JPH04146670A - Memory cell and semiconductor device having mos inverter - Google Patents
Memory cell and semiconductor device having mos inverterInfo
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Landscapes
- Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
- Semiconductor Memories (AREA)
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、CMO3(相補型MO3)ランジスタ)を用
いた半導体スタティックRAM (ランダム・アクセス
・メモリ)に関し、特に、負荷トランジスタとしてnチ
ャネル薄膜トランジスタを用いたMOSインバータに関
する。Detailed Description of the Invention [Field of Industrial Application] The present invention relates to a semiconductor static RAM (Random Access Memory) using a CMO3 (complementary MO3) transistor, and in particular to a semiconductor static RAM (Random Access Memory) using an n-channel thin film transistor as a load transistor. Regarding the MOS inverter used.
〔従来の技術]
5M0Sスタテイツク形メモリセルは、第5図に示すよ
うに、一対のCMOSインバータ1.2をループ接続し
たフリップ・フロップ3と、アドレス線4によりオン/
オフしてビット線BIT、BITとフリップ・フロップ
3とのデータの人出を制御するnチャネルMO3の転送
ゲート5,6を有している。各CMOSインバータ1.
2は、電源電圧(VDD、 VSS)間に直列接続さ
れたnチャネルMO3の駆動トランジスタTIN、TE
N及びpチャネル・エンハンストメント形MO3の負荷
トランジスタT、、、T2.で構成され、安定点(デー
タ保持)では殆ど電流が流れず、電流が流れるのは1つ
の安定点から他の安定点へ遷移するとき(リード/ライ
ト時)である。[Prior Art] As shown in FIG. 5, a 5M0S static type memory cell is turned on/off by a flip-flop 3 in which a pair of CMOS inverters 1.2 are connected in a loop, and an address line 4.
It has n-channel MO3 transfer gates 5 and 6 that are turned off to control the flow of data between the bit lines BIT and BIT and the flip-flop 3. Each CMOS inverter1.
2 are n-channel MO3 drive transistors TIN and TE connected in series between power supply voltages (VDD, VSS).
N and p-channel enhancement type MO3 load transistors T, , T2 . Almost no current flows at a stable point (data retention), and current flows only when transitioning from one stable point to another (during read/write).
従来、この6M0Sスタテイツク形メモリセルにおける
MOSインバータの構造としては、第6図に示すように
、負荷トランジスタをPチャネル形薄膜トランシタとし
、これをバルクシリコンに形成されたnチャネル駆動ト
ランジスタの上に積み上げたもの(ジヨイントMO3構
造)が知られている。即ち、インバータのnチャネル駆
動トランジスタT、、、T2Nは、p型バルクシリコン
単結晶10の主面のゲート絶縁膜11を介して形成され
たnドープ多結晶シリコンのゲート電極12と、このゲ
ート電極12及びサイドウオール13をマクスとしてセ
ルファラインで形成されたn形ソース領域14及びLD
D構造のn形ドレイン領域15とを有しており、また薄
膜トランジスタの負荷トランジスタT、、、T、、は、
nチャネル駆動トランジスタTIN。Conventionally, as shown in FIG. 6, the structure of the MOS inverter in this 6M0S static memory cell is to use a P-channel thin film transistor as the load transistor, which is stacked on top of an N-channel drive transistor formed in bulk silicon. (joint MO3 structure) is known. That is, the n-channel drive transistors T, . n-type source region 14 and LD formed by self-line with 12 and sidewall 13 as a mask.
It has a D-structure n-type drain region 15, and the load transistors T, , T, of the thin film transistors
n-channel drive transistor TIN.
