JPH06295998A - 薄膜トランジスタースタティックramセルの寄生ダイオード特性改善方法 - Google Patents

薄膜トランジスタースタティックramセルの寄生ダイオード特性改善方法

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JPH06295998A
JPH06295998A JP5242224A JP24222493A JPH06295998A JP H06295998 A JPH06295998 A JP H06295998A JP 5242224 A JP5242224 A JP 5242224A JP 24222493 A JP24222493 A JP 24222493A JP H06295998 A JPH06295998 A JP H06295998A
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    • H10B10/00Static random access memory [SRAM] devices
    • H10B10/12Static random access memory [SRAM] devices comprising a MOSFET load element
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は薄膜トランジスタースタティックR
AMセルの寄生ダイオードの特性を改善することを目的
とする。 【構成】 n+ 不純物をイオン注入させるゲートポリシ
リコン膜とp+ 不純物をイオン注入させるチャンネルポ
リシリコン膜が接続するようになる接触部分のゲートポ
リシリコン膜に反対型の不純物を注入させて順方向及び
逆方向寄生pnダイオードの電流を増加させたことを特
徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は薄膜トランジスタースタ
ティックRAM(Static Random Acc
ess Memory:SRAM)セルの寄生ダイオー
ド特性を改善する方法に関する。
【0002】
【従来の技術】一般的に、半導体の一つであるSRAM
セルの薄膜トランジスターの製造には二層以上のポリシ
リコン膜を用いるが、チャンネルとソース/ドレインが
形成される約500Å程のチャンネルポリシリコン膜及
びゲートとなる約1500Å以下のゲートポリシリコン
膜からなる。このとき、ゲートポリシリコン膜をチャン
ネルポリシリコン膜上に形成するトップ(top)ゲー
ト工程とゲートポリシリコン膜をチャンネルポリシリコ
ン膜下部に形成するボットム(bottom)ゲート工
程に分かれるが、この二つの工程のうち、いずれの工程
を用いても順方向及び逆方向寄生ダイオードが形成され
る。
【0003】上記形成される寄生ダイオードを図1、図
2を通じて詳細に考察する。図面において1,2はアク
セストランジスター、3,4はドライバートランジスタ
ー、5,6はPMOS薄膜トランジスター、7,8は順
方向寄生pnダイオード、9は逆方向寄生pnダイオー
ド、10は遮蔽酸化膜、11はゲートポリシリコン膜、
12はゲート酸化膜、13はチャンネルポリシリコン
膜、14は絶縁膜、15は金属を夫々示す。
【0004】先ず、図1に示すPMOS薄膜トランジス
ターを用いたSRAMセルの等価回路図の通り、SRA
Mセルは一つの逆方向寄生ダイオード9と二つの順方向
寄生ダイオード7,8が形成されるが、これはシリコン
基板上に二つのアクセストランジスター1,2と二つの
ドライバートランジスター3,4を形成し、その上にポ
リシリコン膜を用いて二つのPMOS薄膜トランジスタ
ーを作ることにより形成される。
【0005】寄生pnダイオードは、p+ チャンネルポ
リシリコン膜が、電気的ゲートの役割を果たさずパッド
の役割だけを果たすゲートポリシリコン膜、ドライバー
トランジスターのゲート電極及びn+ 基板等のように電
子が多いポリシリコン膜及び基板に接続されるときに形
成される。
【0006】順方向寄生pnダイオードは逆方向寄生p
nダイオードと接続される形態は同一であるが、高電位
がチャンネルポリシリコン膜に印加され、相対的に低電
位が電子の多いポリシリコン膜及び基板に印加されると
きに現れ、逆方向寄生pnダイオードは相対的な低電位
がチャンネルポリシリコン膜に印加されるときに現れ
る。
【0007】上記図1のSRAMセル等価回路図に示さ
れた高電圧ノードに供給される電流の量はPMOS T
FTと一つの順方向寄生pnダイオード、そして一つの
逆方向寄生pnダイオードにより決定されるが、セルが
動作するとき、高電位ノードを安定に維持するために
