JPH06216345A - 半導体集積回路装置およびその製造方法 - Google Patents

半導体集積回路装置およびその製造方法

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JPH06216345A
JPH06216345A JP5004502A JP450293A JPH06216345A JP H06216345 A JPH06216345 A JP H06216345A JP 5004502 A JP5004502 A JP 5004502A JP 450293 A JP450293 A JP 450293A JP H06216345 A JPH06216345 A JP H06216345A
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film
forming
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修二 池田
Satoshi Meguro
怜 目黒
Masaichiro Asayama
匡一郎 朝山
Eri Fujita
絵里 藤田
Koichiro Ishibashi
孝一郎 石橋
Toshiro Aoto
敏郎 青砥
Sadayuki Morita
貞幸 森田
Atsuyoshi Koike
淳義 小池
Masayuki Kojima
雅之 児島
Yasuo Kiguchi
保雄 木口
Kazuyuki Sukou
一行 須向
Fumiyuki Kanai
史幸 金井
Naotaka Hashimoto
直孝 橋本
Toshiaki Yamanaka
俊明 山中
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    • HELECTRICITY
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    • Y10S257/904FET configuration adapted for use as static memory cell with passive components,, e.g. polysilicon resistors

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  • Static Random-Access Memory (AREA)
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 メモリセルとその他の周辺回路を共にCMO
SFETで構成したメモリLSIの集積度を向上させ
る。 【構成】 ワード線WLで制御される転送用MISFE
Tと、駆動用MISFETおよび負荷用MISFETか
らなるフリップフロップ回路とでメモリセルが構成され
たSRAMにおいて、負荷用MISFETの上層を電源
電圧線(VCC) 25Aで被覆することにより、負荷用M
ISFETのゲート電極20と電源電圧線(VCC) 25
Aとの間でスタック構造の容量素子Cを形成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体集積回路装置お
よびその製造技術に関し、特に、SRAM(Static Rand
om Access Memory) を有する半導体集積回路装置に適用
して有効な技術に関するものである。
【0002】
【従来の技術】半導体記憶装置としてのSRAMは、相
補性データ線とワード線との交差部にフリップフロップ
回路と2個の転送用MISFET(Metal Insulator Sem
iconductor Field Effect Transistor) とで構成された
メモリセルが配置される。
【0003】メモリセルの転送用MISFETは、一方
の半導体領域がフリップフロップ回路の入出力端子に接
続され、他方の半導体領域が相補性データ線に接続され
る。
【0004】また、ゲート電極にはワード線が接続さ
れ、このワード線により転送用MISFETの導通、非
導通が制御される。
【0005】メモリセルのフリップフロップ回路は情報
蓄積部として構成され、2個の駆動用MISFETと2
個の負荷用抵抗素子とで構成される。駆動用MISFE
Tの一方の半導体領域(ドレイン)には転送用MISF
ETの一方の半導体領域が接続され、他方の半導体領域
(ソース)には基準電圧線が接続され、ゲート電極には
転送用MISFETの他方の半導体領域が接続される。
【0006】負荷用抵抗素子の一端側には転送用MIS
FETの一方の半導体領域が接続され、他端側には電源
電圧線が接続される。負荷用抵抗素子は、メモリセルの
占有面積を縮小し、集積度を向上させるために、駆動用
MISFETの上部に積層される。
【0007】近年、この種のSRAMは、情報の大容量
化および動作速度の高速化を図ることを目的として高集
積化が進められているが、特開平3−234055号公
報には、SRAMの高集積化に最適な技術が記載されて
いる。
【0008】上記公報記載の技術は、メモリセルの駆動
用MISFETのゲート電極と転送用MISFETのゲ
ート電極(ワード線)とを異なる導電層で構成し、駆動
用MISFETと転送用MISFETとを互いにゲート
長方向を交差させて配置し、ワード線を駆動用MISF
ETのゲート電極のゲート長方向に延在すると共に、こ
のゲート電極の一部に交差させている。
【0009】このような技術によれば、メモリセルの駆
動用MISFETおよびワード線のそれぞれの一部を重
ね合わせることにより、この重ね合わせた領域に相当す
る分、駆動用MISFETのゲート幅方向においてメモ
リセルの占有面積を縮小することができるので、SRA
Mの集積度を向上させることができる。
【0010】また、上記公報記載の技術は、メモリセル
の第1転送用MISFETのゲート電極上に第1ワード
線を接続すると共に、第2転送用MISFETのゲート
電極に第1ワード線と離隔し、かつ同一方向に延在する
第2ワード線を接続し、この第1ワード線と第2ワード
線との間に、第1転送用MISFETの一方の半導体領
域にドレイン領域が接続された第1駆動用MISFET
と第2転送用MISFETの一方の半導体領域にドレイ
ン領域が接続された第2駆動用MISFETとを配置
し、第1転送用MISFETおよび第1駆動用MISF
ETの平面形状と第2転送用MISFETおよび第2駆
動用MISFETの平面形状とをメモリセルの中心点に
対して点対称に構成し、さらに第1および第2転送用M
ISFETのゲート幅寸法を、第1および第2駆動用M
ISFETのゲート幅寸法に比べて小さく構成してい
る。
【0011】このような技術によれば、メモリセル内、
特に第1転送用MISFETと第2転送用MISFET
との間および第1駆動用MISFETと第2駆動用MI
SFETとの間において、フォトリソグラフィ工程での
合わせ余裕を大きくすることができるので、各素子の寸
法ばらつきを低減し、メモリセルの安定動作を確保でき
ることから、各素子の寸法を縮小してメモリセルの占有
面積を縮小し、SRAMの集積度を向上させることがで
きる。
【0012】また、このような技術によれば、メモリセ
ル内の第1転送用MISFETおよび第1駆動用MIS
FETと第2転送用MISFETおよび第2駆動用MI
SFETとの間の離隔寸法を第1駆動用MISFETと
第2駆動用MISFETとの間の素子分離領域の寸法で
一義的に律則し、この離隔寸法から無駄な寸法(駆動用
MISFETと転送用MISFETの間に相当する空領
域)を排除できるので、メモリセルの占有面積を縮小
し、SRAMの集積度を向上させることができる。
【0013】また、上記公報記載の技術は、メモリセル
の2個の転送用MISFETのゲート電極のそれぞれに
2本のワード線を接続している。
【0014】このような技術によれば、2個の転送用M
ISFETのゲート電極間を接続するワード線のメモリ
セル内での引回し(メモリセル当たり1本のワード線の
場合)を排除できるので、2本のワード線のそれぞれを
ほぼ直線で延在し、かつその長さを短くでき、ワード線
の抵抗値を低減することができることから、メモリセル
の情報の書込み動作および読出し動作を速め、SRAM
の動作速度の高速化を図ることができる。
【0015】また、上記公報記載の技術は、スタンバイ
電流を低減するために、メモリセルのフリップフロップ
回路を2個の駆動用MISFETと2個の負荷用MIS
FETとで構成した、いわゆる完全CMOS構造を採用
している。この負荷用MISFETは、メモリセルの占
有面積を縮小し、集積度を向上させるために、駆動用M
ISFETの上部に積層されている。
【0016】
【発明が解決しようとする課題】本発明者は、より高集
積、高速のSRAMを開発するにあたり、前記従来技術
に次のような問題点があることを見出した。
【0017】前記従来技術は、メモリセルの駆動用MI
SFETのゲート電極とその上層に形成された負荷用M
ISFETのゲート電極との間で容量素子を構成してい
るため、大容量の容量素子を形成することが困難で、S
RAMの微細化に伴い、メモリセルのα線ソフトエラー
耐性が不充分になるという問題がある。
【0018】また、前記従来技術は、メモリセルの一方
の駆動用MISFETのドレイン領域、一方の負荷用M
ISFETのゲート電極、他方の駆動用MISFETの
ゲート電極、他方の負荷用MISFETのドレイン領域
のそれぞれを複数のコンタクトホールを通じて相互に接
続しているため、コンタクトホールの占有面積が大きく
なり、これがメモリセルの面積縮小の妨げになるという
問題がある。
【0019】本発明の目的は、SRAMのメモリセルの
α線ソフトエラー耐性を向上させることのできる技術を
提供することにある。
【0020】本発明の目的は、SRAMの集積度を向上
させることのできる技術を提供することにある。
【0021】本発明の目的は、SRAMの動作速度の高
速化を図ることのできる技術を提供することにある。
【0022】本発明の前記ならびにその他の目的と新規
な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかに
なるであろう。
【0023】
【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち、代表的なものの概要を説明すれば、下記の
通りである。
【0024】(1).ワード線で制御される転送用MISF
ETと、駆動用MISFETおよび負荷用MISFET
からなるフリップフロップ回路とでメモリセルが構成さ
れたSRAMを有する半導体集積回路装置において、半
導体基板の主面上に形成した第1導電膜で前記駆動用M
ISFETのゲート電極を構成し、前記半導体基板の主
面上に形成した第2導電膜で前記転送用MISFETの
ゲート電極を構成し、前記第1および第2導電膜の上層
に形成した第3導電膜で前記負荷用MISFETのチャ
ネル領域、ソース領域およびドレイン領域を構成し、前
記第3導電層の上層に形成した第4導電膜で前記負荷用
MISFETのゲート電極を構成し、前記第4導電膜の
上層に形成した第5導電膜で前記負荷用MISFETの
ソース領域に接続される電源電圧線を構成し、前記電源
電圧線を前記負荷用MISFETと重なるように配置
し、前記負荷用MISFETのゲート電極を構成する前
記第4導電膜と前記電源電圧線を構成する前記第5導電
膜との間で容量素子を構成する。
【0025】(2).前記(1) のSRAMにおいて、第1お
よび第2導電膜の上層に形成した第6導電膜で駆動用M
ISFETのソース領域に接続される基準電圧線を構成
し、前記第6導電膜の上層に負荷用MISFETのチャ
ネル領域、ソース領域およびドレイン領域を構成する第
3導電膜を形成し、前記負荷用MISFETが設けられ
ていない領域上の前記第6導電層に開孔を設ける。
【0026】(3).前記(1) のSRAMにおいて、一方の
駆動用MISFETのドレイン領域上に形成したコンタ
クトホールを通じて前記一方の駆動用MISFETのド
レイン領域、一方の負荷用MISFETのゲート電極、
他方の駆動用MISFETのゲート電極、他方の負荷用
MISFETのドレイン領域のそれぞれを相互に接続す
る。
【0027】(4).前記(3) のSRAMにおいて、第1お
よび第2導電膜の上層に形成した第6導電膜で駆動用M
ISFETのソース領域に接続される基準電圧線を構成
し、前記第6導電膜の上層に負荷用MISFETのチャ
ネル領域、ソース領域およびドレイン領域を構成する第
3導電膜を形成し、前記駆動用MISFETのドレイン
領域上に形成したコンタクトホールの周囲を前記第2導
電膜および前記第6導電膜で囲み、前記第2導電膜およ
び前記第6導電膜の上層に厚い絶縁膜を形成する。
【0028】(5).前記(1) のSRAMにおいて、第1お
よび第2導電膜の上層に形成した第6導電膜で駆動用M
ISFETのソース領域に接続される基準電圧線を構成
し、前記第6導電膜の上層に負荷用MISFETのチャ
ネル領域、ソース領域およびドレイン領域を構成する第
3導電膜を形成し、転送用MISFETのドレイン領域
上に前記第6導電膜でパッド層を形成し、前記パッド層
を介して前記転送用MISFETのドレイン領域にデー
タ線を接続する。
【0029】(6).前記(1) のSRAMにおいて、第1お
よび第2導電膜の上層に形成した第6導電膜で駆動用M
ISFETのソース領域に接続される基準電圧線を構成
し、前記第6導電膜の上層に負荷用MISFETのチャ
ネル領域、ソース領域およびドレイン領域を構成する第
3導電膜を形成し、周辺回路の一部を構成するnチャネ
ル型MISFETの一方の半導体領域上に前記第6導電
膜でパッド層を形成し、前記パッド層を介して前記nチ
ャネル型MISFETの一方の半導体領域に配線を接続
する。
【0030】(7).前記(1) のSRAMにおいて、第1お
よび第2導電膜の上層に形成した第6導電膜で駆動用M
ISFETのソース領域に接続される基準電圧線を構成
し、前記第6導電膜の上層に負荷用MISFETのチャ
ネル領域、ソース領域およびドレイン領域を構成する第
3導電膜を形成し、周辺回路の一部を構成するpチャネ
ル型MISFETの一方の半導体領域上に第5導電膜で
パッド層を形成し、前記パッド層を介して前記pチャネ
ル型MISFETの一方の半導体領域に配線を接続す
る。
【0031】(8).前記(1) のSRAMにおいて、周辺回
路の一部を構成する非対称構造のnチャネル型MISF
ETのソース領域を高濃度のn+ 型半導体領域と低濃度
のn型半導体領域とで構成した2重拡散ドレイン構造と
し、ドレイン領域を高濃度のn+ 型半導体領域と低濃度
のn型半導体領域とで構成したLDD構造とする。
【0032】(9).前記(1) のSRAMにおいて、周辺回
路の一部を構成するnチャネル型MISFETのソース
領域、ドレイン領域のそれぞれを高濃度のn+ 型半導体
領域と低濃度のn型半導体領域とで構成したLDD構造
とし、前記低濃度のn型半導体領域の下に低濃度のp型
半導体領域を形成する。
【0033】(10). 前記(1) のSRAMにおいて、周辺
回路の一部を構成するpチャネル型MISFETのソー
ス領域、ドレイン領域のそれぞれを高濃度のp+ 型半導
体領域と低濃度のp型半導体領域とで構成したLDD構
造とし、前記低濃度のp型半導体領域の下に低濃度のn
型半導体領域を形成する。
【0034】(11). 前記(1) のSRAMにおいて、負荷
用MISFETのゲート電極を構成する第4導電層と前
記電源電圧線を構成する第5導電層との間の絶縁膜を、
酸化シリコン膜とその上に形成した窒化シリコン膜との
積層膜で構成する。
【0035】(12). ワード線で制御される転送用MIS
FETと、駆動用MISFETおよび負荷用MISFE
Tからなるフリップフロップ回路とでメモリセルが構成
されたSRAMを有する半導体集積回路装置の製造方法
において、半導体基板の主面上に形成した第1導電膜で
前記駆動用MISFETのゲート電極を形成する工程、
前記半導体基板の主面上に形成した第2導電膜で前記転
送用MISFETのゲート電極を形成する工程、前記第
1および第2導電膜の上層に形成した第3導電膜で前記
駆動用MISFETのソース領域に接続される基準電圧
線を形成する工程、前記第3導電膜の上層に形成した第
4導電膜で前記負荷用MISFETのチャネル領域、ソ
ース領域およびドレイン領域を形成する工程、前記駆動
用MISFETのドレイン領域上にコンタクトホールを
形成する工程、前記第4導電膜の上層に形成した第5導
電膜で前記負荷用MISFETのゲート電極を形成し、
前記コンタクトホールを通じて前記駆動用MISFET
のドレイン領域、前記負荷用MISFETのゲート電
極、他方の駆動用MISFETのゲート電極、他方の負
荷用MISFETのドレイン領域のそれぞれを相互に接
続する工程を有する。
【0036】(13). ワード線で制御される転送用MIS
FETと、駆動用MISFETおよび負荷用MISFE
Tからなるフリップフロップ回路とでメモリセルが構成
されたSRAMを有する半導体集積回路装置の製造方法
において、半導体基板の主面上に形成した第1導電膜で
前記駆動用MISFETのゲート電極を形成する工程、
前記半導体基板の主面上に形成した第2導電膜で前記転
送用MISFETのゲート電極を形成する工程、前記第
1および第2導電膜の上層に形成した第3導電膜で前記
駆動用MISFETのソース領域に接続される基準電圧
線を形成する工程、前記第3導電膜の上層に形成した第
4導電膜で前記負荷用MISFETのゲート電極を形成
する工程、前記第4導電膜の上層に形成した絶縁膜をエ
ッチングして前記負荷用MISFETのゲート電極の側
壁にサイドウォールスペーサを形成する工程、前記第4
導電膜を熱酸化してその表面に前記負荷用MISFET
のゲート絶縁膜を形成する工程、前記負荷用MISFE
Tのゲート絶縁膜の上層に形成した第5導電膜で前記負
荷用MISFETのチャネル領域、ソース領域およびド
レイン領域を形成する工程を有する。
【0037】(14). ワード線で制御される転送用MIS
FETと、駆動用MISFETおよび負荷用MISFE
Tからなるフリップフロップ回路とでメモリセルが構成
されたSRAMを有する半導体集積回路装置の製造方法
であって、半導体基板の主面上に形成した第1導電膜で
