JPH0427708B2 - - Google Patents
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- JPH0427708B2 JPH0427708B2 JP58149058A JP14905883A JPH0427708B2 JP H0427708 B2 JPH0427708 B2 JP H0427708B2 JP 58149058 A JP58149058 A JP 58149058A JP 14905883 A JP14905883 A JP 14905883A JP H0427708 B2 JPH0427708 B2 JP H0427708B2
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- region
- electrode
- cell
- element isolation
- column direction
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- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10D—INORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
- H10D89/00—Aspects of integrated devices not covered by groups H10D84/00 - H10D88/00
- H10D89/60—Integrated devices comprising arrangements for electrical or thermal protection, e.g. protection circuits against electrostatic discharge [ESD]
- H10D89/601—Integrated devices comprising arrangements for electrical or thermal protection, e.g. protection circuits against electrostatic discharge [ESD] for devices having insulated gate electrodes, e.g. for IGFETs or IGBTs
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10B—ELECTRONIC MEMORY DEVICES
- H10B12/00—Dynamic random access memory [DRAM] devices
- H10B12/30—DRAM devices comprising one-transistor - one-capacitor [1T-1C] memory cells
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- Semiconductor Memories (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の技術分野〕
本発明は半導体記憶装置に関し、特にダイナミ
ツクRAMの改良に関するものである。
〔発明の技術的背景〕
従来のダイナミツクRAMは第1図に示す如く
2層電極構造を有している。即ち、図中の1はp
型シリコン基板であり、この基板1の主面にはフ
イールド酸化膜2で分離された島状のセル領域3
が形成されている。このセル領域3の表面上から
フイールド酸化膜2に亘る部分には例えば多結晶
シリコンからなるキヤパシタ電極4が同表面に形
成された薄い酸化膜5を介して設けられている。
このキヤパシタ電極4下のセル領域3表面には
n-型拡散層6が設けられている。また、前記セ
ル領域3表面にはn+型拡散層7が該n-型拡散層
6と所望距離へだてて設けられている。更に、図
中の8は例えば多結晶シリコンからなるトランス
フアーゲート電極であり、このゲート電極8は一
部が前記n-型拡散層6とn+型拡散層7の間に形
成されたゲート酸化膜9を介して前記セル領域3
表面上に位置し、他端が酸化膜10を介して前記
キヤパシタ電極4上に延出している。前記トラン
スフアーゲート電極8を含む全面には層間絶縁膜
11が被覆されている。この層間絶縁膜11上に
はコンタクトホールを介して前記キヤパシタ電極
4と接続したA配線12、コンタクトホールを
介して前記トランスフアーゲート電極8に接続し
たワードラインとしてのA配線13が設けられ
ている。
〔背景技術の問題点〕
しかしながら、上述したダイナミツクRAMに
あつてはトランスフアーゲート電極8にA配線
13から電圧を加えてキヤパシタ電極4下のn-
型拡散層6とn+型拡散層7との間の電荷のやり
とりを行なうため、A配線13にメイズ(サ−
ジ電圧)が加わつた場合、ゲート破壊を招く欠点
があつた。このため、A配線(外部端子)側に
入力保護回路を設けてサージ破壊を防止すること
が行なわれているが、入力保護回路の付設による
集積度の低下や付加コストの高騰化を招く。
また、従来のダイナミツクRAMは二層電極構
造となつているため、セル領域の面積が増大し、
高密度化には自ずと限界があつた。
更に、従来のダイナミツクRAMは二層電極構
造で、表面の凹凸が激しくために微細パターンの
加工が困難となる。しかも、ワードライン、ビツ
トラインを共にA配線で形成しようとする2層
A配線構造にしなければならない。
〔発明の目的〕
本発明は入力保護回路を設けずにサージ電圧に
よるゲート破壊を防止できると共に、高集積度で
微細パターンの加工が容易なダイナミツクRAM
等の半導体記憶装置を提供しようとするものであ
る。
〔発明の概要〕
本発明は第1導電型の半導体基体の主面に選択
的に第2導電型の半導体領域を設け、この半導体
領域に素子分離領域で分離された島状のセル領域
を設け、このセル領域の表面上に薄い絶縁膜を設
