JPH0964202A - 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

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JPH0964202A
JPH0964202A JP7332351A JP33235195A JPH0964202A JP H0964202 A JPH0964202 A JP H0964202A JP 7332351 A JP7332351 A JP 7332351A JP 33235195 A JP33235195 A JP 33235195A JP H0964202 A JPH0964202 A JP H0964202A
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type impurity
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JP7332351A
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Ikuo Yoshihara
郁夫 吉原
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Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 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を図る。 【構成】 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NMOSトランジスタ13
の拡散領域(N+ 型不純物領域36,N- 型不純物領域
29)に同時に接触する多結晶シリコン層40を新たに
設ける。多結晶シリコン層40の端部に隣接するN+
不純物領域36には、多結晶シリコン層40のパターニ
ングのためのエッチング時に生じた溝71が存在する。
溝71の下側には高濃度のN+ 型不純物領域236が別
途形成される。このため、溝71の部分でも高濃度のN
+ 型不純物領域の厚さが十分に確保され、この部分での
抵抗増大という問題は生じない。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】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。
【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。
【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。
【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。
【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LLD(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+
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’のテャネル領域、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+
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-
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以上必要にな
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じる。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。
【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36と層間絶縁膜(シリコン酸化
膜38,45)とを形成後、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N- 型不純物領域129に
接触すると共に、TFT15’のゲート電極層(多結晶
シリコン層47)にも接触している。
【0010】このように、ベッリド・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ポリサ
イド層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246
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27)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こ
とと同様になり、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。
【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、前記ドライバ用
MOSトランジスタのゲート電極層上の少なくとも一部
領域から前記アクセス用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、前記不純物拡散層上で端部が終端し、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、前記導電層の前記端部と自己整
合的に前記不純物拡散層に形成され、前記不純物拡散層
と同一の導電型を有する高濃度不純物拡散領域と、前記
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
前記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、前記ドライバ用MO
S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、前記第1の層
間絶縁膜に、前記ドライバ用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、前記第1の開口部を覆うように導電層を形成する工
程と、前記導電層を、前記導電層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
終端部と自己整合的に、前記不純物拡散層に、前記不純
物拡散層と同一導電型の高濃度不純物拡散領域を形成す
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、前記第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、前記第2の開口部を
覆うようにして前記負荷素子を形成する工程とを含んで
いる。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。また、高濃度不純物拡散領域は、
例えばイオン注入によって形成される。
【0015】上記の半導体メモリ装置およびその製造方
法によれば、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、前記負荷素子は前記導電層にのみ電気
的に接触する。また、前記不純物拡散層には、前記導電
層の終端部と自己整合的に高濃度不純物拡散領域が形成
され、前記導電層のエッチング時に生じた溝の下側にも
十分な不純物拡散領域が確保される。
【0016】
【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。
【0017】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。
【0018】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、
+ 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。
【0019】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。
【0020】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
明の特徴の1つ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+
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3
6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。多結晶シリコン層40の
端部に隣接するN+ 型不純物領域36には、多結晶シリ
コン層40のエッチングの際に生じた溝71が存在し、
その下側に、本発明の主たる特徴である高濃度のN+
不純物領域236が形成されている。
【0021】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。
【0022】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。
【0023】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。
【0024】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。
【0025】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+
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。
【0026】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。ここで、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
ているので、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46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。
