JPS61139059A - 半導体集積回路装置 - Google Patents

半導体集積回路装置

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JPS61139059A
JPS61139059A JP59260744A JP26074484A JPS61139059A JP S61139059 A JPS61139059 A JP S61139059A JP 59260744 A JP59260744 A JP 59260744A JP 26074484 A JP26074484 A JP 26074484A JP S61139059 A JPS61139059 A JP S61139059A
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region
semiconductor
semiconductor region
integrated circuit
circuit device
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JP59260744A
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Satoshi Meguro
目黒 怜
Koichi Nagasawa
幸一 長沢
Shuji Ikeda
修二 池田
Akira Yamamoto
昌 山本
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10BELECTRONIC MEMORY DEVICES
    • H10B10/00Static random access memory [SRAM] devices

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  • Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
  • Semiconductor Memories (AREA)

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】 [技術分野] 本発明は、半導体集積回路装置に関するものであり、特
に、記憶機能を備えた半導体集積回路装置に適用して有
効な技術に関するものである。
[背景技術] スタティック型ランダムアクセスメモリを備えた半導体
集積回路装[(以下、SRAMという)は、アルファ線
(以下、α線という)により生じるソフトエラーを防止
する必要がある。これは、情報の読み出し動作における
信頼性を向上し、高集積化を図るためである。
そこで、メモリセルの情報蓄積用容量素子の情報となる
電荷の蓄積量を増大又はα線により生じる少数キャリア
の侵入を防止(バリア効果を高める)して、ソフトエラ
ーを防止する技術が提案されている(特願昭57−16
0999号)。この技術は、情報蓄積用容量素子を構成
するnチャネルMISFETのソース領域及びドレイン
領域下部のP型の半導体基板に、高い不純物濃度のP+
型の半導体領域をゲート電極に対して自己整合で設けて
いる。
しかしながら、かかる技術における検討の結果、本発明
者は、以下に述べる問題点を見い出した。
高い不純物濃度の前記半導体領域が、チャネル領域に回
り込みを生じて基板効果定数を大きくシ。
しきい値電圧を高めてしまうので、MISFETの電気
的特性を劣化させてしまう。
この問題点によって、情報蓄積用容量素子に書き込まれ
た情報の安定な保持をすることができないので、SRA
Mの電気的信頼性を低下させてしまう。
CM明の目的] 本発明の目的は、記憶機能を備えた半導体集積回路装置
の電気的信頼性を向上することが可能な技術を提供する
ことにある。
本発明の他の目的は、記憶機能を備えた半導体集積回路
装置の電気的信頼性及び集積度を向上することが可能な
技術を提供することにある。
本発明の他の目的は、記憶機能を備えた半導体集積回路
装置において、α線により生じるソフトエラーを防止す
ることが可能な技術を提供することにある。
本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は1本
明細書の記述及び添付図面によって明らかになるであろ
う。
[発明の概要] 本願において開示される発明のうち、代表的なものの概
要を簡単に説明すれば、下記のとおりである。
すなわち、他の領域と電気的に分離された第1の半導体
