JPH0677435A - 半導体装置 - Google Patents

半導体装置

Info

Publication number
JPH0677435A
JPH0677435A JP4036617A JP3661792A JPH0677435A JP H0677435 A JPH0677435 A JP H0677435A JP 4036617 A JP4036617 A JP 4036617A JP 3661792 A JP3661792 A JP 3661792A JP H0677435 A JPH0677435 A JP H0677435A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
polycrystalline silicon
drain
conductivity type
thin film
transistor
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP4036617A
Other languages
English (en)
Other versions
JPH0732201B2 (ja
Inventor
Shinji Morozumi
伸治 両角
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.)
Seiko Epson Corp
Original Assignee
Seiko Epson Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Seiko Epson Corp filed Critical Seiko Epson Corp
Priority to JP4036617A priority Critical patent/JPH0732201B2/ja
Publication of JPH0677435A publication Critical patent/JPH0677435A/ja
Publication of JPH0732201B2 publication Critical patent/JPH0732201B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Semiconductor Memories (AREA)
  • Thin Film Transistor (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【構成】 第1導電型の単結晶シリコン層からなる第1
領域と、多結晶シリコン層に形成された第2導電型の2
つの第2領域にソース及びドレインを有する薄膜トラン
ジスタとを備え、ソースを有する一方の前記第2領域に
供給電位を印加すると共に、ドレインを有する他方の前
記第2領域と前記第1領域との電気的接続経路間に当該
他方の第2領域とコンタクトホールを介して部分的に重
ねて配置され且つ電気的に接続される第1導電型の多結
晶シリコン層を介在してなる。 【効果】 薄膜トランジスタのドレインとなる多結晶シ
リコンと、これとは導電型の異なる単結晶シリコン層と
を接続するに際し、接続経路間に於ける電圧降下を小さ
くすることができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はCMOS(相補型MOS
トランジスタ)を用いた半導体RAM(ランダム・アク
セス・メモリ)に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来CMOSRAMに用いられているメ
モリのセルを図1に示す。Pチャネルトランジスタ3,
4、及びNチャネルトランジスタ5,6より成るインバ
ータのループ接続によるフリップフロップに対しアドレ
ス線ADRによりON−OFFを制御させるNチャネル
トランジスタ(トランスファゲート)1,2を介してデ
ータの入力線であるBIT、及び
【0003】
【数1】
【0004】に接続されている。メモリセルのリード状
態ではフリップフロップからデータ線へ、又ライト状態
の時はデータ線からフリップフロップへ信号がトランス
ファゲートがONした時伝達する。このCMOSメモリ
セルの特徴としてはフリップフロップを構成するインバ
ータは安定状態では、CMOSであることによりパワー
は微少しか必要とせず、従ってメモリに格納されている
データの保持には殆ど電力が消費されないことと、又動
作状態においても、N−MOSに比しパワーの消費が少
ないことであり、低電力動作ということでかなり多方面
に活用されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】一方このCMOSメモ
リの欠点としてはそのセルサイズが大きく、従ってN−
MOSのRAMに比し同じチップサイズに格納されるメ
モリの容量が小さく、大容量化がむずかしいことにあ
る。この根本原因はCMOSであるために平面的にPチ
ャネルトランジスタを作成するスペース、及びNチャネ
ルを絶縁しかつ基板となるP- ウェルを作成、分離する
スペースが必要となることにある。
【0006】本発明は上記の欠点を除去するものであ
り、Pチャネルトランジスタを、それと同等の働きをす
る多結晶シリコン膜を用いた薄膜トランジスタで置き換
えることによりメモリセルのサイズを大幅に低減化する
ことを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は、CMOSイン
バータを相互接続しフリップフロップを構成するCMO
Sメモリセルにおいて、基板上方に一方の導電型の薄膜
トランジスタを、基板表面に他方の導電型のトランジス
タを作成し、前記の各々のトランジスタのドレイン同士
を接続したCMOSインバータより構成されることを特
徴とする。
【0008】
【実施例】図2(a)は本発明によるメモリセルの平面
パターン図例、(b)にはABの断面図を示す。選択酸
化マスクの境界18内にソース・ドレイン領域となる部
分が存在する。選択酸化によるフィールド膜形成後にゲ
