JPH0682809B2 - Method for manufacturing semiconductor device - Google Patents
Method for manufacturing semiconductor deviceInfo
- Publication number
- JPH0682809B2 JPH0682809B2 JP4036622A JP3662292A JPH0682809B2 JP H0682809 B2 JPH0682809 B2 JP H0682809B2 JP 4036622 A JP4036622 A JP 4036622A JP 3662292 A JP3662292 A JP 3662292A JP H0682809 B2 JPH0682809 B2 JP H0682809B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- insulating film
- polycrystalline silicon
- forming
- silicon layer
- diffusion region
- 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 - Lifetime
Links
Landscapes
- Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
- Semiconductor Memories (AREA)
- Thin Film Transistor (AREA)
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明はCMOS(相補型MOS
トランジスタ)を用いた半導体装置の製造方法に関する
ものである。 BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to a CMOS (complementary MOS
A method for manufacturing a semiconductor device using a transistor)
It is a thing.
【0002】[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2. Description of the Related Art A memory cell conventionally used in a CMOS RAM is shown in FIG. P-channel transistor 3,
BIT, which is a data input line through N-channel transistors (transfer gates) 1 and 2 for controlling ON-OFF by an address line ADR for a flip-flop formed by a loop connection of an inverter composed of 4 and N-channel transistors 5 and 6. ,as well as
【0003】[0003]
【数1】 [Equation 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。Is connected to. A signal is transmitted from the flip-flop to the data line in the read state of the memory cell, and from the data line to the flip-flop in the write state when the transfer gate is turned on. A feature of this CMOS memory cell is that the inverter that constitutes the flip-flop requires little power in the stable state because it is a CMOS, and therefore little power is consumed to hold the data stored in the memory. In addition, it consumes less power than the N-MOS even in the operating state, and is used in various fields because of low power operation.
【0005】[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。On the other hand, a drawback of this CMOS memory is that its cell size is large and therefore N-
It is difficult to increase the capacity because the capacity of the memory stored in the same chip size is smaller than that of the MOS RAM. Since this is a CMOS, the root cause is that a space for forming a P-channel transistor in a plane and a space for forming and separating a P - well that insulates the N-channel and serves as a substrate are required.
【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した
半導体装置の製造方法を提供することを目的とする。The present invention eliminates the above-mentioned drawbacks, and the P-channel transistor is replaced with a thin film transistor using a polycrystalline silicon film which functions in the same manner as the P-channel transistor, and the size of the memory cell is greatly reduced.
It is an object to provide a method for manufacturing a semiconductor device .
【0007】[0007]
【課題を解決するための手段】本発明は、第1導電型の
基板上に選択的にフィールド絶縁膜を形成する工程、前
記フィールド絶縁膜が設けられていない前記基板上に第
1ゲート絶縁膜を形成する工程、前記第1ゲート絶縁膜
上にゲート電極を形成する工程、前記ゲート電極の両側
の前記基板中に互いに離間した第2導電型の第1拡散領
域及び第2拡散領域を形成する工程、前記第2拡散領域
上に、前記第2拡散領域と電気的に接続する第1多結晶
シリコン層を形成する工程、前記第1拡散領域、前記第
2拡散領域及び前記第1多結晶シリコン層上に層間絶縁
膜を形成する工程、前記ゲート電極上方に第2ゲート絶
縁膜を形成する工程、前記第1多結晶シリコン層上の前
記層間絶縁膜に開孔部を形成する工程、前記第1拡散領
域の上の前記層間絶縁膜上と、前記ゲート電極の上の前
記第2ゲート絶縁膜上と、前記第2拡散領域の上の前記
層間絶縁膜上と、前記開口部内とに延在するように、第
2多結晶シリコン層を形成する工程、前記第2多結晶シ
リコン層のうち前記第2ゲート絶縁膜上のチャネル領域
となる部分以外で、前記開口部内を含む前記第2多結晶
シリコン層に選択的に不純物を導入してソース領域及び
ドレイン領域を形成すると共に、前記第1多結晶シリコ
ン層と前記第2多結晶シリコン層とを電気的に接続する
工程、を有することを特徴とする。 SUMMARY OF THE INVENTION The present invention is of a first conductivity type.
