JPH0645608A - Thin-film transistor and semiconductor memory device using it - Google Patents

Thin-film transistor and semiconductor memory device using it

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Publication number
JPH0645608A
JPH0645608A JP4199329A JP19932992A JPH0645608A JP H0645608 A JPH0645608 A JP H0645608A JP 4199329 A JP4199329 A JP 4199329A JP 19932992 A JP19932992 A JP 19932992A JP H0645608 A JPH0645608 A JP H0645608A
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JP
Japan
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film
polycrystalline silicon
tft
silicon film
transistor
Prior art date
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Pending
Application number
JP4199329A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Fumihiko Hayashi
文彦 林
Shinji Obara
伸治 小原
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.)
NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by NEC Corp filed Critical NEC Corp
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Publication of JPH0645608A publication Critical patent/JPH0645608A/en
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Abstract

PURPOSE:To increase a resistant property to an alpha-ray soft error or a node leak by a method wherein a capacity between two storage nodes is increased and the ON current of a TFT is increased in an SRAM memory cell wherein, when a polycrystalline silicon film for a channel for the TFT is made thin and an OFF current is reduced, a reduction in the ON current caused due to a sheet resistance layer is prevented and the TFT is used as a load. CONSTITUTION:An N-type polysilicon film 3a to be used as a channel for a TFT is formed under a gate electrode 7a for the TFT via a gate oxide film 6 for the TFT, and an N-type polysilicon film 9s is formed on the gate electrode 7a for the TFT via a gate oxide film 8 for the TFT. When the TFT is turned on, a capacity element is formed between the gate electrode 7a for the TFT and the N-type polysilicon films 3a, 9a, and an ON current is supplied from both of the N-type polysilicon films 3a, 9a. As a result, it is possible to increase a resistant property to an alpha-ray soft error or a node leak.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は薄膜トランジスタおよび
それを負荷素子として用いた半導体記憶装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a thin film transistor and a semiconductor memory device using the thin film transistor as a load element.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来のMOS型薄膜トランジスタ(以下
TFTと記す)について図2を参照して説明する。
2. Description of the Related Art A conventional MOS type thin film transistor (hereinafter referred to as TFT) will be described with reference to FIG.

【0003】図2に示すように、シリコン基板1の表面
にCVD法により厚さ50〜100nmの酸化シリコン
膜2が形成されている。酸化シリコン膜2の表面に公知
の手段により厚さ100〜150nmの多結晶シリコン
膜からなるゲート電極3が形成されている。ゲート電極
3形成後にCVD法により酸化シリコン膜を15〜35
nmの厚さに設けてゲート絶縁膜4を形成する。この
後、TFTのチャネル部用にCVD法により多結晶シリ
コン膜5を20〜40nmの厚さに形成し、イオン注入
法により多結晶シリコン膜5にリンを1×1012cm-2
〜1×1013cm-2のドーズ量で導入した後にフォトレ
ジスト膜を使用して多結晶シリコン膜5の所望する領域
にイオン注入にてボロンを導入し、熱処理を行ないTF
Tのドレイ領域6とソース領域7を形成する。しかる後
に図には示していないが層間絶縁膜,配線用金属膜等を
形成すればTFTが完成する。
As shown in FIG. 2, a silicon oxide film 2 having a thickness of 50 to 100 nm is formed on the surface of a silicon substrate 1 by a CVD method. A gate electrode 3 made of a polycrystalline silicon film having a thickness of 100 to 150 nm is formed on the surface of the silicon oxide film 2 by a known means. After forming the gate electrode 3, a silicon oxide film is formed by CVD to a thickness of 15 to 35.
The gate insulating film 4 is formed with a thickness of nm. After that, the polycrystalline silicon film 5 is formed to a thickness of 20 to 40 nm for the channel portion of the TFT by the CVD method, and phosphorus is added to the polycrystalline silicon film 5 by the ion implantation method at 1 × 10 12 cm −2.
After being introduced at a dose amount of ˜1 × 10 13 cm −2 , boron is introduced into a desired region of the polycrystalline silicon film 5 by ion implantation using a photoresist film, and heat treatment is performed to perform TF.
A drain region 6 and a source region 7 of T are formed. Then, although not shown in the figure, a TFT is completed by forming an interlayer insulating film, a wiring metal film, and the like.

【0004】このようなTFTをCMOS SRAMの
負荷素子として使用すると高集積化に有利であり、注目
されている。
When such a TFT is used as a load element of a CMOS SRAM, it is advantageous for high integration, and is attracting attention.

【0005】微細化,高集積化が進む半導体メモリにお
いて、近年のα線によるソフトエラーが大きな問題とな
っている。すなわち、チップの封止に用いるレジン等の
封止材、あるいはアルミニウム等の配線材の中に微量に
含まれている放射性物質から出るα線が半導体中に入射
し、α線の飛程に沿って電子−正孔体が発生し、そのキ
ャリアがPN接合の空乏層電界によって拡散層に流れ込
み、メモリセルの情報を反転させてしまうという問題で
ある。SRAMにおいては、このα線ソフトエラーに体
する耐性の高いメモリセル構造として、例えば特開平1
−166554号公報に次の様な構造が提案されてい
る。
In semiconductor memories that are becoming finer and more highly integrated, soft errors due to α rays have become a serious problem in recent years. That is, α rays emitted from a radioactive material contained in a small amount in a sealing material such as a resin used for sealing a chip or a wiring material such as aluminum is incident on the semiconductor, and the α ray along a range of As a result, electron-hole bodies are generated, and the carriers flow into the diffusion layer due to the electric field of the depletion layer of the PN junction, and the information in the memory cell is inverted. In the SRAM, as a memory cell structure having a high resistance to the α-ray soft error, for example, Japanese Patent Laid-Open No. Hei 1
The following structure is proposed in Japanese Patent Laid-Open No. 166554.

