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JPH08167661A - Semiconductor memory integrated circuit - Google Patents

Semiconductor memory integrated circuit

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Publication number
JPH08167661A
JPH08167661A JP6311020A JP31102094A JPH08167661A JP H08167661 A JPH08167661 A JP H08167661A JP 6311020 A JP6311020 A JP 6311020A JP 31102094 A JP31102094 A JP 31102094A JP H08167661 A JPH08167661 A JP H08167661A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
channel mos
mos transistor
pattern
semiconductor
region
Prior art date
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Application number
JP6311020A
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Japanese (ja)
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JP3833729B2 (en
Inventor
Tetsuo Izawa
哲夫 伊澤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Fujitsu Ltd filed Critical Fujitsu Ltd
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Priority to US08/394,347 priority patent/US5850096A/en
Priority to US08/661,011 priority patent/US5843841A/en
Publication of JPH08167661A publication Critical patent/JPH08167661A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP3833729B2 publication Critical patent/JP3833729B2/en
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  • Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
  • Semiconductor Memories (AREA)

Abstract

PURPOSE: To raise integration of a memory cell and to enable quick operation of a logic gate circuit by using n-type polysilicon for an n-channel MOS transistor and p-type polysilicon for a p-channel MOS transistor as a gate, respectively. CONSTITUTION: In a complementary logic gate of a memory cell 110 wherein quick operation is required, n-polysilicon of low work function is used as a gate for n-channel MOS transistors 11b, 11d, 11e, 11f and p-polysilicon of higher work function is used as a gate for p-channel MOS transistors 11a, 11c. Thereby, each threshold voltage of the n-channel MOS transistors 11b, 11d to 11f and the p-channel MOS transistors 11a, 11c can be practically reduced. In the process, an interval between the n-channel MOS transistors 11b, 11d to 11f and the p-channel MOS transistors 11a, 11c is set at 1μm or more.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は一般的に半導体装置に関
し、特に同一の半導体基板上に形成されたpチャネルト
ランジスタとnチャネルトランジスタとよりなる論理回
路を含む半導体メモリ集積回路に関する。MOSトラン
ジスタは消費電力が少ないため、論理集積回路やメモリ
集積回路等、様々な用途に広く使われている。このよう
なMOS集積回路では、論理集積回路では電流駆動能力
を向上させ、またメモリ集積回路の場合には記憶容量を
増大させるため、微細化による集積密度の向上がはから
れている。特に半導体メモリ集積回路は、情報を蓄積す
るメモリセルトランジスタを配列して形成したメモリセ
ルアレイと、メモリセルアレイ中のメモリセルトランジ
スタを選択し、選択したメモリセルトランジスタに情報
を書き込みおよび/または読み出す論理回路とを、同一
半導体基板上に形成されている。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention generally relates to semiconductor devices, and more particularly to a semiconductor memory integrated circuit including a logic circuit including p-channel transistors and n-channel transistors formed on the same semiconductor substrate. Since MOS transistors have low power consumption, they are widely used in various applications such as logic integrated circuits and memory integrated circuits. In such a MOS integrated circuit, the current driving capability is improved in the logic integrated circuit, and the storage capacity is increased in the case of the memory integrated circuit, so that the integration density is improved by miniaturization. In particular, a semiconductor memory integrated circuit has a memory cell array formed by arranging memory cell transistors for storing information, and a logic circuit for selecting a memory cell transistor in the memory cell array and writing and / or reading information to the selected memory cell transistor. And are formed on the same semiconductor substrate.

【0002】特に、今日の微細化した半導体集積回路で
は、半導体メモリ集積回路も含めて、一般にホットキャ
リアに起因する信頼性の問題に鑑み、素子の微細化に対
応して低い電源電圧が使われているが、かかる低い電源
電圧の使用は信号論理振幅の減少をもたらすため、所望
の動作速度の向上をもたらすためには、電源電圧の低下
に対応してMOSトランジスタのしきい値電圧も引き下
げる必要がある。
In particular, in today's miniaturized semiconductor integrated circuits, a low power supply voltage is used in response to the miniaturization of elements in view of reliability problems caused by hot carriers, including semiconductor memory integrated circuits. However, since the use of such a low power supply voltage results in a decrease in signal logic amplitude, it is necessary to lower the threshold voltage of the MOS transistor in response to the decrease in power supply voltage in order to achieve the desired operation speed improvement. There is.

【0003】[0003]

【従来の技術】従来より半導体メモリ集積回路で使われ
ている、nチャネルMOSトランジスタとpチャネルM
OSトランジスタとを組み合わせた相補型MOS論理ゲ
ートでは、一般にnチャネルMOSトランジスタとpチ
ャネルMOSトランジスタのいずれに対しても、n型に
ドープされたポリシリコンパターンがゲートとして使わ
れていた。このようにn型ポリシリコンをp型MOSト
ランジスタのゲート電極として使う場合、トランジスタ
のしきい値電圧を低く抑えるため、チャネル領域の表面
近傍に導電領域を不純物のドーピングにより形成したい
わゆる埋め込み型チャネルを有するMOSトランジスタ
が使われている。例えば、pチャネル型MOSトランジ
スタでは、n型基板の表面に、チャネル領域に対応して
p型領域を、不純物のイオン注入により形成する。
2. Description of the Related Art An n-channel MOS transistor and a p-channel M, which have been conventionally used in semiconductor memory integrated circuits.
In a complementary MOS logic gate in which an OS transistor is combined, an n-type doped polysilicon pattern is generally used as a gate for both an n-channel MOS transistor and a p-channel MOS transistor. When n-type polysilicon is used as a gate electrode of a p-type MOS transistor as described above, a so-called buried channel in which a conductive region is formed by impurity doping in the vicinity of the surface of the channel region is used to suppress the threshold voltage of the transistor to a low level. The MOS transistor which it has is used. For example, in a p-channel type MOS transistor, a p-type region corresponding to a channel region is formed on the surface of an n-type substrate by ion implantation of impurities.

【0004】図14はこのような従来の構成の埋め込み
型チャネルを有するMOSトランジスタの例を示す。図
14を参照するに、トランジスタはn型Si基板1上に
形成され、p+ 型ソース領域1aと、前記ソース領域か
ら、チャネル領域1cにより隔てられたドレイン領域1
bと、前記チャネル領域上に、図示を省略したゲート酸
化膜で隔てられて形成されたn+ 型ポリシリコンよりな
るゲート電極2とより構成され、基板1は、その表面
が、前記チャネル領域1cに対応してp型にドープされ
ている。
FIG. 14 shows an example of a MOS transistor having a buried channel of such a conventional structure. Referring to FIG. 14, the transistor is formed on an n-type Si substrate 1, and is a p + -type source region 1a and a drain region 1 separated from the source region by a channel region 1c.
b and a gate electrode 2 made of n + -type polysilicon formed on the channel region and separated by a gate oxide film (not shown). The surface of the substrate 1 is the channel region 1c. Correspondingly to p-type.

【0005】しかし、このような埋め込み型チャネルを
有するMOSトランジスタを高い集積密度を有する集積
回路に使用すると、例えばドレイン領域1bに印加した
ドレイン電圧による電界がチャネル領域1cに侵入して
トランジスタのしきい値電圧が変化するいわゆるショー
トチャネル効果が顕著に現れてしまう。すなわち、今日
の高速動作を要求される論理ゲートにおいては、埋め込
みチャネル構造を採用する限り、しきい値電圧を低下さ
せてドレイン電流を増加させようとすると、集積密度を
増加させた場合にショートチャネル効果の抑制が困難に
なる問題点が生じている。
However, when a MOS transistor having such a buried type channel is used in an integrated circuit having a high integration density, for example, an electric field due to the drain voltage applied to the drain region 1b penetrates into the channel region 1c and the threshold of the transistor is reached. The so-called short channel effect in which the value voltage changes appears remarkably. In other words, in today's logic gates that are required to operate at high speed, as long as the buried channel structure is adopted, if the threshold voltage is lowered and the drain current is increased, the short channel is increased when the integration density is increased. There is a problem that it is difficult to suppress the effect.

【0006】かかる、従来の埋め込みチャネル構造を有
する論理ゲートの問題点を解決するため、図15に示す
ような通常の表面チャネル構造のMOSトランジスタに
おいて、nチャネルトランジスタのゲート電極にn型ポ
リシリコンを使いpチャネルトランジスタのゲート電極
にはp型ポリシリコンを使う、いわゆるデュアルゲート
構成のMOSトランジスタが提案されている。だだし、
図15において、図14に対応する部分は同一の参照符
号を付し、説明を省略する。図15の構成では、p型チ
ャネル領域1cのかわりにチャネル領域1c’が、n型
Si基板1の表面の一部として形成されているのがわか
る。
In order to solve the problem of the conventional logic gate having the buried channel structure, in the MOS transistor having the normal surface channel structure as shown in FIG. 15, n-type polysilicon is used for the gate electrode of the n-channel transistor. A so-called dual-gate MOS transistor has been proposed in which p-type polysilicon is used for the gate electrode of the p-channel transistor. However,
15, parts corresponding to those in FIG. 14 are designated by the same reference numerals, and description thereof will be omitted. In the configuration of FIG. 15, it can be seen that the channel region 1c ′ is formed as a part of the surface of the n-type Si substrate 1 instead of the p-type channel region 1c.

【0007】一般に、MOSトランジスタのしきい値電
圧VTHは、nチャネル型MOSトランジスタの場合には
式 VTH = (φM −φS )+2φB +√[2εS qN(2φB +VBS)]/COX (1) で、またpチャネル型MOSトランジスタの場合には式 VTH = (φM −φS )+2φB −√[2εS qD(2φB +VBS)]/COX (2) で与えられる。ただし、φM はゲート電極の仕事関数、
φS は基板の仕事関数、φB は基板のフェルミポテンシ
ャル、εS はシリコンの誘電率、qは電荷素量、Nはn
チャネルMOSトランジスタのアクセプタ濃度を、Dは
pチャネルMOSトランジスタのドナー濃度を表す。さ
らに、VBSは基板バイアス電圧を、またC OXはゲート酸
化膜の、単位面積当たりの静電容量をあらわす。
Generally, the threshold voltage of a MOS transistor is
Pressure VTHIs an n-channel MOS transistor
Formula VTH = (φM−φS) + 2φB+ √ [2εSqN (2φB+ VBS)] / COX In the case of (1), and in the case of a p-channel MOS transistor, the formula VTH = (φM−φS) + 2φB−√ [2εSqD (2φB+ VBS)] / COX It is given by (2). However, φMIs the work function of the gate electrode,
φSIs the work function of the substrate, φBIs the Fermi potency of the substrate
Ar, εSIs the dielectric constant of silicon, q is the elementary charge, and N is n
D is the acceptor concentration of the channel MOS transistor
It represents the donor concentration of the p-channel MOS transistor. It
In addition, VBSIs the substrate bias voltage, and C OXIs the gate acid
Indicates the capacitance per unit area of the chemical film.

【0008】式(1),(2)を参照するに、nチャネ
ルMOSトランジスタでは、p型基板上においてn+
ポリシリコンをゲート電極に使うことにより、式(1)
中第1項(φM −φS )が負になり、第1項と第3項が
相殺する結果、しきい値電圧VTHの値が低下する。同様
に、pチャネルMOSトランジスタでも、p+ 型ポリシ
リコンをゲート電極に使うことで、式(1)中において
第1項と第3項が相殺し、しきい値の絶対値が低下す
る。
Referring to the equations (1) and (2), in the n-channel MOS transistor, by using the n + -type polysilicon for the gate electrode on the p-type substrate, the equation (1) is obtained.
The middle first term (φ M −φ S ) becomes negative and the first and third terms cancel each other out, resulting in a decrease in the threshold voltage V TH . Similarly, in the p-channel MOS transistor as well, by using p + -type polysilicon for the gate electrode, the first and third terms in formula (1) cancel each other out, and the absolute value of the threshold value decreases.

