KR0151060B1 - Semiconductor memory device and tis manufacturing process - Google Patents

Semiconductor memory device and tis manufacturing process

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KR0151060B1 KR1019950016461A KR19950016461A KR0151060B1 KR 0151060 B1 KR0151060 B1 KR 0151060B1 KR 1019950016461 A KR1019950016461 A KR 1019950016461A KR 19950016461 A KR19950016461 A KR 19950016461A KR 0151060 B1 KR0151060 B1 KR 0151060B1
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Abstract

에스 램(SRAM) 셀 및 그 제조방법에 개시되어 있다. SRAM 셀의 집적도 증가와 더불어 수반되는 셀 크기의 감소로 인해 셀 스토리지 노드의 커패시턴스가 감소하게 된다. 이에 따라 SER(Soft Error Rate)의 증가로 인한 신뢰성 문제가 야기 되게 된다. 따라서 본 발명은 고집적 제품에 필수적인 스토리지 노드 커패시턴스를 증가 시킬 수 있는 방법을 게시한다. 먼저, 보텀 게이트 TFT를 채택하고 있는 SRAM 셀의 스토리지 노드영역에 TFT를 형성시킨 후 커패시터의 절연막으로 사용될 고유전율을 갖는 막질(SiN)을 형성시키고 그위에 전압이 인가된 도전층을 형성 시킴으로써 TFT의 게이트 도전층 및 TFT 채널 오프셋으로 구성되는 전극과 전압이 인가될 도전층이 형성하는 전극으로 구성되는 커패시터를 완성하여 스토리지 노드 커패시턴스를 증가시킬 수 있게 된다.Disclosed are an SRAM cell and a method of manufacturing the same. Increasing the density of SRAM cells and accompanying cell size decreases the capacitance of cell storage nodes. As a result, reliability problems are caused by an increase in the soft error rate (SER). Thus, the present invention discloses a method that can increase storage node capacitance, which is essential for highly integrated products. First, by forming a TFT in a storage node region of an SRAM cell adopting a bottom gate TFT, forming a film quality (SiN) having a high dielectric constant to be used as an insulating film of a capacitor, and forming a conductive layer applied with a voltage thereon. The storage node capacitance can be increased by completing a capacitor including an electrode formed of a gate conductive layer and a TFT channel offset and an electrode formed of a conductive layer to which a voltage is applied.

따라서, 본 발명을 통해 고집적 SRAM에서 셀 크기의 감소와 더불어 발생하는 노드 커패시턴스감소 문제를 해결하고 SER개선에 기여할 수 있게 된다.Therefore, the present invention can solve the node capacitance reduction problem that occurs with the reduction of the cell size in the highly integrated SRAM and contribute to the SER improvement.

Description

반도체 메모리 장치 및 그 제조 방법Semiconductor memory device and manufacturing method thereof

제1도는 SRAM 셀의 일반적인 회로도로서, 저항소자 P-채널 박막트랜지스터를 사용한 CMOS SRAM을 도시한 등가 회로도.1 is a general circuit diagram of an SRAM cell, and shows an equivalent circuit diagram of a CMOS SRAM using a resistive element P-channel thin film transistor.

제2a도 내지 제2b도는 본 발명에 의해 SRAM 셀을 제조시, 노드(node)의 커패시턴스(capacitance)가 증가된 SRAM 셀의 등가 회로도.2A to 2B are equivalent circuit diagrams of an SRAM cell having increased capacitance of a node when fabricating an SRAM cell according to the present invention.

제3a도 내지 3g도는 본 발명의 일 실시예에 의한 SRAM 셀의 제조방법을 단계적으로 도시한 레이 아웃(layout)도.3A to 3G are layout views showing step by step manufacturing methods of an SRAM cell according to an embodiment of the present invention.

제4도는 본발명에 의해 제작된 SRAM 셀의 수직 단면도.4 is a vertical sectional view of an SRAM cell fabricated by the present invention.

본 발명은 반도체 메모리 장치에 관한 것으로, 특히 TFT 에스램(SRAM) 장치 및 그 제조방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to semiconductor memory devices, and more particularly to a TFT SRAM (SRAM) device and a manufacturing method thereof.

일반적으로, 반도체 메모리 장치로서 SRAM은 DRAM(Dynamic Random Access Memory)에 비하여 메모리 용량에서는 떨어지지만 고속이고 사용하기 쉽기 때문에 중, 소용량 메모리 분야에서 널리 사용되고 있다.In general, SRAM as a semiconductor memory device is widely used in the medium and small-capacity memory field because it is lower in memory capacity but faster and easier to use than DRAM (Dynamic Random Access Memory).

