JPH0436468B2 - - Google Patents

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JPH0436468B2
JPH0436468B2 JP58110292A JP11029283A JPH0436468B2 JP H0436468 B2 JPH0436468 B2 JP H0436468B2 JP 58110292 A JP58110292 A JP 58110292A JP 11029283 A JP11029283 A JP 11029283A JP H0436468 B2 JPH0436468 B2 JP H0436468B2
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JP
Japan
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layer
transistor
lead
cell
wafer
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JP58110292A
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Chenguuyu Chen Piitaa
Au Aretsukusu
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Fairchild Semiconductor Corp
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Fairchild Camera and Instrument Corp
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Publication date
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Publication of JPS594160A publication Critical patent/JPS594160A/ja
Publication of JPH0436468B2 publication Critical patent/JPH0436468B2/ja
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    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • H10W20/40Interconnections external to wafers or substrates, e.g. back-end-of-line [BEOL] metallisations or vias connecting to gate electrodes
    • H10W20/41Interconnections external to wafers or substrates, e.g. back-end-of-line [BEOL] metallisations or vias connecting to gate electrodes characterised by their conductive parts
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    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • H10B10/12Static random access memory [SRAM] devices comprising a MOSFET load element
    • HELECTRICITY
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    • H10BELECTRONIC MEMORY DEVICES
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    • H10B10/125Static random access memory [SRAM] devices comprising a MOSFET load element the MOSFET being a thin film transistor [TFT]
    • HELECTRICITY
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    • H10D84/00Integrated devices formed in or on semiconductor substrates that comprise only semiconducting layers, e.g. on Si wafers or on GaAs-on-Si wafers
    • H10D84/80Integrated devices formed in or on semiconductor substrates that comprise only semiconducting layers, e.g. on Si wafers or on GaAs-on-Si wafers characterised by the integration of at least one component covered by groups H10D12/00 or H10D30/00, e.g. integration of IGFETs
