JPH06302785A - 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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JPH06302785A
JPH06302785A JP5179575A JP17957593A JPH06302785A JP H06302785 A JPH06302785 A JP H06302785A JP 5179575 A JP5179575 A JP 5179575A JP 17957593 A JP17957593 A JP 17957593A JP H06302785 A JPH06302785 A JP H06302785A
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film
conductive film
misfet
load
region
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Shuji Ikeda
修二 池田
Kazuo Yoshizaki
和夫 吉崎
Koichi Imato
宏一 今任
Yasushi Yamazaki
康司 山▲ざき▼
Soichiro Hashiba
総一郎 橋場
Keiichi Yoshizumi
圭一 吉住
Yasuko Yoshida
安子 吉田
Kosuke Okuyama
幸祐 奥山
Kazuji Fukuda
和司 福田
Chiemi Mori
ちえみ 森
Junichi Takano
純一 高野
Mitsugi Oshima
貢 大島
Toshiaki Yamanaka
俊明 山中
Kazuishi Tomita
一石 富田
Takeshi Tabata
剛 田畑
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 SRAMのメモリセルのα線ソフトエラー耐
性を向上させる。また、SRAMの回路動作の信頼性を
向上させる。 【構成】 ワード線で制御される転送用MISFET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を構成したSRA
Mにおいて、負荷用MISFETQp1,Qp2 の上層に
電源電圧線(VCC) に固定された大面積のプレート電極
28を配置し、このプレート電極28と負荷用MISF
ETとの間でスタック構造の容量素子C1,C2 を形成す
る。また、負荷用MISFETQp1,Qp2 のドレイン
領域26Pの上部のプレート電極28に開孔29Aを形
成し、負荷用MISFETQp1,Qp2 のソース領域2
6P−ドレイン領域26P間のリーク電流の発生を防止
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。
【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
メモリセルを備えている。
【0003】メモリセルの転送用MISFETは、ソー
ス領域、ドレイン領域の一方がフリップフロップ回路の
入出力端子に接続され、他方が相補性データ線に接続さ
れる。また、転送用MISFETの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MISFE
Tの導通、非導通が制御される。
【0004】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。一方の駆動用MI
SFETのドレイン領域には一方の転送用MISFET
のソース領域乃至ドレイン領域の一方が接続され、ソー
ス領域には基準電圧線が接続される。また、この駆動用
MISFETのゲート電極には他方の転送用MISFE
Tのソース領域乃至ドレイン領域の一方が接続される。
【0005】負荷用抵抗素子の一端側には転送用MIS
FETのソース領域乃至ドレイン領域の一方が接続さ
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。
【0006】特開平3−234055号公報および特願
平5−4502号には、上記のようなSRAMの高集積
化に最適な技術が記載されている。
【0007】上記特開平3−234055号公報記載の
SRAMは、半導体基板の主面上に形成した第1導電膜
で駆動用MISFETのゲート電極を構成し、同じく半
導体基板の主面上に形成した第2導電膜で転送用MIS
FETのゲート電極と、このゲート電極に接続されるワ
ード線と、駆動用MISFETのソース領域に接続され
る基準電圧線とを構成している。また、上記第1および
第2導電膜の上層に形成した第3導電膜で負荷用MIS
FETのゲート電極を構成し、上記第3導電膜の上層に
形成した第4導電膜で負荷用MISFETのチャネル領
域、ソース領域およびドレイン領域と、この負荷用MI
SFETのソース領域に接続される電源電圧線とを構成
している。
【0008】すなわち、上記公報記載のSRAM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MISFETとで構成した、いわゆる完全CMOS構
造を採用している。
【0009】また、このSRAMは、メモリセルのα線
ソフトエラー対策として、駆動用MISFETのゲート
電極(第1導電膜)を第1電極とし、このゲート電極上
に形成した絶縁膜を誘電体膜とし、この誘電体膜上に形
成した負荷用MISFETのゲート電極(第3導電膜)
を第2電極とする容量素子を備えている。
【0010】また、公知とされた技術ではないが、上記
特願平5−4502号記載のSRAMは、半導体基板の
主面上に形成した第1導電膜で駆動用MISFETのゲ
ート電極を構成し、同じく半導体基板の主面上に形成し
た第2導電膜で転送用MISFETのゲート電極と、こ
のゲート電極に接続されるワード線とを構成し、上記第
1および第2導電膜の上層に形成した第3導電膜で基準
電圧線を構成し、上記第3導電膜の上層に形成した第4
導電膜で負荷用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、上記第4導電膜の上層
に形成した第5導電膜で負荷用MISFETのゲート電
極を構成し、上記第5導電膜の上層に形成した第6導電
膜で電源電圧線を構成し、この電源電圧線を負荷用MI
SFETと重なるように配置することにより、電源電圧
線と負荷用MISFETとの間で容量素子を構成してい
る。
【0011】すなわち、このSRAMは、スタンバイ電
流を低減した完全CMOS構造を採用すると共に、負荷
用MISFETとその上層に形成した大面積の電源電圧
線との間で大容量の容量素子を構成することにより、メ
モリセルのα線ソフトエラー耐性を大幅に向上させてい
る。
【0012】
【発明が解決しようとする課題】メモリセルの駆動用M
ISFETのゲート電極と負荷用MISFETのゲート
電極との間で容量素子を構成する前記特開平3−234
055号公報記載のSRAMは、大容量の容量素子を形
成することが困難であるため、メモリセルの微細化に伴
ってα線ソフトエラー耐性の確保が困難になるという問
題がある。
【0013】また、前記特願平5−4502号記載のS
RAMは、メモリセルの負荷用MISFETとその上層
を覆う大面積の電源電圧線との間で容量素子を構成して
いるため、このSRAMを形成した半導体チップに外部
から電源ノイズが入った場合、この電源ノイズが電源電
圧線を通じてメモリセルに直接影響を及ぼし、メモリセ
ルの動作信頼性を低下させる虞れがある。
【0014】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。
【0015】本発明の他の目的は、SRAMの回路動作
の信頼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。
【0016】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。
【0017】
【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。
【0018】(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を構成し
たSRAM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のゲート電極を構成し、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MISFE
T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4導電膜の上層に形成した第5導電膜でメ
モリセルアレイを覆うプレート電極を構成し、前記負荷
用MISFETと前記プレート電極との間で容量素子を
構成すると共に、少なくとも前記負荷用MISFETの
ドレイン領域側のチャネル領域上の前記プレート電極に
開孔を設ける。
【0019】(2).前記(1) のSRAMにおいて、前記プ
レート電極には、メモリセルアレイの外部から電源電圧
を供給する。
【0020】(3).前記(1) のSRAMにおいて、前記容
量素子の誘電体膜の少なくとも一部を窒化シリコン膜で
構成する。
【0021】(4).前記(3) のSRAMの製造方法におい
て、前記プレート電極に前記開孔を形成した後、前記開
孔の底部の前記窒化シリコン膜を除去し、その後、水素
化アニール処理を行い、前記開孔を通じて前記負荷用M
ISFETを構成する導電膜に水素を供給する。
【0022】(5).前記(4) のSRAMの製造方法におい
て、前記開孔の底部の前記窒化シリコン膜を除去する
際、周辺回路を形成する領域の前記窒化シリコン膜を同
時に除去する。
【0023】(6).前記(1) のSRAMの製造方法におい
て、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導電膜をエッチングし
た後、前記導電膜の下層の絶縁膜をエッチングして前記
負荷用MISFETのゲート電極の一部を露出させ、次
いで、前記導電膜上に前記容量素子の誘電体膜を形成す
る。
【0024】
【作用】上記した手段(1) によれば、負荷用MISFE
Tとその上部を覆う大面積のプレート電極との間で容量
素子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。
【0025】また、負荷用MISFETのドレイン領域
側のチャネル領域上の上記プレート電極に開孔を設け、
オフセット構造を有するチャネル領域とプレート電極と
を離間させることにより、プレート電極から負荷用MI
SFETのオフセット領域に強電界が加わるのを回避す
ることができるので、この強電界によるソース領域−ド
レイン領域間でのリーク電流の発生を防ぎ、負荷用MI
SFETのオフ電流を低減してメモリセルの安定動作を
確保することができる。
【0026】上記した手段(2) によれば、プレート電極
への電源電圧の供給をメモリセルアレイの外部から行う
ことにより、このSRAMを形成した半導体チップに外
部から電源ノイズが入った際、この電源ノイズのメモリ
セルへの直接的影響を回避することができるので、メモ
リセルの安定動作を確保することができる。
【0027】上記した手段(3) によれば、容量素子の誘
電体膜の少なくとも一部を酸化シリコン膜よりも耐圧の
高い窒化シリコン膜で構成することにより、酸化シリコ
ン膜単層で構成した場合に比べて誘電体膜の薄膜化が可
能となり、容量素子の容量を増大させることができる。
【0028】また、酸化シリコン膜よりも耐水性の高い
窒化シリコン膜で負荷用MISFETの上層を覆うこと
により、チップ表面から浸入する水分による負荷用MI
SFETの特性変動を抑制することができる。
【0029】上記した手段(4) によれば、プレート電極
に設けた開孔を通じて負荷用MISFETを構成する導
電膜(多結晶シリコン膜)の結晶粒界表面に存在する未
結合手(ダングリングボンド)に水素原子を供給するこ
とにより、負荷用MISFETQp1 ,Qp2 の相互コ
ンダクタンス(Gm)を向上させることができる。
【0030】上記した手段(5) によれば、周辺回路の上
層に水素が通過し難い窒化シリコン膜を形成することに
よる周辺回路(を構成するMISFET)のしきい値電
圧の変動を抑制することができるので、SRAMの安定
動作を確保することができる。
【0031】上記した手段(6) によれば、負荷用MIS
FETのゲート電極上の絶縁膜を一端除去してから誘電
体を形成することにより、負荷用MISFETとプレー
ト電極との間に形成される誘電体膜を薄膜化することが
できるので、容量素子の容量を増大させることができ
る。
【0032】
【実施例】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。
