JPH01307256A - 半導体記憶装置 - Google Patents

半導体記憶装置

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JPH01307256A
JPH01307256A JP63137467A JP13746788A JPH01307256A JP H01307256 A JPH01307256 A JP H01307256A JP 63137467 A JP63137467 A JP 63137467A JP 13746788 A JP13746788 A JP 13746788A JP H01307256 A JPH01307256 A JP H01307256A
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JP
Japan
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data line
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cell
transistor
groove
Prior art date
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Pending
Application number
JP63137467A
Other languages
English (en)
Inventor
Miki Takeuchi
幹 竹内
Kiyoo Ito
清男 伊藤
Masakazu Aoki
正和 青木
Shinichi Ikenaga
伸一 池永
Eiji Kume
久米 英治
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
Priority to JP63137467A priority Critical patent/JPH01307256A/ja
Publication of JPH01307256A publication Critical patent/JPH01307256A/ja
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10BELECTRONIC MEMORY DEVICES
    • H10B12/00Dynamic random access memory [DRAM] devices

Landscapes

  • Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
  • Semiconductor Memories (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、半導体記憶装置に係りに、特に高集積のダイ
ナミックメモリを有する半導体記憶装置に関する。
〔従来の技術〕
従来のダイナミックメモリ(以下DRAMと略す)セル
の主流は1個のトランジスタと1個のキャパシタから成
る、いわゆる1トランジスタ(以下ITと略す)セルで
あった。しかしITセルにはセル内に増幅機能がないた
め高集積・大容量化とともにセル内のキャパシタの容量
を大きくせざるを得ない。そこで、例えば特開昭51−
130178号の記載のように、Si基板に溝を設けそ
の側壁に容量を形成する方法が考えられた。
〔発明が解決しようとするallM) 上記従来技術は、DRAMの高集積化について十分には
配慮されておらず、今後DRAMの高集積化に伴い、溝
内の容量形成が益々困難になるという問題があった。な
ぜなら、溝幅は狭くなるのに対し、十分な容量を確保す
るために溝はより深くする必要があるからである。
一方、例えば第3図に平面図で示すような3トランジス
タ(以下3Tと略す)セルは、セル内に増幅機能を持つ
ので、高集積化と伴にメモリセルをそのままスケーリン
グすることが基本的に可能である。しかし、第3図から
明らかなように1つのメモリセルに3つのMOSトラン
ジスタを有するので、ITセルに比べ、セル面積が大き
いという問題があった。また、スケーリングと伴にMO
Sトランジスタのチャネル長が短くなり電源電圧も下げ
ざるを得ないので、回路設計も困難になる。
本発明の目的は、高集積化した3Tセルを有する半導体
記憶装置を提供することにある。
〔課題を解決するための手段〕
上記目的は、3個のトランジスタで構成されるメモリセ
ルを有する半導体記憶装置において、上記トランジスタ
の少なくとも1個のチャネル部は。
基板に形成された溝の側面に配置されていることを特徴
とする半導体記憶装置によって達成される。
〔作用〕
