JPH0297063A - Semiconductor device - Google Patents

Semiconductor device

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JPH0297063A
JPH0297063A JP63249381A JP24938188A JPH0297063A JP H0297063 A JPH0297063 A JP H0297063A JP 63249381 A JP63249381 A JP 63249381A JP 24938188 A JP24938188 A JP 24938188A JP H0297063 A JPH0297063 A JP H0297063A
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mos transistor
transistor
channel region
semiconductor layer
insulating film
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Akiko Ohata
大畠 昭子
Makoto Yoshimi
信 吉見
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    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10BELECTRONIC MEMORY DEVICES
    • H10B12/00Dynamic random access memory [DRAM] devices

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  • Semiconductor Memories (AREA)
  • Thin Film Transistor (AREA)
  • Dram (AREA)

Abstract

PURPOSE:To realize a simply structured memory cell without using a capacitor and to obtain a semiconductor device which is small in cell area and capable of executing a memory function sufficiently by a method wherein a second MOS transistor is formed on a single crystal semiconductor layer formed on a first MOS transistor through the intermediary of an insulating film and other processes are executed. CONSTITUTION:A first MOS transistor is formed on a primary face of a semiconductor substrate 10, highly concentrated impurity diffusion regions 24 and 25 are provided apart from a single crystal semiconductor layer 20 by a specified distance, where the layer 20 is formed on the first MOS transistor through the intermediary of insulating films 11, 12, and 16, and a second MOS transistor, provided with an electrode 23 formed on a channel region which is sandwiched in between the diffusion regions 24 and 25, is provided. And, the channel region of the above second MOS transistor is arranged just above an impurity region 14 of the impurity regions of the first MOS transistor, and the thickness of a semiconductor layer of the second MOS transistor channel region is so set as to enable the channel region to be completely depleted when the second MOS transistor is in operation.

Description

【発明の詳細な説明】 [発明の目的] (産業上の利用分野) 本発明は、メモリ機能を有する半導体装置に係わり、特
に絶縁膜上のシリコン膜(SOI膜)を利用してトラン
ジスタメモリを作成した半導体装置に関する。
[Detailed Description of the Invention] [Object of the Invention] (Industrial Application Field) The present invention relates to a semiconductor device having a memory function, and in particular, to a semiconductor device having a memory function, and particularly to a transistor memory using a silicon film (SOI film) on an insulating film. Regarding the semiconductor device created.

(従来の技術) 従来、半導体メモリとして各種構造が開発されているが
、そのうち最も簡単な構造は、1つのメモリセルをトラ
ンジスタとキャパシタを各々1つずつで構成したDRA
Mセルである。このメモリセルは、典型的には第4図に
示したようにトランジスタの隣にキャパシタ部を設けた
構造となっている。なお、図中40はシリコン基板、4
1は素子分離用絶縁膜、42はゲート酸化膜、43はゲ
ート電極、44.45はn型拡散層(ソース・ドレイン
領域)、46はn型拡散層、47はキャパシタ電極、4
8は層間絶縁膜を示している。
(Prior Art) Various structures have been developed for semiconductor memory, but the simplest structure is DRA, in which one memory cell consists of one transistor and one capacitor.
It is an M cell. This memory cell typically has a structure in which a capacitor section is provided next to a transistor as shown in FIG. In addition, 40 in the figure is a silicon substrate;
1 is an insulating film for element isolation, 42 is a gate oxide film, 43 is a gate electrode, 44.45 is an n-type diffusion layer (source/drain region), 46 is an n-type diffusion layer, 47 is a capacitor electrode, 4
8 indicates an interlayer insulating film.

しかしながら、この種の半導体装置にあっては次のよう
な問題があった。即ち、メモリ容量を増大するためには
素子の微細化をはかる必要があるが、キャパシタ容量は
一定以上必要であるから、キャパシタ部の面積を余り小
さくすることはできない。つまり、キャパシタ部の面積
が素子の微細かを妨げる要因となっていた。また、キャ
パシタ部に蓄積された電荷は徐々に放電するので、一定
時間毎にリフレッシュの動作が必要であり、そのこのよ
うに従来、1トランジスタ/1キヤパシタからなるメモ
リセルでは、キャパシタ部の面積が素子の微細化を妨げ
る要因となっており、セル面積の縮小をはかることが困
難であった。また、リフレッシュの動作が必要となり、
そのための余。
However, this type of semiconductor device has the following problems. That is, in order to increase the memory capacity, it is necessary to miniaturize the element, but since the capacitor capacitance must be greater than a certain level, the area of the capacitor section cannot be made much smaller. In other words, the area of the capacitor portion has been a factor that hinders the fineness of the element. In addition, since the charge accumulated in the capacitor section is gradually discharged, a refresh operation is required at regular intervals.In this way, in conventional memory cells consisting of one transistor/one capacitor, the area of the capacitor section is small. This is a factor that hinders the miniaturization of devices, making it difficult to reduce the cell area. Also, a refresh operation is required,
Extra for that.