    • H10D84/82Integrated devices formed in or on semiconductor substrates that comprise only semiconducting layers, e.g. on Si wafers or on GaAs-on-Si wafers characterised by the integration of at least one component covered by groups H10D12/00 or H10D30/00, e.g. integration of IGFETs of only field-effect components
    • H10D84/83Integrated devices formed in or on semiconductor substrates that comprise only semiconducting layers, e.g. on Si wafers or on GaAs-on-Si wafers characterised by the integration of at least one component covered by groups H10D12/00 or H10D30/00, e.g. integration of IGFETs of only field-effect components of only insulated-gate FETs [IGFET]
    • H10D84/84Combinations of enhancement-mode IGFETs and depletion-mode IGFETs

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Semiconductor Memories (AREA)
  • Static Random-Access Memory (AREA)
  • Semiconductor Integrated Circuits (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はスタテイツクランダムアクセスメモリ
(RAM)装置に関するものである。スタテイツ
クランダムアクセスメモリ装置は従来公知であ
る。この様な従来のメモリセルは、例えば、1973
年11月13日に発行された発明者Normanの米国特
許第3772660号に記載されている。
概略説明すると、1つのタイプのランダムアク
セスメモリ(RAM)装置はセルアレイを有して
おり、各セルアレイが単一の2進数(ビツト)を
ストアすることが可能なものである。前述した米
国特許に記載される如く、従来のメモリセルの1
つの共通する形態に於いては、バイステーブルフ
リツプフロツプ装置を形成すべく接続されている
複数個のトランジスタを有するものである。この
フリツプフロツプの状態は、セルに書込が行なわ
れる場合にビツト線及びビツト線上に存在する電
圧レベル(即ち、論理1及び論理0)によつて決
定される。セルの状態(即ち、論理1又は論理
0)は、セルにアクセスし且つ公知の構成を有す
る適宜のセンス増幅器を使用してビツト線及びビ
ツト線上の電圧をチエツクすることによつてセル
の内容を乱すことなしに読取られる。
セル寸法を最小のものとして全体としてのメモ
リ装置の集積度を増加させることが極めて望まし
い。この様に、与えられた寸法の半導体基板上に
形成されるメモリセルの数を増加させることによ
つて一層大きなビツト記憶能力を有するメモリセ
ルを提供することが可能となる。一方、或る与え
られた記憶能力を有するメモリセルを一層小さな
半導体基板上に形成することが可能であり、その
場合にはメモリ装置の製造コストを低下させるこ
とが可能となる。
上述した米国特許に開示されている構造と比較
して減少されているセル寸法を有する別の従来の
メモリセルがR.Sud及びK.C.Hardee共著による
文献“16KスタテイツクRAMの高速化への新し
い進路(16−K Static RAM Takes New
Route to High Speed)”、エレクトロニクス、
1980年9月11日、117−123頁に記載されている。
このメモリセルの概略図を第1図に示してある。
即ち、メモリセル10はバイステーブルフリツプ
フロツプ構成に形成されている。リード13上の
正電電圧源VccとMOSトランジスタ15及び1
6のゲートとの間に抵抗11及び12が夫々接続
されている。NチヤンネルMOSトランジスタ1
5及び16のゲートがNチヤンネルMOSトラン
ジスタ17及び18のドレインへ夫々接続されて
いる。トランジスタ15のドレインがトランジス
タ18のドレインへ接続されており、トランジス
タ16のドレインがトランジスタ17のドレイン
へ接続されている。トランジスタ15及び16の
ソースはリード14に接続されている供給電圧
Vss(典型的には接地電位)へ接続されている。
トランジスタ17及び18のゲートはワード線2
3へ接続されており、トランジスタ17のソース
はリード21を介してビツト線19へ接続されて
