JPH0964201A - 半導体メモリ装置およびその製造方法 - Google Patents
半導体メモリ装置およびその製造方法Info
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- JPH0964201A JPH0964201A JP7314907A JP31490795A JPH0964201A JP H0964201 A JPH0964201 A JP H0964201A JP 7314907 A JP7314907 A JP 7314907A JP 31490795 A JP31490795 A JP 31490795A JP H0964201 A JPH0964201 A JP H0964201A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 コンタクト抵抗の増大を招くことなくシェア
ード・コンタクトの形成領域の微細化が可能な半導体メ
モリ装置およびその製造方法を提供する。 【解決手段】 NMOSトランジスタ14のゲート電極
(ポリサイド層27)およびNMOSトランジスタ13
のソース・ドレイン領域(N- 型不純物領域29、N+
型不純物領域36)の双方に同時に接続する多結晶シリ
コン層40を新たに設ける。そして、層間絶縁膜(シリ
コン酸化膜44,45)を貫通して多結晶シリコン層4
0に達するコンタクト用開口部46を形成し、これを覆
うようにTFT15のゲート電極層(多結晶シリコン層
47)を形成する。これにより、TFT15のゲート電
極は多結晶シリコン層40とのみ接触し、その水平方向
の接触距離はコンタクト用開口部46の大きさdに等し
い。コンタクト用開口部46の大きさdを従来より小さ
くしても接触面積は十分確保され、接触抵抗は増大しな
い。
ード・コンタクトの形成領域の微細化が可能な半導体メ
モリ装置およびその製造方法を提供する。 【解決手段】 NMOSトランジスタ14のゲート電極
(ポリサイド層27)およびNMOSトランジスタ13
のソース・ドレイン領域(N- 型不純物領域29、N+
型不純物領域36)の双方に同時に接続する多結晶シリ
コン層40を新たに設ける。そして、層間絶縁膜(シリ
コン酸化膜44,45)を貫通して多結晶シリコン層4
0に達するコンタクト用開口部46を形成し、これを覆
うようにTFT15のゲート電極層(多結晶シリコン層
47)を形成する。これにより、TFT15のゲート電
極は多結晶シリコン層40とのみ接触し、その水平方向
の接触距離はコンタクト用開口部46の大きさdに等し
い。コンタクト用開口部46の大きさdを従来より小さ
くしても接触面積は十分確保され、接触抵抗は増大しな
い。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は例えばSRAM(スタテ
ィック・ランダム・アクセス・メモリ)装置等のよう
に、いわゆるシェアード・コンタクトを有する半導体メ
モリ装置およびその製造方法に関する。
ィック・ランダム・アクセス・メモリ)装置等のよう
に、いわゆるシェアード・コンタクトを有する半導体メ
モリ装置およびその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】例えば、「1994 Symposium on VLSI Tec
hnology Digest of Technical Paperspp99-100 」に示
されているように、従来のSRAMの多くは、メモリセ
ルのドライバ・トランジスタのゲート電極およびアクセ
ス・トランジスタの拡散層に同時にコンタクト部を形成
し、ここでTFT(薄膜トランジスタ)のゲート電極と
のコンタクトをとるシェアード・コンタクトを用いてい
る。このような従来のシェアード・コンタクトでは、T
FTのゲート電極はドライバ・トランジスタのゲート電
極およびアクセス・トランジスタの拡散層に同時にコン
タクトをとるようになっているため、コンタクトサイズ
(コンタクトの直径)は少なくとも0.5μm以上必要
であった。
hnology Digest of Technical Paperspp99-100 」に示
されているように、従来のSRAMの多くは、メモリセ
ルのドライバ・トランジスタのゲート電極およびアクセ
ス・トランジスタの拡散層に同時にコンタクト部を形成
し、ここでTFT(薄膜トランジスタ)のゲート電極と
のコンタクトをとるシェアード・コンタクトを用いてい
る。このような従来のシェアード・コンタクトでは、T
FTのゲート電極はドライバ・トランジスタのゲート電
極およびアクセス・トランジスタの拡散層に同時にコン
タクトをとるようになっているため、コンタクトサイズ
(コンタクトの直径)は少なくとも0.5μm以上必要
であった。
【0003】図19は従来のシェアード・コンタクトを
有するSRAM装置のメモリセル形成領域を表すもので
ある。このうち図19(a)はメモリセル下層部(ドラ
イバ・トランジスタおよびアクセス・トランジスタ)の
平面構成、同図(b)は(a)におけるA−A′に沿っ
た全体断面を表している。
有するSRAM装置のメモリセル形成領域を表すもので
ある。このうち図19(a)はメモリセル下層部(ドラ
イバ・トランジスタおよびアクセス・トランジスタ)の
平面構成、同図(b)は(a)におけるA−A′に沿っ
た全体断面を表している。
【0004】図19(a),(b)に示すように、メモ
リセル形成領域には、図2に示すメモリセル回路におけ
る一対のアクセス・トランジスタのうちの一方であるN
MOSトランジスタ13と、一対のドライバ・トランジ
スタのうちの一方であるNMOSトランジスタ14と、
一対の負荷トランジスタのうちの一方であるP型のTF
T(薄膜トランジスタ)15′とが形成されている。具
体的には、以下の構造である。
リセル形成領域には、図2に示すメモリセル回路におけ
る一対のアクセス・トランジスタのうちの一方であるN
MOSトランジスタ13と、一対のドライバ・トランジ
スタのうちの一方であるNMOSトランジスタ14と、
一対の負荷トランジスタのうちの一方であるP型のTF
T(薄膜トランジスタ)15′とが形成されている。具
体的には、以下の構造である。
【0005】シリコン基体21の上層域にP型ウェル領
域23が形成され、このP型ウェル領域23のシリコン
基体21上には、選択的に素子間分離領域としてのシリ
コン酸化膜22が形成されている。このシリコン酸化膜
22によって区画されたP型ウェル領域23上には、い
わゆるLDD(Lightly Doped Drain) 構造のNMOSト
ランジスタ13が形成されている。すなわち、P型ウェ
ル領域23上に形成されたシリコン酸化膜24(ゲート
絶縁膜)を介してポリサイド層27が形成され、パター
ニングされている。NMOSトランジスタ13のゲート
電極となるポリサイド層27に隣接するP型ウェル領域
23の表面近傍には、低濃度不純物拡散領域であるN-
型不純物領域29が形成されている。NMOSトランジ
スタ13のゲート電極としてのポリサイド層27の側面
にはシリコン酸化膜側壁35が形成され、これと自己整
合的にP型ウェル領域23表面近傍にNMOSトランジ
スタ13のソース・ドレイン領域としての高濃度不純物
拡散領域(N+ 型不純物領域36)が形成されている。
NMOSトランジスタ14が形成された領域のポリサイ
ド層27の上部には、層間絶縁膜としてのシリコン酸化
膜138を介して接地ライン(Vss)としてのポリサ
イド層43が設けられ、さらにこれを覆って平坦化絶縁
膜としてのシリコン酸化膜45が形成されている。そし
て、シリコン酸化膜45,138を貫通してシェアード
・コンタクト用開口部146が形成されている。シリコ
ン酸化膜45上にはN型の多結晶シリコン層47が形成
され、このうち、図2におけるTFT15のゲート電極
となる多結晶シリコン層47は、シェアード・コンタク
ト用開口部146の底部において、NMOSトランジス
タ14のゲート電極層(ポリサイド層27)およびNM
OSトランジスタ13のソース・ドレイン領域(N+ 型
不純物領域36およびN- 型不純物領域29)の双方に
対して同時に接続され、電気的に接触している。多結晶
シリコン層47上には一部に開口部53を有するシリコ
ン酸化膜52が形成され、さらにその上にはTFT1
5′のチャネル領域、ソース・ドレイン領域および電源
ライン(Vdd)としての多結晶シリコン層56が形成
され、開口部53において多結晶シリコン層47と接続
している。そして、以上の素子構造を覆うようにして平
坦化絶縁膜としてのシリコン酸化膜57が形成されてい
る。
域23が形成され、このP型ウェル領域23のシリコン
基体21上には、選択的に素子間分離領域としてのシリ
コン酸化膜22が形成されている。このシリコン酸化膜
22によって区画されたP型ウェル領域23上には、い
わゆるLDD(Lightly Doped Drain) 構造のNMOSト
ランジスタ13が形成されている。すなわち、P型ウェ
ル領域23上に形成されたシリコン酸化膜24(ゲート
絶縁膜)を介してポリサイド層27が形成され、パター
ニングされている。NMOSトランジスタ13のゲート