ート酸化膜を成長させてから第1層目の多結晶シリコン
と基板30の接続をするためのコンタクトホール10,
11の開孔をした後に第1層目の多結晶シリコン19,
20,21,27(斜線部のパターン)をデポジション
した後に全面にPイオンを打ち込んでソース・ドレイン
31,32,33を形成する。この後第2フィールド膜
36をデポジション、ゲートとなる多結晶シリコン1
9,20上の第2フィールド膜を除去し、前記多結晶シ
リコン19,20上を熱酸化して薄膜トランジスタのゲ
ート絶縁膜を形成する。その後第1層と第2層目の多結
晶シリコンを接続するコンタクトホール12,13,1
4を開孔し薄膜トランジスタのチャネル、及びソース・
ドレインを形成する第2層目の多結晶シリコン層22,
23(点部のパターン)をデポジションし選択的にP+
拡散をする。更に第3フィールド膜35をデポジション
した後にコンタクトホール15,16を開孔後Al−S
i層24,25,26を形成する。この結果N+ 拡散層
31を(−)電源VSSに接続されたソース、32をドレ
イン、多結晶シリコン20をゲートとするNチャネルト
ランジスタと、多結晶シリコン層22において(+)電
源VDDに接続されたソース55、チャネル54、ドレイ
ン56、多結晶シリコン20をゲートとするPチャネル
トランジスタが形成され、各々のドレインがダイオード
を介して接続されるCMOSのインバータが構成でき
る。
【0009】図5に図2に示したセルパターンの回路図
を示す。Nチャネルトランジスタ40〜43はバルクシ
リコン単結晶中に又、Pチャネルトランジスタ44,4
5は多結晶薄膜トランジスタとして形成され、ダイオー
ド46,47はPチャネルとNチャネルトランジスタの
多結晶シリコンにより接続点に発生するダイオードであ
り、このダイオードはメモリの動作上は障害とならな
い。
【0010】一般に多結晶シリコン層は単結晶シリコン
に比し、移動度が極端に低く、トランジスタ特性に劣悪
で、特にOFFリークが多いことが知られている。しか
し発明者らはこの特性の改善に努力した結果次のことが
わかった。図3に示すように多結晶シリコンのデポジシ
ョン温度を700℃以下にすると移動度が改善され、特
に500℃近辺では10に近い特性が得られた。又OF
Fリークの改善には多結晶シリコンを熱酸化して作るゲ
ート膜の製造方法に依存し、高温でドライ酸化の方式が
最も良かった。又多結晶シリコンの層のデポジション温
度が高くても、レーザによるアニーリングを実施すると
移動度、OFFリークの改善が可能である。
【0011】図4は500℃で多結晶シリコンをデポジ
ションし、更にチャネル部にイオン打ち込みによりPイ
オンをライトドープし、ゲート酸化膜を1100℃で形
成して得られたメモリセルに用いるものと同じサイズの
トランジスタの特性を示す。特性はメモリに応用するに
ついて十分である。
【0012】
【発明の効果】本発明はCMOSRAMに用いるメモリ
セルを構成するPチャネルとNチャネルのトランジスタ
を積層配置するものであり、同じデザインルールで構成
した従来のセルの約二分の一のサイズとなり5μmルー
ルでは従来4Kbitが限度であったが、本発明の実施
により16Kbitにも手が届くようになった。
【図面の簡単な説明】
【図1】 CMOSRAMのセル図。
【図2】 (a)は本発明によるCMOSRAMの平面
図(b)は断面図。
【図3】 多結晶シリコンの移動度とデポジションの温
度の関係を示す図。
【図4】 本発明により得られた多結晶シリコントラン
ジスタの特性を示す図。
【図5】 図2の回路図である。
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成4年3月25日
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】発明の名称
【補正方法】変更
【補正内容】
【発明の名称】 半導体装置
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正内容】
【特許請求の範囲】
【手続補正3】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0001
【補正方法】変更
【補正内容】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は薄膜トランジスタを用い
た半導体装置に関するものである。
【手続補正4】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0005
【補正方法】変更
【補正内容】
【0005】
【発明が解決しようとする課題】−方このCMOSメモ
リの欠点としては基板にCMOSトランジスタを形成し
ているのでそのセルサイズが大きく、チップに格納され
るメモリの容量が小さく、大容量化がむずかしいことに
ある。そこで近年、多結晶シリコン膜を用いた薄膜トラ
ンジスタを用いて回路を構成し、基板上方にこの薄膜ト
ランジスタを形成することにより基板側に形成される回
路とオーバーラップさせて高集積化しようとする試みが
なされている。しかしながら上層の薄膜トランジスタと
基板側の回路とを接続するに際して、基板側の回路の接
続点となる拡散層との導電型が異なっていた場合に問題
が生ずる。すなわち、両者を直接接続した場合は、多結
晶シリコンと単結晶シリコンのPN接合が形成され、そ
の部分での電圧降下が多きく回路動作に支障をきたす可
能性があった。
【手続補正5】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0006
【補正方法】変更
【補正内容】
【0006】本発明はかかる問題を解決するために、多
結晶シリコンを用いた薄膜トランジスタのドレインと、
このドレインと導電型の異なる基板側の拡散層との接続
経路に於ける電圧降下を少なくすることを目的とする。
【手続補正6】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0007
【補正方法】変更
【補正内容】