いる。同様に、トランジスタ18のソースがリー
ド22を介してビツト線20へ接続されている。
セル10の動作について以下説明する。論理1
がセル10内に書込まれると、ワード線23に正
電圧が印加されワード線23が選択される。論理
1がビツト線19へ与えられ、論理0がビツト線
20へ与えられる。この様にNチヤンネルMOS
トランジスタ17及び18がオンされ、低ビツト
信号がトランジスタ16のゲートへ印加され、ト
ランジスタ16をオフ状態とさせる。ビツト線1
9へ印加される高信号がトランジスタ17を介し
てトランジスタ15のゲートへ印加され、トラン
ジスタ15をオン状態とさせ、その結果トランジ
スタ16のゲートへ電圧Vssが印加され、トラン
ジスタ16がオフ状態とされる。トランジスタ1
6がオフされると、Vccリード線13からの正電
圧が抵抗11を介してトランジスタ15のゲート
へ印加され、その結果トランジスタ15はオン状
態を維持される。次いで、ワード線23に低電圧
が印加されワード線23が非選択状態とされ、そ
の結果トランジスタ17及び18がオフされる。
しかしながら、リード線14上の低VVss信号が
導通状態にあるトランジスタ15を介してトラン
ジスタ16のゲートへ印加された状態が維持され
るので、トランジスタ16はオフ状態のままとさ
れ、その結果リード13上の高Vcc信号が抵抗1
1を介してトランジスタ15のゲートへ印加さ
れ、トランジスタ15をオン状態に維持する。従
つて、論理1がセル10内にストア即ち記憶され
る。
セル10内に論理0を書込む為には、論理0を
ビツト線19へ印加すると共に論理1をビツト線
20へ印加することを除いては上述した動作と同
一の動作が行なわれる。論理1がワード線23に
印加されると、トランジスタ17及び18がオン
される。従つて、セル10内に論理0を書込む場
合には、トランジスタ15のゲートはビツト線1
9から抵抗17を介して論理0を受取り且つトラ
ンジスタ15はオフされる。同様に、トランジス
タ16がそのゲート上に於いて論理1ビツト信号
をビツト線20から受取り、トランジスタ16は
オンされる。次いで、ワード線23が非選択状態
とされ、その結果トランジスタ17及び18がオ
フされる。リード14上のVss信号がトランジス
タ16を介してトランジスタ15のゲートへ印加
され、従つてトランジスタ15はオフ状態を維持
される。トランジスタ15がオフしているので、
リード13からのVcc信号が抵抗12を介してト
ランジスタ16のゲートへ印加され、その結果ト
ランジスタ16はオン状態を維持する。従つて、
論理0がセル10内にストアされる。
セル10の読取を行なう為には、ワード線23
を選択状態とし且つ従来公知のタイプのセンス増
幅器(不図示)をビツト線19及びビツト線20
の一方又は両方へ接続させ、トランジスタ15及
び16のリード上に存在する電圧を夫々検知し、
セル10の状態を決定する。
セル10を形成するのに必要な半導体基板上の
占有面積を最小とする為に、NチヤンネルMOS
トランジスタ15,16,17及び18のソース
及びドレイン領域と、Vssリード14と、リード
21及び22と、トランジスタ16及びトランジ
スタ17間の相互接続リード30とを拡散N+領
域を使用して構成することによつてセル10を形
成する。ポリシリコン(多結晶シリコン又は以下
“ポリ”とも略称する)の層を使用して抵抗11
及び12とVccリード13と、ワード線23と、
トランジスタ15,16、17及び18のゲート
を形成する。N+拡散領域の間の3個のコンタク
トを第1図に於いてXの記号を付した25,26
及び27として示してある。ビツト線19及び2
0を金属、典型的にはアルミニウム又はアルミニ
ウム合金で形成する。ポリシリコンリード21及
び22のビツト線19及びビツト線20との間の
コンタクトは第1図中□印28及び29で夫々示
してある。
第2図は、メモリアレイのセル内にストアされ
ているデータの安定性に関する第1図中のリード
Vssに関連した抵抗の効果を示す複数個のセルを
図示した概略図である。メモリアレイ40はメモ
リセル1乃至nで構成されている。抵抗R1,R
2、乃至Rnは、各々のセル1,2乃至n関連し
たVssリード14の有限な抵抗値を表わしてい
る。第1図の回路の場合と同様に、拡散領域を使
用してVssリード14を形成した場合には、拡散
領域のシート抵抗は通常少なくとも20Ω/□であ
るから抵抗R1,R2乃至Rnはむしろ高い値で
ある。通常、抵抗R1,R2乃至Rnの抵抗値は
約300Ωであり、選択状態にあるセル1乃至nが
アクセスされた場合にVssリード14によつて吸
収されねばならない電流は約250μAである。重要
なことであるが、抵抗R1はセル1を読むのに必
要な電流I1を担持し、抵抗R2はセル1及び2を
読取るのに必要な電流I1,I2を担持し、且つ抵抗
Rnは電流I1,I2…INを担持する。従つて、例え
ば、N=4(Nは第2図の回路内に於けるセル数
を表わす)である場合には、Vssリード14の直
列抵抗前後に於ける電圧降下はセル1に対して約
75ミリボルトであり、セル2乃至4に対してはそ
れに対応して一層大きな電圧値を有しており、抵
抗Rnに於ける電圧差は300ミリボルトであり、こ
のことは(トランジスタ16を介して)トランジ
スタ15のゲートへ印加するものと(トランジス
タ15を介して)トランジスタ16のゲートへ印
加するものとの電圧差が300ミリボルトであるこ
