JPH0917962A - 半導体集積回路装置 - Google Patents

半導体集積回路装置

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JPH0917962A
JPH0917962A JP7165525A JP16552595A JPH0917962A JP H0917962 A JPH0917962 A JP H0917962A JP 7165525 A JP7165525 A JP 7165525A JP 16552595 A JP16552595 A JP 16552595A JP H0917962 A JPH0917962 A JP H0917962A
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JP
Japan
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integrated circuit
circuit device
semiconductor integrated
semiconductor
mos
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JP7165525A
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English (en)
Inventor
Yasuko Yoshida
安子 吉田
Shuji Ikeda
修二 池田
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 SRAMを有する半導体集積回路装置のメモ
リセルのサイズを増大させることなく、βレシオを増大
させる。 【構成】 キャリアのモビリティの大きい第1方向と、
キャリアのモビリティの小さい第2方向とを有する半導
体基板2の主面上に、SRAMのメモリセルMCを構成
するドライバMOS・FETQd1 ,Qd2 のゲート電
極7をそのチャネル方向が第1方向に沿うように配置
し、トランスファMOS・FETQt1 のゲート電極1
3をそのチャネル方向が第2方向に沿うように配置し
た。

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技
術に関し、例えばSRAM(Static RandomAccess Memo
ry )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】SRAMのメモリセルは、通常、ワード
線と一対の相補性データ線との交差部に配置されたフリ
ップフロップ回路と、2個のトランスファMOS・FE
T(Metal Oxide Semiconductor ・ Field Effect Trans
istor )とから構成されている。
【0003】このフリップフロップ回路は、1ビットの
データを記憶する回路であり、通常2つのドライバMO
S・FETを有し、トランスファMOS・FETを介し
てデータ線と電気的に接続されている。トランスファM
OS・FETは、データの授受を操作するスイッチング
素子であり、そのゲート電極は、ワード線と電気的に接
続されている。
【0004】このフリップロップ回路とデータ線との間
におけるデータの授受は、ワード線(トランスファMO
S・FETのゲート電極)に所定の電圧を印加し、トラ
ンスファMOS・FETをオンすることによって行われ
ている。
【0005】このようなメモリセルを有するSRAM
は、記憶ノードにリーク電流があっても、電源が印加さ
れている限り、そのリーク分が負荷を通じて電源から供
給されるので、煩雑なリフレッシュ動作の必要がなく、
しかも動作タイミングが容易なので使い易いこと等か
ら、汎用計算機、大形計算機あるいは端末等に広く使用
されている。
【0006】ところで、本発明者は、このSRAMのメ
モリセルを構成するドライバMOS・FETとトランス
ファMOS・FETとの配置について検討した。以下
は、公知とされた技術ではないが、本発明者の検討した
技術であり、その概要は次のとおりである。
【0007】ドライバMOS・FETやトランスファM
OS・FETが形成される半導体基板としては、(10
0)面、(311)面、(511)面または酸化積層欠
陥を抑制する観点から(100)面を4度傾斜させて形
成された面を素子形成面として用いる半導体基板があ
る。
【0008】いずれの半導体基板を用いる場合において
もドライバMOS・FETおよびトランスファMOS・
FETは、その各々のチャネル長の方向が直交するよう
に半導体基板の主面に配置されているが、そのドライバ
MOS・FETおよびトランスファMOS・FETと半
導体基板との関係を考慮した配置について特に規定が無
く、通常、ドライバMOS・FETおよびトランスファ
MOS・FETの双方の特性が同じになるように配置さ
れている。
【0009】なお、SRAMを有する半導体集積回路装
置については、例えば特開昭56−161668号公報
に記載があり、SRAMの高速化技術について開示され
ている。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】ところで、高速性が要
求されるSRAMにおいては、データの読み出しや書き
込み等の信頼性を確保するために、如何にして個々のS
RAMのメモリセルにおける動作安定性を向上させるか
が課題となっている。
【0011】特に、この課題は、素子や配線等の寸法縮
小に伴い電源電圧を低くする傾向にある近年の半導体集
積回路装置において、電源電圧を低くする分、メモリセ
ルの動作に与える影響も大きいので、重要な課題となっ
ている。
【0012】しかし、上述の発明者が検討したSRAM
のメモリセル技術においては、ドライバMOS・FET
およびトランスファMOS・FETの配置と半導体基板
の性質との関係について、SRAMの動作安定性を向上
させる上での充分な考慮がなされておらず、以下の課題
があることを本発明者は見い出した。
【0013】すなわち、一般的にSRAMのメモリセル
の動作を安定させるには、メモリセルを構成するトラン
ジスタの比(ドライバMOS・FET/トランスファM
OS・FET:以下、βレシオという:β=(DW/D
L)/(TW/TL)、但し、DW:ドライバMOS・
FETのゲート幅、DL:ドライバMOS・FETのゲ
ート長、TW:トランスファMOS・FETのゲート
幅、TL:トランスファMOS・FETのゲート長)を
大きく取ることが有効であることが知られているが、こ
のβレシオを増大させるためにトランスファMOS・F
ETの駆動能力を下げることは、トランスファMOS・
FETに接続されるセンスアンプの動作マージンを狭
め、高速化に不向きであるという問題がある。一方、β
レシオを増大させるためにドライバMOS・FETの駆
動能力を向上させる方法として、ゲート電極におけるチ
ャネル長方向の寸法を大きくする方法があるが、この場
合は、メモリセル面積の増大を招き、チップサイズの増
大を招く問題がある。
【0014】本発明の目的は、半導体基板上に形成され
る所定のMISトランジスタのゲート電極におけるチャ
ネル長方向の寸法を大きくすることなく、電流駆動能力
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】本発明の目的は、SRAMを有する半導体
集積回路装置のメモリセルのサイズを増大させることな
く、βレシオを増大させることのできる技術を提供する
ことにある。
【0016】本発明の目的は、SRAMを有する半導体
集積回路装置のメモリセルのサイズを増大させることな
く、動作安定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。
【0017】本発明の目的は、SRAMを有する半導体
集積回路装置のメモリセルのサイズを増大させることな
く、低電圧でも安定動作させることのできる技術を提供
することにある。
【0018】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。
【0019】
【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簡単に説明すれば、
以下のとおりである。
【0020】すなわち、本発明の半導体集積回路装置
は、キャリアのモビリティが異なる第1方向および第2
方向を有する半導体基板の主面上に、駆動能力の異なる
第1のMISトランジスタおよび第2のMISトランジ
スタを設け、前記第1方向におけるキャリアのモビリテ
ィは、前記第2方向におけるキャリアのモビリティより
も大きく、かつ、前記第1のMISトランジスタは、前
記第2のMISトランジスタよりも大きな駆動能力を必
要とする半導体集積回路装置であって、前記第1のMI
Sトランジスタのゲート電極をそのチャネル長の方向が
前記第1方向に沿うように配置するとともに、前記第2
のMISトランジスタのゲート電極をそのチャネル長の
方向が前記第2方向に沿うように配置したものである。
【0021】また、本発明の半導体集積回路装置は、キ
ャリアのモビリティが異なる第1方向および第2方向を
有し、かつ、前記第1方向におけるキャリアのモビリテ
ィが前記第2方向におけるキャリアのモビリティよりも
大きくなるように設定された半導体基板の主面上に、ワ
ード線で制御されるトランスファMISトランジスタお
よびドライバMISトランジスタによってメモリセルが
構成されたSRAMを設けてなる半導体集積回路装置で
あって、前記ドライバMISトランジスタのゲート電極
をそのチャネル長が前記第1方向に沿うように配置する
とともに、前記トランスファMISトランジスタのゲー
ト電極をそのチャネル長が前記第2方向に沿うように配
置したものである。
【0022】
【作用】上記した本発明の半導体集積回路装置によれ
ば、第1のMISトランジスタのゲート電極を、そのチ
ャネル長の方向がキャリアのモビリティの大きい第1方
向に沿うように配置したことにより、第1のMISトラ
ンジスタのゲート電極におけるチャネル長方向の寸法を
大きくすることなく、第1のMISトランジスタのチャ
ネル電流を増大させることができ、電流駆動能力を向上
させることが可能となる。
【0023】また、上記した本発明の半導体集積回路装
置によれば、ドライバMISトランジスタをそのチャネ
ル方向が第1方向に沿うように配置し、トランスファM
ISトランジスタをそのチャネル方向が第2方向に沿う
ように配置することにより、ドライバMISトランジス
タ側ではチャネル長方のゲート電極の寸法を大きくする
ことなく、電流駆動能力を向上させることができ、トラ
ンスファMISトランジスタ側では電流駆動能力を許容
範囲内で小さくすることが可能となる。
【0024】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細
に説明する。
【0025】(実施例1)本実施例1の半導体集積回路
装置は、例えば512KBit×8Bit構成の4M・
SRAMである。このSRAMが形成された半導体チッ
プを図3に示す。
【0026】半導体チップ1は、例えば17mm×7m
m程度の長方形状のシリコン(Si)単結晶等のような
半導体小片からなる。なお、半導体チップ1は、例えば
DIP(Dual Inline Package )やSOJ(Small Outl
ine J-lead Package)等のような樹脂封止形のパッケー
ジによって封止されている。
【0027】半導体チップ1の長辺側の周辺には、複数
のボンディングパッドBPが配置されている。このボン
ディングパッドBPは、ボンディングワイヤを通じてリ
ードに接続され、上記したパッケージの外部に引き出さ
れるようになっている。
【0028】ボンディングパッドBPの各々には、例え
ばアドレス信号、チップセレクト信号、アウトプットイ
ネーブル信号およびライトイネーブル信号等のような信
号が伝送される他、電源電圧および基準電圧が印加され
るようになっている。なお、この電源電圧は、例えば5
V程度に設定されている。また、基準電圧は、例えば0
Vに設定されている。
【0029】半導体チップ1の中央には、例えば4個の
メモリブロックLMBが半導体チップ1の長辺に沿って
配置されている。そして、個々のメモリブロックLMB
には、例えば4個の小さなメモリブロックMBが図3の
横方向に沿って配置されている。
【0030】個々のメモリブロックLMBの上側には、
例えばロード回路LOADが配置され、個々のメモリブ
ロックLMBの下側には、例えばYデコーダ回路YDE
C、Yスイッチ回路Y−SWおよびセンスアンプ回路S
Aが配置されている。
【0031】また、半導体チップ1の両短辺側のメモリ
ブロックLMBと、その各々に隣接するメモリブロック
LMBとの間には、例えばXデコーダ回路XDECが配
置されている。
【0032】また、4個のメモリブロックLMBのう
ち、図3の最も右側に配置されたメモリブロックLMB
には、例えば冗長回路SMBが配置されている。なお、
図3の符号MWLはメインワード線を示している。
【0033】次に、メモリブロックLMBをさらに分割
したメモリブロックMBの要部拡大ブロック図を図4に
示す。
【0034】1個のメモリブロックMBには、例えば4
個のメモリセルアレイMAYが図4の横方向に沿って配
置されている。すなわち、本実施例1においては、4個
のメモリブロックLMB(図3参照)の各々を4個のメ
モリブロックMBに分割し、さらに、その4個のメモリ
ブロックMBの各々を4個のメモリセルアレイMAYに
分割するので、合計64個のメモリセルアレイMAYが
半導体チップ1の長辺に沿って配置されていることにな
る。
【0035】また、メモリブロックMBの中央には、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、上記したXデコーダ回路X
DEC(図3参照)によって選択されるようになってい
る。
【0036】例えば図3の左側の2個のメモリブロック
LMBの8個のメモリブロックMBにおけるワードデコ
ーダ回路WDCは、その2個のメモリブロックLMB間
のXデコーダ回路XDECで選択され、例えば図3の右
側の2個のメモリブロックLMBの8個のメモリブロッ
クMBにおけるワードデコーダ回路WDCは、その2個
のメモリブロックLMB間のXデコーダ回路XDECで
選択されるようになっている。そして、1個のXデコー
ダ回路XDECは、8個のメモリブロックMBの8個の
ワードデコーダ回路WDECのうちの1つを選択するよ
