JPH04324974A - 半導体記憶装置およびその製造方法 - Google Patents

半導体記憶装置およびその製造方法

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JPH04324974A
JPH04324974A JP3095752A JP9575291A JPH04324974A JP H04324974 A JPH04324974 A JP H04324974A JP 3095752 A JP3095752 A JP 3095752A JP 9575291 A JP9575291 A JP 9575291A JP H04324974 A JPH04324974 A JP H04324974A
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JP
Japan
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bit line
trench
memory device
semiconductor memory
shield electrode
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JP3095752A
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English (en)
Inventor
Yutaka Ota
豊 太田
Junichi Matsuda
順一 松田
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Sanyo Electric Co Ltd
Original Assignee
Sanyo Electric Co Ltd
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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】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は半導体記憶装置およびそ
の製造方法、特にビット線をシールドした半導体記憶装
置およびその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来のダイナミック・ランダム・アクセ
ス・メモリ(以下DRAMという)では、例えば特公昭
60−3704号公報(G11C  11/34)に示
される様に折り返しビット線構造が多く採用されている
。 この折り返しビット線構造は図14に示す如く、センス
アンプSA1,SA2,SA3から同一方向に平行に近
接してビット線BL11,BL12,BL21,BL2
2,BL31,BL32を配列し、ビット線に直交して
ワード線DW1,DW2,W11,W12,W21,W
22…と配列されている。メモリセル(図中丸印で示す
)は一対のビット線BL11,BL12とBL21,B
L22とBL31,BL32とワード線DW1,DW2
,W11,W12,W21,W22…との交点の一方に
設けられる。なおワード線DW1,DW2に接続される
メモリセルはダミーセルと呼ばれ、通常のメモリセルの
容量の半分に形成されている。
【0003】斯上した折り返しビット線構造のDRAM
では、例えばビット線BL11とワード線W12の交点
のメモリセルの情報を読み出す場合、ビット線BL11
にメモリセルを接続し、ビット線BL12にはワード線
DW1のダミーセルを接続して両者の差動信号をセンス
アンプSA1で読み出している。従ってワード線W12
にノイズが乗った場合、一対のビット線BL11,BL
12の両方にノイズが表われ、互いに相殺されてノイズ
による誤動作を防止する利点を有している。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】斯上した折り返しビッ
ト線構造のDRAMも64Mビット以上の高容量ビット
となると、ビット線BL11,BL12,BL21,B
L22,BL31,BL32が従来より極めて接近して
配列される様になる。このため隣接するビット線間のカ
ップリング容量が増大し、センス動作を誤動作する原因
となる。
【0005】具体的に説明すると、センスアンプSA1
のビット線BL11が“0”、ビット線BL12が“1
”に、センスアンプSA2のビット線BL21が“1”
