JPH0411771A - Polycrystalline silicon transistor and semiconductor device - Google Patents

Polycrystalline silicon transistor and semiconductor device

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JPH0411771A
JPH0411771A JP2112848A JP11284890A JPH0411771A JP H0411771 A JPH0411771 A JP H0411771A JP 2112848 A JP2112848 A JP 2112848A JP 11284890 A JP11284890 A JP 11284890A JP H0411771 A JPH0411771 A JP H0411771A
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JP
Japan
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polycrystalline silicon
gate electrode
silicon layer
offset
drain region
Prior art date
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JP2112848A
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Japanese (ja)
Inventor
Hiroshi Furuta
古田 博司
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NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
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Publication date
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Publication of JPH0411771A publication Critical patent/JPH0411771A/en
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Abstract

PURPOSE:To obtain desired characteristics by providing gate electrodes on and underneath a polycrystalline silicon layer, and providing offsets for one to source region and for the other drain region. CONSTITUTION:A lower gate electrode 1 is provided under a polycrystalline silicon layer 2 through an insulating film, and an offset is provided to one of a source region 4 and a drain region 5. An upper gate electrode 3 provided above the layer 2 through an insulating film is provided with an offset to the other region not provided with an offset to the electrode 1. Then, the layer 2 can increase an ON current and decrease an OFF current to reduce variations in ON.OFF current characteristics due to a deviation. Thus, stable transistor characteristics are obtained to suppress an irregularity.

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野コ 本発明は基板上に形成された多結晶シリコン層にソース
領域及びドレイン領域が形成された多結晶シリコントラ
ンジスタ及びスタティックメモリセルの負荷素子として
前記多結晶シリコントランジスタが使用されている半導
体記憶装置に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial Application Fields] The present invention is applicable to polycrystalline silicon transistors in which a source region and a drain region are formed in a polycrystalline silicon layer formed on a substrate, and as a load element of a static memory cell. The present invention relates to a semiconductor memory device using polycrystalline silicon transistors.

[従来の技術] 第4図は従来の多結晶シリコントランジスタの1例を示
す断面図である。多結晶シリコン層32上にはSiO2
膜39を介して、ゲート電極33がパターン形成されて
いる。そして、このゲート電極33の直下域を除く多結
晶シリコン層32にはソース・ドレイン領域34.35
が適長間隔をおいて形成されている。
[Prior Art] FIG. 4 is a sectional view showing an example of a conventional polycrystalline silicon transistor. SiO2 is formed on the polycrystalline silicon layer 32.
A gate electrode 33 is patterned through the film 39. The polycrystalline silicon layer 32 except for the region immediately below the gate electrode 33 has source/drain regions 34 and 35.
are formed at appropriate length intervals.

このように、従来の多結晶シリコントランジスタは、一
般のS OI (S111con On In5ula
tor又はSem1conductor On In5
ulator )構造のトランジスタと路間−の構造を
有している。
In this way, the conventional polycrystalline silicon transistor is a general SOI (S111con On In5ula
tor or Sem1 conductor On In5
It has a structure between a transistor with an ulator structure and an inter-circuit structure.

本願発明者等は、多結晶シリコントランジスタのオフ電
流を減少させるために、ゲート電極をソース領域又はド
レイン領域に対してオフセットゲートとした多結晶シリ
コントランジスタを提案した(日経マイクロデバイス3
月号 1988年123〜130頁)。
In order to reduce the off-state current of polycrystalline silicon transistors, the inventors proposed a polycrystalline silicon transistor in which the gate electrode is offset from the source or drain region (Nikkei Microdevice 3
Monthly issue 1988, pp. 123-130).

第5図は、この多結晶シリコントランジスタを示す断面
図である。
FIG. 5 is a sectional view showing this polycrystalline silicon transistor.

多結晶シリコン層32にはソース・ドレイン領域44.
45が形成されており、この多結晶シリコン層32上に
はS i 0211E39を介して、ゲート電極33が
形成されている。この多結晶シリコントランジスタにお
いては、平面視でソース・ドレイン領域45とゲート電
極33とはオフセット量S3だけ離隔している。
The polycrystalline silicon layer 32 has source/drain regions 44 .
45 is formed, and a gate electrode 33 is formed on this polycrystalline silicon layer 32 via Si0211E39. In this polycrystalline silicon transistor, the source/drain region 45 and the gate electrode 33 are separated by an offset amount S3 in plan view.

このようにソース・ドレイン領域に対してオフセットが
設けられたゲート電極を有する多結晶シリコントランジ
スタにおいては、オフセ・ソト量S3等を最適化するこ
とにより、第4図に示す多結晶シリコントランジスタに
比してオン電流を殆ど減少させることなく、オフ電流を
1/10程度に減少させることができる。
In a polycrystalline silicon transistor having a gate electrode offset with respect to the source/drain region in this way, by optimizing the offset amount S3 etc., it can be compared to the polycrystalline silicon transistor shown in FIG. As a result, the off-state current can be reduced to about 1/10 without substantially reducing the on-state current.

ところで、多結晶シリコントランジスタはオフ電流が比
較的少なく、オン電流が大きい。このため、多結晶シリ
コントランジスタをスタティックメモリセルの負荷素子
として使用することが提案されている( IEEE E
lectron Device Letters。
By the way, polycrystalline silicon transistors have a relatively small off-state current and a large on-state current. For this reason, it has been proposed to use polycrystalline silicon transistors as load elements in static memory cells (IEEE E
electron Device Letters.