T2.lのゲート電極12を共用してゲート電極とする
と共に、この上に形成された眉間絶縁膜をゲート絶縁膜
16とし、この層間絶縁股上に形成された2層目多結晶
シリコンのチャネル領域17と、2層目多結晶シリコン
をP形ドープしたソース領域18゜ドレイン領域19と
を有している。そして負荷トランジスタT、、、T、、
のドレイン領域19と駆動トランジスタT、N、T、N
のドレイン領域15の接続構造は、1層目の多結晶シリ
コンを用いたn形接続部20を両ドレイン領域15.1
9の間に介在させたものである。このn形ドープ接続部
20とこれに接合するP形ドープのドレイン領域19と
はダイオード特性を示す。しかしそのダイオード特性は
、逆方向耐圧が小さく、逆方向電流が多ので、あまり問
題とならない。なお、21は局所酸化膜(LOCO3)
で、22は第2層間絶縁膜である。T2. The gate electrode 12 of 1 is shared as a gate electrode, and the glabellar insulating film formed thereon is used as a gate insulating film 16. , a source region 18° and a drain region 19 in which a second layer of polycrystalline silicon is doped with P type. and load transistors T, ,T, ,
drain region 19 and drive transistors T, N, T, N
The connection structure of the drain region 15 is such that the n-type connection portion 20 using the first layer of polycrystalline silicon is connected to both drain regions 15.1.
9. This n-type doped connection portion 20 and the p-type doped drain region 19 connected thereto exhibit diode characteristics. However, its diode characteristics have a low reverse breakdown voltage and a large reverse current, so it does not pose much of a problem. In addition, 21 is a local oxide film (LOCO3)
22 is a second interlayer insulating film.
このように、ゲート電極12が共用され、駆動トランシ
タT、、、T2.の上部にその負荷トランジスタT、、
、T、、が積み上げられているので、セル面積の縮小化
を実現でき、大容量のSRAMを得ることができる。In this way, the gate electrode 12 is shared and the driving transistors T, . . . T2 . On top of that load transistor T, ,
, T, , are stacked, it is possible to reduce the cell area and obtain a large capacity SRAM.
しかしながら、上記のメモリセルの構造によれば、以下
の問題点がある。However, the above memory cell structure has the following problems.
即ち、両ドレインの接続構造にはオーミック接触を図る
ためにn形ドープの1層目多結晶シリコンたる接続部2
0の形成が必要である。接続部2oはゲート電極12と
同様に第1層目の多結晶シリコンの形成で得られるもの
の、埋め込みコンタクトでドレイン領域15に導電接触
させる必要性から、表面シリコン酸化膜の窓明けのホト
レジスト加工を余儀無くされ、工数の増大を招く。また
、この接続部20の存在はその分メモリセル寸法を大き
くさせる。LDD構造を使用するサブミクロン・プロセ
スにおいては、この接続部2oの両側にも必然的にサイ
ドウオール13が寄生するので、結果的に接続部の面積
は、サイドウオール13も含めると、駆動トランジスタ
T、、、T2.の占有面積の約半分程度に達しており、
メモリセル寸法の縮小化において無視できない占有比率
を有している。That is, in the connection structure of both drains, a connection part 2 made of n-type doped first layer polycrystalline silicon is provided in order to make ohmic contact.
0 formation is required. The connection part 2o is obtained by forming the first layer of polycrystalline silicon like the gate electrode 12, but since it is necessary to make conductive contact with the drain region 15 by a buried contact, a photoresist process is performed to open a window in the surface silicon oxide film. This results in an increase in man-hours. Furthermore, the presence of this connection portion 20 increases the memory cell size accordingly. In a submicron process using an LDD structure, sidewalls 13 are inevitably parasitic on both sides of the connection portion 2o, so the area of the connection portion, including the sidewalls 13, is as large as the drive transistor T. ,,,T2. It has reached about half of the area occupied by
It has a non-negligible occupation ratio in the reduction of memory cell size.
また、第2層目多結晶シリコンに形成されるPチャネル
薄膜トランジスタの特性向上のため、第2層目多結晶シ
リコンの結晶性を向上させると、前記接続部20に形成
されるダイオードの特性も向上してしまう。即ち、n形
ドープの多結晶シリコンたる接続部20とPドープの2
層目多結晶シリコンの接合部が正規のダイオード特性と
しての電流障壁となり、CMO3回路全体の電気的特性
が劣化する。Furthermore, in order to improve the characteristics of the P-channel thin film transistor formed in the second layer polycrystalline silicon, when the crystallinity of the second layer polycrystalline silicon is improved, the characteristics of the diode formed in the connection portion 20 are also improved. Resulting in. That is, the connecting portion 20 made of n-type doped polycrystalline silicon and the connecting portion 20 made of p-doped polycrystalline silicon.
