JPH04233755A - スタティックランダムアクセス・メモリセルとスタティックランダムアクセスmosfetメモリセル - Google Patents

スタティックランダムアクセス・メモリセルとスタティックランダムアクセスmosfetメモリセル

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JPH04233755A
JPH04233755A JP2411175A JP41117590A JPH04233755A JP H04233755 A JPH04233755 A JP H04233755A JP 2411175 A JP2411175 A JP 2411175A JP 41117590 A JP41117590 A JP 41117590A JP H04233755 A JPH04233755 A JP H04233755A
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JP
Japan
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transistor
gate
memory cell
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static random
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JP2411175A
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English (en)
Inventor
Stephen Hwang
スティーブン・ホァング
Alex C Wang
アレックス・シー・ワング
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Samsung Semiconductor Inc
Original Assignee
Samsung Semiconductor Inc
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Publication date
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    • G11INFORMATION STORAGE
    • G11CSTATIC STORES
    • G11C11/00Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor
    • G11C11/21Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor using electric elements
    • G11C11/34Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor using electric elements using semiconductor devices
    • G11C11/40Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor using electric elements using semiconductor devices using transistors
    • G11C11/41Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor using electric elements using semiconductor devices using transistors forming static cells with positive feedback, i.e. cells not needing refreshing or charge regeneration, e.g. bistable multivibrator or Schmitt trigger
    • G11C11/412Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor using electric elements using semiconductor devices using transistors forming static cells with positive feedback, i.e. cells not needing refreshing or charge regeneration, e.g. bistable multivibrator or Schmitt trigger using field-effect transistors only
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10STECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S257/00Active solid-state devices, e.g. transistors, solid-state diodes
    • Y10S257/903FET configuration adapted for use as static memory cell

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Semiconductor Memories (AREA)
  • Static Random-Access Memory (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、スタティックランダム
アクセス・メモリセルに関し、より詳細に言えばスタテ
ィックランダムアクセス・メモリセルの負荷構造に関す
る。
【0002】
【従来の技術】図1に示されるようなスタティックラン
ダムアクセス・メモリ(「SRAM」)セル2の通常の
形態は、高抵抗ロードセルとして一般に知られている。 トランジスタ4、6がNMOS駆動トランジスタであり
、トランジスタ8、10がNMOSアクセストランジス
タであり、かつトランジスタ12、14が高抵抗ポリシ
リコントランジスタである。このような高抵抗ロードセ
ルの概略的な断面の一例及び様々な設計上の問題点が、
1982年11月22〜25日に京都で行われたVLS
I技術に関するシンポジウム1989のセッション8−
2に於ける技術論文要約集第63〜64頁のエム・カク
ム(M.Kakumu)他による「0.5umゲート1
M・SRAMウィズ・ハイ・パーフォーマンス・アット
3.3V」(0.5 umGate 1M SRAM 
with High Performance at 
3.3V )に記載されている。
【0003】高抵抗ロードセル2は、その面積が小さい
ために特に高密度SRAM(例えば1メガビット)に於
て有用であるのに対して、その安定性及び待機電流消費
は、一般により高いメモリ密度、特に4メガビットにつ
いて満足できないものである。これは、例えば集積回路
の能動領域の少なくとも一部分の上に負荷抵抗が配置さ
れているような設計の場合である。それにも拘らず、高
抵抗ロードセル2は、2つのポリサイド層を含む4レベ
ルのポリシリコン及び2レベルのアルミニウムCMOS
プロセス技術を用いることによって、4メガビットのメ
モリ設計まで拡張されている。これについては、198
2年11月22〜25日に京都で行われたVLSI技術
に関するシンポジスム1989のセッション8−1に於
ける技術論文要約集第61〜62頁に記載されるケイ・
ユズリハ(K. Yuzuriha )他による「ア・
ニュー・プロセス・テクノロジー・フォー・ア・4Mビ
ットSRAMウィズ・ポリシリコン・ロード・レジスタ
・セル」(A New Process Techno
logy for a 4Mbit SRAM wit
h Polysilicon Load Resist
or Cell)を参照されたい。
【0004】高抵抗ロードセル2に代わるものが開発さ
れている。基板上に組立てられた従来の6トランジスタ
、交差接続された(cross−coupled )フ
リッフロップ及びnチャネルディプレッション負荷デバ
イスを有するSRAMセルが、エレクトロニクス(El
ectronics )、1977年8月4日、第10
3〜107頁の、ポシュリ(Poshley )他によ
る「スピーディ・RAM・ランズ・クール・ウィズ・パ
ワー−ダウン・サーキットリ」(Speedy RAM
 runs cool with power−dow
n circuitry)に開示されている。図2に示
される6トランジスタ回路20に於ては、pチャネルト
ランジスタ16、18が、図1の高抵抗ロードセル2の
ポリシリコン抵抗12、14に置き換えられて、セルの
サイズを増大させる代わりにパワーの散逸を最小にして
いる。セルの面積は、1988年12月11〜14日、
米国サンフランシスコで行われたインターナショナル・
エレクトロン・デバイシズ・ミーティング(Inter
national Electron Devices
 Meeting)に於けるIEDMテクニカル・ダイ
ジェストの第48〜51頁、ティー・ヤマナカ(T. 