【0033】(実施例1)本発明の一実施例であるSR
AMは、特に限定はされないが、例えば4メガビット
〔Mbit〕乃至16メガビット〔Mbit〕の大容量を有して
いる。このSRAMのメモリセルMCの等価回路図を図
9に示す。
【0034】図9に示すように、メモリセルMCは、ワ
ード線WL(第1ワード線WL1 および第2ワード線W
2)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、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。
【0035】上記メモリセルMCの2個の転送用MIS
FETQt1 ,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
ース領域乃至ドレイン領域の一方が接続されている。転
送用MISFETQt1 のソース領域乃至ドレイン領域
の一方は、第1データ線DL1 に接続され、そのゲート
電極は第1ワード線WL1 に接続されている。転送用M
ISFETQt2 のソース領域乃至ドレイン領域の一方
は、第2データ線DL2 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。
【0036】上記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MIS13TQd1 ,Qd
2 およびpチャネル型で構成された2個の負荷用MIS
FETQp1 ,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。
【0037】上記駆動用MISFETQd1 および負荷
用MISFETQp1 は、互いのドレイン領域(フリッ
プフロップ回路の一方の入出力端子)が接続され、かつ
互いのゲート電極が接続されてCMOSインバータを構
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(フ
リップフロップ回路の他方の入出力端子)が接続され、
かつ互いのゲート電極が接続されてCMOSインバータ
を構成している。
【0038】上記駆動用MISFETQd1 および負荷
用MISFETQp1 のそれぞれのドレイン領域は、転
送用MISFETQt1 のソース領域乃至ドレイン領域
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。同様に、駆動用MISFETQd2
よび負荷用MISFETQp2 のそれぞれのドレイン領
域は、転送用MISFETQt2 のソース領域乃至ドレ
イン領域の他方に接続され、かつ駆動用MISFETQ
1 および負荷用MISFETQp1 のそれぞれのゲー
ト電極に接続されている。
【0039】上記駆動用MISFETQd1 ,Qd2
それぞれのソース領域は、基準電圧(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(VCC) に接続されている。基準
電圧(VSS) は、例えば0V(GND電位)であり、電
源電圧(VCC) は、例えば5Vである。
【0040】上記負荷用MISFETQp1 ,Qp2
それぞれのゲート電極と第2の電源電圧(VCC1)との間
には、容量素子C1 ,C2 が構成されている。この容量
素子C1 ,C2 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するもので、その構成については後
に詳述する。
【0041】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〜図8を用いて説明する。
【0042】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(半導体チップ)1の主面には、p
- 型ウエル2が形成され、このp- 型ウエル2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4が形成されている。フィールド絶縁
膜4の下には、反転防止用のp型チャネルストッパ領域
5が形成されている。
【0043】メモリセルMCを構成する駆動用MISF
ETQd1 ,Qd2 、転送用MISFETQt1 ,Qt
2 および負荷用MISFETQp1 ,Qp2 のうち、駆
動用MISFETQd1 ,Qd2 および転送用MISF
ETQt1 ,Qt2 のそれぞれは、前記フィールド絶縁
膜4で囲まれたp- 型ウエル2の活性領域の主面に形成
されている。
【0044】上記駆動用MISFETQd1 ,Qd2
それぞれは、ゲート絶縁膜6、ゲート電極7、ソース領
域およびドレイン領域で構成されている。ゲート電極7
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、その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。
【0045】上記駆動用MISFETQd1 ,Qd2
ゲート電極7の上部には、絶縁膜8が形成されている。
この絶縁膜8は、例えば酸化シリコン膜からなる。ま
た、ゲート電極7のゲート長方向の側壁には、サイドウ
ォールスペーサ9が形成されている。このサイドウォー
ルスペーサ9は、例えば酸化シリコン膜からなる。
【0046】上記駆動用MISFETQd1 ,Qd2
それぞれのソース領域およびドレイン領域は、低不純物
濃度のn型半導体領域10とその上部に設けられた高不
純物濃度のn+ 型半導体領域11とで構成されている。
すなわち、駆動用MISFETQd1 ,Qd2 は、それ
ぞれのソース領域およびドレイン領域が、いわゆる2重
拡散ドレイン(Double Diffused Drain) 構造で構成され
ている。
【0047】半導体基板1の主面に形成された前記フィ
ールド絶縁膜4および駆動用MISFETQd1 ,Qd
2 のゲート電極7のパターンレイアウトを図2に示す。
図中、フィールド絶縁膜4で囲まれた2つのL字状の領
域3,3がメモリセルMC1個分の活性領域である。
【0048】図2に示すように、上記駆動用MISFE
TQd1 ,Qd2 のそれぞれのゲート電極7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4上に突出してい
る。また、駆動用MISFETQd1 のゲート電極7
(Qd1)の他端側は、フィールド絶縁膜4を介して駆動
用MISFETQd2 のドレイン領域上まで突出し、駆
動用MISFETQd2 のゲート電極7(Qd2)の他端
側は、フィールド絶縁膜4を介して駆動用MISFET
Qd1 のドレイン領域7上まで突出している。
【0049】図1に示すように、メモリセルMCの転送
用MISFETQt1 ,Qt2 のそれぞれは、ゲート絶
縁膜12、ゲート電極13A、ソース領域およびドレイ
ン領域で構成されている。ゲート電極13A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、
その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。上層の高融点金属シリサイド膜は、
例えばWSiX 、MoSiX 、TiSiX 、TaSiX
などで構成される。
【0050】上記転送用MISFETQt1 ,Qt2
ゲート電極13Aの上部には、絶縁膜15および絶縁膜
21が形成されている。この絶縁膜15および絶縁膜2
1は、例えば酸化シリコン膜からなる。また、ゲート電
極13Aの側壁には、サイドウォールスペーサ16が形
成されている。このサイドウォールスペーサ16は、例
えば酸化シリコン膜からなる。
【0051】上記転送用MISFETQt1 ,Qt2
それぞれのソース領域およびドレイン領域は、低不純物
濃度のn型半導体領域17と高不純物濃度のn+ 型半導
体領域18とで構成されている。すなわち、転送用MI
SFETQt1 ,Qd2 のソース領域およびドレイン領
域は、LDD(Lightly Doped Drain) 構造で構成されて
いる。
【0052】半導体基板1の主面に形成された上記転送
用MISFETQt1 ,Qt2 のゲート電極13Aのパ
ターンレイアウトを図3に示す。同図に示すように、転
送用MISFETQt1 ,Qt2 のゲート電極13A
は、そのゲート長(Lg)方向が駆動用MISFETQ
1 ,Qd2 のゲート電極7のゲート長(Lg)方向と
交差するように配置されている。
【0053】図1および図3に示すように、転送用MI
SFETQt1 のソース領域乃至ドレイン領域の一方
は、駆動用MISFETQd1 のドレイン領域と一体に
構成されている。同様に、転送用MISFETQt2
ソース領域乃至ドレイン領域の一方は、駆動用MISF
ETQd2 のドレイン領域と一体に構成されている。
【0054】転送用MISFETQt1 のゲート電極1
3A(Qt1)には、第1ワード線WL1 が接続され、転
送用MISFETQt2 のゲート電極13A(Qt2)に
は、第2ワード線WL2 が接続されている。転送用MI
SFETQt1 のゲート電極13Aは、第1ワード線W
1 と一体に構成され、転送用MISFETQt2 のゲ
ート電極13Aは、第2ワード線WL2 と一体に構成さ
れている。
【0055】上記第1ワード線WL1 と第2ワード線W
2 との間には、2個の駆動用MISFETQd1 ,Q
2 に共通のソース線として構成された基準電圧線(V
SS)13Bが配置されている。基準電圧線(VSS) 13
Bは、転送用MISFETQt1 ,Qt2 のゲート電極
13Aおよびワード線WL(第1ワード線WL1 、第2
ワード線WL2)と同じ第2層目のゲート材形成工程で形
成され、フィールド絶縁膜4上をワード線WLと同一方
向に延在している。また、基準電圧線(VSS)13B
は、駆動用MISFETQd1 ,Qd2 のゲート絶縁膜
6と同一の絶縁膜に開孔されたコンタクトホール14を
通じて、駆動用MISFETQd1 ,Qd2 のそれぞれ
のソース領域(n+ 型半導体領域11)に接続されてい
る。
【0056】図1に示すように、メモリセルMCの2個
の負荷用MISFETQp1 ,Qp2 のうち、負荷用M
ISFETQp1 は、駆動用MISFETQd2 の領域
上に配置され、負荷用MISFETQp2 は、駆動用M
ISFETQd1 の領域上に配置されている。負荷用M
ISFETQp1 ,Qp2 のそれぞれは、ゲート電極2
3A、ゲート絶縁膜24、チャネル領域26N、ソース
領域26Pおよびドレイン領域26Pで構成されてい
る。
【0057】上記負荷用MISFETQp1 ,Qp2
ゲート電極23Aは、第3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、その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。負荷用M
ISFETQp1 ,Qp2 のゲート電極23Aのパター
ンレイアウトを図4に示す。
【0058】図1および図4に示すように、上記負荷用
MISFETQp1 のゲート電極23Aは、絶縁膜2
1、絶縁膜8および絶縁膜(転送用MISFETQ
1 ,Qt2 のゲート絶縁膜12と同一層の絶縁膜)に
開孔されたコンタクトホール22を通じて、駆動用MI
SFETQd1 のゲート電極7および転送用MISFE
TQt2 のソース領域乃至ドレイン領域の一方に接続さ
れている。同様に、負荷用MISFETQp2 のゲート
電極23Aは、絶縁膜21、絶縁膜8および絶縁膜(転
送用MISFETQt1 ,Qt2 のゲート絶縁膜12と
同一層の絶縁膜)に開孔したコンタクトホール22を通
じて、駆動用MISFETQd2 のゲート電極7および
転送用MISFETQt1 のソース領域乃至ドレイン領
域の一方に接続されている。
【0059】上記転送用MISFETQt1 ,Qt2
ソース領域乃至ドレイン領域の他方の上部には、負荷用
MISFETQp1 ,Qp2 のゲート電極23Aと同じ
第3層目のゲート材形成工程で形成されたパッド層23
Bが配置されている。このパッド層23Bは、絶縁膜2
1および絶縁膜(転送用MISFETQt1 ,Qt2
ゲート絶縁膜12と同一層の絶縁膜)に開孔されたコン
タクトホール22を通じて、転送用MISFETQ
1 ,Qt2 のソース領域乃至ドレイン領域の他方に接
続されている。
【0060】図1に示すように、上記負荷用MISFE
TQp1 ,Qp2 のゲート電極23Aの上部には、負荷
用MISFETQp1 ,Qp2 のゲート絶縁膜24が形
成されている。このゲート絶縁膜24は、例えば酸化シ
リコン膜からなる。
【0061】上記負荷用MISFETQp1 ,Qp2
ゲート絶縁膜24の上部には、負荷用MISFETQp
1 ,Qp2 のチャネル領域26N、ソース領域26Pお
よびドレイン領域26Pが形成されている。チャネル領