SRAM의 메모리 셀은 2개의 전송트랜지스터, 2개의 구동트랜지스터, 및 2개의 부하소자로 이루어지는 2개의 인버터(inverter)회로가 결합된 구조로 구성되어 있으며(제1도 참조), 기억정보는 플립플롭의 입,출력단자간의 전압차, 즉 실제로는 노드(Node)에 있어서의 부유용량에 축적된 전하로서 보존된다. 이 전하는 일정전원(Vcc)으로부터 부하소자인 부하 MOS트랜지스터 또는 부하 저항을 통하여 항상 보충되고 있으므로, DRAM에서처럼 리플레쉬(refresh)기능은 불필요하게 된다.The memory cell of the SRAM consists of a structure in which two inverter transistors consisting of two transfer transistors, two drive transistors, and two load elements are coupled (see FIG. 1). It is preserved as the voltage difference between the input and output terminals, that is, the charge accumulated in the floating capacitance in the node. This charge is always supplemented from a constant power supply (Vcc) through a load MOS transistor or a load resistor, which is a load element, so that a refresh function is unnecessary as in DRAM.

한편, SRAM의 메모리 셀은 셀을 구성하는 부하소자로서, 디플레이션형 NMOS 트랜지스터를 사용하는 경우도 있지만 그 소비전력이 매우 크기 때문에 오늘날 거의 사용되지 않으며, 대신에 소비전력이 낮고 제작이 간편한 고저항의 다결정실리콘을 사용하는 것이 주류를 이루어 왔다. 그러나 메모리 용량이 더욱 증가되고, 요구되는 저항값이 점점 높아짐에 따라 메모리 셀에서 부하소자를 통해 공급되는 전류(load current)와 셀의 노드(node)에서의 누설 전류(leekage current)와의 차이가 줄어들어 메모리 장치의 제조수율을 떨어뜨리는 요인이 되는바, 이러한 문제를 해결하고자한 것이 PMOS TFT를 부하소자로 사용하는 CMOS형 SRAM이다.On the other hand, the SRAM memory cell is a load element constituting the cell, and although deflation type NMOS transistors are used, they are rarely used today because of their large power consumption. Instead, they have low power consumption and are easy to manufacture. The use of polycrystalline silicon has been mainstream. However, as the memory capacity increases further and the required resistance increases, the difference between the load current supplied from the load cell in the memory cell and the leakage current at the node of the cell decreases. It is a factor that lowers the manufacturing yield of the memory device, and to solve this problem is a CMOS type SRAM using a PMOS TFT as a load element.

제1도는 종래의 SRAM 셀의 일반적인 회로도로서, 저항소자로 P-채널박막트랜지스터 (Thin Film Transistor: 이하 TFT)를 사용한 CMOS SRAM을 도시한다.FIG. 1 is a general circuit diagram of a conventional SRAM cell, showing a CMOS SRAM using a P-channel thin film transistor (TFT) as a resistor.

셀 좌측에 형성되어 그 게이트는 워드라인과 접속하고 그 드레인은 제1 비트라인과 접속하는 NMOS 제1 전송트랜지스터(T1); 셀 우측에 형성되어 그 게이트는 상기 워드라인과 접속되고 그 드레인은 제2 비트라인과 접속하는 NMOS 제2 전송트랜지스터(T2); 상기 제1 전송트랜지스터의 소오스와 그 드레인이 접속하고 그 소오스는 접지(Vss)되며, 그 게이트는 상기 제2 전송트랜지스터(T2)의 소오스와 접속하는 NMOS 제1 구동트랜지스터(T3); 상기 제2 전송트랜지스터(T2)의 소오스와 그 드레인이 접속하고, 그 소오스는 접지(Vss)되며, 그 게이트는 상기 제1 전송트랜지스터(T1)의 소오스와 접속하는 NMOS 제2 구동트랜지스터(T4); 그 드레인은 상기 제1 구동트랜지스터(T3)의 드레인과 접속하고, 그 소오스는 일정전원선(Vcc)과 접속하며, 그 게이트는 상기 제1 구동트랜지스터의 게이트 및 상기 제2 전송트랜지스터의 소오스와 접속하는 P-채널 제1 박막트랜지스터(T5); 그 드레인은 상기 제2 구동트랜지스터(T4)의 드레인과 접속하고, 그 소오스는 일정전원선(Vcc)과 접속하며, 그 게이트는 상기 제2 구동트랜지스터(T4)의 게이트 및 상기 제1 전송트랜지스터(T1)의 소오스와 접속하는 P-채널 제2 박막트랜지스터(T6)로 구성되어 있다.An NMOS first transfer transistor (T1) formed at the left side of the cell, the gate of which is connected to a word line, and the drain thereof to a first bit line; An NMOS second transfer transistor (T2) formed at the right side of the cell, the gate of which is connected to the word line, and the drain of which is connected to a second bit line; An NMOS first driving transistor (T3) connected to a source of the first transfer transistor and a drain thereof, the source of which is grounded (Vss), and a gate of the first transfer transistor connected to a source of the second transfer transistor (T2); An NMOS second driving transistor T4 connected to a source of the second transfer transistor T2 and a drain thereof, a source thereof connected to a ground V ss , and a gate thereof connected to a source of the first transfer transistor T1. ); The drain thereof is connected to the drain of the first driving transistor T3, the source thereof is connected to the constant power line Vcc, and the gate thereof is connected to the gate of the first driving transistor and the source of the second transfer transistor. A P-channel first thin film transistor T5; The drain thereof is connected to the drain of the second driving transistor T4, the source thereof is connected to a constant power line Vcc, and the gate thereof is the gate of the second driving transistor T4 and the first transfer transistor (T4). And a P-channel second thin film transistor T6 connected to the source of T1).