【0009】上記の理論的説明は、図14に示した埋め
込みチャネル型MOSトランジスタにも、また図15に
示したデュアルゲート型MOSトランジスタにも同様に
当てはまるが、デュアルゲート型MOSトランジスタの
場合、ソース領域1aあるいはドレイン領域1bとチャ
ネル領域1c’との間にpn接合に伴う空乏領域が形成
されるため、ショートチャネル効果は実質的に低減され
る。
The above theoretical explanation applies to the buried channel type MOS transistor shown in FIG. 14 and the dual gate type MOS transistor shown in FIG. 15 in the same manner. Since the depletion region associated with the pn junction is formed between the region 1a or the drain region 1b and the channel region 1c ', the short channel effect is substantially reduced.

【0010】ところが、図15に示したようなデュアル
ゲート構造を有するpチャネルMOSトランジスタおよ
びnチャネルMOSトランジスタを使って一般的な集積
回路を同一の半導体基板上に構成しようとすると、ゲー
ト電極を構成するポリシリコンパターンが、nチャネル
MOSトランジスタが形成されている領域ではn+
に、pチャネルMOSトランジスタが形成されている領
域ではp+ 型にドープされるため、n+ 型MOSトラン
ジスタとp+ 型MOSトランジスタとの境界部にpn接
合が形成されてしまい、かかるpn接合の整流作用のた
め、所望の動作を得ることが出来ない、あるいは動作が
不安定になる等の問題点が生じる。かかるゲート電極中
におけるpn接合の形成を回避するためには、pチャネ
ルMOSトランジスタとnチャネルMOSトランジスタ
で、別々のゲート電極パターンを形成する必要がある
が、かかる構成は配線パターンを複雑にするため、半導
体集積回路の製造費用を増大させ、また集積密度の向上
に不利である問題点を有する。このようなゲート電極パ
ターン上に形成されるpn接合は、ゲートパターン上の
pn接合が形成されている領域に高融点金属のシリサイ
ドを形成することで消滅させることができる。このよう
な局所的なシリサイドの形成は、従来よりゲート抵抗を
低減するために使われているいわゆるサリサイド法を適
用することにより可能である。本発明の発明者は、先に
特願平6−27146および6−183159におい
て、かかるサリサイド法を使ったSRAMのメモリセル
の製造方法を提案している。
However, when a general integrated circuit is formed on the same semiconductor substrate using the p-channel MOS transistor and the n-channel MOS transistor having the dual gate structure as shown in FIG. 15, the gate electrode is formed. polysilicon pattern is, because in the region where the n-channel MOS transistor is formed on the n + -type, in the region where the p-channel MOS transistor is formed is doped p + -type, n + -type MOS transistor and the p + A pn junction is formed at the boundary with the type MOS transistor, and the rectifying action of the pn junction causes a problem that a desired operation cannot be obtained or the operation becomes unstable. In order to avoid the formation of the pn junction in the gate electrode, it is necessary to form separate gate electrode patterns for the p-channel MOS transistor and the n-channel MOS transistor, but such a configuration complicates the wiring pattern. However, there are problems that the manufacturing cost of the semiconductor integrated circuit is increased and that the integration density is improved. The pn junction formed on the gate electrode pattern can be eliminated by forming a refractory metal silicide in a region of the gate pattern where the pn junction is formed. Such local formation of silicide is possible by applying a so-called salicide method which has been conventionally used to reduce the gate resistance. The inventor of the present invention previously proposed in Japanese Patent Application Nos. 6-27146 and 6-183159 a method of manufacturing an SRAM memory cell using the salicide method.

【0011】[0011]

【発明が解決しようとする課題】しかし、シリサイド中
では不純物元素はSi中におけるよりも数桁大きい拡散
係数を有するため、一般にp型ポリシリコンパターンと
n型ポリシリコンパターンの接合部にシリサイドを形成
する場合、余計な不純物の拡散が生じないように熱処理
を最小限に止め(例えばRTA;Rapid Thermal Anneal
ing 法を使用する)、さらにnチャネルMOSトランジ
スタとpチャネルMOSトランジスタとの間隔を十分に
確保する必要がある。例えばp型ポリシリコンパターン
とn型ポリシリコンパターンの接合部にCoシリサイド
を800°C、30秒のアニールで形成する場合、pチ
ャネルMOSトランジスタとnチャネルMOSトランジ
スタとの間には少なくとも1.0μm、好ましくは2.
0ミクロン以上の間隔を確保する必要がある。しかし、
このようにpチャネルMOSトランジスタとnチャネル
MOSトランジスタの間隔を大きく設定すると、かかる
pチャネルMOSトランジスタとnチャネルMOSトラ
ンジスタを使った集積回路の集積密度は必然的に低下し
てしまう。
However, since the impurity element in silicide has a diffusion coefficient several orders of magnitude higher than that in Si, silicide is generally formed at the junction between the p-type polysilicon pattern and the n-type polysilicon pattern. If this is the case, the heat treatment should be kept to a minimum to prevent unnecessary diffusion of impurities (eg RTA; Rapid Thermal Anneal
ing method), and it is necessary to secure a sufficient space between the n-channel MOS transistor and the p-channel MOS transistor. For example, when Co silicide is formed at the junction of the p-type polysilicon pattern and the n-type polysilicon pattern by annealing at 800 ° C. for 30 seconds, at least 1.0 μm is provided between the p-channel MOS transistor and the n-channel MOS transistor. , Preferably 2.
It is necessary to secure an interval of 0 micron or more. But,
If the distance between the p-channel MOS transistor and the n-channel MOS transistor is set large as described above, the integration density of the integrated circuit using the p-channel MOS transistor and the n-channel MOS transistor inevitably decreases.

【0012】そこで、本発明の目的は、上記の課題を解
決した、新規で有用な半導体集積回路を提供することを
概括的目的とする。本発明のより具体的な目的は、しき
い値電圧の低いMOSトランジスタで構成された論理回
路を備え、また高い集積密度を有するメモリセルアレイ
を備えた半導体メモリ集積回路を提供することにある。
Therefore, it is a general object of the present invention to provide a new and useful semiconductor integrated circuit which solves the above problems. A more specific object of the present invention is to provide a semiconductor memory integrated circuit including a logic circuit composed of MOS transistors having a low threshold voltage and a memory cell array having a high integration density.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】本発明は、上記の課題
を、請求項1に記載したように、半導体基板と;前記半
導体基板上に形成され、各々は互いに交差接続された第
1および第2のインバータより構成されたフリップフロ
ップよりなる複数のメモリセルと;前記半導体基板上に
形成され、nチャネルMOSトランジスタとpチャネル
MOSトランジスタとより構成された相補型論理ゲート
回路とを備えた半導体メモリ集積回路において:前記複
数のメモリセルの各々において、前記第1および第2の
インバータは、いずれも直列接続されたpチャネルMO
SトランジスタとnチャネルMOSトランジスタとを含
み、前記第1および第2のインバータの各々は、前記イ
ンバータを構成する前記pチャネルMOSトランジスタ
とnチャネルMOSトランジスタの間を延在しそれぞれ
のMOSトランジスタのゲートとして作用する単一の半
導体パターンを含み、前記単一の半導体パターンは、前
記インバータを構成するpチャネルMOSトランジスタ
とnチャネルMOSトランジスタのいずれにおいても同
一の仕事関数を有し;前記相補型論理回路を構成する前
記nチャネルMOSトランジスタは、第1の半導体パタ
ーンをゲート電極として有し、前記pチャネルMOSト
ランジスタは第2の半導体パターンをゲート電極として
有し、前記第1の半導体パターンは、前記第2の半導体
パターンよりも低い仕事関数を有し;前記相補型論理回
路において、前記第1の半導体パターンと前記第2の半
導体パターンとは、半導体の金属化合物で短絡されてい
ることを特徴とする半導体メモリ集積回路により、また
は請求項2に記載したように、前記相補型論理回路にお
いて、前記nチャネルMOSトランジスタのゲート電極
と前記pチャネルMOSトランジスタのゲート電極と
は、少なくとも1μm以上の距離離間して形成されてお
り、前記金属化合物は、前記nチャネルMOSトランジ
スタのゲート電極と前記pチャネルMOSトランジスタ
のゲート電極との間に、少なくとも1μm以上の距離延
在していることを特徴とする請求項1記載の半導体メモ
リ集積回路により、または請求項3に記載したように、
前記相補型論理回路において、前記第1の半導体パター
ンと前記第2の半導体パターンとは、単一の半導体パタ
ーン中に画成された第1の領域および前記第1の領域か
ら離間した第2の領域を形成し、前記単一の半導体パタ
ーン中には、前記第1の領域と前記第2の領域との間
に、前記金属化合物が形成されていることを特徴とする
請求項1または2記載の半導体メモリ集積回路により、
または請求項4に記載したように、前記相補型論理回路
において、前記第1および第2の半導体パターンはいず
れもシリコンよりなり、前記第1の半導体パターンはn
型にドープされ、前記第2の半導体パターンはp型にド
ープされていることを特徴とする請求項3記載の半導体
メモリ集積回路により、または請求項5に記載したよう
に前記金属化合物は、シリサイドであることを特徴とす
る請求項1から4のうち、いずれか一項記載の半導体メ
モリ集積回路により、または請求項6に記載したよう
に、前記相補型論理ゲート回路において、前記pチャネ
ルMOSトランジスタが形成される活性領域は、前記n
チャネルMOSトランジスタが形成される活性領域か
ら、少なくとも1μm離れていることを特徴とする請求
項1記載の半導体メモリ集積回路により、または請求項
7に記載したように、前記メモリセルを構成する第1お
よび第2のインバータの各々において、前記単一の半導
体パターンはn型ポリシリコンよりなることを特徴とす
る請求項7記載の半導体メモリ集積回路により解決す
る。
According to the present invention, there is provided a semiconductor substrate as set forth in claim 1; a first and a first semiconductor substrate formed on the semiconductor substrate, each of which is cross-connected to each other. A plurality of memory cells each composed of a flip-flop composed of two inverters; a semiconductor memory formed on the semiconductor substrate and comprising a complementary logic gate circuit composed of an n-channel MOS transistor and a p-channel MOS transistor In an integrated circuit: In each of the plurality of memory cells, the first and second inverters are both p-channel MO connected in series.
Each of the first and second inverters includes an S transistor and an n-channel MOS transistor, and each of the first and second inverters extends between the p-channel MOS transistor and the n-channel MOS transistor forming the inverter and has a gate of each MOS transistor. Serving as a single semiconductor pattern, the single semiconductor pattern having the same work function in both the p-channel MOS transistor and the n-channel MOS transistor forming the inverter; the complementary logic circuit. And the p-channel MOS transistor has a second semiconductor pattern as a gate electrode, and the first semiconductor pattern has the first semiconductor pattern as a gate electrode. Lower than 2 semiconductor patterns A semiconductor memory integrated circuit having a work function; wherein in the complementary logic circuit, the first semiconductor pattern and the second semiconductor pattern are short-circuited with a semiconductor metal compound, or As described in claim 2, in the complementary logic circuit, the gate electrode of the n-channel MOS transistor and the gate electrode of the p-channel MOS transistor are formed at a distance of at least 1 μm or more. 2. The semiconductor memory integrated circuit according to claim 1, wherein the metal compound extends at least 1 μm or more between the gate electrode of the n-channel MOS transistor and the gate electrode of the p-channel MOS transistor. Or as described in claim 3,
In the complementary logic circuit, the first semiconductor pattern and the second semiconductor pattern include a first region defined in a single semiconductor pattern and a second region separated from the first region. 3. A region is formed, and the metal compound is formed between the first region and the second region in the single semiconductor pattern. The semiconductor memory integrated circuit of
Alternatively, in the complementary logic circuit according to claim 4, both of the first and second semiconductor patterns are made of silicon, and the first semiconductor pattern is n.
5. The semiconductor memory integrated circuit according to claim 3, wherein the second semiconductor pattern is doped p-type, and the second semiconductor pattern is p-type doped, or the metal compound is silicided as described in claim 5. The semiconductor memory integrated circuit according to any one of claims 1 to 4 or, in the complementary logic gate circuit according to claim 6, the p-channel MOS transistor. The active region in which the
The semiconductor memory integrated circuit according to claim 1, characterized in that it is at least 1 μm away from an active region in which a channel MOS transistor is formed, or the first part constituting the memory cell as described in claim 7. The semiconductor memory integrated circuit according to claim 7, wherein the single semiconductor pattern is made of n-type polysilicon in each of the second and second inverters.

