半導体装置
【課題】 半導体基板の主表面に対して平行な方向における面積を小さくすることができる薄膜トランジスタを有するラッチ回路を備えた半導体装置を提供する。
【解決手段】 1つのメモリセル領域100を横切る同一層に形成されたビット線15および他のビット線とは別の層にグラウンド配線層16が形成されている。このグラウンド配線層16は、メモリセル領域100内のほぼ全ての領域にわたって形成されている。また、メモリセル領域100内においてプラグ18および19がグラウンド配線層16を上下に貫通しているが、絶縁膜18aおよび絶縁膜19aによってグラウンド配線層16とプラグ18および19のそれぞれとが絶縁されている。
【解決手段】 1つのメモリセル領域100を横切る同一層に形成されたビット線15および他のビット線とは別の層にグラウンド配線層16が形成されている。このグラウンド配線層16は、メモリセル領域100内のほぼ全ての領域にわたって形成されている。また、メモリセル領域100内においてプラグ18および19がグラウンド配線層16を上下に貫通しているが、絶縁膜18aおよび絶縁膜19aによってグラウンド配線層16とプラグ18および19のそれぞれとが絶縁されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、半導体装置に関し、特に、ラッチ回路を備えた半導体装置に関するものである。
【背景技術】
【0002】
従来より、半導体記憶装置としてDRAM(Dynamic Random Access Memory)が知られている(特許文献1参照)。また、別のタイプの半導体記憶装置としてSRAM(Statics Random Access Memory)が知られている(特許文献2参照)。SRAMにおいては、2本のビット線とグラウンド配線層とが同一の層に形成されている。
【特許文献1】特開2000−82802号公報
【特許文献2】特開昭62−163363号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0003】
前述のような2本のビット線とグラウンド配線層とが同一層に形成されている半導体装置においては、半導体基板の主表面の方向に平行な方向のメモリセルの面積を小さくすることができない。
【0004】
本発明は、上述のような問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、ラッチ回路を備えた半導体装置において、メモリセル領域の平面的な面積を小さくすることができる半導体装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0005】
本発明の半導体装置は、複数のメモリセル領域を有している。複数のメモリセル領域のそれぞれは、2進情報の論理レベルを記憶する一方の記憶部と、2進情報の論理レベルを記憶する他方の記憶部とを備えている。また、複数のメモリセル領域は、半導体基板の表面に位置し、ソース/ドレイン領域を有し、一方の記憶部がソース/ドレイン領域の一方に接続され、一方の記憶部に記憶される論理レベルを制御する一方のアクセストランジスタと、半導体基板の表面に位置し、ソース/ドレイン領域を有し、他方の記憶部がソース/ドレイン領域の一方に接続され、他方の記憶部に記憶される論理レベルを制御する他方のアクセストランジスタとを備えている。さらに、複数のメモリセル領域のそれぞれは、半導体基板の上方に位置し、一方の記憶部および他方の記憶部のそれぞれの論理レベルを保持するラッチ回路と、一方のアクセストランジスタのソース/ドレイン領域の他方に接続される一方のビット線と、他方のアクセストランジスタのソース/ドレイン領域の他方に接続される他方のビット線とを備えている。ラッチ回路の少なくとも一部分は、ビット線の上方に設けられている。一方のビット線および他方のビット線とは異なる層にグラウンド配線層が設けられている。この構成によれば、グラウンド配線層と2本のビット線とが別個の層に設けられているので、メモリセルの半導体基板の主表面に平行な方向の面積を小さくすることができる。
【0006】
ラッチ回路のそれぞれは、電源電極と接地電極との間に直列に接続された一方のロードトランジスタおよび一方のドライバトランジスタと、互いに直列に接続され、一方のロードトランジスタおよび一方のドライバトランジスタに並列に接続された他方のロードトランジスタおよび他方のドライバトランジスタと、半導体基板の主表面に対して垂直に延び、他方のロードトランジスタのゲート電極と一方のアクセストランジスタのソース/ドレイン領域とを接続する第1接続部と、半導体基板の主表面に対して垂直に延び、他方のロードトランジスタのゲート電極と他方のドライバトランジスタのゲート電極とを接続する第2接続部と、第1接続部および第2接続部がグラウンド配線層を貫通する2つの貫通領域と、2つの貫通領域のそれぞれの外周から所定の距離内に位置する2つの周辺領域とを有していることが望ましい。複数のメモリセル領域のそれぞれにおいては、2つの貫通領域および2つの周辺領域以外の全ての領域に、グラウンド配線層が形成されていることが望ましい。
【0007】
この構成によれば、グラウンド配線層はメモリセル領域内において占有することができる最大限の大きさを有しているため、半導体装置の接地状態を安定させることができる。
【0008】
また、グラウンド配線層は、2つの周辺領域のそれぞれの外周から所定の距離内に位置する2つの領域の外側の全ての領域において、その主表面にシリサイド層を有していることが望ましい。この構成によれば、グラウンド配線層の抵抗を極力小さくすることができる。
【0009】
また、ラッチ回路のそれぞれは、電源電極と接地電極との間に直列に接続された一方のロードトランジスタおよび一方のドライバトランジスタと、互いに直列に接続され、一方のロードトランジスタおよび一方のドライバトランジスタに並列に接続された他方のロードトランジスタおよび他方のドライバトランジスタと、半導体基板の主表面に対して垂直に延び、他方のロードトランジスタのゲート電極と一方のアクセストランジスタのソース/ドレイン領域とを接続する第1接続部と、半導体基板の主表面に対して垂直に延び、他方のロードトランジスタのゲート電極と他方のドライバトランジスタのゲート電極とを接続する第2接続部と、第1接続部および第2接続部の一部によって構成され、半導体基板の主表面と平行に延びる、記憶部の一部としての記憶ノード層とを有していることが望ましい。グラウンド配線層は、記憶ノード層と同一層に形成されていることが望ましい。この構成によれば、記憶ノード層とグラウンド配線層とを同じ工程において形成することができる。そのため、半導体装置の製造工程を短縮することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0010】
以下、図面を用いて、本発明の実施の形態の半導体装置を説明する。
【0011】
(実施の形態1)
まず、図1〜図18を用いて実施の形態1の半導体装置について説明する。
【0012】
図1を用いて、本実施の形態の半導体装置の断面構造を説明する。
【0013】
図1に示すように、本実施の形態の半導体装置は、半導体基板1と半導体基板1の主表面から所定の深さにかけて形成された素子分離絶縁膜2とを有している。素子分離絶縁膜2の上には、ゲート電極105aを有する本発明の他方のドライバトランジスタ105が設けられている。また、素子分離絶縁膜2の近傍には本発明の一方のアクセストランジスタ4が設けられている。一方のアクセストランジスタ4は、ゲート電極4aとソース/ドレイン領域4bおよび4cとを有している。また、一方のアクセストランジスタ4の近傍には一方のドライバトランジスタ5が形成されている。一方のドライバトランジスタ5は、ゲート電極5a、ソース/ドレイン領域5cおよび5bを有している。
【0014】
また、図1においては符号が付されていないが、他方のドライバトランジスタ105、一方のアクセストランジスタ4、一方のドライバトランジスタ5、およびドライバトランジスタ305のそれぞれは、側面および上面がセルフアラインコンタクトのエッチングストッパ膜となるシリコン窒化膜などの絶縁膜で覆われている。
【0015】
なお、図1においては、一点鎖線によって、メモリセル領域100とメモリセル領域200とが仕切られている。また、メモリセル領域100とメモリセル領域200との境界線を挟んでメモリセル領域200内のドライバトランジスタ305が設けられている。ドライバトランジスタ305は、ゲート電極305aとソース/ドレイン領域305cとを有している。
【0016】
他方のドライバトランジスタ105、一方のアクセストランジスタ4、一方のドライバトランジスタ5、およびメモリセル領域200内のドライバトランジスタ305は層間絶縁膜6の内部に埋込まれている。層間絶縁膜6には、層間絶縁膜6を上下に貫通し、ゲート電極105aに至るプラグ7が形成されている。層間絶縁膜6には、層間絶縁膜6を上下に貫通し、ソース/ドレイン領域4cに至るコンタクトプラグ8が形成されている。また、層間絶縁膜6には、層間絶縁膜6を上下に貫通し、ソース/ドレイン領域4bおよび5cに至るコンタクトプラグ9が形成されている。また、層間絶縁膜6には、層間絶縁膜6を上下に貫通し、ソース/ドレイン領域5bおよび305cに至るコンタクトプラグ10が形成されている。プラグ7ならびにコンタクトプラグ8、9、および10のそれぞれは、リンがドープされた多結晶シリコンからなる。
【0017】
また、層間絶縁膜6の上には、層間絶縁膜11が形成されている。また、層間絶縁膜11の上には層間絶縁膜13が形成されている。層間絶縁膜13および11内には、層間絶縁膜13を上下に貫通するとともに層間絶縁膜11を上下に貫通し、コンタクトプラグ10の上面に至るプラグ14が形成されている。また、層間絶縁膜11には、層間絶縁膜11を上下に貫通し、コンタクトプラグ8に至るプラグ12が形成されている。プラグ12の上面に接するようにビット線15が層間絶縁膜13内に埋込まれている。ビット線15はタングステンからなる。
【0018】
また、層間絶縁膜13の上にはリンがドープされた多結晶シリコン膜からなるグラウンド配線層16が形成されている。グラウンド配線層16の上には層間絶縁膜17が形成されている。層間絶縁膜17、グラウンド配線層16、層間絶縁膜13、および層間絶縁膜11のそれぞれを貫通し、プラグ7に至るプラグ18が形成されている。プラグ18は、リンがドープされた多結晶シリコン膜かならなる。プラグ18の外周面は絶縁膜18aによって覆われている。絶縁膜18aはシリコン窒化膜からなる。したがって、プラグ18とグラウンド配線層16とは絶縁膜18aによって絶縁されている。