領域に、スイッチ用M I S FETと情報蓄積用容
量素子とでメモリセルを構成するSRAMにおいて、前
記情報蓄積用容量素子を構成するMISFETの下部に
、しきい値電圧に影響を与えないように、前記第1の半
導体領域と同一導電型でかつそれよりも高い不純物濃度
の第2の半導体領域を設ける。
これによって、第2の半導体領域でα線により生じるソ
フトエラーを防止することができ、かつ。
情報を安定に保持することができるので、SRAMの電
気的信頼性を向上することができる。
以下、本発明の構成について、本発明を、2つの抵抗素
子と2つのMISFETとでメモリセルのフリップフロ
ップ回路を構成したSRAMに適用した実施例とともに
説明する。
[実施例■] 第1図は、本発明の実施例rを説明するためのSRAM
のメモリセルを示す等価回路図である。
なお、実施例の企図において、同一機能を有するものは
同一符号を付け、そのくり返しの説明は省略する。
第1図において、WLはワード線であり、後述するスイ
ッチ用M I S FETを制御するためのものである
DL、DLはデータ線であり、後述するメモリセルと書
込回路又は読出回路との間で情報となる電荷を伝達する
ためのものである。
Ql、Q2はMI 5FET、R1、R2は抵抗素子で
あり、これらは re 1rr、 110 I+の情報
となる電荷を保持する一対の入出力端子を有するフリッ
プフロップ回路(情報蓄積用容量素子)を構成するため
のものである。
Vccは基準電圧用配線(例えば、s、o [vl )
、Vssは基準電圧用配線(例えば、O[V])であり
、フリップフロップ回路の情報を安定に保持するための
ものである。
Qs+、Qs2はスイッチ用M I S FETであり
、フリップフロップ回路とデータ線DL、DLとの間で
スイッチ機能をするためのものである。
Cは情報蓄積用容量(寄生容量)であり、情報となる電
荷を蓄積するためのものである。
次に、本実施例の具体的な構成について説明する。
第2図は、本発明の実施例!を説明するためのSRAM
のメモリセルを示す要部平面図、第3図は、第2図の■
−■切断線における断面図である。
なお、第2図は、その構成をわかり易くするために、各
導電層間に設けられるフィールド絶縁膜以外の絶縁膜は
図示しない。
第2図及び第3図において、1はn−型の半導体基板、
2はp−型のウェル領域である。
3はフィールド絶縁膜、4はp型のチャネルストッパ領
域であり、これらは半導体素子間を電気的に分離するた
めのものである。
5は絶縁膜であり、主として、MISFETのゲート絶
縁膜を構成するためのものである。
6はp+型の半導体領域(埋込層)であり、スイッチ用
M I S FET形成領域以外のフリップフロップ回
路を構成する半導体素子形成領域のウェル領域2主面部
に設けられている。具体的には。
半導体領域6は、フリップフロップ回路を構成する少な
くともM入5FETQi 、Q2のソース領域又はドレ
イン領域の下部、すなわち、情報蓄積用容量Cの情報と
なる電荷の蓄積量に寄与する部分の下部に離隔して設け
られている。
この半導体領域6は、主として、ウェル領域2の所定部
におけるエネルギバリア(障壁)の高さを高め、α線に
より生じる少数キャリアが情報蓄積゛用容量Cに侵入す
ることを防止(バリア効果を高める)するためのもので
ある。
半導体領域6は、基板効果定数を大きくしてしきい値電
圧を上昇させ、その電気的特性を劣化させて情報の書き
込み電圧を低下させないために、スイッチ用M I S
 FETの特にチャネルが形成される領域には設けてい
ない。
また、フリップフロップ回路を構成するMISFETの
下部に設けられる半導体領域6は、情報となる電荷を安
定に保持するのに支障がない(基板効果定数が大きくな
っても、しきい値電圧に支障がない)程度に、そのソー
ス領域又はドレイン領域に近接又は接触させてもよい。
この場合には、情報蓄積用容量Cの情報となる電荷の蓄
積量を増大することができる。具体的には、ソース領域
又はドレイン領域とウェル領域2とのpn接合部に比べ
、半導体領域6の不純物濃度分布の最大値が深くなるよ
うに構成する。
なお、第2図において、半導体領域6は、6(P“)と
表示され点線で囲まれた領域内部の半導体素子形成領域
(フィールド絶縁膜3以外の部分)のウェル領域2主面
部に設けられる。
7は接続孔であり、所定部の絶縁膜5を除去して設けら
れている。この接続孔7は、半導体素子(半導体領域)
と配線(半導体領域を形成するために不純物導入用マス
クとして用いる導電層)とを電気的に接続するためのも
のである。