とを示している。セルの読取り動作期間中、この
オフセツト電圧によつてトランジスタ16のゲー
ト上の論理0レベルがトランジスタ15のゲート
上の論理0レベルよりも300ミリボルト大きな値
とさせ、従つて読取動作期間中にセル内にストア
されているデータを不用意に破壊する可能性があ
る。
本発明は、以上の点に鑑みなされたものであつ
て、上述した如き従来技術の欠点を解消すること
を目的とする。本発明に基づいて構成されるスタ
テイツクRAMセルに於いては、低抵抗正及び負
電力供給リードを使用しており、従つてセル内に
ストアされているデータの不安定性に関する上述
した如き問題を取除いている。本発明の1実施例
に於いては、負電力供給リードが低抵抗ポリシリ
コン/タンタルシリサイドからなる第1層で形成
されており、且つ正電力供給リードがポリシリコ
ンからなる第2層で形成されている。低固有抵抗
負電力供給リードを使用することによつて、負電
力供給リードに於ける電圧降下が従来装置と比較
して著しく減少されており、その結果読取動作期
間中に於いて各々のセルの2個のバイステーブル
トランジスタのゲートへ実質的に同一の電圧を供
給することを可能とし、従つて読取動作期居間中
に於ける不安定性の問題を排除することを可能と
している。
本発明の別の実施形態に於いては、ソースとド
レインと、チヤンネルとをポリシリコンからなる
層を使用して形成し且つゲートをポリシリコン/
タンタルシリサイドからなる層を使用して形成す
ることによつてデプリシヨン負荷装置を構成して
いる。この様に構成した場合は、シリコン負荷装
置を形成する為にシリコンの面積を必要とするこ
とがなく、従つてセル寸法を最小とすることを可
能としている。
以下、添付の図面を参考にして、本発明の具体
的実施の態様について詳細に説明する。本発明に
基づいて構成したメモリセルの1実施例の概略図
を第3図に示してある。第1図のメモリセル10
の構成要素に対応するメモリセル11の構成要素
には同一の参照番号が付してある。セル11の読
取及び書込動作は従来のセル10(第1図)の読
取及び書込動作と同様であり、従つて読取及び書
込動作に関する説明は割愛する。しかしながら、
セル11の構造は第1図の従来の構造のものと比
べて著しく改善されている。ワード線23と、ト
ランジスタ15,16,17及び18のゲート
と、Vssリード14とが低固有抵抗ポリシリコ
ン/タンタルシリサイドからなる第1層を使用し
て形成されている。Vccリード13と抵抗11及
び12とがポリシリコンからなる第2層を使用し
て形成されている。トランジスタ15,16,1
7及び18のソース及びドレインとリード21,
22及び30とがN+拡散からなる領域を使用し
て形成されている。ポリシリコンからなる第1層
及び第2層の間のコンタクトを第3図中に於いて
〇印35及び36として示してある。又、第1ポ
リシリコン層とN+拡散領域との間のコンタクト
を第3図中に於いて×印25,26,27及び3
9で示してある。ポリシリコンリード21及び2
2と金属ビツト線19及び金属ビツト線20との
間のコンタクトを□印28及び29で第3図中に
示してある。
本発明に於いては、メモリセル11内に於いて
N+拡散領域を使用することを最小としており且
つVssリード14として低固有抵抗の多結晶シリ
サイドを使用しているので、本発明のメモリセル
11はVssリード14の直列抵抗Rsを実質的に取
除いており、その結果第1図に示した従来のメモ
リセル10に関して前述した如き不安定性の問題
と比較してメモリセル11へ情報を書込む場合に
於ける不安定性の問題を実質的に除去している。
例えば、本発明の実施例に於いてVssリード1
4として使用する多結晶シリサイドのシート抵抗
は約4Ω/□であり、従つてVssリード14の直
列抵抗Rsは約15Ωである。従つて、第2図に関
し再度説明すると、セルの読取動作期間中に於い
てVssリード14によつて吸収されるべき電流が
約250μAである様なセルに対しては、セル4の読
取動作期間中Vssリード14によつてセル4へ印
加される抵抗Rsに於ける電圧は通常60ミリボル
トであり、これは従来のメモリ装置のセルを書込
む際に得られる低電圧よりも著しく小さい値であ
る。従つて、本発明のメモリセルは読取動作期間
中データへ何等影響を与えることがない。一方、
従来の装置に於いては、前述した如くトランジス
タ15及び16(第1図)のゲート上に於けるオ
フセツト電圧によつてデータが影響されることが
ある。
更に、ポリシリコンからなる第2層を使用する
事によつて抵抗11及び12をデプリシヨン負荷
装置として形成する事を可能としており、このポ
リシリコンからなる第2層はソース、ドレイン及
びチヤンネルとして機能ており且つポリシリコ
ン/タンタルシリサイドからなる第1層はトラン
ジスタ15及び16のゲートとして機能してい
る。このことは、トランジスタ11及び12をシ
リコン基板内に形成されるものではないデプリシ
ヨン負荷トランジスタとして形成することを可能
としており、従つて本発明に基づいて構成される
メモリ装置を形成する為に必要なシリコン基板の
寸法を最小のものとしている。この様に拡散領域
をゲートとして使用する(本発明に於いてはポリ
シリコンからなる第1層をゲートとして使用する
ことと対向される)トランジスタはイイヅカなど
の文献“高集積度CMOS RAM用の可変抵抗ポ
リシリコン(Variable Resistance Polysilicon