けると共に該絶縁膜上に少なくともキヤパシタ電
極とトランスフアーゲートを兼ねる電極を設け、
かつ前記セル領域表面に互に電気的に分離された
低濃度、高濃度の第1導電型の不純物層を設け、
制御手段により前記半導体領域の電位を変化させ
て前記各不純物層、絶縁膜及び電極からなる
MOSトランスフアートランジスタのスイツチン
グ制御を行なうことによつて、既述した特性を有
する半導体記憶装置を得ることを骨子とするもの
である。
〔発明の実施例〕
以下、本発明をダイナミツクRAMに適用した
例について第2図A〜Cを参照して詳細に説明す
る。
図中の21は例えばn型のシリコン基板であ
り、この基体21には互に隣接した2つのp−ウ
エル領域22,22′が選択的に設けられている。
一方のp−ウエル領域22には列方向(X方向)
に延びる埋込みSiO2からなる素子分離領域23
a……と行方向(Y方向)に延びる埋込みSiO2
からなる素子分離領域23b……とが設けられて
おり、これら素子分離領域23a……,23b…
…によりp−ウエル領域22に複数の島状のセル
領域2411,2412,2413,2421,2422,2
423が形成されている。なお、前記列方向に延び
る素子分離領域23a……は第2図Bに示す如く
底部がp−ウエル領域22の底面(基板21との
界面)より所望距離へだてて上方に位置し、かつ
前記行方向に延びる素子分離領域23b……は同
図Cに示す如く底部がp−ウエル領域22底面に
接している。つまり、前記行方向に延びるセル領
域2411,2421,2412,2422,2413,24
23は夫々共通に接続され、かつ列方向に延びるセ
ル領域2411,2412,2413,2421,2422,
2423は素子分離領域23b……により互に電気
的に分離されることになる。また、前記p−ウエ
ル領域22の一端側には素子分離領域23a…
…,23b……により分離された島状領域251,
252,253が設けられている。これら島状領域
251〜253は素子分離領域23b……により互
に電気的に分離されており、かつ行方向において
前記セル領域2411,2421,2412,2422,
2413,2423と夫々共通に接続されている。更
に、前記他方のp−ウエル領域22′にも前記行
方向に延びる素子分離領域23b……により互に
電気的に分離された島状領域261〜263が形成
されている。
また、前記セル領域2411〜2413、2421〜
2423及び島状領域251〜253、261〜262
表面上には薄い酸化膜27が被覆されている。前
記各セル領域2411〜2413、2421〜2423の
表面には夫々n+型拡散層28……が設けられて
おり、かつこれらn+型拡散層28……の列方向
に両端は行方向に延びる前記素子分離領域23b
……に接している。これらn+型拡散層28……
に対して所望長さ離間した前記各セル領域2411
〜2413,2421〜2423の表面の大部分には
夫々n-型拡散層29……が設けられており、か
つこれらn-型拡散層29……は列方向の両端部
が行方向に延びる素子分離領域23b……に接す
ると共に行方向の一端部が列方向に延びる素子分
離領域23a……に接している。そして、前記各
セル領域2411〜2413、2421〜2423及びそ
の周辺の素子分離領域23a……,23b……の
酸化膜27上にはキヤパシタ電極とトランスフア
ゲートを兼ねる例えば多結晶シリコンからなる電
極30が設けられている。つまり、各セル領域2
411〜2413、2421〜2423において、n-型拡
散層29……上の電極30部分はキヤパシタ電極
として機能し、n-型拡散層29……とn+型拡散
層28……間の領域(チヤンネル領域)上の電極
30部分はトランスフアーゲート電極として機能
する。また、前記p−ウエル領域22の島状領域
251とp−ウエル領域22′の島状261の間の
酸化膜27上には前記電極30と同一工程で形成
された多結晶シリコンからなるゲート電極311
が設けられている。同様に、前記p−ウエル領域
22の島状領域252,253とp−ウエル領域2
2′の島状領域262,263の間には夫々ゲート
電極312,313が設けられている。
更に、前記電極30及びゲート電極311〜3
13を含む全面にはSiO2からなる層間絶縁膜32
が被覆されている。また、前記n+型拡散層28
……の一部に対応する酸化膜27、電極30及び
層間絶縁膜32にはコンタクトホール33……が
開孔されており、かつ該コンタクトホール33…
…側面と多結晶シリコンからなる電極30の間に
は後期A配線と電極30とを絶縁するための酸
化層34……が夫々形成されている。そして前記
層間絶縁膜32上にはコンタクトホール33……
を介して前記セル領域2411〜2413の各n+型拡
散層28……と夫々接続した列方向に延びるA
配線(ビツトライン)351が設けられている。
また、同絶縁膜32上にはコンタクトホール33
を介して前記セル領域2421〜2423の各n+型拡
散層28……と夫々接続した列方向に延びるA
配線(ビツトライン)352が設けられている。
こうした構成により各メモリ領域2411〜241
3、2421〜2423にはメモリセル3611 〜3613 、
3621〜3623 が形成される。また、このメモリ
セルを等価回路で示すと第3図の如くなる。即
ち、図中のTr1は各メモリセルに形成された
MOSトランスフアートランジスタ、Cは電極3
0、n-拡散層29及びこれらの間の酸化膜27
により形成されたキヤパシタである。これらトラ
ンジスタTr1のゲートとキヤパシタCは定電源
VDDに接続されている。前記トランジスタTr1は
ビツトラインBLに接続されている。また、前記
トランジスタTr1にはバツクゲートバイアスを加
えるための外部電源VCCが接続されている。そし
て、トランジスタTr1と外部電源VCCの間にはp
−ウエル領域22,22′、酸化膜27及びゲー
ト電極311,312,313からなるMOSトラン
ジスタTr2が介装され、かつ該トランジスタTr2
のゲートにはワードラインWLが接続されてい
る。
