(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
6個のMOSトランジスタが基板上に形成された絶縁膜上に配列されたスタティック型メモリセルを備えた半導体記憶装置であって、
前記6個のMOSトランジスタの各々は、
メモリにアクセスするための第1及び第2のNMOSのアクセストランジスタと、メモリセルのデータを保持するために記憶ノードを駆動する第1及び第2のNMOSのドライバトランジスタと、メモリセルのデータを保持するために電荷を供給する第1及び第2のPMOSのロードトランジスタとして機能し、
メモリにアクセスするための第1及び第2のNMOSのアクセストランジスタの第１の拡散層、前記柱状半導体層及び第２の拡散層とは、
第１の拡散層、柱状半導体層及び第２の拡散層が、基板上に形成された絶縁膜上に垂直方向に階層的に配置され、前記柱状半導体層は前記第１の拡散層と前記第２の拡散層の間に配置され、前記柱状半導体層の側壁にゲートが形成されており、
メモリセルのデータを保持するために記憶ノードを駆動する第1及び第2のNMOSのドライバトランジスタの第３の拡散層、柱状半導体層及び第４の拡散層とは、第３の拡散層、柱状半導体層及び第４の拡散層が、基板上に形成された絶縁膜上に垂直方向に階層的に配置され、前記柱状半導体層は前記第３の拡散層と前記第４の拡散層の間に配置され、前記柱状半導体層の側壁にゲートが形成されており、
メモリセルのデータを保持するために電荷を供給する第1及び第2のPMOSのロードトランジスタの第５の拡散層、柱状半導体層及び第６の拡散層とは、
第５の拡散層、柱状半導体層及び第６拡散層が、基板上に形成された絶縁膜上に垂直方向に階層的に配置され、前記柱状半導体層は前記第５の拡散層と前記第６の拡散層の間に配置され、前記柱状半導体層の側壁にゲートが形成されており、  第1のNMOSのアクセストランジスタ、第1のNMOSのドライバトランジスタ及び第1のPMOSのロードトランジスタは、互いに隣接して配列され、
第2のNMOSのアクセストランジスタ、第2のNMOSのドライバトランジスタ及び第2のPMOSのロードトランジスタは、互いに隣接して配列され、
データを保持する第１の記憶ノードとして機能する、第1のNMOSのアクセストランジスタの第１の拡散層、第1のNMOSのドライバトランジスタの第３の拡散層、及び第1のPMOSのロードトランジスタの第５の拡散層を前記絶縁膜上に配置し、
前記第１の拡散層、前記第３の拡散層及び前記第５の拡散層の各々の表面に形成された第1のシリサイド層を介して、前記第１の拡散層、前記第３の拡散層及び前記第５の拡散層を相互に接続し、
データを保持する第２の記憶ノードとして機能する、第２のNMOSのアクセストランジスタの第１の拡散層、第２のNMOSのドライバトランジスタの第３の拡散層、及び第２のPMOSのロードトランジスタの第５の拡散層を前記絶縁膜上に配置し、
前記第１の拡散層、前記第３の拡散層及び前記第５の拡散層の各々の表面に形成された第２のシリサイド層を介して、前記第１の拡散層、前記第３の拡散層及び前記第５の拡散層を相互に接続し、
前記6個のMOSトランジスタは、前記絶縁膜上に3行2列に配列され、
前記第1のNMOSのアクセストランジスタは1行1列目に配列され、
前記第1のPMOSのロードトランジスタは2行1列目に配列され、
前記第1のNMOSのドライバトランジスタは3行1列目に配列され、
前記第2のNMOSのアクセストランジスタは3行2列目に配列され、
前記第2のPMOSのロードトランジスタは2行2列目に配列され、
前記第2のNMOSのドライバトランジスタは1行2列目に配列されていることを特徴とする半導体記憶装置。
【請求項２】
6個のMOSトランジスタが基板上に形成された絶縁膜上に配列されたスタティック型メモリセルを備えた半導体記憶装置であって、
前記6個のMOSトランジスタの各々は、
メモリにアクセスするための第1及び第2のNMOSのアクセストランジスタと、メモリセルのデータを保持するために記憶ノードを駆動する第1及び第2のNMOSのドライバトランジスタと、メモリセルのデータを保持するために電荷を供給する第1及び第2のPMOSのロードトランジスタとして機能し、
メモリにアクセスするための第1及び第2のNMOSのアクセストランジスタの第１の拡散層、前記柱状半導体層及び第２の拡散層とは、
第１の拡散層、柱状半導体層及び第２の拡散層が、基板上に形成された絶縁膜上に垂直方向に階層的に配置され、前記柱状半導体層は前記第１の拡散層と前記第２の拡散層の間に配置され、前記柱状半導体層の側壁にゲートが形成されており、
メモリセルのデータを保持するために記憶ノードを駆動する第1及び第2のNMOSのドライバトランジスタの第３の拡散層、柱状半導体層及び第４の拡散層とは、第３の拡散層、柱状半導体層及び第４の拡散層が、基板上に形成された絶縁膜上に垂直方向に階層的に配置され、前記柱状半導体層は前記第３の拡散層と前記第４の拡散層の間に配置され、前記柱状半導体層の側壁にゲートが形成されており、
メモリセルのデータを保持するために電荷を供給する第1及び第2のPMOSのロードトランジスタの第５の拡散層、柱状半導体層及び第６の拡散層とは、
第５の拡散層、柱状半導体層及び第６拡散層が、基板上に形成された絶縁膜上に垂直方向に階層的に配置され、前記柱状半導体層は前記第５の拡散層と前記第６の拡散層の間に配置され、前記柱状半導体層の側壁にゲートが形成されており、  第1のNMOSのアクセストランジスタ、第1のNMOSのドライバトランジスタ及び第1のPMOSのロードトランジスタは、互いに隣接して配列され、
第2のNMOSのアクセストランジスタ、第2のNMOSのドライバトランジスタ及び第2のPMOSのロードトランジスタは、互いに隣接して配列され、
データを保持する第１の記憶ノードとして機能する、第1のNMOSのアクセストランジスタの第１の拡散層、第1のNMOSのドライバトランジスタの第３の拡散層、及び第1のPMOSのロードトランジスタの第５の拡散層を前記絶縁膜上に配置し、
前記第１の拡散層、前記第３の拡散層及び前記第５の拡散層の各々の表面に形成された第1のシリサイド層を介して、前記第１の拡散層、前記第３の拡散層及び前記第５の拡散層を相互に接続し、
データを保持する第２の記憶ノードとして機能する、第２のNMOSのアクセストランジスタの第１の拡散層、第２のNMOSのドライバトランジスタの第３の拡散層、及び第２のPMOSのロードトランジスタの第５の拡散層を前記絶縁膜上に配置し、
前記第１の拡散層、前記第３の拡散層及び前記第５の拡散層の各々の表面に形成された第２のシリサイド層を介して、前記第１の拡散層、前記第３の拡散層及び前記第５の拡散層を相互に接続し、
前記6個のMOSトランジスタは、前記絶縁膜上に3行2列に配列され、
前記第1のNMOSのアクセストランジスタは1行1列目に配列され、
前記第1のPMOSのロードトランジスタは3行1列目に配列され、
前記第1のNMOSのドライバトランジスタは2行1列目に配列され、
前記第2のNMOSのアクセストランジスタは3行2列目に配列され、
前記第2のPMOSのロードトランジスタは1行2列目に配列され、
前記第2のNMOSのドライバトランジスタは2行2列目に配列されていることを特徴とする半導体記憶装置。
【請求項３】
6個のMOSトランジスタが基板上に形成された絶縁膜上に配列されたスタティック型メモリセルを備えた半導体記憶装置であって、
前記6個のMOSトランジスタの各々は、
メモリにアクセスするための第1及び第2のNMOSのアクセストランジスタと、メモリセルのデータを保持するために記憶ノードを駆動する第1及び第2のNMOSのドライバトランジスタと、メモリセルのデータを保持するために電荷を供給する第1及び第2のPMOSのロードトランジスタとして機能し、
メモリにアクセスするための第1及び第2のNMOSのアクセストランジスタの第１の拡散層、前記柱状半導体層及び第２の拡散層とは、
第１の拡散層、柱状半導体層及び第２の拡散層が、基板上に形成された絶縁膜上に垂直方向に階層的に配置され、前記柱状半導体層は前記第１の拡散層と前記第２の拡散層の間に配置され、前記柱状半導体層の側壁にゲートが形成されており、
メモリセルのデータを保持するために記憶ノードを駆動する第1及び第2のNMOSのドライバトランジスタの第３の拡散層、柱状半導体層及び第４の拡散層とは、第３の拡散層、柱状半導体層及び第４の拡散層が、基板上に形成された絶縁膜上に垂直方向に階層的に配置され、前記柱状半導体層は前記第３の拡散層と前記第４の拡散層の間に配置され、前記柱状半導体層の側壁にゲートが形成されており、
メモリセルのデータを保持するために電荷を供給する第1及び第2のPMOSのロードトランジスタの第５の拡散層、柱状半導体層及び第６の拡散層とは、
第５の拡散層、柱状半導体層及び第６拡散層が、基板上に形成された絶縁膜上に垂直方向に階層的に配置され、前記柱状半導体層は前記第５の拡散層と前記第６の拡散層の間に配置され、前記柱状半導体層の側壁にゲートが形成されており、
第1のNMOSのアクセストランジスタ、第1のNMOSのドライバトランジスタ及び第1のPMOSのロードトランジスタは、互いに隣接して配列され、
第2のNMOSのアクセストランジスタ、第2のNMOSのドライバトランジスタ及び第2のPMOSのロードトランジスタは、互いに隣接して配列され、
データを保持する第１の記憶ノードとして機能する、第1のNMOSのアクセストランジスタの第１の拡散層、第1のNMOSのドライバトランジスタの第３の拡散層、及び第1のPMOSのロードトランジスタの第５の拡散層を前記絶縁膜上に配置し、
前記第１の拡散層、前記第３の拡散層及び前記第５の拡散層の各々の表面に形成された第1のシリサイド層を介して、前記第１の拡散層、前記第３の拡散層及び前記第５の拡散層を相互に接続し、
データを保持する第２の記憶ノードとして機能する、第２のNMOSのアクセストランジスタの第１の拡散層、第２のNMOSのドライバトランジスタの第３の拡散層、及び第２のPMOSのロードトランジスタの第５の拡散層を前記絶縁膜上に配置し、