は、PMOS TFTのオン(on)電流よりは二つの
寄生pnダイオードを通じて流れる順方向及び逆方向電
流の量が常に多くなければならない。即ち、PMOS
TFTのオン電流が二つの寄生pnダイオードにより制
限されてはならない。従って、TFT SRAMセルが
動作する動作電圧範囲で、特に低電圧範囲(2V以内)
でpnダイオードの順方向及び逆方向電流を増加させる
べき必要性が多くなる。
【0008】尚、従来のPMOS TFTと直流電源の
供給手段である金属接続を図2を通じて詳細に考察して
みれば次の通りである。従来の金属と薄膜トランジスタ
とのコンタクトを形成する一つの方法には、図2Aに示
す通り、薄いチャンネルポリシリコン膜(13)に金属
(15)を直接接続するものがある。
【0009】しかし、この場合、チャンネルポリシリコ
ン膜の厚さが薄いため、金属接続部コンタクトを形成す
るときチャンネルポリシリコン膜が貫通されてしまい、
金属はチャンネルポリシリコン膜の縁でのみ接続される
ことになり、接続が不安定になる。
【0010】上記不安定を克服するための従来の他の方
法が図2Bに示されている。これは電気的ゲートの役割
を持たずにパッドの役割だけを果たすゲートポリシリコ
ン膜(11)を蒸着させ、このゲートポリシリコン膜
(11)にチャンネルポリシリコン膜(13)と金属
(15)をそれぞれ別々に接続させることによってチャ
ンネルポリシリコン膜(13)と金属(15)との接続
を行っている。直流バイアス(bias)電源は金属
(15)、ゲートポリシリコン膜(11)、チャンネル
ポリシリコン膜(13)と順次に流れる。
【0011】上記ゲートポリシリコン膜を用いる金属と
チャンネルポリシリコン膜の接続は、逆方向寄生pnダ
イオードが形成されて素子の不安定を惹き起こす問題点
がある。
【0012】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記問題点を
解決することを課題とする、すなわち本発明はゲートポ
リシリコン膜を用いて金属とチャンネルポリシリコン膜
とを接続する素子の不安定を除くことを目的とするもの
である。
【0013】
【課題を解決するための手段】本発明は、n+ がイオン
注入されているゲートポリシリコン膜とp+ がイオン注
入されているチャンネルポリシリコン膜が接触されるコ
ンタクト部分のゲートポリシリコン膜に反対型の不純物
を注入させたことを特徴とするものである。それにより
順方向及び逆方向寄生pnダイオードの電流を増加さ
せ、薄膜トランジスターSRAMセルの寄生ダイオード
特性を改善するものである。本発明は、所定のサイズを
有してパッドの役割を果たすゲートポリシリコン膜上に
薄膜トランジスターのチャンネルポリシリコン膜をコン
タクトさせることにより発生する薄膜トランジスターS
RAMセルの寄生ダイオードの特性を改善する方法にお
いて、上記コンタクトを成す物質に反対型イオンを注入
して、反対型イオン注入部の面積がコンタクト面積にな
るようにする段階と上記コンタクト部位をアニーリング
する段階とを含むものである。
【0014】
【実施例】以下、添付した図面図3乃至図6を参照して
本発明の一実施例を詳細に説明する。先ず、本発明を実
現する概念を図3によって従来の方法と比較して詳細に
考察してみる。同図Aの通り、ゲートポリシリコン膜1
1にチャンネルポリシリコン膜13を接続して形成され
るpnダイオードの接合面積を、本発明は同図Bに示す
ようにゲートポリシリコン膜11に反対型不純物を注入
してpn接合の面積を増大させたものである。
【0015】図4は上記のpn接合の面積を増大させる
概念を実現させたものの平面図である。同図Aは逆方向
寄生pnダイオード、同図Bは順方向寄生pnダイオー
ドが形成される部位の平面図を示している。これを製造
する詳細な説明を上記AのA−A′断面とBのB−B′
断面による図5及び図6を参照して説明する。
【0016】先ず、両図Aに示すように、半導体基板に
形成されるトランジスターと、後に形成される薄膜トラ
ンジスターとを分離する遮蔽酸化膜10上にゲートゲー
トポリシリコン膜11を蒸着し、不純物をイオン注入し
た後、所定のサイズにゲートポリシリコン膜11を形成
し、ゲート酸化膜12を蒸着する。この際、上記ゲート
酸化膜12は、上記ゲートポリシリコン膜11で成長さ
せることもできる。
【0017】次いで、両図Bに示すように、感光膜(P
/R)を上記ゲート酸化膜12上に塗布した後、マスク
パターンして上記ゲート酸化膜12を予定されたサイズ
にエッチングしてゲートポリシリコン膜11を部分的に
露出させ、その露出されたゲートポリシリコン膜11に
既に注入された不純物と反対型の不純物を注入して反対
型イオン注入部16を形成する。