次に、上述したダイナミツクRAMのメモリセ
ルの作用を説明する。
まず、電極30に定電源VDDから例えば1.5Vの
定電圧を印加しかつビツトラインBLからn+型拡
散層28……に所定電圧を加えた状態で、外部電
源VCCからp−ウエル領域22′の各島状領域2
61〜263に例えば−5Vの電圧を印加し、例え
ばワードラインWLよりMOSトランジスタTr2の
ゲート電極311をオンすると、該ゲート電極3
11に対応するp−ウエル領域22の行方向に延
びる島状領域251、セル領域2411,2421は互
に共通接続され、他の島状領域252,253、セ
ル領域2412,2413,2422,2423に対して
は電気的に絶縁されているため、前記島状領域2
51を介して前記セル領域2412,2421のみに−
5Vの電圧が加えられる。このようにセル領域2
412,2421に−5Vの電圧が印加されると、バツ
クゲートバイアンス効果により、同セル領域24
12,2421におけるn-型拡散層29、n+型拡散層
28、酸化膜27及び前記拡散層29,28間上
の電極30部分によつて構成されるMOSトラン
スフアートランジスタのしきい値電圧(VTh)が
上がるため、同トランジスタはオフする。一方、
他のセル領域2412,2413,2422,2423の
電圧は0Vであるため、これらセル領域のMOSト
ランスフアートランジスタはオンする。
次に、ダイナミツクRAMの書き込み、読み出
し等を説明する。
() 非選択
p−ウエル領域22′の各島状領域261〜26
3に外部電源VCCから−5Vを加え電極30に定電
源VDDから例えば1.5Vの電圧を加えた状態で、ゲ
ート電極311〜313を有する各MOSトランジ
スタTr2をオンさせ、全てのセル領域2411〜2
413、2421〜2423に−5Vの電圧を印加してそ
れらメモリセル3611 〜3613 ,3621 〜3623
MOSトランスフアトランジスタTr1をオフさせ
る。
() 書き込み
p−ウエル領域22′、電極30に同様な電圧
を加え、かつビツトライン351(BL)を選択し
て所定電圧をメモリセル3611 ,3612 ,3613
の各n+型拡散層28……に印加した状態で、ワ
ードラインWLを介してゲート電極311を有す
るMOSトランジスタTr2でオフし、行方向に延
びるセル領域2411,2421の電圧を0Vにするこ
とにより、メモリセル3611 の番地選択がなさ
れ、そのトランジスタTr1がオンしてキヤパシタ
Cに電荷が蓄積される。この後、ゲート電極31
1を有するトランジスタTr2をオンさせ、メモリ
セル3611 のトランジスタTr1をオフさせる。
() 読み出し
p−ウエル領域22′、電極30に同様な電圧
を加え、かつビツトライン351(BL)を選択し
て所定電圧をメモリセル3611 ,3612 ,3613
の各n+型拡散層28……に印加した状態で、ワ
ードラインWLを介してゲート電極311を有す
るMOSトランジスタTr2をオフし、同様にセル
領域2411,2421の電圧をOVにすると、メモ
リセル3611 の番地選択がなされ、そのトランジ
スタTr1がオンしてキヤパシタCに蓄積された電
荷がn+型拡散層28に移行し、ビツトライン3
51(BL)が高い電圧“1”の信号が出力され
る。また、同様な条件でワードラインWLを介し
てゲート電極312を有するMOSトランジスタ
Tr2をオフし、行方向に延びるセル領域2412,
2422の電圧をOVにすることにより、メモリセ
ル3612 の番地選択がなされ、そのトランジスタ
Tr1がオンするが、同セル3612 のキヤパシタC
には電荷が蓄積されていないため、ビツトライン
351(BL)は低電圧の“0”の信号が出力され
る。
したがつて、キヤパシタ電極とトランスフアー
ゲートを兼ねる電極への電圧を固定した状態で外
部電圧からウエル領域の電圧を変化させることに
より、MOSトランスフアートランジスタのスイ
ツチング制御を行なうことができるため、外部電
圧にサージ電圧を加わつても、そのサージ電圧は
MOSトランスフアートランジスタのキヤパシタ
のみならず、ウエル領域と基板間、ウエル領域と
n-型拡散層間及びウエル領域とn+型拡散層の
夫々のキヤパシタで分割され、ゲート破壊を防止
できる。その結果、入力保護回路を省略できるた
め、高信頼性で高集積度のダイナミツクRAMを
得ることができる。
また、従来ではキヤパシタ電極とトランスフア
ーゲート電極の2層構造であるのに対し、本発明
ではそれらを兼ねた1層の電極で済み、かつA
配線も一層のみで済むため、表面の平坦性に優
れ、微細加工が可能となる。しかも、同様な理由
でA配線の段切れを著しく少なくでき、信頼性
の向上、歩留りの向上を達成できる。
さらに、キヤパシタ電極とトランスフアーゲー
ト電極を共通化できるため、セル領域の面積を大
巾に縮小でき、集積度を飛躍的に向上できる。
なお、上記実施例ではキヤパシタ電極とトラン
スフアーゲート電極を兼ねる電極下に一様な厚さ
の酸化膜を形成したが、これに限定されない。例
えば、第4図に示す如くキヤパシタ領域となる電
極30部分の下に薄い酸化膜37、トランスフア
ーゲート領域となる電極30部分の下にそれより
厚い酸化膜37′を、夫々設けた構造にしてもよ
い。このような構成によれば蓄積用キヤパシタの
容量を一層大きくできると共に、MOSトランス
フアートランジスタの信頼性も向上できる。
上記実施例ではn+型拡散層と接続するビツト
ラインをA配線で形成したが、多結晶シリコン
からなる電極の形成と同一工程で同材質の配線
(ビツトライン)を形成してもよい。このような
構造にすれば、表面の平坦性を一層向上できる。
上記実施例ではp−ウエル領域への電圧供給制
御をMOS構造のトランジスタを用いて行なつた
が、これに限定されない。例えば、第5図に示す
如くp−ウエル領域22の端部付近の表面にn+
型接合領域38と、この領域38に接するゲート
電極39とからなる接合形MOS FETを設け、
このFETによる空乏層40の拡がりによりp−
ウエル領域22への電圧供給制御を行なつてもよ
い。
〔発明の効果〕