電極となるポリサイド層27に隣接するP型ウェル領域
23の表面近傍には、低濃度不純物拡散領域であるN-
型不純物領域29が形成されている。NMOSトランジ
スタ13のゲート電極としてのポリサイド層27の側面
にはシリコン酸化膜側壁35が形成され、これと自己整
合的にP型ウェル領域23表面近傍にNMOSトランジ
スタ13のソース・ドレイン領域としての高濃度不純物
拡散領域(N+ 型不純物領域36)が形成されている。
NMOSトランジスタ14が形成された領域のポリサイ
ド層27の上部には、層間絶縁膜としてのシリコン酸化
膜138を介して接地ライン(Vss)としてのポリサ
イド層43が設けられ、さらにこれを覆って平坦化絶縁
膜としてのシリコン酸化膜45が形成されている。そし
て、シリコン酸化膜45,138を貫通してシェアード
・コンタクト用開口部146が形成されている。シリコ
ン酸化膜45上にはN型の多結晶シリコン層47が形成
され、このうち、図2におけるTFT15のゲート電極
となる多結晶シリコン層47は、シェアード・コンタク
ト用開口部146の底部において、NMOSトランジス
タ14のゲート電極層(ポリサイド層27)およびNM
OSトランジスタ13のソース・ドレイン領域(N+ 型
不純物領域36およびN- 型不純物領域29)の双方に
対して同時に接続され、電気的に接触している。多結晶
シリコン層47上には一部に開口部53を有するシリコ
ン酸化膜52が形成され、さらにその上にはTFT1
5′のチャネル領域、ソース・ドレイン領域および電源
ライン(Vdd)としての多結晶シリコン層56が形成
され、開口部53において多結晶シリコン層47と接続
している。そして、以上の素子構造を覆うようにして平
坦化絶縁膜としてのシリコン酸化膜57が形成されてい
る。
【0006】図20は図19におけるシェアード・コン
タクト部分の拡大断面を表すものである。この図に示す
ように、また、上記したように、TFT15のゲート電
極(多結晶シリコン層47)は、シェアード・コンタク
ト用開口部146の底部において、NMOSトランジス
タ14のゲート電極層(ポリサイド層27)およびNM
OSトランジスタ13のソース・ドレイン領域(N+ 型
不純物領域36およびN- 型不純物領域29)の双方に
対して同時に電気的に接触しており、3者でシェアード
・コンタクトを形成している。したがって、コンタクト
抵抗を小さく抑えるためには、多結晶シリコン層47と
ポリサイド層27との接触部分の水平間隔d1 と、多結
晶シリコン層47とN+ 型不純物領域36およびN- 型
不純物領域29との接触部分の水平間隔d2 とを、共に
十分にとって接触面積を確保する必要がある。このため
には、d1 ,d2 として少なくともそれぞれ0.25μ
mを確保する必要があり、結局、シェアード・コンタク
ト用開口部146の大きさdは0.5μm以上になる。
タクト部分の拡大断面を表すものである。この図に示す
ように、また、上記したように、TFT15のゲート電
極(多結晶シリコン層47)は、シェアード・コンタク
ト用開口部146の底部において、NMOSトランジス
タ14のゲート電極層(ポリサイド層27)およびNM
OSトランジスタ13のソース・ドレイン領域(N+ 型
不純物領域36およびN- 型不純物領域29)の双方に
対して同時に電気的に接触しており、3者でシェアード
・コンタクトを形成している。したがって、コンタクト
抵抗を小さく抑えるためには、多結晶シリコン層47と
ポリサイド層27との接触部分の水平間隔d1 と、多結
晶シリコン層47とN+ 型不純物領域36およびN- 型
不純物領域29との接触部分の水平間隔d2 とを、共に
十分にとって接触面積を確保する必要がある。このため
には、d1 ,d2 として少なくともそれぞれ0.25μ
mを確保する必要があり、結局、シェアード・コンタク
ト用開口部146の大きさdは0.5μm以上になる。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来のシェアード・コンタクト方式では、最近にお
ける0.35μmルールという素子の超微細化の要請に
は応えることが困難になってきている。すなわち、シェ
アード・コンタクト用開口部を従来どおりのサイズ
(0.5μm以上)にしたまま、他の部分の超高集積化
を行うと、例えば接地ラインとしてのポリサイド層43
との間隔t1 、あるいはワードラインとしてのNMOS
トランジスタ13のゲート電極層(ポリサイド層27)
との間隔t2 が十分にとれなくなり、十分な耐圧を確保
できなくなるという問題が生ずる。さらに、シェアード
・コンタクト用開口部の大きさを従来どおり0.5μm
程度に設定したとしても、実際の加工上は、シェアード
・コンタクト用開口部の大きさのばらつきや位置合わせ
ずれ等の要因があるため、d1 ,d2 は最悪で0.1μ
m程度になってしまう場合がある。この0.1μm幅の
コンタクトを生産レベルで保証するには、コンタクト・
エッチング装置の高頻度の特性確認、合わせずれ、露光
寸法の規格のレベルアップ等が必要となり、生産技術的
に困難であると共に、スループットの低下を招くことに
もなる。
うな従来のシェアード・コンタクト方式では、最近にお
ける0.35μmルールという素子の超微細化の要請に
は応えることが困難になってきている。すなわち、シェ
アード・コンタクト用開口部を従来どおりのサイズ
(0.5μm以上)にしたまま、他の部分の超高集積化
を行うと、例えば接地ラインとしてのポリサイド層43
との間隔t1 、あるいはワードラインとしてのNMOS
トランジスタ13のゲート電極層(ポリサイド層27)
との間隔t2 が十分にとれなくなり、十分な耐圧を確保
できなくなるという問題が生ずる。さらに、シェアード
・コンタクト用開口部の大きさを従来どおり0.5μm
程度に設定したとしても、実際の加工上は、シェアード
・コンタクト用開口部の大きさのばらつきや位置合わせ
ずれ等の要因があるため、d1 ,d2 は最悪で0.1μ
m程度になってしまう場合がある。この0.1μm幅の
コンタクトを生産レベルで保証するには、コンタクト・
エッチング装置の高頻度の特性確認、合わせずれ、露光
寸法の規格のレベルアップ等が必要となり、生産技術的
に困難であると共に、スループットの低下を招くことに
もなる。
【0008】このような問題を解消するものとして、図
21に示すようないわゆるベリッド・コンタクトと呼ば
れる方式が知られている。この図で(a)はメモリセル
下層部(ドライバ・トランジスタおよびアクセス・トラ
ンジスタ)の平面構成、(b)は(a)におけるA−
A′に沿った全体断面を表している。なお、図19と同
一構成要素には同一符号を付し、適宜説明を省略する。
21に示すようないわゆるベリッド・コンタクトと呼ば
れる方式が知られている。この図で(a)はメモリセル
下層部(ドライバ・トランジスタおよびアクセス・トラ
ンジスタ)の平面構成、(b)は(a)におけるA−
A′に沿った全体断面を表している。なお、図19と同
一構成要素には同一符号を付し、適宜説明を省略する。
【0009】このメモリセルでは、ポリサイド層27の
形成前にN- 型不純物領域129を形成し、しかるのち
ポリサイド層27をN- 型不純物領域129のほぼ中央
部で終端するようにパターニング形成している。その
後、N+ 型不純物領域136と層間絶縁膜(シリコン酸
化膜38,45)とを形成後、この層間絶縁膜に開口部
246を形成し、さらにTFT15のゲート電極層とし
ての多結晶シリコン層47を開口部246を覆うように
形成している。すなわち、ポリサイド層27は下面でN
- 型不純物領域129に接触すると共に、上面でTFT
15のゲート電極層(多結晶シリコン層47)に接触し
ている。これにより、図21(a)に示したように、N
- 型不純物領域129、ポリサイド層27および多結晶
シリコン層47はコンタクト領域346を形成してい
る。
形成前にN- 型不純物領域129を形成し、しかるのち
ポリサイド層27をN- 型不純物領域129のほぼ中央
部で終端するようにパターニング形成している。その
後、N+ 型不純物領域136と層間絶縁膜(シリコン酸
化膜38,45)とを形成後、この層間絶縁膜に開口部
246を形成し、さらにTFT15のゲート電極層とし
ての多結晶シリコン層47を開口部246を覆うように
形成している。すなわち、ポリサイド層27は下面でN
- 型不純物領域129に接触すると共に、上面でTFT
15のゲート電極層(多結晶シリコン層47)に接触し
ている。これにより、図21(a)に示したように、N
- 型不純物領域129、ポリサイド層27および多結晶
シリコン層47はコンタクト領域346を形成してい
る。
【0010】このように、ベリッド・コンタクトでは、
NMOSトランジスタ13のソース・ドライバ領域とし
てのN- 型不純物領域129に接触しているのは多結晶
シリコン層27のみであり、また、TFT15のゲート
電極としての多結晶シリコン層47はポリサイド層27
にのみ接触する構造になっている。このため、開口部2
46の大きさを例えば0.4μm程度まで小さくしたと
しても、多結晶シリコン層47とポリサイド層27との
コンタクト抵抗の増大という問題はない。したがって、
