説明

半導体装置及び半導体装置の製造方法

【課題】微細で精度が高く、歩留まりが向上した半導体装置を提供する。
【解決手段】半導体装置は、第1トランジスタ2と第2トランジスタ5とを具備する。第1トランジスタ2は、半導体基板100上に第1ゲート絶縁膜51を介して形成された第1ゲート電極21と第1ソース・ドレイン領域31と第1共通ソース・ドレイン領域30とを備える。第2トランジスタ5は、半導体基板100上に第2ゲート絶縁膜51を介して形成された第2ゲート電極22と第2ソース・ドレイン領域31と第1共通ソース・ドレイン領域30とを備える。第1ゲート電極21及び第2ゲート電極22は、第1共通ソース・ドレイン領域30のコンタクトである第1ノード電極41の両側壁に設けられている。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、半導体装置及び半導体装置の製造方法に関し、特にトランジスタを有する半導体装置及び半導体装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
半導体装置の微細化が進められている。半導体装置を微細化するために、その半導体装置に用いられるトランジスタの微細化が進められている。微細化に伴い、製造プロセスにおいて要求される寸法精度は厳しくなってきている。しかし、個々のトランジスタの寸法には製造プロセスに起因する寸法ばらつきの混入を避けることは困難である。所望の寸法で高精度にトランジスタを形成することが望まれている。
【0003】
微細で寸法精度の良いゲート電極を有するMOSトランジスタを得ることを目的とした技術が特開平7−263677号公報に開示されている。図1A〜図1Dは、特開平7−263677号公報の半導体装置の製造方法を示す断面図である。まず、図1Aに示されるように、半導体基板301上における素子分離層305で区切られた所定領域に絶縁膜パターン311を形成する。次に、図1Bに示されるように、絶縁膜パターン311を覆って上記半導体基板301上の全面にゲート絶縁膜309を形成し、さらにその上の全面に導電膜308bを形成する。図中、絶縁膜パターン311上のゲート絶縁膜309は、絶縁膜パターン311と一体化しているため図示を省略されている。続いて、図1Cに示されるように、導電膜308bを異方性エッチングによりエッチバックして絶縁膜パターン311側壁にサイドウォールを残存させてゲート電極308を形成する。次に、図1Dに示されるように、ゲート電極308下を除いたゲート絶縁膜309と絶縁膜パターン311をエッチングにより除去する。その後、ゲート電極308の両側にソース・ドレイン領域を形成する(図示されず)。
【0004】
関連する技術として特開2006−210736号公報に半導体記憶装置が開示されている。この半導体記憶装置は、第1の駆動トランジスタと、第2の駆動トランジスタと、第1の通過トランジスタと、第2の通過トランジスタと、第3の通過トランジスタと、第4の通過トランジスタとを有するSRAMセルを備える。ただし、第1の駆動トランジスタは、第1のインバータを構成し、n型の導電型をもつ。第2の駆動トランジスタは、入力端および出力端がそれぞれ前記第1のインバータの出力端および入力端に接続された第2のインバータを構成し、n型の導電型をもつ。第1の通過トランジスタは、前記第1のインバータの前記出力端と第1のビット線との間の経路中に設けられている。第2の通過トランジスタは、前記第2のインバータの前記出力端と第2のビット線との間の経路中に設けられている。第3の通過トランジスタは、前記第1の通過トランジスタと前記第1のビット線との間の経路中に設けられている。第4の通過トランジスタは、前記第2の通過トランジスタと前記第2のビット線との間の経路中に設けられている。そして、前記各駆動トランジスタと前記各通過トランジスタとは、ゲート幅またはゲート長が互いに等しい。
【0005】
【特許文献1】特開平7−263677号公報
【特許文献2】特開2006−210736号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
特開平7−263677号公報の半導体装置の製造方法では、絶縁膜パターン311の両側壁に自己整合的にサイドウォールのゲート電極308を形成している(図1D)。しかし、ゲート電極308を形成した後に絶縁膜パターン311を除去している(図1D)。このような製造方法を用いると、微細なゲート長を有するゲート電極308は支えなしで孤立することになる。そうなると、ゲート電極308のパターン欠損や、パターン倒れなどを引き起こすおそれがある。加えて、絶縁膜パターン311をドライエッチで除去する間(図1D)、ゲート電極308も少なからずエッチングされる。そのため、ゲート長の減少やばらつきの増加が懸念される。更に、図示されないが、本製造方法では、絶縁膜パターン311除去後に層間絶縁膜を形成し、その後にコンタクトホールを形成している。すなわち、コンタクトホールがサイドウォール状に形成された2つのゲート電極308の間にも形成される。したがって、2つのゲート電極308の間にコンタクトホールが形成されることを前提に絶縁膜パターン311の形状を設計する必要がある。すなわち、ゲート電極308とコンタクトとの間のマージンを含めた寸法を確保する必要があり、2つのゲート電極308間の距離を十分に小さく出来ない可能性がある。このように、特開平7−263677号公報の半導体装置の製造方法では、欠損の発生や寸法ばらつき等の製造歩留まりの低下、ゲート電極間隔の限度等の微細化の制約などの問題がある。
【課題を解決するための手段】
【0007】
以下に、発明を実施するための最良の形態で使用される番号・符号を用いて、課題を解決するための手段を説明する。これらの番号・符号は、特許請求の範囲の記載と発明を実施するための最良の形態との対応関係を明らかにするために括弧付きで付加されたものである。ただし、それらの番号・符号を、特許請求の範囲に記載されている発明の技術的範囲の解釈に用いてはならない。
【0008】
本発明の半導体装置は、第1トランジスタ(2)と第2トランジスタ(5)とを具備する。第1トランジスタ(2)は、半導体基板(100)上に第1ゲート絶縁膜(51)を介して形成された第1ゲート電極(21)と第1ソース・ドレイン領域(31)と第1共通ソース・ドレイン領域(30)とを備える。第2トランジスタ(5)は、半導体基板(100)上に第2ゲート絶縁膜(51)を介して形成された第2ゲート電極(22)と第2ソース・ドレイン領域(31)と第1共通ソース・ドレイン領域(30)とを備える。第1ゲート電極(21)及び第2ゲート電極(22)は、第1共通ソース・ドレイン領域(30)のコンタクトである第1ノード電極(41)の両側壁に設けられている。
【0009】
本発明では、ノード電極(41)の両側壁に自己整合的に一組の第1ゲート電極(21)及び第2ゲート電極(22)を形成している。そして、ノード電極(41)は、2つのトランジスタの間の共通の第1共通ソース・ドレイン領域(30)に接続する電極として機能する。すなわち、ノード電極(41)は、一体的にかつ自己整合的に形成された第1ゲート電極(21)及び第2ゲート電極(22)と不可分の関係にあり、重要な役割を担っている。それにより、ノード電極(41)を除去する必要がなく、第1ゲート電極(21)及び第2ゲート電極(22)は支えなしで孤立することがなく、ゲート電極のパターン欠損や、パターン倒れなどを発生しない。加えて、第1ゲート電極(21)及び第2ゲート電極(22)を形成した後、ノード電極(41)を除去する必要がないので、第1ゲート電極(21)及び第2ゲート電極(22)が追加的にエッチングされてゲート長が減少することやばらつきが増加することが無い。
【0010】
また、本発明では、ノード電極(41)の両側壁に自己整合的に一組の第1ゲート電極(21)及び第2ゲート電極(22)を形成しているので、微細で寸法精度良くゲート電極を形成することが出来る。加えて、自己整合的に形成された対向する一組の第1ゲート電極(21)及び第2ゲート電極(22)の寸法ばらつきの傾向が一致するというメリットが生ずる。すなわち、寸法ばらつきの傾向が一致する少なくとも2つのトランジスタが必要な回路において、この一組のトランジスタを有効に活用することが出来る。そのような回路としては、例えばSRAMセルがある。SRAMセルにこの一組のトランジスタを用いることで、セルレシオ(後述)のばらつきを小さくすることができる。
【0011】
更に、本発明では、ノード電極(41)は、側壁絶縁膜(52)を隔てて、2つのトランジスタ(5及び2)のゲート電極(21及び22)と一体化している。そして、ノード電極(41)下には共通ソース・ドレイン領域(30)が形成され、ノード電極(41)と直接接合している。したがって、ノード電極部分にコンタクトホールを形成する必要がない。その結果、2つ並んだトランジスタ(5及び2)の間にコンタクトホールのための寸法マージンを確保する必要がなく、微細化の制約を小さくすることが出来る。
【0012】
本発明の半導体装置の製造方法は、半導体基板(100)上に開口部(82)を有する絶縁膜(81、52)を形成する工程と、開口部(82)の半導体基板(100)の表面領域に不純物を注入する工程と、開口部(82)を第1導電膜で埋め込みノード電極(41)を形成する工程と、ノード電極(41)の両側壁の絶縁膜(52)を残して、他の絶縁膜(81)をエッチングする工程と、ノード電極(41)を覆うように第2導電膜(20)を形成する工程と、第2導電膜(20)をエッチバックして、第1ゲート電極(21)及び第2ゲート電極(22)をノード電極(41)の両側壁に絶縁膜(52)を介して形成する工程と、第1ゲート電極(21)及び第2ゲート電極(22)の外側の半導体基板(100)の表面領域に不純物を注入する工程とを具備する。
本半導体装置の製造方法で製造された半導体装置も、上述の各効果を得ることが出来る。
【発明の効果】
【0013】
本発明により、微細で精度が高く、歩留まりが向上した半導体装置を得ることが出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【0014】
以下、本発明の半導体装置及び半導体装置の製造方法の実施の形態に関して、添付図面を参照して説明する。
【0015】
(第1の実施の形態)
まず、本発明の第1の実施の形態に係る半導体装置の構成について説明する。本実施の形態では、本発明の半導体装置の一例としてSRAM(Static Random Access Memory)について説明する。図2は、本発明の第1の実施の形態に係る半導体装置の構成を示す回路図である。SRAMの単位セルは、サブユニット部11、12を具備する。サブユニット部11、12をもって1つの記憶単位(SRAMの単位セル)を構成している。
【0016】
サブユニット部11は、2つのNMOSトランジスタ(アクセストランジスタ5、ドライバトランジスタ2)、及び1つのPMOSトランジスタ(ロードトランジスタ1)を備える。ドライバトランジスタ2とロードトランジスタ1との間が記憶ノード(ND)41となる。アクセストランジスタ5は、ゲート電極がワード線(WL)43に、ソース・ドレイン電極の一方がビット線(BIT)46に、他方が記憶ノード(ND)41にそれぞれ接続されている。ドライバトランジスタ2は、ゲート電極がロードトランジスタ1のゲート電極に、ソース・ドレイン電極の一方が電源Vssに、他方が記憶ノード(ND)41にそれぞれ接続されている。ロードトランジスタ1は、ゲート電極がドライバトランジスタ2のゲート電極に、ソース・ドレイン電極の一方が電源Vccに、他方が記憶ノード(ND)41にそれぞれ接続されている。