うになっている。
【0037】図4において、各々のメモリブロックMB
の上側には、上記したロード回路LOADが個々分割さ
れて配置されている。また、図4において、各々のメモ
リブロックMBの下側には、上記したYデコーダ回路Y
DECおよびYスイッチ回路Y−SWが配置されてい
る。
【0038】また、各々のメモリブロックMBの下側に
は、センスアンプ回路SAが個々分割されて配置されて
いる。このセンスアンプ回路SAは、1個のメモリセル
アレイMAYに対して、例えば4個配置され4Bitの
データを1度に出力できるようになっている。
【0039】また、ワードデコーダ回路WDECの下側
には、コントロール回路CCが配置されている。また、
図4に示すメモリブロックMBにおいて、ワードデコー
ダ回路WDECの左右の各々に配置された2個のメモリ
セルアレイMAYの間には、メモリセルアレイMAY間
を接続するつなぎセルが配置されている。
【0040】次に、個々のメモリセルアレイMAYの要
部拡大図を図5に示す。個々のメモリセルアレイMAY
は、図5に示すように、さらに、4個のメモリセルアレ
イSMAYに分割されている。
【0041】この4個に分割されたメモリセルアレイS
MAYの各々には、例えば16個のメモリセルMCが図
5の横方向に沿って配置されている。すなわち、1個の
メモリセルアレイMAY(図4参照)には、例えば16
個のメモリセルMCを有するメモリセルアレイSMAY
が4個配置されているので、合計64個のメモリセルM
Cが図4の横方向に配置されていることになる。また、
1個のメモリセルアレイMAYの図4の縦方向には、例
えば1028個(1028Bit)のメモリセルMCが
配置されている。そして、そのうち、例えば1024個
は正規のメモリセルMCとなっており、残りの4個は、
例えば冗長用のメモリセルMCとなっている。
【0042】また、ワードデコーダ回路WDCは、メイ
ンワード線MWLを介してXデコーダ回路XDECによ
って選択されるようになっている。メインワード線MW
Lは、メモリセルアレイMAY上を図5の横方向に沿っ
て延在し、例えば4個(4Bit)のメモリセルMC毎
に図5の縦方向に複数配置されている。
【0043】すなわち、メインワード線MWLは、1個
のメモリブロックMB(図4参照)において、例えばワ
ードデコーダ回路WDECの右側に配置された2個のメ
モリセルアレイMAYの512個のメモリセルMCを選
択するとともに、左側に配置された2個のメモリセルア
レイMAYの512個のメモリセルMCを選択し、合計
1024個のメモリセルMCを選択する。
【0044】また、ワードデコーダ回路WDECは、そ
れ毎に配置されたアドレス信号線ALによって選択され
るようになっている。アドレス信号線ALは、図5の縦
方向に延在し、図5の横方向に複数本配置されている。
【0045】アドレス信号線ALは、メモリブロックM
Bにおいて、ワードデコーダ回路WDECの右側に配置
された2個のメモリセルアレイMAYのメモリセルMC
を選択するのに8本、左側に配置された2個のメモリセ
ルアレイMAYのメモリセルMCを選択するのに8本、
合計16本配置されている。
【0046】ワードデコーダ回路WDECは、例えば4
個のメモリセルアレイMAYのうちの1個のメモリセル
アレイMAY上を延在する第1ワード線WL1 および第
2ワード線WL2 を選択するようになっている。第1ワ
ード線WL1 および第2ワード線WL2 は、メモリセル
アレイMAY毎(4個のメモリセルアレイMAY毎)に
配置されている。第1ワード線WL1 、第2ワード線W
L2 の各々は、互いに離間し、かつ、実質的に平行に図
5の横方向に延在する。
【0047】この第1ワード線WL1 および第2ワード
線WL2 は、図6の縦方向に配列された1個のメモリセ
ルMC毎に配置されている。すなわち、1個のメモリセ
ルMCには、同一選択信号が印加される2本の第1ワー
ド線WL1 および第2ワード線WL2 が延在されてい
る。
【0048】ワードデコーダ回路WDECの右側に配置
された2個のメモリセルアレイMAYのうち、ワードデ
コーダ回路WDECから離れたメモリセルアレリMAY
を延在する第1ワード線WL1 および第2ワード線WL
2 は、第1サブワード線SWL1 を介してワードデコー
ダ回路WDECで選択されるようになっている。また、
ワードデコーダ回路WDEC側のメモリセルアレイMA
Yを延在する第1ワード線WL1 および第2ワード線W
L2 は、第2サブワード線SWL2 を介してワードデコ
ーダ回路WDECで選択されるようになっている。
【0049】第1サブワード線SWL1 、第2サブワー
ド線SWL2 の各々は、互いに離間し、かつ、平行に図
5の横方向に延在されている。第1サブワード線SWL
1 および第2サブワード線SWL2 は、上記した第1ワ
ード線WL1 および第2ワード線WL2 と同様に、図5
の縦方向に配置された1個のメモリセルMC毎に配置さ
れている。
【0050】第1サブワード線SWL1 は、1個のメモ
リセルアレイMAY上を延在し、その他のメモリセルア
レイMAYに配置された第1ワード線WL1 および第2
ワード線WL2 とワードデコーダ回路WDECとを電気
的に接続するようになっている。
【0051】ワードデコーダ回路WDECの左側に配置
された2個のメモリセルアレイMAYの各々には、右側
と同様に第1ワード線WL1 および第2ワード線WL2
が配置されている。この第1ワード線WL1 および第2
ワード線WL2 は、第1サブワード線SWL1 または第
2サブワード線SWL2 を介してワードデコーダ回路W
DECに電気的に接続されている。なお、第1ワード線
WLIおよび第2ワード線WL2 をワードデコーダ回路
WDECに直接電気的に接続しても良い。
【0052】メモリセルアレイMAYには、図4および
図5に示すように、相補性データ線DLが配置されてい
る。この相補性データ線DLは、メインワード線MW
L、サブワード線SWL1 ,SWL2 およびワード線W
L1 ,WL2 の各々の延在方向と交差(実質的に直交)
する方向に延在している。また、相補性データ線DL
は、互いに離間し、かつ、平行に延在する第1データ線
DL1 および第2データ線DL2 の2本で構成されてい
る。そして、この相補性データ線DLは、図5の横方向
に配置されたメモリセルMC毎に配置されている。
【0053】相補性データ線DLの上側の一端側は、ロ
ード回路LOADに電気的に接続されている。また、相
補性データ線DLの下側の他端側は、Yスイッチ回路Y
−SWを介してセンスアンプ回路SAと電気的に接続さ
れている。
【0054】なお、上記した冗長回路SMB(図3参
照)には、冗長用のメモリセルアレイが配置されてい
る。この冗長用のメモリセルアレイには、上述のメモリ
セルアレイMAYに配置されたメモリセルMCと同一構
造のメモリセルMCが複数個配置されている。冗長用の
メモリセルアレイにおけるメモリセルMCは、例えば図
5の横方向に32個(32Bit)、縦方向に1028
個(1028Bit)配置されている。そして、例えば
冗長用のメモリセルアレイの上側には、冗長用のロード
回路が配置され、側部には冗長用のワードデコーダ回路
が配置され、さらに、下側には、冗長用のYスイッチ回
路Y−SWが配置されている。
【0055】次に、メモリセルMCの回路図を図6に示
す。メモリセルMCは、ワード線WLと相補性データ線
DLとの交差部に配置されている。すなわち、メモリセ
ルMCは、第1ワード線WL1 および第2ワード線WL
2 と第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。
【0056】メモリセルMCは、フリップロップ回路と
2個のトランスファMOS・FET(第2のMISトラ
ンジスタ)Qt1 ,Qt2 とで構成されている。このフ
リップフロップ回路は、データ蓄積部として構成されて
おり、これによってメモリセルMCには、”1”また
は”0”の1Bitのデータが記憶されている。
【0057】このフリップフロップ回路は、例えば2個
のドライバMOS・FET(第1のMISトランジス
タ)Qd1 ,Qd2 と、2個の負荷用MOS・FETQ
p1 ,Qp2 とで構成されている。ドライバMOS・F
ETQd1 ,Qd2 は、例えばnチャネル形で構成され
ている。また、負荷用MOS・FETQp1 ,Qp2
は、例えばpチャネル形で構成されている。すなわち、
本実施例1のSRAMにおいては、例えば完全CMOS
(Complimentary MOS )構造のメモリセルMCが使用さ
れている。
【0058】ドライバMOS・FETQd1 および負荷
用MOS・FETQp1 は、互いのドレイン領域を接続
し、かつ、互いのゲート電極を接続することで、CMO
S回路を構成している。また、同様に、ドライバMOS
・FETQd2 および負荷用MOS・FETQp2 は、
互いのドレイン領域を接続し、かつ、互いのゲート電極
を接続することで、CMOS回路を構成している。
【0059】ドライバMOS・FETQd1 および負荷
用MOS・FETQp1 の各々のドレイン領域(入出力
端子)は、トランスファMOS・FETQt1 の一方の
半導体領域に電気的に接続されるとともに、ドライバM
OS・FETQd2 および負荷用MOS・FETQp2
の各々のゲート電極に電気的に接続されている。
【0060】ドライバMOS・FETQd2 および負荷
用MOS・FETQp2 の各々のドレイン領域(入出力
端子)は、トランスファMOS・FETQt2 の一方の
半導体領域に電気的に接続されるとともに、ドライバM
OS・FETQd1 および負荷用MOS・FETQp1
の各々のゲート電極に電気的に接続されている。
【0061】ドライバMOS・FETQd1 ,Qd2 の
各々のソース領域は、基準電圧に電気的に接続されてい
る。この基準電圧は、例えば0Vに設定されている。ま
た、負荷用MOS・FETQp1 ,Qp2 の各々のソー
ス領域は、上記した電源電圧に電気的に接続されてい
る。この電源電圧は、例えば5V程度に設定されてい
る。
【0062】また、このフリップフロップ回路の一対の
入出力端子間、すなわち、2つの情報蓄積ノード領域間
には容量素子Cが電気的に接続されている。この容量素
子Cは、基本的には情報蓄積ノード領域の電荷蓄積量を
増加し、α線ソフトエラー耐圧を高める機能を有してい
る。また、この容量素子Cは、各々の電極を2つの情報
蓄積ノード領域間に接続したので、2箇所の情報蓄積ノ
ード領域の各々に独立に2個の容量素子を配置する場合
に比べて、その占有平面を半分にすることができる。し
たがって、SRAMの集積度を向上させることが可能に
なっている。
【0063】また、上記したトランスファMOS・FE
TQt1 ,Qt2 は、メモリセルMCのスイッチング部
として構成されている。トランスファMOS・FETQ
t1,Qt2 の各々の一方の半導体領域は、フリップフ
ロップ回路の一対の入出力端子の各々に電気的に接続さ
れ、その各々の他方の半導体領域は、データ線DL1,DL
2 の各々に電気的に接続されている。さらに、トランス
ファMOS・FETQt1 のゲート電極は、第1ワード
線WL1 に電気的に接続され、トランスファMOS・F
ETQt2 のゲート電極は、第2ワード線WL2 に電気
的に接続されている。この2個のトランスファMOS・
FETQt1 ,Qt2 は、例えばnチャネル形で構成さ
れている。
【0064】以上のように構成されたSRAMは、図3
〜図5に示すように、Xデコーダ回路XDECでメイン
ワード線MWLを介してメモリブロックLMBの複数個
のメモリブロックMBにおける1個のワードデコーダ回
路WDECを選択し、この選択されたワードデコーダ回
路WDECでメモリセルアレイMAYの第1ワード線W
L1 および第2ワード線WL2 を選択する。
【0065】すなわち、SRAMは、第1ワード線WL
1 および第2ワード線WL2 をその延在方向に複数分割
し、この複数個に分割されたうちの1組の第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で選択する、い
わゆるデバイデッドワードライン方式を採用している。
これにより、選択されたワード線WLの充放電電流を低
減することができるので、消費電力も低減することがで
きるようになっている。
【0066】また、本実施例1のSRAMは、図4およ
び図5に示すように、ワードデコーダ回路WDECの一
端側に配置された2個のうちの一方のメモリセルアレイ
MAY上を延在する第1ワード線WL1 および第2ワー
ド線WL2 を第2サブワード線SWL2 を介してワード
デコーダ回路WDECに電気的に接続され、他方のメモ
リセルアレイMAY上に延在される第1ワード線WL1
および第2ワード線WL2 を第1サブワード線線SWL
1 を介してワードデコーダ回路WDECに接続されてい
る。
【0067】すなわち、本実施例1のSRAMは、メモ
リセルアレイMAYに、それ毎に分割されたワード線W
Lおよび複数本のワード線間を接続するサブワード線S
WLを配置する、いわゆるワードライン方式を採用して
いる。これにより、サブワード線SWLに相当する分、
ワードデコーダ回路WDECとワード線WLとの間の抵
抗値を低減することができるので、選択されたワード線
WLの充放電速度を早め、SRAMの動作速度を向上さ
せることが可能となっている。
【0068】上記したXデコーダ回路XDEC、Yデコ
ーダ回路YDEC、Yスイッチ回路Y−SW、センスア
ンプ回路SAおよびロード回路LOAD等は、SRAM
の周辺回路を構成する回路であり、メモリセルMCへの
データの書き込み動作、保持動作および読み出し動作等
を制御するようになっている。
【0069】次に、このようなSRAMの入力側および
出力側の静電気破壊防止回路の等価回路を図7および図
8に示す。
【0070】本実施例1のSRAMの入力段には、図7
に示すように、ボンディングパッドBPと入力回路II
との間に静電気破壊防止回路Iが配置されている。入力
回路IIは、例えばnチャネルMOS・FETおよびp
チャネルMOS・FETで形成されたCMOSインバー
タ回路INCで構成されている。
【0071】静電気破壊防止回路Iは、ボンディングパ
ッドBPに入力された過大電流を緩和させるとともに、
基準電圧側に吸収させることで、入力回路IIの静電破
壊を防止する回路であり、保護抵抗素子Rおよびクラン
プ用MOS・FETQn1で構成されている。
【0072】この保護抵抗素子Rは、ボンディングパッ