開口部246内の多結晶シリコン層47と、接地ライン
(ポリサイド層43)またはワードライン(NMOSト
ランジスタ13のゲート電極としてのポリサイド層2
7)との間の耐圧が問題になることなく、素子の微細化
が可能となる。
NMOSトランジスタ13のソース・ドライバ領域とし
てのN- 型不純物領域129に接触しているのは多結晶
シリコン層27のみであり、また、TFT15のゲート
電極としての多結晶シリコン層47はポリサイド層27
にのみ接触する構造になっている。このため、開口部2
46の大きさを例えば0.4μm程度まで小さくしたと
しても、多結晶シリコン層47とポリサイド層27との
コンタクト抵抗の増大という問題はない。したがって、
開口部246内の多結晶シリコン層47と、接地ライン
(ポリサイド層43)またはワードライン(NMOSト
ランジスタ13のゲート電極としてのポリサイド層2
7)との間の耐圧が問題になることなく、素子の微細化
が可能となる。
【0011】しかしながら、図21(b)に示すよう
に、この方式では、TFT15のゲート電極(多結晶シ
リコン層47)が接触している拡散領域(N- 型不純物
領域129)は低濃度であることから、この部分でのコ
ンタクト抵抗の増大を防ぐため、その接触面積を十分確
保する必要がある。このため、N- 型不純物領域129
の形成後にイオン注入によって形成される高濃度のN+
型不純物領域36は、極めて微細なものとなってしま
う。しかも、ポリサイド層27のパターニングのための
エッチングの際にN- 型不純物領域129に溝171が
形成されるが、この溝は、その後ワードラインの側面に
シリコン酸化膜側壁35を形成する際にシリコン酸化膜
側壁201によって埋められることになるため、その後
のイオン注入工程において、溝171の下部領域にはほ
とんどイオン注入が行われず、この部分で抵抗が増大す
る。結局、NMOSトランジスタ13のソース・ドレイ
ン領域(拡散領域)自体としての抵抗が増大するため、
この拡散領域とNMOSトランジスタ14のゲート電極
(ポリサイド層27)とのコンタクト抵抗が増大したの
と同様になり、メモリ動作が不安定になる。
に、この方式では、TFT15のゲート電極(多結晶シ
リコン層47)が接触している拡散領域(N- 型不純物
領域129)は低濃度であることから、この部分でのコ
ンタクト抵抗の増大を防ぐため、その接触面積を十分確
保する必要がある。このため、N- 型不純物領域129
の形成後にイオン注入によって形成される高濃度のN+
型不純物領域36は、極めて微細なものとなってしま
う。しかも、ポリサイド層27のパターニングのための
エッチングの際にN- 型不純物領域129に溝171が
形成されるが、この溝は、その後ワードラインの側面に
シリコン酸化膜側壁35を形成する際にシリコン酸化膜
側壁201によって埋められることになるため、その後
のイオン注入工程において、溝171の下部領域にはほ
とんどイオン注入が行われず、この部分で抵抗が増大す
る。結局、NMOSトランジスタ13のソース・ドレイ
ン領域(拡散領域)自体としての抵抗が増大するため、
この拡散領域とNMOSトランジスタ14のゲート電極
(ポリサイド層27)とのコンタクト抵抗が増大したの
と同様になり、メモリ動作が不安定になる。
【0012】本発明はかかる問題点に鑑みてなされたも
ので、その課題は、コンタクト抵抗の増大を招くことな
くシェアード・コンタクトの形成領域の微細化が可能な
半導体メモリ装置およびその製造方法を提供することに
ある。
ので、その課題は、コンタクト抵抗の増大を招くことな
くシェアード・コンタクトの形成領域の微細化が可能な
半導体メモリ装置およびその製造方法を提供することに
ある。
【0013】
【課題を解決するための手段】請求項1または2記載の
半導体メモリ装置は、一対の第1導電型のドライバ用M
OSトランジスタと、一対の第1導電型のアクセス用M
OSトランジスタと、一対の負荷素子とを含むメモリセ
ルを備えた半導体メモリ装置であって、ドライバ用MO
Sトランジスタのゲート電極層上の少なくとも一部領域
からアクセス用MOSトランジスタのソース・ドレイン
領域としての不純物拡散層上にまで延設されると共に、
この不純物拡散層上でその端部が終端し、前記ゲート電
極層および不純物拡散層の双方に対して同時に電気的に
接触する導電層と、この導電層と前記各トランジスタと
を覆うように形成された層間絶縁膜と、前記導電層の上
の層間絶縁膜を貫通してこの導電層に達するように形成
されたコンタクト用開口部とを備え、かつ前記負荷素子
が、前記コンタクト用開口部を覆って形成されて前記導
電層に電気的に接続されるように構成したものである。
半導体メモリ装置は、一対の第1導電型のドライバ用M
OSトランジスタと、一対の第1導電型のアクセス用M
OSトランジスタと、一対の負荷素子とを含むメモリセ
ルを備えた半導体メモリ装置であって、ドライバ用MO
Sトランジスタのゲート電極層上の少なくとも一部領域
からアクセス用MOSトランジスタのソース・ドレイン
領域としての不純物拡散層上にまで延設されると共に、
この不純物拡散層上でその端部が終端し、前記ゲート電
極層および不純物拡散層の双方に対して同時に電気的に
接触する導電層と、この導電層と前記各トランジスタと
を覆うように形成された層間絶縁膜と、前記導電層の上
の層間絶縁膜を貫通してこの導電層に達するように形成
されたコンタクト用開口部とを備え、かつ前記負荷素子
が、前記コンタクト用開口部を覆って形成されて前記導
電層に電気的に接続されるように構成したものである。
【0014】請求項3または4記載の半導体メモリ装置
の製造方法は、一対の第1導電型のドライバ用MOSト
ランジスタと、一対の第1導電型のアクセス用MOSト
ランジスタと、一対の負荷素子とを含むメモリセルを備
えた半導体メモリ装置の製造方法であって、半導体基板
上にドライバ用MOSトランジスタとアクセス用MOS
トランジスタとを形成する工程と、ドライバ用MOSト
ランジスタおよびアクセス用MOSトランジスタの上に
第1の層間絶縁膜を形成する工程と、この第1の層間絶
縁膜に、ドライバ用MOSトランジスタのゲート電極層
およびアクセス用MOSトランジスタのソース・ドライ
バ領域としての不純物拡散層に対する共通のコンタクト
を形成するための第1の開口部を形成する工程と、この
第1の開口部を覆うように導電層を形成する工程と、こ
の導電層を、これが前記不純物拡散層上で終端するよう
にエッチングする工程と、前記導電層の上に第2の層間
絶縁膜を形成する工程と、この第2の層間絶縁膜に、前
記導電層に達する第2の開口部を形成する工程と、この
第2の開口部を覆うように前記負荷素子を形成する工程
とを含んでいる。
の製造方法は、一対の第1導電型のドライバ用MOSト
ランジスタと、一対の第1導電型のアクセス用MOSト
ランジスタと、一対の負荷素子とを含むメモリセルを備
えた半導体メモリ装置の製造方法であって、半導体基板
上にドライバ用MOSトランジスタとアクセス用MOS
トランジスタとを形成する工程と、ドライバ用MOSト
ランジスタおよびアクセス用MOSトランジスタの上に
第1の層間絶縁膜を形成する工程と、この第1の層間絶
縁膜に、ドライバ用MOSトランジスタのゲート電極層
およびアクセス用MOSトランジスタのソース・ドライ
バ領域としての不純物拡散層に対する共通のコンタクト
を形成するための第1の開口部を形成する工程と、この
第1の開口部を覆うように導電層を形成する工程と、こ
の導電層を、これが前記不純物拡散層上で終端するよう
にエッチングする工程と、前記導電層の上に第2の層間
絶縁膜を形成する工程と、この第2の層間絶縁膜に、前
記導電層に達する第2の開口部を形成する工程と、この
第2の開口部を覆うように前記負荷素子を形成する工程
とを含んでいる。
【0015】そして、前記負荷素子は、例えば第2導電
型の薄膜トランジスタで構成される。
型の薄膜トランジスタで構成される。
【0016】
【作用】本発明の半導体メモリ装置およびその製造方法
では、前記導電層は、ドライバ用MOSトランジスタの
ゲート電極層とアクセス用MOSトランジスタのソース
・ドレイン領域(不純物拡散層)の双方に同時に電気的
に接触し、前記負荷素子はこの導電層にのみ電気的に接
触する。
では、前記導電層は、ドライバ用MOSトランジスタの
ゲート電極層とアクセス用MOSトランジスタのソース
・ドレイン領域(不純物拡散層)の双方に同時に電気的
に接触し、前記負荷素子はこの導電層にのみ電気的に接
触する。
【0017】
【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
て詳細に説明する。
て詳細に説明する。
【0018】図1は本発明の一実施例に係る半導体メモ
リ装置としてのSRAM装置の断面構成を表し、図2は
このSRAM装置の1つのメモリセルの回路構成を表
し、図3はこのSRAM装置の要部の平面構成を表すも
のである。なお、図1の左側部分(メモリセル形成領域
11)は、図3におけるB−B′断面に相当する。ま
た、図2において符号WLはワードライン、符号BLお
よび/BLはそれぞれビットライン、ビットバーライ
ン、符号Vddは電源ライン、Vssは接地ラインを示