分な回路を設けなければならない。A suitable circuit must be provided.

本発明は、上記事情を考慮してなされたもので、その目
的とするところは、キャパシタを用いることなく簡易な
構成でメモリセルを実現することができ、セル面積が小
さく且つ十分なメモリ機能を果たす半導体装置を提供す
ることにある。
The present invention has been made in consideration of the above circumstances, and its purpose is to realize a memory cell with a simple configuration without using a capacitor, and to have a small cell area and sufficient memory function. The objective is to provide a semiconductor device that fulfills the following requirements.

[発明の構成] (課題を解決するための手段) 本発明は、通常のMOSトランジスタのソース領域直上
に薄膜トランジスタを設け、下部トランジスタを書込み
用トランジスタとして用い、上部トランジスタのしきい
値電圧を変化させることによって、メモリ機能を持たせ
るようにしたものである。
[Structure of the Invention] (Means for Solving the Problems) The present invention provides a thin film transistor directly above the source region of a normal MOS transistor, uses the lower transistor as a writing transistor, and changes the threshold voltage of the upper transistor. This allows it to have a memory function.

即ち本発明は、トランジスタを用いてメモリセルを構成
した半導体装置において、半導体基板の一主面に所定距
離だけ離間して高濃度不純物拡散領域を設けると共に、
該拡散領域で挟まれたチャネル領域上にゲート絶縁膜を
介してゲート電極を設けた第1のMOSトランジスタと
、このトランジスタ上に絶縁膜を介して形成された単結
晶半導体層に所定距離だけ離間して高濃度不純物拡散領
域を設けると共に、該拡散領域で挟まれたチャネル領域
上にゲート絶縁膜を介してゲート電、極を設けた第2の
MOSトランジスタとを具備し、前記第2のMOSトラ
ンジスタのチャネル領域を前記第1のトランジスタの不
純物拡散領域の一方の直上に配置し、且つ第2のMOS
トランジスタのチャネル領域における半導体層の膜厚を
該トランジスタの動作状態においてチャネル領域が完全
に空乏化する膜厚以下に設定するようにしたものである
That is, the present invention provides a semiconductor device in which a memory cell is configured using a transistor, in which high concentration impurity diffusion regions are provided on one main surface of a semiconductor substrate at a predetermined distance apart, and
A first MOS transistor in which a gate electrode is provided on a channel region sandwiched between the diffusion regions via a gate insulating film, and a single crystal semiconductor layer formed on this transistor via an insulating film are separated by a predetermined distance. and a second MOS transistor in which a high concentration impurity diffusion region is provided, and a gate electrode and a pole are provided on a channel region sandwiched by the diffusion region via a gate insulating film, and the second MOS transistor a channel region of the transistor is arranged directly above one of the impurity diffusion regions of the first transistor;
The thickness of the semiconductor layer in the channel region of the transistor is set to be less than or equal to the thickness at which the channel region is completely depleted in the operating state of the transistor.

(作 用) 本発明によれば、書込み用トランジスタ(第1のMOS
トランジスタ)のゲート・ドレインに電圧を加えること
によってソース部の電位を上げることができる。この上
に作られている読出し用トランジスタ(第2のMOSト
ランジスタ)は、チャネル領域における半導体層の厚さ
がゲート電圧印加によって生じる最大空乏層幅よりも薄
いため、下部絶縁膜にゲート電圧がかかり易くなってい
る。従って、読出し用トランジスタのゲート電圧印加時
に、半導体層全体の電位が上がることになる。これによ
り、書込み用トランジスタのソースの電位によって、読
出し用トランジスタのしきい値が変化する。つまり、書
込まれているときは書込み用トランジスタのソース電位
が高くなり、書込まれていない時に比べ、読出し用トラ
ンジスタのしきい値が下がる。この機能を用いることに
よって、トランジスタメモリとして機能させることがで
きる。
(Function) According to the present invention, the write transistor (first MOS
By applying voltage to the gate and drain of a transistor (transistor), the potential of the source part can be increased. In the readout transistor (second MOS transistor) formed on this layer, the thickness of the semiconductor layer in the channel region is thinner than the maximum depletion layer width generated by applying the gate voltage, so the gate voltage is applied to the lower insulating film. It's getting easier. Therefore, when a gate voltage is applied to the read transistor, the potential of the entire semiconductor layer increases. As a result, the threshold value of the read transistor changes depending on the potential of the source of the write transistor. That is, when data is written, the source potential of the write transistor becomes high, and the threshold value of the read transistor becomes lower than when data is not written. By using this function, it can be made to function as a transistor memory.