Yamanaka )他による「ア・25um2 、ニ
ュー・ポリ−サイ・PMOSロード(PPL)SRAM
セル・ハビイング・エクセレント・ソフト・エラー・イ
ミュニティ」(A 25um2 、New Poly−
Si PMOS Load (PPL) SRAM C
ell Having Excellent Soft
 Error Immunity)に記載されるように
、ポリシリコンpチャネル負荷トランジスタ及び積上げ
形交差接続容量を有するCMOSセルを用いることによ
って、幾分減少させることができる。
【0005】また、薄膜トランジスタのSRAMセルで
の使用が見出されている。PMOS型薄膜トランジスタ
ロードセルを有する4メガビットSRAMが、1990
年2月15日、IEEE・インターナショナル・ソリッ
ド・ステート・サーキッツ・カンファレンス(IEEE
 International Solid Stat
e Circuits Conference)の第1
28〜129頁、エス・ハヤカワ(S. Hayaka
wa )他の「ア・1uA・リテンション・4Mb・S
RAMウィズ・シン・フィルム・トランジスタ・ロード
・セル」(A 1uA Retention 4Mb 
SRAM with a Thin Film Tra
nsistor Load Cell)に記載されてい
る。この設計に於ける駆動トランジスタのn+拡散領域
が、PMOS薄膜トランジスタのゲート電極として作用
する。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】これらの開発にも拘ら
ず、他の半導体製造方法に於ける高SRAMセル密度の
実現が依然として要望されている。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、NMO
S薄膜トランジスタを用いることによって、低い待機電
流及び良好な安定性に加えて、高いSRAMセル密度が
達成される。或る実施例では、本発明は、第1駆動トラ
ンジスタと、該第1駆動トランジスタに交差接続された
第2駆動トランジスタと、前記第1駆動トランジスタの
ドレイン回路に接続されかつ前記第2駆動トランジスタ
のゲートによってゲーティングされる第1薄膜トランジ
スタと、前記第2駆動トランジスタのドレイン回路内に
接続され、かつ前記第1駆動トランジスタのゲートによ
ってゲーティングされる第2薄膜トランジスタとで構成
される。
【0008】
【実施例】図3のSRAMセル30は2つのブランチを
有する。左側の前記ブランチは、NMOS駆動トランジ
スタ32、NMOSアクセストランジスタ36、負荷4
0即ちnチャネルディプレションモード薄膜トランジス
タを有する。負荷40の一方の端子、トランジスタ32
のドレイン、及びトランジスタ36のソースがノード3
3に接続されている。ビット線BLがアクセストランジ
スタ36の前記ドレインに接続され、ワード線WLがそ
のゲートに接続されている。右側の前記ブランチは、N
MOS駆動トランジスタ34、NMOSアクセストラン
ジスタ38、及び負荷42即ちnチャネルディプレッシ
ョンモード薄膜トランジスタを有する。負荷42の一方
の端子、トランジスタ34のドレイン及び、トランジス
タ38のソースがノード35に接続されている。ビット
線BLのコンプリメントがアクセストランジスタ38の
ドレインに接続され、かつワード線がそのゲートに接続
されている。電圧VCCが負荷40、42の共通ノード
に供給される。電圧VSSが駆動トランジスタ32、3
4のソースの共通ノードに供給される。
【0009】駆動トランジスタ32、34は交差接続さ
れている。従って、前記右ブランチの駆動トランジスタ
34が前記左ブランチのノード33に於ける電圧によっ
て開閉され、かつ左ブランチの駆動トランジスタ32が
ノード35に於ける電圧によって開閉される。
【0010】左ブランチの負荷40即ち薄膜トランジス
タは、右ブランチの駆動トランジスタ34と同様にして
ゲーティングされる。後述するようなレイアウトのセル
に於ては、両トランジスタ34、40が、左ブランチの
ノード33に於ける電圧に応答する同じゲートによって
ゲーティングされる。ノード33に於ける電圧がロー(
左ブランチの駆動トランジスタ32がオン)の時、薄膜
トランジスタ40がオフであり、かつ左ブランチを流れ
る電流を制限する。この特徴が、SRAMセル30が示
す低い待機電流に貢献している。ノード33に於ける電
圧がハイ(左ブランチの駆動トランジスタ32がオフ)
である時、薄膜トランジスタ40がオンであり、かつ電
流をノード33に供給することができる。薄膜トランジ
スタ40が供給できる電流の大きさは、駆動トランジス
タ32が容易にノード33をプルダウンすることができ
ない程度に十分に大きい。この特徴が、SRAM30が
示す安定性に貢献している。
【0011】右ブランチの負荷42即ち薄膜トランジス
タが、左ブランチの駆動トランジスタ32と同様にして
ゲーティングされる。後述するようなレイアウトのセル
に於ては、両トランジスタ32、34が、右ブランチの
ノード35に於ける電圧に応答する同じゲートによって
ゲーティングされる。従って、メモリセル30の前記左
右ブランチに於てコンプリメント即ち相補的に低い待機
電流及び安定性の強化が達成される。
【0012】図4には、実施例のセル30に関する能動
領域マスク、ポリサイドマスク、ポリIIマスク、埋込
みコンタクトマスク、コンタクト孔マスク、及びポリI
Iドーピングマスクからなる複合レイアウトが図示され