前記駆動用MISFETのゲート電極を形成する工程、
前記第1導電膜の上層に絶縁膜を形成する工程、前記絶
縁膜の上層に第2導電膜を形成する工程、前記半導体基
板の主面に不純物を導入して前記駆動用MISFETの
ソース領域、ドレイン領域を形成する工程、前記第2導
電膜をエッチングして前記駆動用MISFETのゲート
電極の上層のみに前記第2導電膜を残す工程、前記第2
導電膜の上層に第2絶縁膜を形成する工程、前記第2絶
縁膜および前記絶縁膜を順次エッチングして前記駆動用
MISFETのソース領域上にコンタクトホールを形成
する工程、前記第2絶縁膜の上層に形成した第3導電膜
をエッチングすることにより、前記コンタクトホールを
通じて前記駆動用MISFETのソース領域に接続され
る基準電圧線を形成すると共に、前記コンタクトホール
の側壁を通じて前記駆動用MISFETのゲート電極上
の前記第2導電膜と前記基準電圧線とを接続する工程を
有する。
【0038】
【作用】上記した手段(1) によれば、負荷用MISFE
Tのゲート電極と、このゲート電極の上を覆う大面積の
電源電圧線との間で容量素子Cを構成することにより、
大容量の容量素子を形成することができるので、メモリ
セルのα線ソフトエラー耐性を向上させることができ
る。
【0039】上記した手段(2) によれば、電源電圧線の
一部に開孔を形成してその比抵抗値を低減することによ
り、電源電圧線を通じてメモリセルに供給される電源電
位の低下を抑制することができるので、SRAMの動作
の安定化を図ることができる。
【0040】上記した手段(3) および(12)によれば、半
導体基板の主面に形成された一方の駆動用MISFET
のドレイン領域と、一方の負荷用MISFETのゲート
電極と、他方の負荷用MISFETのドレイン領域と、
他方の駆動用MISFETのゲート電極とを1個のコン
タクトホールを通じて相互に接続することにより、これ
らの導電層を複数のコンタクトホールを通じて接続する
場合に比べて、コンタクトホールの占有面積に相当する
分、メモリセルの占有面積を縮小することができる。ま
た、これらの導電層を複数のコンタクトホールを通じて
接続する場合に比べて、製造工程数を低減することがで
きる。
【0041】上記した手段(4) によれば、駆動用MIS
FETのドレイン領域上に形成したコンタクトホールの
周囲を第2導電膜および第6導電膜で囲むと共に、第2
導電膜および第6導電膜の上層の厚い絶縁膜で囲むこと
により、コンタクトホールを開孔する際の合わせ余裕を
大きくすることができる。
【0042】上記した手段(5) によれば、基準電圧線を
構成する第6導電膜で形成したパッド層を介して転送用
MISFETのドレイン領域にデータ線を接続すること
により、ドレイン領域上に形成するコンタクトホールの
合わせ余裕が不要となるので、転送用MISFETのド
レイン領域の面積を縮小することができる。
【0043】上記した手段(6) によれば、第6導電膜で
形成したパッド層を介して周辺回路の一部を構成するn
チャネル型MISFETの一方の半導体領域に配線を接
続することにより、この半導体領域上に形成するコンタ
クトホールの合わせ余裕が不要となるので、nチャネル
型MISFETの半導体領域の面積を縮小することがで
きる。
【0044】上記した手段(7) によれば、第5導電膜で
形成したパッド層を介して周辺回路の一部を構成するp
チャネル型MISFETの一方の半導体領域に配線を接
続することにより、この半導体領域上に形成するコンタ
クトホールの合わせ余裕が不要となるので、pチャネル
型MISFETの半導体領域の面積を縮小することがで
きる。
【0045】上記した手段(8) によれば、周辺回路の一
部を構成する非対称構造のnチャネル型MISFETの
ソース領域を2重拡散ドレイン構造とすることにより、
ソース領域の抵抗値が低減され、電流駆動能力を向上さ
せることができる。また、ドレイン領域をLDD構造と
することにより、ドレイン領域の耐圧を向上させること
ができる。
【0046】上記した手段(9) によれば、低濃度のn型
半導体領域の下に低濃度のp型半導体領域を形成するこ
とにより、nチャネル型MISFETの短チャネル効果
を低減することができる。
【0047】上記した手段(10)によれば、低濃度のp型
半導体領域の下に低濃度のn型半導体領域を形成するこ
とにより、pチャネル型MISFETの短チャネル効果
を低減することができる。
【0048】上記した手段(11)によれば、第5導電膜の
下層の絶縁膜を酸化シリコン膜とその上に形成した窒化
シリコン膜との積層膜で構成することにより、第5導電
膜をエッチングして電源電圧線を形成する際、下層の絶
縁膜の削れを防止することができるので、第5導電膜と
この絶縁膜と第4導電膜とで構成される容量素子の耐圧
を向上させることができる。
【0049】上記した手段(13)によれば、負荷用MIS
FETのゲート電極の側壁にサイドウォールスペーサを
形成することにより、このゲート電極の角部がサイドウ
ォールスペーサで保護され、また、このゲート電極を熱
酸化することにより、その角部が丸くなるので、負荷用
MISFETのゲート絶縁膜の耐圧を向上させることが
できる。また、ゲート絶縁膜を熱酸化法で形成すること
により、CVD法で形成したゲート絶縁膜に比べてその
耐圧が向上する。
【0050】上記した手段(14)によれば、駆動用MIS
FETのゲート電極と基準電圧線との間で容量素子が形
成される。この容量素子の誘電体膜を構成する絶縁膜と
第2絶縁膜との間には第2導電膜が形成されているの
で、実効的に誘電体膜の膜厚を薄くすることが可能とな
り、容量素子の容量増大を図ることができる。
【0051】以下、実施例を用いて本発明を詳述する。
なお、実施例を説明するための全図において同一の機能
を有するものは同一の符号を付け、その繰り返しの説明
は省略する。
【0052】
【実施例1】図2は、本発明の一実施例であるSRAM
の全体の概略構成(チップレイアウト)図であり、図3
は、その一部を拡大して示す概略構成図である。
【0053】長方形の半導体チップ1の主面には、特に
限定はされないが、例えば16メガビット〔Mbit〕の大
容量を有するSRAMが形成されている。このSRAM
のメモリセルアレイは、4個のメモリブロックMB(M
1 〜MB4)からなり、各メモリブロックMBは、32
個のサブアレイSMAで構成されている。また、各サブ
アレイSMAは、1024行×128列のメモリセルで
構成されている。
【0054】各メモリブロックMBの一端には、ロード
回路LOADが配置されており、他端には、Yセレクタ
回路YSW、Yデコーダ回路YDECおよびセンスアン
プ回路SAが配置されている。また、各メモリブロック
MBの中央部には、Xデコーダ回路XDECが配置され
ている。
【0055】図3に示すように、メモリブロックMBを
構成するサブアレイSMAのそれぞれの一端には、ワー
ドデコーダ回路WDECが配置されている。このワード
デコーダ回路WDECは、メモリブロックMBの上を列
方向に延在するメインワード線MWLを介して前記Xデ
コーダ回路XDECで選択される。
【0056】ワードデコーダ回路WDECは、サブアレ
イSMAの上を列方向に延在するサブワード線SWLを
介して、このサブワード線SWLと平行に延在するワー
ド線WLを選択する。ワード線WLは、列方向に配列さ
れたメモリセルMC毎に配置され、各メモリセルMCに
は、同一選択信号が印加される2本のワード線WL(第
1ワード線、第2ワード線)が接続されている。
【0057】サブアレイSMAの上には、前記メインワ
ード線MWL、サブワード線SWLおよびワード線WL
と交差する方向(行方向)に延在する相補性データ線D
Lが配置されている。相補性データ線DLは、互いに平
行に延在する2本のデータ線(第1データ線、第2デー
タ線)からなり、行方向に配列されたメモリセルMC毎
に配置されている。相補性データ線DLの一端は、ロー
ド回路LOADに接続され、他端はYセレクタ回路YS
Wを介してセンスアンプ回路SAに接続されている。
【0058】図4は、上記サブアレイSMAに配置され
たメモリセルMCの等価回路図である。
【0059】メモリセルMCは、フリップフロップ回路
と2個の転送用MISFETQt1、Qt2 とで構成さ
れ、第1ワード線WL1 および第2ワード線WL2 と相
補性データ線DL(第1データ線DL1 および第2デー
タ線DL2 )との交差部に配置されている。フリップフ
ロップ回路は、情報蓄積部として構成され、1ビットの
情報(“1”または“0”)を記憶する。
【0060】メモリセルMCの2個の転送用MISFE
TQt1 、Qt2 は、nチャネル型で構成され、フリッ
プフロップ回路の一対の入出力端子にそれぞれのソース
領域が接続されている。転送用MISFETQt1 のソ
ース領域またはドレイン領域の一方は、第1データ線D
1 に接続され、そのゲート電極は、第1ワード線WL
1 に接続されている。転送用MISFETQt2 のソー
ス領域またはドレイン領域の一方は、第2データ線DL
2 に接続され、そのゲート電極は、第2ワード線WL2
に接続されている。
【0061】フリップフロップ回路は、nチャネル型で
構成された2個の駆動用MISFETQd1 、Qd2
よびpチャネル型で構成された2個の負荷用MISFE
TQp1 、Qp2 で構成されている。すなわち、本実施
例のSRAMのメモリセルMCは、完全CMOS構造で
構成されている。
【0062】駆動用MISFETQd1 および負荷用M
ISFETQp1 は、互いのドレイン領域が接続され、
かつ互いのゲート電極が接続されてCMOSを構成して
いる。同様に、駆動用MISFETQd2 および負荷用
MISFETQp2 は、互いのドレイン領域が接続さ
れ、かつ互いのゲート電極が接続されてCMOSを構成
している。
【0063】駆動用MISFETQd1 および負荷用M
ISFETQp1 のそれぞれのドレイン領域は、転送用
MISFETQt1 のソース領域またはドレイン領域の
他方に接続され、かつ駆動用MISFETQd2 および
負荷用MISFETQp2 のそれぞれのゲート電極に接
続されている。
【0064】駆動用MISFETQd2 および負荷用M
ISFETQp2 のそれぞれのドレイン領域(フリップ
フロップ回路の他方の入出力端子)は、転送用MISF
ETQt2 のソース領域またはドレイン領域の他方に接
続され、かつ駆動用MISFETQd1 および負荷用M
ISFETQp1 のそれぞれのゲート電極に接続されて
いる。
【0065】駆動用MISFETQd1 、Qd2 のそれ
ぞれのソース領域は、基準電圧線(VSS) に接続され、
負荷用MISFETQp1 、Qp2 のそれぞれのソース
領域は、電源電圧線(VCC) に接続されている。基準電
圧(VSS) は、例えば0V(グランド電位)であり、電
源電圧(VCC) は、例えば5Vである。
【0066】負荷用MISFETQp1 、Qp2 のそれ
ぞれのゲート電極と電源電圧線(VCC) との間には、容
量素子Cが構成されている。この容量素子Cは、メモリ
セルMCのα線ソフトエラー耐性の向上を目的としてお
り、その構成については後に詳述する。
【0067】上記のようなメモリセルMCを有する本実
施例のSRAMは、前記図2および図3に示すように、
Xデコーダ回路XDECによりメインワード線MWLを
介してサブアレイSMAのワードデコーダ回路WDEC
の1つを選択し、この選択されたワードデコーダ回路W
DECによりサブワード線SWLを介してワード線WL
(第1ワード線WL1 および第2ワード線WL2 )を選
択する。なお、後述するが、ワード線WLは第2層目の
ゲート材で構成され、サブワード線SWLは第1層目の
配線材で構成される。
【0068】すなわち、本実施例のSRAMは、サブア
レイSMAの上を延在する複数のワード線WLのうちの
1組のワード線WL(第1ワード線WL1 および第2ワ
ード線WL2 )をワードデコーダ回路WDECおよびX
デコーダ回路XDECにより選択するデバイデッドワー
ドライン方式を採用し、この1組の第1ワード線WL1
および第2ワード線WL2 をサブワード線SWLを介し
てワードデコーダ回路WDECに接続するダブルワード
ライン方式を採用している。
【0069】各メモリブロックMBに配置された前記X
デコーダ回路XDEC、Yセレクタ回路YSW、Yデコ
ーダ回路YDEC、センスアンプ回路SA、ロード回路
LOADなどは、SRAMの周辺回路を構成している。
これらの周辺回路は、CMOSで構成され、メモリセル
MCの情報の書込み動作、保持動作、読出し動作などを
制御する。
【0070】次に、上記SRAMのメモリセルMCの具
体的な構成について、図1および図5〜図14を用いて
説明する。
【0071】図1に示すように、n- 型シリコン単結晶
からなる半導体基板(ウエハ)1の主面には、p- 型ウ
エル2pが形成され、このp- 型ウエル2pの非活性領
域の主面には、酸化シリコン膜からなる素子分離用のフ
ィールド絶縁膜3が形成されている。このフィールド絶
縁膜3の下には、反転防止用のp型チャネルストッパ領
域4が形成されている。
【0072】半導体基板1の主面に形成された上記フィ
ールド絶縁膜3のパターンレイアウトを図5に示す。図
中、二点鎖線で囲んだ長方形の領域は、メモリセルMC
1個分の占有領域である。
【0073】SRAMのメモリセルMCを構成する前記
転送用MISFETQt1 、Qt2、駆動用MISFE
TQd1 、Qd2 および負荷用MISFETQp1 、Q
2のうち、転送用MISFETQt1 、Qt2 および
駆動用MISFETQd1 、Qd2 のそれぞれは、前記
フィールド絶縁膜3で囲まれたp- 型ウエル2pの活性
領域の主面に形成され、負荷用MISFETQp1 、Q
2 は、駆動用MISFETQd1 、Qd2 の上層に形
成されている。
【0074】駆動用MISFETQd1 、Qd2 は、ゲ
ート絶縁膜5、ゲート電極6、n型の半導体領域(ソー
ス領域、ドレイン領域)7で構成されている。図1に
は、2個の駆動用MISFETQd1 、Qd2 のうち、
駆動用MISFETQd1 の一方の半導体領域(ドレイ
ン領域)7と、駆動用MISFETQd2 のゲート電極
6および一方の半導体領域(ソース領域)7とが示して
ある。
【0075】図6に示すように、駆動用MISFETQ
1 、Qd2 のそれぞれのゲート電極6は、行方向(相
補性データ線DLの延在方向またはY方向)に沿って延
在されている。すなわち、駆動用MISFETQd1
Qd2 は、ゲート長(Lg)方向と列方向(ワード線W
Lの延在方向またはX方向)とが一致するように配置さ
れている。
【0076】駆動用MISFETQd1 、Qd2 のゲー
ト電極6の一端側は、少なくとも製造プロセスにおける
マスク合わせ余裕寸法に相当する分、フィールド絶縁膜
3上を行方向に突出している。駆動用MISFETQd
1 のゲート電極6の他端側は、フィールド絶縁膜3上を
介して駆動用MISFETQd2 の一方の半導体領域
(ドレイン領域)7上まで行方向に突出している。同様
に、駆動用MISFETQd2 のゲート電極6の他端側
は、フィールド絶縁膜3上を介して駆動用MISFET
Qd1 の一方の半導体領域(ドレイン領域)7上まで行
方向に突出している。
【0077】駆動用MISFETQd1 、Qd2 のゲー
ト電極6は、第1層目のゲート材形成工程で形成され、
例えば多結晶シリコン膜で形成されている。この多結晶
シリコン膜には、抵抗値を低減するためにn型不純物
(リン(P)またはヒ素(As))が導入されている。
ゲート電極6の上部には、ゲート電極6と上層の導電層
とを電気的に分離するための絶縁膜9が形成されてい
る。この絶縁膜9は、例えば酸化シリコン膜からなる。
【0078】駆動用MISFETQd1 、Qd2 のそれ
ぞれの半導体領域(ソース領域、ドレイン領域)7は、
低不純物濃度のn型半導体領域7aと高不純物濃度のn
+ 型半導体領域7bとで構成されている。n型半導体領
域7aおよびn+ 型半導体領域7bは、ゲート電極7お
よびその側壁に形成されたサイドウォールスペーサ8に
対して自己整合的に形成されている。
【0079】このように、駆動用MISFETQd1
Qd2 は、それぞれの半導体領域(ソース領域、ドレイ
ン領域)7が、いわゆる2重拡散ドレイン(Double Diff
usedDrain) 構造で構成されている。この2重拡散ドレ
イン構造は、ソース領域、ドレイン領域間の電流経路に
おいて、n型半導体領域7aの寄生抵抗が後述するLD
D(Lightly Doped Drain) 構造のn型半導体領域に比べ
て小さいので、後述するLDD構造で構成された転送用
MISFETQt1 、Qt2 に比べて駆動能力〔gm〕が
高い。これにより、メモリセルMCの実効的なβレシオ
を大きくすることができるので、駆動用MISFETQ
1 、Qd2 のゲート幅を短くでき、駆動用MISFE
TQd1 、Qd2 の占有面積を縮小してメモリセルMC
の占有面積を縮小し、SRAMの集積度を向上させるこ
とができる。
【0080】メモリセルMCの転送用MISFETQt
1 、Qt2 は、前記フィールド絶縁膜3で囲まれたp-
型ウエル2pの活性領域の主面に形成されている。転送
用MISFETQt1 、Qt2 は、ゲート絶縁膜10、
ゲート電極11、n型の半導体領域(ソース領域、ドレ
イン領域)12で構成されている。図1には、2個の転
送用MISFETQt1 、Qt2 のうち、一方の転送用
MISFETQt1 のゲート絶縁膜10、ゲート電極1
1、n型の半導体領域(ソース領域およびドレイン領
域)12が示してある。
【0081】図7に示すように、転送用MISFETQ
1 、Qt2 のゲート電極11は、列方向(ワード線W
Lの延在方向またはX方向)に沿って延在されている。
すなわち、転送用MISFETQt1 、Qt2 は、その
ゲート長(Lg)方向が駆動用MISFETQd1 、Q
2 のゲート長(Lg)方向と直交するように配置され
ている。転送用MISFETQt1 および駆動用MIS
FETQd1 は、互いのゲート長(Lg)方向が直交す
るように配置されているので、一体に構成された部分を
中心にして、駆動用MISFETQd1 の活性領域は、
列方向に向かって配置され、転送用MISFETQt1
の活性領域は、行方向に向かって配置されている。
