JPH09270469A - 半導体メモリ装置 - Google Patents

半導体メモリ装置

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JPH09270469A
JPH09270469A JP8076818A JP7681896A JPH09270469A JP H09270469 A JPH09270469 A JP H09270469A JP 8076818 A JP8076818 A JP 8076818A JP 7681896 A JP7681896 A JP 7681896A JP H09270469 A JPH09270469 A JP H09270469A
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transistor
load
type diffusion
transistors
drive transistor
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JP8076818A
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Sadao Yoshikawa
定男 吉川
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Sanyo Electric Co Ltd
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    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 SRAMのメモリセルでソフトエラーが発生
しにくいようにする。 【解決手段】 電源ラインとなる第1のアルミニウム配
線33と接地ラインと成る第4のアルミニウム配線40
とをワード線方向に平行に配置し、それらの間に付加ト
ランジスタP1、P2及び駆動トランジスタN1、N2
を配置する。付加トランジスタP1、P2を半導体基板
1のN型領域に配置し、駆動トランジスタN1、N2を
P−Well領域2に配置する。N型領域とP−Wel
l領域2との境界部分に活性領域51を形成し、この活
性領域51と付加トランジスタP1、P2のゲートと駆
動トランジスタN1、N2のゲートとを接続する接続部
との間に容量を形成してゲート容量を大きくする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、スタティック型の
半導体メモリ装置に関し、詳しくは、メモリセルのパタ
ーン形状に関する。
【0002】
【従来の技術】半導体メモリの1つであるスタティック
RAM(SRAM)は、フリップフロップの論理状態を
「1」あるいは「0」に対応させてデータを記憶する。
フリップフロップを構成するインバータの方式によって
E/D方式、高抵抗負荷方式及びCMOS方式に分類さ
れるが、現在では、消費電力の少ないCMOS方式が主
流となっている。
【0003】図6は、CMOS方式のSRAMのメモリ
セルの回路図である。Pチャンネル型のMOSトランジ
スタP1、P2とNチャンネル型のMOSトランジスタ
N1、N2とが電源接地間にそれぞれ直列に接続されて
一対のCMOSインバータI1、I2が形成される。こ
れらのインバータI1、I2は、互いの出力と入力とが
クロスカップリングされ、それぞれの出力が選択トラン
ジスタS1、S2に接続される。各選択トランジスタS
1、S2は、各インバータI1、I2と一対のビット線
BL1、BL2との間に接続され、各ゲートが共通のワ
ード線WLに接続される。これらの6つのMOSトラン
ジスタによって1つのメモリセルが構成され、1ビット
のデータを一対のインバータI1、I2の2種類の論理
状態と対応付けることにより記憶できるようになる。
【0004】図4は、半導体基板上に形成したSRAM
のメモリセルの構造を示す平面図であり、図5は、その
X−X線断面図である。半導体基板1は、N型の導電型
を成し、表面領域の一部にP型の不純物が拡散されてP
−Well領域2が形成されている。また、半導体基板
1の表面の素子形成領域(図4で破線で囲まれた領域)
以外は、選択酸化によって厚く形成される酸化膜3によ
り被われている。第1のP型拡散層11は、P−Wel
l領域2の端部と平行な方向に延在して半導体基板1の
N型領域内に形成される。第2及び第3のP型拡散層1
2、13は、第1のP型拡散層11と同じ半導体基板1
のN型領域内に第1のP型拡散層11から一定の距離を
隔てて形成される。第1のゲート電極14は、第1及び
第2のP型拡散層11、12の間に絶縁膜4を介して配
置され、第1のP型拡散層11をソースとし、第2のP
