JPH04291954A - 半導体記憶装置 - Google Patents

半導体記憶装置

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JPH04291954A
JPH04291954A JP3057468A JP5746891A JPH04291954A JP H04291954 A JPH04291954 A JP H04291954A JP 3057468 A JP3057468 A JP 3057468A JP 5746891 A JP5746891 A JP 5746891A JP H04291954 A JPH04291954 A JP H04291954A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
interlayer insulating
insulating film
enhancement type
inverter
memory
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP3057468A
Other languages
English (en)
Inventor
Makoto Mizoguchi
溝口 真
Tsukasa Onodera
司 小野寺
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Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Publication date
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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】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体記憶装置に関し
、より詳しくはスタティックメモリセルを備えた半導体
記憶装置に関する。
【0002】GaAs等の化合物半導体は、シリコンに
比べて電子移動度が5倍程度大きく、低電圧での高速信
号処理に適している。このため、超高速・高集積の理論
回路装置への応用に最適である。その中で、高速読出/
書込可能な記憶回路への適用は論理回路システムの実動
作時の演算速度を向上する重要な技術となる。
【0003】
【従来の技術】化合物半導体記憶装置において、ショッ
トキーゲート型電界効果トランジスタ(MESFET)
 を基本素子とするスタティックメモリセルが提案され
、その一例の等価回路を示すと図3に示すようになる。
【0004】このセルは、ゲートとソースを短絡したデ
プレッション型MESFET6とこれに直列接続したエ
ンハンスメント型MESFET1からなるインバータ1
1を2個従属接続して論理High又はLow 状態を
保持するものである。
【0005】ところが、MESFETは、図4に示すよ
うにそのゲート電極gと化合物半導体aとがショットキ
ー接合しているために、ゲート電極gに印加するHig
hレベル電圧は0.6V程度であり、論理振幅が同回路
方式のシリコン記憶装置に比べて著しく小さい。
【0006】このため、この種の装置はソフトエラー耐
量が小さいといった不都合がある。
【0007】即ち、図4(B) に示すように、自然界
又は半導体装置のパッケージ中の放射性金属から発生し
た放射線、例えばα線が半導体装置内に入射して電子−
正孔対を生成し、これにより書込状態にあるメモリセル
のエンハンスメント型MESFET1にキャリアが流入
して論理状態を反転してしまう。
【0008】例えば、一方のインバータ11bの出力端
OUTB が高レベル電圧で、他方の出力端OUTA 
が低レベル電圧の場合に、放射線によってその出力端O
UTB のエンハンスメント型MESFET1のゲート
が開き、2つの出力端OUTA 、OUTB から一時
的に低レベルの信号が出たとすると、この後のメモリが
以前と同じ状態を保持するという保証はできないことに
なる。
【0009】この対策としては、図3に示すように、放
射線によって生成した電荷を蓄積できるように、メモリ
セルの低電圧源Vss側のエンハンスメント型MESF
ET1のソース・ドレイン間にコンデンサCを取付けて
、そのMESFET1が、放射線による電荷生成時にも
導通しないようにして論理反転が生じないようにしてい
る。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】しかし、このコンデン
サCは、図5に示すようにインバータ11における2つ
のMESFET1、6の接続領域Wに第1の電極xを設
けるとともに、その上に誘電体膜yを介して第2の電極
zを形成する構造となっているために、メモリーセルの
所要面積が大きくなってしまい、面積当たりの記憶容量