以上詳述した如く、本発明によれば入力保護回
路を設けずにサージ電圧によるゲート破壊を防止
できると共に、微細パターンの加工が容易で、A
配線などの段切れを防止でき、更にセル領域の
面積を大巾に縮小した高信頼性、高集積度のダイ
ナミツクRAM等の半導体記憶装置を提供でき
る。 DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Technical Field of the Invention] The present invention relates to semiconductor memory devices, and particularly to improvements in dynamic RAM. [Technical Background of the Invention] A conventional dynamic RAM has a two-layer electrode structure as shown in FIG. That is, 1 in the figure is p
The main surface of this substrate 1 has an island-shaped cell region 3 separated by a field oxide film 2.
is formed. A capacitor electrode 4 made of, for example, polycrystalline silicon is provided in a portion extending from the surface of the cell region 3 to the field oxide film 2 via a thin oxide film 5 formed on the same surface.
On the surface of the cell region 3 under this capacitor electrode 4,
An n - type diffusion layer 6 is provided. Further, an n + -type diffusion layer 7 is provided on the surface of the cell region 3 at a desired distance from the n - -type diffusion layer 6 . Furthermore, 8 in the figure is a transfer gate electrode made of, for example, polycrystalline silicon, and this gate electrode 8 is partially formed by the gate oxide formed between the n - type diffusion layer 6 and the n + type diffusion layer 7. The cell area 3 through the membrane 9
It is located on the surface, and the other end extends onto the capacitor electrode 4 via the oxide film 10. The entire surface including the transfer gate electrode 8 is covered with an interlayer insulating film 11. On this interlayer insulating film 11, an A wiring 12 connected to the capacitor electrode 4 through a contact hole, and an A wiring 13 as a word line connected to the transfer gate electrode 8 through a contact hole are provided. . [Problems in the Background Art] However, in the above-mentioned dynamic RAM, voltage is applied to the transfer gate electrode 8 from the A wiring 13, and the voltage n - under the capacitor electrode 4 is
In order to exchange charges between the type diffusion layer 6 and the n + type diffusion layer 7, a maze (surcharge) is provided in the A wiring 13.
There was a drawback that if high voltage (voltage) was applied, the gate would be destroyed. For this reason, an input protection circuit is provided on the A wiring (external terminal) side to prevent surge damage, but the addition of the input protection circuit causes a decrease in the degree of integration and an increase in additional costs. In addition, because conventional dynamic RAM has a two-layer electrode structure, the area of the cell area increases.