ドBPと入力回路IIとの間に直列に接続されている。
クランプ用MOS・FETQn1は、例えばnチャネル
形で構成されている。このクランプ用MOS・FETQ
n1は、そのドレイン領域が保護抵抗素子Rと入力回路
IIとの間に電気的に接続され、そのゲート電極および
ソース領域が基準電圧に電気的に接続された状態で配置
されている。
【0073】本実施例1のSRAMの出力段には、図8
に示すように、ボンディングパッドBPと出力回路IV
との間に静電気破壊防止回路IIIが配置されている。
【0074】出力回路IVは、例えば出力用nチャネル
MOS・FETQn2,Qn3、保護抵抗素子R、nチ
ャネルMOS・FETQn6およびCMOSインバータ
回路OUTCで構成されている。
【0075】出力回路IVの出力用nチャネルMOS・
FETQn2,Qn3の各々のドレイン領域は、ボンデ
ィングパッドBPに電気的に接続されている。出力用n
チャネルMOS・FETQn2のゲート電極には、入出
力データ信号Dバーが伝送され、そのソース領域には基
準電圧が印加されるようになっている。出力用nチャネ
ルMOS・FETQn3ゲート電極には、入出力データ
信号Dが伝送され、そのドレイン領域には電源電圧が印
加されるようになっている。
【0076】さらに、出力用nチャネルMOS・FET
Qn2のドレイン領域および出力用nチャネルMOS・
FETQn3のソース領域には、直列に接続された保護
抵抗素子Rおよび並列に接続されたnチャネルMOS・
FETQn6を各々介してCMOSインバータ回路OU
TCが電気的に接続されている。
【0077】また、nチャネルMOS・FETQn6
は、そのドレイン領域が出力用nチャネルMOS・FE
TQn2のドレイン領域および出力用nチャネルMOS
・FETQn3のソース領域に電気的に接続され、ゲー
ト電極およびソース領域の各々が基準電圧に電気的に接
続されている。
【0078】静電気破壊防止回路IIIは、ボンディン
グパッドBPに入力された過大電流を基準電圧側または
電源電圧側に吸収させることで、出力回路IVの静電破
壊を防止する回路であり、クランプ用MOS・FETQ
n4,Qn5およびバイポーラトランジスタBipで構
成されている。
【0079】このクランプ用MOS・FETQn4,Q
n5の各々は、例えばnチャネル形で構成されている。
このクランプ用MOS・FETQn4のドレイン領域お
よびクランプ用MOS・FETQn5のソース領域は、
ボンディングパッドBP、出力回路IVの出力用nチャ
ネルMOS・FETQn2のドレイン領域および出力用
nチャネルMOS・FETQn3のソース領域の各々の
間に配置され、かつ、各々に電気的に接続されている。
クランプ用MOS・FETQn4のゲート電極およびソ
ース領域の各々は、基準電圧に電気的に接続された状態
で配置されている。クランプ用MOS・FETQn5の
ゲート電極は基準電圧に電気的に接続され、そのドレイ
ン領域は、電源電圧に電気的に接続されている。
【0080】バイポーラトランジスタBipは、例えば
npn形で構成されている。バイポーラトランジスタB
iPのエミッタ領域は、ボンディングパッドBP、クラ
ンプ用MOS・FETQn4のドレイン領域およびクラ
ンプ用MOS・FETQn5のソース領域の各々の間に
配置され各々に電気的に接続されている。バイポーラト
ランジスタBipのベース領域には、入出力データ信号
が伝送され、エミッタ領域には電源電圧が印加されるよ
うになっている。
【0081】次に、SRAMのメモリセルMCの具体的
構造を説明する。ここで、メモリセルMCの完成状態の
平面図を図1に示す。また、図1のII−II線の断面
図を図2に示す。さらに、メモリセルMCの製造工程段
階における平面図を図9〜図13に示す。
【0082】図1および図2に示すように、半導体チッ
プ1を構成する半導体基板2は、例えばn- 形のSi単
結晶からなり、その主面の一部には、例えばp- 形のウ
エル3pが形成されている。p- 形のウエル3pは、例
えばnチャネル形のMIS・FETQnの形成領域、す
なわち、メモリセルアレイMAY(図4参照)の形成領
域および周辺回路領域の一部の領域において形成されて
いる。
【0083】また、後述するように、半導体基板1Sの
他の領域には、例えばn- 形のウエルが形成されてい
る。このn- 形のウエルは、pチャネルMOS・FET
の形成領域、すなわち、周辺回路の他の領域において形
成されている。
【0084】p- 形のウエル3pの非活性領域の主面上
には、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は、例えば二酸化シリコン(S
iO2 )からなり、その下層にはp形のチャネルストッ
パ領域5が形成されている。
【0085】同様に、n- 形のウエルの非活性領域の主
面上には、素子分離用のフィールド絶縁膜4が形成され
ている。しかし、このフィールド絶縁膜4の下層側は反
転し難いことから製造プロセスを簡単にするためにチャ
ネルストッパ領域を設けていない。
【0086】メモリセルMCは、p- 形のウエル3pに
おける活性領域に形成されている。メモリセルMCを構
成する2個のドライバMOS・FETQd1 ,Qd2 の
各々は、図2に示すように、p- 形のウエル3p上に形
成されている。
【0087】ドライバMOS・FETQd1 ,Qd2 の
各々は、p- 形のウエル3p、その上部に形成されたソ
ース領域およびドレイン領域、p- 形のウエル3pの上
面に形成されたゲート絶縁膜6、その上面に形成された
ゲート電極7で構成されている。
【0088】このドライバMOS・FETQd1 ,Qd
2 のゲート電極7は、その各々のゲート長の方向が、ワ
ード線WLの延在方向と一致するように配置されてい
る。フィールド絶縁膜4およびチャネルストッパ領域5
は、主に、このドライバMOS・FETQd1 ,Qd2
のゲート幅方向を規定する位置に形成されている。
【0089】このゲート電極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。ドライバM
OS・FETQd1 のゲート電極7の他端側は、フィー
ルド絶縁膜4上を介してドライバMOS・FETQd2
のドレイン領域上まで突出している。同様に、ドライバ
MOS・FETQd2 のゲート電極7の他端側は、フィ
ールド絶縁膜4上を介してドライバMOS・FETQd
1 のドレイン領域上まで突出している。
【0090】ゲート電極7は、例えばリンまたはヒ素
(As)等のようなn形不純物が導入された低抵抗ポリ
シリコンからなる。ゲート電極7は、単層膜でも良い
が、単層膜上にタングステンシリサイド等のようなシリ
サイド膜を堆積してなる積層膜を用いても良い。単層膜
を用いた場合は、膜厚を薄くできるので、下地の層間絶
縁膜表面を平坦にすることができる。
【0091】ゲート電極7の表面には、その表面の酸化
を防止するため、例えば窒化シリコンからなる絶縁膜8
Aが被覆され、さらに、その上面には、例えばSiO2
からなる絶縁膜8が被覆されている。
【0092】また、ゲート電極7の側面には、サイドウ
ォール9が形成されている。サイドウォール9は、例え
ばSiO2 からなり、ゲート電極7の側面に自己整合的
に形成されている。
【0093】ドライバMOS・FETQd1 ,Qd2 の
- 形のウエル3pは、チャネル領域を形成する領域で
ある。ドライバMOS・FETQd1 ,Qd2 の各々の
ソース領域およびドレイン領域は、不純物濃度の低いn
形の半導体領域10と、その主面部に設けられた不純物
濃度の高いn+ 形の半導体領域11とで構成されてい
る。
【0094】すなわち、ドライバMOS・FETQd1
,Qd2 は、いわゆる2重ドレイン(DDD:Double
Diffused Drain )構造を備えている。なお、このDD
D構造の形成領域を、図9の符号DDDで示してある。
【0095】このn形の半導体領域10には、例えばn
形不純物のリンが導入されている。また、n+ 形の半導
体領域11には、例えば拡散速度がリンよりも遅いAs
等が導入されている。
【0096】ここで、同一工程時に同一マスクを用いて
2種類のn形不純物を導入した場合、n形の半導体領域
10およびn+ 形の半導体領域11の各々の拡散距離
は、その2種類のn形不純物の拡散速度に律則される。
このドライバMOS・FETQd1 ,Qd2 の各々にお
いて、n+ 形の半導体領域11とチャネル領域との間に
おけるn形の半導体領域10のゲート長方向の実質的な
寸法は、n形の半導体領域10の拡散距離からn+ 形の
半導体領域11の拡散距離を差し引いた寸法に相当す
る。
【0097】このn形の半導体領域10は、ゲート長方
向の実質的な寸法が後述するLDD(Lightly Doped Dr
ain )構造の低不純物濃度の半導体領域におけるゲート
長方向の寸法よりも小さく、しかもLDD構造の低不純
物濃度のn形半導体領域に比べて不純物濃度が高い。し
たがって、ドライバMOS・FETQd1 ,Qd2 の各
々は、チャネル領域におけるn形半導体領域10に付加
される寄生抵抗がLDD構造とした場合よりも小さいの
で、後述するLDD構造のトランスファMOS・FET
Qt1 ,Qt2 に比べて駆動能力が大きくなっている。
【0098】ドライバMOS・FETQd1 ,Qd2
は、図9に示すように、メモリセルMCの中心点CPを
対称点として互いに点対称となるように配置されてい
る。なお、中心点CPは説明上便宜的に示した点であ
り、実際にSRAMのメモリセルMCに形成されるもの
ではない。また、互いに隣接するメモリセルMCのソー
ス領域は、一体的に形成されており、これにより、複数
のメモリセルMCの全体的な占有面積が縮小されてい
る。
【0099】一方、メモリセルMCの2個のトランスフ
ァMOS・FETQt1 ,Qt2 は、図1、図2および
図10に示すように、フィールド絶縁膜4で周囲を規定
された領域内にいおいて、p- 形のウエル3pの主面に
形成されている。
【0100】トランスファMOS・FETQt1 ,Qt
2 の各々は、p- 形のウエル3p、その上部に形成され
たソース領域およびドレイン領域、p- 形のウエル3p
の上面に形成されたゲート絶縁膜12、その上面に形成
されたゲート電極13で構成されている。
【0101】このトランスファMOS・FETQt1 ,
Qt2 のゲート電極13は、その各々のゲート長の方向
が、データ線DLの延在方向と一致するように配置され
ている。すなわち、トランスファMOS・FETQt1
,Qt2 の各々のゲート長方向とドライバMOS・F
ETQd1 ,Qd2 のゲート長方向とは、ほぼ直角に交
差するようになっている。
【0102】ここでのフィールド絶縁膜4およびチャネ
ルストッパ領域5は、主に、このトランスファMOS・
FETQt1 ,Qt2 のゲート幅方向を規定する位置に
形成されている。
【0103】トランスファMOS・FETQt1 ,Qt
2 のゲート電極13は、第2層目のゲート形成工程で形
成されており、例えば低抵抗ポリシリコン膜13A上に
高融点金属シリサイド膜13Bが堆積された積層構造と
なっている。
【0104】この下層の低抵抗ポリシリコン膜13Aに
は、例えばn形不純物のリンまたはAsが導入されてい
る。また、上層の高融点金属シリサイド膜13Bは、例
えばタングステンシリサイドが使用されている。これに
より、信号伝達速度を速くすることができる。なお、高
融点金属シリサイド膜13Bは、これに限定されるもの
ではなく種々変更可能であり、例えばモリブデンシリサ
イド、チタンシリサイドまたはタンタルシリサイドでも
良い。なお、符号14は、低抵抗ポリシリコン膜13A
等に穿孔された接続孔である。
【0105】このゲート電極13のゲート幅寸法は、上
記したドライバMOS・FETQd1 ,Qd2 のゲート
電極7のゲート幅寸法よりも小さくなっている。すなわ
ち、トランスファMOS・FETQt1 ,Qt2 の駆動
能力を許容される範囲で、ドライバMOS・FETQd
1 ,Qd2 よりも小さくすることで、βレシオを稼ぎ、
メモリセルMCの動作安定性を向上させるためである。
【0106】このゲート電極13の上部には、例えばS
iO2 からなる絶縁膜15が形成されている。この絶縁
膜15は、上記したゲート電極7上の絶縁膜8よりも厚
く形成されている。
【0107】また、ゲート電極13の側面には、サイド
ウォール16が形成されている。このサイドウォール1
6は、例えばSiO2 からなり、ゲート電極13の側面
に自己整合的に形成せれている。
【0108】トランスファMOS・FETQt1 ,Qt
2 のp- 形のウエル3pは、チャネル領域を形成する領
域である。トランスファMOS・FETQt1 ,Qt2
の各々のソース領域およびドレイン領域は、不純物濃度
の低いn形の半導体領域17と、その外側に設けられた
不純物濃度の高いn+ 形の半導体領域18とで構成され
ている。
【0109】すなわち、トランスファMOS・FETQ
t1 ,Qt2 は、いわゆるLDD構造を備えている。こ
れにより、ドレイン領域の近傍における電界強度を緩和
できるので、ホットキャリアの発生量を低減することが
でき、経時的なしきい値電圧の変動を抑制することがで
きる。
【0110】このn形の半導体領域17は、例えばn形
不純物のリンが導入されてなり、ゲート電極13に対し
て自己整合的に形成されている。また、n+ 形の半導体
領域18は、接合深さを浅くする観点から、例えば拡散
速度がリンよりも遅いAs等が導入されてなり、サイド
ウォール16に対して自己整合的に形成されている。
【0111】トランスファMOS・FETQt1 の一方
のソース領域またはドレイン領域は、図10に示すよう
に、ドライバMOS・FETQd1 のドレイン領域と一
体的に形成されている。このようなトランスファMOS
・FETQt1 とドライバMOS・FETQd1 の一体
的に形成された活性領域は、例えば平面L字状に形成さ
れている。
【0112】同様に、トランスファMOS・FETQt
2 の一方のソース領域またはドレイン領域は、ドライバ
MOS・FETQd1 のドレイン領域と一体的に形成さ
れている。このようなトランスファMOS・FETQt
2 とドライバMOS・FETQd2 の一体的に形成され
た活性領域は、例えば平面L字状に形成されている。
【0113】トランスファMOS・FETQt1 ,Qt
2 の各々の活性領域は、メモリセルMC内の中心点CP
を対称点として互いに対称となるように配置されてい
る。このようなトランスファMOS・FETQt1 ,Q
t2 の各々の間には、ドライバMOS・FETQd1 ,