【0014】[0014]

【作用】本発明によれば、高速動作を要求される相補型
論理ゲートにおいて、nチャネルMOSトランジスタに
は仕事関数の低いn型ポリシリコンをゲートとして使
い、pチャネルMOSトランジスタには仕事関数がより
高いp型ポリシリコンをゲートとして使うことにより、
前記nチャネルMOSトランジスタおよびpチャネルM
OSトランジスタの各々のしきい値電圧を実質的に減少
させることができる。その際、半導体メモリ集積回路で
は、周辺回路を構成する相補型論理ゲートは、メモリセ
ルアレイとはちがって特に高い集積密度は要求されない
ため、相補型論理ゲートを構成するpチャネルMOSト
ランジスタおよびnチャネルMOSトランジスタの間隔
を十分に、典型的には1ミクロン以上に設定できる。そ
の結果、pチャネルMOSトランジスタのゲート電極を
構成するp型ポリシリコンパターンとnチャネルMOS
トランジスタのゲート電極を構成するn型ポリシリコン
パターンの接合部にシリサイド等の金属化合物よりなる
領域を形成しても、n型ポリシリコンパターン中のドー
パントが金属化合物領域を介してp型ポリシリコンパタ
ーン中に拡散したり、あるいはp型ポリシリコンパター
ン中のドーパントがn型ポリシリコンパターン中に同様
に拡散する問題点が回避される。
According to the present invention, in a complementary logic gate which is required to operate at high speed, n-type polysilicon having a low work function is used as a gate for an n-channel MOS transistor, and a work function is improved for a p-channel MOS transistor. By using high p-type polysilicon as the gate,
The n-channel MOS transistor and the p-channel M
The threshold voltage of each of the OS transistors can be substantially reduced. At that time, in the semiconductor memory integrated circuit, the complementary logic gates forming the peripheral circuit are not required to have a particularly high integration density, unlike the memory cell array, so that the p-channel MOS transistor and the n-channel MOS transistor forming the complementary logic gates are not required. Transistor spacing can be set well, typically 1 micron or more. As a result, the p-type polysilicon pattern forming the gate electrode of the p-channel MOS transistor and the n-channel MOS are formed.
Even if a region made of a metal compound such as silicide is formed at the junction of the n-type polysilicon pattern forming the gate electrode of the transistor, the dopant in the n-type polysilicon pattern is p-type polysilicon pattern through the metal compound region. The problem of in-diffusion or similar diffusion of dopants in the p-type polysilicon pattern into the n-type polysilicon pattern is avoided.

【0015】これに対し、メモリセルを構成する前記第
1および第2のインバータでは、pチャネルMOSトラ
ンジスタはnチャネルMOSトランジスタの単なる負荷
抵抗を形成するだけなので、特に大きな電流駆動能力は
要求されない。そこで、メモリセル中においてフリップ
フロップを構成するnチャネルMOSトランジスタのゲ
ート電極にn型ポリシリコンパターンを使うことによ
り、フリップフロップの状態遷移を低い論理振幅の信号
で誘起することが可能になり、メモリセルへの情報の書
き込み速度が向上する。一方、かかるnチャネルMOS
トランジスタに直列接続されているpチャネルMOSト
ランジスタは、先に説明したように単なる負荷抵抗とし
て作用するのみなので、nチャネルMOSトランジスタ
のものと同じn型ポリシリコンパターンをゲートに使っ
ても動作上不利になることはない。すなわち、各々のイ
ンバータにおいて、前記nチャネルMOSトランジスタ
とpチャネルMOSトランジスタとの間を連続して延在
する単一のn型パターンをゲート電極として使うことに
より、メモリセルについては高い集積密度を実現するこ
とができ、また製造工程を簡略化することができる。換
言すると、本発明では、特に大きな集積密度が要求され
るメモリセルアレイにおいては、前記pチャネルMOS
トランジスタとnチャネルMOSトランジスタの間を連
続して延在するゲート電極を、同一の仕事関数を有する
単一のn型ポリシリコンパターンで形成することによ
り、高い集積密度が実現できる。
On the other hand, in the first and second inverters forming the memory cell, the p-channel MOS transistor merely forms the load resistance of the n-channel MOS transistor, so that a particularly large current driving capability is not required. Therefore, by using an n-type polysilicon pattern for the gate electrode of the n-channel MOS transistor forming the flip-flop in the memory cell, it becomes possible to induce the state transition of the flip-flop with a signal having a low logic amplitude. The speed of writing information to the cell is improved. On the other hand, such an n-channel MOS
Since the p-channel MOS transistor connected in series with the transistor only acts as a load resistance as described above, even if the same n-type polysilicon pattern as that of the n-channel MOS transistor is used for the gate, it is disadvantageous in operation. Never be. That is, in each inverter, a single n-type pattern continuously extending between the n-channel MOS transistor and the p-channel MOS transistor is used as a gate electrode to realize a high integration density in a memory cell. In addition, the manufacturing process can be simplified. In other words, in the present invention, in the memory cell array which requires a particularly high integration density, the p-channel MOS is used.
High integration density can be achieved by forming the gate electrode, which continuously extends between the transistor and the n-channel MOS transistor, with a single n-type polysilicon pattern having the same work function.

【0016】すなわち、請求項1記載の本発明によれ
ば、低いしきい値電圧を有するMOSトランジスタで構
成された高速論理ゲート回路を備え、かつ高い集積密度
を有するメモリセルアレイを備えた半導体メモリ集積回
路を構成することができる。請求項2および6記載の本
発明によれば、メモリ集積回路を構成する論理ゲート回
路においてpチャネルMOSトランジスタとnチャネル
MOSトランジスタとを、1μm以上の距離離して形成
することにより、前記第1および第2の半導体パターン
を金属化合物を形成することにより短絡する際に第1の
半導体パターン中のドーパントと第2の半導体パターン
中のドーパントとが相互拡散するのが回避される。メモ
リ集積回路では、周辺回路を構成する相補型ゲート回路
は、メモリセルアレイのような高い集積密度は要求され
ないため、このようにpチャネルMOSトランジスタと
nチャネルMOSトランジスタとを離間して形成しても
問題は生じない。
That is, according to the present invention of claim 1, a semiconductor memory integrated circuit including a high speed logic gate circuit composed of MOS transistors having a low threshold voltage and a memory cell array having a high integration density is provided. A circuit can be constructed. According to the present invention as set forth in claims 2 and 6, by forming the p-channel MOS transistor and the n-channel MOS transistor at a distance of 1 μm or more in the logic gate circuit constituting the memory integrated circuit, the first and the second Interdiffusion of the dopants in the first semiconductor pattern and the dopants in the second semiconductor pattern is avoided when the second semiconductor pattern is short-circuited by forming a metal compound. In the memory integrated circuit, the complementary gate circuit that constitutes the peripheral circuit is not required to have high integration density as in the memory cell array, and thus the p-channel MOS transistor and the n-channel MOS transistor are formed separately from each other. There is no problem.

【0017】請求項3記載の本発明によれば、論理ゲー
ト回路を構成するpチャネルMOSトランジスタとnチ
ャネルMOSトランジスタのそれぞれのゲートパターン
を単一の半導体パターンで形成することにより、簡単な
工程で所望の論理ゲート回路を形成することができる。
請求項4記載の本発明によれば、論理ゲート回路を構成
するnチャネルMOSトランジスタのゲートパターンを
n型に、pチャネルMOSトランジスタのゲートパター
ンをp型にドープすることにより、所望のしきい値電圧
の低下を実現することができ、その結果論理ゲート回路
の高速動作を実現することができる。
According to the third aspect of the present invention, the gate pattern of each of the p-channel MOS transistor and the n-channel MOS transistor forming the logic gate circuit is formed by a single semiconductor pattern. A desired logic gate circuit can be formed.
According to the present invention as set forth in claim 4, by doping the gate pattern of the n-channel MOS transistor forming the logic gate circuit to the n-type and the gate pattern of the p-channel MOS transistor to the p-type, a desired threshold value is obtained. The voltage can be reduced, and as a result, high-speed operation of the logic gate circuit can be realized.

【0018】請求項5記載の本発明によれば、前記金属
化合物としてシリサイドを使うことにより、pチャネル
MOSトランジスタとnチャネルMOSトランジスタの
間に延在するポリシリコンゲートパターンを、その中間
部分で選択的に高融点金属と反応させることにより、所
望の構成の論理ゲート回路を、公知のサイサイド(自己
整合シリサイド)プロセスを使って容易に形成すること
ができる。その際、pチャネルMOSトランジスタとn
チャネルMOSトランジスタとは1μm以上離間して形
成されているため、かかるシリサイドの形成に伴うn型
ゲートパターンとp型ゲートパターンとの間のドーパン
トの相互拡散を回避することができる。
According to the present invention of claim 5, by using a silicide as the metal compound, a polysilicon gate pattern extending between the p-channel MOS transistor and the n-channel MOS transistor is selected at an intermediate portion thereof. By selectively reacting with a refractory metal, a logic gate circuit having a desired structure can be easily formed by using a known side (self-aligned silicide) process. At that time, p-channel MOS transistor and n
Since it is formed 1 μm or more apart from the channel MOS transistor, it is possible to avoid mutual diffusion of the dopant between the n-type gate pattern and the p-type gate pattern due to the formation of the silicide.

【0019】請求項7記載の本発明の特徴によれば、メ
モリセルを構成するインバータ中のpチャネルMOSト
ランジスタとnチャネルMOSトランジスタのゲートパ
ターンを、単一のn型ポリシリコンパターンとすること
で、メモリセルのレイアウトを簡素化でき、簡単な工程
で高い集積密度のメモリセルアレイを形成することがで
きる。
According to a seventh aspect of the present invention, the gate pattern of the p-channel MOS transistor and the n-channel MOS transistor in the inverter forming the memory cell is a single n-type polysilicon pattern. The layout of the memory cells can be simplified, and a memory cell array with high integration density can be formed by a simple process.

【0020】[0020]

【実施例】以下、本発明を、実施例について、図面を参
照しながら説明する。図1は、本発明の一実施例による
半導体メモリ集積回路の全体的な構成を示す平面図であ
る。図1を参照するに、半導体メモリ集積回路はSi基
板10上に形成され、情報を記憶するメモリセル110
を配列して構成されたメモリセルアレイ11と、メモリ
セルアレイ11中のメモリセルを選択したり、あるいは
選択されたメモリセル中に情報を書き込みおよび/また
は読みだす周辺回路12とより構成されている。例え
ば、周辺回路12は、アドレスデータを供給され、対応
するビット線BLあるいはワード線WLを選択するデコ
ーダ、あるいは選択されたメモリセル110から対応す
るビット線BLを介して読みだされたデータを読み取る
センスアンプ等を含む。一般に、メモリセルアレイ11
は、可能な限り多量の情報を記憶できるように高い集積
密度を有することが要求されるが、これに対して周辺回
路12は可能な限り高速な動作を要求される。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is a plan view showing the overall configuration of a semiconductor memory integrated circuit according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 1, a semiconductor memory integrated circuit is formed on a Si substrate 10 and stores a memory cell 110 for storing information.
And a peripheral circuit 12 for selecting a memory cell in the memory cell array 11 or for writing and / or reading information in the selected memory cell. For example, the peripheral circuit 12 is supplied with the address data and reads the data read from the decoder that selects the corresponding bit line BL or the word line WL, or the selected memory cell 110 via the corresponding bit line BL. Includes a sense amplifier. Generally, the memory cell array 11
Are required to have a high integration density so that as much information as possible can be stored, whereas the peripheral circuit 12 is required to operate as fast as possible.

