JPH0682793B2 - 半導体メモリ - Google Patents
半導体メモリInfo
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- JPH0682793B2 JPH0682793B2 JP1010102A JP1010289A JPH0682793B2 JP H0682793 B2 JPH0682793 B2 JP H0682793B2 JP 1010102 A JP1010102 A JP 1010102A JP 1010289 A JP1010289 A JP 1010289A JP H0682793 B2 JPH0682793 B2 JP H0682793B2
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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
- H10B12/01—Manufacture or treatment
- H10B12/02—Manufacture or treatment for one transistor one-capacitor [1T-1C] memory cells
- H10B12/03—Making the capacitor or connections thereto
- H10B12/038—Making the capacitor or connections thereto the capacitor being in a trench in the substrate
-
- G—PHYSICS
- G11—INFORMATION STORAGE
- G11C—STATIC STORES
- G11C11/00—Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor
- G11C11/21—Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor using electric elements
- G11C11/34—Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor using electric elements using semiconductor devices
- G11C11/40—Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor using electric elements using semiconductor devices using transistors
- G11C11/401—Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor using electric elements using semiconductor devices using transistors forming cells needing refreshing or charge regeneration, i.e. dynamic cells
- G11C11/403—Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor using electric elements using semiconductor devices using transistors forming cells needing refreshing or charge regeneration, i.e. dynamic cells with charge regeneration common to a multiplicity of memory cells, i.e. external refresh
- G11C11/405—Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor using electric elements using semiconductor devices using transistors forming cells needing refreshing or charge regeneration, i.e. dynamic cells with charge regeneration common to a multiplicity of memory cells, i.e. external refresh with three charge-transfer gates, e.g. MOS transistors, per cell
-
- 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
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Semiconductor Memories (AREA)
- Dram (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 A.産業上の利用分野 本発明は、一般に、半導体メモリに関し、より具体的に
は、トレンチ内に埋め込まれた電荷増幅セルに関する。
