JP2002083882A - 半導体集積回路装置 - Google Patents
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Landscapes
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Abstract
やしてソフトエラー耐性を向上させる。 【解決手段】 6個のMISFETでメモリセルを構成
した完全CMOS型のSRAMにおいて、メモリセルの
駆動用MISFETQd1,Qd2、転送用MISFET
Qt1,Qt2および負荷用MISFETQp1,Qp2のそ
れぞれのゲート電極6,10a,10bを構成する第1
導電層の上層に形成した高融点金属シリサイド層でCM
OSインバータの相互の入出力端子間を接続する一対の
局所配線L 1,L2を形成し、この局所配線L1,L2の上層
に形成した基準電圧線20を局所配線L1,L2と重なる
ように配置して容量を形成する。
Description
置に関し、特に、SRAM(Static Random Access 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。
ード線と一対の相補性データ線との交差部に、フリップ
フロップ回路と2個の転送用MISFET(Metal Insul
ator Semiconductor Field Effect Transistor)とで構
成されたメモリセルを備えている。
回路は、情報蓄積部として構成され、1ビットの情報を
記憶する。このメモリセルのフリップフロップ回路は、
一例として一対のCMOS(Complementary Metal Oxide
Semiconductor)インバータで構成される。CMOSイ
ンバータのそれぞれは、nチャネル型の駆動用MISF
ETとpチャネル型の負荷用MISFETとで構成され
る。また、転送用MISFETはnチャネル型で構成さ
れる。すなわち、このメモリセルは、6個のMISFE
Tを使用した、いわゆる完全CMOS(Full Complement
ary Metal Oxide Semiconductor)型で構成される。
MOSインバータの相互の入出力端子間は、一対の配線
(以下、局所配線という)を介して交差結合される。一
方のCMOSインバータの入出力端子には、一方の転送
用MISFETのソース領域が接続され、他方のCMO
Sインバータの入出力端子には、他方の転送用MISF
ETのソース領域が接続される。一方の転送用MISF
ETのドレイン領域には相補性データ線の一方が接続さ
れ、他方の転送用MISFETのドレイン領域には相補
性データ線の他方が接続される。一対の転送用MISF
ETのそれぞれのゲート電極にはワード線が接続され、
このワード線によって転送用MISFETの導通、非導
通が制御される。
化に伴い、上述した完全CMOS型SRAMのメモリセ
ルの占有面積も縮小の一途を辿っている。しかし、メモ
リセルの占有面積が小さくなると、メモリセルの蓄積ノ
ード容量(前記蓄積ノードA,Bに寄生するpn接合容
量やゲート容量)も小さくなり、蓄積電荷量が減少す
る。
たα線に起因するメモリセルの情報反転(いわゆるα線
ソフトエラー)に対する耐性が低下し、メモリセルの安
定動作を確保することが困難となる。従って、メモリセ
ルの安定動作を低下させることなく微細化を促進するた
めには、蓄積電荷量を確保するための対策が不可欠とな
る。
リセルのフリップフロップ回路をnチャネル型の駆動用
MISFETと負荷抵抗素子とで構成したSRAMに関
するものであるが、この公報に開示されたSRAMは、
メモリセルの上部に電源電圧(VCC)または基準電圧
(VSS)に接続された多結晶シリコンの電極を配置し、
この電極と蓄積ノードとこれらを挟む絶縁膜とで容量を
形成することによって、蓄積ノード容量の増加を図って
いる。
Mのメモリセルをさらに微細化するためには、メモリセ
ルの蓄積電荷量をより確実に確保するための新たな対策
が不可欠である。
蓄積ノード容量を増やして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。
ルを微細化することのできる技術を提供することにあ
る。
ルの高速動作、低電圧動作を実現することのできる技術
を提供することにある。
ルの製造歩留り、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。
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。
発明のうち、代表的なものの概要を説明すれば、以下の
通りである。 (1)本発明の半導体集積回路装置は、駆動用MISF
ETおよび負荷用MISFETからなる一対のCMOS
インバータで構成されたフリップフロップ回路と、前記
フリップフロップ回路の一対の入出力端子に接続された
一対の転送用MISFETとでメモリセルを構成したS
RAMにおいて、半導体基板の主面上に形成した第1導
電層で前記駆動用MISFET、前記負荷用MISFE
Tおよび前記転送用MISFETのそれぞれのゲート電
極を形成し、前記第1導電層の上層に形成した第2導電
層で前記一対のCMOSインバータの相互の入出力端子
間を接続する一対の局所配線を形成し、前記第2導電層
の上層に形成した第3導電層で前記駆動用MISFET
のソース領域に接続される基準電圧線を形成し、前記基
準電圧線を前記一対の局所配線と重なるように配置する
ものである。 (2)本発明の半導体集積回路装置は、前記SRAMに
おいて、前記局所配線の一部を、前記駆動用MISFE
T、前記負荷用MISFETまたは前記転送用MISF
ETのいずれかのゲート電極上に延在させるものであ
る。 (3)本発明の半導体集積回路装置は、前記SRAMに
おいて、前記局所配線の一部を、前記CMOSインバー
タの入出力端子を構成する半導体領域上に延在するもの
である。 (4)本発明の半導体集積回路装置は、前記SRAMに
おいて、前記基準電圧線の上層に、前記基準電圧線を構
成する前記第3導電層よりも低抵抗の導電材で構成され
た基準電圧供給用の第4導電層を形成し、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を通じて前
記第4導電層と前記基準電圧線とを電気的に接続するも
のである。 (5)本発明の半導体集積回路装置は、前記SRAMに
おいて、前記第4導電層と前記基準電圧線とを接続する
前記接続孔と、前記基準電圧線と前記駆動用MISFE
Tのソース領域とを接続する接続孔とを離間して配置す
るものである。 (6)本発明の半導体集積回路装置は、前記SRAMに
おいて、前記局所配線を高融点金属シリサイド膜で構成
するものである。 (7)本発明の半導体集積回路装置は、前記SRAMに
おいて、前記転送用MISFETのドレイン領域上に前
記第2導電層の高融点金属シリサイド層を形成すると共
に、前記高融点金属シリサイド層上に前記第3導電層の
パッド層を形成し、前記パッド層および前記高融点金属
シリサイド層を介して前記ドレイン領域にデータ線を接
続するものである。 (8)本発明の半導体集積回路装置は、前記SRAMに
おいて、前記負荷用MISFETのソース領域上に前記
第2導電層の高融点金属シリサイド層を形成すると共
に、前記高融点金属シリサイド層上に前記第3導電層の
パッド層を形成し、前記パッド層および前記高融点金属
シリサイド層を介して前記ソース領域に基準電圧を供給
するものである。 (9)本発明の半導体集積回路装置は、前記SRAMに
おいて、前記負荷用MISFETのソース領域に隣接す
る半導体基板の主面に前記ソース領域と異なる導電型の
ウエル給電用半導体領域を形成し、前記パッド層および
前記高融点金属シリサイド層を介して前記ソース領域お
よび前記ウエル給電用半導体領域に電源電圧を供給する
ものである。 (10)本発明の半導体集積回路装置は、前記SRAM
において、前記転送用MISFETのゲート電極を前記
第1導電層で構成する手段に代えて、前記第1導電層よ
りも上層の導電層で構成するものである。 (11)本発明の半導体集積回路装置は、駆動用MIS
FETおよび負荷用MISFETからなる一対のCMO
Sインバータで構成されたフリップフロップ回路と、前
記フリップフロップ回路の一対の入出力端子に接続され
た一対の転送用MISFET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
導電層で前記駆動用MISFET、前記負荷用MISF
ETおよび前記転送用MISFETのそれぞれのゲート
電極を構成し、前記第1導電層の上層に形成した第2導
電層で前記一対のCMOSインバータの相互の入出力端
子間を接続する一対の局所配線を構成し、前記第2導電
層の上層に形成した第3導電層で前記負荷用MISFE
Tのソース領域に接続される電源電圧線を構成し、前記
電源電圧線を前記一対の局所配線と重なるように配置す
るものである。 (12)本発明の半導体集積回路装置の製造方法は、半
導体基板上に互いに離間して形成された第1導電型の第