There were naturally limits to increasing density. Furthermore, conventional dynamic RAM has a two-layer electrode structure, and its surface is extremely uneven, making it difficult to process fine patterns. Moreover, a two-layer A wiring structure is required in which both the word line and the bit line are formed of A wiring. [Object of the Invention] The present invention provides a dynamic RAM that can prevent gate breakdown due to surge voltage without providing an input protection circuit, and that is highly integrated and easy to process fine patterns.
The present invention aims to provide a semiconductor memory device such as the following. [Summary of the Invention] The present invention provides a method of selectively providing a semiconductor region of a second conductivity type on the main surface of a semiconductor substrate of a first conductivity type, and providing an island-shaped cell region separated by an element isolation region in this semiconductor region. , a thin insulating film is provided on the surface of the cell region, and an electrode serving as at least a capacitor electrode and a transfer gate is provided on the insulating film,
and providing a first conductivity type impurity layer with a low concentration and a high concentration electrically isolated from each other on the surface of the cell region,
The potential of the semiconductor region is changed by a control means, and the semiconductor region is composed of the impurity layer, the insulating film, and the electrode.
The main idea is to obtain a semiconductor memory device having the above-mentioned characteristics by controlling switching of MOS transfer transistors. [Embodiments of the Invention] Hereinafter, an example in which the present invention is applied to a dynamic RAM will be described in detail with reference to FIGS. 2A to 2C. Reference numeral 21 in the figure is, for example, an n-type silicon substrate, and this base body 21 is selectively provided with two mutually adjacent p-well regions 22 and 22'.
One p-well region 22 has a column direction (X direction).
An element isolation region 23 made of buried SiO 2 extending to
Embedded SiO 2 extending in the row direction (Y direction) as a...
Element isolation regions 23b... consisting of element isolation regions 23a..., 23b... are provided.
... , a plurality of island-shaped cell regions 24 11 , 24 12 , 24 13 , 24 21 , 24 22 , 2 in the p-well region 22
4 23 is formed. As shown in FIG. 2B, the element isolation regions 23a extending in the column direction are located above the bottom surface of the p-well region 22 (interface with the substrate 21) by a desired distance, and The element isolation regions 23b extending in the direction have their bottoms in contact with the bottom surface of the p-well region 22, as shown in FIG. That is, the cell regions 24 11 , 24 21 , 24 12 , 24 22 , 24 13 , 24 extending in the row direction
Cell regions 24 11 , 24 12 , 24 13 , 24 21 , 24 22 , 23 are commonly connected and extend in the column direction.
24 23 are electrically isolated from each other by element isolation regions 23b... Further, on one end side of the p-well region 22, an element isolation region 23a...
..., 23b..., island-like regions 25 1 ,
25 2 and 25 3 are provided. These island regions 25 1 to 25 3 are electrically isolated from each other by element isolation regions 23b .
24 13 and 24 23 , respectively. Further, in the other p-well region 22', island regions 26 1 to 26 3 are formed which are electrically isolated from each other by the element isolation regions 23b extending in the row direction. Further, the cell areas 24 11 to 24 13 and 24 21 to
24 23 and island-like regions 25 1 to 25 3 , 26 1 to 26 2
A thin oxide film 27 is coated on the surface. N + type diffusion layers 28 are provided on the surfaces of each of the cell regions 24 11 to 24 13 and 24 21 to 24 23 , and both ends of these n + type diffusion layers 28 in the column direction are The element isolation region 23b extending in the row direction
It is in contact with... These n + type diffusion layers 28...
Each of the cell regions 24 11 is spaced a desired length from the cell region 24
~24 13 , 24 21 ~ 24 23 are provided with n - type diffusion layers 29 on most of their surfaces, and both ends of these n - type diffusion layers 29 in the column direction extend in the row direction. It is in contact with the element isolation regions 23b extending in the column direction, and one end in the row direction is in contact with the element isolation regions 23a extending in the column direction. Then, on the oxide film 27 of each of the cell regions 24 11 to 24 13 , 24 21 to 24 23 and the surrounding element isolation regions 23 a . . . , 23 b . An electrode 30 is provided. In other words, each cell area 2
In 4 11 to 24 13 and 24 21 to 24 23 , the portion of the electrode 30 above the n - type diffusion layer 29... functions as a capacitor electrode, and the n - type diffusion layer 29... and the n + type diffusion layer 28... A portion of the electrode 30 on the region in between (channel region) functions as a transfer gate electrode. Further, on the oxide film 27 between the island-like region 25 1 of the p-well region 22 and the island-like region 26 1 of the p-well region 22', a polycrystalline silicon film formed in the same process as the electrode 30 is formed. Gate electrode 31 1
is provided. Similarly, the island regions 25 2 and 25 3 of the p-well region 22 and the p-well region 2
Gate electrodes 31 2 and 31 3 are provided between the island-like regions 26 2 and 26 3 of 2', respectively. Furthermore, the electrode 30 and gate electrodes 31 1 to 3
An interlayer insulating film 32 made of SiO 2 is provided on the entire surface including 1 3 .