for High Density CMOS RAM)”、IDEM、
1979年、370−373頁に記載されている。
第4図即ち第4a図乃至第4g図は集積回路メ
モリ装置の1部を示した平面図である。第4図に
示したメモリ装置の部分は4個のメモリセルを包
含しており、メモリセル100を点線で示してあ
る。第4図に使用した参照番号は第3図の回路の
同一の参照番号を付した部分の位置を示してい
る。
本発明に基づいて構成されたセルを使用するメ
モリ装置は、例えば、以下に説明する如きプロセ
スを使用して製造される。第4a図乃至第4g図
及び第5a図乃至第5j図に関し説明すると、本
発明は、所望により、相補型金属−酸化物.シリ
コン(CMOS)装置を製造するのと同時に製造
することが可能であり、従つてCMOS装置をア
ドレス回路、デコード回路、出力バツフア、その
他の周辺回路等に使用することが可能となり、そ
うした場合には高速且つ低消費電力のメモリ装置
を提供することが可能となる。
第4a図及び第5a図に示した如く、基板31
は約2−4Ω・cmの固有抵抗を有するN型シリコ
ンウエハで構成されている。基板31を酸化して
約3000Åの厚さの酸化物層32を形成する。この
酸化物層32は約1000℃の温度で湿潤酸素中にお
いて約50分間酸化することによつて形成する。次
いでホトレジスト層50をウエハ表面に塗布し公
知の技術を使用してパターン形成することにより
後に形成すべきPウエル51を画定する。次い
で、酸化物層32の露出された部分を、例えば、
緩衝弗化水素酸を用いてエツチングし、後に形成
すべきPウエル51の領域内に於ける基板31の
表面を露出させる。次いで、基板31の露出した
部分内にP型ドーパントを、例えば、約150KeV
のエネルギレベルで約14×1012原子数/cm2のドー
ズ量でボロンをイオン注入することによつて導入
する。製造プロセスに於けるこの段階の基板31
の断面を第5a図に示してある。
次いで、公知の方法によつてホトレジスト50
を取除く。第5b図に関し説明すると、基板21
を更に酸化して、酸化物領域52を約3000Åの厚
さに形成する。この酸化を行なう場合に、約900
℃の温度で約10%の酸素ガスと90%の窒素ガスか
らなる雰囲気を有する炉内にウエハを導入し、且
つこの雰囲気を約1時間内において約1200℃の温
度へ上昇させる。次いで、約1200℃の温度で約3
%のHCLを含有する酸素雰囲気中において約120
分間ウエハを酸化させる。ウエハを約1200℃の温
度の窒素雰囲気中に約120分間維持し、その後雰
囲気の温度を約60分間の時間に亘り約1000℃の温
度へランプ状に降下させ、次いで更に約30分間の
時間に亘り約900℃の温度へランプ状に雰囲気温
度を降下させる。この酸化工程の期間中、酸化物
層32の厚さは約4500Åに増加し、Pウエル51
内のドーパントは第5b図に示した如く拡散され
る。次いで、例えば、緩衝弗化水素酸でエツチン
グすることにより酸化物層52及び32を除去す
る。
第5c図に示した如く、次いで、基板21の表
面上にホトレジスト層53を形成し、Pウエル5
1を保護すべくパターン形成する。次いで、基板
21の表面近傍のN型ドーパント濃度を増加させ
る為に基板21の露出部分内にN型ドーパントを
導入し、好ましからざる低パンチスルー電圧を発
生することなしに後に形成されるべきPチヤンネ
ル装置が短いチヤンネル長を有することを可能と
させる。尚、パンチスルー電圧とはソース領域と
ドレイン領域との間の電圧であつてトランジスタ
がオフされた場合にソースとドレインとの間を導
通させる電圧のことを意味する。例えば、約
200KeVのエネルギレベルで約1.6×1012原子数/
cm2のドーズ量でもつて燐をイオン注入することに
よつて第5c図のNウエル領域56内にN型ドー
パントを導入する。
第5d図に関し説明すると、基板21を酸化し
て約400Åの厚さを有する酸化物層54を形成す
る。この酸化を行なう場合には、例えば、約900
℃の温度で約3%のHCLを含有する湿潤酸素か
らなる雰囲気中に基板を約16分間露呈させること
によつて行なう。次いで、酸化物層54の表面上
に窒化物層55を約1000Åの厚さに形成する。こ
の窒化物層55を形成する場合には、例えば、従
来公知であり、例えば、Roslerの文献“ポリシ
リコン、窒化物及び酸化物用の低圧力CVD製造
プロセス(Low Pressure CVD Production
Processes for Poly,Nitride and Oxide)”、ソ
リツドステイトテクノロジー、1977年4月、63−
70頁、及びBrown及びKamins共著の文献“ポリ
シリコン、窒化シリコン及び二酸化シリコン付着
用のLPCVDシステムパラメータの解析(An
Analysis of LPCVD System Parameters for
Polysilicon,Silicon Nitride and Silicon
Dioxide Deposition)”、ソリツドステイトテク
ノロジー、1979年7月、51−57頁に記載されてい
る低圧力化学蒸着技術を使用して形成することが
可能である。
次いで、分離領域を形成すべき基板の部分を露
出させる為に、基板の表面上にホトレジスト層
(不図示)を形成しパターン形成する。第5d図
に示した如く、窒化物層55の露出部分を、例え
ば、CF4プラズマでエツチングすることによつて