1半導体領域と第2導電型の第2半導体領域とを接続す
る配線を形成する際、次の工程(a)〜(d)を有する
ものである。 (a)前記第1半導体領域と前記第2半導体領域のそれ
ぞれの表面に第1のシリコン層を選択的に形成する工
程、(b)前記第1のシリコン層の上を含む半導体基板
の全面に高融点金属膜を形成する工程、(c)前記高融
点金属膜の上に第2のシリコン層を形成した後、前記第
2のシリコン層を配線の形状にパターニングする工程、
(d)前記半導体基板を熱処理して、前記第1のシリコ
ン層、前記高融点金属膜および前記第2のシリコン層を
シリサイド化した後、前記半導体基板上に残った未反応
の前記高融点金属膜を除去する工程。 (13)本発明の半導体集積回路装置の製造方法は、駆
動用MISFETおよび負荷用MISFETからなる一
対のCMOSインバータで構成されたフリップフロップ
回路と、前記フリップフロップ回路の一対の入出力端子
に接続された一対の転送用MISFETとでメモリセル
を構成したSRAMの製造方法において、前記一対のC
MOSインバータの相互の入出力端子間を接続する一対
の局所配線を次の工程(a)〜(d)で形成するもので
ある。 (a)前記CMOSインバータの入出力端子を構成する
第1導電型の第1半導体領域と第2導電型の第2半導体
領域のそれぞれの表面と、駆動用MISFETおよび負
荷用MISFETのそれぞれのゲート電極の一部の表面
とに第1のシリコン層を選択的に形成する工程、(b)
前記第1のシリコン層の上を含む半導体基板の全面に高
融点金属膜を形成する工程、(c)前記高融点金属膜の
上に第2のシリコン層を形成した後、前記第2のシリコ
ン層を局所配線の形状にパターニングする工程、(d)
前記半導体基板を熱処理して、前記第1のシリコン層、
前記高融点金属膜および前記第2のシリコン層をシリサ
イド化した後、前記半導体基板上に残った未反応の前記
高融点金属膜を除去する工程。 (14)本発明の半導体集積回路装置の製造方法は、前
記SRAMの製造方法において、前記(a)工程に先立
ち、フォトレジストをマスクにしたドライエッチングで
前記駆動用MISFET、前記負荷用MISFETのそ
れぞれのゲート電極の一部の表面を覆う厚い絶縁膜を除
去する工程と、前記半導体基板の全面をエッチバックし
て前記第1半導体領域、前記第2半導体領域のそれぞれ
の表面を覆う薄い絶縁膜を除去すると共に、前記ゲート
電極の側壁に前記薄い絶縁膜を残す工程とを有するもの
である。 (15)本発明の半導体集積回路装置の製造方法は、前
記SRAMの製造方法において、前記第1半導体領域、
前記第2半導体領域のそれぞれの表面に形成される高融
点金属シリサイド層の底面の高さを、前記駆動用MIS
FETおよび負荷用MISFETのゲート絶縁膜の上面
よりも高くするものである。 (16)本発明の半導体集積回路装置の製造方法は、前
記SRAMの製造方法において、前記(c)工程で前記
第2のシリコン層を局所配線の形状にパターニングする
際、前記駆動用MISFET、前記負荷用MISFET
のそれぞれの半導体領域のうち、前記CMOSインバー
タの入出力端子を構成しない半導体領域上の少なくとも
一部には、前記第2のシリコン層を残さないようにする
ものである。 (17)本発明の半導体集積回路装置の製造方法は、前
記SRAMの製造方法において、前記(d)工程の後、
前記局所配線の上層に基準電圧線または電源電圧線を形
成し、前記局所配線と前記基準電圧線または前記電源電
圧線との間に容量を形成するものである。 (18)本発明の半導体集積回路装置の製造方法は、前
記SRAMの製造方法において、前記(c)工程で前記
高融点金属膜の上に形成する第2のシリコン層の膜厚
を、前記シリサイド化に必要な膜厚よりも厚くするもの
である。 (19)本発明の半導体集積回路装置の製造方法は、前
記SRAMの製造方法において、前記(c)工程で前記
高融点金属膜の上に第2のシリコン層を形成した後、前
記第2のシリコン層の上に第2の高融点金属膜またはそ
のシリサイド膜を形成するものである。 (20)本発明の半導体集積回路装置の製造方法は、前
記SRAMの製造方法において、前記駆動用MISFE
T、前記転送用MISFET、前記負荷用MISFET
のそれぞれの半導体領域のうち、データ線、電源電圧
線、基準電圧線のいずれかが接続される半導体領域の表
面には、前記局所配線を形成する工程で同時に高融点金
属シリサイド層を形成するものである。
形成される基準電圧線をこの局所配線と重なるように配
置することにより、基準電圧線と局所配線との間に容量
が形成されるので、局所配線に接続された蓄積ノードの
容量を増大させることができ、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。
駆動用MISFET、負荷用MISFETあるいは転送
用MISFETのいずれかのゲート電極と重なるように
配置することにより、蓄積ノード容量のゲート容量成分
を増やすことができるので、メモリセルの蓄積ノード容
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。
メモリセルの蓄積ノードと重なるように配置することに
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。
に、それよりも低抵抗配線を配置し、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を通じて低抵抗
配線から基準電圧線に給電を行うことにより、メモリセ
ルごとに基準電圧の給電が可能となるので、基準電圧を
安定化することができる。この結果、電源電圧の最小値
(Vcc.min)が向上し、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。
電圧線とを接続する接続孔と、基準電圧線と駆動用MI
SFETのソース領域とを接続する接続孔とを離間して
配置することにより、これらの接続孔の重なりによる段
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、これらの接続孔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。
とその上に堆積した高融点金属膜とさらにその上に堆積
した第2の多結晶シリコン膜との間でシリサイド化反応
を生起させて局所配線を形成することにより、メモリセ
ルの蓄積ノードを構成する半導体領域のシリコンが上記
シリサイド反応に関与するのを防ぐことができるので、
この半導体領域の接合リーク電流を低減してメモリセル
の動作信頼性を向上させることができる。
に接続孔を形成する工程と、半導体領域を露出させる工
程とを別けて行うことにより、接続孔と半導体領域との
マスク合わせ余裕が不要となるので、接続孔面積を縮小
してメモリセルを高集積化することができる。また、局
所配線と半導体領域との接続を側壁絶縁膜に対して自己
整合で行うことにより、マスク合わせ余裕が不要となる
ので、メモリセルサイズを縮小して高集積化を実現する
ことができる。
ノード間を接続する一対の局所配線を高融点金属シリサ
イドで構成することにより、負荷用MISFETの半導
体領域中のp型不純物や、駆動用MISFETの半導体
領域中あるいはゲート電極中のn型不純物が局所配線を
通じて相互拡散するのを防止することができるので、導
電型の異なる半導体領域間および半導体領域とゲート電
極との間をオーミックに、かつ低抵抗で接続することが
でき、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。
コン膜をエッチングする際のマスクとなるフォトレジス
トに合わせずれが生じた場合でも、下層の多結晶シリコ
ン膜の削れを防ぐことができるので、上記フォトレジス
トの合わせ余裕を不要とすることができ、半導体領域の
面積を縮小してメモリセルを高集積化することができ
る。
する転送用MISFET、駆動用MISFET、負荷用
MISFETのそれぞれのソース領域、ドレイン領域の
少なくとも一部の表面に低抵抗の高融点金属シリサイド
層を形成することにより、ソース領域、ドレイン領域を
低抵抗化することができるので、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。
イド層の上に形成される多結晶シリコンのパッド層の導
電型を考慮することなく、負荷用MISFETのソース
領域およびウエル給電用ドレイン領域と電源電圧線とを
オーミックに接続することができるので、1つの接続孔
を通じてこの負荷用MISFETのソース領域およびウ
エル給電用ドレイン領域に同時に電源電圧を供給するこ
とができ、これにより、負荷用MISFETのソース領
域とウエル給電用ドレイン領域とを隣接して配置するこ
とができると共に、それらの面積を縮小することができ
るので、メモリセルを高集積化することができる。
によって局所配線を形成する際、高融点金属シリサイド
層の上に堆積する多結晶シリコン膜の膜厚をこのシリサ
イド化反応に必要な膜厚よりも厚く堆積することによ
