JPH0340955B2 - - Google Patents

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JPH0340955B2
JPH0340955B2 JP57163889A JP16388982A JPH0340955B2 JP H0340955 B2 JPH0340955 B2 JP H0340955B2 JP 57163889 A JP57163889 A JP 57163889A JP 16388982 A JP16388982 A JP 16388982A JP H0340955 B2 JPH0340955 B2 JP H0340955B2
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film
semiconductor
well region
forming
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    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10BELECTRONIC MEMORY DEVICES
    • H10B10/00Static random access memory [SRAM] devices

Landscapes

  • Static Random-Access Memory (AREA)
  • Semiconductor Memories (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、半導体記憶装置およびその製造方法
に関し、特に、α線によるソフトエラーの発生を
防止した、絶縁ゲート型電界効果トランジスタ
(以下、MISFETという)から構成されるスタテ
イツクRAM(Static Random Access Memory
以下S−RAMという)及びその製造方法に関す
る。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a semiconductor memory device and a method for manufacturing the same, and in particular, to a semiconductor memory device and a method for manufacturing the same, and in particular to a semiconductor memory device that prevents the occurrence of soft errors due to alpha rays and is composed of an insulated gate field effect transistor (hereinafter referred to as MISFET). RAM (Static Random Access Memory
(hereinafter referred to as S-RAM) and its manufacturing method.

S−RAMの於けるメモリセル特にシリコンメ
モリセルは放射線に含まれるα粒子に弱く、メモ
リ素子を封止するセラミツクパツケージ材や蓋材
に量含まれている天然のウラン(U)等から放出
されるα線のチツプ内への入射により基板中に多
量の電子−正孔対が発生し、発生した電子が基板
中を移動してメモリセル蓄積されている情報(電
荷)を破壊し、メモリを誤動作させるという現象
を生ずる。これは、所謂、ソフトエラーと呼ばれ
る現象である。メモリ容量(ビツト数)が大きく
なるにつれてメモリセルの占有面積が小さくな
り、メモリセルに蓄積される情報としての電荷量
が少なくなるためソフトエラーが発生し易くな
る。これを防止するために半導体チツプ表面にポ
リイミド樹脂等の高分子材料をコーテイングする
ことや、基板中にPN接合によつて区画されたP
型ウエル領域を形成し、このPN接合の電位障壁
により基板中にα線によつて発生した電子を追い
返しソフトエラー強度を向上させることが行われ
ている。このP型ウエル領域の形成はソフトエラ
ー強度を向上させるが、前記の如くメモリ容量が
大きくなるにつれてソフトエラーが発生し易くな
り、本発明者らは検討によれば、64Kビツト以上
の高容量のS−RAMメモリーに対しては、なお
充分ではなことが判つた。
Memory cells in S-RAM, especially silicon memory cells, are susceptible to alpha particles contained in radiation, and are emitted from natural uranium (U), etc., which is contained in the ceramic package material and lid material that seal the memory element. When alpha rays enter the chip, a large number of electron-hole pairs are generated in the substrate, and the generated electrons move through the substrate, destroying the information (charge) stored in the memory cells and destroying the memory. This causes the phenomenon of malfunction. This is a phenomenon called a so-called soft error. As the memory capacity (number of bits) increases, the area occupied by the memory cell decreases, and the amount of charge as information stored in the memory cell decreases, making soft errors more likely to occur. To prevent this, it is possible to coat the surface of the semiconductor chip with a polymeric material such as polyimide resin, or to create a
A type well region is formed, and the potential barrier of this PN junction is used to repel electrons generated by α rays in the substrate to improve the soft error strength. Formation of this P-type well region improves the soft error strength, but as mentioned above, as the memory capacity increases, soft errors become more likely to occur.According to the inventors' studies, we found that It has been found that this is still not sufficient for S-RAM memory.

一方、本発明者らはこの様なα線によるソフト
エラーを防止する為に、上記P型ウエル領域の形
成に加えて、蓄積ノード(ドレイン領域)の一部
領域の下にP+型半導体領域を形成することを検
討した。又メモリセルを構成するP型ウエル内の
全ての素子をP+型の半導体領域で包囲すること
を検討した。
On the other hand, in order to prevent soft errors caused by such alpha rays, the inventors of the present invention have created a P + type semiconductor region under a part of the storage node (drain region) in addition to forming the P type well region. We considered forming a Furthermore, we considered surrounding all the elements in the P-type well constituting the memory cell with a P + -type semiconductor region.

しかしながら、前者の蓄積ノードとしてのドレ
イン領域下にP+型半導体領域を形成する方式で
は、そのプロセス、即ちソースおよびドレイン領
域形成後に、当該P+型半導体領域を形成する工
程を採用するために、工程が複雑となり、P型領
域形成のマスク合せ余裕がきびしく、又蓄積ノー
ドの一部領域にP+型半導体領域を形成するのみ
ではシールド効果も不充分であり、ソフトエラー
低減効果が少ないという難点がある。
However, in the former method of forming a P + type semiconductor region under the drain region as a storage node, in order to adopt the process, that is, the step of forming the P + type semiconductor region after forming the source and drain regions, The process is complicated, the mask alignment margin for forming the P type region is tight, and the shielding effect is insufficient just by forming the P + type semiconductor region in a part of the storage node, and the soft error reduction effect is low. There is.

又後者のメモリセルを構成する全ての素子を
P+型半導体領域で囲むという方式ではそのプロ
セス上当該P+型半導体領域形成後にフイールド
絶縁膜を形成するという方法が採られる。この
為、当該フイールド絶縁膜の形成の際、長時間ア
ニールすることにより、当該P+型半導体領域が
再拡散してしまい、これにより素子特性が変化
し、例えばしきい値電圧をシフトし、素子の設計
値を変動させるという難点がある。さらに、この
場合P+型半導体領域が再拡散される結果、所定
の不純物濃度をもつ領域が得られず、ソフトエラ
ー効果を低減させるという難点がある。
Also, all the elements that make up the latter memory cell are
In the method of surrounding it with a P + -type semiconductor region, a method is adopted in which a field insulating film is formed after the P + -type semiconductor region is formed. Therefore, during the formation of the field insulating film, the P + type semiconductor region is re-diffused due to long-term annealing, which changes the device characteristics, for example, shifts the threshold voltage and The problem is that the design value of . Furthermore, in this case, as a result of re-diffusion of the P + -type semiconductor region, a region having a predetermined impurity concentration cannot be obtained, which reduces the soft error effect.

本発明は、α線によるソフトエラーの発生を防
止するための領域を簡単な方法によつて形成する
ことを目的としたものである。
An object of the present invention is to form, by a simple method, a region for preventing the occurrence of soft errors due to alpha rays.

以下、本発明を図面に示し実施例をもつて説明
する。
Hereinafter, the present invention will be explained with reference to the drawings and examples.

第1図〜第16図に本発明に従うS−RAMの
製造プロセスの各工程における断面図を示す。説
明を理解しやすくするために1つのメモリセル部
と、メモリセルアレイに関連する周辺回路を構成
する一つのトランジスタとを中心に説明する。
1 to 16 show cross-sectional views at each step of the S-RAM manufacturing process according to the present invention. In order to make the explanation easier to understand, the explanation will focus on one memory cell section and one transistor forming a peripheral circuit related to the memory cell array.

各図において、領域X1は後述する第20図に
示したメモリーセルM−CELを得るための各工
程毎の部分断面図を示し、領域X2はデータ出力
バツフアDOB等の周辺回路を構成するPチヤネ
ルMISFETを得るための各工程毎の部分断面図
を示す。
In each figure, region X1 shows a partial cross-sectional view of each process for obtaining the memory cell M-CEL shown in FIG. 20, which will be described later, and region X2 constitutes peripheral circuits such as data output buffer DOB. A partial cross-sectional view of each process for obtaining a P-channel MISFET is shown.