EDL−4272〜274頁 1383年)。また、本
願発明者等は、多結晶シリコントランジスタを大容量ス
タティックメモリに適用することを提案した(VLSI
 5YIIIPOSIυM ON VLSI CIRC
lllTS DEGEST 0FTECHNICAL 
PAPER549〜50頁 1988年)。
EDL-4272-274 pages 1383). The inventors also proposed applying polycrystalline silicon transistors to large-capacity static memories (VLSI
5YIIIPOSIυM ON VLSI CIRC
lllTS DEGEST 0FTECHNICAL
PAPER pp. 549-50 1988).

[発明が解決しようとする課題] しかしながら、第4図に示す従来の多結晶シリコントラ
ンジスタは、オフ電流の低減が十分てはないという欠点
がある。また、第5図に示すオフセットゲート構造の多
結晶シリコントランジスタは、オン電流とオフ電流との
比がオフセットゲート構造でない多結晶シリコントラン
ジスタに比して改善されるものの、以下に示す問題点が
ある。
[Problems to be Solved by the Invention] However, the conventional polycrystalline silicon transistor shown in FIG. 4 has a drawback in that the off-state current is not sufficiently reduced. Furthermore, although the polycrystalline silicon transistor with the offset gate structure shown in FIG. 5 has an improved ratio of on-current to off-current compared to the polycrystalline silicon transistor without the offset gate structure, it has the following problems. .

即ち、製造工程のバラツキにより、オフセット量S3を
一定に維持することが困難である。従って、所定のトラ
ンジスタの特性を安定して得ることができない。特に、
トランジスタのオフ電流特性のバラツキが大きい。また
、オフセット構造でない多結晶シリコントランジスタに
比してオン電流が僅かではあるが減少してしまう。
That is, it is difficult to maintain the offset amount S3 constant due to variations in the manufacturing process. Therefore, it is not possible to stably obtain predetermined transistor characteristics. especially,
There are large variations in the off-state current characteristics of transistors. Furthermore, the on-current is slightly reduced compared to a polycrystalline silicon transistor that does not have an offset structure.

一方、スタティックメモリセルの負荷素子に使用するト
ランジスタとしては、オフ電流(リーク電流)が極めて
小さく、オン電流が大きいことが要求される。特に、大
容量のスタティックメモリにおいては、オフ電流を可及
的に小さクシ、単位長さ当たりのオン電流を大きくする
必要があり、従来の多結晶シリコントランジスタでは不
十分である。従って、従来の多結晶シリコントランジス
タを備えた半導体記憶装置には、スタティックメモリの
容量が増加した場合に、スタンバイ電流(メモリセルの
負荷素子のオフ電流)が大きくなるという問題点がある
On the other hand, a transistor used as a load element of a static memory cell is required to have an extremely small off-state current (leakage current) and a large on-state current. In particular, in large-capacity static memories, it is necessary to minimize the off-state current and increase the on-state current per unit length, and conventional polycrystalline silicon transistors are insufficient. Therefore, a conventional semiconductor memory device including a polycrystalline silicon transistor has a problem in that standby current (off-state current of a load element of a memory cell) increases when the capacity of a static memory increases.

本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであって、
所定のトランジスタ特性を容易に得ることができると共
に、オフ電流が小さく且つオン電流が大きい多結晶シリ
コントランジスタ及びこの多結晶シリコントランジスタ
を備えていてスタンバイ電流が小さい半導体記憶装置を
提供することを目的とする。
The present invention has been made in view of such problems, and includes:
It is an object of the present invention to provide a polycrystalline silicon transistor that can easily obtain predetermined transistor characteristics, has a small off-state current and a large on-state current, and a semiconductor memory device equipped with this polycrystalline silicon transistor and has a small standby current. do.

[課題を解決するための手段] 本発明に係る多結晶7リコントランジスタは、ソース領
域及びドレイン領域が設けられた多結晶シリコン層と、
この多結晶ンリコン層の下方に絶縁膜を介して配置され
前記ソース領域及び前記ドレイン領域のうちの一方の領
域に対してオフセットが設けられた下方ゲート電極と、
前記多結晶シリコン層の上方に絶縁膜を介して配置され
前記ソース領域及び前記ドレイン領域のうちの他方の領
域に対してオフセットが設けられた上方ゲート電極とを
有することを特徴とする。
[Means for Solving the Problems] A polycrystalline silicon transistor according to the present invention includes a polycrystalline silicon layer provided with a source region and a drain region,
a lower gate electrode disposed below the polycrystalline silicon layer via an insulating film and offset from one of the source region and the drain region;
An upper gate electrode is provided above the polycrystalline silicon layer with an insulating film interposed therebetween and offset from the other of the source region and the drain region.

本発明に係る半導体記憶装置は、ソース領域及びドレイ
ン領域が設けられた多結晶シリコン層と、この多結晶シ
リコン層の下方に絶縁膜を介して配置され前記ソース領
域及び前記ドレイン領域のうちの一方の領域に対してオ
フセットが設けられた下方ゲート電極と、前記多結晶シ
リコン層の上方に絶縁膜を介して配置され前記ソース領
域及び前記ドレイン領域のうちの他方の領域に対してオ
フセットが設けられた上方ゲート電極とにより構成され
た多結晶シリコントランジスタをスタティックメモリセ
ルの負荷素子として存することを特徴とする。
A semiconductor memory device according to the present invention includes a polycrystalline silicon layer provided with a source region and a drain region, and one of the source region and the drain region disposed below the polycrystalline silicon layer with an insulating film interposed therebetween. a lower gate electrode provided with an offset with respect to a region thereof; and a lower gate electrode provided with an offset with respect to the other region of the source region and the drain region, which is disposed above the polycrystalline silicon layer with an insulating film interposed therebetween. The static memory cell is characterized in that a polycrystalline silicon transistor constituted by an upper gate electrode exists as a load element of the static memory cell.