Qd2 が配置されており、このドライバMOS・FET
Qd1 ,Qd2 の各々が互いに向かい合って配置されて
いる。
【0114】トランスファMOS・FETQt1 ,Qt
2 の各々のゲート電極13は、図1、図2および図10
に示すように、そのゲート幅方向において、それぞれ第
1ワード線WL1 および第2ワード線WL2 と一体的に
形成されている。すなわち、このゲート電極13は、第
1ワード線WL1 および第2ワード線WLの一部でもあ
る。
【0115】第1ワード線WL1 および第2ワード線W
L2 の間には、基準電圧を供給する配線が配置されてい
る。この基準電圧用の配線VSSは、1個のメモリセルM
C毎に1本配置され、第1ワード線WL1 および第2ワ
ード線WL2 と同一の導電材料で同一層に形成されてい
る。そして、この基準電圧用の配線VSSは、ドライバM
OS・FETQd1 ,Qd2 のソース領域(n+ 形の半
導体領域11)に接続孔14を通じて電気的に接続され
ており、共通のソース線として機能している。
【0116】本実施例1では、メモリセルMCのドライ
バMOS・FETQd1 ,Qd2 のゲート電極7、トラ
ンスファMOS・FETQt1 ,Qt2 のゲート電極1
3(第1ワード線WL1 および第2ワード線WL2 )の
各々を異なる配線層に形成し、ドライバMOS・FET
Qd1 ,Qd2 およびトランスファMOS・FETQt
1 ,Qt2 の各々のゲート長方向を交差させて配置さ
せ、さらに、第1ワード線WL1 および第2ワード線W
L2 をドライバMOS・FETQd1 ,Qd2 のゲート
電極7の一部に交差させてある。これにより、ドライバ
MOS・FETQd1 ,Qd2 の一部と、第1ワード線
WL1 および第2ワード線WL2 の一部とを重ね合わせ
てある分、メモリセルMCの占有面積を縮小できるよう
になっている。
【0117】また、メモリセルMCのドライバMOS・
FETQd1 ,Qd2 のゲート電極7および基準電圧用
の配線VSSの各々を異なる配線層に形成し、基準電圧用
の配線VSSをドライバMOS・FETQd1 ,Qd2 の
ゲート長方向に延在させ、かつ、ドライバMOS・FE
TQd1 ,Qd2 のゲート電極7の一部に交差させて配
置したことにより、その重ね合わせてある分、メモリセ
ルMCの占有面積を縮小できるようになっている。
【0118】また、第1ワード線WL1 および第2ワー
ド線WL2 の一部を高融点金属シリサイド膜13Bで構
成したことにより、第1ワード線WL1 および第2ワー
ド線WL2 の抵抗値を低減することができるので、メモ
リセルMCの書き込み動作や読み出し動作を速めること
ができ、SRAMの動作速度を向上させることができる
ようになっている。
【0119】また、トランスファMOS・FETQt1
,Qt2 の各々のゲート幅寸法を、ドライバMOS・
FETQd1 ,Qd2 のゲート幅寸法よりも小さくした
ことにより、トランスファMOS・FETQt1 および
ドライバMOS・FETQd1と、トランスファMOS
・FETQt2 およびドライバMOS・FETQd2 と
の間隔をドライバMOS・FETQd1 ,Qd2 の各々
の素子分離領域の寸法で一義的に律則させることができ
るので、その間隔を無駄な寸法(ドライバMOS・FE
TQd1 ,Qd2 のゲート幅寸法とトランスファMOS
・FETQt1 ,Qt2 のゲート幅寸法との差に相当す
る空領域)を排除できるので、メモリセルMCの占有面
積を縮小できるようになっている。
【0120】また、メモリセルMCにおけるトランスフ
ァMOS・FETQt1 ,Qt2 のゲート電極13を、
ドライバMOS・FETQd1 ,Qd2 のゲート電極7
の上層にそれに比べて厚い膜厚で形成されている。
【0121】これにより、トランスファMOS・FET
Qt1 ,Qt2 およびドライバMOS・FETQd1 ,
Qd2 の一部を重ね合わせることができるので、メモリ
セルMCの占有面積を縮小できるようになっている。ま
た、第1ワード線WL1 および第2ワード線WL2 の断
面積を増加させることができ、その抵抗を下げることが
できるので、メモリセルMCの書き込み動作および読み
出し動作を向上させ、SRAM全体の動作速度を向上さ
せることができるようになっている。
【0122】また、トランスファMOS・FETQt1
,Qt2 をLDD構造とし、ドライバMOS・FET
Qd1 ,Qd2 をDDD構造とすることにより、ドライ
バMOS・FETQd1 ,Qd2 の駆動能力をトランス
ファMOS・FETQt1 ,Qt2 の駆動能力よりも大
きくすることができ、メモリセルMCにおける実行的な
βレシオを向上させることができるので、メモリセルM
Cの動作安定性を向上させることが可能となっている。
【0123】容量素子Cは、図1、図2および図11に
示すように、ゲート電極7の一部で構成された第1電極
と、その上層の絶縁膜21と、その上層の第2電極23
cとから構成されている。すなわち、容量素子Cは、例
えばスタックド(積層)構造となっている。メモリセル
MCには、主に2個の容量素子Cが配置され、この2個
の容量素子CはメモリセルMCの情報蓄積ノード領域間
に直列に接続されている。
【0124】絶縁膜21は、例えばSiO等からなり、
そのうち、第1ワード線WL1 と基準電圧用の配線VSS
および第2ワード線WL2 と基準電圧用の配線VSSとで
規定される領域が容量素子Cの実質的な誘電体膜として
機能している。
【0125】第2電極23cは、例えばn形不純物のリ
ンまたはAsが導入された単層の低抵抗ポリシリコンか
らなり、第3層目のゲート材形成工程で形成されてい
る。この第2電極23cは、負荷用MOS・FETQp
1 ,Qp2 のゲート電極にもなっている。また、第2電
極23は、負荷用MOS・FETQp1 ,Qp2 のドレ
イン領域とトランスファMOS・FETQt1 ,Qt2
の一方の半導体領域、ドライバMOS・FETQdのド
レイン領域およびゲート電極7とを接続する導電層にも
なっている。この導電層は、接続孔22を通じてそのド
レイン領域、その一方の半導体領域、ドレイン領域およ
びゲート電極7に電気的に接続されている。この導電層
は、ゲート絶縁膜24を構成する絶縁膜に穿孔された接
続孔25を通じて上層の負荷用MOS・FETQp1 ,
Qp2 のドレイン領域(p形の半導体領域26P)と電
気的に接続されている。
【0126】このメモリセルMCの負荷用MOS・FE
TQp1 ,Qp2 は、図1、図2および図12に示すよ
うに、ドライバMOS・FETQd1 ,Qd2 の上層に
形成されている。負荷用MOS・FETQp1 ,Qp2
の各々は、そのゲート長方向が、ドライバMOS・FE
TQd1 ,Qd2 の各々のゲート長方向に直交するよう
に配置されている。この負荷用MOS・FETQp1 ,
Qp2 は、主に、ゲート電極23、ゲート絶縁膜24、
n形のチャネル形成領域26N、ソース領域を形成する
半導体領域26Pを有している。
【0127】ドライバMOS・FETQd1 側に配置さ
れた容量素子Cの第2電極を構成する導電層23は、負
荷用MOS・FETQp2 のゲート電極を構成し、ドラ
イバMOS・FETQd2 側に配置された容量素子Cの
第2電極を構成する導電層23は、負荷用MOS・FE
TQp1 のゲート電極を構成するようになっている。ゲ
ート絶縁膜24は、例えばSiO2 からなり、ゲート電
極を構成する導電層23上に形成されている。
【0128】n形のチャネル形成領域26Nは、ゲート
絶縁膜24上に、そのゲート長方向がドライバMOS・
FETQd1 ,Qd2 のゲート幅方向とほぼ一致するよ
うに形成されている。このn形のチャネル形成領域26
Nは、例えば低抵抗ポリシリコンからなり、第4層目の
ゲート材料形成工程で形成されている。このn形のチャ
ネル形成領域26Nには、負荷用MOS・FETQp1
,Qp2 のしきい値電圧をエンハンスメント形に設定
するために、例えばn形不純物のリンが導入されてい
る。
【0129】ソース領域およびドレイン領域を構成する
半導体領域26Pには、例えばp形不純物のホウ素が導
入されている。すなわち、この半導体領域26Pは、第
4層目のゲート材料形成工程で形成されたポリシリコン
に、例えばp形不純物のホウ素が導入されて形成されて
いる。なお、このn形の半導体領域26Pの一部は、電
源電圧用の配線VCCとしても使用されている。
【0130】このような半導体基板2上には、層間絶縁
膜27が堆積されており、これによってドライバMOS
・FETQd1 ,Qd2 、トランスファMOS・FET
Qt1 ,Qt2 および容量素子Cが被覆されている。層
間絶縁膜27は、例えばSiO2 からなる絶縁膜27A
と、例えばBPSG(Boro Phospho Silicate Glass)
からなる絶縁膜27Bとが下層から順に堆積されてな
る。
【0131】この層間絶縁膜27の所定の位置には接続
孔28が穿孔されている。層間絶縁膜27上に形成され
た導電層29は、その接続孔28を通じて下層の導電層
23と電気的に接続されている。導電層29は、例えば
タングステンからなり、図1、図2および図13に示す
ように、上記したメインワード線MWLやサブワード線
SWLを構成している。
【0132】また、層間絶縁膜27上には層間絶縁膜3
0が形成されており、これによって導電層29が被覆さ
れている。層間絶縁膜30は、絶縁膜30A〜30Cが
下層から順に堆積されてなる。絶縁膜30A,30C
は、例えばCVD法等によって堆積されたSiO2 等か
らなる。絶縁膜30Bは、例えばSOG(Spin On Glas
s )法によって堆積されたSiO2 等からなる。
【0133】この層間絶縁膜27,30には、導電層2
9に達する接続孔31が穿孔されており、層間絶縁膜3
0上に形成された導電層33は、その接続孔31内の埋
め込み用導体32を通じて下層の導電層29と電気的に
接続されている。
【0134】この導電層33は、導電層33Aと、その
上層に堆積された導電層33Bとからなり、上記した第
1データ線DL1 および第2データ線DL2 を構成して
いる。この導電層33Aは、バリアを形成するための膜
であり、例えばチタンタングステン(TiW)等からな
り、導電層33Bは、アルミニウム(Al)−Si−銅
(Cu)合金等からなる。また、埋め込み用導体32
は、例えばタングステン等からなる。
【0135】層間絶縁膜30上には、表面保護膜34が
堆積されており、これによって導電層33が被覆されて
いる。表面保護膜34は、例えばSiO2 からなる絶縁
膜上に窒化シリコンからなる絶縁膜が堆積され、さらに
その上に樹脂膜が堆積されて形成されている。
【0136】一方、本実施例1のSRAMの周辺回路を
図14および図15に示す。SRAMの周辺回路は、C
MOS回路で構成されている。このCMOS回路のう
ち、nチャネル形のMOS・FETQnは、フィールド
絶縁膜4およびチャネルストッパ領域5で周囲を規定さ
れた領域内において、p- 形のウエル3pの活性領域の
主面に形成されている。
【0137】このMOS・FETQnは、主に、p-
のウエル3p、ゲート絶縁膜12、ゲート電極13、ソ
ース領域およびドレイン領域で構成される。p- 形のウ
エル3pは、チャネル領域となっている。ゲート電極1
3は、メモリセルMC(図2参照)のトランスファMO
S・FETQt1 ,Qt2 (図2参照)のゲート電極1
3と同一導電層で形成されている。
【0138】このソース領域およびドレイン領域は、各
々の低不純物濃度のn形の半導体領域17および高不純
物濃度のn+ 形の半導体領域18とで形成されている。
すなわち、MOS・FETQnは、トランスファMOS
・FETQt1 ,Qt2 (図2参照)と同様に、LDD
構造となっている。
【0139】このn+ 形の半導体領域18には、導電層
29が電気的に接続されている。この導電層29は、層
間絶縁膜27等に形成された接続孔28を通じてn+
の半導体領域18に接続されている。また、導電層29
は、層間絶縁膜30に穿孔された接続孔31内に埋め込
まれた埋め込み導体32を通じて導電層33と電気的に
接続されている。
【0140】また、CMOS回路のうち、pチャネル形
のMOS・FETQpは、フィールド絶縁膜4およびチ
ャネルストッパ領域5で周囲を規定された領域内におい
て、n- 形のウエル3nの活性領域の主面に形成されて
いる。
【0141】このMOS・FETQpは、主に、n-
のウエル3n、ゲート絶縁膜12、ゲート電極13、ソ
ース領域およびドレイン領域で構成される。n- 形のウ
エル3nは、チャネル領域となっている。ゲート電極1
3は、メモリセルMC(図2参照)のトランスファMO
S・FETQt1 ,Qt2 (図2参照)のゲート電極1
3と同一導電層で形成されている。
【0142】このソース領域およびドレイン領域は、各
々の低不純物濃度のn形の半導体領域19および高不純
物濃度のn+ 形の半導体領域20とで形成されている。
すなわち、MOS・FETQnは、トランスファMOS
・FETQt1 ,Qt2 (図2参照)と同様に、LDD
構造となっている。
【0143】このp+ 形の半導体領域20には、導電層
29が電気的に接続されている。この導電層29は、層
間絶縁膜27等に形成された接続孔28を通じてn+
の半導体領域18に接続されている。また、導電層29
は、層間絶縁膜30に穿孔された接続孔31内に埋め込
まれた埋め込み導体32を通じて導電層33と電気的に
接続されている。
【0144】ところで、本実施例1においては、半導体
基板2を構成するSi単結晶の(100)面が、例えば
半導体基板2の主面に対して4度傾斜した状態となって
いる。そして、これにより、半導体基板2の主面には、
その主面に沿って平行に、キャリアのモビリティが大き
な第1方向と、キャリアのモビリティが小さい第2方向
とが存在するようになっている。
【0145】また、このような半導体基板2の主面で
は、酸化積層欠陥等が生じ難いことが一般的に知られて
おり、この主面上にSRAM素子を形成することは、S
RAMの信頼性を向上させる上でも有効である。
【0146】ここで、半導体チップ1(図3参照)を構
成する半導体基板2の製造工程中における半導体ウエハ
2Wの平面図を図16に示す。
【0147】半導体ウエハ2Wは、例えばSi単結晶か
らなり、その一部には基準面となるオリエンテーション
フラット面(以下、単にオリフラ面という)OFが形成
されている。この半導体ウエハ2Wには、複数の半導体
チップ1(図3参照)が規則的に形成されている。同図