除去する。次いで、窒化物層55を部分的に除去
した後に露出された酸化物層54の部分を、例え
ば、緩衝弗化水素酸溶液でエツチングすることに
よつて除去する。次いで、残存するホトレジスト
を除去する。次いで、所望により、酸化物層54
及び窒化物層55を部分的に除去することによつ
て露出された基板21の部分内へドーパントを導
入し、第5d図の高度にドープされたフイールド
領域58を形成し、Pウエル51のフイールド領
域のスレツシユホールド電圧を増加させる。例え
ば、フイールド領域内へのこのドーパントの導入
を行なう場合に、約50KeVのエネルギレベルで
約5.5×1012原子数/cm2のドーズ量でボロン原子
をイオン注入することによつて行なう。重要なこ
とであるが、これらのボロン原子は又Nウエル5
6の露出領域内へも導入されるが、Nウエル56
は以前に極めて高いドーズ量でドープされている
ので、Nウエル56内に比較的低いドーズ量のボ
ロン原子が存在するということはあまり問題では
ない。
次いで、第4a図及び第5e図に示した如く、
ウエハを約920℃の温度で約3%のHCLを含有す
る酸素ガスの雰囲気中に約1時間露呈し、次いで
約920℃の温度の窒素ガスの雰囲気中に約2時間
露呈し、次いで約920℃の温度で約4時間湿潤酸
素中に露呈することによつてフイールド酸化領域
57を形成する。この酸化工程により、フイール
ド酸化膜57が約5500Åの厚さに形成され、且つ
同時的に高度にドープされたP型ガードリング5
8が所望に応じて拡散される。次いで、例えば、
高温燐酸でエツチングすることによつて窒化シリ
コン層55の残存部分を除去する。その後に、酸
化物層54の残存部分を、例えば、緩衝弗化水素
酸でエツチングすることによつて除去する。この
酸化物層54を除去する際にフイールド酸化領域
57の厚さが多少減少するが、このフイールド酸
化膜57の厚さが多少減少するということはあま
り問題ではない。
次いで、ウエハの表面を、例えば、硫酸/過酸
化水素溶液でクリーニングし、次いで緩衝弗化水
素酸溶液でクリーニングする。このクリーニング
により、ウエハの表面から不純物及び汚染物を全
て除去し、薄いゲート酸化膜領域を形成する準備
を行なう。次いで、薄いゲート酸化膜領域63
を、例えば、ウエハを約900℃の温度で約7分間
湿潤酸素中に露呈させることによつて約260Åの
厚さに形成する。所望により、例えば、約
50KeVのエネルギベルで約1.4×1010原子数/cm2
のドーズ量でボロン原子をイオン注入することに
よつて活性デバイススレツシユホールド電圧を調
整する。重要なことであるが、この工程中に於い
てフイールド酸化膜57はボロンイオンの注入を
阻止し、従つてボロンイオンはフイールド酸化膜
57によつて被覆されていない活性領域内にのみ
注入される。ゲート酸化膜53は極めて薄く、ボ
ロン原子がデバイスの活性領域内に注入すること
を実質的に阻止することがない。この活性デバイ
ススレツシユホールド電圧調整により、後に形成
されるべきPチヤンネルデバイスのスレツシユホ
ールド電圧を約−0.8ボルトへ上昇させ、且つ後
に形成されるべきNチヤンネルデバイスのスレツ
シユホールドを約+0.8ボルトへ調節する。
次いで、ウエハの表面上にホトレジスト層(不
図示)を塗布し、後に形成されるべき埋設コンタ
クト60を露出させる為に公知の方法でパターン
形成する。次いで、ウエハの露出された部分か
ら、例えば、緩衝弗化水素でエツチングすること
によりゲート酸化膜を除去し、埋設コンタクト6
0(第4b図及び第5f図)を形成する。次いで
残存するホトレジストを除去する。
ポリシリコン層67(以後“ポリI”とも略称
する)をウエハの表面上に付着形成する。ポリI
層は、例えば、公知の低圧力化学蒸着技術(例え
ば、上述したRoslerの文献及びBrown及び
Kaminsの文献に記載されている様な技術)によ
つて約2500Åの厚さに形成する。次いで、ポリI
を、例えば、ウエハを約10分間950℃の温度に加
熱し、ウエハを約950℃の温度でPOCl3雰囲気中
に約5分間露呈させ且つウエハを窒素雰囲気中に
おいて約10分間で約室温へランプ状に温度降下さ
せることによつてドーピングを行なう。従つて、
ポリIはドープされて約40Ω/□の固有抵抗とさ
れる。ウエハの表面上へ、例えば、タンタル及び
シリコンの両方を公知の方法でスパツタリングさ
せることによりタンタルシリサイド61(以後単
にシリサイドとも略称される)の層を付着形成
し、シリサイド61を約1700Åの厚さとさせる。
この様なタンタルとシリコンとを共にスパツタす
ることによつてシリサイド領域を形成する技術
は、例えば、Geipel等の文献“超LSIデバイス技
術用の複合シリサイドゲート電極−相互接続
(Composite Silicide Gate Electrodes−
Interconnections for VLSI Device
Technologies)”、IEEEトランズアクシヨンズ・
オン・エレクトロン・デバイシズ、ED−27巻、
No.8、1980年8月、1417−1424頁に記載されてい
る。
次いで、シリサイド61の表面を、例えば、緩
衝弗化水素酸でクリーニングして汚染物を除去す
る。次いで、シリサイドをポリと反応させ、約
4Ω/□の固有抵抗を有するポリシリコン/タン
タルシリサイド(屡々“ポリシリサイド”として
呼称される)からなる単一の低固有抵抗層を形成
する。このシリサイド反応を行なう場合に、例え