域26N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で構成されている。この多結晶
シリコン膜には、負荷用MISFETQp1 ,Qp2
しきい値電圧をエンハンスメント型にするために、n型
の不純物(例えばP)が導入されている。負荷用MIS
FETQp1 ,Qp2 のチャネル領域26N、ソース領
域26Pおよびドレイン領域26Pのパターンレイアウ
トを図5に示す。
【0062】図1および図5に示すように、上記負荷用
MISFETQp1 ,Qp2 のチャネル領域26Nの一
端側にはドレイン領域26Pが形成され、他端側にはソ
ース領域26Pが形成されている。ドレイン領域26P
およびソース領域26Pは、チャネル領域26Nと同じ
第4層目のゲート材(多結晶シリコン)形成工程で形成
され、チャネル領域26Nと一体に構成されている。ド
レイン領域26Pおよびソース領域26Pを構成する多
結晶シリコン膜には、p型の不純物(例えばBF2)が導
入されている。なお、チャネル領域26N、ドレイン領
域26Pおよびソース領域26Pの配置を見やすくする
ため、図5には、チャネル領域26Nを除いたドレイン
領域26Pおよびソース領域26Pに網掛けが施してあ
る。このように、本実施例のメモリセルMCの負荷用M
ISFETQp1 ,Qp2 は、第3層目のゲート材形成
工程で形成されたゲート電極23Aの上部に第4層目の
ゲート材形成工程で形成されたチャネル領域26N、ソ
ース領域26Pおよびドレイン領域26Pを配置した、
いわゆるボトムゲート構造で構成されている。
【0063】上記負荷用MISFETQp1 ,Qp
2 は、ゲート電極23Aに印加される電源電圧(VCC)
のOFF状態において、ゲート電極23Aとその上部の
基準電圧(Vss) の状態にあるドレイン領域26Pとの
間に強電界が加わることによってソース領域26P−ド
レイン領域26P間にリーク電流が発生する不具合を防
止するために、チャネル領域26Nを介してドレイン領
域26Pとゲート電極23Aとを互いに離隔させてい
る。すなわち、負荷用MISFETQp1 ,Qp2 は、
ドレイン領域26Pとゲート電極23Aとが重なりを持
たずに離隔された、いわゆるオフセット構造で構成され
ている。以下、負荷用MISFETQp1 ,Qp2 のチ
ャネル領域26Nのうち、ゲート電極23Aから離隔さ
れた領域をオフセット領域26off という(図6の網掛
けを施した領域)。
【0064】上記負荷用MISFETQp1 のドレイン
領域26Pは、ゲート絶縁膜24と同一層の絶縁膜に開
孔されたコンタクトホール25を通じて、負荷用MIS
FETQp2 のゲート電極23Aに接続されている。同
様に、負荷用MISFETQp2 のドレイン領域26P
は、ゲート絶縁膜24と同一層の絶縁膜に開孔されたコ
ンタクトホール25を通じて、負荷用MISFETQp
1 のゲート電極23Aに接続されている。
【0065】上記負荷用MISFETQp1 ,Qp2
ソース領域26Pには、電源電圧線(VCC) 26Pが接
続されている。電源電圧線(VCC) 26Pは、チャネル
領域26N、ドレイン領域26Pおよびソース領域26
Pと同じ第4層目のゲート材(多結晶シリコン)形成工
程で形成され、これらと一体に構成されている。
【0066】図1に示すように、上記負荷用MISFE
TQp1 ,Qp2 の上部には、絶縁膜27が形成されて
いる。この絶縁膜27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り、後述する容量素子
1 ,C2 の誘電体膜を構成している。
【0067】上記絶縁膜27の上部には、プレート電極
28が形成されている。プレート電極28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、n型
の不純物(例えばP)が導入されている。プレート電極
28のパターンレイアウトを図6に示す。なお、同図
は、図面を見易くするために、プレート電極28の下層
の導電層のうち、第4層目のゲート材(負荷用MISF
ETQp1 ,Qp2 のチャネル領域26N、ソース領域
26P、ドレイン領域26Pおよび電源電圧線(VCC)
26Pと、第3層目のゲート材(負荷用MISFETQ
1 ,Qp2 のゲート電極23Aおよびパッド層23
B)のみを図示してある。
【0068】図1および図6に示すように、上記プレー
ト電極28は、メモリセルMCの全域を覆うように形成
されている。このプレート電極28には、回路の電源電
圧線(VCC) が印加されるが、本実施例では、後述する
構成により電源電圧(VCC1)が印加される。
【0069】前記図9に示すように、メモリセルMCに
は、2個の容量素子C1 ,C2 が設けられている。本実
施例のSRAMの場合、この容量素子C1 ,C2 は、負
荷用MISFETQp1 ,Qp2 のゲート電極23A
と、プレート電極28との間に形成されている。すなわ
ち、この容量素子C1 ,C2 は、負荷用MISFETQ
1 ,Qp2 のゲート電極23Aを第1電極とし、プレ
ート電極28を第2電極とし、ゲート電極23Aとプレ
ート電極28との間の絶縁膜27を誘電体膜とするスタ
ック(積層)構造で構成されている。
【0070】このように、本実施例のSRAMは、負荷
用MISFETQp1 ,Qp2 と、その上部を覆う大面
積のプレート電極28との間で容量素子C1 ,C2 を構
成しているので、容量素子C1 ,C2 を大容量化するこ
とができ、これにより、メモリセルMCのα線ソフトエ
ラー耐性を大幅に向上させることができる。
【0071】図1、図6および図7に示すように、上記
プレート電極28の一部には、開孔29Aおよび開孔2
9Bが形成されている。開孔29Aは、プレート電極2
8が負荷用MISFETQp1 ,Qp2 のオフセット領
域26off を覆わないようにするため、負荷用MISF
ETQp1 ,Qp2 のドレイン領域26Pの上部に形成
されている。他方、開孔29Bは、負荷用MISFET
Qp1 ,Qp2 のゲート電極23Aと同じ第3層目のゲ
ート材形成工程で形成された前記パッド層23Bの上部
に形成されている。
【0072】このように、本実施例のSRAMは、負荷
用MISFETQp1 ,Qp2 のドレイン領域26Pの
上部のプレート電極28に開孔29Aを形成し、オフセ
ット領域26off とプレート電極28とをこの開孔29
Aを介して離間したオフセット構造で構成されている。
【0073】この構成により、ゲート電極23Aに電源
電圧(VCC) が印加される負荷用MISFETQp1
Qp2 のOFF状態において、プレート電極28とオフ
セット領域26off との間に強電界が加わるのを回避す
ることができるので、この強電界によるソース領域26
P−ドレイン領域26P間でのリーク電流の発生を防止
することができる。これにより、負荷用MISFETQ
1 ,Qp2 のOFF状態におけるソース−ドレイン間
電流(OFF電流)を低減することができるので、ON
電流/OFF電流比を向上させ、メモリセルMCの安定
動作を確保することができる。
【0074】なお、プレート電極28に形成された他方
の開孔29Bは、プレート電極28の下層のパッド層2
3Bとプレート電極28の上層の相補性データ線DL
(第1データ線DL1 および第2データ線DL2)とがプ
レート電極28と短絡することなく接続できるように設
けられた開孔である。
【0075】図8に示すように、上記プレート電極28
は、多数のメモリセルMCで構成されたメモリセルアレ
イの全域を覆うように一体に構成されている。また、同
図に示すように、プレート電極28は、その一端がメモ
リセルアレイの周辺部に沿って形成されたn型ウエルで
構成されるガードリング30の上部まで延在され、この
ガードリング30上に開孔されたコンタクトホール29
Cを通じてガードリング30から電源電圧(VCC) が供
給される構成になっている。
【0076】すなわち、本実施例のSRAMは、メモリ
セルMCの負荷用MISFETQp1 ,Qp2 のソース
領域26Pに接続された電源電圧線(VCC) 26Pから
ではなく、メモリセルアレイの外部からプレート電極2
8に電源電圧(VCC) を供給する構成になっている。こ
の構成により、SRAMを形成した半導体チップ1に外
部から電源ノイズが入った場合でも、この電源ノイズが
プレート電極28を通じてメモリセルMCに直接影響を
及ぼすのを回避できるので、メモリセルMCの安定動作
を確保することができる。
【0077】図1に示すように、上記プレート電極28
の上層には、絶縁膜31および層間絶縁膜32を介して
中間導電層33、サブワード線SWLおよびメインワー
ド線MWLが形成されている。中間導電層33は、層間
絶縁膜32、絶縁膜31および前記絶縁膜27に開孔し
たコンタクトホール34を通じて前記パッド層23Bに
接続されている。
【0078】上記中間導電層33、サブワード線SWL
およびメインワード線MWLのそれぞれは、第1層目の
配線材形成工程で形成され、例えばタングステン(W)
などの高融点金属膜で構成されている。絶縁膜31は、
例えば酸化シリコン膜からなり、層間絶縁膜32は、例
えばBPSG(Boron-doped Phospho Silicate Glass)膜
からなる。
【0079】図1に示すように、上記中間導電層33、
サブワード線SWLおよびメインワード線MWLの上層
には、第2層目の層間絶縁膜35を介して相補性データ
線DL(第1データ線DL1 および第2データ線DL2)
が配置されている。相補性データ線DLは、層間絶縁膜
35に開孔されたコンタクトホール36を通じて中間導
電層33に接続されている。
【0080】上記相補性データ線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層金
属膜からなる。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ている。層間絶縁膜35
は、例えば酸化シリコン膜、スピンオングラス(SO
G:Spin On Glass)膜、酸化シリコン膜を順次積層した
3層絶縁膜からなる。
【0081】上記相補性データ線DLのうち、第1デー
タ線DL1 は、転送用MISFETQt1 のソース領域
乃至ドレイン領域の一方(n+ 型半導体領域18)に接
続され、第2データ線DL2 は、転送用MISFETQ
2 のソース領域乃至ドレイン領域の一方(n+ 型半導
体領域18)に接続されている。相補性データ線DLと
転送用MISFETQt1 ,Qt2 のn+ 型半導体領域
18との接続は、前記中間導電層33およびパッド層2
3Bをそれぞれ介して行われる。
【0082】上記相補性データ線DLの上層には、半導
体チップ1の表面を保護するファイナルパッシベーショ
ン膜37が形成されている。このファイナルパッシベー
ション膜37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。
【0083】次に、上記SRAMの具体的な製造方法の
一例を、図10〜図18を用いて説明する。
【0084】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、メモリセルアレイの形成領域および図示しない周辺
回路の形成領域の一部にp- 型ウエル2を形成し、周辺
回路の形成領域の他の一部にn型ウエルを形成する。p
- 型ウエル2は、半導体基板1の主面にイオン注入した
BF2 を引伸し拡散して形成し、n型ウエルは、半導体
基板1の主面にイオン注入したPを引伸し拡散して形成
する。
【0085】次に、p- 型ウエル2の非活性領域の主面
に素子分離用のフィールド絶縁膜4を形成する。この
時、フィールド絶縁膜4の下に反転防止用のp型チャネ
ルストッパ領域5を形成する。このフィールド絶縁膜4
は、窒化シリコン膜を耐酸化マスクにした熱酸化法(L
OCOS法)を用い、酸化シリコン膜を420〜480
nm程度の膜厚に成長させて形成する。
【0086】次に、p- 型ウエル2の活性領域の主面に
駆動用MISFETQd1 ,Qd2のしきい値電圧を調
整するためのBF2 をイオン注入した後、駆動用MIS
FETQd1 ,Qd2 のゲート絶縁膜6を形成する。こ
のゲート絶縁膜6は熱酸化法で形成し、その膜厚は13
〜14nm程度とする(図10)。
【0087】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を堆積する。この多結晶
シリコン膜はCVD法で形成し、その膜厚は90〜11
0nm程度とする。この多結晶シリコン膜には、その抵抗
値を低減するために、堆積時にPを導入する。
【0088】次に、上記多結晶シリコン膜の上に酸化シ
リコン膜からなる絶縁膜8を堆積する。この絶縁膜8は
CVD法で形成し、その膜厚は135〜165nm程度と
する。絶縁膜8は、駆動用MISFETQd1 ,Qd2