【0082】転送用MISFETQt1 、Qt2 のゲー
ト電極11は、第2層目のゲート材形成工程で形成さ
れ、例えば多結晶シリコン膜と、この多結晶シリコン膜
よりも比抵抗値が小さい高融点金属シリサイド膜との積
層膜(ポリサイド膜)で構成されている。下層の多結晶
シリコン膜には、抵抗値を低減するためにn型不純物
(PまたはAs)が導入されている。上層の高融点金属
シリサイド膜は、例えばWSiX 、MoSiX 、TiS
X 、TaSiX などからなる。転送用MISFETQ
1 、Qt2 のゲート電極11の上層には、ゲート電極
11と上層の導電層とを電気的に分離するための絶縁膜
13が形成されている。この絶縁膜13は、例えば酸化
シリコン膜からなる。
【0083】転送用MISFETQt1 、Qt2 の半導
体領域12は、低不純物濃度のn型半導体領域12aと
高不純物濃度のn+ 型半導体領域12bとで構成されて
いる。すなわち、転送用MISFETQt1 、Qd2
半導体領域12は、LDD(Lightly Doped Drain) 構造
で構成されている。また、この低不純物濃度のn型半導
体領域12aの下には、低不純物濃度のp型半導体領域
14が形成されている。
【0084】転送用MISFETQt1 、Qt2 の半導
体領域12を構成するn型半導体領域12a、n+ 型半
導体領域12bおよびp型半導体領域14のうち、n型
半導体領域12aおよびp型半導体領域14は、ゲート
電極11に対して自己整合的に形成され、n+ 型半導体
領域12bは、ゲート電極11およびその側壁に形成さ
れたサイドウォールスペーサ15に対して自己整合的に
形成されている。
【0085】このように、転送用MISFETQt1
Qt2 は、半導体領域12がLDD構造で構成され、か
つ低不純物濃度のn型半導体領域12aの下に低不純物
濃度のp型半導体領域14が形成されている。このLD
D構造により、半導体領域12の耐圧が向上し、その端
部の電荷強度を緩和することができるので、ホットキャ
リヤの発生量が低減され、かつp型半導体領域14によ
り、短チャネル効果が抑制され、転送用MISFETQ
1 、Qt2 のしきい値電圧の変動を防止することがで
きる。また、転送用MISFETQt1 、Qt2 の占有
面積を縮小してメモリセルMCの占有面積を縮小し、S
RAMの集積度を向上させることができる。
【0086】図7に示すように、転送用MISFETQ
1 、Qt2 のそれぞれのゲート電極11は、フィール
ド絶縁膜3上を列方向に延在するワード線WLと一体に
構成されている。メモリセルMCのうち、転送用MIS
FETQt1 のゲート電極11には第1ワード線WL1
が接続され、転送用MISFETQt2 のゲート電極1
1には第2ワード線WL2 が接続されている。
【0087】すなわち、1個のメモリセルMCには、互
いに離隔し、かつ列方向に平行して延在する2本のワー
ド線WL(第1ワード線WL1 および第2ワード線WL
2 )が配置されている。第1ワード線WL1 は、駆動用
MISFETQd1 のゲート電極7のフィールド絶縁膜
3上に突出した部分と交差し、第2ワード線WL2 は、
駆動用MISFETQd2 のゲート電極7のフィールド
絶縁膜3上に突出した部分と交差している。
【0088】フィールド絶縁膜3で囲まれたp- 型ウエ
ル2pの活性領域の主面に形成された前記駆動用MIS
FETQd1 、Qd2 および転送用MISFETQ
1 、Qt2 の上層には、基準電圧線(ソース線:
SS) 16Aが配置されている。この基準電圧線
(VSS) 16Aは、駆動用MISFETQd1 、Qd2
のゲート絶縁膜5と同一層の絶縁膜に開孔されたコンタ
クトホール17Aを通じて、駆動用MISFETQ
1 、Qd2 のそれぞれの半導体領域(ソース領域)7
に接続されている。
【0089】図8に示すように、サブアレイSMAにお
いて、基準電圧線(VSS) 16Aは、各メモリセルMC
の駆動用MISFETQd1 、Qd2 の半導体領域(ソ
ース領域)7上に開孔されたコンタクトホール17A上
の領域およびコンタクトホール17A間を結ぶ領域に一
体に構成されている。すなわち、基準電圧線(VSS)1
6Aは、各メモリセルMCの駆動用MISFETQ
1 、Qd2 に共通のソース線として構成されている。
また、基準電圧線(VSS) 16Aは、列方向および行方
向において連続的に形成され、いわゆるメッシュ状に構
成されている。これにより、基準電圧線(VSS) 16A
の抵抗値を低減することができる。
【0090】基準電圧線16A(VSS) は、第3層目の
ゲート材形成工程で形成され、前記転送用MISFET
Qt1 、Qt2 のゲート電極11と同様、例えば多結晶
シリコン膜と高融点金属シリサイド膜との積層膜(ポリ
サイド膜)で構成されている。下層の多結晶シリコン膜
には、抵抗値を低減するためにn型不純物(PまたはA
s)が導入されている。上層の高融点金属シリサイド膜
は、例えばWSiX 、MoSiX 、TiSiX 、TaS
X などからなる。
【0091】このように、基準電圧線(VSS) 16Aお
よび前記ワード線WLのそれぞれを多結晶シリコン膜と
高融点金属シリサイド膜との積層膜で構成したことによ
り、基準電圧線(VSS) 16Aおよびワード線WLのそ
れぞれの比抵抗値を低減することができるので、メモリ
セルMCの情報書込み動作および情報読出し動作を速
め、SRAMの動作速度の高速化を図ることができる。
【0092】図1および図8に示すように、転送用MI
SFETQt1 、Qt2 の一方の半導体領域(ドレイン
領域)12の上層には、基準電圧線(VSS) 16Aと同
じ第3層目のゲート材で形成されたパッド層16Bが配
置されている。このパッド層16Bは、転送用MISF
ETQt1 、Qt2 のゲート絶縁膜10と同一層の絶縁
膜に開孔されたコンタクトホール17Bを通じて、転送
用MISFETQt1、Qt2 の一方の半導体領域12
に接続されている。
【0093】図8に示すように、サブアレイSMAにお
いて、パッド層16Bは、各メモリセルMCの転送用M
ISFETQt1 、Qt2 の一方の半導体領域12上に
開孔されたコンタクトホール17B上の領域に島状に配
置されている。メモリセルMC1個分の占有領域におけ
る駆動用MISFETQd1 、Qd2 のゲート電極6、
転送用MISFETQt1 、Qt2 のゲート電極11
(第1ワード線W1 、第2ワード線W2 )および基準電
圧線(VSS) 16A、パッド層16Bの相互の配置を図
9に示す。
【0094】メモリセルMCの負荷用MISFETQp
1 、Qp2 のうち、負荷用MISFETQp1 は、駆動
用MISFETQd2 の領域上に配置され、負荷用MI
SFETQp2 は、駆動用MISFETQd1 の領域上
に配置されている。負荷用MISFETQp1 、Qp2
のそれぞれは、p型のソース領域18P、ドレイン領域
18P、n型のチャネル領域18N、ゲート絶縁膜1
9、ゲート電極20で構成されている。図1には、負荷
用MISFETQp1 のソース領域18P、ドレイン領
域18P、チャネル領域18Nおよびゲート絶縁膜19
と、負荷用MISFETQp2 のゲート電極20が示し
てある。
【0095】負荷用MISFETQp1 チャネル領域1
8Nは、絶縁膜21、絶縁膜22を介して駆動用MIS
FETQd2 の上層に形成されている。負荷用MISF
ETQp2 のチャネル領域18Nは、絶縁膜21、絶縁
膜22を介して駆動用MISFETQd1 の上層に形成
されている。絶縁膜21および絶縁膜22は、例えば酸
化シリコン膜からなる。
【0096】負荷用MISFETQp1 、Qp2 のチャ
ネル領域18Nのパターンレイアウトを図10に示す。
図面を見易くするため、同図は、チャネル領域18Nの
下層に形成された基準電圧線(VSS) 16A、駆動用M
ISFETQd1 、Qd2 、転送用MISFETQ
1 、Qt2 、フィールド絶縁膜3などの図示が省略し
てある。負荷用MISFETQp1 、Qp2 のそれぞれ
のチャネル領域18Nは、第4層目のゲート材形成工程
で形成され、例えば多結晶シリコン膜18で構成されて
いる。この多結晶シリコン膜18の一部(ソース側)ま
たは全面には、負荷用MISFETQp1 、Qp2 のし
きい値電圧をエンハンスメント型に設定するためのn型
不純物(例えばP)が導入されている。
【0097】負荷用MISFETQp1 、Qp2 のそれ
ぞれのチャネル領域18Nの一端側にはドレイン領域1
8Pが、他端側にはソース領域18Pがそれぞれ形成さ
れている。ドレイン領域18Pおよびソース領域18P
は、チャネル領域18Nと同じ第4層目のゲート材(多
結晶シリコン膜18)形成工程で形成され、チャネル領
域18Nと一体に構成されている。第4層目のゲート材
(多結晶シリコン膜18)のうち、ドレイン領域18P
およびソース領域18Pを構成する領域の多結晶シリコ
ン膜18には、p型不純物(例えばBF2 またはホウ素
(B))が導入されている。
【0098】負荷用MISFETQp1 、Qp2 のそれ
ぞれのゲート絶縁膜19は、負荷用MISFETQ
1 、Qp2 のチャネル領域18N、ドレイン領域18
Pおよびソース領域18Pを構成する上記多結晶シリコ
ン膜の上層に形成されている。このゲート絶縁膜19
は、例えば酸化シリコン膜からなる。
【0099】負荷用MISFETQp1 、Qp2 のそれ
ぞれのゲート電極20は、上記ゲート絶縁膜19の上層
に形成されている。ゲート電極20は、第5層目のゲー
ト材形成工程で形成され、例えば多結晶シリコン膜で構
成されている。この多結晶シリコン膜には、抵抗値を低
減するためにn型の不純物(例えばP)が導入されてい
る。
【0100】図11に示すように、負荷用MISFET
Qp1 、Qp2 のそれぞれのゲート電極20は、行方向
に沿って延在されている。前記負荷用MISFETQp
1 、Qp2 のチャネル領域18Nは、このゲート電極2
0と重なる領域に形成され、ドレイン領域18P、ソー
ス領域18Pは、その他の領域に形成されている。図面
を見易くするため、同図は、チャネル領域18Nの下層
に形成された基準電圧線(VSS) 16A、駆動用MIS
FETQd1 、Qd2 、転送用MISFETQt1 、Q
2 、フィールド絶縁膜3などの図示が省略してある。
【0101】図1、図11および図12に示すように、
2個の負荷用MISFETQp1 、Qp2 のうち、一方
の負荷用MISFETQp2 のゲート電極20は、ゲー
ト絶縁膜19、絶縁膜22、絶縁膜9などを開孔して形
成したコンタクトホール23を通じて、駆動用MISF
ETQd1 の一方の半導体領域(ドレイン領域)7(転
送用MISFETQt1 の一方の半導体領域12)と接
続されている。他方の負荷用MISFETQp1 のゲー
ト電極20は、コンタクトホール23を通じて、駆動用
MISFETQd2 の一方の半導体領域(ドレイン領
域)7(転送用MISFETQt2 の一方の半導体領域
12)と接続されている。
【0102】図1に示すように、負荷用MISFETQ
2 のゲート電極20と駆動用MISFETQd1 の一
方の半導体領域(ドレイン領域)7(転送用MISFE
TQt1 の一方の半導体領域12)とを接続する上記コ
ンタクトホール23の側壁には、負荷用MISFETQ
1 のドレイン領域18Pの断面が露出し、この露出し
たドレイン領域18Pとゲート電極20とがコンタクト
ホール23の側壁の壁面で電気的に接続されている。ま
た、このコンタクトホール23の側壁には、駆動用MI
SQd2 のゲート電極6の一端の主面部が露出し、この
露出したゲート電極6と負荷用MISFETQp2 のゲ
ート電極20とがコンタクトホール23の側壁の壁面で
電気的に接続されている。
【0103】すなわち、負荷用MISFETQp2 のゲ
ート電極20と、駆動用MISFETQd1 の一方の半
導体領域(ドレイン領域)7(転送用MISFETQt
1 の一方の半導体領域12)と、負荷用MISFETQ
1 のドレイン領域18Pと、駆動用MISQd2 のゲ
ート電極6とは、1個のコンタクトホール23を通じて
相互に接続されている。
【0104】図1には示さないが、同様に、負荷用MI
SFETQp1 のゲート電極20と駆動用MISFET
Qd2 の一方の半導体領域(ドレイン領域)7(転送用
MISFETQt2 の一方の半導体領域)とを接続する
コンタクトホール23の側壁には、負荷用MISFET
Qp2 のドレイン領域18Pの断面が露出し、この露出
したドレイン領域18Pとゲート電極20とがコンタク
トホール23の側壁の壁面で電気的に接続されている。
また、このコンタクトホール23の側壁には、駆動用M
ISQd1 のゲート電極6の一端の主面部が露出し、こ
の露出したゲート電極6と負荷用MISFETQp1
ゲート電極20とがコンタクトホール23の側壁の壁面
で電気的に接続されている。
【0105】すなわち、負荷用MISFETQp1 のゲ
ート電極20と、駆動用MISFETQd2 の一方の半
導体領域(ドレイン領域)7(転送用MISFETQt
2 の一方の半導体領域12)と、負荷用MISFETQ
2 のドレイン領域18Pと、駆動用MISQd1 のゲ
ート電極6とは、1個のコンタクトホール23を通じて
相互に接続されている。
【0106】このように、半導体基板1の主面に形成さ
れた駆動用MISFETQdの一方の半導体領域(ドレ
イン領域)7(転送用MISFETQtの一方の半導体
領域12)と、第1層目のゲート材で構成された駆動用
MISFETQdのゲート電極6と、第4層目のゲート
材で構成された負荷用MISFETQpのドレイン領域
18Pと、第5層目のゲート材で構成された負荷用MI
SFETQpのゲート電極20とを1個のコンタクトホ
ール23を通じて相互に接続することにより、これらの
導電層を複数のコンタクトホールを通じて接続する場合
に比べて、コンタクトホールの占有面積に相当する分、
メモリセルMCの占有面積を縮小することができるの
で、SRAMの集積度を向上させることができる。
【0107】図1および図13に示すように、負荷用M
ISFETQp1 、Qp2 のゲート電極20の上層に
は、絶縁膜24を介して電源電圧線(VCC) 25Aが配
置されている。電源電圧線(VCC) 25Aは、絶縁膜2
4に開孔されたコンタクトホール26Aを通じて、負荷
用MISFETQp1 、Qp2 のそれぞれのソース領域
18Pに接続されている。図面を見易くするため、同図
は、負荷用MISFETQp1 、Qp2 のチャネル領域
18Nの下層に形成された基準電圧線(VSS) 16A、
駆動用MISFETQd1 、Qd2 、転送用MISFE
TQt1 、Qt2、フィールド絶縁膜3などの図示が省
略してある。
【0108】図13に示すように、サブアレイSMAに
おいて、電源電圧線(VCC) 25Aは、各メモリセルM
Cの負荷用MISFETQp1 、Qp2 のゲート電極2
0の上を覆うように一体に構成され、各メモリセルMC
の負荷用MISFETQp1、Qp2 に共通の電源電圧
線(VCC) 25Aとして構成されている。電源電圧線
(VCC) 25Aの一部には、開孔27が形成されてい
る。この開孔27は、主としてメモリセルMCの負荷用
MISFETQp1 、Qp2 が形成されていない領域上
に配置されている。すなわち、電源電圧線(VCC) 25
Aは、各メモリセルMCを覆うように、列方向および行
方向に連続的に設けられている。
【0109】電源電圧線(VCC) 25Aは、第6層目の
ゲート材形成工程で形成され、例えば多結晶シリコン膜
で構成されている。電源電圧線(VCC) 25Aは、負荷
用MISFETQp1 、Qp2 のソース領域18Pに接
続されるため、このソース領域18Pと同じ導電型、す
なわちp型の不純物(例えばBF2)を導入した多結晶シ
リコン膜で構成されている。
【0110】前記図4に示すように、メモリセルMCに
は、2個の容量素子Cが配置されている。本実施例のS
RAMの場合、この容量素子Cは、上記負荷用MISF
ETQp1 、Qp2 のそれぞれのゲート電極20と電源
電圧線(VCC) 25Aとの間に形成されている。すなわ
ち、容量素子Cは、負荷用MISFETQp1 、Qp2
のゲート電極20を第1電極とし、その上層の電源電圧
線(VCC) 25Aを第2電極(プレート電極)とし、ゲ
ート電極20と電源電圧線(VCC) 25Aとの間の前記
絶縁膜24を誘電体膜とするスタック(積層)構造で構
成されている。
【0111】絶縁膜24は、例えば酸化シリコン膜と窒
化シリコン膜との積層膜からなる。
【0112】このように、負荷用MISFETQp1
Qp2 のゲート電極20と、このゲート電極20の上を
覆う大面積の電源電圧線(VCC) 25Aとの間で容量素
子Cを構成することにより、大容量の容量素子Cを形成
することができるので、メモリセルMCのα線ソフトエ
ラー耐性を向上させることができる。
【0113】また、電源電圧線(VCC) 25Aは、列方
向および行方向に連続的に形成されるように、その一部
に開孔27を形成することでその比抵抗値を低減するこ
とができる。これにより、電源電圧線(VCC) 25Aを
通じてメモリセルMCに供給される電源電位の低下を抑
制することができるので、SRAMの動作の安定化を図
ることができる。
【0114】図1に示すように、電源電圧線(VCC) 2
5Aの上層には、層間絶縁膜28を介してサブワード線
SWLが配置されている。図14に示すように、このサ
ブワード線SWLは、サブアレイSMAの上を列方向に
延在し、行方向に配列されたメモリセルMC毎に1本配
置されている。図面を見易くするため、同図は、サブワ
ード線SWLの下層に形成された負荷用MISFETQ
1 、Qp2 、基準電圧線(VSS) 16A、駆動用MI
SFETQd1 、Qd2 、転送用MISFETQt1
Qt2 、フィールド絶縁膜3などの図示が省略してあ
る。
【0115】サブワード線SWLは、第1層目の配線材
形成工程で形成され、例えばバリアメタル膜と高融点金
属膜との積層膜で構成されている。バリアメタルは、例
えばチタンタングステン(TiW)で構成され、高融点
金属は、例えばタングステン(W)で構成されている。
層間絶縁膜28は、例えば酸化シリコン膜とBPSG(B
oron-doped Phospho Silicate Glass)膜との積層膜で構
