JPH02254752A - 半導体メモリ - Google Patents

半導体メモリ

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JPH02254752A
JPH02254752A JP1077104A JP7710489A JPH02254752A JP H02254752 A JPH02254752 A JP H02254752A JP 1077104 A JP1077104 A JP 1077104A JP 7710489 A JP7710489 A JP 7710489A JP H02254752 A JPH02254752 A JP H02254752A
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野〕 本発明は半導体メモリ特に5−RAM (スタティック
・ランダム・アクセス・メモリ)に係わる。
(発明の概要) 本発明は、第1及び第2のドライバーMOSトランジス
タを含むフリップフロップ回路と、第3及び第4のアク
セスMOSトランジスタとでメモリセルが形成された半
導体メモリにおいて、半導体基体に形成された複数の第
1の凸部とこの第1の凸部上に形成された第2の凸部と
を設け、第1及び第2のドライバーMOSトランジスタ
を第1の凸部側壁にゲート電極を形成することによって
設け、第3及び第4のアクセスMO3)ランジスクを第
2の凸部側壁にゲート電極を形成することによって設け
、第1の凸部上に第1のMOSトランジスタのゲート電
極と第2のMo3トランジスタのドレインとを接続する
配線と、第2のMOSトランジスタのゲート電極と第1
のMo3トランジスタのドレインとを接続する配線とを
それぞれ設け、第2の凸部先端でビット線と接続した構
成をとるものであって、このようにして、5−RAMに
おいてMo3トランジスタ等の回路素子を立体的に形成
して全体の高密度集積化したがって高速度化を図る。
〔従来の技術〕
半導体メモリ特に5−RAM、例えば抵抗負荷型の5−
RAMは、例えば第16図に示すように第1及び第2の
負荷抵抗R+、Rtと第1及び第2のドライバーMOS
トランジスタMO81MO3!よりなるインバータ回路
によるフリップフロップ回路(1)と、第3及び第4図
のアクセスMOSトランジスタMO33,MOS4とに
よってメモリセル(2)が構成される。Wはワード線で
B、及びB、はビット線を示す。このような5−RAM
においては、少なくともその各MOSトランジスタMO
3゜〜MO5,が半導体基体上に平面的に並置形成され
るものであることから高密度化を充分はかることができ
ないという課題がある。
(発明が解決しようとするt1題〕 本発明においては半導体基体上にMo3トランジスタ(
本明細書でMo3トランジスタとは絶縁ゲート型電界効
果トランジスタを総称する)等の回路素子をいわば立体
的に形成することよって全体の集積密度の向上したがっ
て高速性を図ることを目的とする。
(課題を解決するための手段〕 本発明は、第16図で説明したように第1及び第2のド
ライバーMOSトランジスタMO3,及びMo5tを含
むフリップフロップ回路(1)と、第3及び第4のアク
セスMOSトランジスタMO33及びM OS aとで
メモリセル(2)が形成された半導体メモリにおいて、
例えば第1図Aに要部の路線的拡大平面図を示し、同図
Bに同図AのB−B線上の断面図を示すように、半導体
基体(3)に複数、具体的には例えば第16図で説明し
た1つのメモリセル(2)に対して2つの第1の凸部(
4)とこれら凸部(4)上にそれぞれ形成された第2の
凸部(5)とが形成される。
そして第1及び第2のドライバーMOSトランジスタM
O3,及びMo3.を、第Iの凸部(4)の側壁にゲー
ト電極(6Gl)及び(6,2)を形成することによっ
て構成する。
また第3及び第4のアクセスMOSトランジスタMO3
,及びMo3.を、第2の凸部(5)の側壁にそのゲー
ト電極(6,3)及び(6G−)を形・成することによ
って構成する。
また第1の凸部(4)上に第1のMo3トランジスタM
 OS +のゲート電極(6゜)と第2のMo3トラン
ジスタMO3,のドレインとを接続する第1の配線(7
,)を、また第2のMOSトランジスタMO8!のゲー
ト電極(6o)と第1のMOSトランジスタMo3.の
ドレインとを接続する第2の配線(7□)をそれぞれ設
ける。
そして各対の各第2の凸部(5)上においてそれぞれビ