【0006】図3は従来の技術によるSRAMセルの平
面レイアウト図、図4は図3のY−Y線断面図、図5は
この従来例の等価回路図である。
FIG. 3 is a plan layout view of an SRAM cell according to the prior art, FIG. 4 is a sectional view taken along the line YY of FIG. 3, and FIG. 5 is an equivalent circuit diagram of this prior art example.

【0007】P型シリコン基板1上に素子分離酸化膜1
4、厚さ10〜20nmのゲート酸化膜15、厚さ10
0〜300nmのゲート電極17a(または17b)、
+拡散層18a(または18b)が形成され、駆動用
NMOSトランジスタT2(またはT1)を構成してい
る。駆動用NMOSトランジスタT2(またはT1)の
ゲート電極17a(または17b)は、接続孔16a
(または16b)を通じて駆動用NMOSトランジスタ
T1(またはT2)のドレインとなるN+ 拡散層18b
(または18a)と接続している。その上に100〜2
00nmの厚さのSiO2 膜19を介して、Pチャネル
TFTT3(またはT4)のチャネルとなるN型ポリシ
リコン膜3a(または3b)、ソースとなるP型ポリシ
リコン膜4a(または4b)、ドレインとなるP型ポリ
シリコン膜5a(または5b)が厚さ10〜100nm
で形成され、さらにその上には10〜100nmの厚さ
のTFTのゲート酸化膜6を介してTFTのゲート電極
7a(または7b)が50〜200nm形成されてい
る。P型ポリシリコン膜4a(または4b)は電源Vc
cに接続され、P型ポリシリコン膜5a(または5b)
は接続孔20a(または20b)でゲート電極17a
(または17b)に、また接続孔21a(または21
b)でTFTのゲート電極7b(または7a)に接続
し、ノードN1(またはN2)を形成している。
An element isolation oxide film 1 is formed on a P-type silicon substrate 1.
4, gate oxide film 15 having a thickness of 10 to 20 nm, thickness 10
0 to 300 nm gate electrode 17a (or 17b),
The N + diffusion layer 18a (or 18b) is formed and constitutes the driving NMOS transistor T2 (or T1). The gate electrode 17a (or 17b) of the driving NMOS transistor T2 (or T1) has a connection hole 16a.
(Or 16b) to become the drain of the driving NMOS transistor T1 (or T2), the N + diffusion layer 18b
(Or 18a). 100-2 on it
An N-type polysilicon film 3a (or 3b) serving as a channel of the P-channel TFT T3 (or T4), a P-type polysilicon film 4a (or 4b) serving as a source, and a drain via the SiO 2 film 19 having a thickness of 00 nm. The P-type polysilicon film 5a (or 5b) to be the thickness is 10 to 100 nm
The gate electrode 7a (or 7b) of the TFT is further formed thereon with a thickness of 10 to 100 nm via the gate oxide film 6 of the TFT with a thickness of 50 to 200 nm. The P-type polysilicon film 4a (or 4b) is a power source Vc
P-type polysilicon film 5a (or 5b) connected to c
Is the gate electrode 17a at the connection hole 20a (or 20b).
(Or 17b) and the connection hole 21a (or 21
In b), the gate electrode 7b (or 7a) of the TFT is connected to form a node N1 (or N2).

【0008】この構造においては、例えばノードN1が
ハイ,ノードN2がローレベルとなっているとき、Pチ
ャネルTFTT3はオン状態にあるので、N型ポリシリ
コン膜3aにはチャネルが形成され、TFTのゲート電
極7aとの間に容量素子C1が構成される。これはノー
ドN1とN2の間の容量となり、ノードN1にα線が入
射して電荷が流れ込んでも、メモリセルの情報が反転す
るのを防ぐ働きをする。ノードN1がロー,ノードN2
がハイレベルの場合でもこれは同様である。
In this structure, for example, when the node N1 is high and the node N2 is low, the P-channel TFT T3 is in the ON state, so that a channel is formed in the N-type polysilicon film 3a and the TFT of the TFT is formed. The capacitive element C1 is formed between the gate electrode 7a and the gate electrode 7a. This serves as a capacitance between the nodes N1 and N2, and functions to prevent the information in the memory cell from being inverted even if an α-ray is incident on the node N1 and a charge flows in. Node N1 is low, node N2
This is the same even when is at a high level.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】TFTのオフ電流はバ
ルクMOSランジスタに比較して大きくその低減が望ま
れている。大規模化が進行しているSRAMにおいて負
荷として用いるTFTにおいても同様である。従来のT
FTでは例えば「電子情報通信学界技術研究報告」IC
D91−33,第7頁〜第13頁にて開示されているよ
うにオフ電流を減少させるためにはTFTのチャネル部
用多結晶シリコン膜を薄膜化することが有効である。し
かしながら多結晶シリコン膜の薄膜化はシート抵抗の増
大を招くためオン電流の減少が起きてしまうという問題
点があった。特にSRAMの負荷としてTFTを使用す
る場合には通常、電源線の配線としてもTFTのチャネ
ル部用多結晶シリコン膜を使用するためシート抵抗の増
大を起こさないよう多結晶シリコン膜の薄膜化には限界
があった。
The off-state current of TFT is large compared with that of the bulk MOS transistor, and its reduction is desired. The same applies to TFTs used as a load in SRAMs that are becoming larger in scale. Conventional T
In FT, for example, "Electronic Information and Communication Science Technical Report" IC
As disclosed in D91-33, pages 7 to 13, it is effective to thin the polycrystalline silicon film for the channel portion of the TFT in order to reduce the off current. However, the thinning of the polycrystalline silicon film causes an increase in sheet resistance, which causes a problem that the on-current decreases. In particular, when a TFT is used as a load of an SRAM, a polycrystalline silicon film for a channel portion of the TFT is usually used as a wiring of a power supply line. Therefore, it is necessary to reduce the thickness of the polycrystalline silicon film so as not to increase the sheet resistance. There was a limit.