成されている。
【0116】図1に示すように、転送用MISFETQ
1 、Qt2 の一方の半導体領域(ドレイン領域)12
の上層には、サブワード線SWLと同じ第1層目の配線
材で形成された中間導電層29Aが配置されている。こ
の中間導電層29は、層間絶縁膜28、絶縁膜24、絶
縁膜22、絶縁膜21に開孔されたコンタクトホール3
0Aを通じて、転送用MISFETQt1 、Qt2 の一
方の半導体領域(ドレイン領域)12上に形成された前
記パッド層16Bに接続されている。図14に示すよう
に、サブアレイSMAにおいて、中間導電層29Aは、
各メモリセルMCの転送用MISFETQt1 、Qt2
の一方の半導体領域(ドレイン領域)12上に開孔され
たコンタクトホール17Bの上層に島状に配置されてい
る。
【0117】図1に示すように、サブワード線SWLお
よび中間導電層29Aの上層には、第2層目の層間絶縁
膜31を介して相補性データ線DLが配置されている。
相補性データ線DLは、層間絶縁膜31に開孔されたコ
ンタクトホール32Aを通じて中間導電層29Aに接続
されている。
【0118】相補性データ線DLは、第2層目の配線材
形成工程で形成され、例えばバリアメタル膜、アルミニ
ウム合金膜、バリアメタル膜を順次積層した3層膜から
なる。バリアメタルは、例えばTiWで構成され、アル
ミニウム合金は、例えばCuおよびSiを添加したアル
ミニウムで構成される。層間絶縁膜31は、例えば酸化
シリコン膜、スピンオングラス(SOG:Spin On Glas
s)膜、酸化シリコン膜を順次積層した3層膜からなる。
【0119】相補性データ線DLは、メモリセルMCの
転送用MISFETQt1 、Qt2の一方の半導体領域
(ドレイン領域)12に接続されている。相補性データ
線DLのうち、第1データ線DL1 は、転送用MISF
ETQt1 の一方の半導体領域(ドレイン領域)12に
接続され、第2データ線DL2 は、転送用MISFET
Qt2 の一方の半導体領域(ドレイン領域)12に接続
されている。相補性データ線DLと転送用MISFET
Qt1 、Qt2 の一方の半導体領域(ドレイン領域)1
2との接続は、前記中間導電層29Aおよびパッド層1
6Bを介して行われている。
【0120】図14に示すように、相補性データ線DL
は、サブアレイSMAの上を行方向に延在している。相
補性データ線DLのうち、第1データ線DL1 は、メモ
リセルMCの駆動用MISFETQd1 、転送用MIS
FETQt2 および負荷用MISFETQp2 の上を行
方向に延在し、第2データ線DL2 は、駆動用MISF
ETQd2 、転送用MISFETQt1 および負荷用M
ISFETQp1 の上を行方向に延在している。
【0121】図1に示すように、相補性データ線DLの
上層には、第3層目の層間絶縁膜33を介してメインワ
ード線MWLが配置されている。メインワード線MWL
は、第3層目の配線材形成工程で形成され、例えば前記
第2層目の配線材と同じバリアメタル膜、アルミニウム
合金膜、バリアメタル膜を順次積層した3層膜からな
る。層間絶縁膜33は、例えば酸化シリコン膜、酸化シ
リコン膜、スピンオングラス膜、酸化シリコン膜を順次
積層した4層膜からなる。
【0122】図14に示すように、メインワード線MW
Lは、サブアレイSMAの上を列方向に延在している。
メインワード線MWLは、サブアレイSMAの上を列方
向に延在する前記サブワード線SWLと重なるように配
置されている。
【0123】図1に示すように、メインワード線MWL
の上層には、ファイナルパッシベーション膜34が形成
されている。ファイナルパッシベーション膜34は、例
えば酸化シリコン膜、酸化シリコン膜、窒化シリコン
膜、ポリイミド樹脂膜を順次積層した4層膜からなる。
【0124】次に、上記SRAMの具体的な製造方法に
ついて、図15〜図43を用いて説明する。
【0125】まず、10〔Ω/cm〕程度の比抵抗値を有
するn- 形シリコン単結晶からなる半導体基板1を用意
し、その主面に酸化シリコン膜40を形成した後、この
酸化シリコン膜40の上に窒化シリコン膜41を堆積す
る。酸化シリコン膜40は熱酸化法で形成し、35〜4
5nm程度の膜厚とする。窒化シリコン膜41はCVD(C
hemical Vapor Deposition) 法で形成し、45〜55nm
程度の膜厚とする。
【0126】次に、窒化シリコン膜41上にフォトレジ
スト膜42を形成し、これをマスクにしたエッチングで
n型ウエル形成領域の窒化シリコン膜41を除去した
後、このフォトレジスト膜42をマスクにして半導体基
板1のn型ウエル形成領域の主面にn型不純物(例えば
P)を導入する。Pはイオン注入法を使用し、120〜
130keV程度のエネルギーで2.0×1013/cm2程度導
入する(図15)。
【0127】次に、上記フォトレジスト膜42をアッシ
ングで除去した後、半導体基板1のn型ウエル形成領域
の主面の前記酸化シリコン膜40を成長させる。酸化シ
リコン膜40の成長は、p- 型ウエル形成領域の前記窒
化シリコン膜41を耐酸化マスクにした熱酸化法で行
い、130〜140nm程度の膜厚に成長させる。
【0128】続いて、上記窒化シリコン膜41を熱リン
酸を使ったエッチングで除去した後、n型ウエル形成領
域の酸化シリコン膜40をマスクにして半導体基板1の
-型ウエル形成領域の主面にp型不純物(例えばB
2)を導入する。BF2 は、イオン注入法を使用し、6
0keVのエネルギーで1.0×1013/cm2程度導入する
(図16)。
【0129】次に、半導体基板1の主面に導入された上
記n型不純物、p型不純物のそれぞれを引伸し拡散さ
せ、n型不純物でn型ウエル2nを、p型不純物でp-
型ウエル2pをそれぞれ形成する。不純物の引伸し拡散
は、1200℃程度の窒素雰囲気中で180分程度行う
(図17)。
【0130】半導体基板1のp- 型ウエル2pの主面の
一部の領域(図17のMCで示す領域)にはSRAMの
メモリセルMCが形成される。周辺回路を構成するCM
OSのうち、nチャネル型MISFETはp- 型ウエル
2pの主面の他の領域に形成され、pチャネル型MIS
FETはn型ウエル2nの主面に形成される。
【0131】次に、半導体基板1の主面の酸化シリコン
膜40を希フッ酸水溶液によるエッチングで除去した
後、半導体基板1の主面に新たな酸化シリコン膜43を
形成し、続いて、この酸化シリコン膜43の上に窒化シ
リコン膜44を堆積する。酸化シリコン膜43は熱酸化
法で形成し、10nm程度の膜厚とする。窒化シリコン膜
44はCVD法で形成し、110〜150nm程度の膜厚
とする。次に、この窒化シリコン膜44の上にフォトレ
ジスト膜45を形成し、これをマスクにしたエッチング
でp- 型ウエル2pの素子分離領域の窒化シリコン膜4
4を除去する(図18)。
【0132】次に、上記フォトレジスト膜45をアッシ
ングで除去した後、半導体基板1の主面に新たなフォト
レジスト膜(図示せず)を形成し、p- 型ウエル2pの
主面にチャネルストッパ用のp型不純物(例えばBF2)
を導入する。BF2 は、イオン注入法を使用し、50k
eV程度のエネルギーで7.0×1013/cm2程度導入する。
フォトレジスト膜および窒化シリコン膜44がイオン注
入のマスクとなるので、BF2 は、p- 型ウエル2pの
素子分離領域のみに注入される。
【0133】次に、上記フォトレジスト膜をアッシング
で除去した後、素子分離領域の酸化シリコン膜43を成
長させてフィールド絶縁膜3を形成する。酸化シリコン
膜43の成長は、窒化シリコン膜44を耐酸化マスクに
した熱酸化法で行い、400〜500nm程度の膜厚に成
長させる。このとき、同時にp- 型ウエル2pのフィー
ルド絶縁膜3の下にチャネルストッパ領域4が形成され
る。なお、n型ウエル2nは、p- 型ウエル2pに比べ
て反転領域が発生し難く、素子分離を確実に行うことが
できるので、n型ウエル2nのフィールド絶縁膜3の下
にはチャネルストッパ領域を形成しなくともよい。その
後、半導体基板1の主面の前記窒化シリコン膜44を熱
リン酸を使ったエッチングで除去する(図19)。
【0134】なお、図19において、(A)で示す領域
はメモリセル形成領域を、(B)および(C)で示す領
域は周辺回路形成領域をそれぞれ表している。また、周
辺回路形成領域のうち、(B)で示す領域は周辺回路の
nチャネル型MISFET形成領域、(C)で示す領域
は周辺回路のpチャネル型MISFET形成領域をそれ
ぞれ表している。
【0135】次に、p- 型ウエル2p、n型ウエル2n
のそれぞれの活性領域の主面に酸化シリコン膜(図示せ
ず)を形成する。酸化シリコン膜は熱酸化法で形成し、
12〜14nm程度の膜厚とする。続いて、p- 型ウエル
2p、n型ウエル2nのそれぞれの活性領域の主面に、
メモリセルMCの駆動用MISFETQd1 、Qd2
しきい値電圧調整用の不純物を導入する。しきい値電圧
調整用の不純物としては、例えばBF2 を導入する。B
2 はイオン注入法を使用し、40keV程度のエネルギ
ーで3.4×1013/cm2程度導入する。
【0136】次に、p- 型ウエル2p、n型ウエル2n
のそれぞれの活性領域の主面の前記酸化シリコン膜を希
フッ酸水溶液によるエッチングで除去した後、p- 型ウ
エル2p、n型ウエル2nのそれぞれの活性領域の主面
にメモリセルMCの駆動用MISFETQd1 、Qd2
のゲート絶縁膜5を形成する。ゲート絶縁膜5は熱酸化
法で形成し、その膜厚は9nm程度とする。
【0137】次に、半導体基板1の全面に第1層目のゲ
ート材である多結晶シリコン膜46を堆積する。この多
結晶シリコン膜46は、メモリセルMCの駆動用MIS
FETQd1 、Qd2 のゲート電極6として使用する。
多結晶シリコン膜46はCVD法で形成し、その膜厚は
35〜45nm程度とする。この多結晶シリコン膜46
は、抵抗値を低減するため、その堆積時にn型不純物
(例えばP)が導入される。Pの濃度は、1×1020/c
m2程度である(図20)。
【0138】次に、上記多結晶シリコン膜46の上に酸
化シリコン膜からなる絶縁膜9を堆積する。酸化シリコ
ン膜(絶縁膜9)はCVD法で形成し、その膜厚は12
0〜140nm程度とする。この絶縁膜9は、メモリセル
MCの駆動用MISFETQd1 、Qd2 のゲート電極
6とその上層に形成される導電層とを電気的に分離する
ために形成する。続いて、絶縁膜9の上に形成したフォ
トレジスト膜47をマスクにして絶縁膜9およびその下
層の多結晶シリコン膜46を順次エッチングすることに
より、メモリセルMCの駆動用MISFETQd1 、Q
2 のゲート電極6を形成する(図21)。
【0139】次に、上記フォトレジスト膜47をアッシ
ングで除去した後、半導体基板1の全面に酸化シリコン
膜(図示せず)を堆積する。この酸化シリコン膜はCV
D法で形成し、その膜厚は120〜140nm程度とす
る。続いて、この酸化シリコン膜をRIE(Reactive Io
n Etching)などの異方性エッチングでエッチングして、
駆動用MISFETQd1 、Qd2 のゲート電極6の側
壁にサイドウォールスペーサ8を形成する(図22)。
【0140】次に、駆動用MISFETQd1 、Qd2
のゲート電極6の下を除くp- 型ウエル2p、n型ウエ
ル2nのそれぞれの活性領域の主面のゲート絶縁膜5を
希フッ酸水溶液によるエッチングで除去した後、p-
ウエル2p、n型ウエル2nのそれぞれの活性領域の主
面に新たな酸化シリコン膜(図示せず)を形成する。
【0141】この酸化シリコン膜は熱酸化法で形成し、
10nm程度の膜厚とする。
【0142】続いて、p- 型ウエル2p、n型ウエル2
nのそれぞれの活性領域の主面に、メモリセルMCの転
送用MISFETQt1 、Qt2 のしきい値電圧調整用
の不純物を導入する。しきい値電圧調整用の不純物とし
ては、例えばBF2 を導入する。BF2 は、イオン注入
法を使用し、40keV程度のエネルギーで1.6×1012
/cm2程度導入する。
【0143】次に、p- 型ウエル2p、n型ウエル2n
のそれぞれの活性領域の主面の前記酸化シリコン膜を希
フッ酸水溶液によるエッチングで除去した後、p- 型ウ
エル2p、n型ウエル2nのそれぞれの活性領域の主面
にゲート絶縁膜10を形成する。ゲート絶縁膜10は、
メモリセルMCの転送用MISFETQt1 、Qt2
周辺回路のnチャネル型MISFET、pチャネル型M
ISFETのそれぞれのゲート絶縁膜10として使用す
る。ゲート絶縁膜10は熱酸化法で形成し、その膜厚は
9nm程度とする(図23)。
【0144】次に、半導体基板1の全面に第2層目のゲ
ート材(図示せず)を堆積する。このゲート材は、メモ
リセルMCの転送用MISFETQt1 、Qt2 、周辺
回路のnチャネル型MISFET、pチャネル型MIS
FETのそれぞれのゲート電極11として使用する。ゲ
ート材は、多結晶シリコン膜とタングステンシリサイド
(WSix ) 膜との積層膜(ポリサイド膜)からなる。
下層の多結晶シリコン膜はCVD法で形成し、その膜厚
は35〜45nm程度とする。この多結晶シリコン膜は、
抵抗値を低減するため、その堆積時にn型不純物(例え
ばP)が導入される。Pの濃度は、2.5×1020/cm2
度である。上層のタングステンシリサイドはCVD法で
形成し、その膜厚は55〜65nm程度とする。
【0145】次に、上記第2層目のゲート材(ポリサイ
ド膜)の上に酸化シリコン膜からなる絶縁膜13を堆積
する。酸化シリコン膜(絶縁膜13)はCVD法で形成
し、その膜厚は160〜200nm程度とする。この酸化
シリコン膜からなる絶縁膜13は、メモリセルMCの転
送用MISFETQt1 、Qt2 、周辺回路のnチャネ
ル型MISFET、pチャネル型MISFETのそれぞ
れのゲート電極11とそれらの上層に形成される導電層
とを電気的に分離するために形成する。
【0146】続いて、上記絶縁膜13の上にフォトレジ
スト膜48を形成し、これをマスクにして絶縁膜13お
よびその下層の前記第2層目のゲート材(ポリサイド
膜)を順次エッチングすることにより、メモリセルMC
の転送用MISFETQt1 、Qt2 、周辺回路のnチ
ャネル型MISFET、pチャネル型MISFETのそ
れぞれのゲート電極11(およびワード線WL)を形成
する(図24)。
【0147】次に、上記フォトレジスト膜48をアッシ
ングで除去した後、半導体基板1の主面に新たなフォト
レジスト膜(図示せず)を形成し、これをマスクにして
メモリセルMCの転送用MISFETQt1 、Qt2
形成領域および周辺回路のnチャネル型MISFETの
形成領域のそれぞれの半導体基板1の主面にp型不純物
およびn型不純物を順次導入する。p型不純物として
は、例えばBF2 を導入する。BF2 はイオン注入法を
使用し、40keV程度のエネルギーで1×1013/cm2
度導入する。n型不純物としては、例えばPを導入す
る。Pはイオン注入法を使用し、50keV程度のエネル
ギーで3.5×1013/cm2程度導入する。
【0148】次に、上記フォトレジスト膜をアッシング
で除去した後、半導体基板1の主面に導入した上記n型
不純物、p型不純物のそれぞれを引伸し拡散させ、メモ
リセルMCの転送用MISFETQt1 、Qt2 、周辺
回路のnチャネル型MISFETのそれぞれのソース形
成領域およびドレイン形成領域の半導体基板1の主面に
n型半導体領域12aおよびp型半導体領域14を形成
する。
【0149】n型半導体領域12aおよびp型半導体領
域14は、ゲート電極11に対して自己整合的に形成さ
れる。p型不純物はn型不純物に比べて拡散速度が大き
く、かつn型不純物よりも高エネルギーで導入されるの
で、p型半導体領域14は、n型半導体領域12aの下
に形成される(図25)。
【0150】次に、半導体基板1の主面にフォトレジス
ト膜(図示せず)を形成し、これをマスクにしてn型ウ
エル2n、すなわち周辺回路のpチャネル型MISFE
Tの形成領域の半導体基板1の主面にn型不純物および
p型不純物を順次導入する。
【0151】n型不純物としては、例えばPを導入す
る。Pはイオン注入法を使用し、100keV程度のエネ
ルギーで7×1012/cm2程度導入する。p型不純物とし
ては、例えばBF2 を導入する。BF2 はイオン注入法
を使用し、40keV程度のエネルギーで5×1012/cm2
程度導入する。
【0152】次に、上記フォトレジスト膜をアッシング
で除去した後、半導体基板1の主面に導入した上記n型
不純物、p型不純物のそれぞれを引伸し拡散させ、周辺
回路のpチャネル型MISFETのソース形成領域およ
びドレイン形成領域の半導体基板1の主面にp型半導体
領域50aおよびn型半導体領域51を形成する。p型
半導体領域50aおよびn型半導体領域51は、ゲート
電極11に対して自己整合的に形成される。n型不純物
はp型不純物に比べて高エネルギーで導入されるので、
n型半導体領域51は、p型半導体領域50aの下に形
成される(図26)。
【0153】次に、半導体基板1の主面にフォトレジス
ト膜(図示せず)を形成し、これをマスクにしてメモリ
セルMCの駆動用MISFETQd1 、Qd2 の形成領
域の半導体基板1の主面にn型不純物100を導入する
(図28)。n型不純物100としては、例えばPを導
入する。Pはイオン注入法を使用し、50keV程度のエ
ネルギーで3×1014/cm2程度導入する。
【0154】この時、同時に周辺回路の一部のnチャネ
ル型MISFETのソース形成領域の半導体基板1の主
面にも上記n型不純物を導入する(図28)。このn型
不純物を導入する周辺回路のnチャネル型MISFET
は、その一対の半導体領域の一方向のみに電流が流れ
る、いわゆる非対称構造のnチャネル型MISFETに
限られ、一対の半導体領域の両方向から電流が流れる対
称構造のnチャネル型MISFETにはこのn型不純物
を導入しない。
【0155】一例として、SRAMの周辺回路のうち、
前記メモリブロックMBの一端に配置されたセンスアン
プ回路SAおよびその近傍の回路の構成を図27に示
す。図中、太い破線で囲んだ領域(Yセレクタ回路YS
W、マルチプレクサ、データバスマルチプレクサなど)
のnチャネル型MISFETは対称構造であり、その他
の領域(ビット線負荷回路、ライトリカバリ回路、イコ
ライザ、センスアンプSA(1),SA(2)、メイン