す。
リ装置としてのSRAM装置の断面構成を表し、図2は
このSRAM装置の1つのメモリセルの回路構成を表
し、図3はこのSRAM装置の要部の平面構成を表すも
のである。なお、図1の左側部分(メモリセル形成領域
11)は、図3におけるB−B′断面に相当する。ま
た、図2において符号WLはワードライン、符号BLお
よび/BLはそれぞれビットライン、ビットバーライ
ン、符号Vddは電源ライン、Vssは接地ラインを示
す。
【0019】図1に示すように、このSRAM装置は、
シリコン基体21を基板として形成されたメモリセル形
成領域11と周辺回路部12とを含んでいる。メモリセ
ル形成領域11には、アクセス用MOSトランジスタで
あるNMOSトランジスタ13(13′)と、ゲート・
拡散領域自己整合型のドライバ・トランジスタであるN
MOSトランジスタ14(14′)と、負荷トランジス
タとしてのP型のTFT15(15′)とが形成され、
周辺回路部12には、電源ライン(Vdd)としてのP
型の多結晶シリコン層56をTFT15のゲート電極層
としてのP型の多結晶シリコン層47を介してP+ 型不
純物領域37に接続する電源ラインコンタクト19と、
P+ 型不純物領域37に対するプラグ領域としてのコン
タクト電極16と、コンタクト電極16に接続する積層
アルミニウム配線層17が形成されている。
シリコン基体21を基板として形成されたメモリセル形
成領域11と周辺回路部12とを含んでいる。メモリセ
ル形成領域11には、アクセス用MOSトランジスタで
あるNMOSトランジスタ13(13′)と、ゲート・
拡散領域自己整合型のドライバ・トランジスタであるN
MOSトランジスタ14(14′)と、負荷トランジス
タとしてのP型のTFT15(15′)とが形成され、
周辺回路部12には、電源ライン(Vdd)としてのP
型の多結晶シリコン層56をTFT15のゲート電極層
としてのP型の多結晶シリコン層47を介してP+ 型不
純物領域37に接続する電源ラインコンタクト19と、
P+ 型不純物領域37に対するプラグ領域としてのコン
タクト電極16と、コンタクト電極16に接続する積層
アルミニウム配線層17が形成されている。
【0020】メモリセル形成領域11のシリコン基体2
1の上層域にはP型ウェル領域23が形成され、このP
型ウェル領域23および周辺回路部12のシリコン基体
21上には、選択的に素子間分離領域としてのシリコン
酸化膜22が形成されている。このシリコン酸化膜22
によって区画されたメモリセル形成領域11のP型ウェ
ル領域23上には、LDD構造のNMOSトランジスタ
13が形成されている。すなわち、P型ウェル領域23
上に形成されたシリコン酸化膜24(ゲート絶縁膜)を
介してゲート電極としてのポリサイド層27が形成さ
れ、パターニングされたゲート電極に隣接するP型ウェ
ル領域23の表面近傍には、低濃度の不純物拡散領域で
あるN- 型不純物領域29が形成されている。NMOS
トランジスタ13のゲート電極(図2のワード線WL)
としてのポリサイド層27の側面にはシリコン酸化膜側
壁35が形成され、これと自己整合的にP型ウェル領域
23表面近傍にNMOSトランジスタ13のソース・ド
レイン領域としての高濃度不純物拡散領域(N+ 型不純
物領域36)が形成されている。
1の上層域にはP型ウェル領域23が形成され、このP
型ウェル領域23および周辺回路部12のシリコン基体
21上には、選択的に素子間分離領域としてのシリコン
酸化膜22が形成されている。このシリコン酸化膜22
によって区画されたメモリセル形成領域11のP型ウェ
ル領域23上には、LDD構造のNMOSトランジスタ
13が形成されている。すなわち、P型ウェル領域23
上に形成されたシリコン酸化膜24(ゲート絶縁膜)を
介してゲート電極としてのポリサイド層27が形成さ
れ、パターニングされたゲート電極に隣接するP型ウェ
ル領域23の表面近傍には、低濃度の不純物拡散領域で
あるN- 型不純物領域29が形成されている。NMOS
トランジスタ13のゲート電極(図2のワード線WL)
としてのポリサイド層27の側面にはシリコン酸化膜側
壁35が形成され、これと自己整合的にP型ウェル領域
23表面近傍にNMOSトランジスタ13のソース・ド
レイン領域としての高濃度不純物拡散領域(N+ 型不純
物領域36)が形成されている。
【0021】NMOSトランジスタ14のゲート電極層
としてのポリサイド層27上の一部領域からN- 型不純
物領域29およびN+ 型不純物領域36にかけて、本発
明の特徴である導電層としてのN型の多結晶シリコン層
40が形成され、ポリサイド層27およびN+ 型不純物
領域36の双方に対して同時に電気的に接触している。
この多結晶シリコン層40はN+ 型不純物領域36上で
その端部が終端しており、NMOSトランジスタ13の
ゲート電極層としてのポリサイド層27との間に、この
ポリサイド層27との間の耐圧を確保するのに十分な間
隔が確保されている。
としてのポリサイド層27上の一部領域からN- 型不純
物領域29およびN+ 型不純物領域36にかけて、本発
明の特徴である導電層としてのN型の多結晶シリコン層
40が形成され、ポリサイド層27およびN+ 型不純物
領域36の双方に対して同時に電気的に接触している。
この多結晶シリコン層40はN+ 型不純物領域36上で
その端部が終端しており、NMOSトランジスタ13の
ゲート電極層としてのポリサイド層27との間に、この
ポリサイド層27との間の耐圧を確保するのに十分な間
隔が確保されている。
【0022】ポリサイド層27および多結晶シリコン層
40の上部には、層間絶縁膜としてのシリコン酸化膜3
8,44を介して接地ライン(Vss)としてのポリサ
イド層43が設けられ、さらにこれを覆って平坦化絶縁
膜としてのシリコン酸化膜45が形成されている。そし
て、これらのシリコン酸化膜45,44,38を貫通し
てコンタクト用開口部46が形成されている。
40の上部には、層間絶縁膜としてのシリコン酸化膜3
8,44を介して接地ライン(Vss)としてのポリサ
イド層43が設けられ、さらにこれを覆って平坦化絶縁
膜としてのシリコン酸化膜45が形成されている。そし
て、これらのシリコン酸化膜45,44,38を貫通し
てコンタクト用開口部46が形成されている。
【0023】シリコン酸化膜45上にはN型の多結晶シ
リコン層47が形成され、図3に示すようにパターニン
グされてTFT15,15′のゲート電極を形成してい
る。このうち、TFT15のゲート電極となる多結晶シ
リコン層47は、図1に示すように、コンタクト用開口
部46の底部において多結晶シリコン層40に接続され
ている。
リコン層47が形成され、図3に示すようにパターニン
グされてTFT15,15′のゲート電極を形成してい
る。このうち、TFT15のゲート電極となる多結晶シ
リコン層47は、図1に示すように、コンタクト用開口
部46の底部において多結晶シリコン層40に接続され
ている。
【0024】多結晶シリコン層47上には一部に開口部
53を有するシリコン酸化膜52が形成され、さらにそ
の上にはTFT15のチャネル領域、ソース・ドレイン
領域および電源ライン(Vdd)としての多結晶シリコ
ン層56が形成され、開口部53において多結晶シリコ
ン層47と接続している。
53を有するシリコン酸化膜52が形成され、さらにそ
の上にはTFT15のチャネル領域、ソース・ドレイン
領域および電源ライン(Vdd)としての多結晶シリコ
ン層56が形成され、開口部53において多結晶シリコ
ン層47と接続している。
【0025】そして、以上の素子構造を覆うようにして
平坦化絶縁膜としてのシリコン酸化膜57が形成されて
いる。
平坦化絶縁膜としてのシリコン酸化膜57が形成されて
いる。
【0026】一方、周辺回路部12においては、素子分
離領域であるシリコン酸化膜22によって区画されたシ
リコン基体21の表面近傍に、電源ラインコンタクト領
域としてのP+ 型不純物領域37が形成されている。こ
のP+ 型不純物領域37上にはシリコン酸化膜38,4
4,45が形成されている。そして、これらのシリコン
酸化膜38,44,45を貫通するようにして電源ライ
ンコンタクト用開口部48が形成されている。この開口
部48はP型の多結晶シリコン層47で覆われ、さらに
その上には一部に開口部50を有するシリコン酸化膜5
2が形成されている。シリコン酸化膜52の上には、P
型の多結晶シリコン層56が形成され、開口部50にお
いて多結晶シリコン層47と接続している。これによ
り、多結晶シリコン層56は多結晶シリコン層47を介
して電源ラインコンタクト用開口部48の底部のP+ 型
不純物領域37と電気的に接続されている。多結晶シリ
コン層56の上にはシリコン酸化膜57が形成されてい
る。シリコン酸化膜57,52,45,44,38に
は、これらを貫通してP+ 型不純物領域37に達するコ
ンタクト孔が形成され、チタン/チタン窒化層61等と
タングステン層62とによって埋められている。そし
て、タングステン層62は、チタン/チタン窒化層6
3、アルミニウム層64およびチタン窒化層65からな
る所定パターンの第1層目の積層アルミニウム配線17