上記3Tセルは、溝深さがMOSトランジスタのチャネ
ル長程度なので、ITセルに比べ溝が浅く溝内の加工が
容易である。また、セル面積はMOSトランジスタのゲ
ート面積の分だけ基本的に縮少され、一方MOSトラン
ジスタのチャネル長はセル面積に無関係に決めることが
できる。
これにより、高集積化された半導体記憶装置を得ること
ができた。
〔実施例〕
以下、本発明の詳細な説明する。ここではnチャネルM
OSトランジスタを用いた場合について述べるが、pチ
ャネルMOSトランジスタを用いた場合も同様である。
第1図により本発明の一実施例を説明する。第1図(a
)は本発明の半導体記憶装置の回路図、第1図(b)は
平面図、第1図(C)(d)はそれぞれ第1図(b)中
のA−A ’及びB−B’に沿った断面図である。第1
図(b)(c)(d)において、5.6,7はそれぞれ
蓄積用、書き込み用、読み出し用トランジスタゲート、
8,9はそれぞれ書き込み用、読み出し用コンタクトで
ある。メモリセルの動作は以下のように行なわれる。
まず、情報を書き込む時は、書き込みデータ線D1を書
き込み電圧、例えば4v又はOvに充電した後、書き込
み用トランジスタゲート6を高電圧、例えば5vにして
記録情報蓄積部4に情報を書き込む、情報を読み出す時
は、読み出しデータ線D2をたとえば4vに充電した後
、読み出し用トランジスタゲート7を高電圧、例えば5
vにする。
記録情報蓄積部4がOvの時は読み出しデータ線D2は
4vに保たれる。一方、記録情報蓄積部4が4vの時に
は読み出しデータ線D2はアース(グランド)線3と導
通する。アース線3が例えばOv′のとき、読み出しデ
ータ線D2はOvに放電する。このように記録情報蓄積
部4に蓄積された情報に対応して読み出しデータ線D2
の電圧が変化し、情報を読み出すことができる。また、
第2図は隣接セルとの結線状態を示す平面図、単位セル
を破線で囲んである。書き込みデータ線コンタクト8及
び読み出しデータ線コンタクト9を隣接セルと共用して
いる。
本発明の特長は、第3図に示す従来の平面MOSトラン
ジスタのみで構成した3Tセル構造と比べれば明らかな
ように、2つのワード線の占有面積弁だけ少なくともセ
ル面積を小さくできることである。また、溝深さは溝底
部の多結晶シリコンの記録情報蓄積部4と書き込みワー
ド線1のチャネル長を合わせた程度で2−以下でよい、
従って。
溝内の加工が容易である。かつ、書き込み用及び読み出
し用トランジスタゲート6.7のチャネル長は例えば1
p以上確保できるので、5v電源でも動作可能である。
例えば、ゲート幅0.6#lI、 蓄積用トランジスタ
ゲート5のゲート長0.6I1m、ワード線厚さ0.2
.、アイソレーション間隔0.6−で設計した場合、第
1図の本発明の実施例はセル面積1.2 X 2.4.
”(2,9Jj1m”)となる、溝深さは、書き込み用
トランジスタゲート6と読み出し用トランジスタゲート
7のチャネル長14.記録情報蓄積部4の厚さと絶縁層
の厚さとの和を0.3−とすれば1.3#1mでよい。
第1図に示す本発明の一実施例は次に述べる方法でさら
に高い性能を得ることができる。
(1)書き込みデータ線D1及び読み出しデータ線D2
を一対のセンスアンプに接続し、特開昭62−2264
94に述べられているように、読み出し時の読み出しデ
ータ線D2の放電がまだ十分でないうちに、書き込みデ
ータ線D1と読み出しデータ線D2の電圧差をセンスア
ンプで増幅する。これにより、読み出しMOSトランジ
スタのゲート幅が小さいことによる読み出し速度の低下
を避けることができる。第1図に示す本発明の実施例で
は、書き込みデータ線D1と読み出しデータ線D2との
間隔が配線間隔の余裕で決まっているので、センスアン
プのレイアウトも比較的容易である。
(2)記録情報蓄積用MOSトランジ、スタのゲート酸
化膜厚を、書き込み用トランジスタゲート6及び読み出
し用トランジスタゲート7より薄くする。これにより記
録情報蓄積部4のゲート容量が大きくなり、蓄積電荷量
が増加する。従って情報保持時間が長くなる。また、α
線照射によるソフトエラーに対して耐性を高めることが
できる。−方、蓄積用トランジスタゲート5より高い電
圧が加わる書き込み用及び読み出し用トランジスタゲー
ト6.7の酸化膜厚を十分な寿命を持つ厚さとすれば、
高信頼性の3Tセルが得られる。
第4図に本発明の別の実施例を示す。本実施例の回路図
及び平面図はそれぞれ第1図(a)(b)と同様である
。第4図(a)(b)(c)はそれぞれ第1図(b)中
のA−A ’、B−B ’、C−C′に沿った断面図で
ある。溝底部の一部に絶縁層11aを新たに設け、また
この膜厚だけ溝を深くした点が第1図(a)〜(d)の
実施例と異なる。
