JPH1050865A - 高抵抗負荷型sramセル及びその製造方法 - Google Patents

高抵抗負荷型sramセル及びその製造方法

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JPH1050865A
JPH1050865A JP9122653A JP12265397A JPH1050865A JP H1050865 A JPH1050865 A JP H1050865A JP 9122653 A JP9122653 A JP 9122653A JP 12265397 A JP12265397 A JP 12265397A JP H1050865 A JPH1050865 A JP H1050865A
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JP
Japan
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conductive layer
high resistance
resistance load
insulating film
layer
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JP9122653A
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Kokuzen Sai
國 善 崔
Shisei Kyo
至 星 姜
Shukan Nan
宗 完 南
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Hyundai Electronics Industries Co Ltd
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    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10B—ELECTRONIC MEMORY DEVICES
    • H10B10/00—Static random access memory [SRAM] devices
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10B—ELECTRONIC MEMORY DEVICES
    • H10B10/00—Static random access memory [SRAM] devices
    • H10B10/15—Static random access memory [SRAM] devices comprising a resistor load element

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

Abstract

(57)【要約】 【課題】 簡単な回路の配置の変更のみで高速型及び低
速型SRAMを選択的に製造できるようにする。 【解決手段】 下部層及び絶縁膜の上部に駆動トランジ
スタのドレインとコンタクトホール1を通じて接続され
る導電層である第3ポリシリコン層2’を包含する。こ
の第3ポリシリコン層2’は上下の導電層の電気的な接
続のためのコンタクトパッドの機能のみを有するため、
その上部の導電層である第4ポリシリコン層3’と重畳
される領域を持たない。第4ポリシリコン層3’は、電
源線として使用される領域の不純物の濃度が高抵抗負荷
素子として使用される領域の不純物の濃度より高く制御
して第4ポリシリコン層3’を電源線と高抵抗負荷素子
とに区分している。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はスタチックランダム
アクセスメモリ(Static RandomAcce
ss Memory、以下SRAMという)セル(ce
ll)及びその製造方法に関するもので、特に高抵抗負
荷(High Load Resistance,以下
HLRという)型SRAMセル及びその製造方法に関す
るものである。
【0002】
【従来の技術】図3は従来のSRAMセルの回路図であ
る。従来のSRAMセルは、図3に示すように、情報を
貯蔵するためのセルノードにラッチ型に結合された2個
の駆動トランジスタ(Driver Transist
or)M1,M2と2個の負荷素子(Load Ele
ment)10、10’およびワードライン(WL)に
より制御されながらセルノードとビットライン(BL)
を連結してセルの接近経路を制御するための2個のアク
セストランジスタ(Access Transisto
r)M3,M4等の6個の素子を包含し、負荷素子1
0、10’の種類により薄膜トランジスタ(Thin
Film Transistor、以下TFTという)
型セルと高抵抗負荷型セルに分けられる。