8A乃至8Dは導電層であり、フィールド絶縁膜3又は
絶縁膜5の所定上部に延在して設けられている。
導電層8Aは、スイッチ用M I S F E T Q
 s I、Q S 2のゲート電極及びワード線(WL
)を構成するためのものである。
導電層8Bは、接続孔7を通してM I S FETQ
l、Q2の一方の半導体領域と電気的に接続するように
設けられており、基準電圧用配線V s sを構成する
ためのものである。
導電層8Cは、M I S F E T Q 2のゲー
ト電極を構成し、かつ、スイッチ用M I S F E
 T Q s□と他方のM I S F E T Q 
1との交差結合をするためのものである。
導電層8Dは、M I S F E T Q +のゲー
ト電極を構成するためのものである。
これらの導電M8A乃至8Dは、同一導電層で構成され
ている。
9はn−型の半導体領域であり、主として、導電層8A
、8C18Dの両側部(ソース領域又はドレイン領域と
チャネルが形成される領域との間)のウェル領域2の主
面部に設けられている。この半導体領域8は、ソース領
域又はドレイン領域の一部として使用されるもので、L
DD (旦ightlyD oped D rain)
構造を構成するためのものである。
10は不純物導入用マスクであり、導電層8A乃至8D
の両側部にそれらに対して自己整合で設けられている。
この不純物導入層マスク10は。
実質的なソース領域又はドレイン領域を構成し、LDD
構造を構成するためのものである。
11はn゛型の半導体領域であり、導電層8A、8C1
8Dの両側部の絶縁膜5を介したウェル領域2主面部に
設けられている。この半導体領域11は、M r S 
FETの実質的なソース領域又はドレイン領域、或いは
、フリップフロップ回路の交差結合用配線を構成するた
めのものである。
スイッチ用MISFETQs+ 、QS2は、主として
、ウェル領域2、絶縁膜5、導電層8A、一対の半導体
領域9及び一対の半導体領域11によって構成されてい
る。
M T S F E T Q +は、主として、ウェル
領域2、絶縁膜5、導電層8D、一対の半導体領域9及
び一対の半導体領域11によって構成されている。
M I S F E T Q 2は、主として、ウェル
領域2゜絶縁膜5.導電層8G、一対の半導体領域9及
び一対の半導体領域11によって構成されている。
12は絶縁膜であり、導電層8A乃至8D、半導体領域
11等とその上部に設けられる導電層とを電気的に分離
するためのものである。
13は接続孔であり、所定の導電層8C18D及び半導
体領域11とその上部に設けられる導電層とを電気的に
接続するためのものである。
14Aは導電層であり、絶縁l112を介して導電J1
8Bの上部に延在して設けられている。この導電層14
Aは、基準電圧用配線Vccを構成するためのものであ
る。
14Bは抵抗素子であり、一端部が導電層14Aに電気
的に接続され、他端部が接続孔6.13を通して導電層
8C1半導体領域11又は導電層8D、半導体領域11
に電気的に接続されている。
この抵抗素子14Bは、抵抗素子R1、R2を構成する
ためのものである。
導電層14A及び抵抗素子14Bは、同一導電層、例え
ば、多結晶シリコン膜で形成され、導電層14A部分に
抵抗値を低減するための不純物を導入することにより形
成する。
15は絶縁膜であり、導電層14A及び抵抗素子14B
とその上部に設けられる導電層との電気的な分離をする
ためのものである。
16は接続孔であり、所定の半導体領域11と絶縁膜1
5の上部に設けられる導電層との電気的な接続をするた
めのものである。
17は導電層であり、接続孔16を通して所定の半導体
領域11と電気的に接続し、絶縁膜15上部を導電層8
A、8B、14Aと交差するように延在して設けられて
いる。この導電層17は、データ線DL、DLを構成す
るためのものである。
このようにして構成されるメモリセルは、Xa−Xa線
又はx b −x b線に路線対称で行方向に複数配置
され、点Ya又は点Ybに略180[度コの回転角度の
回転対称で列方向に複数配置され、メモリセルアレイを
構成している。
次に1本実施例の製造方法について説明する。
第、4図乃至第7図は1本発明の実施例■の製造方法を
説明するための各製造工程におけるSRAMのメモリセ
ルを示す要部断面図である。
まず、単結晶シリコンからなるn−型の半導体基板1を
用意する。この半導体基板1の所定の主面部にp−型の
ウェル領域2を形成する。
前記ウェル領域2は5例えば、  I XLO” 2[
at。
0LIIS/Cll12]程度のボロンイオンを60[