第1図は、半導体基板1のX1領域のP型ウエ
ル領域3及び当該領域上に酸化膜4が形成され、
又、基板1のX2領域に酸化膜2が形成された状
態を示す。次に、この第1図に断面を示す半導体
装置が得られるまでのポロセスについて説明す
る。
FIG. 1 shows a P-type well region 3 in an X1 region of a semiconductor substrate 1 and an oxide film 4 formed on the region.
Also shown is a state in which an oxide film 2 is formed in the X 2 region of the substrate 1. Next, the process to obtain the semiconductor device whose cross section is shown in FIG. 1 will be described.

半導体基板、例えば、(100)結晶面を有し、比
抵抗が8〜12ΩcmのN型単結晶シリコン基板1を
用意しこのシリコン基板1の主表面全面にN型不
純物例えばリンを、例えばイオン打込みにより、
好ましくは打込みエネルギー125KeV、ドーズ量
3×1012原子/cm2で導入する。これは、N型不純
物をあらかじめ打込んでおくことによつて、N+
領域を形成しておき、寄生MISFETを防止する
ためのチヤンネルストツパーを形成しておくこと
が出来るからである。次いでシリコン基板1の表
面に熱酸化によつて約500Åの厚さのシリコン酸
化膜(SiO2膜)2を形成し、次にウエルが形成
されるべき領域上にあるSiO2膜を除去するため
に、フオトレジスト膜をSiO2膜上に選択的に形
成する。そして、フオトレジスタ膜をマスクとし
てSiO2膜をエツチする。次に、前記フオトレジ
スト膜を残した状態で、P型ウエル形成のために
P型不純物の導入をする。導入方法としては、イ
オン打込みが好ましい。またP型不純物として
は、例えばボロン(B)が好ましく、この場合の打込
みエネルギーは75KeV、ドーズ量は8×1012
子/cm2がよい。この時、ボロンは当該フオトレジ
スト膜が残存する領域のシリコン基板1内に導入
されたボロンは、先に全面に打込まれたリンの濃
度を補償して、P型ウエルを形成するのに十分で
ある。
A semiconductor substrate, for example, an N-type single crystal silicon substrate 1 having a (100) crystal plane and a resistivity of 8 to 12 Ωcm is prepared, and an N-type impurity such as phosphorus is implanted into the entire main surface of the silicon substrate 1, for example, by ion implantation. According to
Preferably, the implantation energy is 125 KeV and the dose is 3×10 12 atoms/cm 2 . This can be achieved by implanting N-type impurities in advance.
This is because a channel stopper for preventing a parasitic MISFET can be formed by forming a region in advance. Next, a silicon oxide film (SiO 2 film) 2 with a thickness of about 500 Å is formed on the surface of the silicon substrate 1 by thermal oxidation, and then the SiO 2 film on the area where the well is to be formed is removed. Next, a photoresist film is selectively formed on the SiO 2 film. Then, the SiO 2 film is etched using the photoresist film as a mask. Next, with the photoresist film remaining, P-type impurities are introduced to form a P-type well. Ion implantation is preferred as the introduction method. Further, as the P-type impurity, for example, boron (B) is preferable, and in this case, the implantation energy is preferably 75 KeV and the dose is preferably 8×10 12 atoms/cm 2 . At this time, the boron introduced into the silicon substrate 1 in the area where the photoresist film remains is sufficient to compensate for the concentration of phosphorus implanted into the entire surface and form a P-type well. It is.

フオトレジスト膜を除去した後、シリコン基板
1内に選択的に導入されたP型不純物を約1200℃
の温度で熱拡散させて、第1図に示されるよう
な、ウエル領域3が形成される。このとき、シリ
コン基板1の表面上に薄いシリコン酸化膜4が形
成される。このウエル領域3内には、第20図に
示したようなメモリセルが形成される。
After removing the photoresist film, the P-type impurity selectively introduced into the silicon substrate 1 was heated to about 1200°C.
The well region 3 as shown in FIG. 1 is formed by thermal diffusion at a temperature of . At this time, a thin silicon oxide film 4 is formed on the surface of the silicon substrate 1. In this well region 3, a memory cell as shown in FIG. 20 is formed.

次いで、第2図以下の工程を説明する。 Next, the steps shown in FIG. 2 and subsequent steps will be explained.

(フイールド絶縁膜およびチヤネルストツパー形
成のための工程) 第1図に示されているシリコン基板1上の全て
の酸化膜を除去し、シリコン基板1の清浄な面を
露出する。
(Steps for Forming Field Insulating Film and Channel Stopper) All the oxide films on the silicon substrate 1 shown in FIG. 1 are removed to expose the clean surface of the silicon substrate 1.

次に第2図に示すように、シリコン基板1の表
面に熱酸化によつて約500Åの厚さの酸化膜
(SiO2膜)5を形成する。そしてこの上に酸素を
通さない絶縁膜(耐酸化膜)、例えばSi3N4膜6
を気相化学反応法(Chemical Vapor
Deposition、以下CVT法と言う)によつて約
1400Åの厚さに形成する。このSi3N4膜6は後に
述べるフイールド絶縁膜を選択的に形成するため
のマスクとして使用される。
Next, as shown in FIG. 2, an oxide film (SiO 2 film) 5 having a thickness of about 500 Å is formed on the surface of the silicon substrate 1 by thermal oxidation. Then, on top of this, an insulating film that does not allow oxygen to pass through (oxidation-resistant film), such as Si 3 N 4 film 6
Chemical Vapor
Deposition (hereinafter referred to as CVT method)
Formed to a thickness of 1400 Å. This Si 3 N 4 film 6 is used as a mask for selectively forming a field insulating film to be described later.

なお、前記SiO2膜5は、次の理由により形成
させる。すなわち、Si3N4膜6を直接シリコン基
板1の表面に形成すると、この両者の間の熱膨張
係数の違いによつて起る熱歪によつて、シリコン
基板1の表面に結晶欠陥が発生する。これを防止
するためにSiO2が膜5が形成されるのである。
Note that the SiO 2 film 5 is formed for the following reason. That is, if the Si 3 N 4 film 6 is directly formed on the surface of the silicon substrate 1, crystal defects will occur on the surface of the silicon substrate 1 due to thermal strain caused by the difference in thermal expansion coefficient between the two. do. To prevent this, the SiO 2 film 5 is formed.

次に、後述するフイールド絶縁膜を形成するた
めのマスクを完成させるため、フオトレジスト膜
7をSi3N4膜上に選択的に形成する。すなわち、
フオトレジスト膜7はフイールド絶縁膜が形成さ
れるべき領域以外の領域に形成される。そして、
このフオトレジスト膜7をマスクとして、精度の
よいエツチが可能なプラズマエツチによりSi3N4
膜6をエツチして、フイールド絶縁膜形成のため
のマスクが形成される。
Next, in order to complete a mask for forming a field insulating film to be described later, a photoresist film 7 is selectively formed on the Si 3 N 4 film. That is,
The photoresist film 7 is formed in a region other than the region where the field insulating film is to be formed. and,
Using this photoresist film 7 as a mask, Si 3 N 4 is etched by plasma etching, which allows for highly accurate etching.
Film 6 is etched to form a mask for forming a field insulating film.

フオトレジスト膜7を残した状態で、チヤネル
ストツパ形成のためにP型不純物をシリコン基板
1に導入する。導入の方法としては、例えばイオ
ン打込みが用いられる。その場合、P型不純物
は、フオトレジスト膜7が残存している領域では
SiO2膜5およびシリコン基板1には達せず、一
方、SiO2膜5の表面が露出している領域では、
SiO2膜5を通つてシリコン基板1の内部に達す
る。
With the photoresist film 7 remaining, P-type impurities are introduced into the silicon substrate 1 to form a channel stopper. As a method of introduction, for example, ion implantation is used. In that case, the P-type impurity is present in the region where the photoresist film 7 remains.
In the area where the surface of the SiO 2 film 5 is exposed, it does not reach the SiO 2 film 5 and the silicon substrate 1.
It reaches the inside of the silicon substrate 1 through the SiO 2 film 5.