のゲート電極7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。
【0089】次に、絶縁膜8の上に形成したフォトレジ
スト膜をマスクにして絶縁膜8およびその下層の前記多
結晶シリコン膜を順次エッチングした後、このフォトレ
ジスト膜をアッシングで除去することにより、駆動用M
ISFETQd1 ,Qd2 のゲート電極7を形成する
(図11)。
【0090】次に、半導体基板1の全面に酸化シリコン
膜を堆積する。この酸化シリコン膜はCVD法で形成
し、その膜厚は160〜200nm程度とする。次に、こ
の酸化シリコン膜をRIE(Reactive Ion Etching)など
の異方性エッチングでエッチングして、駆動用MISF
ETQd1 ,Qd2 のゲート電極7の側壁にサイドウォ
ールスペーサ9を形成する。
【0091】次に、上記駆動用MISFETQd1 ,Q
2 のゲート電極7の下を除く活性領域の主面の前記ゲ
ート絶縁膜6を希フッ酸水溶液によるエッチングで除去
した後、活性領域の主面に新たな酸化シリコン膜を形成
する。この酸化シリコン膜は熱酸化法で形成し、9〜1
1nm程度の膜厚とする。
【0092】次に、半導体基板1の主面にフォトレジス
ト膜を形成し、これをマスクにして上記駆動用MISF
ETQd1 ,Qd2 の形成領域のp- 型ウエル2の主面
にPをイオン注入する。次に、フォトレジスト膜をアッ
シングで除去した後、p- 型ウエル2の主面に導入した
Pを引伸し拡散させ、駆動用MISFETQd1 ,Qd
2 のn型半導体領域10を形成する(図12)。
【0093】次に、p- 型ウエル2の活性領域の主面に
転送用MISFETQt1 ,Qt2のしきい値電圧を調
整するためのBF2 をイオン注入した後、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、転送用MISFETQt1 ,Qt2 のゲ
ート絶縁膜12を形成する。このゲート絶縁膜12は熱
酸化法で形成し、その膜厚は13〜14nm程度とする。
【0094】次に、半導体基板1の全面に第2層目のゲ
ート材を堆積する。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膜との積層膜(ポリサイド
膜)からなる。この時、まず多結晶シリコン膜を36〜
44nm程度堆積した後、半導体基板1の主面にフォトレ
ジスト膜を形成し、これをマスクにして駆動用MISF
ETQd1 ,Qd2 のn型半導体領域10上の絶縁膜
(ゲート絶縁膜12と同一層の絶縁膜)をエッチング
し、コンタクトホール14を形成する。
【0095】次に、上記フォトレジスト膜をアッシング
で除去し、多結晶シリコン膜をさらに36〜44nm程度
堆積する。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に、堆積時にPを導入する。
次に、この多結晶シリコン膜の上層にタングステンシリ
サイド膜を堆積する。タングステンシリサイド膜はCV
D法で形成し、その膜厚は72〜88nm程度とする。
【0096】次に、上記タングステンシリサイド膜の上
に酸化シリコン膜からなる絶縁膜15を堆積する。この
絶縁膜15はCVD法で形成し、その膜厚は270〜3
30nm程度とする。絶縁膜15は、転送用MISFET
Qt1 ,Qt2 のゲート電極12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。
【0097】次に、上記絶縁膜15の上にフォトレジス
ト膜を形成し、これをマスクにして絶縁膜15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
次エッチングした後、フォトレジスト膜をアッシングで
除去することにより、転送用MISFETQt1 ,Qt
2 のゲート電極13A、ワード線WL(第1ワード線W
1 、第2ワード線WL2)および基準電圧線(VSS) 1
3Bをそれぞれ形成する(図13)。
【0098】次に、半導体基板1の主面にフォトレジス
ト膜を形成し、これをマスクにして転送用MISFET
Qt1 ,Qt2 の形成領域のp- 型ウエル2の主面にP
をイオン注入する。次に、フォトレジスト膜をアッシン
グで除去した後、p- 型ウエル2の主面に導入したPを
引伸し拡散し、転送用MISFETQt1 ,Qt2 のn
型半導体領域17を形成する。
【0099】次に、半導体基板1の全面に酸化シリコン
膜を堆積する。この酸化シリコン膜はCVD法で形成
し、その膜厚は270〜330nm程度とする。次に、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、転送用MISFETQt1 ,Qt2 のゲ
ート電極13A、ワード線WL(第1ワード線WL1
第2ワード線WL2)および基準電圧線(VSS) 13Bの
それぞれの側壁にサイドウォールスペーサ16を形成す
る。
【0100】次に、半導体基板1の主面にフォトレジス
ト膜を形成し、これをマスクにして駆動用MISFET
Qd1 ,Qd2 の形成領域および転送用MISFETQ
1,Qt2 の形成領域のそれぞれのp- 型ウエル2の
主面にAsをイオン注入する。次に、上記フォトレジス
ト膜をアッシングで除去した後、p- 型ウエル2の主面
に導入したAsを引伸し拡散し、駆動用MISFETQ
1 ,Qd2 の形成領域のp- 型ウエル2の主面にn+
型半導体領域11を、また転送用MISFETQt1
Qt2 の形成領域のp- 型ウエル2の主面にn+ 型半導
体領域18をそれぞれ形成する。
【0101】上記駆動用MISFETQd1 ,Qd2
形成領域のp- 型ウエル2の主面には、あらかじめn型
半導体領域10が形成されているので、n+ 型半導体領
域11の形成により、2重拡散ドレイン構造のソース領
域およびドレイン領域を有する駆動用MISFETQd
1 ,Qd2 が完成する。また、転送用MISFETQt
1 ,Qt2 の形成領域のp- 型ウエル2の主面には、あ
らかじめn型半導体領域17が形成されているので、n
+ 型半導体領域18の形成により、LDD構造のソース
領域およびドレイン領域を有する転送用MISFETQ
1 ,Qt2 が完成する(図14)。
【0102】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21を堆積する。この絶縁膜21はC
VD法で形成し、その膜厚は54〜66nm程度とする。
次に、絶縁膜21の上にフォトレジスト膜を形成し、こ
れをマスクにして絶縁膜21、絶縁膜8および絶縁膜
(転送用MISFETQt1 ,Qt2 のゲート絶縁膜1
2と同一層の絶縁膜)をエッチングすることにより、転
送用MISFETQt1,Qt2 のソース領域乃至ドレ
イン領域の一方の上部にコンタクトホール22を形成す
る。また、同時にこのフォトレジスト膜をマスクにして
絶縁膜21および絶縁膜(転送用MISFETQt1
Qt2 のゲート絶縁膜12と同一層の絶縁膜)をエッチ
ングすることにより、転送用MISFETQt1 ,Qt
2 のソース領域乃至ドレイン領域の他方(駆動用MIS
FETQd1 ,Qd2 のソース領域乃至ドレイン領域の
一方)の上部にコンタクトホール22を形成する。
【0103】次に、半導体基板1の全面に第3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CVD法で形成し、その膜厚は63〜77
nm程度とする。この多結晶シリコン膜には、その抵抗値
を低減するために、堆積時にPを導入する。次に、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をマ
スクにして多結晶シリコン膜をエッチングした後、この
フォトレジスト膜をアッシングで除去することにより、
負荷用MISFETQp1 ,Qp2 のゲート電極23A
およびパッド層23Bをそれぞれ形成する(図15)。
【0104】次に、半導体基板1の全面に負荷用MIS
FETQp1 ,Qp2 のゲート絶縁膜24をCVD法で
堆積した後、このゲート絶縁膜24の上にフォトレジス
ト膜を形成し、これをマスクにしてゲート絶縁膜24を
エッチングすることにより、負荷用MISFETQ
1 ,Qt2 のゲート電極23Aの上部にコンタクトホ
ール25を形成する。
【0105】次に、半導体基板1の全面に第4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CVD法で形成し、その膜厚は36〜44
nm程度とする。次に、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をマスクにして負荷用MISFE
TQp1 ,Qp2 のチャネル領域26Nを形成する領域
の多結晶シリコン膜にPをイオン注入する。次に、この
フォトレジスト膜をアッシングで除去した後、多結晶シ
リコン膜の上に新たに形成したフォトレジスト膜をマス
クにして負荷用MISFETQp1 ,Qp2 のソース領
域26P、ドレイン領域26Pおよび電源電圧線
(VCC) 26Pを形成する領域の多結晶シリコン膜にB
2 をイオン注入する。
【0106】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の上に新たに形成
したフォトレジスト膜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、負荷用MISFETQp
1 ,Qp2 のチャネル領域26N、ソース領域26P、
ドレイン領域26Pおよび電源電圧線(VCC) 26Pを
それぞれ形成する。また、同時にこのフォトレジスト膜
をマスクにして多結晶シリコン膜の下層の負荷用MIS
FETQp1 ,Qp2 のゲート絶縁膜24をエッチング
することにより、ゲート絶縁膜24の下層に形成された
負荷用MISFETQp1 ,Qp2 のゲート電極23A
およびパッド層23Bのそれぞれの一部を露出させる
(図16)。
【0107】次に、上記フォトレジスト膜をアッシング
で除去した後、負荷用MISFETQp1 ,Qp2 のチ
ャネル領域26N、ソース領域26P、ドレイン領域2
6Pおよび一部が露出したゲート電極23Aのそれぞれ
の表面に熱酸化法で薄い酸化膜を形成する。この酸化膜
は、負荷用MISFETQp1 ,Qp2 の耐圧を向上さ
せるために形成する。
【0108】次に、半導体基板1の全面に容量素子
1 ,C2 の誘電体膜となる絶縁膜27をCVD法で堆
積する。この絶縁膜27は、酸化シリコン膜と窒化シリ
コン膜との積層膜からなり、下層の酸化シリコン膜の膜
厚は13〜17nm程度とし、上層の窒化シリコン膜の膜
厚は5〜7nm程度とする。
【0109】次に、上記絶縁膜27の上に形成したフォ
トレジスト膜をマスクにして前記パッド層23Bの上部
の絶縁膜27をエッチングで除去した後、このフォトレ
ジスト膜をアッシングで除去する。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
堆積する。この多結晶シリコン膜はCVD法で形成し、
その膜厚は27〜33nm程度とする。この多結晶シリコ
ン膜は、その抵抗値を低減するために、堆積時にPを導
入する。
【0110】次に、上記多結晶シリコン膜の上に形成し
たフォトレジスト膜をマスクにして多結晶シリコン膜を
エッチングする。これにより、負荷用MISFETQp
1 ,Qp2 のドレイン領域26Pの上部に開孔29A
を、またパッド層23Bの上部に開孔29Bをそれぞれ
設けたプレート電極28が完成する。またこれにより、
負荷用MISFETQp1 ,Qp2 のゲート電極23A
を第1電極とし、このプレート電極28を第2電極と
し、ゲート電極23Aとプレート電極28との間の絶縁
膜27を誘電体膜とするスタック構造の容量素子C1
2 が完成する。
【0111】また、このとき同時に上記フォトレジスト
膜をマスクにして上記多結晶シリコン膜の下層の絶縁膜
27(酸化シリコン膜と窒化シリコン膜との積層膜)の
うち、上層の窒化シリコン膜のみをエッチングする。こ
のエッチングにより、プレート電極28の開孔29A、
開孔29Bの底部や周辺回路の形成領域に露出した絶縁
膜27は、上層の窒化シリコン膜のみが除去される。ま
た、このエッチングは、下層の酸化シリコン膜がオーバ
ーエッチングされて負荷用MISFETQp1,Qp2
のチャネル領域26Nやゲート電極23Aなどが露出す
るのを防ぐために、CF4 +O2 などのエッチングガス
を用いた等方性エッチングで行う(図17)。
【0112】このように、本実施例のSRAMは、容量
素子C1 ,C2 の誘電体膜を構成する絶縁膜27の一部
を酸化シリコン膜よりも耐圧の高い窒化シリコン膜で構
成する。この構成により、酸化シリコン膜単層で誘電体
膜を構成する場合に比べて絶縁膜27を薄膜化すること
ができるので、容量素子C1 ,C2 の容量を増大させる
ことができる。