【0021】図2は図1中のメモリセルアレイ11を構
成するメモリセル110の構成を示す回路図である。図
2を参照するに、図1に示したメモリ集積回路はSRA
Mを構成し、メモリセル110は、pチャネルMOSト
ランジスタ11aとnチャネルMOSトランジスタ11
bとを直列接続して構成された第1のインバータ11A
と、pチャネルMOSトランジスタ11cとnチャネル
MOSトランジスタ11dとを直列接続して構成された
第2のインバータ11Bとより構成され、インバータ1
1Aおよび11Bは通常の如く交差接続されてフリップ
フロップを形成する。すなわち、トランジスタ11aの
ゲートとトランジスタ11bのゲートとは、共通に、ト
ランジスタ11cとトランジスタ11dの共通接続ノー
ドD2に接続され、またトランジスタ11cとトランジ
スタ11dのゲートとは、共通に、トランジスタ11a
とトランジスタ11bの共通接続ノートD1に接続され
る。
FIG. 2 is a circuit diagram showing the structure of the memory cell 110 which constitutes the memory cell array 11 in FIG. Referring to FIG. 2, the memory integrated circuit shown in FIG.
The memory cell 110, which constitutes M, includes a p-channel MOS transistor 11a and an n-channel MOS transistor 11
a first inverter 11A configured by connecting b and b in series
And a second inverter 11B configured by connecting a p-channel MOS transistor 11c and an n-channel MOS transistor 11d in series.
1A and 11B are cross-connected as usual to form a flip-flop. That is, the gate of the transistor 11a and the gate of the transistor 11b are commonly connected to the common connection node D2 of the transistors 11c and 11d, and the gates of the transistors 11c and 11d are commonly connected to the transistor 11a.
And the common connection note D1 of the transistor 11b.

【0022】さらに、通常のSRAMの場合と同様に、
ノードD1はnチャネルMOSトランジスタ11eを介
してビット線BLに接続され、またノードD2はnチャ
ネルMOSトランジスタ11fを介して相補ビット線/
BLに接続される。また、トランジスタ11eおよび1
1fは、ワード線WLを介して制御される。すなわち、
ワード線WLを活性化することにより選択されたメモリ
セル110に、ビット線BL,/BLを介して書き込み
データを供給することにより、メモリセル110を構成
するフリップフロップの状態が、前記書き込みデータに
よって遷移する。一方、メモリセルから情報を読みだす
場合にも、選択されたメモリセルに対応するワード線W
Lを活性化され、ビット線BL,/BLに現れるノード
D1,D2の電圧が、周辺回路12中に含まれるセンス
アンプにより検出される。
Further, as in the case of a normal SRAM,
Node D1 is connected to bit line BL via n-channel MOS transistor 11e, and node D2 is complementary bit line / via n-channel MOS transistor 11f.
Connected to BL. Also, transistors 11e and 1
1f is controlled via the word line WL. That is,
By supplying write data to the memory cell 110 selected by activating the word line WL via the bit lines BL and / BL, the state of the flip-flops constituting the memory cell 110 is changed by the write data. Transition. On the other hand, when reading information from a memory cell, the word line W corresponding to the selected memory cell
The voltage of the nodes D1 and D2, which is activated on L and appears on the bit lines BL and / BL, is detected by the sense amplifier included in the peripheral circuit 12.

【0023】かかるインバータ11Aおよび11Bによ
り構成されるフリップフロップでは、ビット線BLある
いは/BL上のビット線電圧に応じて駆動されるのは、
nチャネルMOSトランジスタ11bおよび11dであ
り、pチャネルMOSトランジスタ11aおよび11c
はそれぞれトランジスタ11bおよび11dの負荷抵抗
を構成しているに過ぎない。すなわち、かかるメモリセ
ル110において、書き込みデータを高速で書き込むた
めにはnチャネルMOSトランジスタ11bおよび11
dは低いしきい値電圧を有することが要求されるが、p
チャネルMOSトランジスタ11aおよび11cは、低
いしきい値電圧を有することは必ずしも必要ではない。
一方、このようなメモリセル110は、メモリセルアレ
イ11が高い集積密度を有するように、可能な限り簡単
なレイアウト構造を有することが要求される。
In the flip-flop constituted by the inverters 11A and 11B, the one driven according to the bit line voltage on the bit line BL or / BL is:
n-channel MOS transistors 11b and 11d, and p-channel MOS transistors 11a and 11c
Respectively constitute the load resistances of the transistors 11b and 11d, respectively. That is, in the memory cell 110, in order to write the write data at high speed, the n-channel MOS transistors 11b and 11 are used.
d is required to have a low threshold voltage, but p
Channel MOS transistors 11a and 11c need not necessarily have a low threshold voltage.
On the other hand, such a memory cell 110 is required to have a layout structure as simple as possible so that the memory cell array 11 has a high integration density.

【0024】一方、図1に示したSRAMのメモリ集積
回路において、周辺回路12は、高速のアクセスを実現
するため、高速で動作することが必要である。周辺回路
12は、一般にアドレスデータを供給されて対応するワ
ード線あるいはビット線を選択するデコーダやラッチ回
路、あるいはセンスアンプ等を含むが、これら周辺回路
12を構成する回路は、一般に図3に示す相補型論理ゲ
ートを基本とする。
On the other hand, in the SRAM memory integrated circuit shown in FIG. 1, the peripheral circuit 12 needs to operate at high speed in order to realize high-speed access. Peripheral circuit 12 generally includes a decoder or a latch circuit which is supplied with address data and selects a corresponding word line or bit line, or a sense amplifier. The circuits constituting peripheral circuit 12 are generally shown in FIG. Based on complementary logic gates.

【0025】図3を参照するに、相補型論理ゲートは、
pチャネルMOSトランジスタ12aとnチャネルMO
Sトランジスタ12bを直列に接続して構成されたイン
バータ120よりなり、トランジスタ12aのゲートと
トランジスタ12bのゲートは共通に入力端子INに接
続される。また、トランジスタ12aと12bの共通接
続ノードD3には出力端子OUTが接続される。
Referring to FIG. 3, the complementary logic gate is
p-channel MOS transistor 12a and n-channel MO
The inverter 120 is formed by connecting the S transistors 12b in series, and the gate of the transistor 12a and the gate of the transistor 12b are commonly connected to the input terminal IN. The output terminal OUT is connected to the common connection node D3 of the transistors 12a and 12b.

【0026】図4は、図1に示したメモリセルアレイ1
1中におけるメモリセル110のレイアウトを、図5は
図4中線AーA’に沿った断面図を示す。ただし、図
4,5はメモリセル110のフリップフロップの部分の
みを示している。図4を参照するに、Si基板10はp
型にドープされており、図4には図示していないフィー
ルド酸化膜10F(図5参照)で覆われ、フィールド酸
化膜上には、メモリセル110に対応して、略T字型を
した活性領域10Aおよび略U字型をした活性領域10
Bが形成される。ただし、図5の断面図に示したよう
に、活性領域10Aは、p型基板10中に形成されたn
型ウェル101 中に形成される。
FIG. 4 shows the memory cell array 1 shown in FIG.
1 shows the layout of the memory cell 110 in FIG. 1, and FIG. 5 is a sectional view taken along the line AA ′ in FIG. However, FIGS. 4 and 5 show only the flip-flop portion of the memory cell 110. Referring to FIG. 4, the Si substrate 10 is p
4 and is covered with a field oxide film 10F (see FIG. 5), which is not shown in FIG. 4, and has a substantially T-shaped active portion corresponding to the memory cell 110 on the field oxide film. Region 10A and substantially U-shaped active region 10
B is formed. However, as shown in the cross-sectional view of FIG. 5, the active region 10A is formed in the p-type substrate 10.
Formed in the mold well 10 1 .

【0027】さらに前記フィールド酸化膜上には、一対
の略平行に延在するポリシリコンパターン111Aおよ
び111Bが形成される。ポリシリコンパターン111
Aおよび111Bは、前記活性領域10Aおよび10B
において、図5の断面図に示すように、図示を省略した
薄いゲート酸化膜を介して基板10の表面に接触する。
また、活性領域10Bの右側のフィールド酸化膜10F
上には、ポリシリコンパターン111A,111Bに実
質的に直交する方向に、ワード線WLを構成するポリシ
リコンパターンが延在する。
Further, a pair of polysilicon patterns 111A and 111B extending substantially in parallel are formed on the field oxide film. Polysilicon pattern 111
A and 111B are the active regions 10A and 10B.
5, the surface of the substrate 10 is contacted through a thin gate oxide film (not shown) through the cross-sectional view of FIG.
In addition, the field oxide film 10F on the right side of the active region 10B
A polysilicon pattern forming the word line WL extends on the upper side in a direction substantially orthogonal to the polysilicon patterns 111A and 111B.

【0028】かかる構成の結果、活性領域10Aには、
前記ポリシリコンパターン111Bに対応して図2で説
明したpチャネルMOSトランジスタ11aのチャネル
領域(図示せず)が形成され、パターン111Bの両側
にはトランジスタ11aのソースおよびドレイン領域を
構成するp+ 型領域(図示せず)が形成される。同様
に、活性領域10Aには、ポリシリコンパターン111
Aに対応して前記pチャネルMOSトランジスタ11c
のチャネル領域(図示せず)が形成され、さらにパター
ン111Aの両側にはトランジスタ111cのソースお
よびドレイン領域を構成するp+ 型領域(図示せず)が
形成される。同様に、活性領域10Bには、ポリシリコ
ンパターン111Aに対応してトランジスタ11dのチ
ャネル領域が、またポリシリコンパターン111Bに対
応してトランジスタ11bのチャネル領域が形成され
る。このうち、トランジスタ11aのドレイン領域とト
ランジスタ11cのドレイン領域は、活性領域10Aに
おいて、共通に、ポリシリコンパターン111Aとポリ
シリコンパターン111Bの間のp+ 型拡散領域により
形成され、かかるp+ 型拡散領域に対応して活性領域1
0Aにはドレインコンタクト領域10aが形成される。
同様に、トランジスタ11bのドレイン領域とトランジ
スタ11dのドレイン領域は、活性領域10Bにおい
て、共通に、ポリシリコンパターン111Aとポリシリ
コンパターン111Bの間のn+ 型拡散領域により形成
され、かかるn+ 型拡散領域に対応して活性領域10B
上にはドレインコンタクト領域10bが形成される。図
2の回路図よりわかるように、コンタクト領域10aに
は電源電圧VDDが供給され、またコンタクト領域10b
には基準電圧VSSが供給される。
As a result of this structure, the active region 10A has
A channel region (not shown) of the p-channel MOS transistor 11a described with reference to FIG. 2 is formed corresponding to the polysilicon pattern 111B, and p + -type that forms the source and drain regions of the transistor 11a on both sides of the pattern 111B. A region (not shown) is formed. Similarly, the polysilicon pattern 111 is formed in the active region 10A.
The p-channel MOS transistor 11c corresponding to A
Channel region (not shown) is formed, and p + -type regions (not shown) forming the source and drain regions of the transistor 111c are formed on both sides of the pattern 111A. Similarly, in the active region 10B, a channel region of the transistor 11d corresponding to the polysilicon pattern 111A and a channel region of the transistor 11b corresponding to the polysilicon pattern 111B are formed. Among them, the drain region of the drain region and the transistor 11c of the transistor 11a is in the active region 10A, commonly formed by p + -type diffusion region between the polysilicon pattern 111A and the polysilicon pattern 111B, such p + -type diffusion Active area 1 corresponding to the area
A drain contact region 10a is formed at 0A.
Similarly, the drain region of the drain region and the transistor 11d of the transistor 11b is in the active region 10B, in common, it is formed by n + -type diffusion region between the polysilicon pattern 111A and the polysilicon pattern 111B, such n + -type diffusion Active area 10B corresponding to the area
A drain contact region 10b is formed on the top. As can be seen from the circuit diagram of FIG. 2, the power supply voltage V DD is supplied to the contact region 10a and the contact region 10b is also supplied.
Is supplied with a reference voltage V SS .