【0017】
一方、対向して配置されたもう一つのサブユニット部12も、サブユニット部11と同様のトラジスタ構成を備える。すなわち、サブユニット部12は、2つのNMOSトランジスタ(アクセストランジスタ6、ドライバトランジスタ4)、及び1つのPMOSトランジスタ(ロードトランジスタ3)を備える。ドライバトランジスタ4とロードトランジスタ3との間が記憶ノード(ND/)42となる。アクセストランジスタ6は、ゲート電極がワード線(WL)43に、ソース・ドレイン電極の一方がビット線(BIT/)48に、他方が記憶ノード(ND/)42にそれぞれ接続されている。ドライバトランジスタ4は、ゲート電極がロードトランジスタ3のゲート電極に、ソース・ドレイン電極の一方が電源Vssに、他方が記憶ノード(ND/)42にそれぞれ接続されている。ロードトランジスタ3は、ゲート電極がドライバトランジスタ4のゲート電極に、ソース・ドレイン電極の一方が電源Vccに、他方が記憶ノード(ND/)42にそれぞれ接続されている。
【0018】
サブユニット部11のドライバトランジスタ2及びロードトランジスタ1のゲート電極(ゲート電極22A:後述)は、サブユニット部12の記憶ノード42に配線層62を介して接続されている。一方、サブユニット部12のドライバトランジスタ4及びロードトランジスタ3のゲート電極(ゲート電極22B:後述)は、サブユニット部11の記憶ノード41に配線層61を介して接続されている。
【0019】
図3は、本発明の第1の実施の形態に係る半導体装置のサブユニット部の構成の一部を示す平面図である。サブユニット部11において、アクセストランジスタ5は、ゲート電極21と、一方のソース・ドレイン電極に対応するN型拡散層領域31aと、他方のソース・ドレイン電極に対応するN型拡散層領域30を有する。N型拡散層領域30は、記憶ノードとしてのノード電極41の下部に設けられている。ゲート電極21は、一方の側壁に側壁絶縁膜52を、他方の側壁にスペーサ絶縁層53をそれぞれ有している。
【0020】
一方、ドライバトランジスタ2は、ゲート電極22と、一方のソース・ドレイン電極に対応するN型拡散層領域31bと、他方のソース・ドレイン電極に対応するN型拡散層領域30を有する。N型拡散層領域30は、アクセストランジスタ5のN型拡散層領域30と同一である。ただし、ドライバトランジスタ2側は相対的に幅が広く、アクセストランジスタ5側は相対的に幅が狭くなっている。すなわち、N型拡散層領域31bの幅は、N型拡散層領域31aの幅よりも広い。ゲート電極22は、一方の側壁に側壁絶縁膜52を、他方の側壁にスペーサ絶縁層53をそれぞれ有している。
【0021】
ノード電極41(記憶ノード41)は、両側壁に設けられた側壁絶縁膜52を介してゲート電極21、22との間に設けられている。ノード電極41は、記憶ノードであり、且つ、アクセストランジスタ5とドライバトランジスタ2とによりN型拡散層領域30の配線層として共用されている。ノード電極41は、側壁絶縁膜52を介してゲート電極21、22に挟まれるように一本化されて配置されている。ノード電極41の下方には素子分離パターン(図示されず)とN型拡散層領域30があり、ノード電極41とN型拡散層領域30とは絶縁物を介さずに直接接合している。
【0022】
図4は、図3におけるA−A’断面図である。
ノード電極41は、半導体基板100のウェル100a表面領域に設けられたN型拡散層領域30上に直接設けられている。アクセストランジスタ5とドライバトランジスタ2は、中央のノード電極41の左右に側壁絶縁膜52を介して一体化して設けられている。ゲート電極21、22は、半導体基板100のウェル100a上に所定の厚さのゲート絶縁膜51を介して設けられている。ゲート電極21、22の外側にはスペーサ絶縁層53が設けられ、ゲート電極21、22とソース・ドレイン領域であるN型拡散層領域31a、31bとを電気的に絶縁している。ノード電極41の側面に形成されたアクセストランジスタ5とドライバトランジスタ2のゲート長(ゲート電極の横断面における幅)は、それぞれゲート電極21、22の横断面における幅で決まる。ノード電極41の側面に形成されたアクセストランジスタ5とドライバトランジスタ2は、それぞれソース・ドレイン領域の片方をノード電極41直下のN型拡散層領域30で共用し、ノード電極41と接続されている。
【0023】
上記の図3及び図4及びそれらの説明は、サブユニット部11のアクセストランジスタ5、ドライバトランジスタ2、ノード電極41及びその関連部分についてなされている。しかし、それらの説明は、サブユニット部12のアクセストランジスタ6、ドライバトランジスタ4、ノード電極42(記憶ノード42)及びその関連部分についても同様に適用可能である。なお、ロードトランジスタ1、3は、通常のトランジスタとして形成することができる。あるいは、ロードトランジスタ1、3の代わりに抵抗素子を用いることも可能である。
【0024】
次に、図2に示されるSRAMの読み出し動作及び書き込み動作について説明する。
読み出し動作では、ノード電極41の電位が“L”レベル、他方のノード電極42の電位が“H”レベルであるとする。また、ビット線46、48はプリチャージされて、その電位が“H”レベルにあるとする。この状態において、ワード線43の電位を“H”レベルにすることにより、アクセストランジスタ5、6をオンにする。そうすると、ビット線46はディスチャージされる。このとき、ビット線46とビット線48との間の電位差を検出することにより、SRAMのラッチ回路に記憶されていたデータを読み出すことが出来る。
【0025】
書き込み動作では、ノード電極41の電位が“H”レベル、ノード42の電位が“L”レベルとなるようにデータを書き込むものとする。この状態において、まず、プリチャージされたビット線46、48のうち、一方(ここではビット線46)の電位を“H”レベルに保つと共に、他方(ここではビット線48)の電位を“L”レベルにする。この状態で、ワード線43の電位を“H”レベルにする。これにより、アクセストランジスタ5、6がオンされ、ノード電極41、42の電位がそれぞれ“H”レベル、“L”レベルになる。このようにしてSRAMのラッチ回路にデータを書き込む。
【0026】
次に、本発明の第1の実施の形態に係る半導体装置の製造方法について説明する。図5〜図12は、本発明の第1の実施の形態に係る半導体装置の製造方法の一例を示す断面図である。なお、本製造方法において、ウェル100aについては省略している。
【0027】
まず、図5に示すように、半導体基板100(例示:シリコン基板)の表面に、所定の厚さの第1絶縁膜51a(例示:酸化シリコン膜)及び窒化膜81(例示:窒化シリコン膜)を成膜する。
【0028】
次に、窒化膜81の上にフォトレジストを塗布し、所定の形状のパターンを形成する。次に、図6に示すように、上記フォトレジストをマスク(図示されず)として窒化膜81をエッチングして所定の形状の開口部82を形成する。続いて、上記フォトレジスト及び窒化膜81をマスクとして、開口部82の底部の第1絶縁膜51aを介して不純物の注入を行い、第1不純物注入層83aを形成する。
【0029】
次に、図7に示すように、CVD(Chemical Vapor Deposition)法などにより所定の厚さの第2絶縁膜(図示されず、例示:酸化シリコン膜)を成膜する。続いて、ドライエッチング法により第2絶縁膜をエッチングし、開口部82に側壁絶縁膜52を形成する。その後、開口部82に第1絶縁膜51aを介して不純物の注入を行い、第2不純物注入層83bを形成する。そして、開口部82の底面に露出した第1絶縁膜51aをエッチング除去する。この第1不純物注入層83aと第2不純物注入層83bとはN型拡散層領域30を構成する。
【0030】
次に、図8に示すように、所定の厚さの第1多結晶シリコン膜(図示されず)を成膜し、開口部82を充填する。続いて、窒化膜81上の余分な第1多結晶シリコン膜をドライエッチング法でエッチバックして除去する。この結果、開口部82内に埋め込まれた第1多結晶シリコン膜(ノード電極41)だけが残る。
【0031】
次に、図9に示すように、窒化膜81をプラズマエッチ又はウエットエッチで除去する。このようにしてN型拡散層領域30の第2不純物注入層83bと直接接合したノード電極41が形成される。その後、閾値電圧Vtの調整のための不純物注入を行う(図示されず)。
【0032】
続いて、図10に示すように、所定の厚さの第2多結晶シリコン膜20を成膜する。その後、図11に示すように、第2多結晶シリコン膜20をドライエッチング法でエッチバックする。その結果、ノード電極41の両側の側壁に、側壁絶縁膜52を介して第2多結晶シリコン膜による側壁電極、すなわち、ゲート電極21、22が形成される。ゲート電極21、22下にはゲート絶縁膜51となる第1絶縁膜51aがある。次に、自己整合的に第1絶縁膜51aを介して不純物の注入を行い、第3不純物注入層84aを形成する。
【0033】
続いて、図12に示すように、所定の厚さの絶縁膜(図示されず)を成膜し、これをエッチングしてスペーサ絶縁層53を両ゲート電極21、22の外側の側壁に形成する。その後、自己整合的に第1絶縁膜51aを介して不純物の注入を行い、第4不純物注入層84bを形成する。その後、第4不純物注入層84b上の第1絶縁膜51aをエッチングより除去する。この第3不純物注入層84aと第4不純物注入層84bとは、N型拡散層領域31a、31bを構成する。
【0034】
以上により、本実施の形態に係る半導体装置が製造される。
【0035】
上記の図5〜図12及びそれらの説明は、サブユニット部11のアクセストランジスタ5、ドライバトランジスタ2、ノード電極41及びその関連部分についてなされている。しかし、それらの説明は、サブユニット部12のアクセストランジスタ6、ドライバトランジスタ4、ノード電極42及びその関連部分についても同様に適用可能である。
【0036】
本発明では、上記半導体装置の製造方法で示されるように、一つのノード電極(41、又は、42)の両側壁に自己整合的に一組のゲート電極(21及び22)が形成されている。そして、この一つのノード電極(41、又は、42)は、2つのトランジスタ(5及び2、又は、4及び6)の間の共通のN型拡散層領域(30)に接続する電極としての機能を有している。すなわち、ノード電極(41、又は、42)は、一体的にかつ自己整合的に形成された一組のゲート電極(21及び22)と不可分の関係にあり、重要な役割を担っている。したがって、ノード電極(41、又は、42)は必須であり、除去する必要はない。その結果、一組のゲート電極(21及び22)はいずれも製造中に支えなしで孤立することがなくなるので、ゲート電極のパターン欠損や、パターン倒れなどを発生しなくなる。加えて、一組のゲート電極(21及び22)を形成した後、ノード電極(41、又は、42)を除去する必要がないので、一組のゲート電極(21及び22)が後工程で追加的にエッチングされてゲート長(ゲート電極の幅)が減少することやばらつきが増加することが無くなる。