한편, 상기 박막트랜지스터를 형성하는 방법으로는 박막트랜지스터의 게이트가 채널 및 소오스/드레인의 상부에 위치하도록 형성하는 톱 게이트(top gate)형, 박막트랜지스터의 게이트가 채널 및 소오스/드레인의 하부에 위치하도록 형성하는 보텀 게이트(bottom gate)형, 및 그 상하부에 위치하도록 형성하는 더블 게이트(double gate)형이 있다.Meanwhile, a method of forming the thin film transistor includes a top gate type in which the gate of the thin film transistor is positioned above the channel and the source / drain, and the gate of the thin film transistor is positioned below the channel and the source / drain. There is a bottom gate type to be formed so as to, and a double gate type to be located above and below.

그러나, 상기의 박막 트랜지스터를 단순히 종래의 제조방법대로 셀을 구성하면, SRAM(Static Access Memory)의 집적도가 높아짐에 따라, 고속 동작시 심각한 소프트 에러(Soft Error) 문제가 나타낸다. SRAM cell의 크기가 감소하면 셀 노드의 커패시턴스도 감소하게 되어, 저장 노드 전압이 동작 속도가 증가할 때 떨어지는 경향이 있다. 이 전압강하는 주변의 알파 입자가 쉽사리 소프트 에러를 일으킬 수 있게 한다.However, if the thin film transistor is simply configured as a cell according to a conventional manufacturing method, the integration of SRAM (Static Access Memory) is increased, which causes a serious soft error problem during high speed operation. As the size of the SRAM cell decreases, the capacitance of the cell node also decreases, so that the storage node voltage tends to drop as the operation speed increases. This drop causes the surrounding alpha particles to easily cause soft errors.

다시 말하면, 이러한 커패시턴스의 감소는 SER(Soft Error Rate)에 대한 저항 성분을 감소시키는 결과를 초래하게 되어 SRAM의 신뢰성(reliability)에 커다란 영향을 미치게 된다.In other words, this reduction in capacitance results in a reduction in the resistance component to the soft error rate (SER), which greatly affects the reliability of the SRAM.

따라서, 본 발명의 목적은 상기와 같은 문제점을 해결하여 신뢰성이 향상된 보텀 게이트 TFT 에스 램(SRAM) 셀을 제공하는 것이다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a bottom gate TFT SRAM cell having improved reliability by solving the above problems.

본 발명의 다른 목적은 상기 보텀 게이트 TFT 에스 램 셀을 제조하는데 적합한 제조방법을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a manufacturing method suitable for manufacturing the bottom gate TFT SRAM cell.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 보텀 게이트 TFT 구조하에서, 셀 노드(node)의 커패시턴스를 증가시킴으로써 SER를 개선시키는 방법을 제시하였다.In order to achieve the above object, the present invention has proposed a method for improving SER by increasing the capacitance of a cell node under a bottom gate TFT structure.

따라서, 본 발명에서는 보텀 게이트를 채택한 SRAM 셀의 경우, 셀 스토리지 노드(storage node) 상층에 도전층을 형성 시켜서 노드 커패시턴스를 증가시키는 방법을 창출한 것이다.Accordingly, in the present invention, in the case of an SRAM cell employing a bottom gate, a method of increasing a node capacitance by forming a conductive layer on a cell storage node is provided.

