JPH0671069B2 - Semiconductor memory device - Google Patents

Semiconductor memory device

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JPH0671069B2
JPH0671069B2 JP61256114A JP25611486A JPH0671069B2 JP H0671069 B2 JPH0671069 B2 JP H0671069B2 JP 61256114 A JP61256114 A JP 61256114A JP 25611486 A JP25611486 A JP 25611486A JP H0671069 B2 JPH0671069 B2 JP H0671069B2
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semiconductor memory
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collector
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幸男 湊
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    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10B—ELECTRONIC MEMORY DEVICES
    • H10B10/00—Static random access memory [SRAM] devices
    • H10B10/10—SRAM devices comprising bipolar components

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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関し、特にラテラルトランジ
スタを備えたクロスカップル型PNPNメモリセルを含む半
導体記憶装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor memory device, and more particularly to a semiconductor memory device including a cross-coupled PNPN memory cell having a lateral transistor.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

最近、高速性能をもつECL RAMのより一層の高集積化が
進められている。そのために、溝分離技術の導入や消費
電力の小さなラテラルトランジスタ負荷型のメモリセル
の採用等が図られている。
Recently, higher integration of ECL RAM with high-speed performance has been promoted. For this reason, introduction of a trench isolation technique and adoption of a lateral transistor load type memory cell with low power consumption have been attempted.

第3図(a)及び(b)は従来の半導体記憶装置の一例
の平面図及びC−C′線断面図である。
3 (a) and 3 (b) are a plan view and a sectional view taken along the line CC 'of an example of a conventional semiconductor memory device.

この従来例は、トレンチアイソレーションによる素子分
離領域4によって区画されたp型の半導体基板1上にn+
型の埋込層2を介して形成されたn型のエピタキシャル
層3にn+型の埋込層2に至るn+型のコレクタ6,p+型のエ
ミッタ7及びp型の不純物領域8(pnpラテラルトラン
ジスタのコレクタとnpnバーティカルトランジスタのベ
ースとを兼ねた領域)をそれぞれ設け、不純物領域8に
バーティカルトランジスタのp+型のベース9並びにn+型
のエミッタ10a及び10bを設け、更に、絶縁膜11に開孔し
たコンタクト用窓に電極12,13,14,15a及び15bを設けて
いる。
In this conventional example, n + is formed on a p-type semiconductor substrate 1 partitioned by an element isolation region 4 formed by trench isolation.
N + -type collector 6 extending type n-type epitaxial layer 3 which is formed through the buried layer 2 of the buried layer 2 of n + -type, p + -type emitter 7 and p-type impurity region 8 ( A region that also serves as the collector of the pnp lateral transistor and the base of the npn vertical transistor) is provided, and the p + type base 9 and the n + type emitters 10a and 10b of the vertical transistor are provided in the impurity region 8 and further the insulating film is formed. Electrodes 12, 13, 14, 15a and 15b are provided in a contact window opened at 11.

この従来例は、クロスカップル型PNPNメモリセルの片側
の回路部分を示している。
This conventional example shows a circuit portion on one side of a cross-coupled PNPN memory cell.

第4図は従来のメモリセルの一例の回路図である。FIG. 4 is a circuit diagram of an example of a conventional memory cell.

この回路図は、メモリセルが、コレクタとベースとを互
いにクロスカップル型に接続し、エミッタE1及びE2をそ
れぞれビット線及びに接続し更にエミッタE3及びE4を
電流源に接続したトランジスタT3及びT4と、エミッタを
ワード線WTに共通に接続し、コレクタ及びベースをそれ
ぞれトランジスタT3並びにT4のベース及びコレクタに接
続したトランジスタT1及びT2とで構成され、トランジス
タT1及びT2並びにT3及びT4が、それぞれ第3図(a)及
び(b)に示したpnpラテラルトランジスタ並びにnpnバ
ーティカルトランジスタに対応している。
This circuit diagram shows a memory cell in which the collector and the base are connected to each other in a cross-coupled manner, the emitters E 1 and E 2 are connected to the bit line and, respectively, and the emitters E 3 and E 4 are connected to the current source. and T 3 and T 4, connected in common to the emitter to the word line WT, is composed of a transistor T 1 and T 2 the collector and base respectively connected to the base and collector of the transistor T 3 and T 4, transistors T 1 And T 2 and T 3 and T 4 correspond to the pnp lateral transistor and the npn vertical transistor shown in FIGS. 3 (a) and 3 (b), respectively.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problems to be solved by the invention]

