランジスタ（Ｔ1，Ｔ2）を交差接続し
て成るフリップフロップ回路と、このフリップフロップ
回路の２個の記憶ノードＮ1，Ｎ2に接続されている情報
を保持するために微小な電流を記憶ノードＮ1，Ｎ2に供
給するための高抵抗素子Ｒ1，Ｒ2、および上記記憶ノー
ドＮ1，Ｎ2に接続されている情報の「書き込み」，「読
み出し」を行なうための転送用ＭＯＳトランジスタ（Ｔ
3，Ｔ4）で構成されており、フリップフロップ回路には
電源電圧ＶＣＣと接地電位が供給されており、転送用Ｍ
ＯＳトランジスタにはデータ線１，１′が接続されてお
り、共通ゲートはワード線２となっている。このような
スタティック型ランダムアクセスメモリセルの動作はよ
く知られているように、ワード線を活性化し、転送用Ｍ
ＯＳトランジスタを介してデータ線から“Ｈｉｇｈ”ま
たは“Ｌｏｗ”の情報を記憶ノードＮ1，Ｎ2に記憶させ
たり、逆に記憶ノードの状態を読み出す。

【０００３】図７は上記のスタティック型ランダムアク
セスメモリセルの従来技術の平面図を示すもので、例え
ば日経エレクトロニクス誌１９８４年５月２１日号の第
１８１頁から第１９９頁に記載されている。以下、図７
を参照して、従来の技術についてさらに詳しく述べる。

【０００４】図７において、ゲート電極７ｃ，７ｄは駆
動用ＭＯＳトランジスタＴ1，Ｔ2のゲート電極であり、
ゲート電極５ａは転送用ＭＯＳトランジスタＴ3，Ｔ4の
共通のゲート電極である。駆動用ＭＯＳトランジスタＴ
1のドレインとなる高濃度のｎ型不純物領域３ｄは転送
用ＭＯＳトランジスタＴ3のｎ型不純物領域と共通であ
り、さらに駆動用ＭＯＳトランジスタＴ2のドレインと
なる高濃度ｎ型不純物領域３ｅはゲート電極５ｂにより
転送用ＭＯＳトランジスタＴ4のｎ型不純物領域３ｃと
電気的に接続されており、該駆動用ＭＯＳトランジスタ
Ｔ2のゲート電極５ｃは転送ＭＯＳトランジスタＴ3と駆
動ＭＯＳトランジスタＴ1の共通のｎ型不純物領域３ｄ
に電気的に接続されており、スタティック型ランダムア
クセスメモリセルのフリップフロップ回路の交差接続を
達成している。

【０００５】また、ゲート電極５ｂ，５ｃには接続孔６
ａ，６ｂが開孔されており、高抵抗ポリシリコン膜７
ｃ，７ｄが低抵抗ポリシリコン膜７ａ，７ｂを介してゲ
ート電極５ａ，５ｃに接続されている。さらに低抵抗ポ
リシリコン膜７ｅは高抵抗ポリシリコン膜につながる共
通の電源配線となっている。

【０００６】また、アルミニウム電極９ａ，９ｂはメモ
リセル内の２本のデータ線であり、接続孔８ａ，８ｂを
介して転送用ＭＯＳトランジスタＴ4，Ｔ3の高濃度ｎ型
不純物領域３ａ，３ｂに電気的に接続されている。従来
構造のスタティックメモリセルの問題点を述べる。

【０００７】メモリチップに封止を用いるレジン等の材
料やアルミニウム等の配線材料の中に微量に含まれてい
るウラニウム（Ｕ）やトリウム（Ｔｈ）が崩壊するとき
に発生するα線がメモリセル内の“Ｈｉｇｈ”状態にあ
る記憶ノード部に入射すると、α線の飛程に沿って電子
−正孔対が発生し、空乏層内で電界によって記憶ノード
に引き寄せられ、記憶ノードの電位を変動させ、この結
果電位変動がフリップフロップの反転に十分な値であれ
ばメモリの情報が破壊される。これがソフトエラーと呼
ばれる現象であり、記憶ノードの蓄積電荷量を大きくす
るか、記憶ノード部に形成されているｐｎ接合の面積を
低減し収集電荷量を小さくすれば上記ソフトエラーを低
減することができる。ところが従来のメモリセル構造で
記憶ノード部のｐｎ接合の面積を小さくするためには次
のような問題があった。

【０００８】（１）例えば図７の駆動用ＭＯＳトランジ
スタＴ1のドレイン領域から成る記憶ノードについて説
明すると、接続孔４ｂとゲート電極５ａ，５ｂの間には
マスク合わせずれ等によりこれらが重ならないよう予め
余裕をとる必要があり、しかも、ゲート電極５ａと５ｂ
の距離はゲート電極５ｃを高濃度ｎ型不純物領域３ａに
接続しなければならないために転送用ＭＯＳトランジス
タＴ3のゲート電極５ａと駆動用ＭＯＳトランジスタＴ1
のゲート電極５ｂの距離を加工し得る最小寸法にまで縮
小することはできず、メモリセルの記憶ノード部のＰ−
Ｎ接合の面積低減の障害となった。

【０００９】（２）電源電圧を低下させた場合にメモリ
セルを安定に動作させるためには駆動ＭＯＳトランジス
タと転送用ＭＯＳトランジスタの電流駆動能力の比を３
以上にすると効果的であることが知られており、このた
めに従来は駆動用ＭＯＳトランジスタのチャネル幅を転
送用のＭＯＳトランジスタのチャネル幅の３倍以上大き
くしていた。ところが転送用ＭＯＳトランジスタと駆動
用ＭＯＳトランジスタを図８の如き接近して配置せしめ
ると、チャネル幅が変化している位置からのそれぞれの
ゲート電極５ｄ，５ｅまでの距離ａ，ｂが短くなりマス
クの位置合わせズレにより転送用および駆動用それぞれ
のＭＯＳトランジスタのチャネル幅ｗ1，ｗ2が変化して
しまうために、メモリセル動作の安定性が劣化する。特
に上記チャネル幅の比が大きい場合や光によるホトリソ
グラフィ技術を用いた場合、実際のパターンは図９の如
くあいまい（角がとれ、丸みをおびること）になり、上
記の安定性劣化の問題はますます顕著となる。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】従来の半導体記憶装置
において、大きな問題としてはメモリセル占有面積が大
きいことである。

【００１１】本発明の目的は、メモリセルの占有面積を
小さくした新規なスタティック型ランダムアクセスメモ
リセルを半導体基体に構成させた半導体記憶装置を提供
することにある。

【００１２】本発明の他の目的は、メモリセルの占有面
積を小さくし、しかも容量増大を図ることで安定なメモ
リセル動作が可能なスタティック型ランダムアクセスメ
モリセルを半導体基体に構成させた半導体記憶装置を提
供することにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明の一つは、メモリ
セルにおけるワード線ＷＬは一対の第１の配線で構成さ
れ、そのメモリセルにおける電源配線Ｖｃｃは一対の第
２の配線で構成される。

【００１４】

【作用】ワード線を分割したことで転送用の一対の絶縁
ゲート型電界効果トランジスタと駆動用の一対の絶縁ゲ
ート型電界効果トランジスタと近接させそれらの共有領
域（蓄積ノード）を小さくし、そしてそれらワード線上
にそれぞれ電源配線を分割配置ができ、メモリセルの占
有面積を大幅に縮小できる。

【００１５】

【実施例】以下、具体的な実施例により本発明をより詳
しく説明する。

【００１６】（実施例１）図１乃至図３は、本発明に関
係したスタティック型ランダムアクセスメモリセルの平
面図を示すものである。

【００１７】図１は９ビット分のメモリセルの平面図の
活性領域１０と、（駆動用の絶縁ゲート型電界効果トラ
ンジスタの）ゲート電極１１と、接続孔１４の部分を示
しており、ゲート電極１１以外の活性領域１０（具体的
には絶縁分離領域としてのフィールド酸化膜で囲まれた
部分）では高濃度ｎ型不純物領域となっている。

【００１８】図２乃至図３の１ビットセルの部分を詳細
に示したものであり、図４はその等価回路用を示すもの
である。さらに、図２および図３におけるＡ−Ａ′線の
断面構造を図５に示している。

【００１９】本実施例は、積層形の相補形ＭＯＳトラン
ジスタを用いた一対のインバータから成るフリップフロ
ップ回路を含むスタティック型ランダムアクセスメモリ
であり、シリコン基板上の駆動用ＭＯＳトランジスタと
転送用ＭＯＳトランジスタを接近して配置せしめ、従っ
て記憶ノードのｐｎ接合の面積を縮小し、第２層目のポ
リシリコン膜でフリップフロップ回路の交差接続を達成
し、さらに第２層目のポリシリコン膜を積層型のＰＭＯ
Ｓトランジスタのゲート電極に用いたものである。