【0019】
また、層間絶縁膜17、グラウンド配線層16、層間絶縁膜13、および層間絶縁膜11を貫通し、コンタクトプラグ9に至るプラグ19が形成されている。プラグ19は、リンがドープされた多結晶シリコン膜かならなる。プラグ19の外周面には絶縁膜19aが形成されている。したがって、プラグ19とグラウンド配線層16とは絶縁膜19aによって覆われている。絶縁膜19aはシリコン窒化膜からなる。また、層間絶縁膜17の上には、不純物を含む多結晶シリコン膜21が形成されている。また、多結晶シリコン膜22を覆うように絶縁膜23が形成されている。
【0020】
また、絶縁膜23の上には不純物を含む多結晶シリコン膜124が形成されている。多結晶シリコン膜124はゲート電極に相当し、絶縁膜23はゲート絶縁膜に相当し、多結晶シリコン膜22はソース/ドレイン領域に相当する。したがって、多結晶シリコン膜124、絶縁膜23、および多結晶シリコン膜22によって、他方のロードトランジスタ90が構成されている。他方のロードトランジスタ90は、TFT(Thin Film Transistor)である。また、他方のロードトランジスタ90のゲート電極に相当する多結晶シリコン膜124と一方の記憶ノード層に相当する多結晶シリコン膜21とは、プラグ25によって接続されている。また、多結晶シリコン膜124および絶縁膜23を覆うように層間絶縁膜26が形成されている。なお、プラグ25、多結晶シリコン膜21、プラグ19、およびコンタクトプラグ9によって、本発明の第1接続部が構成されている。また、プラグ25、多結晶シリコン膜21、プラグ18、およびプラグ7によって、本発明の第2接続部が構成されている。
【0021】
また、層間絶縁膜26には、層間絶縁膜26を貫通し、多結晶シリコン膜124に接続されたプラグ29が設けられている。また、層間絶縁膜26の上面には、シリコン窒化膜30が形成されている。シリコン窒化膜30の上には層間絶縁膜31が形成されている。層間絶縁膜31およびシリコン窒化膜30を貫通し、プラグ29に至るホールの表面に沿うように、他方のキャパシタ下部電極32aが形成されている。一方のキャパシタ下部電極32aの表面を覆うように一方のキャパシタ誘電体膜33aが形成されている。さらに、一方のキャパシタ誘電体膜33aの表面および層間絶縁膜31の上面を覆うようにキャパシタ上部電極34が形成されている。一方のキャパシタ下部電極32a、一方のキャパシタ誘電体膜33a、およびキャパシタ上部電極34により、一方のキャパシタ300aが構成されている。また、層間絶縁膜26には、一方のキャパシタ300aに対応する他方のキャパシタ300bが形成されている。他方のキャパシタ300bは、他方のキャパシタ下部電極32b、他方のキャパシタ誘電体膜33b、およびキャパシタ上部電極34によって構成されている。一方のキャパシタ300aは、一方の記憶ノードに接続されており、一方の記憶ノード(多結晶シリコン膜21)とともに、本発明の一方の記憶部を構成する。他方のキャパシタ300bは、一方の記憶ノードに対応する他方の記憶ノードに接続されており、他方の記憶ノードとともに、他方の記憶部を構成する。
【0022】
次に、図2〜図12を用いて半導体装置のメモリセル領域1つの平断面の構造を各層のそれぞれごとに説明する。なお、図1のII−II〜XII−XII線のそれぞれの断面が図2〜図12のそれぞれにこの順番で示されている。
【0023】
まず、図2を用いて、図1のII−II線断面における各素子のレイアウトを説明する。メモリセル領域100内には、半導体基板1が設けられており、半導体基板1の一部の領域はソース/ドレイン領域を構成する不純物拡散領域となっている。このメモリセル領域100内には、一方のドライバトランジスタ5、一方のアクセストランジスタ4、他方のドライバトランジスタ105、および他方のアクセストランジスタ104が形成されている。
【0024】
他方のドライバトランジスタ105は、ゲート電極105aとソース/ドレイン領域105bおよび105cとを有している。他方のアクセストランジスタ104は、ゲート電極104aとソース/ドレイン領域104bおよび104cとを有している。また、一方のドライバトランジスタ5は、ゲート電極5aとソース/ドレイン領域5bおよび5cとを有している。また、一方のアクセストランジスタ4は、ゲート電極4aとソース/ドレイン領域4bおよび4cとを有している。
【0025】
なお、図1におけるII−II線断面においては、本来は層間絶縁膜6がその断面に現われるはずであるが、層間絶縁膜6を取除き、その層間絶縁膜6の下側に位置する半導体基板1のソース/ドレイン領域をゲート電極に重ねて記載している。また、メモリセル領域100は長方形であり、メモリセル領域100内の各素子は、長方形の対角線の交点に対して点対称に配置されている。
【0026】
以降のメモリセル領域100の図3〜図12の平断面図のそれぞれにおいても、メモリセル領域100内の各素子は、長方形のメモリセル領域100の対角線の交点に対して点対称に配置されている。また、図2において、一点鎖線で示すI−I断面線によって切断された断面の構造が図1に表わされている。
【0027】
図3は、図1におけるIII−III線断面における各素子のレイアウトを示す図である。図3においては、プラグ7、コンタクトプラグ8、コンタクトプラグ9、およびコンタクトプラグ10の配置が示されている。メモリセル領域100内において、各素子が長方形の対角線に対して点対称に配置されていることについては、前述のとおりである。図3においては、層間絶縁膜6は描かれていない。図4は、図1におけるIV−IV線断面におけるメモリセル領域100内の各素子のレイアウトを示す図である。図4においては、プラグ18、絶縁膜18a、プラグ12、プラグ19、絶縁膜19aおよびプラグ14が示されている。図4においては、層間絶縁膜11は描かれていない。
【0028】
図5は、図1におけるV−V線断面のメモリセル領域100内の各素子のレイアウトを示す図である。図5においては、プラグ18、絶縁膜18a、ビット線15、プラグ19、および絶縁膜19a、およびプラグ14が示されている。図5においては、層間絶縁膜13は描かれていない。図6は、図1におけるVI−VI線断面におけるメモリセル領域100内の各素子のレイアウトを示す図である。図6においては、グラウンド配線層16、プラグ18、絶縁膜18a、プラグ19、および絶縁膜19aが示されている。図6のプラグ18および19のそれぞれが形成されている領域は、本発明の貫通領域であり、図6の絶縁膜18aおよび19aのそれぞれが形成されている領域が、本発明の周辺領域である。
【0029】
図7は、図1におけるVII−VII線断面におけるメモリセル領域100内の各素子のレイアウトを示す図である。図7には、プラグ18、絶縁膜18a、プラグ19、および絶縁膜19aが示されている。図7においては、層間絶縁膜17は描かれていない。図8は、図1におけるVIII−VIII線断面におけるメモリセル領域100内の各素子のレイアウトを示す図である。図8においては、本発明の一方の記憶ノード層を構成する多結晶シリコン膜21が示されている。図8においては、層間絶縁膜20は描かれていない。
【0030】
図9は、図1におけるIX−IX線断面におけるメモリセル領域100内の各素子のレイアウトを示す図である。図9においては、プラグ25が示されている。図9においては、層間絶縁膜20は描かれていない。図10は、図1におけるX−X線断面におけるメモリセル領域100内の各素子のレイアウトを示す図である。図10においては、他方のロードトランジスタ90のゲート電極を構成する多結晶シリコン膜124と他方のロードトランジスタ90のソース/ドレイン領域を構成する多結晶シリコン膜22が示されている。ただし、図10においては、本来、多結晶シリコン膜124の周囲には絶縁膜23が示されるはずだが、絶縁膜23および26を取除き、多結晶シリコン膜124の下側に位置する多結晶シリコン膜22が示されている。
【0031】
図11は、図1におけるXI−XI線断面におけるメモリセル領域100内の各素子のレイアウトを示す図である。図11においては、プラグ29が示されている。なお、図11においては、層間絶縁膜26は描かれていない。図12は、図1におけるXII−XII線断面におけるメモリセル領域100内の各素子(2つのキャパシタ)のレイアウトを示す図である。図12においては、一方のキャパシタ下部電極32a、キャパシタ誘電体膜33a、他方のキャパシタ下部電極32b、他方のキャパシタ誘電体膜33b、およびキャパシタ上部電極34が示されている。
【0032】
図13は、図2に示すメモリセル領域100に隣接するメモリセル領域200を示す図である。メモリセル領域200内には、ドライバトランジスタ205および305、ならびに、アクセストランジスタ204および304が示されている。ドライバトランジスタ205は、ゲート電極205a、ソース/ドレイン領域205bおよび205cを有している。アクセストランジスタ204は、ゲート電極204aおよびソース/ドレイン領域204bおよび204cを有している。アクセストランジスタ304は、ゲート電極304aとソース/ドレイン領域304bおよび304cとを有している。ドライバトランジスタ305は、ゲート電極305aとソース/ドレイン領域305bおよび305cとを有している。
【0033】
図2〜図12のそれぞれにおいて、メモリセル領域200は長方形であり、長方形の対角線の交点に対してメモリセル領域200内の各素子は点対称に配置されている。ただし、図2に示すメモリセル領域100と図13に示すメモリセル領域200とは、互いの境界線Yに対して鏡面対称のレイアウト配置となっている。また、メモリセル領域200の複数の層のそれぞれと、前述の図2〜図12の複数の層のそれぞれとは、メモリセル領域100とメモリセル領域200との境界線Yに対して鏡面対称のレイアウト配置となっている。前述の図2のメモリセル領域100によって仕切られる部分と図13のメモリセル領域200によって仕切られる部分とが1つのユニットであり、このユニットが多数設けられることによって半導体装置のメモリ領域が形成されている。
【0034】
次に、図14〜図18を用いて実施の形態1の半導体装置の製造方法を説明する。まず、図14に示す構造が形成される。この図14に示す構造においては、層間絶縁膜13の上にグラウンド配線層16となる多結晶シリコン膜がメモリセル領域100の全域にわたって形成されている。また、グラウンド配線層16の上には、層間絶縁膜17が形成されている。