ば、ウエハを約1000℃の温度で約30分間窒素ガス
の雰囲気中に露呈することによつて行なう。本明
細書の以後の説明に於いては、ポリシリコン/タ
ンタルシリサイドからなる単一層を第5h図及び
その後の図に於いては層57として示し“ポリ
I”として呼称する。当業者等にとつて明らかな
如く、タンタルシリサイド以外の化合物を使用す
ることも可能である。例えば、タンタルシリサイ
ドの代りにチタンシリサイド、タングステンシリ
サイド、モリブデンシリサイド及びその他の金属
シリサイドを使用することが可能である。
次いで、第4c図及び第5g図に示した如く、
ホトレジスト層(不図示)をウエハ上に塗布し、
パターン形成してポリ物質を所望のパターンに
画定する。次いで、ポリの露出された部分を、
例えば、CF4プラズマでエツチングし、ポリを
第5g図に示した如く所望に応じてパターン形成
する。次いで、ホトレジストを除去する。次い
で、ウエハを、例えば、緩衝弗化水素酸を使用し
てクリーニングする。
次いで、ウエハの表面上にホトレジスト層(不
図示)を付着させパターン形成してPウエル51
を露出させる。次いで、例えば、約100KeVのエ
ネルギレベルで約3×1015原子数/cm2のドーズ量
で砒素イオンをイオン注入することによつてN+
領域65(第5h図)を形成する。次いで、残存
するホトレジスト部分を除去し、ウエハの表面上
に別のホトレジスト層を付着形成し且つパターン
形成してNウエル56を露出させる。次いで、例
えば、約150KeVのエネルギレベルで5×1015
子数/cm2のドーズ量でボロンイオンをイオン注入
することによつてP+領域63を形成する。
次いで、ウエハの表面上に酸化物層64を形成
する。この酸化物層64は、ポリ層67と後に
形成されるべき導電層との間に電気的絶縁性を与
える為のものである。重要なことがあるが、この
酸化物層64は、例えば、低温度化学蒸着技術に
よつて約2000Åの厚さに形成させる。酸化物層6
4を形成する為にポリ層67を酸化することは
好ましいことではない。何故ならば、この様な酸
化が行なわれるとポリの厚さを減少させるから
である。次いで、酸化物層64の絶縁強度を増加
させる為に酸化物層64を“高密度化”させる。
この“高密度化”工程は、ウエハを約920℃の温
度で約30分間乾燥酸素からなる雰囲気中に露呈す
ることによつて行なう。次いで、ウエハの表面上
にホトレジスト層(不図示)を塗布しポリ層6
7と後に形成すべきポリシリコンからなる第2層
との間の電気的コンタクトを得ることを可能とす
る為に除去されるべき酸化物層64の部分を露出
させる為にパターン形成する。次いで、酸化物層
64の露出部分を、例えば、CF4プラズマを使用
して除去し、ポリに対しコンタクト用開口22
を形成する(第4d図及び第5h図)。
次いで、例えば、前述した如く、公知の低圧力
化学蒸着技術を使用して、ポリシリコン68から
なる第2層(以後ポリとも略称する)を約2500
Åの厚さに付着形成する。この時点に於いて、こ
のポリ層68は比較的高い固有抵抗である約
109Ω/□を有している。次いで、ウエハの表面
上にホトレジスト層(不図示)を形成しパターン
形成して除去すべきポリの部分を露出させる。
次いで、ポリの露出された部分を、例えば、
CF4プラズマを使用して等方性エツチングを行な
うことによつて除去し、その際に第4e図及び第
5i図に示した如くポリのパターン形成した層
68を設ける。ポリの全ての残存部分を除去す
る為にポリをエツチングする場合に等方性エツ
チングを使用する事が望ましい。例えば、CF4
ラズマを使用して等方性エツチングを行なう。
次いで、ウエハの面上に酸化物層71(第5j
図)を、例えば、低圧力化学蒸着技術を使用して
約1500Åの厚さに形成する。次いで、この酸化物
層71を、例えば、約920℃の温度で約3%の
HCLを含有する乾燥酸素からなる雰囲気へ約30
分間露呈することによつて“高密度化”させその
絶縁強度を増加させる。
次いで、ウエハの表面上にホトレジスト層(不
図示)を付着形成しパターン形成して電気的相互
接続部として機能すべく極めて低い固有抵抗を有
することが必要とされるポリの部分を露出させ
る。重要なことであるが、このホトレジスト層は
抵抗として機能する為に高固有抵抗を有すること
が必要とされるポリの部分を被覆している酸化
物67の部分を保護している。次いで、酸化物6
7の露出部分を、例えば、CF4プラズマでエツチ
ングすることによつて除去し、その際に第4f図
に示した如く窓72を形成する。次いで、残存す
るホトレジストを除去する。次いで、固有抵抗を
約100Ω/□へ減少させる為にポリの露出部分
をドープする一方、酸化物層71の残存部分は酸
化物71によつて被覆保護されているポリの部
分がドーピングされることを阻止する。これらの
ポリのドープされなかつた比較的高固有抵抗部
分はメモリセル100の抵抗11及び12として
機能する(第3図)。このドーピングを行なう場
合には、例えば、ウエハの温度を窒素雰囲気中に
おいて約950℃へランプ状に上昇させ、ウエハを
約950℃の温度で約5分間POCl3へ露出させ、且
つウエハの温度を約10分以内において窒素雰囲気
中において約室温へランプ状に温度降下させるこ
とによつて行なう。
次いで、ウエハの表面上に酸化物層(不図示)
を、例えば、ウエハを約900℃の温度で乾短燥酸
素雰囲気中に約30分間露呈することによつて形成