、ビット線BL22が“0”、センスアンプSA3のビ
ット線BL31が“1”、ビット線BL32が“0”に
センスされる場合を想定する。センスアンプSA2のセ
ンス動作を見ると、ビット線BL12とBL21間のカ
ップリング容量C12は両ビット線BL12,BL21
が等電位であるために充電されない。一方、ビット線B
L22とBL31間のカップリング容量C23はビット
線BL22とBL31とが異なる電位であるために充電
され、ビット線BL22はプリチャージされた2.5V
から0Vに立ち下がるスピードがカップリング容量C2
3の影響で遅れ、この両ビット線BL21,BL22の
アンバランスによりセンスアンプSA2のセンス動作を
誤動作する問題点を有している。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は斯る問題点に鑑
みてなされ、各ビット線をシールド構造にし、シールド
電極をビット線と一定電位に保持することにより、従来
の問題点を大幅に改善した半導体記憶装置を実現するも
のである。更に本発明では、各ビット線を半導体基板の
トレンチ内に埋め込み、トレンチ底部にシールド電極を
設けた半導体記憶装置およびその製造方法を実現するも
のである。
【0007】
【作用】本発明に依れば、ビット線を半導体基板のトレ
ンチ内に埋め込み、トレンチ底面および側面にシールド
電極を設けることにより各ビット線をシールドする効果
を持たせているので、ビット線間のカップリング容量お
よびビット線と基板間の容量を大幅に減少できるメモリ
セル構造を実現している。
【0008】
【実施例】本発明に依る半導体記憶装置の等価回路図を
図13を参照して詳述する。本発明のDRAMは、折り
返しビット線構造を採用している。センスアンプSA1
,SA2から同一方向に平行に近接してビット線BL1
1,BL12,BL21,BL22を配列し、このビッ
ト線に直交する様にワード線W11,W12を配列して
いる。なおダミーのワード線DW1,DW2は従来と同
様であるので省略している。メモリセル(図中丸印で示
す)は一対のビット線BL11,BL12とBL21,
BL22とワード線W11,W12との交点の一方に設
けられ、周知の1トランジスタ1キャパシタ構造を有し
ている。
【0009】本発明の特徴はビット線BL11,,BL
12,BL21,BL22等をシールド電極(1)で囲
み、ビット線BL11,BL12,BL21,BL22
のうち“1”にセンスされるビット線のシールド電極(
1)をソースフォロワ回路(2)でビット線と一定電位
差に保持することにある。斯上したビット線およびシー
ルド電極(1)にはソースフォロワ回路(2)が夫々接
続されている。即ち、ビット線はソースフォロワ回路(
2)のMOSトランジスタのゲートに接続され、シール
ド電極(1)はMOSトランジスタのソースに接続され
る。MOSトランジスタのソースとアース間にはソース
抵抗が接続されている。
【0010】斯る回路構成に依れば、従来のビット線間
のカップリング容量は、ビット線とシールド電極(1)
間のカップリンク容量CSとシールド電極(1)間のカ
ップリング容量CBの直列回路に置換される。今、ビッ
ト線BL11が“1”にセンスされる場合を想定すると
、ビット線BL11の立ち上がりに伴いソースフォロワ
回路(2)のMOSトランジスタがONする。これによ
りビット線BL11を囲むシールド電極(1)はソース
フォロワ回路(2)を介して5V−Vth(MOSトラ
ンジスタのスレッシュホールド電位)にビット線BL1
1に連動して上昇し、ビット線BL11とシールド電極
(1)間はVthの電位差に保持される。このためカッ
プリング容量CSにはほとんど充電されず、シールド電
極(1)間のカップリング容量CBにはソースフォロワ
回路(2)を介して充電されるので、ビット線BL11
,BL12にカップリング容量による充電に伴うアンバ
ランスは生じることがなく、センス動作も非常に安定に
行なえる。
【0011】図1乃至図3を参照して本発明の半導体記
憶装置のメモリセル構造を説明する。図2は図1のA−
A線断面図であり、図3は図1のB−B線断面図である
。本発明に依るメモリセルは、転送MOSトランジスタ
(11)と積み上げ型の容量(12)で構成されている
。転送MOSトランジスタ(11)は図1および図2か
ら明白な様に、P型の半導体基板(10)表面に離間し
て設けたN+型のソース領域(13)およびドレイン領
域(14)と、両領域(13)(14)間の基板(10