型拡散層12をドレインとするPチャンネル型の負荷ト
ランジスタP1を形成する。第2のゲート電極15は、
第1のゲート電極14と同様に、第1及び第3のP型拡
散層11、13の間に絶縁膜4を介して配置され、第1
のP型拡散層11をソースとし、第3のP型拡散層13
をドレインとするPチャンネル型の負荷トランジスタP
2を形成する。尚、これらの拡散層11、12、13
は、酸化膜3で被われていない素子形成領域に各ゲート
電極14、15をマスクとするセルフアライメント注入
によって形成される。
【0005】第1及び第2のN型拡散層16、17は、
P−Well領域2内で、互いに一定の距離を隔てて、
第1及び第2のP型拡散層11、12(または第1及び
第3のP型拡散層)の配置方向に対して約45°傾いた
方向に並んで配置される。第3のゲート電極18は、第
1及び第2のN型拡散層16、17の間に絶縁膜4を介
して配置され、第1のN型拡散層16をドレインとし、
第2のN型拡散層17をソースとするNチャンネル型の
駆動トランジスタN1を形成する。第3及び第4のN型
拡散層19、20は、P−Well領域2内で、互いに
一定の距離を隔てて、第1及び第2のN型拡散層16、
17と平行に配置される。第4のゲート電極21は、第
3及び第4のN型拡散層19、20の間に絶縁膜4を介
して配置され、第3のN型拡散層19をドレインとし、
第4のN型拡散層20をソースとするNチャンネル型の
駆動トランジスタN2を形成する。第1〜第4のN型拡
散層16、17、19、20は、第1〜第3のP型拡散
層11、12、13と同様に、P−Well領域2内の
素子形成領域に第3及び第4のゲート電極18、21を
マスクとするセルフアライメント注入によって形成され
る。
【0006】第5のN型拡散層22は、P−Well領
域21内で、第1のN型拡散層16から一定の距離を隔
てて形成される。第6及び第7のN型拡散層23、24
は、P−Well領域21内で、互いに一定の距離を隔
てて、第1及び第5のN型拡散層16、22と並列に形
成される。第5のゲート電極25は、第1及び第5のN
型拡散層16、22の間と第6及び第7のN型拡散層2
3、24の間に絶縁膜4を介して配置され、第1及び第
6のN型拡散層16、23をドレインとし、第5の及び
第7のN型拡散層22、24をソースとするNチャンネ
ル型の選択トランジスタS1、S2を形成する。この第
5のゲート電極が、各選択トランジスタS1、S2で共
通に形成され、ワード線WLとなる。尚、この選択トラ
ンジスタS1、S2については、ビット線BL1、BL
2の電位次第でソースとドレインとが逆転する。
【0007】第1及び第3のゲート電極14、18は、
共通に設けられ、この接続部分が第3のN型拡散層18
上で幅広く形成されて第1の接続部26を形成してい
る。この第1の接続部26と第3のN型拡散層19との
間の絶縁膜4には、第1の開口部27が形成され、この
第1の開口部27を通して第1の接続部26が第3のN
型拡散層19に接続されて、所謂埋め込みコンタクトを
形成する。この埋込コンタクトは、開口部27部分に予
めN型不純物を注入して埋め込み層を形成しておくこと
により、第1の接続部26を第3のN型拡散層19に接
続できるようにしている。これにより、負荷トランジス
タP1及び駆動トランジスタN1のゲートが駆動トラン
ジスタN2のドレインに接続される。また、第3のゲー
ト電極18の一端は、第6のN型拡散層23上まで延長
され、この第6のN型拡散層23上で幅広く形成されて
第2の接続部28を形成している。この第2の接続部2
8と第6のN型拡散層23との間の絶縁膜4には、第2
の開口部29が形成され、第1の接続部28と同様に、
第2の接続部28を第6のN型拡散層23に接続する埋
め込みコンタクトを形成する。これにより、駆動トラン
ジスタN1のゲートが選択トランジスタS2のドレイン
に接続される。第2及び第4のゲート電極15、21
は、共通に設けられ、この接続部分が第2のP型拡散層
12に隣接する部分で広く形成されて後述する第2の配
線34が接続される第3の接続部30を形成する。ま
た、第4のゲート電極21の一端は、第1のN型拡散層
16上まで延長され、この第1のN型拡散層16上で幅
広く形成されて第4の接続部31を形成している。この
第4の接続部31と第1のN型拡散層16との間の絶縁
膜4には、第3の開口部32が形成され、第3の接続部
31が第1のN型拡散層16に接続される埋め込みコン
タクトを形成する。これにより、駆動トランジスタN2
のゲートが、駆動トランジスタN1及び選択トランジス
タS1のドレインに接続される。
【0008】第1のアルミニウム配線33は、電源ライ
ンを成し、第1のP型拡散層22と重なるように配置さ
れて第1のP型拡散層11に接続される。第2のアルミ
ニウム配線34は、絶縁膜5を介して、第2のP型拡散