前記P型不純物としては沸化ボロンBF2が好ま
しい。その打込みエネルギは30KeV、ドーズ量
は5×1013原子/cm2がよい。
Boron fluoride BF 2 is preferable as the P-type impurity. The implantation energy is preferably 30 KeV and the dose is preferably 5×10 13 atoms/cm 2 .

P型ウエル内に打込まれたボロンイオンはP+
型領域を形成し、チヤネルストツパとなる。一方
N型シリコン基板1ひ打込まれたポロンイオン
は、第1図で示したリン打込みによつて導入され
たリン、つまりN型不純物によつて補償される。
従つて、この領域はN型領域となつており、N型
のチヤネルストツパが存在することになる。
The boron ions implanted into the P-type well are P +
Forms a mold area and serves as a channel stopper. On the other hand, the poron ions implanted into the N-type silicon substrate 1 are compensated by phosphorus, that is, N-type impurity, introduced by the phosphorus implantation shown in FIG.
Therefore, this region is an N-type region, and an N-type channel stopper exists.

(フイールド絶縁膜形成工程) フオエトレジスト膜7を除去した後、第3図に示
すように、約1000℃の酸化性雰囲気中でシリコン
基板1の表面を選択的に熱酸化して約9500Åの厚
さのフイールド絶縁膜8を形成する。このとき耐
酸化膜であるSi3N4膜6は酸素を通さないので、
このSi3N4膜下のシリコンは酸化されない。
(Field insulating film forming process) After removing the photoresist film 7, as shown in FIG. 3, the surface of the silicon substrate 1 is selectively thermally oxidized in an oxidizing atmosphere at about 1000° C. to a thickness of about 9500 Å. A field insulating film 8 is formed. At this time, since the Si 3 N 4 film 6, which is an oxidation-resistant film, does not pass oxygen,
The silicon under this Si 3 N 4 film is not oxidized.

この熱処理時に、フイールド絶縁膜の直下に前
述したチヤネルストツパが引き伸し拡散され、所
望の深さを有するチヤネルストツパが形成され
る。(図示せず) (表面酸化膜除去工程) Si3N4膜6を、例えば熱リン酸(H3PO4)を用
いて除去した後、清浄なゲート酸化膜を得るため
に、第4図に示すように、一旦、シリコン基板1
の表面のSiO2膜5を除去する。例えば、フツ酸
(HF)を用いて全面を薄くエツチしてSiO2膜5
を除き、フイールド絶縁膜8が形成されていない
部分のシリコン基板1の表面を露出させる。この
状態のM−CELの平面図を第17図に示す。す
なわち、第17図のX1F−X1F切換断面図が第4
図の領域X1に示されている。
During this heat treatment, the aforementioned channel stopper is stretched and diffused directly under the field insulating film, thereby forming a channel stopper having a desired depth. (Not shown) (Surface oxide film removal step) After removing the Si 3 N 4 film 6 using, for example, hot phosphoric acid (H 3 PO 4 ), in order to obtain a clean gate oxide film, as shown in FIG. As shown in FIG.
The SiO 2 film 5 on the surface is removed. For example, use hydrofluoric acid (HF) to thinly etch the entire surface to form a SiO 2 film 5.
, the surface of the silicon substrate 1 is exposed in a portion where the field insulating film 8 is not formed. FIG. 17 shows a plan view of M-CEL in this state. In other words, the X 1F - X 1F switching sectional view in Figure 17 is the fourth
Shown in area X 1 of the figure.

(不純物インプラント層の形成工程) 第4図に示されたシリコン基板の表面に、第5
図に示すように不純物インプラント層9を形成す
る。第5図に示す実施例では不純物としてP型不
純物を用いた。導入方法としてはイオン打込みが
好ましい。また、P型不純物としては例えばボロ
ン(B)が好ましく、この場合の打込みエネルギーは
125KeV、ドーズ量は1013〜2×1013原子/cm2
度がよい。
(Step of forming impurity implant layer) A fifth layer is formed on the surface of the silicon substrate shown in FIG.
An impurity implant layer 9 is formed as shown in the figure. In the embodiment shown in FIG. 5, a P-type impurity was used as the impurity. Ion implantation is preferred as the introduction method. In addition, boron (B), for example, is preferable as the P-type impurity, and the implantation energy in this case is
125 KeV, and the dose is preferably about 10 13 to 2×10 13 atoms/cm 2 .

このP型不純物のインプラント層はフイールド
絶縁膜にも形成してもよい。
This P-type impurity implant layer may also be formed on the field insulating film.

本発明は、このように、フイールド絶縁膜形成
後にP型不純物インプラント層を形成する。この
インプラント層の形成によりα線によるソフトエ
ラーの発生を防止できる。このインプラント層に
よるα線ソフトエラーの発生防止については後述
する。
In this way, the present invention forms the P-type impurity implant layer after forming the field insulating film. By forming this implant layer, it is possible to prevent the occurrence of soft errors due to alpha rays. Prevention of α-ray soft errors by this implant layer will be described later.

(ゲート絶縁膜形成工程およびしきい値電圧制御
工程) 約1000℃の酸化制雰囲気の下で、第5図に示さ
れたシリコン基板の表面に、第6図に示すよう
に、熱酸化により約400Åの厚さのゲート絶縁膜
10を形成する。このゲート絶縁膜10は、シリ
コン基板1上に形成される全てのMISFETのゲ
ート絶縁膜となるものである。
(Gate insulating film formation process and threshold voltage control process) Under an oxidizing atmosphere at about 1000°C, the surface of the silicon substrate shown in FIG. A gate insulating film 10 with a thickness of 400 Å is formed. This gate insulating film 10 serves as a gate insulating film for all MISFETs formed on the silicon substrate 1.

次に、この状態で、P型不純物のイオン打込み
を行う。これは全てのMISFETのしきい値電圧
Vthを規定するために行う。前記P型不純物とし
ては、ボロン(B)が好ましい。打込みエネルギーは
30KeV、ドーズ量は5.5×1011原子/cm2がよい。
このドーズ量はVthの値によつて変化する。
Next, in this state, P-type impurity ions are implanted. This is the threshold voltage of all MISFETs.
This is done to define V th . As the P-type impurity, boron (B) is preferable. The driving energy is
30KeV, and the dose is preferably 5.5×10 11 atoms/cm 2 .
This dose amount changes depending on the value of V th .

このイオン打込みは、全くマスクを使用せず、
全面に行なわれる。従つて、全てのNチヤネル
MISFETは同一のしきい値電圧Vthを有し、一
方、全てのPチヤネルMISFETほ同一のしきい
値電圧Vthを有することになる。
This ion implantation does not use a mask at all,
It is done completely. Therefore, all N channels
The MISFETs will have the same threshold voltage V th , while all P-channel MISFETs will have the same threshold voltage V th .

(ダイレクトコンタクトホール形成工程) 第一多結晶シリコン層とシリコン基板1との間
を直接接続するためのコンタクトホール、いわゆ
るダイレクトコンタクトホールを形成するため
に、SiO2膜10上にヘオトレジスト膜11を選
択的に形成する。そして、このフオトレジスト膜
11をマスクとして、第7図に示すように、ゲー
ト絶縁膜となるSiO2膜10をエツチしてシリコ
ン基板1の表面を露出させ、ダイレクトコンタク
トホールCH100を形成する。このCH100は第20
図で示したMISFET Q2,Q4および高抵抗多結晶
シリコンR2との接続部である。
(Direct contact hole formation step) In order to form a contact hole for direct connection between the first polycrystalline silicon layer and the silicon substrate 1, a so-called direct contact hole, a heotresist film 11 is selected on the SiO 2 film 10. to form. Then, using this photoresist film 11 as a mask, as shown in FIG. 7, the SiO 2 film 10 which will become the gate insulating film is etched to expose the surface of the silicon substrate 1 and form a direct contact hole CH 100 . This CH 100 is the 20th
This is the connection between MISFETs Q 2 and Q 4 and high-resistance polycrystalline silicon R 2 shown in the figure.