【００２０】図２は、ｎチャネルの駆動用ＭＯＳトラン
ジスタおよび転送用ＭＯＳトランジスタおよび接地配線
とワード線とデータ線の部分を示す平面図であり、図３
はｐチャネルのＭＯＳトランジスタの部分を示してい
る。

【００２１】図２乃至図３および図５において、ｎチャ
ネルの駆動用ＭＯＳトランジスタ（Ｔ1，Ｔ2）およびｎ
チャネルの転送用ＭＯＳトランジスタ（Ｔ3，Ｔ4）はｎ
型シリコン基板２１内に形成されたｐ型ウェル（ｐ型不
純物の島領域）２２内に形成されており、それぞれのゲ
ート電極１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄはいづれもｎ
型の不純物が添加された第１層目のポリシリコン膜であ
る。ここで、駆動用ＭＯＳトランジスタＴ1と転送用Ｍ
ＯＳトランジスタおよび駆動用ＭＯＳトランジスタＴ2
と転送用ＭＯＳトランジスタＴ4はそれぞれ高濃度ｎ型
不純物領域１０ｂ，１０ｄを共用しており、図４に示さ
れているメモリセルの記憶ノードＮ1，Ｎ2を形成してい
る。ここで、上記高濃度型ｎ型不純物領域１０ｂはゲー
ト電極１１ａと１１ｂを接近して配置することにより自
己整合的にｐｎ接合面積が縮小されており、また、上記
高濃度ｎ型不純物領域１０ｄについても同様に自己整合
的にｐｎ接合面積が縮小されている。さらに、上記ゲー
ト電極１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄの上部には絶縁
膜２６が形成されており、かつ、側壁にはスペーサ絶縁
膜２５が形成されており、ｎ型の不純物が添加された第
３層目のポリシリコン膜１６ａ，１６ｂと上記高濃度の
ｎ型不純物領域１０ｂ，１０ｄはシリコン酸化膜２７、
および２８に開孔された接続孔１４ａ，１４ｂによっ
て、ゲート電極１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄに対し
て自己整合的に絶縁されるように接続されている。さら
に、上記第３層目のポリシリコン膜１６ａ，１６ｂは互
いに他方の駆動用ＭＯＳトランジスタのゲート電極１１
ｃ，１１ｂにそれぞれ接続孔１５ｂ，１５ａを介して交
差接続されている。また、上記第３層目のポリシリコン
膜１６ａ，１６ｂの少なくとも一部は積層化されて形成
された図４に示されたポリシリコンＰＭＯＳトランジス
タＴ7，Ｔ8のゲート電極となっており、少なくともその
上部には上記ポリシリコンＰＭＯＳトランジスタＴ7，
Ｔ8のゲート絶縁膜２９が形成されており、さらに少な
くともその上部にはポリシリコンＰＭＯＳトランジスタ
Ｔ7，Ｔ8のチャネル領域１８ｃ，１８ｄとなる第４層目
のポリシリコン膜が形成されている。従って、積層化さ
れたポリシリコンＰＭＯＳトランジスタＴ7，Ｔ8のゲー
ト電極１６ａ，１６ｂはチャネル領域１８ｃ，１８ｄよ
り下に位置することになる。

【００２２】さらに、上記ポリシリコンＰＭＯＳトラン
ジスタＴ7，Ｔ8のドレイン領域１８ａ，１８ｂは上記チ
ャネル領域１８ｃ，１８ｄと同一層内、即ち第４層目の
ポリシリコン膜内に形成されており、それぞれのドレイ
ン領域１８ａ，１８ｂは、接続孔１７ｂ，１７ａを介し
て互いにフリップフロップ回路の他方のポリシリコンＰ
ＭＯＳトランジスタのゲート電極１６ｂ，１６ａに接続
されており、フリップフロップ回路の交差接続が形成さ
れている。

【００２３】一方、上記積層化されたポリシリコンＰＭ
ＯＳトランジスタＴ7，Ｔ8の共通ソース領域１８ｅはチ
ャネル領域１８ｃ，１３ｄと同様第４層目のポリシリコ
ン膜内に形成され、メモリ内の共通の給電用の配線とな
っており、メモリ内のすべてのポリシリコンＰＭＯＳト
ランジスタのソースに一定電圧が供給されている。ま
た、高濃度ｎ型不純物領域１０ｃは駆動用ＭＯＳトラン
ジスタＴ1，Ｔ2の共通のソース領域であり、接続孔１４
ａ，１４ｂと同様に、ゲート電極１１ｂ，１１ｃ上部の
絶縁膜２６および側壁のスペーサ絶縁膜２５によって自
己整合的に上記ゲート電極１１ｂ，１１ｃと絶縁され、
第２層目ポリシリコン膜から成る接地配線１３ａが接続
孔１２ａを介して上記高濃度ｎ型不純物領域１０ｃに接
続され、該接地配線により、メモリ内のすべての駆動用
ＭＯＳトランジスタのソース電位が接地電位に固定され
ている。

【００２４】なお、転送用ＭＯＳトランジスタＴ3，Ｔ4
それぞれのゲート電極１１ａ，１１ｄはワード線とな
り、活性領域である高濃度ｎ型不純物領域１０ａ，１０
ｅにはシリコン酸化膜２７，２８およびポリシリコンＰ
ＭＯＳトランジスタのゲート絶縁膜２９上に開孔された
接続孔１９ａ，１９ｂを介してメモリセルのデータ線
１，１′となるアルミニウム電極２０ａ，２０ｂが接続
されている。

【００２５】なお、上記駆動用ＭＯＳトランジスタＴ
1，Ｔ2のゲート電極１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄは
ｎ型の不純物か添加されたポリシリコン膜であるが、ワ
ード線の信号遅延を低減するためにタングステンやモリ
ブデン，チタン等の低抵抗の高融点金属、またはこれら
の高融点金属とシリコンの化合物（シリサイド）やポリ
シリコンとシリサイドの複合膜（ポリサイド）などでも
よい。ここで、ゲート電極１６ｂ，１１ｃにはｎ型の不
純物が高濃度に添加されていることが好ましく、少なく
ともこれらのゲート電極に接続される第３層目のポリシ
リコン膜１６ａ，１６ｂにはｎ型の不純物が高濃度に添
加されていることが好ましい。また、第３層目のポリシ
リコン膜１６ａ，１６ｂは必ずしもポリシリコンでなく
てもよく、上記ゲート電極と同様低抵抗の高融点金属や
高融点金属とシリコンの化合物（シリサイド）やポリシ
リコンとシリサイドの複合膜（ポリサイド）などでもよ
い。さらに、第３層目ポリシリコン膜１６ａ，１６ｂ
に、不純物拡散係数の小さな、例えばチタン窒化膜（Ｔ
ｉＮ）やその複合膜等を用いれば上記ゲート電極１１
ｂ，１１ｃには必らずしもｎ型の不純物を高濃度に添加
する必要がなく、ｐ型の不純物が添加されていてもかま
わない。

【００２６】なお、以上説明した相補形ＭＯＳ（ＣＭＯ
Ｓ）トランジスタを有するスタティック型ランダムアク
セスメモリセルの構造では、よく知られているように図
４に示す等価回路を構成し、リーク電流の多いｐｎ接合
Ｄ1，Ｄ2が形成されているが、回路動作上問題にならな
い。

【００２７】次に、図１０乃至図１６を参照して本実施
例の製造工程について説明する。

【００２８】図１０乃至図１６は、本実施例によるスタ
ティック型ランダムアクセスメモリセルの各製造工程の
断面図であり、図１および図２の平面図におけるＡ−
Ａ′線の断面を表わしている。本実施例ではメモリセル
に用いられているシリコン基板表面に形成されＭＯＳト
ランジスタはすべてｐ型ウェル２２内のｎチャネルＭＯ
Ｓトランジスタであり、メモリ周辺回路にはダブルウェ
ルを用いた相補形ＭＯＳ（ＣＭＯＳ）回路を用いてい
る。

【００２９】しかし、ｐ型ウェルまたはＮ型ウェルの単
一構造でもよく、また、メモリ周辺回路に複数の電源電
圧が供給できるように基板と同じ導電型のウェルはそれ
と反対導電型の別のウェルで囲まれ基板と電気的に分離
されているような３種類以上のウェル構造でもよい。ま
た、シリコン基板の導電型についてもｎ型でもｐ型でも
よい。