[作用コ 本願の第1発明に係る多結晶シリコントランジスタはソ
ース領域及びドレイン領域が設けられた多結晶シリコン
層の下方及び上方に夫々下方ゲート電極及び上方ゲート
電極が設けられている。そして、下方ゲート電極はソー
ス領域及びドレイン領域のうちの一方の領域に対してオ
フセットが設けられており、上方ゲート電極はソース領
域及びドレイン領域のうちの他方の領域に対してオフセ
ットが設けられている。このように、本発明に係る多結
晶シリコントランジスタは、2つのゲート電極を有して
いるため、オン電流が従来に比して極めて大きい。また
、この2つのゲート電極はいずれもソース領域又はドレ
イン領域に対してオフセットが設けられているため、オ
フ電流が小さい。
[Operation] In the polycrystalline silicon transistor according to the first invention of the present application, a lower gate electrode and an upper gate electrode are provided respectively below and above the polycrystalline silicon layer in which the source region and the drain region are provided. The lower gate electrode is offset from one of the source and drain regions, and the upper gate electrode is offset from the other of the source and drain regions. There is. As described above, since the polycrystalline silicon transistor according to the present invention has two gate electrodes, the on-current is extremely large compared to the conventional transistor. Further, since both of these two gate electrodes are offset from the source region or the drain region, the off-state current is small.

更に、製造時に目ずれ(位置ずれ)が発生した場合は、
一方のゲート電極のオフセット量が減少してオフ電流が
増加するものの、他方のゲート電極のオフセット量は変
化しないか、又は増大する。
Furthermore, if misalignment (positional misalignment) occurs during manufacturing,
Although the offset amount of one gate electrode decreases and the off-state current increases, the offset amount of the other gate electrode remains unchanged or increases.

このため、目ずれが発生した場合のオフ電流の増加量は
、従来の多結晶シリコントランジスタに比して少ない。
Therefore, the amount of increase in off-state current when misalignment occurs is smaller than in conventional polycrystalline silicon transistors.

本願の第2発明に係る多結晶シリコントランジスタを備
えた半導体記憶装置は、上述の構造の多結晶シリコント
ランジスタがスタティックメモリセルの負荷素子として
使用されているため、スタンバイ電流が少ない。
A semiconductor memory device including a polycrystalline silicon transistor according to the second invention of the present application has a small standby current because the polycrystalline silicon transistor having the above-described structure is used as a load element of a static memory cell.

[実施例コ 次に、本発明の実施例について添付の図面を参照して説
明する。
[Embodiments] Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

第1図は本発明の実施例に係る多結晶シリコントランジ
スタを示す断面図である。
FIG. 1 is a sectional view showing a polycrystalline silicon transistor according to an embodiment of the present invention.

基板(図示せず)土には下方ゲート電極1が所定の形状
に形成されており、このゲート電極1上を含む基板上に
はSiO2膜8が被覆されている。
A lower gate electrode 1 is formed in a predetermined shape on the soil of a substrate (not shown), and the substrate including the gate electrode 1 is covered with a SiO2 film 8.

このS io 2膜8上には多結晶シリコン層2が形成
されており、この多結晶シリコン履2には、不純物が高
濃度で導入されたソース・ドレイン領域4.5が適長間
隔をおいて相互に離隔して形成されている。この多結晶
シリコン層2上には5i02膜9が形成されており、こ
のSiO2膜θ上には上方ゲート電極3が選択的に形成
されている。そして、この上方ゲート電極3は、下方ゲ
ート電極1に電気的に接続されている。
A polycrystalline silicon layer 2 is formed on this Sio2 film 8, and in this polycrystalline silicon layer 2, source/drain regions 4.5 doped with impurities at a high concentration are arranged at appropriate intervals. They are formed spaced apart from each other. A 5i02 film 9 is formed on this polycrystalline silicon layer 2, and an upper gate electrode 3 is selectively formed on this SiO2 film θ. This upper gate electrode 3 is electrically connected to the lower gate electrode 1.

下方のゲート電極1はソース・ドレイン領域4に対して
平面視でオフセット量S2だけ偏位しており、このソー
ス・ドレイン領域4に対してオフセットゲート電極にな
っている。また、上方のゲート電極3はソースeドレイ
ン領域5に対して平面視でオフセット量SIだけ偏位し
ており、このソース・ドレイン領域5に対してオフセッ
トゲート電極になっている。
The lower gate electrode 1 is offset from the source/drain region 4 by an offset amount S2 in plan view, and serves as an offset gate electrode with respect to the source/drain region 4. Further, the upper gate electrode 3 is offset from the source/drain region 5 by an offset amount SI in plan view, and serves as an offset gate electrode with respect to the source/drain region 5.

本実施例に係る多結晶シリコントランジスタは、ゲート
電極を2つ有しているため、従来の多結晶シリコントラ
ンジスタに比して、2倍以上のオン電流が得られる。ま
た、このゲート電極1,3のうちの一方がソース領域に
対してオフセットゲート電極となっており、他方がドレ
イン領域に対してオフセットゲート電極となっているた
め、オフ電流が少ない。
Since the polycrystalline silicon transistor according to this embodiment has two gate electrodes, an on-current that is more than twice that of a conventional polycrystalline silicon transistor can be obtained. Furthermore, since one of the gate electrodes 1 and 3 serves as an offset gate electrode with respect to the source region, and the other serves as an offset gate electrode with respect to the drain region, off-state current is small.