【0029】ワード線WLおよびポリシリコンパターン
111A,111Bは、いずれもそれぞれのパターン形
状に対応した細長い平面形状を有する絶縁パターン11
1Cにより覆われており、絶縁パターン111C上に
は、活性領域10Aと10Bとの間に存在するフィール
ド酸化膜10Fに対応する位置に、ポリシリコンパター
ン111Aに対応して開口部111C1 が、ポリシリコ
ンパターン111Bに対応して開口部111C2 が形成
され、ポリシリコンパターン111Aの表面には、前記
開口部111C1 に対応してシリサイド層111aが形
成されている。同様に、ポリシリコンパターン111B
の表面には、前記開口部111C2 に対応して、シリサ
イド層111bが形成されている。
Each of the word line WL and the polysilicon patterns 111A and 111B has an insulating pattern 11 having an elongated planar shape corresponding to the respective pattern shape.
1C, the opening 111C 1 is formed on the insulating pattern 111C at a position corresponding to the field oxide film 10F existing between the active regions 10A and 10B, corresponding to the polysilicon pattern 111A. An opening 111C 2 is formed corresponding to the silicon pattern 111B, and a silicide layer 111a is formed on the surface of the polysilicon pattern 111A corresponding to the opening 111C 1 . Similarly, the polysilicon pattern 111B
A silicide layer 111b is formed on the surface of the substrate corresponding to the opening 111C 2 .

【0030】さらに、前記フィールド酸化膜10F上に
は、活性領域10Aおよび10Bにおいてトランジスタ
11cおよび11dのそれぞれのソース領域にコンタク
トするように、枝111d1 を有する細長いWあるいT
iNパターン111D1 (以下の説明ではWパターンと
する)が形成される。同様に、トランジスタ11aおよ
び11bのそれぞれのソース領域にコンタクトするよう
に、枝111d2 を有する細長いWパターン111D2
が形成される。その際、パターン111D1 の枝111
1 は、前記シリサイド領域111bにおいてポリシリ
コンゲートパターン111Bに接続され、同様にパター
ン111D2 の枝111d2 は、前記シリサイド領域1
11aにおいてポリシリコンゲートパターン111aに
接続される。
Further, on the field oxide film 10F, an elongated W or T having a branch 111d 1 is formed so as to contact the source regions of the transistors 11c and 11d in the active regions 10A and 10B.
An iN pattern 111D 1 (W pattern in the following description) is formed. Similarly, an elongated W pattern 111D 2 having branches 111d 2 so as to contact the source regions of the transistors 11a and 11b, respectively.
Is formed. At that time, the branch 111 of the pattern 111D 1
d 1, the in silicide region 111b is connected to the polysilicon gate patterns 111B, branches 111d 2 pattern 111D 2 Similarly, the silicide region 1
At 11a, it is connected to the polysilicon gate pattern 111a.

【0031】すなわち、Wパターン111D1 はトラン
ジスタ11cと11dとをそれぞれのソースで直列接続
し、図2に示すインバータ11Bを形成する。同様に、
Wパターン111D2 はトランジスタ11aと11dと
をそれぞれのソースで直列接続し、図2に示すインバー
タ11Aを形成する。さらに、Wパターン111D1
枝111d1 とW111D2 の枝111d2 とは前記イ
ンバータ11Aと11Bとを交差接続し、その結果図2
に示したフリップフロップが形成される。
That is, the W pattern 111D 1 forms the inverter 11B shown in FIG. 2 by connecting the transistors 11c and 11d in series at their respective sources. Similarly,
The W pattern 111D 2 connects the transistors 11a and 11d in series at their respective sources to form the inverter 11A shown in FIG. Furthermore, the branch 111d 2 of W pattern 111D branches 111d 1 of 1 and W111D 2 connecting cross and the inverter 11A and 11B, the results Figure 2
The flip-flop shown in is formed.

【0032】図4では、さらに活性領域10Bにおい
て、ワード線WLの交点に対応してnチャネルMOSト
ランジスタ11fおよび11eが形成されているのがわ
かる。また、活性領域10Bの、トランジスタ11eお
よび11fのドレイン側の領域にはビット線BL,/B
Lのためのコンタクト領域10cおよび10dがそれぞ
れ形成されている。
In FIG. 4, it can be further seen that in active region 10B, n-channel MOS transistors 11f and 11e are formed corresponding to the intersections of word lines WL. The bit lines BL, / B are formed in the active region 10B on the drain side of the transistors 11e and 11f.
Contact regions 10c and 10d for L are formed respectively.

【0033】図4に示した構成のメモリセルでは、ゲー
トパターン111Aおよび111Bは、共にn+ 型にド
ープされたポリシリコンより形成されており、その結果
メモリセルを、後ほど説明するように、n+ 型ポリシリ
コン層の簡単なパターニングにより形成することができ
る。換言すると、図4に示したメモリセルは、高い集積
密度で、しかも安価に製造することができる。また、フ
リップフロップの要部を構成するnチャネルMOSトラ
ンジスタ11b,11dにn+ 型ポリシリコンゲートを
組み合わせることにより、トランジスタ11b,11d
のしきい値電圧を実質的に低下させることが可能であ
る。これに対し、pチャネルMOSトランジスタ11a
および11cではしきい値電圧の低下は得られないが、
先にも説明したように、トランジスタ11aおよび11
cは単にトランジスタ11bおよび11dの負荷抵抗と
して作用しているだけなので、低いしきい値電圧を有す
ることは必ずしも要求されない。
In the memory cell having the structure shown in FIG. 4, the gate patterns 111A and 111B are both made of n + -type doped polysilicon, and as a result, the memory cell is formed into n-type as described later. It can be formed by simple patterning of the + type polysilicon layer. In other words, the memory cell shown in FIG. 4 can be manufactured with high integration density and at low cost. Further, by combining the n + -type polysilicon gates with the n-channel MOS transistors 11b and 11d forming the main part of the flip-flop, the transistors 11b and 11d can be formed.
It is possible to substantially reduce the threshold voltage of. On the other hand, the p-channel MOS transistor 11a
And 11c, the threshold voltage cannot be reduced, but
As described above, the transistors 11a and 11
It is not necessarily required to have a low threshold voltage, since c simply acts as a load resistance for transistors 11b and 11d.

【0034】次に、図1の論理ゲート回路12を構成す
るインバータ120の構成を、図6の平面図および図7
の断面図を参照しながら説明する。ただし、図7は図6
中、線B−B’に沿った断面図である。図6,7を参照
するに、インバータ120はSi基板10表面を覆う前
記フィールド酸化膜10F中にに画成された活性領域1
0G,10H中に形成され、このうち活性領域10Hは
p型基板10中に形成されたn型ウェル102 に対応し
て形成されている。すなわち、活性領域10Gはp型
に、活性領域10Hはn型にドープされている。また、
通常のMOSトランジスタと同様に、活性領域10Gお
よび10Fは、いずれも薄いゲート酸化膜(図示せず)
により覆われている。
Next, the configuration of the inverter 120 constituting the logic gate circuit 12 of FIG. 1 will be described with reference to the plan view of FIG. 6 and FIG.
This will be described with reference to the sectional view of FIG. However, FIG.
It is a sectional view taken along the line BB 'in the middle. Referring to FIGS. 6 and 7, the inverter 120 includes an active region 1 defined in the field oxide film 10F covering the surface of the Si substrate 10.
The active region 10H is formed corresponding to the n-type well 10 2 formed in the p-type substrate 10. That is, the active region 10G is p-type and the active region 10H is n-type. Also,
Similar to a normal MOS transistor, the active regions 10G and 10F are both thin gate oxide films (not shown).
Covered by

【0035】フィールド酸化膜10F上には、ポリシリ
コンよりなるゲートパターン121が、活性領域10G
〜10Hまで、連続して延在するように形成される。p
型活性領域10Gのうち、ゲートパターン121の両側
の部分はn+ 型にドープされ、その結果領域10Gに
は、図3に示したnチャネルMOSトランジスタ12b
が形成される。また、n型活性領域10Hのうち、ゲー
トパターン121の両側の部分はp+ 型にドープされ、
その結果領域10Hには、図3に示したpチャネルMO
Sトランジスタ12aが形成される。図6に示したよう
に、活性領域10Gには、前記n+ 型拡散領域に対応し
てドレインコンタクト10G1 とソースコンタクト10
2 が、また活性領域10Hには、前記p+ 型拡散領域
に対応してドレインコンタクト10H1 とソースコンタ
クト10H2 とが形成される。ソースコンタクト10H
1 とソースコンタクト10H2 とを導体パターンで接続
することにより、図3に示すインバータ120が形成さ
れる。
A gate pattern 121 made of polysilicon is formed on the field oxide film 10F in the active region 10G.
It is formed so as to extend continuously up to 10H. p
Portions of the type active region 10G on both sides of the gate pattern 121 are n + -type doped, and as a result, the region 10G has the n-channel MOS transistor 12b shown in FIG.
Is formed. Further, in the n-type active region 10H, the portions on both sides of the gate pattern 121 are p + -type doped,
As a result, the p-channel MO shown in FIG. 3 is formed in the region 10H.
The S transistor 12a is formed. As shown in FIG. 6, the active region 10G includes a drain contact 10G 1 and a source contact 10 corresponding to the n + type diffusion region.
A drain contact 10H 1 and a source contact 10H 2 are formed in G 2 and in the active region 10H, corresponding to the p + type diffusion region. Source contact 10H
By connecting 1 and the source contact 10H 2 with a conductor pattern, the inverter 120 shown in FIG. 3 is formed.

【0036】図6の構成において、ポリシリコンパター
ン121は、p型活性領域10G上を延在する部分12
1aがn型に、n型活性領域10H上を延在する部分1
21bがp型にドープされる。その結果、活性領域10
Gに形成されるnチャネルMOSトランジスタ12aお
よび活性領域10Hに形成されるpチャネルMOSトラ
ンジスタ12bは、いずれも低いしきい値電圧と大きな
電流駆動能力を有することになる。
In the structure of FIG. 6, the polysilicon pattern 121 has a portion 12 extending over the p-type active region 10G.
1a is n-type, and part 1 extends over the n-type active region 10H
21b is p-type doped. As a result, the active region 10
Both the n-channel MOS transistor 12a formed in G and the p-channel MOS transistor 12b formed in the active region 10H have a low threshold voltage and a large current driving capability.

【0037】さらに、図6の構成では、ポリシリコンパ
ターン121中において、前記n型領域121aと前記
p型領域121bとが直接に接触してpn接合が形成さ
れるのを回避するため、前記領域121aと121bと
の間にポリシリコン領域121cを形成し、領域121
a〜121cの表面に、領域121aから領域121b
まで連続してシリサイド領域121dを形成している。
Further, in the structure of FIG. 6, in the polysilicon pattern 121, in order to prevent the n-type region 121a and the p-type region 121b from directly contacting each other to form a pn junction, the region is formed. A polysilicon region 121c is formed between 121a and 121b, and a region 121
From the area 121a to the area 121b on the surface of a to 121c.
The silicide region 121d is formed continuously.