アンプ、出力バッファ、出力MOSなど)のnチャネル
型MISFETは非対称構造である。従って、前記n型
不純物は、この太い破線で囲んだ領域内のnチャネル型
MISFETを除いた他のnチャネル型MISFETの
ソース形成領域にのみ導入する。
【0156】次に、前記フォトレジスト膜をアッシング
で除去した後、半導体基板1の全面に酸化シリコン膜
(図示せず)を堆積する。この酸化シリコン膜はCVD
法で形成し、その膜厚は140〜160nm程度とする。
続いて、この酸化シリコン膜をRIEなどの異方性エッ
チングでエッチングして、メモリセルMCの転送用MI
SFETQt1 、Qt2 、周辺回路のnチャネル型MI
SFETおよびpチャネル型MISFETのそれぞれの
ゲート電極11(ワード線WL)の側壁にサイドウォー
ルスペーサ15を形成する(図28)。
【0157】次に、半導体基板1の主面にフォトレジス
ト膜(図示せず)を形成し、これをマスクにしてp-
ウエル2p、すなわちメモリセルMCの駆動用MISF
ETQd1 、Qd2 の形成領域、転送用MISFETQ
1 、Qt2 の形成領域および周辺回路のnチャネル型
MISFETの形成領域のそれぞれの半導体基板1の主
面にn型不純物を導入する。n型不純物としては、例え
ばAsを導入する。Asはイオン注入法を使用し、50
keV程度のエネルギーで3×1015/cm2程度導入する。
【0158】次に、上記フォトレジスト膜をアッシング
で除去した後、半導体基板1の主面に導入した上記n型
不純物を引伸し拡散させる。メモリセルMCの駆動用M
ISFETQd1 、Qd2 の形成領域の半導体基板1の
主面には、拡散速度および濃度の異なる2種のn型不純
物(P(n型不純物100)およびAs)が導入されて
いるので、Asで高い不純物濃度のn+ 型半導体領域7
bが形成され、その下にP(n型不純物100)でn+
型半導体領域7bよりも低い不純物濃度のn型半導体領
域7aが形成される。すなわち、この引伸し拡散によ
り、2重拡散ドレイン構造の駆動用MISFETQ
1 、Qd2 (および転送用MISFETQt1 、Qt
2 のソース領域)が完成する。n+ 型半導体領域7bお
よびn型半導体領域7aは、駆動用MISFETQ
1 、Qd2 のゲート電極6およびその側壁に形成され
たサイドウォールスペーサ8に対して自己整合的に形成
される(図29)。
【0159】また、メモリセルMCの転送用MISFE
TQt1 、Qt2 の形成領域の半導体基板1の主面には
Asのみが導入されているので、このAsで高い不純物
濃度のn+ 型半導体領域12bが形成される。このn+
型半導体領域12bは、転送用MISFETQt1 、Q
2 のゲート電極11およびその側壁に形成されたサイ
ドウォールスペーサ15に対して自己整合的に形成され
る。転送用MISFETQt1 、Qt2 の形成領域の半
導体基板1の主面には、前の工程で低い不純物濃度のn
型半導体領域12a(およびp型半導体領域14)が形
成されているので、上記引伸し拡散により、LDD構造
の半導体領域12を有する転送用MISFETQt1
Qt2 が完成する(図29)。
【0160】また、周辺回路のnチャネル型MISFE
Tのうち、前記対称構造のnチャネル型MISFETの
形成領域の半導体基板1の主面にはAsのみが導入され
ているので、このAsで高い不純物濃度のn+ 型半導体
領域12bが形成される。このn+ 型半導体領域12b
は、nチャネル型MISFETのゲート電極11および
その側壁に形成されたサイドウォールスペーサ15に対
して自己整合的に形成される。このnチャネル型MIS
FETの形成領域の半導体基板1の主面には、前の工程
で低い不純物濃度のn型半導体領域12a(およびp型
半導体領域14)が形成されているので、上記引伸し拡
散により、LDD構造のnチャネル型MISFETQn
1 が完成する(図29)。
【0161】このように、周辺回路のnチャネル型MI
SFETのうち、nチャネル型MISFETQn1 は、
LDD構造で構成され、かつ低不純物濃度のn型半導体
領域12aの下に低不純物濃度のp型半導体領域14が
形成されているので、短チャネル効果が抑制される。こ
れにより、nチャネル型MISFETQn1 の占有面積
を縮小してメモリセルMCの占有面積を縮小し、SRA
Mの集積度を向上させることができる。
【0162】また、周辺回路のnチャネル型MISFE
Tのうち、前記非対称構造のnチャネル型MISFET
のソース形成領域の半導体基板1の主面にはP(n型不
純物100)およびAsが導入されているので、このソ
ース形成領域にはこのAsで高い不純物濃度のn+ 型半
導体領域7bが形成され、その下にPでn型半導体領域
7aが形成される。このn型半導体領域7aおよびn+
型半導体領域7bは、nチャネル型MISFETのゲー
ト電極11およびその側壁に形成されたサイドウォール
スペーサ15に対して自己整合的に形成される。このn
チャネル型MISFETの形成領域の半導体基板1の主
面には、前の工程で低い不純物濃度のn型半導体領域1
2a(およびp型半導体領域14)が形成されているの
で、上記引伸し拡散により、一方の半導体領域(ドレイ
ン領域)12がLDD構造で、他方の半導体領域(ソー
ス領域)12が2重拡散ドレイン構造のnチャネル型M
ISFETQn2 が完成する(図30)。なお、n型半
導体領域7aは、n型半導体領域12aやp型半導体領
域14よりも高い不純物濃度を持っている。
【0163】このように、周辺回路のnチャネル型MI
SFETのうち、非対称構造のnチャネル型MISFE
Tn2 は、一方の半導体領域(ソース領域)12が2重
拡散ドレイン構造で構成されているので、この半導体領
域(ソース領域)12の抵抗値が低減され、電圧低下を
防止することができる。これにより、メモリセルMCの
情報の書込み動作および読出し動作を速め、SRAMの
動作速度の高速化を図ることができる。
【0164】また、低不純物濃度のn型半導体領域12
aの下に低不純物濃度のp型半導体領域14が形成され
ているので、短チャネル効果が抑制される。これによ
り、nチャネル型MISFETQn2 の占有面積を縮小
してメモリセルMCの占有面積を縮小し、SRAMの集
積度を向上させることができる。
【0165】次に、半導体基板1の主面にフォトレジス
ト膜(図示せず)を形成し、これをマスクにしてメモリ
セルMCの駆動用MISFETQd1 、Qd2 の一方の
半導体領域(ソース領域)7上の絶縁膜(駆動用MIS
FETQd1 、Qd2 のゲート絶縁膜5と同一工程で形
成した絶縁膜)、転送用MISFETQt1 、Qt2
一方の半導体領域(ドレイン領域)12上の絶縁膜(転
送用MISFETQt1 、Qt2 のゲート絶縁膜10と
同一工程で形成した絶縁膜)、周辺回路のnチャネル型
MISFETQnの一方の半導体領域(ドレイン領域)
12上の絶縁膜(nチャネル型MISFETQnのゲー
ト絶縁膜10と同一工程で形成した絶縁膜)のそれぞれ
を開孔して、駆動用MISFETQd1 、Qd2 の一方
の半導体領域(ソース領域)7上にコンタクトホール1
7Aを、転送用MISFETQt1 、Qt2 の一方の半
導体領域(ドレイン領域)12上にコンタクトホール1
7Bを、周辺回路のnチャネル型MISFETQnの一
方の半導体領域(ドレイン領域)12上にコンタクトホ
ール17Cをそれぞれ形成する。
【0166】次に、上記フォトレジスト膜をアッシング
で除去した後、半導体基板1の全面に第3層目のゲート
材(図示せず)を堆積する。このゲート材は、多結晶シ
リコン膜とタングステンシリサイド(WSix ) 膜との
積層膜(ポリサイド膜)からなる。下層の多結晶シリコ
ン膜はCVD法で形成し、その膜厚は25〜35nm程度
とする。この多結晶シリコン膜は、抵抗値を低減するた
め、その堆積時にn型不純物(例えばP)が導入され
る。Pの濃度は、2.5×1020/cm2程度である。
【0167】上層のタングステンシリサイドはCVD法
で形成し、その膜厚は35〜45nm程度とする。
【0168】次に、上記第3層目のゲート材(ポリサイ
ド膜)の上に酸化シリコン膜からなる絶縁膜21を堆積
する。酸化シリコン膜はCVD法で形成し、その膜厚は
125〜155nm程度とする。続いて、この絶縁膜21
の上にフォトレジスト膜49を形成し、これをマスクに
して絶縁膜21およびその下層の第3層目のゲート材
(ポリサイド膜)を順次エッチングすることにより、前
記コンタクトホール17Aを通じてメモリセルMCの駆
動用MISFETQd1 、Qd2 の一方の半導体領域
(ソース領域)7に接続された基準電圧線(VSS) 16
A、前記コンタクトホール17Bを通じて転送用MIS
FETQt1 、Qt2 の一方の半導体領域(ドレイン領
域)12に接続されたパッド層16B、前記コンタクト
ホール17Cを通じて周辺回路のnチャネル型MISF
ETQnの一方の半導体領域(ドレイン領域)12に接
続されたパッド層16Cをそれぞれ形成する(図3
1)。
【0169】次に、上記フォトレジスト膜49をアッシ
ングで除去した後、半導体基板1の全面に酸化シリコン
膜(図示せず)を堆積する。この酸化シリコン膜はCV
D法で形成し、その膜厚は110〜130nm程度とす
る。続いて、この酸化シリコン膜をRIEなどの異方性
エッチングでエッチングして、メモリセルMCの駆動用
MISFETQd1 、Qd2 のゲート電極6の一方の側
壁、基準電圧線(VSS)16A(およびその上の絶縁膜
21)の側壁、転送用MISFETQt1 、Qt2 のゲ
ート電極11(ワード線WL)の一方の側壁、パッド層
16B(およびその上の絶縁膜21)の側壁、周辺回路
のnチャネル型MISFETQnのゲート電極11の一
方の側壁、パッド層16C(およびその上の絶縁膜2
1)のそれぞれの側壁にサイドウォールスペーサ52を
形成する(図32)。
【0170】次に、半導体基板1の全面に酸化シリコン
膜からなる絶縁膜22を堆積した後、その上に第4層目
のゲート材である多結晶シリコン膜53を堆積する(図
33)。この酸化シリコン膜および多結晶シリコン膜5
3はCVD法で形成し、それぞれ20nm程度の膜厚とす
る。多結晶シリコン膜53は、メモリセルMCの負荷用
MISFETQp1 、Qp2 のチャネル領域18N、ド
レイン領域18Pおよびソース領域18Pを構成する導
電層として使用する。
【0171】次に、上記多結晶シリコン膜53にn型不
純物(例えばP)を導入する。Pはイオン注入法を使用
し、20keVのエネルギーで1×1012/cm2程度導入す
る。
【0172】このPは負荷用MISFETQp1 、Qp
2 のしきい値電圧をエンハンスメント型に設定するため
に導入する。
【0173】続いて、上記多結晶シリコン膜53の上に
フォトレジスト膜(図示せず)を形成し、これをマスク
にして多結晶シリコン膜53の一部にp型不純物(例え
ばBF2)を導入する。BF2 はイオン注入法を使用し、
20keV程度のエネルギーで1×1012/cm2程度導入す
る。このBF2 の導入により、負荷用MISFETQp
1 、Qp2 のドレイン領域18Pおよびソース領域18
Pが形成され、このドレイン領域18Pとソース領域1
8Pとの間に負荷用MISFETQp1 、Qp2 のチャ
ネル領域18Nが形成される。
【0174】次に、上記フォトレジスト膜をアッシング
で除去した後、上記多結晶シリコン膜53の上に新たな
フォトレジスト膜54を形成し、これをマスクにして多
結晶シリコン膜53をエッチングすることにより、負荷
用MISFETQp1 、Qp2 のチャネル領域18N、
ドレイン領域18Pおよびソース領域18Pをそれぞれ
形成する(図34)。
【0175】次に、上記フォトレジスト膜54をアッシ
ングで除去した後、半導体基板1の主面に新たなフォト
レジスト膜55を形成し、これをマスクにして周辺回路
のpチャネル型MISFETの形成領域の半導体基板1
の主面にp型不純物を導入して、高い不純物濃度のp+
半導体領域50bを形成する。p型不純物としては、例
えばBF2 を導入する。BF2 はイオン注入法を使用
し、60keV程度のエネルギーで2×1015/cm2程度導
入する。
【0176】上記p+ 半導体領域50bは、pチャネル
型MISFETのゲート電極11、その側壁に形成され
たサイドウォールスペーサ15、52および絶縁膜22
に対して自己整合的に形成される。pチャネル型MIS
FETの形成領域の半導体基板1の主面には、前の工程
で低い不純物濃度のp型半導体領域50a(およびn型
半導体領域51)が形成されているので、このp型半導
体領域50aとp+ 半導体領域50bとでpチャネル型
MISFETの半導体領域(ソース領域、ドレイン領
域)50が形成され、LDD構造のpチャネル型MIS
FETQpが完成する(図35)。
【0177】このように、周辺回路のpチャネル型MI
SFETQnは、LDD構造で構成され、かつ低不純物
濃度のp型半導体領域50aの下に低不純物濃度のn型
半導体領域51が形成されているので、短チャネル効果
が抑制される。これにより、pチャネル型MISFET
Qpの占有面積を縮小してメモリセルMCの占有面積を
縮小し、SRAMの集積度を向上させることができる。
【0178】次に、上記フォトレジスト膜55をアッシ
ングで除去した後、半導体基板1の全面にメモリセルM
Cの負荷用MISFETQp1 、Qp2 のゲート絶縁膜
19を堆積する。このゲート絶縁膜19は酸化シリコン
膜からなる。酸化シリコン膜はCVD法で形成し、その
膜厚は35〜45nm程度とする。
【0179】次に、上記ゲート絶縁膜19の上にフォト
レジスト膜(図示せず)を形成し、これをマスクにして
メモリセルMCの負荷用MISFETQp1 、Qp2
ゲート絶縁膜19、ドレイン領域18P、絶縁膜22、
絶縁膜9などを順次エッチングすることにより、メモリ
セルMCの駆動用MISFETQd1 の一方の半導体領
域(ドレイン領域)7(転送用MISFETQt1 の一
方の半導体領域12)、および駆動用MISFETQd
2 の一方の半導体領域(ドレイン領域)7(転送用MI
SFETQt2 の一方の半導体領域12)のそれぞれの
主面にコンタクトホール23を形成する(図36)。同
図に示すように、このコンタクトホール23の側壁に
は、負荷用MISFETQp1 、Qp2 のドレイン領域
18Pの断面部および駆動用MISFETQd1 、Qd
2 のゲート電極6の一端の主面部がそれぞれ露出する。
【0180】次に、上記フォトレジスト膜をアッシング
で除去した後、半導体基板1の全面に第5層目のゲート
材である多結晶シリコン膜(図示せず)を堆積する。こ
の多結晶シリコン膜は、メモリセルMCの負荷用MIS
FETQp1 、Qp2 のゲート電極20、容量素子Cの
第1電極として使用する。多結晶シリコン膜はCVD法
で形成し、その膜厚は65〜75nm程度とする。この多
結晶シリコン膜は、抵抗値を低減するため、その堆積時
にn型不純物(例えばP)が導入される。Pの濃度は、
1×1020〜1×1021/cm2程度である。
【0181】次に、上記多結晶シリコン膜の上にフォト
レジスト膜(図示せず)を形成した後、これをマスクに
して多結晶シリコン膜をエッチングし、負荷用MISF
ETQp1 、Qp2 のゲート電極20(および容量素子
Cの第1電極)を形成することにより、負荷用MISF
ETQp1 、Qp2 が完成する。その後、上記フォトレ
ジスト膜をアッシングで除去する(図37)。
【0182】上記負荷用MISFETQp2 のゲート電
極20の形成により、このゲート電極20と、駆動用M
ISFETQd1 の一方の半導体領域(ドレイン領域)
7(転送用MISFETQt1 の一方の半導体領域1
2)と、負荷用MISFETQp1 のドレイン領域18
Pと、駆動用MISQd2 のゲート電極6とが前記コン
タクトホール23を通じて相互に接続される。また、同
様に、上記負荷用MISFETQp1 のゲート電極20
の形成により、このゲート電極20と、駆動用MISF
ETQd2 の一方の半導体領域(ドレイン領域)7(転
送用MISFETQt2 の一方の半導体領域12)と、
負荷用MISFETQp2 のドレイン領域18Pと、駆
動用MISQd1 のゲート電極6とがコンタクトホール
23を通じて相互に接続される。
【0183】このように、半導体基板1の主面に形成さ
れた駆動用MISFETQdの一方の半導体領域(ドレ
イン領域)7(転送用MISFETQtの一方の半導体
領域12)と、第1層目のゲート材で構成された駆動用
MISFETQdのゲート電極6と、第4層目のゲート
材で構成された負荷用MISFETQpのドレイン領域
18Pと、第5層目のゲート材で構成された負荷用MI
SFETQpのゲート電極20とを1個のコンタクトホ
ール23を通じて相互に接続することにより、これらの
導電層を複数のコンタクトホールを通じて接続する場合
に比べて、コンタクトホールを形成する工程が低減され
るので、SRAMの製造工程数を低減することができ
る。
【0184】次に、半導体基板1の全面に絶縁膜24を
堆積する。この絶縁膜24は容量素子Cの誘電体膜とし
て使用される。絶縁膜24は、酸化シリコン膜と窒化シ
リコン膜との積層膜からなる。下層の酸化シリコン膜は
CVD法で形成し、その膜厚は9〜11nm程度とする。
上層の窒化シリコン膜はCVD法で形成し、その膜厚は
9〜11nm程度とする。上層の窒化シリコン膜は、負荷
用MISFETQpのチャネル領域18Nに水分が浸入
するのを防ぐバリヤ層として作用し、これにより、負荷
用MISFETQpのしきい値電圧の変動を防止するこ
とができ、負荷用MISFETQpの回路動作の信頼性
を向上させることができる。
【0185】次に、上記絶縁膜24の上にフォトレジス
ト膜(図示せず)を形成し、これをマスクにして絶縁膜
24をエッチングすることにより、負荷用MISFET
Qp1 、Qp2 のソース領域18Pの上にコンタクトホ
ール26Aを、また周辺回路のpチャネル型MISFE
TQpの一方の半導体領域50の上にコンタクトホール
26Bをそれぞれ形成する。その後、上記フォトレジス
ト膜をアッシングで除去する(図38)。
【0186】次に、半導体基板1の全面に第6層目のゲ
ート材である多結晶シリコン膜を堆積する。この多結晶
シリコン膜は、電源電圧線(VCC) 25A、容量素子C
の第2電極(プレート電極)、周辺回路のpチャネル型
MISFETQpの一方の半導体領域50上のパッド層
