JPS6034821B2 - semiconductor storage device - Google Patents
semiconductor storage deviceInfo
- Publication number
- JPS6034821B2 JPS6034821B2 JP53046521A JP4652178A JPS6034821B2 JP S6034821 B2 JPS6034821 B2 JP S6034821B2 JP 53046521 A JP53046521 A JP 53046521A JP 4652178 A JP4652178 A JP 4652178A JP S6034821 B2 JPS6034821 B2 JP S6034821B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- silicon layer
- polycrystalline silicon
- type
- layer
- resistance
- 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.)
- Expired
Links
Landscapes
- Static Random-Access Memory (AREA)
- Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
- Semiconductor Memories (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は半導体記憶装置、特に絶縁ゲート型電界効果ト
ランジスタ(以下MISFET又は単にFETと称す)
を用いてメモリセルを構成したスタティック型メモリに
関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to semiconductor memory devices, particularly insulated gate field effect transistors (hereinafter referred to as MISFETs or simply FETs).
The present invention relates to a static type memory in which memory cells are configured using .
スタティック型メモリは、例えば第1図に示すような構
成にされる。The static memory has a configuration as shown in FIG. 1, for example.
同図において、抵抗R,とFETM.を直列接続した第
1のインバー夕と、抵抗R2とFETM2を直列接続し
た第2のィンバータを相互に一方の出力が他方の入力に
加わるように交叉接続している。このメモリセルは、負
荷として例えば多結晶シリコンのように小さい面積で高
抵抗値とし得る抵抗を用いることができ、メモリセルの
サイズをづ、さくできるという特長を有する。このよう
なメモリセルでは、書き込み読み出し信号JRによって
制御されるゲート用FETM3,Mを介して情報の書き
込み、読み出しを行なう。情報の記憶は、回路の正帰還
によりFETM,,M2のうちの一方がオン状態、他方
がオフ状態になることによって行なわれる。In the figure, resistance R, FETM. A first inverter in which a resistor R2 and an FET M2 are connected in series and a second inverter in which a resistor R2 and an FETM2 are connected in series are cross-connected to each other such that the output of one is applied to the input of the other. This memory cell has the advantage that a resistor such as polycrystalline silicon, which can have a high resistance value in a small area, can be used as a load, and the size of the memory cell can be reduced. In such a memory cell, information is written and read through gate FETs M3 and M controlled by a write/read signal JR. Storage of information is performed by turning on one of the FETMs, M2 and turning the other off due to positive feedback of the circuit.
メモリセルの消費電力を少なくするために、上記の負荷
として使用する抵抗R,,R2の抵抗値は、次のように
選ぶ。In order to reduce the power consumption of the memory cell, the resistance values of the resistors R, , R2 used as the above-mentioned loads are selected as follows.
すなわち、例えば前記メモリセルの一方のFETM,が
オン状態のとき、そのドレィンVwの電位は、FETM
2をオフ状態にする低レベルにならなければならず、逆
にオフ状態のFETM2のドレィンVNの電位はFET
M,をオフ状態にする高レベルにならなければならない
。That is, for example, when one FETM of the memory cell is in an on state, the potential of its drain Vw is
The potential at the drain VN of FET M2 in the off state must be at a low level that turns off the FET M2.
M, must be at a high level which turns it off.
それぞれのドレイン電位は、例えば電荷として蓄積され
るとみなせる。上記の状態では電荷はFETM,のゲー
ト容量C,に蓄積され、他方のFETM2のゲート容量
C2には蓄積されない。この状態ではFETM,のゲー
ト容量C,に蓄積された電荷は、FETM2,Mのリー
ク電流によって減少する。低消費電力のメモリセルとす
るため、出力点VN側に接続された抵抗R2の抵抗値の
最大値は上記のりーク電流によって上記の電荷が失われ
て行く分を補うのに十分な低い値にする必要がある。他
方の出力点VM側に接続された抵抗R,の抵抗値の最4
・値はFETM.がオンとなることによってこのィンバ
ータに流れる電流を小さなものとする必要から大きな値
とする。すなわち、負荷抵抗R,,R2は上限はFET
のゲート容量に蓄積された電荷の消失量を補うべき電流
によって決められ、その下限はこの抵抗を流れる電流に
影響されるメモリセル全体の消費電流によって決められ
る。かかる条件を満足するような抵抗はそ値が比較的高
く(例えば1ぴ〜1びIQ)、半導体集積回路ICにお
いて、実質的に拡散抵抗によっては実現できないので、
比較的高抵抗値とすることが容易な多結晶シリコン層に
より構成する。Each drain potential can be considered to be accumulated as a charge, for example. In the above state, charge is accumulated in the gate capacitance C of the FETM, but not in the gate capacitance C2 of the other FETM2. In this state, the charge accumulated in the gate capacitance C of FETM, decreases due to the leakage current of FETM2,M. In order to create a memory cell with low power consumption, the maximum resistance value of the resistor R2 connected to the output point VN side is set to a value low enough to compensate for the loss of charge due to the leakage current. It is necessary to The maximum resistance value of the resistor R connected to the other output point VM side is
・Value is FETM. It is set to a large value because it is necessary to reduce the current flowing through this inverter when the inverter is turned on. In other words, the upper limit of load resistance R,, R2 is FET
The lower limit is determined by the current consumption of the entire memory cell, which is affected by the current flowing through this resistance. A resistor that satisfies these conditions has a relatively high value (for example, 1 to 1 IQ), and cannot be practically realized by a diffused resistor in a semiconductor integrated circuit IC.
