JPS6011813B2 - semiconductor memory device - Google Patents
semiconductor memory deviceInfo
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- JPS6011813B2 JPS6011813B2 JP55127226A JP12722680A JPS6011813B2 JP S6011813 B2 JPS6011813 B2 JP S6011813B2 JP 55127226 A JP55127226 A JP 55127226A JP 12722680 A JP12722680 A JP 12722680A JP S6011813 B2 JPS6011813 B2 JP S6011813B2
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Classifications
-
- 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
Landscapes
- Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
- Semiconductor Memories (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は半導体メモリ菱層に関し、特にMIS(Met
al一1船ulator一Semico他比tor)容
量素子とスイッチングMISFET(絶縁ゲート型亀界
効果トランジスタ)とからなる1トランジスタ(TRS
)型メモリ・セルを対象とする。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a semiconductor memory diamond layer, and in particular to a semiconductor memory layer (MIS).
One transistor (TRS) consisting of a capacitive element and a switching MISFET (insulated gate turtle field effect transistor)
) type memory cells.
ITRS型メモリ・セルは記憶手段とての肌S容量素子
と、貫き込み、読み母し用のスイッチング手段としての
MISFETとにより構成されるものである。The ITRS type memory cell is composed of an S capacitive element as a storage means and a MISFET as a switching means for penetrating and reading.
このメモリ・セルは半導体集積回路で構成されるところ
より、メモリ・セルの占有面積を小さくして、集積度の
向上を図ることが望ましい。したがって、本発明の目的
とするところは、ITRS型メモリ・セルのセル面積を
4・さくして集簿度の向上を図った半導体メモリ装置を
提供することにある。Since this memory cell is constructed from a semiconductor integrated circuit, it is desirable to reduce the area occupied by the memory cell and improve the degree of integration. Therefore, it is an object of the present invention to provide a semiconductor memory device in which the cell area of an ITRS type memory cell is reduced by 4.0 mm, thereby improving the number of memory cells.
上記目的を達成するための本発明の基本的構成は、第1
導亀型を有する半導体内表面部に選択的に形成された第
1導鰭型に対して反対の第2導電型を示す半導体領域を
はさむように互いに対向し、かつ、上記半導体領域とは
離間して形成された第1、第2容量素子と、少くともそ
の一部が上記容量素子における一方の電極として上記半
導体上に形成された第1の導肉体層と、上記半導体領域
と上記第1、第2容量素子間の上記半導体上に形成され
、少くなくともその一部が第1、第2スイッチングMI
SFETのゲート電極として用いられる第2の導電体層
とから成り、上記第1の導図体層と第2の導鰭体層とは
互いに絶縁された状態で少〈なくともその一部が互いに
重なっていることを特徴とするものである。The basic structure of the present invention for achieving the above object is as follows:
facing each other so as to sandwich a semiconductor region exhibiting a second conductivity type opposite to the first conduction fin type selectively formed on the inner surface of the semiconductor having a conduction turtle type, and spaced apart from the semiconductor region; a first conductive layer formed on the semiconductor, at least a part of which serves as one electrode in the capacitive element, a first conductive layer formed on the semiconductor region, and a first conductive layer formed on the semiconductor region; , formed on the semiconductor between the second capacitive elements, at least a part of which is connected to the first and second switching MI
and a second conductor layer used as a gate electrode of the SFET, and the first conductor layer and the second conductor fin layer are insulated from each other and at least partially overlap each other. It is characterized by the fact that
以下、実施例にそって図面を参照し、本発明を具体的に
説明する。Hereinafter, the present invention will be specifically explained with reference to the drawings along with examples.
第1図a〜eおよび第2図は本発明の一例を説明するた
めの製造工程断面図である。FIGS. 1A to 1E and FIGS. 2A and 2B are cross-sectional views of manufacturing steps for explaining an example of the present invention.
本発明においては、ITRS型メモリ・セルのセル面積
を小さくするため、スイッチング素子としてCCD(電
荷結合素子)の嫁理を利用したMISFETを用いるも
のである。具体的には同図に示すような製造工程により
メモリ・セルを形成する。【aー n−型半導体基板1
上にフィールド絶縁膜となるSi02膜2を形成する。
‘bー スィッチング肌SFETおよびMIS容量素子
を形成すべき半導体領域上のSi02膜2を選択的に除
去し、然る後ゲート絶縁膜となるべき薄いSi02膜2
′を形成する。In the present invention, in order to reduce the cell area of the ITRS type memory cell, a MISFET using the coupling principle of a CCD (charge coupled device) is used as a switching element. Specifically, a memory cell is formed by the manufacturing process shown in the figure. [a-n-type semiconductor substrate 1
A Si02 film 2 serving as a field insulating film is formed thereon.