前記第１の拡散層、前記第３の拡散層及び前記第５の拡散層の各々の表面に形成された第２のシリサイド層を介して、前記第１の拡散層、前記第３の拡散層及び前記第５の拡散層を相互に接続し、
前記6個のMOSトランジスタは、前記絶縁膜上に3行2列に配列され、
前記第1のNMOSのアクセストランジスタは1行1列目に配列され、
前記第1のPMOSのロードトランジスタは3行1列目に配列され、
前記第1のNMOSのドライバトランジスタは2行1列目に配列され、
前記第2のNMOSのアクセストランジスタは1行2列目に配列され、
前記第2のPMOSのロードトランジスタは3行2列目に配列され、
前記第2のNMOSのドライバトランジスタは2行2列目に配列されていることを特徴とし、
前記第1及び第2のNMOSのアクセストランジスタのゲートより延在する第７のゲート配線上に形成される第５のコンタクトを共有したことを特徴とする半導体記憶装置。
【請求項４】
6個のMOSトランジスタが基板上に形成された絶縁膜上に配列されたスタティック型メモリセルを備えた半導体記憶装置であって、
前記6個のMOSトランジスタの各々は、
メモリにアクセスするための第1及び第2のNMOSのアクセストランジスタと、メモリセルのデータを保持するために記憶ノードを駆動する第1及び第2のNMOSのドライバトランジスタと、メモリセルのデータを保持するために電荷を供給する第1及び第2のPMOSのロードトランジスタとして機能し、
メモリにアクセスするための第1及び第2のNMOSのアクセストランジスタの第１の拡散層、前記柱状半導体層及び第２の拡散層とは、
第１の拡散層、柱状半導体層及び第２の拡散層が、基板上に形成された絶縁膜上に垂直方向に階層的に配置され、前記柱状半導体層は前記第１の拡散層と前記第２の拡散層の間に配置され、前記柱状半導体層の側壁にゲートが形成されており、
メモリセルのデータを保持するために記憶ノードを駆動する第1及び第2のNMOSのドライバトランジスタの第３の拡散層、柱状半導体層及び第４の拡散層とは、第３の拡散層、柱状半導体層及び第４の拡散層が、基板上に形成された絶縁膜上に垂直方向に階層的に配置され、前記柱状半導体層は前記第３の拡散層と前記第４の拡散層の間に配置され、前記柱状半導体層の側壁にゲートが形成されており、
メモリセルのデータを保持するために電荷を供給する第1及び第2のPMOSのロードトランジスタの第５の拡散層、柱状半導体層及び第６の拡散層とは、
第５の拡散層、柱状半導体層及び第６拡散層が、基板上に形成された絶縁膜上に垂直方向に階層的に配置され、前記柱状半導体層は前記第５の拡散層と前記第６の拡散層の間に配置され、前記柱状半導体層の側壁にゲートが形成されており、  第1のNMOSのアクセストランジスタ、第1のNMOSのドライバトランジスタ及び第1のPMOSのロードトランジスタは、互いに隣接して配列され、
第2のNMOSのアクセストランジスタ、第2のNMOSのドライバトランジスタ及び第2のPMOSのロードトランジスタは、互いに隣接して配列され、
データを保持する第１の記憶ノードとして機能する、第1のNMOSのアクセストランジスタの第１の拡散層、第1のNMOSのドライバトランジスタの第３の拡散層、及び第1のPMOSのロードトランジスタの第５の拡散層を前記絶縁膜上に配置し、
前記第１の拡散層、前記第３の拡散層及び前記第５の拡散層の各々の表面に形成された第1のシリサイド層を介して、前記第１の拡散層、前記第３の拡散層及び前記第５の拡散層を相互に接続し、
データを保持する第２の記憶ノードとして機能する、第２のNMOSのアクセストランジスタの第１の拡散層、第２のNMOSのドライバトランジスタの第３の拡散層、及び第２のPMOSのロードトランジスタの第５の拡散層を前記絶縁膜上に配置し、
前記第１の拡散層、前記第３の拡散層及び前記第５の拡散層の各々の表面に形成された第２のシリサイド層を介して、前記第１の拡散層、前記第３の拡散層及び前記第５の拡散層を相互に接続し、
前記6個のMOSトランジスタは、前記絶縁膜上に2行3列に配列され、
前記第1のNMOSのアクセストランジスタは1行1列目に配列され、
前記第1のPMOSのロードトランジスタは2行2列目に配列され、
前記第1のNMOSのドライバトランジスタは2行1列目に配列され、
前記第2のNMOSのアクセストランジスタは2行3列目に配列され、
前記第2のPMOSのロードトランジスタは1行2列目に配列され、
前記第2のNMOSのドライバトランジスタは1行3列目に配列されていることを特徴とする半導体記憶装置。
【請求項５】
前記第1の記憶ノードとして機能する拡散層上に形成される第１のNMOSのドライバトランジスタおよび第１のPMOSのロードトランジスタのゲートより延在する第１のゲート配線が共通の第１のコンタクトにより接続され、第2の記憶ノードとして機能する拡散層上に形成される第２のNMOSのドライバトランジスタおよび第２のPMOSのロードトランジスタのゲートより延在する第２のゲート配線が共通の第２のコンタクトにより接続されることを特徴とする請求項1から４のいずれか一つに記載の半導体記憶装置。
【請求項６】
第１及び第２のNMOSのドライバトランジスタを形成する柱状半導体層の側壁の周囲長は、第１及び第２のPMOSのロードトランジスタを形成する柱状半導体層の側壁の周囲長より長いことを特徴とする請求項１から４のいずれか一つに記載の半導体記憶装置。
【請求項７】
第１及び第２のNMOSのドライバトランジスタを形成する柱状半導体層を楕円形状に形成することにより、前記第１及び第２のNMOSのドライバトランジスタを形成する柱状半導体層の側壁の周囲長を第１及び第２のPMOSのロードトランジスタを形成する柱状半導体層の側壁の周囲長より長くすることを特徴とする請求項１から４のいずれか一つに記載の半導体記憶装置。
【請求項８】
第１及び第２のNMOSのドライバトランジスタを形成する柱状半導体層の側壁の周囲長は、第１及び第２のNMOSのアクセストランジスタを形成する柱状半導体層の側壁の周囲長より長いことを特徴とする請求項１から４のいずれか一つに記載の半導体記憶装置。
【請求項９】
第１及び第２のNMOSのドライバトランジスタを形成する柱状半導体層を楕円形状に形成することにより、前記第１及び第２のNMOSのドライバトランジスタを形成する柱状半導体層の側壁の周囲長を第１及び第２のNMOSのアクセストランジスタを形成する柱状半導体層の側壁の周囲長より長くすることを特徴とする請求項１から４のいずれか一つに記載の半導体記憶装置。
【請求項１０】
第１及び第２のPMOSのロードトランジスタを形成する柱状半導体層の側壁の周囲長は、第１及び第２のNMOSのアクセストランジスタを形成する柱状半導体層の側壁の周囲長より短いことを特徴とする請求項１から４のいずれか一つに記載の半導体記憶装置。
【請求項１１】
第1及び第2のNMOSのアクセストランジスタのゲート電極よりそれぞれ延在する第３及び第４のゲート配線上にそれぞれ形成される第３及び第４のコンタクトの少なくとも1つを、隣接するメモリセルのNMOSのアクセストランジスタのゲート電極より延在するゲート配線上に形成されるコンタクトと共有化したことを特徴とする請求項1から４のいずれか一つに記載の半導体記憶装置。
【請求項１２】
前記柱状半導体層は、六方格子状に形成されていることを特徴とする請求項1から４のいずれか一つに記載の半導体記憶装置。
【請求項１３】
前記第1の記憶ノードとして機能する拡散層上に形成される第１のNMOSのドライバトランジスタおよび第１のPMOSのロードトランジスタのゲートより延在する第５のゲート配線が、前記第2の記憶ノードとして機能する拡散層と第１の共通のコンタクトにより接続され、
前記第2の記憶ノードとして機能する拡散層上に形成される第２のNMOSのドライバトランジスタおよび第２のPMOSのロードトランジスタのゲートより延在する各々の第６のゲート配線が、前記第1の記憶ノードとして機能する拡散層と第２の共通のコンタクトにより接続されることを特徴とする請求項1から４のいずれか一つに記載の半導体記憶装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は半導体記憶装置に関し、特にＳＲＡＭ（Ｓｔａｔｉｃ  Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）からなる半導体記憶装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置の高集積化、高性能化を実現するため、半導体基板の表面に柱状半導体を形成し、その側壁に柱状半導体層を取り囲むように形成されたゲートを有する縦型ゲートトランジスタであるＳＧＴ（Ｓｕｒｒｏｕｎｄｉｎｇ  Ｇａｔｅ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）が提案された（例えば、特許文献１：特開平２−１８８９６６）。ＳＧＴではドレイン、ゲート、ソースが垂直方向に配置されるため、従来のプレーナー型トランジスタに比べて占有面積を大幅に縮小することができる。【０００３】
ＳＧＴを用いてＬＳＩ（大規模集積回路）を構成する場合、それらのキャッシュ用メモリとしてＳＧＴの組み合わせで構成されるＳＲＡＭを用いることが必須である。近年、ＬＳＩに搭載されるＳＲＡＭに対する大容量化の要求は非常に強いため、ＳＧＴを用いた場合にも小さいセル面積を持つＳＲＡＭを実現することが必須である。【０００４】