구체적으로, 셀 노드단의 TFT 게이트 및 TFT 채널 오프셋(channel offset)으로 구성되는 영역에 얇은 절연층, 예를 들면 60Å의 실리콘 질화막(SiN)을 적층 시키고 그위에 아몰퍼스 실리폰 혹은 폴리 실리콘 도전층을 형성 시켜 전압을 인가하므로서 노드 커패시턴스를 증가시켜 주게 된다. 상기와 같이 실시 하였을때, 셀의 등가회로는 제2a도 내지 제2b도에 도시한 것과 같이 셀의 스토리지 노드에 커패시터를 부가한 배치를 갖게 된다. 따라서, 본 발명은 고집적 SRAM에서 셀 사이즈의 감소와 더불어 발생하는 노드 커패시턴스 감소 문제를 해결하고 SER개선에 기여 할 수 있는 에스 램을 제공하는데 있다.Specifically, a thin insulating layer, for example, 60 nm silicon nitride (SiN) is laminated on a region composed of a TFT gate and a TFT channel offset of a cell node, and an amorphous silicon or polysilicon conductive layer is formed thereon. By forming a voltage, the node capacitance is increased. When implemented as described above, the equivalent circuit of the cell has an arrangement in which a capacitor is added to the storage node of the cell as shown in FIGS. 2A to 2B. Accordingly, an aspect of the present invention is to provide an SRAM capable of contributing to SER improvement and solving the node capacitance reduction problem that occurs with the reduction of the cell size in a highly integrated SRAM.

상기 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 반도체 기판상에 활성 영역과 비 활성영역을 정의하는 단계; 상기 활성 영역에 제1도전층으로써 SRAM 셀의 구동 트랜지스터(pull down transistor) 및 전송 트랜지스터(pass transistor)를 형성하는 단계; SRAM 셀의 접지선(Vss line) 및 워드 라인을 구성하는 제2도전층을 형성하는 단계; 보텀 게이트 TFT에서의 TFT의 게이트를 구성하는 제3도전층을 형성하는 단계; 상기 TFT의 게이트위에 TFT의 채널 및 Vcc 전원선(power line)을 구성하는 제4도전층을 형성하는 단계; 상기 TFT 채널위에 산화(oxidation) 공정을 거쳐 커패시터(capacitor)의 층간 절연막으로 실리콘 질화막(SiN) 같은 고유전률을 갖는 절연막을 소정의 두께로 증착하는 단계; 및 이와같이 형성된 SRAM 셀의 스토리지 노드 커패시턴스를 증가시키기 위해 셀의 노드부위(TFT offset 영역 포함)를 오버랩(overlap)하는 제5 도전층을 형성하는 단계; 즉, 커패시터의 다른 한쪽 전극으로 사용될 제5 도전층을 폴리실리콘 혹은 아몰퍼스 실리콘으로 1000Å 두께로 증착한 후 패터닝 하는 단계를 구비하는 것을 특징으로하는 TFT SRAM 제조 방법을 제공한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method including: defining an active region and an inactive region on a semiconductor substrate; Forming a pull down transistor and a pass transistor of an SRAM cell as a first conductive layer in the active region; Forming a second conductive layer constituting a ground line (Vss line) and a word line of the SRAM cell; Forming a third conductive layer constituting a gate of the TFT in the bottom gate TFT; Forming a fourth conductive layer forming a channel of the TFT and a Vcc power line on the gate of the TFT; Depositing an insulating film having a high dielectric constant such as silicon nitride (SiN) to a predetermined thickness as an interlayer insulating film of a capacitor through an oxidation process on the TFT channel; And forming a fifth conductive layer overlapping the node portion of the cell (including the TFT offset region) to increase the storage node capacitance of the SRAM cell thus formed. That is, a TFT SRAM manufacturing method comprising the step of depositing a pattern of the fifth conductive layer to be used as the other electrode of the capacitor with polysilicon or amorphous silicon to a thickness of 1000 Å and then patterning.

이렇게 하여 완성된 SRAM 셀 구조를 통해 TFT의 게이트 도전층 및 TFT 채널 오프셋(offset)으로 구성되는 전극과 그 위에 형성된 도전층이 형성하는 전극사이에 고유전율을 갖는 절연막질을 형성시킴으로써 SRAM 셀 스토리지 노드에 커패시터를 형성시켜 스토리지 노드 커패시턴스를 증가시킬 수 있게 된다.In this way, the SRAM cell storage node is formed by forming an insulating film having a high dielectric constant between the electrode formed by the gate conductive layer and the TFT channel offset of the TFT and the electrode formed by the conductive layer formed thereon through the completed SRAM cell structure. Capacitors can be built in to increase the storage node capacitance.