上述した従来の半導体記憶装置では、バーティカル及び
ラテラルトランジスタをそれぞれメモリトランジスタ及
びその負荷として構成しているので、高集積度や低消費
電力の面では優れているが、ショットキーバリヤダイオ
ードを負荷としたものに比べて、動作速度の性能、特に
書込み速度が遅いという欠点がある。
In the conventional semiconductor memory device described above, the vertical transistor and the lateral transistor are configured as the memory transistor and the load thereof, respectively, so that it is excellent in terms of high integration and low power consumption, but the Schottky barrier diode is used as the load. There is a drawback in that the operation speed performance, especially the writing speed, is slower than that of the conventional one.

これは、負荷のラテラルトランジスタの電流利得βで決
まり、特に、βが大きくなると、オン状態のバーティカ
ルトランジスタのベース電流が大きくなり、飽和度が高
くなって書込時にスイッチング速を低下させるためであ
る。
This is because it is determined by the current gain β of the lateral transistor of the load, and in particular, when β becomes large, the base current of the vertical transistor in the ON state becomes large, and the degree of saturation becomes high, which lowers the switching speed during writing. .

従って、書込み速度を向上するためには、ラテラルトラ
ンジスタの電流利得を小さくする必要がある。
Therefore, in order to improve the writing speed, it is necessary to reduce the current gain of the lateral transistor.

ただし、ラテラルトランジスタベース幅を大きくする等
して、ベースの注入効率を落すことはできるが、しか
し、この場合、単純にラテラルトランジスタのベース幅
を大きくすると、素子面積が大きくなり集積度が低下し
てしまうという問題がある。
However, it is possible to reduce the injection efficiency of the base by increasing the width of the lateral transistor base, but in this case, simply increasing the width of the lateral transistor base increases the device area and reduces the integration degree. There is a problem that it ends up.

本発明の目的は、集積度を低下させずに、ラテラルトラ
ンジスタのベースの注入効率を小さくし、電流利得を低
減して、クロスカップル型pnpnメモリセルを含む半導体
記憶装置の高速性能をより向上することにある。
An object of the present invention is to improve the high-speed performance of a semiconductor memory device including a cross-coupled pnpn memory cell by reducing the injection efficiency of the base of a lateral transistor and reducing the current gain without reducing the integration degree. Especially.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

本発明の半導体記憶装置は、一導電型の半導体基板表面
に形成した反対電型の埋込層の上に設けられかつ素子分
離領域によって区画された反対導電型のエピタキシャル
層に該エピタキシャル層をベースとするラテラルトラン
ジスタのエミッタ及びコレクタを少くとも備えたクロス
カップル型PNPNメモリセルを含む半導体記憶装置におい
て、前記エミッタと前記コレクタとの間の前記エピタキ
シャル層に表面から少くとも埋込層に至る所定のパター
ンのベース注入効率低減用の絶縁領域を設けてなる。
The semiconductor memory device of the present invention is based on an epitaxial layer of opposite conductivity type provided on a buried layer of opposite conductivity type formed on the surface of a semiconductor substrate of one conductivity type and divided by an element isolation region. In a semiconductor memory device including a cross-coupled PNPN memory cell having at least an emitter and a collector of a lateral transistor, the epitaxial layer between the emitter and the collector has a predetermined surface extending from the surface to at least a buried layer. An insulating region for reducing the base injection efficiency of the pattern is provided.