ている。図4のマスクに従って組み立てられる集積回路
の断面図が、図4に於けるF5−F5線及びF6−F6
線に沿った断面に対応して、それぞれ図5及び図6に示
されている。
【0013】図5に断面図示されるSRAMセルの左ブ
ランチの駆動トランジスタ32は、ソース領域102と
、ドレイン領域104と、珪化タングステン部分110
に覆われた第1ポリシリコン部分108を有するゲート
106とを備える。左ブランチの駆動トランジスタ32
のソースの102は、埋込みコンタクト112を介して
第1ポリVSS線308に接続されている(図4参照)
。左ブランチの駆動トランジスタ32のドレイン104
は、埋込みコンタクト116と、珪化タングステン部分
115で覆われた第1ポリシリコン部分114を有する
連続的な導電構造の3個のセグメント118、206、
120と、埋込みコンタクト122とを介して左ブラン
チのアクセストランジスタ36のソース124に接続さ
れている。セグメント118、120が配線セグメント
であるのに対して、セグメント206は、後述するよう
に右ブランチの駆動トランジスタ34のゲート及び左ブ
ランチの薄膜負荷トランジスタ40のゲートとして機能
する。左ブランチのアクセストランジスタ36のゲート
126は、珪化タングステン部分304で覆われた第1
ポリシリコン部分302を有するワード線300のセグ
メントである。左ブランチのアクセストランジスタ36
のドレイン128は、コンタクト孔130を介して図示
されない金属ビット線に接続されている。
【0014】SRAMセル30の右ブランチの駆動トラ
ンジスタ34(断面図示せず)は、ソース領域202と
、ドレイン領域204と、及び珪化タングステン部分1
15で覆われた第1ポリシリコン部分114を有するゲ
ート206とを備える。右ブランチの駆動トランジスタ
34のソース202は、埋込みコンタクト212を介し
て第1ポリVSS線308に接続されている(図4参照
)。右ブランチの駆動トランジスタ34のドレイン20
4が、埋込みコンタクト216を含む共通の能動領域の
ドープド部分を介して右ブランチのアクセストランジス
タ38のソース224に接続されている。右ブランチの
アクセストランジスタ38のゲート226は、珪化タン
グステン部分304で覆われた第1ポリシリコン部分3
02を有するワード線300のセグメントである。右ブ
ランチのアクセストランジスタ36のドレイン228は
、コンタクト孔230を介して金属ビットコンプリメン
ト線306に接続されている。
【0015】左ブランチの駆動トランジスタ32と同じ
電圧で右ブランチの薄膜負荷トランジスタ42をゲーテ
ィングすることによって、低い待機電流と安定性の強化
が達成され、他方、右ブランチの駆動トランジスタ34
と同じ電圧で左ブランチの薄膜負荷トランジスタ40が
ゲーティングされる。図4のレイアウト図に従って組み
立てられるSRAMセル30に於ては、このゲーティン
グ技術が、左側及び右ブランチの薄膜負荷トランジスタ
40、42のドープされていないチャネル領域を第2ポ
リ内に形成し、かつこれらのチャネル領域をそれぞれ右
及び左ブランチの駆動トランジスタ34、32のゲート
の上に配置することによって達成される。右及び左ブラ
ンチの駆動トランジスタ34、32の前記ゲートを、薄
膜負荷トランジスタ40、42の前記チャネル領域と基
板100の前記能動領域との間に挿入することによって
、薄膜負荷トランジスタ40、42の前記チャネル領域
が基板100の前記能動領域によってゲーティングされ
なくなる。
【0016】左ブランチの駆動トランジスタ32の前記
ゲートは、埋込みコンタクト216を介して右ブランチ
の駆動トランジスタ34のドレイン204に接触するセ
グメント132からなる導電構造のセグメント106と
して図示されている。埋込みコンタクト216、従って
ドレイン204も同様に、第2ポリシリコン内に組み立
てられた右ブランチ薄膜負荷トランジスタ42のソース
領域236によって、コンタクト孔234を介して導電
セグメント132に接触している。ソース領域236は
、左ブランチの駆動トランジスタ32のゲート106の
上にある誘電層上に配置され、かつそれによって下側に
位置する基板100の前記能動領域によってゲーティン
グから分離された、ドープされていない第2ポリシリコ
ン部分238に連続している。第5図に示されるように
、ゲート106の前記側壁の厚さ及び前記フォトリソグ
ラフィのアライメント公差の組み合わせによって、チャ
ネル238がゲート106の上面の上方から基板100
の前記能動領域の主要部の上方まで延長することを防止
している場合には、必要に応じてチャネル領域238は
ゲート106より幅広くできる点に注意する。この好ま
しくない場合には、チャネル領域238が左ブランチの
駆動トランジスタ32のソースまたはドレインのいずれ
かよってゲーティングされることになる。第2ポリシリ
コンドレインセグメント240が、右ブランチの薄膜負
荷トランジスタ42のチャネル領域238、及び第2ポ
リシリコンVCC線310に連続している。
【0017】右ブランチの駆動トランジスタ34の前記
ゲートが、同様に埋込みコンタクト116を介して左ブ
ランチの駆動トランジスタ32のドレイン104に接す
るセグメント118からなる導電構造のセグメント20
6として図示されている。また、左ブランチの駆動トラ
ンジスタ32のドレイン104が、コンタクト孔134
を介して導電セグメント120へ、かつそこから導電セ
グメント206、118及び埋込みコンタクト116を
