JPH04215473A - スタティックram - Google Patents

スタティックram

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JPH04215473A
JPH04215473A JP2410400A JP41040090A JPH04215473A JP H04215473 A JPH04215473 A JP H04215473A JP 2410400 A JP2410400 A JP 2410400A JP 41040090 A JP41040090 A JP 41040090A JP H04215473 A JPH04215473 A JP H04215473A
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static ram
transistors
soi layer
driver
gate
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Toshiyuki Nishihara
利幸 西原
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Sony Corp
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、スタティックRAM、
特にセル面積を小さくできる新規なスタティックRAM
に関する。
【0002】
【従来の技術】スタティックRAMは一般にドライバト
ランジスタ及びスイッチングトランジスタがバルク(半
導体基板)に形成され、これ等のゲート電極は半導体基
板の同じ表面に同時に形成されるのが普通である。
【0003】図10はスタティックRAMセルの従来例
の平面図、図11はスタティックRAMセルの回路図(
従来例、本発明を問わず)である。尚、図10の下部左
隅の部分は各セルをFにより表わして配置を示す配置図
であり、この配置図の4個のセルのうちの右下部のセル
を図10により示した。
【0004】図10(及び後述する図2)において、左
へ行くに従い下るハッチングが施された部分は例えばポ
リサイドからなる配線層で、スイッチングトランジスタ
Q1、Q2のゲート電極(ワードライン)、ドライバト
ランジスタQ3、Q4のゲート電極を成している。梨地
模様の部分はフィールド領域、フィールド領域以外の白
の部分はソース、ドレインを成す拡散領域である。右に
行くに従い下るハッチングが施された部分はVss及び
ビット線のコンタクトであり、矩形及びそれの対角線の
部分はゲート電極と半導体基板とのコンタクト部分であ
り、従来においては各メモリセル当り少なくとも3箇所
必要であった。図中a、b、c、dはノードを示す。 尚、例えば多結晶シリコンからなる高抵抗負荷R1、R
2、は、ドライバトランジスタQ3、Q4のゲート電極
に重ねて形成され、セルサイズに影響を及ぼさないので
図示を省略した。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】ところで、スタティッ
クRAMに対して集積度の向上の要求は強まる一方であ
るが、その要求に応えることが難しくなりつつある。こ
れは、従来のスタティックRAMにおいてドライバトラ
ンジスタとスイッチングトランジスタのゲート電極が同
じ層として形成されているのでドライバトランジスタと
スイッチングトランジスタの配置が強く制約されている
ことが主たる原因となっている。そして、それは第1に
、ドライバトランジスタとスイッチングトランジスタの
ゲート電極間に充分な間隙を必要とし集積度の妨げにな
り、第2に、ゲート電極と基板とのコンタクトの数がど
うしても1セル当り3個も必要となってしまい、この3
個のコンタクト部e、f、gが無視できない面積を占有
してしまうことにつながるのである。
【0006】ちなみに、第1のコンタクト部eはドライ
バトランジスタQ4のドレインdとドライバトランジス
タQ3のゲート電極とのコンタクトをし、第2のコンタ
クト部fはドライバトランジスタQ3のドレインcとド
ライバトランジスタQ4のゲート電極とのコンタクトを
し、第3のコンタクト部gはドライバトランジスタQ3
のゲート電極とスイッチングトランジスタQ2の反ビッ
ト線側のソース領域とのコンタクトをする。このコンタ
クト部は従来のスタティックRAMでは各セル毎に3個
e、f、g必ず必要であった。
【0007】本発明はこのような問題点を解決すべく為
されたものであり、セル面積を狭くしてスタティックR