【0113】また、負荷用MISFETQp1 ,Qp2
の上層を覆う絶縁膜27の一部を酸化シリコン膜よりも
耐水性の高い窒化シリコン膜で構成することにより、半
導体チップ1の表面から負荷用MISFETQp1 ,Q
2 に水分が浸入するのを防止することができるので、
水分の浸入による負荷用MISFETQp1 ,Qp2
特性変動を抑制し、メモリセルMCの安定動作を確保す
ることができる。
【0114】また、本実施例のSRAMの製造方法は、
負荷用MISFETQp1 ,Qp2のゲート電極23A
上のゲート絶縁膜24をエッチングしてゲート電極23
Aの一部を露出させた後、負荷用MISFETQp1
Qp2 の上層に容量素子C1,C2 の誘電体膜を構成す
る絶縁膜27を堆積する。この構成により、負荷用MI
SFETQp1 ,Qp2 とプレート電極28との間の誘
電体膜を薄膜化することができるので、容量素子C1
2 の容量を増大させることができる。
【0115】また、本実施例のSRAMの製造方法は、
第5層目のゲート材である多結晶シリコン膜をエッチン
グしてメモリセルアレイを覆うプレート電極28を形成
する際、この多結晶シリコン膜の下層の絶縁膜27の一
部を構成する窒化シリコン膜を同時にエッチングし、プ
レート電極28の開孔29A、開孔29Bの底部や周辺
回路の形成領域の窒化シリコン膜を除去する。この構成
により、周辺回路上に水素が通過し難い窒化シリコン膜
を設けることによる周辺回路(を構成するMISFE
T)のしきい値電圧の変動を抑制することができるの
で、SRAMの安定動作を確保することができる。
【0116】次に、上記プレート電極28のエッチング
に用いた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からなる絶縁膜3
1およびBPSGからなる層間絶縁膜32を順次堆積す
る。絶縁膜31はCVD法で形成し、その膜厚は135
〜165nm程度とする。層間絶縁膜32はCVD法で形
成し、その膜厚は270〜330nm程度とする。
【0117】次に、上記層間絶縁膜32上に形成したフ
ォトレジスト膜をマスクにして層間絶縁膜32および絶
縁膜31をエッチングし、転送用MISFETQt1
Qt2 のソース領域乃至ドレイン領域の一方の上層に配
置された前記パッド層23Bの上部にコンタクトホール
34を形成した後、フォトレジスト膜をアッシングで除
去する。
【0118】次に、半導体基板1の全面に第1層目の配
線材であるタングステン膜を堆積する。このタングステ
ン膜はスパッタ法で形成し、その膜厚は300nm程度と
する。次に、このタングステン膜上に形成したフォトレ
ジスト膜をマスクにしてタングステン膜をエッチング
し、中間導電層33、サブワード線SWLおよびメイン
ワード線MWLを形成した後、フォトレジスト膜をアッ
シングで除去する(図18)。
【0119】次に、半導体基板1の全面に酸化シリコン
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層膜からなる層間絶縁膜35を堆積する。酸化シリ
コン膜は酸素(O2)とテトラエトキシシラン(Si(O
2 5)4)をソースガスとするプラズマCVD法で形成
し、その膜厚は下層の酸化シリコン膜が450〜550
nm程度、上層の酸化シリコン膜が360〜440nm程度
とする。また、スピンオングラス膜の膜厚は235〜2
65nm程度とする。
【0120】上記層間絶縁膜35の一部を構成する酸化
シリコン膜を前述したソースガスを用いたプラズマCV
D法で形成することにより、層間絶縁膜35の膜中に多
量の水素イオンが含有されると共に、後述する水素アニ
ール工程で供給される水素がこの層間絶縁膜35を透過
し易くなるため、負荷用MISFETQp1 ,Qp2
構成する多結晶シリコン膜の結晶粒界表面に存在する未
結合手(ダングリングボンド)に充分な水素原子を供給
することができる。
【0121】次に、上記層間絶縁膜35上に形成したフ
ォトレジスト膜をマスクにして層間絶縁膜35をエッチ
ングし、中間導電層33の上部にコンタクトホール36
を形成した後、フォトレジスト膜をアッシングで除去す
る。
【0122】次に、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、TiW膜、アルミニウ
ム合金膜、TiW膜を順次積層した3層膜からなる。T
iW膜はスパッタ法で形成し、その膜厚は下層のTiW
膜が60nm程度、上層のTiW膜が200nm程度とす
る。アルミニウム合金膜はスパッタ法で形成し、その膜
厚は800nm程度とする。続いて、このTiW膜上に形
成したフォトレジスト膜をマスクにしてTiW膜、アル
ミニウム合金膜、TiW膜を順次エッチングすることに
より、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)を形成する。
【0123】次に、この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と
窒化シリコン膜との積層膜からなるファイナルパッシベ
ーション膜37を堆積する。酸化シリコン膜は、酸素と
テトラエトキシシランとをソースガスとするプラズマC
VD法で形成し、窒化シリコン膜は、モノシラン(Si
4)と窒素(またはアンモニア)とをソースガスとする
プラズマCVD法で形成する。ファイナルパッシベーシ
ョン膜37を構成する酸化シリコン膜および窒化シリコ
ン膜をプラズマCVD法で形成することにより、ファイ
ナルパッシベーション膜37中に多量の水素イオンが含
有され、これが負荷用MISFETQp1 ,Qp2 を構
成する多結晶シリコン膜への水素供給源となる。
【0124】また、本実施例では、ファイナルパッシベ
ーション膜37を堆積する工程の途中で水素アニールを
行い、負荷用MISFETQp1 ,Qp2 を構成する多
結晶シリコン膜に水素を供給する。まず、酸化シリコン
膜を360〜440nm程度堆積した後、水素を含む窒素
雰囲気中、400℃程度で30分程度水素アニールを行
い、続いて、酸化シリコン膜を360〜440nm程度堆
積する。最後に、酸化シリコン膜の上に窒化シリコン膜
を1.2μm程度堆積する。
【0125】上記水素アニールにより、層間絶縁膜3
5、層間絶縁膜32および絶縁膜31を通じて負荷用M
ISFETQp1 ,Qp2 を構成する多結晶シリコン膜
に水素が供給される。なお、本実施例のSRAMは、負
荷用MISFETQp1 ,Qp2 のチャネル領域26
N、ソース領域26Pおよびドレイン領域26Pを構成
する多結晶シリコン膜(第4層目のゲート材)とその上
層のプレート電極28(第5層目のゲート材)との間の
誘電体膜(絶縁膜27)の一部を、水素原子が透過し難
い窒化シリコン膜で構成しているが、プレート電極28
の一部に開孔29Aを設けたことにより、この開孔29
Aを通じて負荷用MISFETQp1 ,Qp2 を構成す
る多結晶シリコン膜に充分な水素を供給することができ
る。
【0126】このように、本実施例のSRAMは、上記
水素アニール工程で供給される水素および層間絶縁膜3
5、ファイナルパッシベーション膜37中に含まれる水
素をプレート電極28の一部に設けた開孔29Aを通じ
て負荷用MISFETQp1,Qp2 に供給する。この
構成により、負荷用MISFETQp1 ,Qp2 を構成
する多結晶シリコン膜の結晶粒界表面に存在する未結合
手(ダングリングボンド)に充分な水素原子を供給する
ことができるので、負荷用MISFETQp1,Qp2
の相互コンダクタンス(Gm)が向上し、SRAMのメモリ
セルMCの特性が向上する。
【0127】以上の工程により、前記図1に示すSRA
MのメモリセルMCが完成する。その後、半導体チップ
1は、図示しない樹脂により、パッケージに封止され
る。
【0128】(実施例2)前記実施例1のメモリセルM
Cの負荷用MISFETQp1 ,Qp2 は、ゲート電極
の上部にチャネル領域、ソース領域およびドレイン領域
を配置した、いわゆるボトムゲート構造で構成されてい
るが、本実施例の負荷用MISFETQp1 ,Qp
2 は、チャネル領域、ソース領域およびドレイン領域の
上部にゲート電極を配置した、いわゆるトップゲート構
造で構成されている。
【0129】図19は、本実施例のSRAMの全体の概
略構成(チップレイアウト)図、図20は、その一部を
拡大して示す概略構成図である。
【0130】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。
【0131】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。
【0132】図20に示すように、上記メモリブロック
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。
【0133】上記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SW
L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M
C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。
【0134】上記サブアレイ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DL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D
1 、第2データ線DL2 )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YSWを介してセンスアンプ回路SA
に接続されている。
【0135】上記図19および図20に示すように、本
実施例のSRAMは、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WDEC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。
【0136】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。
【0137】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。
【0138】図21は、本実施例のSRAMのメモリセ
ルMCを示す半導体基板の要部断面図、図22〜図28
は、このメモリセルMCを構成する導電層のパターンレ
イアウトを導電層毎に分けて示す要部平面図である。
【0139】図21に示すように、n- 型シリコン単結
晶からなる半導体基板1の主面には、p- 型ウエル2が
形成され、このp- 型ウエル2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4が形成されている。このフィールド絶縁膜4の下
には、反転防止用のp型チャネルストッパ領域5が形成
されている。
【0140】SRAMのメモリセルMCを構成する転送
用MISFETQt1 ,Qt2 、駆動用MISFETQ
1 ,Qd2 および負荷用MISFETQp1 ,Qp2
のうち、転送用MISFETQt1 ,Qt2 および駆動
用MISFETQd1 ,Qd2 のそれぞれは、上記フィ
ールド絶縁膜4で囲まれたp- 型ウエル2の活性領域の
主面に形成され、負荷用MISFETQp1 ,Qp
2 は、駆動用MISFETQd1 ,Qd2 の上層に形成
されている。
【0141】図21および図22に示すように、上記駆
動用MISFETQd1 ,Qd2 は、ゲート絶縁膜6、
ゲート電極7、ソース領域およびドレイン領域で構成さ
れている。このソース領域およびドレイン領域は、n型
半導体領域10の上部にn+型半導体領域11を形成し
た2重拡散ドレイン構造で構成されている。なお、図2
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(1
0,11)と、駆動用MISFETQd2 のゲート電極
7および一方の半導体領域(10,11)とが示してあ
る。
【0142】上記駆動用MISFETQd1 ,Qd2
ゲート電極7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型の不
純物(リンまたはヒ素)が導入されている。ゲート電極
7の上部には、ゲート電極7と上層の導電層とを電気的
に分離するための絶縁膜8が形成されている。この絶縁
膜8は、例えば酸化シリコン膜からなる。
【0143】図21および図23に示すように、メモリ
セルMCの転送用MISFETQt1 ,Qt2 は、前記
フィールド絶縁膜4で囲まれたp- 型ウエル2の活性領
域の主面に形成されている。転送用MISFETQ
1 ,Qt2 は、ゲート絶縁膜12、ゲート電極13
A、ソース領域およびドレイン領域で構成されている。
このソース領域およびドレイン領域は、低不純物濃度の