り、局所配線の膜厚が厚くなり、その表面積が大きくな
るので、局所配線とその上層の基準電圧線との間に形成
される容量が大きくなり、これによって、メモリセルの
蓄積ノード容量をさらに増やしてα線ソフトエラー耐性
を向上させることができる。
に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明す
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。
ルの等価回路図である。図示のように、本実施の形態の
SRAMのメモリセルは、一対の相補性データ線(デー
タ線DL,データ線バーDL)とワード線WLとの交差
部に配置された一対の駆動用MISFETQd1,Q
d2、一対の負荷用MISFETQp1,Qp2および一対
の転送用MISFETQt1,Qt2で構成されている。
駆動用MISFETQd1,Qd2および転送用MISF
ETQt1,Qt2はnチャネル型で構成され、負荷用M
ISFETQp1,Qp2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
MISFETと2個のpチャネル型MISFETとを使
った完全CMOS型で構成されている。
ETのうち、駆動用MISFETQd1と負荷用MIS
FETQp1とはCMOSインバータ(INV1)を構成
し、駆動用MISFETQd2と負荷用MISFETQ
p2とはCMOSインバータ(INV2)を構成してい
る。この一対のCMOSインバータ(INV1,IN
V2)の相互の入出力端子(蓄積ノードA,B)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。
端子(蓄積ノードA)は転送用MISFETQt1のソ
ース領域に接続され、他方の入出力端子(蓄積ノード
B)は転送用MISFETQt2のソース領域に接続さ
れている。転送用MISFETQt1のドレイン領域は
データ線DLに接続され、転送用MISFETQt2の
ドレイン領域はデータ線バーDLに接続されている。
用MISFETQp1,Qp2のソース領域)は電源電圧
(VCC)に接続され、他端(駆動用MISFETQd1,
Qd 2のソース領域)は基準電圧(VSS)に接続されて
いる。電源電圧(VCC)は、例えば5Vであり、基準電
圧(VSS)は、例えば0V(GND電位)である。
OSインバータ(INV1)の蓄積ノードAが高電位
(“H”)であるときは、駆動用MISFETQd2が
ONになるので、他方のCMOSインバータ(INV2)
の蓄積ノードBが低電位(“L”)になる。従って、駆
動用MISFETQd1がOFFになり、蓄積ノードA
の高電位(“H”)が保持される。すなわち、一対のC
MOSインバータ(INV 1,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A,B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。
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によって転送用MISFETQt1,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、転送用MISFETQt
1,Qt2がONになり、ラッチ回路と相補性データ線
(データ線DL,バーDL)とが電気的に接続されるの
で、蓄積ノードA,Bの電位状態(“H”または
“L”)がデータ線DL,バーDLに現れ、メモリセル
の情報として読み出される。
線WLを“H”電位レベル、転送用MISFETQt1,
Qt2をON状態にしてデータ線DL,バーDLの情報
を蓄積ノードA,Bに伝達する。また、メモリセルの情
報を読み出すには、同じくワード線WLを“H”電位レ
ベル、転送用MISFETQt1,Qt2をON状態にし
て蓄積ノードA,Bの情報をデータ線DL,バーDLに
伝達する。
1(メモリセルの略1個分を示す半導体基板の平面
図)、図2(図1のII−II’線における半導体基板の断
面図)および図3〜図7を用いて説明する。なお、図1
および図4〜図7にはメモリセルの導電層のみを図示
し、素子分離用絶縁膜や層間絶縁膜などの絶縁膜は図示
しない。
は、p-型半導体基板1のフィールド絶縁膜2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
成される駆動用MISFETQd1,Qd2および転送用
MISFETQt1,Qt2のそれぞれはp型ウエル3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
MISFETQp1,Qp2はn型ウエル4の活性領域に
形成されている。p型ウエル3、n型ウエル4のそれぞ
れは、半導体基板1上に形成されたp型エピタキシャル
シリコン層5の主面に形成されている。
ド線WLと一体に構成されたゲート電極6を有してい
る。このゲート電極6(ワード線WL)は、多結晶シリ
コン膜(または多結晶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7の上に形成されてい
る。
れぞれのソース領域、ドレイン領域は、p型ウエル3の
活性領域に形成された低不純物濃度のn-型半導体領域
8および高不純物濃度のn+型半導体領域9で構成され
ている。すなわち、転送用MISFETQt1,Qt2の
それぞれのソース領域、ドレイン領域は、LDD(Light
ly Doped Drain)構造で構成されている。
ンバータ(INV1)を構成する駆動用MISFETQ
d1および負荷用MISFETQp1は、共通のゲート電
極10aを有しており、他方のCMOSインバータ(I
NV2)を構成する駆動用MISFETQd2および負荷
用MISFETQp2は、共通のゲート電極10bを有
している。これらのゲート電極10a,10bは、前記
転送用MISFETQt1,Qt2のゲート電極6(ワー
ド線WL)と同じ多結晶シリコン膜で構成され、ゲート
絶縁膜7の上に形成されている。ゲート電極6(ワード
線WL)およびゲート電極10a,10bを構成する多
結晶シリコン膜には、n型の不純物(例えばリン
(P))が導入されている。
れのソース領域、ドレイン領域は、p型ウエル3の活性
領域に形成された低不純物濃度のn-型半導体領域8お
よび高不純物濃度のn+型半導体領域9で構成されてい
る。すなわち、駆動用MISFETQd1,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MISFETQp1,Qp2の
それぞれのソース領域、ドレイン領域は、n型ウエル4
の活性領域に形成された低不純物濃度のp-型半導体領
域11および高不純物濃度のp+型半導体領域12で構
成されている。すなわち、負荷用MISFETQp1,Q
p2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。
ETの上層には、ゲート電極(6,10a,10b)の
上部および側壁を覆う酸化シリコンの絶縁膜13および
側壁絶縁膜(サイドウォールスペーサ)14を介して一
対の局所配線L1,L2が形成されている。この一対の局
所配線L1,L2は、多結晶シリコン膜と高融点金属膜と
を半導体基板1上で反応させて形成した高融点金属シリ
サイド膜、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L
1,L2は、側壁絶縁膜14に対して自己整合的に形成さ
れる。また、側壁絶縁膜14は、ゲート電極(6,10
a,10b)に対して自己整合的に形成される。
TQp1のドレイン領域(p+型半導体領域12)および
駆動用MISFETQd1のドレイン領域(n+型半導体
領域9)に接続され、かつ絶縁膜13に開孔された接続
孔15を通じて駆動用MISFETQd2および負荷用
MISFETQp2のゲート電極10bに接続されてい
る。他方の局所配線L2は、負荷用MISFETQp2の
ドレイン領域(p+型半導体領域12)および駆動用M
ISFETQd2のドレイン領域(n+型半導体領域9)
に接続され、かつ絶縁膜13に開孔された接続孔15を
通じて駆動用MISFETQd1および負荷用MISF
ETQp1のゲート電極10aに接続されている。
(n+型半導体領域9)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16が形成され、
転送用MISFETQt2のドレイン領域(n+型半導体
領域9)の表面にはこれと同じコバルトシリサイド層1
6が形成されている。転送用MISFETQt1,Qt2
のドレイン領域には、このコバルトシリサイド層16を
介してデータ線DL,バーDLが接続される。コバルト
シリサイド層16は、後述するように局所配線L 1,L2
と同一の工程で形成される。
(p+型半導体領域12)およびこのソース領域に隣接
して形成されたn+型半導体領域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17