に接続されている。
離領域であるシリコン酸化膜22によって区画されたシ
リコン基体21の表面近傍に、電源ラインコンタクト領
域としてのP+ 型不純物領域37が形成されている。こ
のP+ 型不純物領域37上にはシリコン酸化膜38,4
4,45が形成されている。そして、これらのシリコン
酸化膜38,44,45を貫通するようにして電源ライ
ンコンタクト用開口部48が形成されている。この開口
部48はP型の多結晶シリコン層47で覆われ、さらに
その上には一部に開口部50を有するシリコン酸化膜5
2が形成されている。シリコン酸化膜52の上には、P
型の多結晶シリコン層56が形成され、開口部50にお
いて多結晶シリコン層47と接続している。これによ
り、多結晶シリコン層56は多結晶シリコン層47を介
して電源ラインコンタクト用開口部48の底部のP+ 型
不純物領域37と電気的に接続されている。多結晶シリ
コン層56の上にはシリコン酸化膜57が形成されてい
る。シリコン酸化膜57,52,45,44,38に
は、これらを貫通してP+ 型不純物領域37に達するコ
ンタクト孔が形成され、チタン/チタン窒化層61等と
タングステン層62とによって埋められている。そし
て、タングステン層62は、チタン/チタン窒化層6
3、アルミニウム層64およびチタン窒化層65からな
る所定パターンの第1層目の積層アルミニウム配線17
に接続されている。
【0027】図4は図1のメモリセル形成領域11にお
けるシェアード・コンタクト部分の断面を拡大して表し
たものである。この図に示すように、多結晶シリコン層
40は、ドライバ用MOSトランジスタ14のゲート電
極(ポリサイド層27)およびアクセス用MOSトラン
ジスタ13のソース・ドレイン領域(N- 型不純物領域
29、N+ 型不純物領域36)の双方に対して同時に接
続している。そして、多結晶シリコン層40は、ポリサ
イド層27とは十分な水平距離d3 をもって接触し、不
純物拡散領域(N+ 型不純物領域36およびN- 型不純
物領域29)とは十分な水平距離d4 をもって接触して
いるので、それぞれとのコンタクト面積は十分確保され
ている。したがって、この部分でのコンタクト抵抗は低
く抑制されている。一方、TFT15のゲート電極(多
結晶シリコン層47)は多結晶シリコン層40とのみ接
触し、その水平方向の接触距離はコンタクト用開口部4
6の大きさdに等しい。したがって、そのコンタクト面
積も十分確保され、ここでもコンタクト抵抗の増大とい
う問題はない。結局、多結晶シリコン層47は多結晶シ
リコン層40と十分な接触面積をもって接触すると共
に、多結晶シリコン層40はポリサイド層27および不
純物拡散領域(N- 型不純物領域29,N+ 型不純物領
域36)と十分な接触面積をもって接触することとなる
ため、コンタクト用開口部46の大きさdを従来より小
さくしたとしても、コンタクト抵抗が増大することはな
い。そして、コンタクト用開口部46の大きさを小さく
できることから、ポリサイド層43とコンタクト用開口
部46との水平間隔t1 、およびポリサイド層27とコ
ンタクト用開口部46との間隔t2 を大きくとることが
できる。このため、TFT15′のゲート電極(多結晶
シリコン層47)とVssライン(ポリサイド層43)
およびワード線であるNMOSトランジスタ13のゲー
ト電極(ポリサイド層27)との間の耐圧を十分確保す
ることができる。
けるシェアード・コンタクト部分の断面を拡大して表し
たものである。この図に示すように、多結晶シリコン層
40は、ドライバ用MOSトランジスタ14のゲート電
極(ポリサイド層27)およびアクセス用MOSトラン
ジスタ13のソース・ドレイン領域(N- 型不純物領域
29、N+ 型不純物領域36)の双方に対して同時に接
続している。そして、多結晶シリコン層40は、ポリサ
イド層27とは十分な水平距離d3 をもって接触し、不
純物拡散領域(N+ 型不純物領域36およびN- 型不純
物領域29)とは十分な水平距離d4 をもって接触して
いるので、それぞれとのコンタクト面積は十分確保され
ている。したがって、この部分でのコンタクト抵抗は低
く抑制されている。一方、TFT15のゲート電極(多
結晶シリコン層47)は多結晶シリコン層40とのみ接
触し、その水平方向の接触距離はコンタクト用開口部4
6の大きさdに等しい。したがって、そのコンタクト面
積も十分確保され、ここでもコンタクト抵抗の増大とい
う問題はない。結局、多結晶シリコン層47は多結晶シ
リコン層40と十分な接触面積をもって接触すると共
に、多結晶シリコン層40はポリサイド層27および不
純物拡散領域(N- 型不純物領域29,N+ 型不純物領
域36)と十分な接触面積をもって接触することとなる
ため、コンタクト用開口部46の大きさdを従来より小
さくしたとしても、コンタクト抵抗が増大することはな
い。そして、コンタクト用開口部46の大きさを小さく
できることから、ポリサイド層43とコンタクト用開口
部46との水平間隔t1 、およびポリサイド層27とコ
ンタクト用開口部46との間隔t2 を大きくとることが
できる。このため、TFT15′のゲート電極(多結晶
シリコン層47)とVssライン(ポリサイド層43)
およびワード線であるNMOSトランジスタ13のゲー
ト電極(ポリサイド層27)との間の耐圧を十分確保す
ることができる。
【0028】また、従来のベリッド・コンタクト方式で
は、図21(b)に示したように、拡散領域のうち高濃
度のN+ 型不純物領域136はポリサイド層27の下側
には存在し得ないため、N+ 型不純物領域36のサイズ
が極めて微細なものになってしまうと共に、NMOSト
ランジスタ14のゲート電極層(ポリサイド層27)は
低濃度のN- 型不純物領域29とのみ接触することにな
ること、および、ポリサイド層27のエッチング時にN
- 型不純物領域129に形成された溝171がシリコン
酸化膜側壁35の形成時にシリコン酸化膜側壁201に
よって埋められてしまっているため、その後イオン注入
をしても溝171の下部領域にはほとんどイオン注入が
行われず、この部分で抵抗が増大すること、等の理由か
ら、結局、NMOSトランジスタ13のソース・ドレイ
ン領域(拡散領域)自体としての抵抗が増大するという
問題があったが、本実施例の素子構造ではそのような問
題もない。後述する製造工程から明らかなように、本実
施例では、ポリサイド層27をエッチングしてパターニ
ングしてから拡散領域(N- 型不純物領域29およびN
+ 型不純物領域36)を形成し、しかるのち、多結晶シ
リコン層40の形成とエッチングとを行うようにしてい
るため、図4に示したように、多結晶シリコン層40の
下側にもN+ 型不純物領域36が存在することができ
る。このため、N+ 型不純物領域36を十分な大きさに
確保でき、拡散領域全体として有する抵抗値が増大する
こともない。また、多結晶シリコン層40と高濃度のN
+ 型不純物領域36とが直接接触している部分が存在す
るので、この点もコンタクト抵抗の増大防止に効果が大
きい。
は、図21(b)に示したように、拡散領域のうち高濃
度のN+ 型不純物領域136はポリサイド層27の下側
には存在し得ないため、N+ 型不純物領域36のサイズ
が極めて微細なものになってしまうと共に、NMOSト
ランジスタ14のゲート電極層(ポリサイド層27)は
低濃度のN- 型不純物領域29とのみ接触することにな
ること、および、ポリサイド層27のエッチング時にN
- 型不純物領域129に形成された溝171がシリコン
酸化膜側壁35の形成時にシリコン酸化膜側壁201に
よって埋められてしまっているため、その後イオン注入
をしても溝171の下部領域にはほとんどイオン注入が
行われず、この部分で抵抗が増大すること、等の理由か
ら、結局、NMOSトランジスタ13のソース・ドレイ
ン領域(拡散領域)自体としての抵抗が増大するという
問題があったが、本実施例の素子構造ではそのような問
題もない。後述する製造工程から明らかなように、本実
施例では、ポリサイド層27をエッチングしてパターニ
ングしてから拡散領域(N- 型不純物領域29およびN
+ 型不純物領域36)を形成し、しかるのち、多結晶シ
リコン層40の形成とエッチングとを行うようにしてい
るため、図4に示したように、多結晶シリコン層40の
下側にもN+ 型不純物領域36が存在することができ
る。このため、N+ 型不純物領域36を十分な大きさに
確保でき、拡散領域全体として有する抵抗値が増大する
こともない。また、多結晶シリコン層40と高濃度のN
+ 型不純物領域36とが直接接触している部分が存在す
るので、この点もコンタクト抵抗の増大防止に効果が大
きい。
【0029】次に、以上のような構成のSRAM装置の
製造方法を説明する。
製造方法を説明する。
【0030】まず、図5に示すように、いわゆるLOC
OS(Local Oxidation of Silicon)法によって、膜厚が
400nm程度のシリコン酸化膜22をN型のシリコン
基体21の表面に選択的に形成する。これにより、シリ
コン酸化膜22が形成された素子間分離領域とシリコン
酸化膜22に囲まれた素子活性領域との区画がなされ
る。
OS(Local Oxidation of Silicon)法によって、膜厚が
