JPH05299608A - 半導体装置 - Google Patents

半導体装置

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JPH05299608A
JPH05299608A JP4104234A JP10423492A JPH05299608A JP H05299608 A JPH05299608 A JP H05299608A JP 4104234 A JP4104234 A JP 4104234A JP 10423492 A JP10423492 A JP 10423492A JP H05299608 A JPH05299608 A JP H05299608A
Authority
JP
Japan
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drain
type
transistor
mos
source
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP4104234A
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English (en)
Inventor
Toshiyuki Shimizu
俊行 清水
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NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
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Publication date
Application filed by NEC Corp filed Critical NEC Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 半導体装置を構成するセルの2つのノードに
付加する抵抗のバラツキを小さくし、動作を安定化す
る。 【構成】 駆動MOS型トランジスタのゲート電極3と
転送MOS型トランジスタ4との距離dによって抵抗長
が自己整合的に抵抗長が決まる。抵抗はポリシリコン
9、n- 抵抗層10により構成される。またゲート電極
3はポリシリコン9を介して転送MOS型トランジスタ
のドレインまたはソースと電気的に接続される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は半導体装置に関し、特に
スタティック型メモリセルからなる半導体装置の構造に
関する。
【0002】
【従来の技術】半導体基板、例えばシリコン半導体基板
上に形成される集積回路は、高密度、大容量化の一途を
辿っている。特にSRAMのような集積回路の場合、4
Mビットから16Mビットないしそれ以上へと集積度が
増大し大規模化しており、かつ高速化、低消費電力化が
図られている。このような大規模な集積回路は、多くの
素子を1チップ上に形成する必要がある一方、製品のコ
ストや歩留まりの観点からそのチップサイズを縮小し極
力小さくする必要がある。このようなチップサイズの縮
小においてはメモリセルサイズをいかに小さくするかが
鍵である。
【0003】従来用いられているSRAMメモリセルの
回路を図14に例示した。即ち図14において、Nチャ
ネルMOS型トランジスタT1のドレインは節点N1
に、ゲートは節点N2に、ソースは接地電位にそれぞれ
接続される。負荷素子Z1が節点N1と電源VDDの間に
接続されており、これはNチャネルMOS型トランジス
タT1と共に第1のインバータを形成する。またNチャ
ネルMOS型トランジスタT2のドレインは節点N2
に、ゲートは節点N1に、ソースは接地電位にそれぞれ
接続される。負荷素子Z2が節点N2と電源VDDの間に
接続されており、これはNチャネルMOS型トランジス
タT2と共に第2のインバータを形成する。そして、N
チャネルMOS型トランジスタT1、T2は駆動MOS
型トランジスタであって、上記の第1,第2のインバー
タによりフリップフロップ回路が形成される。
【0004】一方、NチャネルMOS型トランジスタT
3のドレインはビット線B、ゲートはワード線W、ソー
スは節点N1にそれぞれ接続される。またNチャネルM
OS型トランジスタT4のドレインはビット線X、ゲー
トはワード線W、ソースは節点N2にそれぞれ接続され
る。これらNチャネルMOS型トランジスタT3,T4
はワード線Wによってビット線B、X−節点N1,N2
間の導通を制御する転送MOS型トランジスタである。
【0005】図14の回路を半導体基板上に実現する
際、高密度を要求される製品では、NチャネルMOS型
