JPH06268177A - 半導体集積回路装置およびその製造方法 - Google Patents

半導体集積回路装置およびその製造方法

Info

Publication number
JPH06268177A
JPH06268177A JP5049117A JP4911793A JPH06268177A JP H06268177 A JPH06268177 A JP H06268177A JP 5049117 A JP5049117 A JP 5049117A JP 4911793 A JP4911793 A JP 4911793A JP H06268177 A JPH06268177 A JP H06268177A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
film
misfet
load
integrated circuit
circuit device
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP5049117A
Other languages
English (en)
Inventor
Motoko Ishida
素子 石田
Kosuke Okuyama
幸祐 奥山
Shuji Ikeda
修二 池田
Fumiyuki Kanai
史幸 金井
Soichiro Hashiba
総一郎 橋場
Koji Hashimoto
孝司 橋本
Kazuo Yoshizaki
和夫 吉崎
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.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
Priority to JP5049117A priority Critical patent/JPH06268177A/ja
Priority to US08/190,596 priority patent/US5508540A/en
Priority to KR1019940002010A priority patent/KR100306443B1/ko
Publication of JPH06268177A publication Critical patent/JPH06268177A/ja
Priority to US08/592,235 priority patent/US5880497A/en
Priority to KR1020000070872A priority patent/KR100355118B1/ko
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
  • Formation Of Insulating Films (AREA)
  • Semiconductor Memories (AREA)
  • Thin Film Transistor (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 完全CMOS型SRAMにおいて、多結晶シ
リコン膜で構成された負荷用MISFETの相互コンダ
クタンス(Gm)を向上させ、併せて水分の浸入に起因する
特性の劣化を防止する。 【構成】 半導体基板1の主面上に形成された転送用M
ISFETQt1 、Qt2 と、半導体基板1の主面上に
形成された駆動用MISFETQd1 、Qd2 およびこ
の駆動用MISFETQd1 、Qd2 の上部に堆積した
多結晶シリコン膜で形成された負荷用MISFETQp
1 、Qp2 からなるフリップフロップ回路とでメモリセ
ルを構成したSRAMにおいて、負荷用MISFETQ
1 、Qp2 の上部には、水素を透過し易く、かつ水分
を透過し難い膜厚を有する窒化シリコン膜28が設けら
れている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体集積回路装置お
よびその製造技術に関し、特に、SRAM(Static Rand
om Access Memory) を有する半導体集積回路装置に適用
して有効な技術に関する。
【0002】
【従来の技術】特開平3−234055号公報には、フ
リップフロップ回路および2個の駆動用MISFET(M
etal Insulator Semiconductor Field Effect Transist
or) からなるメモリセルの前記フリップフロップ回路を
2個の駆動用MISFETと2個の負荷用MISFET
とで構成した、いわゆる完全CMOS(Complementary M
etal Oxide Semiconductor) 構造のSRAMが記載され
ている。
【0003】上記公報記載のSRAMは、半導体基板の
主面上に形成した第1導電膜(多結晶シリコン膜)で駆
動用MISFETのゲート電極を構成し、同じく半導体
基板の主面上に形成した第2導電膜(多結晶シリコン膜
と高融点金属膜とを積層したポリサイド膜)で転送用M
ISFETのゲート電極、このゲート電極に接続される
ワード線、駆動用MISFETのソース領域に接続され
る基準電圧線のそれぞれを構成し、上記第1および第2
導電膜の上層に形成した第3導電膜(多結晶シリコン
膜)で負荷用MISFETのゲート電極を構成し、上記
第3導電膜の上層に形成した第4導電膜(多結晶シリコ
ン膜)で負荷用MISFETのチャネル領域、ドレイン
領域、ソース領域、このソース領域に接続される電源電
圧線のそれぞれを構成している。すなわち、このSRA
Mは、駆動用MISFETの上部に多結晶シリコン膜で
負荷用MISFETを形成したスタック構造のメモリセ
ルを有している。
【0004】ところで、上記SRAMの負荷用MISF
ETのように、多結晶シリコン膜で形成されたトランジ
スタを有する半導体デバイスの製造工程では、多結晶シ
リコン膜の結晶粒界表面に存在する未結合手(ダングリ
ングボンド)に水素原子を供給することによって、トラ
ンジスタの相互コンダクタンス(Gm)を向上させる、いわ
ゆる水素化処理が行われている。
【0005】上記水素化処理の方法としては、トランジ
スタ上に配線を形成した後、水素ガスを含む雰囲気中で
半導体基板を熱処理する、いわゆる水素アニール法が用
いられている。
【0006】また、特開平3−165066号公報に
は、多結晶シリコン膜で形成した薄膜トランジスタ(T
FT)上にプラズマ窒化シリコン膜を堆積し、この窒化
シリコン膜を熱処理することによって膜中の水素を多結
晶シリコン膜に拡散させる水素化処理方法が記載されて
いる。
【0007】また、特開平3−62526号公報には、
駆動用MISFETの上部に多結晶シリコン膜で負荷用
MISFETを形成した後、この多結晶シリコン膜にイ
オン注入法で水素を供給し、さらにこの多結晶シリコン
膜の上部にプラズマ窒化シリコン膜からなるパッシベー
ション膜を形成するSRAMの製造方法が記載されてい
る。
【0008】このように、プラズマCVD(Chemical Va
por Deposition) 法で堆積した窒化シリコン膜は、プラ
ズマ雰囲気中で生成した水素イオンを多量に含んでいる
ことから、多結晶シリコン膜を水素化処理する際の水素
原子供給源として用いられている。
【0009】他方、窒化シリコン膜は、酸化シリコン膜
に比べて膜質が緻密であることから、トランジスタに水
分が浸入するのを防止するための遮蔽膜としても利用さ
れている。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】本発明者は、前記完全
CMOS構造のSRAMを開発するにあたり、以下の問
題点を見出した。
【0011】前記SRAMの負荷用MISFETのゲー
ト絶縁膜のように、多結晶シリコン膜上に形成されたゲ
ート絶縁膜は、シリコン単結晶の表面を熱酸化して形成
したゲート絶縁膜に比べて劣化し易いため、負荷用MI
SFETの上層に堆積した膜中の水分や、製造工程中に
大気から浸入する水分などによってしきい値電圧(Vt
h) が容易に変動してしまうという欠点がある。
【0012】このような欠点を改善するには、前述した
窒化シリコン膜のような水分を透過し難い膜で負荷用M
ISFETの上部を覆い、負荷用MISFETの上層に
堆積した膜中の水分や大気中の水分が負荷用MISFE
Tに浸入するのを防止することが有効である。
【0013】ところが、負荷用MISFETの上部を窒
化シリコン膜で覆うと、負荷用MISFETを構成する
多結晶シリコン膜を水素化処理する際、窒化シリコン膜
によって水素の透過が妨げられ、多結晶シリコン膜のダ
ングリングボンドに充分な水素が供給されなくなるた
め、負荷用MISFETの相互コンダクタンス(Gm)が劣
化してしまうという問題がある。
【0014】本発明の目的は、多結晶シリコン膜で構成
されたMISFETのしきい値電圧(Vth) の変動を防
止すると共に、相互コンダクタンス(Gm)を向上させるこ
とのできる技術を提供することにある。
【0015】本発明の前記ならびにその他の目的と新規
な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかに
なるであろう。
【0016】
【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち、代表的なものの概要を説明すれば、下記の
通りである。
【0017】(1).半導体基板の主面上に形成された転送