【0010】また、従来のSRAMメモリセルにおいて
は、ノード間の容量を大きくし、α線ソフトエラーに対
する耐性を高めるには、TFTのゲート酸化膜6を薄く
しなくてはならない。しかし、例えば10nmのTFT
のゲート酸化膜を5nmにしてノード間容量を倍にしよ
うとすると、TFTのゲート電極7a,7abをエッチ
ングする際のストッパとしての効果を維持するのはもは
や困難である。またTFTのリーク電流はTFTのゲー
ト酸化膜を薄くすると増加する傾向があるため、むやみ
に薄くすることができない。従ってノード間容量を増加
させるのが困難であるという問題点があった。
Further, in the conventional SRAM memory cell, the gate oxide film 6 of the TFT must be thinned in order to increase the capacitance between the nodes and enhance the resistance to the α-ray soft error. However, for example, a 10 nm TFT
If the gate oxide film of 5 is set to 5 nm to double the capacitance between nodes, it is no longer possible to maintain the effect as a stopper when etching the gate electrodes 7a and 7ab of the TFT. Further, the leakage current of the TFT tends to increase when the gate oxide film of the TFT is thinned, so that it cannot be unnecessarily thinned. Therefore, there is a problem that it is difficult to increase the capacity between nodes.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】本発明の薄膜トランジス
タは、半導体基板の一主面に絶縁膜を介して設けた第1
多結晶シリコン膜と、該第1多結晶シリコン膜上に第1
ゲート絶縁膜を介して設けたゲート電極と、該ゲート電
極上に第2ゲート絶縁膜を介して設けた第2多結晶シリ
コン膜と、該第2多結晶シリコン膜に設けたソース領域
およびドレイン領域と、前記第1多結晶シリコン膜に設
けたソース領域ドレイン領域とを有し、前記第1多結晶
シリコン膜のソース領域およびドレイン領域とそれぞれ
前記第2多結晶シリコン膜のソース領域およびドレイン
領域の少くとも一部分が接触するというものである。
A thin film transistor of the present invention is a first thin film transistor provided on one main surface of a semiconductor substrate with an insulating film interposed therebetween.
A polycrystalline silicon film, and a first polycrystalline silicon film on the first polycrystalline silicon film.
A gate electrode provided via a gate insulating film, a second polycrystalline silicon film provided on the gate electrode via a second gate insulating film, and a source region and a drain region provided on the second polycrystalline silicon film And a source region and a drain region provided in the first polycrystalline silicon film, the source region and the drain region of the first polycrystalline silicon film and the source region and the drain region of the second polycrystalline silicon film, respectively. At least a part of it is in contact.

【0012】また本発明の半導体記憶装置は、第1導電
型半導体基板の表面部に選択的に形成された第2導電型
ソース・ドレイン領域を有してなる第1駆動MOSトラ
ンジスタ、第2駆動MOSトランジスタ、前記第1駆動
MOSトランジスタのドレイン領域に接続される第1転
送MOSトランジスタおよび前記第2の駆動MOSトラ
ンジスタのドレイン領域に接続される第2の転送MOS
トランジスタと、前記各トランジスタを覆う層間絶縁膜
に選択的に被着された第1多結晶シリコン膜、前記第2
多結晶シリコン膜を第2ゲート絶縁膜を介して覆うゲー
ト電極、前記ゲート電極を第2ゲート絶縁膜を介して覆
う第2多結晶シリコン膜を有し、前記第1多結晶シリコ
ン膜に設けたソース領域およびドレイン領域と前記第2
多結晶シリコン膜に設けたソース領域およびドレイン領
域をそれぞれ有する第1薄膜トランジスタならびに第2
薄膜トランジスタと、前記第1薄膜トランジスタのドレ
イン領域を前記第1駆動MOSトランジスタのドレイン
領域に結ぶ接続手段と、前記第2薄膜トランジスタのド
レイン領域を前記第2駆動MOSトランジスタのドレイ
ン領域に結ぶ接続手段とを有するCMOS SRAMセ
ルを含むというものである。
Further, the semiconductor memory device of the present invention includes a first drive MOS transistor having a second conductivity type source / drain region selectively formed on the surface of a first conductivity type semiconductor substrate, and a second drive MOS transistor. MOS transistor, first transfer MOS transistor connected to drain region of the first drive MOS transistor, and second transfer MOS transistor connected to drain region of the second drive MOS transistor
A transistor, a first polycrystalline silicon film selectively deposited on an interlayer insulating film covering the transistors, and the second polycrystalline silicon film.
A gate electrode covering the polycrystalline silicon film via the second gate insulating film and a second polycrystalline silicon film covering the gate electrode via the second gate insulating film are provided, and the gate electrode is provided on the first polycrystalline silicon film. The source region and the drain region and the second
A first thin film transistor having a source region and a drain region respectively provided in a polycrystalline silicon film, and a second
A thin film transistor; connecting means connecting the drain region of the first thin film transistor to the drain region of the first drive MOS transistor; and connecting means connecting the drain region of the second thin film transistor to the drain region of the second drive MOS transistor. It includes a CMOS SRAM cell.