【0027】ところで、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36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129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20
1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。
【0028】これに対し、本実施例の素子構造ではその
ような問題がない。すなわち、後述する製造工程からも
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の下側にも高濃度の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の大きさが十分確保される。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。また、多結晶シリコン
層40の端部に隣接するN+ 型不純物領域36には、多
結晶シリコン層40をパターニングするためのエッチン
グの際に生じた溝71が存在しているので、このままで
は、この溝部分でのN+ 型不純物領域36の厚さが十分
でなくなり、抵抗増大の一因となるが、本実施例の素子
構造では、溝71がシリコン酸化膜44によって埋めら
れる前に溝71の下側にイオン注入を行うことが可能な
ので、溝71の下側に高濃度のN+ 型不純物領域236
を形成することが可能となる。このため、溝71の部分
でも高濃度のN+ 型不純物領域の厚さが十分に確保さ
れ、抵抗増大の問題が解消されている。結局、拡散領域
全体としての抵抗値の増大が抑制されている。
【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。
【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。
【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。
【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。
【0033】次に、図8に示すように、全面に層間絶縁
膜としてのシリコン酸化膜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。
【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。
【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。
【0037】次に、同じ図11に示すように、多結晶シ
リコン層40と自己整合的に、溝71の部分からN+
不純物領域36に高濃度のN型不純物(砒素またはリ
ン)をイオン注入して、溝71の下側に高濃度不純物領
域であるN+ 型不純物領域236を新たに形成する。こ
のとき、特にマスクは必要ない。これにより、上述した
ように、溝71がネックとなって拡散領域自体としての
抵抗値が増大することを回避することができる。
【0038】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
面に形成する。このとき、溝71はシリコン酸化膜44
によって埋められる。続いて、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。
【0039】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。
【0040】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。
【0041】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。
【0042】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。
【0043】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。
【0044】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にまで引き出
され、さらにコンタクト用開口部54において多結晶シ
リコン層47に接続させる。
【0045】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。
【0046】
【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(不純物拡散層)の双
方に同時に電気的に接触する導電層を設け、負荷素子が
この導電層にのみ電気的に接触するように構成する場合
において、不純物拡散層に、導電層の終端部と自己整合
的に高濃度不純物拡散領域を別途形成するようにしたの
で、導電層のエッチング時に生じた溝の下側にも十分な
不純物領域が確保される。このため、溝の存在に起因す
る不純物拡散層の抵抗値の増大を効果的に回避すること
ができ、メモリとしての動作を安定化させることができ
るという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【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。
【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。
【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。
【図4】図1のSRAM装置の要部を表す拡大断面図で
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。
【図6】図5に続く工程を説明するための側断面図であ
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。
【図8】図7に続く工程を説明するための側断面図であ
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。
【図10】図9に続く工程を説明するための側断面図で
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。
【図12】図11に続く工程を説明するための側断面図
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。
【図14】図13に続く工程を説明するための側断面図
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。
【図16】図15に続く工程を説明するための側断面図
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。
【図18】図17に続く工程を説明するための側断面図
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。
【図20】図19のSRAM装置の要部を表す拡大断面
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。
【符号の説明】
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 236 N+ 型不純物領域(高濃度不純物拡散領域)

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【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、 前記ドライバ用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前記アクセス用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、前記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、 前記導電層の前記端部と自己整合的に前記不純物拡散層
    に形成され、前記不純物拡散層と同一の導電型を有する
    高濃度不純物拡散領域と、 前記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前記導電層に達
    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、前記負荷素子は、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。
  2. 【請求項2】 前記負荷素子は第2導電型の薄膜トラン
    ジスタで構成されることを特徴とする請求項1記載の半
    導体メモリ装置。
  3. 【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、 前記ドライバ用MOSトランジスタおよびアクセス用M
    OS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、 前記第1の層間絶縁膜に、前記ドライバ用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、 前記第1の開口部を覆うように導電層を形成する工程
    と、 前記導電層を、前記導電層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、 前記導電層の終端部と自己整合的に、前記不純物拡散層
    に、前記不純物拡散層と同一導電型の高濃度不純物拡散
    領域を形成する工程と、 前記導電層の上に第2の層間絶縁膜を形成する工程と、 前記第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、 前記第2の開口部を覆うようにして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。
  4. 【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。
  5. 【請求項5】 前記高濃度不純物拡散領域の形成をイオ
    ン注入によって行う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。
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