400nm程度のシリコン酸化膜22をN型のシリコン
基体21の表面に選択的に形成する。これにより、シリ
コン酸化膜22が形成された素子間分離領域とシリコン
酸化膜22に囲まれた素子活性領域との区画がなされ
る。
【0031】次に、図6に示すように、メモリセル形成
領域11のシリコン基体21中にボロン(B)を選択的
にイオン注入してP型ウェル領域23を形成した後、ゲ
ート絶縁膜としてのシリコン酸化膜24を素子活性領域
の表面に形成する。そして、CVD(Chemical Vapor D
eposition)法やスパッタリング法等によって、膜厚が共
に70〜150nm程度である多結晶シリコン層25と
タングステンシリコン層26等のシリサイド層とを順次
に堆積させてポリサイド層27を形成し、さらにこのポ
リサイド層27をパターニングしてNMOSトランジス
タ13,14のゲート電極を形成する。周辺回路部12
のポリサイド層27は除去する。そして、メモリセル形
成領域11では、ゲート電極と自己整合的にN- 型不純
物領域29を形成する。すなわち、メモリセル形成領域
11のソース・ドレイン形成領域28以外の部分をレジ
スト(図示せず)で覆い、このレジストをマスクにして
砒素(AS )をイオン注入し、低濃度のN- 型不純物領
域29を形成する。同様にして、周辺回路部12の電源
ラインコンタクト部領域31には、ボロンをイオン注入
して低濃度のP- 型不純物領域32を形成する。
領域11のシリコン基体21中にボロン(B)を選択的
にイオン注入してP型ウェル領域23を形成した後、ゲ
ート絶縁膜としてのシリコン酸化膜24を素子活性領域
の表面に形成する。そして、CVD(Chemical Vapor D
eposition)法やスパッタリング法等によって、膜厚が共
に70〜150nm程度である多結晶シリコン層25と
タングステンシリコン層26等のシリサイド層とを順次
に堆積させてポリサイド層27を形成し、さらにこのポ
リサイド層27をパターニングしてNMOSトランジス
タ13,14のゲート電極を形成する。周辺回路部12
のポリサイド層27は除去する。そして、メモリセル形
成領域11では、ゲート電極と自己整合的にN- 型不純
物領域29を形成する。すなわち、メモリセル形成領域
11のソース・ドレイン形成領域28以外の部分をレジ
スト(図示せず)で覆い、このレジストをマスクにして
砒素(AS )をイオン注入し、低濃度のN- 型不純物領
域29を形成する。同様にして、周辺回路部12の電源
ラインコンタクト部領域31には、ボロンをイオン注入
して低濃度のP- 型不純物領域32を形成する。
【0032】次に、図7に示すように、全面にCVD法
でシリコン酸化膜を堆積させた後、これを異方性エッチ
ングしてゲート電極としてのポリサイド層27の側面に
シリコン酸化膜側壁35を形成すると共にシリコン酸化
膜24を除去し、さらにシリコン酸化膜側壁35と自己
整合的に高濃度のN+ 型不純物領域36を形成する。す
なわち、メモリセル形成領域11のソース・ドレイン形
成領域以外の部分を再びレジスト(図示せず)で覆い、
このレジストおよびシリコン酸化膜側壁35をマスクに
して高濃度の砒素をイオン注入し、N+ 型不純物領域3
6を形成する。こうして、LDD構造のNMOSトラン
ジスタ13,14が形成される。同様にして、周辺回路
部12の電源ラインコンタクト領域31には、高濃度の
ボロンをイオン注入してP+ 型不純物領域37を形成す
る。なお、NMOSトランジスタ14は紙面と垂直の方
向にソース・ドレイン領域が形成される。
でシリコン酸化膜を堆積させた後、これを異方性エッチ
ングしてゲート電極としてのポリサイド層27の側面に
シリコン酸化膜側壁35を形成すると共にシリコン酸化
膜24を除去し、さらにシリコン酸化膜側壁35と自己
整合的に高濃度のN+ 型不純物領域36を形成する。す
なわち、メモリセル形成領域11のソース・ドレイン形
成領域以外の部分を再びレジスト(図示せず)で覆い、
このレジストおよびシリコン酸化膜側壁35をマスクに
して高濃度の砒素をイオン注入し、N+ 型不純物領域3
6を形成する。こうして、LDD構造のNMOSトラン
ジスタ13,14が形成される。同様にして、周辺回路
部12の電源ラインコンタクト領域31には、高濃度の
ボロンをイオン注入してP+ 型不純物領域37を形成す
る。なお、NMOSトランジスタ14は紙面と垂直の方
向にソース・ドレイン領域が形成される。
【0033】次に、図8に示すように、全面に層間絶縁
膜としてシリコン酸化膜38を形成する。
膜としてシリコン酸化膜38を形成する。
【0034】次に、図9に示すように、メモリセル形成
領域11において、NMOSトランジスタ13のソース
領域としてのN+ 型不純物領域36とNMOSトランジ
スタ14のゲート電極としてのポリサイド層27とに対
して同時にコンタクトをとるためのシェアード・コンタ
クト用開口部39を形成する。
領域11において、NMOSトランジスタ13のソース
領域としてのN+ 型不純物領域36とNMOSトランジ
スタ14のゲート電極としてのポリサイド層27とに対
して同時にコンタクトをとるためのシェアード・コンタ
クト用開口部39を形成する。
【0035】続いて、図10に示すように、全面に多結
晶シリコン層40を50nm程度の膜厚で形成した後、
全面にN型不純物である砒素(またはリン)をイオン注
入する。
晶シリコン層40を50nm程度の膜厚で形成した後、
全面にN型不純物である砒素(またはリン)をイオン注
入する。
【0036】次に、図11に示すように、RIE(反応
性イオンエッチング)によって多結晶シリコン層40
を、N+ 型不純物領域36、N- 型不純物領域29およ
びポリサイド層27との接続部が残るように選択的に除
去する。これによって、導電層としての多結晶シリコン
層40は、N+ 型不純物領域36およびポリサイド層2
7に対して同時かつ十分な接触面積をもって接続される
ことになる。なお、このとき、シェアード・コンタクト
用開口部39の形成された部分のN+ 型不純物領域36
において、多結晶シリコン層40の端部に隣接した微小
領域がエッチングされるため、図示のようにN+ 型不純
物領域36には深さ約50nmの溝71が形成される
が、多結晶シリコン層40は、NMOSトランジスタ1
3のゲート電極としてのポリサイド層27とはオーバラ
ップしていないので、両者間の耐圧は十分確保される。
性イオンエッチング)によって多結晶シリコン層40
を、N+ 型不純物領域36、N- 型不純物領域29およ
びポリサイド層27との接続部が残るように選択的に除
去する。これによって、導電層としての多結晶シリコン
層40は、N+ 型不純物領域36およびポリサイド層2
7に対して同時かつ十分な接触面積をもって接続される
ことになる。なお、このとき、シェアード・コンタクト
用開口部39の形成された部分のN+ 型不純物領域36
において、多結晶シリコン層40の端部に隣接した微小
領域がエッチングされるため、図示のようにN+ 型不純
物領域36には深さ約50nmの溝71が形成される
が、多結晶シリコン層40は、NMOSトランジスタ1
3のゲート電極としてのポリサイド層27とはオーバラ
ップしていないので、両者間の耐圧は十分確保される。
【0037】次に、図12に示すように、層間絶縁膜と
してのシリコン酸化膜44を150nm程度の膜厚で全
面に形成したのち、CVD法やスパッタリングにより、
膜厚が共に30〜100nm程度である多結晶シリコン
層41とタングステンシリコン層42等のシリサイド層
とを順次に堆積させてポリサイド層43を形成し、さら
にこのポリサイド層43をパターニングしてメモリセル
形成領域11の接地ライン(Vss)層を形成する。
してのシリコン酸化膜44を150nm程度の膜厚で全
面に形成したのち、CVD法やスパッタリングにより、
膜厚が共に30〜100nm程度である多結晶シリコン
層41とタングステンシリコン層42等のシリサイド層
とを順次に堆積させてポリサイド層43を形成し、さら
にこのポリサイド層43をパターニングしてメモリセル
形成領域11の接地ライン(Vss)層を形成する。
【0038】次に、図13に示すように、平坦化絶縁膜
としてBPSG(ボロン・リン・シリケート・ガラス)
等のシリコン酸化膜45を200〜500nm程度の膜
厚で全面に形成し、850〜900°Cの温度でアニー
ルして、リフローにより平坦化させる。
としてBPSG(ボロン・リン・シリケート・ガラス)
等のシリコン酸化膜45を200〜500nm程度の膜
厚で全面に形成し、850〜900°Cの温度でアニー
ルして、リフローにより平坦化させる。
【0039】次に、図14に示すように、メモリセル形
成領域11のシリコン酸化膜45,44を貫通して多結
晶シリコン層40とコンタクトをとるためのコンタクト
用開口部46を形成すると共に、周辺回路部12のシリ
コン酸化膜45,44を貫通してP+ 型不純物領域37
とコンタクトをとるための電源コンタクト用開口部48
を形成する。このとき、コンタクト用開口部46は、従
来のシェアード・コンタクトとは異なり、多結晶シリコ
ン層40に対してのみ接続すればよく、N+ 型不純物領