が形成され、負荷用MISFETQp2のソース領域
(p+型半導体領域12)およびこのソース領域に隣接
して形成されたn+型半導体領域18の表面にもこれと
同じコバルトシリサイド層17が形成されている。負荷
用MISFETQp1,Qp2のソース領域およびn+型半
導体領域18のそれぞれには、後述する電源電圧線を通
じて電源電圧(Vcc)が供給される。コバルトシリサイ
ド層17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16と同一の工程で形成される。
1,L2およびその下層のゲート電極10a,10bのレ
イアウトを示す平面図である。
1は、その一部がゲート電極10a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10
bと重なるように延在している。図には示さないが、局
所配線L1,L2は、その一部をゲート電極6(ワード線
WL)と重なるように延在させてもよい。
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、(駆動用MISFETQ
d1、負荷用MISFETQp1の)ゲート電極10a、
(駆動用MISFETQd2、負荷用MISFETQp2
の)ゲート電極10bあるいは(転送用MISFETQ
t1,Qt2の)ゲート電極6(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3参照)を増やすことができ
るので、メモリセル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。
に、一方の局所配線L1は、その一部がメモリセルの蓄
積ノードAを構成する半導体領域(駆動用MISFET
Qd1のn+型半導体領域9および負荷用MISFETQ
p1のp+型半導体領域12)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Bを構成する半導体領域(駆動用MISFETQd2
のn+型半導体領域9および負荷用MISFETQp2の
p+型半導体領域12)と重なるように延在している。
リセルは、局所配線L1,L2の一部をメモリセルの蓄積
ノードA,B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。
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19を介して基準電圧線20が形成されている。
この基準電圧線20は、局所配線L1,L2の上部を覆う
ように配置されている。基準電圧線20は、n型の不純
物(例えばP)を導入した多結晶シリコン膜で構成さ
れ、絶縁膜19および絶縁膜(ゲート絶縁膜7と同層の
絶縁膜)に開孔された接続孔21(図1参照)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9)に接続されている。
ン領域(n+型半導体領域9)の上層には、上記基準電
圧線20と同じ多結晶シリコン膜で構成されたパッド層
22が形成されている。このパッド層22は、絶縁膜1
9に開孔された接続孔23を通じて前記高融点金属シリ
サイド層16と電気的に接続されている。また、負荷用
MISFETQp1,Qp2のそれぞれのソース領域(p+
型半導体領域12)の上層には、上記基準電圧線20と
同じ多結晶シリコン膜で構成されたパッド層24が形成
されている。このパッド層24は、絶縁膜19に開孔さ
れた接続孔25を通じて前記高融点金属シリサイド層1
7と電気的に接続されている。
層の局所配線L1,L2のレイアウトを示す平面図、図7
は同じく斜視図である。
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、本実施の形態の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線2
0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、基準電圧線20、局所配線L1,L2およ
びそれらを挟む薄い絶縁膜19で容量(C2)(図3参
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A,Bの容量を増大させることができ、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。
膜26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26は、例えば酸化シリコン膜とBPS
G(Boro Phospho Silicate Glass)膜との積層膜で構成
されている。第1層目のメタル配線は、例えばアルミニ
ウム(Al)合金で構成され、電源電圧線27、サブ基
準電圧線28、サブワード線(またはデバイデッドワー
ド線)29およびパッド層30などを構成している。
された接続孔31を通じて前記パッド層24と電気的に
接続されている。サブ基準電圧線28は、層間絶縁膜2
6に開孔された接続孔32(図1参照)を通じて基準電
圧線20と電気的に接続されている。サブワード線29
は、層間絶縁膜26、絶縁膜19,13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30は、層間絶縁膜26に開
孔された接続孔33を通じて前記パッド層22と電気的
に接続されている。
モリセルは、多結晶シリコン膜で構成された基準電圧線
20の上層に、多結晶シリコンよりも低抵抗のAlで構
成されたサブ基準電圧線28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32を通じて
サブ基準電圧線28から基準電圧線20に給電を行う。
この構成により、メモリセルごとに基準電圧(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.min)が向上し、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。
ルは、図1に示すように、サブ基準電圧線28と基準電
圧線20とを接続する前記接続孔32と、基準電圧線2
0と駆動用MISFETQd1,Qd2のソース領域(n+
型半導体領域9)とを接続する前記接続孔21とを離間
して配置する。この構成により、接続孔21,32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21,32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。
間絶縁膜34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34は、下層から順に酸化シリコン
膜34a、スピンオングラス(Spin On Glass)膜34
b、酸化シリコン膜34c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、例えばアルミニウム
合金で構成され、前記データ線DL,バーDLを構成し
ている。このデータ線DL,バーDLは、層間絶縁膜3
4に開孔された接続孔35を通じて前記パッド層30と
電気的に接続されている。
態のSRAMのメモリセルの製造方法を説明する。な
お、このメモリセルの製造方法を示す各図(図8〜図3
9)のうち、断面図は前記図1のII−II’線に対応して
いる。また、平面図にはメモリセルの導電層のみを図示
し、各導電層間の絶縁膜の図示は省略する。
リコンからなる半導体基板1の上にp型のエピタキシャ
ルシリコン層5を成長させた後、窒化シリコン膜を熱酸
化のマスクに用いた周知のLOCOS法でエピタキシャ
ルシリコン層5の表面に厚い酸化シリコン膜で構成され
たフィールド絶縁膜2を形成する。続いて、フォトレジ
ストをマスクにしたイオン注入法でエピタキシャルシリ
コン層5にn型不純物(P)およびp型不純物(BF2)
を導入した後、これらの不純物を引延し拡散してp型ウ
エル3およびn型ウエル4を形成する。次に、フィール
ド絶縁膜2で囲まれたp型ウエル3およびn型ウエル4
のそれぞれの主面に膜厚9nm程度の薄い酸化シリコン膜
で構成されたゲート絶縁膜7を形成する。
活性領域AR(メモリセル1個分)の平面パターンであ
る。メモリセルは、同図に示す4個の+印で囲まれた矩
形の領域内に形成される。このメモリセルの大きさは、
一例として4.0(μm)×2.8(μm)程度である。
また、このメモリセル16個分の活性領域ARのパター
ンを図10に示す。
用MISFETQt1,Qt2のゲート電極6(ワード線
WL)と、駆動用MISFETQd1,Qd2および負荷
用MISFETQp1,Qp2のゲート電極10a,10
bとを形成する。ゲート電極6(ワード線WL)および
ゲート電極10a,10bは、半導体基板1の全面にC
VD(Chemical Vapor Deposition)法で膜厚100nm適
度の多結晶シリコン膜を堆積した後、その上にCVD法
で酸化シリコン(膜厚120nm程度)の絶縁膜13を堆