【0035】
次に、図15に示すように、層間絶縁膜17およびグラウンド配線層16、層間絶縁膜13、および層間絶縁膜11のそれぞれを貫通し、プラグ7に至るホール30を形成するとともに、層間絶縁膜17およびグラウンド配線層16、層間絶縁膜13、および層間絶縁膜11のそれぞれを貫通し、コンタクトプラグ9に至るホール31を形成する。次に、ホール30の内周面に絶縁膜18aを形成するとともに、ホール31の内周面に絶縁膜19aを形成する。この構造が図16に示されている。
【0036】
次に、図17に示すように、絶縁膜18aによって形成されるホールを埋め込むプラグ、絶縁膜19aによって形成されるホールを埋め込むプラグ、および記憶ノード層となる膜からなる一体構造189を形成する。次に、図18に示すように、一体構造189を加工することによって、プラグ18および19ならびに多結晶シリコン膜21を形成する。その後、順次工程が実施され、図1に示す構造が形成される。さらに、アルミニウム配線およびキャパシタが形成される。
【0037】
上記のような本実施の形態の半導体装置によれば、図5に示すビット線15および別のビット線とは別のレイヤーに、図6に示すようにグラウンド配線層16が形成されている。そのため、メモリセル領域100の半導体基板1の主表面に対して平行な方向の面積を小さくすることができる。また、グラウンド配線層16は、図6に示すように、メモリセル領域100の内側の領域であって、プラグ18および19の周辺以外の全ての領域に形成されている。そのため、グラウンド配線層16の面積を極力大きくすることができるため、半導体装置の接地を安定させることができる。
【0038】
(実施の形態2)
次に、図19〜図25を用いて実施の形態2の半導体装置を説明する。まず、図19を用いて、実施の形態2の半導体装置の構造を説明する。
【0039】
図19に示すように、本実施の形態の半導体装置の構造は、図1に示す実施の形態1の半導体装置の構造とほぼ同様である。本実施の形態の半導体装置は、グラウンド配線層16の上表面に高融点金属シリサイド層50を有することのみが実施の形態1の半導体装置と異なる。その他の構造に関しては、実施の形態1の半導体装置と本実施の形態の半導体装置とは全く同様である。なお、高融点金属シリサイド層50はチタンシリサイドまたはニッケルシリサイドからなる。本実施の形態の半導体装置は、前述のように、グラウンド配線層16の上表面に高融点金属シリサイド層50を有しているため、グラウンド配線層16の電気抵抗が実施の形態1のグラウンド配線層16の電気抵抗よりも低くなっている。
【0040】
また、高融点金属シリサイド層50は、絶縁膜18aおよび絶縁膜19aのそれぞれから所定の距離までの領域の外側の領域に形成されている。したがって、図22を用いて、後述するような、プラグ18および19のそれぞれを形成するためのホール30および31を形成するときに、高融点金属シリサイド層50がホール30および31の形成に支障になることが防止されている。
【0041】
次に、図20を用いて、図19のXX−XX線断面内における各素子のレイアウトを説明する。図20に示すように、メモリセル領域100内には、プラグ18、プラグ19、絶縁膜18a、絶縁膜19a、グラウンド配線層16、および高融点金属シリサイド層50が配置されている。前述したように、図20においては、メモリセル領域100内の絶縁膜18aおよび19aのそれぞれから所定の距離をおいた領域の全てに高融点金属シリサイド層50が形成されている。したがって、グラウンド配線層16の抵抗を最も効率的に低下させることができる。なお、図20においては、メモリセル領域100は長方形であり、メモリセル領域100内の各素子は長方形の対角線の交点に対して点対称に配置されているとともに、層間絶縁膜17は描かれておらず、グランド配線層16が示されている。
【0042】
次に、図21〜図25を用いて本実施の形態の半導体装置の製造方法を説明する。図21に示す構造は、実施の形態1の図14に示す構造とほぼ同様である。本実施の形態においては、グラウンド配線層16となる多結晶シリコン膜の上に高融点金属シリサイド層50が形成されていることのみが異なる。ただし、この高融点金属シリサイド層50は、グラウンド配線層16となる多結晶シリコン膜の表面の全面に形成されているわけではなく、プラグ7およびコンタクトプラグ9のそれぞれの上方の領域において、ホール30および31が形成される領域のそれぞれから所定の距離内の領域の外側の全ての領域に形成されている。
【0043】
次に、図22に示すように、ホール30および31を形成する。このとき、高融点金属シリサイド層50はホール30および31の外周から所定の距離を置いた領域にのみ形成されているため、高融点金属シリサイド層50がホール30および31のそれぞれの形成の支障になることが防止されている。
【0044】
次に、図23に示すように、ホール30の内周面に沿うように絶縁膜18aを形成するとともに、ホール30の内周面に沿うように絶縁膜19aを形成する。次に、図24に示すように、絶縁膜18aが形成するホールを埋込むプラグを形成し、絶縁膜19aが形成するホールを埋込むプラグを形成するとともに、プラグ18の上部とプラグ19の上部とを接続する一方の記憶ノード層となる多結晶シリコン膜を形成する。つまり、2つのプラグと多結晶シリコン膜との一体構造189が形成される。次に、図25に示すように、前述の一体構造189を加工することにより、プラグ18および19ならびに多結晶シリコン膜21を形成する。その後、順次工程が実施され、図19に示す構造の半導体装置が形成される。
【0045】
なお、本実施の形態では、グラウンド配線層がシリサイド化されているが、電源配線層(Vcc)がシリサイド化されてもよい。
【0046】
(実施の形態3)
次に、図26〜図33を用いて実施の形態3の半導体装置を説明する。
【0047】
まず、図26を用いて本実施の形態の半導体装置の構造を説明する。図26に示す本実施の形態の半導体装置の構造は、図1に示す実施の形態1の半導体装置の構造とほぼ同様である。したがって、本実施の形態においては、実施の形態1の半導体装置と異なる部分の説明のみがなされる。本実施の形態の半導体装置においては、図26に示すように、グラウンド配線層16と記憶ノード層となる多結晶シリコン膜21とが同一層に形成されている。すなわち、本実施の形態の半導体装置においては、プラグ14が、実施の形態1の図1に示す構造の半導体装置よりも上方に延び、記憶ノード層となる多結晶シリコン膜21と同じ位置まで至っている。また、層間絶縁膜176が層間絶縁膜13の上に形成され、層間絶縁膜176の上に多結晶シリコン膜21が形成されている。
【0048】
また、プラグ14の上部を構成するグラウンド配線層16の上面には高融点金属シリサイド層51が形成されている。このような本実施の形態の半導体装置においても、ビット線15および別のビット線が形成される層と別の層にグラウンド配線層16が形成されている。そのため、1つの層においては2本のビット線のみがメモリセル領域100を横切る。したがって、実施の形態の半導体装置と同様に、本実施の形態の半導体装置においても、半導体基板1の主表面に平行な方向のメモリセル領域100の面積を小さくすることができる。
【0049】
図27には、図26のXXVII−XXVII線断面のメモリセル領域100内の各素子のレイアウトが示されている。図27に示すように、XXVII−XXVII線断面においては、グラウンド配線層および絶縁膜は形成されておらず、プラグ14、プラグ18および19のみが素子として設けられている。なお、図27においては、メモリセル領域100は長方形であり、メモリセル領域100内の各素子は長方形の対角線の交点に対して点対称に配置されているとともに、層間絶縁膜176は描かれていない。また、図28には、図26のXXVIII−XXVIII線断面におけるメモリセル領域100内の各素子のレイアウトが示されている。図28に示すように、XXVIII−XXVIII線断面においては、記憶ノード層となる多結晶シリコン膜21とその周囲から所定の距離をおいて設けられたグラウンド配線層16の上面に形成された高融点金属シリサイド層51のみが示されている。なお、図28においては、メモリセル領域100は長方形であり、メモリセル領域100内の各素子は長方形の対角線の交点に対して点対称に配置されているとともに、層間絶縁膜20は描かれていない。
【0050】
このように、記憶ノード層となる多結晶シリコン膜21の外周から所定の距離内の領域以外の領域のほぼ全てにおいてグラウンド配線層16および高融点金属シリサイド層51が形成されているため、半導体装置の接地が安定するとともにグラウンド配線層の抵抗を小さくすることができる。
【0051】
次に、図29〜図33を用いて本実施の形態の半導体装置の製造方法を説明する。図29に示す構造は、図1に示す構造においてグラウンド配線層16となる多結晶シリコン膜が層間絶縁膜176内に設けられていないことのみが、実施の形態1の図2に示す構造と異なる。
【0052】
次に、図30に示すように、プラグ7の上面に至るホール30、コンタクトプラグ9の上面に至るホール31、およびコンタクトプラグ10の上面に至るホール32をそれぞれ形成する。次に、図31に示すように、ホール30、31、および32のそれぞれを埋込むとともに層間絶縁膜176の表面を覆うようにプラグを構成する材料が堆積される。
【0053】
次に、図32に示すように、フォトリソグラフィおよびエッチング技術を用いて層間絶縁膜176の上側に設けられた材料を所定のパターンに加工する。それにより、プラグ18および19ならびに記憶ノード層となる多結晶シリコン膜21とプラグ14とが分割される。次に、図33に示すように、プラグ14等の上表面をシリサイド化することにより、高融点金属シリサイド層51が形成される。
【0054】
一般に、グラウンド配線層の抵抗を小さくするためには、膜厚の大きな多結晶シリコン膜を堆積するか、または、グラウンド配線層の材料としてタングステンを用いることが考えられる。しかしながら、多結晶シリコン膜を金属配線層のように低抵抗なものにするためには、多結晶シリコン膜の膜厚は数千オングストローム以上である必要がある。また、グラウンド配線層の材料にタングステンを用いる場合には、そのエッチングが困難であるとともに、その上へ多結晶シリコン膜を減圧CVDで堆積させることができない。
【0055】
したがって、前述の実施の形態2または3のように、グラウンド配線層の上表面をシリサイド化することは、グラウンド配線層の抵抗を低下させるために、有効な手段である。