The junction of the layered polycrystalline silicon becomes a current barrier as a normal diode characteristic, and the electrical characteristics of the entire CMO3 circuit deteriorate.
そこで、本発明は、上記問題点を解決するものであり、
その課題は、第2層目の多結晶シリコン層を負荷MO3
のドレイン領域へ直接コンタクトさせることを可能とし
、第1層目の多結晶シリコンの接続部を排除することに
より、プロセスの簡略化と接続部の寸法縮小化を実現す
るMOSインバータ構造を有する半導体装置を提供する
ことにある。Therefore, the present invention solves the above problems,
The problem is to load the second polycrystalline silicon layer with MO3
A semiconductor device having a MOS inverter structure that enables direct contact to the drain region of the MOS inverter and eliminates the first layer polycrystalline silicon connection, thereby simplifying the process and reducing the size of the connection. Our goal is to provide the following.
上記課題を解決するために、本発明の講じた手段は、p
チャネルの負荷トランジスタのゲート電極を共用した薄
膜トランジスタをこの負荷トランジスタの上部に形成し
たものであるが、薄膜トランジスタはn形ドープ多結晶
シリコン膜のソース・ドレイン領域を有するnチャネル
MO3とし、これを多結晶シリコン薄膜トランジスタ特
有のU字特性のうち負特性領域について用い、実質的に
PチャネルMO3の動作をさせるものである。In order to solve the above problems, the measures taken by the present invention are p
A thin film transistor that shares the gate electrode of a channel load transistor is formed above this load transistor.The thin film transistor is an n-channel MO3 having source and drain regions of n-type doped polycrystalline silicon film, It is used for the negative characteristic region of the U-shaped characteristics peculiar to silicon thin film transistors, and operates essentially as a P-channel MO3.
[作用〕
一般にnチャネル薄膜トランジスタは、負のゲート電圧
を高めるとドレイン電流も増加する特有のU字特性を示
す。このU字特性の原因は詳細には究明されていないが
、この負領域の跳ね上がり特性はオフ電流に対応するこ
とから、従来オフセット構造等を採用することでそのオ
フ電流を減少させる試みがなされている。しかしながら
、本発明者は、このU字特性の負領域でnチャネル薄膜
トランジスタを動作させると、実質的なPチャネルMO
3として遜色なく機能することを見出した。[Function] In general, n-channel thin film transistors exhibit a unique U-shaped characteristic in which drain current increases as the negative gate voltage increases. The cause of this U-shaped characteristic has not been investigated in detail, but since the jump characteristic in the negative region corresponds to the off-state current, attempts have been made to reduce the off-state current by adopting an offset structure, etc. There is. However, the present inventor has discovered that when an n-channel thin film transistor is operated in the negative region of this U-shaped characteristic, a substantial P-channel MO
I found that it functions equally well as 3.
したがって、駆動トランジスタの共通ゲート電極の上に
nチャネル薄膜トランジスタを形成した構造を採用して
も、nチャネル薄膜トランジスタはp形の負荷MO3と
同様に作動する。負荷MO3をnチャネル薄膜トランジ
スタとしたことにより、このnチャネル薄膜トランジス
タのn形ドープのドレイン領域と駆動トランジスタのn
形ドレイン領域とは同導電形となる。したがって、バル
クシリコンのn形ドレイン領域に直接多結晶シリコンの
ドレイン膜を接続することが可能となり、この結果、製
造プロセスの簡略化と接続部の寸法の縮小化が実現する
。更に、両ドレイン領域が直接接触することから、両ド
レインの接合にはダイオード特性等が発生せず、良好な
オーミック接触が得られる。Therefore, even if a structure in which an n-channel thin film transistor is formed on the common gate electrode of the drive transistors is adopted, the n-channel thin film transistor operates in the same manner as the p-type load MO3. By using an n-channel thin film transistor as the load MO3, the n-type doped drain region of this n-channel thin film transistor and the n-type doped region of the drive transistor are
It has the same conductivity type as the drain region. Therefore, it is possible to connect the polycrystalline silicon drain film directly to the bulk silicon n-type drain region, thereby simplifying the manufacturing process and reducing the dimensions of the connection portion. Furthermore, since both drain regions are in direct contact, no diode characteristics occur at the junction of both drains, and good ohmic contact can be obtained.