中の軸Xは、そのオリフラ面OFの切断線に平行な方向
を示し、軸Yは軸Xに対して直交する方向を示してい
る。
【0148】同図中の矢印Aは、半導体基板2の主面に
対して4度傾斜する(100)面の結晶面方位を示して
いる。本実施例1においては、この(100)面の結晶
面方位が、例えばオリフラ面OFの切断線に対して直交
するように(すなわち、90度の角度をなすように)設
定されている。
【0149】ただし、その交差角度は、90度に限定さ
れるものではなくπ/4(45度、135度、225
度、315度)以外の角度であれば種々変更可能であ
る。その理由は、π/4にすると、その結晶方位と軸X
の方向との交差角度と、その結晶方位と軸Yの方向との
交差角度とが等しくなり、キャリアのモビリティが軸X
の方向と軸Yの方向とで等しくなってしまうからであ
る。
【0150】ここで、半導体ウエハ2Wをその軸Xの方
向および軸Yの方向に水平に切断した場合における断面
図をそれぞれ図17および図18に示す。
【0151】軸Xの方向においては、図17に示すよう
に、半導体基板2の主面は平坦となっており、Si原子
2atm が半導体基板2の主面に沿って一直線上に整列し
た状態で配置されている。このため、軸Xの方向(ここ
ではオリフラ面OFの切断線に対して平行な方向)は、
キャリアのモビリティが大きい。したがって、ここで
は、軸Xの方向が上記した第1方向となっている。
【0152】一方、軸Yの方向においては、図18に示
すように、結晶面が4度傾斜しているために、半導体基
板2の主面は微細な段差を持った鋸の歯のような形状に
なっている。このため、軸Yの方向は、キャリアのモビ
リティが軸Xの方向に比べて小さくなる。したがって、
ここでは、軸Xの方向に直交する軸Yの方向が上記した
第2方向となる。
【0153】ところで、本実施例1においては、図2等
に示したドライバMOS・FETQd1 ,Qd2 のゲー
ト電極7を、そのチャネル方向(チャネル電流の流れる
方向)が第1方向(軸Xの方向(図16参照))と一致
するように配置してある。これを図19および図20に
よって説明する。なお、図19および図20においては
図面を見易くするためハッチングを付していない。
【0154】図19は、ドライバMOS・FETQd1
,Qd2 のチャネル長方向に水平に半導体基板2を切
断した場合の断面を模式的に示す図であり、図20はド
ライバMOS・FETQd1 ,Qd2 のゲート幅方向に
水平に半導体基板2を切断した場合の断面を模式的に示
す図である。
【0155】図19に示すように、ドライバMOS・F
ETQd1 ,Qd2 のチャネル方向における半導体基板
2の主面は、平坦となっており、Si原子2atm が整列
している。このため、ドライバMOS・FETQd1 ,
Qd2 のチャネル方向は、キャリアのモビリティが大き
いため、そのチャネル領域の単位面積に単位時間当りに
流れる電流の量を増大させることができ、その駆動能力
を向上させることが可能となっている。
【0156】また、図20に示すように、ドライバMO
S・FETQd1 ,Qd2 のゲート幅方向における半導
体基板2の主面は、微細な段差が形成されているが、こ
の方向におけるキャリアの移動は、ドライバMOS・F
ETQd1 ,Qd2 の駆動能力の上で問題にならないと
考えられる。
【0157】また、本実施例1においては、図2等に示
したトランスファMOS・FETQt1 ,Qt2 のゲー
ト電極13を、そのチャネル方向(チャネル電流の流れ
る方向)が第2方向(軸Yの方向(図16参照))と一
致するように配置してある。これを図21および図22
によって説明する。
【0158】図21は、トランスファMOS・FETQ
t1 ,Qt2 のチャネル長方向に水平に半導体基板2を
切断した場合の断面を模式的に示す図であり、図22は
トランスファMOS・FETQt1 ,Qt2 のゲート幅
方向に水平に半導体基板2を切断した場合の断面を模式
的に示す図である。
【0159】図21に示すように、トランスファMOS
・FETQt1 ,Qt2 のチャネル方向における半導体
基板2の主面は、微細な段差が形成され鋸の歯のように
形成されている。このため、トランスファMOS・FE
TQt1 ,Qt2 のチャネル方向は、トランスファMO
S・FETQt1 ,Qt2 の種々の寸法をドライバMO
S・FETQd1 ,Qd2 と等しくしたとしても、キャ
リアのモビリティがドライバMOS・FETQd1 ,Q
d2 のチャネル方向よりも小さいため、そのチャネル領
域の単位面積に単位時間当りに流れる電流の量が少なく
なり、その駆動能力が小さくなる。
【0160】また、図22に示すように、トランスファ
MOS・FETQt1 ,Qt2 のゲート幅方向における
半導体基板2の主面は、平坦となっていてSi原子2at
m が整列しているが、この方向におけるキャリアの移動
は、トランスファMOS・FETQt1 ,Qt2 の駆動
能力の上でほとんど関係ないと考えられる。
【0161】すなわち、本実施例1においては、ドライ
バMOS・FETQd1 ,Qd2 のゲート電極7の面積
等を大きくすることなく、ドライバMOS・FETQd
1 ,Qd2 の駆動能力を向上させつつ、トランスファM
OS・FETQt1 ,Qt2の駆動能力を許容範囲内に
おいて下げることができるので、ドライバMOS・FE
TQd1 ,Qd2 とトランスファMOS・FETQt1
,Qt2 との比で表すことができるβレシオを大きく
することができるので、メモリセルMCの占有面積の増
大を招くことなく、メモリセルMCの動作安定性を向上
させることが可能となっている。
【0162】また、本実施例1においては、周辺回路を
構成するCMOSインバータのMOS・FETQn,Q
p(図14、図15参照)についても上記のような配置
に工夫がなされている。
【0163】すなわち、pチャネル形のMOS・FET
Qpのゲート電極13は、そのチャネル方向が第1方向
(軸Xの方向)に沿うように配置され、nチャネル形の
MOS・FETQnのゲート電極13は、そのチャネル
方向が第2方向(軸Yの方向)に沿うように配置されて
いる。
【0164】pチャネル形のMOS・FETQpは、通
常、駆動能力を上げるためにそのゲート電極13のチャ
ネル方向の寸法を増大させなければならないが、本実施
例1の場合、そのゲート電極13のチャネル方向の寸法
を増大させることなく、駆動能力を向上させることが可
能となっている。また、nチャネル形のMOS・FET
Qnの駆動能力を下げることが可能となっている。これ
により、これらMOS・FETQn,Qpで構成される
CMOSインバータの占有面積の増大を招くことなく、
動作安定性を向上させることが可能となっている。
【0165】次に、本実施例1の半導体集積回路装置の
製造方法の例を図23〜図27によって説明する。
【0166】まず、図23に示すように、例えばn-
のSi単結晶からなる半導体基板2の主面上に、例えば
厚さ40〜50nm程度のSiO2 からなる絶縁膜を熱
酸化法等によって形成した後、その絶縁膜上に、例えば
厚さ40〜60nm程度の窒化シリコンからなる耐酸化
性の絶縁膜をCVD法等によって形成する。
【0167】続いて、その耐酸化性の絶縁膜を、半導体
基板2のp- 形のウエル3p形成領域上にのみ残るよう
にフォトリソグラフィ技術によってパターニングした
後、その絶縁膜をマスクとして半導体基板2の上部に、
例えばn形不純物のリンをイオン注入法等によって導入
する。
【0168】その後、半導体基板2に対して熱酸化処理
を施すことにより、例えば厚さ130〜140nm程度
の絶縁膜を形成した後、耐酸化性の絶縁膜を除去する。
【0169】次いで、その絶縁膜をマスクとして、半導
体基板2のp- 形のウエル3pの形成領域に、例えばp
形不純物のBF2 をイオン注入法等によって導入した
後、その半導体基板2に対して、例えば1200℃、1
00〜180分程度の熱処理を施すことにより、その半
導体基板2に導入されたp形不純物およびn形不純物を
引き伸ばし拡散する。これにより、p- 形のウエル3p
およびn- 形のウエルを半導体基板2に形成する。
【0170】続いて、半導体基板2のp- 形のウエル3
pおよびn- 形のウエル上の絶縁膜を除去した後、その
- 形のウエル3pおよびn- 形のウエル上に、例えば
厚さ10〜15nm程度のSiO2 からなる絶縁膜を熱
酸化法等によって新たに形成する。
【0171】その後、そのp- 形のウエル3pおよびn
- 形のウエルの活性領域上に、例えば厚さ100〜15
0nm程度の窒化シリコンからなる絶縁膜をCVD法等
によって堆積した後、その絶縁膜をフォトリソグラフィ
技術によってパターニングする。
【0172】次いで、窒化シリコンからなる絶縁膜のパ
ターンから露出する部分に、例えばSiO2 からなる絶
縁膜を熱酸化法等によって形成した後、その窒化シリコ
ンからなる絶縁膜をマスクとして、p- 形のウエル3p
の非活性領域に、例えばp形不純物のBF2 をイオン注
入法等によって導入する。
【0173】続いて、半導体基板2に対してLOCOS
(Local Oxidization of Silicon)処理を施すことによ
り、例えば厚さ400〜500nm程度のSiO2 から
なるフィールド絶縁膜4を形成するとともに、フィール
ド絶縁膜4の下層にチャネルストッパ領域5を形成す
る。
【0174】その後、耐酸化性の絶縁膜を除去した後、
- 形のウエル3pおよびn- 形のウエルの活性領域上
の絶縁膜を除去する。これにより、p- 形のウエル3p
およびn- 形のウエルの半導体基板2面が露出する。
【0175】次いで、p- 形のウエル3pおよびn-
のウエルの活性領域上に、不純物導入時の汚染防止等を
目的として、例えば厚さ18〜20nmの程度SiO2
等からなる絶縁膜を熱酸化法等によって形成した後、半
導体基板2にしきい値電圧を設定するための不純物を導
入する。
【0176】続いて、p- 形のウエル3pおよびn-
のウエルの活性領域上の絶縁膜を除去し、半導体基板2
面を露出させた後、図24に示すように、例えば厚さ1
3〜14nm程度のSiO2 等からなるゲート絶縁膜6
を熱酸化法等によって形成する。
【0177】その後、半導体基板2上に、例えばn形不
純物のリンを含有する厚さ100nm程度の低抵抗ポリ
シリコンからなる導体膜をCVD法等によて堆積した
後、半導体基板2に対して、例えば窒素ガス雰囲気中に
おいて700〜950℃程度の熱処理を8〜12分程度
施すことにより、その導体膜に導入された不純物を活性
化する。
【0178】次いで、半導体基板2上に、例えば厚さ3
〜10nm程度の窒化シリコンからなる絶縁膜8AをC
VD法等によって形成した後、その上に、例えば厚さ1
20〜140nm程度のSiO2 からなる絶縁膜8をC
VD法等によって堆積する。
【0179】続いて、絶縁膜8,8Aおよび導体膜をフ
ォトリソグラフィ技術およびドライエッチング技術を用
いて順次パターニングすることにより、その導体膜から
なるゲート電極7を形成する。
【0180】このゲート電極7は、ドライバMOS・F
ETQd1 ,Qd2 、静電気破壊防止回路Iのクランプ
用MOS・FETQn1、静電気破壊防止回路IIIの
クランプ用MOS・FETQn4,Qn5、出力回路I
Vの出力用nチャネルMOS・FETQn2,Qn3、
nチャネルMOS・FETQn6の各々のゲート電極と
して使用される。また、容量素子の第1電極も兼ねてい
る領域もある。
【0181】その後、図25に示すように、ゲート電極
7および絶縁膜8の側壁に、例えばSiO2 からなるサ
イドウォール9を形成した後、トランスファMOS・F
ET、周辺回路のnチャネルMOS・FET、pチャネ
ルMOS・FETの各々(2重ドレイン構造の形成領域
は除く)の形成領域において、不純物導入用マスク35
を形成する。なお、この不純物導入用マスク35は、例
えばフォトレジスト膜からなり、図9の符号DDDで示
した一点鎖線に囲まれた領域外に形成される。
【0182】次いで、不純物導入用マスク35を使用し
て、ドライバMOS・FETQd1,Qd2 の形成領域
におけるp- 形のウエル3pに、例えば異なる2種類の
n形不純物を導入する。この際、同時に、この2種類の
n形不純物は、静電気破壊防止回路I,III、出力回
路IVの各々の2重ドレイン構造を形成するnチャネル
形のMIS・FETの形成領域にも導入される。この2
種類の不純物の一方は、例えばリンであり、他方は、リ
ンに比べて拡散速度の遅い、例えばAsが使用されてい
る。
【0183】続いて、この2種類のn形不純物の引き伸
ばし拡散処理を施すことにより、半導体基板2の上部
に、低不純物濃度のn形の半導体領域10および高不純
物濃度のn+ 形の半導体領域11を形成する。
【0184】これにより、ドライバMOS・FETQd
1 ,Qd2 を半導体基板2上に形成する。また、静電気
破壊防止回路I,III、出力回路IVのMOS・FE
TQn1〜Qn6(図7および図8参照)も半導体基板
2上に形成する。
【0185】その後、トランスファMOS・FET、周
辺回路のMOS・FETの各々の形成領域においてp-
形のウエル3pおよびn- 形のウエルにしきい値電圧調
整用の不純物を導入する。
【0186】次いで、トランスファMOS・FET、周
辺回路のMOS・FETの各々の形成領域においてp-
形のウエル3pおよびn- 形のウエル上の絶縁膜を除去
し、露出させた後、図26に示すように、例えば厚さ1
3〜14nm程度のSiO2からなるゲート絶縁膜12
を熱酸化法等によって形成する。
【0187】続いて、半導体基板2上に、例えば厚さ1
0〜100nm程度の低抵抗ポリシリコン膜13AをC
VD法等によって堆積した後、その低抵抗ポリシリコン
膜13Aの一部およびその下層のゲート絶縁膜12をフ
ォトリソグラフィ技術によって除去することにより接続
孔14を穿孔する。
【0188】その後、半導体基板2上に、例えば厚さ8
0〜100nm程度のタングステンシリサイド(WSi
2 )からなる高融点金属シリサイド膜13BをCVD法
またはスパッタリング法等によって堆積した後、例えば
厚さ200〜300nm程度のSiO2 からなる絶縁膜
15をCVD法等によって堆積する。
【0189】次いで、絶縁膜15、高融点金属シリサイ
ド膜13B、低抵抗ポリシリコン膜13Aの各々をフォ
トリソグラフィ技術によってパターニングし、低抵抗ポ
リシリコン膜13Aおよび高融点金属シリサイド膜13
Bからなるゲート電極13を形成する。
【0190】このゲート電極13は、トランスファMO
S・FETQt1 ,Qt、周辺回路のMOS・FETQ