【0037】
本発明では、一つのノード電極(41、又は、42)は、側壁絶縁膜(52)を隔てて、2つのトランジスタ(5及び2、又は、4及び6)のゲート電極(21及び22)と一体化している。そして、ノード電極(41)下には共通のN型拡散層領域(30)が形成され、ノード電極(41)と直接接合している。したがって、ノード電極部分にコンタクトホールを形成する必要がない。その結果、2つ並んだトランジスタ(5及び2、又は、4及び6)の間にコンタクトホールのための寸法マージンを確保する必要がなく、微細化の制約を小さくすることが出来る。すなわち、トランジスタを含む回路(本実施の形態の場合はSRAM)の面積をより縮小することが出来る。
【0038】
一般に、SRAMの単位セルにおいては、アクセストランジスタの電流駆動能力が、ラッチ回路を構成するNMOSトランジスタ(ドライバトランジスタ)の電流駆動能力よりも低くなるように設計される。すなわち、アクセストランジスタとドライバトランジスタの能力比(セルレシオ)を所定の値以上になるように調整することが必要である。ただし、セルレシオ=(ドライバトランジスタのオン電流)/(アクセストランジスタのオン電流)、である。セルレシオは、アクセストランジスタとドライバトランジスタのゲート長(L)、及びゲート幅(W)を適切に調整することにより、設定することができる。しかし、個々のトランジスタの寸法には製造プロセスに起因する寸法ばらつきの混入を避けることは困難である。しかも、微細化に伴い、製造プロセスにおいて要求される寸法精度は厳しくなってきている。セルレシオのばらつきが大きいと、セルレシオが所定の値を下回る場合が発生する。その場合、正常な読み出し動作が出来なくなるおそれがある。例えば、アクセストランジスタのゲート長が設計寸法よりも細く形成され、ドライバトランジスタのゲート長が設計寸法よりも太く形成された場合、セルレシオは設計値よりも小さくなる。反対に、アクセストランジスタのゲート長が設計寸法よりも太く形成され、ドライバトランジスタのゲート長が設計寸法よりも細く形成された場合、セルレシオは設計値よりも大きくなる。このように、独立してばらつく2つのトランジスタのゲート長がセルレシオに反映されるので、一定のセルレシオが得られず、ばらつきが大きくなる。
【0039】
しかし、本実施の形態に係る半導体装置(SRAM)においては、ノード電極(41、又は、42)の両側にアクセストランジスタ(5、又は、6)のゲート電極(21)とドライバトランジスタ(2、又は、4)のゲート電極(22)を同時に形成する。すなわち、ノード電極(41、又は、42)の両側壁に自己整合的に一組のゲート電極(21及び22)を同時に形成している。これにより、微細で寸法精度良くゲート電極を形成することが出来ることに加えて、自己整合的に形成された対向する一組のゲート電極(21)及びゲート電極(22)の寸法ばらつきの傾向が一致するというメリットが生ずる。その結果、例えば、アクセストランジスタ(5、又は、6)のゲート長が設計寸法よりも太く形成された場合、ノード電極(41、又は、42)を挟んで対向するドライバトランジスタ(2、又は、4)のゲート長も設計寸法よりも太くなる。反対に、アクセストランジスタ(5、又は、6)のゲート長が細く形成された場合、対を成すドライバトランジスタ(2、又は、4)のゲート長も細く形成される。このため、SRAMの単位セルにおいて、セルレシオを常に一定の比に保つことが可能となる。以上のメリットにより、セルレシオは拡散層の幅(トランジスタのゲート幅)の差だけで調整が可能となり、所望の設計値を下回るおそれがなくなる。その結果、正常な読み出し動作が出来なくなるという可能性を無くすことが出来る。
【0040】
(第2の実施の形態)
まず、本発明の第2の実施の形態に係る半導体装置の構成について説明する。本実施の形態では、本発明の半導体装置の一例としてSRAMについて説明する。図2は、本発明の第2の実施の形態に係る半導体装置の構成を示す回路図である。本図は、第1の実施の形態の場合と同じであるので、その説明を省略する。
【0041】
図13は、本発明の第2の実施の形態に係る半導体装置のサブユニット部の構成の一部を示す平面図である。サブユニット部11は、アクセストランジスタ5、ドライバトランジスタ2、ロードトランジスタ1及びノード電極41を備える。アクセストランジスタ5及びドライバトランジスタ2は、第1の実施の形態(図3)と同じである。ロードトランジスタ1は、ゲート電極22と、一方のソース・ドレイン電極に対応するP型拡散層領域32と、他方のソース・ドレイン電極に対応するP型拡散層領域33を有する。P型拡散層領域33は、配線層としてのノード電極41の下部に設けられている。ゲート電極22は、一方の側壁に側壁絶縁膜52を、他方の側壁にスペーサ絶縁層53をそれぞれ有している。これらのノード電極41、ゲート電極22、側壁絶縁膜52、スペーサ絶縁層53は、ドライバトランジスタ2と共通である。ドライバトランジスタ2とロードトランジスタ1とはゲート電極22を共有している。
【0042】
ノード電極41(記憶ノード41)は、両側壁に設けられた側壁絶縁膜52を介してゲート電極21、22との間に設けられている。ノード電極41は、記憶ノードであり、且つ、アクセストランジスタ5とドライバトランジスタ2とによりN型拡散層領域30の配線層として、ロードトランジスタ1によりP型拡散層領域33の配線層として共用されている。ノード電極41は、側壁絶縁膜52を介してゲート電極21、22に挟まれるように一本化されて配置されている。ノード電極41の下方には素子分離パターン(図示されず)とN型拡散層領域30とP型拡散層領域33があり、ノード電極41とN型拡散層領域30及びP型拡散層領域33とは絶縁物を介さずに直接接合している。N型拡散層領域31a、31bにはコンタクト54、55が設けられ、P型拡散層領域32にはコンタクト56が設けられている。
【0043】
ノード電極41は、第1方向(長手方向)へ伸びている。その一方の端部には、引き出し部分であるコンタクト58を有する所定の寸法のノード接続部が形成されている。ゲート電極22は、第1方向(長手方向)へ伸びている。その一方の端部は、更に、コンタクト58のノード接続部から離れる方向(第1方向と略直角な方向)へ更に伸びている。その端部はコンタクト58のノード接続部に隣接し、引き出し部分であるコンタクト57を有する所定の寸法のノード接続部が形成されている。ゲート電極21は、第1方向(長手方向)へ伸びている。その一方の端部は、更に、コンタクト58のノード接続部から離れる方向(第1方向と略直角な方向で、ゲート電極22と逆の向き)へ更に伸びている。その端部はコンタクト58のノード接続部に隣接し、引き出し部分であるコンタクト59を有する所定の寸法のノード接続部が形成されている。
【0044】
上記の図13及びそれらの説明は、サブユニット部11についてなされている。しかし、それらの説明は、サブユニット部12についても同様に適用可能である。
【0045】
図14は、図13のサブユニット部を用いて構成したSRAM単位セルの一例を示す平面図である。なお、サブユニット部11側では一部符号に「A」を付加し、サブユニット部12側では一部符号に「B」を付加しているが、各サブユニット部11、12は図13と同じである。
【0046】
すなわち、サブユニット部11は、アクセストランジスタ5、ドライバトランジスタ2、ロードトランジスタ1及びノード電極41を備える。アクセストランジスタ5は、ゲート電極21Aと、一方のソース・ドレイン電極に対応するN型拡散層領域31Aaと、他方のソース・ドレイン電極に対応するN型拡散層領域30Aを有する。ドライバトランジスタ2は、ゲート電極22Aと、一方のソース・ドレイン電極に対応するN型拡散層領域31bAと、他方のソース・ドレイン電極に対応するN型拡散層領域30Aを有する。ロードトランジスタ1は、ゲート電極22Aと、一方のソース・ドレイン電極に対応するP型拡散層領域32Aと、他方のソース・ドレイン電極に対応するP型拡散層領域33Aを有する。ゲート電極21A、22Aは、一方の側壁に側壁絶縁膜52Aを、他方の側壁にスペーサ絶縁層53Aをそれぞれ有している。ノード電極41(記憶ノード41)は、両側壁に設けられた側壁絶縁膜52Aを介してゲート電極21A、22Aとの間に設けられている。
【0047】
一方、サブユニット部12は、アクセストランジスタ6、ドライバトランジスタ4、ロードトランジスタ3及びノード電極42を備える。アクセストランジスタ6は、ゲート電極21Bと、一方のソース・ドレイン電極に対応するN型拡散層領域31aBと、他方のソース・ドレイン電極に対応するN型拡散層領域30Bを有する。ドライバトランジスタ4は、ゲート電極22Bと、一方のソース・ドレイン電極に対応するN型拡散層領域31bBと、他方のソース・ドレイン電極に対応するN型拡散層領域30Bを有する。ロードトランジスタ3は、ゲート電極22Bと、一方のソース・ドレイン電極に対応するP型拡散層領域32Bと、他方のソース・ドレイン電極に対応するP型拡散層領域33Bを有する。ゲート電極21B、22Bは、一方の側壁に側壁絶縁膜52Bを、他方の側壁にスペーサ絶縁層53Bをそれぞれ有している。ノード電極42(記憶ノード42)は、両側壁に設けられた側壁絶縁膜52Bを介してゲート電極21B、22Bとの間に設けられている。
【0048】
また、ノード電極41は、第1方向(長手方向)へ伸び、端部に引き出し部分(コンタクト58A)のノード接続部を有する。ゲート電極22Aは、第1方向(長手方向)へ伸び、途中でコンタクト58Aのノード接続部から離れる方向(第1方向と略直角な方向)へ曲がっている。その端部はコンタクト58Aのノード接続部に隣接し、引き出し部分(コンタクト57A)のノード接続部を有する。ゲート電極21Aは、第1方向(長手方向)へ伸び、途中でコンタクト58Aのノード接続部から離れる方向(第1方向と略直角な方向で、ゲート電極22Aと逆の向き)へ曲がっている。その端部はコンタクト58Aのノード接続部に隣接し、引き出し部分(コンタクト59A)のノード接続部を有している。
【0049】
そして、ノード電極42は、第1方向(長手方向)へ伸び、端部に引き出し部分(コンタクト58B)のノード接続部を有する。ゲート電極22Bは、第1方向(長手方向)へ伸び、途中でコンタクト58Bのノード接続部から離れる方向(第1方向と略直角な方向)へ曲がっている。その端部はコンタクト58Bのノード接続部に隣接し、引き出し部分(コンタクト57B)のノード接続部を有する。ゲート電極21Bは、第1方向(長手方向)へ伸び、途中でコンタクト58Bのノード接続部から離れる方向(第1方向と略直角な方向で、ゲート電極22Bと逆の向き)へ曲がっている。その端部はコンタクト58Bのノード接続部に隣接し、引き出し部分(コンタクト59B)のワード接続部を有している。
【0050】