It is made of a polycrystalline silicon layer that can easily have a relatively high resistance value.
この多結晶シリコン層は、MIS型半導体装置の配線層
として使われる多結晶シリコン層の一部をイオン打込み
法により抵抗値を制御しその部分を高抵抗層として利用
する。しかしながら、負荷抵抗を前記多結晶シリコン層
により構成する場合にはプロセス的に抵抗値のコントロ
ールが比較的困難である。In this polycrystalline silicon layer, the resistance value of a part of the polycrystalline silicon layer used as a wiring layer of a MIS type semiconductor device is controlled by ion implantation, and the part is used as a high-resistance layer. However, when the load resistor is constructed from the polycrystalline silicon layer, it is relatively difficult to control the resistance value in terms of process.
すなわち、通常多結晶シリコン層を高抵抗にする場合に
は前述の如く、イオン打込量を制御することにより行う
わけであるが、このときのイオン打込量と抵抗値との関
係は第2図に示すように、急激に変化する反比例曲線と
なるため、僅かなイオン打込量の変化(△x)に対して
抵抗値が大きく変化(Ay)し、適正値にコントロール
することが困難となる。また、プロセス的に適正値にコ
ントロールすることができても、多結晶シリコン層の温
度係数が大きいため、製品の使用条件により抵抗値が低
下してしまうという問題もある。このため多結晶シリコ
ン層を負荷抵抗として利用したメモリセルにあっては、
消費電流の減少化及び高レベル情報の保持が難かしいも
のとなる。本発明は前記問題点を解決するためになされ
たものであり、その目的とするところは、メモリセルの
負荷として最適な抵抗を得ることにある。In other words, normally when making a polycrystalline silicon layer high in resistance, it is done by controlling the amount of ion implantation as described above, but the relationship between the amount of ion implantation and the resistance value at this time is As shown in the figure, since the curve is inversely proportional and changes rapidly, the resistance value changes greatly (Ay) with a small change in the ion implantation amount (△x), making it difficult to control it to an appropriate value. Become. Further, even if it is possible to control the resistance to an appropriate value through the process, there is a problem in that the resistance value decreases depending on the usage conditions of the product because the temperature coefficient of the polycrystalline silicon layer is large. For this reason, in memory cells that use a polycrystalline silicon layer as a load resistor,
This makes it difficult to reduce current consumption and retain high-level information. The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and its purpose is to obtain an optimal resistance as a load of a memory cell.
本発明の他の目的は、消費電流が小さく、かつ蓄積電荷
の消失量が小さなメモリセルを含む半導体記憶装置を提
供することにある。以下実施例により本発明を具体的に
説明する。Another object of the present invention is to provide a semiconductor memory device including memory cells with low current consumption and a small amount of accumulated charge dissipated. The present invention will be specifically explained below using Examples.
第3図は本発明の一実施例を示すメモリセルの平面図で
ある。なお、同図においては、説明の都合上、最終的に
形成する絶縁層及び配線層がつけられていない状態の平
面図を示す。上記の各層については、後で説明する。ま
た、第1図の回路図に示した素子と図1に対応する図2
の素子は同一の符号を用いて表示している。第3図にお
いて、1はp型シリコン基板であり、その素子形成領域
以外の表面は、絶縁膜としての厚いシリコン酸化膜2で
覆われている。FIG. 3 is a plan view of a memory cell showing one embodiment of the present invention. Note that, for convenience of explanation, this figure shows a plan view without the insulating layer and wiring layer to be finally formed. Each of the above layers will be explained later. In addition, the elements shown in the circuit diagram of FIG. 1 and FIG. 2 corresponding to FIG.
The elements are indicated using the same reference numerals. In FIG. 3, reference numeral 1 denotes a p-type silicon substrate, and the surface of the substrate other than the element formation region is covered with a thick silicon oxide film 2 as an insulating film.
上記のシリコン酸化膜2は、この酸化膜2上に記憶する
配線層または不所望な電荷によって、シリコン基板1の
表面に不所望なチャンネル層が誘導されないようにする
ため、例えば1.2仏程度の厚さとする。斜線により平
面形状を示した91a,91b,92a,92b及び9
3は、肌SFETのソース領域、ドレィン領域及び半導
体配線領域とするために上記シリコン基板1の表面に形
成された、比較的高不純物濃度のn+型シリコン層であ
る。The silicon oxide film 2 has a thickness of approximately 1.2 mm, for example, in order to prevent an undesired channel layer from being induced on the surface of the silicon substrate 1 due to a wiring layer stored on this oxide film 2 or undesired charges. The thickness shall be . 91a, 91b, 92a, 92b and 9 whose planar shapes are indicated by diagonal lines
Reference numeral 3 denotes an n+ type silicon layer with a relatively high impurity concentration, which is formed on the surface of the silicon substrate 1 to serve as the source region, drain region, and semiconductor wiring region of the skin SFET.
上記斜線と異なる方向の斜線で示した92c及び92d
は、本質的には低不純物濃度である必要は無いが、上記
シリコン基板1の表面に形成された低不純物濃度のn型
シリコン層である。打点で示した6及び7は、MISF
ETのゲート電極、配線層及び抵抗層としての多結晶シ
リコン層である。92c and 92d indicated by diagonal lines in a direction different from the diagonal lines above.
is an n-type silicon layer with a low impurity concentration formed on the surface of the silicon substrate 1, although it does not essentially need to have a low impurity concentration. 6 and 7 shown in RBI are MISF
A polycrystalline silicon layer serves as a gate electrode, wiring layer, and resistance layer of ET.
