JPH06232372A - 半導体記憶装置 - Google Patents

半導体記憶装置

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JPH06232372A
JPH06232372A JP5014378A JP1437893A JPH06232372A JP H06232372 A JPH06232372 A JP H06232372A JP 5014378 A JP5014378 A JP 5014378A JP 1437893 A JP1437893 A JP 1437893A JP H06232372 A JPH06232372 A JP H06232372A
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conductive layer
electrode
film
gate
pair
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Shinichi Horiba
信一 堀場
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Abstract

(57)【要約】 【目的】SRAMにおいてα線耐性を向上させるために
容量素子の容量値を増加させる。 【構成】駆動MOSトランジスタT1 (T2 )のゲート
電極1c(1b)を容量素子C2 (C1 )の下部電極と
し、かつこのゲート電極からなる下部電極とその上の容
量誘電体膜20とその上の容量上部電極17とを同じ平
面形状にパターニングする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は半導体記憶装置に係わ
り、特に絶縁ゲート電効果トランジスタ(本明細書では
MOSトランジスタと称す)を有してスタティック型メ
モリセルを構成する半導体記憶装置に関する。
【0002】
【従来の技術】一対の駆動MOSトランジスタと、一対
の駆動MOSトランジスタのそれぞれのドレインに接続
された一対の転送MOSトランジスタおよび一対の負荷
素子とを有したスタティック型メモリセルは例えば特開
昭55−72069号公報に開示されているようによく
知られている。
【0003】一方、このスタティック型メモリセルにお
いて、メモリチップの封止に用いる材料配線材料からの
α線によるソフトエラーの対策として、駆動用MOSト
ランジスタと転送MOSトランジスタと負荷素子との接
続点(ノード)に容量素子を付加したりその容量を増加
させる対策が種々とられている。
【0004】この容量もしくは容量素子としては、ノー
ド部におけるMOSトランジスタの拡散層によるPN接
合容量の増加やこのノード部に付加するMOS容量があ
げられる。
【0005】その一つとして特開平2−150062号
公報では、駆動MOSトランジスタのゲート電極を構成
するためにパターニングされた下層導電層と、接地電位
に接続するように別にパターニングされた上層導電層と
の交叉部分にMOS容量を構成した対策が提案されてい
る。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】上記従来技術は、ノー
ド部におけるMOSトランジスタのソース,ドレインと
なるn+ 拡散層とp形シリコン基板(p形ウェル)との
間に形成されるPN接合容量やMOSトランジスタのゲ
ート酸化膜によるゲート酸化膜容量に加えて、上述した
ように駆動MOSトランジスタのゲート電極を容量下部
電極としたMOS容量を付加してα線耐量を増加させよ
うとしたものである。
【0007】しかしながら近年メモリセルの面積が縮少
されてくると上記従来技術では上下層導電層の交叉部に
MOS容量を形成しているので、十分の容量値を得るこ
とはできない。また、容量値を増やすために間の容量誘
電体膜を薄くすると、上層導電層をドライエッチングで
パターニングする際に薄い容量誘電体膜もエッチングさ
れ、さらに所望形状にパターニングされてあるゲート電
極の下層導電層もエッチングされてしまう。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明の特徴は、一対の
駆動MOSトランジスタと、前記一対の駆動MOSトラ
ンジスタのそれぞれのドレインに接続された一対の転送
MOSトランジスタおよび一対の負荷素子とを有し、か
つ前記駆動MOSトランジスタのそれぞれのゲート電極