〔実施例〕〔Example〕

次に、本発明の実施例について図面を参照して説明す
る。
Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

第1図(a)及び(b)は本発明の第1の実施例の平面
図及びA−A′線断面図である。
1 (a) and 1 (b) are a plan view and a sectional view taken along the line AA 'of the first embodiment of the present invention.

この実施例は、トレンチアイソレーションによる素子分
離領域4によって区画された結晶軸<111>,比抵抗10
Ω・cmのp型の半導体基板1上にn+型の埋込層2を介し
て形成された比抵抗5Ω・cm,厚さ1μmのn型のエピ
タキシャル層3に、n+型の埋込層2に至るn+型のコレク
タ6,p+型のエミッタ7及びp型の不純物領域8(pnpラ
テラルトランジスタのコレクタとnpnバーティカルトラ
ンジスタのベースとを兼ねた領域)をそれぞれ設け、不
純物領域8にn+型のベース9と、n+型のエミッタ10a及
び10bを設け、更に、絶縁膜11に開孔したコンタクト用
窓に電極12,13,14,15a及び15bを設けたメモリセルのラ
テラルトランジスタのベース(不純物領域8とエミッタ
7との間のエピタキシャル層3)に素子分離領域4と同
様に半導体基板1に至る幅1μmの絶縁領域5を所定の
パターンに設けている。ここで、素子分離領域4及び絶
縁領域5は、少くとも埋込層2に至る溝をエピタキシャ
ル層3に形成し、その溝の表面を例えば1000℃,10分で
熱酸化して酸化膜を形成し、更にp-型の多結晶シリコン
で溝を充填して形成している。
In this embodiment, the crystal axis <111> and the resistivity 10 defined by the element isolation region 4 formed by trench isolation are used.
Omega · cm for p-type semiconductor substrate 1 on the n + -type buried layer 2 specific resistance 5 [Omega · formed through cm, the n-type epitaxial layer 3 having a thickness of 1 [mu] m, n + -type buried An n + type collector 6 reaching the layer 2, ap + type emitter 7 and a p type impurity region 8 (region which serves both as a collector of the pnp lateral transistor and a base of the npn vertical transistor) are provided respectively in the impurity region 8. an n + -type base 9, the n + -type emitter 10a and 10b provided, further, the lateral transistor of the memory cell provided with electrodes 12,13,14,15a, 15b in the contact window that opened in the insulating film 11 In the base (epitaxial layer 3 between the impurity region 8 and the emitter 7), an insulating region 5 having a width of 1 μm reaching the semiconductor substrate 1 is provided in a predetermined pattern similarly to the element isolation region 4. Here, in the element isolation region 4 and the insulating region 5, a groove reaching at least the buried layer 2 is formed in the epitaxial layer 3, and the surface of the groove is thermally oxidized at 1000 ° C. for 10 minutes to form an oxide film. In addition, the groove is filled with p - type polycrystalline silicon.

従って、この実施例では、素子面積を増加せずに、ラテ
ラルトランジスタのベースの断面積が減少し、ベース抵
抗が増大して電流利得を低減することができる。
Therefore, in this embodiment, the cross-sectional area of the base of the lateral transistor is reduced, the base resistance is increased, and the current gain can be reduced without increasing the element area.

第2図(a)及び(b)は本発明の第2の実施例の平面
図及びB−B′線断面図である。
2A and 2B are a plan view and a sectional view taken along line BB 'of the second embodiment of the present invention.