【0013】[0013]

【実施例】図1(a),(b)は本発明薄膜トランジス
タの第1の実施例の説明のための工程順断面図である。
1 (a) and 1 (b) are sectional views in order of steps for explaining a first embodiment of a thin film transistor of the present invention.

【0014】図1(a)に示すように、シリコン基板1
上にCVD法にて厚さ50〜100nmの酸化シリコン
膜2を形成した後に第1多結晶シリコン膜3を10〜2
0nmの厚さに形成し、イオン注入法によりリンを1×
1012cm-2〜1×1013cm-2のドーズ量で導入した
後に所定の形状にパターニングを行なう。次にCVD法
により酸化シリコン膜を15〜35nmの厚さに設けて
第1ゲート酸化膜6を形成する。この後、多結晶シリコ
ン膜を100〜150nmの厚さに設けてイオン注入法
により導電性を持たせた後にパターニングを行ないゲー
ト電極7を形成し、次にCVD法により厚さ15〜35
nmの酸化シリコン膜を第2ゲート酸化膜8として形成
する。
As shown in FIG. 1A, a silicon substrate 1
After the silicon oxide film 2 having a thickness of 50 to 100 nm is formed on the first polycrystalline silicon film 3 by 10 to 2
It is formed to a thickness of 0 nm, and phosphorus is added 1 × by ion implantation.
After being introduced at a dose amount of 10 12 cm -2 to 1 × 10 13 cm -2 , patterning is performed into a predetermined shape. Next, a silicon oxide film is provided to a thickness of 15 to 35 nm by the CVD method to form the first gate oxide film 6. After that, a polycrystalline silicon film is provided to a thickness of 100 to 150 nm and is made conductive by an ion implantation method, and then patterned to form a gate electrode 7, and then a thickness of 15 to 35 is formed by a CVD method.
A silicon oxide film of nm thickness is formed as the second gate oxide film 8.

【0015】次に図1(b)に示したように第1多結晶
シリコン膜3のソース領域、ドレイン領域が形成される
領域上の所望する部分の第1,第2ゲート絶縁膜6,8
を除去し、スルーホール12,13を開口する。次にC
VD法により厚さ10〜20nmの第2多結晶シリコン
膜9を形成し、1×1012cm-2〜1×1013cm-2
リンを導入した後にフォトレジスト膜を用いたイオン注
入法により所望する領域にボロンを導入して熱処理を行
ない、TFTのソース領域4,10とドレイン領域5,
13を形成する。しかる後に、図示しないが層間絶縁
膜,配線用金属膜等を形成すればTFTが完成する。
Next, as shown in FIG. 1B, desired portions of the first and second gate insulating films 6 and 8 on the source and drain regions of the first polycrystalline silicon film 3 are formed.
Are removed and the through holes 12 and 13 are opened. Then C
A second polycrystalline silicon film 9 having a thickness of 10 to 20 nm is formed by the VD method, 1 × 10 12 cm −2 to 1 × 10 13 cm −2 of phosphorus is introduced, and then an ion implantation method using a photoresist film is performed. Then, boron is introduced into a desired region to perform heat treatment, and the source regions 4 and 10 and the drain region 5 of the TFT are
13 is formed. Thereafter, although not shown, an interlayer insulating film, a wiring metal film, and the like are formed to complete the TFT.

【0016】TFTのゲート電極7の上部および下部に
設けた第1,第2多結晶シリコン膜をソース・ドレイン
領域で接触させることにより、第1,第2多結晶シリコ
ン膜を薄膜化したときのソース・ドレイン領域でのシー
ト抵抗増大を防止することができる。このため、第1,
第2多結晶シリコン膜を従来より薄膜化することが可能
となり、TFTのオフ電流を低減させることができる。
一般にTFTのオン/オフ電流比はチャネル用多結晶シ
リコン膜を薄膜化することにより向上する。すなわち、
多結晶シリコン膜の薄膜化を行なうとオン電流の減少分
よりもオフ電流の減少分の方が大きいからである。本発
明ではオン電流をほとんど減少させることなくオフ電流
を減少させることが可能となるためオン/オフ電流比の
大幅な向上ができる。
When thinning the first and second polycrystalline silicon films by contacting the first and second polycrystalline silicon films provided above and below the gate electrode 7 of the TFT in the source / drain regions, It is possible to prevent the sheet resistance from increasing in the source / drain regions. Therefore, the first
The second polycrystalline silicon film can be made thinner than before, and the off current of the TFT can be reduced.
Generally, the on / off current ratio of the TFT is improved by thinning the channel polycrystalline silicon film. That is,
This is because when the polycrystalline silicon film is thinned, the decrease amount of the off current is larger than the decrease amount of the on current. According to the present invention, the off current can be reduced with almost no decrease in the on current, so that the on / off current ratio can be greatly improved.

【0017】図6,図7,図8は本発明薄膜トランジス
タの第2の実施例の説明のための工程順断面図である。
FIGS. 6, 7 and 8 are sectional views in order of steps for explaining the second embodiment of the thin film transistor of the present invention.