【0038】図7の断面図を参照するに、ポリシリコン
パターン121の両端にはSiO2よりなるサイドウォ
ール121uおよび121vが形成され、またポリシリ
コンパターン121表面にはシリサイド層121dが、
領域121aから121bまで延在しているのがわか
る。かかるシリサイド領域121cの形成は、開口部1
22aで露出されたポリシリコンパターンをCo等の高
融点金属と反応させることで形成される。かかるシリサ
イドの形成は、典型的には800°C、30秒間のRT
Aプロセスにより実行されるが、本発明では、活性領域
10Gと活性領域10Hの間隔Sを、少なくとも1μm
以上、好ましくは2μm以上に設定することにより、か
かるシリサイド領域121cのための熱処理工程に伴う
ポリシリコン領域121a中のn型ドーパントとポリシ
リコン領域121b中のp型ドーパントとの、シリサイ
ド領域121cを介した相互拡散を回避することができ
る。図6には同様な論理ゲート回路が、他にも形成され
ているが、その説明は省略する。
Referring to the sectional view of FIG. 7, sidewalls 121u and 121v made of SiO 2 are formed at both ends of the polysilicon pattern 121, and a silicide layer 121d is formed on the surface of the polysilicon pattern 121.
It can be seen that it extends from the regions 121a to 121b. The formation of the silicide region 121c is performed in the opening 1
It is formed by reacting the polysilicon pattern exposed at 22a with a refractory metal such as Co. The formation of such a silicide is typically performed at 800 ° C. for 30 seconds at RT.
According to the present invention, the distance S between the active region 10G and the active region 10H is at least 1 μm.
As described above, preferably set to 2 μm or more, the n-type dopant in the polysilicon region 121a and the p-type dopant in the polysilicon region 121b are interposed through the silicide region 121c through the heat treatment process for the silicide region 121c. It is possible to avoid the mutual diffusion. Although other similar logic gate circuits are formed in FIG. 6, the description thereof is omitted.

【0039】以下、図4,5に示したメモリセル110
および図6,7に示したインバータ120の製造工程を
簡単に説明する。まず、メモリセル110の製造工程を
図8(A)〜(D),図9(E)〜(H)および図10
(G)〜(L)を参照しながら説明する。ただし、図8
(A)は平面図を、図9(B)は、図8(A)中、線A
−A’に沿った断面図を表す。他の図8(B)〜10
(L)についても同様な対応関係が成立する。
The memory cell 110 shown in FIGS.
The manufacturing process of the inverter 120 shown in FIGS. 6 and 7 will be briefly described. First, the manufacturing process of the memory cell 110 will be described with reference to FIGS. 8 (A) to (D), 9 (E) to (H) and FIG.
Description will be made with reference to (G) to (L). However, FIG.
9A is a plan view, and FIG. 9B is a line A in FIG. 8A.
FIG. 6A shows a cross-sectional view taken along the line A ′. Other Figures 8 (B) -10
The same correspondence relationship holds for (L).

【0040】まず、図8(A),(B)の工程におい
て、前記n型ウェル101 を形成されたp型Si基板1
0の表面上に、LOCOS法によりフィールド酸化膜1
0Fを形成し、活性領域10Aおよび10Bを画成す
る。さらに、活性領域10Aおよび10Bの表面上に、
厚さが典型的には7nm程度のゲート酸化膜(図示せ
ず)を、熱酸化工程により、通常どおり形成する。
First, in the steps of FIGS. 8A and 8B, the p-type Si substrate 1 having the n-type well 10 1 formed therein is formed.
0 on the surface of 0 by the LOCOS method
0F to define active areas 10A and 10B. Furthermore, on the surface of the active regions 10A and 10B,
A gate oxide film (not shown) having a thickness of typically about 7 nm is normally formed by a thermal oxidation process.

【0041】次に、図8(C),(D)の工程におい
て、このようにして得られた構造上に、ポリシリコン層
111を、CVD法により、典型的には180nmの厚
さに堆積し、さらにイオン注入を行いこれをn+ 型にド
ープする。さらにポリシリコン層111上にSiO2
112を、CVD法により、100nmの厚さに形成す
る。その結果、図8(C),(D)に示す構造が得られ
る。
Next, in the steps of FIGS. 8C and 8D, a polysilicon layer 111 is deposited on the structure thus obtained by the CVD method to a thickness of typically 180 nm. Then, ion implantation is further performed to dope this into n + type. Further, a SiO 2 film 112 is formed on the polysilicon layer 111 by CVD to have a thickness of 100 nm. As a result, the structures shown in FIGS. 8C and 8D are obtained.

【0042】次に、図9(E),(F)に示す工程にお
いて、SiO2 膜112に、開口部112Aを、図4に
示す領域111aおよび111bが露出されるように形
成する。領域111aおよび111bに対応して、開口
部112Aは、互い違いに配列された領域(112A)
1 と(112A)2 とより構成されている。さらに図9
(G),(H)に示す工程において、ポリシリコン層1
11を、その上のSiO2 膜112と共にパターニング
して、図4に示すポリシリコンゲートパターン111A
および111Bを形成し、さらに活性領域10AにBF
2 +イオンを25keVの加速電圧で2×1015cm-2
のドーズ量で注入し、pチャネルMOSトランジスタ1
1aおよび11cのソースおよびドレイン領域を形成す
る。同様に、活性領域10Bには、As+ イオンを25
keVの加速電圧で2×1015cm-2のドーズでイオン
注入し、nチャネルMOSトランジスタ11bおよび1
1dのソースおよびドレインを形成する。
Next, in the steps shown in FIGS. 9E and 9F, an opening 112A is formed in the SiO 2 film 112 so that the regions 111a and 111b shown in FIG. 4 are exposed. Corresponding to the regions 111a and 111b, the openings 112A are staggered regions (112A).
It is composed of 1 and (112A) 2 . Furthermore, FIG.
In the steps shown in (G) and (H), the polysilicon layer 1
11 is patterned together with the SiO 2 film 112 thereon to form the polysilicon gate pattern 111A shown in FIG.
And 111B are formed, and BF is formed in the active region 10A.
2 + ions at an acceleration voltage of 25 keV of 2 × 10 15 cm -2
P-channel MOS transistor 1
Source and drain regions 1a and 11c are formed. Similarly, 25 + As + ions are added to the active region 10B.
Ion implantation was performed at an acceleration voltage of keV and a dose of 2 × 10 15 cm −2 , and n-channel MOS transistors 11b and 1
Form 1d source and drain.

【0043】さらに、パターン111Aおよび111B
上に別のSiO2 膜(図示せず)をCVD法により約1
00nmの厚さに堆積し、これを反応性イオンエッチン
グ(RIE)法により、領域111aおよび111bが
露出するまで垂直にエッチングすることにより、ポリシ
リコンパターン111Aおよび111Bが、領域111
a,111bを除いてSiO2 パターン111Cに覆わ
れた図9(H)に示す断面を有する構造が得られる。図
9(H)を参照するに、A−A’断面ではポリシリコン
パターン111Aは表面が露出されているのに対し、ポ
リシリコンパターン111BはSiO2 パターン111
Cで覆われているのがわかる。また、図9(H)の断面
では、ポリシリコンパターン111A,111Bの側壁
もSiO 2 パターン111Cにより保護されているのが
わかる。
Further, patterns 111A and 111B
Another SiO on top2A film (not shown) is formed by CVD to about 1
It is deposited to a thickness of 00 nm, and this is subjected to reactive ion etching.
Regions 111a and 111b by the RIE method.
By etching vertically until exposed, the policy
The recon patterns 111A and 111B are the area 111
SiO except for a and 111b2Covered with pattern 111C
A structure having the cross section shown in FIG. 9 (H) is obtained. Figure
9 (H), polysilicon is taken in the A-A ′ cross section.
While the surface of the pattern 111A is exposed,
The silicon pattern 111B is SiO2Pattern 111
You can see that it is covered with C. In addition, the cross section of FIG.
Then, the sidewalls of the polysilicon patterns 111A and 111B
Also SiO 2What is protected by the pattern 111C
Recognize.

【0044】図9(G),(H)の工程では、さらにポ
リシリコン層111のパターニングの結果、ゲートパタ
ーン111Aおよび111Bの他にワード線WLが形成
され、先に説明したAs+ イオンのイオン注入工程で
は、活性領域10B中のワード線WLの両側の領域にト
ランジスタ11e,11fの拡散領域が形成される。次
に、図10(I),(J)の工程において、図9
(G),(H)で得られた構造上にCo膜(図示せず)
をスパッタ法により堆積し、さらにこのようにして得ら
れた構造を800°C、30秒間のRTAプロセスによ
り反応させ、Coシリサイド層111aをポリシリコン
パターン111Aの表面に形成する。
In the steps of FIGS. 9G and 9H, as a result of the patterning of the polysilicon layer 111, the word line WL is formed in addition to the gate patterns 111A and 111B, and the As + ion ions described above are formed. In the implantation step, diffusion regions of the transistors 11e and 11f are formed in regions on both sides of the word line WL in the active region 10B. Next, in the steps of FIGS.
Co film (not shown) on the structure obtained in (G) and (H)
Is deposited by sputtering, and the structure thus obtained is reacted by an RTA process at 800 ° C. for 30 seconds to form a Co silicide layer 111a on the surface of the polysilicon pattern 111A.

【0045】さらに、図10(K),(L)の工程にお
いて、W層が局所配線材として、約80nmの厚さに堆
積され、これをパターニングすることにより、図4に示
すパターン111D1 ,111D2 が形成される。図1
0(L)の断面図よりわかるように、Wパターン111
1 はポリシリコンパターン111Bを跨いで延在し、
シリサイド領域111aをトランジスタ11aおよび1
1bのソース領域に接続する。同様に、図10(L)の
断面図には現れないが、Wパターン111D2はポリシ
リコンパターン111Aを跨いで延在し、シリサイド領
域111bをトランジスタ11cおよび11dのソース
領域に接続する。その結果、二つのインバータ11A,
11Bが交差接続された図2に示すメモリセル110が
形成される。
Further, in the steps of FIGS. 10K and 10L, the W layer is deposited as a local wiring material to a thickness of about 80 nm, and by patterning this, the pattern 111D 1 shown in FIG. 111D 2 is formed. FIG.
As can be seen from the cross section of 0 (L), the W pattern 111
D 1 extends across the polysilicon pattern 111B,
The silicide region 111a is connected to the transistors 11a and 1a.
Connect to source region 1b. Similarly, although not appearing in the cross-sectional view of FIG. 10L, the W pattern 111D 2 extends across the polysilicon pattern 111A and connects the silicide region 111b to the source regions of the transistors 11c and 11d. As a result, the two inverters 11A,
The memory cell 110 shown in FIG. 2 in which 11B are cross-connected is formed.

【0046】次に、図6,7に示す論理ゲート回路を構
成するインバータ120の製造工程を図11(A)〜
(C)、図12(D),(E)および図13(F)を参
照しながら説明する。図11(A)の工程で、n型ウェ
ル102 を形成されたp型Si基板10上に、先に説明
したように通常のLOCOS法により、フィールド酸化
膜10Fが、活性領域10Gおよび10Hを画成するよ
うに形成される。さらに、活性領域10Gおよび10H
上には、通常の熱酸化工程により、図示を省略したゲー
ト酸化膜が典型的には7nmの厚さに形成され、さらに
パターニングされることによりポリシリコンパターン1
21Pを構成するポリシリコン層が、CVD法により、
約180nmの厚さに堆積される。
Next, the manufacturing process of the inverter 120 constituting the logic gate circuit shown in FIGS.
This will be described with reference to (C), FIG. 12 (D), (E) and FIG. 13 (F). In the step of FIG. 11A, the field oxide film 10F forms the active regions 10G and 10H on the p-type Si substrate 10 in which the n-type well 10 2 is formed by the normal LOCOS method as described above. Formed to define. Furthermore, active regions 10G and 10H
A gate oxide film (not shown) having a thickness of typically 7 nm is formed on the upper surface of the polysilicon pattern 1 by a normal thermal oxidation process, and is further patterned.
The polysilicon layer forming 21P is formed by the CVD method.
It is deposited to a thickness of about 180 nm.

