JPH04151869A - ゲートアレイおよびその製造方法 - Google Patents

ゲートアレイおよびその製造方法

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JPH04151869A
JPH04151869A JP2277055A JP27705590A JPH04151869A JP H04151869 A JPH04151869 A JP H04151869A JP 2277055 A JP2277055 A JP 2277055A JP 27705590 A JP27705590 A JP 27705590A JP H04151869 A JPH04151869 A JP H04151869A
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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、DRAMを搭載したゲートアレイおよびその
製造方法に関するものである。
〈発明の概要〉 本発明は、ゲートアレイにおいて、基本セルを形成する
MOSトランジスタのゲート電極下側の基板に電荷蓄積
部を形成してDRAMを搭載したことにより、ゲートア
レイの機能の向上を図り、ゲートアレイの用途を広げる
ものである。
その製造方法は、基本セルを形成する下地工程が終了し
たゲートアレイのマスタースライスに、配線工程でイオ
ン注入工程を追加するだけで、ゲートアレイにDRAM
の搭載を可能にし、かっTATが従来とあまり変わらな
い。
〈従来の技術〉 論理回路を形成する従来のゲートアレイにRAM回路を
形成するには、基本セルを形成する複数のMOSトラン
ジスタを、配線工程で形成する配線で接続し、SRAM
またはROM等を形成していた。
例えば、SRAMを形成する場合には、基本セルをnM
O3)ランジスクとpMO3トランジスタとにより構成
し、それらのトランジスタを配線により接続して6個の
CMO3トランジスタを形成する。以上の如くして、C
MO3形のSRAMを形成した。
〈発明が解決しようとする課題〉 しかしながら、上記構成のゲートアレイでは、RAM回
路にSRAMを用いるために、SRAMを形成するセル
面積が大きくなって、限られたセル面積ではメモリー容
量を十分に確保することができない。
一方、同一メモリー容量でSRAMよりもセル面積が小
さいDRAMは、キャパシタが必要なために、MOSト
ランジスタで形成する基本セルによって構成するゲート
アレイでは形成するのが難しい。
本発明は、上記課題を解決するために成されたもので、
集積度が高く、論理回路とDRAMのメモリー回路との
両方の機能を合わせ持った機能性に優れたゲートアレイ
およびその製造方法を提供することを目的とする。
く課題を解決するための手段〉 本発明は、上記目的を達成するために成されたものであ
る。
すなわち、複数のMOS)ランジスクで形成した基本セ
ルを基板に配設したゲートアレイにDRAMを搭載した
ものである。
このDRAMとしては、基本セルに設けた第1MOSト
ランジスタのゲート電極下側の基板に、第1MOSトラ
ンジスタのソース領域とドレイン領域とに接続する電荷
蓄積部を形成し、次いで第1MOSトランジスタのゲー
ト電極をキャパシタのプレート電極にする。さらに第1
MOSトランジスタのドレイン領域に接続するドレイン
領域を有する第2MOSトランジスタをDRAMのワー
ドトランジスタにし、第2MOSトランジスタのゲート
電極でワード線を形成する。続いてゲートアレイの配線
工程で、第2MOSトランジスタのソース領域に接続す
る配線でビット線を形成したものである。
またキャパシタの下部の基板に、少なくとも前記電荷蓄
積部と接合してpn接合を形成する不純物拡散層を設け
たものである。
その製造方法としては、複数のMOSトランジスタで形
成した基本セルを基板に配設したゲートアレイを用いて
、基本セルに形成した第1MOSトランジスタのゲート
電極下側の基板に不純物を選択的にイオン注入してDR
AMの電荷蓄積部を形成する。次いで、第1MOSトラ
ンジスタのドレイン領域に接続したドレイン領域を有す
る第2MOSトランジスタをDRAMのワードトランジ
スタにし、この第2MOSトランジスタのゲート電極を
ワード線にする。さらに第2MOSトランジスタのソー
ス領域に接続する配線を形成して、DRAMのビット線
を形成する。
く作用〉 上記構成のゲートアレイは、DRAMを搭載したことに
より、論理回路の機能とメモリー回路の機能とを合わせ
持つので、ゲートアレイの機能が高まる。
また、ゲートアレイの基本セルを形成する下地工程を変
えることな(、配線工程においてイオン注入工程を追加
するだけで、DRAMを形成したことにより、TATが
従来とあまり変わらずDRAMの搭載が可能になる。
〈実施例〉 本発明の第1実施例を第1図に示す概略構造断面図およ
び第2図のレイアウト図により説明する。
図に示す如く、基板として例えばシリコン基板11を用
いて、このシリコン基板11上に素子間分離膜(LOG
O3)12を形成し、各基本セル13の形成領域を分離
する。
次いで、LDD (Lightly Doped  D
orain )構造の第1.第2MOSトランジスタ1
4,15よりなる前記基本セル13を形成する。これら
の第1、第2MOSトランジスタ14,15はドレイン