次に、本実施例に係る多結晶シリコントランジスタの製
造方法について説明する。
Next, a method for manufacturing a polycrystalline silicon transistor according to this example will be described.

先ず、通常のM OS F E T (Metal O
xideSemiconductor Field E
ffect Transistor )のゲート電極の
製造方法と同様にして、基板上に多結晶シリコンからな
るゲート電極1を形成する。このゲート電極1は、例え
ばシリコン基板に形成された通常のSOI構造のMOS
FETのゲート電極を兼ねていてもよい。
First, the normal MOS FET (Metal O
xideSemiconductor Field E
A gate electrode 1 made of polycrystalline silicon is formed on a substrate in the same manner as in the method for manufacturing a gate electrode of FFECT Transistor. This gate electrode 1 is, for example, an ordinary SOI-structured MOS formed on a silicon substrate.
It may also serve as the gate electrode of the FET.

次に、CVD(気相成長)法により、基板上の全面にS
in2膜8を堆積させる。その後、ゲート電極1上のS
in2膜8を除去して、ゲート電極1を露出させる。そ
して、CVD法により、ゲート電極1上に再びSin2
膜8を被着してゲート酸化膜とする。
Next, by CVD (vapor phase growth) method, S is applied to the entire surface of the substrate.
An in2 film 8 is deposited. After that, S on the gate electrode 1
The in2 film 8 is removed to expose the gate electrode 1. Then, by the CVD method, Sin2 is again deposited on the gate electrode 1.
A film 8 is deposited to form the gate oxide.

次に、減圧CVD法によりアモルファスシリコン膜を所
定の厚さ(数lO乃至1000人)で形成する。
Next, an amorphous silicon film is formed to a predetermined thickness (several 10 to 1000 layers) by low pressure CVD.

その後、このアモルファスシリコン膜に対し熱処理を施
して多結易化するこ七により多結晶シリコン層2を形成
する。
Thereafter, a polycrystalline silicon layer 2 is formed by subjecting this amorphous silicon film to a heat treatment to make it crystallized.

次に、イオン注入法により、この多結晶シリコン層2に
リン又はヒ素等の不純物を所定のドーズ量で注入し、こ
の多結晶シリコン層2をN型にする。
Next, an impurity such as phosphorus or arsenic is implanted into this polycrystalline silicon layer 2 at a predetermined dose by ion implantation to make this polycrystalline silicon layer 2 an N type.

次に、CVD法により、多結晶シリコン層2の上方にゲ
ート酸化膜としての5in2膜9を形成する。このとき
、このゲート酸化膜(Sin2膜9)の厚さは、多結晶
シリコン層2の下方のゲート酸化膜(Sin2膜8)の
厚さと異なっていてもよい。
Next, a 5in2 film 9 as a gate oxide film is formed above the polycrystalline silicon layer 2 by CVD. At this time, the thickness of this gate oxide film (Sin2 film 9) may be different from the thickness of the gate oxide film (Sin2 film 8) below the polycrystalline silicon layer 2.

次に、通常のMOSFETと同様に、多結晶シリコン層
2の上方にゲート電極3を形成する。この上方ゲート電
極3は、例えば下方ゲート電極1に対してゲート長方向
に0.2乃至0.3μmだけ偏位した位置に同一のゲー
ト長で形成する。
Next, a gate electrode 3 is formed above the polycrystalline silicon layer 2, similar to a normal MOSFET. The upper gate electrode 3 is formed, for example, at a position offset by 0.2 to 0.3 μm in the gate length direction with respect to the lower gate electrode 1 and has the same gate length.

次いで、上方ゲート電極3の一方の側部に接触するよう
にしてレジスト膜を選択的に形成する。
Next, a resist film is selectively formed in contact with one side of the upper gate electrode 3.

その後、上方ゲート電極3及びレジスト膜をマスクとし
、イオン注入法により多結晶シリコン層2中にボロンを
注入して、ソース・ドレイン領域4゜5を形成する。こ
のときのボロンの加速エネルギー及び注入量等は、通常
のP型MO8FETのソース・ドレイン領域の製造時と
同様に、多結晶シリコン層2の層厚、注入する不純物の
質量及び熱処理条件等により決定する。なお、このとき
、上方ゲート電極3がマスクとなり、下方ゲート電極1
はソース・ドレイン領域4に対して、必然的にオフセッ
トが設けられる。
Thereafter, using the upper gate electrode 3 and the resist film as masks, boron is implanted into the polycrystalline silicon layer 2 by ion implantation to form source/drain regions 4.5. The acceleration energy and implantation amount of boron at this time are determined by the thickness of the polycrystalline silicon layer 2, the mass of the impurity to be implanted, the heat treatment conditions, etc., as in the case of manufacturing the source/drain region of a normal P-type MO8FET. do. Note that at this time, the upper gate electrode 3 serves as a mask, and the lower gate electrode 1
is inevitably provided with an offset with respect to the source/drain region 4.

このようにして、本実施例に係る多結晶シリコントラン
ジスタを製造することができる。
In this way, the polycrystalline silicon transistor according to this example can be manufactured.