【0003】図4は一般的なTFT型セルのTFTと電
源線の配置図(Layout)を図示した平面図であり、
図5は図4のA−A線による断面図である。図4におい
て、1はコンタクトホール、2はTFTのゲート用第3
ポリシリコン層、3はTFTのチャネル用第4ポリシリ
コン層、4は不純物注入領域を夫々示し、図4の構造は
その下部の構造として駆動トランジスタと接地線として
使用される2個の導電層(第1及び第2ポリシリコン層)
からなる下部層と層間の絶縁のための絶縁膜を包含する
が、これは本発明の技術分野で通常の知識を持つ者にお
いては自明のことであるのでこれを省略する。
【0004】ここで、第3ポリシリコン層2はTFTの
ゲートの機能だけではなくて駆動トランジスタドレイン
との接続のためのコンタクトパッドの機能も遂行する。
そして、第4ポリシリコン膜3は注入された不純物の種
類と量により所定領域別に夫々負荷素子であるTFTの
チャネルとドレイン/ソース領域及び電源線としての機
能を遂行する。
【0005】図5は図4のA−A線による断面図であ
り、10は半導体基板、5は下部層、6、7は絶縁膜、
3は第4ポリシリコン層、2は第3ポリシリコン層を夫
々示す。
【0006】一般的に、TFT型セルは消費電力が低
く、高集積に有利な長所を有するため従来のSRAMに
主に使用される。しかし、TFT型セルはその製造工程
が複雑で再現性が低く、信頼性の試験時に特性の劣化等
の問題点があるため、低速用SRAMのみにTFT型セ
ルを使用し、消費電力についての制限が少ない高速用S
RAMにはHLR型セルを使用することが一般的な傾向
にある。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来のHLR
型SRAMセルは2個のポリシリコン層と2個の金属層
を使用した構造をもつ。即ち、第1導電層により駆動ト
ランジスタのゲートと接地線を形成し、第2導電層によ
り高抵抗負荷及び電源線を形成する方法を採用してい
る。
【0008】しかしながら、駆動トランジスタのゲート
と接地線を同一な導電層に形成する場合、駆動トランジ
スタのゲートと接地線は最小にデザインルール(Des
ign Rule)以上(例えば、4M級では0.6μ
m以上)の間隔を持たせなければならない。従って、駆
動トランジスタと接地線との隙間ができるほどセルの面
積は増加することになる。
【0009】また、従来のHLR型セルは必要によりT
FT型セルからHLR型セルに転換することが困難であ
るという短所がある。そこで、本発明は、このような従
来の問題点を解決すべくなされたもので、セルの面積が
小さく、かつ高集積化に有利なHLR型SRAMセル及
びその製造方法を提供することを目的としている。ま
た、本発明は、必要によりTFT型セルからHLR型セ
ルに相互転換が容易なSRAMセル及びその製造方法を
提供することを他の目的としている。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明は、上述した課題
を解決するために、高抵抗負荷素子を包含するSRAM
セルにおいて、半導体基板の所定領域上に第1及び第2
駆動トランジスタと第1及び第2アクセストランジスタ
のゲートを形成するための第1導電層と前記第1及び第
2駆動トランジスタと接続されて接地線として使用され
る第2導電層を包含する下部層と、前記下部層上に形成
されて前記下部層の所定領域にコンタクトホールをもつ
第1絶縁膜と、前記第1絶縁膜上に形成されて前記コン
タクトホールを通じて前記駆動トランジスタにコンタク
トされる第3導電層と、前記第3導電層と前記第1絶縁
膜上に形成される第2絶縁膜と、前記第2絶縁膜上に形
成されてドーピングされた濃度により電源線と高抵抗負
荷素子に分けられる第4導電層を包含してなる。
【0011】また、本発明は高抵抗を負荷素子として使
用するSRAMセルの製造方法において、半導体基板の
所定領域に駆動トランジスタとアクセストランジスタの
ゲートとして使用される第1導電層と接地線として使用
される第2導電層を包含する下部層を形成する工程と、
前記下部層上に層間の絶縁のための第1絶縁膜を形成し
前記第1絶縁膜を選択蝕刻して前記下部層の駆動トラン
ジスタと接続されるコンタクトホールを形成する工程
と、前記第1絶縁膜上に第3導電層を形成しパターニン
グする工程と、全体構造の上部に第2絶縁膜を形成する
工程と、前記第2絶縁膜上に第4導電層を形成し電源線
及び高抵抗負荷素子別に夫々異なる量の不純物を注入し
た後、不純物が注入された前記第4導電層をパターニン
グする工程を包含してなる。
【0012】
【作用】本発明は一般的であるTFT型セルでのTFT
ゲート用であるポリシリコン層の配置を変形させて、T
FTチャネルのポリシリコン層に注入されるイオン注入
の条件を変形させることによりHLR型SRAMセルを
形成することが可能となる。
【0013】即ち、ボトム(Bottom)ゲート型TF