次に、本発明の実施例を添付図面に基づいて説明する。 Next, embodiments of the present invention will be described based on the accompanying drawings.
第1図は本発明の実施例に係るCMOSメモリセルの回
路構成を示す回路図である。FIG. 1 is a circuit diagram showing the circuit configuration of a CMOS memory cell according to an embodiment of the present invention.
この実施例の回路構成は、一対のCMOSインバータ1
,2をループ接続したフリップ・フロップ3と、アドレ
ス線4によりオン/オフしてビット線BIT、BITと
フリップ・フロップ3とのデータの人出を制御するnチ
ャネルMO3の転送ゲート5.6を有しているが、各C
MOSインバータ1゜2は、電源電圧(■。、 Vs
s)間に直列接続されたnチャネルMO3の駆動トラン
ジスタTINI’I’zN及びnチャネル薄膜トランジ
スタの負荷トランジスタTIN’ 、 T、、’で構成
されている。即ち、負荷トランジスタTIN’ 、 T
tH’はpチャンネルではなく、nチャネルの薄膜トラ
ンジスタである。The circuit configuration of this embodiment consists of a pair of CMOS inverters 1
. However, each C
The MOS inverter 1゜2 has a power supply voltage (■., Vs
s) consists of an n-channel MO3 drive transistor TINI'I'zN and n-channel thin film transistor load transistors TIN', T, , ', which are connected in series between them. That is, the load transistors TIN', T
tH' is not a p-channel but an n-channel thin film transistor.
このようなnチャネル駆動トランジスタT、N。Such an n-channel drive transistor T,N.
T ZNとnチャネル負荷トランジスタT IN’ +
T2Oとからなる変則的なインバータ構造は、第2図
に示すように、駆動トランジスタの上に薄膜トランジス
タを積み上げた構造(ジヨイント構造)である。即ち、
インバータのnチャネル駆動トランジスタT、、、T、
、は、P型バルクシリコン単結晶10の主面のゲート絶
縁膜11を介して形成されたnドープ多結晶シリコンの
共通ゲート電極12と、このゲート電極12及びサイド
ウオール13をマクスとしてセルファラインで形成され
たn形ソース領域14′及びLDD構造のn形ドレイン
領域15′ とを有している。またnチャネル薄膜トラ
ンジスタの負荷トランジスタT、、’ 、 T2,4’
は、共用ゲート電極12と、この上に形成された層間
絶縁膜16をゲート絶縁膜とし、この眉間絶縁膜16上
に形成された2層目多結晶シリコンのチャネル領域17
と、2層目多結晶シリコンをn形ドープしたソース領域
18′ドレイン領域19′ とを有している。そして負
荷トランジスタTIN’ 、 TzH’のドレイン領域
19′と駆動トランジスタTI、、 T2.のドレイ
ン領域15′の接続構造は、そのままコンタクト孔23
を介して導電接触したものである。T ZN and n-channel load transistor T IN' +
As shown in FIG. 2, the irregular inverter structure made of T2O is a structure (joint structure) in which thin film transistors are stacked on top of a drive transistor. That is,
Inverter n-channel drive transistors T, , T,
, is a common gate electrode 12 of n-doped polycrystalline silicon formed via a gate insulating film 11 on the main surface of a P-type bulk silicon single crystal 10, and a self-line with this gate electrode 12 and sidewall 13 as a mask. It has an n-type source region 14' formed and an n-type drain region 15' having an LDD structure. In addition, the load transistor T,,', T2,4' of the n-channel thin film transistor
The shared gate electrode 12 and the interlayer insulating film 16 formed thereon are used as gate insulating films, and the second layer polycrystalline silicon channel region 17 formed on the glabellar insulating film 16 is used as a gate insulating film.