ット線B、及びB2をそれぞれ配置する。
〔作用〕
上述の本発明構成によれば、2段に形成された第1及び
第2の凸部に第16図で説明したメモリセル(2)の各
一方のドライバーMOSトランジスタとアクセスMOS
トランジスタとを重ね合わせてすなわち立体的に構成し
たので半導体基体上における全体的なメモリセルの配置
密度を向上でき、その占有面積を縮小化できるので、高
集積密度すなわち小型化と共に高速性を図ることができ
る。
〔実施例〕
本発明による半導体メモリすなわち第1及び第2のドラ
イバーMo3!−ランジスタMO3,及びMOszを含
むフリップフロップ回路(2)と、第3及び第4のアク
セスMOSトランジスタMO3゜及びMo34とによっ
てメモリセル(2)が形成された半導体メモリを、抵抗
負荷型の5−RAMに適用する場合の一例について、第
1図と、第2図〜第15図を参照してその理解を容易に
するために製造方法の一例と共に詳細に説明する。第2
図〜第15図において各A図は、各工程の要部の拡大平
面図を示し各B図は各AのB−B線上の断面を示す。
先ず第2図に示すように、半導体基体(3)に、第2の
凸部(5)を1つのメモリセルに対して一対づつ第2図
Aで示されるようにそれぞれ縦方向(垂直方向)及び横
方向(水平方向)に複数配列形成する。ここに半導体基
体(3)は例えば第1導電型例えばp型を有するシリコ
ン半導体基体よりなり、その−主面(3a)に予め例え
ば全面的に第・1の第2導電型領域(8)例えばn型領
域をイオン注入法等によって形成しておき、この主面(
3a)上の凸部(5)の形成部に、それぞれ例えばSi
n、層による方形状の第1のエツチングマスク(9)を
所要の間隔をもって、フォトリソグラフィ等の周知の技
術によって形成する。次に、半導体基体(3)に対して
異方性エツチング、例えばRIE(反応性イオンエツチ
ング)を行ってマスク(9)を有する部分を残してその
周囲に第1の溝(10)を掘ってマスク(9)下に柱状
の第2の凸部(5)を形成する。この場合、溝(10)
の形成部においては基体(3)の主面(3a)に形成し
た第1の第2導電型領域(8)が除去され凸部(2)の
頂面にのみ第1の第2導電型領域(8)が形成されるよ
うにする。
そして、この第2の凸部(5)を有する側から第2導電
型の不純物のイオン注入を行って溝(10)内に第2の
第2導電型領域(11)を形成する。尚、ここに第1及
び第2の第2導電型領域(8)及び(11)は、上述し
たように別工程で形成するに限られるものではな(、溝
(10)の形成後に、例えばマスク(9)を排除して同
時にイオン注入法等によって形成することもできる。
次に第3図に示すように、半導体基体(3)上に第2図
の凸部(5)を包み込んで全面的に例えばSiO□より
成る第2のエツチングマスク(12)を、CVD(化学
的気相成長法)等によって厚さt、をもって形成する。
その後、第4図に示すように異方性エツチング、例えば
RIEによって、第2のエツチングマスク(12)をほ
ぼ厚さも、たけエツチングする。このようにして第2の
凸部(5)の周側面に所要の幅Wを有するマスク(12
)のサイドウオールを形成し、これ以外の溝(10)の
底面を外部に露出する。
次に、第5図に示すように、第1及び第2のエツチング
マスク(11)及び(12)をマスクとして半導体基体
(3)に対する異方性エツチング例えばRIEを行って
第2の溝(13)を形成することによって第2の凸部(
5)の周囲より幅Wをもって突出する、すなわち第2の
凸部(5)より広い面積の第1の凸部(4)を形成する
次に第6図に示すように、例えばイオン注入法によって
第2の溝(13)の底面に第2導電型例えばn型領域に
よる第3の第2導電型領域(14)を形成する。
次に第7図に示すように、フォトレジスト(15)を所
要のパターンに周知の光学的写真技術によって形成する
。このフォトレジスト(15)は、第7図Aに示される
ように、互いに重ねられた第1及び第2の凸部(4)及
び(5)の横(水平)方向に隣り合う2組の凸部を対と
して、各対毎にそれぞれ全体を包み込むように第2の溝
(13)内にわたって形成すると共に、例えば各対の中
央において縦(垂直)方向に関して隣り合う粗間を例え
ば各対の中央で連結するパターンとする。そしてこのフ
ォトレジスト 濃度をもってイオン注入してチャンネルストップ領域(
16)を形成する。したがってこのチャンネルストップ