)表面にゲート酸化膜(15)を介して設けたポリシリ
コンより成るゲート電極(16)とで形成されている。 このゲート電極(16)は上下方向に延在されてワード
線W11,W12を構成する。容量(12)は図2より
明らかなように、転送MOSトランジスタ(11)のソ
ース領域(13)と接触し、転送MOSトランジスタ(
11)上の層間絶縁膜(17)上にポリシリコンより成
る方形状の下部電極(18)を設け、下部電極(18)
表面に容量酸化膜(19)を形成した後に全面にポリシ
リコンより成る上部電極(20)を設けて形成する。更
にトレンチ(21)を転送MOSトランジスタ(11)
に隣接して並設し、トレンチ(21)内には図3に示す
如く、底面および側面に酸化膜(22)を形成し、底面
および側面に沿ってポリシリコンより成るシールド電極
(23)を設け、シールド電極(23)上に酸化膜(2
5)を介してポリシリコンより成るビット線(24)を
トレンチ(21)内に埋め込んでいる。なお、このビッ
ト線(24)は転送MOSトランジスタ(11)のドレ
イン領域(14)と図1の×印の所で接続されている。
【0012】次に図4乃至図12を参照して本発明の製
造方法について説明する。図4において、半導体基板(
30)表面を熱酸化して500Åの酸化膜(31)を形
成した後、全面に2500Åの第1のSiN膜(32)
をLPCVD法で付着する。続いて予定のトレンチ形成
領域を露出して全面をレジスト膜(33)で被覆し、第
1のSiN膜(32)をマスクとして異方性エッチング
をして第1のトレンチ(34)を形成する。
【0013】次に図5において、第1のトレンチ(34
)表面を熱酸化して200Åの酸化膜(35)を形成し
、全面に第2のSiN膜(36)を500Åの厚みにL
PCVD法で付着する。続いて第2のSiN膜(36)
を完全異方性エッチングして第1のトレンチ(34)の
側面にサイドウォール状に第2のSiN膜(36)を残
存させる。その後第1および第2のSiN膜(32)(
36)をマスクとして異方性エッチングを行い、第1の
トレンチ(34)の底面にそれより断面積の小さい第2
のトレンチ(37)を形成する。
【0014】次に図6において、第2のトレンチ(37
)の側面および底面に熱酸化により2000Å程度の酸
化膜(38)を形成し、全面に第1のポリシリコン層(
39)を2000Åの厚みにLPCVD法で付着した後
、N型にドーピングする。更に、第2のトレンチ(37
)の底面および側面の第1のポリシリコン層(39)上
のみに残存する様にエッチングし、第1のポリシリコン
層(39)を第2のトレンチ(37)の側面および底面
に残す様にエッチングしてシールド電極(40)を形成
する。
【0015】次に図7において、シールド電極(40)
表面を熱酸化して1000Åの酸化膜(41)でシール
ド電極(40)表面を被覆する。次に図8において、全
面にレジスト膜(42)を塗布し、第1のトレンチ(3
4)のサイドウォール状の第2のSiN膜(36)を一
部を露出する。この露出された部分で図1に示すビット
線と転送MOSトランジスタのドレイン領域とのコンタ
クトを行う。即ち、レジスト膜(42)をマスクとして
等方性エッチングにより第2のSiN膜(36)と酸化
膜(35)とを除去し、第1のトレンチ(34)の側面
の一部を露出する。
【0016】次に図9において、全面に第2のポリシリ
コン層(43)を500Åの厚みにLPCVD法で付着
する。続いて75As+イオンを斜め回転イオン注入し
て第2のポリシリコン層(43)をドープしアニールし
て、第1のトレンチ(34)の側面にN+型のコンタク
ト領域(44)を形成する。次に図10において、第2
のポリシリコン層(43)上に第3のポリシリコン層(
45)を5000Åの厚みにLPCVD法で付着し、N
型にドーピングをする。第3のポリシリコン層(45)
は第1および第2のトレンチ(34)(37)内に充填
され、埋め込みビット線(46)が形成される。なお不
要の第2および第3のポリシリコン層(43)(45)
はエッチング除去される。
【0017】次に図11において、第1のSiN膜(3
2)をマスクとして選択酸化を行い、第1のトレンチ(
34)内の第3のポリシリコン層(45)表面に200
0Åの酸化膜(47)を形成する。最後に図12におい
て、第1のSiN膜(32)および酸化膜(31)をエ
ッチング除去し、基板(30)表面にゲート酸化膜(4
8)を形成し、ゲート電極の形成、ソースドレイン領域