and a source region 18' and a drain region 19' in which a second layer of polycrystalline silicon is doped with n-type. The drain regions 19' of the load transistors TIN', TzH' and the drive transistors TI, T2. The connection structure of the drain region 15' is directly connected to the contact hole 23.
Conductive contact is made through the .
第3図は低温(600°C以下)プロセスで形成された
チャネル膜厚約300人のnチャネル薄膜トランジスタ
のゲート電圧対ドレイン電流特性を示すグラフ図である
。製造プロセスによってバラツキはあるものの、ドレイ
ン電圧4Vのときの特性曲線が示されている。多結晶シ
リコン・ゲートでは、一般に特有のU字特性、即ち、負
のゲート電圧が増すとドレイン電流(リーク電流ないし
オフ電流)が増大する負領域の跳ね上がり特性が現れる
。FIG. 3 is a graph showing the gate voltage versus drain current characteristics of an n-channel thin film transistor with a channel thickness of approximately 300 mm formed by a low temperature (600° C. or less) process. Although there are variations depending on the manufacturing process, the characteristic curve when the drain voltage is 4V is shown. Polycrystalline silicon gates generally exhibit a unique U-shaped characteristic, that is, a negative region jump characteristic in which the drain current (leakage current or off-state current) increases as the negative gate voltage increases.
このリーク電流は主に結晶粒界でのトラップを介したキ
ャリアの再放出などによるといわれているが、詳細は究
明されていない。従来より、この跳ね上がり特性を低減
させるためには、オフセット構造を採用したり、アモル
ファスシリコンの成長後に熱処理を施し粒界のトラップ
密度を減らす方策が行われている。しかしながら、本実
施例ではこのU字特性を積極的に活用してnチャネル薄
膜トランジスタT IN’ l TAN’をPチャネル
トランジスタとして動作させるものである。This leakage current is said to be mainly caused by re-emission of carriers via traps at grain boundaries, but the details have not been investigated. Conventionally, in order to reduce this bounce characteristic, measures have been taken to reduce the trap density at grain boundaries by adopting an offset structure or applying heat treatment after the growth of amorphous silicon. However, in this embodiment, this U-shaped characteristic is actively utilized to operate the n-channel thin film transistor T IN' l TAN' as a P-channel transistor.
従来のPチャネル薄膜トランジスタの代わりに、nチャ
ネル薄膜トランジスタT IN’ l TzN’を形成
した構造においては、第2図に示すように、2層目のn
ドープのドレイン領域19′をバルクシリコンのドレイ
ン領域15と導電接触させた構造を得ることができる。In a structure in which an n-channel thin film transistor T IN' l TzN' is formed instead of the conventional P-channel thin film transistor, as shown in FIG.
A structure can be obtained in which the doped drain region 19' is in conductive contact with the bulk silicon drain region 15.
つまり第6図に示す1層目の多結晶シリコンの接触部2
0の媒介を必要としない。In other words, the contact portion 2 of the first layer of polycrystalline silicon shown in FIG.
0 intermediary is not required.
このため、プロセスの簡略化は勿論のこと、接触部20
及びサイドウオール13の占有面積がなくなるので、セ
ル面積の縮小化が実現される。また接触抵抗の低減やオ
ーミック接触が改善される。Therefore, not only the process is simplified, but also the contact part 20
Also, since the area occupied by the sidewall 13 is eliminated, the cell area can be reduced. Furthermore, contact resistance is reduced and ohmic contact is improved.
次に、上記インバータ構造の製造方法を説明する。Next, a method of manufacturing the above inverter structure will be explained.