is covered. Further, the n + type diffusion layer 28
A contact hole 33... is opened in the oxide film 27, electrode 30, and interlayer insulating film 32 corresponding to a part of..., and the contact hole 33...
An oxide layer 34 for insulating the later A wiring and the electrode 30 is formed between the side surface and the electrode 30 made of polycrystalline silicon. A contact hole 33 is formed on the interlayer insulating film 32...
A extending in the column direction and connected to each n + type diffusion layer 28 of the cell regions 24 11 to 24 13 via the
A wiring (bit line) 351 is provided.
Further, a contact hole 33 is formed on the same insulating film 32.
A extending in the column direction and connected to each of the n + type diffusion layers 28 of the cell regions 24 21 to 24 23 through the
A wiring (bit line) 352 is provided.
With this configuration, each memory area 24 11 to 24 1
3 and 24 21 to 24 23 have memory cells 36 11 to 36 13 ,
36 21 to 36 23 are formed. Further, an equivalent circuit diagram of this memory cell is shown in FIG. That is, Tr 1 in the figure is formed in each memory cell.
MOS transfer transistor, C is electrode 3
0, n -diffusion layer 29 and oxide film 27 between them
It is a capacitor formed by The gate of these transistors Tr 1 and capacitor C are constant power supplies.
Connected to V DD . Said transistor Tr1 is connected to the bit line BL. Further, an external power supply V CC is connected to the transistor Tr 1 for applying a back gate bias. And there is p between transistor Tr 1 and external power supply V CC
- A MOS transistor Tr 2 consisting of well regions 22, 22', an oxide film 27, and gate electrodes 31 1 , 31 2 , 31 3 is interposed, and the transistor Tr 2
A word line WL is connected to the gate of the word line WL. Next, the operation of the memory cell of the above-mentioned dynamic RAM will be explained. First, a constant voltage of, for example, 1.5V is applied from the constant power source V DD to the electrode 30, and a predetermined voltage is applied from the bit line BL to the n + type diffusion layer 28 . ’ each island region 2
For example, when a voltage of -5V is applied to 6 1 to 26 3 and the gate electrode 31 1 of the MOS transistor Tr 2 is turned on from the word line WL, the gate electrode 3
The island region 25 1 and cell regions 24 11 and 24 21 extending in the row direction of the p-well region 22 corresponding to 1 1 are commonly connected to each other, and the other island regions 25 2 and 25 3 and cell region 24 12 , 24 13 , 24 22 , and 24 23 , the island-shaped region 2
5 1 only to the cell areas 24 12 and 24 21 -
A voltage of 5V is applied. In this way, cell area 2
When a voltage of -5V is applied to 4 12 and 24 21 , the same cell region 24
12 , 24 21 Threshold voltage of the MOS transfer transistor constituted by the n - type diffusion layer 29, the n + type diffusion layer 28, the oxide film 27, and the electrode 30 portion between the diffusion layers 29 and 28 (V Th ) increases, so the transistor is turned off. on the other hand,
Since the voltages in the other cell regions 24 12 , 24 13 , 24 22 , and 24 23 are 0V, the MOS transfer transistors in these cell regions are turned on. Next, writing, reading, etc. of the dynamic RAM will be explained. () Unselected Each island region 26 1 to 26 of the p-well region 22'
3 is applied with -5V from the external power supply V CC and a voltage of, for example, 1.5V is applied to the electrode 30 from the constant power supply V DD , each MOS transistor Tr 2 having the gate electrodes 31 1 to 31 3 is turned on, and all MOS transistors Tr 2 are turned on. Cell area 24 11 ~2
By applying a voltage of -5V to 4 13 , 24 21 to 24 23 , these memory cells 36 11 to 36 13 , 36 21 to 36 23
Turn off MOS transfer transistor Tr 1 . () Writing Apply similar voltages to the p-well region 22' and electrode 30, select the bit line 35 1 (BL), and apply a predetermined voltage to the memory cells 36 11 , 36 12 , 36 13
is applied to each n + type diffusion layer 28..., the MOS transistor Tr 2 having the gate electrode 31 1 is turned off via the word line WL, and the voltage of the cell regions 24 11 , 24 21 extending in the row direction is turned off. By setting it to 0V, the address of the memory cell 3611 is selected, its transistor Tr1 is turned on, and charges are accumulated in the capacitor C. After this, the gate electrode 31
The transistor Tr 2 having a value of 1 is turned on, and the transistor Tr 1 of the memory cell 36 11 is turned off. () Read Apply a similar voltage to the p-well region 22' and electrode 30, select the bit line 35 1 (BL), and apply a predetermined voltage to the memory cells 36 11 , 36 12 , 36 13
is applied to each n + type diffusion layer 28..., the MOS transistor Tr 2 having the gate electrode 31 1 is turned off via the word line WL, and the voltage of the cell regions 24 11 and 24 21 is similarly set to OV. Then, the address of the memory cell 3611 is selected, the transistor Tr1 is turned on, and the charge accumulated in the capacitor C is transferred to the n + type diffusion layer 28, and the bit line 3611 is selected.