이때 커패시터의 전극으로 사용되는 제5도전층에 인가되는 전압은 본 발명의 구조상 기 도전층이 하부의 단위 셀(unit cell)과 물리적 접촉이 형성되어 있지 않으므로, 필요에 따라 접지(Vss)포텐셜로부터 전원(Vcc) 포텐셜 까지를 선택하여 사용할 수 있다.At this time, the voltage applied to the fifth conductive layer used as the electrode of the capacitor is because the conductive layer is not in physical contact with the unit cell of the lower structure, according to the structure of the present invention, if necessary from the ground (Vss) potential You can select up to the power supply (Vcc) potential.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described an embodiment of the present invention;

본 발명에서는, 보텀 게이트 TFT 구조하에서 커패시턴스를 증가시킴으로써 SER을 개선시키는 방법을 제시하였다.In the present invention, a method of improving SER by increasing capacitance under a bottom gate TFT structure is proposed.

제3a도 내지 제3g도는 본 발명의 일 실시예에 의한 SRAM 셀의 제조방법을 단계적으로 도시한 레이 아웃(layout)들이고, 제4도는 제3a도 내지 제3g도의 단계에 의해 제작된 SRAM 셀의 수직 단면도를 각각 나타낸다.3a to 3g are layouts showing the step-by-step method of manufacturing an SRAM cell according to an embodiment of the present invention, and FIG. 4 is a view of the SRAM cell fabricated by the steps of FIGS. 3a to 3g. Each vertical cross section is shown.

구체적으로 각 도면을 설명하면, 제3a도는 SRAM 셀의 활성(Active)영역을 정의하는 마스크 레이아웃(layout)을 나타낸다. 참조번호 1은 반도체 기판, 참조번호 3은 활성영역을 정의하는 마스크패턴이다.Specifically, FIG. 3A illustrates a mask layout defining an active area of an SRAM cell. Reference numeral 1 is a semiconductor substrate, and reference numeral 3 is a mask pattern defining an active region.

제3b도는 제1도전층으로써 SRAM cell의 구동 트랜지스터(pull down transistor) 및 전송 트랜지스터(pass transistor)를 형성하는 레이아웃을 나타낸다. 구체적으로, 상기 제3a도에서 정의된 활성영역 마스크 패턴상에 게이트 마스크 패턴(5)을 정의하여 구동 및 전송 탸를 형성하고 접지선(Vss)과 워드라인(Word Line)을 연결할 제1콘택 마스크 패턴(7)까지 정의한다.3B illustrates a layout in which a pull down transistor and a pass transistor of an SRAM cell are formed as a first conductive layer. Specifically, the first contact mask pattern defining the gate mask pattern 5 on the active region mask pattern defined in FIG. 3a to form the driving and transmission pins and to connect the ground line Vss and the word line. Define up to (7).

제3c도는 SRAM 셀의 접지선(Vss line) 및 워드라인(Word line)을 구성하는 제2도전층을 형성하는 레이아웃을 나타낸다. 구체적으로, 상기 제3b도에서 형성된 콘택 마스크 패턴(7)을 포함하고 접지선과 워드라인 역할의 제2 전도층을 형성하는 배선 마스크 패턴(9)을 정의한다. 또한, 셀 노드와 TFT 게이트 연결을 위한 제2 콘택 마스크 패턴(11)도 정의한다. 한편, 도면에는 표시되지 않았지만 이단계에서 전송 트랜지스터의 비트 라인도 연결되어진다.FIG. 3C shows a layout for forming a second conductive layer constituting a ground line (Vss line) and a word line of a SRAM cell. Specifically, the wiring mask pattern 9 including the contact mask pattern 7 formed in FIG. 3B and forming a second conductive layer serving as a ground line and a word line is defined. In addition, the second contact mask pattern 11 for connecting the cell node and the TFT gate is also defined. Although not shown in the drawing, the bit lines of the transfer transistors are also connected at this stage.

제3d도는 TFT의 보텀 게이트를 구성하는 제3도전층의 레이아웃을 나타낸다. 구체적으로, TFT의 제3 도전층을 형성하기 위한 게이트 마스크 패턴(13)을 정의한다.FIG. 3D shows the layout of the third conductive layer constituting the bottom gate of the TFT. Specifically, the gate mask pattern 13 for forming the third conductive layer of the TFT is defined.

제3e도는 TFT의 채널 및 Vcc 전원선을 구성하는 제4도전층의 레이아웃을 도시한다. 구체적으로, TFT 채널과 셀 노드를 연결하기 위한 제3 콘택 마스크 패턴(15)을 셀 노드위에 형성시킴으로서 TFT채널과 셀노드의 전기적 연결을 한 후, TFT의 채널층과 Vcc 전원선을 형성하기 위한 마스크 패턴(17)을 정의한다.3E shows the layout of the fourth conductive layer constituting the channel of the TFT and the Vcc power line. Specifically, the third contact mask pattern 15 for connecting the TFT channel and the cell node is formed on the cell node to electrically connect the TFT channel and the cell node, and then to form the channel layer of the TFT and the Vcc power line. The mask pattern 17 is defined.

