專利名稱：高阻負載靜態(tài)隨機存取存儲器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及高阻負載靜態(tài)隨機存取存儲器(SRAM)，更具體地說涉及對SRAM的改進，該SRAM具有由多晶體的硅(多晶硅)層制成的高阻負載和CMOS晶體管。
在各種半導(dǎo)體器件中，SRAM已被作為存儲裝置廣泛使用。典型的SRAM包括排列成矩陣的多個存儲單元，每個存儲單元用于存儲數(shù)據(jù)“高”或“低”。高阻負載SRAM單元，即一種典型的SRAM單元通常具有完成一對高阻負載的功能的多晶硅膜，該多晶硅膜提供了用于SRAM的簡單結(jié)構(gòu)。
參看

圖1，典型的SRAM單元通常具有一個觸發(fā)器，該觸發(fā)器包括在電源線Vcc和地線之間并聯(lián)連接的第一和第二反向器。第一反向器具有串聯(lián)連接的第一高阻負載R1和第一驅(qū)動晶體管(MOSFET或IGFET)T1，而第二反向器具有串聯(lián)連接的第二高阻負載R2和第二驅(qū)動晶體管T2。將第一高阻負載R1的一端和第一驅(qū)動晶體管T1的漏極連接在一起的第一存儲器節(jié)點A1被連接到第二驅(qū)動晶體管T2的柵極上，而將第二高阻負載R2的一端和第二驅(qū)動晶體管T2的漏極連接在一起的第二存儲器節(jié)點A2被連接到第一驅(qū)動晶體管T1的柵極上。
第一存儲器節(jié)點A1經(jīng)過第一轉(zhuǎn)換晶體管(transfer transistor)T3的源極/漏極通路連接到第一位線BL上，該晶體管T3具有用作字線W1的柵極。第二存儲器節(jié)點A2經(jīng)過第二轉(zhuǎn)換晶體管T4的源極/漏極通路連接到第二位線rBL上，該晶體管T4具有用作字線W2的柵極，該字線W2接收與字線W1相同的信號。第一位線BL和第二位線rBL接收一對互補信號。
參看圖2，其中示出了與第二存儲器節(jié)點A2相似的第一存儲器節(jié)點A1的剖面示意圖。形成在硅襯底301上的n型擴散區(qū)322構(gòu)成第一驅(qū)動晶體管T1的漏極，和第一轉(zhuǎn)換晶體管T3的源/漏區(qū)之一(或第一源/漏區(qū))，以及公共接觸區(qū)。在形成于層間介質(zhì)膜341和342中的通孔352中容納接觸栓373，該接觸栓373將高阻負載層371和第二驅(qū)動晶體管T2的柵電極332與通孔352底部的n型擴散區(qū)相連。
圖3示出圖2中所示存儲單元的示例性頂部平面圖。圖2是沿圖3中的Ⅱ-Ⅱ線所作的剖面圖。例如在JP-A-63(1988)-193558中描述了這些圖中所示的結(jié)構(gòu)。驅(qū)動晶體管T1具有用連接到地線的n型擴散區(qū)321做成的源極，用n型擴散區(qū)322做成的漏極和用第一層多晶硅膜做成的柵極331。第二驅(qū)動晶體管具有用連接到地線的n型擴散區(qū)325做成的源極，用n型擴散區(qū)324做成的漏極和用第一層多晶硅膜做成的柵極332。
第一轉(zhuǎn)換晶體管T3具有用n型擴散區(qū)322做成的第一源/漏區(qū)，用連接到第一位線BL上的n型擴散區(qū)323做成的第二源/漏區(qū)，和用第二層多晶硅膜做成的柵極，該第二層多晶硅膜借助于層間絕緣膜的插入與第一層多晶硅膜相交，并構(gòu)成字線333的一部分。
第二轉(zhuǎn)換晶體管T4具有用n型擴散區(qū)324做成的第一源/漏區(qū)，用連接到第二位線rBL上的n型擴散區(qū)326做成的第二源/漏區(qū)，和用第二層多晶硅膜做成的柵極，該第二層多晶硅膜構(gòu)成字線333的另一部分。