Before the step of selectively forming the field insulating film on the substrate,
Note that a field insulating film is not provided on the substrate.
Forming a first gate insulating film, the first gate insulating film
Forming a gate electrode on the both sides of the gate electrode
Second conductivity type first diffusion regions separated from each other in the substrate
Forming a second diffusion region and the second diffusion region
A first polycrystal electrically connected to the second diffusion region
Forming a silicon layer, the first diffusion region, the first diffusion region
Interlayer insulation on the second diffusion region and the first polycrystalline silicon layer
The step of forming a film, the second gate insulation above the gate electrode.
Forming an edge film, before the first polycrystalline silicon layer
Forming a hole in the interlayer insulating film, the first diffusion region
On the interlayer insulating film above the region and on the gate electrode
The above-mentioned second gate insulating film and the above-mentioned second diffusion region
First, so as to extend on the interlayer insulating film and in the opening.
Forming a second polycrystalline silicon layer, the second polycrystalline silicon layer
A channel region of the recon layer on the second gate insulating film
The second polycrystal including the inside of the opening except the portion
By selectively introducing impurities into the silicon layer, the source region and
A drain region is formed and the first polycrystalline silicon is formed.
Electrically connects the semiconductor layer to the second polycrystalline silicon layer.
And a process.
【0008】[0008]
【実施例】図2(a)は本発明の半導体装置の製造方法
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Al−Si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2
0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CMO
Sのインバータが構成できる。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS FIG. 2A shows a method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention.
Example of a plan view of a memory cell according to FIG.
FIG. Within the boundary 18 of the selective oxidation mask, there are portions to be the source / drain regions. After forming a field oxide film by selective oxidation, growing a gate oxide film and then opening contact holes 10 and 11 for connecting the first-layer polycrystalline silicon to the substrate 30 and then forming a first-layer polycrystalline film. After depositing silicon 19, 20, 21, 27 (pattern of hatched portions), P ions are implanted on the entire surface to form source / drain 31, 32, 33.
After that, the second field film 36 is deposited, the second field film on the polycrystalline silicon 19, 20 to be the gate is removed, and the polycrystalline silicon 19, 20 is thermally oxidized to form the gate insulating film of the thin film transistor. To do. After that, the contact holes 12, 13 and 14 for connecting the first layer and the second layer of polycrystalline silicon are opened to form the channel and the source / drain of the thin film transistor, and the second layer of polycrystalline silicon layers 22 and 23. The (dot pattern) is deposited and P + diffusion is selectively performed. After depositing the third field film 35, the contact hole 15,
After opening the hole 16, Al-Si layers 24, 25 and 26 are formed. The result N + diffusion layer 31 (-) power supply V source connected to SS, 32 a drain, and N-channel transistor having a gate polycrystalline silicon 20, the polycrystalline silicon layer 22 (+) to the power supply V DD Connected source 55, channel 54, drain 56, polycrystalline silicon 2
A P-channel transistor whose gate is 0 is formed,
CMO in which each drain is connected through a diode
An S inverter can be constructed.
【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。FIG. 5 shows a circuit diagram of the cell pattern shown in FIG. The N-channel transistors 40 to 43 are formed in bulk silicon single crystal, and the P-channel transistors 44 and 4 are also included.
5 is formed as a polycrystalline thin film transistor, and the diodes 46 and 47 are diodes generated at the connection point by the polycrystalline silicon of the P-channel and N-channel transistors, and these diodes do not hinder the operation of the memory.