域36と直接接続する必要はないので、0.4μm程度
の大きさで十分であり、従来よりも小さくすることがで
きる。このため、Vssラインであるポリサイド層43
との間隔を大きくすることが可能となり、両者間の耐圧
を十分に確保することができる。
成領域11のシリコン酸化膜45,44を貫通して多結
晶シリコン層40とコンタクトをとるためのコンタクト
用開口部46を形成すると共に、周辺回路部12のシリ
コン酸化膜45,44を貫通してP+ 型不純物領域37
とコンタクトをとるための電源コンタクト用開口部48
を形成する。このとき、コンタクト用開口部46は、従
来のシェアード・コンタクトとは異なり、多結晶シリコ
ン層40に対してのみ接続すればよく、N+ 型不純物領
域36と直接接続する必要はないので、0.4μm程度
の大きさで十分であり、従来よりも小さくすることがで
きる。このため、Vssラインであるポリサイド層43
との間隔を大きくすることが可能となり、両者間の耐圧
を十分に確保することができる。
【0040】次に、図15に示すように、TFT15′
のゲート電極となる多結晶シリコン層47を30〜70
nm程度の膜厚で形成し、図3に示したようにパターニ
ングする。このとき、周辺回路部12の電源コンタクト
用開口部48を含む領域の多結晶シリコン層47は残
す。そして、メモリセル形成領域11の多結晶シリコン
層47にはN型不純物であるAs(またはP)を、周辺
回路部12の多結晶シリコン層47にはP型不純物であ
るBを、それぞれイオン注入する。この時点で、コンタ
クト用開口部46において、TFT15′のゲート電極
としての多結晶シリコン層47は、多結晶シリコン層4
0を介して、NMOSトランジスタ14のゲート電極と
してのポリサイド層27およびNMOSトランジスタ1
3のソース領域としてのN+ 型不純物領域36との電気
的接続が完了する。また、周辺回路部12の電源コンタ
クト用開口部48において、多結晶シリコン層47とP
+ 型不純物領域37との電気的接続が完了する。
のゲート電極となる多結晶シリコン層47を30〜70
nm程度の膜厚で形成し、図3に示したようにパターニ
ングする。このとき、周辺回路部12の電源コンタクト
用開口部48を含む領域の多結晶シリコン層47は残
す。そして、メモリセル形成領域11の多結晶シリコン
層47にはN型不純物であるAs(またはP)を、周辺
回路部12の多結晶シリコン層47にはP型不純物であ
るBを、それぞれイオン注入する。この時点で、コンタ
クト用開口部46において、TFT15′のゲート電極
としての多結晶シリコン層47は、多結晶シリコン層4
0を介して、NMOSトランジスタ14のゲート電極と
してのポリサイド層27およびNMOSトランジスタ1
3のソース領域としてのN+ 型不純物領域36との電気
的接続が完了する。また、周辺回路部12の電源コンタ
クト用開口部48において、多結晶シリコン層47とP
+ 型不純物領域37との電気的接続が完了する。
【0041】次に、図16に示すように、CVDにより
全面にシリコン酸化膜52を20〜50nm程度の膜厚
で形成する。
全面にシリコン酸化膜52を20〜50nm程度の膜厚
で形成する。
【0042】次に、図17に示すように、メモリセル形
成領域11のシリコン酸化膜52の一部に、TFT1
5′のゲート電極層としての多結晶シリコン層47とコ
ンタクトをとるためのコンタクト用開口部53を形成す
ると共に、周辺回路部12のシリコン酸化膜52の一部
に、電源ラインとしての多結晶シリコン層47とコンタ
クトをとるためのコンタクト用開口部54を形成する。
成領域11のシリコン酸化膜52の一部に、TFT1
5′のゲート電極層としての多結晶シリコン層47とコ
ンタクトをとるためのコンタクト用開口部53を形成す
ると共に、周辺回路部12のシリコン酸化膜52の一部
に、電源ラインとしての多結晶シリコン層47とコンタ
クトをとるためのコンタクト用開口部54を形成する。
【0043】次に、図18に示すように、CVD等によ
り、TFT15のチャネル領域およびソース・ドレイン
領域となる多結晶シリコン層56を形成し、これを図3
に示したようにパターニングする。そして、TFT15
のソース・ドレイン領域の多結晶シリコン層56および
周辺回路部12の電源ラインコンタクト部の多結晶シリ
コン層56にボロンをイオン注入し、P型の高濃度不純
物領域を形成する。これにより、TFT15′のチャネ
ル領域および電源ラインの形成が完了する。なお、ゲー
トに対してドレイン領域を離間させて形成したオフセッ
ト領域を設けると共に、低濃度のP型領域をドレイン側
に形成することにより、ドレイン電界を緩和させること
ができ、オン電流を低下させずにオフ電流を低減するこ
とができる。多結晶シリコン層56は、メモリセル形成
領域11のコンタクト用開口部53においてTFT15
のゲート電極を構成する多結晶シリコン層47と接続さ
れる。この多結晶シリコン層56は、メモリセル形成領
域11において電源ラインとして用いられると共に周辺
回路部12の電源ラインコンタクト領域まで引き出さ
れ、コンタクト用開口部54において多結晶シリコン層
47に接続される。
り、TFT15のチャネル領域およびソース・ドレイン
領域となる多結晶シリコン層56を形成し、これを図3
に示したようにパターニングする。そして、TFT15
のソース・ドレイン領域の多結晶シリコン層56および
周辺回路部12の電源ラインコンタクト部の多結晶シリ
コン層56にボロンをイオン注入し、P型の高濃度不純
物領域を形成する。これにより、TFT15′のチャネ
ル領域および電源ラインの形成が完了する。なお、ゲー
トに対してドレイン領域を離間させて形成したオフセッ
ト領域を設けると共に、低濃度のP型領域をドレイン側
に形成することにより、ドレイン電界を緩和させること
ができ、オン電流を低下させずにオフ電流を低減するこ
とができる。多結晶シリコン層56は、メモリセル形成
領域11のコンタクト用開口部53においてTFT15
のゲート電極を構成する多結晶シリコン層47と接続さ
れる。この多結晶シリコン層56は、メモリセル形成領
域11において電源ラインとして用いられると共に周辺
回路部12の電源ラインコンタクト領域まで引き出さ
れ、コンタクト用開口部54において多結晶シリコン層
47に接続される。
【0044】次に、図1に示したように、層間絶縁膜と
してBPSG等のリフロー膜57を全面に形成し、これ
を熱処理してリフローにより平坦化した後、周辺回路部
12に選択的にコンタクト孔58を形成する。そして、
このコンタクト孔58をバリアメタル層及び密着層とし
てのチタン/チタン窒化(Ti/TiN)層61等とタ
ングステン層62とからなるプラグで埋め込んだ後、バ
リアメタル層等としてのチタン/チタン窒化層63とC
uを含有するアルミニウム層64とを形成し、さらに反
射防止層等としてのチタン窒化層65を形成した後、こ
れらをパターニングして、第1層目の積層アルミニウム
配線を形成する。こうして、図1に示したSRAM装置
が出来上がる。さらにこの後、図示はしないが、層間絶
縁膜と第2層目の積層アルミニウム配線とを形成し、さ
らにプラズマCVD法によってオーバコート膜としての
シリコン窒化(SiN)層を形成することによって全製
造工程を終了する。
してBPSG等のリフロー膜57を全面に形成し、これ
を熱処理してリフローにより平坦化した後、周辺回路部
12に選択的にコンタクト孔58を形成する。そして、
このコンタクト孔58をバリアメタル層及び密着層とし
てのチタン/チタン窒化(Ti/TiN)層61等とタ
ングステン層62とからなるプラグで埋め込んだ後、バ
リアメタル層等としてのチタン/チタン窒化層63とC
uを含有するアルミニウム層64とを形成し、さらに反
射防止層等としてのチタン窒化層65を形成した後、こ
れらをパターニングして、第1層目の積層アルミニウム
配線を形成する。こうして、図1に示したSRAM装置
が出来上がる。さらにこの後、図示はしないが、層間絶
縁膜と第2層目の積層アルミニウム配線とを形成し、さ
らにプラズマCVD法によってオーバコート膜としての
シリコン窒化(SiN)層を形成することによって全製
造工程を終了する。
【0045】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の半導体メ
モリ装置およびその製造方法によれば、ドライバ用MO
Sトランジスタのゲート電極層とアクセス用MOSトラ
ンジスタのソース・ドレイン領域(不純物拡散領域)の
双方に同時に電気的に接触する導電層を新たに設けると
共に、この導電層の上層の層間絶縁膜にこの導電層に達
するコンタクト用開口を形成し、これを負荷素子で覆う
ようにして負荷素子が導電層にのみ電気的に接触するよ
うにしたので、コンタクト用開口の断面積全体が負荷素
子と導電層との接触面積と等しくなる。したがって、コ
ンタクト用開口の大きさを従来より多少小さくしたとし
ても、負荷素子と導電層との接触面積は十分確保され、
コンタクト抵抗の増大を抑制することができる。そし
て、コンタクト用開口の大きさを小さくできることか
ら、他の導電層(接地ラインやワードライン等)との間
隔を確保することができ、耐圧についても十分に確保す
