JPS627151A - 半導体装置 - Google Patents

半導体装置

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JPS627151A
JPS627151A JP60144733A JP14473385A JPS627151A JP S627151 A JPS627151 A JP S627151A JP 60144733 A JP60144733 A JP 60144733A JP 14473385 A JP14473385 A JP 14473385A JP S627151 A JPS627151 A JP S627151A
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JP
Japan
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polycrystalline silicon
impurity region
film
silicon
resistance
Prior art date
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Pending
Application number
JP60144733A
Other languages
English (en)
Inventor
Toshiaki Yamanaka
俊明 山中
Yoshio Sakai
芳男 酒井
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.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
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Publication of JPS627151A publication Critical patent/JPS627151A/ja
Pending legal-status Critical Current

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

Landscapes

  • Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
  • Semiconductor Memories (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】 〔発明の利用分野〕 本発明は半導体装置に関し、詳しくは所要面積の小さな
高抵抗素子を備え高集積化の実現に好適な半導体装置に
関する。
〔発明の背景〕
第2図にスタティック形ランダムアクセスメモリセルの
回路図を示す、このメモリセルは、駆動MOSトランジ
スタTr、、Tr、と、負荷抵抗R1゜R2とから成る
フリップフロップおよび転送MOSトランジスタTr、
、Tr、とで構成されている。
負荷抵抗R1,R,は1018〜1013Ωの高抵抗値
を有する。これはフリップフロップを構成している駆動
MOSトランジスタTr1.Tr、のオフ時のリーク電
流を補償し、スタティック動作を可能にするのに十分な
電流をMOSトランジスタTr1Tr、のドレインに供
給し、しかもメモリのスタンドバイ電流を低減するため
である。従来用いられていた負荷抵抗素子の構造は特開
昭55−72069に記載されており、この構造を第3
図に示す、高抵抗部9にはイオン打ち込み等で不純物を
低濃度に添加した多結晶シリコンや、不純物を添加しな
い多結晶シリコンを用い、低抵抗部8,10は不純物を
高濃度に添加してアルミニウム等の配線電極や低抵抗拡
散層4とオーミック接触をとっている。
負荷抵抗素子の低抵抗部すなわち不純物が高濃度に添加
された領域と不純物が添加されない高抵抗部とは、ホト
リソグラフィ技術によりイオン打込み法や不純物の熱拡
散を用いて高濃度不純物領域を限定することにより形成
していた。したがって、高抵抗部の長さく第3図中L)
は主にホトリフブラフイエ程と熱処理による不純物の横
方向拡散で決まるが、メモリセルレイアウトの設計では
低抵抗Po1y Si配llA10や拡散層上のコンタ
クトホール11との位置ずれ等の余裕も考慮する必要が
ある。
上記理由で、従来の多結晶シリコンを用いた高抵抗素子
で、106〜1013Ωの高抵抗値を得るためには高抵
抗部の長さを縮小することができず、高集積化に不利で
ある。このことを具体的に説明するために、高抵抗多結
晶シリコンに流れる電流の高抵抗部設計の長さしの依存
性を第4図に示す。
同図かられかるように、高抵抗部の長さが4μm以下に
なると高抵抗に流れる電流は急激に増加する。このよう
な状態ではメモリの消費電力が増大し好ましくない。
〔発明の目的〕
本発明の目的は上記従来の問題を解決し、所要面積が小
さくしかも抵抗値の高い負荷素子を有する半導体装置を