AMの大記憶容量化、高密度化を図ることを目的とする
。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明スタティックRA
Mは、SOI層にスイッチングトランジスタとドライバ
トランジスタを形成し、これ等のゲート電極を該SOI
層の互いに逆の面に形成したことを特徴とする。
【0009】
【実施例】以下、本発明スタティックRAMを、図示実
施例に従って詳細に説明する。図1は本発明スタティッ
クRAMの一つの実施例を示す断面図、図2はレイアウ
ト例を示す平面図である。図において、1はシリコン半
導体基板、2は貼り合せ用ポリシリコン層、3は絶縁膜
、4はポリシリコンからなる高抵抗負荷素子、5は絶縁
膜、6はスイッチングトランジスタQ1あるいはQ2の
ポリサイドからなるゲート電極で、6aがポリシリコン
層、6bが例えばタングステンシリサイド層であり、該
ゲート電極6は図2では極太の実線で示されている。 7はSOI層8の裏面に形成されたところのスイッチン
グトランジスタのゲート絶縁膜である。9は埋め込みに
より形成された素子分離絶縁膜、10はSOI層8にn
型の不純物をドープすることにより形成されたソース/
ドレイン領域である。SOI層8にはスイッチングトラ
ンジスタQ1、Q2とドライバトランジスタQ3、Q4
の両方のソース/ドレイン領域10が形成されている。 11はSOI層8の表面に形成されたところのドライバ
トランジスタのゲート絶縁膜である。このゲート絶縁膜
11は図面では差違をはっきりつけなかったが上記ゲー
ト絶縁膜7よりも膜厚が薄くされている。これは、スイ
ッチングトランジスタQ1、Q2にとってはスイッチン
グ動作を安定にするためゲート絶縁膜7を稍厚めに形成
することが望ましいのに対してドライバトランジスタQ
3、Q4にとっては高速性等を確保するためゲート絶縁
膜11を薄めに形成することが望ましいためである。1
2はゲート絶縁膜11表面に形成されたところのドライ
バトランジスタのポリサイドからなるゲート電極であり
、12aはポリシリコン膜、12bはタングステンシリ
サイド膜である。
【0010】このように、本スタティックRAMはウエ
ハボンディングにより形成されたSOI層8にスイッチ
ングトランジスタ及びドライバトランジスタを形成し、
そして、該SOI層8の裏面にスイッチングトランジス
タのゲート電極6を、SOI層8の表面にドライバトラ
ンジスタのゲート電極12を形成したので、必然的にド
ライバトランジスタQ3、Q4とスイッチングトランジ
スタQ1、Q2の配置に対しての拘束が従来よりも弱く
なり、図2に示すようにドライバトランジスタQ3、Q
4のゲート電極と、スイッチングトランジスタQ1、Q
2のゲート電極(ワード線)6との上から見た間隔をき
わめて狭くできる。しかも、SOI層8へのゲート電極
のコンタクト部は、ドライバトランジスタQ3のゲート
電極をスイッチングトランジスタQ2、ドライバトラン
ジスタQ4のソース/ドレイン領域に接続するコンタク
トgと、ドライバトランジスタQ4とゲート電極をスイ
ッチングトランジスタQ1、ドライバトランジスタQ3
のソース/ドレイン領域に接続するコンタクトfの2個
のみで済むのでコンタクト部の占有面積は狭くなる。以
上のことからセル面積は実際に従来よりも20〜30%
狭くすることが可能になった。
【0011】また、ドライバトランジスタQ3、Q4の
ゲート電極6と、スイッチングトランジスタQ1、Q2
のゲート電極12とがSOI層8の逆の面に形成され、
ドライバトランジスタとスイッチングトランジスタとが
全く別のゲート絶縁膜7、11を有している。従って、
ゲート絶縁膜7、11の膜厚を各別に設定することによ
りドライバトランジスタQ3、Q4にはそれに最適の膜
厚を有するゲート絶縁膜11を、スイッチングトランジ
スタQ1、Q2にはそれに最適の膜厚を有するゲート絶
縁膜7を形成することができ、スタティックRAMの性
能をより高めることができる。
【0012】図3乃至図10は第1図に示したスタティ
ックRAMの製造方法を工程順に示す断面図である。 (1)SOI層となる半導体基板13を形成し、その表
面部を選択的にエッチングし、エッチング部に絶縁膜を
埋め込むことにより図3に示すように素子分離絶縁膜を
形成する。 (2)次に、加熱酸化によりゲート絶縁膜7を形成し、
スイッチングトランジスタのゲート電極6(6a、6b
からなる)を形成し、その後図4に示すように絶縁膜5
で半導体基板13上を覆う。 (3)次に、上記絶縁膜5にコンタクトホール5aを形