5 1 (BL) outputs a high voltage “1” signal. Also, under similar conditions, a MOS transistor with a gate electrode 31 2 is connected via the word line WL.
Tr 2 is turned off and the cell area 24 12 extending in the row direction is
By setting the voltage of 24 to 22 to OV, the address of memory cell 36 to 12 is selected and its transistor is
Tr 1 turns on, but capacitor C of cell 36 12
Since no charge is stored in the bit line 35 1 (BL), a low voltage "0" signal is output. Therefore, switching control of the MOS transfer transistor can be performed by changing the voltage in the well region from the external voltage while fixing the voltage to the electrode that serves as the capacitor electrode and the transfer gate. Even if a surge voltage is applied to
Not only the capacitor of MOS transfer transistor, but also between the well region and the substrate, and between the well region and the substrate.
It is divided by the capacitors between the n - type diffusion layers and between the well region and the n + type diffusion layer, thereby preventing gate breakdown. As a result, since the input protection circuit can be omitted, a highly reliable and highly integrated dynamic RAM can be obtained. Furthermore, whereas the conventional structure has a two-layer structure consisting of a capacitor electrode and a transfer gate electrode, the present invention requires only one layer of electrode that also serves as the capacitor electrode and the transfer gate electrode.
Since only one layer of wiring is required, the surface has excellent flatness and microfabrication is possible. Moreover, for the same reason, disconnections in the A wiring can be significantly reduced, and reliability and yield can be improved. Furthermore, since the capacitor electrode and the transfer gate electrode can be shared, the area of the cell region can be greatly reduced, and the degree of integration can be dramatically improved. In the above embodiment, an oxide film having a uniform thickness was formed under the electrode serving as both the capacitor electrode and the transfer gate electrode, but the present invention is not limited thereto. For example, as shown in FIG. 4, a thin oxide film 37 is provided under a portion of the electrode 30 that becomes a capacitor region, and a thicker oxide film 37' is provided under a portion of the electrode 30 that becomes a transfer gate region. Good too. With such a configuration, the capacity of the storage capacitor can be further increased, and the reliability of the MOS transfer transistor can also be improved. In the above embodiment, the bit line connected to the n + -type diffusion layer was formed using the A wiring, but the wiring (bit line) made of the same material may be formed in the same step as forming the electrode made of polycrystalline silicon. With such a structure, the surface flatness can be further improved. In the above embodiment, the voltage supply to the p-well region is controlled using a transistor having a MOS structure, but the present invention is not limited thereto. For example, as shown in FIG. 5, n +
A junction type MOS FET consisting of a type junction region 38 and a gate electrode 39 in contact with this region 38 is provided,
Due to the expansion of the depletion layer 40 due to this FET, p-
The voltage supply to the well region 22 may also be controlled. [Effects of the Invention] As detailed above, according to the present invention, gate destruction due to surge voltage can be prevented without providing an input protection circuit, and fine pattern processing is easy.
It is possible to provide a highly reliable, highly integrated semiconductor memory device such as a dynamic RAM that can prevent disconnection of wiring, etc., and further reduce the area of the cell region to a large extent.
第1図は従来の二層電極構造のダイナミツク
RAMのメモリセルを示す断面図、第2図Aは本
発明の一実施例を示すダイナミツクRAMのメモ
リセルの平面図、同図Bは同図AのB−B線に沿
う断面図、同図Cは同図AのC−C線に沿う断面
図、第3図は第2図A〜Cのメモリセルの等価回
路図、第4図,第5図は夫々本発明の他の実施例
を示すダイナミツクRAMのメモリセルの要部断
面図である。
21……n型シリコン基板、22,22′……
p−ウエル領域、23a,23b……埋込み素子
分離領域、2411〜2413,2421〜2423……
セル領域、251〜253,261,263……島状
領域、27,37,37′……酸化膜、28……
n+型拡散層、29……n-型拡散層、30……電
極、311〜313,39……ゲート電極、35…
…A配線(ビツトライン)、3611 〜3613 ,
3621〜3623 ……メモリセル、38……n+型接
合領域、Tr1……MOSトランスフアートランジ
スタ、Tr2……MOSトランジスタ、C……キヤ
パシタ、BL……ビツトライン、WL……ワード
ライン。
Figure 1 shows the dynamics of the conventional two-layer electrode structure.