【００３０】さらに、本実施例ではメモリセル部の製造
工程だけについて述べるが、周辺のＣＭＯＳ回路の製造
方法については公知の技術を用いることができる。

【００３１】まず、比抵抗１０Ω・cm程度のｎ型シリコ
ン基板２１内にボロンのイオン打込み法と熱拡散法によ
り公知の方法を用いて不純物濃度１０16〜１０17cm~3，
深さ２〜３μｍのｐ型ウェル２２を形成した後、選択酸
化法によりｐ型のチャネルストッパ層と素子分離用の厚
さ３００〜５００ｎｍのシリコン酸化膜（フィールド酸
化膜）２３を形成し、続いてＭＯＳトランジスタの能動
領域となる部分に厚さ５〜２０ｎｍのゲート酸化膜２４
を形成する。ここでフィールド酸化膜２３を形成する際
に通常Ｎ反転防止用のチャネルストッパ層をｐ型ウェル
２２内のフィールド酸化膜下に形成するが、ここではそ
れを省略した図面を用いている。また、ウェルの不純物
濃度分布が深さ方向に不純物濃度が高くなるような分布
でも良く、この場合、ｐウェルを形成するためのイオン
打込みのエネルギーは複数の種類になる〔図１０〕。

【００３２】次に、ＭＯＳトランジスタのしきい値電圧
調整用のイオン打込みを行なった後厚さ２００ｎｍのポ
リシリコン膜１１を減圧化学気相成長法（ＬＰＣＶＤ
法）により堆積し、リンなどのｎ型不純物を気相拡散に
より導入し、引きつづいてシリコン窒化膜等の絶縁膜２
６をＬＰＣＶＤ法により２００ｎｍの厚さに堆積し、ホ
トリソグラフィとドライエッチングにより上記絶縁膜２
６とポリシリコン膜１１をゲート電極１１ａ〜１１ｄの
パターンに加工し、これらのゲート電極をイオン打込み
のマスクとして用いて１０¹⁵／ｃｍ²程度の打込み量ヒ
素等のｎ型不純物イオンのイオン打込みを行ない、９０
０℃の窒化雰囲気中でアニールすることにより深さ０.
１〜０.２μｍの高濃度ｎ型不純物領域１０ａ〜１０ｅ
を形成する。ここでゲート電極１１ａ〜１１ｄおよびそ
の上部に形成されたシリコン窒化膜等の絶縁膜２６の厚
さは加工寸法やドライエッチングの条件に応じて最適な
厚さにすることが望ましい。また絶縁膜２６はシリコン
酸化膜でもよいが、その他のシリコン酸化膜に比べドラ
イエッチングのエッチング速度が小さなタンタル酸化膜
（Ｔａ2Ｏ5）などの絶縁膜が適している。さらにゲート
電極のポリシリコンへの不純物添加はイオン打込み法や
ポリシリコン膜の形成時に導入する方法でもよい〔図１
１〕。

【００３３】次に、厚さ２００〜４００ｎｍのシリコン
酸化膜をＬＰＣＶＤ法により堆積した後、異方性のドラ
イエッチングによりのドライエッチングによりエッチン
グゲート電極１１ａ〜１１ｄの側壁にスペーサ絶縁膜２
５を形成し、続いて厚さ１００ｎｍのシリコン酸化膜２
７をＬＰＣＶＤ法により堆積し、断面図には表われてい
ないが、上記シリコン酸化膜２７に接続孔〔図２の１２
a〕をホトリソグラフィとドライエッチングにより開口
し、続いて厚さ１００ｎｍの第２層目のポリシリコン膜
１３ａを堆積しヒ素等のｎ型不純物をイオン打込み法等
で１０¹⁹〜１０²⁰／ｃｍ³の濃度で導入した後ホトリソ
グラフィとドライエッチングにより接地配線１３ａの形
状にパターニングする。ここでスペーサ絶縁膜２５は絶
縁膜２６と同様にシリコン酸化膜やその他の絶縁膜でも
よい。また、上記接続孔１２ａを開孔する場合に、ゲー
ト電極１１ｂ，１１ｃの側壁にはスペーサ絶縁膜２５，
上部には絶縁膜２６があるためドライエッチングの条件
を適切にすることによりゲート電極１１ｂ，１１ｃは上
記接続孔に対して自己整合的に絶縁することもできる。
その場合接続孔１２ａとゲート電極１１ｂ，１１ｃは接
近して配置することができるためメモリセル面積が低減
できる。なお接地配線１３ａはタングステンシリサイド
膜やポリサイド膜などの低抵抗の材料の方が好ましい
〔図１２〕。

【００３４】次に、ＬＰＣＶＤ法によりシリコン酸化膜
２８を１００ｎｍの厚さに堆積し、高濃度ｎ型不純物領
域１０ｄ上のシリコン酸化膜２７，２８上に接続孔１４
ｂをホトリソグラフィとドライエッチングを用いて開口
する。この際、ゲート電極１１ｃ，１１ｄの側壁にはス
ペーサ絶縁膜２５，上部には絶縁膜２６があるため、ド
ライエッチングの条件を適切にすることによりゲート電
極１１ｃと１１ｄは接続孔１４ｂに対して自己整合的に
絶縁できる〔図１３〕。

【００３５】次に、ホトリソグラフィとドライエッチン
グ法によりゲート電極１１ｂ上の絶縁膜２６およびシリ
コン酸化膜２７，２８に接続孔１５ａを開口し、ＬＰＣ
ＶＤを用いて１００ｎｍの第３層目のポリシリコン膜１
６ｂを堆積した後に８０ＫｅＶ，５×１０¹⁵／ｃｍ²の
ヒ素のイオン打込みにより該第３層目ポリシリコン膜１
６ｂにｎ型不純物を添加し所定のアニールにより活性化
した後、ホトリソグラフィとドライエッチングにより所
望の形状に加工する。ここで、上記イオン打込みの際に
はポリシリコン膜１６ｂ上に薄いシリコン酸化膜が形成
されていることが好ましい。また、ポリシリコン膜１６
ｂの厚さによってイオン打込み量やエネルギーは最適の
値にすることが好ましい。なお、前工程〔図１３〕で開
口した接続孔１４ｂと本工程で開口した接続孔１５ａは
同一のホトリソグラフィとドライエッチングにより開口
しても構わない。その場合は、製造工程数が低減できる
〔図１４〕。

【００３６】さらに、シリコン酸化膜などの絶縁膜２９
をＬＰＣＶＤ法により１０〜５０ｎｍの厚さに堆積し、
９００℃１０分程度のアニールを窒素雰囲気中で行な
う。引き続き、絶縁膜２９に図３に示されている接続孔
１７ａ，１７ｂをホトリソグラフィとドライエッチング
により開口し、ＬＰＣＶＤ法により厚さ１０〜５０ｎｍ
の第４層目のポリシリコン膜１８を堆積し、続いてホト
リソグラフィとドライエッチングにより所望の形状に加
工する。次に上記ポリシリコン膜１８上に厚さ５ｎｍの
シリコン酸化膜を形成した後にホトリソグラフィにより
ポリシリコンＰＭＯＳトランジスタのチャネル領域１８
ｄとなる領域上にホトレジストを形成し、該ホトレジス
トをイオン打込みのマスクとして打込みエネルギー２５
ｋｅＶ，打込み量１０¹⁴〜１０¹⁵／ｃｍ²でＢＦ2イオン
のイオン打込みを行ないホトレジストを除去した後に、
８５０℃１０分程度の窒素雰囲気中のアニールを行ない
不純物イオンを活性化し、ポリシリコンＰＭＯＳトラン
ジスタのソース，ドレイン，チャネル領域１８ｅ，１８
ａ，１８ｄをそれぞれ形成する。ここで、ポリシリコン
ＰＭＯＳトランジスタのゲート絶縁膜２９はポリシリコ
ン膜１６ｂを酸化して形成してもよく、またシリコン窒
化膜やシリコン窒化膜とシリコン酸化膜の複合膜、その
他シリコン酸化膜より比誘電率の大きな絶縁膜を用いる
こともできる。さらに、ポリシリコンＰＭＯＳトランジ
スタのソース，ドレイン，チャネル領域を形成するため
のイオン打込みは、第４層目のポリシリコン膜をパター
ニングする前に行なってもよい。また、ポリシリコンＰ
ＭＯＳトランジスタのゲート絶縁膜２９は少なくとも第
４層目のポリシリコン膜１８ａ，１８ｄ，１８ｅの下に
あればよく、図１７の如く第４層目のポリシリコン膜下
以外の絶縁膜２９はエッチングして取り除いても構わな
い。さらにポリシリコンＰＭＯＳトランジスタのソー
ス、ドレイン領域を形成するためのＢＦ2のイオン打込
みは、ソース，ドレイン間のリーク電流を低減するため
に１０¹⁴／ｃｍ²以下のイオン打込み量でもよい。この
場合、ソース，ドレインの抵抗を低減するためにイオン
打込みをした部分をタングステン等の高融点金属を用い
たシリサイド層にすると良い。