特許文献２（特開平７−９９３１１）の実施例に示された、ＳＧＴを用いて設計された６個のトランジスタにより構成されるＣＭＯＳ型６Ｔ−ＳＲＡＭの平面図を図２８（ａ）に断面図を図２８（ｂ）に示す。これらの図を参考にして、上記ＳＲＡＭについて説明する。ビット線（８０１ａ、８０１ｂ）はＮ＋拡散層で形成され、接地配線ＧＮＤはＮ＋拡散層８０２で形成され、電源配線ＶｃｃはＰ＋拡散層８０３で形成される。これらの拡散層の上にメモリセルにアクセスするためのアクセストランジスタ（８１０ａ、８１０ｂ）、メモリセルを駆動するためのドライバトランジスタ（８１１ａ、８１１ｂ）、メモリセルに電荷を供給するロードトランジスタ（８１２ａ、８１２ｂ）を構成する柱状シリコン層が形成される。これらの柱状シリコン層を取り囲むようにゲート（８０４ａ、８０４ｂ、８０４ｃ、８０４ｄ）が形成される。記憶ノードは配線層（８０７ａ、８０７ｂ）より構成される。上記ＳＲＡＭセルにおいては、ＳＲＡＭを構成する各トランジスタは柱状シリコン層上に縦方向にソース、ゲート、ドレインが形成されているため、小さいＳＲＡＭセルを設計することができる。【０００５】
【特許文献１】特開平２−１８８９６６
【特許文献２】特開平７−９９３１１（第５１項、図７５）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記ＳＲＡＭセルにおいては、実際には以下のような問題点がある。
特許文献２のＳＲＡＭにおいては、ＳＲＡＭセルアレイ内に形成される電源配線８０３および接地配線８０２が最小寸法程度に形成される場合には小さいセル面積を実現することが可能であるが、上記電源配線８０３および接地配線８０２はそれぞれＰ＋拡散層およびＮ＋拡散層によって形成されているため、これらが最小寸法程度に形成される場合には非常に高抵抗になり、ＳＲＡＭを安定動作させることは不可能である。逆にＳＲＡＭを安定動作させるために電源配線８０３および接地配線８０２の寸法を大きくすると、ＳＲＡＭセル面積が増加してしまう。【０００７】
本発明は上記の事情を鑑みてなされたもので、ＳＧＴを用いたＣＭＯＳ型６Ｔ−ＳＲＡＭにおいて面積の小さいＳＲＡＭセルを実現するとともに、十分な動作マージンを持つＳＲＡＭセルを実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明によれば、６個のＭＯＳトランジスタが基板上に形成された絶縁膜上に配列されたスタティック型メモリセルを備えた半導体記憶装置であって、
前記６個のＭＯＳトランジスタの各々は、
ソース拡散層、ドレイン拡散層及び柱状半導体層が、基板上に形成された絶縁膜上に垂直方向に階層的に配置され、前記柱状半導体層は前記ソース拡散層と前記ドレイン拡散層の間に配置され、前記柱状半導体層の側壁にゲートが形成されており、
メモリにアクセスするための第１及び第２のＮＭＯＳのアクセストランジスタと、メモリセルのデータを保持するために記憶ノードを駆動する第１及び第２のＮＭＯＳのドライバトランジスタと、メモリセルのデータを保持するために電荷を供給する第１及び第２のＰＭＯＳのロードトランジスタとして機能し、
第１のＮＭＯＳのアクセストランジスタ、第１のＮＭＯＳのドライバトランジスタ及び第１のＰＭＯＳのロードトランジスタは、互いに隣接して配列され、
第２のＮＭＯＳのアクセストランジスタ、第２のＮＭＯＳのドライバトランジスタ及び第２のＰＭＯＳのロードトランジスタは、互いに隣接して配列され、
第１のＮＭＯＳのアクセストランジスタ、第１のＮＭＯＳのドライバトランジスタ及び第１のＰＭＯＳのロードトランジスタにおいてデータを保持する第１の記憶ノードとして機能する各々の第１の拡散層を前記絶縁膜上に配置し、前記各々の第１の拡散層の表面に形成された第１のシリサイド層を介して前記各々の第１の拡散層を相互に接続し、
第２のＮＭＯＳのアクセストランジスタ、第２のＮＭＯＳのドライバトランジスタ及び第２のＰＭＯＳのロードトランジスタにおいてデータを保持する第２の記憶ノードとして機能する各々の第２の拡散層を前記絶縁膜上に配置し、前記各々の第２の拡散層の表面に形成された第２のシリサイド層を介して前記各々の第２の拡散層を相互に接続したことを特徴とする半導体記憶装置が提供される。
本発明の好ましい態様では、前記半導体装置において、前記第１の記憶ノードとして機能する拡散層上に形成されるドライバトランジスタおよびロードトランジスタのゲートより延在するゲート配線が共通のコンタクトにより接続され、第２の記憶ノードとして機能する拡散層上に形成されるドライバトランジスタおよびロードトランジスタのゲートより延在するゲート配線が共通のコンタクトにより接続される。また、別の態様では、前記半導体装置において、前記第１の記憶ノードとして機能する拡散層上に形成されるドライバトランジスタおよびロードトランジスタのゲートより延在する各々のゲート配線が、前記第２の記憶ノードとして機能する拡散層と共通のコンタクトにより接続され、前記第２の記憶ノードとして機能する拡散層上に形成されるドライバトランジスタおよびロードトランジスタのゲートより延在する各々のゲート配線が、前記第１の記憶ノードとして機能する拡散層と共通のコンタクトにより接続される。
本発明の別の好ましい態様では、前記半導体装置において、アクセストランジスタを形成する柱状半導体層と、ドライバトランジスタを形成する柱状半導体層と、ロードトランジスタを形成する柱状半導体層の側壁の周囲長は、読み出し時の動作マージン及び書き込み時の動作マージンに基づいて決定される。
また、本発明の別の好ましい態様では、前記半導体装置において、第１及び第２のＮＭＯＳのアクセストランジスタのゲート電極より延在するゲート配線上に形成されるコンタクトの少なくとも１つが、隣接するメモリセルのＮＭＯＳのアクセストランジスタのゲート電極より延在するゲート配線上に形成されるコンタクトと共有化される。
更なる本発明の別の好ましい態様では、前記半導体装置において、前記柱状半導体層は、六方格子状に形成される。
また、本発明によれば、前記半導体装置において、前記６個のＭＯＳトランジスタは、前記絶縁膜上に３行２列に配列され、
前記第１のＮＭＯＳのアクセストランジスタは１行１列目に配列され、
前記第１のＰＭＯＳのロードトランジスタは２行１列目に配列され、
前記第１のＮＭＯＳのドライバトランジスタは３行１列目に配列され、
前記第２のＮＭＯＳのアクセストランジスタは３行２列目に配列され、
前記第２のＰＭＯＳのロードトランジスタは２行２列目に配列され、
前記第２のＮＭＯＳのドライバトランジスタは１行２列目に配列される。
また、前記半導体装置において、前記６個のＭＯＳトランジスタは、前記絶縁膜上に３行２列に配列され、
前記第１のＮＭＯＳのアクセストランジスタは１行１列目に配列され、
前記第１のＰＭＯＳのロードトランジスタは３行１列目に配列され、
前記第１のＮＭＯＳのドライバトランジスタは２行１列目に配列され、
前記第２のＮＭＯＳのアクセストランジスタは３行２列目に配列され、
前記第２のＰＭＯＳのロードトランジスタは１行２列目に配列され、
前記第２のＮＭＯＳのドライバトランジスタは２行２列目に配列される。
また、前記半導体装置において、前記６個のＭＯＳトランジスタは、前記絶縁膜上に３行２列に配列され、
前記第１のＮＭＯＳのアクセストランジスタは１行１列目に配列され、
前記第１のＰＭＯＳのロードトランジスタは３行１列目に配列され、
前記第１のＮＭＯＳのドライバトランジスタは２行１列目に配列され、
前記第２のＮＭＯＳのアクセストランジスタは１行２列目に配列され、
前記第２のＰＭＯＳのロードトランジスタは３行２列目に配列され、
前記第２のＮＭＯＳのドライバトランジスタは２行２列目に配列される。
また、前記半導体装置において、前記６個のＭＯＳトランジスタは、前記絶縁膜上に２行３列に配列され、
前記第１のＮＭＯＳのアクセストランジスタは１行１列目に配列され、
前記第１のＰＭＯＳのロードトランジスタは２行２列目に配列され、
前記第１のＮＭＯＳのドライバトランジスタは２行１列目に配列され、
前記第２のＮＭＯＳのアクセストランジスタは２行３列目に配列され、
前記第２のＰＭＯＳのロードトランジスタは１行２列目に配列され、
前記第２のＮＭＯＳのドライバトランジスタは１行３列目に配列される。
【実施例１】
【０００９】
図１に本発明に用いたＣＭＯＳ型６Ｔ−ＳＲＡＭのメモリセルの等価回路図を示す。図１において、ＢＬ１およびＢＬＢ１はビット線、ＷＬ１はワード線、Ｖｃｃ１は電源電位、Ｖｓｓ１は接地電位、Ｑｎ１１およびＱｎ２１はメモリセルにアクセスするためのアクセストランジスタ、Ｑｎ３１およびＱｎ４１はメモリセルを駆動するドライバトランジスタ、Ｑｐ１１およびＱｐ２１はメモリセルに電荷を供給するロードトランジスタ、ＱａおよびＱｂはデータを記憶するための記憶ノードを示している。【００１０】
以下に図１のメモリセルの動作の一例として、記憶ノードＱａに“Ｌ”のデータが、記憶ノードＱｂに“Ｈ”のデータが記憶されている場合の読み出し動作について説明する。読み出しを行う場合には、ビット線ＢＬ１およびＢＬＢ１が“Ｈ”電位にプリチャージされる。プリチャージ完了後にワード線ＷＬ１が“Ｈ”になることでデータの読み出しが開始する。このとき、アクセストランジスタＱｎ１１およびＱｎ２１がオンになり、“Ｈ”になっているビット線ＢＬ１の電位は、記憶ノードＱｂが“Ｈ”電位に近い値であるためドライバトランジスタＱｎ３１がオンになり、アクセストランジスタＱｎ１１から記憶ノードＱａ、ドライバトランジスタＱｎ３１を通してディスチャージされ、“Ｌ”電位に近づく。一方、ビット線ＢＬＢ１の電位は、記憶ノードＱａが“Ｌ”電位に近い値であるためにドライバトランジスタＱｎ４１はオフであり、ディスチャージされず、逆にロードトランジスタＱｐ２１より電荷が供給されるため “Ｈ”電位に近い値のままである。ＢＬ１とＢＬＢ１の電位差がセンスアンプによって増幅できるレベルになった時点で、図には示されていないがビット線に接続されているセンスアンプを起動することで、メモリセルのデータが増幅され出力される。【００１１】
図２に本発明の第１の実施例におけるＳＲＡＭメモリセルのレイアウト図を示す。ＳＲＡＭセルアレイ内においては図２に示したユニットセルＵＣが繰り返し配置されている。図３ａ、ｂ、ｃ及びｄに、図２のレイアウト図のカットラインＡ−Ａ’、Ｂ−Ｂ’、Ｃ−Ｃ’及びＤ−Ｄ’における断面構造をそれぞれ示す。【００１２】
まず図２および図３を参考にして本発明のレイアウトについて説明する。