を下げるといった問題がある。
【0011】本発明はこのような問題に鑑みてなされた
ものであって、面積当たりの記憶容量を下げることなく
、記憶回路の放射線耐量を高めることができる半導体記
憶装置を提供することを目的とする。
【0012】
【課題を解決するための手段】上記した課題は、図1に
例示するように、2つのインバータセル11を備えたス
タティックメモリを有する半導体記憶装置において、前
記インバータセル11を構成するエンハンスメント型ト
ランジスタ1を覆う層間絶縁膜13の膜厚を他の領域よ
りも薄くするとともに、少なくとも前記エンハンスメン
ト型トランジスタ1の上の前記層間絶縁膜13上に導電
膜14を形成したことを特徴とする半導体記憶装置によ
って達成する。
【0013】または、前記エンハンスメント型トランジ
スタ1がショットキーゲート電界効果トランジスタであ
ることを特徴とする半導体記憶装置によって達成する。
【0014】
【作  用】本発明によれば、スタティックメモリのイ
ンバータセル11を構成するエンハンスメント型トラン
ジスタ1を覆う層間絶縁膜13の膜厚を他の領域よりも
薄くするとともに、薄い層間絶縁膜13上に導電膜14
を形成している。
【0015】このため、トランジスタ1のドレイン電極
とその上の層間絶縁膜13、導電膜14とによって第1
のキャパシタが構成され、また、ソース電極とその上の
層間絶縁膜13、導電膜14とによって第2のキャパシ
タが形成され、これらのキャパシタは直列に接続されて
トランジスタ1のソース・ドレイン間に挿入される。
【0016】したがって、ソフトエラー防止のためにソ
ース・ドレイン間に接続されるキャパシタの形成領域を
基板面に確保する必要がなくなり、面積当たりの記憶容
量が大きくなる。
【0017】また、第2の発明によれば、エンハンスメ
ント型トランジスタ1としてショットキーゲート電界効
果トランジスタを用いているために、ショットキーゲー
ト電界効果トランジスタからなる記憶回路のソフトエラ
ー対策を集積度を低下させずに実現されることになる。
【0018】
【実施例】図1は、本発明の一実施例を示す平面図及び
断面図である。
【0019】図において符号1は、インバータ11を構
成するエンハンスメント型のMESFETで、GaAs
よりなる化合物半導体基板12にシリコン等をイオン注
入して形成した第1のn型活性層2に形成され、このエ
ンハンスメント型MESFETは、その活性層2の低不
純物領域2aにショットキー接触するアルミニウムより
なるゲート電極3と、その両脇の高不純物領域2b、2
cの上に抵抗接触するAuGe/Ni/Auよりなるソ
ース電極4及びドレイン電5極とを有している。
【0020】6は、インバータ11を構成するデプレッ
ション型のMESFETで、エンハンスメント型のME
SFET1の側方の第2のn型活性層7に形成されてお
り、このMESFET6は、第2のn型活性層7の低不
純物領域7aにショットキー接触するアルミニウムより
なるゲート電極8と、その両脇の高不純物領域7b、7
cの上に抵抗接触するAuGe/Ni/Auによりなる
ソース電極9及びドレイン電極10とを有している。そ
の低不純物領域7aの不純物濃度はエンハンスメント型
MESFET1の低不純物領域2aよりも低くなってい
る。
【0021】13は、インバータ11を覆うSiO2等
よりなる層間絶縁膜で、この層間絶縁膜13は、第1の
n型活性層2の上方では例えば0.5μmと薄く形成さ
れる一方、その周辺や第2のn型活性層7の上方では例
えば数μm程度に厚く形成されており、第1のn型活性
層2の上の薄い層間絶縁膜13が誘電体となって、その
上に積層される導電膜14とその下のソース電極4、ド
レイン電極5によってキャパシタCが構成されている。
【0022】インバータ11は、デプレッション型ME
SFET6及びエンハンスメント型MESFET1によ
って構成され、デプレッション型MESFET6のゲー
ト電極8とソース電極9は配線層(不図示)により短絡
され、しかも、そのソース電極9はエンハンスメント型
MESFET1のドレイン電極5に接続され、その等価
回路は図3の一点鎖線で示すようになっている。
【0023】そして、高(H)レベルの信号がエンハン
スメント型MESFET1のゲート電極3に入力すると
、低電圧電源Vssに接続されたソース電極4からドレ
イン電極5に電子が移動してドレイン電極5は、低レベ
ル状態になる。また、低レベルの信号がエンハンスメン
ト型MESFET1のゲート電極3に入力すると、その
ドレイン電極5が高レベル状態になる。
【0024】また、インバータ11は、同一構造の他の
インバータ11と従属接合されて1つのスタティックメ
モリセルとなり、図3に示す等価回路を構成する。この
場合、他方のインバータ11のエンハンスメント型ME
SFET1を覆う層間絶縁膜13も薄層化され、その上