ることができる。したがって、さらなる素子の微細化・
高集積化という要請にも容易に対応することができると
いう効果がある。
モリ装置およびその製造方法によれば、ドライバ用MO
Sトランジスタのゲート電極層とアクセス用MOSトラ
ンジスタのソース・ドレイン領域(不純物拡散領域)の
双方に同時に電気的に接触する導電層を新たに設けると
共に、この導電層の上層の層間絶縁膜にこの導電層に達
するコンタクト用開口を形成し、これを負荷素子で覆う
ようにして負荷素子が導電層にのみ電気的に接触するよ
うにしたので、コンタクト用開口の断面積全体が負荷素
子と導電層との接触面積と等しくなる。したがって、コ
ンタクト用開口の大きさを従来より多少小さくしたとし
ても、負荷素子と導電層との接触面積は十分確保され、
コンタクト抵抗の増大を抑制することができる。そし
て、コンタクト用開口の大きさを小さくできることか
ら、他の導電層(接地ラインやワードライン等)との間
隔を確保することができ、耐圧についても十分に確保す
ることができる。したがって、さらなる素子の微細化・
高集積化という要請にも容易に対応することができると
いう効果がある。
【図1】本発明の一実施例に係るSRAM装置を表す要
部断面図である。
部断面図である。
【図2】このSRAM装置のメモリセルの回路構成を表
す回路図である。
す回路図である。
【図3】このSRAM装置のメモリセルの要部を表す平
面図である。
面図である。
【図4】図1のSRAM装置の要部を表す拡大断面図で
ある。
ある。
【図5】図1のSRAM装置の製造方法の最初の工程を
説明するための要部断面図である。
説明するための要部断面図である。
【図6】図5に続く工程を説明するための側断面図であ
る。
る。
【図7】図6に続く工程を説明するための側断面図であ
る。
る。
【図8】図7に続く工程を説明するための側断面図であ
る。
る。
【図9】図8に続く工程を説明するための側断面図であ
る。
る。
【図10】図9に続く工程を説明するための側断面図で
ある。
ある。
【図11】図10に続く工程を説明するための側断面図
である。
である。
【図12】図11に続く工程を説明するための側断面図
である。
である。
【図13】図12に続く工程を説明するための側断面図
である。
である。
【図14】図13に続く工程を説明するための側断面図
である。
である。
【図15】図14に続く工程を説明するための側断面図
である。
である。
【図16】図15に続く工程を説明するための側断面図
である。
である。
【図17】図16に続く工程を説明するための側断面図
である。
である。
【図18】図17に続く工程を説明するための側断面図
である。
である。
【図19】従来のSRAM装置の要部を表す平面図およ
び断面図である。
び断面図である。
【図20】図19のSRAM装置の要部を表す拡大断面
図である。
図である。
【図21】従来の他のSRAM装置の要部を表す平面図
および断面図である。
および断面図である。
11 メモリセル形成領域 12 周辺回路部 13,13′ NMOSトランジスタ(アクセス用MO
Sトランジスタ) 14,14′ NMOSトランジスタ(ドライバ用MO
Sトランジスタ) 15,15′ TFT(負荷素子:負荷用薄膜トランジ
スタ) 17 積層アルミニウム配線層 21 シリコン基体 22 シリコン酸化膜(素子間分離膜) 23 P型ウェル領域 24 シリコン酸化膜(ゲート絶縁膜) 27 ポリサイド層(ゲート電極層) 29 N- 型不純物領域 35 シリコン酸化膜側壁 36 N+ 型不純物領域(ソース・ドレイン領域) 37 P+ 型不純物領域 38 シリコン酸化膜(第1の層間絶縁膜) 39 シェアード・コンタクト用開口部(第1の開口
部) 40 多結晶シリコン層(導電層) 43 ポリサイド層 44 シリコン酸化膜(第2の層間絶縁膜) 45、57 シリコン酸化膜 46 コンタクト用開口部(第2の開口部) 47 多結晶シリコン層(TFTのゲート電極層) 48 電源コンタクト用開口部 50,53 開口部 52 シリコン酸化膜(TFTのゲート酸化膜) 56 多結晶シリコン層
Sトランジスタ) 14,14′ NMOSトランジスタ(ドライバ用MO
Sトランジスタ) 15,15′ TFT(負荷素子:負荷用薄膜トランジ
スタ) 17 積層アルミニウム配線層 21 シリコン基体 22 シリコン酸化膜(素子間分離膜) 23 P型ウェル領域 24 シリコン酸化膜(ゲート絶縁膜) 27 ポリサイド層(ゲート電極層) 29 N- 型不純物領域 35 シリコン酸化膜側壁 36 N+ 型不純物領域(ソース・ドレイン領域) 37 P+ 型不純物領域 38 シリコン酸化膜(第1の層間絶縁膜) 39 シェアード・コンタクト用開口部(第1の開口
部) 40 多結晶シリコン層(導電層) 43 ポリサイド層 44 シリコン酸化膜(第2の層間絶縁膜) 45、57 シリコン酸化膜 46 コンタクト用開口部(第2の開口部) 47 多結晶シリコン層(TFTのゲート電極層) 48 電源コンタクト用開口部 50,53 開口部 52 シリコン酸化膜(TFTのゲート酸化膜) 56 多結晶シリコン層
Claims (4)
- 【請求項1】 一対の第1導電型のドライバ用MOSト
ランジスタと、一対の第1導電型のアクセス用MOSト
ランジスタと、一対の負荷素子とを含むメモリセルを備
えた半導体メモリ装置であって、 ドライバ用MOSトランジスタのゲート電極層上の少な
くとも一部領域からアクセス用MOSトランジスタのソ
ース・ドレイン領域としての不純物拡散層上にまで延設
されると共に、この不純物拡散層上でその端部が終端
し、前記ゲート電極層および不純物拡散層の双方に対し
て同時に電気的に接触する導電層と、 この導電層と前記各トランジスタとを覆うように形成さ
れた層間絶縁膜と、 前記導電層の上の層間絶縁膜を貫通してこの導電層に達
するように形成されたコンタクト用開口部とを備え、 かつ、前記負荷素子が、前記コンタクト用開口部を覆っ
て形成され、前記導電層に対して電気的に接続されてい
ることを特徴とする半導体メモリ装置。 - 【請求項2】 前記負荷素子は第2導電型の薄膜トラン
ジスタからなることを特徴とする請求項1記載の半導体
メモリ装置。 - 【請求項3】 一対の第1導電型のドライバ用MOSト
ランジスタと、一対の第1導電型のアクセス用MOSト
ランジスタと、一対の負荷素子とを含むメモリセルを備
えた半導体メモリ装置の製造方法であって、 半導体基板上にドライバ用MOSトランジスタとアクセ
ス用MOSトランジスタとを形成する工程と、 ドライバ用MOSトランジスタおよびアクセス用MOS
トランジスタの上に第1の層間絶縁膜を形成する工程
と、 この第1の層間絶縁膜に、ドライバ用MOSトランジス
タのゲート電極層およびアクセス用MOSトランジスタ
のソース・ドライバ領域としての不純物拡散層に対する
共通のコンタクトを形成するための第1の開口部を形成
する工程と、 この第1の開口部を覆うように導電層を形成する工程
と、 この導電層を、これが前記不純物拡散層上で終端するよ
うにエッチングする工程と、 前記導電層の上に第2の層間絶縁膜を形成する工程と、 この第2の層間絶縁膜に、前記導電層に達する第2の開
口部を形成する工程と、 この第2の開口部を覆うように前記負荷素子を形成する
工程とを含むことを特徴とする半導体メモリ装置の製造
方法。 - 【請求項4】 前記負荷素子は第2導電型の薄膜トラン
ジスタで形成されることを特徴とする請求項3記載の半
導体メモリ装置の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7314907A JPH0964201A (ja) | 1995-06-13 | 1995-11-09 | 半導体メモリ装置およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16935795 | 1995-06-13 | ||
| JP7-169357 | 1995-06-13 | ||
| JP7314907A JPH0964201A (ja) | 1995-06-13 | 1995-11-09 | 半導体メモリ装置およびその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0964201A true JPH0964201A (ja) | 1997-03-07 |
Family
ID=26492721
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7314907A Pending JPH0964201A (ja) | 1995-06-13 | 1995-11-09 | 半導体メモリ装置およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0964201A (ja) |
-
1995
- 1995-11-09 JP JP7314907A patent/JPH0964201A/ja active Pending
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