上記の多結晶シリコン層6,7は、例えば、約3500
Aの厚さとされている。For example, the polycrystalline silicon layers 6 and 7 have a thickness of about 3500
The thickness is said to be A.
破線と、上記多結晶シリコン層の織部を示す実線との組
合わせによりそれぞれの範囲が示される3aないし3d
は、各MISFETのゲート絶縁膜として、多結晶シリ
コン層6もし〈は7とシリコン基板1との間に形成され
た薄いシリコン酸化膜であり、その厚さは、例えば約1
000Aとされている。3a to 3d, each range is indicated by a combination of a broken line and a solid line indicating the texture of the polycrystalline silicon layer.
is a thin silicon oxide film formed between the polycrystalline silicon layer 6 or 7 and the silicon substrate 1 as the gate insulating film of each MISFET, and its thickness is, for example, about 1
000A.
3eおよび3fは、上記多結晶シリコン層7とn型シリ
コン層及びn+型シリコン層との間に形成された薄いシ
リコン酸化膜であり、その厚さは上記シリコン酸化膜3
aないし3dの厚さと同じにされている。3e and 3f are thin silicon oxide films formed between the polycrystalline silicon layer 7 and the n-type silicon layer and the n+ type silicon layer, and the thickness thereof is equal to that of the silicon oxide film 3.
The thickness is made the same as that of a to 3d.
前記多結晶シリコン層6は、厚いシリコン酸化膜2及び
薄いシリコン酸化膜3a,3b上を延長し、シリコン基
板1及びn十型シリコン層とは電気的に絶縁状態にある
。The polycrystalline silicon layer 6 extends over the thick silicon oxide film 2 and the thin silicon oxide films 3a and 3b, and is electrically insulated from the silicon substrate 1 and the n+ type silicon layer.
これに対し、多結晶シリコン層7は、2点鎖線で囲んだ
部分41a,41bにおいて、それぞれn十型シリコン
層92a,92bにそれぞれ電気的に接続している。On the other hand, polycrystalline silicon layer 7 is electrically connected to n+ type silicon layers 92a and 92b, respectively, at portions 41a and 41b surrounded by two-dot chain lines.
このような電気的接触は、特に制限されないが、n+型
シリコン層92a,92bと多結晶シリコン層7との相
互の直接の接触によってなされている。上記多結晶シリ
コン層7は、上記部分41a,41b以外では、厚いシ
リコン酸化膜2及び薄いシリコン酸化膜3cないし3f
上に延長している。Such electrical contact is made by direct contact between the n+ type silicon layers 92a, 92b and the polycrystalline silicon layer 7, although not particularly limited thereto. The polycrystalline silicon layer 7 includes a thick silicon oxide film 2 and thin silicon oxide films 3c to 3f except for the portions 41a and 41b.
It extends upward.
前記n+型シリコン層91aは、多結晶シリコン層6の
端部6aの直下とほぼ一致する部分まで延びており、同
様にn+型シリコン層92aは、端部6bの直下とほぼ
一致する部分まで延びている。The n+ type silicon layer 91a extends to a portion that almost coincides with the end 6a of the polycrystalline silicon layer 6, and similarly, the n+ type silicon layer 92a extends to a portion that almost coincides with the end 6b. ing.
第1図に示したようなMISFETM3,M4が、情報
に対して双方向動作をするので固定的では無いが、上言
己n+型シリコン層91a,92aはそれぞれMISF
ETM3のドレィン領域、ソース領域を構成する。The MISFETs M3 and M4 as shown in FIG.
Configures the drain region and source region of ETM3.
シリコン酸化膜3a上の多結晶シリコン層6がゲート電
極を構成する。同様に、n+型シリコン層91b,92
b、ゲート絶縁膜3b上の多結膜シリコン層6がそれぞ
れMISFETM4ののドレィン領域、ソース領域、ゲ
ート電極を構成する。Polycrystalline silicon layer 6 on silicon oxide film 3a constitutes a gate electrode. Similarly, n+ type silicon layers 91b, 92
b, the polyconjunctival silicon layer 6 on the gate insulating film 3b constitutes the drain region, source region, and gate electrode of the MISFET M4, respectively.
n+型シリコン層92a,93、ゲート絶縁膜3c上の
多結晶シリコン層7が、それぞれMISFETM,のド
レィン領域、ソ−ス領域、ゲート電極を構成する。The n+ type silicon layers 92a and 93 and the polycrystalline silicon layer 7 on the gate insulating film 3c constitute the drain region, source region, and gate electrode of the MISFETM, respectively.
n+型シリコン層92b,93、ゲート絶縁膜3d上の
多結晶シリコン層7がそれぞれMISFETM2のドレ
ィン領域、ソース領域、ゲート電極を構成する。The n+ type silicon layers 92b and 93 and the polycrystalline silicon layer 7 on the gate insulating film 3d constitute the drain region, source region, and gate electrode of MISFET M2, respectively.
上記多結晶シリコン層7は、共通部分71と個別部分7
2,73から成る。The polycrystalline silicon layer 7 has a common portion 71 and an individual portion 7.
It consists of 2,73 pieces.
上記個別部分72のうち、共通部分71と前記接触部分
41aとの間の2点鎖線8aで囲まれた部分は、比較的
低不純物濃度のn型とされ、抵抗R,を構成する。Of the individual portions 72, the portion surrounded by the two-dot chain line 8a between the common portion 71 and the contact portion 41a is of n-type with a relatively low impurity concentration, and constitutes a resistor R.