'b - Selectively remove the Si02 film 2 on the semiconductor region where the switching skin SFET and MIS capacitive element are to be formed, and then thin Si02 film 2 which will become the gate insulating film.
′ is formed.
‘c} 上藷Si02膜2′のうち、互いに対向させて
形成するスイッチングMISFETの共通領域、例えば
共通のソース(ビットラインに接続されるべき領域)を
形成すべき半導体領域上のSi02膜2′を選択的に除
去する。'c} Of the upper Si02 film 2', the Si02 film 2' on a common region of switching MISFETs formed facing each other, for example, a semiconductor region where a common source (region to be connected to a bit line) is to be formed. selectively remove.
‘d’多結晶シリコン層3を上記基体表面のMIS容量
のゲート電極およびビットラインとなるべき部分に選択
的に形成する。A 'd' polycrystalline silicon layer 3 is selectively formed on the surface of the substrate at the portions that are to become the gate electrodes and bit lines of the MIS capacitor.
このとき、ビットラインとなるべき多結晶シリコン層3
は、スイッチングMISFETのソース領域となるべき
部分において基板1表面と直接接続されるものとなる。
【c} 半導体不純物(例えばホウ素)をディポジショ
ンし、多結晶シリコン層3を導体化する。At this time, the polycrystalline silicon layer 3 to become the bit line
is directly connected to the surface of the substrate 1 in the portion that is to become the source region of the switching MISFET.
[c} A semiconductor impurity (for example, boron) is deposited to make the polycrystalline silicon layer 3 conductive.
次に熱処理によって上記MISFETのソース領域4を
拡散形成するとともに、導電性多結晶シリコン3′の表
面に絶縁性を有する多結晶シリコン熱酸化膜3″を形成
する。然る後、第2図に示すように、上記多結晶シリコ
ン熱酸化膜3″を介して上記同様な導鰭性多結晶シリコ
ン層によるMISFETのゲート電極5を上記MIS容
量素子のゲート電極3′およびソース領域4にオーバー
ラップするように選択的に形成する。Next, by heat treatment, the source region 4 of the MISFET is diffused and an insulating polycrystalline silicon thermal oxide film 3'' is formed on the surface of the conductive polycrystalline silicon 3'. As shown, the gate electrode 5 of the MISFET made of the same guiding fin polycrystalline silicon layer is overlapped with the gate electrode 3' and source region 4 of the MIS capacitive element via the polycrystalline silicon thermal oxide film 3''. selectively formed.
次に、ワードラインを構成するアルミニウム配線届を上
記MISFETゲートと接続するように形成し、表面保
護のための斑G膜を形成する(図示せず)。なお、同図
においては2ビット分のメモリ・セルの断面図を示すも
のである。以上説明したITRS型メモリ・セルにおい
ては、肌S容量素子を構成するゲ‐ト電極は常時所定の
電源電圧が印加され、このゲート電極直下の半導体領域
は空乏層化されているものである。Next, an aluminum wiring line constituting a word line is formed so as to be connected to the MISFET gate, and a patchy G film for surface protection is formed (not shown). Note that this figure shows a cross-sectional view of a memory cell for 2 bits. In the ITRS type memory cell described above, a predetermined power supply voltage is always applied to the gate electrode constituting the skin S capacitive element, and the semiconductor region directly under the gate electrode is made into a depletion layer.
したがって、本発明のようにスイッチング肌SFETの
一方の領域、例えばドレィン(MIS容量素子に接続さ
れるべき領域)を省略するものとしても、肌S容量素子
のゲート電極とMISFETのゲート電極との間隔が絶
縁膜の膜厚である1000A〜2000A程度しか離れ
ていないことにより、両者のゲート電極による空乏層の
拡がりが互いに重なり合うため、上記ドレィン領域がな
くともキャリアの伝達を行なうことができ、スイッチン
グ素子として作用する。Therefore, even if one region of the switching SFET, for example, the drain (region to be connected to the MIS capacitor) is omitted as in the present invention, the distance between the gate electrode of the skin S capacitor and the gate electrode of the MISFET is Since the distance between the two gate electrodes is only about 1000 to 2000 A, which is the thickness of the insulating film, the spread of the depletion layer by both gate electrodes overlaps with each other, so carriers can be transferred even without the drain region, and the switching element It acts as.