これにより、蓄積用トランジスタゲート5の溝側壁面積
が大きくなり、容量が大きくなる。従って、第1図(a
)〜(d)の本発明の実施例に比べ、さらに情報保持時
間を長くすることができる。
第5図に本発明の別の実施例を示す。第5図(a)は平
面図、第5図(b)(c)は第5図(a)中のA−A 
’及びB−B’に沿った断面図である。溝側壁の一部に
絶縁層11bを新たに設け。
また溝幅を広げて記録情報蓄積部4を表面に取り出し、
アース線3との間に容量を設けた点が第1図(a)〜(
d)の実施例と異なる。絶縁層11bを設けることによ
り、書き込みワード線1とアース線3の容量を減らし、
書き込み速度を上げることができる。また、特開昭62
−226494に述べられているように、記録情報蓄積
部4とアース線3との間に容量を設けることにより、α
線照射によるソフトエラーに対して耐性を高めることが
できる。
第6図に本発明の別の実施例を示す、第6図(a)は平
面図、第6図(b)(Q)はそれぞれ第6図(a)中の
A−A ’及びB−B ’に沿った断面図である。書き
込み用データ線コンタクト8及び読み出しデータ線コン
タクト9を溝の底部に設けた。従って、記録情報蓄積部
4が表面になり、アース線31との間に容量を形成する
ことができる。
第7図に本発明の別の実施例を示す。第7図(a)は回
路図、第7図(b)は平面図、第7図(c)は第7図(
b)中のA−A ’に沿った断面図である。第7図(a
)の回路図に示すように、書き込みデータ線コンタクト
8及び読み出しデータ線コンタクト9が共通のデータ線
りにつながっている。これまでの本発明の実施例と異な
りメモリセル内の3つのMoSトランジスタは一直線に
配置されている。記録情報蓄積部4の容量を大きくする
ために、前述の特開昭62−226494に述べられて
いるように記録情報蓄積部4の上部に薄い絶縁膜をはさ
んでプレートを設けてもよい、これにより、α線照射に
よるソフトエラーに対して耐性を高めることができる。
第7図に示す本発明の実施例のセル面積は、例えばゲー
ト幅Q、64 、蓄積用トランジスタゲート5の長さ0
.64.ワード線厚さ0.2.、記録情報蓄積部4厚さ
0.2−1絶縁層厚さ0.15In、 n型拡散層表面
方向広がり0.1/711、データ線りの間隔0.6−
のとき、1.2X2.35IIm2(2,87m”)と
なる。
第8図は、第7図の本発明の実施例における、隣接セル
との結線状態を示す平面図である。単位セルを破線で囲
んである。
第9図は、本発明の別の実施例を示す平面図である。セ
ル構造は第7図の本発明の実施例と同様であるが、書き
込みデータ線D1と読み出しデータ線D2とを分離した
。従って、回路図は第1図(a)と同様である。
第10図(a)〜(fl)は、第7図の半導体記憶装置
の製造プロセスを示す工程断面図で、第7図(b)中の
A−A ’に沿った断面である。
まず、第10図(a)に示すように、窒化シリコン14
上に例えば酸化シリコンなどの絶縁層11を堆積し、こ
れをマスクとして異方性エツチングによりA−A ’に
対し垂直方向に走る溝を形成する。
さらにこの溝と垂直方向(すなわちA−A ’方向)に
帯状の絶縁層を形成する。この層は、この図面には表わ
れない、これが、隣接セルとのアイソレーション領域と
なる。帯状の絶縁層を形成するには1例えば、窒化シリ
コンを帯状に形成した後、露出したシリコン表面を酸化
すればよい。
次に、第1O図(b)に示すように、レジストマスクを
用いてフッ酸系のエツチング液で上記絶縁層11の一部
を取り除いた後、ゲート酸化膜を露出した溝側壁及び底
部に形成する。
引き続き、第10図(Q)に示すように、多結晶シリコ
ン15を堆積すれば、絶縁層11の段差を反映して、多
結晶シリコン15の表面は凸凹を持つ。
次に、上記多結晶シリコン15をエツチングしていくと
、第10図(d)に示すように、第10図(c)の多結
晶シリコン15の凸凹を反映して表面が平坦でない多結
晶シリコン15を残すことができる。
さらに、上記多結晶シリコン15をマスクとじてフッ酸
系のエツチング液でエツチングすれば、第1O図(0)
に示すように上部の絶縁層11と溝側壁の酸化膜の一部
のみを取り除くことができる。
次に、第10図(f)に示すように、多結晶シリコン1
5を除去する。
さらに、第10図(g)に示すように、溝側壁に沿って
n型多結晶シリコンを形成する。この部分は、それぞれ
書き込み用トランジスタゲート6゜アース線3、読み出
し用トランジスタゲート7となる。この形成は、例えば
多結晶シリコンを堆積した後、垂直方向の異方性エツチ
ングを行なえばよい、この後の熱処理過程により、溝側
壁の一部にn型拡散層13bが形成される。
次に、第10図(h)に示すように、第10図(g)に