層12と第2及び第3のゲート電極15、21に連続す
る第3の接続部30との間に跨るように配置され、コン
タクトホール35及び36を通して第2のP型拡散層1
2及び第3の接続部30にそれぞれ接続される。これに
より、負荷トランジスタP1のドレインが負荷トランジ
スタP2及び駆動トランジスタN2のゲートに接続され
る。第3のアルミニウム配線37は、絶縁膜5を介し
て、第3のP型拡散層13と第1及び第3のゲート電極
14、18に連続する第1の接続部26との間に跨るよ
うに配置され、コンタクトホール38、39を通して第
3のP型拡散層13及び第1の接続部26にそれぞれ接
続される。これにより、負荷トランジスタP2のドレイ
ンが負荷トランジスタP1及び駆動トランジスタN1の
ゲートに接続される。第4のアルミニウム配線40は、
接地ラインを成し、絶縁膜5を介して、第5のゲート電
極25と並列に第2及び第4のN型拡散層17、20上
を横切るように配置されてコンタクトホール41、42
を通して第2及び第4のN型拡散層17、20にそれぞ
れ接続される。第5及び第6のアルミニウム配線43、
44は、第5及び第7のN型拡散層22、24上に絶縁
膜5を介して配置され、コンタクトホール45、46を
通して第5及び第7の拡散層22、24に接続される。
【0009】第7及び第8のアルミニウム配線47、4
8は、絶縁膜6を介して、第1及び第4のアルミニウム
配線33、40と交差して第5及び第6のアルミニウム
配線43、44上に配置され、コンタクトホール49、
50を通して第5及び第6のアルミニウム配線43、4
4にそれぞれ接続される。この第7及び第8のアルミニ
ウム配線47、48が一対のビット線BL1、BL2と
なる。
【0010】以上の第1〜第5のゲート電極14、1
5、18、21、25は、同一層の多結晶シリコンによ
り形成される。また、第1〜第6のアルミニウム配線3
3、34、37、40、43、44は、第1〜第5のゲ
ート電極14、15、18、21、25上の第1層目に
形成され、第7及び第8のアルミニウム配線47、48
は、第2層目に形成される。
【0011】このようなSRAMのメモリセルによれ
ば、電源ライン及び接地ラインがワード線方向に配置さ
れるため、ビット線方向には一対のビット線BL1、B
L2以外のアルミニウム配線が配置されなくなる。この
ため、ワード線方向の幅を狭くすることができ、メモリ
セルサイズの縮小が図れる。このようなSRAMのメモ
リセルは、本願出願人により特願平6−233465号
に提案されている。
【0012】
【発明が解決しようとする課題】従来のSRAMのメモ
リセルにおいては、大容量化に伴ってトランジスタのサ
イズが微細化されると、ゲート容量や拡散容量が小さく
なって記憶ノードの容量が小さくなる。このため、メモ
リセルを構成する各インバータI1、I2の安定性が低
下し、ノイズ等の影響によって記憶ノードの電位が反転
する、いわゆるソフトエラーが発生し易くなる。
【0013】そこで本発明は、SRAMのメモリセルの
記憶ノードの容量をメモリセルサイズの増大を伴うこと
なく大きくすることを目的とする。
【0014】
【課題を解決するための手段】本発明は、上述の課題を
解決するために成されたもので、その特徴とするところ
は、互いに独立して配置され、それぞれ異なる電位が与
えられる第1及び第2の電力ラインと、上記第1及び第
2の電力ラインの間で、上記第1の電力ラインに対して
並列に配置される第1及び第2の負荷トランジスタと、
上記第1及び第2の電力ラインの間で、上記第2の電源
ラインに対して並列に配置される第1及び第2の駆動ト
ランジスタと、上記第1及び第2の電力ラインに交差
し、互いに平行に配置される一対のビット線と、上記一
対のビット線にそれぞれ接続される第1及び第2の選択
トランジスタと、を半導体基板上に形成して成るスタテ
ィック型の半導体メモリ装置であって、上記第1の負荷
トランジスタ及び上記第1の駆動トランジスタのゲート
が上記第2の負荷トランジスタ、上記第2の駆動トラン
ジスタ及び上記第1の選択トランジスタのドレインに共
通に接続されると共に、上記第2の負荷トランジスタ及
び上記第2の駆動トランジスタのゲートが上記第1の負
荷トランジスタ、上記第1の駆動トランジスタ及び上記
第2の選択トランジスタのドレインに共通に接続され、
上記第1の負荷トランジスタ及び上記第1の駆動トラン
ジスタのゲートの接続ラインまたは上記第2の負荷トラ
ンジスタ及び上記第2の駆動トランジスタのゲートの接
続ラインの少なくとも一方で、半導体基板との間に容量
が形成されることにある。
【0015】本発明によれば、メモリセルの駆動トラン
ジスタと負荷トランジスタとの間の接続ラインに容量が
形成されてゲート容量を大きくすることができる。従っ
