JPH0442832B2 - - Google Patents

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JPH0442832B2
JPH0442832B2 JP62120654A JP12065487A JPH0442832B2 JP H0442832 B2 JPH0442832 B2 JP H0442832B2 JP 62120654 A JP62120654 A JP 62120654A JP 12065487 A JP12065487 A JP 12065487A JP H0442832 B2 JPH0442832 B2 JP H0442832B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
semiconductor device
polycrystalline silicon
collector
silicon layer
memory cell
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
JP62120654A
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English (en)
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JPS63285967A (ja
Inventor
Yasuhiro Katsumata
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
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Publication date
Application filed by Tokyo Shibaura Electric Co Ltd filed Critical Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
Priority to JP62120654A priority Critical patent/JPS63285967A/ja
Publication of JPS63285967A publication Critical patent/JPS63285967A/ja
Publication of JPH0442832B2 publication Critical patent/JPH0442832B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10BELECTRONIC MEMORY DEVICES
    • H10B10/00Static random access memory [SRAM] devices
    • H10B10/10SRAM devices comprising bipolar components

Landscapes

  • Bipolar Transistors (AREA)
  • Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
  • Bipolar Integrated Circuits (AREA)
  • Semiconductor Memories (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 [発明の目的] (産業上の利用分野) この発明はバイポーラ型の半導体装置に関する
もので、特にシヨツトキー・バリア・ダイオード
を有する負荷切替型のメモリセルに使用されるも
のである。
(従来の技術) 一般に、半導体記憶装置を高速動作させるため
には、メモリセルを大きな読出し電流IRで作動せ
しめ、メモリセル、メモリセルアレイ、センス回
路等における各ノードを高速で充放電する必要が
ある。一方、半導体記憶装置の大容量化を図るた
めには、情報を保持するために全てのメモリセル
に常時流す情報保持電流Istをできるだけ小さく
し、消費電力の低減を図る必要がある。換言すれ
ば、上記読出し電流IRと情報保持電流Istの比を大
きくとれるメモリセルが高速化と大容量化を両立
させ得るといえる。
ところで従来、高速化を図れる半導体記憶装置
として、IEEE INTERNATIONAL SOLID−
STATE CIRCUITS CONFERENCE(1979年)
におけるM.Inadachi等による“A 6ns 4Kb
Bipolar RAM using Switched Load Resistor
Memory Cell”、同じくIEEE
INTERNATIONAL SOLID−STATE
CIRCUITS CONFERENCE(1983年)のJ.
Nokubo等による“A 4.5ns Access Time1K
×4b ECL RAM”に第2図に示すような回路構
成のメモリセルが提案されている。このメモリセ
ルはシヨツトキー・バリア・ダイオード(以下
SBDと略称する)を用いて負荷の大きさを切替
える方式のメモリセルで、ベース、コレクタ間が
クロスカツプルに接続されたマルチエミツタトラ
ンジスタTr1、Tr2、これらトランジスタTr1
Tr2の各コレクタと端子10間にそれぞれ接続さ
れる高抵抗素子RH1、RH2、上記トランジスタ
Tr1、Tr2の各コレクタと端子10間にそれぞれ
直列接続される低抵抗素子RL1とSBD1およびRL2
とSBD2とから構成されている。そして、非選択
時には情報保持電流Istが記憶情報に応じて高抵
抗素子RH1あるいはRH2側に流れるが、これによ
る電圧降下「Ist×RH」は小さいのでSBD1あるい
はSBD2は導通しない。これに対し、選択されて