先ず、第4図(A)に示すように、p型バルクシリコン
単結晶10の非活性領域に熱酸化によりLacos (
局所酸化膜)21を形成してから、ゲート酸化を行い薄
いゲート絶縁膜11を形成する。次に、1層目の多結晶
シリコン膜をCVD法で形成し、リンを拡散してから、
ゲート電極12を残して不要な多結晶シリコンを除去す
る。そしてゲート電極12をマスクとしてリンのイオン
注入を行い、セルファラインにより低濃度のn形ソース
領域14′及びドレイン領域15′を形成する。First, as shown in FIG. 4A, Lacos (
After forming a local oxide film 21, gate oxidation is performed to form a thin gate insulating film 11. Next, a first layer of polycrystalline silicon film is formed using the CVD method, and after diffusing phosphorus,
Unnecessary polycrystalline silicon is removed leaving the gate electrode 12. Then, phosphorus ions are implanted using the gate electrode 12 as a mask, and a low concentration n-type source region 14' and drain region 15' are formed by self-alignment.
次に、第4図(B)に示すように、ゲート電極12の側
面にサイドウオール13を設けてから、リンのイオン注
入を行い、高濃度のソース領域14’及びドレイン領域
15′を形成する。これによりLDD構造が得られる。Next, as shown in FIG. 4(B), a side wall 13 is provided on the side surface of the gate electrode 12, and then phosphorus ions are implanted to form a highly concentrated source region 14' and drain region 15'. . This results in an LDD structure.
次に、第4図(C)に示すように、薄膜トランジスタの
ゲート絶縁膜16となる眉間絶縁膜をCVD法で形成し
、ドレイン領域15′の真上を窓明けしてコンタクト孔
23を形成する。Next, as shown in FIG. 4C, a glabellar insulating film that will become the gate insulating film 16 of the thin film transistor is formed by CVD, and a contact hole 23 is formed by opening a window directly above the drain region 15'. .
次に、第4図(D)に示すように、チャネル領域17と
なるべき2層目の多結晶シリコン膜をCVD法で眉間絶
縁膜の上に被着する。これによって、コンタクト孔23
を介して2層目の多結晶シリコン膜がドレイン領域15
′に接続する。Next, as shown in FIG. 4D, a second layer of polycrystalline silicon film, which is to become the channel region 17, is deposited on the glabella insulating film by CVD. As a result, the contact hole 23
The second layer of polycrystalline silicon film is connected to the drain region 15 through
′.
次に、第4図(E)に示すように、ゲート電極16の真
上に当たる2層目の多結晶シリコンをホトレジスト等マ
スク24で覆った後、リンのイオン注入を行い、高濃度
n形ドープのソース領域18′及びドレイン領域19′
を形成する。なお、この後は第2の層絶縁膜や配線など
を形成する。Next, as shown in FIG. 4E, after covering the second layer of polycrystalline silicon directly above the gate electrode 16 with a mask 24 such as photoresist, phosphorous ions are implanted to form a highly concentrated n-type doped layer. source region 18' and drain region 19'
form. Note that after this, a second layer insulating film, wiring, etc. are formed.
従来のプロセスと比較すると、第6図の構造では、ドレ
イン領域15上のシリコン酸化膜のホトエツチング加工
と接続部20上の層間絶縁膜のホトエツチング加工とを
必要とするが、本実施例ではバルクシリコン上のシリコ
ン酸化膜と層間絶縁膜を一挙にホトエツチング加工すれ
ば良く、接続部形成のためのホトエツチング加工を削減
することができる。Compared to the conventional process, the structure shown in FIG. 6 requires photo-etching of the silicon oxide film on the drain region 15 and photo-etching of the interlayer insulating film on the connection part 20, but in this example, bulk silicon is required. It is sufficient to photo-etch the upper silicon oxide film and the interlayer insulating film all at once, and it is possible to reduce the number of photo-etching processes for forming the connection portion.
なお、上記のMOSインバータ構造はメモリセルに限ら
ず、インバータ回路を有する半導体装置に適用できるこ
とは言う迄もない。It goes without saying that the above MOS inverter structure is applicable not only to memory cells but also to semiconductor devices having inverter circuits.