【００３７】次に、厚さ１００ｎｍのシリコン酸化膜と
厚さ３００ｎｍの例えばリンを含んだシリコン酸化膜と
の複合のシリコン酸化膜３０を堆積しメモリセル内の段
差を緩和し、接続孔１９ｂを開口し、スパッタリングに
よりアルミニウム膜を約１μｍの厚さに堆積し、ホトリ
ソグラフィとドライエッチングによりアルミ電極２０６
のパターンに加工する〔図１５〕。以降は通常のパッシ
ベーション工程、パッケージ工程を行ない完成する。な
お、電極配線材料に関しては、タングステン等を用いて
もよい。

【００３８】実施例２ 本実施例は，実施例１におけるスタティック型ランダム
アクセスメモリセルで、接地配線の面積を自己整合的に
広くする方法に関するものである。図１８、図１９は本
実施例によるスタティック型ランダムアクセスメモリセ
ルの平面図を示す図であり、それぞれ図１および図２に
対応している。また、図２０は図１８、図１９のＡ−
Ａ′線における断面構造を示す図である。図１８および
図２０において、メモリセルのフリップフロップ回路の
記憶ノードを構成している高濃度ｎ型不純物領域１０
ｂ，１０ｄには、接地配線となっている第２層目のポリ
シリコン膜１３ｂと自己整合的に絶縁された第３層目に
ポリシリコン膜１６ａ，１６ｂが接続されている。従っ
て、第２層目のポリシリコン膜１３ｂは接続孔１４ａ，
１４ｂおよび１５ａ，１５ｂの位置に無関係に配置する
ことができるため接置配線の面積を広くすることができ
る。さらに、図２１乃至図２５を用いて本実施例を詳し
く説明する。

【００３９】図２１乃至図２５は第２層目と第３層目の
ポリシリコン膜を自己整合的に絶縁した部分の製造工程
の断面図を示すものである。

【００４０】まず、ｎ型シリコン基板２１上にｎチャネ
ルのＭＯＳトランジスタと接地配線１３ｂを形成するま
での工程は、接地配線即ち第２層目のポリシリコン膜の
パターン形状が異なる点を除いて実施例１の図１０乃至
図１６とまったく同様である〔図２１〕。

【００４１】次に、ＬＰＣＶＤ法を用いて厚さ１００ｎ
ｍのシリコン酸化膜２８を堆積した後、ホトリソグラフ
ィとドライエッチングにより高濃度ｎ型不純物領域１０
ｄ上のシリコン酸化膜２７、第２層目ポリシリコン膜、
シリコン酸化膜２８に接続孔１４ｂを開口する〔図２
２〕。

【００４２】次に、シリコン窒化膜などの絶縁膜３１を
ＬＰＣＶＤ法により５０ｎｍの厚さに堆積する。ここ
で、絶縁膜３１の厚さは接続孔１４ｂの直径や絶縁膜２
６、シリコン酸化膜２８等の厚さやドライエッチングの
条件に応じて１０ｎｍ〜１００ｎｍの間で適正な値を選
択すればよい。また絶縁膜３１はシリコン酸化膜やシリ
コン酸化膜とシリコン窒化膜との複合膜等を用いること
もできる〔図２３〕。

【００４３】次に、反応性イオンエッチングなど異方性
の強いドライエッチングを用いて接続孔１４ｂの底面お
よび接続孔１４ｂ以外の部分の上記絶縁膜３１をエッチ
ングし、開口した接続孔１４ｂの側壁のみに上記絶縁膜
３１を残し、第２層目ポリシリコン膜１３ｂを自己整合
的に絶縁する〔図２４〕。

【００４４】次に、第３層目ポリシリコンの形成工程
〔図２５〕以降の工程は実施例１とまったく同様でよ
い。

【００４５】本実施例によれば、接地配線となる第２層
目ポリシリコン膜とポリシリコンＰＭＯＳトランジスタ
のゲート電極および交差接続部の配線となる第３層目ポ
リシリコン膜は自己整合的に接絶されているために、第
２層目ポリシリコン膜１３ｂと第３層目ポリシリコン膜
１６ｂとの重なり部分の面積を効果的に広くすることが
できるため図２６に示すような記憶ノードと接地電位に
容量値の大きな容量素子ｃ1，ｃ2が形成でき、微細なス
タティック型ランダムアクセスメモリのソフトエラー率
を低減することができる。さらに、駆動用ＭＯＳトラン
ジスタのゲート電極１１ｃと第２層目ポリシリコン膜１
３ｂの重なり部分の面積を広くすることができ、同図に
示すような容量素子ｃ3，ｃ4も形成することができ、ｃ
1，ｃ2と同様に微細なスタティック型ランダムアクセス
メモリのソフトエラー率を低減することができる。な
お、上記容量ｃ1、ｃ2，ｃ3，ｃ4の容量値は、絶縁膜２
６，３１やシリコン酸化膜２８にシリコン酸化膜に比べ
比誘電率の大きな材料を用いれば、メモリセル面積の増
加なしにさらに容量値を大きくすることができる。上記
材料としてはシリコン窒化膜の他に例えばシリコン酸化
膜とシリコン酸化膜との複合膜なタンタル酸化膜などが
ある。

【００４６】さらに本実施例によれば、メモリセル面積
の増加なしに接地配線１３ｂの配線幅を広くすることが
できるため、図２６に示したメモリセル内の駆動用ＭＯ
Ｓトランジスタのソースへの接地電位の供給において、
メモリセルに大きな電流が流れてもメモリセルに供給す
る接地電位を安定にすることができ、電源電圧の低下が
電源配線に混入した雑音等の影響でメモリセルが誤動作
することを防止できる。

【００４７】なお、本実施例による接地配線の方法は他
のポリシリコンを用いた接地配線の構造を有する実施例
にも適用できる。

【００４８】実施例３ 本実施例は実施例１におけるスタティック型ランダムア
クセスメモリセルで接地配線に高濃度ｎ型不純物領域を
用いたものに関する。図２７乃至図２８は本実施例によ
るスタティック型ランダムアクセスメモリセルの平面構
造を示す図であり、実施例１と同様に、図２７は駆動用
および転送用ＭＯＳトランジスタと接地配線、データ部
の部分を示し、図２８はポリシリコンＰＭＯＳトランジ
スタの部分を示している。さらに、図２９は図２７およ
び図２８におけるＡ−Ａ′線の断面構造を示す図であ
る。図２７および図２９において、高濃度ｎ型不純物領
域１０ｃ′はメモリセル内の２つの駆動ＭＯＳトランジ
スタＴ1，Ｔ2の共通のソースであり、かつメモリ内の共
通の接地配線としても用いられており、各メモリセルの
駆動ＭＯＳトランジスタのソースに接地電位を供給して
いる。さらにメモリセルのフリップフロップ回路の記憶
ノードを形成している高濃度ｎ型不純物領域１０ｂ，１
０ｄは実施例１と同様、微小な領域に形成されており、
該高濃度ｎ型不純物領域１０ｂ，１０ｄ上には接続孔１
４ａ′，１４ｂ′が開口されており、第２層目ポリシリ
コン膜３２ａ′，３２ｂが接続されており、それぞれポ
リシリコンＰＭＯＳトランジスタＴ6，Ｔ5のゲート電極
となっており、しかも第２層目ポリシリコン膜３２ａ，
３２ｂは接続孔１５ｂ′，１５ａ′を介してフリップフ
ロップ回路の他方の駆動用ＭＯＳトランジスタのゲート
電極１１ｃ，１１ｂに接続されており交差接続を達成し
ている。さらに、上記第２層目ポリシリコン膜３２ａ，
３２ｂには接続孔３３ａ，３３ｂが開口され、ポリシリ
コンＰＭＯＳトランジスタＴ5，Ｔ6のドレイン領域とな
る第３層目ポリシリコン膜３４ｂ，３４ａがそれぞれ接
続されており、フリップフロップ回路の交差接続を達成
している。さらに上記ポリシリコンＰＭＯＳトランジス
タＴ5，Ｔ6の共通のソース領域となる第３層目ポリシリ
コン膜３４ｅは各メモリセルの共通の電源配線となって
いるまた、上記ポリシリコンＰＭＯＳトランジスタＴ
5，Ｔ6のチャネル領域となる第３層目ポリシリコン膜３
４ｃ，３４ｄはそれぞれ第２層目ポリシリコン膜３２
ａ，３２ｂに絶縁膜２９′をはさんで配置されている。
なお、本実施例のように高濃度ｎ型不純物領域１０ｃ′
を接地配線として用いる場合には高濃度ｎ型不純物領域
１０′の一部にタングステンやチタン等の高融点金属の
シリサイド層３５を形成することにより接地配線の抵抗
を十分に小さくでき、メモリセルの誤動作が防止でき
る。