2A is a plan view of a dynamic RAM memory cell showing an embodiment of the present invention; FIG. 2B is a sectional view taken along line BB in FIG. 2A; FIG. 3 is an equivalent circuit diagram of the memory cells shown in FIGS. 2A to 2C, and FIGS. 4 and 5 show other embodiments of the present invention, respectively. FIG. 2 is a cross-sectional view of a main part of a memory cell of the dynamic RAM shown in FIG. 21...n-type silicon substrate, 22, 22'...
P-well region, 23a, 23b...Buried element isolation region, 2411 to 2413 , 2421 to 2423 ...
Cell region, 25 1 to 25 3 , 26 1 , 26 3 ... Island region, 27, 37, 37' ... Oxide film, 28 ...
n + type diffusion layer, 29... n - type diffusion layer, 30... electrode, 31 1 to 31 3 , 39... gate electrode, 35...
...A wiring (bit line), 36 11 to 36 13 ,
36 21 to 36 23 ... memory cell, 38 ... n + type junction region, Tr 1 ... MOS transfer transistor, Tr 2 ... MOS transistor, C ... capacitor, BL ... bit line, WL ... word line .
Claims (1)
けられた第2導電型の半導体領域と、この半導体
領域に設けられた素子分離領域と、この素子分離
領域で分離された島状のセル領域の表面上に形成
された薄い絶縁膜と、この薄い絶縁膜上に少なく
とも設けられたキヤパシタ電極とトランスフアー
ゲートを兼ねる電極と、前記セル領域の表面に設
けられた高濃度の第1導電型の不純物層と、この
不純物層に対して所望長さ離間した前記セル領域
表面の大部分に設けられた低濃度の第1導電型の
不純物層と、前記半導体領域の電位を変化させて
前記各不純物層、絶縁膜及び電極により形成され
たMOSトランスフアートランジスタのスイツチ
ングを制御する制御手段とを具備したことを特徴
とする半導体記憶装置。 2 島状のセル領域が行方向及び列方向に配列さ
れていると共に、行方向又は列方向に共通に接続
され、行方向又は列方向に延びる半導体領域の電
位を変化させることによつて行方向又は列方向の
セル領域を選択することを特徴とする特許請求の
範囲第1項記載の半導体記憶装置。[Claims] 1. A semiconductor region of a second conductivity type selectively provided on the main surface of a semiconductor substrate of a first conductivity type, an element isolation region provided in this semiconductor region, and an element isolation region provided in this element isolation region. a thin insulating film formed on the surface of the separated island-shaped cell region; an electrode serving as at least a capacitor electrode and a transfer gate provided on the thin insulating film; and an electrode provided on the surface of the cell region. a highly-concentrated impurity layer of a first conductivity type; a low-concentration impurity layer of a first conductivity type provided on most of the surface of the cell region spaced apart from the impurity layer by a desired length; 1. A semiconductor memory device comprising: control means for controlling switching of a MOS transfer transistor formed by each of the impurity layers, an insulating film, and an electrode by changing a potential. 2 Island-shaped cell regions are arranged in the row and column directions, are commonly connected in the row or column direction, and are connected in common in the row or column direction, by changing the potential of the semiconductor region extending in the row or column direction. 2. The semiconductor memory device according to claim 1, wherein a cell area in a column direction is selected.
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP58149058A JPS6041255A (en) | 1983-08-15 | 1983-08-15 | Semiconductor memory device |
US06/630,830 US4872042A (en) | 1983-07-20 | 1984-07-13 | Semiconductor device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP58149058A JPS6041255A (en) | 1983-08-15 | 1983-08-15 | Semiconductor memory device |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS6041255A JPS6041255A (en) | 1985-03-04 |
JPH0427708B2 true JPH0427708B2 (en) | 1992-05-12 |
Family
ID=15466745
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP58149058A Granted JPS6041255A (en) | 1983-07-20 | 1983-08-15 | Semiconductor memory device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS6041255A (en) |
-
1983
- 1983-08-15 JP JP58149058A patent/JPS6041255A/en active Granted
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPS6041255A (en) | 1985-03-04 |
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