積し、フォトレジストをマスクにしたドライエッチング
でこの絶縁膜13および多結晶シリコン膜をパターニン
グして形成する。図13は、このゲート電極6(ワード
線WL)およびゲート電極10a,10bのメモリセル
16個分のパターンである。
トをマスクにしたイオン注入法でp型ウエル3とn型ウ
エル4の一部とにn型不純物(リン(P),ヒ素(A
s))を導入する。次に、上記フォトレジストを除去し
た後、図15に示すように、フォトレジストをマスクに
したイオン注入法でn型ウエル4にp型不純物(フッ化
ボロン(BF2))を導入する。次に、上記フォトレジ
ストを除去した後、半導体基板1の全面にCVD法で堆
積した酸化シリコン膜をRIE(Reactive Ion Etching)
法でパターニングして、図16に示すように、ゲート電
極6(ワード線WL)およびゲート電極10a,10b
のそれぞれの側壁にそれらに対して自己整合的に側壁絶
縁膜(サイドウォールスペーサ)14を形成する。
トをマスクにしたイオン注入法でp型ウエル3とn型ウ
エル4の一部とにn型不純物(P,As)を導入する。
次に、上記フォトレジストを除去した後、図18に示す
ように、フォトレジストをマスクにしたイオン注入法で
n型ウエル4にp型不純物(BF2)を導入する。
上記n型不純物およびp型不純物を熱拡散して、図19
に示すように、p型ウエル3の主面に転送用MISFE
TQt1,Qt2、駆動用MISFETQd1,Qd2のそれ
ぞれのソース領域、ドレイン領域(n-型半導体領域
8、n+型半導体領域9)を形成し、n型ウエル4の主
面に負荷用MISFETQp1,Qp2のソース領域、ド
レイン領域(p-型半導体領域11、p+型半導体領域1
2)を形成する。また、負荷用MISFETQp1,Qp
2のソース領域(p+型半導体領域12)に隣接したn型
ウエル4の主面にウエル給電用のn+型半導体領域18
を形成する。
トをマスクにしたドライエッチングで、駆動用MISF
ETQd1,Qd2のゲート電極10a,10bの上を覆
う前記絶縁膜13に接続孔15を形成し、ゲート電極1
0a,10bのそれぞれの一部を露出させる。
図21に示すように、半導体基板1の全面をエッチバッ
クして、駆動用MISFETQd1,Qd2、転送用MI
SFETQt1,Qt2のそれぞれのソース領域、ドレイ
ン領域(n+型半導体領域9)、負荷用MISFETQ
p1,Qp2のソース領域、ドレイン領域(p+型半導体領
域12)、ウエル給電用のn+型半導体領域18のそれ
ぞれの表面を覆う薄い絶縁膜(ゲート絶縁膜7と同層の
絶縁膜)を除去し、n+型半導体領域9、p+型半導体領
域12およびn+型半導体領域18を露出させる。
まずフォトレジストをマスクにしたドライエッチングで
ゲート電極10a,10b上の絶縁膜13に接続孔15
を形成し、次いで半導体基板1の全面をエッチバックし
てn+型半導体領域9、p+型半導体領域12、n+型半
導体領域18のそれぞれの表面を覆う絶縁膜を除去す
る。
部を露出させる工程と、n+型半導体領域9、p+型半導
体領域12およびn+型半導体領域18を露出させる工
程とを別けて行い、n+型半導体領域9、p+型半導体領
域12およびn+型半導体領域18を側壁絶縁膜14に
対して自己整合的に露出させる。この構成により、接続
孔15とn+型半導体領域9、p+型半導体領域12、n
+型半導体領域18とのマスク合わせ余裕が不要となる
ので、接続孔15、n+型半導体領域9、p+型半導体領
域12およびn+型半導体領域18の面積を縮小してメ
モリセルを高集積化することができる。
は、上記手段に代えて、フォトレジストをマスクにした
ドライエッチングでゲート電極10a,10bの一部、
n+型半導体領域9、p+型半導体領域12およびn+型
半導体領域18を同時に露出させてもよい。この場合
は、前記エッチバック工程が不要となるので、メモリセ
ルの製造工程を短縮することができる。
工程で露出したゲート電極10a,10bの一部、n+
型半導体領域9、p+型半導体領域12およびn+型半導
体領域18のそれぞれの表面に選択CVD法で膜厚40
nm程度の薄い多結晶シリコン膜36を選択的に堆積す
る。すなわち、ゲート電極10a,10b、n+型半導
体領域9、p+型半導体領域12およびn+型半導体領域
18の上にのみ多結晶シリコン膜36を堆積し、酸化シ
リコン膜からなる絶縁膜13,14の上には堆積させな
いようにする。あるいは、半導体基板1の全面にCVD
法で多結晶シリコン膜36を堆積し、フォトレジストを
マスクにしたドライエッチングでこの多結晶シリコン膜
36をパターニングすることにより、ゲート電極10
a,10bの一部、n+型半導体領域9、p+型半導体領
域12およびn+型半導体領域18のそれぞれの表面に
多結晶シリコン膜36を残すようにしてもよい。
の全面にスパッタ法で膜厚20nm程度の薄いCo膜37
を堆積した後、図25に示すように、半導体基板1の全
面にCVD法またはスパッタ法で膜厚40nm程度の薄い
多結晶シリコン膜38を堆積する。このように、本実施
の形態の製造方法は、ゲート電極10a,10bの一
部、n+型半導体領域9、p+型半導体領域12およびn
+型半導体領域18のそれぞれの表面に多結晶シリコン
膜36、Co膜37、多結晶シリコン膜38を堆積し、
その他の領域(絶縁膜上)にはCo膜37、多結晶シリ
コン膜38を堆積する。なお、上記Co膜37に代えて
他の高融点金属膜、例えばW、Mo、Ti、Taなどの
薄膜を堆積してもよい。
ト39をマスクにしたドライエッチングで上層の多結晶
シリコン膜38をパターニングし、局所配線L1,L2を
形成する領域、転送用MISFETQt1,Qt2のドレ
イン領域(n+型半導体領域9)、負荷用MISFET
Qp1,Qp2のソース領域(p+型半導体領域12)およ
びこれに隣接するn+型半導体領域9のそれぞれの表面
に多結晶シリコン膜38を残す。
スクとなるフォトレジスト39は、駆動用MISFET
Qd1,Qd2のドレイン領域(n+型半導体領域9)や負
荷用MISFETQp1,Qp2のドレイン領域(p+型半
導体領域12)の上部を完全に覆っていなくともよい。
すなわち、図26に示すように、フォトレジスト39の
マスク合わせずれによってn+型半導体領域9上の多結
晶シリコン膜38の一部(図の矢印で示す箇所)がエッ
チングされてしまっても支障はない。これは、多結晶シ
リコン膜38の一部がエッチングされても、その下層の
Co膜37がエッチングのストッパとなるので、n+型
半導体領域9やp+型半導体領域12の表面の多結晶シ
リコン膜36がエッチングされることはないからであ
る。
は、上記多結晶シリコン膜38をエッチングする際、駆
動用MISFETQd1,Qd2のn+型半導体領域9(ソ
ース領域、ドレイン領域)のうち、メモリセルの蓄積ノ
ードA,Bを構成するn+型半導体領域9(ドレイン領
域)上には多結晶シリコン膜38を残すが、蓄積ノード
A,Bを構成しないn+型半導体領域9(ソース領域)
上には多結晶シリコン膜38を残さない。このn+型半
導体領域9(ソース領域)上の多結晶シリコン膜38
は、その全部を完全に除去する必要はなく、フォトレジ
スト39のマスク合わせずれによって、その一部がエッ
チングされずに残っていても支障はない。
後、700℃程度の不活性ガス雰囲気中で半導体基板1
を熱処理し、多結晶シリコン膜38とCo膜37と多結
晶シリコン膜36との間でシリサイド化反応を生じさせ
る。次に、多結晶シリコン膜36,38を堆積しなかっ
た領域上に残った未反応のCo膜37をウェットエッチ
ングで除去することにより、図27、図28に示すよう
に、コバルトシリサイド膜で構成される局所配線L1,L
2およびコバルトシリサイド層16,17,36’が形
成される。図29は、この局所配線L1,L2、コバルト
シリサイド層16,17,36’のメモリセル16個分
のパターンである。
メモリセルの蓄積ノードA,B間を接続する一対の局所
配線L1,L2をコバルトシリサイドで構成する。このコ
バルトシリサイドは、多結晶シリコンに比べて電気抵抗
の小さい材料であると共に、P(リン)やB(ホウ素)
などの不純物原子の拡散に対する有効な障壁となる材料
である。従って、この構成により、負荷用MISFET
Qp1,Qp2のドレイン領域(p+型半導体領域12)中
のp型不純物や、駆動用MISFETQd1,Qd2のド
レイン領域(n+型半導体領域9)あるいはゲート電極
10a,10b中のn型不純物がこの局所配線L1,L2
を通じて相互拡散するのを防止することができるので、
導電型の異なるp+型半導体領域12と、n+型半導体領
域9およびゲート電極10a,10bとをオーミック
に、かつ低抵抗で接続することができ、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。
線L1,L2を形成する際、メモリセルの蓄積ノードA,
Bを構成する駆動用MISFETQd1,Qd2のドレイ
ン領域(n+型半導体領域9)および負荷用MISFE
TQp1,Qp2のドレイン領域(p+型半導体領域12)
のそれぞれの表面に選択的に多結晶シリコン膜36を形