n,Qp(図14および図15参照)のゲート電極とし
て使用する。また、ゲート電極13の形成と同時にワー
ド線WL(13)および基準電圧用の配線VSSも形成さ
れる。
【0191】続いて、トランスファMOS・FETQt
1 ,Qt、周辺回路のMOS・FETQn,Qp(図1
4および図15参照)の形成領域におけるp- 形のウエ
ル3pに、LDD構造を構成する低不純物濃度のn形の
半導体領域を形成するために、例えばn形不純物のリン
をイオン注入法等によって導入する。
【0192】その後、半導体基板2に対して熱処理を施
すことにより、そのn形不純物を引き伸ばし、図27に
示すように、n形の半導体領域17を形成した後、周辺
回路のpチャネル形のMOS・FETQp(図14参
照)の形成領域に、例えばp形不純物のBF2 をイオン
注入法等によって導入する。これにより、p形の半導体
領域19(図14参照)が形成される。
【0193】次いで、ゲート電極13および絶縁膜15
の側面にサイドウォール16を形成した後、トランスフ
ァMOS・FETQt1 、周辺回路のMOS・FETQ
n(図14および図15参照)の形成領域におけるp-
形のウエル3pに、例えばp形不純物のAsをイオン注
入法等によって導入する。
【0194】続いて、周辺回路のpチャネル形のMOS
・FETQp(図14参照)の形成領域において、n-
形のウエル3nに、例えばp形不純物のBF2 をイオン
注入法等によって注入する。
【0195】その後、半導体基板2に対して、例えば窒
素ガス雰囲気中において、900〜1000℃程度の熱
処理を1〜3分程度施すことにより、n形不純物および
p形不純物を引き伸ばし拡散して、n+ 形の半導体領域
18およびp+ 形の半導体領域20を形成する。
【0196】これにより、トランスファMOS・FET
Qt1 ,Qt2 が半導体基板2上に形成されるととも
に、図14に示すLDD構造を有するMOS・FETQ
n,Qpが形成される。
【0197】このようにして、上記したように、キャリ
アのモビリティが異なる第1方向(図16の軸Xの方
向)および第2方向(図16の軸Yの方向)を有する半
導体基板2上に、メモリセルMCを構成するドライバM
OS・FETQd1 ,Qd2 およびトランスファMOS
・FETQt1 ,Qt2 を形成する。なお、これ以降
は、通常のSRAMプロセスに従って半導体集積回路装
置を製造する。
【0198】このように、本実施例1によれば、以下の
効果を得ることが可能となる。
【0199】(1).ドライバMOS・FETQd1 ,Qd
2 のゲート電極7を、そのチャネル方向が第1方向(軸
Xの方向(図16参照))と一致するように配置したこ
とにより、そのチャネル領域の単位面積に単位時間当り
に流れる電流の量を増大させることができ、その駆動能
力を向上させることが可能となる。
【0200】(2).トランスファMOS・FETQt1 ,
Qt2 のゲート電極13を、そのチャネル方向が第2方
向(軸Yの方向(図16参照))と一致するように配置
したことにより、そのチャネル領域の単位面積に単位時
間当りに流れる電流の量が少なくなり、その駆動能力を
小さくすることが可能となる。
【0201】(3).上記(1) および(2) により、ドライバ
MOS・FETQd1 ,Qd2 のゲート電極7の面積等
を大きくすることなく、ドライバMOS・FETQd1
,Qd2 の駆動能力を向上させつつ、トランスファM
OS・FETQt1 ,Qt2 の駆動能力を許容範囲内に
おいて下げることができるので、βレシオを大きくする
ことができるので、メモリセルMCの占有面積の増大を
招くことなく、メモリセルMCの動作安定性を向上させ
ることが可能となる。
【0202】(4).周辺回路を構成するCMOSインバー
タ回路のpチャネル形のMOS・FETQpのゲート電
極13を第1方向(軸Xの方向)に沿うように配置し、
nチャネル形のMOS・FETQnのゲート電極13を
第2方向(軸Yの方向)に沿うように配置することによ
り、ゲート電極13のチャネル方向の寸法を増大させる
ことなく、駆動能力を向上させることができ、nチャネ
ル形のMOS・FETQnの駆動能力を下げることがで
きるので、そのCMOSインバータ回路の占有面積を増
大させることなく、動作安定性を向上させることが可能
となる。
【0203】(5).上記(3) および(4) により、SRAM
のメモリセルMCおよび周辺回路の動作安定性を向上さ
せることができるので、信頼性の高いSRAMを提供す
ることが可能となる。
【0204】(実施例2)次に、本発明の他の実施例で
ある半導体集積回路装置を説明する。
【0205】図28は本実施例2のSRAMのメモリセ
ルMCの等価回路図である。図示のように、本実施例2
のSRAMのメモリセルMCは、一対の相補性データ線
(データ線DL1 ,データ線DL2 )とワード線WLと
の交差部に配置された一対のドライバMOS・FETQ
d1 ,Qd2 、一対の負荷用MOS・FETQp1 ,Q
p2 および一対のトランスファMOS・FETQt1 ,
Qt2 で構成されている。
【0206】ドライバMOS・FETQd1 ,Qd2 お
よびトランスファMOS・FETQt1 ,Qt2 はnチ
ャネル型で構成され、負荷用MOS・FETQp1 ,Q
p2はpチャネル型で構成されている。すなわち、この
メモリセルは、4個のnチャネル型MOS・FETと2
個のpチャネル型MOS・FETとを使った完全CMO
S型で構成されている。
【0207】上記メモリセルMCを構成する6個のMO
S・FETのうち、ドライバMOS・FETQd1 と負
荷用MOS・FETQp1 とはCMOSインバータ(I
NV1)を構成し、ドライバMOS・FETQd2 と負荷
用MOS・FETQp2 とはCMOSインバータ(IN
V2)を構成している。この一対のCMOSインバータ
(INV1 ,INV2)の相互の入出力端子(蓄積ノード
N1 ,N2 )間は、一対の局所配線L1 ,L2 を介して
交差結合し、1ビットの情報を記憶する情報蓄積部とし
てのフリップフロップ回路を構成している。
【0208】上記フリップフロップ回路の一方の入出力
端子(蓄積ノードN1 )はトランスファMOS・FET
Qt1 のソース領域に接続され、他方の入出力端子(蓄
積ノードN2 )はトランスファMOS・FETQt2 の
ソース領域に接続されている。トランスファMOS・F
ETQt1 のドレイン領域はデータ線DL1 に接続さ
れ、トランスファMOS・FETQt2 のドレイン領域
はデータ線DL2 に接続されている。
【0209】また、フリップフロップ回路の一端(負荷
用MOS・FETQp1 ,Qp2 のソース領域)は電源
電圧用の配線VCCに接続され、他端(ドライバMOS・
FETQd1 ,Qd2 のソース領域)は基準電圧用の配
線VSSに接続されている。電源電圧(VCC) は、前記実
施例1と同様、例えば5Vであり、基準電圧(VSS)
は、例えば0V(GND電位)である。
【0210】上記回路の動作を説明すると、一方のCM
OSインバータ(INV1)の蓄積ノードN1 が高電位
(“H”)であるときは、ドライバMOS・FETQd
2 がONになるので、他方のCMOSインバータ(IN
V2)の蓄積ノードN2 が低電位(“L”)になる。従っ
て、ドライバMOS・FETQd1 がOFFになり、蓄
積ノードN1 の高電位(“H”)が保持される。すなわ
ち、一対のCMOSインバータ(INV1 ,INV2)を
交差結合させたラッチ回路によって相互の蓄積ノードN
1 ,N2 の状態が保持され、電源電圧が印加されている
間、情報が保存される。
【0211】トランスファMOS・FETQt1 ,Qt
2 のそれぞれのゲート電極にはワード線WLが接続さ
れ、このワード線WLによってトランスファMOS・F
ETQt1 ,Qt2 の導通、非導通が制御される。すな
わち、ワード線WLが高電位(“H”)であるときは、
トランスファMOS・FETQt1 ,Qt2 がONにな
り、ラッチ回路と相補性データ線(データ線DL1 ,D
L2 )とが電気的に接続されるので、蓄積ノードN1 ,
N2 の電位状態(“H”または“L”)がデータ線DL
1 ,DL2 に現れ、メモリセルの情報として読み出され
る。
【0212】メモリセルMCに情報を書き込むには、ワ
ード線WLを“H”電位レベル、トランスファMOS・
FETQt1 ,Qt2 をON状態にしてデータ線DL1
,DL2 の情報を蓄積ノードN1 ,N2 に伝達する。
また、メモリセルMCの情報を読み出すには、同じくワ
ード線WLを“H”電位レベル、トランスファMOS・
FETQt1 ,Qt2 をON状態にして蓄積ノードN1
,N2 の情報をデータ線DL1 ,DL2 に伝達する。
【0213】次に、上記メモリセルMCの具体的な構成
を図29(メモリセルMCの略1個分を示す半導体基板
2の平面図)、図30(図1のXXX−XXX線におけ
る半導体基板2の断面図)および図31〜図34を用い
て説明する。なお、図29および図31〜図34にはメ
モリセルMCの導電層のみを図示し、素子分離用にフィ
ールド絶縁膜や層間絶縁膜などの絶縁膜は図示しない。
【0214】メモリセルMCを構成する6個のMOS・
FETは、p- 形の半導体基板2のフィールド絶縁膜4
で周囲を囲まれた活性領域に形成されている。nチャネ
ル型で構成されるドライバMOS・FETQd1 ,Qd
2 およびトランスファMOS・FETQt1 ,Qt2 の
それぞれはp- 形のウエル3pの活性領域に形成され、
pチャネル型で構成される負荷用MOS・FETQp1
,Qp2 はn- 形のウエル3nの活性領域に形成され
ている。p- 形のウエル3p、n- 形のウエル3nのそ
れぞれは、半導体基板2上に形成されたp形のエピタキ
シャルシリコン層Epiの主面に形成されている。
【0215】ドライバMOS・FETQd1 ,Qd2 お
よびトランスファMOS・FETQt1 ,Qt2 の配置
の仕方は前記実施例1と同様である。すなわち、ドライ
バMOS・FETQd1 ,Qd2 は、そのゲート電極を
そのチャネル方向がキャリアのモビリティの大きい方向
に沿うように配置し、トランスファMOS・FETQt
1 ,Qt2 は、そのゲート電極13をそのチャネル方向
がキャリアのモビリティの小さい方向に沿うように配置
してある。
【0216】トランスファMOS・FETQt1 ,Qt
2 は、ワード線WLと一体に構成されたゲート電極13
を有している。このゲート電極13(ワード線WL)
は、ポリシリコン膜(またはポリシリコン膜と高融点金
属シリサイド膜とを積層したポリサイド膜)で構成さ
れ、酸化シリコン膜で構成されたゲート絶縁膜12の上
に形成されている。
【0217】上記トランスファMOS・FETQt1 ,
Qt2 のそれぞれのソース領域、ドレイン領域は、p-
形のウエル3pの活性領域に形成された低不純物濃度の
-形の半導体領域17および高不純物濃度のn+ 形の
半導体領域18で構成されている。すなわち、トランス
ファMOS・FETQt1 ,Qt2 のそれぞれのソース
領域、ドレイン領域は、LDD構造で構成されている。
【0218】フリップフロップ回路の一方のCMOSイ
ンバータ(INV1)を構成するドライバMOS・FET
Qd1 および負荷用MOS・FETQp1 は、共通のゲ
ート電極36aを有しており、他方のCMOSインバー
タ(INV2)を構成するドライバMOS・FETQd2
および負荷用MOS・FETQp2 は、共通のゲート電
極36bを有している。これらのゲート電極36a,3
6bは、前記トランスファMOS・FETQt1 ,Qt
2 のゲート電極13(ワード線WL)と同じ低抵抗ポリ
シリコン膜で構成され、ゲート絶縁膜12の上に形成さ
れている。ゲート電極13(ワード線WL)およびゲー
ト電極36a,36bを構成する低抵抗ポリシリコン膜
には、n形の不純物(例えばリン(P))が導入されて
いる。
【0219】ドライバMOS・FETQd1 ,Qd2 の
それぞれのソース領域、ドレイン領域は、p- 形のウエ
ル3pの活性領域に形成された低不純物濃度のn- 形の
半導体領域17および高不純物濃度のn+ 形の半導体領
域18で構成されている。すなわち、ドライバMOS・
FETQd1 ,Qd2 のそれぞれのソース領域、ドレイ
ン領域は、LDD構造で構成されている。また、負荷用
MOS・FETQp1,Qp2 のそれぞれのソース領域、ド
レイン領域は、n- 形のウエル3nの活性領域に形成さ
れた低不純物濃度のp- 形の半導体領域37および高不
純物濃度のp+ 形の半導体領域38で構成されている。
すなわち、負荷用MOS・FETQp1 ,Qp2 のそれ
ぞれのソース領域、ドレイン領域は、LDD構造で構成
されている。
【0220】メモリセルMCを構成する上記6個のMO
S・FETの上層には、ゲート電極(13,36a,3
6b)の上部および側壁を覆う酸化シリコンの絶縁膜3
9およびサイドウォール16を介して一対の局所配線L
1 ,L2 が形成されている。この一対の局所配線L1 ,
L2 は、ポリシリコン膜と高融点金属膜とを半導体基板
2上で反応させて形成した高融点金属シリサイド層、例
えばコバルトシリサイド(CoSiX ) 膜で構成されて
いる。後述するように、一対の局所配線L1 ,L2 は、
サイドウォール16に対して自己整合的に形成される。
また、サイドウォール16は、ゲート電極(13,36
a,36b)に対して自己整合的に形成される。
【0221】一方の局所配線L1 は、負荷用MOS・F
ETQp1 のドレイン領域(p+ 形の半導体領域38)
およびドライバMOS・FETQd1 のドレイン領域
(n+形の半導体領域18)に接続され、かつ絶縁膜39
に開孔された接続孔40を通じてドライバMOS・FE
TQd2 および負荷用MOS・FETQp2 のゲート電
極36bに接続されている。他方の局所配線L2 は、負
荷用MOS・FETQp2 のドレイン領域(p+ 形の半
導体領域38)およびドライバMOS・FETQd2 の
ドレイン領域 (n+ 形の半導体領域18)に接続され、
かつ絶縁膜39に開孔された接続孔40を通じてドライ
バMOS・FETQd1 および負荷用MOS・FETQ
p1 のゲート電極36aに接続されている。
【0222】トランスファMOS・FETQt1 のドレ
イン領域(n+ 形の半導体領域18)の表面には、高融
点金属シリサイド層、例えばコバルトシリサイド層41
が形成され、トランスファMOS・FETQt2 のドレ
イン領域(n+ 形の半導体領域18)の表面にはこれと
同じコバルトシリサイド層41が形成されている。
【0223】トランスファMOS・FETQt1 ,Qt