【0018】図6に示すように、第1の実施例と同様に
して、シリコン基板1上に酸化シリコン膜2,第1多結
晶シリコン膜3,第1ゲート酸化膜6を形成し、次に多
結晶シリコン膜を100〜150nmの厚さに設けてイ
オン注入法により導電性を持たせたのちに15〜35n
mの厚さの酸化シリコン膜と100〜150nmの厚さ
の窒化シリコン膜8Aを設け、パターニングによりTF
Tのゲート電極7,第2ゲート酸化膜を形成する。
As shown in FIG. 6, the silicon oxide film 2, the first polycrystalline silicon film 3 and the first gate oxide film 6 are formed on the silicon substrate 1 in the same manner as in the first embodiment. A polycrystalline silicon film having a thickness of 100 to 150 nm is provided to have conductivity by an ion implantation method, and then 15 to 35 n
A silicon oxide film having a thickness of m and a silicon nitride film 8A having a thickness of 100 to 150 nm are provided, and TF is formed by patterning.
A gate electrode 7 of T and a second gate oxide film are formed.

【0019】次に図7に示したように厚さ100〜15
0nmの酸化シリコン膜を設けた後に異方性エッチング
を行なってゲート電極7の側壁部分に酸化シリコン膜8
Bを残す。この後H3 PO4 を用いたウェットエッチン
グに法により、先に第2ゲート絶縁膜8上に設けた窒化
シリコン膜8Aを除去する。
Next, as shown in FIG.
After forming a 0 nm silicon oxide film, anisotropic etching is performed to form a silicon oxide film 8 on the side wall of the gate electrode 7.
Leave B. Thereafter, the silicon nitride film 8A previously provided on the second gate insulating film 8 is removed by a wet etching method using H 3 PO 4 .

【0020】次に図8に示したように10〜nmの厚さ
の第2多結晶シリコン膜9を設けた後に1×1012〜1
×1013cm-2のリンを導入してから第2多結晶シリコ
ン膜9のパターニングを行なう。次にフォトレジスト膜
を用いてボロンを第1多結晶シリコン膜9に導入し80
0〜900℃の熱処理を行なうことによりTFTのドレ
イン領域5,11とソース領域4,10を形成する。し
かる後に、図には示していないが層間絶縁膜,配線用金
属膜等を形成すればTFTが完成する。
Next, as shown in FIG. 8, after the second polycrystalline silicon film 9 having a thickness of 10 nm is formed, 1 × 10 12 -1 is formed.
The second polycrystalline silicon film 9 is patterned after introducing phosphorus of 10 13 cm -2 . Next, boron is introduced into the first polycrystalline silicon film 9 by using a photoresist film, and 80
By performing heat treatment at 0 to 900 ° C., the drain regions 5 and 11 and the source regions 4 and 10 of the TFT are formed. Thereafter, although not shown in the figure, a TFT is completed by forming an interlayer insulating film, a wiring metal film, and the like.

【0021】第2の実施例ではゲート電極の寄生容量を
小さくできる利点がある。
The second embodiment has an advantage that the parasitic capacitance of the gate electrode can be reduced.

【0022】なお、以上のドレイン領域にオフセット構
造を設けない場合について説明したが、オフセット構造
を採用しても本発明によって得られる効果は何ら損われ
ない。また、チャネル領域を2つのゲート電極で挟んだ
ダブルゲート構造と組み合せてチャネル用第2多結晶シ
リコン膜上にさらに第2のTFTゲート電極を設けるこ
とも可能であるし、この第2のTFTゲート電極上にチ
ャネル用として第3の多結晶シリコン膜を設けても良
い。
Although the case where the drain region is not provided with the offset structure has been described above, the effect obtained by the present invention is not lost even if the offset structure is adopted. It is also possible to further provide a second TFT gate electrode on the second polycrystalline silicon film for channel by combining with a double gate structure in which the channel region is sandwiched by two gate electrodes. A third polycrystalline silicon film may be provided on the electrode for the channel.

【0023】図9(a)は本発明半導体記憶装置の第1
の実施例におけるSRAMセルの駆動用トランジスタの
配置を示す平面レイアウト図、図9(b)は同じく負荷
用TFTの配置を示す平面レイアウト図、図10は図9
のX−X線断面図、図11は図9のY−Y線断面図、図
12は同じくSRAMセルの等価回路図である。
FIG. 9A shows a first semiconductor memory device according to the present invention.
9B is a plan layout view showing the layout of the driving transistors of the SRAM cell in the embodiment of FIG. 9, FIG. 9B is a plan layout view showing the layout of the load TFTs, and FIG.
11 is a sectional view taken along line XX of FIG. 11, FIG. 11 is a sectional view taken along line YY of FIG. 9, and FIG. 12 is an equivalent circuit diagram of the SRAM cell.

【0024】本実施例は薄膜トランジスタの第1の実施
例のTFTをSRAMセルに適用した例である。
The present embodiment is an example in which the TFT of the first embodiment of the thin film transistor is applied to an SRAM cell.

【0025】駆動用MOSトランジスタ、TFTT3
(またはT4)のゲート電極7a,7bまでの構造は従
来の技術と同じである。本実施例ではさらにその上に、
厚さ10〜100nmのTFTT3(または4)のゲー
ト酸化膜8を介して、PチャネルTFTT5(またはT
6)のチャネルとなるN型ポリシリコン膜9a(または
9b)、ソースとなるP型ポリシリコン膜10a(また
は10b)、ドレインとなるP型ポリシリコン膜11
(または11b)が10〜100nmの厚さに形成され
ている。そしてP型ポリシリコン膜4aと10a(また
は4bと10b)とは接続孔22c(または22d)で
接続し、TFTのゲート電極7b(または7a)とP型
ポリシリコン膜11a(または11b)とは接続孔22
a(または22b)で接続している。従ってP型ポリシ
リコン膜5aと11a(または5bと11b)とはTF
Tのゲート電極7b(または7a)を介して接続されて
いることになる。
Driving MOS transistor, TFTT3
The structure up to (or T4) gate electrodes 7a and 7b is the same as the conventional technique. In addition, in this embodiment,
Through the gate oxide film 8 of the TFT T3 (or 4) having a thickness of 10 to 100 nm, the P-channel TFT T5 (or T
6) N-type polysilicon film 9a (or 9b) serving as a channel, P-type polysilicon film 10a (or 10b) serving as a source, and P-type polysilicon film 11 serving as a drain
(Or 11b) is formed to a thickness of 10 to 100 nm. Then, the P-type polysilicon films 4a and 10a (or 4b and 10b) are connected by the connection hole 22c (or 22d), and the gate electrode 7b (or 7a) of the TFT and the P-type polysilicon film 11a (or 11b) are connected. Connection hole 22
It is connected by a (or 22b). Therefore, the P-type polysilicon films 5a and 11a (or 5b and 11b) are TF.
The gate electrode 7b (or 7a) of T is connected.