成し、さらのその上にCo膜37および多結晶シリコン
膜38を形成してこの3層の間でシリサイド化反応を生
じさせる。この構成により、メモリセルの蓄積ノード
A,Bを構成する上記n+型半導体領域9およびp+型半
導体領域12のシリコンが上記シリサイド化反応に関与
するのを防ぐことができるので、コバルトシリサイド層
16,17を浅く形成することができ、n+型半導体領
域9およびp+型半導体領域12の接合リーク電流を低
減してメモリセルの動作信頼性を向上させることができ
る。
ることなく、Co膜37を直接n+型半導体領域9およ
びp+型半導体領域12に接触させた場合は、n+型半導
体領域9およびp+型半導体領域12のシリコンがシリ
サイド化反応に関与するため、コバルトシリサイド層1
6,17が基板(p型ウエル3、n型ウエル4)中に深
く形成されることとなり、n+型半導体領域9、p+型半
導体領域12から基板へリークする接合リーク電流が増
大してしまう。
半導体領域12のシリコンがシリサイド反応に関与しな
いようにするには、シリサイド化反応によって局所配線
L1,L2を形成した後も、局所配線L1,L2とその下層の
n+型半導体領域9、p+型半導体領域12との間に、少
なくともゲート絶縁膜7の膜厚以上の多結晶シリコン膜
36が残るようにその膜厚を制御するとよい。
シリコン膜38をエッチングする際のマスクとなるフォ
トレジスト39に合わせずれが生じた場合でも、メモリ
セルの蓄積ノードA,Bを構成するn+型半導体領域9
およびp+型半導体領域12上の多結晶シリコン膜36
の削れを防ぐことができる。従って、フォトレジスト3
9の合わせ余裕が不要となるので、n+型半導体領域9
およびp+型半導体領域12の面積を縮小してメモリセ
ルを高集積化することができる。
セルを構成する6個のMISFET(転送用MISFE
TQt1,Qt2、駆動用MISFETQd1,Qd2、負荷
用MISFETQp1,Qp2)のそれぞれのソース領
域、ドレイン領域の少なくとも一部の表面に低抵抗のコ
バルトシリサイド層16(または17)を形成する。こ
の構成により、コバルトシリサイド層16(または1
7)を形成したソース領域、ドレイン領域を低抵抗化す
ることができるので、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。
結晶シリコン膜38をエッチングする際、駆動用MIS
FETQd1,Qd2のn+型半導体領域9(ソース領域、
ドレイン領域)のうち、メモリセルの蓄積ノードA,B
を構成しないn+型半導体領域9(ソース領域)上には
多結晶シリコン膜38を残さないようにする。この構成
により、駆動用MISFETQd1,Qd2のソース領
域、ドレイン領域間が多結晶シリコン膜38および局所
配線L1,L2を通じて短絡する不具合を防止することが
できるので、SRAMの製造歩留り、信頼性を向上させ
ることができる。
線L1,L2をゲート電極(6,10a,10b)の側壁
絶縁膜14に対して自己整合的に形成する。この構成に
より、局所配線L1,L2と、蓄積ノードA,Bを構成す
るn+型半導体領域9およびp +型半導体領域12とを接
続する際、それらの間のマスク合わせ余裕が不要となる
ので、図28に示すように、ワード線WLの延在する方
向に沿った間隔Z1,Z 2を縮小することができ、メモリ
セルサイズを縮小してメモリセルの高集積化を実現する
ことができる。
の全面にCVD法で絶縁膜19を堆積する。この絶縁膜
19は、膜厚10nm程度の酸化シリコン膜の上に膜厚1
0nm程度の窒化シリコン膜を積層して形成する。
トをマスクにしたドライエッチングで、転送用MISF
ETQt1,Qt2のドレイン領域(n+型半導体領域9)
上の上記絶縁膜19を除去して接続孔23を形成し、負
荷用MISFETQp1,Qp 2のソース領域(p+型半導
体領域12)およびこのソース領域に隣接するウエル給
電用のn+型半導体領域18のそれぞれの上の絶縁膜1
9を除去して接続孔25を形成する。また同図には示さ
ないが、駆動用MISFETQd1,Qd2のソース領域
(n+型半導体領域9)上の絶縁膜19を除去して接続
孔21を形成する。
厚70nm程度の多結晶シリコン膜を堆積した後、フォト
レジストをマスクにしたドライエッチングでこの多結晶
シリコン膜をパターニングして、図32、図33に示す
ように、基準電圧線20、パッド層22およびパッド層
24を形成する。基準電圧線20は局所配線L1,L2の
上部を覆うように配置され、接続孔21を通じて駆動用
MISFETQd1,Qd2のソース領域(n+型半導体領
域9)に接続される。パッド層22は接続孔23を通じ
てコバルトシリサイド層16に接続され、パッド層24
は接続孔25を通じてコバルトシリサイド層17に接続
される。図34は、この基準電圧線20、パッド層2
2,24のメモリセル16個分のパターンである。
の全面にCVD法で層間絶縁膜26を堆積する。この層
間絶縁膜26は、膜厚150nm程度の酸化シリコン膜の
上に膜厚300nm程度のBPSG膜を積層し、次いでこ
のBPSG膜をリフローにより平坦化して形成する。
イエッチングで層間絶縁膜26に接続孔31,33を形
成した後、半導体基板1の全面にスパッタ法で膜厚30
0nm程度のAl合金膜を堆積し、フォトレジストをマス
クにしたドライエッチングでこのAl合金膜をパターニ
ングして、図36、図37に示すように、層間絶縁膜2
6上に電源電圧線27、サブ基準電圧線28、サブワー
ド線29およびパッド層30を形成する。
層間絶縁膜26に開孔した接続孔31を通じて負荷用M
ISFETQp1,Qp2のソース領域(p+型半導体領域
12)およびこのソース領域に隣接するウエル給電用の
n+型半導体領域18に電源電圧線27を接続する際、
あらかじめこのp+型半導体領域12およびn+型半導体
領域18の上に多結晶シリコンのパッド層24を設けて
おく。また、層間絶縁膜26に開孔した接続孔33を通
じて転送用MISFETQt1,Qt2のドレイン領域
(n+型半導体領域6)にパッド層30を接続する際、
あらかじめこのn+型半導体領域6の上に多結晶シリコ
ンのパッド層22を設けておく。
ングして接続孔31,33を形成する際に、接続孔3
1,33の底部にコバルトシリサイド層16,17が露
出することがないので、このコバルトシリサイド層1
6,17の削れを防止することができる。
MISFETQp1,Qp2のソース領域(p+型半導体領
域12)およびこのソース領域に隣接するウエル給電用
のn+型半導体領域18と電源電圧線27とを接続する
際、あらかじめこのp+型半導体領域12およびn+型半
導体領域18の表面にコバルトシリサイド層16を形成
する。この構成により、コバルトシリサイド層16の上
に形成される多結晶シリコンのパッド層24の導電型を
考慮することなく、p+型半導体領域12およびn+型半
導体領域18と電源電圧線27とをオーミックに接続す
ることができるので、1つの接続孔31を通じてこのp
+型半導体領域12とn+型半導体領域18とに同時に電
源電圧(Vcc)を供給することができる。従って、p+
型半導体領域12とn+型半導体領域18とを隣接して
配置することができると共に、それらの面積を縮小する
ことができるので、メモリセルを高集積化することがで
きる。
の全面に層間絶縁膜34を堆積する。この層間絶縁膜3
4は、CVD法で堆積した膜厚500nm程度の酸化シリ
コン膜34aの上に膜厚250nm程度のスピンオングラ
ス膜34bを回転塗布し、次いでこのスピンオングラス
膜34bの表面をエッチバックで平坦化した後、その上
に膜厚400nm程度の酸化シリコン膜34cをCVD法
で堆積して形成する。
ライエッチングで層間絶縁膜34に接続孔35を形成し
た後、半導体基板1の全面にスパッタ法でAl合金膜を
堆積し、フォトレジストをマスクにしたドライエッチン
グでこのAl合金膜をパターニングして、データ線D
L,データ線バーDLを形成することにより、本実施の
形態のSRAMのメモリセルが完成する。図39は、こ
のデータ線DL,データ線バーDLのメモリセル16個
分のパターンである。
施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実
施の形態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。
形成する際、メモリセルの蓄積ノードA,Bを構成する
駆動用MISFETQd1,Qd2のドレイン領域(n+型
半導体領域9)および負荷用MISFETQp1,Qp2
のドレイン領域(p+型半導体領域12)のそれぞれの
表面に多結晶シリコン膜36、Co膜37および多結晶
シリコン膜38を形成してこの3層の間でシリサイド化
反応を生じさせたが、下層の多結晶シリコン膜36は必
ずしも必要ではなく、Co膜37とその上に堆積した多
結晶シリコン膜38との間でシリサイド化反応を生じさ
せて局所配線L1,L2を形成することもできる。
導体領域9,p+型半導体領域12)の表面に多結晶シ
リコン膜36を選択的に堆積する工程が不要となるの
で、メモリセルの製造工程を少なくすることができる。