を下部電極とする一対の容量素子を有したスタティック
型メモリセルを具備せる半導体記憶装置において、前記
容量素子の下部電極となりかつその一部が前記ゲート電
極を構成する下層導電層とその上に容量誘電体膜を介し
て設けられ前記容量素子の上部電極となる上層導電層と
を有し、前記下層導電層と前記上層導電層とは同じ平面
形状に形成されている半導体記憶装置にある。
【0009】
【実施例】以下図面を参照して本発明を説明する。
【0010】図5は本発明が対象とするスタティック型
メモリセルの等価回路図である。
【0011】一対の駆動MOSトランジスタT1 ,T2
の各一方のドレインが他方のゲートに接続され、それぞ
れのドレインには負荷抵抗R1 ,R2 が接続され、
1 ,T2 のソースは所定の電位(例えば接地電位)V
SSに固定され、R1 ,R2 の他端には電源電圧VCCが印
加されて、T1 ,T2 ,R1 ,R2 から成るフリップフ
ロップ回路に微小な電流を供給している。さらにこのフ
リップフロップ回路の蓄積ノードN1 , N2 には転送M
OSトランジスタT3 ,T4 及び容量素子C1 ,C2
接続されている。この容量素子C1 ,C2 はα線照射に
よる電位変動を防止するため、すなわちソフトエラーを
防止するために形成されている。
【0012】尚、図5において符号1はワード線を示
し、符号2a,2bはデータ線を示している。また負荷
抵抗R1 ,R2 には一般に高抵抗ポリシリコンが用いら
れる。
【0013】図1は本発明の一実施例の半導体チップの
断面図である。n形シリコン基板15にPウェル16が
形成され、その表面に各MOSトランジスタを分離する
フィールドシリコン酸化膜8が形成され、各トランジス
タ形成領域上にはゲート酸化膜9が形成されている。多
結晶シリコン膜等の導電膜を用いた第1層目の導電層の
第1の部分により転送MOSトランジスタのゲート電極
1aが形成され、導層の第2の部分により駆動MOSト
ランジスタのゲート電極1cが形成されている。この第
1層目の導電層の第2の部分は容量素子の容量下部電極
となる。また駆動MOSトランジスタのゲート電極1c
を構成する第1層目の導電層の第2の部分はゲート酸化
膜9が一部エッチングされた孔を通して、転送MOSト
ランジスタのソース拡散層3dに直接接続されている。
そしてこの第2の部分上に酸化シリコン膜20からなる
容量誘電体膜20が形成され、その上に容量素子の容量
上部電極17となる第2層目の導電層17が多結晶シリ
コン膜等の導電膜で形成されている。ここで容量下部電
極となりその一部がゲート電極1cとなる第1層目の導
電層の第2の部分と容量素子の容量上部電極17となる
第2層目の導電層とは、図に示すように同一形状にパタ
ーニングされている。そして多結晶シリコンや金属シリ
サイドなどによる導電膜の第3層目の導電層12の一端
がシリコン酸化膜10に形成されて接続孔19bを通し
て容量上部電極17に接続し、他端(図示せず)が接地
電位VSSに固定されている。
【0014】この容量素子は蓄積ノードの拡散層3dに
電荷を供給することができる。高抵抗素子は第4層目の
導電層である多結晶シリコンに形成された高抵抗部7d
により構成されている。電源電圧VCCから供給される微
小電流は低抵抗部7bを通してゲート電極1c及び転送
MOSトランジスタのソース拡散層3dに流れる。
【0015】次に本実施例を平面図を用いてさらに説明
する。図2(A),(B)は本実施例のレイアウト図で
あり、図2(A)は第1層目の導電層すなわちゲート電
極と第2,3層目の導電層の平面レイアウト図、図2
(B)は、第4層目の導電膜とアルミニウム電極の平面
レイアウト図である。
【0016】図2(A)においてワード線1aは転送M
OSトランジスタT3 ,T4 の共通ゲートとなってい
る。この転送MOSトランジスタT3 ,T4 のドレイン
拡散層3a,3bには接続孔4a,4bを通してアルミ
ニウム電極などのデータ線2a,2bが接続されてい
る。さらに転送MOSトランジスタT3 ,T4 のソース
3c,3dには駆動MOSトランジスタT1 ,T2 のゲ
ート電極1c,1bが接続孔5b,5aを通して直接接
続されている。また駆動MOSトランジスタT1 ,T2
のソース3f,3eには接地電位VSSに固定されてい
る。第3層目の導電層12は容量素子の上部電極と接続
孔19a,19bを通して接続されており、さらに接続
孔14a,14bに接続され接地電位VSSを与えてい
る。この平面図において、駆動MOSトランジスタのゲ