【0026】この構造によれば、例えば、図12に示す
ノードN1がハイレベル、ノードN2がローレベルにあ
るときには、PチャネルTFTT3およびT5がオン状
態になり、TFTのゲート電極7aとN型ポリシリコン
膜3aとの間の容量素子C1の他に、TFTのゲート電
極7aとN型ポリシリコン膜9aとの間にも容量素子C
3が形成され、ノードN1とN2の間の容量として働
く。TFTのゲート酸化膜6と8の厚さが同程度なら
ば、ノード間容量は従来例に比べて2倍程度になり、α
線ソフトエラーに対する耐性を大きく高めることができ
る。ノードN1がロー、N2がハイレベルの時も同様
に、ノード容量C2,C4が働く。
According to this structure, for example, when the node N1 shown in FIG. 12 is at the high level and the node N2 is at the low level, the P-channel TFTs T3 and T5 are turned on, and the gate electrode 7a of the TFT and the N-type poly are formed. In addition to the capacitive element C1 between the silicon film 3a and the capacitive element C1 between the gate electrode 7a of the TFT and the N-type polysilicon film 9a.
3 is formed and acts as a capacitance between the nodes N1 and N2. If the gate oxide films 6 and 8 of the TFT have the same thickness, the inter-node capacitance becomes about twice as large as that of the conventional example.
The resistance to line soft error can be greatly increased. Similarly, when the node N1 is low and N2 is high level, the node capacitances C2 and C4 work similarly.

【0027】また、この構造はPチャネルTFTを並列
にしたことに相当し、オン電流も2倍程度に増加するの
で、これもα線ソフトエラーやノードリーク等に対する
耐性を高めるのに寄与する。
Further, this structure corresponds to the arrangement of P-channel TFTs in parallel, and the on-current also increases by a factor of about 2, which also contributes to the enhancement of the resistance to α-ray soft error, node leakage, and the like.

【0028】図13(a)は本発明半導体記憶装置の第
2の実施例におけるSRAMセルの駆動用MOSトラン
ジスタの配置を示す平面レイアウト図、図13(b)は
同じく負荷用TFTの配置を示す平面レイアウト図、図
14は図13のX−X線断面図、図15は等価回路図で
ある。
FIG. 13 (a) is a plan layout diagram showing the layout of the driving MOS transistors of the SRAM cell in the second embodiment of the semiconductor memory device of the present invention, and FIG. 13 (b) also shows the layout of the load TFTs. FIG. 14 is a plane layout diagram, FIG. 14 is a sectional view taken along line XX of FIG. 13, and FIG. 15 is an equivalent circuit diagram.

【0029】図9〜図12を参照して説明した第2の実
施例との相違は、ゲート電極17a,17bの上にはS
iO2 膜19を介して接地線23が形成されていること
である。この接地線23は厚さ100〜200nmのシ
リサイド膜や低抵抗ポリシリコン膜で形成される。その
上には厚さ10〜100nmのSiO2 膜24を介し
て、PチャネルTFTT3,T4,T5,T6が形成さ
れているのは前述の第1の実施例と同様である。この構
造によれば、例えば図1のノードN1がハイ、N2がロ
ーレベルの時には、容量素子C1,C3の他に、N型ポ
リシリコン膜3a、P型ポリシリコン膜4a,5aと接
地線23の間に容量素子C5ができ、これもα線ソフト
エラーに対する耐性を高める働きをする。ノードN1が
ロー、N2がハイレベルの時も同様で、第1の実施例よ
りもさらにα線ソフトエラーに強いメモリセルを得るこ
とができる。
The difference from the second embodiment described with reference to FIGS. 9 to 12 is that S is formed on the gate electrodes 17a and 17b.
That is, the ground line 23 is formed via the iO 2 film 19. The ground line 23 is formed of a silicide film or a low resistance polysilicon film having a thickness of 100 to 200 nm. Thereon through a SiO 2 film 24 having a thickness of 10~100nm is is the same as in the first embodiment described above the P-channel TFT T3, T4, T5, T6 are formed. According to this structure, for example, when the node N1 in FIG. 1 is high and N2 is low level, in addition to the capacitors C1 and C3, the N-type polysilicon film 3a, the P-type polysilicon films 4a and 5a and the ground line 23 are provided. A capacitive element C5 is formed during this period, and this also serves to enhance the resistance to α-ray soft error. The same applies when the node N1 is low and N2 is high, and a memory cell that is more resistant to α-ray soft error than in the first embodiment can be obtained.