用第三層多晶硅膜371a做成的第一高阻負載(或負載電阻)R1通過構(gòu)成第一存儲器節(jié)點A1的接觸栓在公共接觸孔352a中被連接到n型擴散區(qū)322上。用第三層多晶硅膜371b做成的第二高阻負載R2通過構(gòu)成第二存儲器節(jié)點A2的接觸栓在公共接觸孔352b中被連接到n型擴散區(qū)324上。在接觸栓和高阻負載層上，完成地線功能的地層和完成位線BL和rBL功能的位線層順序形成在存儲單元上。
在圖3所示結(jié)構(gòu)中，存儲單元相對于點400是點對稱的，其中驅(qū)動晶體管T1和T2，轉(zhuǎn)換晶體管T3和T4，以及高阻負載R1和R2相互之間相對于點400分別是點對稱的。
上述公共接觸孔結(jié)構(gòu)具有低接觸電阻的優(yōu)點，而點對稱結(jié)構(gòu)具有對存儲單元內(nèi)的電位和電流有極好的平衡的優(yōu)點，由此改善SRAM在數(shù)據(jù)存儲功能方面的可靠性。
但是，上述SRAM的結(jié)構(gòu)在形成接觸栓時每一位單元或每兩位單元需要五層結(jié)構(gòu)。包括用于驅(qū)動晶體管的柵極的第一層多晶硅膜，用于轉(zhuǎn)換晶體管的柵極的第二層多晶硅膜，用于高阻負載的第三層多晶硅膜，用于地線的第四層多晶硅膜和用于位線的第五層鋁膜的五層結(jié)構(gòu)使SRAM的制造工藝復(fù)雜。
本發(fā)明的目的是提供一種具有較少數(shù)量的導(dǎo)電層而基本上不降低SRAM性能的SRAM。
本發(fā)明提供一種SRAM，包括半導(dǎo)體襯底，在半導(dǎo)體襯底上排列成矩陣的多個存儲單元，為存儲單元的每一列設(shè)置的一對位線，和為存儲單元的每一行設(shè)置的一對字線。
每個存儲單元包括第一和第二驅(qū)動晶體管，第一轉(zhuǎn)換晶體管，第二轉(zhuǎn)換晶體管，第一電阻和第二電阻，其中每個驅(qū)動晶體管具有連接到地線上的源極，用第一擴散區(qū)做成的漏極，以及柵極，第一轉(zhuǎn)換晶體管具有用第一驅(qū)動晶體管的第一擴散區(qū)做成的第一源/漏區(qū)，連接到一個位線上的第二源/漏區(qū)，和連接到相應(yīng)字線上的柵極，第二轉(zhuǎn)換晶體管具有用第二驅(qū)動晶體管的第一擴散區(qū)做成的第一源/漏區(qū)，連接到另一個位線上的第二源/漏區(qū)，和連接到相應(yīng)字線上的柵極，第一電阻用第一接觸栓做成，將第一驅(qū)動晶體管的第一擴散區(qū)和第二驅(qū)動晶體管的柵極與電源線相連，第二電阻用第二接觸栓做，將第二驅(qū)動晶體管的第一擴散區(qū)和第一驅(qū)動晶體管的柵極與電源線相連。
按照本發(fā)明的SRAM，能夠以四層結(jié)構(gòu)制造SRAM，這減少了SRAM的制造步驟，并提供了SRAM的簡化結(jié)構(gòu)。
從下面參照附圖所作的說明中，本發(fā)明的上述和其它目的、特征和優(yōu)點將變得更加顯而易見。
圖1是典型高阻負載SRAM的電路圖；圖2是常規(guī)SRAM的剖面示意圖；圖3是圖2的常規(guī)SRAM的頂部平面圖；圖4是根據(jù)本發(fā)明實施例的SRAM的頂部平面圖；圖5是沿圖4中的Ⅴ-Ⅴ線所作的剖面示意圖。
現(xiàn)在參照附圖更詳細地說明本發(fā)明。