同様に個別部分93のうち、2点鎖線8bで囲まれた部
分は、比較的低不純物濃度のn型とされ、抵抗R2を構
成する。Similarly, of the individual portions 93, the portion surrounded by the two-dot chain line 8b is an n-type with a relatively low impurity concentration, and constitutes the resistor R2.
多結晶シリコン層7の上記抵抗とする部分以外の部分及
び多結晶シIJコン層6は、高不純物濃度のn型とされ
、配線もしくはゲート電極として充分に低抵抗になるよ
うにされている。The portions of the polycrystalline silicon layer 7 other than the resistive portion and the polycrystalline silicon IJ layer 6 are made of n-type with a high impurity concentration, and are made to have a sufficiently low resistance as wiring or a gate electrode.
第3図のシリコン基板1の全表面は、第5図のように開
孔部111a,111b及び112を持つ絶縁膜10で
覆われ、この絶縁膜10上には第6図に示すように配線
層12なし、し14が延長する。The entire surface of the silicon substrate 1 shown in FIG. 3 is covered with an insulating film 10 having openings 111a, 111b and 112 as shown in FIG. Without layer 12, layer 14 is extended.
上記配線層12は、開孔部111aにおいてn+型シリ
コン層91aと接触し、配線層13は、関孔部112に
おいてn十型シリコン層93と接触している。The wiring layer 12 is in contact with the n+ type silicon layer 91a at the opening portion 111a, and the wiring layer 13 is in contact with the n+ type silicon layer 93 at the barrier portion 112.
また、配線層14は、関孔部I11bにおいてn+型シ
リコン層91bに接触している。前記n+型シリコン層
91a,91bは、上記配線層12,14を介して入出
力端子V,,V2に接続され、n+型シリコン層93は
配線層13を介して回路の接地点に接続される。Furthermore, the wiring layer 14 is in contact with the n+ type silicon layer 91b at the barrier portion I11b. The n+ type silicon layers 91a, 91b are connected to the input/output terminals V, V2 via the wiring layers 12, 14, and the n+ type silicon layer 93 is connected to the ground point of the circuit via the wiring layer 13. .
多結晶シリコン層6は、入出力信号源ORに接続され、
多結晶シリコン層7の共通部分71は電源Vccに接続
される。上記の構造においては、抵抗R.となる多結晶
シリコン層7の部分は、薄いシリコン酸化膜3eを介し
てn型シリコン層92c上に配置されているので、この
シリコン層92cからの電界を受ける。The polycrystalline silicon layer 6 is connected to an input/output signal source OR,
A common portion 71 of polycrystalline silicon layer 7 is connected to power supply Vcc. In the above structure, the resistance R. Since the portion of the polycrystalline silicon layer 7 that is formed is placed on the n-type silicon layer 92c via the thin silicon oxide film 3e, it receives the electric field from this silicon layer 92c.
.同様に、抵抗R2とな
る多結晶シリコン層7の部分は、n型シリコン層92d
からの電界を受ける。.. Similarly, the portion of the polycrystalline silicon layer 7 that becomes the resistance R2 is the n-type silicon layer 92d.
receives an electric field from
第3図もしくは第1図において、各節点の電位VM,V
Nは、抵抗R,,R2の電圧降下により正電源Vccの
電位よりも低くなる。In FIG. 3 or FIG. 1, the potentials VM and V at each node
N becomes lower than the potential of the positive power supply Vcc due to the voltage drop across the resistors R, , R2.
この場合、蓄積保持している記憶内容に応じて、例えば
MISFETM,がオン状態、MISFETM2がオフ
状態ならば、上記電位VMは回路のアース電位に近い電
位になり、電位VNは電源電位に近い電位になる。In this case, depending on the stored memory content, for example, if MISFETM is in the on state and MISFET M2 is in the off state, the potential VM is close to the ground potential of the circuit, and the potential VN is close to the power supply potential. become.
そのため、抵抗R,を構成する部分の多結晶シリコン層
7の各部分の電位と、電位VMとの間に比較的大きい電
位差が現われる。他方、MISFETM2のオフ状態に
より、抵抗R2を構成する部分の多結晶シリコン層7の
各点の電位と電位VNとの間には小さな電位差しか現わ
れない。Therefore, a relatively large potential difference appears between the potential of each portion of the polycrystalline silicon layer 7 constituting the resistor R and the potential VM. On the other hand, due to the OFF state of MISFET M2, only a small potential difference appears between the potential at each point of the polycrystalline silicon layer 7 constituting the resistor R2 and the potential VN.
上記の電位差にもとづく電界によって、抵抗R,,R2
を構成する部分の多結晶シリコン層7は、その抵抗値が
変化する。第9図は、MISFETM,がオン状態のと
きにおいて、抵抗R,を構成する多結晶シリコン層7の
抵抗変化を説明するための模型図を示している。Due to the electric field based on the above potential difference, the resistance R,,R2
The resistance value of the polycrystalline silicon layer 7 that constitutes the portion changes. FIG. 9 shows a schematic diagram for explaining the resistance change of the polycrystalline silicon layer 7 constituting the resistor R when the MISFET M is in the on state.
上記において、MISFETM,のオン状態によりn+
型シリコン層92aはほゞアース電位にあり、そのため
n型シリコン層92cもアース電位にある。他方、多結
晶シリコン層7は、その各点が、抵抗降下によって決ま
る正電位にある。In the above, n+
Type silicon layer 92a is at approximately ground potential, and therefore n-type silicon layer 92c is also at ground potential. On the other hand, the polycrystalline silicon layer 7 is at each point at a positive potential determined by the resistance drop.
n型シリコン層92cは、多結晶シリコン層7に対し、
相対的に負電位であり、したがって、酸化膜3eと界面
を成す多結晶シリコン層7には、上記n型シリコン層9
2cとの間の比較的大きい電位差に応じた大きさの負電
界が加わることになる。The n-type silicon layer 92c is different from the polycrystalline silicon layer 7.