25Bとして使用する。多結晶シリコン膜はCVD法で
形成し、その膜厚は65〜75nm程度とする。多結晶シ
リコン膜は、抵抗値を低減するためにp型不純物(例え
ばBF2)を導入する。BF2 はイオン注入法を使用し、
40keV程度のエネルギーで3×1015/cm2程度導入す
る。
【0187】次に、上記多結晶シリコン膜の上にフォト
レジスト膜(図示せず)を形成し、これをマスクにして
多結晶シリコン膜をエッチングすることにより、電源電
圧線(VCC) 25A、容量素子Cおよびパッド層25B
をそれぞれ形成する。また、電源電圧線(VCC) 25A
の一部に開孔27を形成する。電源電圧線(VCC) 25
Aは、前記コンタクトホール26Aを通じてメモリセル
MCの負荷用MISFETQp1 、Qp2 のソース領域
18Pに接続される。パッド層25Bは、前記コンタク
トホール26Bを通じて周辺回路のpチャネル型MIS
FETQpの一方の半導体領域50に接続される。その
後、上記フォトレジスト膜をアッシングで除去する(図
39)。
【0188】次に、半導体基板1の全面に層間絶縁膜2
8を堆積する。層間絶縁膜28は、酸化シリコン膜とB
PSG膜との積層膜からなる。下層の酸化シリコン膜は
CVD法で形成し、その膜厚は90〜110nm程度とす
る。上層のBPSG膜はCVD法で形成し、その膜厚は
270〜330nm程度とする。このBPSG膜を堆積し
た後、例えば850℃程度の窒素ガス雰囲気中で半導体
基板1を20分程度アニールすることにより、BPSG
膜の表面を平坦化する。
【0189】次に、上記層間絶縁膜28の上にフォトレ
ジスト膜(図示せず)を形成し、これをマスクにして層
間絶縁膜28、絶縁膜24、絶縁膜19、絶縁膜22な
どをエッチングすることにより、メモリセルMCの転送
用MISFETQt1 、Qt2 の一方の半導体領域12
上にコンタクトホール30Aを形成する。この時、同時
に周辺回路のnチャネル型MISFETQnの一方の半
導体領域12の上にコンタクトホール30Bを、pチャ
ネル型MISFETQpの一方の半導体領域50の上に
コンタクトホール30Cをそれぞれ形成する。その後、
上記フォトレジスト膜をアッシングで除去する(図4
0)。
【0190】次に、半導体基板1の全面に第1層目の配
線材を堆積する。この配線材は、TiW膜(下層)とW
膜(上層)との積層膜からなる。TiW膜とW膜とはそ
れぞれスパッタ法で形成し、W膜の膜厚は300nm程度
とする。続いて、この配線材の上にフォトレジスト膜
(図示せず)を形成し、これをマスクにして配線材をエ
ッチングすることにより、サブアレイSMA上にサブワ
ード線SWLおよび中間導電層29Aを、周辺回路上に
配線29B、29Cをそれぞれ形成した後、上記フォト
レジスト膜をアッシングで除去する。
【0191】上記中間導電層29Aは、コンタクトホー
ル30Aを通じて前記パッド層16Bに接続され、さら
にコンタクトホール17Bを通じてメモリセルMCの転
送用MISFETQt1 、Qt2 の一方の半導体領域1
2に接続される。配線29Bは、コンタクトホール30
Bを通じて前記パッド層16Cに接続され、さらにコン
タクトホール17Cを通じて周辺回路のnチャネル型M
ISFETQnの一方の半導体領域12に接続される。
配線29Cは、コンタクトホール30Cを通じてパッド
層25Bに接続され、さらにコンタクトホール26Bを
通じて周辺回路のpチャネル型MISFETQpの一方
の半導体領域50に接続される(図41)。
【0192】次に、半導体基板1の全面に第2層目の層
間絶縁膜31を堆積する。この層間絶縁膜31は、酸化
シリコン膜、スピンオングラス膜、酸化シリコン膜を順
次積層した3層膜からなる。下層の酸化シリコン膜はC
VD法で形成し、その膜厚は90〜110nm程度とす
る。中間層のスピンオングラス膜はスピン塗布法で堆積
し、その膜厚は200nm程度とする。このスピンオング
ラス膜を堆積した後、エッチバックを行い、その表面を
平坦化する。上層の酸化シリコン膜はCVD法で形成
し、その膜厚は360〜440nm程度とする。
【0193】次に、上記層間絶縁膜31の上にフォトレ
ジスト膜(図示せず)を形成し、これをマスクにして層
間絶縁膜31をエッチングすることにより、サブアレイ
SMA上にコンタクトホール32Aを、周辺回路上にコ
ンタクトホール32B、32Cをそれぞれ形成する。
【0194】次に、上記フォトレジスト膜をアッシング
で除去した後、半導体基板1の全面に第2層目の配線材
を堆積する。この配線材は、バリアメタル膜、Al合金
膜、バリアメタル膜を順次積層した3層膜からなる。バ
リアメタルはTiWで構成され、Al合金は、Cuおよ
びSiを添加したアルミニウムで構成される。TiW膜
とAl合金膜とはそれぞれスパッタ法で形成し、Al合
金膜の膜厚は300nm程度とする。
【0195】次に、上記配線材の上にフォトレジスト膜
(図示せず)を形成し、これをマスクにして配線材をエ
ッチングすることにより、サブアレイSMA上に相補性
データ線DL(第1データ線DL1 、第2データ線DL
2)を、周辺回路上に配線56A、56Bをそれぞれ形成
した後、上記フォトレジスト膜をアッシングで除去す
る。
【0196】相補性データ線DLのうち、第1データ線
DL1 は、前記コンタクトホール32Aを通じて中間導
電層29Aに接続され、次いでコンタクトホール30A
を通じてパッド層16Bに接続され、さらにコンタクト
ホール17Bを通じてメモリセルの転送用MISFET
Qt1 の一方の半導体領域(ドレイン領域)12に接続
される。第2データ線DL2 は、前記コンタクトホール
32Aを通じて中間導電層29Aに接続され、次いでコ
ンタクトホール30Aを通じてパッド層16Bに接続さ
れ、さらにコンタクトホール17Bを通じて転送用MI
SFETQt2の一方の半導体領域(ドレイン領域)1
2に接続される。
【0197】このように、相補性データ線DLと転送用
MISFETQtの一方の半導体領域(ドレイン領域)
12とを中間導電層29Aおよびパッド層16Bを介し
て接続することにより、コンタクトホール32A、コン
タクトホール30A、コンタクトホール17Bのそれぞ
れの合わせ余裕が不要となるので、転送用MISFET
Qtの半導体領域(ドレイン領域)12の面積を縮小す
ることができる。
【0198】これにより、メモリセルMCの占有面積を
縮小し、SRAMの集積度を向上させることができる。
また、これにより、転送用MISFETQtの半導体領
域(ドレイン領域)12の容量を低減することができる
ので、メモリセルMCの情報書込み動作および情報読出
し動作を速め、SRAMの動作速度の高速化を図ること
ができる。
【0199】配線56Aは、コンタクトホール32Bを
通じて前記配線29Bに接続され、次いでコンタクトホ
ール30Bを通じてパッド層16Cに接続され、さらに
コンタクトホール17Cを通じて周辺回路のnチャネル
型MISFETQnの一方の半導体領域12に接続され
る。配線56Bは、コンタクトホール32Cを通じて前
記配線29Cに接続され、次いでコンタクトホール30
Cを通じてパッド層25Bに接続され、さらにコンタク
トホール26Bを通じて周辺回路のpチャネル型MIS
FETQpの一方の半導体領域50に接続される(図4
2)。
【0200】このように、配線56Aと周辺回路のnチ
ャネル型MISFETQnの一方の半導体領域12とを
配線29Bおよびパッド層16Cを介して接続すること
により、コンタクトホール32B、コンタクトホール3
0B、コンタクトホール17Cのそれぞれの合わせ余裕
が不要となるので、周辺回路のnチャネル型MISFE
TQnの半導体領域12の面積を縮小することができ
る。
【0201】これにより、周辺回路の占有面積を縮小
し、SRAMの集積度を向上させることができる。ま
た、これにより、周辺回路のnチャネル型MISFET
Qnの半導体領域12の容量を低減することができるの
で、メモリセルMCの情報書込み動作および情報読出し
動作を速め、SRAMの動作速度の高速化を図ることが
できる。
【0202】また、配線56Bと周辺回路のpチャネル
型MISFETQpの一方の半導体領域50とを配線2
9Cおよびパッド層25Bを介して接続することによ
り、コンタクトホール32C、コンタクトホール26B
のそれぞれの合わせ余裕が不要となるので、周辺回路の
pチャネル型MISFETQpの半導体領域50の面積
を縮小することができる。
【0203】これにより、周辺回路の占有面積を縮小
し、SRAMの集積度を向上させることができる。ま
た、これにより、周辺回路のpチャネル型MISFET
Qpの半導体領域50の容量を低減することができるの
で、メモリセルMCの情報書込み動作および情報読出し
動作を速め、SRAMの動作速度の高速化を図ることが
できる。
【0204】次に、半導体基板1の全面に第3層目の層
間絶縁膜33を堆積する。この層間絶縁膜33は、例え
ば酸化シリコン膜、酸化シリコン膜、スピンオングラス
膜、酸化シリコン膜を順次積層した4層膜からなる。酸
化シリコン膜はCVD法で形成する。中間層のスピンオ
ングラス膜はスピン塗布法で堆積し、その膜厚は200
nm程度とする。スピンオングラス膜を堆積した後、エッ
チバックを行い、その表面を平坦化する。
【0205】次に、半導体基板1の全面に第3層目の配
線材を堆積する。この配線材は、バリアメタル膜、Al
合金膜、バリアメタル膜を順次積層した3層膜からな
る。バリアメタルはTiWで構成され、Al合金は、C
uおよびSiを添加したアルミニウムで構成される。T
iW膜とAl合金膜とはそれぞれスパッタ法で形成し、
Al合金膜の膜厚は800nm程度とする。
【0206】次に、上記配線材の上にフォトレジスト膜
(図示せず)を形成し、これをマスクにして配線材をエ
ッチングすることにより、サブアレイSMA上にメイン
ワード線MWLを形成する。続いて、上記フォトレジス
ト膜をアッシングで除去した後、半導体基板1の全面に
ファイナルパッシベーション膜34を堆積する。このフ
ァイナルパッシベーション膜34は、酸化シリコン膜、
酸化シリコン膜、窒化シリコン膜、ポリイミド樹脂膜を
順次積層した4層膜からなる。酸化シリコン膜、窒化シ
リコン膜はそれぞれCVD法で形成する。ポリイミド樹
脂膜はスピン塗布法で堆積し、その膜厚は10000nm
程度とする(図43)。
【0207】以上の工程により、本実施例のSRAMが
完成する。
【0208】
【実施例2】本実施例のSRAMは、サブアレイSMA
において、メモリセルMCの駆動用MISFETQ
1 、Qd2 に共通のソース線として構成される基準電
圧線(VSS) 16Aの形状の一部が前記実施例のものと
異なっている。
【0209】すなわち、本実施例では、図44、図45
に示すように、第3層目のゲート材形成工程で形成され
る基準電圧線(VSS) 16Aの一部(図45の○印で囲
んだ箇所)を行方向に延在することにより、駆動用MI
SFETQd1 の一方の半導体領域(ドレイン領域)7
(転送用MISFETQt1 の一方の半導体領域12)
の上部をこの基準電圧線(VSS) 16Aと転送用MIS
FETQt1 のゲート電極11(ワード線WL1)とで囲
み、同じく駆動用MISFETQd2 の一方の半導体領
域(ドレイン領域)7(転送用MISFETQt2 の一
方の半導体領域12)の上部をこの基準電圧線(VSS)
16Aと転送用MISFETQt2 のゲート電極11
(ワード線WL2) とで囲んでいる。すなわち、基準電
圧線(VSS) 16A上には125〜155nm程度の厚い
膜厚の酸化シリコン膜21が、ワード線(WL)上には
100〜200nm程度の厚い膜厚の酸化シリコン膜13
がそれぞれ形成されているので、駆動用MISFETQ
1 、Qd2 の半導体領域(ドレイン領域)7は、これ
ら厚い膜厚の酸化シリコン膜13、21で囲まれた構成
になる。
【0210】このようにすると、一方の駆動用MISF
ETQdの半導体領域(ドレイン領域)7上に、この半
導体領域(ドレイン領域)7と、一方の負荷用MISF
ETQpのドレイン領域18Pと、他方の負荷用MIS
FETQpのゲート電極20と、他方の駆動用MISF
ETQdのゲート電極6とを相互に接続するコンタクト
ホール23を開孔する際、その合わせ余裕を大きくする
ことができる。
【0211】すなわち、コンタクトホール23の開孔位
置がずれた場合でも、酸化シリコン膜13、21がエッ
チングで削れる量は、それらの膜厚に比べて充分小さい
ので、酸化シリコン膜13、21がエッチングのバッフ
ァ層として作用する。これにより、駆動用MISFET
Qdの半導体領域(ドレイン領域)7の面積を縮小する
ことができるので、メモリセルMCの占有面積を縮小
し、SRAMの集積度を向上させることができる。
【0212】
【実施例3】前記実施例1のSRAMのメモリセルMC
は、第5層目のゲート材形成工程で形成される負荷用M
ISFETQp1 、Qp2 のそれぞれのゲート電極20
と、第6層目のゲート材形成工程で形成される電源電圧
線(VCC) 25Aとの間に2個の容量素子Cを配置して
いるが、本実施例のSRAMは、図46に示すように、
駆動用MISFETQd1 、Qd2 のゲート電極(6)
と、この駆動用MISFETQd1 、Qd2 のソース領
域(7)に接続される基準電圧線(VSS) 16Aとの間
に2個の容量素子Cを配置している。
【0213】すなわち、容量素子Cは、駆動用MISF
ETQd1 、Qd2 のそれぞれのゲート電極(6)を第
1電極とし、その上層の基準電圧線(VSS) 16Aを第
2電極(プレート電極)とし、このゲート電極(6)と
基準電圧線(VSS) 16Aとの間の絶縁膜を誘電体膜と
するスタック(積層)構造で構成されている。
【0214】次に、上記容量素子Cの具体的な製造方法
について、図47〜図53を用いて説明する。なお、以
下の説明では、周辺回路のnチャネル型MISFET、
pチャネル型MISFETの製造方法の説明は省略す
る。
【0215】まず、前記実施例1と同様、半導体基板1
のp- 型ウエル2pの活性領域の主面にメモリセルMC
の駆動用MISFETQd1 、Qd2 のゲート絶縁膜5
を形成した後、半導体基板1の全面に第1層目のゲート
材である多結晶シリコン膜(図示せず)を堆積する。続
いて、この多結晶シリコン膜の上に形成したフォトレジ
スト膜57をマスクにしてこの多結晶シリコン膜をエッ
チングすることにより、駆動用MISFETQd1 、Q
2 のそれぞれのゲート電極6を形成する(図47)。
【0216】次に、上記フォトレジスト膜をアッシング
で除去した後、半導体基板1の全面に絶縁膜58を堆積
する(図48)。この絶縁膜58は、例えばCVD法で
形成した酸化シリコン膜(下層)およびCVD法で形成
した窒化シリコン膜(上層)の積層膜からなる。また、
この絶縁膜58は、酸化シリコン膜と窒化シリコン膜と
の積層膜に代えて、窒化シリコン膜のみで構成してもよ
い。
【0217】次に、半導体基板1の全面に第2層目のゲ
ート材である多結晶シリコン膜59をCVD法で形成す
る(図49)。この多結晶シリコン膜59は、抵抗値を
低減するため、その堆積時にn型不純物(例えばP)が
導入される。
【0218】次に、図示は省略するが、半導体基板1の
- 型ウエル2pの活性領域の主面に転送用MISFE
TQt1 、Qt2 のしきい値電圧調整用の不純物を導入
した後、p- 型ウエル2pの活性領域の主面の酸化シリ
コン膜を希フッ酸水溶液によるエッチングで除去し、新
たに熱酸化法でゲート絶縁膜10を形成する。
【0219】次に、図示は省略するが、半導体基板1の
全面に第3層目のゲート材を堆積した後、その上にフォ
トレジスト膜を形成し、これをマスクにして第3層目の
ゲート材をエッチングすることにより、転送用MISF
ETQt1 、Qt2 のそれぞれのゲート電極11(およ
びワード線WL)を形成する。このゲート電極11(お
よびワード線WL)は、多結晶シリコン膜とタングステ
ンシリサイド(WSix ) 膜との積層膜(ポリサイド
膜)からなる。下層の多結晶シリコン膜は、抵抗値を低
減するため、その堆積時にn型不純物(例えばP)が導
入される。
【0220】次に、図示は省略するが、上記フォトレジ
スト膜をアッシングで除去した後、半導体基板1の主面
に新たなフォトレジスト膜を形成し、これをマスクにし
て転送用MISFETQt1 、Qt2 の形成領域の半導
体基板1の主面にp型不純物(例えばBF2)およびn型
不純物(例えばP)を順次導入した後、上記フォトレジ
スト膜をアッシングで除去し、半導体基板1の主面に導
入した上記n型不純物、p型不純物のそれぞれを引伸し
拡散させることにより、転送用MISFETQt1 、Q
2 のソース形成領域およびドレイン形成領域の半導体
基板1の主面にn型半導体領域12aおよびp型半導体
領域14を形成する。
【0221】次に、半導体基板1の主面にフォトレジス
ト膜(図示せず)を形成し、これをマスクにして駆動用
MISFETQd1 、Qd2 の形成領域の半導体基板1
の主面にn型不純物(例えばP)を導入した後、上記フ
ォトレジスト膜をアッシングで除去する。続いて、半導
体基板1の主面にフォトレジスト膜(図示せず)を形成
し、これをマスクにして駆動用MISFETQd1 、Q
2 および転送用MISFETQt1 、Qt2 の形成領
域の半導体基板1の主面にn型不純物(例えばAs)を
導入する。
【0222】次に、上記フォトレジスト膜をアッシング
で除去した後、半導体基板1の主面に導入した上記n型
不純物を引伸し拡散させる。駆動用MISFETQ
1 、Qd2 の形成領域の半導体基板1の主面には、拡
散速度および濃度の異なる2種のn型不純物(Pおよび
As)が導入されているので、Asで高い不純物濃度の
+ 型半導体領域7bが形成され、その下にPで低い不
純物濃度のn型半導体領域7aが形成される。これによ
り、半導体基板1の主面に駆動用MISFETQd1
Qd2 のそれぞれの半導体領域(ソース領域およびドレ
イン領域)7が形成され、駆動用MISFETQd1
Qd2 が完成する(図50)。
【0223】次に、半導体基板1の主面にフォトレジス
ト膜60を形成した後、これをマスクにして前記絶縁膜
58上の多結晶シリコン膜(第2層目のゲート材)59
をエッチングし、駆動用MISFETQd1 、Qd2
ゲート電極6を覆うように多結晶シリコン膜59を残す