(実施例) 以下、本発明の詳細を図示の実施例によって説明する。(Example) Hereinafter, details of the present invention will be explained with reference to illustrated embodiments.

第1図は本発明の一実施例に係わる半導体装置の概略構
成を示す断面図である。図中10はp型の単結晶シリコ
ン基板であり、この基板10の素子分離用絶縁膜11で
囲まれた素子形成領域には、所定距離だけ離間してn+
+不純物拡散層(ソース・ドレイン領域)14.15が
形成されている。
FIG. 1 is a sectional view showing a schematic configuration of a semiconductor device according to an embodiment of the present invention. In the figure, reference numeral 10 denotes a p-type single-crystal silicon substrate, and an
+ impurity diffusion layers (source/drain regions) 14 and 15 are formed.

ソース・ドレイン領域14.15間のチャネル領域上に
はゲート酸化膜12を介してゲート電極13が形成され
ている。ここで、ゲート電極13及びソース・ドレイン
14.15等から第1のMOSトランジスタが構成され
ている。
A gate electrode 13 is formed on the channel region between the source and drain regions 14 and 15 with a gate oxide film 12 interposed therebetween. Here, a first MOS transistor is constituted by the gate electrode 13, source/drain 14, 15, etc.

また、第1のMOSトランジスタの上には、ゲート酸化
膜12及び絶縁膜13を介して単結晶シリコン層(So
l膜)20が形成されている。このシリコン層20には
書込み用トランジスタと同様にソース・ドレイン領域2
4.25が形成され、さらにソース・ドレイン領域24
.25間のチャネル領域上にはゲート酸化膜22を介し
てゲート電極23が形成されている。ここで、ゲート電
極23及びソースドレイン24.25等から第2のMO
Sトランジスタが構成されている。
Further, on the first MOS transistor, a single crystal silicon layer (So
1 film) 20 is formed. This silicon layer 20 has a source/drain region 2 similar to a write transistor.
4.25 are formed, and further source/drain regions 24
.. A gate electrode 23 is formed on the channel region between the gate electrodes 25 with a gate oxide film 22 interposed therebetween. Here, the second MO
An S transistor is configured.

なお、第2のMo3トランジスタのチャネル領域は第1
のMOSトランジスタのソース領域14の直上に配置さ
れている。また、第2のMOSトランジスタのチャネル
領域におけるシリコン層20の厚さTは、第2のMOS
トランジスタの動作状態においてチャネル領域が完全に
空乏化するように薄膜化されている。つまり、シリコン
層20の厚さTは、 T≦ [2ε φF/  (qNsub  )  コ 
l/2に設定されている。但し、φFはフェルミエネル
ギー(eV)であり、 φF −(kT/q)  log (Nsub /N 
i)である。また、N5ubはシリコン層20の不純物
濃度(Cffl−3)、εは誘電率、qは電子の基本電
荷(クーロン)、kはボルツマン定数、Tは温度(K)
、Niは真性キャリア濃度を示している。
Note that the channel region of the second Mo3 transistor is
It is arranged directly above the source region 14 of the MOS transistor. Further, the thickness T of the silicon layer 20 in the channel region of the second MOS transistor is
The film is thinned so that the channel region is completely depleted in the operating state of the transistor. In other words, the thickness T of the silicon layer 20 is T≦[2ε φF/(qNsub)
It is set to l/2. However, φF is Fermi energy (eV), and φF − (kT/q) log (Nsub /N
i). In addition, N5ub is the impurity concentration (Cffl-3) of the silicon layer 20, ε is the dielectric constant, q is the fundamental charge of electrons (coulombs), k is Boltzmann's constant, and T is the temperature (K).
, Ni indicates the intrinsic carrier concentration.

第2図は上記半導体装置の製造工程を示す断面図である
FIG. 2 is a sectional view showing the manufacturing process of the semiconductor device.