Tの構造を例にして説明すると、TFTのチャネルの下
のゲートポリシリコンを除去した後、チャネルポリシリ
コンのチャネルとオフセット領域をイオン注入の条件の
変更により高抵抗部位を作ることで、本発明を適用する
場合、普通のTFT型セルの製造方法で簡単なレイアウ
トの変更のみでHLR型セルを作ることが可能になると
ともに、2個のポリシリコン層および2個のメタル層を
使用する従来のHLR型セルに比べ面積を30%以上小
さく製造できるようになる。
【0014】
【発明の実施の形態】以下、図1、図2を参照しながら
本発明の実施の形態について説明する。なお、図4,5
と同一符号は同一名称を表すのでその説明は省略する。
図1は本発明の一実施の形態によるHLR型SRAMセ
ルの負荷抵抗と電源線の配置図である。図1に示す構造
はその下部の構造として駆動トランジスタと接地線とし
て使用される2個の導電層(第1及び第2ポリシリコン
層)からなる下部層と層間の絶縁のための絶縁膜を包含
するが、これも本発明の技術分野で通常の知識を持つ者
に自明のことであるのでこれを省略する。
【0015】本発明によるHLR型セルの構造は従来の
TFT型セルで採用されるSRAMの製造技術で既に使
用される構造(その下部層のみが適用される)として、
図1に示すように下部層及び絶縁膜(図示せず)の上部
に駆動トランジスタのドレインとコンタクトホール1を
通じて接続される導電層である第3ポリシリコン層2’
を包含する。第3ポリシリコン層2’は従来のTFT型
セルの第3ポリシリコン層(図4の符号2)とは異なり
上下の導電層の電気的な接続のためのコンタクトパッド
の機能のみを有することになるから、その上部の第4ポ
リシリコン層3’と重畳される領域を持たなくてもい
い。
【0016】また、第4ポリシリコン層3’は従来のT
FT型セルの第4ポリシリコン層(図4の符号3)とは
異なりTFTのチャネルやソース/ドレインの機能を持
たない。従って、オフセット(Offset)領域やソ
ース/ドレインを形成する必要がないから素子の信頼性
と再現性の本質的な改善になる。
【0017】そして、第4ポリシリコン層3’の中で不
純物が注入された領域は電源線であり、不純物が注入さ
れない領域は高抵抗負荷素子として使用される。また、
電源線として使用される領域の不純物の濃度が高抵抗負
荷素子として使用される領域の不純物の濃度より高く制
御して第4ポリシリコン層3’を電源線と高抵抗負荷素
子とを区分できる。
【0018】また、本発明は金属配線工程の以前に少な
くとも4個の導電層(ポリシリコン)を形成してなり、
2個の導電層のみを形成した従来のHLR型メモリセル
に比べ約30%以上の面積の減少の効果をもたらす。従
って、全体的な集積度を向上させることができる。
【0019】図2は図1のA−A線よりみた各工程にお
ける断面図であり、図1と図2を参照して本発明のHL
R型SRAMセルの製造方法を説明する。
【0020】図2(a)は半導体基板の所定領域に第1
ポリシリコン層をゲートとして使用する駆動トランジス
タと接地線として使用される第2ポリシリコン層を包含
する下部層5及び層間の絶縁のための絶縁膜6を形成し
た状態の断面図である。第1及び第2ポリシリコン層を
包含する下部層5の細部的な形成方法は一般的であるT
FT型セルとその製造方法が同様であって、これもやは
り本発明の技術分野で通常の知識を持つ者に自明のこと
であるのでこれを省略する。
【0021】ついで、図2(b)のように絶縁膜6の所
定部位を選択蝕刻して駆動トランジスタのドレイン(図
示せず)が露出されるコンタクトホール1を形成し、上
記コンタクトホール1を充填する第3ポリシリコン層
2’を蒸着してパターニングする。このとき、前述のよ
うに第3ポリシリコン層2’のパターン形状は従来のT
FT型セルの第3ポリシリコン層とは異なり上下の導電
層の電気的な接続のためのコンタクトパッドの機能のみ
を有することになるから、その上部の第4ポリシリコン
層3’と重畳される領域をもたなくてもいい。
【0022】ついで、図2(c)のように全体構造の上
部に層間絶縁膜7を蒸着して、この層間絶縁膜7上に電
源線及び高抵抗負荷素子用である第4ポリシリコン層
3’を蒸着した後、所定領域別に夫々異なる量の不純物
を注入して、不純物が注入された第4ポリシリコン層
3’をパターニングする。このとき、第4ポリシリコン
層3’に不純物を注入する時、電源線の部位は高抵抗の
部位より多い量の不純物を注入する。また、電源線とし
て使用される部位にのみ不純物を注入して、高抵抗負荷
素子として使用される部位は不純物を注入しなくてもい
い。参考までに述べると、ポリシリコンは抵抗体として
不純物の量により抵抗値が異なることになる。
【0023】以後の工程は従来のTFT型セルの製造工
程と同様に層間絶縁膜と金属配線及び保護絶縁膜を形成
する。
【0024】
【発明の効果】本発明は一般的であるTFT型セルの製
造工程の中でその回路の配置図(Layout)のみを