次に、製造時に目ずれが発生した場合のトランジスタ特
性の変化について説明する。
Next, changes in transistor characteristics when misalignment occurs during manufacturing will be described.

先ず、第1図において、ソース・ドレイン領域4がソー
ス領域であり、ソース・ドレイン領域5がドレイン領域
である場合について説明する。
First, in FIG. 1, a case will be described in which source/drain region 4 is a source region and source/drain region 5 is a drain region.

目ずれが発生してオフセット量SIが大きくなった場合
は、多結晶シリコントランジスタのオフ電流は一層小さ
くなる。このとき、下方ゲート電極1及び上方ゲート電
極3が所定の位置関係にあり、ドレイン領域S側だけに
目ずれが発生したときは、目ずれかないときに比してト
ランジスタのオン電流が若干減少するものの、ゲート電
極が2つ設けられているため、従来よりも大きなオン電
流を得ることができる。なお、この場合は、ソース領域
4に対するゲート電極1のオフセットは実質的にセルフ
ァラインで形成されるため、ソース領域4には目ずれが
発生しない。
When misalignment occurs and the offset amount SI becomes large, the off-state current of the polycrystalline silicon transistor becomes even smaller. At this time, when the lower gate electrode 1 and the upper gate electrode 3 are in a predetermined positional relationship and misalignment occurs only on the drain region S side, the on-current of the transistor decreases slightly compared to when there is no misalignment. However, since two gate electrodes are provided, it is possible to obtain a larger on-current than the conventional one. In this case, since the offset of the gate electrode 1 with respect to the source region 4 is substantially formed by a self-alignment line, no misalignment occurs in the source region 4.

また、下方ゲート電極1が所定の位置に形成され、上方
ゲート電極3が位置ずれして、これによりオフセット量
S2が増加した場合は、下方ゲート電極1に対してドレ
イン領域5がオーバーラツプ構造になる。このとき、下
方ゲート電極1によるオン電流がソース抵抗のために僅
かに減少するものの、それでも従来に比して大きなオン
電流が得られる。一方、上方ゲート電極3がドレイン領
域に対してオフセットゲート電極となっているため、オ
フ電流は減少する。
Furthermore, if the lower gate electrode 1 is formed at a predetermined position and the upper gate electrode 3 is misaligned, thereby increasing the offset amount S2, the drain region 5 will have an overlapping structure with respect to the lower gate electrode 1. . At this time, although the on-current due to the lower gate electrode 1 is slightly reduced due to the source resistance, a larger on-current can still be obtained than in the conventional case. On the other hand, since the upper gate electrode 3 is an offset gate electrode with respect to the drain region, the off-state current is reduced.

更に、オフセット量S1が減少する方向に目ずれが発生
した場合、下方ゲート電極1及び上方ゲート電極3が所
定の位置関係にある場合は、多結晶シリコン層2の上下
に配置された2つのゲート電極1,3により、オン電流
は増加する。このとき、オフ電流を減少させる効果は少
なくなるものの、下方ゲート電極1がソース領域4に対
してオフセットゲート電極となっているため、従来に比
してオフ電流が減少する。
Furthermore, when misalignment occurs in the direction in which the offset amount S1 decreases, if the lower gate electrode 1 and the upper gate electrode 3 are in a predetermined positional relationship, the two gates disposed above and below the polycrystalline silicon layer 2 The on-state current increases due to the electrodes 1 and 3. At this time, although the effect of reducing the off-state current is reduced, since the lower gate electrode 1 serves as an offset gate electrode with respect to the source region 4, the off-state current is reduced compared to the conventional case.

更にまた、上方ゲート電極3の目ずれによりオフセット
量S2が減少した場合は、下方ゲート電極1のソース領
域4に対するオフセット量S2が少なくなるため、オン
電流が増加する。このとき、上方ゲート電極3のドレイ
ン領域5に対するオフセットS1が減少するためオフ電
流が増大するものの、それでも従来に比してオフ電流は
少ない。
Furthermore, when the offset amount S2 decreases due to misalignment of the upper gate electrode 3, the offset amount S2 of the lower gate electrode 1 with respect to the source region 4 decreases, so that the on-current increases. At this time, although the off-state current increases because the offset S1 of the upper gate electrode 3 with respect to the drain region 5 decreases, the off-state current is still smaller than in the conventional case.

このように、いずれの場合も、オン電流及びオフ電流の
特性が従来に比して良好であるだけでなく、オン電流特
性及びオフ電流特性のうちの一方の特性が更に一層向上
する。
In this way, in both cases, not only are the on-current and off-current characteristics better than in the past, but one of the on-current and off-current characteristics is further improved.

次に、ソースeドレイン領域4がドレインであり、ソー
ス・ドレイン領域5がソースである場合について説明す
る。
Next, a case where the source/drain region 4 is a drain and the source/drain region 5 is a source will be described.

この場合も、下方ゲート電極1のドレイン領域4に対す
るオフセット量S2は、上方ゲート電極3のセルファラ
インで決定される。上方ゲート電極3と下方ゲート電極
1とが所定の位置関係にある場合は、下方ゲート電極1
のドレイン領域4に対するオフセット量S2は、常に一
定になる。このため、オフ電流が従来に比して大きくな
ることはない。
In this case as well, the offset amount S2 of the lower gate electrode 1 with respect to the drain region 4 is determined by the self-alignment of the upper gate electrode 3. When the upper gate electrode 3 and the lower gate electrode 1 have a predetermined positional relationship, the lower gate electrode 1
The offset amount S2 with respect to the drain region 4 is always constant. Therefore, the off-state current does not become larger than in the conventional case.