以上説明したように、本発明は、メモリセルのようにな
MOSインバータを有する半導体装置において、MOS
インバータのうち負荷MO3につき、バルクシリコンの
上部にnチャネル薄膜トランジスタとして形成し、しか
もそのnチャネル薄膜トランジスタの負領域を動作領域
とする点に特徴を有するものであるから、次の効果を奏
する。As explained above, the present invention is applicable to a semiconductor device having a MOS inverter such as a memory cell.
Among the inverters, the load MO3 is formed as an n-channel thin film transistor on the upper part of the bulk silicon, and the negative region of the n-channel thin film transistor is used as the operating region, so that the following effects are achieved.
即ち、nチャネル薄膜トランジスタはそのU字特性を利
用してその負領域で実質的にPチャネルトランジスタと
して動作させるものであるが、ジヨイントMO3構造に
おけるnチャネル薄膜トランジスタのドレイン領域はn
形であるので、このドレイン領域と駆動MO3のn形ド
レイン領域は同導電形である。それ故、両ドレイン領域
を直接に導電接触させる構造を実現できるので、接続構
造の占有面積を縮小でき、セル面積の縮小化を図ること
ができる。LDD構造を採用する微細化プロセスでは接
続部に不要なサイドウオールの形成が排除されるので、
その分、セルの縮小化を図り得る。従来のような1層目
の多結晶シリコンの接続部が不要となるので、ホトエツ
チング加工を削減することができ、プロセスの簡略化を
達成できる。更に、両ドレイン領域が直接接触すること
から、ダイオード特性を持たず、良好なオーミック接触
が得られる。That is, an n-channel thin film transistor utilizes its U-shaped characteristic to essentially operate as a p-channel transistor in its negative region, but the drain region of an n-channel thin film transistor in a joint MO3 structure is n
Therefore, this drain region and the n-type drain region of the driving MO3 have the same conductivity type. Therefore, since it is possible to realize a structure in which both drain regions are brought into direct conductive contact, the area occupied by the connection structure can be reduced, and the cell area can be reduced. The miniaturization process that uses the LDD structure eliminates the formation of unnecessary sidewalls at the connection parts.
Accordingly, the cell can be reduced in size. Since the connection portion of the first layer of polycrystalline silicon as in the conventional method is not required, the photo-etching process can be reduced and the process can be simplified. Furthermore, since both drain regions are in direct contact with each other, good ohmic contact can be obtained without having diode characteristics.
第1図は本発明の実施例に係るCMOSメモリセルの回
路構成を示す回路図である。
第2図は同実施例におけるインバータ構造を示す断面図
である。
第3図は低温(600’C以下)プロセスで形成された
チャネル膜厚約300人のnチャネル薄膜トランジスタ
のゲート電圧対ドレイン電流特性を示すグラフ図である
。
第4図(A)ないし第4図(E)は同構造を製造プロセ
スを示す工程断面図である。
第5図は従来のCMOSメモリセルの回路構成を示す回
路図である。
第6図は同従来例におけるインバータ構造を示す断面図
である。
〔符号の説明〕
1.2・・・インバータ
3・・・フリップ・フロップ
5.6・・・転送ゲート
4・・・アドレス線
BIT、爾・・・ピント線
T、、、T、N’・・・nチャネル薄膜トランジスタの
負荷トランジスタ
T、N、T、N・・・nチャネルMO3の駆動トランジ
スタ
10・・・P型バルクシリコン単結晶
11・・・ゲート絶縁膜
12・・・共用ゲート電極
13・・・サイドウオール
14′・・・バルクシリコン内のソース領域15′・・
・バルクシリコン内のドレイン領域16・・・薄膜トラ
ンジスタのゲート絶縁膜17・・・薄膜トランジスタの
チャネル領域18′・・・薄膜トランジスタのソース領
域19′・・・薄膜トランジスタのドレイン領域21・
・・LOCO3
22・・・第2層間絶縁膜
23・・・コンタクト孔
以上
出願人 セイコーエプソン株式会社
代理人 弁理士 山 1) 稔
第1
図
第2図
第3図
第4図FIG. 1 is a circuit diagram showing the circuit configuration of a CMOS memory cell according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a sectional view showing the inverter structure in the same embodiment. FIG. 3 is a graph showing the gate voltage versus drain current characteristics of an n-channel thin film transistor with a channel thickness of about 300 mm formed by a low temperature (600'C or less) process. FIGS. 4(A) to 4(E) are process cross-sectional views showing the manufacturing process of the same structure. FIG. 5 is a circuit diagram showing the circuit configuration of a conventional CMOS memory cell. FIG. 6 is a sectional view showing the inverter structure in the conventional example. [Explanation of symbols] 1.2...Inverter 3...Flip-flop 5.6...Transfer gate 4...Address line BIT, er...Focus line T,..., T, N'... ...Load transistors T, N, T, N of n-channel thin film transistors...Drive transistor 10 of n-channel MO3...P-type bulk silicon single crystal 11...Gate insulating film 12...Common gate electrode 13... ... Sidewall 14'... Source region 15' in bulk silicon...