根據(jù)本發(fā)明第一實施例的SRAM具有以上參照圖1所述的電路構(gòu)造。更具體地說，SRAM單元具有一個觸發(fā)器，該觸發(fā)器包括在電源線Vcc和地線之間并聯(lián)連接的第一和第二反向器。第一反向器具有串聯(lián)連接的第一高阻負載R1和第一驅(qū)動晶體管(MOSFET或IGFET)T1，而第二反向器具有串聯(lián)連接的第二高阻負載R2和第二驅(qū)動晶體管T2。將第一高阻負載R1的一端和第一驅(qū)動晶體管T1的漏極連接在一起的第一存儲器節(jié)點A1被連接到第二驅(qū)動晶體管T2的柵極上，而將第二高阻負載R2的一端和第二驅(qū)動晶體管T2的漏極連接在一起的第二存儲器節(jié)點A2被連接到第一驅(qū)動晶體管T1的柵極上。
第一存儲器節(jié)點A1經(jīng)過第一轉(zhuǎn)換晶體管T3的源極/漏極通路連接到第一位線BL上，該晶體管T3具有用作字線W1的柵極。第二存儲器節(jié)點A2經(jīng)過第二轉(zhuǎn)換晶體管T4的源極/漏極通路連接到第二位線rBL上，該晶體管T4具有用作字線W2的柵極，該字線W2接收與字線W1相同的信號。第一位線BL和第二位線rBL接收一對互補信號。
參看圖4和5，第一驅(qū)動晶體管T1形成在硅襯底101上，并具有用n型擴散區(qū)102b做成的源極，用n型擴散區(qū)102a做成的漏極和用第一層多晶硅膜做成的柵極103a，該第一層多晶硅膜借助于柵氧化膜111b的插入形成在硅襯底101上。第一驅(qū)動晶體管T1的柵極103a朝向第二驅(qū)動晶體管T2和第二轉(zhuǎn)換晶體管T4的擴散區(qū)上方延伸。第二驅(qū)動晶體管T2具有與第一驅(qū)動晶體管相似的結(jié)構(gòu)，并包括用第一層多晶硅膜做成的、并朝向第一驅(qū)動晶體管T1和第一轉(zhuǎn)換晶體管T3的擴散區(qū)105b上方延伸的柵極103b。
第一轉(zhuǎn)換晶體管T3具有與第一驅(qū)動晶體管T1漏極共用的、用n型擴散區(qū)102a做成的第一源/漏區(qū)，用n型擴散區(qū)102c做成的第二源/漏區(qū)，和用第二層多晶硅膜做成的柵極104a，該第二層多晶硅膜借助于層間介質(zhì)膜112的插入與第一層多晶硅膜交叉，并構(gòu)成字線104的一部分。第二轉(zhuǎn)換晶體管T4具有與第一轉(zhuǎn)換晶體管T3相似的結(jié)構(gòu)，并具有用第二層多晶硅膜做成的柵極104b，該第二層多晶硅膜構(gòu)成字線104的另一部分。
第一公共接觸栓105b將第二驅(qū)動晶體管T2的柵極103b的端部和用于第一驅(qū)動晶體管T1及第一轉(zhuǎn)換晶體管T3的n型擴散區(qū)102a與構(gòu)成高壓電源Vcc的電源線106相連。類似地，第二公共接觸栓105a將第一驅(qū)動晶體管T1的柵極的端部和用于第二驅(qū)動晶體管T2及第二轉(zhuǎn)換晶體管T4的擴散區(qū)與電源線106相連。公共接觸栓105a和105b由高阻多晶硅制成，從而分別構(gòu)成第一高阻負載(或負載電阻)R1和第二高阻負載R2。
第一驅(qū)動晶體管T1的源極102b經(jīng)過地接點107a連接到地線108a上，而第二驅(qū)動晶體管T2的源極經(jīng)過地接點107b連接到地線108b上。
第一轉(zhuǎn)換晶體管T3的n型擴散區(qū)102c經(jīng)過位接觸栓109a連接到第一位線110上，而第二轉(zhuǎn)換晶體管T4的相應(yīng)n型擴散區(qū)連接到未示出的第二位線上。柵極103a和104a在不同步驟中，分別作為第一層多晶硅膜和第二層多晶硅膜，分別形成在柵氧化膜111b和111a上。在其中接收位接觸栓109a和109b的通孔中具有用于使位接觸栓109a和109b與地線108b和108a絕緣的側(cè)壁113。