n型半導体領域17と高不純物濃度のn+ 型半導体領域
18とで構成されている。すなわち、転送用MISFE
TQt1 ,Qd2 のソース領域およびドレイン領域は、
LDD構造で構成されている。なお、図21には、2個
の転送用MISFETQt1 ,Qt2 のうち、転送用M
ISFETQt1 のゲート絶縁膜12、ゲート電極13
A、一方の半導体領域(17,18)が示してある。
【0144】上記転送用MISFETQt1 ,Qt2
ゲート電極13Aは、第2層目のゲート材形成工程で形
成され、例えばポリサイド膜で構成されている。このポ
リサイド膜の一部を構成する多結晶シリコン膜には、そ
の抵抗値を低減するためにn型不純物(リンまたはヒ
素)が導入されている。このゲート電極13Aは、ワー
ド線WLと一体に構成されている。すなわち、転送用M
ISFETQt1 のゲート電極13Aは第1ワード線W
1 と一体に構成され、転送用MISFETQt2 のゲ
ート電極13Aは第2ワード線WL2 と一体に構成され
ている。
【0145】上記ゲート電極13Aの上層には、ゲート
電極13Aと上層の導電層とを電気的に分離するための
絶縁膜15が形成されている。この絶縁膜15は、例え
ば酸化シリコン膜で構成されている。また、ゲート電極
13Aのゲート長方向の側壁には、酸化シリコン膜で構
成されたサイドウォールスペーサ16が形成されてい
る。
【0146】図21および図24に示すように、前記駆
動用MISFETQd1 ,Qd2 および上記転送用MI
SFETQt1 ,Qt2 の上層には、基準電圧線
(VSS) 40Aが配置されている。この基準電圧線(V
SS) 40Aは、駆動用MISFETQd1 ,Qd2 のゲ
ート絶縁膜6と同一層の絶縁膜に開孔されたコンタクト
ホール14を通じて、駆動用MISFETQd1 ,Qd
2 のソース領域(n+ 型半導体領域11)に接続されて
いる。基準電圧線(VSS) 40Aは、第3層目のゲート
材形成工程で形成され、前記転送用MISFETQ
1 ,Qt2 のゲート電極13Aと同じく、例えばポリ
サイド膜で構成されている。このポリサイド膜の一部を
構成する多結晶シリコン膜には、その抵抗値を低減する
ためにn型の不純物(リンまたはヒ素)が導入されてい
る。
【0147】上記転送用MISFETQt1 ,Qt2
一方のn+ 型半導体領域18(ドレイン領域)の上層に
は、基準電圧線(VSS) 40Aと同じ第3層目のゲート
材で形成されたパッド層40Bが配置されている。この
パッド層40Bは、転送用MISFETQt1 ,Qt2
のゲート絶縁膜12と同一層の絶縁膜に開孔されたコン
タクトホール22を通じてn+ 型半導体領域18(ドレ
イン領域)に接続されている。
【0148】図21および図25に示すように、メモリ
セルMCの負荷用MISFETQp1 ,Qp2 のうち、
負荷用MISFETQp1 は、駆動用MISFETQd
2 の領域上に配置され、負荷用MISFETQp2 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41P、ドレイン領域41P、n型のチャ
ネル領域41N、ゲート絶縁膜42およびゲート電極4
3で構成されている。なお、図21には、負荷用MIS
FETQp1 のソース領域41P、ドレイン領域41
P、チャネル領域41Nおよびゲート絶縁膜42と、負
荷用MISFETQp2 のゲート電極43が示してあ
る。
【0149】上記負荷用MISFETQp1 チャネル領
域41Nは、絶縁膜44、絶縁膜45を介して駆動用M
ISFETQd2 の上層に形成されている。負荷用MI
SFETQp2 のチャネル領域41Nは、絶縁膜44、
絶縁膜45を介して駆動用MISFETQd1 の上層に
形成されている。絶縁膜44および絶縁膜45は、例え
ば酸化シリコン膜からなる。
【0150】上記負荷用MISFETQp1 ,Qp2
それぞれのチャネル領域41N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で構成さ
れている。この多結晶シリコン膜の一部(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。
【0151】上記負荷用MISFETQp1 ,Qp2
それぞれのチャネル領域41Nの一端側にはドレイン領
域41Pが、他端側にはソース領域41Pがそれぞれ形
成されている。ドレイン領域41Pおよびソース領域4
1Pは、チャネル領域41Nと同じ第4層目のゲート材
(多結晶シリコン膜)で構成され、チャネル領域41N
と一体に構成されている。第4層目のゲート材のうち、
ドレイン領域41Pおよびソース領域41Pを構成する
領域の多結晶シリコン膜には、p型不純物(ホウ素)が
導入されている。
【0152】上記負荷用MISFETQp1 ,Qp2
それぞれのゲート絶縁膜42は、負荷用MISFETQ
1 ,Qp2 のチャネル領域41N、ドレイン領域41
Pおよびソース領域41P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42
は、例えば膜厚が10〜60nm程度の酸化シリコン膜か
らなる。
【0153】図21および図26に示すように、上記負
荷用MISFETQp1 ,Qp2 のそれぞれのゲート電
極43は、上記ゲート絶縁膜42の上層に形成されてい
る。
【0154】ゲート電極43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(例えばリン)が導入されている。
【0155】上記負荷用MISFETQp1 ,Qp
2 は、ゲート電極43に電源電圧(VCC) が印加される
負荷用MISFETQp1 ,Qp2 のOFF状態におい
て、ゲート電極43とゲート電極43の下部の基準電圧
(Vss) の状態にあるドレイン領域41Pとの間に強電
界が加わることによって、ソース領域41P−ドレイン
領域41P間にリーク電流が発生する不具合を防止する
ために、チャネル領域41Nを介してドレイン領域41
Pとゲート電極43とを互いに離隔させている。すなわ
ち、負荷用MISFETQp1 ,Qp2 は、ドレイン領
域41Pとゲート電極43とが重なりを持たずに離隔さ
れた、いわゆるオフセット構造で構成されている。な
お、図27には、負荷用MISFETQp1 ,Qp2
オフセット領域41off が網掛けパターンで示してあ
る。
【0156】上記負荷用MISFETQp1 ,Qp2
うち、負荷用MISFETQp1 のゲート電極43は、
コンタクトホール46を通じて、駆動用MISFETQ
2の一方の半導体領域(ドレイン領域)11(転送用
MISFETQt2 の一方の半導体領域18)と接続さ
れている。図21には示さないが、同様に、負荷用MI
SFETQp2 のゲート電極43は、ゲート絶縁膜4
2、絶縁膜45、絶縁膜8などを開孔して形成したコン
タクトホール46を通じて、駆動用MISFETQd1
の一方の半導体領域(ドレイン領域)11(転送用MI
SFETQt1 の一方の半導体領域18)と接続されて
いる。
【0157】上記負荷用MISFETQp2 のゲート電
極43と駆動用MISFETQdの一方の半導体領域
(ドレイン領域)11(転送用MISFETQt
一方の半導体領域18)とを接続する上記コンタクトホ
ール46の側壁には、負荷用MISFETQp1 のドレ
イン領域41Pの断面が露出し、この露出したドレイン
領域41Pとゲート電極43とがコンタクトホール46
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46の側壁には、駆動用MISQd2
ゲート電極7の一端の主面部が露出し、この露出したゲ
ート電極7と負荷用MISFETQp2 のゲート電極4
3とがコンタクトホール46の側壁の壁面で電気的に接
続されている。
【0158】すなわち、負荷用MISFETQp2 のゲ
ート電極43と、駆動用MISFETQd1 の一方の半
導体領域(ドレイン領域)11(転送用MISFETQ
1の一方の半導体領域18)と、負荷用MISFET
Qp1 のドレイン領域41Pと、駆動用MISQd2
ゲート電極7とは、1個のコンタクトホール46を通じ
て相互に接続されている。
【0159】図21には示さないが、同様に、負荷用M
ISFETQp1 のゲート電極43と駆動用MISFE
TQd2 の一方の半導体領域(ドレイン領域)11(転
送用MISFETQt2 の一方の半導体領域18)とを
接続するコンタクトホール46の側壁には、負荷用MI
SFETQp2 のドレイン領域41Pの断面が露出し、
この露出したドレイン領域41Pとゲート電極43とが
コンタクトホール46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46の側壁には、
駆動用MISFETQd1 のゲート電極7の一端の主面
部が露出し、この露出したゲート電極7と負荷用MIS
FETQp1 のゲート電極43とがコンタクトホール4
6の側壁の壁面で電気的に接続されている。
【0160】すなわち、負荷用MISFETQp1 のゲ
ート電極43と、駆動用MISFETQd2 の一方の半
導体領域(ドレイン領域)11(転送用MISFETQ
2の一方の半導体領域18)と、負荷用MISFET
Qp2 のドレイン領域41Pと、駆動用MISQd1
ゲート電極7とは、1個のコンタクトホール46を通じ
て相互に接続されている。
【0161】図21および図27に示すように、上記負
荷用MISFETQp1 ,Qp2 のゲート電極43の上
層には、絶縁膜47を介してプレート電極48が配置さ
れている。このプレート電極48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。この多結晶シリコン膜には、n型の不純物
(例えばP)が導入されている。また、このプレート電
極48は、メモリセルMCの全域を覆うように形成され
ている。このプレート電極48は、回路の電源電圧(V
CC) に接続されている。なお、本実施例のSRAMのメ
モリセルMCでは、前記実施例1の図9に示す電源電圧
(Vcc) と第2の電源電圧(Vcc1)とが共通に使用され
ている。
【0162】本実施例のSRAMのメモリセルMCに
は、2個の容量素子C1 ,C2 が設けられている。本実
施例のSRAMの場合、この容量素子C1 ,C2 は、負
荷用MISFETQp1 ,Qp2 と、プレート電極48
との間に形成されている。すなわち、この容量素子
1 ,C2 は、負荷用MISFETQp1 ,Qp2 のゲ
ート電極43を第1電極とし、プレート電極48を第2
電極とし、ゲート電極43とプレート電極48との間の
絶縁膜47を誘電体膜とするスタック(積層)構造で構
成されている。絶縁膜47は、例えば膜厚5〜30nm程
度の酸化シリコン膜と膜厚3〜10nm程度の窒化シリコ
ン膜との積層膜で構成されている。なお、本実施例で
は、ゲート電極43の上面(全面)と側面とを使ってプ
レート電極48との間に容量素子C1 ,C2 を形成する
ことができる。
【0163】このように、本実施例のSRAMは、負荷
用MISFETQp1 ,Qp2 のゲート電極43と、そ
の上部を覆う大面積のプレート電極48との間で容量素
子C1 ,C2 を構成しているので、容量素子C1 ,C2
を大容量化することができ、これにより、メモリセルM
Cのα線ソフトエラー耐性を大幅に向上させることがで
きる。
【0164】上記プレート電極48の一部には、開孔4
9Aおよび開孔49Bが形成されている。開孔49A
は、負荷用MISFETQp1 ,Qp2 のドレイン領域
41Pの上部に形成され、プレート電極48がオフセッ
ト領域41off の上を覆わないようにするために設けら
れている。開孔49Bは、前記基準電圧線40A(Vs
s) と同じ第3層目のゲート材形成工程で形成された前
記パッド層40Bの上部に形成されている。
【0165】このように、本実施例のSRAMは、負荷
用MISFETQp1 ,Qp2 のドレイン領域41Pの
上部のプレート電極48に開孔49Aを形成し、オフセ
ット領域41off とプレート電極48とをこの開孔49
Aを介して離間したオフセット構造で構成されている。
この構成により、ゲート電極43に電源電圧(VCC)が
印加される負荷用MISFETQp1 ,Qp2 のOFF
状態において、プレート電極48とオフセット領域41
off との間に強電界が加わるのを回避することができる
ので、この強電界によるソース領域41P−ドレイン領
域41P間でのリーク電流の発生を防止し、メモリセル
MCの安定動作を確保することができる。
【0166】なお、プレート電極48に形成された他方
の開孔49Bは、プレート電極48の下層のパッド層4
0Bとプレート電極48の上層の相補性データ線DL
(第1データ線DL1 および第2データ線DL2)とがプ
レート電極48と短絡することなく接続できるように設
けられた開孔である。
【0167】図21および図28に示すように、上記プ