て、記憶ノードの容量が大きくなってメモリセルを構成
するインバータの安定性を向上することができる。
【0016】
【発明の実施の形態】図1は、本発明の半導体メモリ装
置の構造を示す平面図で、図2は、そのX−X線断面図
であり、それぞれSRAMのメモリセルを示している。
また、図3は、図1の回路構成を示す回路図である。こ
の図において、第1及び第2の負荷トランジスタP1、
P2、第1及び第2の駆動トランジスタN1、N2及び
第1及び第2の選択トランジスタS1、S2の配置につ
いては、図4に示すSRAMのメモリセルと同一であ
る。即ち、半導体基板1のN型の領域に第1〜第3のP
型拡散層11、12、13と第1及び第2のゲート電極
14、15が配置されて第1及び第2の負荷トランジス
タP1、P2が形成される。そして、P−Well領域
2内に第1〜第4のN型拡散層16、17、19、20
と第3及び第4のゲート電極18、21とが配置されて
第1及び第2の駆動トランジスタN1、N2が形成され
る。さらに、第1のN型拡散層16に加えて、第5〜第
7のN型拡散層22、23、24と第5のゲート電極2
5とが配置されて第1及び第2の選択トランジスタS
1、S2が形成される。このほか、第1〜第5のアルミ
ニウム配線33、34、37、40、43、44につい
ても図4に示すSRAMのメモリセルと同一であり、同
一部分には同一符号を伏してある。
【0017】本発明の第1の特徴とするところは、素子
領域を区画するために厚く形成される絶縁膜3を半導体
基板1のN型の領域とP−Well領域2との境界領域
で選択的に薄くして活性領域51を形成したところにあ
る。これにより、活性領域51上に配置される第1のゲ
ート電極14と第3のゲート電極18との接続部分の一
部、及び、第2のゲート電極15と第4のゲート電極2
1との接続部分の一部が半導体基板1と近接するように
なる。従って、各ゲート電極の接続部分と半導体基板1
との間に容量が形成され、第1及び第2の負荷トランジ
スタP1、P2と第1及び第2の駆動トランジスタN
1、N2とのゲート容量がそれぞれ大きくなり、記憶ノ
ードの電位を安定させることができる。
【0018】この活性領域51は、素子領域として用い
ることができない半導体基板1内のN型の領域とP−W
ell領域2との境界部分に形成されるため、メモリセ
ルの面積を増大させることはない。また、活性領域51
の形成は、メモリセルを構成する各トランジスタの形成
領域を区画するための選択酸化の際に同時に行うことが
でき、酸化マスクのパターン形状を変更するのみで、特
別の工程を追加する必要はない。
【0019】本発明の第2の特徴とするところは、第2
のゲート電極15と第4のゲート電極21の接続部分を
活性領域51上で広く形成し、補助容量部52を形成し
たことにある。これにより、活性領域51と補助容量部
52との間で容量が形成され、第2の負荷トランジスタ
P2及び第2の駆動トランジスタN2のゲート容量がさ
らに大きくなる。
【0020】補助容量部52についても、活性領域51
と同様に、素子領域として用いることのできない半導体
基板1のN型領域とP−Well領域2との境界部分に
形成されるため、メモリセルの面積を増大させることは
ない。尚かつ、第2のゲート電極15と第4のゲート電
極21との接続部分の形状のみが変更されることから、
新たな工程の追加は必要ない。
【0021】このSRAMのメモリセルは、図面上では
省略してあるが、ワード線方向に複数個が密接して配置
されるものである。従って、第2及び第4のゲート電極
15、21は、同一セルの第1及び第3のゲート電極1
4、18と隣りに位置するセルの第1及び第3のゲート
電極14、18とに挟まれて配置される。このため、第
2のゲート電極15と第4のゲート電極21との接続部
分及び第1のゲート電極14と第3のゲート電極18と
の接続部分の両方を幅広く形成することはできない。そ
こで、第1〜第4のゲート電極14、15、18、21
の容量のバランスを考慮して、第2のゲート電極15と
第4のゲート電極21との接続部分にのみ補助容量部5
2を形成するようにしている。
【0022】半導体基板1に対して埋込コンタクトを設
けると、第1〜第4のゲート電極14、15、18、2
1にコンタクト容量が生じる。このため、埋込コンタク
トが2カ所ある第1及び第3のゲート電極14、18側
のゲート容量は、埋込コンタクトが1カ所しかない第2
及び第4のゲート電極15、21側のゲート容量よりも
大きくなっている。そこで、第2のゲート電極15と第
4のゲート電極21との接続部分にのみ補助容量部52
を形成し、第2及び第4のゲート電極15、21側のゲ
ート容量をより大きくして第1及び第3のゲート電極1
4、18側とと第2及び第4のゲート電極15、21側
とのゲート容量の差を小さくするようにしている。