KeV]程度のエネルギのイオン注入技術によって導入
し、引き伸し拡散を施すことにより形成する。
そして、半導体基板1及びウェル領域2の所定の主面上
部に、フィールド絶縁膜3を形成し、ウェル領域2の所
定の主面部に、p型のチャネルストッパ領域4を形成す
る。
フィールド絶縁膜3は1選択的な熱酸化技術で形成した
酸化シリコン膜を用いる。
チャネルストッパ領域4は、例えばI Xl013[a
シoms/am” 1程度のボロンイオンを60[Ke
V]程度のエネルギのイオン注入技術によって導入し、
フィールド絶縁膜3の熱酸化技術で引き伸し拡散を施す
ことにより形成する。
この後、半導体素子形成領域となる半導体基板1及びウ
ェル領域2の主面上部に、絶縁膜5を形成する。
そして、第4図に示すように、フリップフロップ回路を
構成する所定の半導体素子形成領域のウェル領域主面部
に、p+型の半導体領域6を形成する。この半導体領域
6は、絶縁膜5を通して、I Xto”  [aton
+s/cm” 1程度のボロンイオンを150〜30’
O[K e Vl程度のエネルギのイオン注入技術で導
入することにより形成する。この半導体領域6は、MI
SFETのしきい値電圧に影響を与えないように、その
不純物濃度分布の最大値が。
ソース領域又はドレイン領域とウェル領域2とのpn接
合部よりも深く、例えば、0.3〜o、4[μmコ程度
より深く形成する。
第4図に示す半導体領域6を形成する工程の後に、絶縁
膜5の所定部を除去し、接続孔7を形成する。
そして、フィールド絶縁膜3上部、絶縁膜5上部又は接
続孔6を通して所定のウェル領域2の主面と接続するよ
うに、導電層8A乃至8Dを形成する。
この導電層8A乃至8Dは、例えば、CVD技術で形成
し、抵抗値を低減するためにリンイオンを拡散した多結
晶シリコン膜8aと、その上部にスパッタ技術で形成し
たモリブデンシリサイド膜8bとで形成する。また、モ
リブデンシリサイド膜8b以外のシリサイド(TiSi
z 、Ta5iz、WSiz)膜で形成してもよい。さ
らに、導電層8A乃至8Dは、高融点金属(Mo、 T
i、 Ta、W)膜で形成してもよい。
導電JI8A乃至8Dは、製造工程における第1層目の
導電層形成工程により形成される。
なお、接続孔7を通して導電層8B、8C又は8Dと接
続されたウェル領域2の主面部は、図示されていないが
、多結晶シリコン膜8aに導入されたリンイオンが拡散
し、n型の半導体領域が形成されるようになっている。
次に、第5図に示すように、絶縁膜5を介した導電M8
A、8C18Dの両側部のウェル領域2の主面部に、L
DD構造を構成するために、n−型の半導体領域9を形
成する。
第5図に示す半導体領域9を形成する工程の後に、導電
M8A乃至8Dに対して自己整合でそのの両側部に、不
純物導入用マスク10を形成する。
この不純物導入用マスクlOは、例えば、CVD技術で
形成した酸化シリコン膜に異方性エツチング技術を施し
て形成する。
そして、第6図に示すように、不純物導入用マスク10
を用いて、該不純物導入用マスク10に対して自己整合
でウェル領域2の所定の主面部にn+型の半導体領域1
工を形成する。
この半導体領域11は、MISFETのソース領域又は
ドレイン領域を構成するように1例えば。
I XIO”  [atoa+s/CIO” 1程度の
ヒ素イオンを80[KeV]程度のエネルギのイオン注
入技術によって導入し、引き伸し拡散を施して形成する
。半導体領域11は、ウェル領域2とのpn接合深さく
xj)が例えば0.2〜0.3[μm]程度になるよう
に形成する。
第6図に示す半導体領域11&形成する工程の後に、絶
縁膜12を形成する。この絶縁膜12は、例えば、CV
D技術によって形成した酸化シリコン膜を用いて形成す
る。
そして、所定の導電層8C18D及び半導体領域11上
部の絶縁膜12を除去して接続孔13を形成する。
この後、第7図に示すように、基準電圧用配線Vccと
して使用される導電ff14A及び抵抗素子R□、R2
として使用される抵抗素子14Bを形成する。
この導電層14A及び抵抗素子14Bは、多結晶シリコ
ン膜に、抵抗値を低減するための不純物を導入するか否
かによって形成する。この不純物−は、前記第2図の1
4Bと表示される点線で囲まれた領域外の前記多結晶シ
リコン膜に導入される。
導電層14A及び抵抗素子14Bは、製造工程における
第2層目の導電層形成工程により形成される。
第7図に示す導電層14A及び抵抗素子14Bを形成す
る工程の後に、絶縁膜15を形成する。
そして、所定の半導体領域10上部の絶縁膜5.12.