おいて形成した側壁多結晶シリコンを絶縁層11で覆う
、これには、例えばS E L OX (Select
iveOxidation)法などを用いればよい、5
ELOX法については、ジャーナル・オン・エレクトロ
ケミカル・ソサイアティ第127巻−(1980年)第
2499頁から第2506頁(J、 Electroc
hea+、 Soc、、 vol。
127 (1980)、 Pp2499−2506)に
述べられている。
次に、第10図(i)に示すように、n型多結晶シリコ
ン15を溝に埋め込む、この後の熱処理過程により溝底
部にn型拡散層13a及び13dが形成される。こ−の
n型拡散層13a及び13dは、あらかじめ溝底部への
イオン打ち込みにより形成しておいてもよい、窒化シリ
コンを除き、さらに全表面を薄い゛酸化シリコン膜16
で覆う、このうち一部が後にゲート酸化膜となる。
さらに、第10図(j)に示すように、マスクを用いて
n型拡散層13a上の多結晶シリコン表面の薄い酸化シ
リコン膜を取り除いた後、記録情報蓄積部4となる多結
晶シリコンを形成する。
次に、第10図(k)に示すように1例えば5ELOX
法を用いて記録情報蓄積部4を絶縁層11で覆う、ただ
し、記録情報蓄積部4に対し容量を一付加する場合には
、記録情報蓄積部4を絶縁層11で覆うことなく、薄い
酸化膜で覆い、この上にさらにプレートを形成した後プ
レートを絶縁層で覆うようにすればよい。
次に、第10図(Ω)に示すように、イオン打ち込み等
によりn型拡散層13cを形成し、n型拡散層13d上
の多結晶シリコン15及びn型拡散層13c上に開口部
を設ける。最後にAfi等の低抵抗材料を用いてデータ
線りを形成すれば、第7図に示す本発明の半導体記録装
置が完成する。
以上の如く、高性能かつ製造が容易なメモリセルが提供
される。
〔発明の効果〕
本発明によれば、セル面積が小さく、高集積化した3T
セルを有する半導体記憶装置を得ることができた。
【図面の簡単な説明】
第1図(a)は本発明の半導体記憶装置の一実施例の回
路図、第1図(b)はその平面図、第1図(c)及び第
1図(d)はその断面図、第2図は、その結線状態を示
す平面図、第3図は従来の半導体記憶装置の平面図、第
4図は本発明の他の実施例の断面図、第5図(a)は本
発明のさらに他の実施例の平面図、第5図(b)及び第
5図(c)はその断面図、第6図(a)は本発明のさら
に他の実施例の平面図、第6図(b)及び第6図(Q)
はその断面図、第7図(a)は本発明のさらに他の実施
例の回路図、第7図(b)はその平面図、第7図(c)
はその断面図、第8図はその結線状態を示す平面図、第
9図は本発明のさらに他の実施例の平面図、第10図は
第7図の実施例の製造プロセスを示す工程図である。 D・・・データ線 Dl・・・書き込みデータ線 D2・・・読み出しデータ線 1・・・書き込みワード線 2・・・読み出しワード線 3.31.32・・・アース線 4・・・記録情報蓄積部 5・・・蓄積用トランジスタゲート 6・・・書き込み用トランジスタゲート7・・・読み出
し用トランジスタゲート8・・・書き込みデータ線コン
タクト 9・・・読み出しデータ線コンタクト lO・・・アース線コンタクト 11、lla、1lb−絶縁層 12・・・p型基板 13a、13b、13c、13d−n型拡散層14・・
・窒化シリコン 15・・・多結晶シリコン 16・・・酸化シリコン 代理人弁理士  中 村 純之助 DI   D2 A □ A        B 第1図 B                   B’第1図 第3区 第4図 3−一一アーフ線 第4図 第5図 〉 第5図 1−−一省;ヲ′λ証ト一一−t“ワード、−泉2−−
−噛禿)を汰しワーF堡羊 U2−一一百先々1とレテ一タ1チ次 B′ ↑ A 第7図 A                        
A’D−−−データ撲泉 第7図 第8図 第9図 第10図 15−一一冷(舌晶シフ7)〉 A 第10図 第10図 第10図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1、3個のトランジスタで構成されるメモリセルを有す
    る半導体記憶装置において、上記トランジスタの少なく
    とも1個のチャネル部は、基板に形成された溝の側面に
    配置されていることを特徴とする半導体記憶装置。
JP63137467A 1988-06-06 1988-06-06 半導体記憶装置 Pending JPH01307256A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP63137467A JPH01307256A (ja) 1988-06-06 1988-06-06 半導体記憶装置