レート電極48の上層には、層間絶縁膜50を介してサ
ブワード線SWLが配置されている。サブワード線SW
L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(Ti
W)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50は、例えば酸
化シリコン膜とBPSG膜との積層膜で構成されてい
る。
【0168】前記転送用MISFETQt1 ,Qt2
一方の半導体領域(ドレイン領域)18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51が配置されている。この中間導電層51
は、層間絶縁膜50、絶縁膜47、絶縁膜45、絶縁膜
44に開孔されたコンタクトホール52を通じて、転送
用MISFETQt1 ,Qt2 の一方の半導体領域(ド
レイン領域)18上に形成された前記パッド層40Bに
接続されている。
【0169】上記サブワード線SWLおよび中間導電層
51の上層には、第2層目の層間絶縁膜53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D
Lは、層間絶縁膜53に開孔されたコンタクトホール5
4を通じて中間導電層51に接続されている。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53は、例えば酸化シリコン膜、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。この酸化シリコン膜は、酸素とテトラエトキシ
シランとをソースガスとするプラズマCVD法で形成す
る。
【0170】上記相補性データ線DLは、メモリセルM
Cの転送用MISFETQt1 ,Qt2 の一方の半導体
領域(ドレイン領域)18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MI
SFETQt1 の一方の半導体領域(ドレイン領域)1
8に接続されている。図示は省略するが、同様に、第2
データ線DL2 は、転送用MISFETQt2 の一方の
半導体領域(ドレイン領域)18に接続されている。相
補性データ線DLと転送用MISFETQt1,Qt2
の一方の半導体領域(ドレイン領域)18との接続は、
前記中間導電層51およびパッド層40Bを介して行わ
れている。
【0171】上記相補性データ線DLの上層には、第3
層目の層間絶縁膜55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5
5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。この酸化シリコン膜は、酸素とテトラエトキシ
シランとをソースガスとするプラズマCVD法で形成す
る。
【0172】上記メインワード線MWLの上層には、フ
ァイナルパッシベーション膜56が形成されている。フ
ァイナルパッシベーション膜56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。酸化シリコン膜
は、酸素とテトラエトキシシランとをソースガスとする
プラズマCVD法で形成し、窒化シリコン膜は、モノシ
ランと窒素(またはアンモニア)とをソースガスとする
プラズマCVD法で形成する。
【0173】本実施例では、前記実施例1と同様に、フ
ァイナルパッシベーション膜56を堆積する工程の途中
で水素アニールを行い、負荷用MISFETQp1 ,Q
2を構成する多結晶シリコン膜に水素を供給する。こ
の水素アニールにより、層間絶縁膜55、層間絶縁膜5
3および層間絶縁膜50を通じて負荷用MISFETQ
1 ,Qp2 を構成する多結晶シリコン膜に水素が供給
される。
【0174】このように、本実施例のSRAMは、上記
水素アニール工程で供給される水素および層間絶縁膜5
5,53中に含まれる水素をプレート電極48の一部に
設けた開孔49Aを通じて負荷用MISFETQp1
Qp2 に供給する。この構成により、負荷用MISFE
TQp1 ,Qp2 を構成する多結晶シリコン膜の結晶粒
界表面に存在する未結合手(ダングリングボンド)に充
分な水素原子を供給することができるので、負荷用MI
SFETQp1 ,Qp2 の相互コンダクタンス(Gm)が向
上し、SRAMのメモリセルMCの特性が向上する。
【0175】(実施例3)図29は、第5層目のゲート
材形成工程で形成された本実施例のプレート電極のパタ
ーンレイアウトを示す要部平面図、図30は、このプレ
ート電極とその下部の負荷用MISFETの配置を模式
的に示す概略断面図である。
【0176】図29および図30に示すように、本実施
例のSRAMのメモリセルMCは、プレート電極28
(Vcc) に設けられた開孔29Aの形状が前記実施例1
のそれと異なっている。すなわち、この開孔29Aは、
負荷用MISFETQp1 ,Qp2 のチャネル領域26
Nの全域にわたって設けられている。この開孔29A
は、前記実施例1のそれと同様、プレート電極28(V
cc) が負荷用MISFETQp1 ,Qp2 のチャネル領
域26Nを覆わないようにするために設けられている。
【0177】上記の形状の開孔29Aを備えた本実施例
3によれば、前記実施例1と同様の効果が得られると共
に、ゲート電極23Aに基準電圧(Vss) が印加される
負荷用MISFETQp1 ,Qp2 のON状態におい
て、チャネル領域26Nの上部に位置するプレート電極
28からの電界がチャネル領域26Nに影響を与えるよ
うなことがないので、ソース領域26P−ドレイン領域
26P間の電流(ON電流)を向上させることができ
る。すなわち、この構成により、負荷用MISFETQ
1 ,Qp2 のON電流を向上させると共に、OFF電
流を小さくすることができるので、負荷用MISFET
Qp1 ,Qp2 のON電流/OFF電流比を向上させて
メモリセルMCの安定動作を確保することができる。
【0178】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。
【0179】前記実施例1では、誘電体膜上の多結晶シ
リコン膜をエッチングしてプレート電極を形成する際、
同時に誘電体膜の一部である窒化シリコン膜を除去した
が、この窒化シリコン膜は必ずしも除去する必要はな
く、またその一部がエッチングされずに残っていても差
し支えない。
【0180】プレート電極に形成する開孔は、前記図8
や図29に示すような四角形のパターンに限定されるも
のではなく、例えば図31や図32に示すようなパター
ンにしてもよい。開孔29Aを図32に示すような帯状
のパターンとすることにより、開孔29Aを形成する際
のマスク合わせ余裕を大きくすることができる。
【0181】前記実施例1〜3では、負荷用MISFE
Tの上層にプレート電極を形成したメモリセルMCにつ
いて説明したが、上記プレート電極は、負荷用MISF
ETの下層に配置してもよい。すなわち、前記実施例1
または実施例3において、半導体基板の主面上に形成し
た第1導電膜で駆動用MISFETのゲート電極を構成
し、半導体基板の主面上に形成した第2導電膜で転送用
MISFETのゲート電極を構成し、第1および第2導
電膜の上層に形成した第3導電膜でプレート電極を形成
し、第3導電膜の上層に形成した第4導電膜で負荷用M
ISFETのゲート電極を構成し、第4導電膜の上層に
形成した第5導電膜で負荷用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、負荷用M
ISFETと前記プレート電極との間で容量素子を構成
すると共に、少なくとも負荷用MISFETのオフセッ
ト領域が形成された領域下のプレート電極に開孔を形成
してもよい。
【0182】あるいは、前記実施例2において、半導体
基板の主面上に形成した第1導電膜で駆動用MISFE
Tのゲート電極を構成し、半導体基板の主面上に形成し
た第2導電膜で転送用MISFETのゲート電極を構成
し、第1および第2導電膜の上層に形成した第3導電膜
でプレート電極を形成し、第3導電膜の上層に形成した
第4導電膜で負荷用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、第4導電膜の上層
に形成した第5導電膜で負荷用MISFETのゲート電
極を構成し、負荷用MISFETと前記プレート電極と
の間で容量素子を構成すると共に、少なくとも負荷用M
ISFETのオフセット領域あるいはチャネル領域が形
成された領域下のプレート電極に開孔を形成してもよ
い。
【0183】また、前記実施例1および実施例3では、
第2の電源電圧(Vcc1)を電源電圧(Vcc)と同じ電圧
にしたが、第2の電源電圧(Vcc1)を電源電圧(Vcc)
と異なる電圧にしてもよい。例えば第2の電源電圧(V
cc1)を1/2Vccとすることにより、前記図9に示す記
憶ノードn1,n2 のどちらにも容量を付けることができ
る。
【0184】
【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。
【0185】(1).本発明によれば、負荷用MISFET
とその上を覆う大面積のプレート電極との間で容量素子
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。
【0186】(2).本発明によれば、負荷用MISFET
のドレイン領域上のプレート電極に開孔を形成し、オフ
セット領域とプレート電極とを離間することにより、電
源電圧のOFF時にプレート電極からオフセット領域に
強電界が加わるのを回避することができる。これによ
り、この強電界によるソース領域−ドレイン領域間での
リーク電流の発生を防止し、OFF電流を低減すること
ができるので、ON電流/OFF電流比を向上させ、メ
モリセルの安定動作を確保することができる。
【0187】(3).本発明によれば、プレート電極への給
電をメモリセルアレイの外部から行うことにより、この
SRAMを形成した半導体チップに外部から電源ノイズ
が入った場合、この電源ノイズのメモリセルへの直接的
影響を回避することができるので、メモリセルの安定動
作を確保することができる。
【0188】(4).本発明によれば、容量素子の誘電体膜
を構成する絶縁膜の一部を酸化シリコン膜よりも耐圧の
高い窒化シリコン膜で構成することにより、この誘電体
膜を酸化シリコン膜単層で構成した場合に比べて薄膜化
することができるので、容量素子の容量を増大させるこ
とができる。
【0189】(5).本発明によれば、酸化シリコン膜より
も耐水性の高い窒化シリコン膜を含む誘電体膜で負荷用
MISFETの上層を覆うことにより、水分の浸入によ
る負荷用MISFETの特性変動を抑制することができ
るので、メモリセルの安定動作を確保することができ
る。
【0190】(6).本発明によれば、負荷用MISFET
のゲート電極上のゲート絶縁膜の一部を除去してから誘
電体膜を形成するので、誘電体膜を薄膜化することがで
き、容量素子の容量を増大させることができる。
【0191】(7).本発明によれば、プレート電極に設け
た開孔を通じて負荷用MISFETを構成する多結晶シ
リコン膜の結晶粒界表面に存在する未結合手(ダングリ
ングボンド)に水素原子を供給することにより、負荷用
MISFETの相互コンダクタンス(Gm)を向上させるこ
とができる。
【0192】(8).本発明によれば、メモリセルアレイを
覆うプレート電極を形成する際、その下層の誘電体膜の
一部を構成する窒化シリコン膜を同時にエッチングして
周辺回路上の窒化シリコン膜を除去することにより、周
辺回路上に水素が通過し難い窒化シリコン膜を設けるこ
とによる周辺回路(を構成するMISFET)のしきい
値電圧の変動を抑制することができるので、SRAMの
安定動作を確保することができる。
【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
メモリセルのパターンレイアウトを示す要部平面図であ
る。
【図3】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示す要部平面図であ
る。
【図4】本発明の一実施例である半導体集積回路装置の
メモリセルのパターンレイアウトを示す要部平面図であ
る。
【図5】本発明の一実施例である半導体集積回路装置の
メモリセル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
メモリセルのパターンレイアウトを示す要部平面図であ
る。
【図7】負荷用MISFETとその上部に形成したプレ
ート電極の配置を模式的に示す概略断面図である。
【図8】本発明の一実施例である半導体集積回路装置の
メモリセル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
メモリセルの等価回路図である。