読出し電流IRが流れると記憶情報に応じてSBD1
あるいはSBD2が導通し、読出し電流IRの大部分
は低抵抗素子RL1またはRL2側を流れるようにな
る。つまり、読出し電流IRが流れることにより抵
抗RH1、RH2とRLl、RL2との切替えが自動的に行な
われる。なお、上記読出し電流と情報保持電流の
比IR/Istは、抵抗素子RH1、RH2とRL1、RL2との
抵抗値の設定により広範囲に選択できる。
第3図は、上記第2図に示したメモリセルにお
けるトランジスタTr1、抵抗素子RH1、RL1および
シヨツトキー・バリアダイオードSBD1の断面構
成図である。第3図において、11はp-型のシ
リコン基板、12は低抗素子RL1となるn+型の埋
込み層、131,132はn-型のエピタキシヤル層
で、エピタキシヤル層131がトランジスタTr1
のコレクタ領域となる。また、14,14は素子
分離用のフイールド酸化膜、15は高抵抗素子
RH1となるp-型の拡散層、161はp型のベース領
域、162はp型のコンタクト領域、17,17
はn+型のエミツタ領域、18はベース電極、1
9,19はエミツタ電極、20は上記n-型のエ
ピタキシヤル層131との接合によりSBD1を形成
するシヨツトキー・メタルである。
しかし、上記のような構成では、SBD1と高抵
抗素子RH1をシリコン基板11の表面に形成して
いるため、メモリセルのパターン面積が大きくな
つて大容量化を妨げる要因となる。しかも、上記
負荷切替用のSBD1、SBD2は、α線によるソフ
ト・エラー等を防ぐためにシヨツトキー・バリア
の接合容量を大きく取る必要あり、ある程度大き
な面積を必要とする。また上記IR/Istの比を大き
く取るためには高抵抗RH1、RH2の抵抗値を大き
く設定しなければならず、p-型拡散層15にも
大きな面積が必要である。このためますます大容
量化が困難となる。
(発明が解決しようとする問題点) 上述したように、従来のSBD負荷切替型のメ
モリセルは、SBDと高抵抗素子をシリコン基板
の表面に形成しているため、メモリセルのパター
ン面積が大きくなつて大容量化が困難な欠点があ
る。また、ソフト・エラーに対する耐性を確保す
るためにも微細化には限度がある。
この発明は上記のような事情に鑑みてなされた
もので、その目的とするところは、高速動作性を
損うことなくメモリセルのパターン面積を縮小し
て大容量化を図れるとともに、微細化してもソフ
ト・エラー耐性を向上できる半導体装置を提供す
ることである。
[発明の構成] (問題点を解決するための手段と作用) すなわち、この発明においては、上記の目的を
達成するために、シヨツトキー・バリア接合上に
絶縁膜を形成し、この絶縁膜上に多結晶シリコン
層から成る高抵抗素子を形成している。
このような構成では、シヨツトキー・バリア・
ダイオードと高抵抗素子とを積層形成しているの
で、従来のようにシヨツトキー・バリア・ダイオ
ードと高抵抗素子とを同一平面上に形成するもの
に比べてメモリセルのパターン面積を縮小でき
る。また、シヨツトキー・バリア・ダイオード上
に高抵抗素子が形成されており、この高抵抗素子
でシヨツトキー・バリア・ダイオードを保護でき
るので、接合容量を大きく設定することなくソフ
ト・エラー耐性を向上できる。
(実施例) 以下、この発明の一実施例について図面を参照
して説明する。第1図a〜cはメモリセルの構成
を示すもので、a図はパターン平面図、b図はa
図のX−X′線に沿つた断面構成図、c図はa図
のY−Y′線に沿つた断面構成図である。この第
1図の構成は、回路的には前記第2図と同じにな
つている。第1図において、21はp-型のシリ
コン基板、22は抵抗素子RL1としてのn+型の埋
込み層、231,232はn-型のエピタキシヤル層
で、エピタキシヤル層231がトランジスタTr1
のコレクタ領域となる。24はコレクタ抵抗低減
用のn+型拡散層、25,25は素子分離用のフ
イールド酸化膜、26はベース引出し電極、27
は外部ベース領域(p+型)、281,282はシヨ
ツトキー・メタルで、シヨツトキー・メタル28
と上記n-型のエピタキシヤル層232とによつて
SBD1が形成される。また、29は高抵抗素子
RH1としての多結晶シリコン層、30はSBD1
アノードを端子10に接続するための金属電極、
31はトランジスタTr1のベースとトランジスタ
Tr2のコレクタを接続するためのポリシリコン配
線、32,32は上記ポリシリコン配線31と同
一のポリシリコン層から成るエミツタ電極、3
3,33はp型ベース領域、34,34はn+
エミツタ領域、35は上記ポリシリコン配線31
と同一のポリシリコン層から成るコレクタ電極
で、この構造は以下に記すようにして形成され
る。
まず、p型のシリコン基板21上に選択的に
n+型の埋込み層22を形成した後、エピタキシ
ヤル成長法により全面にn-型の単結晶シリコン
層(エピタキシヤル層)231,232を形成す
る。また、コレクタ電極35の形成予定領域の一
部の領域下にはn+型拡散層24を形成すること
によりコレクタ抵抗を低減する。
次に、素子分離を行なう。この素子分離方法と
しては種々の方法があり、ここでは埋込みのフイ
ールド酸化膜25によつて素子分離を行なつた例
を示している。続いて、ベース引出し電極26を
多結晶シリコン層により形成する。そして、この
ベース取出し電極26にボロン等のp型拡散源と
なる不純物イオンを注入し、このベース引出し電
極26を拡散源としてp型の不純物を拡散して外
部ベース領域27を形成する。次に、n-型エピ
タキシヤル層232上とベース引出し電極26上
の絶縁膜の一部に開口を形成し、エピタキシヤル
層232上およびベース引出し電極26上にシヨ
ツトキー・メタル281・282をそれぞれ形成
し、このシヨツトキー・メタル281と上記エピ
タキシヤル層232とでシヨツトキー接合を形成