オフセット量S2が大きくなる方向に上方ゲート電極3
が位置ずれした場合は、下方ゲート電極1によりオフ電
流が減少する。このとき、オン電流は目ずれかない場合
に比して減少するものの、上方ゲート電極3があるため
、従来に比して大きなオン電流を得ることができる。
The upper gate electrode 3 is moved in the direction in which the offset amount S2 increases.
If the lower gate electrode 1 is displaced, the off-state current is reduced by the lower gate electrode 1. At this time, although the on-current is reduced compared to the case where there is no misalignment, the presence of the upper gate electrode 3 makes it possible to obtain a larger on-current than in the past.

これと同様に、オフセット量S2が小さくなる方向に上
方ゲート電極3が位置ずれした場合は、下方ゲート電極
1によりオフ電流は増加するものの、上方ゲート電極3
がソース領域5に対してオフセットゲート電極となって
いるため、従来に比してオフ電流は小さい。
Similarly, if the upper gate electrode 3 is displaced in the direction in which the offset amount S2 becomes smaller, although the off-current increases due to the lower gate electrode 1, the upper gate electrode 3
Since the electrode is an offset gate electrode with respect to the source region 5, the off-state current is smaller than in the conventional case.

上述の如く、本実施例に係る多結晶シリコントランジス
タは、製造時にいずれの方向に目ずれが発生しても、多
結晶シリコントランジスタのオン電流及びオフ電流の特
性が従来に比して良好である。
As described above, the polycrystalline silicon transistor according to this embodiment has better on-current and off-current characteristics than conventional polycrystalline silicon transistors even if misalignment occurs in any direction during manufacturing. .

第2図は本発明の実施例に係る半導体記憶装置を示す平
面図、第3図は第2図の■−■線による断面図である。
FIG. 2 is a plan view showing a semiconductor memory device according to an embodiment of the present invention, and FIG. 3 is a sectional view taken along the line ■--■ in FIG.

この半導体記憶装置は、第1図に示す多結晶シリコント
ランジスタをスタティックメモリセルの負荷素子として
使用した半導体記憶装置である。
This semiconductor memory device uses the polycrystalline silicon transistor shown in FIG. 1 as a load element of a static memory cell.

シリコン基板(Pウェル層)23の表面には駆動トラン
ジスタのソース領域24及びドレイン領域25からなる
N+拡散層11が選択的に形成されている。また、シリ
コン基板23上にはゲート酸化膜としてのSiO2膜2
1を介してゲート電極12が選択的に形成されている。
An N+ diffusion layer 11 consisting of a source region 24 and a drain region 25 of a drive transistor is selectively formed on the surface of a silicon substrate (P well layer) 23. Further, on the silicon substrate 23, an SiO2 film 2 is provided as a gate oxide film.
A gate electrode 12 is selectively formed through the gate electrode 1 .

このゲート電極12は駆動トランジスタのゲート電極で
あると共に、多結晶シリコントランジスタの下方ゲート
電極でもある。また、この駆動トランジスタにはソース
領域24及びドレイン領域25に接続したN−領域27
が設けられており、従ってこの駆動トランジスタはL 
D D (Lightly Doped Draln 
)構造になっている。
This gate electrode 12 is the gate electrode of the drive transistor and is also the lower gate electrode of the polycrystalline silicon transistor. This drive transistor also includes an N- region 27 connected to the source region 24 and drain region 25.
is provided, so this drive transistor is L
D D (Lightly Doped Draln)
) structure.

SiO2膜21及びゲート電極12上にはSiO2膜2
2膜形2されており、このSiO2膜22上22上結晶
シリコン層13が選択的に形成されている。この多結晶
シリコン層13には、多結晶シリコントランジスタのソ
ース・ドレイン領域13a、13bが選択的に形成され
ている。
A SiO2 film 2 is formed on the SiO2 film 21 and the gate electrode 12.
It has a two-film type 2, and a crystalline silicon layer 13 is selectively formed on the SiO2 film 22. In this polycrystalline silicon layer 13, source/drain regions 13a and 13b of a polycrystalline silicon transistor are selectively formed.

なお、ゲート電極12は、第3図に示すようにソース・
ドレイン領域13bに対してオフセットが設けられてい
る。
Note that the gate electrode 12 is connected to the source and
An offset is provided with respect to drain region 13b.

SiO膜22及び多結晶ンリコン層13上にはSiO2
膜26膜形6されており、このSiO2膜22上22上
結晶シリコントランジスタの上方ゲート電極としてのゲ
ート電極14が選択的に形成されている。このゲート電
極14は、第3図に示すように、ソースφドレイン領域
13aに対し。
SiO2 is formed on the SiO film 22 and the polycrystalline silicon layer 13.
A film 26 has a film shape 6, and a gate electrode 14 is selectively formed on this SiO2 film 22 as an upper gate electrode of a crystalline silicon transistor. As shown in FIG. 3, this gate electrode 14 is connected to the source φ drain region 13a.

てオフセットが設けられている。An offset is provided.

また、SiO2膜26膜形6−ト電極14上には、絶縁
膜(図示せず)を介して、アルミニウム配線19が所定
の形状で形成されている。
Further, an aluminum wiring 19 is formed in a predetermined shape on the SiO2 film 26 film type six-tooth electrode 14 via an insulating film (not shown).