【図10】本発明の一実施例である半導体集積回路装置
の製造方法を示す半導体基板の要部断面図である。
【図11】本発明の一実施例である半導体集積回路装置
の製造方法を示す半導体基板の要部断面図である。
【図12】本発明の一実施例である半導体集積回路装置
の製造方法を示す半導体基板の要部断面図である。
【図13】本発明の一実施例である半導体集積回路装置
の製造方法を示す半導体基板の要部断面図である。
【図14】本発明の一実施例である半導体集積回路装置
の製造方法を示す半導体基板の要部断面図である。
【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】本発明の他の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20】図19の一部を拡大して示す概略構成(チッ
プレイアウト)図である。
【図21】本発明の他の実施例である半導体集積回路装
置のメモリセルを示す半導体基板の要部断面図である。
【図22】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示す要部平面図
である。
【図23】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示す要部平面図
である。
【図24】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示す要部平面図
である。
【図25】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示す要部平面図
である。
【図26】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示す要部平面図
である。
【図27】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示す要部平面図
である。
【図28】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示す要部平面図
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
のメモリセルのパターンレイアウトを示す要部平面図で
ある。
【図30】負荷用MISFETとその上部に形成したプ
レート電極の配置を模式的に示す概略断面図である。
【図31】本発明の一実施例である半導体集積回路装置
のメモリセル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32】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(半導体チップ) 2 p- 型ウエル 3 領域 4 フィールド絶縁膜 5 p型チャネルストッパ領域 6 ゲート絶縁膜 7 ゲート電極 8 絶縁膜 9 サイドウォールスペーサ 10 n型半導体領域 11 n+ 型半導体領域 12 ゲート絶縁膜 13A ゲート電極 13B 基準電圧線(VSS) 14 コンタクトホール 15 絶縁膜 16 サイドウォールスペーサ 17 n型半導体領域 18 n+ 型半導体領域 21 絶縁膜 22 コンタクトホール 23A ゲート電極 23B パッド層 24 ゲート絶縁膜 25 コンタクトホール 26N チャネル領域 26off オフセット領域 26P ソース領域 26P ドレイン領域 26P 電源電圧線(VCC) 27 絶縁膜 28 プレート電極 29A 開孔 29B 開孔 29C コンタクトホール 30 ガードリング 31 絶縁膜 32 層間絶縁膜 33 中間導電層 34 コンタクトホール 35 層間絶縁膜 36 コンタクトホール 37 ファイナルパッシベーション膜 40A 基準電圧線(VSS) 40B パッド層 41N チャネル領域 41off オフセット領域 41P ソース領域 41P ドレイン領域 42 ゲート絶縁膜 43 ゲート電極 44 絶縁膜 45 絶縁膜 46 コンタクトホール 47 絶縁膜 48 プレート電極 49A 開孔 49B 開孔 50 層間絶縁膜 51 中間導電層 52 コンタクトホール 53 層間絶縁膜 54 コンタクトホール 55 層間絶縁膜 56 ファイナルパッシベーション膜 C1 容量素子 C2 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 MC メモリセル MWL メインワード線 Qd1 駆動用MISFET Qd2 駆動用MISFET Qp1 負荷用MISFET Qp2 負荷用MISFET Qt1 転送用MISFET Qt2 転送用MISFET SWL サブワード線 WL ワード線 WL1 第1ワード線 WL2 第2ワード線 LOAD ロード回路 MB メモリブロック MB1 〜MB4 メモリブロック SA センスアンプ回路 SMA サブアレイ WDEC ワードデコーダ回路 XDEC Xデコーダ回路 YDEC Yデコーダ回路 YSW Yセレクタ回路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 池田 修二 東京都小平市上水本町5丁目20番1号 株 式会社日立製作所半導体事業部内 (72)発明者 吉崎 和夫 東京都小平市上水本町5丁目20番1号 株 式会社日立製作所半導体事業部内 (72)発明者 今任 宏一 東京都小平市上水本町5丁目20番1号 株 式会社日立製作所半導体事業部内 (72)発明者 山▲ざき▼ 康司 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 橋場 総一郎 東京都小平市上水本町5丁目20番1号 株 式会社日立製作所半導体事業部内 (72)発明者 吉住 圭一 東京都小平市上水本町5丁目20番1号 株 式会社日立製作所半導体事業部内 (72)発明者 吉田 安子 東京都小平市上水本町5丁目20番1号 株 式会社日立製作所半導体事業部内 (72)発明者 奥山 幸祐 東京都小平市上水本町5丁目20番1号 株 式会社日立製作所半導体事業部内 (72)発明者 福田 和司 東京都小平市上水本町5丁目20番1号 株 式会社日立製作所半導体事業部内 (72)発明者 森 ちえみ 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 高野 純一 東京都小平市上水本町5丁目20番1号 株 式会社日立製作所半導体事業部内 (72)発明者 大島 貢 東京都小平市上水本町5丁目20番1号 株 式会社日立製作所半導体事業部内 (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 (72)発明者 富田 一石 東京都小平市上水本町5丁目20番1号 株 式会社日立製作所半導体事業部内 (72)発明者 田畑 剛 東京都小平市上水本町5丁目22番1号 株 式会社日立マイコンシステム内

Claims (10)

    【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を構成した
    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MIS
    FET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のゲート電
    極を構成し、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構成し、前記第4導電膜の上層
    に形成した第5導電膜でメモリセルアレイを覆うプレー
    ト電極を構成し、前記負荷用MISFETと前記プレー
    ト電極との間で容量素子を構成すると共に、少なくとも
    前記負荷用MISFETのドレイン領域側のチャネル領
    域上の前記プレート電極に開孔を設けたことを特徴とす
    る半導体集積回路装置。
  2. 【請求項2】 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を構成した
    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MIS
    FET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導電膜の上層に形成した第4導電膜で前記負荷用MI
    SFET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導電膜でメモリセルアレイを覆うプレー
    ト電極を構成し、前記負荷用MISFETと前記プレー
    ト電極との間で容量素子を構成すると共に、少なくとも
    前記負荷用MISFETのドレイン領域側のチャネル領
    域上の前記プレート電極に開孔を設けたことを特徴とす
    る半導体集積回路装置。
  3. 【請求項3】 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を構成した
    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MIS
    FET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導電膜でメモリセルアレイを覆うプレート電
    極を形成し、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のゲー
    ト電極を構成し、前記負荷用MISFETと前記プレー
    ト電極との間で容量素子を構成すると共に、少なくとも
    前記負荷用MISFETのドレイン領域側のチャネル領
    域下の前記プレート電極に開孔を設けたことを特徴とす
    る半導体集積回路装置。
  4. 【請求項4】 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を構成した
    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MIS
    FET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導電膜でメモリセルアレイを覆うプレート電
    極を形成し、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、前記負荷用MISFETと前記プレー
    ト電極との間で容量素子を構成すると共に、少なくとも
    前記負荷用MISFETのドレイン領域側のチャネル領
    域下の前記プレート電極に開孔を設けたことを特徴とす
    る半導体集積回路装置。
  5. 【請求項5】 前記プレート電極にメモリセルアレイの
    外部から電源電圧を供給することを特徴とする請求項
    1、2、3または4記載の半導体集積回路装置。
  6. 【請求項6】 前記容量素子の誘電体膜の少なくとも一
    部を窒化シリコン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。
  7. 【請求項7】 前記プレート電極に前記開孔を形成した
    後、前記開孔の底部の前記窒化シリコン膜を除去し、そ
    の後、水素化アニール処理により、前記開孔を通じて前
    記負荷用MISFETを構成する導電膜に水素を供給す
    ることを特徴とする請求項6記載の半導体集積回路装置
    の製造方法。
  8. 【請求項8】 前記開孔の底部の前記窒化シリコン膜を
    除去する際、周辺回路を形成する領域の前記窒化シリコ
    ン膜を同時に除去することを特徴とする請求項7記載の
    半導体集積回路装置の製造方法。
  9. 【請求項9】 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導電膜を
    エッチングした後、前記導電膜の下層の絶縁膜をエッチ
    ングして前記負荷用MISFETのゲート電極の一部を
    露出させ、次いで前記導電膜上に前記容量素子の誘電体
    膜を形成することを特徴とする請求項1記載の半導体集
    積回路装置の製造方法。
  10. 【請求項10】 前記負荷用MISFETのドレイン領
    域は、チャネル領域を介してゲート電極と離隔されたオ
    フセット構造で構成されることを特徴とする請求項1、
    2、3または4記載の半導体集積回路装置の製造方法。
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JP2007533122A (ja) * 2004-04-01 2007-11-15 ソワジック 改良されたレイアウトのsramメモリセル
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