領域16を共有する構造をなす。さらにPSGまたはB
PSGよりなる層間膜17を被覆して、ゲートアレイ1
0の下地工程を終了し、マスタースライスとして配線層
の回路設計が終了するまで待機する。
上記下地工程の形成には従来の製造方法を用いる。
次いで、上記下地工程が終了したゲートアレイ10に、
1トランジスタ、1キヤパシタ形のDRAM30を搭載
する。
このDRAM30としては、第1MOSトランジスタ1
4のゲート電極18の下側でシリコン基板11に電荷蓄
積部31(第1図では実線網目部。
第2図では破線網目部で示す)を形成する。この電荷蓄
積部31は、例えば前記ゲート電極18を通して、シリ
コン基板11中にリン(P゛)等の不純物を高エネルギ
ーでイオン注入して、n−拡散層で形成する。また第1
MOSトランジスタ14のゲート酸化膜によるキャパシ
タ32のプレート電極には第1MOSトランジスタ14
のゲート電極18を用いる。さらにDRAM30のワー
ドトランジスタには第2M03l−ランジスタ15を用
いる。次いで第2MO3トランジスタ15のゲート電極
19でワード線を形成する。また配線工程で、コンタク
トホール27を介して第2トランジスタ15のソース領
域20に接続する配線33を形成し、この配線33をD
RAM30のビ、ント線とする。
また、電荷蓄積部31より電源ラインを取る場合には、
例えば電荷蓄積部31に通しるコンタクトホールを層間
膜17に形成して、さらにこのコンタクトホールを介し
て電荷蓄積部31に接続する電源ラインを形成すればよ
い。
次に、上記ゲートアレイ10の製造方法を第3図■およ
び同■および前記第1図により説明する。
第3図■に示す如く、従来の製造方法によりシリコン基
板11上に第1.第2MOSトランジスタ14.15を
形成する。次いで化学気相成長(CVD)装置を用いて
、第1.第2M03I−ランジスタ1415上にPSG
またはBPSGの層間膜17を被覆する。以上の如くし
てゲートアレイの下地工程が終了する。
次に第3図■に示すように、前記層間膜17上に、レジ
ストを塗布してイオンインプラマスク21を形成する。
続いて、ホトリソグラフィー技術により第1M03I−
ランジスタ14のゲート電極18上のイオンインプラマ
スク21に開口22を設ける。
その後、イオン注入装置を用いて、前記ゲート電極18
およびキャパシタ32を通して、当該ゲート電極18の
下側のシリコン基板11中に不純物として、例えばリン
(P゛)をイオン注入する。
その後、イオンインプラマスク21を、例えばアッシャ
−処理によって除去する。
そして第3図■に示ずように、イオン注入を行ったシリ
コン基板11の部分はn−拡散層の電荷蓄積部31に成
る。この電荷蓄積部31と前記キャパシタ32および電
荷蓄積部31の両側のn゛拡散層24.25との接合も
容量の蓄積に寄与する。一方、前記ゲート電極18はプ
レート電極の働きをなす。
次いでホトリソグラフィー技術によって、層間膜17上
にレジストを塗布してエツチングマスク26を形成し、
その後エツチング技術によって、第2MOSトランジス
タ15のソース領域20上の層間膜17にコンタクトホ
ール27を形成する。
続いて前記エツチングマスク26を従来のレジスト除去
技術によって除去する。
その後、前記第1図に示す如く、スパンク装置を用いて
、このコンタクトホール27の内部を含む当該層間膜1
7上にアルミニウム系金属で形成した配線層を被覆する
。続いてホトリソグラフ■ イー技術とエツチング技術とにより、前記配線層でソー
ス領域20に接続する配線32を形成する。
この配線32はDRAM30のビット線になる。
また前記第1MOSトランジスタ15のゲート電極19
はワード線の働きをなす。
以上の如くして、1キヤパシタ、1トランジスタ形のD
RAM30をゲートアレイ10に形成する。
次に、第2実施例を第4図に示す概略構造断面図により
説明する。
図に示す構造のゲートアレイ40は、前記第1図により
説明したゲートアレイ10において、少なくとも電荷蓄
積部31を含む第1MOSトランジスタ14の下部のシ
リコン基板11中に、電荷蓄積部31とpn接合を成す
不純物拡散層41を形成して接合容量を大きくした、い
わゆるHiC構造のDRAMを形成したものである。こ
のゲートアレイ40における配線は、眉間!I!17に
形成したコンタクトホール27を介して、第2MOSト
ランジスタ15のソース領域20に接続するアルミニウ
ム系金属製の配線32で行う。
以上の如く構成したゲートアレイ40では、DRAMの
キャリアの蓄積能力が増大する。
次に、上記ゲートアレイ41の製造方法を第5図および
前記第4図により説明する。
このゲートアレイ40を形成するには、前記第3図■に
より説明した工程が終了した後、イオンインプラマスク
21(第3図■参照)を例えばアッシャ−処理によって
除去する。
そして第5図に示す如く、層間膜17上にレジストを塗
布して、イオンインプラマスク43を形成する。続いて
、ホトリソグラフィー技術により、第1MOSトランジ
スタ14上のイオンインプラマスク43に開口44を設
ける。
その後、イオン注入装置を用いて、第1M08I・ラン
ジスタ14と電荷蓄積部31とを通して、少なくとも電
荷蓄積部31を含む第1MOSトランジスタ14の下部
のシリコン基板11中に不純物として、例えばほう素(
B′″)を高エネルギーでイオン注入する。