【0056】
最後に、本実施の形態のラッチ回路を備えた半導体装置の全体構成を図34に示す等価回路図を用いて説明する。図34に示すように、本実施の形態の半導体装置は、ビット線対15および115、ワード線W、電源電極Vcc、接地電極GND、一方のアクセストランジスタ4、他方のアクセストランジスタ104、一方のロードトランジスタ190、他方のロードトランジスタ90、一方のドライバトランジスタ5、および他方のドライバトランジスタ105を備えている。ワード線Wは、一方のアクセストランジスタ4のゲート電極4aおよび他方のアクセストランジスタ104のゲート電極104aのそれぞれに接続されている。ビット線15は、一方のアクセストランジスタ4のソース/ドレイン領域4cに接続されている。ビット線115は、他方のアクセストランジスタ104のソース/ドレイン領域104cに接続されている。
【0057】
一方のアクセストランジスタ4のソース/ドレイン領域4b、一方のロードトランジスタ190のソース/ドレイン領域122、一方のドライバトランジスタ5のソース/ドレイン領域5c、他方のロードトランジスタ90のゲート電極として機能する多結晶シリコン膜124、および他方のドライバトランジスタ105のゲート電極105aは、互いに、一方の記憶ノード層となる多結晶シリコン膜21によって接続されている。多結晶シリコン膜21には、一方のキャパシタ300aの一方のキャパシタ下部電極32aが接続されている。
【0058】
他方のアクセストランジスタ104のソース/ドレイン領域104b、他方のロードトランジスタ90のソース/ドレイン領域22、他方のドライバトランジスタ105のソース/ドレイン領域105c、一方のロードトランジスタ190のゲート電極として機能する多結晶シリコン膜24、および一方のドライバトランジスタ5のゲート電極5aは、互いに、他方の記憶ノード層となる多結晶シリコン膜121によって接続されている。多結晶シリコン膜121には、他方のキャパシタ300bの他方のキャパシタ下部電極32bが接続されている。
【0059】
電源電極Vccは、一方のロードトランジスタ190のソース/ドレイン領域122および他方のロードトランジスタ90のソース/ドレイン領域22のそれぞれに接続されている。接地電極GNDは、グラウンド配線層16を介して、一方のドライバトランジスタ5のソース/ドレイン領域5bおよび他方のドライバトランジスタ105のソース/ドレイン領域105bのそれぞれに接続されている。
【0060】
なお、一方のロードトランジスタ190と一方のドライバトランジスタ5とによってCMOS(Complementary Metal Oxide Slilicon)トランジスタが構成されているとともに、他方のロードトランジスタ90と他方のドライバトランジスタ105とによってCMOSトランジスタが構成されている。すなわち、一方のロードトランジスタ190、一方のドライバトランジスタ5、他方のロードトランジスタ90、および他方のドライバトランジスタ105によって、本発明のラッチ回路が構成されている。つまり、ラッチ回路は、電源電極Vccと接地電極GNDとの間に直列に接続された一方のロードトランジスタ190および一方のドライバトランジスタ5と、互いに直列に接続され、一方のロードトランジスタ190および一方のドライバトランジスタ5に並列に接続された他方のロードトランジスタ90および他方のドライバトランジスタ105とを有している。
【0061】
なお、図34に示す例では、一対のキャパシタ300aおよび300bが、それぞれ、一対の記憶ノード層としての多結晶シリコン膜21および121に接続されているメモリセル領域が示されているが、前述の一対のキャパシタ300aおよび300bを有していないメモリセル領域であっても、本発明の半導体装置に適用することは可能である。
【0062】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなく特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内のすべての変更が含まれることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【0063】
【図1】実施の形態1の半導体装置の構造を説明するための断面図(後述する図2〜図12のそれぞれのI−I線断面図)である。
【図2】図1のII−II線断面図である。
【図3】図1のIII−III線断面図である。
【図4】図1のIV−IV線断面図である。
【図5】図1のV−V線断面図である。
【図6】図1のVI−VI線断面図である。
【図7】図1のVII−VII線断面図である。
【図8】図1のVIII−VIII線断面図である。
【図9】図1のIX−IX線断面図である。
【図10】図1のX−X線断面図である。
【図11】図1のXI−XI線断面図である。
【図12】図1のXII−XII線断面図である。
【図13】図2のメモリセル領域100に隣接するメモリセル領域200を示す図である。
【図14】実施の形態1の半導体装置の製造方法を説明するための図である。
【図15】実施の形態1の半導体装置の製造方法を説明するための図である。
【図16】実施の形態1の半導体装置の製造方法を説明するための図である。
【図17】実施の形態1の半導体装置の製造方法を説明するための図である。
【図18】実施の形態1の半導体装置の製造方法を説明するための図である。
【図19】実施の形態2の半導体装置の構造を説明するための断面図(後述する図20のXIX−XIX線断面図である)である。
【図20】図19のXX−XX線断面図である。
【図21】実施の形態2の半導体装置の製造方法を説明するための図である。
【図22】実施の形態2の半導体装置の製造方法を説明するための図である。
【図23】実施の形態2の半導体装置の製造方法を説明するための図である。
【図24】実施の形態2の半導体装置の製造方法を説明するための図である。
【図25】実施の形態2の半導体装置の製造方法を説明するための図である。
【図26】実施の形態3の半導体装置の構造を説明するための断面図(後述する図27および図28のXXVI−XXVI線断面図である)である。
【図27】図26のXXVII−XXVII線断面図である。
【図28】図26のXXVIII−XXVIII線断面図である。
【図29】実施の形態3の半導体装置の製造方法を説明するための図である。
【図30】実施の形態3の半導体装置の製造方法を説明するための図である。
【図31】実施の形態3の半導体装置の製造方法を説明するための図である。
【図32】実施の形態3の半導体装置の製造方法を説明するための図である。
【図33】実施の形態3の半導体装置の製造方法を説明するための図である。
【図34】実施の形態のラッチ回路を備えた半導体装置の等価回路図である。
【符号の説明】
【0064】
16 グラウンド配線層、18,19 プラグ、18a,19a 絶縁膜、50 高融点金属シリサイド層。
【技術分野】
【0001】
本発明は、半導体装置に関し、特に、ラッチ回路を備えた半導体装置に関するものである。
【背景技術】
【0002】
従来より、半導体記憶装置としてDRAM(Dynamic Random Access Memory)が知られている(特許文献1参照)。また、別のタイプの半導体記憶装置としてSRAM(Statics Random Access Memory)が知られている(特許文献2参照)。SRAMにおいては、2本のビット線とグラウンド配線層とが同一の層に形成されている。
【特許文献1】特開2000−82802号公報
【特許文献2】特開昭62−163363号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0003】
前述のような2本のビット線とグラウンド配線層とが同一層に形成されている半導体装置においては、半導体基板の主表面の方向に平行な方向のメモリセルの面積を小さくすることができない。
【0004】
本発明は、上述のような問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、ラッチ回路を備えた半導体装置において、メモリセル領域の平面的な面積を小さくすることができる半導体装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0005】
本発明の半導体装置は、複数のメモリセル領域を有している。複数のメモリセル領域のそれぞれは、2進情報の論理レベルを記憶する一方の記憶部と、2進情報の論理レベルを記憶する他方の記憶部とを備えている。また、複数のメモリセル領域は、半導体基板の表面に位置し、ソース/ドレイン領域を有し、一方の記憶部がソース/ドレイン領域の一方に接続され、一方の記憶部に記憶される論理レベルを制御する一方のアクセストランジスタと、半導体基板の表面に位置し、ソース/ドレイン領域を有し、他方の記憶部がソース/ドレイン領域の一方に接続され、他方の記憶部に記憶される論理レベルを制御する他方のアクセストランジスタとを備えている。さらに、複数のメモリセル領域のそれぞれは、半導体基板の上方に位置し、一方の記憶部および他方の記憶部のそれぞれの論理レベルを保持するラッチ回路と、一方のアクセストランジスタのソース/ドレイン領域の他方に接続される一方のビット線と、他方のアクセストランジスタのソース/ドレイン領域の他方に接続される他方のビット線とを備えている。ラッチ回路の少なくとも一部分は、ビット線の上方に設けられている。一方のビット線および他方のビット線とは異なる層にグラウンド配線層が設けられている。この構成によれば、グラウンド配線層と2本のビット線とが別個の層に設けられているので、メモリセルの半導体基板の主表面に平行な方向の面積を小さくすることができる。
【0006】
ラッチ回路のそれぞれは、電源電極と接地電極との間に直列に接続された一方のロードトランジスタおよび一方のドライバトランジスタと、互いに直列に接続され、一方のロードトランジスタおよび一方のドライバトランジスタに並列に接続された他方のロードトランジスタおよび他方のドライバトランジスタと、半導体基板の主表面に対して垂直に延び、他方のロードトランジスタのゲート電極と一方のアクセストランジスタのソース/ドレイン領域とを接続する第1接続部と、半導体基板の主表面に対して垂直に延び、他方のロードトランジスタのゲート電極と他方のドライバトランジスタのゲート電極とを接続する第2接続部と、第1接続部および第2接続部がグラウンド配線層を貫通する2つの貫通領域と、2つの貫通領域のそれぞれの外周から所定の距離内に位置する2つの周辺領域とを有していることが望ましい。複数のメモリセル領域のそれぞれにおいては、2つの貫通領域および2つの周辺領域以外の全ての領域に、グラウンド配線層が形成されていることが望ましい。