このことは、CCD(電荷結合素子)の動作原理と同様
のものであることより容易に理解されよう。すなわち、
本発明によれば、上記絶縁膜の膜厚を制御することによ
って容易にメモリ・セルとしての機能をもたらすことが
できる。以上のことより、本発明に係るメモリ・セルの
パターンは、MIS容量素子のゲート電極と肌SFET
のゲート電極とが別工程で形成されるため第3図に示す
ように、それらゲート電極をオーバーラップしてスイッ
チングMISFETのドレィン領域を省略できる。This can be easily understood from the fact that it is similar to the operating principle of a CCD (charge coupled device). That is,
According to the present invention, the function as a memory cell can be easily provided by controlling the thickness of the insulating film. From the above, the memory cell pattern according to the present invention has the gate electrode of the MIS capacitive element and the skin SFET.
Since the gate electrodes are formed in separate steps, as shown in FIG. 3, these gate electrodes can be overlapped and the drain region of the switching MISFET can be omitted.
それゆえ、第4図に示すような肌S容量素子のゲート電
極3′とMISFETのゲ−ト電極5とが一つの導電性
多結晶シリコン層のパターニングによって形成されてい
る従来のメモリ・セルに比して賜らかなようにその占有
面積力ミ4・さくできる。なお、第3図において、6は
アルミニウム配線により構成されたワードラインであり
、C,,C2はワードラインとMISFETのゲート鰭
極との接続点である。また、第4図において、ビットラ
インは拡散層により構成されるものであるのに対し、第
3図に示すように本発明に係るビットラインは導電性多
結晶シリコン層で構成している。このためビットライン
の寄生容量が小さくできるため、次式‘1’から明らか
なように出力検出レベルAVが大きくとれる。△V=;
善三Q……‘・1
ここで、CsはMIS容量素子の容量値であり、Coは
ビットラインの寄生容量の容量値であり、Qは蓄積電荷
量である。Therefore, in a conventional memory cell in which the gate electrode 3' of the skin S capacitor element and the gate electrode 5 of the MISFET are formed by patterning a single conductive polycrystalline silicon layer as shown in FIG. In comparison, the area it occupies can be reduced as much as 4 times. In FIG. 3, 6 is a word line made of aluminum wiring, and C, C2 are connection points between the word line and the gate fin pole of the MISFET. Further, in FIG. 4, the bit line is made up of a diffusion layer, whereas, as shown in FIG. 3, the bit line according to the present invention is made up of a conductive polycrystalline silicon layer. Therefore, the parasitic capacitance of the bit line can be reduced, so that the output detection level AV can be increased as is clear from the following equation '1'. △V=;
Zenzo Q...'·1 Here, Cs is the capacitance value of the MIS capacitive element, Co is the capacitance value of the parasitic capacitance of the bit line, and Q is the amount of accumulated charge.
このことより、1つのビットラインに接続できるメモリ
・セルの数を多くすることができるから、上記集積度の
向上と合いまって大記憶容量化が図れる。上記構成にお
いては、ソース領域4上にそれと接して多結晶シリコン
3′が形成されているので、ソース領域4の深さそれ自
体を小さくすることが容易となる。As a result, the number of memory cells that can be connected to one bit line can be increased, so that together with the above-described improvement in the degree of integration, a large storage capacity can be achieved. In the above structure, since the polycrystalline silicon 3' is formed on and in contact with the source region 4, the depth of the source region 4 itself can be easily reduced.
ソース領域4の深さを小さくすることができることによ
ってソース領域4と半導体基板1との間の接合面積を小
さくさせることができ、接合容量を小さくさせることが
できる。その結果、上記と同様に検出レベル△Vを大き
くとることができる。本発明は前記実施例に限定されず
種々の実施形態を探ることができる。By reducing the depth of the source region 4, the junction area between the source region 4 and the semiconductor substrate 1 can be reduced, and the junction capacitance can be reduced. As a result, the detection level ΔV can be increased similarly to the above. The invention is not limited to the embodiments described above, but can explore various embodiments.
例えば、MISFETの電極としてはアルミニウム蒸着
層を用いてもよい。For example, an aluminum vapor deposition layer may be used as the electrode of the MISFET.