多結晶シリコン層13とN゛拡散層11との間には選択
的にコンタクト部16が設けられており、このコンタク
ト部16を介して N +″拡散層11、ゲート電極1
2及び多結晶シリコン層13は選択的に接続されている
。また、多結晶シリコン層14とゲート電極13との間
にはコンタクト部17が選択的に形成されており、この
フンタクト部17を介して、多結晶シリコン層13及び
ゲート電極14は選択的に接続されている。更に、アル
ミニウム配線層17とN+拡散層11との間にはコンタ
クト部工8が選択的に形成されており、このコンタクト
部18を介して、アルミニウム配線17及びN+拡散層
11は選択的に接続されている。
A contact section 16 is selectively provided between the polycrystalline silicon layer 13 and the N'' diffusion layer 11, and the N+'' diffusion layer 11 and the gate electrode 1 are connected via this contact section 16.
2 and polycrystalline silicon layer 13 are selectively connected. Further, a contact portion 17 is selectively formed between the polycrystalline silicon layer 14 and the gate electrode 13, and the polycrystalline silicon layer 13 and the gate electrode 14 are selectively connected via this contact portion 17. has been done. Further, a contact portion 8 is selectively formed between the aluminum wiring layer 17 and the N+ diffusion layer 11, and the aluminum wiring 17 and the N+ diffusion layer 11 are selectively connected via this contact portion 18. has been done.

本実施例に係る多結晶シリコントランジスタを備えた半
導体記憶装置は、上述の如く構成されており、スタティ
ックメモリセルの負荷素子として、第1の実施例におい
て説明した多結晶シリコントランジスタが設けられてい
る。これにより、大容量のスタティックメモリセルであ
っても、スタンバイ電流が従来に比して著しく少なくな
る。また、製造時の目ずれに起因した特性のバラツキが
抑制され、安定した特性を得ることができる。
A semiconductor memory device equipped with a polycrystalline silicon transistor according to this embodiment is configured as described above, and the polycrystalline silicon transistor described in the first embodiment is provided as a load element of a static memory cell. . As a result, even in a large-capacity static memory cell, the standby current is significantly lower than in the past. In addition, variations in characteristics due to misalignment during manufacturing are suppressed, and stable characteristics can be obtained.

次に、本実施例に係る半導体記憶装置の製造方法を説明
する。
Next, a method for manufacturing the semiconductor memory device according to this embodiment will be explained.

先ず、通常のLDD構造のN型MO8FETを有する半
導体記憶装置の製造方法と同様にして、N型MO8FE
Tのゲート酸化膜としての5i02膜21、ゲート電極
12、N−領域27、サイドウオール及びソース・ドレ
イン領域24゜25を形成する。そして、SiO2膜2
1及びゲート電極12上にSiO2膜22を形成する。
First, an N-type MO8FE is manufactured in the same manner as in the manufacturing method of a semiconductor memory device having an N-type MO8FET with a normal LDD structure.
A 5i02 film 21 as a T gate oxide film, a gate electrode 12, an N- region 27, side walls and source/drain regions 24 and 25 are formed. And SiO2 film 2
A SiO2 film 22 is formed on the gate electrode 1 and the gate electrode 12.

次に、このSiO2膜22に対してエツチングバックを
施し、ゲート電極12上の5iO9膜22を除去する。
Next, this SiO2 film 22 is etched back to remove the 5iO9 film 22 on the gate electrode 12.

その後、CVD法により、再びSiO3膜22を所定の
膜厚で形成する。このSiO2膜22は、ゲート電極1
2に対するゲート酸化膜である。その後、所定の位置に
SiO2膜22からN+拡散層11に到達するコンタク
ト部16を形成する。
Thereafter, the SiO3 film 22 is again formed to a predetermined thickness using the CVD method. This SiO2 film 22 covers the gate electrode 1
This is the gate oxide film for No. 2. Thereafter, a contact portion 16 reaching the N+ diffusion layer 11 from the SiO2 film 22 is formed at a predetermined position.

次に、全面に多結晶シリコン層を所定の厚さで形成する
。そして、イオン注入法を使用し、この多結晶シリコン
層にリン等を導入して、この多結晶シリコン層をN−型
にする。その後、フォトリソグラフィ技術を使用して、
この多結晶シリコン層を所定の形状にパターニングして
、多結晶シリコン層13を形成する。
Next, a polycrystalline silicon layer is formed over the entire surface to a predetermined thickness. Then, ion implantation is used to introduce phosphorus or the like into this polycrystalline silicon layer to make this polycrystalline silicon layer N-type. Then, using photolithography technology,
This polycrystalline silicon layer is patterned into a predetermined shape to form a polycrystalline silicon layer 13.

次に、CVD法により、全面にゲート酸化膜としてのS
 i 02 wX26を所定の厚さで堆積させる。
Next, using the CVD method, S is formed as a gate oxide film over the entire surface.
i 02 wX26 is deposited to a predetermined thickness.

そして、このSiO2膜26に選択的にコンタクト部1
7を形成する。その後、この5in2膜28上にゲート
電極14を選択的に形成する。
Then, the contact portion 1 is selectively attached to this SiO2 film 26.
form 7. Thereafter, a gate electrode 14 is selectively formed on this 5in2 film 28.

次いで、イオン注入法を使用して、多結晶シリコン層1
3に例えばボロンを選択的に注入して、多結晶シリコン
層13に多結晶シリコントランジスタのソース・ドレイ
ン領域13 a、  13 bを形成する。その後、従
来と同様に絶縁膜及びアルミニウム配線等を形成すると
、上述の半導体記憶装置が完成する。
Next, using an ion implantation method, a polycrystalline silicon layer 1 is formed.
For example, boron is selectively implanted into the polycrystalline silicon layer 13 to form source/drain regions 13a and 13b of polycrystalline silicon transistors. Thereafter, an insulating film, aluminum wiring, etc. are formed in the same manner as in the conventional method, and the above-described semiconductor memory device is completed.