図14に示されるSRAM単位セルは、サブユニット部11とサブユニット部12とが、対向するように配置されている。そのとき、第1方向に伸びるノード電極42は、ゲート電極22Aにおけるサブユニット部12に面する側の端部に対して、その第1方向の延長線上に位置している。そして、ノード電極42におけるサブユニット部11に面する側の端部のノード接続部(コンタクト58B)は、ゲート電極22Aにおけるサブユニット部12に面する側の端部のノード接続部(コンタクト57A)と、配線層62(例示:Cu合金)を介して接続されている。同様に、第1方向に伸びるノード電極41は、ゲート電極22Bにおけるサブユニット部11に面する側の端部に対して、その第1方向の延長線上に位置している。そして、ノード電極41におけるサブユニット部12に面する側の端部のノード接続部(コンタクト58A)は、ゲート電極22Bにおけるサブユニット部11に面する側の端部のノード接続部(コンタクト57B)と、配線層61(例示:Cu合金)を介して接続されている。配線層62と配線層61とは、互いに平行に、第1方向へ伸びている。このようにして、対向して配置され、相互に接続された2つのサブユニット部11、12を一組としてSRAM単位セルを構成できる。
【0051】
本実施の形態においても、読み出し不良の発生率をより低く抑えられ、セル面積をより縮小できる等の第1の実施の形態と同様の効果を得ることが出来る。
【0052】
加えて、本実施の形態では、ノード電極(41、又は、42)の引き出し部分(コンタクト58A、又は、58B)と、ゲート電極(22B、又は、22A)の引き出し部分(コンタクト57B、又は、57A)とが対向して配置されている。そのため、ノード電極(41、又は、42)とゲート電極(22B、又は、22A)とを最短の配線で相互接続することができる。
【0053】
また、本実施の形態では、ドライバトランジスタ(2、又は、4)及びロードトランジスタ(1、又は、3)の共通のゲート電極(22A、又は、22B)が、ノード電極(41、又は、42)に沿って同時に形成される。こうすることで、ドライバトランジスタ(2、又は、4)及びロードトランジスタ(1、又は、3)のゲート長(ゲート電極の横断面における幅に対応)も高精度で一致させることが出来、かつ、製造工程も簡略化される。
【0054】
(第3の実施の形態)
まず、本発明の第3の実施の形態に係る半導体装置の構成について説明する。本実施の形態では、本発明の半導体装置の一例としてSRAMについて説明する。図2は、本発明の第3の実施の形態に係る半導体装置の構成を示す回路図である。本図は、第1の実施の形態の場合と同じであるので、その説明を省略する。
【0055】
図15は、図14のSRAM単位セルに対する変形例を示す平面図である。本変形例は、図14のSRAM単位セルに対して、各ゲート電極及び各ノード電極の端部の引き出し部分の形状及び位置の点で相違している。
【0056】
また、ノード電極41は、第1方向(長手方向)へ伸び、途中でゲート電極22Aから離れる方向(第1方向と略直角な方向)へ曲がっている。端部に引き出し部分(コンタクト58A)のノード接続部を有する。ゲート電極22Aは、第1方向(長手方向)へ伸び、途中でノード電極41から離れる方向(第1方向と略直角な方向で、ノード電極41と逆の向き)へ曲がっている。その端部はコンタクト58Aのノード接続部の近傍にあり、引き出し部分(コンタクト57A)のノード接続部を有する。ゲート電極21Aは、第1方向(長手方向)へ伸びている。コンタクト58Aのノード接続部と接する側とは反対側の端部が、途中でノード電極41から離れる方向(第1方向と略直角な方向で、ノード電極41と同じ向き)へ曲がっている。その端部は、引き出し部分(コンタクト59A)のノード接続部を有している。
【0057】
同様に、ノード電極42は、第1方向(長手方向)へ伸び、途中でゲート電極22Bから離れる方向(第1方向と略直角な方向)へ曲がっている。端部に引き出し部分(コンタクト58B)のノード接続部を有する。ゲート電極22Bは、第1方向(長手方向)へ伸び、途中でノード電極42から離れる方向(第1方向と略直角な方向で、ノード電極42と逆の向き)へ曲がっている。その端部はコンタクト58Bのノード接続部の近傍にあり、引き出し部分(コンタクト57B)のノード接続部を有する。ゲート電極21Bは、第1方向(長手方向)へ伸びている。コンタクト58Bのノード接続部と接する側とは反対側の端部が、途中でノード電極42から離れる方向(第1方向と略直角な方向で、ノード電極42と同じ向き)へ曲がっている。その端部は、引き出し部分(コンタクト59B)のノード接続部を有している。
【0058】
図15に示されるSRAM単位セルは、サブユニット部11とサブユニット部12とが、対向するように配置されている。そのとき、ノード電極42におけるコンタクト58Bのノード接続部は、ゲート電極22Aにおけるコンタクト57Aのノード接続部に対して、その第1方向の延長線上に位置している。そして、ノード電極42におけるサブユニット部11側の端部のノード接続部(コンタクト58B)は、ゲート電極22Aにおけるサブユニット部12側の端部のノード接続部(コンタクト57A)と配線層62(例示:Cu合金)を介して接続されている。
【0059】
同様に、ノード電極41におけるコンタクト58Aのノード接続部は、ゲート電極22Bにおけるコンタクト57Bのノード接続部に対して、その第1方向の延長線上に位置している。そして、ノード電極41におけるサブユニット部12側の端部のノード接続部(コンタクト58A)は、ゲート電極22Bにおけるサブユニット部11側の端部のノード接続部(コンタクト58A)と配線層61(例示:Cu合金)を介して接続されている。配線層62と配線層61とは、互いに平行に、第1方向へ伸びている。このようにして、対向して配置され、相互に接続された2つのサブユニット部11、12を一組としてSRAM単位セルを構成できる。
【0060】
本実施の形態においても、読み出し不良の発生率をより低く抑えられ、セル面積をより縮小できる等の第1の実施の形態と同様の効果を得ることが出来る。
【0061】
本実施の形態では、ノード電極(41、又は、42)の一方の端部を曲げることにより、SRAM単位セル(サブユニット部11+サブユニット部12)のレイアウトを矩形にすることができる。その結果、以下のメリットが生ずる。まず、ノード電極(41、又は、42)とゲート電極(22B、又は、22A)とが対向しているので相互接続を容易に行うことができる。また、図14のSRAM単位セルでは、サブユニット部11とサブユニット部12とを相互にずらしたレイアウトをとるため、上部の配線が蛇行するなど構造が複雑になる可能性がある。しかし、本実施の形態のSRAM単位セルでは、サブユニット部11とサブユニット部12とを相互にずらさないレイアウトをとるため、上部の配線の構造を簡略化することができる。
【0062】
ロードトランジスタ(1、又は、3)のノード電極(41、又は、42)を挟んで反対側にはトランジスタが形成されない。したがって、ここにワード線43の接続部(コンタクト59A、59B)を設けることができる。その結果、相互接続部分(コンタクト57A、58B、57B、58A,配線層61、62)と、ワード線43の接続部(コンタクト59A、59B)とが近接することがない。それにより、配線のレイアウト設計を容易に行うことが可能になる。
【0063】
次に、本発明の第3の実施の形態に係る半導体装置の製造方法について説明する。図16〜図29、図30A、図30Bは、本発明の第3の実施の形態に係る半導体装置の製造方法の一例を示す断面図、平面図である。なお、本製造方法において、ウェル100aについては省略している。また、これらの図においては、図14や図15で示したサブユニット部11を示す符号「A」や、サブユニット部12を示す符号「B」を省略している。この半導体装置の製造方法は、形状の相違を除けば、第2の実施の形態に係る半導体装置の製造方法としても用いることができる。
【0064】
まず、図16(平面図)に示すように、半導体基板(例示:シリコン基板)の表面における所定の位置に、フォトリソグラフィ技術を用いてトレンチ絶縁膜による素子分離層(STI:Shallow Trench Isolation)を形成する。それにより、所定の形状でデバイス拡散層領域80が形成される。
【0065】
次に、図17(平面図)に示すように、半導体基板の表面に、所定の厚さの第1絶縁膜51a(例示:酸化シリコン膜)と窒化膜81(例示:窒化シリコン膜)を成膜する。続いて、所定の形状のパターンをなすフォトレジスト(図示されず)をマスクとして窒化膜81をエッチングして所定の形状の開口部82を形成する。
【0066】
次に、図18(断面図)に示すように、フォトレジストをマスクとして開口部82に第1絶縁膜51aを介して不純物の注入を行い、第1不純物注入層83aを形成する。更に、図示されないが、他の所定の形状のパターンをなすフォトレジストをマスクとして開口部82に第1絶縁膜51aを介して、第1不純物注入層83aと異なる導電型の不純物の注入を行い、図15におけるP型拡散層領域33を形成する。
【0067】
次に、図19(平面図)に示すように、CVD法などにより所定の厚さの第2絶縁膜(図示されず、例示:酸化シリコン膜)を成膜する。続いて、ドライエッチング法により第2絶縁膜をエッチングし、開口部82に側壁絶縁膜52を形成する。その後、開口部82に第1絶縁膜51aを介して不純物の注入を行い、第2不純物注入層83bを形成する。そして、開口部82の底面に露出した第1絶縁膜51aをエッチング除去する。この第1不純物注入層83aと第2不純物注入層83bとはN型拡散層領域30を構成する。
【0068】
次に、図20(平面図)に示すように、所定の厚さの第1多結晶シリコン膜(図示されず)を成膜し、開口部82を充填する。続いて、窒化膜81上の余分な第1多結晶シリコン膜をドライエッチング法でエッチバックして除去する。この結果、開口部82内に埋め込まれた第1多結晶シリコン膜(ノード電極41)だけが残る。図21(断面図)は、図20の場合の断面図を示している。
【0069】
次に、図22(平面図)に示すように、窒化膜81をプラズマエッチ又はウエットエッチで除去する。このようにしてN型拡散層領域30の第2不純物注入層83bと直接接合したノード電極41が形成される。その後、閾値電圧Vtの調整のための不純物注入を行う(図示されず)。続いて、図23(平面図)に示すように、所定の厚さの第2多結晶シリコン膜20を成膜する。図24(断面図)は、図23の場合の断面図を示している。
【0070】
その後、図25(平面図)に示すように、第2多結晶シリコン膜20の表面にCVD法などでマスク用のマスク酸化膜86を成長する。次に、半導体基板の全面にフォトレジスト85を塗布する。続いて、スティッチ部(ゲート電極及びノード電極の引き出し部分)のマスク酸化膜86を覆うようにフォトレジスト85のパターンを残す。
【0071】
続いて、図26(平面図)に示すように、ウエットエッチングにより、第2多結晶シリコン層20の上のマスク酸化膜86を除去する。その後、フォトレジスト85を除去する。その結果、第2多結晶シリコン層20の上のスティッチ部にのみマスク酸化膜86が残存する。
【0072】
次に、図27(平面図)に示すように、第2多結晶シリコン膜20をドライエッチング法でエッチバックする。その結果、ノード電極41の両側の側壁に、側壁絶縁膜52を介して第2多結晶シリコン膜による側壁電極、すなわち、ゲート電極21、22が形成される。また同時に、マスク酸化膜86で保護されたところにスティッチ部88が形成される。図28(断面図)は、図27の場合の断面図を示している。ゲート電極21、22下にはゲート絶縁膜51となる第1絶縁膜51aがある。