15を除去し、接続孔16を形成する。
この後、前記第2図及び第3図に示すように。
接続孔16を通して所定の半導体領域10と電気的に接
続するように、絶縁膜15上部に導電層17を形成する
導電層17は、例えば、スパッタ蒸着技術によって形成
されたアルミニウム膜を用いる。
導電層17は、製造工程における第3層目の導電層形成
工程により形成される。
これら一連の製造工程によって1本実施例のSRAMは
完成する。なお、この後に、保護膜等の処理工程を施し
てもよい。
[実施例■コ 本実施例■は、前記実施例Iと異なる製造工程で半導体
領域6を形成した例について説明する。
第8図は、本発明の実施例■を説明するためのSRAM
のメモリセルを示す要部断面図である。
第8図において、6Aはp+型の半導体領域(埋込層)
であり、スイッチ用M I S FET形成領域以外の
フリップフロップ回路を構成する半導体素子形成領域及
びフィールド絶縁膜8下部のウェル領域2主面部に設け
られている。この半導体領域6Aは、前記実施例■の半
導体領域6に比べて広い面積で設けられているので、α
線により生じる少数キャリアが情報蓄積用容量Cに侵入
することをより防止(バリア効果をより高める)するこ
とができる。
半導体領域6Aは、前記実施例Iのフィールド絶縁膜3
を形成する工程前に形成すればよい。
[効果コ 以上説明したように、本願によって開示された新規な技
術によれば、以下に述べるような効果を得ることができ
る。
(1)スイッチ用MISFETと情報蓄積用容量素子と
でメモリセルを構成してなる記憶機能を備えた半導体集
積回路装置において、情報蓄積用容量素子の下部に離隔
して、又は、しきい値電圧に影響を与えないように接触
させて不純物濃度の高い半導体領域を設けたので、情報
蓄積用容量素子におけるソフトエラーを防止し、かつ、
その情報を安定に保持することができる。
(2)前記(1)により、スイッチ用MISFETのし
きい値電圧に影響を与えることがなくなるので、情報の
書き込み電圧の低下を抑制することができる。
(3)前記(1)乃至(2)により、記憶機能を備えた
半導体集積回路装置の電気的信頼性を向上することがで
きる。
(4)前記(1)により、ソフトエラーを防止すること
ができるので、メモリセル面積を縮小し、記憶機能を備
えた半導体集積回路装置の集積度を向上することができ
る。
(5)前記(3)及び(4)により、記憶機能を備えた
半導体集積回路装置の電気的信頼性及び集積度を向上す
ることができる。
以上、本発明者によってなされた発明を、前記実施例に
もとずき具体的に説明したが、本発明は。
前記実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱
しない範囲において、種々変形し得ることは勿論である
例えば、前記実施例は、2つの抵抗素子と2つのM I
 S FETとでメモリセルのフリップフロップ回路を
構成した例について説明したが、4つのM I S F
ETでフリップフロップ回路を構成してもよい。
また、前記実施例は、SRAMのメモリセルを構成する
情報蓄積用容量素子の下部に、バリア効果又はバリア効
果と電荷の蓄積量を高める半導体領域を設けた例につい
て説明したが、DRAMのメモリセルを構成する情報蓄
積用容量素子の下部に、単にバリア効果を高める半導体
領域を設けてもよい。
また、前記半導体領域を、入力保護回路を構成するクラ
ンプ用M I S FETのソース領域及びドレイン領
域下部に設けてもよい。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明の実施例■を説明するためのSRAM
のメモリセルを示す等価回路図。 第2図は、本発明の実施例Iを説明するためのSRAM
のメモリセルを示す要部平面図、第3図は、第2図の■
−■切断線における断面図、 第4図乃至第7図は、本発明の実施例Iの製造方法を説