Applications Claiming Priority (1)

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JP63137467A JPH01307256A (ja) 1988-06-06 1988-06-06 半導体記憶装置

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JPH01307256A true JPH01307256A (ja) 1989-12-12

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ID=15199289

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JP63137467A Pending JPH01307256A (ja) 1988-06-06 1988-06-06 半導体記憶装置

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JP (1) JPH01307256A (ja)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1995031828A1 (de) * 1994-05-17 1995-11-23 Siemens Aktiengesellschaft Gain cell dram struktur und verfahren zur herstellung
GR20000100178A (el) * 2000-05-26 2002-01-31 I.S.D. Μια νεα δομη κυψελης μνημης με τροπο αναγνωσης μεσω ανιχνευσης ρευματος
EP0917203A3 (de) * 1997-11-14 2003-02-05 Infineon Technologies AG Gain Cell DRAM Struktur und Verfahren zu deren Herstellung
JP2009506526A (ja) * 2005-08-24 2009-02-12 インターナショナル・ビジネス・マシーンズ・コーポレーション サイド・ゲート及びトップ・ゲート読み出しトランジスタを有するデュアル・ポート型ゲインセル

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WO1995031828A1 (de) * 1994-05-17 1995-11-23 Siemens Aktiengesellschaft Gain cell dram struktur und verfahren zur herstellung
EP0917203A3 (de) * 1997-11-14 2003-02-05 Infineon Technologies AG Gain Cell DRAM Struktur und Verfahren zu deren Herstellung
GR20000100178A (el) * 2000-05-26 2002-01-31 I.S.D. Μια νεα δομη κυψελης μνημης με τροπο αναγνωσης μεσω ανιχνευσης ρευματος
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