介して、第2シリコン内に組立てられた左ブランチの薄
膜負荷トランジスタ40のソース領域136に接触して
いる。ソース領域136は、右ブランチの駆動トランジ
スタ34のゲート206の上にある誘電層上に配置され
、かつそれによって下側に位置する基板100の前記能
動領域によるゲーティングから分離された、ドープされ
ていない第2ポリシリコン部分138に連続している。 ゲート206の前記側壁の厚さ及び前記フォトリソグラ
フィのアライメント公差の組み合わせによって、十分に
チャネル138がゲート206の上面の上方から基板1
00の前記能動領域の主要領域の上方まで延長すること
が防止されるならば、必要に応じて、チャネル領域13
8はゲート206より幅広にできることに注意する。こ
の好ましくない場合には、チャネル領域138が左ブラ
ンチの駆動トランジスタ32の前記ソースまたはドレイ
ンのいずれかによってゲーティングされることになる。 第2ポリシリコンドレインセグメント140が、左ブラ
ンチの薄膜負荷トランジスタ40のチャネル領域138
、及び第2ポリシリコンVCC線310に連続している
【0018】SRAMセル30の製造には、様々な商業
的に使用されている周知のNMOS及びCMOS方法が
適当である。後述する2ウェルCMOS製法の順序に従
って行われるSRAMセル30の製造が単なる説明のた
めの例示であることは容易に理解される。
【0019】SRAMセル30は、清掃されかつ熱応力
除去酸化物薄膜とそれより厚い窒化シリコン膜で被覆さ
れたN型基板上に形成される。フォトレジストが被着さ
れ、かつ該フォトレジスト及びその下側の窒化シリコン
膜と酸化膜とがパターン形成される。燐の打込みが行わ
れて、集積回路のNウェル領域が得られる。前記フォト
レジストを除去し、かつ前記Nウェル領域を酸化してP
ウェルマスクを形成する。残っている窒化珪素膜及び酸
化層を除去し、かつ硼素の打込みを行って集積回路のP
ウェル領域を形成する。応力除去酸化層及び窒化層が再
形成される。
【0020】能動領域が次のように郭定される。前記酸
化層及び窒化層が適当な能動領域マスク(第4図)でパ
ターン形成され、Pフィールド打込みが行われ、かつ熱
フィールド酸化膜が前記能動領域間に形成される。膜厚
約250オングストロームのゲート酸化膜が前記能動領
域の上に形成される。
【0021】ゲート、配線、能動領域コンタクトのよう
に様々な機能を有する導電構造が次のように形成される
。第7図には、ゲート106と配線及び能動領域コンタ
クト部材118が示されている。ゲート酸化層がパター
ン形成されて参照符号116で示されるような埋込みコ
ンタクトへの埋込み層コンタクト孔が形成される。膜厚
約3000オングストロームの第1ポリシリコン膜を、
例えば米国ロサンゼルスのテルムコ・コーポレイション
(Thermco Corporation )から販
売されているようなLPCVD管のような適当な薄膜形
成装置を615℃の被着温度で用いて、付着させること
ができる。第1ポリシリコン膜は、例えば同じくテルム
コ・コーポレイションから販売されているようなPOC
l3 (オキシ三塩化リン)管のような適当な装置を用
いて、燐で約17.5オーム/□のシート抵抗にドープ
される。この第1ポリシリコン膜からセグメント108
、114が形成される。
【0022】デグレイズ(deglaz)処理及び硫酸
による清掃の後に、膜厚約2000オングストロームの
珪化タングステン膜が、例えば米国カリフォルニア州マ
ウンテンビュウのジーニス・コーポレイション(Gen
us Corporation )から販売されている
ようなCVD反応装置のような適当な薄膜形成装置を用
いて被着される。目標のシート抵抗は約43オーム/□
である。この珪化タングステン膜からセグメント110
及び115が形成される。 集合的にポリサイド(Polycide)として知られ
る珪化タングステン及びポリシリコン層が、前記ポリサ
イドマスク(第4図)に従ってパターン形成されて、参
照符号106、118で示されるのような導電構造が形
成される。例えば約150オングストロームのような十
分な膜厚の酸化層が前記ポリサイド構造によって保護さ
れない全能動領域の上に残される。次に、テルムコ社製
の前記炉を用いて、シリサイドのアニール及び再酸化工
程が900℃で行われ、それによって前記能動領域の上
に約110オングストロームが付加される。
【0023】ソース領域及びドレイン領域が次のように
形成される。2000オングストロームの低温酸化層が
、例えば米国カリフォルニア州サンノゼのアニコン・イ
ンコーポレイテッド(Anicon, Inc.)から
販売されているようなCVD反応装置のような適当な装
置を用いて被着される。この結果得られたLTO膜につ
いて、106、118のようなポリサイド構造の側壁上
の部分を除いて全LTO膜を除去するために、米国カリ
フォルニア州サンタクララのアプライド・マテリアルズ
・インコーポレイテッド(Applied Mater
ials, Inc. )から販売されているようなR
IEエッチング装置モデル8310のような適当な装置
を用いて異方性エッチングが行われる。その結果、側壁
スペーサ404、406、408が得られる。約100
オングストローム+/−100オングストロームの範囲
内の酸化層が、前記ポリサイド構造によって保護されな
い前記能動領域の上に残される。
【0024】Nウェル領域がフォトレジストでマスクさ
れ、かつ燐、砒素またはそれらの両方等の適当なN型ド