[発明の効果コ 以上説明したように本発明によれば、ソース領域及びド
レイン領域が形成された多結晶シリコン層の上方及び下
方に夫々ゲート電極が設けられており、このゲート電極
の一方は前記ソース領域に対してオフセットが設けられ
、他方は前記ドレイン領域に対してオフセットが設けら
れているから、本発明に係る多結晶シリコントランジス
タは、従来の多結晶シリコントランジスタに比して、オ
ン電流が大きく、且つオフ電流が少ない。また、製造時
の目ずれに起因したオン電流及びオフ電流特性の変化が
少なく、安定したトランジスタ特性を得ることができる
[Effects of the Invention] As explained above, according to the present invention, gate electrodes are provided respectively above and below the polycrystalline silicon layer in which the source region and the drain region are formed, and one of the gate electrodes is Since an offset is provided with respect to the source region and the other is provided with an offset relative to the drain region, the polycrystalline silicon transistor according to the present invention has a higher on-current than a conventional polycrystalline silicon transistor. Large size and low off-state current. Further, there is little change in on-current and off-current characteristics due to misalignment during manufacturing, and stable transistor characteristics can be obtained.

一方、本発明に係る半導体記憶装置は、上述の多結晶7
リコントランジスタをスタティックメモリセルの負荷素
子として使用しているから、大容量であってもスタンバ
イ電流が少ない。また、製造時に起因する特性のバラツ
キが抑制されるという効果もある。
On the other hand, the semiconductor memory device according to the present invention has the above-mentioned polycrystalline 7
Since a recon transistor is used as a load element for a static memory cell, standby current is small even if the capacity is large. It also has the effect of suppressing variations in characteristics caused during manufacturing.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は本発明の実施例に係る多結晶シリコントランジ
スタを示す断面図、第2図は本発明の実施例に係る半導
体記憶装置を示す平面図、第3図は第2図の■−m線に
よる断面図、第4図は従来の多結晶シリコントランジス
タの1例を示す断面図、第5図は従来の他の多結晶シリ
コントランジスタを示す断面図である。 1.3,12.14,33;ゲート電極、2゜13.3
2;多結晶シリコン層、4,5.13a。 13b、24,25.34.35.44,45;ソース
・ドレイン領域、8.9,21.22.26 v 39
 :S 102膜、16.17.18;コンタクト部、
19;アルミニウム配線、23;シリコン基板、27;
N−領域
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a polycrystalline silicon transistor according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a plan view showing a semiconductor memory device according to an embodiment of the present invention, and FIG. 4 is a sectional view showing an example of a conventional polycrystalline silicon transistor, and FIG. 5 is a sectional view showing another conventional polycrystalline silicon transistor. 1.3, 12.14, 33; Gate electrode, 2°13.3
2; Polycrystalline silicon layer, 4, 5.13a. 13b, 24, 25.34.35.44, 45; Source/drain region, 8.9, 21.22.26 v 39
:S 102 film, 16.17.18; contact part,
19; Aluminum wiring, 23; Silicon substrate, 27;
N-region

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)ソース領域及びドレイン領域が設けられた多結晶
シリコン層と、この多結晶シリコン層の下方に絶縁膜を
介して配置され前記ソース領域及び前記ドレイン領域の
うちの一方の領域に対してオフセットが設けられた下方
ゲート電極と、前記多結晶シリコン層の上方に絶縁膜を
介して配置され前記ソース領域及び前記ドレイン領域の
うちの他方の領域に対してオフセットが設けられた上方
ゲート電極とを有することを特徴とする多結晶シリコン
トランジスタ。
(1) A polycrystalline silicon layer provided with a source region and a drain region, and a polycrystalline silicon layer arranged below this polycrystalline silicon layer with an insulating film interposed therebetween and offset with respect to one of the source region and the drain region. and an upper gate electrode arranged above the polycrystalline silicon layer with an insulating film interposed therebetween and offset from the other of the source region and the drain region. A polycrystalline silicon transistor comprising:
(2)ソース領域及びドレイン領域が設けられた多結晶
シリコン層と、この多結晶シリコン層の下方に絶縁膜を
介して配置され前記ソース領域及び前記ドレイン領域の
うちの一方の領域に対してオフセットが設けられた下方
ゲート電極と、前記多結晶シリコン層の上方に絶縁膜を
介して配置され前記ソース領域及び前記ドレイン領域の
うちの他方の領域に対してオフセットが設けられた上方
ゲート電極とにより構成された多結晶シリコントランジ
スタをスタティックメモリセルの負荷素子として有する
ことを特徴とする半導体記憶装置。
(2) A polycrystalline silicon layer provided with a source region and a drain region, and a polycrystalline silicon layer arranged below the polycrystalline silicon layer with an insulating film interposed therebetween and offset with respect to one of the source region and the drain region. and an upper gate electrode arranged above the polycrystalline silicon layer with an insulating film interposed therebetween and offset from the other of the source region and the drain region. 1. A semiconductor memory device comprising a polycrystalline silicon transistor configured as a load element of a static memory cell.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2013247270A (en) * 2012-05-28 2013-12-09 Sony Corp Imaging device and imaging display system

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