【0007】
この構成によれば、グラウンド配線層はメモリセル領域内において占有することができる最大限の大きさを有しているため、半導体装置の接地状態を安定させることができる。
【0008】
また、グラウンド配線層は、2つの周辺領域のそれぞれの外周から所定の距離内に位置する2つの領域の外側の全ての領域において、その主表面にシリサイド層を有していることが望ましい。この構成によれば、グラウンド配線層の抵抗を極力小さくすることができる。
【0009】
また、ラッチ回路のそれぞれは、電源電極と接地電極との間に直列に接続された一方のロードトランジスタおよび一方のドライバトランジスタと、互いに直列に接続され、一方のロードトランジスタおよび一方のドライバトランジスタに並列に接続された他方のロードトランジスタおよび他方のドライバトランジスタと、半導体基板の主表面に対して垂直に延び、他方のロードトランジスタのゲート電極と一方のアクセストランジスタのソース/ドレイン領域とを接続する第1接続部と、半導体基板の主表面に対して垂直に延び、他方のロードトランジスタのゲート電極と他方のドライバトランジスタのゲート電極とを接続する第2接続部と、第1接続部および第2接続部の一部によって構成され、半導体基板の主表面と平行に延びる、記憶部の一部としての記憶ノード層とを有していることが望ましい。グラウンド配線層は、記憶ノード層と同一層に形成されていることが望ましい。この構成によれば、記憶ノード層とグラウンド配線層とを同じ工程において形成することができる。そのため、半導体装置の製造工程を短縮することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0010】
以下、図面を用いて、本発明の実施の形態の半導体装置を説明する。
【0011】
(実施の形態1)
まず、図1〜図18を用いて実施の形態1の半導体装置について説明する。
【0012】
図1を用いて、本実施の形態の半導体装置の断面構造を説明する。
【0013】
図1に示すように、本実施の形態の半導体装置は、半導体基板1と半導体基板1の主表面から所定の深さにかけて形成された素子分離絶縁膜2とを有している。素子分離絶縁膜2の上には、ゲート電極105aを有する本発明の他方のドライバトランジスタ105が設けられている。また、素子分離絶縁膜2の近傍には本発明の一方のアクセストランジスタ4が設けられている。一方のアクセストランジスタ4は、ゲート電極4aとソース/ドレイン領域4bおよび4cとを有している。また、一方のアクセストランジスタ4の近傍には一方のドライバトランジスタ5が形成されている。一方のドライバトランジスタ5は、ゲート電極5a、ソース/ドレイン領域5cおよび5bを有している。
【0014】
また、図1においては符号が付されていないが、他方のドライバトランジスタ105、一方のアクセストランジスタ4、一方のドライバトランジスタ5、およびドライバトランジスタ305のそれぞれは、側面および上面がセルフアラインコンタクトのエッチングストッパ膜となるシリコン窒化膜などの絶縁膜で覆われている。
【0015】
なお、図1においては、一点鎖線によって、メモリセル領域100とメモリセル領域200とが仕切られている。また、メモリセル領域100とメモリセル領域200との境界線を挟んでメモリセル領域200内のドライバトランジスタ305が設けられている。ドライバトランジスタ305は、ゲート電極305aとソース/ドレイン領域305cとを有している。
【0016】
他方のドライバトランジスタ105、一方のアクセストランジスタ4、一方のドライバトランジスタ5、およびメモリセル領域200内のドライバトランジスタ305は層間絶縁膜6の内部に埋込まれている。層間絶縁膜6には、層間絶縁膜6を上下に貫通し、ゲート電極105aに至るプラグ7が形成されている。層間絶縁膜6には、層間絶縁膜6を上下に貫通し、ソース/ドレイン領域4cに至るコンタクトプラグ8が形成されている。また、層間絶縁膜6には、層間絶縁膜6を上下に貫通し、ソース/ドレイン領域4bおよび5cに至るコンタクトプラグ9が形成されている。また、層間絶縁膜6には、層間絶縁膜6を上下に貫通し、ソース/ドレイン領域5bおよび305cに至るコンタクトプラグ10が形成されている。プラグ7ならびにコンタクトプラグ8、9、および10のそれぞれは、リンがドープされた多結晶シリコンからなる。
【0017】
また、層間絶縁膜6の上には、層間絶縁膜11が形成されている。また、層間絶縁膜11の上には層間絶縁膜13が形成されている。層間絶縁膜13および11内には、層間絶縁膜13を上下に貫通するとともに層間絶縁膜11を上下に貫通し、コンタクトプラグ10の上面に至るプラグ14が形成されている。また、層間絶縁膜11には、層間絶縁膜11を上下に貫通し、コンタクトプラグ8に至るプラグ12が形成されている。プラグ12の上面に接するようにビット線15が層間絶縁膜13内に埋込まれている。ビット線15はタングステンからなる。
【0018】
また、層間絶縁膜13の上にはリンがドープされた多結晶シリコン膜からなるグラウンド配線層16が形成されている。グラウンド配線層16の上には層間絶縁膜17が形成されている。層間絶縁膜17、グラウンド配線層16、層間絶縁膜13、および層間絶縁膜11のそれぞれを貫通し、プラグ7に至るプラグ18が形成されている。プラグ18は、リンがドープされた多結晶シリコン膜かならなる。プラグ18の外周面は絶縁膜18aによって覆われている。絶縁膜18aはシリコン窒化膜からなる。したがって、プラグ18とグラウンド配線層16とは絶縁膜18aによって絶縁されている。
【0019】
また、層間絶縁膜17、グラウンド配線層16、層間絶縁膜13、および層間絶縁膜11を貫通し、コンタクトプラグ9に至るプラグ19が形成されている。プラグ19は、リンがドープされた多結晶シリコン膜かならなる。プラグ19の外周面には絶縁膜19aが形成されている。したがって、プラグ19とグラウンド配線層16とは絶縁膜19aによって覆われている。絶縁膜19aはシリコン窒化膜からなる。また、層間絶縁膜17の上には、不純物を含む多結晶シリコン膜21が形成されている。また、多結晶シリコン膜22を覆うように絶縁膜23が形成されている。
【0020】
また、絶縁膜23の上には不純物を含む多結晶シリコン膜124が形成されている。多結晶シリコン膜124はゲート電極に相当し、絶縁膜23はゲート絶縁膜に相当し、多結晶シリコン膜22はソース/ドレイン領域に相当する。したがって、多結晶シリコン膜124、絶縁膜23、および多結晶シリコン膜22によって、他方のロードトランジスタ90が構成されている。他方のロードトランジスタ90は、TFT(Thin Film Transistor)である。また、他方のロードトランジスタ90のゲート電極に相当する多結晶シリコン膜124と一方の記憶ノード層に相当する多結晶シリコン膜21とは、プラグ25によって接続されている。また、多結晶シリコン膜124および絶縁膜23を覆うように層間絶縁膜26が形成されている。なお、プラグ25、多結晶シリコン膜21、プラグ19、およびコンタクトプラグ9によって、本発明の第1接続部が構成されている。また、プラグ25、多結晶シリコン膜21、プラグ18、およびプラグ7によって、本発明の第2接続部が構成されている。
【0021】
また、層間絶縁膜26には、層間絶縁膜26を貫通し、多結晶シリコン膜124に接続されたプラグ29が設けられている。また、層間絶縁膜26の上面には、シリコン窒化膜30が形成されている。シリコン窒化膜30の上には層間絶縁膜31が形成されている。層間絶縁膜31およびシリコン窒化膜30を貫通し、プラグ29に至るホールの表面に沿うように、他方のキャパシタ下部電極32aが形成されている。一方のキャパシタ下部電極32aの表面を覆うように一方のキャパシタ誘電体膜33aが形成されている。さらに、一方のキャパシタ誘電体膜33aの表面および層間絶縁膜31の上面を覆うようにキャパシタ上部電極34が形成されている。一方のキャパシタ下部電極32a、一方のキャパシタ誘電体膜33a、およびキャパシタ上部電極34により、一方のキャパシタ300aが構成されている。また、層間絶縁膜26には、一方のキャパシタ300aに対応する他方のキャパシタ300bが形成されている。他方のキャパシタ300bは、他方のキャパシタ下部電極32b、他方のキャパシタ誘電体膜33b、およびキャパシタ上部電極34によって構成されている。一方のキャパシタ300aは、一方の記憶ノードに接続されており、一方の記憶ノード(多結晶シリコン膜21)とともに、本発明の一方の記憶部を構成する。他方のキャパシタ300bは、一方の記憶ノードに対応する他方の記憶ノードに接続されており、他方の記憶ノードとともに、他方の記憶部を構成する。
【0022】
次に、図2〜図12を用いて半導体装置のメモリセル領域1つの平断面の構造を各層のそれぞれごとに説明する。なお、図1のII−II〜XII−XII線のそれぞれの断面が図2〜図12のそれぞれにこの順番で示されている。
【0023】
まず、図2を用いて、図1のII−II線断面における各素子のレイアウトを説明する。メモリセル領域100内には、半導体基板1が設けられており、半導体基板1の一部の領域はソース/ドレイン領域を構成する不純物拡散領域となっている。このメモリセル領域100内には、一方のドライバトランジスタ5、一方のアクセストランジスタ4、他方のドライバトランジスタ105、および他方のアクセストランジスタ104が形成されている。
【0024】
他方のドライバトランジスタ105は、ゲート電極105aとソース/ドレイン領域105bおよび105cとを有している。他方のアクセストランジスタ104は、ゲート電極104aとソース/ドレイン領域104bおよび104cとを有している。また、一方のドライバトランジスタ5は、ゲート電極5aとソース/ドレイン領域5bおよび5cとを有している。また、一方のアクセストランジスタ4は、ゲート電極4aとソース/ドレイン領域4bおよび4cとを有している。
【0025】
なお、図1におけるII−II線断面においては、本来は層間絶縁膜6がその断面に現われるはずであるが、層間絶縁膜6を取除き、その層間絶縁膜6の下側に位置する半導体基板1のソース/ドレイン領域をゲート電極に重ねて記載している。また、メモリセル領域100は長方形であり、メモリセル領域100内の各素子は、長方形の対角線の交点に対して点対称に配置されている。
【0026】