変更することによりセルの大きさが減少されたHLR型
メモリセルを製造でき、簡単な回路の配置の変更のみで
高速型及び低速型SRAMを選択的に製造できるという
効果を奏する。
【0025】以上のように本発明は前述した実施例と図
面に限定されるものではなく、本発明の技術的思想を逸
脱しない範囲内でいろんな置換と変更が可能であること
は当然である。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明のHLR型SRAMセルの平面図てあ
る。
【図2】 図1のA−A線による各工程における断面図
である。
【図3】 従来のSRAMセル回路図である。
【図4】 従来のTFT型SRAMセルの平面図であ
る。
【図5】 図4のA−A線による断面図である。
【符号の説明】
1…コンタクトホール、2,2’…第3ポリシリコン
層、3,3’…第4ポリシリコン層、4,4’…不純物
注入領域、5…下部層、6…絶縁膜、7…絶縁膜

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 高抵抗負荷素子を包含するSRAMセル
    において、 半導体基板の所定領域上に第1及び第2駆動トランジス
    タと第1及び第2アクセストランジスタのゲートを形成
    するための第1導電層と前記第1及び第2駆動トランジ
    スタと接続されて接地線として使用される第2導電層を
    包含する下部層と、 前記下部層上に形成されて前記下部層の所定領域にコン
    タクトホールをもつ第1絶縁膜と、 前記第1絶縁膜上に形成されて前記コンタクトホールを
    通じて前記駆動トランジスタに接続される第3導電層
    と、 前記第3導電層と前記第1絶縁膜上に形成される第2絶
    縁膜と、 前記第2絶縁膜上に形成されてドーピングされた濃度に
    より電源線と高抵抗負荷素子に分けられる第4導電層と
    を備えたことを特徴とする高抵抗負荷型SRAMセル。
  2. 【請求項2】 前記第3導電層と前記第4導電層は互い
    に重なり合わないようにしたことを特徴とする請求項1
    記載の高抵抗負荷型SRAMセル。
  3. 【請求項3】 前記第1、第2、第3及び第4導電層は
    ポリシリコン層であることを特徴とする請求項1又は請
    求項2記載の高抵抗負荷型SRAMセル。
  4. 【請求項4】 前記第4導電層の電源線として使用され
    る領域の不純物の濃度が高抵抗負荷素子として使用され
    る領域の不純物の濃度より高いことを特徴とする請求項
    1から請求項3のいずれかに記載の高抵抗負荷型SRA
    Mセル。
  5. 【請求項5】 前記第4導電層の高抵抗負荷素子の領域
    は不純物が注入されないことを特徴とする請求項1から
    請求項3のいずれかに記載の高抵抗負荷型SRAMセ
    ル。
  6. 【請求項6】 高抵抗を負荷素子として使用するSRA
    Mセルの製造方法において、 半導体基板の所定領域に駆動トランジスタとアクセスト
    ランジスタのゲートとして使用される第1導電層と接地
    線として使用される第2導電層を包含する下部層を形成
    する工程と、 前記下部層上に層間の絶縁のための第1絶縁膜を形成し
    前記第1絶縁膜を選択蝕刻して前記下部層の駆動トラン
    ジスタと接続されるコンタクトホールを形成する工程
    と、 前記第1絶縁膜上に第3導電層を形成しパターニングす
    る工程と、 全体構造の上部に第2絶縁膜を形成する工程と、 前記第2絶縁膜上に第4導電層を形成し電源線及び高抵
    抗負荷素子別に夫々異なる量の不純物を注入した後、不
    純物が注入された前記第4導電層をパターニングする工
    程とを備えたことを特徴とする高抵抗負荷型SRAMセ
    ルの製造方法。
  7. 【請求項7】 前記第3導電層と前記第4導電層は互い
    に重なり合わないように形成することを特徴とする請求
    項6記載の高抵抗負荷型SRAMセルの製造方法。
  8. 【請求項8】 前記第1、第2、第3及び第4導電層は
    ポリシリコン層であることを特徴とする請求項6又は請
    求項7記載の高抵抗負荷型SRAMセルの製造方法。
  9. 【請求項9】 前記第4導電層の電源線として使用され
    る領域の不純物の濃度が高抵抗負荷素子として使用され
    る領域の不純物の濃度より高いことを特徴とする請求項
    6から請求項8のいずれかに記載の高抵抗負荷型SRA
    Mセルの製造方法。
  10. 【請求項10】 前記第4導電層の高抵抗負荷素子領域
    には不純物を注入しないことを特徴とする請求項6から
    請求項8のいずれかに記載の高抵抗負荷型SRAMセル
    の製造方法。
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