【００４９】本発明によれば、ポリシリコン膜の層数を
低減することができ、従ってメモリセルの段差が低減で
きるため、製造工程数が低減でき、しかも製造歩留まり
を向上することができる。

【００５０】実施例４ 本実施例は、実施例１におけるスタティック型ランダム
アクセスメモリセルで、シリコン基板上に形成したチャ
ネルＭＯＳトランジスタに公知のＬＤＤ（Lighly Doped
Drain）構造を用いたものに関する。図３０は本実施例
によるスタティック型ランダムアクセスメモリセルの断
面構造を示す図である。図３０において、シリコン基板
２１表面に形成されたｎチャネルＭＯＳトランジスタの
ソース，ドレイン端には１０¹⁷〜１０¹⁹／ｃｍ²の低濃
度ｎ型不純物領域３６が自己整合的に形成されている。
すなわち、上記高濃度ｎ型不純物領域１０ｃ，１０ｄ，
１０ｅはスペーサ絶縁膜２５をイオン打込みのマスクと
して自己整合的にＰＮ接合の面積が微小になるように形
成されている。なお、上記ＬＤＤ構造のＭＯＳトランジ
スタの製造方法は公知の方法を用いることができる。な
お、駆動用ＭＯＳトランジスタのソース領域には必ずし
も低濃度ｎ型不純物領域は形成しなくてもよい。

【００５１】本実施例によれば、シリコン基板表面に形
成したｎチャネルＭＯＳトランジスタの性能を長期変動
を少なくすることができ、スタティック型ランダムアク
セスメモリ装置の誤動作を防止できる。

【００５２】なお、本実施例は他の実施例のシリコン基
板上に形成した絶縁ゲート型電界効果トランジスタすべ
てに適用できる。

【００５３】実施例５ 本実施例は、実施例１におけるスタティック型ランダム
アクセスメモリセルで、駆動用ＭＯＳトランジスタと転
送用ＭＯＳトランジスタの配置方法に関するものであ
る。図３１乃至図３２は本実施例によるスタティック型
ランダムアクセスメモリセルの平面構造を示す図であ
り、実施例１と同様、図３１は駆動用および転送用ＭＯ
Ｓトランジスタと接地配線、データ線の部分を示し、図
３２はポリシリコンＰＭＯＳトランジスタの部分を示し
ている。図３１および図３２において、メモリセルのフ
リップフロップ回路の記憶ノードを構成している高濃度
ｎ型不純物領域３７ｂ，３７ｅには接続孔４１ａ，４１
ｂを介して第３層目のポリシリコン膜４２ａ，４２ｂが
接続されており、該第３層目のポリシリコン膜４２ａ，
４２ｂはポリシリコンＰＭＯＳトランジスタＴ6，Ｔ5の
ゲート電極としても動作し、さらに駆動用ＭＯＳトラン
ジスタＴ2，Ｔ1のゲート電極３８ｂ，３８ｄにそれぞれ
接続孔４１ｃ，４１ｄを介して接続されフリップフロッ
プ回路の交差接続を形成している。ここで接続孔４１ａ
と４１ｃおよび４１ｂと４１ｄは同一の工程で開口する
が、実施例１と同様に接続孔４１ａと４１ｂは同一の工
程，接続孔４１ｃと４１ｄは別の工程の開口しても構わ
ない。さらに接続孔４１ａと４１ｃおよび接続孔４１ｂ
と４１ｄはそれぞれ単一の接続孔で開口してもよい。ま
た、駆動用ＭＯＳトランジスタＴ1，Ｔ2のソース領域と
なる高濃度ｎ型不純物領域３７ｃ，３７ｆには接続孔３
９ｂ，３９ａを介して第２層目のポリシリコン膜４０ａ
が接続されており、さらに該第２層目のポリシリコン膜
４０ａはメモリ内の接続配線となっており、各メモリセ
ルの駆動用ＭＯＳトランジスタのソースに接地電位を供
給している。

【００５４】本実施例によれば、駆動用ＭＯＳトランジ
スタのチャネル幅を転送用ＭＯＳトランジスタのチャネ
ル幅より十分広とすることができるため、スタティック
型ランダムアクセスメモリ装置として動作する電源電圧
の範囲が広くなり、電源電圧の低下に対して、メモリが
誤動作することを防止できる。

【００５５】実施例６ 本実施例は、実施例５におけるスタティック型ランダム
アクセスメモリセルで、メモリセルのフリップフロップ
回路の記憶ノードのｐｎ接合面積の低減方法に関するも
のである。図３３は本実施例によるスタティック型ラン
ダムアクセスメモリセルの断面構造を示す図である。図
３３において、メモリセルのフリップフロップ回路の記
憶ノードを構造している高濃度ｎ型不純物領域３７ｂ下
にはシリコン酸化物４７が形成されており、高濃度ｎ型
不純物領域３７ｂによって形成されるｐｎ接合部は該高
濃度ｎ型不純物領域３７ｂの側面だけになる。

【００５６】なお、上記シリコン酸化物４７の形成方法
は例えば１０¹⁸／ｃｍ²のドープ量でイオン打込みの飛
程がシリコン基板表面より０.２〜０.３μｍの深さにな
るように酸素のイオン打込みを記憶ノードになる部分の
み行ない、窒化雰囲気中で１１００℃，２時間のアニー
ルを行うことにより達成される。なお、上記シリコン酸
化物４７の領域はメモリ領域全面でもよく、また、メモ
リ領域と周辺回路領域全面に形成してもよい。また、上
記シリコン酸化物４７の形成はＭＯＳトランジスタを形
成する前に行うとよい。

【００５７】本実施例によれば、メモリセルのフリップ
フロップ回路の記憶ノードのｐｎ接合面積がきわめて小
さくなるために、α線の照射によって発生するエレクト
ロン・ホールペアの発生量が減少し、ソフトエラー耐性
がきわめて高く、しかも電源電圧の低下に対して誤動作
することのない高集積、低消費電力のスタティック型ラ
ンダムアクセスメモリが実現できる。

【００５８】実施例７ 本実施例は、実施例１におけるスタティック型ランダム
アクセスメモリセルで、駆動用ＭＯＳトランジスタのゲ
ート電極と、電送用ＭＯＳトランジスタのゲート電極を
異なる層内に形成したものに関する。図３４、図３５は
本実施例によるスタティック型ランダムアクセスメモリ
セルの平面構造を示す図であり、図３６は図３４乃至図
３５の平面構造図に示したＡ−Ａ′の断面構造を示す図
である。図３４および図３６において駆動ＭＯＳトラン
ジスタＴ1，Ｔ2のゲート電極４９ａ，４９ｂは第１層目
のポリシリコン膜であり、転送ＭＯＳトランジスタＴ
3，Ｔ4のゲート電極５０ａ，５０ｂは第２層目のポリシ
リコン膜である。また、第３層目のポリシリコン膜は接
地配線５２ａとなっており、さらに第４層目のｎ型のポ
リシリコン膜５４ａ，５４ｂはポリシリコンＰＭＯＳト
ランジスタのゲート電極であり、かつゲート電極４９
ａ，４９ｂと高濃度ｎ型不純物領域４８ｂ，４８ｅはそ
れぞれ接続孔５３ａ，５３ｂにより交差接続されてい
る。さらに、ポリシリコンＰＭＯＳトランジスタのトレ
イン領域５６ａ，５６ｄ、およびチャネル領域５６ｂ，
５６ｅ，およびソース領域５６ｃ，５６ｆは第５層目の
ポリシリコン膜であり、それぞれのドレイン領域５６
ａ，５６ｄは第４層目ポリシリコン膜から成る互いに他
方のゲート電極５４ｂ，５４ａに接続孔５５ａ，５５ｂ
を介して交差接続されている。また、ポリシリコンＰＭ
ＯＳトランジスタのソース領域５６ｃ，５６ｆは独立の
電源配線となっている。