に導電膜14が形成されてコンデンサCを構成している
【0025】なお、図中符号15は、導電膜14の上に
形成された第二の層間絶縁膜、16は、第二の層間絶縁
膜15の上に形成された配線層を示している。
【0026】この実施例において、エンハンスメント型
MESFET1のドレイン電極5と、薄い層間絶縁膜1
3及びその上の導電膜14によって第1のキャパシタC
a が構成され、また、ソース電極4とその上の層間絶
縁膜13及び導電膜14によって第2のキャパシタCb
 が構成され、これらのキャパシタCa,Cb は導電
膜14を介して直列に接続され、これらのキャパシタC
a,Cb はエンハンスメント型MESFET1のソー
ス・ドレイン間に接続されるキャパシタCとなっている
【0027】したがって、メモリセルを書込む際に、各
インバータ11を構成するエンハンスメント型MESF
ET1のソース電極4を低レベルの電源電圧Vssに接
続し、また、デプレッション型MESFET6のドレイ
ン電極10を高レベルの電源電圧VDDに接続した状態
にする。
【0028】今、第1のインバータ11aにおけるエン
ハンスメント型MESFET1のゲート電極3に高レベ
ル(H)の信号を加えられると、その出力OUTA は
Lレベルとなり、また第2のインバータ11bにおける
エンハンスメント型MESFET1のゲート電極3には
、以前の状態にかかわらずインバータ11aの出力OU
TA と同じLレベルが加わる。よって、このインバー
タ11bの出力OUTB はHレベルとなる。この出力
OUTB はインバータ11aにおけるゲート電極3へ
の入力であり、その論理状態と以前と変わらない。この
ようにしてメモリセルの論理状態は保持される。
【0029】ここで、放射線入射により電荷が生成する
と、この電荷によりインバータ11bのゲート電極3に
電荷が流入し、出力OUTB が一時的にLレベルとな
る可能性がある。しかし生成電荷はインバータ11bの
ゲート電極3に流入する前に、キャパシタCに蓄積され
る。このキャパソタCの静電容量は従来の技術で用いら
れていたものよりも大きく、生成電荷の収集効果も高い
ので、論理反転の可能性は大きく減少し、ソフトエラー
の発生は防止される。
【0030】一方、デプレッション型MESFET6の
上の層間絶縁膜13は厚くなっているために、その上下
にある導電膜14、ソース/ドレイン電極9、10とに
よって構成されるキャパシタの蓄積容量は極めて小さく
、特性上の影響は少ない。
【0031】したがって、エンハンスメント型MESF
ET1の上の薄層化した層間絶縁膜13の上に形成する
導電膜14は、層間絶縁膜13の厚い領域の上を通して
他のエンハンスメント型MESFETの上の導電膜に導
通させてもよい。
【0032】次に、本実施例と従来例を比較する。例え
ば、ソース電極4及びドレイン電極5によって区画され
る四角形の面積が7μm×20μmであってこれらの電
極と配線層14との間の層間絶縁膜13の膜厚を0.5
μmとすると、第1及び第2のキャパシタCa 、Cb
 の総容量Cは、C=ε0 ε1 (7×20)/0.
5=280ε0 ε1 (ε0 ;真空中の誘電率、ε
1 ;比誘電率)程度の値が得られる。
【0033】これに対して、この容量を有するキャパシ
タC0 を図5に示すような従来装置によって形成する
ためには、電極y、zの間隔を同一にすると、その平面
積はMESFETの平面と同程度の大きさとなり、メモ
リセルの密度は本発明の装置よりも小さくなることが明
らかになる。
【0034】次に、上記したインバータ11の形成工程
を図2に基づいて簡単に説明する。
【0035】先ず、図2(A) に示すように、イオン
注入法によりGaAs基板12にシリコンを注入して第
1及び第2のn型活性層2、7を形成する。そのn型活
性層2、7の両側は高不純物濃度領域2b、2c、7b
、7cとなっている。
【0036】そして、2つのn型活性層2、7の低不純
物領域2a、7aの上にゲート電極3、8をアルミニウ
ムにより形成し、その両脇にAuGe/Ni/Auより
なるソース電極4、9、ドレイン電極5、10を形成す
る。これらの電極の形成の際に各電極間を接続するよう
にする。
【0037】これにより、第1のn型活性層2にはエン
ハンスメント型のMESFET1が形成され、また、第
2のn型活性層7にはデプレッション型のMESFET
6が形成される。
【0038】この状態で、SiO2よりなる層間絶縁膜
13をCVD法により数μm積層し、ついで、フォトレ
ジスト17を塗布してこれを露光・現像し、エンハンス
メント型MESFET1の上の層間絶縁膜13を露出さ
せる(図2(B))。
【0039】次に、フォトレジスト17から露出したエ
ンハンスメント型MESFET1の上の層間絶縁膜13
を反応性イオンエッチング法によりエッチングして所望
の厚さまで薄層化する一方、その他の領域の層間絶縁膜
13の膜厚を変化させずに厚く保持する(図2(C))