【0030】[0030]

【発明の効果】以上の説明から明らかなように本発明の
TFTはゲート電極の上部および下部にチャネル用の多
結晶シリコン膜を設け、ソース・ドレイン領域で接触さ
せたことにより、ソース・ドレイン領域での多結晶シリ
コン膜のシート抵抗を増大させずに多結晶シリコン膜の
薄膜化が可能であるので、TFTのオフ電流を従来より
も低減できるだけでなく、オン/オフ電流比も向上させ
ることができ、TFTの性能を大幅に改善できるという
効果を有する。
As is apparent from the above description, in the TFT of the present invention, the polycrystalline silicon film for the channel is provided on the upper and lower portions of the gate electrode, and the source / drain regions are contacted with each other. Since it is possible to reduce the thickness of the polycrystalline silicon film without increasing the sheet resistance of the polycrystalline silicon film in the above, it is possible not only to reduce the OFF current of the TFT as compared with the related art but also to improve the ON / OFF current ratio. This has the effect of significantly improving the performance of the TFT.

【0031】また、本発明半導体記憶装置は、TFTの
ゲート電極の上下にチャネル部を設け、それをSRAM
メモリセルに用いるため、セル面積を増加させず、また
TFTのゲート酸化膜を薄くすることなしにα線ソフト
エラーやノードリーク等に対する耐性を大きく高めるこ
とができる。また実施例3のように接地線とTFTを重
ねて容量を設けることによりさらに前述の効果を高める
ことができる。
Further, the semiconductor memory device of the present invention is provided with a channel portion above and below the gate electrode of the TFT, and the channel portion is formed into the SRAM.
Since it is used for a memory cell, it is possible to greatly increase the resistance to α-ray soft error, node leak, etc. without increasing the cell area and without thinning the gate oxide film of the TFT. Further, as in the third embodiment, the above-mentioned effect can be further enhanced by overlapping the ground line and the TFT to provide a capacitor.

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

【図1】本発明薄膜トランジスタの第1の実施例の説明
のための(a),(b)に分図して示す工程順断面図で
ある。
1A to 1C are cross-sectional views in order of the processes, which are separately illustrated in FIGS. 1A and 1B for explaining a first embodiment of a thin film transistor of the invention.

【図2】従来の薄膜トランジスタを示す断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view showing a conventional thin film transistor.

【図3】従来のSRAMセルを示す平面レイアウト図で
ある。
FIG. 3 is a plan layout view showing a conventional SRAM cell.

【図4】図3のY−Y線断面図である。FIG. 4 is a sectional view taken along line YY of FIG.

【図5】従来のSRAMセルの等価回路図である。FIG. 5 is an equivalent circuit diagram of a conventional SRAM cell.

【図6】本発明薄膜トランジスタの第2の実施例の説明
に使用する断面図である。
FIG. 6 is a sectional view used to explain a second embodiment of the thin film transistor of the invention.

【図7】本発明薄膜トランジスタの第2の実施例の説明
に使用する断面図である。
FIG. 7 is a sectional view used to describe a second embodiment of the thin film transistor of the invention.

【図8】本発明薄膜トランジスタの第2の実施例の説明
に使用する断面図である。
FIG. 8 is a sectional view used for explaining a second embodiment of the thin film transistor of the invention.

【図9】本発明半導体記憶装置の第1の実施例のSRA
Mセルにおける駆動トランジスタの配置を示す平面レイ
アウト図(図9(a))および負荷TFTの配置を示す
平面レイアウト図(図9(b))である。
FIG. 9 is an SRA of the first embodiment of the semiconductor memory device of the present invention.
9A and 9B are a plan layout diagram (FIG. 9A) showing a layout of drive transistors in the M cell and a plan layout diagram (FIG. 9B) showing a layout of load TFTs.

【図10】図9におけるX−X線断面図である。10 is a sectional view taken along line XX in FIG.

【図11】図9におけるY−Y線断面図である。11 is a cross-sectional view taken along the line YY in FIG.

【図12】図9〜図11で示されるSRAMセルの等価
回路図である。
12 is an equivalent circuit diagram of the SRAM cell shown in FIGS. 9 to 11. FIG.

【図13】本発明の半導体記憶装置の第2の実施例にお
けるSRAMセルの駆動トランジスタ党の配置を示す平
面レイアウト図(図13(a))および負荷TFTの配
置を示す平面レイアウト図(図13(b)である。
FIG. 13 is a plan layout diagram (FIG. 13 (a)) showing the layout of the drive transistor part of the SRAM cell in the second embodiment of the semiconductor memory device of the present invention and a plan layout diagram (FIG. 13) showing the layout of the load TFTs. It is (b).

【図14】図13におけるX−X線断面図である。14 is a sectional view taken along line XX in FIG.