ーパントが、ゲート構造、それらのLTO側壁またはフ
ィールド酸化膜によって保護されていないPウェルの領
域内に注入される。例えば、燐と砒素との双方が使用さ
れた場合には、適当なドープ量及びエネルギは、燐の注
入に関してドープ量が1.5E14乃至2.5E14の
範囲内であり、かつエネルギが65KeV乃至75Ke
Vの範囲内である。砒素の注入の場合には、ドープ量が
6E15乃至8E15の範囲内であり、かつエネルギが
60KeV乃至80KeVの範囲内である。前記フォト
レジストが剥されると、新しいフォトレジストが被着さ
れて前記Pウェル領域がマスクされる。ゲート構造、そ
のLTO側壁またはフィールド酸化膜によって保護され
ていない前記Nウェルの領域内に、二フッ化硼素のよう
な適当なP型ドーパントを注入する。ドープ量は3E1
5乃至6E15の範囲内、エネルギは60KeV乃至8
0KeVの範囲内が適当である。前記フォトレジストは
剥される。
【0025】第2ポリの特徴は、第8図に関して次のよ
うに形成される。LTO膜410が、上述したアニコン
社製のCVD反応装置のような適当な装置を用いて約2
000オングストロームの膜厚に被着される。LTO膜
410は、上述したテルムコ社製の炉のような適当な装
置に於て高密度にされる。前記誘電材料及びその厚さを
選択する際に主に考慮すべき点は、駆動トランジスタ3
2、34による薄膜トランジスタ40、42の効果的な
ゲーティングと、駆動トランジスタ32、34の前記ゲ
ートと薄膜トランジスタ42、40の前記チャネルとの
間に於ける前記材料の電気的保全性とである。この時点
でマスク工程が行われて、LTO層410を貫通するコ
ンタクト孔をエッチングする。フォトレジストがパター
ン形成され、かつコンタクト孔234(第6図)のよう
なコンタクト孔が、例えば上述したアプライド・マテリ
アルズ社製のRIEエッチング装置を用いたプラズマエ
チングによって、適当な装置内で高密度LTO層410
をエッチングして形成する。
【0026】次に、例えば上述したテルムコ社製LPC
VD管のような適当な装置を用いて、膜厚約2000オ
ングストロームで第2ポリシリコン膜を被着させる。前
記第2ポリシリコン層の上にフォトレジスト層を被着さ
せ、かつ第4図のポリIIマスクに従って適当にパター
ン形成し、かつ図に於て参照符号40で表されるような
薄膜トランジスタのソース、ドレイン及びチャネルを含
む第2ポリシリコンの特徴を郭定するようにエッチング
する。適当なエッチング技術は、米国カリフォルニア州
フリモントのLAM・リサーチ・コーポレイション(L
AM Research Corporation)か
ら販売されているプラズマエッチング装置モデル490
を用いたプラズマポリエッチングである。第2ポリシリ
コン層124の残余部分は、約150オングストローム
の厚さで再酸化され、前記第2ポリシリコン層の前記残
余部分の将来のソース領域及びドレイン領域のような導
電部分を露出させるようにポリII打込みマスク(第4
図)に従って適当にパターン形成されかつエッチングさ
れるフォトレジスト層410によって覆われる。図に於
て符号238で示されるようなチャネル部分が、フォト
レジスト412によって保護される。ポリII打込みは
、例えばドープ量8.0E15及び50KeVのエネル
ギで燐のような適当なドーパントを用いて行われる。
【0027】ホスホ硼珪酸ガラス(borophosp
hosilicate)(「BPSG」)の層141が
被着されかつ約5500オングストローム乃至7000
オングストローム程度の適当な厚さでリフローされる。 BPSG層414及び必要に応じてその下側の層を貫通
するコンタクト孔230のようなコンタクト孔を形成す
るための様々なエッチング工程の後にマスキング工程が
行なわれる。アルモニウムのような適当な第1金属層が
例えば6500オングストロームのの厚さで被着され、
かつ第5図及び第6図に示されるビットコンプリメント
線306のような配線を形成するように適当にパターン
形成される。次に、図示されない様々な層が被着されて
当該分野に於て周知のように前記チップを平坦化し、第
2金属層を設け、かつ前記チップを表面保護処理(pa
cify)する。
【0028】薄膜負荷トランジスタ40、42の前記チ
ャネルは前記ビット線によるゲーティングを受ける。第
6図に示されるように、ビットコンプリメント線306
が右ブランチの薄膜負荷トランジスタ42のチャネル2
38の上を走っている。ビットコンプリメント線306
がチャネル238に接近していることは、ビットコンプ
リメント線306がロー(LOW )である場合に全く
影響を与えない。リセット(RESET )を効果あら
しめるためにビットコンプリメント線306をハイ(H
IGH)にすると、その効果はメモリセル30の状態に
よって有利であったり不利であったりする。メモリセル
30がリセット(RESET )であると、右ブランチ
の駆動トランジスタ34がオフ(OFF )でチャネル
領域238が導通状態になる。ビットコンプリメント線
306に於けるハイ(HIGH)によって、チャネル領
域238がより一層良好な導通状態となりかつ安定性が
強化される。メモリセル30がセット(SET )の場
合に、右ブランチの駆動トランジスタ34がオン(ON
)であり、かつチャネル領域238が非導通状態になる
。ビットコンプリメント線306に於けるハイ(HIG
H)によってチャネル領域238が導通状態となり、か
つ低待機電流に不利な影響を与える。
【0029】上述した効果は、メモリ全体に亘って測定
