JPH0669458A - メモリセル - Google Patents

メモリセル

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JPH0669458A
JPH0669458A JP4036621A JP3662192A JPH0669458A JP H0669458 A JPH0669458 A JP H0669458A JP 4036621 A JP4036621 A JP 4036621A JP 3662192 A JP3662192 A JP 3662192A JP H0669458 A JPH0669458 A JP H0669458A
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JP
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polycrystalline silicon
transistor
drain
memory cell
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JP4036621A
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JPH0732203B2 (ja
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Shinji Morozumi
伸治 両角
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  • Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
  • Semiconductor Memories (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【構成】 メモリセルに於いて、駆動用及び伝送用トラ
ンジスタは基板表面に形成されたソース及びドレインを
各々有し、負荷用トランジスタは基板上方に配置したシ
リコン層にチャネルを挟んで形成されたソース及びドレ
インを有すると共にソース・チャネル・ドレインの配置
方向をデータ線の延在方向とし、各インバータを構成す
る駆動用及び負荷用トランジスタのドレインと各伝送用
トランジスタのソース・ドレインの一方とは電気的に接
続され、接続される当該駆動用及び伝送用トランジスタ
の領域は各々共通の領域からなる。 【効果】 メモリセルのインバータの負荷用薄膜トラン
ジスタのチャネルの長さに関係なくデータ線の間隔を決
定でき、駆動用トランジスタと伝送用トランジスタのソ
ース・ドレインの一方を共有化できるので、メモリセル
サイズを低減化できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はCMOS(相補型MOS
トランジスタ)を用いた半導体RAM(ランダム・アク
セス・メモリ)に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来CMOSRAMに用いられているメ
モリのセルを図1に示す。Pチャネルトランジスタ3,
4、及びNチャネルトランジスタ5,6より成るインバ
ータのループ接続によるフリップフロップに対しアドレ
ス線ADRによりON−OFFを制御させるNチャネル
トランジスタ(トランスファゲート)1,2を介してデ
ータの入力線であるBIT、及び
【0003】
【数1】
【0004】に接続されている。メモリセルのリード状
態ではフリップフロップからデータ線へ、又ライト状態
の時はデータ線からフリップフロップへ信号がトランス
ファゲートがONした時伝達する。このCMOSメモリ
セルの特徴としてはフリップフロップを構成するインバ
ータは安定状態では、CMOSであることによりパワー
は微少しか必要とせず、従ってメモリに格納されている
データの保持には殆ど電力が消費されないことと、又動
作状態においても、N−MOSに比しパワーの消費が少
ないことであり、低電力動作ということでかなり多方面
に活用されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】一方このCMOSメモ
リの欠点としてはそのセルサイズが大きく、従ってN−
MOSのRAMに比し同じチップサイズに格納されるメ
モリの容量が小さく、大容量化がむずかしいことにあ
る。この根本原因はCMOSであるために平面的にPチ
ャネルトランジスタを作成するスペース、及びNチャネ
ルを絶縁しかつ基板となるP- ウェルを作成、分離する
スペースが必要となることにある。
【0006】本発明は上記の欠点を除去するものであ
り、Pチャネルトランジスタを、それと同等の働きをす
る多結晶シリコン膜を用いた薄膜トランジスタで置き換
えることによりメモリセルのサイズを大幅に低減化する
ことを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は、CMOSイン
バータを相互接続しフリップフロップを構成するCMO
Sメモリセルにおいて、基板上方に一方の導電型の薄膜
トランジスタを、基板表面に他方の導電型のトランジス
タを作成し、前記の各々のトランジスタのドレイン同士
を接続したCMOSインバータより構成されることを特
徴とする。
【0008】
【実施例】図2(a)は本発明によるメモリセルの平面
パターン図例、(b)にはABの断面図を示す。選択酸
化マスクの境界18内にソース・ドレイン領域となる部
分が存在する。選択酸化によるフィールド膜形成後にゲ
ート酸化膜を成長させてから第1層目の多結晶シリコン
と基板30の接続をするためのコンタクトホール10,
11の開孔をした後に第1層目の多結晶シリコン19,
20,21,27(斜線部のパターン)をデポジション
した後に全面にPイオンを打ち込んでソース・ドレイン
31,32,33を形成する。この後第2フィールド膜
36をデポジション、ゲートとなる多結晶シリコン1
9,20上の第2フィールド膜を除去し、前記多結晶シ
リコン19,20上を熱酸化して薄膜トランジスタのゲ
ート絶縁膜を形成する。その後第1層と第2層目の多結
晶シリコンを接続するコンタクトホール12,13,1
4を開孔し薄膜トランジスタのチャネル、及びソース・