【0073】
次に、図29(平面図)に示すように、N型拡散層領域31を形成する領域に自己整合的に第1絶縁膜51aを介して不純物の注入を行い、第3不純物注入層(84a:図示されず)を形成する。一方、図示されないが、P型拡散層領域32を形成する領域に自己整合的に第1絶縁膜51aを介して、第3不純物注入層84aと異なる導電型の不純物の注入を行い、図15におけるP型拡散層領域32の一部を形成する。続いて、所定の厚さの絶縁膜(図示されず)を成膜し、これをエッチングしてスペーサ絶縁層(53:図示されず)を両ゲート電極21、22の外側の側壁に形成する。その後、N型拡散層領域31を形成する領域に自己整合的に第1絶縁膜51aを介して不純物の注入を行い、第4不純物注入層(84b:図示されず)を形成する。一方、図示されないが、P型拡散層領域32を形成する領域に自己整合的に第1絶縁膜51aを介して、第4不純物注入層84bと異なる導電型の不純物の注入を行い、図15におけるP型拡散層領域32を形成する。その後、第4不純物注入層(84b)上及びP型拡散層領域32上の第1絶縁膜51aをエッチングより除去する。この第3不純物注入層(84a)と第4不純物注入層(84b)とは、N型拡散層領域31a、31bを構成する。次に、フォトレジストで、ゲート電極21、22の不要な部分を含む開口部87を有するマスクパターン(図示されず)を形成し、ドライエッチングでその不要な部分を除去する。これにより、ゲート電極21とゲート電極22とを分離する。その後、エッチングでマスクパターンを除去する。
【0074】
次に、シリサイド工程及び層間膜形成工程を実行後(図示されず)、図30A(平面図)に示すように、対向して一対をなすノード電極41のスティッチ部(ノード接続部)とゲート電極22のスティッチ部(ノード接続部)とを、前記2つの電極を横断するような形状(例えば図30Aの場合は矩形)のコンタクトホールを形成し、金属などの導電体を充填して配線62aを形成して接続する。同様に、対向して一対をなすノード電極42のスティッチ部(ノード接続部)とゲート電極22のスティッチ部(ノード接続部)とを、前記2つの電極を横断するような形状(例えば図30Aの場合は矩形)のコンタクトホールを形成し、金属などの導電体を充填して配線61aを形成して接続する。又は、図30B(平面図)に示すように、対向して一対をなすノード電極41のスティッチ部(ノード接続部)とゲート電極22のスティッチ部(ノード接続部)とを、配線層62としてのコンタクトおよび金属配線で接続する。同様に、対向して一対をなすノード電極42のスティッチ部(ノード接続部)とゲート電極22のスティッチ部(ノード接続部)とを、配線層61としてのコンタクトおよび金属配線で接続する。
【0075】
以上により、本実施の形態に係る半導体装置が製造される。
【0076】
上記第1の実施の形態〜第3の実施の形態で示されたSRAM単位セルのロードトランジスタ、ドライバトランジスタ及びアクセストランジスタは、本発明の各実施の形態に関連して、その配置に様々なバリエーションが存在する。以下にそれらの配置バリエーションと利点について説明する。
【0077】
図31は、本発明の各実施の形態に係る半導体装置での各トランジスタの配置の一例を示す概略図である。この図では、図13〜図15の半導体装置でのノード電極41(、42)に対するロードトランジスタ(L)1(、3)、ドライバトランジスタ(D)2(、4)、及びアクセストランジスタ(A)5(、6)の位置関係を示している。なお、図中、各トランジスタは分り易さのために点線を含む矩形で示されているが、その矩形は単に位置関係を示すものであり、その具体的な形状を規定するものではない(以下、図36まで同じ)。各トランジスタをノード電極に対してこのように配置している。これは、第2、3の実施の形態に相当する。このような配置により、以下のメリットを得ることが出来る。
【0078】
まず、本配置では、いずれのトランジスタのゲート電極もノード電極の側壁として形成されるので、ロードトランジスタ(L))、ドライバトランジスタ(D)、及びアクセストランジスタ(A)のゲート長が高精度で揃うとともに、寸法ばらつきの傾向が一致する。そのため、ドライバトランジスタ(D)とアクセストランジスタ(A)との間のセルレシオに関する問題を解決することが出来る。加えて、SRAM単位セルの面積を小さくすることが出来る。また、SRAM単位セルを平面に複数個並べた場合、N型拡散層領域とP型拡散層領域とが帯状に交互に並ぶので、拡散層のレイアウトをシンプルにすることが出来る。更に、ロードトランジスタ(L))、ドライバトランジスタ(D)、及びアクセストランジスタ(A)はノード電極が共通であるので、SRAM単位セルのサブユニット部(3個のトランジスタ分)をノード電極ひとつでコンパクトにまとめることができ、面積的に有利である。また、分離マージンの設計が相対的に容易になる。更に、ロードトランジスタ(L))及びドライバトランジスタ(D)は、ゲート電極及びノード電極が共通であるので、同じ側に配置して一体化形成した方がゲート長ばらつきや面積の点で有利になる。
【0079】
図32A及び図32Bは、本発明の各実施の形態に係る半導体装置での各トランジスタの配置の変形例を示す概略図である。この図では、ノード電極に対して、ロードトランジスタ(L)、ドライバトランジスタ(D)、及びアクセストランジスタ(A)を片方の側に並べて配置する例を示している。ただし、ドライバトランジスタ(D)とアクセストランジスタ(A)とはゲート電極を共有できないので、両トランジスタの間で、少なくともゲート電極が分割される必要がある。図32Aはゲート電極及びノード電極を分割している場合である。例えばゲート電極形成後に分割を行い、別途ノード電極の再接続を行う。図32Bはゲート電極だけを分割している場合である。各トランジスタをノード電極に対してこのように配置することで、ゲート電極が共通になるので、ロードトランジスタ(L)、ドライバトランジスタ(D)、及びアクセストランジスタ(A)のゲート長を高精度に揃えることが出来る。なお、各トランジスタ(L、D、A)が配置される側と反対の側におけるゲート電極に相当する部分は、この例ではゲート電極として使用されない。
【0080】
図33は、本発明の各実施の形態に係る半導体装置での各トランジスタの配置の他の変形例を示す概略図である。この図では、ノード電極に対して、ロードトランジスタ(L)及びドライバトランジスタ(D)を片方の側に並べて配置する一方、アクセストランジスタ(A)を別途配置する例を示している。各トランジスタをノード電極に対してこのように配置することで、ゲート電極が共通になるので、ロードトランジスタ(L)及びドライバトランジスタ(D)のゲート長を高精度に揃えることが出来る。なお、ロードトランジスタ(L)及びドライバトランジスタ(D)が配置される側と反対の側におけるゲート電極に相当する部分は、この例ではゲート電極として使用されない。
【0081】
図34は、本発明の各実施の形態に係る半導体装置での各トランジスタの配置の他の変形例を示す概略図である。この図では、ノード電極に対して、ロードトランジスタ(L)及びドライバトランジスタ(D)を対向するように配置する一方、アクセストランジスタ(A)を別途配置する例を示している。各トランジスタをノード電極に対してこのように配置することで、いずれのトランジスタのゲート電極もノード電極の側壁として形成されるので、小面積で二つのトランジスタを配置することが出来、面積的に有利になる。
【0082】
図35A〜図35Cは、本発明の各実施の形態に係る半導体装置での各トランジスタの配置の他の変形例を示す概略図である。この図では、ノード電極に対して、アクセストランジスタ(A)及びドライバトランジスタ(D)を対向するように配置する一方、ロードトランジスタ(L)を別途配置する例(図35A)、ロードトランジスタ(L)の代わりに抵抗Rを別途配置する例(図35B)及びロードトランジスタ(L)を本発明の半導体装置の構成として配置する例(図35C)をそれぞれ示している。図35Aや図35Bは第1の実施の形態に相当する。ドライバトランジスタ(D)とアクセストランジスタ(A)のゲート長が高精度で揃うとともに、寸法ばらつきの傾向が一致する。そのため、ドライバトランジスタ(D)とアクセストランジスタ(A)との間のセルレシオに関する問題を解決することが出来る。加えて、SRAM単位セルの面積を小さくすることが出来る。なお、図35Cにおいて、ロードトランジスタ(L)が配置される側と反対の側におけるゲート電極に相当する部分は、この例ではゲート電極として使用されない。
【0083】
図36は、本発明の各実施の形態に係る半導体装置での各トランジスタの配置の他の変形例を示す概略図である。この図では、ノード電極に対して、ロードトランジスタ(L)及びドライバトランジスタ(D)を片方の側に並べて、アクセストランジスタ(A)を他方の側に配置する例を示している。各トランジスタをノード電極に対してこのように配置することで、図31の場合と同様の効果を得ることが出来る。このように、本発明の各トランジスタのレイアウトは、図31のようなアクセストランジスタ(A)がドライバトランジスタ(D)と対向するレイアウトに限定されない。
【0084】
(第4の実施の形態)
まず、本発明の第4の実施の形態に係る半導体装置の構成について説明する。本実施の形態では、本発明の半導体装置の一例としてカレントミラー回路について説明する。図37は、本発明の第4の実施の形態に係る半導体装置の構成を示す回路図である。2つのNMOSトランジスタ(トランジスタ102、トランジスタ105)を具備する。
【0085】
トランジスタ102は、ソース・ドレイン電極の一方をノード141a(ソース側)に、他方をノード131a(ドレイン側)に、ゲート電極をノード121aにそれぞれ接続されている。ノード121aは、配線124を介して、ノード131aに接続されている。一方、トランジスタ105は、ソース・ドレイン電極の一方をノード141a(ソース側)に、他方をノード132a(ドレイン側)に、ゲート電極をノード121aにそれぞれ接続されている。
【0086】
図38は、本発明の第4の実施の形態に係る半導体装置の構成の一部を示す平面図である。カレントミラー回路において、トランジスタ102は、ゲート電極121と、一方のソース・ドレイン電極に対応するN型拡散層領域131と、他方のソース・ドレイン電極に対応するN型拡散層領域130を有する。N型拡散層領域130は、配線層としての共通ソース電極141の下部に設けられている。ゲート電極121は、一方の側壁に側壁絶縁膜152を、他方の側壁にスペーサ絶縁層153をそれぞれ有している。
【0087】
一方、トランジスタ105は、ゲート電極122と、一方のソース・ドレイン電極に対応するN型拡散層領域132と、他方のソース・ドレイン電極に対応するN型拡散層領域130を有する。ゲート電極122は、ゲート電極121と接合され、電気的に接続されている。すなわち、ゲート電極121とゲート電極122とは、共通ソース電極141を囲むように設けられている。N型拡散層領域130は、トランジスタ102のN型拡散層領域130と同一である。ゲート電極122は、一方の側壁に側壁絶縁膜152を、他方の側壁にスペーサ絶縁層153をそれぞれ有している。