【0047】次に、図11(B)の工程で、図11
(A)の構造上に前記活性領域10Gを露出するレジス
トマスクを形成し、ポリシリコン層121Pの活性領域
10Gに対応する部分にAs+ イオンを、典型的には加
速電圧25keV、ドーズ量2×1015cm-2で注入
し、これをn型にドープする。次に、図11(C)の工
程で、先に図8(D)でメモリセルの形成工程に関連し
て説明したSiO2 膜112が、基板全面に、CVD法
により堆積され、その後論理ゲート回路の領域から除去
される。従って、このようにして得られた構造は、論理
ゲート回路が形成される部分においては、図11(B)
のものと同一になる。さらに、このようにして得られた
構造上に、前記活性領域10Hを露出するレジストマス
クを形成し、ポリシリコン層121Pの活性領域10H
に対応する部分にBF2 + イオンを、典型的には加速電
圧25keV、ドーズ量2×10 15cm-2で注入し、こ
れをp型にドープする。
Next, in the step of FIG.
A resist exposing the active region 10G on the structure of (A).
Active layer of the polysilicon layer 121P by forming a mask
As in the part corresponding to 10G+Ions are typically added
High-speed voltage 25 keV, dose 2 × 10Fifteencm-2Inject with
Then, this is doped to be n-type. Next, the process of FIG.
In connection with the process of forming a memory cell shown in FIG.
Described as SiO2The film 112 is formed on the entire surface of the substrate by the CVD method.
Deposited by and then removed from the logic gate circuit area
Is done. Therefore, the structure thus obtained is logical
In the portion where the gate circuit is formed, FIG.
Will be the same as Further obtained in this way
A resist mass exposing the active region 10H on the structure.
To form an active region 10H of the polysilicon layer 121P.
BF in the part corresponding to2 +Ions are typically accelerated
Pressure 25 keV, Dose amount 2 × 10 Fifteencm-2Inject with
It is doped p-type.

【0048】次に、図12(D)の工程で、ポリシリコ
ン層121Pをパターニングしてゲートパターン121
を形成し、さらにゲートパターン121を自己整合マス
クとして使い、ウェル102 中の活性領域10Hに、p
チャネルMOSトランジスタ12aのp+ 型ソース領域
10HSおよびドレイン領域10HDを、BF2+のイオ
ン注入により形成する。ただし、図12(D)は、活性
領域10Hにおいてポリシリコンゲートパターンの延在
方向に垂直な面で切った断面図である。同様なゲートパ
ターン121を自己整合マスクとするイオン注入工程
は、活性領域10Gにおいても行われ、nチャネルMO
Sトランジスタ12bのn+ 型ソース領域およびドレイ
ン領域(図示せず)が形成される。
Next, in the step of FIG. 12D, the polysilicon layer 121P is patterned to form the gate pattern 121.
Forming a further use of the gate pattern 121 as a self-aligned mask, the active region 10H of the wells 10 2, p
The p + type source region 10HS and the drain region 10HD of the channel MOS transistor 12a are formed by ion implantation of BF 2+ . However, FIG. 12D is a cross-sectional view taken in a plane perpendicular to the extending direction of the polysilicon gate pattern in the active region 10H. An ion implantation process using the same gate pattern 121 as a self-alignment mask is also performed in the active region 10G, and the n-channel MO
An n + type source region and a drain region (not shown) of S transistor 12b are formed.

【0049】さらに、図示を省略したSiO2 膜を、ポ
リシリコンパターン121を埋め込むように堆積し、さ
らにこうして得られた構造に対して、基板主面に対して
略垂直に作用する全面異方性エッチングを行い、図12
(E)に示すように、ポリシリコンパターン121の両
側にサイドウォール121w,121xを形成する。た
だし、図12(E)は図12(D)と同様にポリシリコ
ンパターン121の延在方向に直交する面に沿った断面
図であるが、図7中の活性領域10Gと活性領域10H
の中間に位置するフィールド酸化膜10F上における断
面である点で、活性領域10H中における断面図を示す
図12(D)とは異なっている。
Further, an SiO 2 film (not shown) is deposited so as to fill up the polysilicon pattern 121, and the structure thus obtained is subjected to a general anisotropy which acts substantially perpendicularly to the main surface of the substrate. Etching is performed, and FIG.
As shown in (E), sidewalls 121w and 121x are formed on both sides of the polysilicon pattern 121. However, although FIG. 12E is a sectional view taken along a plane orthogonal to the extending direction of the polysilicon pattern 121 as in FIG. 12D, the active region 10G and the active region 10H in FIG.
12D showing a cross-sectional view in the active region 10H in that it is a cross-section on the field oxide film 10F located in the middle of.

【0050】次に、図13(F)の構造において、Co
等の高融点金属層124を堆積し、RTAプロセスによ
り熱処理することにより、図7に示す、ゲート領域全面
にコバルトシリサイドが形成された構成が得られる。こ
こで、高融点金属層124はCoに限定されるものでは
なく、他の高融点金属、例えばW,Mo等も使用可能で
ある。
Next, in the structure of FIG.
By depositing the refractory metal layer 124 such as the above and heat-treating it by the RTA process, the structure shown in FIG. 7 in which cobalt silicide is formed on the entire surface of the gate region is obtained. Here, the refractory metal layer 124 is not limited to Co, and other refractory metals such as W and Mo can also be used.

【0051】図7の構造において、ポリシリコンパター
ン領域121cの長さSを1μm以上、好ましくは2ミ
クロン以上に設定することにより、n型ポリシリコン領
域121a中のn型ドーパントとp型ポリシリコン領域
121b中のp型ドーパントとが、シリサイド領域12
1cを介して相互拡散する問題点が回避され、活性領域
10Gに形成されたnチャネルMOSトランジスタおよ
び活性領域10Hに形成されたpチャネルMOSトラン
ジスタは、いずれも低いしきい値電圧と大きな電流駆動
能力を有する。このような論理ゲート回路は、図1に示
すように、メモリ半導体集積回路の周辺回路部分12に
形成されるため、このように活性領域10Fと10Gの
間隔を増大させることにより集積密度が低下しても問題
は生じない。
In the structure of FIG. 7, by setting the length S of the polysilicon pattern region 121c to 1 μm or more, preferably 2 μm or more, the n-type dopant and the p-type polysilicon region in the n-type polysilicon region 121a are set. The p-type dopant in 121b is the silicide region 12
The problem of mutual diffusion through 1c is avoided, and the n-channel MOS transistor formed in the active region 10G and the p-channel MOS transistor formed in the active region 10H are both low threshold voltage and large current drive capability. Have. Since such a logic gate circuit is formed in the peripheral circuit portion 12 of the memory semiconductor integrated circuit as shown in FIG. 1, increasing the distance between the active regions 10F and 10G in this way reduces the integration density. But no problem occurs.

【0052】以上、本発明を好ましい実施例について説
明したが、本発明はこのような実施例に限定されるもの
ではなく、本発明の要旨内において様々な変形・変更が
可能である。
Although the present invention has been described above with reference to the preferred embodiments, the present invention is not limited to such embodiments, and various modifications and changes can be made within the scope of the present invention.

【0053】[0053]

【発明の効果】請求項1記載の本発明によれば、低いし
きい値電圧を有するMOSトランジスタで構成された高
速論理ゲート回路を備え、かつ高い集積密度を有するメ
モリセルアレイを備えた半導体メモリ集積回路を構成す
ることができる。より具体的には、メモリセル中におい
てフリップフロップを構成するnチャネルMOSトラン
ジスタのゲート電極にn型ポリシリコンパターンを使う
ことにより、フリップフロップの状態遷移を低い論理振
幅の信号で誘起することが可能になり、メモリセルへの
情報の書き込み速度が向上する。一方、かかるnチャネ
ルMOSトランジスタに直列接続されているpチャネル
MOSトランジスタは、単なる負荷抵抗として作用する
のみなので、n型ポリシリコンパターンをゲートに使っ
ても動作上不利になることはない。各々のインバータに
おいて、前記nチャネルMOSトランジスタとpチャネ
ルMOSトランジスタとの間を連続して延在する単一の
ゲートパターンを使うことにより、メモリセルについて
は高い集積密度を実現することができ、また製造工程を
簡略化することができる。
According to the present invention as set forth in claim 1, a semiconductor memory integrated circuit having a high speed logic gate circuit composed of MOS transistors having a low threshold voltage and a memory cell array having a high integration density is provided. A circuit can be constructed. More specifically, by using an n-type polysilicon pattern for the gate electrode of an n-channel MOS transistor forming a flip-flop in a memory cell, it is possible to induce a state transition of the flip-flop with a signal of low logic amplitude. Therefore, the writing speed of information to the memory cell is improved. On the other hand, since the p-channel MOS transistor connected in series to the n-channel MOS transistor only acts as a load resistance, there is no operational disadvantage even if the n-type polysilicon pattern is used for the gate. In each inverter, by using a single gate pattern that continuously extends between the n-channel MOS transistor and the p-channel MOS transistor, it is possible to realize a high integration density in the memory cell, and The manufacturing process can be simplified.

【0054】請求項2および6記載の本発明によれば、
メモリ集積回路を構成する論理ゲート回路においてpチ
ャネルMOSトランジスタとnチャネルMOSトランジ
スタとを、1μm以上の距離離して形成することによ
り、前記第1および第2の半導体パターンを金属化合物
を形成することにより短絡する際に第1の半導体パター
ン中のドーパントと第2の半導体パターン中のドーパン
トとが相互拡散するのが回避される。メモリ集積回路で
は、周辺回路を構成する相補型ゲート回路は、メモリセ
ルアレイのような高い集積密度は要求されないため、こ
のようにpチャネルMOSトランジスタとnチャネルM
OSトランジスタとを離間して形成しても問題は生じな
い。
According to the present invention as set forth in claims 2 and 6,
By forming a p-channel MOS transistor and an n-channel MOS transistor at a distance of 1 μm or more in a logic gate circuit forming a memory integrated circuit, thereby forming a metal compound for the first and second semiconductor patterns. Interdiffusion of the dopants in the first semiconductor pattern and the dopants in the second semiconductor pattern during short circuit is avoided. In a memory integrated circuit, a complementary gate circuit that constitutes a peripheral circuit is not required to have a high integration density like a memory cell array, and thus a p-channel MOS transistor and an n-channel M
There is no problem even if they are formed separately from the OS transistor.

【0055】請求項3記載の本発明によれば、論理ゲー
ト回路を構成するpチャネルMOSトランジスタとnチ
ャネルMOSトランジスタのそれぞれのゲートパターン
を単一の半導体パターンで形成することにより、簡単な
工程で所望の論理ゲート回路を形成することができる。
請求項4記載の本発明によれば、論理ゲート回路を構成
するnチャネルMOSトランジスタのゲートパターンを
n型に、pチャネルMOSトランジスタのゲートパター
ンをp型にドープすることにより、所望のしきい値電圧
の低下を実現することができ、その結果論理ゲート回路
の高速動作を実現することができる。
According to the third aspect of the present invention, the gate pattern of each of the p-channel MOS transistor and the n-channel MOS transistor forming the logic gate circuit is formed by a single semiconductor pattern. A desired logic gate circuit can be formed.
According to the present invention as set forth in claim 4, by doping the gate pattern of the n-channel MOS transistor forming the logic gate circuit to the n-type and the gate pattern of the p-channel MOS transistor to the p-type, a desired threshold value is obtained. The voltage can be reduced, and as a result, high-speed operation of the logic gate circuit can be realized.

【0056】請求項5記載の本発明によれば、前記金属
化合物としてシリサイドを使うことにより、pチャネル
MOSトランジスタとnチャネルMOSトランジスタの
間に延在するポリシリコンゲートパターンを、その中間
部分で選択的に高融点金属と反応させることにより、所
望の構成の論理ゲート回路を、公知のサイサイド(自己
整合シリサイド)プロセスを使って容易に形成すること
ができる。その際、pチャネルMOSトランジスタとn
チャネルMOSトランジスタとは1μm以上離間して形
成されているため、かかるシリサイドの形成に伴うn型
ゲートパターンとp型ゲートパターンとの間のドーパン
トの相互拡散を回避することができる。
According to the fifth aspect of the present invention, by using silicide as the metal compound, the polysilicon gate pattern extending between the p-channel MOS transistor and the n-channel MOS transistor is selected at the intermediate portion thereof. By selectively reacting with a refractory metal, a logic gate circuit having a desired structure can be easily formed by using a known side (self-aligned silicide) process. At that time, p-channel MOS transistor and n
Since it is formed 1 μm or more apart from the channel MOS transistor, it is possible to avoid mutual diffusion of the dopant between the n-type gate pattern and the p-type gate pattern due to the formation of the silicide.