(第一導体層形成工程) フオトレジスト膜11を除去した後、第8図に
示すように全面に第一導体層12を形成る。第一
導体層としては不純物をドープした多結晶シリコ
ン層が用いられる。
(First conductor layer forming step) After removing the photoresist film 11, a first conductor layer 12 is formed on the entire surface as shown in FIG. A polycrystalline silicon layer doped with impurities is used as the first conductor layer.

まず、全面にCVD法により約3500Åの厚さの
第一多結晶シリコン層12を形成する。次に、第
一多結晶シリコン層12の比抵抗を小さくするた
めに、全面にN型不純物、例えばリンを拡散法に
よつて導入する。
First, a first polycrystalline silicon layer 12 having a thickness of about 3500 Å is formed over the entire surface by CVD. Next, in order to reduce the specific resistance of the first polycrystalline silicon layer 12, an N-type impurity such as phosphorus is introduced into the entire surface by a diffusion method.

この時、第一多結晶シリコン層12から、ダイ
レクトコンタクトホールCH100を通して、シリコ
ン基板1内にもリンが拡散され、N+型領域13
が形成される。
At this time, phosphorus is also diffused into the silicon substrate 1 from the first polycrystalline silicon layer 12 through the direct contact hole CH 100 , and the N + type region 13
is formed.

これらN+型領域は後の熱処理工程で所望の深
さに拡散される。領域13は、第20図に示した
MISFET Q2とQ4の間の接続を行う。
These N + type regions are diffused to a desired depth in a subsequent heat treatment step. Region 13 is shown in FIG.
Make the connection between MISFET Q 2 and Q 4 .

(第一導体層選択除去工程) 上述のようにリン処理を施した第一多結晶シリ
コン層12を、第9図に示すように精度のよいエ
ツチが可能なプラズマエツチにより所望の形状に
エツチしてゲート電極14,16、ワード線15
(W)、領域13にダイレクトコンタクトしたゲート
電極17を形成する。
(First conductor layer selective removal step) The first polycrystalline silicon layer 12, which has been subjected to the phosphorus treatment as described above, is etched into a desired shape by plasma etching, which allows for highly accurate etching, as shown in FIG. gate electrodes 14, 16, word line 15
(W), a gate electrode 17 is formed in direct contact with the region 13.

引き続いて、SiO2膜10が同一形状にエツチ
されゲート絶縁膜18〜20が形成される。この
時、第9図に示すように、シリコン基板1の表面
が選択的に露出される。
Subsequently, the SiO 2 film 10 is etched into the same shape to form gate insulating films 18-20. At this time, as shown in FIG. 9, the surface of the silicon substrate 1 is selectively exposed.

(ソース・ドレイン領域およびベース電極取出し
層形成工程) P+型のソース・ドレイン領域形成のために、
マスクを形成する。このマスクとしては、例えば
CVD法により約1500Åの厚さに選択的に形成さ
れたSiO2膜21が用いられる。すなわち、メモ
リセルを含むNチヤネルMISFETが形成される
領域はSiO2膜21によつて覆われている。
(Source/drain region and base electrode extraction layer formation step) For forming P + type source/drain regions,
Form a mask. For example, this mask can be
A SiO 2 film 21 selectively formed to a thickness of about 1500 Å by the CVD method is used. That is, the region where the N-channel MISFET including the memory cell is formed is covered with the SiO 2 film 21.

そして、この状態でP型不純物が、例えば拡散
法によつて導入される。このP型不純物として
は、ボロン(B)が好ましい。第10図に示すよう
に、ボロンが拡散されて、PチヤネルMISFET
のソース・ドレイン領域22,23が形成され
る。なお、この拡散時の熱処理に伴つて、シリコ
ン基板1の表面に薄い酸化膜(図示せず)が形成
される。
Then, in this state, a P-type impurity is introduced by, for example, a diffusion method. As this P-type impurity, boron (B) is preferable. As shown in Figure 10, boron is diffused into a P-channel MISFET.
Source/drain regions 22 and 23 are formed. Note that a thin oxide film (not shown) is formed on the surface of the silicon substrate 1 as a result of the heat treatment during this diffusion.

(ソース・ドレイン領域およびエミツタ領域形成
工程) 前記SiO2膜21および薄い酸化膜を除去した
後、N+型のソース・ドレイン領域形成のために、
新たにマスク24を形成する。このマスクとして
は、例えばCVD法により約1500Åの厚さに選択
的に形成されたSiO2膜24が用いられる。すな
わち、PチヤネルMISFETが形成された領域は、
SiO2膜24によつて覆われている。
(Step of forming source/drain regions and emitter regions) After removing the SiO 2 film 21 and the thin oxide film, in order to form N + type source/drain regions,
A new mask 24 is formed. As this mask, a SiO 2 film 24 selectively formed to a thickness of about 1500 Å by, for example, the CVD method is used. In other words, the region where the P-channel MISFET is formed is
It is covered with a SiO 2 film 24.

そして、第11図に示す状態でN型不純物が、
例えば拡散法によつて導入される。このN型不純
物としては、リン(P)が好ましい。リンがシリコン
基板1内に拡散されて、NチヤネルMISFETの
ソース・ドレイン領域25〜28が形成される。
なお、この拡散時の熱処理に伴つて、シリコン基
板1の表面に薄い酸化膜(図示せず)が形成され
る。この状態でのメモリセルM−CELの平面図
を第18図に示す。すなわち、第18図のX1L
X1L切断断面図が第11図の領域X1に示される。
Then, in the state shown in FIG. 11, the N-type impurity is
For example, it is introduced by a diffusion method. As this N-type impurity, phosphorus (P) is preferable. Phosphorus is diffused into the silicon substrate 1 to form source/drain regions 25 to 28 of the N-channel MISFET.
Note that a thin oxide film (not shown) is formed on the surface of the silicon substrate 1 as a result of the heat treatment during this diffusion. A plan view of the memory cell M-CEL in this state is shown in FIG. That is, X 1L − in FIG.
A cross-sectional view of X 1L is shown in region X 1 of FIG.

(コンタクトホール形成工程) 前記SiO2膜24および薄い酸化膜を除去した
後、第12図に示したように、シリン基板1の露
出している表面全体に熱酸化により酸化膜29を
形成する。このとき、シリコン基板1と多結晶シ
リコン層14〜17とでは酸化される速度が異な
るので、シリコン基板1上には約100Åの厚さの
SiO2膜が、多結晶シリコン層14〜17上には
約300Åの厚さのSiO2膜が形成される。
(Contact Hole Formation Step) After removing the SiO 2 film 24 and the thin oxide film, as shown in FIG. 12, an oxide film 29 is formed on the entire exposed surface of the silicon substrate 1 by thermal oxidation. At this time, since the oxidation rate is different between the silicon substrate 1 and the polycrystalline silicon layers 14 to 17, a layer of about 100 Å thick is formed on the silicon substrate 1.
An SiO 2 film having a thickness of about 300 Å is formed on the polycrystalline silicon layers 14 to 17.

次に新たに全面にCVD法により約1500Åの厚
さのSiO2膜30を形成する。このSiO2膜30は
シリコン基板と後述する第二導体層との間の絶縁
のために設けられるものである。
Next, a new SiO 2 film 30 with a thickness of about 1500 Å is formed on the entire surface by the CVD method. This SiO 2 film 30 is provided for insulation between the silicon substrate and a second conductor layer to be described later.

次にSiO2膜30上にフオトレジスト膜(図示
せず)を選択的に形成して、これをマスクとして
SiO2膜30およびSiO2膜29を連続的にエツチ
してコンタクトホールを形成する。このコンタク
トホールは、後述する第二導体層と、第一多結晶
シリコン層17またはシリコン基板1内に形成さ
れた半導体領域のそれぞれ間の接続用に開窓され
たものである。
Next, a photoresist film (not shown) is selectively formed on the SiO 2 film 30, and this is used as a mask.
Contact holes are formed by successively etching SiO 2 film 30 and SiO 2 film 29. This contact hole is opened for connection between a second conductor layer, which will be described later, and the first polycrystalline silicon layer 17 or a semiconductor region formed in the silicon substrate 1, respectively.