する。上記シヨツトキー・メタル281,282
しては、後処理のことを考えるとTi、W等の高
融点金属、PtSi、TiSi2WSi2、MoSi2等の高融点
シリサイドが望ましい。この際、ベース引出し電
極26を高濃度の多結晶シリコン層で形成してい
るので、ベース引出し電極26とシヨツトキー・
メタル282の間で良好なオーミツクコンタクト
が得られる。
次に、シヨツトキー・メタル電極281,282
上の絶縁膜の一部に開口を形成し、これらの電極
281,282上に多結晶シリコン層29を形成す
る。そして、この多結晶シリコン層29に例えば
ボロンを加速電圧35KeV、ドーズ量1×1013/cm2
の条件でイオン注入してシート抵抗が数KΩの高
抵抗素子RH1を得る。
更に、エミツタ形成予定領域およびコレクタ形
成予定領域上の絶縁膜に開口を形成し、エミツタ
電極32,32をn+型の多結晶シリコン層で形
成するとともに、コレクタ抵抗低減用のn+型拡
散層24とベース引出し電極26上のシヨツトキ
ー・メタル282との間の配線31を同一のn+
多結晶シリコン層で形成した後、このn+型多結
晶シリコン層(エミツタ電極32)を拡散源とし
てn+型の拡散層から成るエミツタ領域34,3
4を形成することによつてメモリセルが完成す
る。なお、上記配線(n+型の多結晶シリコン層)
31とベース引出し電極26との間には、シヨツ
トキー・メタル282が介在されているので良好
なオーミツクコンタクトが得られる。
このような構成によれば、シヨツトキー接合上
に絶縁膜を形成し、この絶縁膜上に多結晶シリコ
ン層から成る高抵抗素子を形成しているので、シ
リコン基板21の表面に形成した拡散層で高抵抗
素子を形成する従来のメモリセルに比してパター
ン面積の縮小を図れる。また、シヨツトキー・バ
リア・ダイオード上に高抵抗素子が形成されてお
り、この高抵抗素子でシヨツトキー・バリア・ダ
イオードを保護できるので、接合容量を大きく設
定することなくソフト・エラー耐性を向上でき
る。さらに、npnトランジスタの各電極の引出し
に多結晶シリコン層を用い、この多結晶シリコン
層をメモリセル間の配線に用いているのでこの配
線部も抵抗として用いることができ高抵抗素子
RHの抵抗値を大きくできる。
なお、上記実施例では多結晶シリコン層により
ベース引出し電極26およびエミツタ電極32,
32を形成したが、多結晶シリコンの代わりに
MoSi2、TiSi2、WSi2等の金属ポリサイドや高融
点金属を使用すれば配線抵抗を低減でき、更に性
能を向上できる。
[発明の効果] 以上説明したようにこの発明によれば、高速動
作性を損うことなくメモリセルのパターン面積を
縮小して大容量化を図れるとともに、微細化して
もソフト・エラー耐性を向上できる半導体装置が
得られる。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の一実施例に係わる半導体装
置について説明するための図、第2図および第3
図はそれぞれ従来の半導体装置について説明する
ための図である。 26……ベース引出し電極、282……シヨツ
トキー・メタル電極、29……多結晶シリコン層
(高抵抗素子)、31……ポリシリコン配線、3
2,32……エミツタ電極。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 バイポーラトランジスタと、このバイポーラ
    トランジスタの負荷として働くシヨツトキー・バ
    リア・ダイオードとを有する半導体装置におい
    て、シヨツトキー・バリア・ダイオードを形成す
    るシヨツトキー・メタル電極上に形成される絶縁
    膜と、この絶縁膜上に形成され上記シヨツトキ
    ー・バリア・ダイオードから上記バイポーラトラ
    ンジスタへ流れる電流を低減するための抵抗素子
    とを具備することを特徴とする半導体装置。 2 前記シヨツトキー・バリア・ダイオードは、
    負荷切替型メモリセルの負荷であり、前記抵抗素
    子は高抵抗値を有する多結晶シリコン層から成る
    ことを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の半
    導体装置。 3 前記負荷切替型メモリセルを構成する一対の
    トランジスタのベース、コレクタ、エミツタをそ
    れぞれ多結晶シリコン層を用いて導出し、この多
    結晶シリコン層をこれら一対のトランジスタ間の
    コレクタとベースとをそれぞれ相互接続するため
    の配線として用いることを特徴とする特許請求の
    範囲第2項記載の半導体装置。 4 前記負荷切替型メモリセルを構成する一対の
    トランジスタのベース、コレクタ、エミツタをそ
    れぞれ高融点金属あるいは金属ポリサイド層を用
    いて導出することを特徴とする特許請求の範囲第
    2項記載の半導体装置。 5 前記ベース導出用の多結晶シリコン層とエミ
    ツタ、コレクタ導出用配線との間でオーミツクコ
    ンタクトを得るために、シヨツトキー・バリア・
    ダイオードを形成するためのシヨツトキー・メタ
    ル電極と同一の金属層を用いることを特徴とする
    特許請求の範囲第3項記載の半導体装置。
JP62120654A 1987-05-18 1987-05-18 半導体装置 Granted JPS63285967A (ja)

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JPS6098902U (ja) * 1983-12-09 1985-07-05 富士電気化学株式会社 誘電体フイルタ

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