제3f도는 TFT의 형상을 좀더 정확히 알기 위해, 하부 구조를 제외한 SRAM 셀의 TFT만의 레이아웃을 나타내었다. 구체적으로, 상기 제3d도와 제3e도에서 정의한 TFT의 보텀 게이트 마스크 패턴(13)과 TFT의 채널 및 Vcc 전원선 마스크 패턴(17)만을 도시한 레이아웃이다. TFT의 채널 형성후 TFT 채널 상부에 산화(oxidation) 공정을 거쳐 커패시터(capacitor)의 층간 절연막으로 고유전율을 갖는 실리콘 질화막(SiN)같은 절연막을 60Å의 두께로 증착한다.3f shows the layout of only the TFTs of the SRAM cells excluding the lower structure, in order to know the shape of the TFT more accurately. Specifically, it is a layout showing only the bottom gate mask pattern 13 of the TFT and the channel and Vcc power line mask pattern 17 of the TFT defined in FIGS. 3D and 3E. After forming the channel of the TFT, an insulating film such as silicon nitride (SiN) having a high dielectric constant is deposited as an interlayer insulating film of a capacitor through an oxidation process on an upper portion of the TFT channel.

제3G도는 이와같이 형성된 SRAM cell에 있어서, 스토리지 노드 커패시턴스를 증가시키기 위해 상기 제3f도의 레이아웃상에 셀의 노드부위(TFT offset 영역 포함)을 오버랩(overlap)하는 제5 도전층의 레이아웃을 나타내었다. 구체적으로, 커패시터의 한쪽 단자의 역할을 하는 제5 도전층을 형성하는 마스크 패턴(19)을 정의한다. 커패시터의 다른 한쪽 전극으로 사용될 도전층을 아몰퍼스 실리콘이나 폴리실리콘으로 1000Å두께로 증착한 후 패터닝하여 준다.FIG. 3G illustrates the layout of the fifth conductive layer overlapping the node region (including the TFT offset region) of the cell on the layout of FIG. 3f in order to increase the storage node capacitance in the SRAM cell thus formed. Specifically, a mask pattern 19 for forming a fifth conductive layer serving as one terminal of the capacitor is defined. The conductive layer to be used as the other electrode of the capacitor is deposited with amorphous silicon or polysilicon at a thickness of 1000 Å and then patterned.

이렇게 하여 완성된 SRAM 셀 구조는 TFT의 게이트 도전층 및 TFT 채널 오프셋(offset)으로 구성되는 전극과 그위에 형성된 도전층이 형성하는 전극사이에 고유전율을 갖는 절연막질을 형성시킴으로써 SRAM 셀 스토리지 노드에 커패시터(capacitor)를 형성시켜 스토리지 노드 커패시턴스를 증가시킬 수 있게 된다.The SRAM cell structure thus completed is formed in the SRAM cell storage node by forming an insulating film having a high dielectric constant between the electrode formed by the gate conductive layer and the TFT channel offset of the TFT and the electrode formed by the conductive layer formed thereon. Capacitors can be formed to increase the storage node capacitance.

제4도는 상기 단계에 따라 형성된 SRAM의 수직 단면도를 나타내었다. SRAM 셀의 구동 트랜지스터(pull down transistor)와 전송 트랜지스터(pass transistor)의 게이트 형성하는 제1도전층(150), 접지선(Vss line)과 워드라인(Word line)을 구성하는 제2도전층(109), TFT의 보텀 게이트를 구성하는 제3도전층(113), TFT의 채널과 Vcc 전원선을 구성하는 제4도전층(117), 및 스토리지 노드 커패시턴스를 증가시키기 위해 TFT 채널상에 셀의 노드부위(TFT offset 영역 포함)을 오버랩(overlap)하는 제5도전층(119)의 수직 단면도를 볼 수 있다.4 shows a vertical cross-sectional view of the SRAM formed according to the above steps. Second conductive layer 109 constituting a first conductive layer 150 forming a gate of a pull down transistor and a pass transistor of an SRAM cell, a ground line Vss line, and a word line. ), The third conductive layer 113 constituting the bottom gate of the TFT, the fourth conductive layer 117 constituting the channel of the TFT and the Vcc power line, and the node of the cell on the TFT channel to increase the storage node capacitance. A vertical cross-sectional view of the fifth conductive layer 119 overlapping the region (including the TFT offset region) may be viewed.