なお、SiO2膜29の膜厚は、既に述べたよう
に多結晶シリコン層14〜17の上では約300Å、
シリコン基板1の上では約100Åと異なる。従つ
て多結晶シリコン層14〜17上のSiO2膜が完
全にエツチされるまで、エツチングを行う必要が
ある。このときエツチング液としてHF+NH4F
を用いるのが好ましい。すなわち、このエツチン
グ液はシリコンに対しては働かないので、シリコ
ン基板1がエツチされることはない。
Note that the thickness of the SiO 2 film 29 is approximately 300 Å on the polycrystalline silicon layers 14 to 17, as described above.
On the silicon substrate 1, the difference is about 100 Å. Therefore, it is necessary to perform etching until the SiO 2 film on the polycrystalline silicon layers 14 to 17 is completely etched. At this time, HF + NH 4 F was used as the etching solution.
It is preferable to use That is, since this etching solution does not work on silicon, the silicon substrate 1 is not etched.

(第二導体層形成工程) 第13図に示すように、全面に第二導体層31
を形成する。第二導体層としては不純物をドープ
した多結晶シリコン層が用いられる。
(Second conductor layer forming step) As shown in FIG.
form. A polycrystalline silicon layer doped with impurities is used as the second conductor layer.

まず、全面に第二多結晶シリコン層31を、
CVT法により約2000Åの厚さに形成する。この
第二多結晶シリコン層31は、後述するように、
第三導体層と、シリコン基板1内の半導体領域ま
たは第一多結晶シリコン層17との間を互いに接
続するために用いられる。また、第20図に示し
た電源電圧供給線Vcc−Lおよび負荷抵抗R1
R2としても用いられる。
First, a second polycrystalline silicon layer 31 is applied to the entire surface.
It is formed to a thickness of approximately 2000 Å using the CVT method. This second polycrystalline silicon layer 31, as described later,
It is used to connect the third conductor layer and the semiconductor region in the silicon substrate 1 or the first polycrystalline silicon layer 17 to each other. In addition, the power supply voltage supply line Vcc-L and the load resistance R 1 shown in FIG.
Also used as R2 .

(抵抗体形成工程) 次に、第13図示されるように、CVD法によ
る約1500Åの厚さのSiO2膜32〜34を選択的
に形成して、第二多結晶シリコン層31を部分的
に覆う。
(Resistor formation process) Next, as shown in FIG. 13, SiO 2 films 32 to 34 with a thickness of about 1500 Å are selectively formed by CVD to partially cover the second polycrystalline silicon layer 31. cover.

この状態で、第二多結晶シリコン層31の比抵
抗を小さくするために、例えばリンを拡散法によ
つて導入する。このとき、前記SiO2膜32〜3
4によつて覆われた部分の第二多結晶シリコン層
にはリンが導入されない。従つて高い比抵抗のま
まの多結晶シリコンが部分的に残存する状態とな
る。なお、第二多結晶シリコン層31内に拡散さ
れたリンは、平面方向にも多少拡散するが、マス
クであるSiO2膜32〜34は、これを考慮して
設計されている。
In this state, in order to reduce the resistivity of the second polycrystalline silicon layer 31, for example, phosphorus is introduced by a diffusion method. At this time, the SiO 2 films 32 to 3
Phosphorus is not introduced into the portion of the second polycrystalline silicon layer covered by 4. Therefore, polycrystalline silicon with a high specific resistance remains partially. Note that the phosphorus diffused into the second polycrystalline silicon layer 31 also diffuses to some extent in the planar direction, and the SiO 2 films 32 to 34 serving as masks are designed with this in mind.

(第二導体層選択除去工程) SiO2膜32〜34を除去した後、第二多結晶
シリコン層31を、所望の形状にエツチして、第
14図に示すように、電極38〜41を形成す
る。
(Second conductor layer selective removal step) After removing the SiO 2 films 32 to 34, the second polycrystalline silicon layer 31 is etched into a desired shape to form electrodes 38 to 41 as shown in FIG. Form.

電極40,41はPチヤネルMISFETのソー
スおよびドレイン領域への接続用として用いられ
る。電極39は、第20図に示したMISFET Q4
の電極として用いられる。電極38(Vcc−L)
は、高抵抗多結晶シリコン層35(R2)を介し
てMISFET Q1,Q4のソース・ドレイン領域に直
接接続しているいわゆるダイレクトコンタクトし
ている第一多結晶シリコン層17に接続されてい
る。
Electrodes 40 and 41 are used for connection to the source and drain regions of the P-channel MISFET. The electrode 39 is a MISFET Q 4 shown in FIG.
Used as an electrode. Electrode 38 (Vcc-L)
is connected to the first polycrystalline silicon layer 17 which is in direct contact with the source/drain regions of MISFETs Q 1 and Q 4 via the high resistance polycrystalline silicon layer 35 (R 2 ). There is.

(層間絶縁膜形成工程) 第15図に示されるように、層間絶縁膜42を
全面に形成する。層間絶縁膜としては、リンシリ
ケートガラス膜(以下PSG膜と言う)が好まし
い。このPSG膜42はCVD法により約6500Åの
厚さに形成される。このPSG膜42は、後に述
べる第三導体層と、第二多結晶シリコン層、特に
電源電圧Vccが供給される。電極38との間の層
間絶縁膜として必要なものである。
(Interlayer insulating film forming step) As shown in FIG. 15, an interlayer insulating film 42 is formed on the entire surface. As the interlayer insulating film, a phosphosilicate glass film (hereinafter referred to as PSG film) is preferable. This PSG film 42 is formed to a thickness of about 6500 Å by CVD method. This PSG film 42 is supplied with a third conductor layer and a second polycrystalline silicon layer, which will be described later, and particularly with a power supply voltage Vcc. This is necessary as an interlayer insulating film between the electrode 38 and the electrode 38.

次に、フオトレジスト膜(図示せず)を選択的
に形成し、これをマスクとしてPSG膜42をエ
ツチしてコンタクトホールを形成する。
Next, a photoresist film (not shown) is selectively formed, and using this as a mask, the PSG film 42 is etched to form a contact hole.

(第三導体層形成工程) 第16図に示されるように、第三導体層43〜
45を選択的に形成する。第三導体層としては、
例えばシリコンに対してP型であるアルミニウム
(Al)が好ましい。アルミニウム層43〜45は
真空蒸着法によつて約8000Åの厚さに形成され
る。
(Third conductor layer forming step) As shown in FIG.
45 is selectively formed. As the third conductor layer,
For example, aluminum (Al), which is P-type with respect to silicon, is preferable. The aluminum layers 43-45 are formed to a thickness of about 8000 Å by vacuum evaporation.

この時、高抵抗の第二多結晶シリコン層から成
る電極40,41の内部に、アルミニウムが拡散
され、その結果、P型の小さい比抵抗の導体層と
なる。電極43は、第20図に示されたデータ線
Dとして用いられる。この状態でのM−CELの
平面図を第19図に示す。すわち、第19図での
X1Q−X1Qの切断断面図が第16図領域X1に示さ
れている。
At this time, aluminum is diffused into the electrodes 40 and 41 made of the high-resistance second polycrystalline silicon layer, resulting in a P-type conductor layer with a low specific resistance. Electrode 43 is used as data line D shown in FIG. A plan view of M-CEL in this state is shown in FIG. That is, in Figure 19
A cross-sectional view of X 1Q -X 1Q is shown in region X 1 of FIG.

以上のプロセスによつて形成されたメモリセル
部の概略的なレイアウト図を第20図に示し、そ
のメモリセル部の等価回路図を第22図に示す。
FIG. 20 shows a schematic layout of the memory cell section formed by the above process, and FIG. 22 shows an equivalent circuit diagram of the memory cell section.