用MISFETと、前記半導体基板の主面上に形成され
た駆動用MISFETおよび前記駆動用MISFETの
上部に堆積した多結晶シリコン膜で形成された負荷用M
ISFETからなるフリップフロップ回路とでメモリセ
ルを構成したSRAMにおいて、前記負荷用MISFE
Tの上部に、水素を透過し易く、かつ水分を透過し難い
膜厚を有する窒化シリコン膜を設ける。
【0018】(2).前記(1) のSRAMにおいて、転送用
MISFETの半導体領域の上部の前記窒化シリコン膜
には、データ線接続用コンタクトホールの径よりも大径
の開孔を設ける。
【0019】(3).前記(1) のSRAMにおいて、前記窒
化シリコン膜の上部には、BPSG膜またはPSG膜を
設ける。
【0020】(4).前記(1) のSRAMの製造方法におい
て、負荷用MISFETの上部に前記窒化シリコン膜を
堆積した後、水素アニールを行うことによって、前記負
荷用MISFETを構成する多結晶シリコン膜に水素を
供給する。
【0021】(5).前記(1) のSRAMの製造方法におい
て、負荷用MISFETの上部に前記窒化シリコン膜を
堆積した後、前記窒化シリコン膜の上部の絶縁膜をプラ
ズマCVD法で堆積することによって、前記負荷用MI
SFETを構成する多結晶シリコン膜に水素を供給す
る。
【0022】(6).前記(1) のSRAMの製造方法におい
て、負荷用MISFETの上部に前記窒化シリコン膜を
堆積した後、周辺回路領域上の前記窒化シリコン膜を除
去し、メモリセル領域上にのみ残す。
【0023】(7).前記(1) のSRAMの製造方法におい
て、負荷用MISFETの上部に前記窒化シリコン膜を
堆積した後、前記窒化シリコン膜の上部に酸化シリコン
膜を堆積し、次いで半導体基板を600℃以上でアニー
ルする。
【0024】
【作用】上記した手段(1) によれば、負荷用MISFE
Tの上部を水分が透過し難い膜で覆うことにより、負荷
用MISFETへの水分の浸入を防止することができる
ので、水分の浸入に起因する負荷用MISFETのしき
い値電圧(Vth) の変動を防止することができる。
【0025】また、負荷用MISFETの上部に水素が
透過し易い膜を設けることにより、負荷用MISFET
を構成する多結晶シリコン膜のダングリングボンドに充
分な水素を供給することができるので、負荷用MISF
ETの相互コンダクタンス(Gm)を向上させることができ
る。
【0026】上記した手段(2) によれば、データ線接続
用コンタクトホールを開孔した際、その側壁に窒化シリ
コン膜が露出しないので、このコンタクトホールの形状
制御性が向上し、コンタクトホール内でのデータ線の接
続信頼性を向上させることができる。
【0027】上記した手段(3) によれば、窒化シリコン
膜の上部にゲッタリング効果の高いBPSG膜またはP
SG膜を設けることにより、Naなどの金属不純物が窒
化シリコン膜を透過して負荷用MISFETに侵入する
のを防止することができるので、負荷用MISFETの
電気特性を向上させることができる。
【0028】上記した手段(4) または(5) によれば、負
荷用MISFETを形成してからファイナルパッシベー
ション膜を構成する窒化シリコン膜を堆積するまでの工
程を利用して負荷用MISFETを構成する多結晶シリ
コン膜のダングリングボンドに充分な水素を供給するこ
とにより、製造工程を増やすことなく、負荷用MISF
ETの相互コンダクタンス(Gm)を向上させることができ
る。
【0029】上記した手段(6) によれば、周辺回路領域
の上部の窒化シリコン膜を除去することにより、周辺回
路の加工が容易になる。この場合、周辺回路を構成する
MISFETのゲート絶縁膜は、シリコン単結晶の表面
を熱酸化して形成するので、ダングリングボンドなどに
よる欠陥準位が少なく、水分の影響を受け難いので、そ
の上部を窒化シリコン膜で覆わなくとも支障はない。
【0030】上記した手段(7) によれば、窒化シリコン
膜上に酸化シリコン膜を堆積した後、600℃以上のア
ニールを行うことにより、窒化シリコン膜と酸化シリコ
ン膜との界面のダングリングボンドの量が低減するの
で、この界面の水素透過能を向上させることができる。
【0031】
【実施例】以下、実施例を用いて本発明を詳述する。な
お、実施例を説明するための全図において同一の機能を
有するものは同一の符号を付け、その繰り返しの説明は
省略する。
【0032】図2は、本発明の一実施例であるSRAM
の全体の概略構成(チップレイアウト)図であり、図3
は、その一部を拡大して示す概略構成図である。
【0033】長方形の半導体チップ1の主面には、特に
限定はされないが、例えば4メガビット〔Mbit〕乃至1
6メガビット〔Mbit〕の大容量を有するSRAMが形成
されている。このSRAMのメモリセル領域は、4個の
メモリブロックLMBからなり、それぞれのメモリブロ
ックLMBは、4個のメモリブロックMBに分割されて
いる。
【0034】上記メモリブロックLMBの一端にはロー
ド回路LOADが配置されており、他端にはYセレクタ
回路YSW、Yデコーダ回路YDECおよびセンスアン
プ回路SAがそれぞれ配置されている。また、半導体チ
ップ1の主面の最左端に配置されたメモリブロックLM
Bとその隣りのメモリブロックLMBとの間には、Xデ
コーダ回路XDECが配置されている。同様に、半導体
チップ1の主面の最右端に配置されたメモリブロックL
MBとその隣りのメモリブロックLMBとの間には、X
デコーダ回路XDECが配置されている。また、半導体
チップ1の最外周部には、ボンディングパッドBPが配
置されている。
【0035】上記メモリブロックLMBを4個に分割し
たメモリブロックMBのそれぞれは、図3に示すよう
に、4個のメモリセルアレイMAYに分割されている。
また、それぞれのメモリブロックMBの中央には、1個
のワードデコーダ回路WDECが配置されている。この
ワードデコーダ回路WDECは、メモリセルアレイMA
Y上を延在するメインワード線MWLを介して前記Xデ
コーダ回路XDECで選択される。また、ワードデコー
ダ回路WDECは、メモリセルアレイMAY上を延在す
る第1サブワード線SWL1 または第2サブワード線S
WL2 を介して第1ワード線WL1 および第2ワード線
WL2 を選択する。ワードデコーダ回路WDECの一端
には、コントロール回路CCが配置されている。
【0036】上記メモリセルアレイMAY上の第1ワー
ド線WL1 および第2ワード線WL2 と直交する方向に
は、相補性データ線DLが延在している。この相補性デ
ータ線DLは、第1データ線DL1 と第2データ線DL
2 とで構成されている。相補性データ線DLの一端は前
記ロード回路LOADに接続されており、他端は前記Y
セレクタ回路YSWを介して前記センスアンプ回路SA
に接続されている。
【0037】SRAMのメモリセルMCは、上記メモリ
セルアレイMAYの第1ワード線WL1 および第2ワー
ド線WL2 と、第1データ線DL1 および第2データ線
DL2 とが交差する領域に1個ずつ形成されている。
【0038】図4は、上記メモリセルMCの等価回路図
である。同図に示すように、メモリセルMCは、フリッ
プフロップ回路と2個の転送用MISFETQt1 、Q
2とで構成されている。このフリップフロップ回路
は、nチャネル型で構成された2個の駆動用MISFE
TQd1 、Qd2 とpチャネル型で構成された2個の負
荷用MISFETQp1 、Qp2 とで構成されている。
すなわち、本実施例のSRAMのメモリセルMCは、完
全CMOS構造で構成されている。フリップフロップ回
路は、情報蓄積部として構成され、1ビットの情報
(“1”または“0”)を記憶する。メモリセルMCの
2個の転送用MISFETQt1 、Qt2 は、nチャネ
ル型で構成され、フリップフロップ回路の一対の入出力
端子にそれぞれのソース領域乃至ドレイン領域の一方が
接続されている。転送用MISFETQt1 のソース領
域乃至ドレイン領域の一方は、第1データ線DL1 に接
続され、そのゲート電極は第1ワード線WL1 に接続さ
れている。転送用MISFETQt2 のソース領域乃至
ドレイン領域の一方は、第2データ線DL2 に接続さ
れ、そのゲート電極は第2ワード線WL2 に接続されて
いる。
【0039】駆動用MISFETQd1 および負荷用M
ISFETQp1 は、互いのドレイン領域(フリップフ
ロップ回路の一方の入出力端子)が接続され、かつ互い
のゲート電極が接続されてCMOSを構成している。同
様に、駆動用MISFETQd2 および負荷用MISF
ETQp2 は、互いのドレイン領域(フリップフロップ
回路の他方の入出力端子)が接続され、かつ互いのゲー
ト電極が接続されてCMOSを構成している。
【0040】駆動用MISFETQd1 および負荷用M
ISFETQp1 のそれぞれのドレイン領域は、転送用
MISFETQt1 のソース領域乃至ドレイン領域の他
方に接続され、かつ駆動用MISFETQd2 および負
荷用MISFETQp2 のそれぞれのゲート電極に接続
されている。同様に、駆動用MISFETQd2 および
負荷用MISFETQp2 のそれぞれのドレイン領域
は、転送用MISFETQt2 のソース領域乃至ドレイ
ン領域の他方に接続され、かつ駆動用MISFETQd
1 および負荷用MISFETQp1 のそれぞれのゲート
電極に接続されている。
【0041】駆動用MISFETQd1 、Qd2 のそれ
