[发明专利]高阻负载静态随机存取存储器

说明书

本发明涉及高阻负载静态随机存取存储器(SRAM)，更具体地说涉及对SRAM的改进，该SRAM具有由多晶体的硅(多晶硅)层制成的高阻负载和CMOS晶体管。

在各种半导体器件中，SRAM已被作为存储装置广泛使用。典型的SRAM包括排列成矩阵的多个存储单元，每个存储单元用于存储数据“高”或“低”。高阻负载SRAM单元，即一种典型的SRAM单元通常具有完成一对高阻负载的功能的多晶硅膜，该多晶硅膜提供了用于SRAM的简单结构。

参看图1，典型的SRAM单元通常具有一个触发器，该触发器包括在电源线Vcc和地线之间并联连接的第一和第二反向器。第一反向器具有串联连接的第一高阻负载R1和第一驱动晶体管(MOSFET或IGFET)T1，而第二反向器具有串联连接的第二高阻负载R2和第二驱动晶体管T2。将第一高阻负载R1的一端和第一驱动晶体管T1的漏极连接在一起的第一存储器节点A1被连接到第二驱动晶体管T2的栅极上，而将第二高阻负载R2的一端和第二驱动晶体管T2的漏极连接在一起的第二存储器节点A2被连接到第一驱动晶体管T1的栅极上。

第一存储器节点A1经过第一转换晶体管(transfer transistor)T3的源极/漏极通路连接到第一位线BL上，该晶体管T3具有用作字线W1的栅极。第二存储器节点A2经过第二转换晶体管T4的源极/漏极通路连接到第二位线rBL上，该晶体管T4具有用作字线W2的栅极，该字线W2接收与字线W1相同的信号。第一位线BL和第二位线rBL接收一对互补信号。

参看图2，其中示出了与第二存储器节点A2相似的第一存储器节点A1的剖面示意图。形成在硅衬底301上的n型扩散区322构成第一驱动晶体管T1的漏极，和第一转换晶体管T3的源/漏区之一(或第一源/漏区)，以及公共接触区。在形成于层间介质膜341和342中的通孔352中容纳接触栓373，该接触栓373将高阻负载层371和第二驱动晶体管T2的栅电极332与通孔352底部的n型扩散区相连。

图3示出图2中所示存储单元的示例性顶部平面图。图2是沿图3中的Ⅱ-Ⅱ线所作的剖面图。例如在JP-A-63(1988)-193558中描述了这些图中所示的结构。驱动晶体管T1具有用连接到地线的n型扩散区321做成的源极，用n型扩散区322做成的漏极和用第一层多晶硅膜做成的栅极331。第二驱动晶体管具有用连接到地线的n型扩散区325做成的源极，用n型扩散区324做成的漏极和用第一层多晶硅膜做成的栅极332。

第一转换晶体管T3具有用n型扩散区322做成的第一源/漏区，用连接到第一位线BL上的n型扩散区323做成的第二源/漏区，和用第二层多晶硅膜做成的栅极，该第二层多晶硅膜借助于层间绝缘膜的插入与第一层多晶硅膜相交，并构成字线333的一部分。

第二转换晶体管T4具有用n型扩散区324做成的第一源/漏区，用连接到第二位线rBL上的n型扩散区326做成的第二源/漏区，和用第二层多晶硅膜做成的栅极，该第二层多晶硅膜构成字线333的另一部分。

用第三层多晶硅膜371a做成的第一高阻负载(或负载电阻)R1通过构成第一存储器节点A1的接触栓在公共接触孔352a中被连接到n型扩散区322上。用第三层多晶硅膜371b做成的第二高阻负载R2通过构成第二存储器节点A2的接触栓在公共接触孔352b中被连接到n型扩散区324上。在接触栓和高阻负载层上，完成地线功能的地层和完成位线BL和rBL功能的位线层顺序形成在存储单元上。

在图3所示结构中，存储单元相对于点400是点对称的，其中驱动晶体管T1和T2，转换晶体管T3和T4，以及高阻负载R1和R2相互之间相对于点400分别是点对称的。

上述公共接触孔结构具有低接触电阻的优点，而点对称结构具有对存储单元内的电位和电流有极好的平衡的优点，由此改善SRAM在数据存储功能方面的可靠性。

但是，上述SRAM的结构在形成接触栓时每一位单元或每两位单元需要五层结构。包括用于驱动晶体管的栅极的第一层多晶硅膜，用于转换晶体管的栅极的第二层多晶硅膜，用于高阻负载的第三层多晶硅膜，用于地线的第四层多晶硅膜和用于位线的第五层铝膜的五层结构使SRAM的制造工艺复杂。

本发明的目的是提供一种具有较少数量的导电层而基本上不降低SRAM性能的SRAM。

本发明提供一种SRAM，包括半导体衬底，在半导体衬底上排列成矩阵的多个存储单元，为存储单元的每一列设置的一对位线，和为存储单元的每一行设置的一对字线。