이때 커패시터의 전극으로 사용되는 제5 도전층(119)에 인가되는 전압은 본 발명의 구조상 기 도전층이 하부의 단위 셀(unit cell)과 물리적 접촉이 형성되어 있지 않으므로, 필요에 따라 접지(Vss)포텐셜로부터 Vcc 포텐셜 까지를 선택하여 사용할 수 있다.In this case, the voltage applied to the fifth conductive layer 119 used as the electrode of the capacitor is grounded as necessary because the conductive layer is not in physical contact with the lower unit cell. You can select from potential to Vcc potential.

따라서, 본 발명을 통하여 4M이상의 고 집적 제품에 필수적인 스토리지 노드 커패시턴스를 증가시킬 수 있는 방법으로 보텀 게이트 TFT를 채택하고 있는 SRAM 메모리 셀의 스토리지 노드 영역에 TFT를 형성시킨 후 커패시터의 절연막으로 사용될 실리콘 질화막(SiN)같은 고유전율을 갖는 막질을 형성시키고 그위에 전압이 인가된 도전층을 형성시킴으로써 TFT의 게이트 도전층 및 TFT 채널 오프셋(channel offset)으로 구성되는 전극과 전압이 인가된 도전층이 형성하는 전극으로 구성되는 커패시터를 완성하여 스토리지 노드 커패시턴스를 증가시킬 수 있게 된다.Therefore, a silicon nitride film to be used as an insulating film of a capacitor after forming a TFT in a storage node region of an SRAM memory cell employing a bottom gate TFT as a method for increasing storage node capacitance, which is essential for high-integration products of 4M or higher, can be used. By forming a film having a high dielectric constant such as (SiN) and forming a conductive layer applied with a voltage thereon, an electrode composed of a gate conductive layer and a TFT channel offset of a TFT and a conductive layer applied with a voltage are formed. Capacitors consisting of electrodes can be completed to increase the storage node capacitance.

본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않으며, 많은 변형이 본 발명이 속한 기술적 사상내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 가능함은 명백하다.The present invention is not limited to the above embodiments, and it is apparent that many modifications are possible by those skilled in the art within the technical idea to which the present invention pertains.

Claims (11)