ドレインを形成する第2層目の多結晶シリコン層22,
23(点部のパターン)をデポジションし選択的にP+
拡散をする。更に第3フィールド膜35をデポジション
した後にコンタクトホール15,16を開孔後Al−S
i層24,25,26を形成する。この結果N+ 拡散層
31を(−)電源VSSに接続されたソース、32をドレ
イン、多結晶シリコン20をゲートとするNチャネルト
ランジスタと、多結晶シリコン層22において(+)電
源VDDに接続されたソース55、チャネル54、ドレイ
ン56、多結晶シリコン20をゲートとするPチャネル
トランジスタが形成され、各々のドレインがダイオード
を介して接続されるCMOSのインバータが構成でき
る。
【0009】図5に図2に示したセルパターンの回路図
を示す。Nチャネルトランジスタ40〜43はバルクシ
リコン単結晶中に又、Pチャネルトランジスタ44,4
5は多結晶薄膜トランジスタとして形成され、ダイオー
ド46,47はPチャネルとNチャネルトランジスタの
多結晶シリコンにより接続点に発生するダイオードであ
り、このダイオードはメモリの動作上は障害とならな
い。
【0010】一般に多結晶シリコン層は単結晶シリコン
に比し、移動度が極端に低く、トランジスタ特性に劣悪
で、特にOFFリークが多いことが知られている。しか
し発明者らはこの特性の改善に努力した結果次のことが
わかった。図3に示すように多結晶シリコンのデポジシ
ョン温度を700℃以下にすると移動度が改善され、特
に500℃近辺では10に近い特性が得られた。又OF
Fリークの改善には多結晶シリコンを熱酸化して作るゲ
ート膜の製造方法に依存し、高温でドライ酸化の方式が
最も良かった。又多結晶シリコンの層のデポジション温
度が高くても、レーザによるアニーリングを実施すると
移動度、OFFリークの改善が可能である。
【0011】図4は500℃で多結晶シリコンをデポジ
ションし、更にチャネル部にイオン打ち込みによりPイ
オンをライトドープし、ゲート酸化膜を1100℃で形
成して得られたメモリセルに用いるものと同じサイズの
トランジスタの特性を示す。特性はメモリに応用するに
ついて十分である。
【0012】
【発明の効果】本発明はCMOSRAMに用いるメモリ
セルを構成するPチャネルとNチャネルのトランジスタ
を積層配置するものであり、同じデザインルールで構成
した従来のセルの約二分の一のサイズとなり5μmルー
ルでは従来4Kbitが限度であったが、本発明の実施
により16Kbitにも手が届くようになった。
【図面の簡単な説明】
【図1】 CMOSRAMのセル図。
【図2】 (a)は本発明によるCMOSRAMの平面
図 (b)は断面図。
【図3】 多結晶シリコンの移動度とデポジションの温
度の関係を示す図。
【図4】 本発明により得られた多結晶シリコントラン
ジスタの特性を示す図。
【図5】 図2の回路図である。
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成4年3月25日
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】発明の名称
【補正方法】変更
【補正内容】
【発明の名称】 メモリセル
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正内容】
【特許請求の範囲】
【手続補正3】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0001
【補正方法】変更
【補正内容】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は負荷素子として薄膜トラ
ンジスタを用いた半導体RAM(ランダム・アクセス・
メモリ)に関するものである。
【手続補正4】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0002
【補正方法】変更
【補正内容】
【0002】
【従来の技術】従来CMOSRAMに用いられているメ
モリのセルを図1に示す。負荷用Pチャネルトランジス
タ3,4、及び駆動用Nチャネルトランジスタ5,6よ
り成るインバータのループ接続によるフリップフロップ
に対しアドレス線ADRによりON−OFFを制御させ
伝送用Nチャネルトランジスタ(トランスファゲー
ト)1,2を介してデータの入力線であるBIT、及び
【手続補正5】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0006
【補正方法】変更
【補正内容】
【0006】本発明は、2つのインバータの入出力を交
点接続してなるフリップフロップをメモリセルに用い、
該メモリセルとのデータ線対との間で伝送用トランジス
タを介してデータの伝送をなすメモリセルに於いて、メ
モリセル・サイズの低減化を目的とするものである。
【手続補正6】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0007
【補正方法】変更
【補正内容】
【0007】
【課題を解決するための手段】駆動用トランジスタ及び
負荷用トランジスタをそれぞれ電源間に直列接続して構
成された2つのインバータの入出力を交差接続してなる
フリップフロップと、該フリップフロップの各入出力節
点とデータ線対との間でそれぞれデータの伝送をなす2
つの伝送用トランジスタとを基板表面及び該基板上方に
形成してなるメモリセルに於いて、前記駆動用トランジ
スタ及び前記伝送用トランジスタは前記基板表面にチャ
ネルを挟んで離間して形成されたソース及びドレインと
なる2つの第1領域を各々有し、前記負荷用トランジス
タは前記基板上方に配置したシリコン層にチャネルを挟
んで離間して形成されたソース及びドレインとなる2つ
の第2領域を有すると共にソース・チャネル・ドレイン
の配置方向を前記データ線の延在方向とし、前記各イン
バータを構成する前記駆動用トランジスタの第1領域の
一方及び前記負荷用トランジスタの第2領域の一方と前
記各伝送用トランジスタの第1領域の一方とは電気的に
接続されて前記入出力節点を形成し、接続される当該駆
動用トランジスタ及び伝送用トランジスタの第1領域の
一方は各々共通の領域からなることを特徴とする。
【手続補正7】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0008