ただし、この場合は、上記ドレイン領域(n+型半導体
領域9,p+型半導体領域12)の表面にCo膜37が
直接堆積されることになるので、このドレイン領域のシ
リコンとCo膜37との間でシリサイド化反応が進行し
ないよう、上層の多結晶シリコン膜38の膜厚を充分に
厚く形成し、シリサイド化反応に必要なシリコンを多結
晶シリコン膜38から供給するようにしなければならな
い。
イエッチングで上層の多結晶シリコン膜38をパターニ
ングする際、上記ドレイン領域(n+型半導体領域9,
p+型半導体領域12)上の多結晶シリコン膜38の一
部がエッチングされると、ドレイン領域のシリコンとC
o膜37との間でシリサイド化反応が進行してしまうた
め、マスク合わせ余裕を充分に確保し、多結晶シリコン
膜38がドレイン領域(n+型半導体領域9,p+型半導
体領域12)と充分重なるようにしてその削れを防ぐ必
要がある。
L1,L2を形成する際、Co膜37の上に堆積する上記
多結晶シリコン膜38の膜厚をこのシリサイド化反応に
必要な膜厚よりも厚く堆積し、コバルトシリサイド層の
上に未反応の多結晶シリコン膜を残すようにしてもよ
い。あるいは、多結晶シリコン膜38の上にさらに高融
点金属膜や高融点金属シリサイド膜を堆積してもよい。
このようにすると、図40に示すように、局所配線L1,
L2の膜厚がコバルトシリサイド層単独の場合よりも厚
くなるので、その表面積が大きくなる。この結果、局所
配線L1,L2とその上層の基準電圧線20との間に形成
される容量(C2)を大きくすることができるので、メ
モリセルの蓄積ノード容量をさらに増やしてα線ソフト
エラー耐性を向上させることができる。
送用MISFETQt1,Qt2のドレイン領域(n+型半
導体領域9)の表面に形成されるコバルトシリサイド層
16や、負荷用MISFETQp1,Qp2のソース領域
(p+型半導体領域12)の表面に形成されるコバルト
シリサイド層17の上にも未反応の多結晶シリコン膜が
残る。この結果、コバルトシリサイド層16,17の上
に基準電圧線20と同層の多結晶シリコン膜でパッド層
22,24を形成する必要がなくなり、この多結晶シリ
コン膜をパターニングして基準電圧線20を形成する際
のマスク合わせ余裕が不要となるので、メモリセルの面
積を縮小することができる。また、基準電圧線20と同
層のパッド層22,24が不要になると、図41に示す
ように、基準電圧線20の占有面積を大きくすることが
できるので、メモリセルの蓄積ノード容量をさらに増や
してα線ソフトエラー耐性を向上させることができる。
その上層の基準電圧線20との間で容量(C)を形成し
たが、図42に示すように、基準電圧線20と同層の多
結晶シリコン膜で形成される電源電圧供給用のパッド層
24の面積を拡大して局所配線L1,L2上を覆うように
配置し、このパッド層24と局所配線L1,L2との間で
容量を形成してもよい。この場合、基準電圧線20は駆
動用MISFETQd1,Qd2のソース領域(n+型半導
体領域9)の上層のみに残すようにする。
は、転送用MISFETQt1,Qt2のゲート電極6
(ワード線WL)を駆動用MISFETQd1,Qd2や
負荷用MISFETQp1,Qp2のゲート電極10a,
10bと同層の多結晶シリコン膜で構成したが、ゲート
電極6(ワード線WL)は、ゲート電極10a,10b
よりも上層の多結晶シリコン膜(例えば基準電圧線20
と同層の多結晶シリコン膜)で構成してもよい。この場
合は、図43に示すように、ゲート電極6(ワード線W
L)とゲート電極10a,10bとを互いの一部が重な
るように配置することができるので、メモリセルの面積
を縮小してSRAMを高集積化することができる。
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。
れる基準電圧線をこの局所配線と重なるように配置する
ことにより、基準電圧線と局所配線との間に容量が形成
されるので、局所配線に接続された蓄積ノードの容量を
増大させることができ、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。
MISFET、負荷用MISFETあるいは転送用MI
SFETのいずれかのゲート電極と重なるように配置す
ることにより、蓄積ノード容量のゲート容量成分を増や
すことができるので、メモリセル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。
セルの蓄積ノードと重なるように配置することにより、
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。
れよりも低抵抗配線を配置し、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を通じて低抵抗配線か
ら基準電圧線に給電を行うことにより、メモリセルごと
に基準電圧の給電が可能となるので、基準電圧を安定化
することができる。この結果、電源電圧の最小値(Vc
c.min)が向上し、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。
とを接続する接続孔と、基準電圧線と駆動用MISFE
Tのソース領域とを接続する接続孔とを離間して配置す
ることにより、これらの接続孔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、これらの接続孔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。
上に堆積した高融点金属膜とさらにその上に堆積した第
2の多結晶シリコン膜との間でシリサイド化反応を生起
させて局所配線を形成することにより、メモリセルの蓄
積ノードを構成する半導体領域のシリコンが上記シリサ
イド反応に関与するのを防ぐことができるので、この半
導体領域の接合リーク電流を低減してメモリセルの動作
信頼性を向上させることができる。
孔を形成する工程と、半導体領域を露出させる工程とを
別けて行うことにより、接続孔と半導体領域とのマスク
合わせ余裕が不要となるので、接続孔面積を縮小してメ
モリセルを高集積化することができる。また、局所配線
と半導体領域とを自己整合的に接続することにより、両
者のマスク合わせ余裕が不要となるので、メモリセルサ
イズを縮小してメモリセルの高集積化を実現することが
できる。
間を接続する一対の局所配線を高融点金属シリサイドで
構成することにより、負荷用MISFETの半導体領域
中のp型不純物や、駆動用MISFETの半導体領域中
あるいはゲート電極中のn型不純物が局所配線を通じて
相互拡散するのを防止することができるので、導電型の
異なる半導体領域間および半導体領域とゲート電極との
間をオーミックに、かつ低抵抗で接続することができ、
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。
をエッチングする際のマスクとなるフォトレジストに合
わせずれが生じた場合でも、下層の多結晶シリコン膜の
削れを防ぐことができるので、上記フォトレジストの合
わせ余裕を不要とすることができ、半導体領域の面積を
縮小してメモリセルを高集積化することができる。
送用MISFET、駆動用MISFET、負荷用MIS
FETのそれぞれのソース領域、ドレイン領域の少なく
とも一部の表面に低抵抗の高融点金属シリサイド層を形
成することにより、ソース領域、ドレイン領域を低抵抗
化することができるので、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。
の上に形成される多結晶シリコンのパッド層の導電型を
考慮することなく、負荷用MISFETのソース領域お
よびウエル給電用ドレイン領域と電源電圧線とをオーミ
ックに接続することができるので、1つの接続孔を通じ
てこの負荷用MISFETのソース領域およびウエル給
電用ドレイン領域に同時に電源電圧を供給することがで
きる。これにより、負荷用MISFETのソース領域と
ウエル給電用ドレイン領域とを隣接して配置することが
できると共に、それらの面積を縮小することができるの
で、メモリセルを高集積化することができる。
て局所配線を形成する際、高融点金属シリサイド層の上
に堆積する多結晶シリコン膜の膜厚をこのシリサイド化
反応に必要な膜厚よりも厚く堆積することにより、局所
配線の膜厚が厚くなり、その表面積が大きくなるので、
局所配線とその上層の基準電圧線との間に形成される容
量が大きくなる。これにより、メモリセルの蓄積ノード
容量をさらに増やしてα線ソフトエラー耐性を向上させ
ることができる。
セルを示す平面図である。
面図である。
ある。
ート電極との重なりを示す平面図である。
積ノードとの重なりを示す平面図である。
準電圧線との重なりを示す平面図である。
準電圧線との重なりを示す斜視図である。
す半導体基板の要部断面図である。
す平面図である。
性領域パターンを示す平面図である。
示す半導体基板の要部断面図である。
示す半導体基板の要部平面図である。
ート電極(ワード線)パターンを示す平面図である。
示す半導体基板の要部断面図である。