【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。It is generally known that the polycrystalline silicon layer has extremely lower mobility than single crystal silicon, has poor transistor characteristics, and particularly has many OFF leaks. However, the inventors have made the following efforts as a result of efforts to improve this property. As shown in FIG. 3, when the deposition temperature of polycrystalline silicon was 700 ° C. or lower, the mobility was improved, and a characteristic close to 10 was obtained especially near 500 ° C. Also OF
The method of dry oxidation at high temperature was the best method for improving the F leak, depending on the method of manufacturing the gate film formed by thermally oxidizing polycrystalline silicon. Further, even if the deposition temperature of the polycrystalline silicon layer is high, the mobility and the OFF leak can be improved by performing the annealing by the laser.
【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。FIG. 4 shows that polycrystalline silicon is deposited at 500 ° C., P channel is lightly doped by ion implantation into the channel portion, and a gate oxide film is formed at 1100 ° C. to be used for a memory cell. The characteristics of transistors of the same size are shown. The properties are sufficient for memory applications.
【0012】[0012]
【発明の効果】本発明は例えば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際に有効な半導体装置の製造方法
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4Kbi
t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。つまり、本発明の半導体装
置の製造方法は、半導体装置を高集積化するうえで特に
優れた効果を有するものである。 Production method of the present invention is for example useful semiconductor device in which a transistor of the P-channel and N-channel constituting the memory cell is stacked to be used for CMOSRAM Effects of the Invention]
That is , the size is about half that of the conventional cell configured with the same design rule, and the conventional cell size is 4 Kbi under the 5 μm rule.
Although t was the limit, 16 Kbit was obtained by implementing the present invention.
Is now within reach. That is, the semiconductor device of the present invention
The manufacturing method of the semiconductor device is particularly important for high integration of the semiconductor device.
It has an excellent effect.
【図1】 CMOSRAMのセル図。FIG. 1 is a cell diagram of a CMOS RAM.
【図2】 (a)は本発明によるCMOSRAMの平面
図 (b)は断面図。2A is a plan view of a CMOSRAM according to the present invention, and FIG. 2B is a sectional view.
【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。FIG. 3 is a diagram showing a relationship between mobility of polycrystalline silicon and deposition temperature.
【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。FIG. 4 is a diagram showing characteristics of a polycrystalline silicon transistor obtained by the present invention.
【図5】 図2の回路図である。FIG. 5 is a circuit diagram of FIG.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 9056−4M H01L 29/78 311 C ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 5 Identification code Office reference number FI technical display location 9056-4M H01L 29/78 311 C
Claims (1)
ド絶縁膜を形成する工程、前記フィールド絶縁膜が設け
られていない前記基板上に第1ゲート絶縁膜を形成する
工程、前記第1ゲート絶縁膜上にゲート電極を形成する
工程、前記ゲート電極の両側の前記基板中に互いに離間
した第2導電型の第1拡散領域及び第2拡散領域を形成
する工程、前記第2拡散領域上に、前記第2拡散領域と
電気的に接続する第1多結晶シリコン層を形成する工
程、前記第1拡散領域、前記第2拡散領域及び前記第1
多結晶シリコン層上に層間絶縁膜を形成する工程、前記
ゲート電極上方に第2ゲート絶縁膜を形成する工程、前
記第1多結晶シリコン層上の前記層間絶縁膜に開孔部を
形成する工程、前記第1拡散領域の上の前記層間絶縁膜
上と、前記ゲート電極の上の前記第2ゲート絶縁膜上
と、前記第2拡散領域の上の前記層間絶縁膜上と、前記
開口部内とに延在するように、第2多結晶シリコン層を
形成する工程、前記第2多結晶シリコン層のうち前記第
2ゲート絶縁膜上のチャネル領域となる部分以外で、前
記開口部内を含む前記第2多結晶シリコン層に選択的に
不純物を導入してソース領域及びドレイン領域を形成す
ると共に、前記第1多結晶シリコン層と前記第2多結晶
シリコン層とを電気的に接続する工程、を有することを
特徴とする半導体装置の製造方法。 1. A feel selectively on a substrate of the first conductivity type.