【補正方法】変更
【補正内容】
【0008】
【実施例】図2(a)は本発明によるメモリセルの平面
パターン図例、(b)にはABの断面図を示す。選択酸
化マスクの境界18内にソース・ドレイン領域となる部
分が存在する。選択酸化によるフィールド膜形成後にゲ
ート酸化膜を成長させてから第1層目の多結晶シリコン
と基板30の接続をするためのコンタクトホール10,
11の開孔をした後に第1層目の多結晶シリコン19,
20,21,27(斜線部のパターン)をデポジション
した後に全面にPイオンを打ち込んでソース・ドレイン
31,32,33を形成する。この後第2フィールド膜
36をデポジション、ゲートとなる多結晶シリコン1
9,20上の第2フィールド膜を除去し、前記多結晶シ
リコン19,20上を熱酸化して薄膜トランジスタのゲ
ート絶縁膜を形成する。その後第1層と第2層目の多結
晶シリコンを接続するコンタクトホール12,13,1
4を開孔し薄膜トランジスタのチャネル、及びソース・
ドレインを形成する第2層目の多結晶シリコン層22,
23(点部のパターン)をデポジションし選択的にP
拡散をする。更に第3フィールド膜35をデポジション
した後にコンタクトホール15,16を開孔後Al−S
i層24,25,26を形成する。24,25はデータ
線、26は電源線である。この結果N拡散層31を
(−)電源VSSに接続されたソース、32をドレイ
ン、多結晶シリコン20をゲートとするNチャネルトラ
ンジスタと、多結晶シリコン層22において(+)電源
DDに接続されたソース55、チャネル54、ドレイ
ン56、多結晶シリコン20をゲートとするPチャネル
トランジスタが形成され、各々のドレインがダイオード
を介して接続されるCMOSのインバータが構成でき
る。多結晶シリコン層22,23において形成された薄
膜トランジスタのソース・チャネル・ドレインの配置方
向はデータ線の延在方向である。伝送用トランジスタ
は、アドレス線となる多結晶シリコン21をゲートと
し、図2(b)で言うところの拡散層32,33をソー
ス・ドレインとする。伝送用トランジスタは一方の拡散
層32をインバータの駆動用トランジスタ(20,3
1,32)と共有する。図2(a)より明らかなよう
に、他方の駆動用トランジスタと伝送用トランジスタも
拡散層を共有している。
【手続補正8】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0009
【補正方法】変更
【補正内容】
【0009】図5に図2に示したセルパターンの回路図
を示す。駆動用及び伝送用Nチャネルトランジスタ40
〜43はバルクシリコン単結晶中に又、負荷用Pチャネ
ルトランジスタ44,45は多結晶薄膜トランジスタと
して形成され、ダイオード46,47は薄膜トランジス
タと基板側に形成されるトランジスタの接続点に発生す
多結晶シリコン同士のダイオードであり、このダイオ
ードはメモリの動作上は障害とならない。
【手続補正9】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0012
【補正方法】変更
【補正内容】
【0012】
【発明の効果】本発明は、メモリセルを構成するインバ
ータの負荷素子となる薄膜トランジスタを基板上方に配
置すると共に、そのソース・チャネル・ドレインの配置
方向をデータ線の延在方向としたことにより、薄膜トラ
ンジスタのチャネル領域の長さに関係なく、データ線の
間隔を決定でき、且つ、インバータの駆動用トランジス
タと伝送用トランジスタのソース・ドレイン領域の一方
を共有化することができたので、集積度の高いメモリセ
ルを得ることができる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 9056−4M H01L 29/78 311 C

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 CMOSインバータを相互接続しフリッ
    プフロップを構成するCMOSメモリセルにおいて、基
    板上方に一方の導電型の薄膜トランジスタを、基板表面
    に他方の導電型のトランジスタを作成し、前記の各々の
    トランジスタのドレイン同士を接続したCMOSインバ
    ータより構成されることを特徴とするCMOSメモリセ
    ル。
JP4036621A 1992-02-24 1992-02-24 メモリセル Expired - Lifetime JPH0732203B2 (ja)

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JP4036621A JPH0732203B2 (ja) 1992-02-24 1992-02-24 メモリセル

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JP1090316A Division JPH0214566A (ja) 1989-04-10 1989-04-10 フリップフロップ

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JPH0669458A true JPH0669458A (ja) 1994-03-11
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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS55110069A (en) * 1979-02-16 1980-08-25 Hitachi Ltd Semiconductor memory device

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS55110069A (en) * 1979-02-16 1980-08-25 Hitachi Ltd Semiconductor memory device

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JPH0732203B2 (ja) 1995-04-10

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