(図51)。多結晶シリコン膜59の下層の絶縁膜58
は、窒化シリコン膜(およびその下層の酸化シリコン
膜)で構成されているので、この窒化シリコン膜がエッ
チングのストッパとなり、駆動用MISFETQd1
Qd2 のゲート電極6の削れを防止することができる。
【0224】次に、半導体基板1の全面に絶縁膜61を
堆積する。この絶縁膜61は、CVD法で形成した酸化
シリコン膜からなる。次に、この絶縁膜61上にフォト
レジスト膜62を形成し、これをマスクにして絶縁膜6
1、絶縁膜58およびゲート絶縁膜5のそれぞれを開孔
して駆動用MISFETQd1 、Qd2 の一方の半導体
領域(ソース領域)7上にコンタクトホール17Aを形
成する(図52)。
【0225】次に、上記フォトレジスト膜62をアッシ
ングで除去した後、半導体基板1の全面に第4層目のゲ
ート材(図示せず)を堆積する。このゲート材は、多結
晶シリコン膜とタングステンシリサイド(WSix ) 膜
との積層膜(ポリサイド膜)からなる。多結晶シリコン
膜には、その抵抗値を低減するため、堆積時にn型不純
物(例えばP)が導入される。
【0226】次に、上記第4層目のゲート材(ポリサイ
ド膜)の上にフォトレジスト膜63を形成し、これをマ
スクにして第4層目のゲート材(ポリサイド膜)を順次
エッチングすることにより、前記コンタクトホール17
Aを通じて駆動用MISFETQd1 、Qd2 の一方の
半導体領域(ソース領域)7に接続された基準電圧線
(VSS) 16Aを形成する。また同時に、駆動用MIS
FETQd1 、Qd2 のそれぞれのゲート電極6を第1
電極とし、基準電圧線(VSS) 16Aを第2電極(プレ
ート電極)とし、このゲート電極6と基準電圧線
(VSS) 16Aとの間の絶縁膜58、絶縁膜61を誘電
体膜とするスタック(積層)構造の容量素子Cを形成す
る(図53)。
【0227】このようにして形成される本実施例の容量
素子Cは、駆動用MISFETQd1 、Qd2 のそれぞ
れのゲート電極6上の前記多結晶シリコン膜59がコン
タクトホール17Bの側壁を通じて基準電圧線(VSS)
16Aに接続された構成になっている。これにより、ゲ
ート電極6と基準電圧線(VSS) 16Aとの間の誘電体
膜(絶縁膜58、絶縁膜61)を実効的に薄くすること
ができるので、大容量の容量素子Cを形成することがで
き、メモリセルMCのα線ソフトエラー耐性を向上させ
ることができる。
【0228】
【実施例4】図54に示すように、本実施例のSRAM
のメモリセルMCは、半導体基板1の主面上に形成した
第1導電層で駆動用MISFETQd1 、Qd2 のゲー
ト電極6を構成し、このゲート電極6の上層に形成した
第2導電層で転送用MISFETQt1 、Qt2 のゲー
ト電極11(ワード線WL)を構成し、このゲート電極
11(ワード線WL)の上層に形成した第3導電層で基
準電圧線(VSS) 16Aを構成している。
【0229】また、図55に示すように、上記基準電圧
線(VSS) 16Aの上層に形成した第4導電層で負荷用
MISFETQp1 、Qp2 のゲート電極20を構成
し、このゲート電極20の上層に形成した第5導電層で
負荷用MISFETQp1 、Qp2 のソース領域18
P、チャネル領域18Nおよびドレイン領域18Pをそ
れぞれ構成し、さらにこの第5導電層で電源電圧線(V
CC) 25Aを構成している。すなわち、電源電圧線(V
CC) 25Aは、負荷用MISFETQp1 、Qp2のソ
ース領域18P、チャネル領域18Nおよびドレイン領
域18Pと一体に形成されている。
【0230】このように、本実施例のメモリセルMCと
前記実施例1のメモリセルMCとは、負荷用MISFE
TQp1 、Qp2 のソース領域18P、チャネル領域1
8Nおよびドレイン領域18Pを構成する導電層と、負
荷用MISFETQp1 、Qp2 のゲート電極20を構
成する導電層の上下の配置が逆になっている。なお、図
面を見易くするため、図55は、負荷用MISFETQ
1 、Qp2 のゲート電極20の下層に形成された基準
電圧線(VSS) 16A、駆動用MISFETQd1 、Q
2 、転送用MISFETQt1 、Qt2 、フィールド
絶縁膜3などの図示が省略してある。
【0231】次に、本実施例の負荷用MISFETQp
1 、Qp2 の具体的な製造方法について図56〜図59
を用いて説明する。なお、以下の説明では、メモリセル
MCの基準電圧線(VSS) 16A、駆動用MISFET
Qd1 、Qd2 、転送用MISFETQt1 、Qt2
周辺回路のnチャネル型MISFET、pチャネル型M
ISFETの製造方法の説明は省略する。
【0232】まず、半導体基板1の絶縁膜64上に第4
層目のゲート材である多結晶シリコン膜(図示せず)を
堆積する。図示はしないが、この絶縁膜64の下層に
は、第3層目のゲート材で構成された基準電圧線
(VSS) 16Aが形成されている。この多結晶シリコン
膜はCVD法で形成し、その抵抗値を低減するため、堆
積時にn型不純物(例えばP)を導入する。続いて、こ
の多結晶シリコン膜の上にフォトレジスト膜65を形成
し、これをマスクにして多結晶シリコン膜をエッチング
することにより、絶縁膜64上に負荷用MISFETQ
1 、Qp2 のそれぞれのゲート電極20を形成する
(図56)。
【0233】次に、上記フォトレジスト膜65をアッシ
ングで除去した後、半導体基板1の全面にCVD法で酸
化シリコン膜(図示せず)を堆積し、この酸化シリコン
膜をRIEなどの異方性エッチングでエッチングして、
負荷用MISFETQp1 、Qp2 のそれぞれのゲート
電極20の側壁にサイドウォールスペーサ66を形成す
る(図57)。
【0234】次に、負荷用MISFETQp1 、Qp2
のゲート電極20を熱酸化してその表面に負荷用MIS
FETQp1 、Qp2 のゲート絶縁膜67を形成する
(図58)。この熱酸化により、負荷用MISFETQ
1 、Qp2 のゲート電極20の角部が熱変形して丸み
を帯びた形状となる。
【0235】次に、半導体基板1の全面に第5層目のゲ
ート材である多結晶シリコン膜をCVD法で堆積する。
続いて、この多結晶シリコン膜に負荷用MISFETQ
1、Qp2 のしきい値電圧をエンハンスメント型に設
定するためのn型不純物(例えばP)をイオン注入法で
導入した後、この多結晶シリコン膜の上にフォトレジス
ト膜68を形成する。続いて、このフォトレジスト膜6
8をマスクにして多結晶シリコン膜の一部にp型不純物
(例えばBF2)を導入し、負荷用MISFETQp1
Qp2 のドレイン領域18Pおよびソース領域18Pを
形成し、このドレイン領域18Pとソース領域18Pと
の間に負荷用MISFETQp1 、Qp2 のチャネル領
域18Nを形成することにより、負荷用MISFETQ
1 、Qp2 が完成する(図59)。
【0236】このようにして形成される本実施例の負荷
用MISFETQp1 、Qp2 は、ゲート電極20の側
壁をサイドウォールスペーサ66で保護し、かつゲート
電極20を熱酸化してその角部を丸くすることにより、
ゲート電極20上に形成されるゲート絶縁膜67の耐圧
を向上させることができる。また、ゲート絶縁膜67を
熱酸化法で形成することにより、CVD法で形成したゲ
ート絶縁膜に比べて耐圧が向上する。これにより、負荷
用MISFETQp1 、Qp2 の高信頼化を図ることが
できる。
【0237】なお、本実施例のSRAMのメモリセルM
Cにおいて、駆動用MISFETQd1 、Qd2 のゲー
ト電極6、転送用MISFETQt1 、Qt2 のゲート
電極11(ワード線WL)、基準電圧線(VSS) 16A
のそれぞれは、図60に示すようなパターンで構成して
もよい。
【0238】同様に、負荷用MISFETQp1 、Qp
2 のゲート電極20、負荷用MISFETQp1 、Qp
2 のソース領域18P、チャネル領域18Nおよびドレ
イン領域18P、電源電圧線(VCC) 25Aのそれぞれ
は、図61に示すようなパターンで構成してもよい。な
お、図面を見易くするため、図61は、負荷用MISF
ETQp1 、Qp2 のゲート電極20の下層に形成され
た基準電圧線(VSS)16A、駆動用MISFETQd
1 、Qd2 、転送用MISFETQt1 、Qt2 、フィ
ールド絶縁膜3などの図示が省略してある。
【0239】以上、本発明者によってなされた発明を実
施例に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施例
に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲
で種々変更可能であることはいうまでもない。
【0240】
【発明の効果】本願によって開示される発明のうち、代
表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、
以下の通りである。
【0241】(1).本発明によれば、負荷用MISFET
のゲート電極と、このゲート電極の上を覆う大面積の電
源電圧線との間で容量素子Cを構成することにより、大
容量の容量素子を形成することができるので、SRAM
のメモリセルのα線ソフトエラー耐性を向上させること
ができる。
【0242】(2).本発明によれば、電源電圧線の一部に
開孔を形成してその比抵抗値を低減することにより、電
源電圧線を通じてメモリセルに供給される電源電位の低
下を抑制することができるので、SRAMの動作の安定
化を図ることができる。
【0243】(3).本発明によれば、半導体基板の主面に
形成された一方の駆動用MISFETのドレイン領域
と、一方の負荷用MISFETのゲート電極と、他方の
負荷用MISFETのドレイン領域と、他方の駆動用M
ISFETのゲート電極とを1個のコンタクトホールを
通じて相互に接続することにより、これらの導電層を複
数のコンタクトホールを通じて接続する場合に比べて、
コンタクトホールの占有面積に相当する分、メモリセル
の占有面積を縮小することができるので、SRAMの高
集積化を図ることができる。また、これらの導電層を複
数のコンタクトホールを通じて接続する場合に比べて、
SRAMの製造工程数を低減することができる。
【0244】(4).本発明によれば、駆動用MISFET
のドレイン領域上に形成したコンタクトホールの周囲を
厚い絶縁膜で囲むことにより、コンタクトホールを開孔
する際の合わせ余裕を大きくすることができるので、駆
動用MISFETのドレイン領域の面積を縮小すること
ができ、SRAMの高集積化を図ることができる。
【0245】(5).本発明によれば、基準電圧線を構成す
る導電層で形成したパッド層を介して転送用MISFE
Tのドレイン領域にデータ線を接続することにより、ド
レイン領域上に形成するコンタクトホールの合わせ余裕
が不要となるので、転送用MISFETのドレイン領域
の面積を縮小することができ、SRAMの高集積化を図
ることができる。
【0246】(6).本発明によれば、基準電圧線を構成す
る導電層で形成したパッド層を介して周辺回路の一部を
構成するnチャネル型MISFETの一方の半導体領域
に配線を接続することにより、この半導体領域上に形成
するコンタクトホールの合わせ余裕が不要となるので、
nチャネル型MISFETの半導体領域の面積を縮小す
ることができ、SRAMの高集積化を図ることができ
る。
【0247】(7).本発明によれば、電源電圧線を構成す
る導電層で形成したパッド層を介して周辺回路の一部を
構成するpチャネル型MISFETの一方の半導体領域
に配線を接続することにより、この半導体領域上に形成
するコンタクトホールの合わせ余裕が不要となるので、
pチャネル型MISFETの半導体領域の面積を縮小す
ることができ、SRAMの高集積化を図ることができ
る。
【0248】(8).本発明によれば、周辺回路の一部を構
成する非対称構造のnチャネル型MISFETのソース
領域を2重拡散ドレイン構造とすることにより、ソース
領域の抵抗値が低減され、電圧低下を防止することがで
きるので、SRAMの高速動作を図ることができる。
【0249】(9).本発明によれば、低濃度のn型半導体
領域の下に低濃度のp型半導体領域を形成することによ
り、nチャネル型MISFETの短チャネル効果を低減
することができるので、SRAMの高集積化、高信頼化
を図ることができる。
【0250】(10). 本発明によれば、低濃度のp型半導
体領域の下に低濃度のn型半導体領域を形成することに
より、pチャネル型MISFETの短チャネル効果を低
減することができるので、SRAMの高集積化、高信頼
化を図ることができる。
【0251】(11). 本発明によれば、電源電圧線を構成
する導電層の下層の絶縁膜を酸化シリコン膜とその上に
形成した窒化シリコン膜との積層膜で構成することによ
り、この導電層をエッチングして電源電圧線を形成する
際、下層の絶縁膜の削れを防止することができるので、
この導電層とその下層の絶縁膜とさらにその下層の導電
層とで構成される容量素子の耐圧を向上させることがで
き、SRAMのメモリセルのα線ソフトエラー耐性を向
上させることができる。
【0252】(12). 本発明によれば、負荷用MISFE
Tのゲート電極の側壁にサイドウォールスペーサを形成
することにより、このゲート電極の角部がサイドウォー
ルスペーサで保護され、また、このゲート電極を熱酸化
することにより、その角部が丸くなるので、負荷用MI
SFETのゲート絶縁膜の耐圧を向上させることがで
き、SRAMの高信頼化を図ることができる。
【0253】また、負荷用MISFETのゲート絶縁膜
を熱酸化法で形成することにより、CVD法で形成した
ゲート絶縁膜に比べてその耐圧が向上するので、SRA
Mの高信頼化を図ることができる。
【0254】(13). 本発明によれば、駆動用MISFE
Tのゲート電極と基準電圧線との間で形成される容量素
子の誘電体膜を構成する絶縁膜と第2絶縁膜との間に第
2導電層が介在することにより、実効的に誘電体膜の膜
厚を薄くすることができるので、容量素子の容量増大を
図ることができ、SRAMのメモリセルのα線ソフトエ
ラー耐性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例である半導体集積回路装置の
メモリセルを示す半導体基板の要部断面図である。
【図2】本発明の一実施例である半導体集積回路装置の
全体の概略構成(チップレイアウト)図である。
【図3】図2の一部を拡大して示す概略構成図(チップ
レイアウト)である。
【図4】本発明の一実施例である半導体集積回路装置の
メモリセルの等価回路図である。
【図5】本発明の一実施例である半導体集積回路装置の
サブアレイのパターンレイアウトを示す要部平面図であ
る。
【図6】本発明の一実施例である半導体集積回路装置の
サブアレイのパターンレイアウトを示す要部平面図であ
る。
【図7】本発明の一実施例である半導体集積回路装置の
サブアレイのパターンレイアウトを示す要部平面図であ
る。
【図8】本発明の一実施例である半導体集積回路装置の
サブアレイのパターンレイアウトを示す要部平面図であ
る。
【図9】本発明の一実施例である半導体集積回路装置の
メモリセルのパターンレイアウトを模式的に示す斜視図
である。
【図10】本発明の一実施例である半導体集積回路装置
のサブアレイのパターンレイアウトを示す要部平面図で
ある。
【図11】本発明の一実施例である半導体集積回路装置
のサブアレイのパターンレイアウトを示す要部平面図で
ある。
【図12】本発明の一実施例である半導体集積回路装置
のサブアレイのパターンレイアウトを示す要部平面図で
ある。
【図13】本発明の一実施例である半導体集積回路装置
のサブアレイのパターンレイアウトを示す要部平面図で
ある。
【図14】本発明の一実施例である半導体集積回路装置
のサブアレイのパターンレイアウトを示す要部平面図で
ある。
【図15】本発明の一実施例である半導体集積回路装置
の製造方法を示す半導体基板の要部断面図である。
【図16】本発明の一実施例である半導体集積回路装置
の製造方法を示す半導体基板の要部断面図である。
【図17】本発明の一実施例である半導体集積回路装置
の製造方法を示す半導体基板の要部断面図である。
【図18】本発明の一実施例である半導体集積回路装置
の製造方法を示す半導体基板の要部断面図である。
【図19】本発明の一実施例である半導体集積回路装置
の製造方法を示す半導体基板の要部断面図である。
【図20】本発明の一実施例である半導体集積回路装置
の製造方法を示す半導体基板の要部断面図である。
【図21】本発明の一実施例である半導体集積回路装置
の製造方法を示す半導体基板の要部断面図である。
【図22】本発明の一実施例である半導体集積回路装置
の製造方法を示す半導体基板の要部断面図である。
【図23】本発明の一実施例である半導体集積回路装置
の製造方法を示す半導体基板の要部断面図である。
【図24】本発明の一実施例である半導体集積回路装置
の製造方法を示す半導体基板の要部断面図である。
【図25】本発明の一実施例である半導体集積回路装置
の製造方法を示す半導体基板の要部断面図である。
【図26】本発明の一実施例である半導体集積回路装置
の製造方法を示す半導体基板の要部断面図である。
【図27】本発明の一実施例である半導体集積回路装置
の周辺回路の一部を示す回路図である。
【図28】本発明の一実施例である半導体集積回路装置
の製造方法を示す半導体基板の要部断面図である。
【図29】本発明の一実施例である半導体集積回路装置
の製造方法を示す半導体基板の要部断面図である。
【図30】本発明の一実施例である半導体集積回路装置
の製造方法を示す半導体基板の要部断面図である。
【図31】本発明の一実施例である半導体集積回路装置
の製造方法を示す半導体基板の要部断面図である。
【図32】本発明の一実施例である半導体集積回路装置
の製造方法を示す半導体基板の要部断面図である。
【図33】本発明の一実施例である半導体集積回路装置
の製造方法を示す半導体基板の要部断面図である。
【図34】本発明の一実施例である半導体集積回路装置
の製造方法を示す半導体基板の要部断面図である。
【図35】本発明の一実施例である半導体集積回路装置
の製造方法を示す半導体基板の要部断面図である。
【図36】本発明の一実施例である半導体集積回路装置
の製造方法を示す半導体基板の要部断面図である。
【図37】本発明の一実施例である半導体集積回路装置