【００５９】なお、本実施例のように、ポリシリコン膜
の層数が多い場合にはメモリセルの段差が増大するの
で、アルミニウム電極５８ａ，５８ｂと高濃度ｎ型不純
物領域４８ａ，４８ｂの接続部にはタングステンプラグ
を用いるとよい。また転送用ＭＯＳトランジスタのゲー
ト電極には実施例１で述べた低抵抗材料が好ましい。さ
らに、本実施例では駆動用ＭＯＳトランジスタのゲート
電極を第１層目ポリシリコン膜で形成し転送用ＭＯＳト
ランジスタのゲート電極を第２層目ポリシリコン膜で形
成したが、転送用ＭＯＳトランジスタのゲート電極を第
１層目ポリシリコンで形成し、駆動用ＭＯＳトランジス
タのゲート電極を第２層目のポリシリコン膜で形成する
こともできる。

【００６０】本実施例によれば、転送用ＭＯＳトランジ
スタと駆動用ＭＯＳトランジスタを接近して配置できる
ため、メモリセル面積が低減できる。

【００６１】実施例８ 本実施例は実施例７におけるスタティック型ランダムア
クセスメモリセルで、接地配線の抵抗を低減する方法に
関するものである。図３７乃至図３８は本発明によるス
タティック型ランダムアクセスメモリセルの平面構造を
示す図である。図３７乃至図３８において、駆動用ＭＯ
ＳトランジスタＴ1，Ｔ2のソース領域となる高濃度ｎ型
不純物領域４８ｃ，４８ｆには接続孔５１ａ，５１ｂを
介してｎ型の第５層目ポリシリコン膜６１ａ，６１ｂに
は接続孔５７ｃ，５７ｄを介して第１層目アルミニウム
電極６２ｂが接続されており接地配線となっている。一
方、データ線は接続孔５７ａ，５７ｂ，６３ａ，６３
ｂ、第１層目アルミニウム電極６２ａ，６２ｂを介して
第２層目アルミニウム電極６４ａ，６４ｂにより形成さ
れている。また、ポリシリコンＰＭＯＳトランジスタの
ゲート電極５４ａ′，５４ｂ′は第３層目のポリシリコ
ン膜に、ソース領域５６ｃ′，５６ｆ′，チャネル領
域，５６ｂ，５６ｅ′およびドレイン領域５６ａ′，５
６ｄ′は第４層目のポリシリコン膜により形成されてい
る。

【００６２】本実施例によれば、接地配線の抵抗が低減
できるため、スタティック型ランダムアクセスメモリ装
置の誤動作を防止することができる。

【００６３】実施例９ 本実施例は実施例７におけるスタティック型ランダムア
クセスメモリセルで、接地配線の構造に関するものであ
る。図３０は本発明によるスタティック型ランダムアク
セスメモリセルの断面図を示すものである。同図におい
てｐ型シリコン基板６５内にはｎ型ウェル６６内にｐ型
ウェル２２が形成されており、ｐ型ウェル２２はｐ型シ
リコン基板６５とは電気的に分離している。また、ｎ型
ウェル６６には接地電位が供給されており、駆動用ＭＯ
Ｓトランジスタのソースとなる高濃度ｎ型不純物領域４
８ｃは絶縁膜６８で側壁が絶縁された溝内に埋め込まれ
たｎ型のポリシリコン６７を介してｎ型ウェル６６に接
続されている。

【００６４】本実施例によればメモリセルの段差を低減
できるためホトリソグラフィによる製造歩留まりが向上
する。なお、メモリセル内のｎ型ウェルの末端には図４
０の如き周辺回路に使用しているツインウェルのｎ型ウ
ェル６９を用いるとよい。

【００６５】なお本実施例で述べた接地配の構造は他の
実施例にも適用できる。

【００６６】実施例１０ 本実施例は、実施例１におけるスタティック形ランダム
アクセスメモリセルで、データ線の接続部の構造に関す
るものである。図４１は本実施例によるスタティック型
ランダムアクセスメモリセルの断面構造を示す図であ
る。図４１において、転送用ＭＯＳトンジスタの高濃度
ｎ型不純物領域１０ｅには第２層目ポリシリコン膜１３
ｃが接続されており、さらに該第２層目ポリシリコン膜
にはデータ線となるアルミニウム電極が接続されてい
る。

【００６７】本実施例によれば、データ線のアルミニウ
ム電極のための接続孔の深さを残すことができ、しかも
該接続孔はゲート電極１１ｄ上に配置せしめることがで
きるため、メモリセルの集積度を上げることができる。

【００６８】なお、本実施例で述べたアルミニウム配線
の方法は他の実施例にも適用できる。

【００６９】実施例１１ 本実施例は、実施例１におけるスタティック型ランダム
アクセスメモリセルで、データ線の寄生的な容量を低減
する方法に関する。

【００７０】図４２は本実施例によるスタティック型ラ
ンダムアクセスメモリセルの断面構造を示す図である。
図４２において、高濃度ｎ型不純物領域１０ｅ接続され
た第２層目ポリシリコン膜１３ｃには第１層目アルミニ
ウム電極２０ｂ′が接続されており、さらにデータ線と
なる第２層目アルミニウム電極７１ｂが接続されてい
る。

【００７１】本実施例によれば、データ線となる第２層
目アルミニウム電極下の層間のシリコン酸化膜７０の厚
さが厚いため寄生的な容量が低減でき、メモリ装置の高
速動作が可能になる。

【００７２】なお、本実施例で述べたアルミニウム配線
の方法は他の実施例にも適用できる。

【００７３】実施例１２ 本実施例は、実施例１におけるスタティック型ランダム
アクセスメモリセルで、ポリシリコンＰＭＯＳトランジ
スタの電流駆動能力の増加の方法に関する。図４３は本
実施例によるスタティック型ランダムアクセスメモリセ
ルの断面構造を示す図である。図４３において、ポリシ
リコンＰＭＯＳトランジスタのチャネル領域７２ｄポリ
シリコン膜の膜厚は１〜３０ｎｍの範囲である。この場
合、ソース領域７２ｄは共通の電源電圧供給用の配線と
なるため、抵抗値増大による各メモリセルへ供給する電
位低下を防止するために、ソース領域７２ｄのポリシリ
コン膜の膜厚は少なくともチャネル領域７２ｄより厚く
なっていた方がよい。なお、ソース領域７２ｅは２層の
ポリシリコン膜で形成してもよい。さらに図４４に示す
ようにソース領域のポリシリコン膜７２ｅにタングテン
等の高融点金属とのシリサイド層２５を形成してもよ
い。

【００７４】本実施例によれば、スタティック型ランダ
ムアクセスメモリセルのフリップフロップ回路に用いら
れている相補型ＭＯＳインバータにおいて、ポリシリコ
ンＰＭＯＳトランジスタのチャネル部の薄膜化効果によ
り電流駆動能力が増大するために、メモリセルの動作が
安定になり、スタティック型ランダアフクセスメモリ装
置の誤動作を防止できる。

【００７５】なお、本実施例で述べたポリシリコンＰＭ
ＯＳトランジスタの構造は他の実施例のポリシリコンＰ
ＭＯＳトランジスタすべてに適用できる。

【００７６】実施例１３ 本実施例は実施例１２のポリシリコンＰＭＯＳトランジ
スタの電流駆動能力を増加する方法で、別の方法に関す
るものである。図４５は本発明によるスタティック型ラ
ンダムアクセスメモリセルの断面構造を示す図である。
図４５においてポリシリコンＰＭＯＳトランジスタのゲ
ート絶縁膜２９はチャネル部で膜厚が他の部分より薄く
なっている。また、上記絶縁膜２９の膜厚の薄い部分は
５〜１０ｎｍとなっている。

【００７７】本実施例によれば、ポリシリコントランジ
スタで通常起こるようなドレイン端で発生するリーク電
流を低減しながらポリシリコンＰＭＯＳトランジスタの
ゲート絶縁膜の薄膜化効果により、電流駆動能力を増大
できる。メモリの消費電力が小さく、しかも誤動作のな
いスタティック型ランダムアクセスメモリを提供でき
る。なお、本実施例はポリシリコンＰＭＯＳトランジス
タの構造は他の実施例のポリシリコンＰＭＯＳトランジ
スタすべてに適用できる。

