SEMICONDUCTOR DEVICE AND ITS USE IN A STATIC 6-TRANSISTOR CELL

Abstract: 1. A semiconductor component having at least two insulating layer field-effect transistors, in which the source and drain zones of a first insulating layer field-effect transistor are arranged in a doped semiconductor body covered with an insulating layer, in which the source or drain zone of the second insulating layer field-effect transistor is arranged in a silicon layer on the insulating layer in such a way that the gate electrode of the first field-effect transistor simultaneous forms a zone of the other field-effect transistor on the insulating layer, characterised in that the silicon layer inside the region of the second insulating layer field-effect transistor, is formed by local conversion of polysilicon into the monocrystalline structure.

Description: Halbleiterbauelement und seine Verwendung für statische 6-Transistorzelle. Die Erfindung bezieht sich auf ein Halbleiterbauelement mit mindestens zwei Feldeffekttransistoren, bei dem in einem von einer elektrisch isolierenden Schicht bedeckten, dotierten Halbleiterkörper Source- undDrainge- biete eines ersten und zweiten, als Xsolierschicht-Feld- effekttransistoren ausgebildete Feldeffekttransistoren angeordnet sind, wobei das Gate des einen eldeffekt- transistors auf der isolierenden Schicht zugleich das Source- oder Draingebiet des anderen Feldeffekttransistors bildet. Ein solches Halbleiterbauelement ist aus der DE-OS 25 03 846 bekannt. Bei diesem Bauelement werden die Dotierungsbereiche in einem Halbleiterkörper für den Auf- bau der einzelnen Feldeffekttransistoren mehrfach ausge-¯ nutzt, wobei eine Haibleiterfläche für die Ausgestaltung mit zwei Isolierschicht Feldeffekttransistoren bean spricht wird, die um die auf ein Source- oder Draingebiet des Transistors fallende Teilfläche kleiner ist al bei einem Aufbau von zwei unabhängig voneinander aufgebauten Feldeffekttransistoren. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, dieses Prinzip des verringerten Platzbedarfes für hochintegrierte, statische Halbbeiterspeiches, insbesondere für die Schalttransistoren einer 6-Transistorzelle zu verwenden. Eine solche statische 6-Transistorzelle ist beispielsweise aus dem Buch "Semiconductor Memory Design and Ap#Iication;? von Luecke, Mize, Carr, Mac Graw-Hill, Kogakusha, Ltd., Figur 5.3, S. 118 zu entnehmen. Trotz der vielen Vorteile, die eine statische Speicherzelle bietet, hat sich bislang aus Flächenbedarfsgründen- die die 6-Transistorzelle benötigt ca. 2000 bis 2500 /um in der 5um-Technologie - die flächengünstigere 1-Transistorzelle durchgesetzt, die jedoch dynamisch betrieben werden muss. Zur Lösung der Aufgabe, mit verringertem Platzbedarf eine statische 6-Transistorzelle zu realisieren, wird ein Halbleiterbauelement der eingangs genannten Art vorgeschlagen, welches gegenüber dem Stand der Technik dadurch gekennzeichnet ist, dass das aus Polysilizium bestehende Gate des ersten Feldeffekttransistors durch bereichsweise Umwandlung von Polysilizium in die einkristalline Struktur zugleich das Drain und/oder Source Gebiet des zweiten Transistors bildet. Dabei liegt es im Rahmen der Erfindung, dass auf der durch bereidsweise Umwandlung von Polysilizium erzeugten einkristallinen Siliziumschicht mehrere Doppelschichten, jeweils bestehend aus einer weiteren isolierenden Schicht und einer weiteren, diese bedeckende Schicht aus bereichsweise umgewandelten Polysilizium in die einkristalline St Sstur, aufgebracht sind und dass in jeder der weiteren Schichten aus bereichsweise umgewandelten einkristallinem Silizium ein Bereich vorgesehen ist, der das Source- und/oder das Draingebiet eines weiteren Feldeffekttransistors bildet, dessen Gate, Drain- und/oder Sourcebereich sich in anderen Schichten aus bereichsweise umgewandelten einkristallinen Silizium befindet. In einer Weiterbildung des Erfindungsgedankens ist vorgesehen, dass das einkristalline Siliziumgebiet durch Laseroder Elektronenbestrahlung erzeugt ist. Wie aus E.F. Krimmel, Semiconductor Device University Bulletin Meeting, C. N. R. - LM4EL, Bologna, 15.6.1979 und A. F. Tasch zaun., T. C. Holloway, E. F. Lee, J. F. Gibbons, Electronics Letters 15, 435 - 437, (1979) bekannt ist,- ist es möglich, mit Hilfe der Laser- oder Elektronenstrahlausheilung auf amorphem SiO2 aufgebrachtes polykristallines Silizium bereichsweise einkristallin zu machen und in diesen Bereichen funktionsfähige Transistoren herzustellen. Hierdurch ergibt sich die Möglichkeit, die Schalttransistoren der 6-Transistorzelle in bisher nicht gekannter Weise zu kombinieren und dadurch wesentlich an Silizium-Oberfläche einzusparen. Besonders vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, sowie aus den in der Zeichnung befindlichen Figuren 1 bis 7. Dabei zeigen die Figuren 1 bis 3 die Anordnung der Feldeffekttransi storen im Halbleiterkörper in T-Struktur Gate-Stapelform (Gate-Stack), wobei die Figur 3 ein vollständiges Layout einer 6-Transistorzelle zeigt, während die Figuren 4 bis 6 ein analoges Ausführungsbeispiel in Kreuz-Struktur-Gate-Stapelf-orm (Gate-Stack) darstellen. Mit S1 S2 S3, 54, S5 und S6 sind die Sourcebereiche, mit D1, D2, DD, D4, D5 und D6 die Drainbereiche und mit G1, G2, G3, F4, G5 und G6 die Gatebereiche gekennzeichnet. Mit 10 ist die den Halbleiterkörper 11 bedeckende, aus SiO2 bestehende erste Isolierschicht, mit 12 die zweite Isolierschicht bezeichnet. In Figur 7 ist ein Schaltbild einer 6#Transistor##rj#Zelle angegeben, die mit dem nach der Erfindung aufgebauten Halbleiterbauelement leicht realisiert werden kann. Dabei sind mit VDD die Betriebs- spannung und V55 der Betriebsspannungsnullpunkt, mit 14 und 15 die Bitleitung A und B¯unt mit 16 die Wortleitung gekennzeichnet. Figur 1 und 2: Der Translator 1 wird in bekannter Weise hergestellt. Das polykristalline Siliziumgate G1 dieses Transistors (S1D1G1) setzt sich jedoch in lateraler Richtung fort und wird erfindungsgemäss durch. Laser- oder Elektronenstrahl ausheilung einkristallin gemacht und auf diesem Gebiet ein zweiter Transistor (D2G2S2) hergestellt, wobei das Drain D2 von Transistor 2 gleichzeitig als Gate G1 von Transistor 1 dient. Die Weiterbildung ist aus Figur 3 ersichtlich. Die Fläche beträgt 25 x 25 = 625 /um', Die gestrichelte Linie umschreibt den Transistor 1, die strichpunktierte den Transistor 2. Figur 4 und 5: Eine weitere Platzersparnis ergibt sich, wenn die beiden Schalttransistoren kreuzförmig übereinandergelegt werden. Dabei ist, wie aus Figur 4 und 5 ersichtlich, die laterale Ausdehnung des Gate G1 des Transistors 1 das Drain D2- und das Source S2-Gebiet von Transistor 2. Hierbei ist der stromführende Transistor in den Bereichen leitend, in denen das Potential des gesperrten Transistors über der Einsatzspannung liegt. Soll ein vollständiges Durchschalten des stromführenden Transistors erreicht werden, so muss ein Dotierungs- gradient der Transistoren von Source nach Drain hergestellt werden, was beispielsweise durch lonenimplantation durch ein abgeschrägtes Oxid als Implantationsmaske erfolgen kann. Die Weiterbildung von Figur 4 und 5 ist aus dem in Figur 6 dargestellten Layout in analoger Weise wie in Figur 3 ersichtlich. Die Fläche beträgt 20 x 25 /um2 ent spricht 500 /um'. Im übrigen gelten die gleichen Bezugszeichen wie in Figur 3. 6 Patentansprüche 7 Figuren