The polycrystalline silicon layer 7, which has a relatively negative potential and forms an interface with the oxide film 3e, has the n-type silicon layer 9.
2c, a negative electric field of a magnitude corresponding to the relatively large potential difference between the two and 2c is applied.
上記の負電界の大きさに応じて、上記多結晶シリコン層
7の上記界面の近傍から負電荷が退けられ、また上記界
面の近傍に正電荷が議導され、空乏層もしくは反転層が
広がる。Depending on the magnitude of the negative electric field, negative charges are removed from the vicinity of the interface of the polycrystalline silicon layer 7, and positive charges are introduced to the vicinity of the interface, thereby expanding a depletion layer or an inversion layer.
多結晶シリコン層7は前記のようにn型であり、その電
子電流を流す部分の実質的な断面積が上記空乏層及び反
転層によって減少する。As described above, the polycrystalline silicon layer 7 is of the n-type, and the substantial cross-sectional area of the portion through which electron current flows is reduced by the depletion layer and the inversion layer.
この抵抗R,とする部分の多結晶シリコン層7は、他の
部分に比べて比較的低不純物濃度であり、上記の負電界
により上記の電流通路の実質的な断面積が比較的大きく
減少する。その結果、抵抗R,の抵抗値は、MISFE
TM,のオン状態によって、大きく増加するように変化
する。The portion of the polycrystalline silicon layer 7 designated by this resistance R has a relatively low impurity concentration compared to other portions, and the substantial cross-sectional area of the current path is relatively greatly reduced by the negative electric field. . As a result, the resistance value of resistor R, is MISFE
It changes greatly depending on the on state of TM.
他方、MISFET池のオフ状態により、前記のように
、抵抗R2を増成する部分の多結晶シリコン層7とn型
シリコン層92dとの間の電位差は小さい。On the other hand, due to the off-state of the MISFET, the potential difference between the polycrystalline silicon layer 7 and the n-type silicon layer 92d in the portion where the resistance R2 is increased is small, as described above.
そのため、上記部分の多結晶シリコン層7の電流通路の
実質的な断面積は、ほとんど減少せず、その抵抗は、比
較的に抵抗値のま・である。このように、オン状態のM
ISFETと直列の抵抗は、高抵抗に変化し、この直列
経路の電流を減少させるとともに、MISFETのコン
ダクタンスと抵抗の抵抗値とで決まるドレィン電流を充
分に低下させる。Therefore, the substantial cross-sectional area of the current path in the polycrystalline silicon layer 7 in the above-mentioned portion hardly decreases, and its resistance remains relatively constant. In this way, M in the on state
The resistor in series with the ISFET changes to a high resistance, reducing the current in this series path and sufficiently reducing the drain current determined by the conductance of the MISFET and the resistance value of the resistor.
他方、オフ状態のMISFETと直列の抵抗は、低抵抗
値のま・であり、前記のようなリーク電流に対し、小さ
い電圧降下しか生じない。On the other hand, the resistor in series with the MISFET in the OFF state has a low resistance value, and only a small voltage drop occurs with respect to the above-mentioned leakage current.
そのため、オン状態のMISFETのゲ−トに充分なし
ベルの電位を与える。このように第3図の装置は回路動
作時に抵抗R,,R2の値が好ましい方向に変化するの
で、製造時の特性バラッキ及び使用時の特性変動を考慮
して決められる負荷抵抗を比較的低抵抗値にしなければ
ならないときであっても、小さい消費電流で動作する。Therefore, a sufficient zero potential is applied to the gate of the MISFET in the on state. In this way, in the device shown in Fig. 3, the values of the resistors R, , R2 change in a favorable direction during circuit operation, so the load resistance, which is determined by taking into account characteristic variations during manufacturing and characteristic fluctuations during use, can be kept relatively low. It operates with low current consumption even when the resistance value has to be increased.
上言己の記憶装置は、特に制限されないが、例えば、次
のように選択酸化技術と自己整合技術とを利用してつく
られる。The above-mentioned memory device is manufactured using selective oxidation technology and self-alignment technology, for example, as described below, although it is not particularly limited.
先ず、p型シリコン基板1を用意する。First, a p-type silicon substrate 1 is prepared.
次に、シリコンナイトラィド膜を選択酸化マスクとする
周知の選択酸化技術により、後にn型シリコン層、n+
型シリコン層及びMISFETのゲート絶縁膜を形成す
る部分(以下これらの層及び膜を形成する部分を素子形
成領域という)を除いた上記シリコン基板1の表面に厚
いシリコン酸化膜2を形成する。Next, by using a well-known selective oxidation technique using a silicon nitride film as a selective oxidation mask, an n-type silicon layer, an n+
A thick silicon oxide film 2 is formed on the surface of the silicon substrate 1 except for a region where a mold silicon layer and a gate insulating film of a MISFET are to be formed (hereinafter, the region where these layers and films are formed will be referred to as an element formation region).
選択酸化マスクを除去し、素子形成領域におけるシリコ
ン基板1の表面を露出させる。The selective oxidation mask is removed to expose the surface of silicon substrate 1 in the element formation region.