【００７８】実施例１４ 本実施例は実施例１におけるスタティック型ランダムア
クセスメモリセルにおいて、負荷素子に高抵抗ポリシリ
コンを用いたものに関する。図４６乃至図４７は実施例
によるスタティック型ランダムアクセスメモリセルの平
面構造を示す図であり、その等価回路図は図６に示した
等価回路図と同一である。図４６乃至図４７において、
メモリセルへの電源電圧の供給のための配線はヒ素が添
加された第４層目ポリシリコン膜１４４ｅであり、さら
にこの第４層目ポリシリコン膜１４４ｅには高抵抗ポリ
シリコンとなる第４層目ポリシリコン１４４ｂ，１４４
ｄが接続されており、第４層目の低抵抗ポリシリコン１
４４ａ，１４４ｃおよび接続孔４３ｂ，４３ａを介して
それぞれ記憶ノードされている第３層目ポリシリコン膜
１４２ｂ，１４２ａに接続されており、電源電圧から微
小な電流が各メモリセルの記憶ノードに供給されてい
る。なお、高抵抗ポリシリコンへの電界効果を低減する
ために第３層目と第４層目のポリシリコン膜の膜厚は１
００ｎｍ以上にすることが好ましい。本実施例によれ
ば、高集積のスタティック型ランダムアクセスメモリが
提供できる。

【００７９】実施例１５ 本実施例は、実施例１におけるスタティック型ランダム
アクセスメモセルで、記憶ノード部のｐｍ接合の形成方
法に関するものである。図４８乃至図５０は本実施例の
記憶ノード部の製造工程を示す断面図であり、ＭＯＳト
ランジスタのゲート電極１１ｃ，１１ｄを形成するまで
の工程は実施例１と同様である。ゲート電極１１ｃ，１
１ｄを加工した後、記憶ノード部となる部分にホトレジ
スト７４を形成し、記憶ノード部以外の部分に通常の高
濃度ｎ型不純物領域を形成する工程と同様に１０¹⁵／ｃ
ｍ²程度の打込み量でヒ素等のｎ型不純物イオンのイオ
ン打込みを行ない、ホトレジスト７４を除去した後に９
００℃の窒素雰囲気中でアニールすることにより深さ
０.１〜０.２μｍの高濃度ｎ型不純物領域１０ａ〜１０
ｅを形成する〔図４８〕。

【００８０】次に、厚さ２００〜４００ｎｍのシリコン
酸化膜をＬＰＣＶＤ法により堆積した後、異方性のドラ
イエッチングによりエッチングを行って、ゲート電極１
１ｃ，１１ｄの側壁にスペーサ絶縁膜２５を形成する
〔図４９〕。

【００８１】この後、第３層目のポリシリコン膜１６ｂ
をドライエッチグするまでの工程は実施例１の図１２か
ら図１４までの工程と同じであり、第３層目のポリシリ
コン膜１６ｂを堆積した後または加工した後に第３層目
のポリシリコン膜１６ｂからｎ型不純がｐ型ウェル２２
中に拡散し、高濃度ｎ型不純物領域１０ｄ′が形成でき
るように所定のアニールを行なう〔図５０〕。以降の工
程は、実施例１の図１５および図１６と同様である。

【００８２】本実施例によれば、記憶ノード部の高濃度
ｎ型不純物領域１０ｄ′はスペーサ絶縁膜２５により面
積が縮小された領域から不純物拡散により形成されるた
め、記憶ノード部のｐｎ接合面積を縮小でき、スタティ
ック型ランダムアクセスメモリのソフトエラー耐性を向
上させることができる。なお、本実施例で述べた記憶ノ
ード部の形成方法は他の実施例にも適用できる。

【００８３】実施例１６ 本実施例は本発明によるスタティック型ランダムアクセ
スメモリを高性能ワークステーションのキャッシュメモ
リに用いたものである。図５１は本実施例による高性能
ワークステーションのシステム構成図（フロック図）で
ある。図５１において、高性能ワークステーションのメ
インメモリには大容量のダイナミック型ランダムアクセ
スメモリ（ＤＲＡＭ）が用いられており、キャッシッュ
メモリには本発明による高速のスタティック型ランダム
アクセスメモリ（ＳＲＡＭ）が用いられている。

【００８４】本実施例によれば、大容量のメインメモリ
を直接アクセスせずに高速のキャッシュメモリによりデ
ータのアクセスを行うためきわめて高速動作可能とな
る。なお、本実施例はキャッシュメモリへ応用した場合
であるが、メインメモリに応用することもできる。さら
に、高性能ワークステーションに限らが、大型コンピュ
ータのキャッシュメモリや汎用コンピュータのメインメ
モリ、さらには本発明によるスタティック型ランダムア
クセスメモリの超低消費電力性を生かしてバツテリー動
作が可能なパーソナルコンピュータやメモリカードなど
のハンデー機器のメモリにも応用できる。

【００８５】実施例７ 本実施例は、実施例６におけるスタティック型ランダム
アクセスメモリセルで、メモリセルのフリップフロップ
回路の記憶ノードのｐｎ接合面積の低減方法で、別の方
法に関するものである。図５２は本実施例におけるスタ
ティック型ランダムアクセスメモリセルの断面図を示す
図である。図５２において、記憶ノードのｎｐ接合とな
る高濃度ｎ型不純物領域３７ｂは厚いフィールド酸化膜
２３′により分離され、ｐｎ接合の面積が縮小されてい
る。また、上記フィールド酸化膜２３′により分離され
た高濃度ｎ型不純物領域３７ｂはポリシリコンＰＭＯＳ
トランジスタのゲート電極４２ａによれ接続されてい
る。

【００８６】本実施例によれば、製造工程を簡単にする
ことができ、製造コストが低減できる。

【００８７】

【発明の効果】本発明によれば、スタティック型ランダ
ムアクセスメモリセルにおいて、フリップフロップ回路
の記憶ノードのｐｎ接合の面積が自己整合的に微細化さ
れており、しかも記憶ノードに積層形の容量素子が付加
され、さらにフリップフロップ回路を積層構造の相補形
のインバータで構成することができ、さらにフリップフ
ロップ回路の交差接続部を自己整合的に接続できるた
め、きわめて微小なメモリセル面積でα線の照射や電源
電圧の低下に対して誤動作がなくしかも高速動作が可能
な半導体記憶装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の平面図。