2 のドレイン領域には、このコバルトシリサイド層41
を介してデータ線DL1 ,DL2 が接続される。コバル
トシリサイド層41は、後述するように局所配線L1 ,
L2 と同一の工程で形成される。
【0224】負荷用MOS・FETQp1 のソース領域
(p+ 形の半導体領域38)およびこのソース領域に隣
接して形成されたn+ 形の半導体領域42の表面には、
高融点金属シリサイド層、例えばコバルトシリサイド層
43が形成され、負荷用MOS・FETQp2 のソース
領域(p+ 形の半導体領域38)およびこのソース領域
に隣接して形成されたn+ 形の半導体領域18の表面に
もこれと同じコバルトシリサイド層43が形成されてい
る。
【0225】負荷用MOS・FETQp1 ,Qp2 のソ
ース領域およびn+ 形の半導体領域18のそれぞれに
は、後述する電源電圧用の配線を通じて電源電圧(VC
C) が供給される。コバルトシリサイド層43は、後述
するように局所配線L1 ,L2 およびコバルトシリサイ
ド層41と同一の工程で形成される。
【0226】図31および図32は、上記一対の局所配
線L1 ,L2 およびその下層のゲート電極36a,36
bのレイアウトを示す平面図である。
【0227】図4に示すように、一方の局所配線L1
は、その一部がゲート電極36aと重なるように延在
し、他方の局所配線L2 は、その一部がゲート電極36
bと重なるように延在している。局所配線L1 ,L2
は、その一部をゲート電極13(ワード線WL)と重な
るように延在させてもよい。
【0228】このように、本実施例2のSRAMのメモ
リセルは、局所配線L1 ,L2 の一部をレイアウトが許
容する範囲で可能な限り、(ドライバMOS・FETQ
d1、負荷用MOS・FETQp1 の)ゲート電極3
6a、(ドライバMOS・FETQd2 、負荷用MOS
・FETQp2 の)ゲート電極36bあるいは(トラン
スファMOS・FETQt1 ,Qt2 の)ゲート電極1
3(ワード線WL)と重なるように配置する。この構成
により、蓄積ノード容量のゲート容量成分(C1)(図2
8参照)を増やすことができるので、メモリセルMCの
蓄積ノード容量を増やしてα線ソフトエラー耐性を向上
させることができる。
【0229】また、図32の網掛けパターンで示すよう
に、一方の局所配線L1 は、その一部がメモリセルMC
の蓄積ノードN1 を構成する半導体領域(ドライバMO
S・FETQd1 のn+ 形の半導体領域18および負荷
用MOS・FETQp1 のp+ 形の半導体領域38)と
重なるように延在し、他方の局所配線L2 は、その一部
がメモリセルの蓄積ノードN2 を構成する半導体領域
(ドライバMOS・FETQd2 のn+ 形の半導体領域
18および負荷用MOS・FETQp2 のp+ 形の半導
体領域38)と重なるように延在している。
【0230】すなわち、本実施例のSRAMのメモリセ
ルMCは、局所配線L1 ,L2 の一部をメモリセルMC
の蓄積ノードN1 ,N2 と重なるように配置する。この
構成により、蓄積ノード容量の拡散層容量成分を増やす
ことができるので、メモリセルMCの蓄積ノード容量を
増やしてα線ソフトエラー耐性を向上させることができ
る。
【0231】上記局所配線L1 ,L2 の上層には、酸化
シリコン膜と窒化シリコン膜との積層膜で構成された薄
い絶縁膜44を介して基準電圧用の配線VSS(45)が
形成されている。この基準電圧用の配線VSS(45)
は、局所配線L1 ,L2 の上部を覆うように配置されて
いる。基準電圧用の配線VSS(45)は、n形の不純物
(例えばP)を導入したポリシリコン膜で構成され、絶
縁膜44および絶縁膜(ゲート絶縁膜12と同層の絶縁
膜)に開孔された接続孔46(図29参照)を通じてド
ライバMOS・FETQd1 ,Qd2 のそれぞれのソー
ス領域(n+ 形の半導体領域18)に接続されている。
【0232】トランスファMOS・FETQt1 ,Qt
2 のドレイン領域(n+ 形の半導体領域18)の上層に
は、上記基準電圧用の配線VSS(45)と同じポリシリ
コン膜で構成されたパッド層47が形成されている。こ
のパッド層47は、絶縁膜44に開孔された接続孔48
を通じて前記コバルトシリサイド層41と電気的に接続
されている。
【0233】また、負荷用MOS・FETQp1 ,Qp
2 のそれぞれのソース領域(p+ 形の半導体領域38)
の上層には、上記基準電圧用の配線VSS(45)と同じ
ポリシリコン膜で構成されたパッド層49が形成されて
いる。このパッド層49は、絶縁膜44に開孔された接
続孔50を通じて前記コバルトシリサイド層43と電気
的に接続されている。
【0234】図33は、上記基準電圧用の配線VSS(4
5)およびその下層の局所配線L1,L2 のレイアウト
を示す平面図、図34は同じく斜視図である。
【0235】図示のように、基準電圧用の配線VSS(4
5)は、局所配線L1 ,L2 の上層のほぼ全域を覆うよ
うに形成されている。すなわち、本実施例2のSRAM
のメモリセルは、局所配線L1 ,L2 の上層に形成され
る基準電圧用の配線VSS(45)をこの局所配線L1 ,
L2 と重なるように配置する。この構成により、基準電
圧用の配線VSS(45)、局所配線L1 ,L2 およびそ
れらを挟む薄い絶縁膜44で容量(C2)(図28参照)
が形成されるので、局所配線L1 ,L2 に接続された蓄
積ノードN1 ,N2 の容量を増大させることができ、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。
【0236】上記基準電圧用の配線VSS(45)の上層
には、層間絶縁膜51を介して第1層目のメタル配線が
形成されている。層間絶縁膜51は、例えば酸化シリコ
ン膜とBPSG(Boro Phospho Silicate Glass) 膜との
積層膜で構成されている。
【0237】第1層目のメタル配線は、例えばAl合金
で構成され、電源電圧用の配線VCC(52)、サブ基準
電圧用の配線53、サブワード線(またはデバイデッド
ワード線)54およびパッド層55などを構成してい
る。
【0238】電源電圧線52は、層間絶縁膜51に開孔
された接続孔56を通じて前記パッド層49と電気的に
接続されている。サブ基準電圧用の配線53は、層間絶
縁膜51に開孔された接続孔57(図29参照)を通じ
て基準電圧用の配線VSS(45)と電気的に接続されて
いる。
【0239】サブワード線54は、層間絶縁膜51、絶
縁膜44,39に開孔された接続孔(図示せず)を通じ
て前記ワード線WLと電気的に接続されている。パッド
層55は、層間絶縁膜51に開孔された接続孔58を通
じて前記パッド層47と電気的に接続されている。
【0240】このように、本実施例2のSRAMのメモ
リセルMCは、ポリシリコン膜で構成された基準電圧用
の配線VSS(45)の上層に、ポリシリコンよりも低抵
抗のAlで構成されたサブ基準電圧用の配線53を配置
し、それぞれのメモリセルに少なくとも1個以上設けた
接続孔57を通じてサブ基準電圧用の配線53から基準
電圧用の配線VSS(45)に給電を行う。この構成によ
り、メモリセルMCごとに基準電圧(VSS) の給電が可
能となるので、基準電圧(VSS) を安定化することがで
きる。この結果、電源電圧(VCC) の最小値(VCC.mi
n) が向上し、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。
【0241】また、本実施例のSRAMのメモリセルM
Cは、図29に示すように、サブ基準電圧用の配線53
と基準電圧用の配線VSS(45)とを接続する前記接続
孔57と、基準電圧用の配線VSS(45)とドライバM
OS・FETQd1 ,Qd2のソース領域(n+ 形の半
導体領域18)とを接続する前記接続孔46とを離間し
て配置する。この構成により、接続孔46,57の重な
りによる段差が回避され、接続孔形成領域を平坦化する
ことができるので、接続孔46,57のコンタクト抵抗
を低減してメモリセルの高速動作、低電圧動作を実現す
ることができる。
【0242】上記第1層目のメタル配線の上層には、層
間絶縁膜59を介して第2層目のメタル配線が形成され
ている。層間絶縁膜58は、下層から順に酸化シリコン
膜59a、スピンオングラス(Spin On Glass) 膜59
b、酸化シリコン膜59cを積層した3層膜で構成され
ている。第2層目のメタル配線は、例えばAl合金で構
成され、前記データ線DL1 ,DL2 を構成している。
このデータ線DL1 ,DL2 は、層間絶縁膜59に開孔
された接続孔を通じて前記パッド層55と電気的に接続
されている。
【0243】このような負荷用MOS・FETQp1 ,
Qp2 を半導体基板2上に設けたSRAMを有する半導
体集積回路装置においても、前記実施例1と同様の効果
を得ることが可能となっている。
【0244】(実施例3)次に、本発明の他の実施例で
ある半導体集積回路装置について説明する。
【0245】図35は、本実施例3で用いる半導体基板
2の結晶構造を模式的に示す図である。
【0246】なお、図中の軸Xおよび軸Yは、前記図1
6に示したのと同じである。すなわち、この場合も半導
体基板2の傾斜している結晶面の結晶面方位をオリフラ
面OF(図16参照)に対してπ/4以外の角度を付け
た状態で交差させていることになる。
【0247】本実施例3においては、半導体基板2の主
面として、例えば(311)面を使用している。この場
合、図35の軸Xの方向は、キャリアのモビリティが大
きく、軸Yの方向は、キャリアのモビリティが比較して
小さい。
【0248】図36は、このような半導体基板2の主面
上にSRAMを構成するMOS・FETを配置した場合
を模式的に示した図である。なお、図36においては、
図面を見易くするため、MOS・FETのソース領域お
よびドレイン領域を形成するn+ 形の半導体領域10,
18に斜線が付してある。
【0249】本実施例3においては、図36に示すよう
に、例えばメモリセルMCを構成するドライバMOS・
FETQd1 ,Qd2 のゲート電極7を、そのチャネル
方向が軸Xの方向に沿うように配置し、トランスファM
OS・FETQt1 ,Qt2のゲート電極13を、その
チャネル方向が軸Yの方向に沿うように配置してある。
【0250】また、SRAMの周辺回路を構成するMO
S・FETにおいても、必要ならば高い駆動能力を必要
とするMOS・FETのゲート電極をそのチャネル方向
が軸Xの方向に沿うように配置しても良い。これらによ
り、前記実施例1と同様の効果を得ることが可能となっ
ている。
【0251】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
1〜3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。
【0252】例えば前記実施例1〜3においては、半導
体基板をSi単結晶とした場合について説明したが、こ
れに限定されるものではなく、例えばGaAs等からな
る化合物半導体基板を用いても良い。
【0253】また、前記実施例1〜3においては、結晶
面方位をオリフラ面に対してπ/4以外の角度を付けて
交差させるようにしたが、これに限定されるものではな
く、例えばこのような角度を付けなくても良い。このよ
うな場合は、露光装置側を第1方向および第2方向に対
応させて露光処理することで、ゲート電極パターンを形
成すれば良い。
【0254】また、前記実施例1〜3においては、周辺
回路をCMOS回路で構成した場合について説明した
が、これに限定されるものではなく、例えばnチャネル
MOS・FETのみで構成しても良いし、バイポーラト
ランジスタとCMOS回路とを用いたBiCMOS回路
で構成しても良い。
【0255】また、前記実施例1〜3においては、周辺
回路のインバータ回路をCMOS回路で構成した場合に
ついて説明したが、これに限定されるものではなく、例
えばそのインバータ回路をnチャネル形のMOS・FE
Tのみで構成しても良い。この場合、電源電圧側に接続
されるMOS・FEEのチャネル方向を、キャリアのモ
ビリティの大きい第1方向に沿うように配置する。
【0256】また、前記実施例1〜3においては、SR
AMの周辺回路を構成するインバータ回路に本発明を適
用した場合について説明したが、これに限定されるもの
ではなく、例えば論理回路等に設けられるインバータ回
路や他の半導体メモリ回路に設けられるインバータ回路
に適用することも可能である。
【0257】また、前記実施例3においては、(31
1)面を主面とする半導体基板を用いた場合について説
明したが、これに限定されるものではなく、例えば(1
10)面または(511)面を主面とする半導体基板を
用いても良い。この場合もキャリアのモビリティの大き
い方向にドライバMOS・FETのチャネル方向が沿う
ように配置し、キャリアのモビリティの小さい方向にト
ランスファMOS・FETのチャネル方向が沿うように
配置する。
【0258】以上の説明では主として本発明者によって
なされた発明をその背景となった利用分野であるSRA
Mに適用した場合について説明したが、これに限定され
ず種々適用可能であり、例えば同一半導体基板上に論理
回路とSRAMとを設けた論理付SRAM等のような他
の半導体集積回路装置に適用することも可能である。
【0259】
【発明の効果】本願におい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、
以下のとおりである。
【0260】(1).本発明の半導体集積回路装置によれ
ば、第1のMISトランジスタのゲート電極を、そのチ
ャネル長の方向がキャリアのモビリティの大きい第1方
向に沿うように配置したことにより、第1のMISトラ
ンジスタのゲート電極におけるチャネル長方向の寸法を
大きくすることなく、第1のMISトランジスタのチャ
ネル電流を増大させることができ、電流駆動能力を向上
させることが可能となる。
【0261】(2).本発明の半導体集積回路装置によれ
ば、例えばドライバMISトランジスタをそのチャネル
方向が第1方向に沿うように配置し、トランスファMI
Sトランジスタをそのチャネル方向が第2方向に沿うよ
うに配置することにより、ドライバMISトランジスタ
側ではチャネル長方向のゲート電極の寸法を大きくする
ことなく、電流駆動能力を向上させることができ、トラ
ンスファMISトランジスタ側では駆動能力を許容範囲
内で小さくすることが可能となる。
【0262】(3).上記(2) により、ドライバMISトラ