この実施例は、ラテラルトランジスタのベースに、幅1
μmの絶縁領域5′を櫛状に交互に設けることにより、
実効的なベースの断面積を減少すると共にベース幅を増
加して、電流利得の低減を図っている。ここで、絶縁領
域5′は、ラテラルトランジスタのベースを均等に仕切
り、互いに3μm以上は、離して設けることが望まし
い。
In this embodiment, the width of the lateral transistor base is 1
By alternately providing the insulating regions 5 ′ of μm in a comb shape,
The effective gain is reduced by reducing the effective base cross section and increasing the base width. Here, it is desirable that the insulating regions 5'are provided so as to equally divide the base of the lateral transistor and be separated from each other by 3 μm or more.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

以上、説明した様に本発明は、ラテラルトランジスタの
ベースにトレンチアイソレーションによる絶縁領域を設
けることで、ベースの注入効率を減少して電流利得を低
減きるので、素子面積を増加せずに動作速度の性能を大
幅に改善でき、半導体記憶装置の高速化を図ることがで
きるという効果がある。
As described above, according to the present invention, by providing the insulating region by the trench isolation in the base of the lateral transistor, the injection efficiency of the base can be reduced and the current gain can be reduced, so that the operating speed can be increased without increasing the element area. There is an effect that the performance of can be significantly improved and the speed of the semiconductor memory device can be increased.

勿論、絶縁領域の形状を調整することで、ベース抵抗を
自由に変えて、動作速度の最適化を図ることもできる。
Of course, by adjusting the shape of the insulating region, the base resistance can be freely changed to optimize the operation speed.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図及び第2図(a)並びに(b)は本発明の第1及
び第2の実施例の平面図並びにA−A′線及びB−B′
線断面図、第3図(a)及び(b)は従来の半導体記憶
装置の一例の平面図及びC−C′線断面図、第4図は従
来のメモリセルの一例の回路図である。 1……半導体基板、2……埋込層、3……エピタキシャ
ル層、4……素子分離領域、5,5′……絶縁領域、6…
…コレクタ、7……エミッタ、8……不純物領域、9…
…ベース、10a,10b……エミッタ、11……絶縁膜、12,1
3,14,15a,15b……電極、D,……ビット線、E1,E2,E3,E
4……エミッタ、T1,T2,T3,T4……トランジスタ、WT……
ワード線。
FIGS. 1 and 2 (a) and (b) are plan views of the first and second embodiments of the present invention, along with lines AA 'and BB'.
3A and 3B are a plan view of an example of a conventional semiconductor memory device and a sectional view taken along the line CC ', and FIG. 4 is a circuit diagram of an example of a conventional memory cell. 1 ... Semiconductor substrate, 2 ... Buried layer, 3 ... Epitaxial layer, 4 ... Element isolation region, 5, 5 '... Insulation region, 6 ...
... collector, 7 ... emitter, 8 ... impurity region, 9 ...
… Base, 10a, 10b …… Emitter, 11 …… Insulating film, 12,1
3,14,15a, 15b …… electrode, D, …… bit line, E 1 , E 2 , E 3 , E
4 …… Emitter, T 1 , T 2 , T 3 , T 4 …… Transistor, WT ……
Word line.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】一導電型の半導体基板表面に形成した反対
導電型の埋込層の上に設けられかつ素子分離領域によっ
て区画された反対導電型のエピタキシャル層に該エピタ
キシャル層をベースとするラテラルトランジスタのエミ
ッタ及びコレクタを少くとも備えたクロスカップル型PN
PNメモリセルを含む半導体記憶装置において、前記エミ
ッタと前記コレクタとの間の前記エピタキシャル層に表
面から少くとも埋込層に至る所定のパターンのベース注
入効率低減用の絶縁領域を設けたことを特徴とする半導
体記憶装置。
1. An epitaxial layer of opposite conductivity type provided on a buried layer of opposite conductivity type formed on a surface of a semiconductor substrate of one conductivity type and divided by an element isolation region, and a lateral layer based on the epitaxial layer. Cross-coupled PN with at least transistor emitter and collector
In a semiconductor memory device including a PN memory cell, the epitaxial layer between the emitter and the collector is provided with an insulating region for reducing the base injection efficiency of a predetermined pattern from the surface to at least the buried layer. And semiconductor memory device.
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