熱酸化により、上記露出表面に薄いシリコン酸化膜3を
形成する。A thin silicon oxide film 3 is formed on the exposed surface by thermal oxidation.
この工程における薄いシリコン酸化膜3の平面形状は、
第4図に実線で示したようになる。次に、不純物イオン
打ち込みのためのマスクとするホトレジスト膜を上記酸
化膜2,3上に塗布する。The planar shape of the thin silicon oxide film 3 in this step is as follows:
The result is as shown by the solid line in FIG. Next, a photoresist film serving as a mask for impurity ion implantation is applied onto the oxide films 2 and 3.
上記ホトレジスト膜を露光、現像することにより、第4
図に2点鎖線5a,5bで示したような部分、すなわち
、後で抵抗を形成する部分及びその近傍の部分、の上記
酸化膜2,3を露出させる。By exposing and developing the photoresist film, the fourth
The oxide films 2 and 3 are exposed in the portions shown by two-dot chain lines 5a and 5b in the figure, that is, in the portions where a resistor will be formed later and in the vicinity thereof.
シリコン酸化膜を介してシリコン基板1の表面にn型不
純物としてのリンをイオン打ち込みし、n型シリコン層
92c,92dを形成する。Phosphorus as an n-type impurity is ion-implanted into the surface of the silicon substrate 1 through the silicon oxide film to form n-type silicon layers 92c and 92d.
第7図aは、第4図A−A部分に対応する部分のイオン
打ち込み時の断面を示している。上記のイオン打ち込み
はイオンがホトレジスト膜20及び厚いシリコン酸化膜
2を貫通しないエネルギーにおいて行なわれる。そのた
め、p型シリコン基板1の表面は、上記ホトレジスト膜
20と厚いシリコン酸化膜2とにより限定された範囲だ
け、n型に変換する。次に上記ホトレジスト膜20を除
去し、新らたにホトレジスト膜を形成する。FIG. 7a shows a cross section of a portion corresponding to the section AA in FIG. 4 during ion implantation. The above ion implantation is performed at an energy level that does not allow the ions to penetrate through the photoresist film 20 and the thick silicon oxide film 2. Therefore, the surface of the p-type silicon substrate 1 is converted to n-type only in a limited range by the photoresist film 20 and the thick silicon oxide film 2. Next, the photoresist film 20 is removed and a new photoresist film is formed.
このホトレジスト膜を露光、現像し、第4図に2点鎖線
4a,4bで示した部分のシリコン酸化膜2,3を露光
させる。This photoresist film is exposed and developed to expose the silicon oxide films 2 and 3 in the portions indicated by two-dot chain lines 4a and 4b in FIG.
上記のホトレジスト膜をエッチングマスクとして、酸化
膜2,3をエッチングする。The oxide films 2 and 3 are etched using the photoresist film as an etching mask.
この場合、エッチング量を薄い酸化膜3の厚さとは)、
等しくしておくことによって、ほゞ第4図の斜線の部分
のシリコン基板表面だけが露出する。上記ホトレジスト
膜を除去した後、第7図bに示すように、全面にCVD
法によ〃て不純物を含まない多結晶シリコン層21を被
着形成する。In this case, the etching amount is defined as the thickness of the thin oxide film 3).
By making them equal, only the diagonally shaded portion of the silicon substrate surface in FIG. 4 is exposed. After removing the photoresist film, as shown in FIG. 7b, the entire surface is coated with CVD.
An impurity-free polycrystalline silicon layer 21 is deposited by a method.
リンのイオン打ち込みにより、上記の多結晶シリコン層
21をn型にするとともに、そのシート抵抗値を後で抵
抗R,,R2とする部分のシート抵抗値とする。このイ
オン打ち込みは、例えば100KeVのエネルギーで、
3×1び3/洲となる条件において行なわれる。ホトレ
ジスト膜を利用して、上記多結晶シリコン層21を選択
エッチング除去し、多結晶シリコン層7とする。By ion implantation of phosphorous, the polycrystalline silicon layer 21 is made n-type, and its sheet resistance value is set as the sheet resistance value of the portions which will later be designated as resistances R, , R2. This ion implantation is performed at an energy of 100 KeV, for example.
It is carried out under the conditions of 3 x 1 and 3/s. The polycrystalline silicon layer 21 is selectively etched away using a photoresist film to form a polycrystalline silicon layer 7.
上記多結晶シリコン層7をエッチングマスクとして露出
しているシリコン酸化膜を薄いシリコン酸化膜の厚さ′
だけエッチングする。この工程においては、第7図aの
部分に対応する部分断面を同図cに示すように、多結晶
シリコン層7が形成されている部分以外の素子形成領域
のためのシリコン基板が露出する。次に、CVD法によ
り、全面にシリコン酸化膜を形成する。Using the polycrystalline silicon layer 7 as an etching mask, the exposed silicon oxide film is
Only etching. In this step, as shown in FIG. 7c, which is a partial cross section corresponding to the portion in FIG. Next, a silicon oxide film is formed on the entire surface by CVD.
第3図の2点鎖線8a,8bに示したように、抵抗R,
,R2とする多結晶シリコン層7の部分を残して、上記
シリコン酸化膜を選択エッチング除去する。As shown by two-dot chain lines 8a and 8b in FIG.
, R2, the silicon oxide film is selectively etched away, leaving portions of the polycrystalline silicon layer 7 designated as R2.