した場合に比較的重要でない傾向がある。それにも拘わ
らず、必要に応じて低減させたり排除することができる
。或る方法では、前記ビット線が、薄膜トランジスタ4
0、42の前記チャネル領域の上を通らないように再配
線される。第5図は、ビットコンプリメント線306を
チャネル領域238に関して幾分ずらした状態を示して
いる。ビットコンプリメント線306は、上下方向の重
複を避けかつチャネル238に於けるキャリアのエンハ
ンスメントを最小にするために、チャネル238に関し
て完全にずらすことができる。別の方法では、第9図に
示されるように、導電性セグメント504をビットコン
プリメント線306とチャネル238との間に設け、か
つコンタクト孔502を介して薄膜負荷トランジスタ4
2のソース236に接続する。導電セグメント504は
、LTO酸化膜500の上に被着された第3ポリシリコ
ン層からパターン形成される。ポリサイド及び金属のよ
うな他の導電材料が同様に適当である。導電セグメント
504がチャネル238をビットコンプリメント線30
6から遮蔽し、かつ導電セグメント504及びゲート1
06双方がチャネル238に於けるキャリアのエンハン
スメントを制御する。このようなメモリセルと等価の回
路が第10図に示されており、薄膜負荷トランジスタ5
40、542が実質的に第9図に示される手方で変形さ
れている。或る変形例では、導電セグメント540が電
位Vssに接続される。
【0030】以上本発明について上述した実施例に基づ
いて説明したが、本発明はその技術的範囲内に於て様々
な変形・変更を加えて実施することができる。例えば、
本発明は上述した特定のレイアウトに制限されるもので
はなく、上述した特定の範囲または値のパラメータに限
定されるものでもなく、それらのパラメータ値は当業者
にとって周知のように集積回路デバイスの所望の特徴に
従って変化する。従って、上述の実施例に代わる別の実
施例及び他の様々な変形例や改良が、本発明の技術的範
囲内に於て様々に実施することができる。
【0031】
【発明の効果】本発明によれば、SRAMセルが、上述
したように相補的なレイアウトに構成されて、一方のブ
ランチの駆動トランジスタが他方のブランチの駆動トラ
ンジスタと共にゲーティングされる。また、一方のブラ
ンチの駆動トランジスタがオンであると、他方のブラン
チの駆動トランジスタがオフでありかつ該他方のブラン
チの薄膜トランジスタがオンであるので、該薄膜トラン
ジスタは、該ブランチの駆動トランジスタがそのドレイ
ンノードを容易にプルダウンできない程度に十分な電流
を供給することができる。このため、低い待機電流が得
られ、かつ安定性の強化が図られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】従来の高抵抗SRAMセルを示す概略的な回路
図である。
【図2】図1の負荷抵抗に代えてPMOSトランジスタ
を有する従来の6トランジスタSRAMセルを示す概略
的な回路図である。
【図3】本発明によるSRAMセルを示す概略的な回路
図である。
【図4】図3のSRAMセルの1部分を示すレイアウト
図である。
【図5】図3に示す型式の部分的に完成したSRAMセ
ルの図4のF5−F5線に於ける断面図である。
【図6】図3に示す型式の部分的に完成したSRAMセ
ルの図4のF6−F6線に於ける断面図である。
【図7】SRAMセルの製造の中間段階に於て、図3に
示される型式のSRAMセルを図4のF5−F5線に沿
って示す断面図である。
【図8】SRAMセルの製造の図7と別の中間段階に於
ける図7と同様の断面図ある。
【図9】図4乃至図6に示す型式のSRAMセルの部分
的に完成した状態の変形例を示す断面図である。
【図10】図9のSRAMセルを示す概略的な回路図で
ある。
【符号の説明】
2  SRAMセル 4、6  NMOS駆動トランジスタ 8、10  NMOSアクセストランジスタ12、14
  抵抗 16、18  Pチャネルトランジスタ26  トラン
ジスタ回路 30  SRAMセル 32  NMOS駆動トランジスタ 33  ノード 34  NMOS駆動トランジスタ 35  ノード 36、38  NMOSアクセストランジスタ40、4
2  負荷、nチャネル・ディプレッションモード薄膜
トランジスタ 100  基板 102  ソース領域 104  ドレイン領域 106  ゲート、セグメント 108  第1ポリシリコン部分 110  珪化タングステン部分 112  埋込みコンタクト 114  第1ポリシリコン部分 115  珪化タングステン部分 116  埋込みコンタクト 118、120  セグメント 122  埋込みコンタクト 124  ソース、第2ポリシリコン層126  ゲー
ト 128  ドレイン 132  セグメント 134  コンタクト孔 136  ソース領域 138  チャネル領域、第2ポリシリコン部分202
  ソース領域 204  ドレイン領域 206  ゲート、セグメント 212  埋込みコンタクト 216  埋込みコンタクト 224  ソース 226  ゲート 228  ドレイン 230  コンタクト孔 234  コンタクト孔 236  ソース領域 238  チャネル領域、第2ポリシリコン部分240
  第2ポリシリコン、ドレインセグメント300  
ワード線 302  第1ポリシリコン部分 304  珪化タングステン部分 306  ビットコンプリメント線 308  第1ポリVSS線 310  第2ポリシリコン部分VCC線404、40
6、408  側壁スペーサ410  LTO層、フォ