【図15】図13,図14で示されるSRAMセルの等
価回路図である。
FIG. 15 is an equivalent circuit diagram of the SRAM cell shown in FIGS. 13 and 14.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 P型シリコン基板 2,19,24 SiO2 膜 3,3a,3b,9,9a,9b N型ポリシリコン
膜 4,4a,4b,5,5a,5b,10,10a,10
b,11,11a,11b P型ポリシリコン膜 6,8 TFTのゲート酸化膜 7,7a,7b TFTのゲート電極 12,13,16a,16b,20a,20b,21
a,21b,22a,22b,22c,22d 接続
孔 14 素子分離酸化膜 15 ゲート酸化膜 17a,17b ゲート電極 18a,18b N+ 拡散層 23 接地線 T1,T2 駆動用NMOSトランジスタ T3,T4,T5,T6 PチャネルTFT N1,N2 ノード Vcc 電源 C1,C2 TFTのゲート電極7aとN型ポリシリ
コン膜3aとの間の容量 C3,C4 TFTのゲート電極7aとN型ポリシリ
コン膜9aとの間の容量 C5,C6 N型ポリシリコン膜3a,P型ポリシリ
コン膜4a,5aとの接地線と間の容量
1 P-type silicon substrate 2, 19, 24 SiO 2 film 3, 3a, 3b, 9, 9a, 9b N-type polysilicon film 4, 4a, 4b, 5, 5a, 5b, 10, 10a, 10
b, 11, 11a, 11b P-type polysilicon film 6,8 TFT gate oxide film 7, 7a, 7b TFT gate electrode 12, 13, 16a, 16b, 20a, 20b, 21
a, 21b, 22a, 22b, 22c, 22d Connection hole 14 Element isolation oxide film 15 Gate oxide film 17a, 17b Gate electrode 18a, 18b N + diffusion layer 23 Ground line T1, T2 Driving NMOS transistor T3, T4, T5 T6 P-channel TFT N1, N2 node Vcc power supply C1, C2 capacitance between the gate electrode 7a of the TFT and the N-type polysilicon film 3a C3, C4 capacitance between the gate electrode 7a of the TFT and the N-type polysilicon film 9a Capacitance between the C5, C6 N-type polysilicon film 3a and the P-type polysilicon films 4a, 5a and the ground line

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 半導体基板の一主面に絶縁膜を介して設
けた第1多結晶シリコン膜と、該第1多結晶シリコン膜
上に第1ゲート絶縁膜を介して設けたゲート電極と、該
ゲート電極上に第2ゲート絶縁膜を介して設けた第2多
結晶シリコン膜と、該第2多結晶シリコン膜に設けたソ
ース領域およびドレイン領域と、前記第1多結晶シリコ
ン膜に設けたソース領域およびドレイン領域とを有し、
前記第1多結晶シリコン膜のソース領域およびドレイン
領域とそれぞれ前記第2多結晶シリコン膜のソース領域
およびドレンイ領域の少くとも一部分が接触することを
特徴とする薄膜トランジスタ。
1. A first polycrystalline silicon film provided on one main surface of a semiconductor substrate via an insulating film, and a gate electrode provided on the first polycrystalline silicon film via a first gate insulating film, A second polycrystalline silicon film provided on the gate electrode via a second gate insulating film, a source region and a drain region provided on the second polycrystalline silicon film, and a first polycrystalline silicon film provided on the first polycrystalline silicon film. A source region and a drain region,
A thin film transistor, wherein at least a part of the source region and the drain region of the first polycrystalline silicon film are in contact with the source region and the drain region of the second polycrystalline silicon film, respectively.
【請求項2】 第1導電型半導体基板の表面部に選択的
に形成された第2導電型ソース・ドレイン領域を有して
なる第1駆動MOSトランジスタ、第2駆動MOSトラ
ンジスタ、前記第1駆動MOSトランジスタのドレイン
領域に接続される第1転送MOSトランジスタおよび前
記第2駆動MOSトランジスタのドレイン領域に接続さ
れる第2転送MOSトランジスタと、前記各トランジス
タを覆う層間絶縁膜に選択的に被着された第1多結晶シ
リコン膜、前記第2多結晶シリコン膜を第2ゲート絶縁
膜を介して覆うゲート電極、前記ゲート電極を第2ゲー
ト絶縁膜を介して覆う第2多結晶シリコン膜を有し、前
記第1多結晶シリコン膜に設けたソース領域およびドレ
イン領域と前記第2多結晶シリコン膜に設けたソース領
域およびドレンイン領域をそれぞれ有する第1薄膜トラ
ンジスタならびに第2薄膜トランジスタと、前記第1薄
膜トランジスタのドレイン領域を前記第1駆動MOSト
ランジスタのドレイン領域に結ぶ接続手段と、前記第2
薄膜トランジスタのドレンイ領域を前記第2駆動MOS
トランジスタのドレイン領域に結ぶ接続手段とを有する
CMOS SRAMセルを含むことを特徴とする半導体
記憶装置。
2. A first drive MOS transistor, a second drive MOS transistor, and a first drive MOS transistor having second conductivity type source / drain regions selectively formed on a surface portion of a first conductivity type semiconductor substrate. A first transfer MOS transistor connected to the drain region of the MOS transistor, a second transfer MOS transistor connected to the drain region of the second drive MOS transistor, and an interlayer insulating film covering each transistor are selectively deposited. A first polycrystalline silicon film, a gate electrode that covers the second polycrystalline silicon film via a second gate insulating film, and a second polycrystalline silicon film that covers the gate electrode through a second gate insulating film. A source region and a drain region provided in the first polycrystalline silicon film and a source region and a drain in provided in the second polycrystalline silicon film A first thin film transistor and a second thin film transistor each having a region, connecting means for connecting a drain region of the first thin film transistor to a drain region of the first drive MOS transistor, and the second thin film transistor
The drain region of the thin film transistor is used as the second driving MOS.
A semiconductor memory device comprising a CMOS SRAM cell having a connecting means connected to a drain region of a transistor.
【請求項3】 駆動MOSトランジスタと薄膜トランジ
スタとの間に接地線を構成する導電膜が設けられている
請求項2記載の半導体記憶装置。
3. The semiconductor memory device according to claim 2, wherein a conductive film forming a ground line is provided between the drive MOS transistor and the thin film transistor.
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPH02312271A (en) * 1989-05-29 1990-12-27 Hitachi Ltd Semiconductor memory device and manufacture thereof
JPH04107859A (en) * 1990-08-28 1992-04-09 Sony Corp Semiconductor memory

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