第7図dに、上記のエッチング時に残したシリコン酸化
膜を22,23として示している。上記のシリコン酸化
膜22,23の幅は、特に制限はないが、第3図および
第7図dのように、その端部にシリコン基板1が露出す
る程度にせまし、方が望ましい。In FIG. 7d, the silicon oxide films left after the above etching are shown as 22 and 23. Although the widths of the silicon oxide films 22 and 23 are not particularly limited, it is preferable that the widths be set so that the silicon substrate 1 is exposed at the ends thereof, as shown in FIGS. 3 and 7d.
なお、上記のエッチングにおいて、シリコン酸化膜22
,23に覆われている都以外のシリコン基板1の表面は
再び露出する。次に、露出した多結晶シリコン層6,7
及びシリコン基板1にn型不純物としてリンを拡散する
。この工程において、第7図dの92aのようにシリコ
ン基板1にn+型シリコン層が形成される。また、シリ
コン酸化膜22,23で覆われていない多結晶シリコン
層は充分に低い抵抗率のn型になる。次に、全面にリン
ガラス等の絶縁膜10を形成し、孔111a,111b
,112を設け、アルミニウム等の金属を黍着し、これ
を選択エッチングし、配線層12なし、し14とするこ
とにより、第6図又は第8図のように完成する。Note that in the above etching, the silicon oxide film 22
, 23 is exposed again. Next, the exposed polycrystalline silicon layers 6 and 7
Then, phosphorus is diffused into the silicon substrate 1 as an n-type impurity. In this step, an n+ type silicon layer is formed on the silicon substrate 1 as shown at 92a in FIG. 7d. Further, the polycrystalline silicon layer not covered with the silicon oxide films 22 and 23 becomes n-type with sufficiently low resistivity. Next, an insulating film 10 such as phosphor glass is formed on the entire surface, and holes 111a and 111b are formed.
, 112, deposited with metal such as aluminum, and selectively etched to form a wiring layer 12 and 14, thereby completing the structure as shown in FIG. 6 or 8.
本発明は前言己実施例に限定されない。The invention is not limited to the foregoing embodiments.
すなわち、前記実施例では、多結晶シリコン層の導電型
をn型とした場合を説明したが、これに限らず、導電型
をp型とした多結晶シリコン層を用いてもよい。この場
合には、可変バイアス電極たるn型拡散層は、前記実施
例の場合とは逆に他方のィンバータの出力点VNの電圧
が印加される拡散層92bを使用する必要がある。かか
る構造とした場合には、抵抗値を低くするように作用さ
せることができる。その理由は次のように説明される。
第2のィンバータの出力点VNがMISFETM2のオ
ン状態によって低電位となっている場合には、この低電
位のn型拡散層92d上のゲート酸化膜3fを介して負
電界がp型多結晶シリコン層に印加される。この電界に
よって上記p型多結晶シリコン層にキャリアがアキュム
レートし、キャリア数が増加するため、抵抗値が低くな
る。すなわち、抵抗R,,R2はそれぞれ、他方のィン
バータの出力電圧によって制御され、特に高い電圧が印
加される抵抗の値を低めるように作用する。したがって
、負荷抵抗R,,R2の値がプロセス条件のバラッキに
よって高い値となっていたとしても、使用状態において
他方のィンバータの出力低電圧によってオフ状態のMI
SFETに接続する負荷の抵抗値を低くするように作用
するから、リーク電流による蓄積情報の消失を防ぐこと
ができる。なお、前記実施例ではnチャンネル型MIS
FETを記憶用の素子として使用した場合を示したが、
pチャンネル型FETを使用した場合も同様の効果を得
ることができる。That is, in the embodiment described above, a case has been described in which the conductivity type of the polycrystalline silicon layer is n-type, but the present invention is not limited to this, and a polycrystalline silicon layer having p-type conductivity may be used. In this case, as the n-type diffusion layer serving as the variable bias electrode, it is necessary to use the diffusion layer 92b to which the voltage of the output point VN of the other inverter is applied, contrary to the case of the above embodiment. With such a structure, the resistance value can be lowered. The reason is explained as follows.
When the output point VN of the second inverter is at a low potential due to the ON state of MISFET M2, a negative electric field is applied to the p-type polycrystalline silicon through the gate oxide film 3f on the n-type diffusion layer 92d at this low potential. applied to the layer. This electric field causes carriers to accumulate in the p-type polycrystalline silicon layer, increasing the number of carriers and lowering the resistance value. That is, the resistors R, , R2 are each controlled by the output voltage of the other inverter, and act to reduce the value of the resistor to which a particularly high voltage is applied. Therefore, even if the values of the load resistances R, , R2 are high due to variations in process conditions, the MI in the OFF state due to the low output voltage of the other inverter in the operating state
Since it acts to lower the resistance value of the load connected to the SFET, it is possible to prevent stored information from disappearing due to leakage current. In addition, in the above embodiment, an n-channel type MIS
Although we have shown the case where FET is used as a memory element,
A similar effect can be obtained when a p-channel FET is used.
この場合は電源の極性が逆になる。本発明によれば、メ
モリセルの負荷として最適な抵抗を得ることができ、ま
た、このような抵抗を使用することにより、消費電流の
減少化及び、蓄積情報の安定な保持が図れるメモリセル
を含む半導体記憶装置を得ることができる。In this case, the polarity of the power supply is reversed. According to the present invention, it is possible to obtain an optimal resistance as a load of a memory cell, and by using such a resistance, a memory cell can be realized that can reduce current consumption and stably retain stored information. A semiconductor memory device including the present invention can be obtained.
本発明はスタティック型のメモIJIこ広く適用できる
。The present invention can be widely applied to static type memo IJI.