ート電極(ゲート電極を構成する第1層目の導電層の第
2の部分)1c,1bすなわち容量下部電極と第2層目
の導電層による容量上部電極17とは同一平面形状とな
っている。
【0017】また図2(B)に示すように抵抗ポリシリ
は電源電圧VCCを高抵抗部7c,7d低抵抗部7a,7
bから接続孔6a,6bを通りゲート電極及び拡散層に
供給している。
【0018】次に本実施例メモリセルの製造方法を図3
(A)〜(E)に示す断面図により、工程順に説明す
る。
【0019】まずn形シリコン基板15内にp形のウェ
ル16をボロンイオン注入と熱拡散法により形成した
後、MOSトランジスタの絶縁分離領域を形成するため
に厚さ100〜1000nmのフィールドシリコン酸化
膜8を選択酸化法などにより形成しMOSトランジスタ
の能動領域となる部分に厚さ10〜50nmのゲート酸
化膜9を形成する〔図3(A)〕。
【0020】次にゲート酸化膜9の一部に接続孔5bを
形成し多結晶シリコンなどの第1層目の導電層をウェハ
全面に堆積した後、膜厚10〜50nmのシリコン酸化
膜を容量誘電体膜20として形成するためにCVD法に
よって堆積する。続いてCVD法により膜厚50〜10
0nmの容量素子上部電極17を形成する第1層目の導
電層である多結晶シリコン膜を堆積し、第2層目の導電
層,誘電体膜および第1層目の導電層をフォトリソグラ
フィとドライエッチングにより同一形状にパターニング
加工しゲート電極1a,1cを形成し、このゲート電極
をマスクにして、ヒ素のイオン注入によりソース,ドレ
インとなるn形不純物拡散層3b,3dを形成する〔図
3(B)〕。
【0021】次に膜厚10〜100nmのシリコン酸化
膜10を形成し、駆動MOSトランジスタのソース拡散
層の一部に接続孔14a,14bを形成すると同時に、
容量素子上部電極17上にも接続孔19a,19bを形
成する。次に第3層目の導電膜となる多結晶シリコン膜
又は金属シリサイド膜をCVD法やスパッタ法を用い5
0〜500nmの厚さに堆積し、ドーズ量1014〜10
16cm-2でヒ素またはリンなどのn形不純物のイオン打
込みを行って、フォトリソグラフィーとドライエッチン
グにより加工し導電膜12を形成する〔図3(C)〕。
【0022】次にシリコン酸化膜13を厚さ50〜50
0nm堆積し、接続孔6bを形成する。
【0023】さらにシリコン酸化膜を10〜100nm
堆積し、異方性エッチングによりサイドウォール22を
形成する。次に第4層目の導電膜となる多結晶シリコン
膜をCVD法により50〜500nmの厚さに堆積し、
フォトリソグラフィーとドライエッチングによりパター
ニングした後、さらにマスクとしてフォトレジストをパ
ターニングし、ヒ素またはリンなどのn形不純物をドー
ズ量1014〜1016cm-2でイオン注入し、低抵抗部7
b及び高抵抗部7dを形成する〔図3(D)〕。
【0024】さらにCVD法によりシリコン酸化膜とB
PSG膜の2層層間絶縁膜11を100〜1000nm
の厚さに堆積し接続孔4bを開孔した後、アルミニウム
電極2bを100〜2000nmの厚さで形成し、フォ
トリソグラフィーとドライエッチングによりパターニン
グする〔図3(E)〕。
【0025】従来のα線対策ではゲート電極構成の下層
導電層と上層導電層の交叉領域がMOS容量素子となっ
ていたが、本実施例ではゲート電極(ゲート電極を構成
する第1層目の導電層)の全面上に上部容量素子を形成
しているため従来例より容量素子面積を20〜40%程
度増やすことができる。また従来例では上層の導電層を
パターニングのためのドライエッチングで層間容量膜が
薄いため、オーバーエッチ時にエッチングされてしまい
下層のゲート電極や拡散層がエッチングされてしまうと
いう問題があったが、本実施例ではゲート電極パターニ
ングのドライエッチング時に容量素子上部電極と容量誘
電体膜を同時にエッチングすることにより容量素子を形
成しているのでそのような問題はない。また従来プロセ
スに比べ大幅な製造工程の増加もない。
【0026】図4は本発明の他の実施例を示す断面図で
ある。尚、図4において図1と同一もしくは類似の個所
は同じ符号で示しているから重複する説明は省略する。
この実施例では容量誘電体膜としてシリコン酸化膜23
とシリコン窒化膜24を用いている。シリコン窒化膜の
誘電率はシリコン酸化膜の約2倍であるため、シリコン
酸化膜のみの容量膜に比べさらに容量を大きくすること
ができる。これによりさらにソフトエラー耐性が向上す