成し、しかる後図5に示すようにポリシリコンからなる
高抵抗負荷膜4を形成する。 (4)次に、高抵抗負荷膜4側の表面上を絶縁膜3で覆
い、更にウエハボンディング用のポリシリコン層2を形
成し、半導体基板13を該ポリシリコン層2表面にて別
の半導体基板1の表面に貼り合わせる。図6は半導体基
板13を上側にしてウエハボンディング後の状態を示す
。
【0013】 (5)次に、半導体基板13の裏面に研磨することによ
り図7に示すようにSOI層8を形成する。研磨された
面をもってSOI層8の表面とし、その反対側の面をS
OI層8の裏面とする。 (6)次に、図8に示すようにSOI層8の表面にゲー
ト絶縁膜11及びドライバトランジスタのゲート電極1
2を形成する。 (7)その後、図9に示すように、スイッチングトラン
ジスタのチャンネルとなる部分をレジスト膜14でマス
クした状態でn型不純物をイオン打込みすることにより
ソース/ドレイン領域10、10、…を形成する。そし
て、レジスト膜14を除去すると図1に示すようなスタ
ティックRAMが出来上る。 その後は、通常のスタティックRAMの製造方法で層間
絶縁膜の形成、コンタクトホールの形成、電極の形成が
行われる。
【0014】尚、本実施例では負荷素子としてポリシリ
コンからなる高抵抗負荷膜をSOI層8の裏面側に形成
したが、必ずしもそのようにすることは必要ではなく、
SOI層8の表面側に形成しても良い。ただ、SOI層
8の裏面側に形成すると抵抗長を長くでき、レイアウト
が容易になる。
【0015】
【発明の効果】本発明スタティックRAMは、ウエハボ
ンディングにより形成されたSOI層に少なくともスイ
ッチングトランジスタとドライバトランジスタが形成さ
れ、該スイッチングトランジスタのゲート電極と該ドラ
イバトランジスタのゲート電極とが互いに上記SOI層
の逆の面に形成されたことを特徴とする。従って、本ス
タティックRAMによれば、ドライバトランジスタとス
イッチングトランジスタ及びそのゲート電極の位置関係
に対する拘束が弱くなり、レイアウトし易くなり、ドラ
イバトランジスタとスイッチングトランジスタのゲート
電極間の上から視た間隔を狭くすることが可能になる。 更には、SOI層とドライバトランジスタのゲート電極
とのコンタクト部のセル当りの数を少なくできる。依っ
て、セル面積を狭くすることができ、スタティックRA
Mの大容量化、高集積化を図ることができる。そして、
ドライバトランジスタとスイッチングトランジスタとで
ゲート絶縁膜を別々に形成するので、ドライバトランジ
スタとスイッチングトランジスタとでしきい値電圧等を
異ならせることができ、固有の特性を備えるようにする
ことができ、延いてはスタティックRAMの性能を向上
させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明スタティックRAMの一つの実施例を示
す断面図である。
【図2】図1に示すようなスタティックRAMの一つの
レイアウト例を出す平面図である。
【図3】図1に示したスタティックRAMの製造の第1
の工程を示す断面図である。
【図4】図1に示したスタティックRAMの製造の第2
の工程を示す断面図である。
【図5】図1に示したスタティックRAMの製造の第3
の工程を示す断面図である。
【図6】図1に示したスタティックRAMの製造の第4
の工程を示す断面図である。
【図7】図1に示したスタティックRAMの製造の第5
の工程を示す断面図である。
【図8】図1に示したスタティックRAMの製造の第6
の工程を示す断面図である。
【図9】図1に示したスタティックRAMの製造の第7
の工程を示す断面図である。
【図10】スタティックRAMの従来例を示す断面図で
ある。
【図11】スタティックRAMのセルの回路図(本発明
、従来例に共通)である。
【符号の説明】
1  ウエハ 6  スイッチングトランジスタのゲート電極7  ス
イッチングトランジスタのゲート絶縁膜8  SOI層

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  ウエハボンディングにより形成された
    SOI層に少なくともスイッチングトランジスタとドラ
    イバトランジスタが形成され、上記スイッチングトラン
    ジスタのゲート電極と上記ドライバトランジスタのゲー
    ト電極とが互いに上記SOI層の逆の面に形成されたこ
    とを特徴とするスタティックRAM
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