トランジスタT1〜T4の4素子を半導体基板の主表面
に直接形成するとともに、負荷素子Z1,Z2として絶
縁膜の上にポリシリコンをチャネルとするPチャネル薄
膜トランジスタ(THIN FILM TRANSISTOR:以下「TF
T」と称す。)を積層した姿態に用いる技術が使用され
ている。
【0006】またNチャネルMOS型トランジスタT1
〜T4を形成する際には、図15に示すように、転送M
OS型トランジスタのソース(またはドレイン)30
は、埋め込みコンタクト31によってゲート電極3と接
続する構造が用いられている。即ち、ゲート電極3の直
下に形成されたn+ 拡散層32とソース30が電気的
接続される構造が採られている。
【0007】ところで負荷素子としてTFTを用いる技
術は、高集積度の大規模メモリ素子の歩留まりを向上さ
せる点において極めて有効な手段であるが、低電力化、
信頼性向上のために電源電圧の低下が必要とされてお
り、このためSRAM等のセルでは、電源電圧の低下に
従ってセルの動作安定が確保しにくくなっている。この
問題を解決するための手法のひとつとしてTFTのON
電流を上げる方法があるが、TFTの能力は未だ十分で
はない。
【0008】他の手法としては、駆動MOS型トランジ
スタと転送MOS型トランジスタの能力比を実効的に上
げるために、駆動MOS型トランジスタのドレインと転
送MOS型トランジスタのソースまたはドレインの間に
抵抗を挿入し、実効的に駆動MOS型トランジスタと転
送MOS型トランジスタの能力比を高める方法がある。
そしてこの手法は、セルサイズを大きくすることなくセ
ルの動作マージンを広げることができるので、高集積、
高密度のSRAMセル技術として大変有効である。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】上記の通り従来の半導
体装置では、埋め込みコンタクトを介して節点とゲート
電極を接続しているが、基板に掘れが生じたり、あるい
はn+ 拡散層の横方向拡散などによって抵抗長が安
定しないなどの欠点があり、プロセスに起因する寸法の
ずれは免れない。このため、抵抗値の制御が難しく、左
右の駆動MOS型トランジスタと転送MOS型トランジ
スタの能力比に偏差が生じてしまう結果、抵抗を挿入し
たにもかかわらず最低動作電位(VCCmin )が下がらな
いという問題点があった。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、第1導
電型の半導体基板またはウェル内に形成された、ゲート
電極とドレインを互いに交差接続した一対の第2導電型
駆動MOS型トランジスタと、前記一対の駆動MOS型
トランジスタのドレインをそれぞれのソースまたはドレ
インに接続した一対の第2導電型転送MOS型トランジ
スタと、前記駆動MOS型トランジスタのドレイン、ゲ
ート電極及び電源配線が各々ドレイン、ゲート及びソー
スに接続されている第2導電型MOS型トランジスタを
有し、かつ前記転送MOS型トランジスタのソースまた
はドレインと前記駆動MOS型トランジスタのドレイン
が接続され、接点に抵抗が形成される半導体装置におい
て、前記転送MOS型トランジスタのソースまたはドレ
インと前記駆動MOS型トランジスタのドレイン間に形
成される抵抗長がそれぞれのゲート電極間隔により自己
整合的に定まることを特徴とする半導体装置が得られ
る。
【0011】また本発明によれば、上記半導体装置にお
いて、他方の駆動MOS型トランジスタのゲート電極と
転送MOS型トランジスタのソースまたはドレインの接
続は前記抵抗体の一部である導電層により行われること
を特徴とする半導体装置が得られる。
【0012】
【作用】上記のようにゲート電極間の抵抗長さ(拡散層
の幅)を自己整合的に定めることで、プロセスに起因す
る寸法のずれを低減でき、抵抗のバラツキを低減でき
る。
【0013】
【実施例】以下に本発明の実施例を説明する。図1に本
発明の実施例に係わるSRAMメモリセルを示した。こ
のSRAMメモリセルは、駆動MOS型トランジスタの
ゲート電極3であり、また4は転送MOS型トランジス
タのゲート電極である。距離dは、ゲート電極3,4間
において自己整合的に決まる抵抗長である。この抵抗
は、ポリシリコン9、n- 抵抗層5、及びn- 抵抗層1
0により形成されまた転送MOS型トランジスタのソー
スまたはドレインは、駆動MOS型トランジスタのゲー
ト電極3とポリシリコン9を介して電気的に接続されて
いる。
【0014】図2〜9は、図1に示した実施例のSRA
Mメモリセル構造を形成するための製作工程を説明した
もので、半導体基板にnチャネル型メモリセルを形成す
る場合を例示したものである。尚、pチャネル型メモリ