。この場合、予めエッチング速度を測定しておいてエッ
チング量を制御する。
【0040】この後に、フォトレジスト15を溶剤によ
り除去し、ついで、スパッタ法等によって全体に膜厚数
μmのアルミニウムよりなる導電膜14を積層し、この
導電膜14をフォトリソグラフィー法によりパターニン
グして少なくとも第1のn型活性層2、即ちエンハンス
型MESFET1の上に残存させる(図2(D))。
【0041】なお、上記した実施例においては、薄層化
した層間絶縁膜13上の導電膜14を厚い層間絶縁膜1
3の上まで延在させているが、エンハンス型MESFE
T1の上の領域だけに限定してもよい。これによれば、
エンハンス型MESFET1 の上の層間絶縁膜15が
平坦化されて多層配線構造における配線層16に断線が
生じ難くなる。
【0042】
【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、スタ
ティックメモリのインバータセルを構成するエンハンス
型トランジスタを覆う層間絶縁膜13の膜厚を他の領域
よりも薄くするとともに、薄い層間絶縁膜上に導電膜を
形成したので、トランジスタのドレイン電極とその上の
層間絶縁膜、導電膜とによって第1のキャパシタが構成
され、また、ソース電極とその上の層間絶縁膜、導電膜
とによって第2のキャパシタが形成され、これらのキャ
パシタは直列に接続されてソース・ドレイン間に挿入さ
れることになる。
【0043】したがって、ソフトエラー防止のためにソ
ース・ドレイン間に接続されるキャパシタの形成領域を
基板面に確保する必要がなくなり、面積当たりの記憶容
量を大きくすることができる。
【0044】また、第2の発明によれば、エンハンス型
トランジスタとしてショットキーゲート電界効果トラン
ジスタを用いているために、ショットキーゲート電界効
果トランジスタからなる記憶回路のソフトエラー対策を
集積度を低下させずに実現することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例装置を示す断面図である。
【図2】本発明の一実施例装置の製造工程を示す断面図
である。
【図3】メモリセルの一例を示す等価回路図である。
【図4】ソフトエラー現像を示す装置の断面図である。
【図5】従来装置の一例を示す断面図である。
【符号の説明】
1    エンハンス型MESFET 2、7    活性層ッション型MESFET3、8 
   ゲート電極 4、9    ソース電極 5、10    ドレイン電極 6    デプレッション型MESFET11    
インバータ 12    化合物半導体基板 13    層間絶縁膜 14    導電膜 C、C1、C2    キャパシタ

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】2つのインバータセル(11)を備えたス
    タティックメモリを有する半導体記憶装置において、前
    記インバータセル(11)を構成するエンハンスメント
    型トランジスタ(1)を覆う層間絶縁膜(13)の膜厚
    を他の領域よりも薄くするとともに、少なくとも前記エ
    ンハンスメント型トランジスタ(1)の上の前記層間絶
    縁膜(13)上に導電膜(14)を形成したことを特徴
    とする半導体記憶装置。
  2. 【請求項2】前記エンハンスメント型トランジスタ(1
    )がショットキーゲート電界効果トランジスタであるこ
    とを特徴とする請求項1記載の半導体記憶装置。
JP3057468A 1991-03-20 1991-03-20 半導体記憶装置 Withdrawn JPH04291954A (ja)

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JP3057468A JPH04291954A (ja) 1991-03-20 1991-03-20 半導体記憶装置

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1094251C (zh) * 1997-02-07 2002-11-13 日本电气株式会社 半导体存储器件

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1094251C (zh) * 1997-02-07 2002-11-13 日本电气株式会社 半导体存储器件

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Legal Events

Date Code Title Description
A300 Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300

Effective date: 19980514