【0088】
図39は、図38におけるA−A’断面図である。
共通ソース電極141は、半導体基板200のウェル200a表面領域に設けられたN型拡散層領域130上に直接設けられている。トランジスタ102とトランジスタ105は、中央の共通ソース電極141の左右に側壁絶縁膜152を介して一体化して設けられている。ゲート電極121、122は、半導体基板200のウェル200a上に所定の厚さのゲート絶縁膜151を介して設けられている。ゲート電極121、122の外側にはスペーサ絶縁層153が設けられ、ゲート電極121、122とソース・ドレイン領域であるN型拡散層領域131、132とを電気的に絶縁している。共通ソース電極141の側面に形成されたトランジスタ102とトランジスタ105のゲート長は、それぞれゲート電極121、122の横断面における幅で決まる。共通ソース電極141の側面に形成されたトランジスタ102とトランジスタ105は、それぞれソース・ドレイン領域の片方を共通ソース電極141直下のN型拡散層領域130で共用し、共通ソース電極141と接続されている。ゲート電極121は、配線124を介して、N型拡散層領域131に接続されている。
【0089】
図37におけるノード121a、ノード131a、ノード132a、及びノード141aは、ゲート電極121(122)、N型拡散層領域131、N型拡散層領域132、及び共通ソース電極141そのもの、又は、それと接続される配線層に例示される。
【0090】
このカレントミラー回路の動作では、入力電流I1がノード131a、トランジスタ102及びノード141aの経路で流れるとき、ほぼ同一の出力電流I2がノード132a、トランジスタ105及びノード141aの経路で流れる。そのとき、トランジスタ102とトランジスタ105の形状やトランジスタ特性が同じ場合、出力電流I2は、入力電流I1と同じになる。
【0091】
次に、本発明の第4の実施の形態に係る半導体装置の製造方法については、ゲート電極121とN型拡散層領域131とを接続する配線124を形成する工程(例示:全体を覆う層間絶縁層を形成後、層間絶縁層中にゲート電極121と接続するコンタクト及びN型拡散層領域131と接続するコンタクトをそれぞれ形成し、当該コンタクト間を配線層で接続する)を追加するほかは、第1の実施の形態に係る半導体装置の製造方法と同様であるのでその説明を省略する。
【0092】
本実施の形態においても、SRAMの単位セルの正常な読み出し動作の効果を除いた、第1の実施の形態における他の効果を同様に得ることが出来る。
【0093】
更に、本実施の形態では、カレントミラー回路を構成するトランジスタ102とトランジスタ105とを一体的に形成することによって、ゲート長のばらつきの傾向を一致させることができる。それにより、トランジスタ102とトランジスタ105の形状及びトランジスタ特性を高い精度で一致させることができる。その結果、入力電流I1と等しい出力電流I2を高い精度で得ることが可能となる。
【0094】
(第5の実施の形態)
まず、本発明の第5の実施の形態に係る半導体装置の構成について説明する。本実施の形態では、本発明の半導体装置の一例としてカレントミラー型センスアンプについて説明する。図40は、本発明の第5の実施の形態に係る半導体装置の構成を示す回路図である。カレントミラー型センスアンプは、サブユニット部111とサブユニット部112を具備する。
【0095】
サブユニット部111は、カレントミラー回路であり、2つのNMOSトランジスタ(トランジスタ102、トランジスタ105)を備える。トランジスタ102は、ソース・ドレイン電極の一方をノード141a(ソース側)に、他方をノード131a(ドレイン側)に、ゲート電極をノード121aにそれぞれ接続されている。ノード121aは、ノード131aに接続されている。一方、トランジスタ105は、ソース・ドレイン電極の一方をノード141a(ソース側)に、他方をノード132a(ドレイン側)に、ゲート電極をノード121aにそれぞれ接続されている。
【0096】
サブユニット部112は、差動入力部であり、2つのPMOSトランジスタ(トランジスタ202、トランジスタ205)を備える。トランジスタ202は、ソース・ドレイン電極の一方をノード230a(ソース側)に、他方をノード231a(ドレイン側)に、ゲート電極をセンス対象のデータ線Dにそれぞれ接続されている。ノード231aは、ノード131aに接続されている。一方、トランジスタ205は、ソース・ドレイン電極の一方をノード230a(ソース側)に、他方をノード232a(ドレイン側)に、ゲート電極をセンス対象のデータ線D/にそれぞれ接続されている。ノード232aは、ノード132aに接続されている。
【0097】
図41は、本発明の第5の実施の形態に係る半導体装置の構成の一部を示す平面図である。サブユニット部111において、トランジスタ102は、ゲート電極121と、一方のソース・ドレイン電極に対応するN型拡散層領域131と、他方のソース・ドレイン電極に対応するN型拡散層領域130を有する。N型拡散層領域130は、配線層としての共通ソース電極141の下部に設けられている。ゲート電極121は、一方の側壁に側壁絶縁膜152を、他方の側壁にスペーサ絶縁層153をそれぞれ有している。一方、トランジスタ105は、ゲート電極122と、一方のソース・ドレイン電極に対応するN型拡散層領域132と、他方のソース・ドレイン電極に対応するN型拡散層領域130を有する。ゲート電極122は、ゲート電極121と接合され、電気的に接続されている。すなわち、ゲート電極121とゲート電極121とは、共通ソース電極141を囲むように設けられている。N型拡散層領域130は、トランジスタ102のN型拡散層領域130と同一である。ゲート電極122は、一方の側壁に側壁絶縁膜152を、他方の側壁にスペーサ絶縁層153をそれぞれ有している。
【0098】
また、サブユニット部112において、トランジスタ202は、ゲート電極221と、一方のソース・ドレイン電極に対応するP型拡散層領域231と、他方のソース・ドレイン電極に対応するP型拡散層領域230を有する。P型拡散層領域230は、配線層としてのノード電極241の下部に設けられている。ゲート電極221は、一方の側壁に側壁絶縁膜252を、他方の側壁にスペーサ絶縁層253をそれぞれ有している。一方、トランジスタ205は、ゲート電極222と、一方のソース・ドレイン電極に対応するP型拡散層領域232と、他方のソース・ドレイン電極に対応するP型拡散層領域230を有する。ゲート電極222は、ゲート電極221と分離されている。P型拡散層領域230は、トランジスタ202のP型拡散層領域230と同一である。ゲート電極222は、一方の側壁に側壁絶縁膜252を、他方の側壁にスペーサ絶縁層253をそれぞれ有している。
【0099】
ゲート電極121の端部にはコンタクト156を有するノード接続部が設けられている。コンタクト156と、N型拡散層領域131のコンタクト157と、P型拡散層領域231のコンタクト257とは、配線層161により接続されている。また、N型拡散層領域132のコンタクト158と、P型拡散層領域232のコンタクト258とは、配線層162により接続されている。
【0100】
図40におけるノード121a、ノード131a、ノード132a、ノード141a、ノード230a、ノード231a及びノード232aは、ゲート電極121(122)、N型拡散層領域131、N型拡散層領域132、ノード電極141、P型拡散層領域230、P型拡散層領域231、及びP型拡散層領域232そのもの、又は、それと接続される配線層に例示される。
【0101】
このカレントミラー型センスアンプの動作では、データ線Dが“L”レベル、データ線D/が“H”レベルの場合、トランジスタ202がオン状態、トランジスタ205がオフ状態になる。になる。それにより、電流I11が抵抗R、ノード230a、トランジスタ202、ノード231a、ノード131a及びトランジスタ102の経路で流れる。その結果、電流I11とほぼ同一の電流I12がVoutからノード132a及びトランジスタ105へ流れる。一方、データ線Dが“H”レベル、データ線D/が“L”レベルの場合、トランジスタ202がオフ状態、トランジスタ205がオン状態になる。それにより、電流I11は流れない。その結果、電流I12も流れず、VCCの電圧がVoutに出力される。なお、本カレントミラー型センスアンプのトランジスタは、その導電型を逆とする組み合わせになっていても良い。その場合、電源(VCC、GND)の位置が反対になることやその動作については、当業者には容易に理解されよう。
【0102】
次に、本発明の第5の実施の形態に係る半導体装置の製造方法については、第3の実施の形態に係る半導体装置の製造方法と同様であるのでその説明を省略する。
【0103】
本実施の形態においても、SRAMの単位セルの正常な読み出し動作の効果を除いた第1の実施の形態における他の効果、及び、第4の実施の形態の効果を同様に得ることが出来る。
【0104】
更に、本実施の形態では、カレントミラー型センスアンプの差動入力部を構成するトランジスタ202とトランジスタ205を一体的に形成することによって、ゲート長のばらつきの傾向を一致させることができる。それにより、トランジスタ202とトランジスタ205の形状及びトランジスタ特性(特にしきい値)を高い精度で一致させることができ、出力電圧(Vout)のばらつきを低く抑えることができる。
【0105】
差動入力部にバイポーラのペアトランジスタを用いる場合、MOSトランジスタを用いる場合より出力電圧(Vout)のばらつきが少ない。これはバイポーラトランジスタのベース−エミッタ間電圧(VBE)ばらつきが非常に小さいことによる。しかし、バイポーラトランジスタを用いると、回路面積が大きくなることが不可避であった。本実施の形態を用いれば、ばらつきの少ない出力電圧(Vout)が得られるのみならず、回路面積の縮小も可能となる。
【0106】
本発明は上記各実施の形態に限定されず、本発明の技術思想の範囲内において、各実施の形態は適宜変形又は変更され得ることは明らかである。
【図面の簡単な説明】
【0107】
【図1A】図1Aは特開平7−263677号公報の半導体装置の製造方法を示す断面図である。
【図1B】図1Bは特開平7−263677号公報の半導体装置の製造方法を示す断面図である。
【図1C】図1Cは特開平7−263677号公報の半導体装置の製造方法を示す断面図である。
【図1D】図1Dは特開平7−263677号公報の半導体装置の製造方法を示す断面図である。
【図2】図2は本発明の実施の形態に係る半導体装置の構成を示す回路図である。
【図3】図3は本発明の第1の実施の形態に係る半導体装置のサブユニット部の構成の一部を示す平面図である。
【図4】図4は図3におけるA−A’断面図である。
【図5】図5は本発明の第1の実施の形態に係る半導体装置の製造方法の例を示す断面図である。
【図6】図6は本発明の第1の実施の形態に係る半導体装置の製造方法の例を示す断面図である。
【図7】図7は本発明の第1の実施の形態に係る半導体装置の製造方法の例を示す断面図である。