第1図はスタティック型のメモリセルの基本的回路図、
第2図はイオン打ち込量と抵抗値との相関曲線図、第3
図は本発明の一実施例たるメモリセルの平面図、第4図
、第5図、第6図は各製造工程における平面図、第7図
a〜dは各工程における断面図、第8図は完成した装置
の断面図、第9図は本発明の一実施例たる可変半導体抵
抗素子の断面図である。
M,〜M4・・FET、R,,R2・・抵抗、C,,C
2・・容量、9 1 a,9 1b,92a〜92d,
93・・n+型拡散層、6,7・・多結晶シリコン層、
111a,111b,112.・スルーホール、3a〜
3e・・ゲート酸化膜、12〜13・・アルミニウム配
線層、2・・厚い酸化膜、1・・p型基板。
第1図
第2図
第3図
第4図
第5図
第6図
第8図
第7図
第9図Figure 1 is a basic circuit diagram of a static type memory cell.
Figure 2 is a correlation curve diagram between ion implantation amount and resistance value.
The figure is a plan view of a memory cell according to an embodiment of the present invention, FIGS. 4, 5, and 6 are plan views in each manufacturing process, FIGS. 7 a to d are sectional views in each process, and FIG. 9 is a sectional view of a completed device, and FIG. 9 is a sectional view of a variable semiconductor resistance element according to an embodiment of the present invention. M, ~M4...FET, R,,R2...Resistance, C,,C
2... Capacity, 9 1 a, 9 1 b, 92 a to 92 d,
93...n+ type diffusion layer, 6,7...polycrystalline silicon layer,
111a, 111b, 112.・Through hole, 3a~
3e...Gate oxide film, 12-13...Aluminum wiring layer, 2...Thick oxide film, 1...P-type substrate. Figure 1 Figure 2 Figure 3 Figure 4 Figure 5 Figure 6 Figure 8 Figure 7 Figure 9
Claims (1)
を2個相互に一方の出力が他方の入力に印加されるよう
に接続してなる回路を一つの半導体基板上に構成した半
導体記憶装置において、オンしたFETと直列接続され
た負荷抵抗の抵抗値を大きく、オフしたFETと直列接
続された負荷抵抗の抵抗値を小さくするようなバイアス
手段を有することを特徴とする半導体記憶装置。1. In a semiconductor memory device in which a circuit including two inverters each having a load resistor and a FET connected in series is connected to each other so that the output of one is applied to the input of the other on a single semiconductor substrate, A semiconductor memory device characterized by having bias means for increasing the resistance value of a load resistor connected in series with an FET that is turned on and decreasing the resistance value of a load resistor connected in series with a FET that is turned off.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP53046521A JPS6034821B2 (en) | 1978-04-21 | 1978-04-21 | semiconductor storage device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP53046521A JPS6034821B2 (en) | 1978-04-21 | 1978-04-21 | semiconductor storage device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS54139490A JPS54139490A (en) | 1979-10-29 |
| JPS6034821B2 true JPS6034821B2 (en) | 1985-08-10 |
Family
ID=12749568
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP53046521A Expired JPS6034821B2 (en) | 1978-04-21 | 1978-04-21 | semiconductor storage device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6034821B2 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63143060A (en) * | 1986-12-04 | 1988-06-15 | 加藤 善拡 | Endothermic tape |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60130161A (en) * | 1983-12-16 | 1985-07-11 | Fujitsu Ltd | Static memory cell |
| JPS62183095A (en) * | 1986-12-24 | 1987-08-11 | Mitsubishi Electric Corp | Semiconductor memory device |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5321992B2 (en) * | 1973-10-17 | 1978-07-06 |
-
1978
- 1978-04-21 JP JP53046521A patent/JPS6034821B2/en not_active Expired
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63143060A (en) * | 1986-12-04 | 1988-06-15 | 加藤 善拡 | Endothermic tape |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS54139490A (en) | 1979-10-29 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5266507A (en) | Method of fabricating an offset dual gate thin film field effect transistor | |
| US4084108A (en) | Integrated circuit device | |
| JPH0419711B2 (en) | ||
| EP0054471B1 (en) | Semiconductor resistor element | |
| EP0070744B1 (en) | Insulated gate field effect transistor | |
| JP3177771B2 (en) | SRAM cell and method of manufacturing the same | |
| JPS6034821B2 (en) | semiconductor storage device | |
| JP3325437B2 (en) | Semiconductor device having LDD transistor | |
| EP0365690B1 (en) | Semiconductor device and semiconductor memory device | |
| JPH0799254A (en) | Semiconductor device and manufacturing method thereof | |
| KR100215851B1 (en) | Structure of semiconductor device | |
| JPH0727980B2 (en) | Semiconductor device having high resistance layer | |
| JP3282965B2 (en) | Transistor | |
| US4823179A (en) | Semiconductor memory device with flip-flop memory cells which include polycrystalline load resistors | |
| JPH07302846A (en) | Semiconductor memory device | |
| US5027186A (en) | Semiconductor device | |
| US4611237A (en) | Semiconductor integrated circuit device | |
| JPH06112479A (en) | Multi-input field effect transistor | |
| JPS6235272B2 (en) | ||
| JPS6053470B2 (en) | Manufacturing method of semiconductor memory | |
| JPH01287960A (en) | Memory device | |
| JPH0744228B2 (en) | Static type semiconductor memory device | |
| JPS59175157A (en) | Metal insulator semiconductor type semiconductor memory device and manufacture thereof | |
| JPH0691195B2 (en) | Semiconductor integrated circuit device | |
| JPS60160161A (en) | Semiconductor memory cell |