提供することである。
〔発明の概要〕
上記目的を達成するために、本発明によれば、スタティ
ック形メモリセルの負荷抵抗としてN型不純物の濃度を
制御した多結晶シリコン膜と、不純物を添加しない多結
晶シリコン膜との接触部を形成し、この接触部の導電特
性が高抵抗多結晶シリコンの導電特性に比較して所要面
積が小さい上に抵抗値が高く、しかも低電圧領域での電
流減少の割合が少ない高抵抗特性を示すことを特徴とし
ている。
〔発明の実施例〕
以下、実施例により本発明による半導体装置の詳細を説
明する。
実施例1 第1図は本発明による高抵抗素子の基本となる構造の断
面図である。同図においてシリコン酸化膜5上にN形不
純物を高濃度に添加しアルミニウム等の配線電極とのオ
ーミック接触が可能になるように低抵抗化した多結晶シ
リコン10が形成されており、そ−の一部にはN型不純
物濃度が10is〜1015am−”程度の比較的低い
領域12がある。
高抵抗部は多結晶シリコン中の低濃度N形不純物領域1
2とこれに一端がオーバーラツプするように形成された
不純物を添加しない多結晶シリコン9との接触面に形成
される。ノンドープ多結晶シリコン9の他端はシリコン
基板3内に形成された高濃度不純物領域4に接続してい
る。なお、この高濃度不純物拡散領域4はノンドープ多
結晶シリコン9との接触面からノンドープ多結晶シリコ
ン中に熱処理による不純物の再分布でオーミック接触が
得られれば良い、N形の低不純物濃度の多結晶シリコン
12とノンドープ多結晶シリコン9との接触面では不純
物濃度差によるダイオード(n−1接合)が形成されて
おり、N形の低不純物濃度の多結晶シリコン12(n−
形)の電位をノンドープ多結晶シリコン9 (i−形)
より高くすることにより、第5図に示すような逆バイア
ス状態におけるダイオードの電流−電圧特性を示してい
る。したがって低抵抗多結晶シリコン10から電源電圧
(例えば5V)を給電することにより、本1発明の目的
とする高抵抗素子が実現できる。また高不純物濃度を有
する拡散領域4はMo8)−ランジスタのドレインとす
ることができる。
上記半導体装置の製法は以下の様に行なう、第6図は本
発明による高抵抗素子の製作工程を示すものである。ま
ず、シリコン基板3上に1部分的に500nm程度の厚
いフィールド酸化IM5を形成する。(第6図a)。次
にこの厚い酸化膜5をマスクとして例えばヒ素などのn
形不純物をイオン打込み法を用いて5 X 1015c
−一2程度のドーズ量で打込み、熱処理を行なうことに
よりシリコン基板内に1015c+a−’程度の高濃度
拡散領域4を形成する(第5図b)6次に厚さ100〜
300nm程度の層間絶縁膜7をウェハ全面に形成する
が。
この絶縁膜7はリン等の不純物を含まない二酸化シリコ
ンが望ましい。これはこの層間絶縁膜が後の工程で形成
するノンドープ多結晶シリコン膜の下地となるために下
地材料からの不純物拡散を防ぐためである。次にフィー
ルド酸化膜5上に層間絶縁膜7を介して厚さ一100〜
500nmの多結晶シリコン12を形成する(a)。次
にフォトリソグラフィにより゛選択的にヒ素のイオン打
込みを行ない1019013以上の高濃度不純物領域1
0と101m 、、1g14cII−3の低濃度不純物
領域12を形成する。なお高濃度不純物領域]Oは後で
形成することもできる。次にシリコン基板3内の高濃度
拡散領域4上の層間絶縁膜7の部にコンタクト穴13を
形成し、ノンドープ多結晶シリコン9を高濃度拡散領域
4と多結晶シリコンXの低濃度不純物領域12を接続す
るように約1100nの厚さに形成する(第5図d)。
高抵抗素子への給電は、多結晶シリコンWXxの高濃度
不純物領域10を高い電位に、シリコン基板内の高濃度
拡散領域4を低い電位になるようにする。電極15は厚
さ約1μmのアルミニウム等の金属を用い、多結晶シリ
コン膜Xの高不純物領域1oおよびシリコン基板3内の
高濃度拡散領域4上の層間絶縁膜7,14ないしは多結
晶シリコンの高濃度不純物領域10上の層間絶縁膜14
上にコンタクトホールを介して形成する(第5図e)。
上記製法により作成した抵抗体の抵抗値は、多結晶シリ
コンの低濃度不純物領域12の不純物濃度を変えること
により10′〜1013Ωの範囲で制御することができ
る。
実施例2 第7図は上記抵抗素子をスタティックMO8(Meta
 l−0xide −Sem1conductor)メ
モリセルの負荷抵抗に用いたものであり、高抵抗部とそ
れに接続するMo5)−ランジスタの断面図の構造を示
すものである。多結晶シリコンの低濃度不純物領域23
は1015〜1017c13の不純物濃度であり、ノン
ドープ多結晶シリコン25と厚いフィールド酸化膜19
上で接触している。さらにノンドープ多結晶シリコン2
5の片側はシリコン基板内に形成されたMOSトランジ
スタのドレインである高濃度拡散層18に接続している
電源電圧V。Cは、多結晶シリコンの高濃度不純物領域
24を電源配線として使用することによりメモリセル内
の高抵抗素子に供給され、上記抵抗素子を介して一メモ