【図8】図8は本発明の第1の実施の形態に係る半導体装置の製造方法の例を示す断面図である。
【図9】図9は本発明の第1の実施の形態に係る半導体装置の製造方法の例を示す断面図である。
【図10】図10は本発明の第1の実施の形態に係る半導体装置の製造方法の例を示す断面図である。
【図11】図11は本発明の第1の実施の形態に係る半導体装置の製造方法の例を示す断面図である。
【図12】図12は本発明の第1の実施の形態に係る半導体装置の製造方法の例を示す断面図である。
【図13】図13は本発明の第2の実施の形態に係る半導体装置のサブユニット部の構成の一部を示す平面図である。
【図14】図14は図13のサブユニット部を用いて構成したSRAM単位セルの例を示す平面図である。
【図15】図15は図14のSRAM単位セルに対する変形例を示す平面図である。
【図16】図16は本発明の第3の実施の形態に係る半導体装置の製造方法の例を示す平面図である。
【図17】図17は本発明の第3の実施の形態に係る半導体装置の製造方法の例を示す平面図である。
【図18】図18は本発明の第3の実施の形態に係る半導体装置の製造方法の例を示す断面図である。
【図19】図19は本発明の第3の実施の形態に係る半導体装置の製造方法の例を示す平面図である。
【図20】図20は本発明の第3の実施の形態に係る半導体装置の製造方法の例を示す平面図である。
【図21】図21は本発明の第3の実施の形態に係る半導体装置の製造方法の例を示す断面図である。
【図22】図22は本発明の第3の実施の形態に係る半導体装置の製造方法の例を示す平面図である。
【図23】図23は本発明の第3の実施の形態に係る半導体装置の製造方法の例を示す平面図である。
【図24】図24は本発明の第3の実施の形態に係る半導体装置の製造方法の例を示す断面図である。
【図25】図25は本発明の第3の実施の形態に係る半導体装置の製造方法の例を示す平面図である。
【図26】図26は本発明の第3の実施の形態に係る半導体装置の製造方法の例を示す平面図である。
【図27】図27は本発明の第3の実施の形態に係る半導体装置の製造方法の例を示す平面図である。
【図28】図28は本発明の第3の実施の形態に係る半導体装置の製造方法の例を示す断面図である。
【図29】図29は本発明の第3の実施の形態に係る半導体装置の製造方法の例を示す平面図である。
【図30A】図30Aは本発明の第3の実施の形態に係る半導体装置の製造方法の例を示す平面図である。
【図30B】図30Bは本発明の第3の実施の形態に係る半導体装置の製造方法の例を示す平面図である。
【図31】図31は本発明の各実施の形態に係る半導体装置での各トランジスタの配置の一例を示す概略図である。
【図32A】図32Aは本発明の各実施の形態に係る半導体装置での各トランジスタの配置の変形例を示す概略図である。
【図32B】図32Bは本発明の各実施の形態に係る半導体装置での各トランジスタの配置の変形例を示す概略図である。
【図33】図33は本発明の各実施の形態に係る半導体装置での各トランジスタの配置の他の変形例を示す概略図である。
【図34】図34は本発明の各実施の形態に係る半導体装置での各トランジスタの配置の他の変形例を示す概略図である。
【図35A】図35Aは、本発明の各実施の形態に係る半導体装置での各トランジスタの配置の他の変形例を示す概略図である。
【図35B】図35Bは、本発明の各実施の形態に係る半導体装置での各トランジスタの配置の他の変形例を示す概略図である。
【図35C】図35Cは、本発明の各実施の形態に係る半導体装置での各トランジスタの配置の他の変形例を示す概略図である。
【図36】図36は本発明の各実施の形態に係る半導体装置での各トランジスタの配置の他の変形例を示す概略図である。
【図37】図37は本発明の第4の実施の形態に係る半導体装置の構成を示す回路図である。
【図38】図38は本発明の第4の実施の形態に係る半導体装置の構成の一部を示す平面図である。
【図39】図39は図38におけるA−A’断面図である。
【図40】図40は本発明の第5の実施の形態に係る半導体装置の構成を示す回路図である。
【図41】図41は本発明の第5の実施の形態に係る半導体装置の構成の一部を示す平面図である。
【符号の説明】
【0108】
1、3 ロードトランジスタ
2、4 ドライバトランジスタ
5、6 アクセストランジスタ
11、12 サブユニット部
20 第2多結晶シリコン膜
21、21A、21B、22、22A、22B ゲート電極
30、31a、31b、30A、31aA、31bA、30B、31aB、31bB N型拡散層領域
32、33 P型拡散層領域
41、42 ノード電極(記憶ノード)
43 ワード線WL
46 ビット線BIT
48 ビット線BIT/
51 ゲート絶縁膜
51a 第1絶縁膜
52、52A、52B 側壁絶縁膜
53、53A、53B スペーサ絶縁層
54、55、56、57、58、59、54A、55A、56A、57A、58A、59A、54B、55B、56B、57B、58B、59B、 コンタクト
61、62 配線層
61a、62a 配線
82 開口部
83a 第1不純物注入層
83b 第2不純物注入層
84a 第3不純物注入層
84b 第4不純物注入層
85 フォトレジスト
86 マスク酸化膜
88 スティッチ部
100 半導体基板
100a ウェル
102、105、202、205 トランジスタ
111、112 サブユニット部
121a、131a、132a、141a、230a、231a、232a ノード
121、122、221、222 ゲート電極
124 配線
130、131、132、230、231、232 N型拡散層領域
141、241 ノード電極
151、251 ゲート絶縁膜
152、252 側壁絶縁膜
153、253 スペーサ絶縁層
161、162 配線層
200 半導体基板
200a ウェル

【特許請求の範囲】
【請求項1】
半導体基板上に第1ゲート絶縁膜を介して形成された第1ゲート電極と第1ソース・ドレイン領域と第1共通ソース・ドレイン領域とを備える第1トランジスタと、
前記半導体基板上に第2ゲート絶縁膜を介して形成された第2ゲート電極と第2ソース・ドレイン領域と前記第1共通ソース・ドレイン領域とを備える第2トランジスタと
を具備し、
前記第1ゲート電極及び前記第2ゲート電極は、前記第1共通ソース・ドレイン領域のコンタクトである第1ノード電極の両側壁に設けられている
半導体装置。
【請求項2】
請求項1に記載の半導体装置において、
前記半導体基板上に第3ゲート絶縁膜を介して形成された第3ゲート電極と第3ソース・ドレイン領域と第4ソース・ドレイン領域とを備える第3トランジスタを更に具備し、
前記第3ゲート電極は、前記第4ソース・ドレイン領域のコンタクトでもある前記第1ノード電極の側壁に設けられている
半導体装置。
【請求項3】
請求項2に記載の半導体装置において、
前記第1トランジスタのゲート幅は前記第2トランジスタのゲート幅よりも大きい
半導体装置。
【請求項4】
請求項2又は3に記載の半導体装置において、
前記第1トランジスタ及び第2トランジスタは第1導電型のトランジスタであり、
前記第3トランジスタは第2導電型のトランジスタである
半導体装置。
【請求項5】
請求項2又は3に記載の半導体装置において、
前記半導体基板上に第4ゲート絶縁膜を介して形成された第4ゲート電極と第5ソース・ドレイン領域と第2共通ソース・ドレイン領域とを備える第4トランジスタと、
前記半導体基板上に第5ゲート絶縁膜を介して形成された第5ゲート電極と第6ソース・ドレイン領域と前記第2共通ソース・ドレイン領域とを備える第5トランジスタと、
前記半導体基板上に第6ゲート絶縁膜を介して形成された第6ゲート電極と第7ソース・ドレイン領域と第8ソース・ドレイン領域とを備える第6トランジスタと
を更に具備し、
前記第4ゲート電極及び前記第5ゲート電極は、前記第2共通ソース・ドレイン領域のコンタクトである第2ノード電極の両側壁に設けられ、
前記第6ゲート電極は、前記第8ソース・ドレイン領域のコンタクトでもある前記第2ノード電極の側壁に設けられ、
前記第3ゲート電極及び前記第1ゲート電極は、前記第2ノード電極に接続され、
前記第6ゲート電極及び前記第4ゲート電極は、前記第1ノード電極に接続されている
半導体装置。
【請求項6】
請求項5に記載の半導体装置において、
前記第4トランジスタのゲート幅は前記第5トランジスタのゲート幅よりも大きい
半導体装置。
【請求項7】
請求項5又は6に記載の半導体装置において、
前記第1トランジスタ、第2トランジスタ、前記第4トランジスタ及び前記第5トランジスタは第1導電型のトランジスタであり、
前記第3トランジスタ及び前記第6トランジスタは第2導電型のトランジスタである
半導体装置。
【請求項8】
請求項5乃至7のいずれか一項に記載の半導体装置において、
前記第1ノード電極及び前記第1ゲート電極は、第1方向へ伸び、
前記第1ゲート電極は、前記第2ノード電極側の第1端部が更に第2方向へ伸び、
前記第2ノード電極及び前記第4ゲート電極は、前記第1方向へ伸び、
前記第4ゲート電極は、前記第1ノード電極側の第2端部が更に前記第2方向の前記第1ゲート電極とは逆の向きへ伸び、
前記第2ノード電極は、前記第1ゲートの前記第1端部の前記第1方向に位置し、
前記第4ゲートの前記第2端部は、前記第1ノード電極の前記第1方向に位置する
半導体装置。
【請求項9】
請求項5乃至7のいずれか一項に記載の半導体装置において、
前記第1ノード電極及び前記第1ゲート電極は、第1方向へ伸び、
前記第1ノード電極は、前記第4ゲート電極側の第1端部が更に第2方向へ伸び、
前記第2ノード電極及び前記第4ゲート電極は、前記第1方向へ伸び、
前記第2ノード電極は、前記第1ゲート電極側の第2端部が更に前記第2方向の前記第1ノード電極とは逆の向きへ伸び、
前記第2ノード電極の前記第2端部は、前記第1ゲート電極の前記第1方向に位置し、
前記第2ゲート電極は、前記第1ノード電極の前記第1端部の前記第1方向に位置する
半導体装置。
【請求項10】
請求項2に記載の半導体装置において、
前記半導体基板上に第7ゲート絶縁膜を介して形成された第7ゲート電極と第9ソース・ドレイン領域と第10ソース・ドレイン領域とを備える第7トランジスタを更に具備し、
前記第7ゲート電極は、前記第9ソース・ドレイン領域のコンタクトでもある前記第1ノード電極の側壁に設けられている
半導体装置。
【請求項11】
請求項1に記載の半導体装置において、
前記第1ゲート電極と前記第2ゲート電極と前記第1ソース・ドレイン領域とは接続されている
半導体装置。
【請求項12】
請求項11に記載の半導体装置において、
前記半導体基板上に第3ゲート絶縁膜を介して形成された第3ゲート電極と第3ソース・ドレイン領域と第2共通ソース・ドレイン領域とを備える第3トランジスタと、
前記半導体基板上に第4ゲート絶縁膜を介して形成された第4ゲート電極と第4ソース・ドレイン領域と前記第2共通ソース・ドレイン領域とを備える第2トランジスタと
を更に具備し、
前記第3ゲート電極及び前記第4ゲート電極は、前記第2共通ソース・ドレイン領域のコンタクトである第2ノード電極の両側壁に設けられ、
前記第3ソース・ドレイン領域と前記第1ソース・ドレイン領域とは接続され、