まず、第2図(a)に示す如く、p型シリコン基板10
の表面を選択酸化して素子分離用絶縁膜11を形成する
。続いて、第2図(b)に示す如く、通常のMo3トラ
ンジスタ製造工程と同様にして、ゲート酸化膜12を介
してポリシリコンからなるゲート電極13を形成し、さ
らにゲート電極13をマスクに燐をイオン注入し、n+
型型数散層ソース・ドレイン領域)14.15を形成す
る。ここまでの工程で第1のMOSトランジスタが形成
される。
First, as shown in FIG. 2(a), a p-type silicon substrate 10
An insulating film 11 for element isolation is formed by selectively oxidizing the surface. Subsequently, as shown in FIG. 2(b), a gate electrode 13 made of polysilicon is formed through the gate oxide film 12 in the same manner as in the normal Mo3 transistor manufacturing process, and then phosphorous is formed using the gate electrode 13 as a mask. ion implantation, n+
A type scattering layer source/drain region) 14 and 15 are formed. The first MOS transistor is formed through the steps up to this point.

次いで、第2図(c)に示す如く、ゲート電極13を酸
化して絶縁膜16を形成する。続いて、第2図(d)に
示す如く、素子分離用酸化膜11にシードとなる開口部
17を形成した後、CVD法で全面にポリシリコン膜1
8を厚さ1500人程度堆積する。その後、電子ビーム
或いはレーザビームを用いたアニールによりポリシリコ
ン膜18を溶融再結晶化し、必要な部分を残して選択エ
ツチングする。さらに、この単結晶化した膜(Sol膜
)にボロンをイオン注入してlX1016CI11−3
の濃度を持つp種単結晶シリコン層20を形成する。
Next, as shown in FIG. 2(c), the gate electrode 13 is oxidized to form an insulating film 16. Subsequently, as shown in FIG. 2(d), after forming an opening 17 to serve as a seed in the element isolation oxide film 11, a polysilicon film 1 is formed over the entire surface by CVD.
8 to a thickness of about 1,500. Thereafter, the polysilicon film 18 is melted and recrystallized by annealing using an electron beam or a laser beam, and selectively etched except for necessary portions. Furthermore, boron ions were implanted into this single crystallized film (Sol film) to make lX1016CI11-3
A p-type single crystal silicon layer 20 having a concentration of .

次いで、第2図(e)に示す如く、シリコン層20の表
面を酸化し、ゲート酸化膜22を形成する。その後、ゲ
ート電極23を形成し、さらにソース・ドレイン形成の
ための燐のイオン注入を行い第2のMoSトランジスタ
を形成することによって、前記第1図に示す構造が実現
される。
Next, as shown in FIG. 2(e), the surface of the silicon layer 20 is oxidized to form a gate oxide film 22. Thereafter, the structure shown in FIG. 1 is realized by forming a gate electrode 23 and then implanting phosphorus ions to form a source and drain to form a second MoS transistor.

なお、上記工程ではSol膜を得るのに、電子ビーム或
いはレーザビームを用いたが、下層素子の熱ダメージを
避けるためには、固相エピタキシャル成長を用いてもよ
い。そのためには、前記開口部17を開けた後、ポリシ
リコン膜の代わりに高真空中でアモルファスシリコン膜
1500人を堆積し、600℃の熱処理を施す。その結
果、前記開口部17から単結晶シリコンが成長する。そ
の後の工程は先と同様である。
Note that although an electron beam or a laser beam is used to obtain the Sol film in the above process, solid phase epitaxial growth may be used in order to avoid thermal damage to the underlying element. To this end, after opening the opening 17, an amorphous silicon film of 1,500 layers is deposited in place of the polysilicon film in a high vacuum, and heat treated at 600°C. As a result, single crystal silicon grows from the opening 17. The subsequent steps are the same as above.

かくして製造された半導体装置において、第1のMOS
トランジスタのゲート電極13及びドレイン領域15に
電圧を印加すると、該トランジスタがONとなり、ソー
ス領域14の電位が上がる。
In the semiconductor device thus manufactured, the first MOS
When a voltage is applied to the gate electrode 13 and drain region 15 of the transistor, the transistor is turned on and the potential of the source region 14 increases.

ソース領域14の電位が上がると、第2のMOSトラン
ジスタのチャネル領域の電位が上り、該トランジスタの
しきい値が低下する。なお、ゲート電極13及びドレイ
ン領域15への電圧印加を停止しても、浮遊状態にある
ソース領域14の電位はそのままである。
When the potential of the source region 14 increases, the potential of the channel region of the second MOS transistor increases, and the threshold value of the transistor decreases. Note that even if the voltage application to the gate electrode 13 and the drain region 15 is stopped, the potential of the source region 14 in a floating state remains unchanged.