以降のメモリセル領域100の図3〜図12の平断面図のそれぞれにおいても、メモリセル領域100内の各素子は、長方形のメモリセル領域100の対角線の交点に対して点対称に配置されている。また、図2において、一点鎖線で示すI−I断面線によって切断された断面の構造が図1に表わされている。
【0027】
図3は、図1におけるIII−III線断面における各素子のレイアウトを示す図である。図3においては、プラグ7、コンタクトプラグ8、コンタクトプラグ9、およびコンタクトプラグ10の配置が示されている。メモリセル領域100内において、各素子が長方形の対角線に対して点対称に配置されていることについては、前述のとおりである。図3においては、層間絶縁膜6は描かれていない。図4は、図1におけるIV−IV線断面におけるメモリセル領域100内の各素子のレイアウトを示す図である。図4においては、プラグ18、絶縁膜18a、プラグ12、プラグ19、絶縁膜19aおよびプラグ14が示されている。図4においては、層間絶縁膜11は描かれていない。
【0028】
図5は、図1におけるV−V線断面のメモリセル領域100内の各素子のレイアウトを示す図である。図5においては、プラグ18、絶縁膜18a、ビット線15、プラグ19、および絶縁膜19a、およびプラグ14が示されている。図5においては、層間絶縁膜13は描かれていない。図6は、図1におけるVI−VI線断面におけるメモリセル領域100内の各素子のレイアウトを示す図である。図6においては、グラウンド配線層16、プラグ18、絶縁膜18a、プラグ19、および絶縁膜19aが示されている。図6のプラグ18および19のそれぞれが形成されている領域は、本発明の貫通領域であり、図6の絶縁膜18aおよび19aのそれぞれが形成されている領域が、本発明の周辺領域である。
【0029】
図7は、図1におけるVII−VII線断面におけるメモリセル領域100内の各素子のレイアウトを示す図である。図7には、プラグ18、絶縁膜18a、プラグ19、および絶縁膜19aが示されている。図7においては、層間絶縁膜17は描かれていない。図8は、図1におけるVIII−VIII線断面におけるメモリセル領域100内の各素子のレイアウトを示す図である。図8においては、本発明の一方の記憶ノード層を構成する多結晶シリコン膜21が示されている。図8においては、層間絶縁膜20は描かれていない。
【0030】
図9は、図1におけるIX−IX線断面におけるメモリセル領域100内の各素子のレイアウトを示す図である。図9においては、プラグ25が示されている。図9においては、層間絶縁膜20は描かれていない。図10は、図1におけるX−X線断面におけるメモリセル領域100内の各素子のレイアウトを示す図である。図10においては、他方のロードトランジスタ90のゲート電極を構成する多結晶シリコン膜124と他方のロードトランジスタ90のソース/ドレイン領域を構成する多結晶シリコン膜22が示されている。ただし、図10においては、本来、多結晶シリコン膜124の周囲には絶縁膜23が示されるはずだが、絶縁膜23および26を取除き、多結晶シリコン膜124の下側に位置する多結晶シリコン膜22が示されている。
【0031】
図11は、図1におけるXI−XI線断面におけるメモリセル領域100内の各素子のレイアウトを示す図である。図11においては、プラグ29が示されている。なお、図11においては、層間絶縁膜26は描かれていない。図12は、図1におけるXII−XII線断面におけるメモリセル領域100内の各素子(2つのキャパシタ)のレイアウトを示す図である。図12においては、一方のキャパシタ下部電極32a、キャパシタ誘電体膜33a、他方のキャパシタ下部電極32b、他方のキャパシタ誘電体膜33b、およびキャパシタ上部電極34が示されている。
【0032】
図13は、図2に示すメモリセル領域100に隣接するメモリセル領域200を示す図である。メモリセル領域200内には、ドライバトランジスタ205および305、ならびに、アクセストランジスタ204および304が示されている。ドライバトランジスタ205は、ゲート電極205a、ソース/ドレイン領域205bおよび205cを有している。アクセストランジスタ204は、ゲート電極204aおよびソース/ドレイン領域204bおよび204cを有している。アクセストランジスタ304は、ゲート電極304aとソース/ドレイン領域304bおよび304cとを有している。ドライバトランジスタ305は、ゲート電極305aとソース/ドレイン領域305bおよび305cとを有している。
【0033】
図2〜図12のそれぞれにおいて、メモリセル領域200は長方形であり、長方形の対角線の交点に対してメモリセル領域200内の各素子は点対称に配置されている。ただし、図2に示すメモリセル領域100と図13に示すメモリセル領域200とは、互いの境界線Yに対して鏡面対称のレイアウト配置となっている。また、メモリセル領域200の複数の層のそれぞれと、前述の図2〜図12の複数の層のそれぞれとは、メモリセル領域100とメモリセル領域200との境界線Yに対して鏡面対称のレイアウト配置となっている。前述の図2のメモリセル領域100によって仕切られる部分と図13のメモリセル領域200によって仕切られる部分とが1つのユニットであり、このユニットが多数設けられることによって半導体装置のメモリ領域が形成されている。
【0034】
次に、図14〜図18を用いて実施の形態1の半導体装置の製造方法を説明する。まず、図14に示す構造が形成される。この図14に示す構造においては、層間絶縁膜13の上にグラウンド配線層16となる多結晶シリコン膜がメモリセル領域100の全域にわたって形成されている。また、グラウンド配線層16の上には、層間絶縁膜17が形成されている。
【0035】
次に、図15に示すように、層間絶縁膜17およびグラウンド配線層16、層間絶縁膜13、および層間絶縁膜11のそれぞれを貫通し、プラグ7に至るホール30を形成するとともに、層間絶縁膜17およびグラウンド配線層16、層間絶縁膜13、および層間絶縁膜11のそれぞれを貫通し、コンタクトプラグ9に至るホール31を形成する。次に、ホール30の内周面に絶縁膜18aを形成するとともに、ホール31の内周面に絶縁膜19aを形成する。この構造が図16に示されている。
【0036】
次に、図17に示すように、絶縁膜18aによって形成されるホールを埋め込むプラグ、絶縁膜19aによって形成されるホールを埋め込むプラグ、および記憶ノード層となる膜からなる一体構造189を形成する。次に、図18に示すように、一体構造189を加工することによって、プラグ18および19ならびに多結晶シリコン膜21を形成する。その後、順次工程が実施され、図1に示す構造が形成される。さらに、アルミニウム配線およびキャパシタが形成される。
【0037】
上記のような本実施の形態の半導体装置によれば、図5に示すビット線15および別のビット線とは別のレイヤーに、図6に示すようにグラウンド配線層16が形成されている。そのため、メモリセル領域100の半導体基板1の主表面に対して平行な方向の面積を小さくすることができる。また、グラウンド配線層16は、図6に示すように、メモリセル領域100の内側の領域であって、プラグ18および19の周辺以外の全ての領域に形成されている。そのため、グラウンド配線層16の面積を極力大きくすることができるため、半導体装置の接地を安定させることができる。
【0038】
(実施の形態2)
次に、図19〜図25を用いて実施の形態2の半導体装置を説明する。まず、図19を用いて、実施の形態2の半導体装置の構造を説明する。
【0039】
図19に示すように、本実施の形態の半導体装置の構造は、図1に示す実施の形態1の半導体装置の構造とほぼ同様である。本実施の形態の半導体装置は、グラウンド配線層16の上表面に高融点金属シリサイド層50を有することのみが実施の形態1の半導体装置と異なる。その他の構造に関しては、実施の形態1の半導体装置と本実施の形態の半導体装置とは全く同様である。なお、高融点金属シリサイド層50はチタンシリサイドまたはニッケルシリサイドからなる。本実施の形態の半導体装置は、前述のように、グラウンド配線層16の上表面に高融点金属シリサイド層50を有しているため、グラウンド配線層16の電気抵抗が実施の形態1のグラウンド配線層16の電気抵抗よりも低くなっている。
【0040】
また、高融点金属シリサイド層50は、絶縁膜18aおよび絶縁膜19aのそれぞれから所定の距離までの領域の外側の領域に形成されている。したがって、図22を用いて、後述するような、プラグ18および19のそれぞれを形成するためのホール30および31を形成するときに、高融点金属シリサイド層50がホール30および31の形成に支障になることが防止されている。
【0041】
次に、図20を用いて、図19のXX−XX線断面内における各素子のレイアウトを説明する。図20に示すように、メモリセル領域100内には、プラグ18、プラグ19、絶縁膜18a、絶縁膜19a、グラウンド配線層16、および高融点金属シリサイド層50が配置されている。前述したように、図20においては、メモリセル領域100内の絶縁膜18aおよび19aのそれぞれから所定の距離をおいた領域の全てに高融点金属シリサイド層50が形成されている。したがって、グラウンド配線層16の抵抗を最も効率的に低下させることができる。なお、図20においては、メモリセル領域100は長方形であり、メモリセル領域100内の各素子は長方形の対角線の交点に対して点対称に配置されているとともに、層間絶縁膜17は描かれておらず、グランド配線層16が示されている。
【0042】
次に、図21〜図25を用いて本実施の形態の半導体装置の製造方法を説明する。図21に示す構造は、実施の形態1の図14に示す構造とほぼ同様である。本実施の形態においては、グラウンド配線層16となる多結晶シリコン膜の上に高融点金属シリサイド層50が形成されていることのみが異なる。ただし、この高融点金属シリサイド層50は、グラウンド配線層16となる多結晶シリコン膜の表面の全面に形成されているわけではなく、プラグ7およびコンタクトプラグ9のそれぞれの上方の領域において、ホール30および31が形成される領域のそれぞれから所定の距離内の領域の外側の全ての領域に形成されている。
【0043】
次に、図22に示すように、ホール30および31を形成する。このとき、高融点金属シリサイド層50はホール30および31の外周から所定の距離を置いた領域にのみ形成されているため、高融点金属シリサイド層50がホール30および31のそれぞれの形成の支障になることが防止されている。
【0044】