基板上に形成された埋め込み酸化膜層（ＢＯＸ）１などの絶縁膜上に平面状シリコン層（２ａ、２ｂ）が形成され、上記平面状シリコン層（２ａ、２ｂ）は不純物注入等により、Ｎ＋拡散層（３ａ、３ｂ、５ａ、５ｂ）およびＰ＋拡散層（４ａ、４ｂ）から構成され、同一の平面状シリコン層に形成されるＮ＋拡散層とＰ＋拡散層は平面状シリコン層（２ａ、２ｂ）の表面に形成されるシリサイド層（１３ａ、１３ｂ）によって互いに接続される。平面状シリコン層（２ａ、２ｂ）はそれぞれ記憶ノード（Ｑａ、Ｑｂ）として機能する。Ｑｎ１１およびＱｎ２１はＮＭＯＳであるメモリセルにアクセスするためのアクセストランジスタ、Ｑｎ３１およびＱｎ４１はＮＭＯＳであるメモリセルを駆動するドライバトランジスタ、Ｑｐ１１およびＱｐ２１はＰＭＯＳであるメモリセルに電荷を供給するロードトランジスタである。
本実施例では、１つのユニットセルＵＣは、埋め込み酸化膜層１上に３行２列に配列されたトランジスタを備えている。１列目には、図の上側からアクセストランジスタＱｎ１１、ロードトランジスタＱｐ１１及びドライバトランジスタＱｎ３１がそれぞれ配列されている。なお、Ｑｎ１１、Ｑｐ１１及びＱｎ３１の下位の層に配置される拡散層３ａ、４ａ及び５ａは、第1の記憶ノードＱａとして機能する。また、２列目には、図の上側からドライバトランジスタＱｎ４１、ロードトランジスタＱｐ２１、アクセストランジスタＱｎ２１がそれぞれ配列されている。なお、Ｑｎ４１、Ｑｐ２１及びＱｎ２１の下位の層に配置される拡散層３ｂ、４ｂ及び５ｂは、第２の記憶ノードＱｂとして機能する。本実施例のＳＲＡＭセルアレイは、このような６個のトランジスタを備えたユニットセルＵＣを図の上下方向に連続的に配列することにより構成される。
平面状シリコン層２ａ上に形成されるコンタクト１０ａはノード接続配線Ｎａ１によりドライバトランジスタＱｎ４１およびロードトランジスタＱｐ２１のゲート電極より延在するゲート配線上に形成されるコンタクト１１ｂと接続され、平面状シリコン層２ｂ上に形成されるコンタクト１０ｂはノード接続配線Ｎｂ１によりドライバトランジスタＱｎ３１およびロードトランジスタＱｐ１１のゲート電極より延在するゲート配線上に形成されるコンタクト１１ａと接続される。アクセストランジスタＱｎ１１上部に形成されるコンタクト６ａはビット線ＢＬ１に接続され、アクセストランジスタＱｎ２１上部に形成されるコンタクト６ｂはビット線ＢＬＢ１に接続される。アクセストランジスタＱｎ１１のゲート電極から延在するゲート配線上に形成されるコンタクト７ａおよびアクセストランジスタＱｎ２１のゲート電極から延在するゲート配線上に形成されるコンタクト７ｂはワード線ＷＬ１に接続される。ドライバトランジスタ（Ｑｎ３１、Ｑｎ４１）上部に形成されるコンタクト（８ａ、８ｂ）は接地電位である配線層（Ｖｓｓ１ａ、Ｖｓｓ１ｂ）にそれぞれ接続され、ロードトランジスタ（Ｑｐ１１、Ｑｐ２１）上部に形成されるコンタクト（９ａ、９ｂ）は電源電位である配線層Ｖｃｃ１に接続される。
ワード線の配線、ビット線の配線、電源電位の配線及び接地電位の配線は、他のメモリセルの配線と共用するために、望ましくは、各メモリセル内での配線であるノード接続配線より上位の層で接続される。
なお、上記の階層的な配線の構成の一例として、各配線が接触すべきでないコンタクトと接触しないように、ノード接続配線（Ｎａ１）、ノード接続配線（Ｎｂ１）、及び接地電位の配線（Ｖｓｓ１ａ、Ｖｓｓ１ｂ）は、ビット線（ＢＬ１、ＢＬＢ１）及び電源電位の配線（Ｖｃｃ１）より下位の層で配線し、ワード線（ＷＬ１）は、ビット線（ＢＬ１、ＢＬＢ１）及び電源電位の配線（Ｖｃｃ１）より上位の層で配線する構成が実現可能である。【００１３】
図２にＮ＋注入領域（２４ａ、２４ｂ）およびＰ＋注入領域２５を示す。本実施例のＳＲＡＭセルアレイ領域においてはＮ＋注入領域（２４ａ、２４ｂ）およびＰ＋注入領域２５を形成するパターンは単純なライン＆スペースにより形成される。このため寸法ズレや位置合わせのズレの影響が小さく、Ｎ＋注入領域とＰ＋注入領域の境界付近の寸法のマージンを最小に抑えることができ、図面上で言えば、ＳＲＡＭセルの縦方向の長さ（各ＳＲＡＭセルの接続方向の長さ）の縮小に有効である。
また、本実施例においては、図２のレイアウトに示される記憶ノードやゲート配線の形状が長方形の形状のみで構成されているために、ＯＰＣ（Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｐｒｏｘｉｍｉｔｙ  Ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ）によるパターン形状の補正が容易であり、小さいＳＲＡＭセル面積を実現するために適したレイアウトである。【００１４】
本発明において、ＳＲＡＭを構成する各トランジスタのソースおよびドレインを以下のように定義する。ドライバトランジスタ（Ｑｎ３１、Ｑｎ４１）については、接地電圧に接続される柱状半導体層の上部に形成される拡散層をソース拡散層、柱状半導体層の下部に形成される拡散層をドレイン拡散層と定義する。ロードトランジスタ（Ｑｐ１１、Ｑｐ２１）については、電源電圧に接続される柱状半導体層の上部に形成される拡散層をソース拡散層、柱状半導体層の下部に形成される拡散層をドレイン拡散層と定義する。アクセストランジスタについては、動作状態によっては柱状半導体層の上部に形成される拡散層および下部に形成される拡散層がともにソースまたはドレインになるが、便宜的に柱状半導体層の上部に形成される拡散層をソース拡散層、柱状半導体層の下部に形成される拡散層をドレイン拡散層と定義する。【００１５】
続いて、図３の断面構造を参照して本発明のＳＲＡＭの構造について説明する。図３ａに示されるように、埋め込み酸化膜層（ＢＯＸ）１上に記憶ノードである平面状シリコン層（２ａ、２ｂ）が形成され、上記平面状シリコン層（２ａ、２ｂ）には不純物注入等によりＮ＋ドレイン拡散層（３ａ、５ｂ）が形成されている。平面状シリコン層（２ａ、２ｂ）を分離するための素子分離は平面状シリコン層２をエッチングにより分離するだけで形成することができるので、素子分離を形成するために必要な工程数が少なく、最小加工寸法の素子分離を形成することができる。Ｎ＋ドレイン拡散層（３ａ、５ｂ）上にはシリサイド層（１３ａ、１３ｂ）が形成されている。Ｎ＋ドレイン拡散層３ａ上にアクセストランジスタＱｎ１１を構成する柱状シリコン層２１ａが形成され、Ｎ＋ドレイン拡散層３ｂ上にドライバトランジスタＱｎ４１を構成する柱状シリコン層２２ｂが形成される。それぞれの柱状シリコン層の周囲にはゲート絶縁膜１７およびゲート電極１８が形成されている。柱状シリコン層上部にはＮ＋ソース拡散層１４が不純物注入などにより形成され、ソース拡散層表面にはシリサイド層１５が形成されている。アクセストランジスタＱｎ１１上に形成されるコンタクト６ａはビット線ＢＬ１に接続され、アクセストランジスタＱｎ１１のゲートより延在するゲート配線１６上に形成されるコンタクト７ａはワード線ＷＬ１に接続され、ドライバトランジスタＱｎ４１上に形成されるコンタクト８ｂは接地電位配線Ｖｓｓ１に接続される。【００１６】
図３ｂに示されるように、埋め込み酸化膜層（ＢＯＸ）１上に記憶ノードである平面状シリコン層（２ａ、２ｂ）が形成され、上記平面状シリコン層（２ａ、２ｂ）には不純物注入等によりＮ＋ドレイン拡散層（３ａ、５ｂ）が形成されている。Ｎ＋ドレイン拡散層上にはシリサイド層（１３ａ、１３ｂ）が形成されている。ドレイン拡散層３ａ上に形成されるコンタクト１０ａはＮ＋ドレイン拡散層３ａとＰ＋ドレイン拡散層４ａの境界上に形成され、記憶ノード接続配線Ｎａ１を通じてドライバトランジスタＱｎ４１およびロードトランジスタＱｐ２１のゲート電極から延在するゲート配線１８ｄ上に形成されるコンタクト１１ｂに接続される。【００１７】
図３ｃに示されるように、埋め込み酸化膜層（ＢＯＸ）１上に記憶ノードである平面状シリコン層（２ａ、２ｂ）が形成され、上記平面状シリコン層（２ａ、２ｂ）には不純物注入等によりＰ＋ソース拡散層（４ａ、４ｂ）が形成され、Ｐ＋ドレイン拡散層（４ａ、４ｂ）表面にシリサイド層（１３ａ、１３ｂ）が形成されている。Ｐ＋ドレイン拡散層４ａ上にロードトランジスタＱｐ１１を構成する柱状シリコン層２３ａが形成され、Ｐ＋ドレイン拡散層４ｂ上にロードトランジスタＱｐ２１を構成する柱状シリコン層２３ｂが形成される。それぞれの柱状シリコン層の周囲にゲート絶縁膜１７およびゲート電極１８が形成されている。柱状シリコン層上部にはＰ＋ソース拡散層１６が不純物注入などにより形成され、ソース拡散層表面にはシリサイド層１５が形成されている。ロードトランジスタ（Ｑｐ１１、Ｑｐ２１）上に形成されるコンタクト（９ａ、９ｂ）はともに配線層を通して電源電位配線Ｖｃｃ１に接続される。【００１８】
図３ｄに示されるように、埋め込み酸化膜層（ＢＯＸ）１上に記憶ノードである平面状シリコン層が形成され、上記平面状シリコン層には不純物注入等により、Ｎ＋ドレイン拡散層（３ａ、５ａ）およびＰ＋ドレイン拡散層４ａが形成される。ドレイン拡散層上にはシリサイド層１３ａが形成され、シリサイド層１３ａによってＮ＋ドレイン拡散層（３ａ、５ａ）とＰ＋ドレイン拡散層４ａは直接接続されている。このため、Ｎ＋ドレイン拡散層とＰ＋ドレイン拡散層を分離するための素子分離や、Ｎ＋ドレイン拡散層とＰ＋ドレイン拡散層を接続するためのコンタクトを形成する必要がないため、メモリセル面積の縮小に効果的である。
Ｎ＋ドレイン拡散層３ａ上にアクセストランジスタＱｎ１１を構成する柱状シリコン層２１ａが形成され、Ｎ＋ドレイン拡散層５ａ上にドライバトランジスタＱｎ３１を構成する柱状シリコン層２２ａが形成され、Ｐ＋ドレイン拡散層４ａ上にロードトランジスタＱｐ１１を構成する柱状シリコン層２３ａが形成される。Ｎ＋ドレイン拡散層３ａとＰ＋ドレイン拡散層４ａとＮ＋ドレイン拡散層５ａは平面状シリコン層２ａの表面に形成されたシリサイド層１３ａにより直接接続される。それぞれの柱状シリコン層の周囲にゲート絶縁膜１７およびゲート電極１８が形成されている。それぞれの柱状シリコン層上部にはソース拡散層が不純物注入などにより形成され、ソース拡散層表面にはシリサイド層１５が形成されている。アクセストランジスタＱｎ１１上に形成されるコンタクト６ａはビット線ＢＬ１に接続され、ドライバトランジスタＱｎ３１上に形成されるコンタクト８ａは電源電位配線Ｖｓｓ１ａに接続され、ロードトランジスタＱｐ１１上に形成されるコンタクト９ａは電源電位配線Ｖｃｃ１に接続される。