この状態で、第2のMOSトランジスタのゲート電極2
3に電圧を印加すると、該l・ランジスタのソース・ド
レイン領域24.25間に電流が流れる。このとき、ゲ
ート電極23に印加する電圧Vを、本来のしきい値Vl
とソース領域13の電位が高くなっているときのしきい
値V2との間に設定すれば、第1のMOSトランジスタ
による書込み動作を行ったか否かにより、第2のMOS
トランジスタのドレイン電流が変わる。つまり、第1の
MOSl−ランジスタを書込み用として用い、第2のM
OSトランジスタを読出し用として用いることにより、
トランジスタメモリが実現されることになる。なお、第
1のMOSl−ランジスタのソース電位が第2のMOS
トランジスタのチャネル電位に影響を与えるのは、第2
のMOSトランジスタを形成する半導体層20の厚みを
前記式で示す値に設定しているからである。
In this state, the gate electrode 2 of the second MOS transistor
When a voltage is applied to transistor 3, a current flows between the source and drain regions 24 and 25 of the transistor. At this time, the voltage V applied to the gate electrode 23 is set to the original threshold value Vl.
and the threshold value V2 when the potential of the source region 13 is high, the second MOS transistor
The drain current of the transistor changes. In other words, the first MOS transistor is used for writing, and the second MOS transistor is used for writing.
By using an OS transistor for reading,
Transistor memory will be realized. Note that the source potential of the first MOS l-transistor is the same as that of the second MOS transistor.
The second element that affects the channel potential of the transistor is
This is because the thickness of the semiconductor layer 20 forming the MOS transistor is set to the value shown by the above formula.

かくして本実施例によれば、第1のMOSトランジスタ
を書込み用として用い、第2のMOSトランジスタを読
出し用として用いることにより、トランジスタメモリを
実現することができる。そしてこの場合、キャパシタ部
を設ける必要がなく、1セルの面積を縮小することがで
きる。また、リフレッシュが不要であり、MOSトラン
ジスタ2つの極めて簡易な構成でスタティックRAMと
して用いることができる。
Thus, according to this embodiment, a transistor memory can be realized by using the first MOS transistor for writing and the second MOS transistor for reading. In this case, there is no need to provide a capacitor section, and the area of one cell can be reduced. Further, refreshing is not required, and it can be used as a static RAM with an extremely simple configuration of two MOS transistors.

なお、本発明は上述した実施例に限定されるものではな
い。例えば、前記第1のMOSトランジスタの作成に際
し、第3図に示す如く、ゲート電極を設ける部分におい
て基板に凹部を設けることにより、第2のMOSトラン
ジスタのドレイン領域が薄くなるのを避けることができ
る。さらに、この考えを積極的に利用し、第2のMOS
トランジスタのチャネル領域を除く部分を厚く形成する
ことにより、チャネル領域を前記式で示す値に設定し、
ソース・ドレイン領域をこれよりも十分厚くすることが
できる。これにより、ソース・ドレイン拡散領域の抵抗
を小さくすることか可能である。また、基板、半導体層
及び拡散層の導電型は実施例に同等限定されるものでは
なく、仕様に応して適宜変更可能であり、要は上下の素
子がMOSトランジスタとして機能するものであればよ
い。その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々変
形して実施することができる。
Note that the present invention is not limited to the embodiments described above. For example, when manufacturing the first MOS transistor, as shown in FIG. 3, by providing a recess in the substrate in the area where the gate electrode is provided, it is possible to avoid thinning of the drain region of the second MOS transistor. . Furthermore, by actively utilizing this idea, the second MOS
The channel region is set to the value shown by the above formula by thickening the portion of the transistor other than the channel region,
The source/drain regions can be made much thicker than this. This makes it possible to reduce the resistance of the source/drain diffusion regions. Furthermore, the conductivity types of the substrate, semiconductor layer, and diffusion layer are not limited to the same as those in the embodiments, and can be changed as appropriate according to the specifications.In short, as long as the upper and lower elements function as MOS transistors, good. In addition, various modifications can be made without departing from the gist of the present invention.