第20図のメモリセルM−CELLのレイアウト
パターン図において、一点鎖線によつて囲まれた
部分(A−B−C−D)が1ビツトのM−CEL
の占めるエリアである。
In the layout pattern diagram of the memory cell M-CELL in FIG.
This is the area occupied by

まず、ICチツプ内には同図に示したように配
線およびMISFETのソース・ドレインとしての
役目をはたす半導体領域SR1〜SR6が配置されて
いる。
First, as shown in the figure, semiconductor regions SR 1 to SR 6 are arranged inside the IC chip, which serve as wiring and sources and drains of MISFETs.

このICチツプ上には、太い実線で示したよう
に絶縁膜を介して第一層目の導体層(多結晶シリ
コン層)によつてワード線Wおよびゲート電極
G1,G2が形成されている。ワード線Wは半導体
領域SR1,SR2とともにトランスミツシヨン用
MISFET Q3そして半導体領域SR4,SR5ととも
にトランスミツシヨン用MISFET Q4を構成して
いる。また、ゲート電極G1は半導体領域SR2
SR3とともに駆動用MISFET Q1を、ゲート電極
G2は半導体領域SR5,SR3とともに駆動用
MISFET Q2をそれぞれ構成している。なおゲー
ト電極G1は接続点N2においてMISFETQ2
MISFIT Q4とを電気的に接続する半導体領域
SR5にダイレクトコンタクトしている。
As shown by the thick solid line, word lines W and gate electrodes are formed on this IC chip by a first conductor layer (polycrystalline silicon layer) through an insulating film.
G 1 and G 2 are formed. The word line W is used for transmission along with semiconductor regions SR 1 and SR 2 .
MISFET Q 3 and semiconductor regions SR 4 and SR 5 constitute MISFET Q 4 for transmission. Furthermore, the gate electrode G 1 is connected to the semiconductor region SR 2 ,
Drive MISFET Q 1 along with SR 3 is connected to the gate electrode.
G 2 is used for driving along with semiconductor regions SR 5 and SR 3
Each constitutes MISFET Q 2 . Note that the gate electrode G 1 is connected to MISFETQ 2 at the connection point N 2 .
Semiconductor area electrically connected to MISFIT Q 4
Direct contact with SR 5 .

ワード線Wおよびゲート電極G1,G2上には、
太い点線で示したように絶縁膜を介して第二層目
の導体層(多結晶シリコン層)によつて電源電圧
供給Vcc−L、負荷抵抗R1,R2および接続点N1
N6間の配線が一体的に形成されている。すなわ
ち、負荷抵抗R1,R2の一端は分岐している電源
電圧供給線Vcc−Lに一体的に接続している。そ
して、負荷抵抗R1の他端は接続点N6においてゲ
ート電極G2に接続され、かつ、配線としてゲー
ト電極G1を交差し、接続点N1においてMISFET
Q1とMISFET Q3とを電気的に接続する半導体領
域SR2に接続されている。接続点N1,N6間の配
線(第二層目の導体層)とゲート電極G1(第1層
目の導体層)との交差によつて、第22図に示し
た交差結合が達成できる。一方、負荷抵抗R2
他端は接続点N2において、ゲート電極G2に接続
されている。なお、上記負荷抵抗R1,R2は、後
で説明するように第1層目の導体層すなわち多結
晶シリコン層への不純物導入の制御によつて多結
晶シリコン層の一部分に形成される。
On the word line W and gate electrodes G 1 and G 2 ,
As shown by the thick dotted line, the second conductive layer (polycrystalline silicon layer) connects the power supply voltage V cc -L, the load resistances R 1 , R 2 and the connection point N 1 , through the insulating film.
The wiring between N6 is integrally formed. That is, one ends of the load resistors R 1 and R 2 are integrally connected to the branched power supply voltage supply line V cc -L. The other end of the load resistor R 1 is connected to the gate electrode G 2 at the connection point N 6 , and crosses the gate electrode G 1 as a wiring, and connects the MISFET to the connection point N 1 .
It is connected to a semiconductor region SR 2 that electrically connects Q 1 and MISFET Q 3 . The cross-coupling shown in Figure 22 is achieved by crossing the wiring between connection points N 1 and N 6 (second conductor layer) and gate electrode G 1 (first conductor layer). can. On the other hand, the other end of the load resistor R2 is connected to the gate electrode G2 at a connection point N2 . The load resistances R 1 and R 2 are formed in a portion of the polycrystalline silicon layer by controlling the introduction of impurities into the first conductor layer, that is, the polycrystalline silicon layer, as will be explained later.

電源電圧供給線Vcc−L、負荷抵抗R1,R2およ
び接続点N1,N6間の配線上には、図示したよう
に絶縁膜を介して第三層目の導体層(アルミニウ
ム層)によつて接地電位供給線Vss−L、データ
線D,がそれぞれに対して平行に、かつワード
線Wおよび電源電圧供給線Vcc−Lを直交するよ
うに形成されている。接地電位供給線Vss−Lは
接続点N5においてMISFET Q1とMISFET Q2
を電気的に接続する半導体領域SR3に接続され、
さらに接続点N7において半導体領域(ウエル領
域)SR6に接続されている。データ線D,はそ
れぞれ接続点N3,N4において半導体領域SR1
SR4に接続されている。
As shown in the figure, a third conductor layer (aluminum layer) is placed on the wiring between the power supply voltage supply line V cc -L, the load resistances R 1 and R 2 , and the connection points N 1 and N 6 through an insulating film. ), the ground potential supply line Vss-L and the data line D are formed parallel to each other and perpendicular to the word line W and the power supply voltage supply line Vcc -L. The ground potential supply line Vss-L is connected to the semiconductor region SR 3 electrically connecting MISFET Q 1 and MISFET Q 2 at the connection point N 5 ,
Furthermore, it is connected to a semiconductor region (well region) SR 6 at a connection point N 7 . The data line D connects to the semiconductor regions SR 1 and SR 1 at the connection points N 3 and N 4 , respectively.
Connected to SR 4 .

以上のメモリセルM−CELLの回路図は第22
図に示される。このメモリセルは直列接続された
負荷抵抗R1,R2と駆動用MISFET(絶縁ゲート型
電界効果トランジスタ)Q1,Q2から成る1対の
インバータ回路の入出力を交差結合したフリツ
プ・フロツプと1対のトランスミツシヨン・ゲー
ト用MISFET Q3,Q4で構成されている。フリツ
プ・フロツプは情報の記憶手段として用いられ、
トランスミツシヨン・ゲートはフリツプ・フロツ
プと相補データ線対D,間における情報の伝達
を制御するためのアドレス手段として用いられ、
その動作はローデコーダR−DCRに接続された
ワードWに印加されるアドレス信号によつて制御
される。
The circuit diagram of the above memory cell M-CELL is shown in the 22nd page.
As shown in the figure. This memory cell is a flip-flop that cross-couples the input and output of a pair of inverter circuits consisting of series-connected load resistors R 1 and R 2 and driving MISFETs (insulated gate field effect transistors) Q 1 and Q 2 . It consists of a pair of transmission gate MISFETs Q 3 and Q 4 . Flip-flops are used as a means of storing information.
The transmission gate is used as an addressing means for controlling the transmission of information between the flip-flop and the complementary data line pair D.
Its operation is controlled by an address signal applied to word W connected to row decoder R-DCR.

第21図は第20図に示したメモリセルM−
CELかICチツプ内に複数配列されている1つの
メモリアレイM−ARYのレイアウトパターンを
示す。
FIG. 21 shows the memory cell M- shown in FIG.
This figure shows a layout pattern of one memory array M-ARY arranged in plural numbers in a CEL or IC chip.