次いで、イオンインプラマスク43を、例えばアッシャ
−処理によって除去する。
そして第4図に示すように、イオン注入を行ったシリコ
ン基板11の部分はP−拡散層よりなる不純物拡散層4
1になる。この不純物拡散層41は、第1MOSトラン
ジスタI4のソース領域28、ドレイン領域16および
電荷蓄積部31のそれぞれを形成するn膨拡散層とpn
接合を形成する。
また電荷蓄積部31と前記キャパシタ32および電荷蓄
積部31の両側のn゛拡散層24.25との接合も容量
の蓄積に寄与する。
この結果、大きな接合容量を得ることができるので、キ
ャリアの蓄積能力が一段と拡大でき、DRAMが安定し
た書き込みおよび読み出し動作を行うのにより効果的で
ある。
一方、前記ゲート電極18はプレート電極の働きをなす
その後、ホトリソグラフィー技術とエツチング技術とに
よって、層間膜17にコンタクトホール27を形成する
。そしてスパッタ装置を用いて、アルミニウム系金属膜
を層間膜17」二に被覆し、次いでホトリソグラフィー
技術とエツチング技術とにより、コンタクトホール27
を介して、第2MO3+−ランジスタ15のソース領域
20に接続する配線32を前記アルミニウム系金属膜で
形成する。
以上の如くして、いわゆるH i −C構造のDRAM
を形成したゲートアレイ40が完成する。
〈発明の効果〉 以上、説明したように本発明のゲートアレイは、ゲート
アレイにDRAMを形成したので、ゲートアレイの集積
度を変えることなく、メモリー容量の拡大ができる。ま
たゲートアレイに論理回路の機能とメモリー回路の機能
とが備わり、用途の拡大が図れる。さらにDRAMをH
i −C構造で形成した場合には、キャリアの蓄積能力
がさらに拡大でき、安定した書き込みおよび読の出し動
作ができる。
その製造工程は、従来の配線工程にイオン注入工程を付
加するだけなので、TATが従来とあまり変わらずDR
AMが容易に形成できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、第1実施例の概略構造断面図、第2図は、第
1実施例のレイアウト図、第3図■ないし同■は、第1
実施例の製造工程図、 第4図は、第2実施例の概略構造断面図、第5図は、第
2実施例の製造工程図である。 0.40・・・ゲートアレイ ト・・シリコン基板、  13・・・基本セル。 4・・・第1MOSトランジスタ。 5・・・第2MOSトランジスタ ロ・・・ドレイン領域、  17・・・層間膜8.19
・・・ゲート電極 0.28・・・ソース領域 0・・・DRAM     31 ・・電荷蓄積部。 2・・・キャパシタ 33・・・配線 ■・・・不純物拡散層。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)複数のMOSトランジスタで形成した基本セルを
    基板に配設したゲートアレイにおいて、第1MOSトラ
    ンジスタのゲート酸化膜によるキャパシタと、 前記第1MOSトランジスタのソース領域およびドレイ
    ン領域に接続して、ゲート電極下側の基板に形成した電
    荷蓄積部と、 前記ゲート電極で形成した前記キャパシタのプレート電
    極と、 前記第1MOSトランジスタのドレイン領域に接続した
    ドレイン領域を有する第2MOSトランジスタと、 前記第2MOSトランジスタのゲート電極で形成したワ
    ード線と、 前記第2MOSトランジスタのソース領域に接続する配
    線で形成したビット線と、 により構成したDRAMを搭載したことを特徴とするゲ
    ートアレイ。
  2. (2)前記請求項1記載のゲートアレイであって、前記
    キャパシタの下部の基板に、少なくとも前記電荷蓄積部
    と接合してpn接合を形成する不純物拡散層を設けたこ
    とを特徴とするゲートアレイ。
  3. (3)複数のMOSトランジスタで形成した基本セルを
    基板に配設したゲートアレイを用いて、前記基本セルに
    形成した第1MOSトランジスタのゲート電極下側の前
    記基板に不純物を選択的にイオン注入してDRAMの電
    荷蓄積部を形成する工程と、 前記第1MOSトランジスタのドレイン領域に接続した
    ドレイン領域を有する第2MOSトランジスタをDRA
    Mのワードトランジスタにして、前記第2MOSトラン
    ジスタのゲート電極をワード線にし、前記第2MOSト
    ランジスタのソース領域に配線を接続してDRAMのビ
    ット線を形成する工程とによりなるゲートアレイの製造
    方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100380273B1 (ko) * 2001-04-24 2003-04-18 주식회사 하이닉스반도체 복합 반도체 소자의 제조방법
KR100985581B1 (ko) * 2003-04-30 2010-10-06 매그나칩 반도체 유한회사 반도체 소자 및 그 제조방법

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KR100380273B1 (ko) * 2001-04-24 2003-04-18 주식회사 하이닉스반도체 복합 반도체 소자의 제조방법
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