リの記憶を保持するための微小電流がMOSトランジス
タのドレインに供給される。
第8図はスタティックMOSメモリに本発明による抵抗
素子を適用した場合の手回パターン図を示したものであ
る。本実施例によれば、高抵抗素子の寸法を最小のレイ
アウト間隔まで小さくすることができ、高抵抗素子の存
在によるメモリセルの面積を増加させることはない、第
8図で2点鎖線は拡散層、実線はゲート電極2破線、2
点lA11Aは単結晶シリコン、3点鎖線はAQ電極2
区は拡散層−AQ電極間接続部、ε二二]は拡散層ゲー
ト電極接続部、ご跡は拡散層−多結晶シリコン接続部、
斜線部は多結晶シリコンのN形不線物濃度を所望の抵抗
値が得られるように調節する領域を示す。
〔発明の効果〕
上記説明から明らかなように、本発明によれば微小な面
積の高抵抗素子を形成することができ、抵抗体の寸法を
変えることなく、103〜1012Ωの抵抗値を制御す
ることができるため、高集積化に適した新規な構造のス
タティックMOSメモリセルが構成できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明による半導体装置の断面構造の一例を示
す図、第2図はスタティックMOSメモリセルの回路図
、第3図は従来のスタティックMOSメモリの高抵抗素
子部の断面構造を示す図。 第4図は従来の高抵抗素子の特性を示す曲線図。 第5図は本発明による半導体装置の特性の一例を示す図
、第6図、第7図、第8図は本発明の実施例を示す図で
ある。 1・・・ワード線、2・・・データ線、3.16・・・
シリコン基板、4,18・・・高濃度不純物領域、5.
19・・・フィールド酸化膜、6.20・・・ゲート酸
化膜、7.14,22.26・・・酸化膜、8,9,1
0゜12.23,24,25・・・多結晶シリコン、2
1・・・ゲート電極+ 11.13・・・コンタクトホ
ール。 15.27・・・アルミニウム電極、17・・・低濃度
不純物領域。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、第1の導電形の半導体基板の主面上の所望部分に形
    成された第1の厚いシリコン酸化膜と、該第1のシリコ
    ン酸化膜上に形成された第1の多結晶シリコン膜と、少
    なくとも前記第1の厚いシリコン酸化膜以外の前記第1
    の導電形の半導体基板内に形成された第1の導電形とは
    反対の第2の導電形の不純物領域と、該第2の導電形の
    不純物領域と前記第1の多結晶シリコン膜を接続する高
    い抵抗の第2の多結晶シリコン膜とを具備し、第1の多
    結晶シリコン膜と第2の多結晶シリコンとが第1のシリ
    コン酸化膜上で接触しているとともに、第2の多結晶シ
    リコン膜が第2導電形の不純物領域上で部分的に接触し
    ていることを特徴とする半導体装置。 2、上記第1の多結晶シリコン膜には第2の多結晶シリ
    コン膜との接触部に形成されている第1のN形不純物領
    域と、それ以外の部分に形成されている第2のN形不純
    物領域が具備されており、第1のN形不純物の濃度は1
    0^1^5〜10^1^7cm^−^3であり、第2の
    N形不純物の濃度は10^1^8〜10^2^0cm^
    −^3であり、第1の多結晶シリコンの第1のN形不純
    物領域と、第2の多結晶シリコンとの接触部には10^
    6〜10^1^3Ωの高抵抗が形成されていることを特
    徴とする特許請求の範囲第1項記載の半導体装置。 3、上記第2の導電形の不純物領域は、MOSトランジ
    スタのドレインであり、上記高抵抗を負荷抵抗素子とし
    て用いてスタティックMOSメモリを構成しており、前
    記第1の多結晶シリコンには電源電圧が印加されること
    を特徴とする特許請求の範囲第1項記載の半導体装置。
JP60144733A 1985-07-03 1985-07-03 半導体装置 Pending JPS627151A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5278082A (en) * 1992-04-03 1994-01-11 Sharp Kabushiki Kaisha Method for electrically connecting an electrode and impurity-diffused layer formed on a semiconductor substrate
EP0585059A2 (en) * 1992-08-21 1994-03-02 STMicroelectronics, Inc. Vertical memory cell processing and structure manufactured by that processing

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