示す半導体基板の要部断面図である。
示す半導体基板の要部断面図である。
示す半導体基板の要部断面図である。
示す半導体基板の要部断面図である。
示す半導体基板の要部断面図である。
示す半導体基板の要部断面図である。
示す半導体基板の要部断面図である。
示す半導体基板の要部断面図である。
示す半導体基板の要部平面図である。
示す半導体基板の要部断面図である。
示す半導体基板の要部断面図である。
示す半導体基板の要部断面図である。
示す半導体基板の要部断面図である。
示す半導体基板の要部平面図である。
所配線パターンを示す平面図である。
示す半導体基板の要部断面図である。
示す半導体基板の要部断面図である。
示す半導体基板の要部断面図である。
示す半導体基板の要部平面図である。
準電圧線パターンを示す平面図である。
示す半導体基板の要部断面図である。
示す半導体基板の要部断面図である。
示す半導体基板の要部平面図である。
示す半導体基板の要部断面図である。
ータ線パターンを示す平面図である。
法を示す半導体基板の要部断面図である。
示す半導体基板の要部平面図である。
示す半導体基板の要部平面図である。
示す半導体基板の要部平面図である。
Claims (13)
- 【請求項1】 主面を有する半導体基板と、 第1の駆動用MISFET、第2の駆動用MISFE
T、第1の負荷用MISFETおよび第2の負荷用MI
SFETを有するメモリセルと、 前記第1および第2の駆動用MISFETと前記第1お
よび第2の負荷用MISFETとを覆うように、第1の
導電層および第2の導電層上に形成される第1の絶縁膜
と、 前記第1の絶縁膜上に形成される第1の局所配線および
第2の局所配線と、 前記第1の局所配線と第2の局所配線上に形成される第
2の絶縁膜と、 前記第2の絶縁膜上に形成され、前記第1および第2の
駆動用MISFETのソース領域に電気的に接続される
第1の配線と、 前記第1の局所配線、前記第2の絶縁膜および前記第1
の配線を備える第1の容量素子と、 前記第2の局所配線、前記第2の絶縁膜および前記第1
の配線を備える第2の容量素子とを含み、 前記第1および第2の駆動用MISFETは、前記第1
および第2の負荷用MISFETとは離間して第1の方
向に配列され、 前記第1の駆動用MISFETのゲート電極と前記第1
の負荷用MISFETのゲート電極とは、前記主面上の
前記第1の方向に延在する前記第1の導電層により一体
に設けられ、 前記第2の駆動用MISFETのゲート電極と前記第2
の負荷用MISFETのゲート電極とは、前記主面上の
前記第1の方向に延在する前記第2の導電層により一体
に設けられ、 前記第1および第2の駆動用MISFETおよび前記第
1および第2の負荷用MISFETのソース領域、チャ
ネル形成領域およびドレイン領域は、前記基板に設けら
れ、 前記第1の局所配線は、前記第1の方向に延在し、前記
第1の駆動用MISFETのドレイン領域と前記第1の
負荷用MISFETのドレイン領域との間を電気的に接
続し、前記第1の導電層、前記第1の駆動用MISFE
Tのチャネル形成領域および前記第1の駆動用MISF
ETのゲート電極に重なり、 前記第1の局所配線は、前記第1の駆動用MISFET
のチャネル形成領域上に設けられ、 前記第2の局所配線は、前記第1の方向に延在し、前記
第2の駆動用MISFETのドレイン領域と前記第2の
負荷用MISFETのドレイン領域との間を電気的に接
続し、前記第2の導電層、前記第2の駆動用MISFE
Tのチャネル形成領域および前記第2の駆動用MISF
ETのゲート電極に重なり、 前記第2の局所配線は、前記第2の駆動用MISFET
のチャネル形成領域上に設けられ、 前記第1の配線は、前記駆動用MISFETのゲート電
極上および前記駆動用MISFETのチャネル形成領域
上の前記第1の方向と直角な第2の方向に延在し、前記
第1の局所配線と前記第2の局所配線とを覆い、 前記第1の配線は、前記第1および第2の駆動用MIS
FETのチャネル形成領域上に設けられることを特徴と
する半導体集積回路装置。 - 【請求項2】 請求項1記載の半導体集積回路装置にお
いて、前記第1の駆動用MISFETおよび前記第1の
負荷用MISFETは、第1のインバータ回路を形成
し、 前記第2の駆動用MISFETおよび前記第2の負荷用
MISFETは、第2のインバータ回路を形成し、 前記第1および第2のインバータ回路は、互いに結合さ
れてSRAMのフリップチップ回路を設けることを特徴
とする半導体集積回路装置。 - 【請求項3】 請求項1記載の半導体集積回路装置にお
いて、前記第1の駆動用MISFETと前記第2の駆動
用MISFETとは、nチャネルMISFETであり、 前記第1の負荷用MISFETと前記第2の負荷用MI
SFETとは、pチャネルMISFETであることを特
徴とする半導体集積回路装置。 - 【請求項4】 請求項3記載の半導体集積回路装置にお
いて、前記第1の局所配線は、前記第1の駆動用MIS
FETおよび前記第1の負荷用MISFETの両側のチ
ャネル形成領域に重なり、 前記第2の局所配線は、前記第2の駆動用MISFET
および前記第2の負荷用MISFETの両側のチャネル
形成領域に重なることを特徴とする半導体集積回路装
置。 - 【請求項5】 請求項3記載の半導体集積回路装置にお
いて、前記第1の局所配線は、前記第1の駆動用MIS
FETのゲート電極と前記第1の負荷用MISFETの
ゲート電極とを接続する前記第1の導電層の一部を覆う
ように重なり、 前記第2の局所配線は、前記第2の駆動用MISFET
のゲート電極と前記第2の負荷用MISFETのゲート
電極とを接続する前記第2の導電層の一部を覆うように
重なることを特徴とする半導体集積回路装置。 - 【請求項6】 請求項3記載の半導体集積回路装置にお
いて、前記第1の局所配線は、前記第1の駆動用MIS
FETのドレイン領域と前記第1の負荷用MISFET
のドレイン領域とを覆うように延在し、 前記第2の局所配線は、前記第2の駆動用MISFET
のドレイン領域と前記第2の負荷用MISFETのドレ
イン領域とを覆うように延在することを特徴とする半導
体集積回路装置。 - 【請求項7】 請求項3記載の半導体集積回路装置にお
いて、前記第1の配線上に形成される第3の絶縁膜と、 前記第3の絶縁膜上に形成され、前記第1の配線より低
抵抗の第2の配線とをさらに含み、 前記第2の配線は、前記第3の絶縁膜に形成された開孔
部を介して前記第1の配線に電気的に接続され、 前記第1の配線と前記第1および第2の負荷用MISF
ETのソース領域との間を接続するため、前記開孔部
は、前記第1の絶縁膜と前記第2の絶縁膜との両側に形
成された他の開孔部と離間して配置されることを特徴と
する半導体集積回路装置。 - 【請求項8】 請求項3記載の半導体集積回路装置にお
いて、前記第1および第2の局所配線の各々は、高融点
金属シリサイド膜から構成されることを特徴とする半導
体集積回路装置。 - 【請求項9】 第1導電型の第1および第2MISFE
Tと、 第2導電型の第3および第4MISFETと、 前記第1、第2、第3および第4MISFETのゲート
電極上に形成された第1絶縁膜と、 前記第1および第3MISFETのドレイン領域と、前
記第2および第4MISFETのゲート電極とに電気的
に接続され、前記第1絶縁膜上に形成された第1導電膜
と、 前記第2および第4MISFETのドレイン領域と、前
記第1および第3MISFETのゲート電極とに電気的
に接続され、前記第1絶縁膜上に形成された第2導電膜
と、 前記第1および第2導電膜上に形成された誘電膜と、 前記第1および第2MISFETのソース領域に電気的
に接続され、前記誘電膜上に形成された配線とを有し、 前記第1絶縁膜と、前記誘電膜と、前記配線とで第1容
量素子が形成され、 前記第2絶縁膜と、前記誘電膜と、前記配線とで第2容
量素子が形成され、 前記配線は、前記第1および第2導電膜を覆うことを特
徴とする半導体集積回路装置。 - 【請求項10】 請求項9記載の半導体集積回路装置に
おいて、前記第1、第2、第3および第4MISFET
は、スタティック型メモリセルを構成し、 前記第1導電型はp型、前記第2導電型はn型であり、 前記配線によって電圧が供給されることを特徴とする半
導体集積回路装置。 - 【請求項11】 請求項9または10記載の半導体集積
回路装置において、 前記第1および第2導電膜は、高融点金属層で構成さ
れ、 前記誘電膜は、窒化シリコン膜で構成されることを特徴
とする半導体集積回路装置。 - 【請求項12】 請求項9、10または11記載の半導
体集積回路装置において、前記配線は、前記第1MIS
FETのドレイン領域と、前記第2MISFETのドレ
イン領域とに延在することを特徴とする半導体集積回路
装置。 - 【請求項13】 請求項12記載の半導体集積回路装置
において、前記配線は、前記第3MISFETのドレイ
ン領域と、前記第4MISFETのドレイン領域とに延
在することを特徴とする半導体集積回路装置。
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