二点鎖線によつて示した1つのM−ARYは上
述したウエル領域によつて規定され、そしてその
M−ARY内には、第20図に示した1ビツトの
M−CEL(A−B−C−D)が、横方法すなわち
ワード線方向に32個、縦方向すなわちデータ線方
向に128個配列されている。
One M-ARY, indicated by the dashed double-dashed line, is defined by the above-mentioned well region, and within that M-ARY there is a 1-bit M-CEL (A-B- CD) are arranged horizontally, ie, in the word line direction, 32 pieces, and vertically, ie, in the data line direction, 128 pieces.

そして、それらのM−CELは以下の通りに配
列されている。
And those M-CELs are arranged as follows.

まず、第20図に示した1ビツトのM−CEL
のレイアウトパターンをもとに、第21図に示し
たようにM−CEL1〜M−CEL4によつてM−
ARY構成の基本となるブロツクが構成されてい
る。この基本ブロツクにおいて、M−CEL1に
対して横方向に隣り合うM−CEL2はそのM−
CEL1と線対称に配列され、一方、M−CEL1
に対して縦方向に隣り合うM−CEL3はそのM
−CEL1に対して180度回転した状態に配列され
ている。そして、M−CEL3に対して横方向に
隣り合うM−CEL4はそのM−CEL3と線対称
に配列されている。
First, the 1-bit M-CEL shown in Figure 20
Based on the layout pattern of M-CEL1 to M-CEL4 as shown in FIG.
The blocks that form the basis of the ARY configuration are configured. In this basic block, M-CEL2, which is horizontally adjacent to M-CEL1, is connected to its M-CEL1.
arranged line-symmetrically with CEL1, while M-CEL1
M-CEL3 that is vertically adjacent to
-Arranged in a state rotated 180 degrees with respect to CEL1. The M-CEL4 adjacent to the M-CEL3 in the lateral direction is arranged in line symmetry with the M-CEL3.

そして、この基本ブロツクが縦横に連続して配
列されて、1つのM−ARYを構成している。す
なわち、第21図に示すように、基本ブロツクは
横方向に16個、縦方向に互いに隣り合う基本ブロ
ツクの凹部と凸部がはさみ込まれるような形態で
64個配列されている。
These basic blocks are successively arranged vertically and horizontally to form one M-ARY. That is, as shown in Fig. 21, there are 16 basic blocks in the horizontal direction, and the concave and convex parts of the basic blocks adjacent to each other in the vertical direction are sandwiched between them.
64 pieces are arranged.

M−ARY内の両側には第20図に示した接地
電位供給線Vss−Lが配列されている。また、M
−ARY外の両側には接地電位供給線Vss−Lに
対して平行に第三層目の導体層より成る電源電圧
供給線Vcc−LINEが配列されている。この電源
電圧供給線Vcc−LINEは接続点N0において、第
20図に示した電源電圧供給線Vcc−Lに接続さ
れている。
Ground potential supply lines V ss -L shown in FIG. 20 are arranged on both sides of the M-ARY. Also, M
On both sides outside -ARY, a power supply voltage supply line V cc -LINE made of a third conductor layer is arranged parallel to the ground potential supply line Vss-L. This power supply voltage supply line Vcc -LINE is connected to the power supply voltage supply line Vcc-L shown in FIG. 20 at a connection point N0.

以上説明した本発明の実施例に従うS−RAM
のメモリセルにおいては、第22図に示した記憶
容量CSの一部を形成する記憶ノードとしての
MISFET Q2,Q4(Q1,Q3)のN+型ドレインお
よびソース領域26,13,27下に、これらの
領域の深さよりわずかに深い位置に、不純物濃度
の高いピーク領域9P(P+型領域)をもつようにイ
オンインプラント層9が形成される。従つて、P
型ウエル3より不純物濃度の高いピーク領域9P
によつて、記憶ノードとしてのN+型領域26,
13,27と、P型ウエル3が基板1と形成する
PN接合部との間に、高不純物濃度領域9Pによる
ポテンシヤルバリアを形成することができる。こ
のポテンシヤルバリアがα線によつて発生した電
子の気憶ノードへの拡散を防止せしめる。
S-RAM according to the embodiment of the present invention described above
In the memory cell shown in FIG .
A peak region 9P ( P The ion implant layer 9 is formed to have a + type region). Therefore, P
Peak region 9P with higher impurity concentration than type well 3
According to N + type area 26 as a storage node,
13, 27 and the P-type well 3 are formed with the substrate 1.
A potential barrier can be formed between the high impurity concentration region 9P and the PN junction. This potential barrier prevents electrons generated by alpha rays from diffusing into the storage node.

しかも、この時、高不純物濃度領域を、厚いフ
イールド絶縁膜8によつて取囲れたメモリセルの
MISFET形成領域(X1領域)の底部全体を覆う
ように形成するか、あるいは、後述するように少
なくとも記憶ノードとして作用するN+型領域
(第22図の記憶用キヤパシタCSを構成する領域)
の底部を覆うように形成することによつて、α線
によつて発生した電子がメモリセルを構成する
MISFET部のソースおよびドレイン部(記憶ノ
ード)の到達する割合を著しく低減できる。もち
ろん、本発明においては、P型ウエル内にメモリ
セルが形成されるので、P型ウエル3と基板1と
が形成するPN接合によるポテンシヤルバリアに
よつても、α線による電子のウエル内への流入を
軽減せしめている。
Moreover, at this time, the high impurity concentration region is surrounded by the thick field insulating film 8 of the memory cell.
It is formed so as to cover the entire bottom of the MISFET formation region ( X1 region), or as described later, it is an N + type region that acts at least as a storage node (the region constituting the storage capacitor C S in FIG. 22).
By forming the memory cell so that it covers the bottom of the
The rate at which the source and drain portions (storage nodes) of the MISFET portion reach can be significantly reduced. Of course, in the present invention, since the memory cell is formed within the P-type well, the potential barrier formed by the PN junction formed between the P-type well 3 and the substrate 1 also prevents electrons from entering the well due to α rays. This reduces the influx.

さらに、本発明によれば、第22図に示した記
憶用キヤパシタCSの一部を構成しているN+型記
憶ノード、すなわち、ソース、ドレイン領域2
6,13,27に隣接するP型ウエル領域は、イ
オンインプラント層9によつて高不純物濃度にさ
れるので、N+型ソースおよびドレイン領域が形
成する記憶ノードのキヤパシタの容量値を増大さ
せることができる。この容量値の増大によつて、
α線によるノイズ電荷に基づく悪影響をさらに低
減することができる。
Furthermore, according to the present invention, the N + type storage node, that is, the source and drain regions 2 forming part of the storage capacitor C S shown in FIG.
Since the P-type well region adjacent to 6, 13, and 27 is made to have a high impurity concentration by the ion implant layer 9, the capacitance value of the storage node capacitor formed by the N + type source and drain regions can be increased. Can be done. Due to this increase in capacitance,
It is possible to further reduce the adverse effects caused by noise charges caused by α rays.

なお、上記実施例ではフイールド絶縁膜形成後
に、不純物インプラント層9を形成する実施例を
示したが、第9図で示す第一多結晶シリコン層に
よるゲート電極14,16等の形成後に不純物イ
ンプラント層を形成してもよい。前者の方が深い
インプラントが確保できる点で好ましい。また、
上記実施例ではP型不純物インプラント層を形成
する実施例を示したが、N型不純物によるインプ
ラント層を形成してもよく、この場合も、上述し
たP型不純物によるインプラント層と同様な効果
を得ることができる。
In the above embodiment, the impurity implant layer 9 is formed after the field insulating film is formed. may be formed. The former is preferable because it allows for a deeper implant. Also,
Although the above embodiment shows an example in which a P-type impurity implant layer is formed, an N-type impurity implant layer may also be formed, and in this case, the same effect as the above-mentioned P-type impurity implant layer can be obtained. be able to.

本発明に従う製造方法においては、α線防止領
域として作用する不純物インプラント層9の形成
は、予め形成された、メモリセル形成領域を取囲
む厚いフイールド絶縁膜8をマスクとして行なわ
れるので、インプラント層形成のための特別なマ
スク形成を必要としない。これは、プロセスを単
純化せしめる。
In the manufacturing method according to the present invention, the impurity implant layer 9 that acts as an α-ray prevention region is formed using the pre-formed thick field insulating film 8 surrounding the memory cell formation region as a mask. No special mask formation is required. This simplifies the process.