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は、第1導電型の
単結晶シリコン層からなる第1領域と、多結晶シリコン
層に形成された第2導電型の2つの第2領域にソース及
びドレインを有する薄膜トランジスタとを備え、ソース
を有する一方の前記第2領域に供給電位を印加すると共
に、ドレインを有する他方の前記第2領域と前記第1領
域との電気的接続経路間に当該他方の第2領域とコンタ
クトホールを介して部分的に重ねて配置され且つ電気的
に接続される第1導電型の多結晶シリコン層を介在して
なることを特徴とする。
【手続補正7】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0008
【補正方法】変更
【補正内容】
【0008】
【実施例】図2(a)は本発明の半導体装置を用いて構
成されたメモリセルの平面パターン図例、(b)にはそ
のABの断面図を示す。選択酸化マスクの境界18内に
ソース・ドレイン領域となる部分が存在する。選択酸化
によるフィールド膜形成後にゲート酸化膜を成長させて
から第1層目の多結晶シリコンと基板30の接続をする
ためのコンタクトホール10,11の開孔をした後に第
1層目の多結晶シリコン19,20,21,27(斜線
部のパターン)をデポジションした後に全面にPイオン
を打ち込んでソース・ドレイン31,32,33を形成
する。この後第2フィールド膜36をデポジション、ゲ
ートとなる多結晶シリコン19,20上の第2フィール
ド膜を除去し、前記多結晶シリコン19,20上を熱酸
化して薄膜トランジスタのゲート絶縁膜を形成する。そ
の後第1層と第2層目の多結晶シリコンを接続するコン
タクトホール12,13,14を開孔し薄膜トランジス
タのチャネル、及びソース・ドレインを形成する第2層
目の多結晶シリコン層22,23(点部のパターン)を
デポジションし選択的にP+拡散をする。更に第3フィ
ールド膜35をデポジションした後にコンタクトホール
15,16を開孔後A1−Si層24,25,26を形
成する。この結果単結晶シリコンのN+拡散層31を
(−)電源VSSに接続されたソース、同じく32をド
レイン、多結晶シリコン20をゲートとするNチャネル
トランジスタと、多結晶シリコン層22において(+)
電源VDDに接続されたソース55、チャネル54、ド
レイン56、多結晶シリコン20をゲートとするPチャ
ネルトランジスタが形成され、各々のドレインがダイオ
ードを介して接続されるCMOSのインバータが構成で
きる。
【手続補正8】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0009
【補正方法】変更
【補正内容】
【0009】図5に図2に示したセルパターンの回路図
を示す。Nチャネルトランジスタ40〜43はバルクシ
リコン単結晶中に又、Pチャネルトランジスタ44,4
5は多結晶シリコンの薄膜トランジスタとして形成さ
れ、ダイオード46,47はPチャネルの多結晶シリコ
ンとN型多結晶シリコン27の接続点に発生するダイオ
ードである。多結晶シリコン同士のPN接合はリーク電
流が大きく、また多結晶シリコン同士がコンタクトホー
ルを介して重ねて接続されているので簡単なプロセスで
接合面積を広くできるので、薄膜トランジスタと拡散層
間に電流を充分に流すことが可能であるから、回路動作
上は障害とならない。
【手続補正9】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0012
【補正方法】変更
【補正内容】
【0012】
【発明の効果】以上のような構成とすることにより、第
1導電型の単結晶シリコン層からなる第1領域と、薄膜
トランジスタの第2導電型の多結晶シリコン層からなる
ドレインを有する第2領域との電気的接続経路間に、こ
の第2領域とコンタクトホールを介して重ねて配置され
電気的に接続される第1導電型の多結晶シリコン層を介
在させたので、多結晶同士のPN接合が形成される。多
結晶同士のPN接合は、単結晶シリコン同士のPN接
合、あるいは多結晶シリコンと単結晶シリコンによるP
N接合に比して、リーク電流が大きいので、電圧降下を
小さくできる効果があり、しかも多結晶シリコン同士の
PN接合が重合して形成されているから接合面積が大き
く、電圧降下をより小さくできる効果がある。
【手続補正10】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】図面の簡単な説明
【補正方法】変更
【補正内容】
【図面の簡単な説明】
【図1】 CMOSRAMのセル図。
【図2】 (a)は本発明の半導体装置を用いたCMO
SRAMの平面図(b)は断面図。
【図3】 多結晶シリコンの移動度とデポジションの温
度の関係を示す図。
【図4】 本発明により得られた多結晶シリコントラン
ジスタの特性を示す図。
【図5】 図2の回路図である。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 CMOSインバータを相互接続しフリッ
    プフロップを構成するCMOSメモリセルにおいて、基
    板上方に一方の導電型の薄膜トランジスタを、基板表面
    に他方の導電型のトランジスタを作成し、前記の各々の
    トランジスタのドレイン同士を接続したCMOSインバ
    ータより構成されることを特徴とするCMOSメモリセ
    ル。
JP4036617A 1992-02-24 1992-02-24 半導体装置 Expired - Lifetime JPH0732201B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP4036617A JPH0732201B2 (ja) 1992-02-24 1992-02-24 半導体装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP4036617A JPH0732201B2 (ja) 1992-02-24 1992-02-24 半導体装置