【0018】その後両図Cに示すように、上記露出され
たゲートポリシリコン膜11の反対型イオン注入部16
上にチャンネルポリシリコン膜13を蒸着してゲートポ
リシリコン膜11に接続させ、アニーリングした後、薄
膜トランジスターのしきい値電圧調節のための不純物を
注入し、さらに薄膜トランジスターのソース/ドレイン
形成のための不純物注入後に上記チャンネルポリシリコ
ン膜13を所定のサイズに形成する。
【0019】最後に、両図Dに示す通り、薄膜トランジ
スターと次の工程で形成されるBPSG膜を絶縁する負
荷酸化膜と、BPSG膜とからなる絶縁膜14を塗布す
る。その酸化膜14上に感光膜を塗布し、その感光膜を
マスクパターンして上記絶縁膜14を予定されたサイズ
にエッチングする。このようにして金属15と上記ゲー
トポリシリコン膜11の接続のためのコンタクトホール
を形成した後、金属を蒸着してパターンを形成する。こ
の際、上記金属15と上記ゲートポリシリコン膜11の
接続を形成するにあって上記チャンネルポリシリコン膜
13が完全にエッチングされなく一部が残存できる。
【0020】上記の通り成る本発明は、ボットムゲート
工程の薄膜トランジスターだけでなくpn接合が形成さ
れる全ての半導体工程で用いることができ、特に薄膜ト
ランジスターSRAMセルで形成される順方向及び逆方
向寄生pnダイオードの電流量を増加させることによ
り、薄膜トランジスターの特性を向上させることができ
る効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】PMOS薄膜トランジスターを用いたSRAM
セルの等価回路図。
【図2】従来の逆方向寄生pnダイオードが形成されて
いる部分の断面図。
【図3】本発明に係る寄生pnダイオードが形成される
部分の概念図。
【図4】本発明に係る逆方向及び順方向寄生pnダイオ
ード部分の平面図。
【図5】図4のA−A′断面によるPMOS薄膜トラン
ジスターの逆方向寄生pnダイオード形成を示す工程
図。
【図6】図4のB−B′断面によるPMOS薄膜トラン
ジスターの順方向寄生pnダイオード形成を示す工程
図。
【符号の説明】 1,2 アクセストランジスター 3,4 ドライバートランジスター 5,6 PMOS薄膜トランジスター 7,8 順方向寄生pnダイオード 9 逆方向寄生pnダイオード 10 遮蔽酸化膜 11 ゲートポリシリコン膜 12 ゲート酸化膜 13 チャンネルポリシリコン膜 14 絶縁膜 15 金属 16 反対型イオン注入部

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 所定のサイズを有しパッドの役割を果た
    すある型のイオンを注入したゲートポリシリコン膜(1
    1)上に薄膜トランジスターのチャンネルポリシリコン
    膜(13)を接触させることにより発生する薄膜トラン
    ジスターSRAMセルの寄生ダイオードの特性を改善す
    る方法において、 上記接触を行うゲートポリシリコン膜に前記イオンの型
    と反対型のイオンを注入して、反対型イオン注入部(1
    6)が接触面になるようにする段階;及び上記接触部位
    をアニーリングする段階を含むことを特徴とする薄膜ト
    ランジスターSRAMセルの寄生ダイオードの特性を改
    善する方法。
  2. 【請求項2】 上記反対型イオン注入部(16)はn型
    不純物イオンがドーピングされたゲートポリシリコン膜
    (11)にp型不純物をイオン注入することを特徴とす
    る請求項1記載の薄膜トランジスターSRAMセルの寄
    生ダイオードの特性を改善する方法。
  3. 【請求項3】 上記アニーリング段階は、ゲートポリシ
    リコン膜(11)とチャンネルポリシリコン膜(13)
    の接触部位に金属(15)を接触させる段階を更に含む
    ことを特徴とする請求項1記載の薄膜トランジスターS
    RAMセルの寄生ダイオードの特性を改善する方法。
  4. 【請求項4】 上記金属(15)の接触は上記ゲートポ
    リシリコン膜(11)及び上記チャンネルポリシリコン
    膜(13)に同時に接続させることを特徴とする請求項
    3記載の薄膜トランジスターSRAMセルの寄生ダイオ
    ードの特性を改善する方法。
  5. 【請求項5】 上記金属(15)の接触は、上記チャン
    ネルポリシリコン膜(13)に行うことを特徴とする請
    求項3記載の薄膜トランジスターSRAMセルの寄生ダ
    イオードの特性を改善する方法。
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