Claims: PatentansnNiche. 1. Halbleiterbauelement mit mindestens zwei Feldeffekttransistoren, bei dem in einem von einer elektrisch isolierenden Schicht bedeckten, dotierten Halbleiterkörper Source- und Draingebiete eines ersten und zweiten, als Isolierschichtfeldeffekttransistoren ausgebildete Feldeffekttransistoren angeordnet sind, wobei das Gate des einen Feldeffekttransistors auf der isolierenden Schicht zugleich das Source- oder Draingebiet des anderen Feldeffekttransistors bildet, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n-e t , dass das aus Polysilizium bestehende Gate des ersten Feldeffekttransistors durch bereichsweise Umwandlung von Polysilizium in die einkristalline Struktur zugleich das Drain und/oder Source-Gebiet des zweiten Transistors bildet. 2. Halbleiterbauelement nach Anspruch 1, d a d u r G h g e k e n n z e i c h n e t , dass auf der durch bereichsweise Umwandlung von Polysilizium erzeugten ein kristallinen Siliziumschicht mehrere Doppelschichten, je- weils bestehend aus einer weiteren isolierenden Schicht und einer weiteren, diese bedeckende Schicht aus bereichsweise umgewandeltem Polysilizium in die ein kristalline Struktur, aufgebracht sind und dass in jedeir ed der weiteren Schichten aus.bereichsweise umgewandelten. einkristallinen Silizium ein Bereich vorgesehen ist, der das Source- und/oder das Draingebiet eines weiteren Set.d effekttransistors bildet, dessen Gate, Drain und/oder Sourcebereich sich in anderen Schichten aus bereichsweise umgewandelten einkristallinen Silizium befindet. 3. Halbleiterbauelement nach Anspruch 1 und 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass das einkristalline Siliziumgebiet durch Laser- oder Etektronen- bestrahlung erzeugt ist. 4. Halbleiterbauelement nach Anspruch 1 bis 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Feldeffekttransistorstrukturen im Halbleiterkörper so angeordnet sind, dass sie in lateraler Richtung eine T-Struk- tur-Gat.e-Stapelform bilden. 5. Halbleiterbauelement nach Anspruch 1 bis 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Feldeffekttransistorstrukturen im Halbleiterkörper so angeordnet sind, dass sie in lateraler Richtung eine Kreuz Struktur-Gate-Stapelform bilden. 6. Halbleiterbauelement nach Anspruch 1 bis 5, , g e k e n n z e i c h n e t d u r c h die Verwendung als Schalttransistoren einer statischen 6-Transistör- speicherzelle.

Inventors: RUNGE, HARTMUT, DR. DIPL.-PHYS.
Applicants: SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT
Application year: 1981
Main classification: H01L27
IPC codes: H01L21, H01L27, H01L29