ぞれのソース領域は、基準電圧(VSS) に接続され、負
荷用MISFETQp1 、Qp2 のそれぞれのソース領
域は、電源電圧(VCC) に接続されている。基準電圧
(VSS) は、例えば0V(グランド電位)であり、電源
電圧(VCC) は、例えば5Vである。
【0042】図1は、上記メモリセルMCの具体的な構
成を示す半導体基板の要部断面図である。
【0043】図1に示すように、n- 型シリコン単結晶
からなる半導体基板(半導体チップ)1の主面には、p
- 型ウエル2が形成され、このp- 型ウエル2の非活性
領域の主面には、酸化シリコン膜からなる素子分離用の
フィールド絶縁膜4が形成されている。フィールド絶縁
膜4の下には、反転防止用のp型チャネルストッパ領域
5が形成されている。
【0044】メモリセルMCを構成する駆動用MISF
ETQd1 、Qd2 、転送用MISFETQt1 、Qt
2 および負荷用MISFETQp1 、Qp2 のうち、駆
動用MISFETQd1 、Qd2 および転送用MISF
ETQt1 、Qt2 のそれぞれは、前記フィールド絶縁
膜4で囲まれたp- 型ウエル2の活性領域の主面に形成
されている。
【0045】メモリセルMCの駆動用MISFETQd
1 、Qd2 のそれぞれは、ゲート絶縁膜6、ゲート電極
7、ソース領域およびドレイン領域で構成されている。
ゲート電極7は、第1層目のゲート材形成工程で形成さ
れ、例えば多結晶シリコン膜で形成されている。この多
結晶シリコン膜には、抵抗値を低減するためにn型の不
純物(例えばP)が導入されている。
【0046】駆動用MISFETQd1 、Qd2 のゲー
ト電極7の上部には、絶縁膜8が形成されている。この
絶縁膜8は、例えば酸化シリコン膜からなる。また、ゲ
ート電極7のゲート長方向の側壁には、サイドウォール
スペーサ9が形成されている。このサイドウォールスペ
ーサ9は、例えば酸化シリコン膜からなる。
【0047】駆動用MISFETQd1 、Qd2 のそれ
ぞれのソース領域およびドレイン領域は、低不純物濃度
のn型半導体領域10とその上部に形成された高不純物
濃度のn+ 型半導体領域11とで構成されている。すな
わち、駆動用MISFETQd1 、Qd2 は、それぞれ
のソース領域およびドレイン領域が、いわゆる2重拡散
ドレイン(Double Diffused Drain) 構造で構成されてい
る。
【0048】メモリセルMCの転送用MISFETQt
1 、Qt2 のそれぞれは、ゲート絶縁膜12、ゲート電
極13A、ソース領域およびドレイン領域で構成されて
いる。ゲート電極13Aは、第2層目のゲート材形成工
程で形成され、例えば多結晶シリコン膜と高融点金属シ
リサイド膜との積層膜(ポリサイド膜)で構成されてい
る。下層の多結晶シリコン膜には、抵抗値を低減するた
めにn型の不純物(例えばP)が導入されている。上層
の高融点金属シリサイド膜は、例えばWSiX、MoS
X 、TiSiX 、TaSiX などからなる。
【0049】転送用MISFETQt1 、Qt2 のゲー
ト電極13Aの上部には、絶縁膜15および絶縁膜21
が形成されている。この絶縁膜15および絶縁膜21
は、例えば酸化シリコン膜からなる。また、ゲート電極
13Aの側壁には、サイドウォールスペーサ16が形成
されている。このサイドウォールスペーサ16は、例え
ば酸化シリコン膜からなる。
【0050】転送用MISFETQt1 、Qt2 のそれ
ぞれのソース領域およびドレイン領域は、低不純物濃度
のn型半導体領域17と高不純物濃度のn+ 型半導体領
域18とで構成されている。すなわち、転送用MISF
ETQt1 、Qd2 のソース領域およびドレイン領域
は、LDD(Lightly Doped Drain) 構造で構成されてい
る。
【0051】転送用MISFETQt1 のソース領域乃
至ドレイン領域の一方は、前記駆動用MISFETQd
1 のドレイン領域と一体に構成されている。同様に、転
送用MISFETQt2 のソース領域乃至ドレイン領域
の一方は、前記駆動用MISFETQd2 のドレイン領
域と一体に構成されている。
【0052】転送用MISFETQt1 のゲート電極1
3Aには、第1ワード線WL1 が接続され、転送用MI
SFETQt2 のゲート電極13Aには、第2ワード線
WL2 が接続されている。転送用MISFETQt1
ゲート電極13Aは、第1ワード線WL1 と一体に構成
され、転送用MISFETQt2 のゲート電極13A
は、第2ワード線WL2 と一体に構成されている。
【0053】第1ワード線WL1 と第2ワード線WL2
との間には、2個の駆動用MISFETQd1 、Qd2
に共通のソース線として構成される基準電圧線13B
(VSS)が配置されている。基準電圧線13B(VSS)
は、転送用MISFETQt1、Qt2 のゲート電極1
3Aおよびワード線WL(第1ワード線WL1 、第2ワ
ード線WL2)と同じ第2層目のゲート材形成工程で形成
され、フィールド絶縁膜4上をワード線WLと同一方向
に延在している。また、基準電圧線13B(VSS)は、
駆動用MISFETQd1 、Qd2 のゲート絶縁膜6と
同一層の絶縁膜に開孔されたコンタクトホール14を通
じて、駆動用MISFETQd1 、Qd2のそれぞれの
ソース領域(n+ 型半導体領域11)に接続されてい
る。
【0054】メモリセルMCの2個の負荷用MISFE
TQp1 、Qp2 のうち、負荷用MISFETQp
1 は、駆動用MISFETQd2 の領域上に配置され、
負荷用MISFETQp2 は、駆動用MISFETQd
1 の領域上に配置されている。負荷用MISFETQp
1 、Qp2 のそれぞれは、ゲート電極23A、ゲート絶
縁膜24、チャネル領域26N、ソース領域26Pおよ
びドレイン領域26Pで構成されている。
【0055】負荷用MISFETQp1 、Qp2 のゲー
ト電極23Aは、第3層目のゲート材形成工程で形成さ
れ、例えば多結晶シリコン膜で形成されている。この多
結晶シリコン膜には、抵抗値を低減するためにn型の不
純物(例えばP)が導入されている。
【0056】負荷用MISFETQp1 のゲート電極2
3Aは、絶縁膜21、絶縁膜8および絶縁膜(転送用M
ISFETQt1 、Qt2 のゲート絶縁膜12と同一層
の絶縁膜)に開孔されたコンタクトホール22を通じ
て、駆動用MISFETQd1のゲート電極7および転
送用MISFETQt2 のソース領域乃至ドレイン領域
の一方に接続されている。同様に、負荷用MISFET
Qp2 のゲート電極23Aは、絶縁膜21、絶縁膜8お
よび絶縁膜(転送用MISFETQt1 、Qt2のゲー
ト絶縁膜12と同一層の絶縁膜)に開孔したコンタクト
ホール22を通じて、駆動用MISFETQd2 のゲー
ト電極7および転送用MISFETQt1のソース領域
乃至ドレイン領域の一方に接続されている。
【0057】転送用MISFETQt1 、Qt2 のソー
ス領域乃至ドレイン領域の他方の上部には、負荷用MI
SFETQp1 、Qp2 のゲート電極23Aと同じ第3
層目のゲート材形成工程で形成されたパッド層23Bが
それぞれ配置されている。このパッド層23Bは、絶縁
膜21および絶縁膜(転送用MISFETQt1 、Qt
2 のゲート絶縁膜12と同一層の絶縁膜)に開孔された
コンタクトホール22を通じて、転送用MISFETQ
1 、Qt2 のソース領域乃至ドレイン領域の他方に接
続されている。
【0058】負荷用MISFETQp1 、Qt2 のゲー
ト電極23Aの上部には、負荷用MISFETQp1
Qt2 のゲート絶縁膜24が形成されている。このゲー
ト絶縁膜24は、例えば酸化シリコン膜からなる。
【0059】負荷用MISFETQp1 、Qt2 のゲー
ト絶縁膜24の上部には、負荷用MISFETQp1
Qp2 のチャネル領域26N、ソース領域26Pおよび
ドレイン領域26Pが形成されている。チャネル領域2
6Nは、第4層目のゲート材形成工程で形成され、例え
ば多結晶シリコン膜で構成されている。この多結晶シリ
コン膜には、負荷用MISFETQp1 、Qp2 のしき
い値電圧をエンハンスメント型に設定するために、n型
の不純物(例えばP)が導入されている。
【0060】負荷用MISFETQp1 、Qp2 のチャ
ネル領域26Nの一端側にはドレイン領域26Pが形成
され、他端側にはソース領域26Pが形成されている。
ドレイン領域26Pおよびソース領域26Pは、チャネ
ル領域26Nと同じ第4層目のゲート材形成工程で形成
され、チャネル領域26Nと一体に構成されている。ド
レイン領域26Pおよびソース領域26Pを構成する領
域の多結晶シリコン膜には、p型の不純物(例えばBF
2)が導入されている。
【0061】負荷用MISFETQp1 、Qp2 は、電
源電圧(VCC) のOFF時にゲート電極23Aからドレ
イン領域26Pに強電界が加わり、ゲート電極23A−
ドレイン領域26P間にリーク電流が発生するのを防止
するために、チャネル領域26Nを介してドレイン領域
26Pとゲート電極23Aとを互いに離隔させている。
すなわち、負荷用MISFETQp1 、Qp2 は、ドレ
イン領域26Pとゲート電極23Aとが重なりを持たず
に離隔された、いわゆるオフセット構造で構成されてい
る。
【0062】負荷用MISFETQp1 のドレイン領域
26Pは、ゲート絶縁膜24と同一層の絶縁膜に開孔さ
れたコンタクトホール25を通じて、負荷用MISFE
TQp2 のゲート電極23Aに接続されている。同様