ドライバトランジスタＱｎ３１とロードトランジスタＱｐ１１のゲート電極は、それらから延在するゲート配線１８ｃ上で共通のコンタクト１１ａに接続される。コンタクト１１ａは、記憶ノード接続配線Ｎｂ１を通じて記憶ノード２ｂのドレイン拡散層上に形成されるコンタクト１０ｂに接続される。ドレイン拡散層３ａと４ａの境界上に形成されるコンタクト１０ａは記憶ノード接続配線Ｎａ１を通じてドライバトランジスタＱｎ４１およびロードトランジスタＱｐ２１のゲート電極から延在するゲート配線１８ｄ上に形成されるコンタクト１１ｂに接続される。【００１９】
本発明においては、記憶ノードである平面状シリコン層（２ａ、２ｂ）に形成されるＮ＋ドレイン拡散層とＰ＋ドレイン拡散層が平面状シリコン層表面に形成されるシリサイド層で直接接続されることにより、アクセストランジスタ、ドライバトランジスタ、およびロードトランジスタのドレイン拡散層は共通化され、ＳＲＡＭの記憶ノードとして機能している。このため、通常プレーナー型トランジスタで必要となるＮ＋ソースドレイン拡散層とＰ＋ソースドレイン拡散層とを分離するための素子分離が必要なくなり、ＳＲＡＭの２つの記憶ノードを分離するだけの素子分離だけで十分であるため、非常に小さいＳＲＡＭセル面積を実現することができる。【００２０】
本発明においては、ゲート絶縁膜はＨｆＯ２などのＨｉｇｈ−ｋ膜で形成され、ゲート電極はＴｉＮやＴａＮなどの金属膜や、金属膜と一部がシリサイド化されたポリシリコンの積層構造で形成されることが好ましい。【００２１】
本発明においては、上記柱状シリコン層のチャネル部は不純物がドープされていないか、不純物濃度が１ｅ−１７ｃｍ-3以下であることが好ましい。不純物濃度がこれ以上高くなると不純物の統計的なゆらぎによるトランジスタの特性バラつきが大きくなり、読み出しマージン等のＳＲＡＭ動作マージンが著しく劣化してしまうためである。この場合、トランジスタのしきい値調整はチャネル部の不純物濃度ではなく、ゲート材料の仕事関数を調整することにより行うことができる。【００２２】
以下に本発明の半導体装置を形成するための製造方法の一例を図４〜図２０を参照して説明する。各図において（ａ）は平面図、（ｂ）はＤ−Ｄ’間の断面図である。【００２３】
図４に示されるように、埋め込み酸化膜（ＢＯＸ）１上にＳＯＩ層が膜厚１００ｎｍ〜４００ｎｍ程度形成されたＳＯＩ基板上に、膜厚５０ｎｍ〜１００ｎｍ程度のシリコン窒化膜のマスク１９を成膜する。その後、柱状シリコン層（２１ａ〜２３ａ、２１ｂ〜２３ｂ）のパターンをリソグラフィーにより形成し、エッチングすることにより柱状シリコン層（２１ａ〜２３ａ、２１ｂ〜２３ｂ）を形成する。柱状シリコン層の直径は５〜５０ｎｍ程度、高さは３０〜３００ｎｍ程度である。このとき、柱状半導体底部にシリコンを平面状に１０ｎｍ〜５０ｎｍ程度の厚さで形成しておく。【００２４】
図５に示されるように、平面状シリコン層を分離して、記憶ノードとなる平面状シリコン層（２ａ、２ｂ）を形成する。本発明において、素子分離は平面状シリコン層を分離するだけで形成することができるので、工程数が少なく、最小加工寸法の分離幅を持つ素子分離を形成することができる。【００２５】
図６に示されるように、Ｎ＋注入領域２４ａ、２４ｂおよびＰ＋注入領域２５にそれぞれイオン注入などにより不純物を導入し、平面状シリコン層に柱状シリコン層下部のドレイン拡散層を形成する。このときに、不純物は埋め込み酸化膜１まで到達し、さらに不純物は柱状シリコン層の底部を覆うように分布するように注入条件を調整することが好ましい。また、シリコン窒化膜１９により柱状シリコン層上部には不純物が導入されないようにする。【００２６】
図７に示されるように、ゲート絶縁膜としてＨｆO２などのＨｉｇｈ−ｋ膜１７をＣＶＤ法もしくはＡＬＤ法により１〜５ｎｍ程度の厚さで成膜する。続いて、ゲート導電膜としてＴｉＮやＴａＮなどのゲート導電膜１８を１０〜６０ｎｍ程度の厚さで成膜する。【００２７】
図８に示されるように、シリコン酸化膜３１を成膜して柱状シリコン層間を埋め込む。【００２８】
図９に示されるように、ＣＭＰによりシリコン酸化膜３１、柱状シリコン層上部のゲート導電膜１８、Ｈｉｇｈ−ｋ膜１７を研磨し、ゲート上面を平坦化する。ゲート上部をＣＭＰによって平坦化することにより、良好なゲート形状を実現でき、ゲート長のバラつきを抑制することができる。ＣＭＰ時においては、柱状シリコン層上部のシリコン窒化膜マスク１９をＣＭＰのストッパーとして使用する。シリコン窒化膜マスク１９をＣＭＰストッパーとして使用することにより、再現性よくＣＭＰ研磨量を制御することができる。【００２９】
図１０に示されるように、ゲート長を決定するために、ゲート導電膜１８およびシリコン酸化膜３１をエッチバックして、柱状シリコン層側壁のゲート電極を形成する。このときに、ゲート導電膜１８とシリコン酸化膜３１をなるべく同じレートでエッチングし、なおかつシリコン窒化膜マスク１９に対して高選択比を取るようなエッチング条件を使用する。【００３０】
図１１に示されるように、シリコン窒化膜を成膜して、エッチバックすることにより、メタルゲートの上部にシリコン窒化膜サイドウォール３２を形成する。このとき、ゲート上に残るシリコン窒化膜サイドウォール３２がちょうどゲートを覆うようにシリコン窒化膜成膜量とエッチバック量を設定する。この窒化膜サイドウォールで覆われた部分のゲートは後工程のゲートエッチング時に保護されるため、ゲート電極をゲート導電膜の膜厚分だけ自己整合的に形成することができる。【００３１】
図１２に示されるように、メタルゲート上に残存するシリコン酸化膜３１をウェットエッチにて除去する。【００３２】
図１３に示されるように、レジストまたは多層レジスト３３を用いて、リソグラフィーによりゲート配線パターンを形成する。【００３３】
図１４に示されるように、レジスト３３をマスクにして、ゲート底部およびゲート下のＨｉｇｈ−ｋ膜をエッチングし、除去する。これによりゲート配線（１８ａ〜８ｄ）が形成される。上記のように、柱状シリコン層上部にシリコン窒化膜を形成しておき、ゲート上面をＣＭＰによって平坦化する工程と、ゲート長を決めるためのエッチングと、ゲート電極保護用の窒化膜サイドウォールの形成と、ゲート配線のパターニングと、ゲート配線を形成するためのエッチングを順次行うことにより、良好なゲート形状で寸法バラつきの小さいゲートを形成することができ、さらにゲート配線を自由に形成することができる。また、ゲート電極を自己整合的に形成することができるため、ゲート膜厚を必要最小限に設定することができ、占有面積を縮小することができる。【００３４】
図１５に示されるように、シリコン窒化膜マスク１９およびシリコン窒化膜サイドウォール３２をウェット処理により除去する。【００３５】
図１６に示されるように、１０ｎｍ〜５０ｎｍ程度のシリコン窒化膜を成膜後、エッチバックして、柱状シリコン層の側壁およびゲート電極の側壁をシリコン窒化膜３４で覆う構造にする。このような構造にすることにより、Ｈｉｇｈ−ｋ膜１７がシリコン窒化膜３４により覆われるので、後工程におけるＨｉｇｈ−ｋ膜７へのウェット処理によるダメージや、不純物注入によるダメージを防ぐことができる。
このとき、窒化膜の膜厚は薄すぎると、Ｈｉｇｈ−ｋ膜７へのダメージを完全に防ぎきれず、厚すぎるとゲート側壁に成膜された膜厚分だけ占有面積が増加するので、最適な膜厚を選択する必要がある。【００３６】
図１７に示されるように、Ｎ＋注入領域およびＰ＋注入領域にそれぞれイオン注入などにより不純物を導入し、柱状シリコン層上部のソース拡散層（１４、１６）を形成する。【００３７】
図１８に示されるように、ＣｏやＮｉなどの金属をスパッタして、熱処理を行うことにより、ソースドレイン拡散層を選択的にシリサイド化して、ドレイン拡散層上のシリサイド層（１３ａ、１３ｂ）および柱状シリコン層上部のソース拡散層上のシリサイド層１５を形成する。
ここで、柱状シリコン層およびゲート電極の側壁を覆っているシリコン窒化膜３４により、シリサイド層に起因するドレイン−ゲート間およびソース−ゲート間のショートを抑制することができる。【００３８】
図１９に示されるように、層間膜であるシリコン酸化膜を形成後にコンタクト（６ａ〜１０ａ、６ｂ〜１０ｂ）を形成する。【００３９】
本発明においては柱状シリコン層底部のドレイン拡散層（３ａ〜５ａ、３ｂ〜５ｂ）が埋め込み酸化膜層（ＢＯＸ）１まで形成されるように不純物分布を設定し、さらにトランジスタ動作時には、柱状シリコン層内部が完全に空乏化するように柱状シリコン層の寸法や不純物濃度を設定することが好ましい。上記のようにドレイン拡散層（３ａ〜５ａ、３ｂ〜５ｂ）の不純物分布を設定することにより、トランジスタの動作状態によらず柱状シリコン層内部はフローティングボディ構造になり、さらに上記のように柱状シリコン層の寸法や不純物濃度を設定することにより、トランジスタ動作時には柱状シリコン層内部は完全空乏化するため、柱状シリコン内部の電界が緩和され、モビリティーを向上することができる。また、ドレイン拡散層（３ａ〜５ａ、３ｂ〜５ｂ）の不純物を埋め込み酸化膜１まで拡散させることによって、ドレイン拡散層容量の底面成分が大幅に減少し、トータルのドレイン拡散層の寄生容量を低減することもできる。なお、図３の断面図においては、不純物は柱状シリコン層の底部を完全に覆うように拡散されているが、不純物は完全に柱状シリコン層底部を覆っていなくても動作上問題ない。【００４０】