在根據(jù)本發(fā)明的SRAM中，存儲單元中的高阻負載R1和R2用接觸栓105a和105b做成，其結(jié)果是電源線106和地線可用共同的導(dǎo)電層形成。此外，位接觸栓109a和109b穿過地線108b和108a的結(jié)構(gòu)使導(dǎo)電層能夠是四層結(jié)構(gòu)。
更具體地說，導(dǎo)電層包括完成驅(qū)動晶體管T1和T2的柵極103a和103b功能的第一層多晶硅膜，完成包括轉(zhuǎn)換晶體管的柵極104a和104b的字線104功能的第二層多晶硅膜，完成電源線106和地線108a及108b功能的第三層多晶硅膜，和完成位線110功能的第四層鋁膜。
由于描述以上的實施例只是作為例子，因此本發(fā)明并不局限于上述實施例，本領(lǐng)域技術(shù)人員可在不脫離本發(fā)明的范圍的情況下由此容易地做出各種修改或變型。
權(quán)利要求
1．一種SRAM，包括半導(dǎo)體襯底，在所述半導(dǎo)體襯底上排列成矩陣的多個存儲單元，為所述存儲單元的每一列設(shè)置的一對位線，和為所述存儲單元的每一行設(shè)置的一對字線，每個所述存儲單元包括第一和第二驅(qū)動晶體管，第一轉(zhuǎn)換晶體管，第二轉(zhuǎn)換晶體管，第一電阻和第二電阻，其中每個驅(qū)動晶體管具有連接到地線上的源極，用第一擴散區(qū)做成的漏極，以及柵極；第一轉(zhuǎn)換晶體管具有用所述第一驅(qū)動晶體管的所述第一擴散區(qū)做成的第一源/漏區(qū)，連接到一個所述位線上的第二源/漏區(qū)，和連接到相應(yīng)的所述字線上的柵極；第二轉(zhuǎn)換晶體管具有用所述第二驅(qū)動晶體管的所述第一擴散區(qū)做成的第一源/漏區(qū)，連接到另一個所述位線上的第二源/漏區(qū)，和連接到相應(yīng)的所述字線上的柵極；第一電阻用第一接觸栓做成，將所述第一驅(qū)動晶體管的所述第一擴散區(qū)和所述第二驅(qū)動晶體管的所述柵極與電源線相連；第二電阻用第二接觸栓做成，將所述第二驅(qū)動晶體管的所述第一擴散區(qū)和所述第一驅(qū)動晶體管的所述柵極與所述電源線相連。
2．如權(quán)利要求1的SRAM，其特征在于，所述驅(qū)動晶體管的所述柵極，所述轉(zhuǎn)換晶體管的所述柵極及所述字線，所述地線及所述電源線，和所述位線用第一、第二、第三和第四層導(dǎo)電膜做成。
3．如權(quán)利要求2的SRAM，其特征在于，所述第一到第三層導(dǎo)電膜由多晶硅制成，所述第四層導(dǎo)電膜由鋁制成。
4．如權(quán)利要求2的SRAM，其特征在于，每個所述轉(zhuǎn)換晶體管的所述源/漏區(qū)經(jīng)過第三接觸栓連接到所述位線上，該第三接觸栓形成在通孔中，該通孔具有使所述第三接觸栓與所述地線絕緣的側(cè)壁。
全文摘要
一種SRAM,包括各具有點對稱結(jié)構(gòu)的多個高阻存儲單元。該存儲單元具有各用接觸栓做成的一對負載電阻。每個接觸栓將第一驅(qū)動晶體管的漏極和第二驅(qū)動晶體管的柵極與電源線相連。每個轉(zhuǎn)換晶體管的源/漏區(qū)經(jīng)過接觸栓連接到用第四層鋁做成的位線上,該接觸栓安裝在具有使接觸栓與地線絕緣的側(cè)壁的通孔中,該地線用第三層多晶硅膜做成。
文檔編號H01L27/11GK1226088SQ9811939
公開日1999年8月18日 申請日期1998年9月25日 優(yōu)先權(quán)日1997年9月26日
發(fā)明者夏目秀隆 申請人:日本電氣株式會社