前記第4ソース・ドレイン領域と前記第2ソース・ドレイン領域とは接続されている
半導体装置。
【請求項13】
半導体基板上に開口部を有する絶縁膜を形成する工程と、
前記開口部の前記半導体基板の表面領域に不純物を注入する工程と、
前記開口部を第1導電膜で埋め込みノード電極を形成する工程と、
前記ノード電極の両側壁の前記絶縁膜を残して、他の前記絶縁膜をエッチングする工程と、
前記ノード電極を覆うように第2導電膜を形成する工程と、
前記第2導電膜をエッチバックして、第1ゲート電極及び第2ゲート電極を前記ノード電極の両側壁に前記絶縁膜を介して形成する工程と、
前記第1ゲート電極及び前記第2ゲート電極の外側の前記半導体基板の表面領域に不純物を注入する工程と
を具備する
半導体装置の製造方法。
【請求項14】
請求項13に記載の半導体装置の製造方法において、
前記絶縁膜を形成する工程は、
前記半導体基板上に第1絶縁膜を形成する工程と、
前記第1絶縁膜に前記開口部を形成する工程と、
前記開口部の前記半導体基板の表面領域に不純物を注入する工程と、
前記開口部の側壁に第2絶縁膜を形成する工程と
を備え、
前記他の絶縁膜をエッチングする工程は、
前記第2絶縁膜を残して、前記第1絶縁膜をエッチングする工程を備える
半導体装置の製造方法。
【請求項15】
請求項13に記載の半導体装置の製造方法において、
前記開口部に前記不純物を注入する工程は、
前記開口部の前記半導体基板の表面領域における第1領域に第1導電型の不純物を注入する工程と、
前記開口部の前記半導体基板の表面領域における第2領域に第2導電型の不純物を注入する工程とを備え、
前記各ゲート電極の外側に前記不純物を注入する工程は、
前記半導体基板の表面領域における、前記第1ゲート電極及び前記第2ゲート電極の外側であって前記第1ゲート電極及び前記第2ゲート電極の各々を挟んで前記第1領域と反対側の二つの領域に前記第1導電型の不純物を注入する工程と、
前記半導体基板の表面領域における、前記第1ゲート電極の外側であって前記第1ゲート電極を挟んで前記第2領域と反対側の領域に前記第2導電型の不純物を注入する工程とを備える
半導体装置の製造方法。
【請求項16】
請求項13に記載の半導体装置の製造方法において、
前記絶縁膜を形成する工程は、
前記半導体基板上に、第1開口部及び第2開口部を有する前記絶縁膜を形成する工程を備え、
前記開口部に前記不純物を注入する工程は、
前記半導体基板の表面領域における、前記第1開口部の第1領域及び前記第2開口部の第3領域の各々に第1導電型の不純物を注入する工程と、
前記半導体基板の表面領域における、前記第1開口部の第2領域及び前記第2開口部の第4領域の各々に第2導電型の不純物を注入する工程とを備え、
前記ノード電極を形成する工程は、
前記第1開口部及び前記第2開口部の各々を前記第1導電膜で埋め込み、それぞれ第1ノード電極及び第2ノード電極を形成する工程を備え、
前記他の絶縁膜をエッチングする工程は、
前記第1ノード電極及び前記第2ノード電極の各々の両側壁の前記絶縁膜を残して、他の前記絶縁膜をエッチングする工程を備え、
前記第2導電膜を形成する工程は、
前記第1ノード電極及び前記第2ノード電極の各々を覆うように前記第2導電膜を形成する工程を備え、
前記各ゲート電極を形成する工程は、
前記第2導電膜をエッチバックして、前記第1ゲート電極及び前記第2ゲート電極を前記第1ノード電極の両側壁に、及び、第3ゲート電極及び第4ゲート電極を前記第2ノード電極の両側に、それぞれ前記絶縁膜を介して形成する工程を備え、
前記各ゲート電極の外側に前記不純物を注入する工程は、
前記半導体基板の表面領域における、前記第1ゲート電極及び前記第2ゲート電極の外側であって前記第1ゲート電極及び前記第2ゲート電極の各々を挟んで前記第1領域と反対側の二つの領域、及び、前記第3ゲート電極及び前記第4ゲート電極の外側であって前記第3ゲート電極及び前記第4ゲート電極の各々を挟んで前記第3領域と反対側の二つの領域、に前記第1導電型の不純物を注入する工程と、
前記半導体基板の表面領域における、前記第1ゲート電極の外側であって前記第1ゲート電極を挟んで前記第2領域と反対側の領域、及び、前記第3ゲート電極の外側であって前記第3ゲート電極を挟んで前記第4領域と反対側の領域に前記第2導電型の不純物を注入する工程とを備え、
更に、前記各ゲート電極の外側に前記不純物を注入する工程後に、前記第1ノード電極と前記第4ノード電極とを接続する第1金属配線と、前記第2ノード電極と前記第3ノード電極とを接続する第2金属配線とを形成する工程を具備する
半導体装置の製造方法。
【請求項17】
請求項13に記載の半導体装置の製造方法において、
前記各ゲート電極の外側に前記不純物を注入する工程後に、前記第1ゲート電極と前記第1ゲート電極の外側の前記第2不純物を注入された領域とを接続する金属配線を形成する工程を更に具備する
半導体装置の製造方法。

【図1A】
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【図1B】
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【図1C】
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【図1D】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【図6】
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【図7】
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【図8】
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【図9】
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【図10】
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【図11】
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【図12】
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【図13】
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【図14】
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【図15】
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【図16】
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【図17】
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【図18】
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【図19】
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【図20】
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【図21】
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【図22】
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【図23】
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【図24】
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【図25】
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【図26】
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【図27】
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【図28】
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【図29】
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【図30A】
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【図30B】
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【図31】
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【図32A】
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【図32B】
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【図33】
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【図34】
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【図35A】
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【図35B】
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【図35C】
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【図36】
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【図37】
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【図38】
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【図39】
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【図40】
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【図41】
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【公開番号】特開2009−253006(P2009−253006A)
【公開日】平成21年10月29日(2009.10.29)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2008−99014(P2008−99014)
【出願日】平成20年4月7日(2008.4.7)
【出願人】(302062931)NECエレクトロニクス株式会社 (8,021)
【Fターム(参考)】