に、負荷用MISFETQp2のドレイン領域26P
は、ゲート絶縁膜24と同一層の絶縁膜に開孔されたコ
ンタクトホール25を通じて、負荷用MISFETQp
1 のゲート電極23Aに接続されている。
【0063】負荷用MISFETQp1 、Qp2 のソー
ス領域26Pには、電源電圧線(VCC) 26Pが接続さ
れている。この電源電圧線(VCC) 26Pは、チャネル
領域26N、ドレイン領域26Pおよびソース領域26
Pと同じ第4層目のゲート材形成工程で形成され、これ
らと一体に構成されている。
【0064】負荷用MISFETQp1 、Qp2 のチャ
ネル領域26N、ソース領域26P、ドレイン領域26
Pおよび電源電圧線(VCC) 26Pの上層には、絶縁膜
27が形成されている。この絶縁膜27は、例えば酸化
シリコン膜からなる。
【0065】絶縁膜27の上層には、窒化シリコン膜2
8が形成されている。この窒化シリコン膜28は、負荷
用MISFETQp1 、Qp2 の上層に堆積した膜中の
水分や大気中の水分が負荷用MISFETQp1 、Qp
2 に浸入するのを防止するために設けられている。な
お、本実施例の窒化シリコン膜28は、絶縁膜(酸化シ
リコン膜)27を介して負荷用MISFETQp1 、Q
2 の上に堆積されているが、負荷用MISFETQp
1 、Qp2 のチャネル領域26N、ドレイン領域26P
およびソース領域26Pを構成する第4層目のゲート材
の上に直接堆積してもよい。
【0066】窒化シリコン膜28の上層には、BPSG
(Boron-doped Phospho Silicate Glass)膜32を介して
中間導電層33、サブワード線SWL(第1サブワード
線SWL1 、第2サブワード線SWL2)およびメインワ
ード線MWLがそれぞれ形成されている。中間導電層3
3、サブワード線SWLおよびメインワード線MWLの
それぞれは、第1層目の配線材形成工程で形成され、例
えばタングステン(W)などの高融点金属膜で構成され
ている。
【0067】中間導電層33は、BPSG膜32、絶縁
膜27および絶縁膜(負荷用MISFETQp1 、Qp
2 のゲート絶縁膜24と同一層の絶縁膜)に開孔したコ
ンタクトホール34を通じて前記パッド層23Bに接続
されている。このコンタクトホール34が形成された領
域の前記窒化シリコン膜28には、このコンタクトホー
ル34の径よりも大径の開孔29が設けられている。
【0068】中間導電層33、サブワード線SWLおよ
びメインワード線MWLの上層には、層間絶縁膜35を
介して相補性データ線DL(第1データ線DL1 および
第2データ線DL2)が配置されている。この相補性デー
タ線DLは、層間絶縁膜35に開孔されたコンタクトホ
ール36を通じて前記中間導電層33に接続されてい
る。
【0069】相補性データ線DLは、第2層目の配線材
形成工程で形成され、例えばバリアメタル膜、アルミニ
ウム合金膜、バリアメタル膜を順次積層した3層膜で構
成されている。バリアメタルは、例えばTiWで構成さ
れ、アルミニウム合金は、例えばCuおよびSiを添加
したアルミニウムで構成されている。層間絶縁膜35
は、例えば酸化シリコン膜、スピンオングラス(Spin O
n Glass;SOG)膜、酸化シリコン膜を順次積層した3
層膜で構成されている。
【0070】相補性データ線DLのうち、第1データ線
DL1 は、転送用MISFETQt1 のソース領域乃至
ドレイン領域の一方(n+ 型半導体領域18)に接続さ
れ、第2データ線DL2 は、転送用MISFETQt2
のソース領域乃至ドレイン領域の一方(n+ 型半導体領
域18)に接続されている。相補性データ線DLと転送
用MISFETQt1 、Qt2 のn+ 型半導体領域18
との接続は、前記中間導電層33およびパッド層23B
をそれぞれ介して行われる。
【0071】相補性データ線DLの上層には、ファイナ
ルパッシベーション膜37が形成されている。このファ
イナルパッシベーション膜37は、例えば酸化シリコン
膜と窒化シリコンとの積層膜で構成されている。
【0072】次に、上記SRAMの具体的な製造方法の
一例を、図5〜図18を用いて説明する。
【0073】まず、10〔Ω/cm〕程度の比抵抗値を有
するn- 形シリコン単結晶からなる半導体基板1を用意
し、メモリセル形成領域および図示しない周辺回路形成
領域の一部にp- 型ウエル2を形成する。また、周辺回
路形成領域の他の一部には、n型ウエルを形成する。p
- 型ウエル2は、半導体基板1の主面にイオン注入した
BF2 を引伸し拡散して形成し、n型ウエルは、半導体
基板1の主面にイオン注入したPを引伸し拡散して形成
する。
【0074】次に、p- 型ウエル2の非活性領域の主面
にBF2 をイオン注入した後、素子分離用のフィールド
絶縁膜4を形成する。このフィールド絶縁膜4は、窒化
シリコン(Si3 4)膜を耐酸化マスクにした熱酸化法
(LOCOS法)を用い、熱酸化法で形成した酸化シリ
コン膜を420〜480nm程度の膜厚に成長させて形成
する。この時、前記BF2 の拡散により、フィールド絶
縁膜4の下に反転防止用のp型チャネルストッパ領域5
が形成される。
【0075】次に、p- 型ウエル2pの活性領域の主面
に駆動用MISFETQd1 、Qd2 のしきい値電圧調
整用のBF2 をイオン注入した後、駆動用MISFET
Qd1 、Qd2 のゲート絶縁膜6を形成する。このゲー
ト絶縁膜6は熱酸化法で形成し、その膜厚は13〜14
nm程度とする(図5)。
【0076】次に、半導体基板1の全面に第1層目のゲ
ート材である多結晶シリコン膜を堆積する。この多結晶
シリコン膜はCVD法で形成し、その膜厚は90〜11
0nm程度とする。この多結晶シリコン膜には、その抵抗
値を低減するために、堆積時にPを導入する。
【0077】次に、多結晶シリコン膜の上に酸化シリコ
ン膜からなる絶縁膜8を堆積する。この絶縁膜8はCV
D法で形成し、その膜厚は135〜165nm程度とす
る。この絶縁膜8は、駆動用MISFETQd1 、Qd
2 のゲート電極7とその上層に形成される導電層とを電
気的に分離するために形成する。
【0078】次に、絶縁膜8の上に形成したフォトレジ
スト膜をマスクにして絶縁膜8およびその下層の前記多
結晶シリコン膜を順次エッチングした後、このフォトレ
ジスト膜をアッシングで除去することにより、駆動用M
ISFETQd1 、Qd2 のゲート電極7を形成する
(図6)。
【0079】次に、半導体基板1の全面に酸化シリコン
膜を堆積する。この酸化シリコン膜はCVD法で形成
し、その膜厚は160〜200nm程度とする。次に、こ
の酸化シリコン膜をRIE(Reactive Ion Etching)など
の異方性エッチングでエッチングして、駆動用MISF
ETQd1 、Qd2 のゲート電極7の側壁にサイドウォ
ールスペーサ9を形成する。
【0080】次に、駆動用MISFETQd1 、Qd2
のゲート電極7の下を除く活性領域の主面の前記ゲート
絶縁膜6を希フッ酸水溶液によるエッチングで除去した
後、活性領域の主面に新たな酸化シリコン膜を形成す
る。この酸化シリコン膜は熱酸化法で形成し、その膜厚
は9〜11nm程度とする。
【0081】次に、半導体基板1の主面にフォトレジス
ト膜を形成し、これをマスクにして駆動用MISFET
Qd1 、Qd2 の形成領域のp- 型ウエル2の主面にP
をイオン注入する。次に、フォトレジスト膜をアッシン
グで除去した後、p- 型ウエル2の主面に導入したPを
引伸し拡散させ、駆動用MISFETQd1 、Qd2
n型半導体領域10を形成する(図7)。
【0082】次に、p- 型ウエル2の活性領域の主面に
転送用MISFETQt1 、Qt2のしきい値電圧調整
用のBF2 をイオン注入した後、活性領域の主面の前記
酸化シリコン膜を希フッ酸水溶液によるエッチングで除
去し、転送用MISFETQt1 、Qt2 のゲート絶縁
膜12を形成する。このゲート絶縁膜12は熱酸化法で
形成し、その膜厚は13〜14nm程度とする。
【0083】次に、半導体基板1の全面に第2層目のゲ
ート材を堆積する。このゲート材は、多結晶シリコン膜
とタングステンシリサイド膜との積層膜(ポリサイド
膜)からなる。この時、まず多結晶シリコン膜を36〜
44nm程度堆積した後、半導体基板1の主面にフォトレ
ジスト膜を形成し、これをマスクにして駆動用MISF
ETQd1 、Qd2 のn型半導体領域10上の絶縁膜
(ゲート絶縁膜12と同一層の絶縁膜)をエッチング
し、コンタクトホール14を形成する。次に、フォトレ
ジスト膜をアッシングで除去し、多結晶シリコン膜をさ
らに36〜44nm程度堆積する。多結晶シリコン膜はC
VD法で形成し、その抵抗値を低減するために、堆積時
にPを導入する。次に、この多結晶シリコン膜の上層に
タングステンシリサイド膜を堆積する。タングステンシ
リサイド膜はCVD法で形成し、その膜厚は72〜88
nm程度とする。
【0084】次に、タングステンシリサイド膜の上に酸
化シリコン膜からなる絶縁膜15を堆積する。この絶縁
膜15はCVD法で形成し、その膜厚は270〜330
nm程度とする。この絶縁膜15は、転送用MISFET
Qt1 、Qt2 のゲート電極12とその上層に形成され
る導電層とを電気的に分離するために形成する。
【0085】次に、絶縁膜15の上にフォトレジスト膜
を形成し、これをマスクにして絶縁膜15およびその下
層の前記第2層目のゲート材(ポリサイド膜)を順次エ
ッチングした後、フォトレジスト膜をアッシングで除去