Related Parent Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP1090316A Division JPH0214566A (ja) 1989-04-10 1989-04-10 フリップフロップ

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH0677435A true JPH0677435A (ja) 1994-03-18
JPH0732201B2 JPH0732201B2 (ja) 1995-04-10

Family

ID=12474768

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP4036617A Expired - Lifetime JPH0732201B2 (ja) 1992-02-24 1992-02-24 半導体装置

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH0732201B2 (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6087727A (en) * 1995-12-01 2000-07-11 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Misfet semiconductor device having different vertical levels

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0435903A (ja) * 1990-05-31 1992-02-06 Daicel Chem Ind Ltd アシル化木質材の製造方法

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0435903A (ja) * 1990-05-31 1992-02-06 Daicel Chem Ind Ltd アシル化木質材の製造方法

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6087727A (en) * 1995-12-01 2000-07-11 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Misfet semiconductor device having different vertical levels
US6281051B1 (en) 1995-12-01 2001-08-28 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Semiconductor device and manufacturing method thereof

Also Published As

Publication number Publication date
JPH0732201B2 (ja) 1995-04-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JPH08204029A (ja) 半導体装置およびその製造方法
US5382807A (en) Field effect thin film transistor and static-type semiconductor memory device provided with memory cell having complementary field effect transistor and method of manufacturing the same
US5686736A (en) SRAM cell having thin film transistors as loads
US4780751A (en) Semiconductor integrated circuit device
JP2601202B2 (ja) 半導体記憶装置
JPH0669456A (ja) メモリセル
JP2562383B2 (ja) 薄膜トランジスタ
JP2602125B2 (ja) 薄膜トランジスタの製造方法
JPH0732201B2 (ja) 半導体装置
JP2782333B2 (ja) 薄膜トランジスタの製造方法
JPH0669459A (ja) 半導体装置の製造方法
JPH0214565A (ja) ランダム・アクセス・メモリ
JPH0677436A (ja) ランダム・アクセス・メモリ
JPH0669460A (ja) 半導体装置の製造方法
JPH0669457A (ja) メモリセル
JPH0459783B2 (ja)
JPH0221656A (ja) ランダム・アクセス・メモリ
JP2882185B2 (ja) スタティック型半導体記憶装置
JPH0421349B2 (ja)
JPH0669458A (ja) メモリセル
EP0468422B1 (en) Semiconductor memory
JPH0435903B2 (ja)
JPH04211166A (ja) 薄膜トランジスタ
JP3006134B2 (ja) スタティック半導体記憶装置
JP2663953B2 (ja) 半導体装置