本実施例の構造において、各種寸法の定義方法についての一例を以下に示す。まず、ドレイン拡散層上のシリサイド層（１３ａ、１３ｂ）は平面状シリコン層（２ａ、２ｂ）の底部まで到達しないことが望ましい。ドレイン拡散層（３ａ〜５ａ、３ｂ〜５ｂ）とシリサイド層（１３ａ、１３ｂ）の界面の抵抗はＳＧＴのソースドレイン寄生抵抗の主要因の一つであるため、ドレイン拡散層とシリサイド層の界面の面積はなるべく大きいほうが好ましい。シリサイド層（１３ａ、１３ｂ）が平面状シリコン層（２ａ、２ｂ）の底部まで形成された場合には、シリサイド層（１３ａ、１３ｂ）の底面においてドレイン拡散層（３ａ〜５ａ、３ｂ〜５ｂ）との界面部がなくなってしまうので、ドレイン拡散層（３ａ〜５ａ、３ｂ〜５ｂ）とシリサイド層（１３ａ、１３ｂ）の界面の面積はシリサイド層（１３ａ、１３ｂ）の側面部のみになり、大幅に減少する。本実施例においてはシリサイド層（１３ａ、１３ｂ）の膜厚は１０ｎｍ〜３０ｎｍ程度であるので、上記の理由により、平面状シリコン層（２ａ、２ｂ）の膜厚はシリサイド層（１３ａ、１３ｂ）の膜厚より厚く設定する必要がある。一方、平面状シリコン層２が厚すぎる場合には、ゲート配線のエッチング時に、平面状シリコン層（２ａ、２ｂ）の端部における埋め込み酸化膜層（ＢＯＸ）１との段差が大きくなり、ゲート配線を所望の形状および寸法にエッチングするのが困難になる。ゲート配線を所望の形状および寸法に安定してエッチングするためには、平面状シリコン層２の膜厚は１００ｎｍより薄く設定する必要がある。本実施例においては、柱状シリコン層の周囲のゲート電極は薄いほうがＳＧＴの最小間隔を小さくできる点において好ましく、一方、ゲート配線のシート抵抗が回路への支障を来たさないためには、最低でも１０ｎｍ程度の膜厚が必要であるため、結局ゲート配線膜厚は１０ｎｍ〜５０ｎｍ程度に設定される。本実施例においては、上記のようなシリサイド層膜厚および平面状シリコン層膜厚、ゲート膜厚を満たす場合において、最適な構造を実現することができる。
【実施例２】
【００４１】
図２０に本実施例のＳＲＡＭセルレイアウトを示す。本実施例では、ＳＲＡＭセルアレイ内において図２０のユニットセルＵＣの１列目に配列されるトランジスタは、そのユニットセルＵＣの上側又は下側に隣接するメモリセルの２列目に配列されるトランジスタと配置構成が等しく、ユニットセルＵＣの２列目に配列されるトランジスタは、そのユニットセルＵＣの上側又は下側に隣接するメモリセルの１列目に配列されるトランジスタと配置構成が等しい。すなわち、図２０のユニットセルＵＣの一列目に配列されるトランジスタＱｎ１２、Ｑｐ１２、Ｑｎ３２の上側には、二列目に配列されるトランジスタＱｎ４２、Ｑｐ２２、Ｑｎ２２と同じトランジスタが上から順に配列される。したがって、アクセストランジスタＱｎ１２の図面の上側には、アクセストランジスタが隣接して配列されることになり、アクセストランジスタＱ２２の図面の下側にもアクセストランジスタが隣接して配列されることになる。このようにＳＲＡＭセルを配置することで、アクセストランジスタＱｎ１２のゲート電極より延在するゲート配線は、図面の上側に隣接するメモリセルのアクセストランジスタのゲート電極と接続され、ワード線（ＷＬ２）へのコンタクト（１０７ａ、１０７ｂ）をそのゲート配線上で共有することができる。実施例１においてはワード線（ＷＬ２）へのコンタクト（１０７ａ、１０７ｂ）は第１の記憶ノードと第２の記憶ノードとの間に形成されていたが、本実施例においては、上下のＳＲＡＭセルとの境界上に配置されているため、記憶ノード間のスペースを縮小することができ、図面上で言えば、ＳＲＡＭセルの横方向の長さの縮小が可能である。
なお、上述したアクセストランジスタのゲート電極同士のコンタクトの共有化については、実施例１のようにトランジスタを配置した場合にも適用できる。例えば、図２のアクセストランジスタＱｎ１１のゲート電極からゲート配線を図の右斜め上方向に延在させ、そのゲート配線を、Ｑｎ１１の右斜め上に配置されたアクセストランジスタのゲート電極から左斜め下方向に延在させたゲート配線と接続し、接続されたゲート配線上でコンタクトを共有するように構成してもよい。このように、隣接したメモリセルのアクセストランジスタについて、ゲート電極同士を隣接して配置するように構成しさえすれば、ワード線へのコンタクトを共有化することは可能である。
また、第１の実施例で述べたように、ワード線の配線、ビット線の配線、電源電位の配線及び接地電位の配線は、望ましくは、他のメモリセルの配線と共用するために、各メモリセル内での配線であるノード接続配線より上位の層に配置される。この点、階層的な配線の構成の一例として、各配線が接触すべきでないコンタクトと接触しないように、ノード接続配線（Ｎａ２、Ｎｂ２）を下位の層で、ワード線（WＬ２）を中位の層で、ビット線の配線（ＢＬ２、ＢＬＢ２）、電源電位の配線（Ｖｃｃ２）及び接地電位の配線（Ｖｓｓ２ａ、Ｖｓｓ２ｂ）を上位の層で配線する構成が実現可能である。
これ以外の構成に関しては実施例１と同一であるので説明を省略する。
【実施例３】
【００４２】
図２１に本実施例のＳＲＡＭレイアウトを示す。本実施例において実施例２と異なる点は、ドライバトランジスタを形成する柱状シリコン層の形状が異なる点である。６Ｔ−ＳＲＡＭにおいては、通常読み出し時の動作マージンを確保するために、通常アクセストランジスタよりドライバトランジスタのドレイン電流を大きく設定することが多い。プレーナー型トランジスタの場合にはドライバトランジスタの拡散層幅をアクセストランジスタの拡散層幅より大きくすることによりドレイン電流を増加させることができるが、ＳＧＴを用いた場合には柱状シリコン層の直径を大きくして、柱状シリコン層の周囲長を増やすことによりドレイン電流を増加させることができる。図２１のようにドライバトランジスタを形成する柱状シリコン層の直径を他の柱状シリコン層より大きくすることにより、読み出しマージンを改善することができる。ただし、柱状シリコン層の寸法を大きくするとショートチャネル効果が発生しやすくなるため、注意が必要である。なお、柱状シリコン層の形状は円形のみでなく、楕円形や長方形などの形状にすることによって柱状シリコン層の周囲長を長くしてもよい。
また、動作速度を上げるためにアクセストランジスタの直径を大きくしてアクセストランジスタのドレイン電流値を増加させたり、書き込みマージンを改善するためにロードトランジスタの直径を小さくしてロードトランジスタのドレイン電流を他のトランジスタに比べて相対的に低下させたりするなど、アクセストランジスタ、ドライバトランジスタ、ロードトランジスタのそれぞれの形状を変更することにより、各種ＳＲＡＭ特性を調整することができる。
なお、第１の実施例で述べたように、ワード線の配線、ビット線の配線、電源電位の配線及び接地電位の配線は、望ましくは、他のメモリセルの配線と共用するために、各メモリセル内での配線であるノード接続配線より上位の層に配置される。この点、階層的な配線の構成は、一例として、上記実施例２と同様の構成が実現可能である。
これ以外の点に関しては実施例２に示す構成と同一であるので説明を省略する。
【実施例４】
【００４３】
図２２に本実施例のＳＲＡＭセルレイアウトを示す。本実施例において実施例２と異なる点は、本実施例においては記憶ノードとゲート配線が両者にまたがって形成される共通のコンタクトによって接続される点である。図２２を参照すると、記憶ノードである平面状シリコン層３０２ａと、ドライバトランジスタＱｎ４４およびロードトランジスタＱｐ２４のゲート電極より延在するゲート配線は両者にまたがって形成される共通のコンタクト３１０ａにより接続され、記憶ノードである平面状シリコン層３０２ｂと、ドライバトランジスタＱｎ３４およびロードトランジスタＱｐ１４のゲート電極より延在するゲート配線は両者にまたがって形成される共通のコンタクト３１０ｂにより接続される。上記のようにゲートと記憶ノードを配線層ではなくコンタクトで接続することによって、ＳＲＡＭセル内におけるコンタクトの数を減らすことができるので、柱状シリコン層やコンタクトの配置を調整することによりセル面積を縮小することができる。
なお、第１の実施例で述べたように、ワード線の配線、ビット線の配線、電源電位の配線及び接地電位の配線は、望ましくは、他のメモリセルの配線と共用するために、各メモリセル内での配線であるノード接続配線より上位の層、すなわち、コンタクト３１０ａ及びコンタクト３１０ｂより上位の層に配置される。
これ以外の点に関しては実施例２に示す構成と同一であるので説明を省略する。
【実施例５】
【００４４】
図２３に本実施例のＳＲＡＭセルレイアウトを示す。本実施例において実施例２と異なる点は、ドライバトランジスタとロードトランジスタの配置が入れ替わっている点である。本実施例においてはドライバトランジスタとロードトランジスタが入れ替わったために、平面状シリコン層（４０２ａ、４０２ｂ）上を横切るＮ＋注入領域とＰ＋注入領域（４２５ａ、４２５ｂ）の境界が一箇所しか存在しない。このため、Ｎ＋注入領域とＰ＋注入領域の境界付近において重ね合わせマージンを確保しなければならない箇所は一箇所しかないため、ＳＲＡＭセルの縦方向の長さを縮小することが可能である。ただし、実施例１のレイアウトのように、Ｎ＋注入領域およびＰ＋注入領域は単純なライン＆スペースではなく、Ｐ＋注入領域（４２５ａ、４２５ｂ）は長方形の溝パターンでありＮ＋注入領域はＰ＋注入領域（４２５ａ、４２５ｂ）を反転させたパターンになる。このため、注入領域をパターニングするにあたっては正確なレジストパターンの制御が要求される。
本実施例においてはドライバトランジスタとロードトランジスタの配置を入れ替えたことに伴い、電源配線（Ｖｃｃ５ａ、Ｖｃｃ５ｂ）と接地配線Ｖｓｓ５の配置を実施例２の場合と入れ替えている。
なお、第１の実施例で述べたように、ワード線の配線、ビット線の配線、電源電位の配線及び接地電位の配線は、望ましくは、他のメモリセルの配線と共用するために、各メモリセル内での配線であるノード接続配線より上位の層に配置される。この点、階層的な配線の構成は、一例として、上記実施例２と同様の構成が実現可能である。
これ以外の点に関しては実施例２に示す構成と同一であるので説明を省略する。
【実施例６】
【００４５】