することにより、転送用MISFETQt1 、Qt2
ゲート電極13A、ワード線WL(第1ワード線WL
1 、第2ワード線WL2)および基準電圧線13B
(VSS) をそれぞれ形成する(図8)。
【0086】次に、半導体基板1の主面にフォトレジス
ト膜を形成し、これをマスクにして転送用MISFET
Qt1 、Qt2 の形成領域のp- 型ウエル2の主面にP
をイオン注入する。次に、フォトレジスト膜をアッシン
グで除去した後、p- 型ウエル2の主面に導入したPを
引伸し拡散させ、転送用MISFETQt1 、Qt2
n型半導体領域17を形成する。
【0087】次に、半導体基板1の全面に酸化シリコン
膜を堆積する。この酸化シリコン膜はCVD法で形成
し、その膜厚は270〜330nm程度とする。次に、こ
の酸化シリコン膜をRIEなどの異方性エッチングでエ
ッチングして、転送用MISFETQt1 、Qt2 のゲ
ート電極13A、ワード線WL(第1ワード線WL1
第2ワード線WL2)および基準電圧線13B(VSS) の
それぞれの側壁にサイドウォールスペーサ16を形成す
る。
【0088】次に、半導体基板1の主面にフォトレジス
ト膜を形成し、これをマスクにして駆動用MISFET
Qd1 、Qd2 の形成領域および転送用MISFETQ
1、Qt2 の形成領域のそれぞれのp- 型ウエル2の
主面にAsをイオン注入する。次に、フォトレジスト膜
をアッシングで除去した後、p- 型ウエル2の主面に導
入したAsを引伸し拡散させ、駆動用MISFETQd
1 、Qd2 の形成領域のp- 型ウエル2の主面にn+
半導体領域11を形成し、転送用MISFETQt1
Qt2 の形成領域のp- 型ウエル2の主面にn+ 型半導
体領域18を形成する。
【0089】駆動用MISFETQd1 、Qd2 の形成
領域のp- 型ウエル2の主面には、あらかじめn型半導
体領域10が形成されているので、n+ 型半導体領域1
1の形成により、2重拡散ドレイン構造のソース領域お
よびドレイン領域を有する駆動用MISFETQd1
Qd2 が完成する。また、転送用MISFETQt1
Qt2 の形成領域のp- 型ウエル2pの主面には、あら
かじめn型半導体領域17が形成されているので、n+
型半導体領域18の形成により、LDD構造のソース領
域およびドレイン領域を有する転送用MISFETQt
1 、Qt2 が完成する(図9)。
【0090】次に、半導体基板1の全面に酸化シリコン
膜からなる絶縁膜21を堆積する。
【0091】この絶縁膜21はCVD法で形成し、その
膜厚は54〜66nm程度とする。次に、絶縁膜21の上
にフォトレジスト膜を形成し、これをマスクにして絶縁
膜21、絶縁膜8および絶縁膜(転送用MISFETQ
1 、Qt2 のゲート絶縁膜12と同一層の絶縁膜)を
エッチングすることにより、転送用MISFETQ
1、Qt2 のソース領域乃至ドレイン領域の一方の上
部にコンタクトホール22を形成する。このとき、コン
タクトホール22の底部に駆動用MISFETQd1
Qd2 のゲート電極7の一部が露出する。また、同時に
このフォトレジスト膜をマスクにして絶縁膜21および
絶縁膜(転送用MISFETQt1 、Qt2 のゲート絶
縁膜12と同一層の絶縁膜)をエッチングすることによ
り、転送用MISFETQt1 、Qt2 のソース領域乃
至ドレイン領域の他方(駆動用MISFETQd1 、Q
2 のソース領域乃至ドレイン領域の一方)の上部にコ
ンタクトホール22を形成する。
【0092】次に、半導体基板1の全面に第3層目のゲ
ート材である多結晶シリコン膜を堆積する。この多結晶
シリコン膜はCVD法で形成し、その膜厚は63〜77
nm程度とする。この多結晶シリコン膜には、その抵抗値
を低減するために、堆積時にPを導入する。次に、この
多結晶シリコン膜の上に形成したフォトレジスト膜をマ
スクにして多結晶シリコン膜をエッチングした後、この
フォトレジスト膜をアッシングで除去することにより、
負荷用MISFETQp1 、Qp2 のゲート電極23A
およびパッド層23Bをそれぞれ形成する(図10)。
【0093】次に、半導体基板1の全面に負荷用MIS
FETQp1 、Qp2 のゲート絶縁膜24となる酸化シ
リコン膜をCVD法で堆積した後、このゲート絶縁膜2
4の上にフォトレジスト膜を形成し、これをマスクにし
てゲート絶縁膜24をエッチングすることにより、負荷
用MISFETQp1 、Qp2 のゲート電極23Aの上
部のゲート絶縁膜24にコンタクトホール25を形成す
る。
【0094】次に、半導体基板1の全面に第4層目のゲ
ート材である多結晶シリコン膜を堆積する。この多結晶
シリコン膜はCVD法で形成し、その膜厚は36〜44
nm程度とする。次に、この多結晶シリコン膜の上に形成
したフォトレジスト膜をマスクにして負荷用MISFE
TQp1 、Qp2 のチャネル領域26Nを形成する領域
の多結晶シリコン膜にPをイオン注入する。次に、この
フォトレジスト膜をアッシングで除去した後、多結晶シ
リコン膜の上に新たにフォトレジスト膜を形成し、これ
をマスクにして負荷用MISFETQp1 、Qp2 のソ
ース領域26P、ドレイン領域26Pおよび電源電圧線
(VCC) 26Pを形成する領域の多結晶シリコン膜にB
2 をイオン注入する。
【0095】次に、フォトレジスト膜をアッシングで除
去した後、多結晶シリコン膜の上に新たにフォトレジス
ト膜を形成し、これをマスクにして多結晶シリコン膜を
エッチングすることにより、負荷用MISFETQ
1 、Qp2 のチャネル領域26N、ソース領域26
P、ドレイン領域26Pおよび電源電圧線(VCC) 26
Pをそれぞれ形成することにより、負荷用MISFET
Qp1 、Qp2 が完成する。その後、フォトレジスト膜
をアッシングで除去する(図11)。
【0096】次に、半導体基板1の全面にCVD法で絶
縁膜27を堆積する。絶縁膜27は酸化シリコン膜から
なり、その膜厚は135〜155nm程度とする。
【0097】次に、半導体基板1の全面に窒化シリコン
膜28を堆積する。この窒化シリコン膜28は、水分の
透過を阻止できる程度の膜厚を必要とするが、膜厚が厚
すぎると水素の透過も妨げられるため、後述する水素化
処理を行っても、負荷用MISFETQp1 、Qp2
構成する多結晶シリコン膜に充分な水素を供給すること
ができない。従って、窒化シリコン膜28は、水素を透
過し易く、かつ水分を透過し難い膜厚とする必要があ
り、例えばジクロルシラン(SiH2 Cl2)とアンモニ
ア、あるいはモノシラン(SiH4)と窒素(またはアン
モニア)とをソースガスとする低圧CVD法を用い、5
〜20nm程度の膜厚で堆積する。
【0098】次に、窒化シリコン膜28の上に形成した
フォトレジスト膜38をマスクにして窒化シリコン膜2
8をエッチングし、転送用MISFETQt1 、Qt2
のソース領域乃至ドレイン領域の一方(相補性データ線
DLが接続される側)の上部に、後述する工程で形成さ
れるコンタクトホール34よりも大径の開孔29を形成
する(図12)。このとき、同時にフォトレジスト膜3
8をマスクにして周辺回路領域上の窒化シリコン膜28
を除去し、前記図2に破線で示すように、メモリブロッ
クLMB上のみに窒化シリコン膜28を残す。
【0099】図13は、負荷用MISFETQp1 、Q
2 のチャネル領域26N、ソース領域26P、ドレイ
ン領域26Pおよび電源電圧線(VCC) 26Pを構成す
る第4層目のゲート材(破線で示す)の上層に堆積した
窒化シリコン膜28のパターンを示すメモリブロックL
MB(メモリセルアレイMAY)の要部平面図である。
図中、二点鎖線で囲んだ領域は、メモリセルMC1個分
の占有領域である。
【0100】次に、フォトレジスト膜38をアッシング
で除去した後、半導体基板1の全面にBPSG膜32を
堆積する(図14)。BPSG膜32は、例えばオゾン
(O3)、テトラエトキシシラン(Si(OC2 5)4)、
PO(OCH3)3 およびBO(OCH3)3 をソースガス
とする常圧CVD法で形成し、その膜厚は270〜33
0nm程度とする。続いて、このBPSG膜32をアニー
ルしてその表面をリフロー、平坦化する。このアニール
は、1%程度の酸素を含む窒素雰囲気中、800〜85
0℃程度で20分程度行う。
【0101】また、このアニールを行うことにより、前
記窒化シリコン膜28とその上に堆積したBPSG膜3
2との界面に存在するダングリングボンドを低減するこ
とができる。これにより、このダングリングボンドによ
って捕獲される水素の量を低減することができるので、
後述する工程で負荷用MISFETQp1 、Qp2 を構
成する多結晶シリコン膜のダングリングボンドに充分な
水素を供給することが可能となる。このダングリングボ
ンドを低減するためには、少なくとも600℃以上の温
度でアニールを行うことが望ましい。
【0102】また、BPSG膜32はゲッタリング効果
の高い絶縁膜であることから、窒化シリコン膜28の上
層にこのBPSG膜32を堆積したことにより、Naな
どの金属不純物が窒化シリコン膜28を透過して負荷用
MISFETQp1 、Qp2に侵入するのを防止するこ
とができる。ゲッタリング効果の高い絶縁膜として、、
このBPSG膜32に代えてPSG(Phospho Silicate
Glass)膜を使用することもできる。
【0103】次に、BPSG膜32の上にフォトレジス
ト膜を形成し、これをマスクにしてBPSG膜32、絶