부하소자로 PMOS TFT를 사용하여 CMOS를 구성하는 TFT SRAM장치에 있어서, TFT SRAM 셀의 스토리지 노드(storage node) 영역의 TFT 게이트 도전층(113) 및 TFT 채널 도전층(117)의 오프셋(offset)영역이 커패시터의 한쪽 전극을 구성하고, 그 상부에 층간 절연막(118)이 적층되어 있으며 그 상부에 하지 도전층과의 접촉없이 커패시터의 다른 한쪽 전극을 구성하는 도전층(119)이 적층된 구조를 구비하는 것을 특징으로 하는 TFT SRAM 장치.In a TFT SRAM device forming a CMOS using a PMOS TFT as a load element, an offset of a TFT gate conductive layer 113 and a TFT channel conductive layer 117 in a storage node region of a TFT SRAM cell. The region constitutes one electrode of the capacitor, and the interlayer insulating film 118 is stacked on the upper portion thereof, and the conductive layer 119 constituting the other electrode of the capacitor is stacked on the upper portion thereof without contact with the underlying conductive layer. TFT SRAM device characterized in that it comprises. 제1항에 있어서, 상기 도전층(119)에 접지 포텐셜로 부터 Vcc포텐셜 까지의 전압을 가할 수 있는 구조를 특징으로하는 TFT SRAM 장치.The TFT SRAM device according to claim 1, wherein a voltage capable of applying a voltage from a ground potential to a Vcc potential is applied to the conductive layer (119). 제1항에 있어서, 상기 도전층(119)이 TFT 게이트 도전층이나 TFT 채널 및 Vcc 전원선(power line)보다 위쪽에 위치하는 것을 특징으로하는 TFT SRAM 장치.The TFT SRAM device according to claim 1, wherein the conductive layer (119) is located above the TFT gate conductive layer or the TFT channel and the Vcc power line. 제1항에 있어서, 상기 TFT가 보텀 게이트 트랜지스터임을 특징으로 하는 TFT SRAM 장치.The TFT SRAM device according to claim 1, wherein the TFT is a bottom gate transistor. 제1항에 있어서, 상기 층간 절연막(118)이 고유전율을 갖는 물질임을 특징으로 하는 TFT SRAM 장치.The TFT SRAM device according to claim 1, wherein the interlayer insulating film (118) is a material having a high dielectric constant. 제5항에 있어서, 상기 고유전율을 갖는 물질이 산화물 및 실리콘 질화막(SiN)중 어느 하나인 것을 특징으로하는 TFT SRAM 장치.The TFT SRAM device according to claim 5, wherein the material having high dielectric constant is any one of an oxide and a silicon nitride film (SiN). 제1항에 있어서, 상기 층간 절연막(118)의 두께가 200Å 미만임을 특징으로하는 TFT SRAM 장치.A TFT SRAM device according to claim 1, wherein the thickness of said interlayer insulating film (118) is less than 200 GPa. 제1항에 있어서, 상기 도전층(119)이 폴리 실리콘 및 아몰퍼스(amorphos) 폴리 실리콘중 어느 하나로 형성됨을 특징으로하는 TFT SRAM 장치.The TFT SRAM device according to claim 1, wherein the conductive layer (119) is formed of any one of polysilicon and amorphous polysilicon. 제1항에 있어서, 커패시터를 형성하는 도전층(119)이 오버랩(overlap)하는 부위가 TFT의 채널이 형성되는 부위를 제외하고 TFT의 게이트와 TFT 채널 오프셋(offset) 영역 및 셀 스토리지 노드의 P+/N+ 다이오드가 형성되는 콘택 부위를 모두 포함하는 것을 특징으로하는 TFT SRAM 장치.2. The gate and TFT channel offset regions of the TFTs and the P + of the cell storage node of claim 1, except that the portions of the conductive layers 119 forming the capacitors overlap with the TFTs. A TFT SRAM device comprising all of the contact sites where a / N + diode is formed. 제1항에 있어서, 상기 도전층(119)이 Vcc 전원선과 오버랩(overlap)되지 않으며 같은 방향으로 달리는 것을 특징으로하는 TFT SRAM 장치.The TFT SRAM device according to claim 1, wherein the conductive layer (119) runs in the same direction without overlapping with the Vcc power line. 반도체 기판상에 활성 영역과 비 활성영역을 정의하는 단계; 상기 활성 영역에 제1도전층으로서 SRAM 셀의 구동 트랜지스터(pull down transistor) 및 전송 트랜지스터(pass transistor)를 형성하는 단계; SRAM 셀의 접지선(Vss line) 및 워드 라인(Word line)을 구성하는 제2도전층을 형성하는 단계; 보텀 게이트 TFT에서의 TFT의 게이트를 구성하는 제3도전층을 형성하는 단계; 상기 TFT의 게이트위에 TFT의 채널 및 Vcc 전원선(power line)을 구성하는 제4도전층을 형성하는 단계; 상기 TFT 채널 형성 후 TFT 채널 위에 산화공정을 거쳐 커패시터의 층간 절연막으로 실리콘 질화막(SiN) 같은 고유전률을 갖는 절연막을 60Å의 두께로 증착하는 단계; 및 이와같이 형성된 SRAM 셀의 스토리지 노드 커패시턴스를 증가시키기 위해 셀의 노드부위(TFT 오프셋 영역 포함)를 오버랩(overlap)하는 제5 도전층을 형성하는 단계; 즉, 커패시터의 다른 한쪽 전극으로 사용될 제5 도전층을 폴리실리콘 및 아몰퍼스 실리콘중 어느 하나로 1000Å 두께로 증착한 후 패터닝 하는 단계를 구비하는 것을 특징으로하는 TFT SRAM 제조 방법.Defining an active region and an inactive region on the semiconductor substrate; Forming a pull down transistor and a pass transistor of an SRAM cell as a first conductive layer in the active region; Forming a second conductive layer constituting a ground line (Vss line) and a word line of the SRAM cell; Forming a third conductive layer constituting a gate of the TFT in the bottom gate TFT; Forming a fourth conductive layer forming a channel of the TFT and a Vcc power line on the gate of the TFT; Depositing an insulating film having a high dielectric constant, such as silicon nitride (SiN), to a thickness of 60 占 to an interlayer insulating film of a capacitor through an oxidation process after forming the TFT channel; And forming a fifth conductive layer overlapping the node portion of the cell (including the TFT offset region) to increase the storage node capacitance of the SRAM cell thus formed. That is, a TFT SRAM manufacturing method comprising the step of depositing a pattern of the fifth conductive layer to be used as the other electrode of the capacitor with one of polysilicon and amorphous silicon to a thickness of 1000 Å and then patterning.
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KR20040053443A (en) * 2002-12-14 2004-06-24 주식회사 하이닉스반도체 Method for manufacturing static random access memory device
KR100474602B1 (en) * 2001-05-31 2005-03-08 미쓰비시덴키 가부시키가이샤 Semiconductor memory device

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