[発明の効果] 以上詳述したように本発明によれば、通常のMOSトラ
ンジスタのソース領域直上に薄膜トランジスタを設け、
下部トランジスタを書込み用トランジスタとして用い、
上部トランジスタのしきい値電圧を変化させることによ
って、メモリ機能を持たせることができる。このため、
キャパシタ部を用いることなくメモリセルを構成するこ
とができ、セル面積が小さく且つ十分なメモリ機能を果
たす半導体装置を実現することが可能となる。
[Effects of the Invention] As detailed above, according to the present invention, a thin film transistor is provided directly above the source region of a normal MOS transistor,
Using the lower transistor as a writing transistor,
A memory function can be provided by changing the threshold voltage of the upper transistor. For this reason,
A memory cell can be configured without using a capacitor section, and a semiconductor device with a small cell area and a sufficient memory function can be realized.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明の一実施例に係わる半導体装置の概略構
成を示す断面図、第2図は同実施例装置の製造工程を示
す断面図、第3図は本発明の変形例を示す断面図、第4
図は従来装置の概略構成を示す断面図である。 10・・・p型シリコン基板、11・・・素子分離用絶
縁膜、12.22・・・ゲート酸化膜、13.23・・
・ゲート電極、14,15,24.25・・・n+型型
数散層ソース・ドレイン領域)、16・・・絶縁膜、1
7・・・開口部、18・・・多結晶シリコン膜、20・
・・p型車結晶シリコン層。 出願人代理人 弁理士 鈴江武彦 第2図 第4 図
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of a semiconductor device according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a cross-sectional view showing the manufacturing process of the same embodiment, and FIG. 3 is a cross-sectional view showing a modification of the present invention. Figure, 4th
The figure is a sectional view showing a schematic configuration of a conventional device. DESCRIPTION OF SYMBOLS 10... P-type silicon substrate, 11... Insulating film for element isolation, 12.22... Gate oxide film, 13.23...
・Gate electrode, 14, 15, 24.25... n+ type scattering layer source/drain region), 16... Insulating film, 1
7... Opening portion, 18... Polycrystalline silicon film, 20...
...P-type car crystal silicon layer. Applicant's agent Patent attorney Takehiko Suzue Figure 2 Figure 4

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)半導体基板の一主面に所定距離だけ離間して高濃
度不純物拡散領域を設けると共に、該拡散領域で挟まれ
たチャネル領域上にゲート絶縁膜を介してゲート電極を
設けた第1のMOSトランジスタと、このトランジスタ
上に絶縁膜を介して形成された単結晶半導体層に所定距
離だけ離間して高濃度不純物拡散領域を設けると共に、
該拡散領域で挟まれたチャネル領域上にゲート絶縁膜を
介してゲート電極を設けた第2のMOSトランジスタと
を具備し、前記第2のMOSトランジスタのチャネル領
域は前記第1のトランジスタの不純物拡散領域の一方の
直上に配置され、且つ第2のMOSトランジスタのチャ
ネル領域における半導体層の膜厚は該トランジスタの動
作状態においてチャネル領域が完全に空乏化する膜厚以
下に設定されていることを特徴とする半導体装置。
(1) A first method in which high concentration impurity diffusion regions are provided on one main surface of a semiconductor substrate at a predetermined distance apart, and a gate electrode is provided on a channel region sandwiched between the diffusion regions via a gate insulating film. A high concentration impurity diffusion region is provided at a predetermined distance in a MOS transistor and a single crystal semiconductor layer formed on the transistor via an insulating film, and
a second MOS transistor in which a gate electrode is provided on a channel region sandwiched between the diffusion regions via a gate insulating film, and the channel region of the second MOS transistor is connected to the impurity diffusion region of the first transistor. The second MOS transistor is disposed directly above one of the regions, and the thickness of the semiconductor layer in the channel region of the second MOS transistor is set to be less than or equal to the thickness at which the channel region is completely depleted in the operating state of the transistor. semiconductor device.
(2)前記第2のMOSトランジスタのチャネル領域に
おける半導体層の膜厚Tは、 T≦[2εφF/(qNsub)]^1^/^2である
ことを特徴とする請求項1記載の半導体装置。 但し、Nsubは該半導体層の不純物濃度 (cm^−^3)、εは誘電率、qは電子の基本電荷(
クーロン)、φFはフェルミエネルギー(eV)である
(2) The semiconductor device according to claim 1, wherein the thickness T of the semiconductor layer in the channel region of the second MOS transistor is T≦[2εφF/(qNsub)]^1^/^2. . However, Nsub is the impurity concentration of the semiconductor layer (cm^-^3), ε is the dielectric constant, and q is the basic charge of electrons (
Coulomb), φF is Fermi energy (eV).
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