明するための各製造工程におけるSRAMのメモリセル
を示す要部断面図、 第8図は1本発明の実施例■を説明するためのSRAM
のメモリセルを示す要部断面図である。 図中、1・・・半導体基板、2・・・ウェル領域、3・
・・フィールド絶縁膜、4・・チャネルストッパ領域。 5.12.15・・・絶縁膜、6.6A・・・半導体領
域(埋込層)、7.13.16・・・接続孔、8A乃至
8D、14A、17・・・導電層、9.11・・・半導
体領域、10・・・不純物導入用マスク、14B・・・
抵抗素子、DL、DL・・・データ線、WL・・・ワー
ド線、Ql、Q2 、Qs+ 、Q$2−MI 5FE
T、R1、R2・・・抵抗素子、C・・・情報蓄積用容
量、Vss、Vcc・・・基準電圧用配線である。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、他の領域と電気的に分離された第1導電型の第1の
    半導体領域主面部に、スイッチ用MISFETと情報蓄
    積用容量素子とで構成されるメモリセルを有する半導体
    集積回路装置であって、前記情報蓄積用容量素子の下部
    の第1の半導体領域主面部に、第1の半導体領域と同一
    導電型でかつそれよりも不純物濃度の高い第2の半導体
    領域を設けたことを特徴とする半導体集積回路装置。 2、前記情報蓄積用容量素子は、フリップフロップ回路
    によって構成され、前記第2の半導体領域は、前記フリ
    ップフロップ回路の情報を蓄積するMISFETの下部
    に設けられていることを特徴とする特許請求の範囲第1
    項に記載の半導体集積回路装置。 3、前記第2の半導体領域は、前記MISFETのソー
    ス領域又はドレイン領域と離隔又はそのしきい値電圧に
    影響を与えない程度で接触して設けられていることを特
    徴とする特許請求の範囲第2項に記載の半導体集積回路
    装置。 4、前記第2の半導体領域は、その不純物濃度分布の最
    大値が、前記MISFETのソース領域又はドレイン領
    域と第1の半導体領域との接合部よりも深く設けられて
    いることを特徴とする特許請求の範囲第3項に記載の半
    導体集積回路装置。 5、前記メモリセルは、スタティック型ランダムアクセ
    スメモリを構成してなることを特徴とする特許請求の範
    囲第1項乃至第4項に記載のそれぞれの半導体集積回路
    装置。 6、前記情報蓄積用容量素子は、MIS型の容量素子に
    よって構成され、前記第2の半導体領域は、前記MIS
    型の容量素子の下部に離隔して設けられていることを特
    徴とする特許請求の範囲第1項に記載の半導体集積回路
    装置。 7、前記メモリセルは、ダイナミック型ランダムアクセ
    スメモリを構成してなることを特徴とする特許請求の範
    囲第6項に記載の半導体集積回路装置。
JP59260744A 1984-12-12 1984-12-12 半導体集積回路装置 Pending JPS61139059A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01298761A (ja) * 1988-05-27 1989-12-01 Sony Corp 半導体メモリ
JPH043465A (ja) * 1990-04-20 1992-01-08 Toshiba Corp 半導体スタティックメモリ装置の製造方法
US6507079B2 (en) 2000-07-18 2003-01-14 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Static semiconductor memory device

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