セルを形成する場合は、単にnをpに置き換えればよい
ことは言うまでもない。
【0015】即ちこの場合には、図2の通り、P型導電
性を有するシリコン基板またはPウェル領域上に素子分
離酸化膜1を形成し、拡散層2領域を形成した後、n型
の導電性を有するゲート電極3,4を形成する。ここ
で、ゲート電極3はドライバトランジスタ(駆動MOS
トランジスタ)のゲート電極に、またゲート電極4はア
クセストランジスタ、即ちワード線の電極に各々なるも
のである。ゲート電極は導電層の上部に絶縁膜を有する
姿態に形成されるのがよい。
【0016】次いで図3を参照して、トランジスタ構造
をLDD(Lightly Doped Drain )とするために、1E
13cm-2〜5E13cm-2のリンをイオン注入する。
この工程によって、n- 層5が形成される。次に絶縁膜
を形成しエッチバックを行って、サイドウオール6を形
成する。また、所定の位置のゲート電極3上部の絶縁膜
を除去し、図4の通り開口部7を設ける。次に、別のレ
ジスト露光工程とエッチング工程により抵抗形成領域の
絶縁膜を除去し、図5、6の通り開口部8を設ける。
【0017】上記の開口部7はゲート電極3及び4にま
たがる。またこの工程に於て露出する拡散層2は、ゲー
ト電極3及び4の間隔にて決定される。これらはマスク
上同一工程にて形成されるため、プロセスにより対称位
置の拡散層の長さもほぼ同一にすることができる。この
際、図6のように。ゲート電極4の絶縁膜は除去されな
い姿態に形成する必要がある。尚、サイドウオール6は
除去してもしなくてもよい。
【0018】次にポリシリコン9を形成し、所定の形状
にパターニングする。ポリシリコン9にはリンまたはヒ
素等の不純物がイオン注入などの方法により導入され
る。注入量は2E15cm-2〜1E14cm-2程度あれ
ば良い。ここで導入された不純物は後の熱処理によりポ
リシリコン9及び拡散層2に拡散され、図7の通り、n
- 抵抗層10を形成する。抵抗はn- 抵抗層5、n-
抗層10及びポリシン9により形成される。抵抗値はシ
ート抵抗値として1kΩ〜20kΩの値になる。尚、ゲ
ート電極4上には絶縁膜が残されているために、ゲート
電極4とポリシリコン9の間は電気的絶縁が保たれてい
る。またポリシリコン9は抵抗体としてのみでなく、後
工程にて形成するTFTのゲート電極としての役割を兼
ねさせてもよい。即ちこの場合には、図8のごとく他方
のゲート電極3上にまでポリシリコン9を延在させる構
成とすれば良い。
【0019】次に図9のように、コンタクト穴11を開
口し、TFTのボディポリシリコン12を形成し、ボデ
ィポリシリコン12中にソースまたはドレインとなる不
純物を形成することにより、ポリシリコンをゲート電極
とするトランジスタが形成される。次いでビットコンタ
クト13を形成し、アルミ配線14を形成することによ
りSRAMメモリセルが形成される。そして、上記のよ
うに構成される実施例の半導体装置によれば、ゲート電
極3及び4間の拡散層の幅は自己整合的に決まるため、
プロセスに起因する寸法のずれを低減できる。この結
果、抵抗値の制御、特にバラツキを低減できる。
【0020】図10〜13により本発明の第2の実施例
を説明する。この実施例は、TFTのゲートポリシリコ
ン下を平坦化した工程を例に採ったものである。この第
2の実施例は、開口部8を設ける工程は、第1の実施例
と同様である。そしてこのような開口部を設けた後、図
10のようにポリシリコン9を形成し、また不純物を第
1の実施例と同様に導入した後、ポリシリコン9をパタ
ーニングする。次いで図11のように平坦化膜23によ
り表面を平坦化した後、コンタクト穴21を開口し、ポ
リシリコン22を形成し、TFTゲートとする。
【0021】更に、図12のように、コンタクト穴11
を開口し、またTFTのボディポリシリコン12を形成
し、更にボディポリシリコン中にソースまたはドレイン
となる不純物を形成することにより、ポリシリコン9を
ゲート電極とするトランジスタが形成される。次に、図
13の通り、ビットコンタクト13を形成し、アルミ配
線14を形成することによりSRAMメモリセルが形成
される。そして本発明の実施例の構造を採れば、平坦化
工程が入っても、抵抗形成は阻害されることがなく、従
って安定でバラツキの少ない抵抗値が得られる。
【0022】
【発明の効果】以上の通り本発明によれば、ゲート電極
間の抵抗長幅は自己整合的に決まるため、プロセスに起
因する寸法のずれを低減でき、これによって抵抗のバラ
ツキを低減できる。このため抵抗のバラツキに起因する
最低動作電位の上昇を抑えることができ、低電圧電源動
作可能な半導体装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の半導体装置の第1の実施例のSRAM