トレジスト層412  フォトレジスト 414  BPSG層 500  LTO酸化膜 504  導電セグメント 540  導電セグメント、薄膜負荷トランジスタ54
2  薄膜負荷トランジスタ

Claims (20)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  第1及び第2多数キャリア領域とゲー
    トとを有する第1電界効果トランジスタと、第1及び第
    2多数キャリア領域とゲートとを有する第2電界効果ト
    ランジスタとを備え、前記第1及び第2トランジスタが
    交差接続され、それらの前記各第1多数キャリア領域が
    第1電位に接続され、かつ前記各第2多数キャリア領域
    が第2電位に接続されており、前記第1トランジスタの
    前記第1多数キャリア領域と前記第1電位との間に接続
    されたチャネルを有し、かつ前記第2トランジスタと共
    通にゲーティングされる第3電界効果トランジスタと、
    前記第2トランジスタの前記第1多数キャリア領域と前
    記第1電位との間に接続されたチャネルを有し、かつ前
    記第1トランジスタと共通にゲーティングされる第4電
    界効果トランジスタとを更に備えることを特徴とするス
    タティックランダムアクセス・メモリセル。
  2. 【請求項2】  前記第3トランジスタが、主に前記第
    2トランジスタのゲートによってゲーティングされ、か
    つ前記第4トランジスタが、主に前記第1トランジスタ
    のゲートによってゲーティングされることを特徴とする
    請求項1に記載のスタティックランダムアクセス・メモ
    リセル。
  3. 【請求項3】  前記第1及び第2トランジスタがNM
    OSトランジスタであり、かつ前記第3及び第4トラン
    ジスタがそれぞれにゲートとを有する薄膜NMOSトラ
    ンジスタであり、前記第1及び第4トランジスタの前記
    ゲートが共通であり、かつ前記第2及び第3トランジス
    タの前記ゲートが共通であることを特徴とする請求項1
    に記載のスタティックランダムアクセス・メモリセル。
  4. 【請求項4】  前記第1及び第2トランジスタの前記
    第1多数キャリア領域がドレインであり、前記第1及び
    第2トランジスタの前記第2多数キャリア領域がソース
    であり、前記第1電位がVCCであり、かつ前記第2電
    位がVSSであることを特徴とする請求項2に記載のス
    タティックランダムアクセス・メモリセル。
  5. 【請求項5】  前記第1及び第2トランジスタが駆動
    トランジスタであり、前記第3及び第4トランジスタが
    負荷トランジスタであって、ビット線と前記第1トラン
    ジスタの前記第1多数キャリア領域との間に接続され、
    ワード線によって制御される第1アクセストランジスタ
    と、ビットコンプリメント線と前記第2トランジスタの
    第1多数キャリア領域との間に接続され、前記ワード線
    によって制御される第2アクセストランジスタとを更に
    備えることを特徴とする請求項1に記載のスタティック
    ランダムアクセス・メモリセル。
  6. 【請求項6】  電位VSSに接続されたソースと、ド
    レインと、ゲートとを有する第1駆動MOSFETと、
    電位VSSに接続されたソースと、前記第1駆動MOS
    FETのドレインに接続されたゲートと、前記第1駆動
    MOSFETのゲートに接続されたドレインとを有する
    第2駆動MOSFETと、前記第2駆動トランジスタの
    ゲートと共通であるゲートと、前記第2駆動トランジス
    タの前記ドレインに接続されたソースと、電位VCCに
    接続されたドレインとを有する第1薄膜負荷トランジス
    タと、前記第1駆動トランジスタのゲートと共通である
    ゲートと、前記第1駆動トランジスタの前記ドレインに
    接続されたソースと、電位VCCに接続されたドレイン
    とを有する第2薄膜負荷トランジスタと、前記第1駆動
    MOSFETの前記ドレインに接続された第1ソース/
    ドレインと、ビット線に接続された第2ソース/ドレイ
    ンと、ワード線に接続されたゲートとを有する第1アク
    セスMOSFETと、前記第2駆動MOSFETの前記
    ドレインに接続された第1ソース/ドレインと、ビット
    コンプリメント線に接続された第2ソース/ドレインと
    、前記ワード線に接続されたゲートとを有する第2アク
    セスMOSFETとを備えることを特徴とするスタティ
    ックランダムアクセスMOSFETメモリセル。
  7. 【請求項7】  能動領域に配置されたチャネルと、該
    チャネルの上に位置する第1薄膜を含むゲート構造とを
    有する第1駆動トランジスタと、能動領域に配置された
    チャネルと、該チャネルの上に位置する第1薄膜を含む
    ゲート構造とを有する第2駆動トランジスタと、前記第
    2駆動トランジスタの前記ゲートの部分の上に位置する
    領域に制限された第2薄膜からなるチャネルを有する第
    1負荷トランジスタとを備え、前記第1駆動トランジス
    タが、前記第1負荷トランジスタのドープド多数キャリ
    ア領域に導電接続され、かつビット線に制御可能に導電
    接続されたドープド多数キャリア領域を有し、かつ前記