ンジスタとトランスファMISトランジスタとで構成さ
れるメモリセルの占有面積を増大させることなく、βレ
シオを向上させることが可能となる。
【0263】(4).上記(2) ,(3) により、ドライバMI
SトランジスタとトランスファMISトランジスタとで
構成されるメモリセルの占有面積を増大させることな
く、動作安定性を向上させることが可能となる。
【0264】(5).上記(4) により、ドライバMISトラ
ンジスタとトランスファMISトランジスタとで構成さ
れるメモリセルの占有面積を増大させることなく、低電
圧でも安定動作させることが可能となる。
【0265】(6).上記(2) 〜(5) により、SRAMを有
する半導体集積回路装置のチップサイズを増大させるこ
となく、動作信頼性を向上させることが可能となる。
【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
メモリセルの平面図である。
【図2】図1のII−II線の断面図である。
【図3】図1の半導体集積回路装置のチップレイアウト
を示す平面図である。
【図4】図1の半導体集積回路装置の要部拡大ブロック
図である。
【図5】図1の半導体集積回路装置の要部拡大ブロック
図である。
【図6】図1のメモリセルの回路図である。
【図7】図1の半導体集積回路装置の入出力部の等価回
路図である。
【図8】図1の半導体集積回路装置の入出力部の等価回
路図である。
【図9】図1の半導体集積回路装置の製造工程中におけ
るメモリセルの平面図である。
【図10】図1の半導体集積回路装置の図9に続く製造
工程中におけるメモリセルの平面図である。
【図11】図1の半導体集積回路装置の図10に続く製
造工程中におけるメモリセルの平面図である。
【図12】図1の半導体集積回路装置の図11に続く製
造工程中におけるメモリセルの平面図である。
【図13】図1の半導体集積回路装置の図12に続く製
造工程中におけるメモリセルの平面図である。
【図14】図1の半導体集積回路装置の周辺回路の断面
図である。
【図15】図1の半導体集積回路装置の周辺回路の断面
図である。
【図16】図1の半導体集積回路装置の製造工程中にお
ける半導体ウエハの平面図である。
【図17】図16の半導体ウエハの軸X方向に水平な切
断面の模式図である。
【図18】図16の半導体ウエハの軸Y方向に水平な切
断面の模式図である。
【図19】図1の半導体集積回路装置のメモリセルを構
成するドライバMOSトランジスタを半導体基板上に設
けた場合の模式図である。
【図20】図1の半導体集積回路装置のメモリセルを構
成するドライバMOSトランジスタを半導体基板上に設
けた場合の模式図である。
【図21】図1の半導体集積回路装置のメモリセルを構
成するトランスファMOSトランジスタを半導体基板上
に設けた場合の模式図である。
【図22】図1の半導体集積回路装置のメモリセルを構
成するトランスファMOSトランジスタを半導体基板上
に設けた場合の模式図である。
【図23】図1の半導体集積回路装置の製造工程中にお
けるメモリセルの断面図である。
【図24】図1の半導体集積回路装置の図23に続く製
造工程中におけるメモリセルの断面図である。
【図25】図1の半導体集積回路装置の図24に続く製
造工程中におけるメモリセルの断面図である。
【図26】図1の半導体集積回路装置の図25に続く製
造工程中におけるメモリセルの断面図である。
【図27】図1の半導体集積回路装置の図26に続く製
造工程中におけるメモリセルの断面図である。
【図28】本発明の他の実施例である半導体集積回路装
置のメモリセルの回路図である。
【図29】図28の半導体集積回路装置のメモリセルの
平面図である。
【図30】図29のXXX−XXX線の断面図である。
【図31】図28の半導体集積回路装置のメモリセルに
おける局所配線とゲート電極との重なりを示す平面図で
ある。
【図32】図28の半導体集積回路装置のメモリセルに
おける局所配線と蓄積ノードとの重なりを示す平面図で
ある。
【図33】図28の半導体集積回路装置のメモリセルに
おける局所配線と基準電圧用の配線との重なりを示す平
面図である。
【図34】図28の半導体集積回路装置のメモリセルに
おける局所配線と基準電圧用の配線との重なりを示す斜
視図である。
【図35】本発明の他の実施例である半導体集積回路装
置に用いる半導体基板を模式的に示した斜視図である。
【図36】図35上にMOS・FETを形成した場合を
模式的に示した斜視図である。
【符号の説明】
1 半導体チップ 2 半導体基板 2W 半導体ウエハ 3p p- 形のウエル 3n n- 形のウエル 4 フィールド絶縁膜 5 チャネルストッパ領域 6 ゲート絶縁膜 7 ゲート電極 8,8A 絶縁膜 9 サイドウォール 10 半導体領域 11 半導体領域 12 ゲート絶縁膜 13 ゲート電極 14 接続孔 15 絶縁膜 16 サイドウォール 17 半導体領域 18 半導体領域 19 半導体領域 20 半導体領域 21 絶縁膜 22 接続孔 23 ゲート電極 23c 第2電極 24 ゲート絶縁膜 25 接続孔 26n 半導体領域 26p 半導体領域 27 層間絶縁膜 28 接続孔 29 導電層 30 層間絶縁膜 31 接続孔 32 埋め込み用導体 33 導電層 34 表面保護膜 35 不純物導入用マスク 36a,36b ゲート電極 37 半導体領域 38 半導体領域 39 絶縁膜 40 接続孔 41 コバルトシリサイド層 42 半導体領域 43 コバルトシリサイド層 44 絶縁膜 45 配線 46 接続孔 47 パッド層 48 接続孔 49 パッド層 50 接続孔 51 層間絶縁膜 52 電源電圧線 53 配線 54 サブワード線 55 パッド層 56〜58 接続孔 59 層間絶縁膜 60 接続孔 Qd1 ,Qd2 ドライバMOS・FET(第1のMI
Sトランジスタ) Qt1 ,Qt2 トランスファMOS・FET(第2の
MISIトランジスタ) Qp1 ,Qp2 負荷用MOS・FET C 容量素子 MB メモリブロック LMB メモリブロック MAY メモリセルアレイ MC メモリセル XDEC Xデコーダ回路 YDEC Yデコーダ回路 Y−SW Yスイッチ回路 LOAD ロード回路 WDEC ワードデコーダ回路 SA センスアンプ回路 WL ワード線 WL1 第1ワード線 WL2 第2ワード線 SWL サブワード線 DL,DL1 ,DL2 データ線 BP ボンディングパッド OF オリエンテーションフラット面(基準面)

Claims (18)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 キャリアのモビリティが異なる第1方向
    および第2方向を有する半導体基板の主面上に、駆動能
    力の異なる第1のMISトランジスタおよび第2のMI
    Sトランジスタを設け、前記第1方向におけるキャリア
    のモビリティは、前記第2方向におけるキャリアのモビ
    リティよりも大きく、かつ、前記第1のMISトランジ
    スタは、前記第2のMISトランジスタよりも大きな駆
    動能力を必要とする半導体集積回路装置であって、前記
    第1のMISトランジスタのゲート電極をそのチャネル
    長の方向が前記第1方向に沿うように配置するととも
    に、前記第2のMISトランジスタのゲート電極をその
    チャネル長の方向が前記第2方向に沿うように配置した
    ことを特徴とする半導体集積回路装置。
  2. 【請求項2】 請求項1記載の半導体集積回路装置にお
    いて、前記半導体基板の結晶面方位が前記半導体基板の
    主面に対して所定角度傾けてあることを特徴とする半導
    体集積回路装置。
  3. 【請求項3】 請求項2記載の半導体集積回路装置にお
    いて、前記所定角度が4度であることを特徴とする半導
    体集積回路装置。
  4. 【請求項4】 請求項2記載の半導体集積回路装置にお
    いて、前記半導体基板を構成する半導体ウエハ段階にお
    ける主面は、その結晶面方位が、前記半導体ウエハの基
    準面に対してπ/4以外の角度で交差するように設定さ
    れていることを特徴とする半導体集積回路装置。
  5. 【請求項5】 請求項1記載の半導体集積回路装置にお
    いて、前記半導体基板は、その主面が(110)面、
    (311)面または(511)面の半導体基板であるこ
    とを特徴とする半導体集積回路装置。
  6. 【請求項6】 請求項5記載の半導体集積回路装置にお
    いて、前記半導体基板を構成する半導体ウエハ段階にお
    ける主面は、その所定の結晶面方位が、前記半導体ウエ
    ハの基準面に対してπ/4以外の角度で交差するように
    設定されていることを特徴とする半導体集積回路装置。
  7. 【請求項7】 請求項1記載の半導体集積回路装置にお
    いて、前記半導体基板がシリコン単結晶または化合物半
    導体であることを特徴とする半導体集積回路装置。
  8. 【請求項8】 請求項1記載の半導体集積回路装置にお
    いて、前記第1のMISトランジスタおよび前記第2の
    MISトランジスタによってインバータ回路を構成した
    ことを特徴とする半導体集積回路装置。
  9. 【請求項9】 請求項8記載の半導体集積回路装置にお
    いて、前記第1のMISトランジスタは、電源電圧側に
    接続されたMISトランジスタであり、前記第2のMI
    Sトランジスタは、基準電圧側に接続されたMISトラ
    ンジスタであることを特徴とする半導体集積回路装置。
  10. 【請求項10】 請求項8記載の半導体集積回路装置に
    おいて、前記インバータ回路はCMOS回路によって構
    成されており、前記第1のMISトランジスタは前記C
    MOS回路を構成するpチャネル形のMISトランジス
    タであり、前記第2のMISトランジスタは前記CMO
    S回路を構成するnチャネル形のMISトランジスタで
    あることを特徴とする半導体集積回路装置。
  11. 【請求項11】 キャリアのモビリティが異なる第1方
    向および第2方向を有し、かつ、前記第1方向における
    キャリアのモビリティが前記第2方向におけるキャリア
    のモビリティよりも大きくなるように設定された半導体
    基板の主面上に、ワード線で制御されるトランスファM
    ISトランジスタおよびドライバMISトランジスタに
    よってメモリセルが構成されたSRAMを設けてなる半
    導体集積回路装置であって、前記ドライバMISトラン
    ジスタのゲート電極をそのチャネル長が前記第1方向に
    沿うように配置するとともに、前記トランスファMIS
    トランジスタのゲート電極をそのチャネル長が前記第2
    方向に沿うように配置したことを特徴とする半導体集積
    回路装置。
  12. 【請求項12】 請求項11記載の半導体集積回路装置
    において、前記半導体基板の結晶面方位が前記半導体基
    板の主面に対して所定角度傾けてあることを特徴とする
    半導体集積回路装置。
  13. 【請求項13】 請求項12記載の半導体集積回路装置
    において、前記所定角度が4度であることを特徴とする
    半導体集積回路装置。
  14. 【請求項14】 請求項11記載の半導体集積回路装置
    において、前記半導体基板を構成する半導体ウエハ段階
    における主面は、その結晶面方位が、前記半導体ウエハ
    の基準面に対してπ/4以外の角度で交差するように設
    定されていることを特徴とする半導体集積回路装置。
  15. 【請求項15】 請求項11記載の半導体集積回路装置
    において、前記半導体基板は、その主面が(110)
    面、(311)面または(511)面の半導体基板であ
    ることを特徴とする半導体集積回路装置。
  16. 【請求項16】 請求項15記載の半導体集積回路装置
    において、前記半導体基板を構成する半導体ウエハ段階
    における主面は、その結晶面方位が、前記半導体ウエハ
    の基準面に対してπ/4以外の角度で交差するように設
    定されていることを特徴とする半導体集積回路装置。
  17. 【請求項17】 請求項11記載の半導体集積回路装置
    において、前記SRAMの周辺回路を構成するMISト
    ランジスタのうち、大きな駆動能力を必要とするMIS
    トランジスタのゲート電極をそのチャネル長が前記第1
    方向に沿うように配置したことを特徴とする半導体集積
    回路装置。
  18. 【請求項18】 請求項11記載の半導体集積回路装置
    において、前記半導体基板がシリコン単結晶または化合
    物半導体であることを特徴とする半導体集積回路装置。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6528897B2 (en) 2000-11-29 2003-03-04 Seiko Epson Corporation Semiconductor memory device
JP2006157044A (ja) * 2001-01-30 2006-06-15 Renesas Technology Corp 半導体集積回路装置の製造方法
JP2010206097A (ja) * 2009-03-05 2010-09-16 Toshiba Corp 半導体素子及び半導体装置

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6528897B2 (en) 2000-11-29 2003-03-04 Seiko Epson Corporation Semiconductor memory device
JP2006157044A (ja) * 2001-01-30 2006-06-15 Renesas Technology Corp 半導体集積回路装置の製造方法
JP2010206097A (ja) * 2009-03-05 2010-09-16 Toshiba Corp 半導体素子及び半導体装置
US8013396B2 (en) 2009-03-05 2011-09-06 Kabushiki Kaisha Toshiba Semiconductor component and semiconductor device

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