- Drain region 16 in bulk silicon...Gate insulating film 17 of thin film transistor...Channel region 18' of thin film transistor...Source region 19' of thin film transistor...Drain region 21 of thin film transistor...
...LOCO3 22...Second interlayer insulating film 23...Contact hole and above Applicant Seiko Epson Corporation Representative Patent Attorney Yama 1) Minoru 1 Figure 2 Figure 3 Figure 4
Claims (2)
ロップ・フロップを有するメモリセルにおいて、該MO
Sインバータは、共用ゲート電極の下側のバルクシリコ
ンに形成されたnチャネルの駆動トランジスタと、該共
用ゲート電極の上側に形成された多結晶シリコンのnチ
ャネル薄膜トランジスタたる負荷トランジスタとからな
り、該負荷トランジスタの動作領域がそのU字特性の負
領域であることを特徴とするメモリセル。(1) In a memory cell having a flop-flop formed by loop-connecting a pair of MOS inverters, the MO
The S inverter consists of an n-channel drive transistor formed in bulk silicon below a shared gate electrode, and a load transistor that is an n-channel thin film transistor made of polycrystalline silicon formed above the shared gate electrode. A memory cell characterized in that the operating region of the transistor is a negative region of its U-shaped characteristic.
該MOSインバータの要素たる駆動トランジスタがバル
クシリコンに形成されたnチャネルの駆動トランジスタ
であり、該MOSインバータの要素たる負荷トランジス
タが該バルクシリコンの上部に形成されたnチャネル薄
膜トランジスタで、この負荷トランジスタの動作領域が
そのU字特性の負領域であることを特徴とするMOSイ
ンバータを有する半導体装置。(2) A semiconductor device having a MOS inverter,
The drive transistor as an element of the MOS inverter is an n-channel drive transistor formed in bulk silicon, and the load transistor as an element of the MOS inverter is an n-channel thin film transistor formed on the bulk silicon. A semiconductor device having a MOS inverter characterized in that its operating region is a negative region of its U-shaped characteristic.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2271556A JPH04146670A (en) | 1990-10-08 | 1990-10-08 | Memory cell and semiconductor device having mos inverter |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2271556A JPH04146670A (en) | 1990-10-08 | 1990-10-08 | Memory cell and semiconductor device having mos inverter |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH04146670A true JPH04146670A (en) | 1992-05-20 |
Family
ID=17501721
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2271556A Pending JPH04146670A (en) | 1990-10-08 | 1990-10-08 | Memory cell and semiconductor device having mos inverter |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH04146670A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5818089A (en) * | 1994-10-31 | 1998-10-06 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Semiconductor memory device |
-
1990
- 1990-10-08 JP JP2271556A patent/JPH04146670A/en active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5818089A (en) * | 1994-10-31 | 1998-10-06 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Semiconductor memory device |
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