次に、図23に示すように、ホール30の内周面に沿うように絶縁膜18aを形成するとともに、ホール30の内周面に沿うように絶縁膜19aを形成する。次に、図24に示すように、絶縁膜18aが形成するホールを埋込むプラグを形成し、絶縁膜19aが形成するホールを埋込むプラグを形成するとともに、プラグ18の上部とプラグ19の上部とを接続する一方の記憶ノード層となる多結晶シリコン膜を形成する。つまり、2つのプラグと多結晶シリコン膜との一体構造189が形成される。次に、図25に示すように、前述の一体構造189を加工することにより、プラグ18および19ならびに多結晶シリコン膜21を形成する。その後、順次工程が実施され、図19に示す構造の半導体装置が形成される。
【0045】
なお、本実施の形態では、グラウンド配線層がシリサイド化されているが、電源配線層(Vcc)がシリサイド化されてもよい。
【0046】
(実施の形態3)
次に、図26〜図33を用いて実施の形態3の半導体装置を説明する。
【0047】
まず、図26を用いて本実施の形態の半導体装置の構造を説明する。図26に示す本実施の形態の半導体装置の構造は、図1に示す実施の形態1の半導体装置の構造とほぼ同様である。したがって、本実施の形態においては、実施の形態1の半導体装置と異なる部分の説明のみがなされる。本実施の形態の半導体装置においては、図26に示すように、グラウンド配線層16と記憶ノード層となる多結晶シリコン膜21とが同一層に形成されている。すなわち、本実施の形態の半導体装置においては、プラグ14が、実施の形態1の図1に示す構造の半導体装置よりも上方に延び、記憶ノード層となる多結晶シリコン膜21と同じ位置まで至っている。また、層間絶縁膜176が層間絶縁膜13の上に形成され、層間絶縁膜176の上に多結晶シリコン膜21が形成されている。
【0048】
また、プラグ14の上部を構成するグラウンド配線層16の上面には高融点金属シリサイド層51が形成されている。このような本実施の形態の半導体装置においても、ビット線15および別のビット線が形成される層と別の層にグラウンド配線層16が形成されている。そのため、1つの層においては2本のビット線のみがメモリセル領域100を横切る。したがって、実施の形態の半導体装置と同様に、本実施の形態の半導体装置においても、半導体基板1の主表面に平行な方向のメモリセル領域100の面積を小さくすることができる。
【0049】
図27には、図26のXXVII−XXVII線断面のメモリセル領域100内の各素子のレイアウトが示されている。図27に示すように、XXVII−XXVII線断面においては、グラウンド配線層および絶縁膜は形成されておらず、プラグ14、プラグ18および19のみが素子として設けられている。なお、図27においては、メモリセル領域100は長方形であり、メモリセル領域100内の各素子は長方形の対角線の交点に対して点対称に配置されているとともに、層間絶縁膜176は描かれていない。また、図28には、図26のXXVIII−XXVIII線断面におけるメモリセル領域100内の各素子のレイアウトが示されている。図28に示すように、XXVIII−XXVIII線断面においては、記憶ノード層となる多結晶シリコン膜21とその周囲から所定の距離をおいて設けられたグラウンド配線層16の上面に形成された高融点金属シリサイド層51のみが示されている。なお、図28においては、メモリセル領域100は長方形であり、メモリセル領域100内の各素子は長方形の対角線の交点に対して点対称に配置されているとともに、層間絶縁膜20は描かれていない。
【0050】
このように、記憶ノード層となる多結晶シリコン膜21の外周から所定の距離内の領域以外の領域のほぼ全てにおいてグラウンド配線層16および高融点金属シリサイド層51が形成されているため、半導体装置の接地が安定するとともにグラウンド配線層の抵抗を小さくすることができる。
【0051】
次に、図29〜図33を用いて本実施の形態の半導体装置の製造方法を説明する。図29に示す構造は、図1に示す構造においてグラウンド配線層16となる多結晶シリコン膜が層間絶縁膜176内に設けられていないことのみが、実施の形態1の図2に示す構造と異なる。
【0052】
次に、図30に示すように、プラグ7の上面に至るホール30、コンタクトプラグ9の上面に至るホール31、およびコンタクトプラグ10の上面に至るホール32をそれぞれ形成する。次に、図31に示すように、ホール30、31、および32のそれぞれを埋込むとともに層間絶縁膜176の表面を覆うようにプラグを構成する材料が堆積される。
【0053】
次に、図32に示すように、フォトリソグラフィおよびエッチング技術を用いて層間絶縁膜176の上側に設けられた材料を所定のパターンに加工する。それにより、プラグ18および19ならびに記憶ノード層となる多結晶シリコン膜21とプラグ14とが分割される。次に、図33に示すように、プラグ14等の上表面をシリサイド化することにより、高融点金属シリサイド層51が形成される。
【0054】
一般に、グラウンド配線層の抵抗を小さくするためには、膜厚の大きな多結晶シリコン膜を堆積するか、または、グラウンド配線層の材料としてタングステンを用いることが考えられる。しかしながら、多結晶シリコン膜を金属配線層のように低抵抗なものにするためには、多結晶シリコン膜の膜厚は数千オングストローム以上である必要がある。また、グラウンド配線層の材料にタングステンを用いる場合には、そのエッチングが困難であるとともに、その上へ多結晶シリコン膜を減圧CVDで堆積させることができない。
【0055】
したがって、前述の実施の形態2または3のように、グラウンド配線層の上表面をシリサイド化することは、グラウンド配線層の抵抗を低下させるために、有効な手段である。
【0056】
最後に、本実施の形態のラッチ回路を備えた半導体装置の全体構成を図34に示す等価回路図を用いて説明する。図34に示すように、本実施の形態の半導体装置は、ビット線対15および115、ワード線W、電源電極Vcc、接地電極GND、一方のアクセストランジスタ4、他方のアクセストランジスタ104、一方のロードトランジスタ190、他方のロードトランジスタ90、一方のドライバトランジスタ5、および他方のドライバトランジスタ105を備えている。ワード線Wは、一方のアクセストランジスタ4のゲート電極4aおよび他方のアクセストランジスタ104のゲート電極104aのそれぞれに接続されている。ビット線15は、一方のアクセストランジスタ4のソース/ドレイン領域4cに接続されている。ビット線115は、他方のアクセストランジスタ104のソース/ドレイン領域104cに接続されている。
【0057】
一方のアクセストランジスタ4のソース/ドレイン領域4b、一方のロードトランジスタ190のソース/ドレイン領域122、一方のドライバトランジスタ5のソース/ドレイン領域5c、他方のロードトランジスタ90のゲート電極として機能する多結晶シリコン膜124、および他方のドライバトランジスタ105のゲート電極105aは、互いに、一方の記憶ノード層となる多結晶シリコン膜21によって接続されている。多結晶シリコン膜21には、一方のキャパシタ300aの一方のキャパシタ下部電極32aが接続されている。
【0058】
他方のアクセストランジスタ104のソース/ドレイン領域104b、他方のロードトランジスタ90のソース/ドレイン領域22、他方のドライバトランジスタ105のソース/ドレイン領域105c、一方のロードトランジスタ190のゲート電極として機能する多結晶シリコン膜24、および一方のドライバトランジスタ5のゲート電極5aは、互いに、他方の記憶ノード層となる多結晶シリコン膜121によって接続されている。多結晶シリコン膜121には、他方のキャパシタ300bの他方のキャパシタ下部電極32bが接続されている。
【0059】
電源電極Vccは、一方のロードトランジスタ190のソース/ドレイン領域122および他方のロードトランジスタ90のソース/ドレイン領域22のそれぞれに接続されている。接地電極GNDは、グラウンド配線層16を介して、一方のドライバトランジスタ5のソース/ドレイン領域5bおよび他方のドライバトランジスタ105のソース/ドレイン領域105bのそれぞれに接続されている。
【0060】
なお、一方のロードトランジスタ190と一方のドライバトランジスタ5とによってCMOS(Complementary Metal Oxide Slilicon)トランジスタが構成されているとともに、他方のロードトランジスタ90と他方のドライバトランジスタ105とによってCMOSトランジスタが構成されている。すなわち、一方のロードトランジスタ190、一方のドライバトランジスタ5、他方のロードトランジスタ90、および他方のドライバトランジスタ105によって、本発明のラッチ回路が構成されている。つまり、ラッチ回路は、電源電極Vccと接地電極GNDとの間に直列に接続された一方のロードトランジスタ190および一方のドライバトランジスタ5と、互いに直列に接続され、一方のロードトランジスタ190および一方のドライバトランジスタ5に並列に接続された他方のロードトランジスタ90および他方のドライバトランジスタ105とを有している。
【0061】
なお、図34に示す例では、一対のキャパシタ300aおよび300bが、それぞれ、一対の記憶ノード層としての多結晶シリコン膜21および121に接続されているメモリセル領域が示されているが、前述の一対のキャパシタ300aおよび300bを有していないメモリセル領域であっても、本発明の半導体装置に適用することは可能である。
【0062】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなく特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内のすべての変更が含まれることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【0063】
【図1】実施の形態1の半導体装置の構造を説明するための断面図(後述する図2〜図12のそれぞれのI−I線断面図)である。
【図2】図1のII−II線断面図である。
【図3】図1のIII−III線断面図である。
【図4】図1のIV−IV線断面図である。
【図5】図1のV−V線断面図である。
【図6】図1のVI−VI線断面図である。
【図7】図1のVII−VII線断面図である。
【図8】図1のVIII−VIII線断面図である。
【図9】図1のIX−IX線断面図である。
【図10】図1のX−X線断面図である。
【図11】図1のXI−XI線断面図である。
【図12】図1のXII−XII線断面図である。