し、ポリ酸化物の露出部分の表面上に極めて薄
い(約400Å)の酸化物層を形成する。この極め
て薄い酸化物層は、後に形成される絶縁層73の
絶縁強度を向上する機能を有する。絶縁層73
は、例えば、酸化物を低温度で蒸着することによ
り約7000Åの厚さに形成する。次いで、酸化物層
73を、例えば、ウエハを約920℃の温度で約3
%のHCLを含有する乾燥酸素からなる雰囲気中
に約30分間露呈することによつて“高密度化”さ
せる。次いで、ウエハの表面上にホトレジスト層
(不図示)を付着形成し且つパターン形成して電
気的相互接続をすることが必要とされるポリの
部分を被覆している酸化物73の部分を露出させ
る。次いで、第4g図及び第5k図に示した如
く、酸化物層73の露出部分をエツチングし、酸
化物層73を貫通しポリの部分へ到達するコン
タクト用開口88を形成する。コンタクト用開口
は、連続的な低固有抵抗相互接続を形成する場合
に障害となる様な尖つた端部を有するものではな
い。アルミニウム又はアルミニウム合金等の様な
物質から構成される低固有抵抗相互接続層79を
ウエハの表面上に、例えば、公知のスパツタリン
グ技術を使用して約7500Åの厚さに付着形成す
る。次いで、ホトレジスト層(不図示)をウエハ
の表面上に形成しパターン形成することによつて
所望の金属相互接続パターンを画定する。次い
で、露出されたアルミニウムを、例えば、Cl2
ラズマでエツチングし次いでアルミニウムエツチ
ング液(例えば硝酸、燐酸及び酢酸からなる溶
液)内に短時間浸漬させることによつてエツチン
グする。次いで、残存するアルミニウム79(第
4g図及び第5k図)を約450℃の温度で約30分
間水素雰囲気中において合金化させる。次いで、
ウエハに引掻き保護層(不図示)を形成し、公知
の方法によつてボンデイングパツド用の開口を形
成し、その他のコンポーネントへ電気的な相互接
続を形成することを可能とする。その結果得られ
る構造を第5k図に断面で示してある。
以上、本発明の具体的構成について詳細に説明
したが、本発明はこれら具体例にのみ限定される
べきものではなく、本発明の技術的範囲を逸脱す
ることなしに種々の変形が可能である事は勿論で
ある。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来のスタテイツクRAMセルを示し
た概略図、第2図は本発明に基づいて構成された
スタテイツクRAMセルの1実施例を示した概略
図、第3図は装置内の高抵抗に起因してストアさ
れているデータが不安定であることを描写した
RAM装置の1部を示した概略図、第4a図乃至
第4g図は本発明の1実施例に基づいて構成され
るRAM装置の1部を示した各平面図、第5a図
乃至第5k図は第4a図乃至第4g図の装置の構
成を示した第4g図のA−A線に沿つてとつた各
断面図、である。 (符号の説明) 10,11:メモリセル、1
9:ビツト線、20:ビツト線、23:ワード
線、31:基板、32:酸化物層、50:ホトレ
ジスト層、51:Pウエル、53:ホトレジスト
層、54:酸化物層、55:窒化物層、56:N
ウエル、57:フイールド酸化膜領域、63:ゲ
ート酸化膜領域、67:ポリシリコン層(ポリ
)、68:ポリシリコン第2層(ポリ)。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 第1電圧供給用リードと第2電圧供給用リー
    ドとの間に一対の負荷装置とトランジスタとを直
    列して接続し各トランジスタのゲートを対向する
    負荷装置とトランジスタとの接続点に接続したス
    タテイツクRAMセルにおいて、前記第1電圧供
    給用リードが基板上に絶縁層を介してパターン形
    成された低固有抵抗の第1物質からなる第1層の
    第1部分によつて形成されており、前記第2電圧
    供給用リードが前記第1電圧供給用リードを被覆
    する絶縁層上にパターン形成された前記第1物質
    と異なる第2物質からなる第2層の第1部分から
    形成されており、前記各負荷装置が前記第1層の
    第2部分により画定されるゲートと前記第2層の
    第2部分により画定されるソース、ドレイン及び
    チヤンネルとによつて構成されるデプリシヨン負
    荷トランジスタを有することを特徴とするスタテ
    イツクRAMセル。 2 特許請求の範囲第1項において、前記第1物
    質がポリシリサイドを有することを特徴とするス
    タテイツクRAMセル。 3 特許請求の範囲第2項において、前記第2物
    質がポリシリコンを有することを特徴とするスタ
    テイツクRAMセル。 4 特許請求の範囲第3項において、前記第2層
    の第1部分及び前記第2部分のソース及びドレイ
    ンはドープされたポリシリコンを有することを特
    徴とするスタテイツクRAMセル。 5 特許請求の範囲第1項乃至第4項の内のいず
    れか1項において、前記第1電圧供給用リードが
    Vssリードであり且つ前記第2電圧供給用リード
    がVccリードであることを特徴とするスタテイツ
    クRAMセル。
JP58110292A 1982-06-21 1983-06-21 スタテイツクramセル Granted JPS594160A (ja)

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