る。
【0027】また、上記実施例では負荷素子として高抵
抗ポリシリを用いたが、TFTを用いても同様の効果を
得ることができる。またトランジスタはn形シリコン基
板内に形成されたp形ウェル内のnチャネルMOSトラ
ンジスタを用いて説明したがp形シリコン基板に形成さ
れるnチャネルMOSトランジスタを用いても同様の効
果を得ることができる。
【0028】
【発明の効果】以上説明したように本発明はゲート電極
を下部電極とし容量誘電体膜をはさんで上部電極を形成
しゲートエッチング時に上部電極及び容量誘電体膜を同
時にエッチングすることにより容量素子を形成している
のでプロセス上製作が簡単で、ソフトエラー耐性の高い
スタティック形MOSメモリーを実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例を示す断面図である。
【図2】本発明の一実施例を示す平面図である。
【図3】本発明の一実施例の製造方法を工程順に示す断
面図である。
【図4】本発明の他の実施例を示す断面図である。
【図5】本発明が対象とするスタティックメモリの等価
回路図である。
【符号の説明】
1 ワード線 1a,1b,1c ゲート電極 2a,2b アルミニウム電極(データ線) 3a〜3f ドレインまたはソース拡散層 4a,4b,5a,5b,5c,6a,6b,14a,
14b,19a,19b 接続孔 7a,7b 導電膜の低抵抗部 7c,7d 導電膜の高抵抗部 8,10,13,23 シリコン酸化膜 9 ゲート酸化膜 11 層間絶縁膜 12 導電層 15 n形シリコン基板 16 pウェル 17 容量上部電極 20 容量誘電体膜 22 サイドウォール 23 シリコン酸化膜 24 シリコン窒化膜

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 一対の駆動MOSトランジスタと、前記
    一対の駆動MOSトランジスタのそれぞれのドレインに
    接続された一対の転送MOSトランジスタおよび一対の
    負荷素子とを有し、かつ前記駆動MOSトランジスタの
    それぞれのゲート電極を下部電極とする一対の容量素子
    を有したスタティック型メモリセルを具備せる半導体記
    憶装置において、前記容量素子の下部電極となりかつそ
    の一部が前記ゲート電極を構成する下層導電層とその上
    に容量誘電体膜を介して設けられ前記容量素子の上部電
    極となる上層導電層とを有し、前記下層導電層と前記上
    層導電層とは同じ平面形状に形成されていることを特徴
    とする半導体記憶装置。
  2. 【請求項2】 前記容量素子の上部電極となる前記上層
    導電層は前記駆動MOSトランジスタのソースを接地電
    位に固定する導電膜に接続されていることを特徴とする
    請求項1記載に半導体記憶装置。
  3. 【請求項3】 前記上層および下層導電層のそれぞれは
    多結晶シリコンを有して構成されていることを特徴とす
    る請求項1に記載の半導体記憶装置。
JP5014378A 1993-02-01 1993-02-01 半導体記憶装置 Expired - Lifetime JPH0773115B2 (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19542240A1 (de) * 1994-11-11 1996-05-15 Nec Corp Halbleitervorrichtung und Verfahren zu ihrer Herstellung
US6333542B2 (en) 1998-05-01 2001-12-25 Nec Corporation Semiconductor device and method of manufacturing the same
US6440790B1 (en) 1997-02-14 2002-08-27 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Method of making semiconductor device having an insulating film positioned between two similarly shaped conductive films

Cited By (4)

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