は、トレンチ内に埋め込まれた電荷増幅セルに関する。
B.従来技術 ダイナミック・メモリ・セルは、安価な半導体メモリの
最も普通のものになってきた。その動作は、セル・ノー
ド（コンデンサ）に電荷を選択的に蓄積し、その電荷の
量を後で読み取って記憶されたデータ値を求めることに
基づいている。製造技術がますます精巧になるにつれ
て、記憶セルの大きさは減少し、したがって、大抵の場
合、蓄積される電荷の量も減少する。しかし、非常に小
さな蓄積された電荷を読み取ることは、ますます困難に
なってきている。通常、読取り動作中蓄積電荷は、記憶
ノードをセンス増幅器に接続するビット腺全体にわたっ
て分布し、したがって得られる電圧（電圧変動）は非常
に小さくなる。また、集積回路に若干のノイズが存在す
ることが避けられず、それが蓄積電荷によって生じる小
さな電圧変動の感知を困難にする恐れがある。
最も普通のものになってきた。その動作は、セル・ノー
ド（コンデンサ）に電荷を選択的に蓄積し、その電荷の
量を後で読み取って記憶されたデータ値を求めることに
基づいている。製造技術がますます精巧になるにつれ
て、記憶セルの大きさは減少し、したがって、大抵の場
合、蓄積される電荷の量も減少する。しかし、非常に小
さな蓄積された電荷を読み取ることは、ますます困難に
なってきている。通常、読取り動作中蓄積電荷は、記憶
ノードをセンス増幅器に接続するビット腺全体にわたっ
て分布し、したがって得られる電圧（電圧変動）は非常
に小さくなる。また、集積回路に若干のノイズが存在す
ることが避けられず、それが蓄積電荷によって生じる小
さな電圧変動の感知を困難にする恐れがある。
１つの解決策は、ジョシ（Joshi）などの米国特許第416
8536号明細書に開示されているような電荷増幅セルであ
った。このセルでは、書込みトランジスタによって、電
荷が記憶ノードまたはコンデンサ上に選択的にゲートさ
れる。その後、書込みトランジスタがオフになり、蓄積
電荷の量が記憶されたデータの値となる。コンデンサの
片面が、読取りトランジスタのゲートに結合される。記
憶されたデータ値を読み取りたい場合、様々の技術によ
り、読取りトランジスタ中を通過する電流（そのコンダ
クタンス、すなわち蓄積電荷の量によって決定される）
を測定する。この測定には、かなりの電流を読取りトラ
ンジスタ中に流すことが必要となることがある。重要な
点は、記憶ノード上の電荷は読取りトランジスタを制御
するだけで、読取り電流によって直接には検出されず、
直接には影響されないことである。すなわち、読取りト
ランジスタによって、蓄積電荷が増幅される。したがっ
て、比較的小さなコンデンサ上の比較的小さな蓄積電荷
で、大きな電流を読み取ることができる。
8536号明細書に開示されているような電荷増幅セルであ
った。このセルでは、書込みトランジスタによって、電
荷が記憶ノードまたはコンデンサ上に選択的にゲートさ
れる。その後、書込みトランジスタがオフになり、蓄積
電荷の量が記憶されたデータの値となる。コンデンサの
片面が、読取りトランジスタのゲートに結合される。記
憶されたデータ値を読み取りたい場合、様々の技術によ
り、読取りトランジスタ中を通過する電流（そのコンダ
クタンス、すなわち蓄積電荷の量によって決定される）
を測定する。この測定には、かなりの電流を読取りトラ
ンジスタ中に流すことが必要となることがある。重要な
点は、記憶ノード上の電荷は読取りトランジスタを制御
するだけで、読取り電流によって直接には検出されず、
直接には影響されないことである。すなわち、読取りト
ランジスタによって、蓄積電荷が増幅される。したがっ
て、比較的小さなコンデンサ上の比較的小さな蓄積電荷
で、大きな電流を読み取ることができる。
ダイナミック半導体メモリ・チップ上の素子数が増加す
るにつれて、比較的小さなチップ面積で比較的大きな記
憶コンデンサを実現するのに使用される技術の１つとし
て、トレンチ技術が使用されてきた。この技術では、基
板内に垂直な側壁を有する比較的深いトレンチを形成す
る。次いで、垂直な側壁の１つまたは複数にコンデンサ
を形成する。こうして、コンデンサに占められるチップ
の表面積を、コンデンサ自体の面積よりもはるかに小さ
くすることができる。マシコ（Mashiko）などの論文、
「折り重ねビット線適応側壁分離コンデンサ（FASIC）
セルを備えた4MビットDRAM（A 4-Mbit DRAM with Folde
d-Bit-Line Adaptive Sidewall-Isolated Capacitor（F
ASIC）Cell）」、IEEE Journal of Solid-State Circui
ts、Vol.SC-22、No.5、1987年10月、pp.643-649など、
このようなDRAM（ダイナミック・ランダム・アクセス・
メモリ）の例は多数ある。もう１つの例は、1987年10月
17日に本出願人により出願された、「側壁で画定された
ブリッジ接点とゲート電極を備えた共用トレンチ記憶コ
ンデンサを有するダイナミックRAMセル（Dynamic RAM C
ell Having Shared Trench Storage Capacitor with Si
dewall-Defined Bridge Contacts and Gate Electrode
s）」と題する、米国特許出願第919940号明細書であ
る。
るにつれて、比較的小さなチップ面積で比較的大きな記