【図13】図2のメモリセル領域100に隣接するメモリセル領域200を示す図である。
【図14】実施の形態1の半導体装置の製造方法を説明するための図である。
【図15】実施の形態1の半導体装置の製造方法を説明するための図である。
【図16】実施の形態1の半導体装置の製造方法を説明するための図である。
【図17】実施の形態1の半導体装置の製造方法を説明するための図である。
【図18】実施の形態1の半導体装置の製造方法を説明するための図である。
【図19】実施の形態2の半導体装置の構造を説明するための断面図(後述する図20のXIX−XIX線断面図である)である。
【図20】図19のXX−XX線断面図である。
【図21】実施の形態2の半導体装置の製造方法を説明するための図である。
【図22】実施の形態2の半導体装置の製造方法を説明するための図である。
【図23】実施の形態2の半導体装置の製造方法を説明するための図である。
【図24】実施の形態2の半導体装置の製造方法を説明するための図である。
【図25】実施の形態2の半導体装置の製造方法を説明するための図である。
【図26】実施の形態3の半導体装置の構造を説明するための断面図(後述する図27および図28のXXVI−XXVI線断面図である)である。
【図27】図26のXXVII−XXVII線断面図である。
【図28】図26のXXVIII−XXVIII線断面図である。
【図29】実施の形態3の半導体装置の製造方法を説明するための図である。
【図30】実施の形態3の半導体装置の製造方法を説明するための図である。
【図31】実施の形態3の半導体装置の製造方法を説明するための図である。
【図32】実施の形態3の半導体装置の製造方法を説明するための図である。
【図33】実施の形態3の半導体装置の製造方法を説明するための図である。
【図34】実施の形態のラッチ回路を備えた半導体装置の等価回路図である。
【符号の説明】
【0064】
16 グラウンド配線層、18,19 プラグ、18a,19a 絶縁膜、50 高融点金属シリサイド層。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
複数のメモリセル領域を有する半導体装置であって、
前記複数のメモリセル領域のそれぞれは、
2進情報の論理レベルを記憶する一方の記憶部と
2進情報の論理レベルを記憶する他方の記憶部と、
半導体基板の表面に位置し、ソース/ドレイン領域を有し、前記一方の記憶部がソース/ドレイン領域の一方に接続され、前記一方の記憶部に記憶される論理レベルを制御する一方のアクセストランジスタと、
半導体基板の表面に位置し、ソース/ドレイン領域を有し、前記他方の記憶部がソース/ドレイン領域の一方に接続され、前記他方の記憶部に記憶される論理レベルを制御する他方のアクセストランジスタと、
前記半導体基板の上方に位置し、前記一方の記憶部および前記他方の記憶部のそれぞれの前記論理レベルを保持するラッチ回路と、
前記一方のアクセストランジスタの前記ソース/ドレイン領域の他方に接続される一方のビット線と、
前記他方のアクセストランジスタの前記ソース/ドレイン領域の他方に接続される他方のビット線とを備え、
前記ラッチ回路の少なくとも一部分が前記ビット線の上方に設けられ、
前記一方のビット線および前記他方のビット線とは異なる層にグラウンド配線層が設けられた、半導体装置。
【請求項2】
前記ラッチ回路のそれぞれは、
電源電極と接地電極との間に直列に接続された一方のロードトランジスタおよび一方のドライバトランジスタと、
互いに直列に接続され、前記一方のロードトランジスタおよび前記一方のドライバトランジスタに並列に接続された他方のロードトランジスタおよび他方のドライバトランジスタと、
前記半導体基板の主表面に対して垂直に延び、前記他方のロードトランジスタのゲート電極と前記一方のアクセストランジスタのソース/ドレイン領域とを接続する第1接続部と、
前記半導体基板の主表面に対して垂直に延び、前記他方のロードトランジスタのゲート電極と前記他方のドライバトランジスタのゲート電極とを接続する第2接続部と、
前記第1接続部および前記第2接続部が前記グラウンド配線層を貫通する2つの貫通領域と、
前記2つの貫通領域のそれぞれの外周から所定の距離内に位置する2つの周辺領域とを有し、
前記複数のメモリセル領域のそれぞれにおいては、前記2つの貫通領域および前記2つの周辺領域以外の全ての領域に、前記グラウンド配線層が形成されている、請求項1に記載の半導体装置。
【請求項3】
前記グラウンド配線層は、前記2つの周辺領域のそれぞれの外周から所定の距離内に位置する2つの領域の外側の全ての領域において、その主表面にシリサイド層を有する、請求項2に記載の半導体装置。
【請求項4】
前記ラッチ回路のそれぞれは、
電源電極と接地電極との間に直列に接続された一方のロードトランジスタおよび一方のドライバトランジスタと、
互いに直列に接続され、前記一方のロードトランジスタおよび前記一方のドライバトランジスタに並列に接続された他方のロードトランジスタおよび他方のドライバトランジスタと、
前記半導体基板の主表面に対して垂直に延び、前記他方のロードトランジスタのゲート電極と前記一方のアクセストランジスタのソース/ドレイン領域とを接続する第1接続部と、
前記半導体基板の主表面に対して垂直に延び、前記他方のロードトランジスタのゲート電極と前記他方のドライバトランジスタのゲート電極とを接続する第2接続部と、
前記第1接続部および前記第2接続部の一部によって構成され、前記半導体基板の主表面と平行に延びる、前記記憶部の一部としての記憶ノード層とを有し、
前記グラウンド配線層は、前記記憶ノード層と同一層に形成されている、請求項1に記載の半導体装置。
【請求項1】
複数のメモリセル領域を有する半導体装置であって、
前記複数のメモリセル領域のそれぞれは、
2進情報の論理レベルを記憶する一方の記憶部と
2進情報の論理レベルを記憶する他方の記憶部と、
半導体基板の表面に位置し、ソース/ドレイン領域を有し、前記一方の記憶部がソース/ドレイン領域の一方に接続され、前記一方の記憶部に記憶される論理レベルを制御する一方のアクセストランジスタと、
半導体基板の表面に位置し、ソース/ドレイン領域を有し、前記他方の記憶部がソース/ドレイン領域の一方に接続され、前記他方の記憶部に記憶される論理レベルを制御する他方のアクセストランジスタと、
前記半導体基板の上方に位置し、前記一方の記憶部および前記他方の記憶部のそれぞれの前記論理レベルを保持するラッチ回路と、
前記一方のアクセストランジスタの前記ソース/ドレイン領域の他方に接続される一方のビット線と、
前記他方のアクセストランジスタの前記ソース/ドレイン領域の他方に接続される他方のビット線とを備え、
前記ラッチ回路の少なくとも一部分が前記ビット線の上方に設けられ、
前記一方のビット線および前記他方のビット線とは異なる層にグラウンド配線層が設けられた、半導体装置。
【請求項2】
前記ラッチ回路のそれぞれは、
電源電極と接地電極との間に直列に接続された一方のロードトランジスタおよび一方のドライバトランジスタと、
互いに直列に接続され、前記一方のロードトランジスタおよび前記一方のドライバトランジスタに並列に接続された他方のロードトランジスタおよび他方のドライバトランジスタと、
前記半導体基板の主表面に対して垂直に延び、前記他方のロードトランジスタのゲート電極と前記一方のアクセストランジスタのソース/ドレイン領域とを接続する第1接続部と、
前記半導体基板の主表面に対して垂直に延び、前記他方のロードトランジスタのゲート電極と前記他方のドライバトランジスタのゲート電極とを接続する第2接続部と、
前記第1接続部および前記第2接続部が前記グラウンド配線層を貫通する2つの貫通領域と、
前記2つの貫通領域のそれぞれの外周から所定の距離内に位置する2つの周辺領域とを有し、
前記複数のメモリセル領域のそれぞれにおいては、前記2つの貫通領域および前記2つの周辺領域以外の全ての領域に、前記グラウンド配線層が形成されている、請求項1に記載の半導体装置。
【請求項3】
前記グラウンド配線層は、前記2つの周辺領域のそれぞれの外周から所定の距離内に位置する2つの領域の外側の全ての領域において、その主表面にシリサイド層を有する、請求項2に記載の半導体装置。
【請求項4】
前記ラッチ回路のそれぞれは、
電源電極と接地電極との間に直列に接続された一方のロードトランジスタおよび一方のドライバトランジスタと、
互いに直列に接続され、前記一方のロードトランジスタおよび前記一方のドライバトランジスタに並列に接続された他方のロードトランジスタおよび他方のドライバトランジスタと、
前記半導体基板の主表面に対して垂直に延び、前記他方のロードトランジスタのゲート電極と前記一方のアクセストランジスタのソース/ドレイン領域とを接続する第1接続部と、
前記半導体基板の主表面に対して垂直に延び、前記他方のロードトランジスタのゲート電極と前記他方のドライバトランジスタのゲート電極とを接続する第2接続部と、
前記第1接続部および前記第2接続部の一部によって構成され、前記半導体基板の主表面と平行に延びる、前記記憶部の一部としての記憶ノード層とを有し、
前記グラウンド配線層は、前記記憶ノード層と同一層に形成されている、請求項1に記載の半導体装置。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】
【図22】
【図23】
【図24】
【図25】
【図26】
【図27】
【図28】
【図29】
【図30】
【図31】
【図32】
【図33】
【図34】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】
【図22】
【図23】
【図24】
【図25】
【図26】
【図27】
【図28】
【図29】
【図30】
【図31】
【図32】
【図33】
【図34】
【公開番号】特開2006−86267(P2006−86267A)
【公開日】平成18年3月30日(2006.3.30)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2004−268128(P2004−268128)
【出願日】平成16年9月15日(2004.9.15)
【出願人】(503121103)株式会社ルネサステクノロジ (4,790)
【Fターム(参考)】
【公開日】平成18年3月30日(2006.3.30)
【国際特許分類】
【出願日】平成16年9月15日(2004.9.15)
【出願人】(503121103)株式会社ルネサステクノロジ (4,790)
【Fターム(参考)】
[ Back to top ]