縁膜27および絶縁膜(負荷用MISFETQp1 、Q
2のゲート絶縁膜24と同一層の絶縁膜)をエッチン
グすることにより、前記パッド層23Bの上にコンタク
トホール34を形成する。
【0104】次に、フォトレジスト膜をアッシングで除
去した後、半導体基板1の全面に第1層目の配線材であ
るタングステン膜を堆積する。このタングステン膜はス
パッタ法で形成し、その膜厚は270〜330nm程度と
する。続いて、このタングステン膜上にフォトレジスト
膜を形成し、これをマスクにしてタングステン膜をエッ
チングすることにより、中間導電層33、サブワード線
SWL(第1サブワード線SWL1 および第2サブワー
ド線SWL2)およびメインワード線MWLのそれぞれを
形成する。その後、フォトレジスト膜をアッシングで除
去する(図15)。
【0105】中間導電層33は、前記コンタクトホール
34を通じて前記パッド層23Bに接続される。このパ
ッド層23Bの上の前記窒化シリコン膜28には、コン
タクトホール34の径よりも大径の開孔29が設けられ
ているので、図16に示すように、コンタクトホール3
4の側壁には窒化シリコン膜28が露出することはな
い。
【0106】これに対して、窒化シリコン膜28に開孔
29を設けない場合は、図17に示すように、コンタク
トホール34を形成する際、酸化シリコン系のBPSG
膜32や絶縁膜27と窒化シリコン膜28とのエッチン
グレートの差によって、コンタクトホール34の側壁に
段差が生じるため、コンタクトホール34の内部でタン
グステン膜のカバレージが不充分となり、中間導電層3
3が断線する虞れがある。
【0107】このように、パッド層23Bの上の窒化シ
リコン膜28にコンタクトホール34の径よりも大径の
開孔29を設けることにより、コンタクトホール34内
での中間導電層33の断線を確実に防止することができ
る。
【0108】次に、半導体基板1の全面に酸化シリコン
膜、スピンオングラス膜、酸化シリコン膜を順次積層し
た3層膜からなる層間絶縁膜35を堆積する。酸化シリ
コン膜は、例えば酸素(O2)およびテトラエトキシシラ
ン(Si(OC2 5)4)をソースガスとするプラズマC
VD法で形成し、その膜厚は下層の酸化シリコン膜が4
50〜550nm程度、上層の酸化シリコン膜が360〜
440nm程度とする。また、スピンオングラス膜は、2
35〜265nm程度の膜厚で形成した後、440℃程度
でベーキングし、次いでその表面をエッチバックして平
坦化する。
【0109】層間絶縁膜35を構成する酸化シリコン膜
をプラズマCVD法で形成することにより、膜中に多量
の水素イオンが含有され、かつ後述する水素アニール工
程で供給される水素が膜を透過し易くなるため、前記負
荷用MISFETQp1 、Qp2 を構成する多結晶シリ
コン膜に充分な水素を供給することができる。
【0110】次に、層間絶縁膜35上に形成したフォト
レジスト膜をマスクにして層間絶縁膜35をエッチング
し、中間導電層33の上部にコンタクトホール36を形
成した後、フォトレジスト膜をアッシングで除去する。
【0111】次に、半導体基板1の全面に第2層目の配
線材を堆積する。この配線材は、TiW(チタンタング
ステン)膜、アルミニウム合金膜、TiW膜を順次積層
した3層膜からなる。TiW膜はスパッタ法で形成し、
その膜厚は下層のTiW膜が54〜66nm程度、上層の
TiW膜が180〜220nm程度とする。アルミニウム
合金膜はスパッタ法で形成し、その膜厚は720〜88
0nmnm程度とする。
【0112】次に、TiW膜上に形成したフォトレジス
ト膜をマスクにしてTiW膜、アルミニウム合金膜、T
iW膜を順次エッチングし、相補性データ線DL(第1
データ線DL1 および第2データ線DL2)を形成した
後、このフォトレジスト膜をアッシングで除去する(図
18)。
【0113】次に、半導体基板1の全面に酸化シリコン
膜と窒化シリコン膜との積層膜からなるファイナルパッ
シベーション膜37を堆積する。この酸化シリコン膜
は、例えば酸素(O2)およびテトラエトキシシラン(S
i(OC2 5)4)をソースガスとするプラズマCVD法
で形成し、窒化シリコン膜は、モノシラン(SiH4)お
よび窒素(またはアンモニア)をソースガスとするプラ
ズマCVD法で形成する。ファイナルパッシベーション
膜37を構成する酸化シリコン膜および窒化シリコン膜
をプラズマCVD法で形成することにより、膜中に多量
の水素イオンが含有され、これが前記負荷用MISFE
TQp1 、Qp2 を構成する多結晶シリコン膜への水素
供給源となる。
【0114】また、ファイナルパッシベーション膜37
を堆積する工程の途中で水素アニールを行い、前記負荷
用MISFETQp1 、Qp2 を構成する多結晶シリコ
ン膜に水素を供給する。まず、酸化シリコン膜を360
〜440nm程度堆積した後、水素を含む窒素雰囲気中、
400℃程度で30分程度水素アニールを行い、続い
て、酸化シリコン膜を360〜440nm程度堆積する。
最後に、酸化シリコン膜の上に窒化シリコン膜を1.2μ
m程度堆積する。以上の工程により、前記図1に示すS
RAMのメモリセルMCが完成する。なお、この後、S
RAMは所定の工程により、樹脂パッケージに封止され
る。
【0115】本実施例によれば、下記のような効果を得
ることができる。
【0116】(1).多結晶シリコン膜で形成された負荷用
MISFETQp1 、Qp2 の上層に水分が透過し難い
窒化シリコン膜28を設けることにより、負荷用MIS
FETQp1 、Qp2 への水分の浸入を防止することが
できる。これにより、図19に示すように、窒化シリコ
ン膜28を設けない従来仕様のSRAMに比べて、負荷
用MISFETQp1 、Qp2 のしきい値電圧(Vth)
の変動を抑制することができた。
【0117】また、窒化シリコン膜28の膜厚を制御し
て水素を透過し易くしたことにより、負荷用MISFE
TQp1 、Qp2 を構成する多結晶シリコン膜のダング
リングボンドに充分な水素を供給することができる。こ
れにより、多結晶シリコン膜のダングリングボンドに起
因するトラップ準位が水素によりターミネートされ、多
結晶シリコン膜の膜質が改善されるため、負荷用MIS
FETQp1 、Qp2の相互コンダクタンス(Gm)を大幅
に向上させることができる。
【0118】図20は、負荷用MISFETQp1 、Q
2 の初期特性の工程推移を示している。図中、はB
PSG膜32の上に中間導電層33を形成した直後の初
期特性、はファイナルパッシベーション膜37を堆積
する工程の途中で水素アニール(およびファイナルパッ
シベーション膜37を構成する酸化シリコン膜を堆積す
る工程での水素化)を行った直後の初期特性、は完成
品の初期特性を示している。このように、完成品では負
荷用MISFETQp1 、Qp2 の相互コンダクタンス
(Gm)が大幅に向上した。
【0119】また、図21は、窒化シリコン膜28の膜
厚を6nm、15nmにした時の負荷用MISFETQ
1 、Qp2 の初期特性を示している。同図から明らか
なように、膜厚が6〜15nmの窒化シリコン膜28を設
けることにより、負荷用MISFETQp1 、Qp2
相互コンダクタンス(Gm)が大幅に向上した。なお、図2
0、図21において、横軸は負荷用MISFETQ
1 、Qp2 のゲート電圧(Vg) を表し、縦軸は負荷
用MISFETQp1 、Qp2 のドレイン電流(Isd
(A))を表している。
【0120】また、窒化シリコン膜28を形成した後、
ファイナルパッシベーション膜37を堆積するまでの工
程を利用して水素アニールやプラズマCVD法などの水
素化処理を行うことにより、水素化処理のための特別の
工程を設けることなく、負荷用MISFETQp1 、Q
2 を構成する多結晶シリコン膜のダングリングボンド
に充分な水素を供給することができる。
【0121】(2).パッド層23Bの上層の窒化シリコン
膜28にコンタクトホール34の径よりも大径の開孔2
9を設けることにより、このコンタクトホール34内で
の中間導電層33の断線を確実に防止することができる
ので、相補性データ線DLの接続信頼性を向上させるこ
とができる。
【0122】(3).窒化シリコン膜28の上にBPSG膜
32を堆積した後、アニールを行うことにより、窒化シ
リコン膜28とBPSG膜32との界面に存在するダン
グリングボンドを低減することができる。これにより、
このダングリングボンドに捕獲される水素の量を低減す
ることができるので、負荷用MISFETQp1 、Qp
2 を構成する多結晶シリコン膜のダングリングボンドに
充分な水素を供給することができる。
【0123】また、窒化シリコン膜28の上にゲッタリ
ング効果の高いBPSG膜32を堆積することにより、
Naなどの金属不純物が窒化シリコン膜28を透過して
負荷用MISFETQp1 、Qp2 に侵入するのを防止
することができるので、メモリセルMCの電気特性の劣
化を防止することができる。
【0124】(4).負荷用MISFETQp1 、Qp2
上層に窒化シリコン膜28を堆積した後、周辺回路領域
上の窒化シリコン膜28を除去することにより、周辺回
路の加工が容易になる。
【0125】以上、本発明者によってなされた発明を実
施例に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施例
に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲
で種々変更可能であることはいうまでもない。
【0126】前記実施例では、ゲート電極の上層にチャ
ネル領域、ソース領域およびドレイン領域を形成したボ
トムゲート構造の負荷用MISFETを有するSRAM
に適用した場合について説明したが、チャネル領域、ソ
ース領域およびドレイン領域の上層にゲート電極を形成
したトップゲート構造の負荷用MISFETを有するS
RAMに適用することもできる。
【0127】前記実施例では、負荷用MISFETの上
層に堆積した窒化シリコン膜をエッチングして開孔を形
成する際、周辺回路領域上の窒化シリコン膜を除去した
が、周辺回路領域上の窒化シリコン膜は必ずしも除去す
る必要はない。
【0128】以上の説明では、多結晶シリコン膜で構成
された負荷用MISFETを有するSRAMに適用した
場合について説明したが、多結晶シリコン膜で構成され
た半導体素子を有するデバイス全般に適用することがで
きる。
【0129】
【発明の効果】本願によって開示される発明のうち、代
表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、
以下の通りである。
【0130】多結晶シリコン膜で形成された負荷用MI
SFETの上部に、水素を透過し易く、かつ水分を透過
し難い膜厚を有する窒化シリコン膜を設けることによ
り、負荷用MISFETのしきい値電圧(Vth) の変動
を防止すると共に、相互コンダクタンス(Gm)を向上させ
ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例である半導体集積回路装置の
メモリセルを示す半導体基板の要部断面図である。
【図2】本発明の一実施例である半導体集積回路装置の
チップレイアウトを示す概略構成図である。
【図3】図2の一部を拡大して示す概略構成図である。
【図4】本発明の一実施例である半導体集積回路装置の
メモリセルの等価回路図である。
【図5】本発明の一実施例である半導体集積回路装置の
製造方法を示す半導体基板の要部断面図である。
【図6】本発明の一実施例である半導体集積回路装置の
製造方法を示す半導体基板の要部断面図である。
【図7】本発明の一実施例である半導体集積回路装置の
製造方法を示す半導体基板の要部断面図である。
【図8】本発明の一実施例である半導体集積回路装置の
製造方法を示す半導体基板の要部断面図である。
【図9】本発明の一実施例である半導体集積回路装置の
製造方法を示す半導体基板の要部断面図である。
【図10】本発明の一実施例である半導体集積回路装置
の製造方法を示す半導体基板の要部断面図である。
【図11】本発明の一実施例である半導体集積回路装置
の製造方法を示す半導体基板の要部断面図である。
【図12】本発明の一実施例である半導体集積回路装置
の製造方法を示す半導体基板の要部断面図である。
【図13】本発明の一実施例である半導体集積回路装置
の製造方法を示す半導体基板の要部平面図である。
【図14】本発明の一実施例である半導体集積回路装置
の製造方法を示す半導体基板の要部断面図である。
【図15】本発明の一実施例である半導体集積回路装置
の製造方法を示す半導体基板の要部断面図である。
【図16】窒化シリコン膜に開孔を設けた場合における
データ線接続用コンタクトホールの拡大断面図である。
【図17】窒化シリコン膜に開孔を設けない場合におけ
るデータ線接続用コンタクトホールの拡大断面図であ
る。
【図18】本発明の一実施例である半導体集積回路装置
の製造方法を示す半導体基板の要部断面図である。
【図19】負荷用MISFETのしきい値電圧の変動を
示すグラフ図である。
【図20】負荷用MISFETの初期特性の工程推移を
示すグラフ図である。
【図21】負荷用MISFETの初期特性を示すグラフ
図である。
【符号の説明】
1 半導体基板(チップ) 2 p- 型ウエル 4 フィールド絶縁膜 5 p型チャネルストッパ領域 6 ゲート絶縁膜 7 ゲート電極 8 絶縁膜 9 サイドウォールスペーサ 10 n型半導体領域 11 n+ 型半導体領域 12 ゲート絶縁膜 13A ゲート電極 13B 基準電圧線(VSS) 14 コンタクトホール 15 絶縁膜 16 サイドウォールスペーサ 17 n型半導体領域 18 n+ 型半導体領域 21 絶縁膜 22 コンタクトホール 23A ゲート電極 23B パッド層 24 ゲート絶縁膜 25 コンタクトホール 26N チャネル領域 26P ソース領域 26P ドレイン領域 26P 電源電圧線(VCC) 27 絶縁膜 28 窒化シリコン膜 29 開孔 32 BPSG膜 33 中間導電層 34 コンタクトホール 35 層間絶縁膜 36 コンタクトホール 37 ファイナルパッシベーション膜 38 フォトレジスト膜 BP ボンディングパッド CC コントロール回路 DL 相補性データ線 DL1 第1データ線 DL2 第2データ線 LMB メモリブロック LOAD ロード回路 MAY メモリセルアレイ MB メモリブロック MC メモリセル MWL メインワード線 Qd1 駆動用MISFET Qd2 駆動用MISFET Qp1 負荷用MISFET Qp2 負荷用MISFET Qt1 転送用MISFET Qt2 転送用MISFET SA センスアンプ SWL サブワード線 SWL1 第1サブワード線 SWL2 第2サブワード線 WDEC ワードデコーダ回路 WL ワード線 WL1 第1ワード線 WL2 第2ワード線 XDEC Xデコーダ回路 YDEC Yデコーダ回路 YSW Yセレクタ回路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01L 29/784 9056−4M H01L 29/78 311 N 9056−4M 311 C (72)発明者 金井 史幸 東京都小平市上水本町5丁目20番1号 株 式会社日立製作所半導体事業部内 (72)発明者 橋場 総一郎 東京都小平市上水本町5丁目20番1号 株 式会社日立製作所半導体事業部内 (72)発明者 橋本 孝司 東京都国分寺市東恋ヶ窪1丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者 吉崎 和夫 東京都小平市上水本町5丁目20番1号 株 式会社日立製作所半導体事業部内

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半導体基板の主面上に形成された転送用
    MISFETと、前記半導体基板の主面上に形成された
    駆動用MISFETおよび前記駆動用MISFETの上
    部に堆積した多結晶シリコン膜で形成された負荷用MI
    SFETからなるフリップフロップ回路とでメモリセル
    を構成したSRAMを有する半導体集積回路装置であっ
    て、前記負荷用MISFETの上部には、水素を透過し
    易く、かつ水分を透過し難い膜厚を有する窒化シリコン
    膜が設けられていることを特徴とする半導体集積回路装
    置。
  2. 【請求項2】 前記窒化シリコン膜の膜厚は、5〜20
    nmであることを特徴とする請求項1記載の半導体集積回
    路装置。
  3. 【請求項3】 前記転送用MISFETの一方の半導体
    領域上の前記窒化シリコン膜には、前記半導体領域とデ
    ータ線とを接続するコンタクトホールよりも大径の開孔
    が設けられていることを特徴とする請求項1記載の半導
    体集積回路装置。
  4. 【請求項4】 前記窒化シリコン膜の上部には、BPS
    G膜またはPSG膜が設けられていることを特徴とする
    請求項1記載の半導体集積回路装置。
  5. 【請求項5】 前記負荷用MISFETのゲート電極
    は、前記駆動用MISFETの上部に堆積した第1の多
    結晶シリコン膜で形成され、前記負荷用MISFETの
    チャネル領域、ソース領域およびドレイン領域は、前記
    第1の多結晶シリコン膜の上部に堆積した第2の多結晶
    シリコン膜で形成されていることを特徴とする請求項1
    記載の半導体集積回路装置。
  6. 【請求項6】 請求項1記載の半導体集積回路装置の製
    造方法であって、前記負荷用MISFETの上部に前記
    窒化シリコン膜を堆積した後、水素アニールを行うこと
    によって、前記負荷用MISFETを構成する前記多結
    晶シリコン膜に水素を供給することを特徴とする半導体
    集積回路装置の製造方法。
  7. 【請求項7】 請求項1記載の半導体集積回路装置の製
    造方法であって、前記負荷用MISFETの上部に前記
    窒化シリコン膜を堆積した後、少なくとも一層の絶縁膜
    をプラズマCVD法で堆積することによって、前記負荷
    用MISFETを構成する前記多結晶シリコン膜に水素
    を供給することを特徴とする半導体集積回路装置の製造
    方法。
  8. 【請求項8】 請求項1記載の半導体集積回路装置の製
    造方法であって、前記負荷用MISFETの上部に前記
    窒化シリコン膜を堆積した後、周辺回路領域上の前記窒
    化シリコン膜を除去することを特徴とする半導体集積回
    路装置の製造方法。
  9. 【請求項9】 請求項1記載の半導体集積回路装置の製
    造方法であって、前記窒化シリコン膜の上部に酸化シリ
    コン膜を堆積した後、半導体基板を600℃以上でアニ
    ールすることを特徴とする半導体集積回路装置の製造方