    第1駆動トランジスタの前記ゲートの部分の上に位置す
    る領域に制限された第2薄膜からなるチャネルを有する
    第2負荷トランジスタを更に備え、前記第2駆動トラン
    ジスタが、前記第2負荷トランジスタのドープド多数キ
    ャリア領域に導電接続され、かつビットコンプリメント
    線に制御可能に導電接続されたドープド多数キャリア領
    域を有することを特徴とするスタティックランダムアク
    セスMOSFETメモリセル。
  8. 【請求項8】  前記第2負荷トランジスタの前記チャ
    ネルの下側に位置する前記第1駆動トランジスタの前記
    ゲートの前記部分が前記ゲート全体であり、かつ前記第
    1負荷トランジスタの前記チャネルの下側に位置する第
    2駆動トランジスタの前記ゲートの前記部分が前記ゲー
    ト全体であることを特徴とする請求項7に記載のスタテ
    ィックランダムアクセスMOSFETメモリセル。
  9. 【請求項9】  前記第1及び第2駆動トランジスタの
    各前記ゲート構造の前記第1薄膜がポリサイド(pol
    ycide)であることを特徴する請求項7に記載のス
    タティックランダムアクセスMOSFETメモリセル。
  10. 【請求項10】  前記ポリサイドが、ドープされたポ
    リシリコンの上に位置する珪化タングステンであること
    を特徴する請求項7に記載のスタティックランダムアク
    セスMOSFETメモリセル。
  11. 【請求項11】  前記第1及び第2駆動トランジスタ
    の各前記ゲート構造が、それぞれに側壁を有する第1薄
    膜と、該側壁上に被着されたスペーサとからなることを
    特徴する請求項7に記載のスタティックランダムアクセ
    スMOSFETメモリセル。
  12. 【請求項12】  前記第1及び第2負荷トランジスタ
    の前記各チャネルの前記第2薄膜がポリシリコンである
    ことを特徴とする請求項7に記載のスタティックランダ
    ムアクセスMOSFETメモリセル。
  13. 【請求項13】  前記第1及び第2負荷トランジスタ
    の各ドープド多数キャリア領域が、ドープされた第2薄
    膜であることを特徴とする請求項7に記載のスタティッ
    クランダムアクセスMOSFETメモリセル。
  14. 【請求項14】  前記第1及び第2負荷トランジスタ
    の前記各チャネルの前記第2薄膜がドープされていない
    ポリシリコンであり、かつ前記第1及び第2負荷トラン
    ジスタの前記各ドープド多数キャリア領域の前記第2薄
    膜がドープされたポリシリコンであることを特徴とする
    請求項13に記載のスタティックランダムアクセスMO
    SFETメモリセル。
  15. 【請求項15】  前記第1負荷トランジスタの前記チ
    ャネルの上に位置する前記ビット線と前記第1負荷トラ
    ンジスタの前記チャネルとの間に配置された導電性第3
    薄膜の第1セグメントと、前記第2負荷トランジスタの
    前記チャネルの上に位置する前記ビットコンプリメント
    線と前記第2負荷トランジスタの前記チャネルとの間に
    配置された導電性第3薄膜の第2セグメントとを更に備
    えることを特徴とする請求項7に記載のスタティックラ
    ンダムアクセスMOSFETメモリセル。
  16. 【請求項16】  前記第1セグメントが第2駆動トラ
    ンジスタの前記ゲートに接続され、かつ前記第2セグメ
    ントが前記第1駆動トランジスタの前記ゲートに接続さ
    れていることを特徴とする請求項15に記載のスタティ
    ックランダムアクセスMOSFETメモリセル。
  17. 【請求項17】  前記第1及び第2セグメントが基準
    電位に接続されていることを特徴とする請求項15に記
    載のスタティックランダムアクセスMOSFETメモリ
    セル。
  18. 【請求項18】  前記導電性第3材料がドープされた
    ポリシリコンであることを特徴とする請求項15に記載
    のスタティックランダムアクセスMOSFETメモリセ
    ル。
  19. 【請求項19】  前記導電性第3材料がポリサイドで
    あることを特徴とする請求項15に記載のスタティック
    ランダムアクセスMOSFETメモリセル。
  20. 【請求項20】  前記導電性第3材料が金属であるこ
    とを特徴とする請求項15に記載のスタティックランダ
    ムアクセスMOSFETメモリセル。
JP2411175A 1990-08-15 1990-12-17 スタティックランダムアクセス・メモリセルとスタティックランダムアクセスmosfetメモリセル Pending JPH04233755A (ja)

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US56829690A 1990-08-15 1990-08-15
US07/568,296 1990-08-15

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JP2003060087A (ja) * 2001-08-10 2003-02-28 Mitsubishi Electric Corp 半導体記憶装置
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