【0057】請求項7記載の本発明の特徴によれば、メ
モリセルを構成するインバータ中のpチャネルMOSト
ランジスタとnチャネルMOSトランジスタのゲートパ
ターンを、単一のn型ポリシリコンパターンとすること
で、メモリセルのレイアウトを簡素化でき、簡単な工程
で高い集積密度のメモリセルアレイを形成することがで
きる。
According to a seventh aspect of the present invention, the gate pattern of the p-channel MOS transistor and the n-channel MOS transistor in the inverter forming the memory cell is a single n-type polysilicon pattern. The layout of the memory cells can be simplified, and a memory cell array with high integration density can be formed by a simple process.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明による、半導体メモリ集積回路の構成を
示す図である。
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a semiconductor memory integrated circuit according to the present invention.

【図2】図1の半導体メモリ集積回路のメモリセルの構
成を示す回路図である。
FIG. 2 is a circuit diagram showing a configuration of a memory cell of the semiconductor memory integrated circuit of FIG.

【図3】図1の半導体メモリ集積回路の論理ゲート回路
を構成する相補型論理ゲートを示す回路図である。
FIG. 3 is a circuit diagram showing complementary logic gates that form a logic gate circuit of the semiconductor memory integrated circuit of FIG.

【図4】図2のメモリセルの半導体基板上におけるレイ
アウトを示す平面図である。
FIG. 4 is a plan view showing a layout of the memory cell of FIG. 2 on a semiconductor substrate.

【図5】図4のメモリセルの、線A−A’に沿った断面
を示す断面図である。
5 is a cross-sectional view showing a cross section of the memory cell of FIG. 4 taken along the line AA ′.

【図6】図3の相補型論理ゲートの半導体基板上におけ
るレイアウトを示す平面図である。
FIG. 6 is a plan view showing a layout of the complementary logic gate of FIG. 3 on a semiconductor substrate.

【図7】図6の相補型論理ゲートの、線B−B’に沿っ
た断面を示す断面図である。
FIG. 7 is a cross-sectional view showing a cross section of the complementary logic gate of FIG. 6 along the line BB ′.

【図8】(A)〜(D)は図4のメモリセルを形成する
工程を示す図(その一)である。
8A to 8D are views (No. 1) showing a step of forming the memory cell of FIG. 4;

【図9】(E)〜(H)は図4のメモリセルを形成する
工程を示す図(その二)である。
9 (E) to 9 (H) are views (No. 2) showing a process of forming the memory cell of FIG.

【図10】(I)〜(L)は図4のメモリセルを形成す
る工程を示す図(その三)である。
10 (I) to (L) are views (No. 3) showing steps of forming the memory cell of FIG. 4;

【図11】(A)〜(C)は図7の相補型論理ゲートを
形成する工程を示す図(その一)である。
11A to 11C are views (No. 1) showing a step of forming the complementary logic gate of FIG. 7.

【図12】(D),(E)は図7の相補型論理ゲートを
形成する工程を示す図(その二)である。
12 (D) and 12 (E) are views (No. 2) showing a process of forming the complementary logic gate of FIG. 7.

【図13】(F)は、図7の相補型論理ゲートを形成す
る工程を示す図(その三)である。
13F is a view (No. 3) showing a step of forming the complementary logic gate of FIG. 7. FIG.

【図14】従来の、埋め込みチャネルを有するMOSト
ランジスタの構成を示す図である。
FIG. 14 is a diagram showing a configuration of a conventional MOS transistor having a buried channel.

【図15】従来の、表面チャネルを有するMOSトラン
ジスタの構成を示す図である。
FIG. 15 is a diagram showing a configuration of a conventional MOS transistor having a surface channel.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1,10 Si基板 1a,1b 拡散領域 1c 埋め込みチャネル 1c’ 表面チャネル 2 ポリシリコンゲート電極 101 ,102 ウェル 10a,10b,10c,10d,10G1 ,10
2 ,10H1 ,10H2コンタクト領域 10A,10B 活性領域 10F フィールド酸化膜 11 メモリセルアレイ 11A,11B インバータ 11a,11c pチャネルMOSトランジスタ 11b,11d,11e,11f nチャネルMOSト
ランジスタ 12 周辺回路 12a pチャネルMOSトランジスタ 12b nチャネルMOSトランジスタ 110 メモリセル 111A,111B ポリシリコンゲートパターン 111a,111b シリサイド領域 111C1 ,111C2 開口部 111D1 ,111D2 局部配線パターン 120 相補型インバータ回路 121 ポリシリコンゲートパターン 121a n+ 型領域 121b p+ 型領域 121c シリサイド領域 121P ポリシリコン層 122 絶縁膜パターン 122A 絶縁層 122a 開口部 123 レジストパターン 123a レジスト開口部 124 高融点金属層
1, 10 Si substrate 1a, 1b diffusion region 1c buried channel 1c 'surface channel second polysilicon gate electrode 101, 10 2 wells 10a, 10b, 10c, 10d, 10G 1, 10
G 2 , 10H 1 , 10H 2 contact region 10A, 10B active region 10F field oxide film 11 memory cell array 11A, 11B inverter 11a, 11c p-channel MOS transistor 11b, 11d, 11e, 11f n-channel MOS transistor 12 peripheral circuit 12a p-channel MOS transistor 12b n-channel MOS transistor 110 memory cell 111A, 111B polysilicon gate pattern 111a, 111b silicide region 111C 1 , 111C 2 opening 111D 1 , 111D 2 local wiring pattern 120 complementary inverter circuit 121 polysilicon gate pattern 121a n + -type region 121b p + -type region 121c silicide regions 121P polysilicon layer 122 insulating layer pattern 122A insulating layer 12 a opening 123 resist pattern 123a resist opening portion 124 a refractory metal layer

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01L 27/092 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code Office reference number FI technical display location H01L 27/092

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 半導体基板と;前記半導体基板上に形成
され、各々は互いに交差接続された第1および第2のイ
ンバータより構成されたフリップフロップよりなる複数
のメモリセルと;前記半導体基板上に形成され、nチャ
ネルMOSトランジスタとpチャネルMOSトランジス
タとより構成された相補型論理ゲート回路とを備えた半
導体メモリ集積回路において:前記複数のメモリセルの
各々において、前記第1および第2のインバータは、い
ずれも直列接続されたpチャネルMOSトランジスタと
nチャネルMOSトランジスタとを含み、前記第1およ
び第2のインバータの各々は、前記インバータを構成す
る前記pチャネルMOSトランジスタとnチャネルMO
Sトランジスタの間を延在しそれぞれのMOSトランジ
スタのゲートとして作用する単一の半導体パターンを含
み、前記単一の半導体パターンは、前記インバータを構
成するpチャネルMOSトランジスタとnチャネルMO
Sトランジスタのいずれにおいても同一の仕事関数を有
し;前記相補型論理回路を構成する前記nチャネルMO
Sトランジスタは、第1の半導体パターンをゲート電極
として有し、前記pチャネルMOSトランジスタは第2
の半導体パターンをゲート電極として有し、前記第1の
半導体パターンは、前記第2の半導体パターンよりも低
い仕事関数を有し;前記相補型論理回路において、前記
第1の半導体パターンと前記第2の半導体パターンと
は、半導体の金属化合物で短絡されていることを特徴と
する半導体メモリ集積回路。
1. A semiconductor substrate; a plurality of memory cells formed on the semiconductor substrate, each of which comprises a flip-flop composed of first and second inverters, which are cross-connected to each other; and on the semiconductor substrate. In a semiconductor memory integrated circuit formed and comprising a complementary logic gate circuit composed of an n-channel MOS transistor and a p-channel MOS transistor: in each of the plurality of memory cells, the first and second inverters , Each including a p-channel MOS transistor and an n-channel MOS transistor connected in series, and each of the first and second inverters includes the p-channel MOS transistor and the n-channel MO transistor forming the inverter.
The semiconductor pattern includes a single semiconductor pattern extending between the S transistors and acting as a gate of each MOS transistor, the single semiconductor pattern including a p-channel MOS transistor and an n-channel MO transistor forming the inverter.
All S-transistors have the same work function; the n-channel MO forming the complementary logic circuit.
The S transistor has a first semiconductor pattern as a gate electrode, and the p-channel MOS transistor has a second semiconductor pattern.
Of the semiconductor pattern as a gate electrode, the first semiconductor pattern has a lower work function than the second semiconductor pattern; in the complementary logic circuit, the first semiconductor pattern and the second semiconductor pattern are provided. The semiconductor pattern is a semiconductor memory integrated circuit characterized by being short-circuited with a semiconductor metal compound.
【請求項2】 前記相補型論理回路において、前記nチ
ャネルMOSトランジスタのゲート電極と前記pチャネ
ルMOSトランジスタのゲート電極とは、少なくとも1
μm以上の距離離間して形成されており、前記金属化合
物は、前記nチャネルMOSトランジスタのゲート電極
と前記pチャネルMOSトランジスタのゲート電極との
間に、少なくとも1μm以上の距離延在していることを
特徴とする請求項1記載の半導体メモリ集積回路。
2. In the complementary logic circuit, the gate electrode of the n-channel MOS transistor and the gate electrode of the p-channel MOS transistor are at least one.
The metal compound is formed with a distance of at least 1 μm, and the metal compound extends at least a distance of at least 1 μm between the gate electrode of the n-channel MOS transistor and the gate electrode of the p-channel MOS transistor. The semiconductor memory integrated circuit according to claim 1, wherein
【請求項3】 前記相補型論理回路において、前記第1
の半導体パターンと前記第2の半導体パターンとは、単
一の半導体パターン中に画成された第1の領域および前
記第1の領域から離間した第2の領域を形成し、前記単
一の半導体パターン中には、前記第1の領域と前記第2
の領域との間に前記金属化合物が形成されていることを
特徴とする請求項1または2記載の半導体メモリ集積回
路。
3. The complementary logic circuit according to claim 1, wherein
And the second semiconductor pattern form a first region defined in a single semiconductor pattern and a second region separated from the first region, and the single semiconductor pattern In the pattern, the first region and the second region
3. The semiconductor memory integrated circuit according to claim 1, wherein the metal compound is formed between the semiconductor memory integrated circuit and the region.
【請求項4】 前記相補型論理回路において、前記第1
および第2の半導体パターンはいずれもシリコンよりな
り、前記第1の半導体パターンはn型にドープされ、前
記第2の半導体パターンはp型にドープされていること
を特徴とする請求項3記載の半導体メモリ集積回路。
4. In the complementary logic circuit, the first
4. The second and third semiconductor patterns are both made of silicon, the first semiconductor pattern is n-type doped, and the second semiconductor pattern is p-type doped. Semiconductor memory integrated circuit.
【請求項5】 前記金属化合物は、シリサイドであるこ
とを特徴とする請求項1から4のうち、いずれか一項記
載の半導体メモリ集積回路。
5. The semiconductor memory integrated circuit according to claim 1, wherein the metal compound is silicide.
【請求項6】 前記相補型論理ゲート回路において、前
記pチャネルMOSトランジスタが形成される活性領域
は、前記nチャネルMOSトランジスタが形成される活
性領域から、少なくとも1μm離れていることを特徴と
する請求項1記載の半導体メモリ集積回路。
6. In the complementary logic gate circuit, an active region in which the p-channel MOS transistor is formed is separated from an active region in which the n-channel MOS transistor is formed by at least 1 μm. Item 2. A semiconductor memory integrated circuit according to item 1.
【請求項7】 前記メモリセルを構成する第1および第
2のインバータの各々において、前記単一の半導体パタ
ーンはn型ポリシリコンよりなることを特徴とする請求
項7記載の半導体メモリ集積回路。
7. The semiconductor memory integrated circuit according to claim 7, wherein in each of the first and second inverters forming the memory cell, the single semiconductor pattern is made of n-type polysilicon.
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