の製造方法を示す半導体基板の要部断面図である。
【図38】本発明の一実施例である半導体集積回路装置
の製造方法を示す半導体基板の要部断面図である。
【図39】本発明の一実施例である半導体集積回路装置
の製造方法を示す半導体基板の要部断面図である。
【図40】本発明の一実施例である半導体集積回路装置
の製造方法を示す半導体基板の要部断面図である。
【図41】本発明の一実施例である半導体集積回路装置
の製造方法を示す半導体基板の要部断面図である。
【図42】本発明の一実施例である半導体集積回路装置
の製造方法を示す半導体基板の要部断面図である。
【図43】本発明の一実施例である半導体集積回路装置
の製造方法を示す半導体基板の要部断面図である。
【図44】本発明の一実施例である半導体集積回路装置
のサブアレイのパターンレイアウトを示す要部平面図で
ある。
【図45】本発明の他の実施例である半導体集積回路装
置のメモリセルのパターンレイアウトを模式的に示す斜
視図である。
【図46】本発明の他の実施例である半導体集積回路装
置のメモリセルの等価回路図である。
【図47】本発明の他の実施例である半導体集積回路装
置の製造方法を示す半導体基板の要部断面図である。
【図48】本発明の他の実施例である半導体集積回路装
置の製造方法を示す半導体基板の要部断面図である。
【図49】本発明の他の実施例である半導体集積回路装
置の製造方法を示す半導体基板の要部断面図である。
【図50】本発明の他の実施例である半導体集積回路装
置の製造方法を示す半導体基板の要部断面図である。
【図51】本発明の他の実施例である半導体集積回路装
置の製造方法を示す半導体基板の要部断面図である。
【図52】本発明の他の実施例である半導体集積回路装
置の製造方法を示す半導体基板の要部断面図である。
【図53】本発明の他の実施例である半導体集積回路装
置の製造方法を示す半導体基板の要部断面図である。
【図54】本発明の他の実施例である半導体集積回路装
置のサブアレイのパターンレイアウトを示す要部平面図
である。
【図55】本発明の他の実施例である半導体集積回路装
置のサブアレイのパターンレイアウトを示す要部平面図
である。
【図56】本発明の他の実施例である半導体集積回路装
置の製造方法を示す半導体基板の要部断面図である。
【図57】本発明の他の実施例である半導体集積回路装
置の製造方法を示す半導体基板の要部断面図である。
【図58】本発明の他の実施例である半導体集積回路装
置の製造方法を示す半導体基板の要部断面図である。
【図59】本発明の他の実施例である半導体集積回路装
置の製造方法を示す半導体基板の要部断面図である。
【図60】本発明の他の実施例である半導体集積回路装
置のサブアレイのパターンレイアウトを示す要部平面図
である。
【図61】本発明の他の実施例である半導体集積回路装
置のサブアレイのパターンレイアウトを示す要部平面図
である。
【符号の説明】
1 半導体基板(チップ) 2p p- 型ウエル 2n n型ウエル 3 フィールド絶縁膜 4 チャネルストッパ領域 5 ゲート絶縁膜 6 ゲート電極 7 半導体領域 7a n型半導体領域 7b n+ 型半導体領域 8 サイドウォールスペーサ 9 絶縁膜 10 ゲート絶縁膜 11 ゲート電極 12 半導体領域 12a n型半導体領域 12b n+ 型半導体領域 13 絶縁膜 14 p型半導体領域 15 サイドウォールスペーサ 16A 基準電圧線(VSS) 16B パッド層 16C パッド層 17A コンタクトホール 17B コンタクトホール 18 多結晶シリコン膜 18N チャネル領域 18P ソース領域 18P ドレイン領域 19 ゲート絶縁膜 20 ゲート電極 21 絶縁膜 22 絶縁膜 23 コンタクトホール 24 絶縁膜 25A 電源電圧線(VCC) 25B パッド層 26A コンタクトホール 26B コンタクトホール 27 開孔 28 層間絶縁膜 29A 中間導電層 29B 配線 29C 配線 30A コンタクトホール 30B コンタクトホール 30C コンタクトホール 31 層間絶縁膜 32A コンタクトホール 32B コンタクトホール 32C コンタクトホール 33 層間絶縁膜 34 ファイナルパッシベーション膜 35 フォトレジスト膜 40 酸化シリコン膜 41 窒化シリコン膜 42 フォトレジスト膜 43 酸化シリコン膜 44 窒化シリコン膜 45 フォトレジスト膜 46 多結晶シリコン膜 47 フォトレジスト膜 48 フォトレジスト膜 49 フォトレジスト膜 50 半導体領域 50a p型半導体領域 50b p+ 型半導体領域 51 n型半導体領域 52 サイドウォールスペーサ 53 多結晶シリコン膜 54 フォトレジスト膜 55 フォトレジスト膜 56A 配線 56B 配線 57 フォトレジスト膜 58 絶縁膜 59 多結晶シリコン膜 60 フォトレジスト膜 61 絶縁膜 62 フォトレジスト膜 63 フォトレジスト膜 64 絶縁膜 65 フォトレジスト膜 66 サイドウォールスペーサ 67 ゲート絶縁膜 68 フォトレジスト膜 100 n型不純物 C 容量素子 DL 相補性データ線 DL1 第1データ線 DL2 第2データ線 LOAD ロード回路 MB メモリブロック MC メモリセル MWL メインワード線 SA センスアンプ SMA サブアレイ SWL サブワード線 Qd1 駆動用MISFET Qd2 駆動用MISFET Qn1 nチャネル型MISFET Qn2 nチャネル型MISFET Qp pチャネル型MISFET Qp1 負荷用MISFET Qp2 負荷用MISFET Qt1 転送用MISFET Qt2 転送用MISFET WL ワード線 WL1 第1ワード線 WL2 第2ワード線 XDEC Xデコーダ回路 YDEC Yデコーダ回路 YSW Yスイッチ回路
フロントページの続き (72)発明者 目黒 怜 東京都小平市上水本町5丁目20番1号 株 式会社日立製作所武蔵工場内 (72)発明者 朝山 匡一郎 東京都小平市上水本町5丁目20番1号 株 式会社日立製作所武蔵工場内 (72)発明者 藤田 絵里 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ヶ窪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 青砥 敏郎 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 森田 貞幸 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 小池 淳義 東京都小平市上水本町5丁目20番1号 株 式会社日立製作所武蔵工場内 (72)発明者 児島 雅之 東京都小平市上水本町5丁目20番1号 株 式会社日立製作所武蔵工場内 (72)発明者 木口 保雄 東京都小平市上水本町5丁目20番1号 株 式会社日立製作所武蔵工場内 (72)発明者 須向 一行 東京都小平市上水本町5丁目20番1号 株 式会社日立製作所武蔵工場内 (72)発明者 金井 史幸 東京都小平市上水本町5丁目20番1号 株 式会社日立製作所武蔵工場内 (72)発明者 橋本 直孝 東京都国分寺市東恋ヶ窪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 山中 俊明 東京都国分寺市東恋ヶ窪1丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内

Claims (14)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ワード線で制御される転送用MISFE
    Tと、駆動用MISFETおよび負荷用MISFETか
    らなるフリップフロップ回路とでメモリセルが構成され
    たSRAMを有する半導体集積回路装置であって、半導
    体基板の主面上に形成した第1導電膜で前記駆動用MI
    SFETのゲート電極を構成し、前記半導体基板の主面
    上に形成した第2導電膜で前記転送用MISFETのゲ
    ート電極を構成し、前記第1および第2導電膜の上層に
    形成した第3導電膜で前記負荷用MISFETのチャネ
    ル領域、ソース領域およびドレイン領域を構成し、前記
    第3導電層の上層に形成した第4導電膜で前記負荷用M
    ISFETのゲート電極を構成し、前記第4導電膜の上
    層に形成した第5導電膜で前記負荷用MISFETのソ
    ース領域に接続される電源電圧線を構成し、前記電源電
    圧線を前記負荷用MISFETと重なるように配置した
    ことを特徴とする半導体集積回路装置。
  2. 【請求項2】 前記第1および第2導電膜の上層に形成
    した第6導電膜で前記駆動用MISFETのソース領域
    に接続される基準電圧線を構成し、前記第6導電膜の上
    層に前記負荷用MISFETのチャネル領域、ソース領
    域およびドレイン領域を構成する第3導電膜を形成し、
    前記負荷用MISFETが設けられていない領域上の前
    記第6導電層に開孔を形成したことを特徴とする請求項
    1記載の半導体集積回路装置。
  3. 【請求項3】 一方の駆動用MISFETのドレイン領
    域上に形成したコンタクトホールを通じて前記一方の駆
    動用MISFETのドレイン領域、一方の負荷用MIS
    FETのゲート電極、他方の駆動用MISFETのゲー
    ト電極、他方の負荷用MISFETのドレイン領域のそ
    れぞれを相互に接続したことを特徴とする請求項1記載
    の半導体集積回路装置。
  4. 【請求項4】 前記第1および第2導電膜の上層に形成
    した第6導電膜で前記駆動用MISFETのソース領域
    に接続される基準電圧線を構成し、前記第6導電膜の上
    層に前記負荷用MISFETのチャネル領域、ソース領
    域およびドレイン領域を構成する第3導電膜を形成し、
    前記コンタクトホールの周囲を前記第2導電膜および前
    記第6導電膜で囲み、前記第2導電膜および前記第6導
    電膜の上層に厚い絶縁膜を形成したことを特徴とする請
    求項3記載の半導体集積回路装置。
  5. 【請求項5】 前記第1および第2導電膜の上層に形成
    した第6導電膜で前記駆動用MISFETのソース領域
    に接続される基準電圧線を構成し、前記第6導電膜の上
    層に前記負荷用MISFETのチャネル領域、ソース領
    域およびドレイン領域を構成する第3導電膜を形成し、
    前記転送用MISFETのドレイン領域上に前記第6導
    電膜でパッド層を形成し、前記パッド層を介して前記転
    送用MISFETのドレイン領域にデータ線を接続した
    ことを特徴とする請求項1記載の半導体集積回路装置。
  6. 【請求項6】 前記第1および第2導電膜の上層に形成
    した第6導電膜で前記駆動用MISFETのソース領域
    に接続される基準電圧線を構成し、前記第6導電膜の上
    層に前記負荷用MISFETのチャネル領域、ソース領
    域およびドレイン領域を構成する第3導電膜を形成し、
    前記SRAMの周辺回路の一部を構成するnチャネル型
    MISFETの一方の半導体領域上に前記第6導電膜で
    パッド層を形成し、前記パッド層を介して前記nチャネ
    ル型MISFETの一方の半導体領域に配線を接続した
    ことを特徴とする請求項1記載の半導体集積回路装置。
  7. 【請求項7】 前記第1および第2導電膜の上層に形成
    した第6導電膜で前記駆動用MISFETのソース領域
    に接続される基準電圧線を構成し、前記第6導電膜の上
    層に前記負荷用MISFETのチャネル領域、ソース領
    域およびドレイン領域を構成する第3導電膜を形成し、
    前記SRAMの周辺回路の一部を構成するpチャネル型
    MISFETの一方の半導体領域上に前記第5導電層で
    パッド層を形成し、前記パッド層を介して前記pチャネ
    ル型MISFETの一方の半導体領域に配線を接続した
    ことを特徴とする請求項1記載の半導体集積回路装置。
  8. 【請求項8】 前記SRAMの周辺回路の一部を構成す
    る非対称構造のnチャネル型MISFETのソース領域
    を高濃度のn+ 型半導体領域と低濃度のn型半導体領域
    とで構成した2重拡散ドレイン構造とし、ドレイン領域
    を高濃度のn+ 型半導体領域と低濃度のn型半導体領域
    とで構成したLDD構造としたことを特徴とする請求項
    1記載の半導体集積回路装置。
  9. 【請求項9】 前記SRAMの周辺回路の一部を構成す
    るnチャネル型MISFETのソース領域、ドレイン領
    域のそれぞれを高濃度のn+ 型半導体領域と低濃度のn
    型半導体領域とで構成したLDD構造とし、前記低濃度
    のn型半導体領域の下に低濃度のp型半導体領域を形成
    したことを特徴とする請求項1記載の半導体集積回路装
    置。
  10. 【請求項10】 前記SRAMの周辺回路の一部を構成
    するpチャネル型MISFETのソース領域、ドレイン
    領域のそれぞれを高濃度のp+ 型半導体領域と低濃度の
    p型半導体領域とで構成したLDD構造とし、前記低濃
    度のp型半導体領域の下に低濃度のn型半導体領域を形
    成したことを特徴とする請求項1記載の半導体集積回路
    装置。
  11. 【請求項11】 前記負荷用MISFETのゲート電極
    を構成する第4導電膜と前記電源電圧線を構成する第5
    導電膜との間の絶縁膜を、酸化シリコン膜とその上に形
    成した窒化シリコン膜との積層膜で構成したことを特徴
    とする請求項1記載の半導体集積回路装置。
  12. 【請求項12】 ワード線で制御される転送用MISF
    ETと、駆動用MISFETおよび負荷用MISFET
    からなるフリップフロップ回路とでメモリセルが構成さ
    れたSRAMを有する半導体集積回路装置の製造方法で
    あって、半導体基板の主面上に形成した第1導電膜で前
    記駆動用MISFETのゲート電極を形成する工程、前
    記半導体基板の主面上に形成した第2導電膜で前記転送
    用MISFETのゲート電極を形成する工程、前記第1
    および第2導電膜の上層に形成した第3導電膜で前記駆
    動用MISFETのソース領域に接続される基準電圧線
    を形成する工程、前記第3導電膜の上層に形成した第4
    導電膜で前記負荷用MISFETのチャネル領域、ソー
    ス領域およびドレイン領域を形成する工程、前記駆動用
    MISFETのドレイン領域上にコンタクトホールを形
    成する工程、前記第4導電膜の上層に形成した第5導電
    膜で前記負荷用MISFETのゲート電極を形成し、前
    記コンタクトホールを通じて前記駆動用MISFETの
    ドレイン領域、前記負荷用MISFETのゲート電極、
    他方の駆動用MISFETのゲート電極、他方の負荷用
    MISFETのドレイン領域のそれぞれを相互に接続す
    る工程を有することを特徴とする半導体集積回路装置の
    製造方法。
  13. 【請求項13】 ワード線で制御される転送用MISF
    ETと、駆動用MISFETおよび負荷用MISFET
    からなるフリップフロップ回路とでメモリセルが構成さ
    れたSRAMを有する半導体集積回路装置の製造方法で
    あって、半導体基板の主面上に形成した第1導電膜で前
    記駆動用MISFETのゲート電極を形成する工程、前
    記半導体基板の主面上に形成した第2導電膜で前記転送
    用MISFETのゲート電極を形成する工程、前記第1
    および第2導電膜の上層に形成した第3導電膜で前記駆
    動用MISFETのソース領域に接続される基準電圧線
    を形成する工程、前記第3導電膜の上層に形成した第4
    導電膜で前記負荷用MISFETのゲート電極を形成す
    る工程、前記第4導電膜の上層に形成した絶縁膜をエッ
    チングして前記負荷用MISFETのゲート電極の側壁
    にサイドウォールスペーサを形成する工程、前記第4導
    電膜を熱酸化してその表面に前記負荷用MISFETの
    ゲート絶縁膜を形成する工程、前記負荷用MISFET
    のゲート絶縁膜の上層に形成した第5導電膜で前記負荷
    用MISFETのチャネル領域、ソース領域およびドレ
    イン領域を形成する工程を有することを特徴とする半導
    体集積回路装置の製造方法。
  14. 【請求項14】 ワード線で制御される転送用MISF
    ETと、駆動用MISFETおよび負荷用MISFET
    からなるフリップフロップ回路とでメモリセルが構成さ
    れたSRAMを有する半導体集積回路装置の製造方法で
    あって、半導体基板の主面上に形成した第1導電膜で前
    記駆動用MISFETのゲート電極を形成する工程、前
    記第1導電膜の上層に絶縁膜を形成する工程、前記絶縁
    膜の上層に第2導電膜を形成する工程、前記半導体基板
    の主面に不純物を導入して前記駆動用MISFETのソ
    ース領域、ドレイン領域を形成する工程、前記第2導電
    膜をエッチングして前記駆動用MISFETのゲート電
    極の上層のみに前記第2導電膜を残す工程、前記第2導
    電膜の上層に第2絶縁膜を形成する工程、前記第2絶縁
    膜および前記絶縁膜を順次エッチングして前記駆動用M
    ISFETのソース領域上にコンタクトホールを形成す
    る工程、前記第2絶縁膜の上層に形成した第3導電膜を
    エッチングすることにより、前記コンタクトホールを通
    じて前記駆動用MISFETのソース領域に接続される
    基準電圧線を形成すると共に、前記コンタクトホールの
    側壁を通じて前記駆動用MISFETのゲート電極上の
    前記第2導電膜と前記基準電圧線とを接続する工程を有
    することを特徴とする半導体集積回路装置の製造方法。
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