のイオン注入、層間絶縁膜(49)の付着、積み上げ容
量の形成を行う。従って本工程でコンタクト領域(44
)とドレイン領域(50)とが連結されてメモリセルと
ビット線(46)の接続が完成する。
【0018】
【発明の効果】本発明に依れば、ビット線BL11,B
L12,BL21,BL22は夫々シールド電極(1)
で囲み、“1”にセンスされるビット線のシールド電極
(1)をソースフォロワ回路(2)を介して略等電位で
上昇させることにより、ビット線BL11,BL12,
BL21,BL22に接続されるカップリング容量の充
電に伴うセンス動作の誤動作は完全に無くする利点を有
する。
【0019】更にビット線容量も大幅に減少するので、
メモリセルの容量も小さくでき、高集積化に寄与できる
利点を有する。更に本発明に依れば、ビット線(46)
を第1および第2のトレンチ(34)(37)内に埋め
込んでいるので、メモリセルに隣接してビット線(46
)を配置でき、素子分離領域を必要とせず小型の半導体
記憶装置を実現できる。そして第2のトレンチ(37)
の側面および底面にシールド電極(40)を埋め込むこ
とにより、隣接するビット線間のカップリング容量およ
びビット線と基板(30)間の容量も低減できる利点を
有する。
【0020】また更に本発明の製造方法に依れば、第1
および第2のSiN膜(32)(36)を用いて、極め
て簡単に第1および第2のトレンチ(34)(37)内
にシールド電極(40)およびビット線(46)の埋め
込みを実現できる利点を有する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に依る半導体記憶装置を説明する上面図
である。
【図2】図1のA−A線断面図である。
【図3】図1のB−B線断面図である。
【図4】本発明に依る半導体記憶装置の製造方法を説明
する断面図である。
【図5】本発明に依る半導体記憶装置の製造方法を説明
する断面図である。
【図6】本発明に依る半導体記憶装置の製造方法を説明
する断面図である。
【図7】本発明に依る半導体記憶装置の製造方法を説明
する断面図である。
【図8】本発明に依る半導体記憶装置の製造方法を説明
する断面図である。
【図9】本発明に依る半導体記憶装置の製造方法を説明
する断面図である。
【図10】本発明に依る半導体記憶装置の製造方法を説
明する断面図である。
【図11】本発明に依る半導体記憶装置の製造方法を説
明する断面図である。
【図12】本発明に依る半導体記憶装置の製造方法を説
明する断面図である。
【図13】本発明の半導体記憶装置を説明する回路図で
ある。
【図14】従来の半導体記憶装置を説明する回路図であ
る。
【符号の説明】
SA1,SA2    センスアンプ BL11,BL12,BL21,BL22ビット線W1
1,W12      ワード線

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  半導体基板のトレンチ内に埋め込まれ
    たポリシリコン層より成るビット線と、前記トレンチの
    底部に形成され前記ビット線を囲むポリシリコン層より
    成るシールド電極と、前記ビット線と接続されたメモリ
    セルの転送MOSトランジスタと、前記転送MOSトラ
    ンジスタのドレイン領域と接続された積み上げ容量とを
    具備することを特徴とする半導体記憶装置。
  2. 【請求項2】  半導体基板に第1のトレンチを形成す
    る工程、前記第1のトレンチの側壁に耐酸化マスク層を
    形成する工程、前記第1のトレンチの底面に第2のトレ
    ンチを形成する工程、前記第2のトレンチの底面および
    側壁にポリシリコンより成るシールド電極を形成する工
    程、前記シールド電極表面を酸化した後に前記第1のト
    レンチ側壁の耐酸化マスク層を部分的に除去する工程、
    前記第1および第2のトレンチ内にポリシリコン層を充
    填して埋め込みビット線を形成する工程、前記埋め込み
    ビット線に接続されその近傍にメモリセルの転送MOS
    トランジスタおよび積み上げ容量を形成する工程とを具
    備することを特徴とする半導体記憶装置の製造方法。
JP3095752A 1991-04-25 1991-04-25 半導体記憶装置およびその製造方法 Pending JPH04324974A (ja)

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