【図２】本発明の一実施例の断面図。

【図３】本発明の一実施例の断面図。

【図４】本発明の等価回路図。

【図５】本発明の一実施例の断面図。

【図６】従来技術の等価回路図。

【図７】従来技術の平面図。

【図８】従来技術の一部平面図。

【図９】従来技術の一部平面図。

【図１０】本発明の一実施例の製造工程における断面
図。

【図１１】本発明の一実施例の製造工程における断面
図。

【図１２】本発明の一実施例の製造工程における断面
図。

【図１３】本発明の一実施例の製造工程における断面
図。

【図１４】本発明の一実施例の製造工程における断面
図。

【図１５】本発明の一実施例の製造工程における断面
図。

【図１６】本発明の一実施例の製造工程における断面
図。

【図１７】本発明の一実施例の製造工程における断面
図。

【図１８】本発明の他の実施例の平面図。

【図１９】本発明の他の実施例の断面図。

【図２０】本発明の他の実施例の断面図。

【図２１】本発明の一実施例の製造工程における断面
図。

【図２２】本発明の一実施例の製造工程における断面
図。

【図２３】本発明の一実施例の製造工程における断面
図。

【図２４】本発明の一実施例の製造工程における断面
図。

【図２５】本発明の一実施例の製造工程における断面
図。

【図２６】本発明の他の実施例の等価回路図。

【図２７】本発明の他の実施例の平面図。

【図２８】本発明の他の実施例の平面図。

【図２９】本発明の他の実施例の断面図。

【図３０】本発明の他の実施例の断面図。

【図３１】本発明の他の実施例の平面図。

【図３２】本発明の他の実施例の平面図。

【図３３】本発明の他の実施例の断面図。

【図３４】本発明の他の実施例の平面図。

【図３５】本発明の他の実施例の断面図。

【図３６】本発明の他の実施例の断面図。

【図３７】本発明の他の実施例の平面図。

【図３８】本発明の他の実施例の平面図。

【図３９】本発明の他の実施例の断面図。

【図４０】本発明の他の実施例の断面図。

【図４１】本発明の他の実施例の断面図。

【図４２】本発明の他の実施例の断面図。

【図４３】本発明の他の実施例の断面図。

【図４４】本発明の他の実施例の断面図。

【図４５】本発明の他の実施例の断面図。

【図４６】本発明の他の実施例の平面図。

【図４７】本発明の他の実施例の平面図。

【図４８】本発明の一実施例の製造工程における断面
図。

【図４９】本発明の一実施例の製造工程における断面
図。

【図５０】本発明の一実施例の製造工程における断面
図。

【図５１】本発明の一実施例を示すブロック図。

【図５２】本発明の他の実施例の断面図。

【符号の説明】

１，１′…データ線、 ２…ワード線、 ３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｅ，３ｄ，３ｆ，３ｇ，３ｇ′，
１０ｃ′，１０ｄ′，３７ａ，３７ｂ，３７ｃ，３７
ｄ，４８ａ，４８ｂ，４８ｃ，４８ｄ，４８ｅ，４８ｆ
…高濃度ｎ型不純物領域、 ４ａ，４ｂ，４ｃ，６ａ，６ｂ，８ａ，８ｂ，１２ａ，
１４，１４ａ，１４ａ′１４ｂ，１４ｂ′，１５ａ，１
５ａ′，１５ｂ，１５ｂ′１７ａ，１７ｂ，１９ａ，１
９ｂ，３３ａ，３３ｂ，３９ａ，３９ｂ，４１ａ，４１
ｂ，４１ｃ，４１ｄ，４３ａ，４３ｂ，４５ａ，４５
ｂ，５１ａ，５１ｂ，５３ａ，５５ａ，５５ｂ，５７
ａ，５７ｂ，５７ｃ，５７ｄ，６３ａ，６３ｂ…接続
孔，５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄ，５ｄ′，５ｅ，５ｅ′，
１１，１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ，３８ａ，３８
ｂ，３８ｃ，３８ｄ，４９ａ，４９ｂ…ゲート電極（第
１層目ポリシリコン膜）、 ７ａ、７ｂ、７ｅ…第２層目低抵抗ポリシリコン膜、 ７ｃ，７ｄ…第２層目高抵抗ポリシリコン膜、 ９ａ，９ｂ，２０ａ，２０ｂ，４６ａ，４６ｂ，５８
ａ，５８ｂ…データ線（第１層目アルミニウム電極）、 ２０ｂ′，６２ａ，６２ｂ，６２ｃ…第１層目アルミニ
ウム電極、 １３ａ，１３ｂ，４０ａ…接地配線（第２層目ポリシリ
コン膜）、 １６ａ，１６ｂ，４２ａ，４２ｂ，５４ａ′５４ｂ′…
ポリシリコンＰＭＯＳゲート電極兼インターコネクショ
ン（第３層目ポリシリコン膜）、 １８ａ，１８ｂ，４４ａ，４４ｃ，５６ａ′，５６ｄ′
…ポリシリコンＰＭＯＳドレイン領域（第４層目ポリシ
リコン膜）、 １８ｃ，１８ｄ，４４ｂ，４４ｄ，５６ｂ′５６ｅ′，
７２ｄ…ポリシリコンＰＭＯＳチャネル領（第４層目ポ
リシリコン膜）、 １８ｅ，４４ｅ，５６ｃ′，５６ｆ′，７２ｅ…ポリシ
リコンＰＭＯソース領域（第４層目ポリシコン膜）、 ２１…ｎ型シリコン基板、 ２２…ｐ型ウェル、 ２３，２３′…フィールド酸化膜、 ２４，２４′…ゲート酸化膜、 ２５，２５′…スペーサ絶縁膜、 ２６，２６′，３１，６８…絶縁膜、 ２７，２８，３０，５９，７０…シリコン酸化膜、 ２９，２９′…ポリシリコンＰＭＯＳゲート絶縁膜、 ３２ａ，３２ｂ…ポリシリコンＰＭＯＳゲート電極兼イ
ンターコネクション（第２層目ポリシリコン膜）、 ３４ａ，３４ｂ…ポリシリコンＰＭＯＳドレイン領域
（第３層目ポリシリコン膜）、 ３４ｃ，３４ｄ…ポリシリコンＰＭＯＳチャネル領域
（第３層目ポリシリコン膜）、 ３４ｅ…ポリシリコンＰＭＯＳソース領域（第３層目ポ
リシリコン膜）、 ３５…シリサイド層、 ３６…低濃度ｎ型不純物領域、 ４７…シリコン酸化物、 ５０ａ，５０ｂ…ゲート電極（第２層目ポリシリコン
膜）、 ５２ａ…接地配線（第３層目ポリシリコン膜）、 ５４ａ，５４ｂ…ポリシリコンＰＭＯＳゲート電極（第
４層目ポリシリコン膜）、 ５６ａ，５６ｄ…ポリシリコンＰＭＯＳドレイン領域
（第５層目ポリシリコン膜）、 ５６ｂ，５６ｅ…ポリシリコンＰＭＯＳチャネル領域
（第５層目ポリシリコン膜）、 ５６ｃ，５６ｆ…ポリシリコンＰＭＯＳソース領域（第
５層目ポリシリコン膜）、 ６０…タングステンプラグ、 ６１ａ，６１ｂ…第５層目ｎ型ポリシリコン膜、 ６４ａ，６４ｂ，７１ｂ…第２層目アルミニウム電極
（データ線）、 ６５…ｐ型シリコン基板、 ６６…ｎ型ウェル、 ６７…ｎ型埋込みポリシリコン、 ６９…ツインウェルのｎ型ウェル、 １３ｃ…第２層目ｎ型ポリシリコン膜、 ７３…シリサイド膜、 １４２ａ，１４２ｂ…第３層目ｎ型ポリシリコン膜、 １４４ａ，１４４ｃ…第４層目ｎ型低抵抗ポリシリコン
膜、 １４４ｂ，１４４ｄ…第４層目高抵抗ポリシミド膜、 １４４ｅ…電源配線（第４層目ポリシリコン膜）、 １０…活性領域、 ７４…ホトレジスト。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 橋本 孝司 東京都国分寺市東恋ケ窪１丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者 清水 昭博 東京都小平市上水本町５丁目20番１号日 立超エル・エス・アイ・エンジニアリン グ株式会社内 (72)発明者 石橋 孝一郎 東京都国分寺市東恋ケ窪１丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者 佐々木 勝朗 東京都国分寺市東恋ケ窪１丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者 下東 勝博 東京都国分寺市東恋ケ窪１丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者 武田 英次 東京都国分寺市東恋ケ窪１丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 (56)参考文献 米国特許4679171（ＵＳ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01L 21/8244 G11C 11/412 H01L 27/11

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】半導体基体に駆動用の一対の第１の絶縁ゲ
   ート型電界効果トランジスタと、そのゲートがワード線
   に繋がる転送用の一対の第２の絶縁ゲート型電界効果ト
   ランジスタとを有するフリップフロップ回路を構成する
   メモリセルが設けられ、かつ上記半導体基体に第１電位
   配線と第２電位配線とが設けられ、上記メモリセルが上
   記第１電位配線と上記第２電位配線とに電気的接続され
   た半導体記憶装置であって、上記セルにおける上記ワー
   ド線は一対の第１の配線で構成され、上記セルにおける
   上記第１電位配線は電源配線として一対の第２の配線で
   構成され、上記セルにおける上記第２電位配線は接地配
   線として構成されていることを特徴とする半導体記憶装
   置。
2. 【請求項２】上記一対の第１の配線は互いに離間してそ
   の長手方向が第１方向に延在し、上記第２電位配線は第
   ３の配線であって、上記一対の第１の配線を交差して第
   ２方向に延在する第１配線部分と該第１配線部分に繋が
   る上記第１方向に延在する第２配線部分とで構成されて
   いることを特徴とする請求項１記載の半導体記憶装置。
3. 【請求項３】半導体基体に駆動用の一対の第１の絶縁ゲ
   ート型電界効果トランジスタと、そのゲートがワード線
   に繋がる転送用の一対の第２の絶縁ゲート型電界効果ト
   ランジスタとを有するフリップフロップ回路を構成する
   メモリセルが設けられ、かつ上記半導体基体に電源配線
   と接地配線とが設けられ、上記メモリセルが上記電源配
   線と接地配線とに電気的接続された半導体装置であっ
   て、上記セルにおける上記ワード線は一対で構成され、
   それらワード線は半導体基体主面上において互いに離間
   して第１方向に沿って延在し、上記第１の絶縁ゲート型
   電界効果トランジスタのゲートの長手方向は上記一対の
   ワード線間に位置して上記第１方向に沿って延在し、上
   記接地配線は上記一対のワード線間の半導体基体主面上
   において上記第１方向に沿って延在して成ることを特徴
   とする半導体装置。
4. 【請求項４】上記電源配線は上記半導体基体主面上にお
   いて上記第１方向に沿って延在してなり、そして上記電
   源配線には該電源配線から互いに反対方向に延びる一対
   の負荷素子が接続されていることを特徴とする請求項３
   記載の半導体装置。