図２４に本実施例のＳＲＡＭセルレイアウトを示す。本実施例において実施例２と異なる点は、ＳＲＡＭを構成する各トランジスタの配列が異なっている点である。本実施例においてはトランジスタの配列を変えたために、平面状シリコン層（５０２ａ、５０２ｂ）上を横切るＮ＋注入領域５２４とＰ＋注入領域５２５の境界線が一箇所しかない。このため、Ｎ＋注入領域とＰ＋注入領域の境界付近における重ね合わせマージンを確保しなければならない箇所は一箇所しかないため、ＳＲＡＭセルの縦方向の長さを縮小することが可能である。さらに実施例１と同様にＮ＋注入領域５２４およびＰ＋注入領域５２５は単純なライン＆スペースにより形成される。このため、Ｎ＋注入領域とＰ＋注入領域の境界付近の寸法のマージンを最小に抑えることができるため、実施例５の場合よりさらにＳＲＡＭセルの縦方向の長さの縮小が可能になる。また、アクセストランジスタとなる（Ｑｎ１６、Ｑｎ２６）が隣接しているため、これらのゲート電極に形成されるコンタクトを共通化することができる。
図２４に示されるように、記憶ノードである平面状シリコン層５０２ａと、ドライバトランジスタＱｎ４６およびロードトランジスタＱｐ２６のゲート電極より延在するゲート配線がコンタクト５１０ａにより接続され、記憶ノードである平面状シリコン層５０２ｂ上に形成されるコンタクト５１０ｂは第１層配線であるノード接続配線Ｎｂ６によりコンタクト５１１ａと接続される。このように本実施例においては、ＳＲＡＭセルの配線方法が左右非対称であるため、ＳＲＡＭ特性も左右で非対称となる可能性がある。ＳＲＡＭ特性が左右非対称になると、ＳＲＡＭの動作マージンを劣化させるため、本実施例においては、ＳＲＡＭ特性の非対称性に注意する必要がある。
本実施例においては、これまでの実施例とは異なりワード線ＷＬ６が横方向に配線され、ビット線（ＢＬ8、ＢＬＢ8）は縦方向に配線される。また、２個のドライバトランジスタ（Ｑｎ３６，Ｑｎ４６）と２個のロードトランジスタ（Ｑｐ１６、Ｑｐ２６）が同一列上に形成されているため、単純なレイアウトにて電源配線Ｖｃｃ６および接地配線Ｖｓｓ６に接続することができる。
なお、第１の実施例で述べたように、ワード線の配線、ビット線の配線、電源電位の配線及び接地電位の配線は、望ましくは、他のメモリセルの配線と共用するために、各メモリセル内での配線であるノード接続配線より上位の層に配置される。この点、階層的な配線の構成の一例として、ノード接続配線（Ｎａ６、Ｎｂ６）を下位の層で、ワード線（WＬ６）、電源電位の配線（Ｖｃｃ６）及び接地電位の配線（Ｖｓｓ６）を中位の層で、ビット線の配線（ＢＬ６、ＢＬＢ６）を上位の層で配線する構成が実現可能である。
【実施例７】
【００４６】
図２５に本実施例のＳＲＡＭセルレイアウトを示す。本実施例においては柱状半導体が最密充填に配置されるように６方格子状に配列されている点で他の実施例とは異なる。このように柱状半導体を配置することにより柱状半導体を最も小さい面積にバランスよく配置することができ、小さいＳＲＡＭセル面積を設計することができる。各トランジスタの配列は図２５のものに限らず、他の配列にしてもよい。
なお、第１の実施例で述べたように、ワード線の配線、ビット線の配線、電源電位の配線及び接地電位の配線は、望ましくは、他のメモリセルの配線と共用するために、各メモリセル内での配線であるノード接続配線より上位の層に配置される。この点、階層的な配線の構成は、一例として、上記実施例２と同様の構成が実現可能である。
【実施例８】
【００４７】
図２６に本実施例のセルレイアウトを示す。ＳＲＡＭセルアレイ内においては図２６に示したユニットセルが繰り返し配置されている。図２７ａ、ｂ、ｃ及びｄに図２６のレイアウト図のカットラインＡ−Ａ’、B−B’、C−C’及びＤ−Ｄ’における断面構造をそれぞれ示す。【００４８】
まず図２６および図２７を参考にして本発明のレイアウトについて説明する。
本実施例においては平面状シリコン層のレイアウトがＬ字型となっている点において他の実施例と異なる。記憶ノードである平面状シリコン層（７０２ａ、７０２ｂ）のパターニングに関しては他の実施例のように長方形であるほうが容易である。しかし、本実施例においては実施例５および実施例６と同様に平面状シリコン層（７０２ａ、７０２ｂ）を横切るＮ＋注入領域（７２４ａ、７２４ｂ）とＰ＋注入領域７２５の境界線が一箇所しかなく、さらにＮ＋注入領域（７２４ａ、７２４ｂ）およびＰ＋注入領域７２５を形成するパターンは単純なライン＆スペースにより形成される。このため、Ｎ＋注入領域（７２４ａ、７２４ｂ）とＰ＋注入領域７２５の境界付近の寸法のマージンを最小に抑えることができるため、小さい面積のＳＲＡＭセルを設計することができる。
本実施例においては、ワード線ＷＬ８が横方向に配線され、ビット線（ＢＬ８、ＢＬＢ８）は縦方向に配線される。ビット線から接続されるアクセストランジスタのゲートへのコンタクト（７０７ａ、７０７ｂ）は図には示されていないが、横方向に隣接するメモリセルと共通化することができる。記憶ノードである平面状シリコン層７０２ａと、ドライバトランジスタＱｎ４８およびロードトランジスタＱｐ２８のゲート電極より延在するゲート配線は両者にまたがって形成される共通のコンタクト７１０ａにより接続され、記憶ノードである平面状シリコン層７０２ｂと、ドライバトランジスタＱｎ３８およびロードトランジスタＱｐ１８のゲート電極より延在するゲート配線は両者にまたがって形成されるコンタクト７１０ｂにより接続される。
なお、第１の実施例で述べたように、ワード線の配線、ビット線の配線、電源電位の配線及び接地電位の配線は、望ましくは、他のメモリセルの配線と共用するために、各メモリセル内での配線であるノード接続配線より上位の層、すなわち、コンタクト７０７ａ及びコンタクト７０７ｂより上位の層に配置される。この点、階層的な配線の構成の一例として、ノード接続配線を下位の層で、ワード線（WＬ８）及び接地電位の配線（Ｖｓｓ８ａ、Ｖｓｓ８ｂ）を中位の層で、ビット線の配線（ＢＬ８、ＢＬＢ８）及び電源電位の配線（Ｖｃｃ８）を上位の層で配線する構成が実現可能である。【００４９】
続いて、図２７の断面構造を参照して本発明のＳＲＡＭの構造について説明する。
図２７（ａ）に示されるように、埋め込み酸化膜層７０１上に記憶ノードである平面状シリコン層（７０２ａ、７０２ｂ）が形成され、上記平面状シリコン層（７０２ａ、７０２ｂ）には不純物注入等によりＮ＋ドレイン拡散層（７０３ａ、７０３ｂ）およびＰ＋ドレイン拡散層７０４ｂがそれぞれ形成されている。
ドレイン拡散層（７０３ａ、７０３ｂ、７０４ｂ）表面にはシリサイド層（７１３ａ、７１３ｂ）が形成されており、Ｎ＋拡散層７０３ｂとＰ＋拡散層７０４ｂは、図には示されていないが、シリサイド層７１３ｂにより接続されている。Ｎ＋ドレイン拡散層７０３ａ上にアクセストランジスタＱｎ１８を構成する柱状シリコン層７２１ａが形成され、Ｐ＋ドレイン拡散層７０４ｂ上にロードトランジスタＱｐ２８を構成する柱状シリコン層７２３ｂが形成され、Ｎ＋ドレイン拡散層７０３ｂ上にドライバトランジスタＱｎ４８を構成する柱状シリコン層７２２ｂが形成される。それぞれの柱状シリコン層の周囲にはゲート絶縁膜７１７およびゲート電極７１８が形成されている。柱状シリコン層上部にはソース拡散層（７１４、７１６）が不純物注入などにより形成され、ソース拡散層表面にはシリサイド層７１５が形成されている。アクセストランジスタＱｎ１８上に形成されるコンタクト７０６ａはビット線ＢＬ８に接続され、アクセストランジスタＱｎ１８のゲート電極より延在するゲート配線７１８ａ上に形成されるコンタクト７０７ａはワード線ＷＬ８に接続され、ロードトランジスタＱｐ２８上に形成されるコンタクト７０８ｂは電源電位配線Ｖｃｃ８に接続され、ドライバトランジスタＱｎ４８上に形成されるコンタクト７０９ｂは接地電位配線Ｖｓｓ８に接続され、ロードトランジスタＱｐ２８およびドライバトランジスタＱｎ４８のゲート電極はそれぞれのゲート電極より延在するゲート配線７１８ｄにより互いに接続される。【００５０】
図２７（ｂ）に示されるように、埋め込み酸化膜層７０１上に記憶ノードである平面状シリコン層（７０２ａ、７０２ｂ）が形成され、上記平面状シリコン層（７０２ａ、７０２ｂ）には不純物注入等によりＮ＋ドレイン拡散層（７０３ａ、７０３ｂ）が形成されており、Ｎ＋ドレイン拡散層上にはシリサイド層（７１３ａ、７１３ｂ）が形成されている。ドレイン拡散層７０３ａおよびゲート配線７１８ｆは両者にまたがって形成される共通のコンタクト７１０ａによって接続され、ドレイン拡散層７０３ｂおよびゲート配線７１８ｅは両者にまたがって形成される共通のコンタクト７１０ｂによって接続される。【００５１】
図２７（ｃ）に示されるように、埋め込み酸化膜層７０１上に記憶ノードである平面状シリコン層７０２ａが形成され、上記平面状シリコン層７０２ａには不純物注入等によりＮ＋ドレイン拡散層７０３ａが形成され、Ｎ＋ドレイン拡散層７０３ａ表面にシリサイド層７１３ａが形成されている。Ｎ＋ドレイン拡散層７０３ａ上にアクセストランジスタＱｎ１８を構成する柱状シリコン層７２１ａ、およびドライバトランジスタＱｎ３８を構成する柱状シリコン層７２２ａが形成される。それぞれの柱状シリコン層の周囲にゲート絶縁膜７１７およびゲート電極７１８が形成されている。柱状シリコン層上部にはＮ＋ソース拡散層７１４が不純物注入などにより形成され、ソース拡散層表面にはシリサイド層７１５が形成されている。アクセストランジスタＱｎ１８上に形成されるコンタクト７０６ａはビット線ＢＬ８に接続され、ドライバトランジスタＱｎ３８上に形成されるコンタクト７０９ａは配線層を通して接地電位配線Ｖｓｓ８に接続される。【００５２】