さらに、本発明に従う製造方法においては、素
子形成領域を分離するための厚いフイールド酸化
膜8を予め形成した後、α線防止用のイオンイン
プラント層9を形成するので、厚いフイールド酸
化膜の形成の際に必要とする長時間の熱処理工程
を避けてイオンインプラント層9が形成できる。
従つて、酸化熱処理工程によるイオンインプラン
ト層のプロフアイルの変形(再拡散)を防止する
ことができ、これによつて、充分なソフトエラー
防止効果を得ることができると同時に、
MISFETの素子特性に与える悪影響を防止でき
る。
Furthermore, in the manufacturing method according to the present invention, the ion implant layer 9 for preventing alpha rays is formed after the thick field oxide film 8 for isolating the element forming regions is formed in advance, so that the formation of the thick field oxide film is prevented. The ion implant layer 9 can be formed without requiring a long heat treatment step, which is sometimes required.
Therefore, deformation (re-diffusion) of the profile of the ion implant layer due to the oxidation heat treatment process can be prevented, and at the same time, a sufficient soft error prevention effect can be obtained.
Adverse effects on MISFET element characteristics can be prevented.

上述した実施例においては、メモリセルの素子
形成領域部X1全面に不純物インプラント層を形
成したが、その場合、スイツチング速度等の面か
らホトレジマスクを使用して周辺回路やデータ線
などの関係ないノードに無差別に不純物を打込ま
ないように配慮することが好ましい。これを第2
3図に基づいて説明する。第23図はα線による
ソフトエラーの発生を防止した本発明S−RAM
装置の変形例における断面を簡略した示したもの
である。第23図に示すように、記憶ノードとし
て作用するN+型領域26,13,27の領域底
部を覆うように選択的にイオンインプラント領域
9を形成できる。これによりデータ線などの記憶
ノードに関係ないノードに不純物を打込むことを
回避することができる。すなわち、前記第22図
で示したM−CELの回路図において、駆動用
MISFE Q2とトランスミツシヨンゲート用
MISFET Q4とを接続する記憶ノードN2に対し
てのみにイオン打込みして関係ないノードにイオ
ン打込みすることを回避するのが好ましい。ただ
し、マスク合せの容易性やVt制御の安定のため
近接するノードの一部にイオン打込みすることは
さしつかえない。
In the above-mentioned embodiment, an impurity implant layer was formed on the entire surface of the element formation region X1 of the memory cell, but in that case, from the viewpoint of switching speed, etc., a photoresist mask was used to remove unrelated nodes such as peripheral circuits and data lines. It is preferable to take care not to implant impurities indiscriminately. This is the second
This will be explained based on Figure 3. Figure 23 shows the S-RAM of the present invention that prevents soft errors caused by alpha rays.
This is a simplified cross-sectional view of a modification of the device. As shown in FIG. 23, ion implant regions 9 can be selectively formed to cover the bottoms of N + type regions 26, 13, and 27 that act as storage nodes. This makes it possible to avoid implanting impurities into nodes unrelated to storage nodes, such as data lines. That is, in the M-CEL circuit diagram shown in FIG.
For MISFE Q 2 and transmission gate
It is preferable to implant ions only into the storage node N 2 connecting to MISFET Q 4 to avoid implanting ions into unrelated nodes. However, for ease of mask alignment and stability of V t control, ions may be implanted into some of the adjacent nodes.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

図面は本発明の実施例を示し、第1図〜第16
図は本発明S−RAM装置の製造プロセスを示す
各工程の断面図、第17図は第4図に示すメモリ
セルの平面図、、第18図は第11図に示すメモ
リセルの平面図、第19図は第16図に示すメモ
リセルの平面図、第20図はメモリセルの略式的
なレイアウトパターン図、第21図は第20図に
対応するメモリアレイのレイアウトパターン図、
第22図はメモリセルの等価回路図、第23図は
本発明の他の実施例を示す断面図である。 8……フイールド絶縁膜、25〜28……N+
領域、9……不純物インプラント層。
The drawings show embodiments of the invention, and include FIGS. 1 to 16.
17 is a plan view of the memory cell shown in FIG. 4, FIG. 18 is a plan view of the memory cell shown in FIG. 11, 19 is a plan view of the memory cell shown in FIG. 16, FIG. 20 is a schematic layout pattern diagram of the memory cell, FIG. 21 is a layout pattern diagram of the memory array corresponding to FIG. 20,
FIG. 22 is an equivalent circuit diagram of a memory cell, and FIG. 23 is a sectional view showing another embodiment of the present invention. 8...Field insulating film, 25-28...N +
Region, 9... impurity implant layer.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 半導体基板のPN接合によつて区画されたウ
エル領域内に形成された複数のメモリセルを有
し、前記メモリセルは、一対の高抵抗多結晶シリ
コン体にそれぞれ直列接続され、それらのゲート
とドレインとが互いに交差結合された一対の駆動
用絶縁ゲート型電界効果トランジスタを具備して
成るスタテイツクメモリセルである半導体記憶装
置において、前記メモリセルの記憶ノードを構成
する前記駆動用絶縁ゲート型電界効果トランジス
タの半導領域下部のウエル領域内に、前記半導体
領域の底面を覆うようにウエル領域と同一導電体
型の不純物のインプラント層を形成して成ること
を特徴とする半導体記憶装置。 2 半導体基板のPN接合によつて区画された第
1導電型ウエル領域内に形成された複数のメモリ
セルを有し、前記メモリセルは、一対の高抵抗多
結晶シリコン体にそれぞれ直列接続され、それら
のゲートとドレインとが互いに交差結合された一
対の駆動用絶縁ゲート型電界効果トランジスタを
具備して成るスタテイツクメモリセルである半導
体記憶装置の製造方法において、半導体基板に
PN接合によつて区画されたウエル領域を形成
し、該ウエル内にフイールド絶縁膜を形成した後
に、前記フイールド絶縁膜の少なくとも一部をマ
スクとして前記記憶ノードの半導体領域が形成さ
れるべき前記ウエル内に第1導電型の不純物をイ
オン打込みすることによつて、不純物濃度がその
ウエル領域よりも高いインプラント層をそのウエ
ル内部に形成し、しかる後に、前記駆動用絶縁ゲ
ート型電界効果トランジスタの前記記憶ノードの
半導体領域を前記ウエル内の前記インプラント層
の上部に形成することを特徴とする半導体記憶装
置の製造方法。
[Claims] 1. A semiconductor substrate having a plurality of memory cells formed in a well region defined by a PN junction, each of which is connected in series to a pair of high-resistance polycrystalline silicon bodies. In a semiconductor memory device that is a static memory cell comprising a pair of driving insulated gate field effect transistors whose gates and drains are cross-coupled to each other, A semiconductor characterized in that an implant layer of an impurity having the same conductivity type as the well region is formed in a well region below the semiconductor region of a driving insulated gate field effect transistor so as to cover the bottom surface of the semiconductor region. Storage device. 2 having a plurality of memory cells formed in a first conductivity type well region defined by a PN junction of a semiconductor substrate, each of the memory cells being connected in series to a pair of high resistance polycrystalline silicon bodies, In a method of manufacturing a semiconductor memory device which is a static memory cell comprising a pair of driving insulated gate field effect transistors whose gates and drains are cross-coupled to each other,
After forming a well region demarcated by a PN junction and forming a field insulating film within the well, the well region in which the semiconductor region of the storage node is to be formed is formed using at least a portion of the field insulating film as a mask. An implant layer having a higher impurity concentration than that of the well region is formed by ion-implanting impurities of a first conductivity type into the well region, and thereafter, the implant layer of the driving insulated gate field effect transistor is A method of manufacturing a semiconductor memory device, comprising forming a semiconductor region of a storage node above the implant layer in the well.
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