領域(16)は半導体基体(3)の第2の溝(13)内
において対となる第1の凸部(4)を全体的に取り囲む
ように形成するのであるが、垂直方向に隣り合う各対の
第1の凸部(4)間に一部チヤンネルストップ領域(1
6)が欠除した欠除部(17)が生ずるようにする。
第8図に示すように、第7図におけるレジスト(15)
を除去し、半導体基体(3)の全表面を例えば熱酸化し
て第1の凸部(4)の周側壁に最終的に得る第1及び第
2のドライバーMOSトランジスタのMoB2及びMO
S、のゲート絶縁層を構成する絶緑酒(18)を被着形
成する。その後全面的に例えば不純物がドープされて低
比抵抗化された多結晶シリコン層よりなる第1の導電層
(19)を例えばCVD法(化学的気相成長法)等によ
って被着形成する。
第9図を示すように、導電層(工9)に対して異方性エ
ツチング例えばRIHによるパターン化を行って少な(
とも第1の凸部(4)の周面に導電層(19)のサイド
ウオールが残されるようにして他部をエツチング除去す
る。
第10図に示すように、少なくとも第1の凸部(4)を
埋め込むように第1の眉間絶縁層(20)を例えばSi
O□をCVD法等によって形成し、さらにこれの上に図
示しないが同様のCVDによるSin、を第2の凸部(
5)をも埋め込むように形成し、更にこれの上にポリイ
ミド樹脂等を形成して表面を平坦化し、その後エッチバ
ックを行うことによって第2の凸部(5)のみを露出し
、第1の凸部(4)は眉間絶縁層(20)内に埋め込む
次に第11図に示すように、第1の凸部(4)の上面と
共に、第2の凸部(5)の周側壁及び上面を含んで全面
的にSing等の第2の眉間絶縁層(21)をCVD法
あるいは熱酸化等によって形成する。
第12図に示すように、第1の凸部(4)の上面におい
て第2の眉間絶縁層(21)にそれぞれ窓開けを行う。
すなわち、対となる凸部(4)の互いの対向部側で、そ
れぞれ第2の第2導電型領域(11)上と、各第1の凸
部(14)の周側壁に形成された導電層(21)上とに
窓(22a)及び(22b)と(23a)及び(23b
)とを穿設する。そして、これら窓(22a)及び(2
2b) 、 (23a)及び(23b)を通じて例えば
不純物がドープされて低比抵抗化された多結晶シリコン
よりなる第2の導電層を全面的に被着して後、フォトリ
ソグラフィ等によってパターン化して各対の一方の第1
の凸部(4)の周側壁の第1の導電層(19)と他方の
第1の凸部(4)上の領域(11)とを相互に電気的に
接続する第1の配線(71)と、逆に他方の第1の凸部
(4)の領域(11)と、一方の第1の凸部(4)の周
側壁の第1の導電層(19)の領域とを接続する第2の
配線(7t)とを構成する。
次に第13図に示すように、例えば−旦第2の眉間絶縁
層(21)をエツチング除去し、その後全面的に配?r
IA(7,)及び(72)上を含んで、また各第2の凸
部(5)の周側壁上に最終的に得る第3及び第4のアク
セスMOSトランジスタMO33及びMOS、のゲート
絶縁層を構成する絶縁層(25)を表面熱酸化等による
5i01によって形成する。
そして第14図に示すように絶縁層(25)に対し、各
配線(71)及び(7□)の所定部に窓(26,)及び
(26りを開は配vA(7,)及び(72)の各一部に
それぞれ電気的連結するように高抵抗の例えば多結晶シ
リコン層を全面的に形成し、その後フォトリソグラフィ
によるパターン化を行って負荷抵抗’Rz、R+を形成
する。
第15図に示すように、画筆2の凸部(5)の周側壁の
絶縁層(25)上を含んで全面的に例えば不純物が高濃
度にドープされた低比抵抗多結晶シリコン層よりなる第
3の導電層(27)をCVD等によって被着し、その後
エッチバック及びフォトリングラフィ等の選択的エツチ
ングによってパターン化して各凸部(5)の周囲にサイ
ドウオールを有し、更に例えば共通の水平ライン上に配
列された凸部(5)に関して共通に設けられた帯状パタ
ーンを形成する。
その後第1図に示すように全面的に表面絶縁層(28)
をCVD法等によって形成し、各絶縁層(25)(28
)等に対して第2の各凸部(5)上の第1の第2導電型
領域(8)上とさらに負荷抵抗R+及びR2上に窓開け
を行って、全面的に例えばAlの蒸着及びパターン化を
行って、例えば共通の垂直ライン上に配列された第2の
凸部(5)の領域(8)に接続するビット線B、及びB
2と、各抵抗R+ 、Rzに接続する■。。電源配線(
29)を形成する。このようにすれば第16図に示した