図２７（ｄ）に示されるように、埋め込み酸化膜層７０１上に記憶ノードである平面状シリコン層にはＰ＋ドレイン拡散層（７０４ｂ、７０４ａ）が形成される。ドレイン拡散層７０４ｂ上にはロードトランジスタＱｐ２８を構成する柱状シリコン層７２３ｂが形成され、ドレイン拡散層７０４ａ上にはロードトランジスタＱｐ１８を構成する柱状シリコン層７２３ａが形成される。それぞれの柱状シリコン層の周囲にゲート絶縁膜７１７およびゲート電極７１８が形成され、それぞれの柱状シリコン層上部にはＰ＋ソース拡散層７１６が不純物注入などにより形成され、ソース拡散層表面にはシリサイド層７１５が形成されている。ロードトランジスタＱｐ２８およびロードトランジスタＱｐ１８上に形成されるコンタクト（７０８ｂ、７０８ａ）は電源電位配線Ｖｃｃ８に接続される。【００５３】
本実施例においてもこれまでの実施例と同様に、記憶ノードである平面状シリコン層に形成されるＮ＋ドレイン拡散層とＰ＋ドレイン拡散層が平面状シリコン層表面に形成されるシリサイド層で直接接続されることにより、アクセストランジスタ、ドライバトランジスタ、およびロードトランジスタのドレイン拡散層は共通化され、ＳＲＡＭの記憶ノードとして機能している。このため、通常プレーナー型トランジスタで必要となるＮ＋ソースドレイン拡散層とＰ＋ソースドレイン拡散層とを分離するための素子分離が必要なくなり、ＳＲＡＭの２つの記憶ノードを分離するだけの素子分離だけで十分であるため、非常に小さいＳＲＡＭセル面積を実現することができる。【００５４】
以上説明したように、本発明によれば６個のＭＯＳトランジスタを用いて構成されたスタティック型メモリセルにおいて、前記ＭＯＳトランジスタがドレイン、ゲート、ソースが垂直方向に配置されたＳＧＴで形成され、埋め込み酸化膜上の平面状シリコン層上に形成されるＮ＋ソース拡散層とＰ＋ソース拡散層がそれらの表面に形成されるシリサイド層により直接接続され、ＳＲＡＭの記憶ノードとして機能する。このため、通常プレーナー型トランジスタで必要となるＮ＋ソースドレイン拡散層とＰ＋ソースドレイン拡散層とを分離するための素子分離が必要なくなり、素子分離としては、ＳＲＡＭの２つの記憶ノードを分離するだけで十分であるため、非常に小さいメモリセル面積を持つＣＭＯＳ型６Ｔ−ＳＲＡＭを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本発明の第１の実施例のＳＲＡＭを示す等価回路である。
【図２】本発明の第１の実施例のＳＲＡＭ平面図である。
【図３ａ】本発明の第１の実施例のＳＲＡＭの断面図である。
【図３ｂ】本発明の第１の実施例のＳＲＡＭの断面図である。
【図３ｃ】本発明の第１の実施例のＳＲＡＭの断面図である。
【図３ｄ】本発明の第１の実施例のＳＲＡＭの断面図である。
【図４】本発明の製造方法を工程順に示す工程図である。
【図５】本発明の製造方法を工程順に示す工程図である。
【図６】本発明の製造方法を工程順に示す工程図である。
【図７】本発明の製造方法を工程順に示す工程図である。
【図８】本発明の製造方法を工程順に示す工程図である。
【図９】本発明の製造方法を工程順に示す工程図である。
【図１０】本発明の製造方法を工程順に示す工程図である。
【図１１】本発明の製造方法を工程順に示す工程図である。
【図１２】本発明の製造方法を工程順に示す工程図である。
【図１３】本発明の製造方法を工程順に示す工程図である。
【図１４】本発明の製造方法を工程順に示す工程図である。
【図１５】本発明の製造方法を工程順に示す工程図である。
【図１６】本発明の製造方法を工程順に示す工程図である。
【図１７】本発明の製造方法を工程順に示す工程図である。
【図１８】本発明の製造方法を工程順に示す工程図である。
【図１９】本発明の製造方法を工程順に示す工程図である。
【図２０】本発明の第２の実施例のＳＲＡＭ平面図である。
【図２１】本発明の第３の実施例のＳＲＡＭ平面図である。
【図２２】本発明の第４の実施例のＳＲＡＭ平面図である。
【図２３】本発明の第５の実施例のＳＲＡＭ平面図である。
【図２４】本発明の第６の実施例のＳＲＡＭ平面図である。
【図２５】本発明の第７の実施例のＳＲＡＭ平面図である。
【図２６】本発明の第８の実施例のＳＲＡＭ平面図である。
【図２７ａ】本発明の第８の実施例のＳＲＡＭ断面図である。
【図２７ｂ】本発明の第８の実施例のＳＲＡＭ断面図である。
【図２７ｃ】本発明の第８の実施例のＳＲＡＭ断面図である。
【図２７ｄ】本発明の第８の実施例のＳＲＡＭ断面図である。
【図２８】従来のＳＲＡＭを示す平面図および断面図である。
【符号の説明】
【００５６】
１０１、２０１、３０１、４０１、５０１、６０１、７０１：埋め込み酸化膜
２ａ、１０２ａ、２０２ａ、３０２ａ、４０２ａ、５０２ａ、６０２ａ、７０２ａ、２ｂ、１０２ｂ、２０２ｂ、３０２ｂ、４０２ｂ、５０２ｂ、６０２ｂ、７０２ｂ：平面状シリコン層
３ａ、１０３ａ、２０３ａ、３０３ａ、４０３ａ、５０３ａ、６０３ａ、７０３ａ、３ｂ、１０３ｂ、２０３ｂ、３０３ｂ、４０３ｂ、５０３ｂ、６０３ｂ、７０３ｂ：Ｎ＋ドレイン拡散層
４ａ、１０４ａ、２０４ａ、３０４ａ、４０４ａ、５０４ａ、６０４ａ、７０４ａ、４ｂ、１０４ｂ、２０４ｂ、３０４ｂ、４０４ｂ、５０４ｂ、６０４ｂ、７０４ｂ：Ｐ＋ドレイン拡散層
５ａ、１０５ａ、２０５ａ、３０５ａ、４０５ａ、５０５ａ、６０５ａ、５ｂ、１０５ｂ、２０５ｂ、３０５ｂ、４０５ｂ、５０５ｂ、６０５ｂ：Ｎ＋ドレイン拡散層
６ａ、１０６ａ、２０６ａ、３０６ａ、４０６ａ、５０６ａ、６０６ａ、７０６ａ、６ｂ、１０６ｂ、２０６ｂ、３０６ｂ、４０６ｂ、５０６ｂ、６０６ｂ、７０６ｂ：アクセストランジスタソース拡散層上コンタクト
７ａ、１０７ａ、２０７ａ、３０７ａ、４０７ａ、５０７ａ、６０７ａ、７０７ａ、７ｂ、１０７ｂ、２０７ｂ、３０７ｂ、４０７ｂ、５０７ｂ、６０７ｂ、７０７ｂ：アクセストランジスタワード配線上コンタクト
８ａ、１０８ａ、２０８ａ、３０８ａ、４０８ａ、５０８ａ、６０８ａ、７０８ａ、８ｂ、１０８ｂ、２０８ｂ、３０８ｂ、４０８ｂ、５０８ｂ、６０８ｂ、７０８ｂ：ロードトランジスタソース拡散層上コンタクト
９ａ、１０９ａ、２０９ａ、３０９ａ、４０９ａ、５０９ａ、６０９ａ、７０９ａ、９ｂ、１０９ｂ、２０９ｂ、３０９ｂ、４０９ｂ、５０９ｂ、６０９ｂ、７０９ｂ：ドライバトランジスタソース拡散層上コンタクト
１０ａ、１１０ａ、２１０ａ、３１０ａ、４１０ａ、５１０ａ、６１０ａ、７１０ａ、１０ｂ、１１０ｂ、２１０ｂ、３１０ｂ、４１０ｂ、５１０ｂ、６１０ｂ、７１０ｂ：平面シリコン層上コンタクト
１１ａ、１１１ａ、２１１ａ、３１１ａ、４１１ａ、５１１ａ、６１１ａ、７１１ａ、１１ｂ、１１１ｂ、２１１ｂ、３１１ｂ、４１１ｂ、５１１ｂ、６１１ｂ、７１１ｂ：ゲート配線上コンタクト
１３ａ、１３ｂ、１５、７１３ａ、７１３ｂ、７１５：シリサイド層
１４、７１４：Ｎ＋ソース拡散層
１６、７１６：Ｐ＋ソース拡散層
１７、７１７：ゲート絶縁膜
１８、７１８：ゲート電極
１８ａ、１８ｂ、１８ｃ、１８ｄ、７１８ａ、７１８ｄ、７１８ｅ、１８ｆ、：ゲート配線
１９：シリコン窒化膜マスク
２０：平面状シリコン層
２１ａ、２１ｂ、７２１ａ、７２１ｂ：アクセストランジスタ柱状シリコン層
２２ａ、２２ｂ、７２２ａ、７２２ｂ：ドライバトランジスタ柱状シリコン層
２３ａ、２３ｂ、７２３ａ、７２３ｂ：ロードトランジスタ柱状シリコン層
２４ａ、１２４ａ、２２４ａ、３２４ａ、５２４、７２４ａ、２４ｂ、１２４ｂ、２２４ｂ、３２４ｂ、７２４ｂ：Ｎ＋注入領域
２５、１２５、２２５、３２５、４２５ａ、４２５ｂ、５２５、６２５ａ、６２５ｂ、７２５：Ｐ＋注入領域
３１：シリコン酸化膜
３２：サイドウォール窒化膜
３３：レジスト
３４：シリコン窒化膜
Ｑａ、Ｑｂ：記憶ノード
Ｑｎ１１、Ｑｎ２１、Ｑｎ１２、Ｑｎ２２、Ｑｎ１３、Ｑｎ２３、Ｑｎ１４、Ｑｎ２４、Ｑｎ１５、Ｑｎ２５、Ｑｎ１６、Ｑｎ２６、Ｑｎ１７、Ｑｎ２７、Ｑｎ１８、Ｑｎ２８：アクセストランジスタ
Ｑｎ３１、Ｑｎ４１、Ｑｎ３２、Ｑｎ４２、Ｑｎ３３、Ｑｎ４３、Ｑｎ３４、Ｑｎ４４、Ｑｎ３５、Ｑｎ４５、Ｑｎ３６、Ｑｎ４６、Ｑｎ３７、Ｑｎ４７、Ｑｎ３８、Ｑｎ４８：ドライバトランジスタ
Ｑｐ１１、Ｑｐ２１、Ｑｐ１２、Ｑｐ２２、Ｑｐ１３、Ｑｐ２３、Ｑｐ１４、Ｑｐ２４、Ｑｐ１５、Ｑｐ２５、Ｑｐ１６、Ｑｐ２６、Ｑｐ１７、Ｑｐ２７、Ｑｐ１８、Ｑｐ２８：ロードトランジスタ
ＢＬ１、ＢＬ２、ＢＬ３、ＢＬ４、ＢＬ５、ＢＬ６、ＢＬ７、ＢＬ８、ＢＬＢ１、ＢＬＢ２、ＢＬＢ３、ＢＬＢ４、ＢＬＢ５、ＢＬＢ６、ＢＬＢ７、ＢＬＢ８：ビット線
ＷＬ１、ＷＬ２、ＷＬ３、ＷＬ４、ＷＬ５、ＷＬ６、ＷＬ７、ＷＬ８：ワード線
Ｖｃｃ１、Ｖｃｃ２、Ｖｃｃ３、Ｖｃｃ４、Ｖｃｃ５ａ、Ｖｃｃ５ｂ、Ｖｃｃ６、Ｖｃｃ７、Ｖｃｃ８：電源線
Ｖｓｓ１ａ、Ｖｓｓ１ｂ、Ｖｓｓ２ａ、Ｖｓｓ２ｂ、Ｖｓｓ３ａ、Ｖｓｓ３ｂ、Ｖｓｓ４ａ、Ｖｓｓ４ｂ、Ｖｓｓ５、Ｖｓｓ６、Ｖｓｓ７ａ、Ｖｓｓ７ｂ、Ｖｓｓ８ａ、Ｖｓｓ８ｂ：接地線
【図１】
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【図２】
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【図３ａ】
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【図３ｂ】
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【図３ｃ】
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【図３ｄ】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７ａ】
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【図２７ｂ】
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【図２７ｃ】
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【図２７ｄ】
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【図２８】
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