メモリセルの製造工程の説明図である。
【図2】図1のSRAMメモリセルの製造工程の説明図
である。
【図3】図1のSRAMメモリセルの製造工程の説明図
である。
【図4】図1のSRAMメモリセルの製造工程の説明図
である。
【図5】図1のSRAMメモリセルの製造工程の説明図
である。
【図6】図1のSRAMメモリセルの製造工程の説明図
である。
【図7】図1のSRAMメモリセルの製造工程の説明図
である。
【図8】図1のSRAMメモリセルの製造工程の説明図
である。
【図9】図1のSRAMメモリセルの製造工程の説明図
である。
【図10】本発明の半導体装置の第2の実施例のRAM
メモリセルの製造工程の説明図である。
【図11】図10のSRAMメモリセルの製造工程の説
明図である。
【図12】図10のSRAMメモリセルの製造工程の説
明図である。
【図13】図10のSRAMメモリセルの製造工程の説
明図である。
【図14】SRAMメモリセルの構成を示した回路図で
ある。
【図15】図14の回路を半導体基板上に実現するため
の構造を示した説明図である。
【符号の説明】
1 素子分離酸化膜 2 拡散層 3、4 ゲート電極 5、10 n- 抵抗層 6 サイドウオール 7、8 開口部 9、22 ポリシリコン 11、21 コンタクト穴 12 ボディポリシリコン 13 ビットコンタクト 14 アルミ配線 20 絶縁膜 23 平坦化膜 30 ソース 31 埋め込みコンタクト 32 n+ 拡散層

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 第1導電型の半導体基板またはウェル内
    に形成された、ゲート電極とドレインを互いに交差接続
    した一対の第2導電型駆動MOS型トランジスタと、前
    記一対の第2導電型駆動MOS型トランジスタのドレイ
    ンをそれぞれのソースまたはドレインに接続した一対の
    第2導電型転送MOS型トランジスタと、前記駆動MO
    S型トランジスタのドレイン、ゲート電極及び電源配線
    が各々ドレイン、ゲート及びソースに接続されている第
    2導電型MOS型トランジスタを有し、かつ前記転送M
    OS型トランジスタのソースまたはドレインと前記駆動
    MOS型トランジスタのドレインが接続され、接点に抵
    抗が形成される半導体装置において、転送MOS型トラ
    ンジスタのソースまたはドレインと駆動MOS型トラン
    ジスタのドレイン間に形成される抵抗長がそれぞれのゲ
    ート電極間隔により自己整合的に定まることを特徴とす
    る半導体装置。
  2. 【請求項2】 第1導電型の半導体基板またはウェル内
    に形成された、ゲート電極とドレインを互いに交差接続
    した一対の第2導電型駆動MOS型トランジスタと、前
    記一対の第2導電型駆動MOS型トランジスタのドレイ
    ンをそれぞれのソースまたはドレインに接続した一対の
    第2導電型転送MOS型トランジスタと、前記駆動MO
    S型トランジスタのドレイン、ゲート電極及び電源配線
    が各々ドレイン、ゲート及びソースに接続されている第
    2導電型MOS型トランジスタを有し、かつ前記転送M
    OS型トランジスタのソースまたはドレインと前記駆動
    MOS型トランジスタのドレインが接続され、接点に抵
    抗が形成される半導体装置において、転送MOS型トラ
    ンジスタのソースまたはドレインと駆動MOS型トラン
    ジスタのドレイン間に形成される抵抗長がそれぞれのゲ
    ート電極間隔により自己整合的に定まり、他方の駆動M
    OS型トランジスタのゲート電極と転送MOS型トラン
    ジスタのソースまたはドレインの接続は前記抵抗体の一
    部である導電層により行われることを特徴とする半導体
    装置。
JP4104234A 1992-04-23 1992-04-23 半導体装置 Withdrawn JPH05299608A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08125137A (ja) * 1994-10-28 1996-05-17 Nec Corp 半導体記憶装置

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08125137A (ja) * 1994-10-28 1996-05-17 Nec Corp 半導体記憶装置

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Effective date: 19990706