【0023】以上の構成によれば、メモリセルを構成す
る第1及び第2の負荷トランジスタP1、P2と第1及
び第2の駆動トランジスタN1、N2とのゲート容量を
容易に大きくすることができる。同時に、埋込コンタク
トの数の差による第1及び第3のゲート電極14、18
と第2及び第4のゲート電極15、21との容量の差を
小さくすることができる。これにより、図3に示すよう
に、各インバータI1、I2のゲート電極、即ち、各記
憶ノードに第1及び第2のコンデンサC1、C2(C1
<C2)を接続することと等価になる。
【0024】
【発明の効果】本発明によれば、メモリセルの面積を広
げることなく、尚かつ、特別の工程を追加することなく
付加トランジスタ及び駆動トランジスタのゲート容量を
大きくすることができる。また、構造の差によって生じ
るゲート容量の差を小さくすることができ、付加トラン
ジスタ及び駆動トランジスタによって形成される一対の
インバータの動作特性の差を緩和することができる。従
って、記憶ノードの容量が大きくなると共に、各記憶ノ
ードの容量のバランスが向上されるため、メモリセルの
動作を安定させ、ソフトエラーを発生しにくくすること
ができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の半導体メモリ装置の構造を示す平面図
である。
【図2】図1のX−X線の断面の構造を示す断面図であ
る。
【図3】図1の回路構成を示す回路図である。
【図4】従来の半導体メモリ装置の構造を示す平面図で
ある。
【図5】図4のX−X線の断面の構造を示す断面図であ
る。
【図6】従来のSRAMのメモリセルの構成を示す回路
図である。
【符号の説明】
1 半導体基板 2 P−Well領域 3、4、5、6 絶縁膜 11、12、13 P型拡散層 P1、P2 付加トランジスタ 14、15 ゲート電極 16、17、19、20 N型拡散層 18、21 ゲート電極 N1、N2 駆動トランジスタ 22、23、24 N型拡散層 25 ゲート電極(ワード線WL) S1、S2 選択トランジスタ 27、29、32 開口部(埋込コンタクト) 33、34、37、40、43、44 アルミニウム配
線 35、36、38、39、41、42、44、45 コ
ンタクトホール 47、48 アルミニウム配線(ビット線BL1、BL
2) 49、50 コンタクトホール

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 互いに独立して配置され、それぞれ異な
    る電位が与えられる第1及び第2の電力ラインと、上記
    第1及び第2の電力ラインの間で、上記第1の電力ライ
    ンに対して並列に配置される第1及び第2の負荷トラン
    ジスタと、上記第1及び第2の電力ラインの間で、上記
    第2の電源ラインに対して並列に配置される第1及び第
    2の駆動トランジスタと、上記第1及び第2の電力ライ
    ンに交差し、互いに平行に配置される一対のビット線
    と、上記一対のビット線にそれぞれ接続される第1及び
    第2の選択トランジスタと、を半導体基板上に形成して
    成るスタティック型の半導体メモリ装置であって、 上記第1の負荷トランジスタ及び上記第1の駆動トラン
    ジスタのゲートが上記第2の負荷トランジスタ、上記第
    2の駆動トランジスタ及び上記第1の選択トランジスタ
    のドレインに共通に接続されると共に、上記第2の負荷
    トランジスタ及び上記第2の駆動トランジスタのゲート
    が上記第1の負荷トランジスタ、上記第1の駆動トラン
    ジスタ及び上記第2の選択トランジスタのドレインに共
    通に接続され、上記第1の負荷トランジスタ及び上記第
    1の駆動トランジスタのゲートの接続ラインまたは上記
    第2の負荷トランジスタ及び上記第2の駆動トランジス
    タのゲートの接続ラインの少なくとも一方で、半導体基
    板との間に容量が形成されることを特徴とする半導メモ
    リ装置。
  2. 【請求項2】 上記第1及び第2の負荷トランジスタが
    半導体基板の第1の導電型の領域に形成され、上記第1
    及び第2の駆動トランジスタが半導体基板の第2の導電
    型領域に形成され、半導体基板の第1の導電型の領域と
    第2の導電型の領域との境界領域で、上記第1の負荷ト
    ランジスタ及び上記第1の駆動トランジスタのゲートの
    接続ラインまたは上記第2の負荷トランジスタ及び上記
    第2の駆動トランジスタのゲートの接続ラインに容量が
    形成されることを特徴とする請求項1に記載の半導体メ
    モリ装置。
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