5−RAMが形成される。すなわち各対の第1の凸部(
4)の周側壁に、それぞれ形成された絶縁層(18)に
よってゲート絶縁層(18G+)及び(18Gりが形成
され、これの上に第1の導電1! (19)によってゲ
ート電極(6G、)及び(6az)が形成された各ゲー
ト部が構成され、これら各ゲート部を挟んでその上下に
・形成された第2及び第3の第2導電型領域(11)及
び(14)をドレイン領域及びソース領域とする第1及
び第2のドライバーMOSトランジスタMO3,及びM
OS、が構成される。そして同時に第3の第2導電型領
域(14)がVss電源配線となる。一方、上方の第2
の各部の凸部(5)において、その周側壁に、それぞれ
形成された絶縁層(25)によってゲート絶縁層(25
゜3)及び(25G4)が形成され、これの上に第3の
導電層(27)によってゲート電極(6G3)及び(6
G4)が共通に各水平ライン毎に形成された各ゲート部
が構成されると共にこれによってワード線Wが構成され
る。またこれら各ゲート部を挟んで第2導電型領域(1
1)と第1の第2導電型領域(14)をドレインないし
はソース各領域とする第3及び第4のアゲセスMOSト
ランジスタMO3,及びMOS、が構成される。
そして、各MO3,のゲート電極(6G、)と領域(1
1)の一部より成るMOS、のドレイン領域とが配線(
7I)によって接続され、MOS、のゲート電極(6G
りと領域(11)の他の一部より成るMO3I のドレ
イン領域が配線(7□)によって接続され、これらに負
荷抵抗R6及びRtが接続され、これらRo及びR2を
介して例えばA!配線から成る■。電源配線(29)が
導出されることになる。
尚、図示した例では、第1の凸部(4)が、各部−様の
幅Wをもって第2の凸部(5)の外周より突出するよう
にした場合であるが、対となる凸部(5)の互いの対向
部を他部に比し大なる突出幅として配線(71)及び(
7りの形成が容易に行われるようにすることもできる。
また、上述した例においては、負荷抵抗R1及びR2を
有する抵抗負荷型5−RAMに本発明を適用した場合で
あるが抵抗R7及びR2に代えて他のMOSによるC−
MO3型構成をとるメモリセル等に本発明を適用するこ
ともできる。
〔発明の効果〕
上述したように本発明によれば、第1の凸部(4)とこ
れの上に形成された第2の凸部(5)とにそれぞれ立体
的に5−RAMを構成するMOSトランジスタを形成す
るようにしたので、従来のように各MOSトランジスタ
を半導体基体に並置的に形成する場合に比し、その占有
面積の縮小化したがって高密度高速性を図ることができ
る。
【図面の簡単な説明】
第1図A及びBは本発明による半導体メモリの一例の拡
大平面図及びそのB−B線上の断面図、第2図〜第15
図はそれぞれ本発明による半導体メモリの一例の工程図
で各A図はその拡大平面図、各B図は各A図のB−B線
上の断面図、第16図は5−RAMの回路図である。 MOS、及びMOS、は第1及び第2のドライバーMO
Sトランジスタ、M OS z及びM OS aは第1
及び第2のアクセスMO5トランジスタ、(1)はフリ
ップフロップ回路、(2)はメモ・リセル、(3)は半
導体基体、(4)は第1の凸部、(5)は第2の凸部で
ある。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 第1と第2のドライバーMOSトランジスタを含むフリ
    ップフロップ回路と、第3と第4のアクセスMOSトラ
    ンジスタとでメモリセルが形成された半導体メモリにお
    いて、 半導体基体に形成された複数の第1の凸部と該第1の凸
    部上に形成された複数の第2の凸部とを有し、 上記第1及び第2のドライバーMOSトランジスタを上
    記第1の凸部側壁にゲート電極を形成して設け、 上記第3及び第4のアクセスMOSトランジスタを上記
    第2の凸部側壁にゲート電極を形成して設け、 上記第1の凸部上に上記第1のMOSトランジスタのゲ
    ート電極と上記第2のMOSトランジスタのドレインと
    を、上記第2のMOSトランジスタのゲート電極と上記
    第1のMOSトランジスタのドレインとをそれぞれ接続
    する配線を設け、上記第2の凸部先端でビット線と接続
    してなることを特徴とする半導体メモリ。
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