    法。
JP5049117A 1993-02-19 1993-03-10 半導体集積回路装置およびその製造方法 Pending JPH06268177A (ja)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP5049117A JPH06268177A (ja) 1993-03-10 1993-03-10 半導体集積回路装置およびその製造方法
US08/190,596 US5508540A (en) 1993-02-19 1994-02-02 Semiconductor integrated circuit device and process of manufacturing the same
KR1019940002010A KR100306443B1 (ko) 1993-02-19 1994-02-03 반도체집적회로장치및그제조방법
US08/592,235 US5880497A (en) 1993-02-19 1996-01-26 Semiconductor integrated circuit device having capacitance element and process of manufacturing the same
KR1020000070872A KR100355118B1 (ko) 1993-02-19 2000-11-27 반도체 집적회로장치 및 그 제조방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP5049117A JPH06268177A (ja) 1993-03-10 1993-03-10 半導体集積回路装置およびその製造方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH06268177A true JPH06268177A (ja) 1994-09-22

Family

ID=12822124

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP5049117A Pending JPH06268177A (ja) 1993-02-19 1993-03-10 半導体集積回路装置およびその製造方法

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH06268177A (ja)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6573604B1 (en) 2002-04-26 2003-06-03 Kabushiki Kaisha Toshiba Semiconductor device carrying memory and logic circuit on a chip and method of manufacturing the same
US6828188B2 (en) 1999-12-24 2004-12-07 Nec Electronics Corporation Semiconductor device with high- and low-density regions of transistor elements on single semiconductor substrate, and method of manufacturing such semiconductor device
US7423343B2 (en) 2003-08-05 2008-09-09 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Wiring board, manufacturing method thereof, semiconductor device and manufacturing method thereof
JP2012059958A (ja) * 2010-09-09 2012-03-22 Rohm Co Ltd 半導体装置およびその製造方法

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6828188B2 (en) 1999-12-24 2004-12-07 Nec Electronics Corporation Semiconductor device with high- and low-density regions of transistor elements on single semiconductor substrate, and method of manufacturing such semiconductor device
US6573604B1 (en) 2002-04-26 2003-06-03 Kabushiki Kaisha Toshiba Semiconductor device carrying memory and logic circuit on a chip and method of manufacturing the same
US7423343B2 (en) 2003-08-05 2008-09-09 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Wiring board, manufacturing method thereof, semiconductor device and manufacturing method thereof
US7655560B2 (en) 2003-08-05 2010-02-02 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Wiring board, manufacturing method thereof, semiconductor device and manufacturing method thereof
JP2012059958A (ja) * 2010-09-09 2012-03-22 Rohm Co Ltd 半導体装置およびその製造方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100306443B1 (ko) 반도체집적회로장치및그제조방법
JPH0737988A (ja) 半導体集積回路装置の製造方法
US5930624A (en) Method of producing semiconductor integrated circuit device having switching MISFET and capacitor element including wiring
US8101986B2 (en) Dynamic random access memory with silicide contacts, CMOS logic section and LDD structure
US5981369A (en) Semiconductor integrated circuit device and process for manufacturing the same
JPH06216345A (ja) 半導体集積回路装置およびその製造方法
JP2002198520A (ja) 半導体装置およびその製造方法
US5518947A (en) Method of forming a semiconductor memory device having silicon nitride overlying only in peripheral circuit area
US20040094796A1 (en) Semiconductor device having multi-layered spacer and method of manufacturing the same
US6815762B2 (en) Semiconductor integrated circuit device and process for manufacturing the same including spacers on bit lines
US6670236B2 (en) Semiconductor device having capacitance element and method of producing the same
JPH0888333A (ja) 半導体装置の製造方法
JPH1187651A (ja) 半導体集積回路装置およびその製造方法
JPH02130872A (ja) ポリシリコントランジスタの製造方法
JP2003060092A (ja) 半導体記憶装置及びその製造方法
JPH098244A (ja) 半導体装置とその製造方法
JP2615076B2 (ja) 半導体集積回路装置の製造方法
JP3779734B2 (ja) 半導体集積回路装置およびその製造方法
JP2000196017A (ja) 半導体装置およびその製造方法
JP2829012B2 (ja) 半導体不揮発性記憶装置とその製造方法
JPH06209088A (ja) 半導体記憶装置及びその製造方法
JP2940316B2 (ja) 半導体装置及びその製造方法
JP3319856B2 (ja) 半導体装置及びその製造方法
JPH098238A (ja) 半導体メモリ装置及びその製造方法
JPH1126711A (ja) 半導体集積回路装置およびその製造方法