Forming the field insulating film, providing the field insulating film
Forming a first gate insulating film on the substrate not covered
Forming a gate electrode on the first gate insulating film
Step, separating from each other in the substrate on both sides of the gate electrode
Forming a first diffusion region and a second diffusion region of the second conductivity type
And a second diffusion region on the second diffusion region.
A process for forming a first polycrystalline silicon layer that is electrically connected
The first diffusion region, the second diffusion region and the first diffusion region.
Forming an interlayer insulating film on the polycrystalline silicon layer,
Forming a second gate insulating film above the gate electrode, before
A hole is formed in the interlayer insulating film on the first polycrystalline silicon layer.
Forming step, the interlayer insulating film on the first diffusion region
And on the second gate insulating film on the gate electrode
And on the interlayer insulating film on the second diffusion region,
A second polycrystalline silicon layer is formed so as to extend into the opening.
The step of forming the second polycrystalline silicon layer,
2 Except for the part that will be the channel region on the gate insulating film,
Selectively to the second polycrystalline silicon layer including the inside of the opening
Forming source and drain regions by introducing impurities
And the first polycrystalline silicon layer and the second polycrystalline silicon layer.
Electrically connecting with a silicon layer,
A method for manufacturing a characteristic semiconductor device.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4036622A JPH0682809B2 (en) | 1992-02-24 | 1992-02-24 | Method for manufacturing semiconductor device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4036622A JPH0682809B2 (en) | 1992-02-24 | 1992-02-24 | Method for manufacturing semiconductor device |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1090316A Division JPH0214566A (en) | 1989-04-10 | 1989-04-10 | flip flop |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0669459A JPH0669459A (en) | 1994-03-11 |
| JPH0682809B2 true JPH0682809B2 (en) | 1994-10-19 |
Family
ID=12474914
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4036622A Expired - Lifetime JPH0682809B2 (en) | 1992-02-24 | 1992-02-24 | Method for manufacturing semiconductor device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0682809B2 (en) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4193575B2 (en) | 2003-05-14 | 2008-12-10 | 株式会社アドヴィックス | Disc brake device |
-
1992
- 1992-02-24 JP JP4036622A patent/JPH0682809B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0669459A (en) | 1994-03-11 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP3167366B2 (en) | Integrated circuit device and method of manufacturing the same | |
| US5739056A (en) | Semiconductor processing method of forming a static random access memory cell and static random access memory cell | |
| JPS59201461A (en) | Read only semiconductor memory device and manufacture thereof | |
| US4780751A (en) | Semiconductor integrated circuit device | |
| JPH0682809B2 (en) | Method for manufacturing semiconductor device | |
| JPH0823038A (en) | Semiconductor memory device | |
| JP2602125B2 (en) | Method for manufacturing thin film transistor | |
| JP2782333B2 (en) | Method for manufacturing thin film transistor | |
| JPH0682810B2 (en) | Method for manufacturing semiconductor device | |
| JPH0732202B2 (en) | Memory cell | |
| JPH0421348B2 (en) | ||
| JP2562383B2 (en) | Thin film transistor | |
| JPH0459784B2 (en) | ||
| JPS60143665A (en) | Semiconductor memory | |
| JPH0669457A (en) | Memory cell | |
| JPH0677435A (en) | Semiconductor device | |
| JPH0459783B2 (en) | ||
| JPH0421349B2 (en) | ||
| JPH0669458A (en) | Memory cell | |
| JPS5943828B2 (en) | Manufacturing method of MOS type integrated circuit | |
| JPH04211166A (en) | thin film transistor | |
| JPH0677436A (en) | Random access memory | |
| JPH0435903B2 (en) | ||
| JPH04211165A (en) | random access memory | |
| JPH09283640A (en) | Static semiconductor memory device |