また、ビットラインは拡散層により構成してもよいが、
この場合は前記説明したように寄生容量が大きくなるこ
とに注意しなければならない。さらに、第3図において
、ワードライン6を導電性多結晶シリコン層で縦方向に
構成し、ビットライン3′をアルミニウム配線により穣
方向に構成するものとしてもよい。Further, the bit line may be formed by a diffusion layer, but
In this case, care must be taken that the parasitic capacitance increases as explained above. Furthermore, in FIG. 3, the word line 6 may be formed of a conductive polycrystalline silicon layer in the vertical direction, and the bit line 3' may be formed of aluminum wiring in the vertical direction.
また、MISFETはnチャンネル型MISFETであ
ってもよいことはいうまでもないであろう。Furthermore, it goes without saying that the MISFET may be an n-channel MISFET.
第1図a〜eおよび第2図は本発明に係る半導体メモリ
菱檀の製造工程断面図の一例を示し、第3図はその平面
図を示し、第4図は従来のITRS型メモリ・セルの平
面図の一例を示すものである。
1・・・・・・基板、2,2′・・…・Si○が莫、0
・・・・・・多結晶シリコン層、3′・…・・導電性多
結晶シリコン層、3″・・・・・・多結晶シリコン熱酸
化膜、4・・・・・・ソース、4′・・…・ドレイン、
5・・・・・・ゲート電極(導蝿性多結晶シリコン層)
、6……ワードライン(アルミニウム配線層)。
第4図
第1図
第2図
第3図1A to 2E and 2 show an example of a cross-sectional view of the manufacturing process of a semiconductor memory rhombus according to the present invention, FIG. 3 shows a plan view thereof, and FIG. 4 shows a conventional ITRS type memory cell. 1 shows an example of a plan view of. 1...Substrate, 2,2'...Si○ is huge, 0
...Polycrystalline silicon layer, 3'...Conductive polycrystalline silicon layer, 3''...Polycrystalline silicon thermal oxide film, 4...Source, 4' ··…·drain,
5...Gate electrode (conductive polycrystalline silicon layer)
, 6...word line (aluminum wiring layer). Figure 4 Figure 1 Figure 2 Figure 3
Claims (1)
された第1導電型に対して反対の第2導電型を示す半導
体領域と、上記半導体領域上にそれと接触して形成され
た第1の導電体層と上記半導体領域をはさむようにして
互いに対向し、かつ、上記半導体領域とは離間して形成
された第1、第2容量素子形成領域と、少なくともその
一部が上記容量素子形成領域に形成される容量素子の一
方の電極として上記半導体上に形成された第2の導電体
層と、上記半導体領域と上記第1、第2容量素子形成領
域との間の上記半導体上に形成され、少くなくともその
一部が第1、第2スイツチングMISFETのゲート電
極として用いられる第3の導電体層とからなり、上記第
2の導電体層と第3の導電体層とは互いに絶縁された状
態で少くなくともその一部が互いに重なっていることを
特徴とする半導体メモリ装置。 2 上記第3の導電体層に対し、さらに第4の導電体層
が接続され、該第4の導電体層が上記第2の導電体層上
をそれと絶縁されて延在して成ることを特徴とする特許
請求の範囲第1項記載の半導体メモリ装置。[Scope of Claims] 1. A semiconductor region having a second conductivity type opposite to the first conductivity type selectively formed on the inner surface of the semiconductor having the first conductivity type, and a semiconductor region on the semiconductor region in contact therewith. first and second capacitive element forming regions, which are formed to face each other so as to sandwich the first conductor layer formed in the above manner and the semiconductor region, and to be spaced apart from the semiconductor region; and at least one of the first and second capacitive element forming regions. a second conductive layer formed on the semiconductor as one electrode of a capacitive element formed in the capacitive element forming region, and between the semiconductor region and the first and second capacitive element forming regions; a third conductive layer formed on the semiconductor, at least a part of which is used as a gate electrode of the first and second switching MISFETs; A semiconductor memory device characterized in that the body layers are insulated from each other and at least a portion thereof overlaps each other. 2. A fourth conductive layer is further connected to the third conductive layer, and the fourth conductive layer extends over the second conductive layer while being insulated from it. A semiconductor memory device according to claim 1.
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Related Child Applications (2)
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JP58114217A Division JPS5910263A (en) | 1983-06-27 | 1983-06-27 | semiconductor equipment |
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JPS6011813B2 true JPS6011813B2 (en) | 1985-03-28 |
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Citations (1)
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---|---|---|---|---|
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-
1980
- 1980-09-16 JP JP55127226A patent/JPS6011813B2/en not_active Expired
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JPS4937306A (en) * | 1972-08-21 | 1974-04-06 |
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