憶コンデンサを実現するのに使用される技術の１つとし
て、トレンチ技術が使用されてきた。この技術では、基
板内に垂直な側壁を有する比較的深いトレンチを形成す
る。次いで、垂直な側壁の１つまたは複数にコンデンサ
を形成する。こうして、コンデンサに占められるチップ
の表面積を、コンデンサ自体の面積よりもはるかに小さ
くすることができる。マシコ（Mashiko）などの論文、
「折り重ねビット線適応側壁分離コンデンサ（FASIC）
セルを備えた4MビットDRAM（A 4-Mbit DRAM with Folde
d-Bit-Line Adaptive Sidewall-Isolated Capacitor（F
ASIC）Cell）」、IEEE Journal of Solid-State Circui
ts、Vol.SC-22、No.5、1987年10月、pp.643-649など、
このようなDRAM（ダイナミック・ランダム・アクセス・
メモリ）の例は多数ある。もう１つの例は、1987年10月
17日に本出願人により出願された、「側壁で画定された
ブリッジ接点とゲート電極を備えた共用トレンチ記憶コ
ンデンサを有するダイナミックRAMセル（Dynamic RAM C
ell Having Shared Trench Storage Capacitor with Si
dewall-Defined Bridge Contacts and Gate Electrode
s）」と題する、米国特許出願第919940号明細書であ
る。
電荷増幅DRAMセルに対する現在までの提案は、通常のDR
AMセルよりもはるかに大きいレイアウト、あるいは未開
発またはやっと開発されたばかりの動作原理を利用する
レイアウトのものであった。
AMセルよりもはるかに大きいレイアウト、あるいは未開
発またはやっと開発されたばかりの動作原理を利用する
レイアウトのものであった。
C.発明が解決しようとする問題点 本発明の目的は、電荷増幅式のメモリ・セルを提供する
ことにある。
ことにある。
本発明のもう１つの目的は、トレンチ技術で許容される
密度を有する、ダイナミック・メモリ・セルを提供する
ことにある。
密度を有する、ダイナミック・メモリ・セルを提供する
ことにある。
D.問題点を解決するための手段 本発明は、要約すると、トレンチが基板内に形成され、
高導電性領域まで下に延びているという、トレンチ技術
に基づいて作成された電荷増幅式セルである。トレンチ
内に順に絶縁体層、ポリシリコン層、絶縁体層を形成す
る。次いで、少なくともトレンチの残りの一部をポリシ
リコンで埋める。中間のポリシリコン層は、高導電性領
域とトレンチ中のバルク・ポリシリコンの両方に対して
静電容量をもつ、記憶ノードとして働く。２つの側壁上
のポリシリコン層は、高導電性領域に対するチャネルと
してドープ濃度のあまり高くない基板を使用する、２つ
の縦形トランジスタに対するゲート電極として働く。２
つのトランジスタの一方が常にオフであり、もう一方
は、記憶ノードの電圧によって制御される読取りトラン
ジスタである。記憶ノードに電荷をゲートするため、表
面にプレーナ形書込みトランジスタを形成する。トレン
チを充填するポリシリコンは、読取りワード線として使
用する。
高導電性領域まで下に延びているという、トレンチ技術
に基づいて作成された電荷増幅式セルである。トレンチ
内に順に絶縁体層、ポリシリコン層、絶縁体層を形成す
る。次いで、少なくともトレンチの残りの一部をポリシ
リコンで埋める。中間のポリシリコン層は、高導電性領
域とトレンチ中のバルク・ポリシリコンの両方に対して
静電容量をもつ、記憶ノードとして働く。２つの側壁上
のポリシリコン層は、高導電性領域に対するチャネルと
してドープ濃度のあまり高くない基板を使用する、２つ
の縦形トランジスタに対するゲート電極として働く。２
つのトランジスタの一方が常にオフであり、もう一方
は、記憶ノードの電圧によって制御される読取りトラン
ジスタである。記憶ノードに電荷をゲートするため、表
面にプレーナ形書込みトランジスタを形成する。トレン
チを充填するポリシリコンは、読取りワード線として使
用する。
E.実施例 本発明は、通常のトレンチ技術を使って、電荷増幅式セ
ルを作成しようとするものである。第１図に、セルの回
路図を示す。内部コンデンサ12によって高導電性接地基
板に結合され、かつ外部コンデンサ16によって読取りワ
ード線14にも結合された記憶ノード10上で、データ値を
表わす電荷が印加される。内部コンデンサ12及び外部コ
ンデンサ16の意味は、あとで明らかになる。読取りワー
ド線14は、通常、高電位VHに保持され、記憶ノードの合
計静電容量は、内部コンデンサ12の容量と外部コンデン
サ16の容量の和になる。記憶ノード10上に蓄積電荷を印
加し、そこから蓄積電荷を読み取るための電荷信号線と
して、ビット線18を使用する。電荷を記憶ノード10上に
印加するため、書込みワード線22によってゲートされる
書込みトランジスタ20が、記憶ノード10へのビット線18
をゲートする。
ルを作成しようとするものである。第１図に、セルの回
路図を示す。内部コンデンサ12によって高導電性接地基
板に結合され、かつ外部コンデンサ16によって読取りワ
ード線14にも結合された記憶ノード10上で、データ値を
表わす電荷が印加される。内部コンデンサ12及び外部コ
ンデンサ16の意味は、あとで明らかになる。読取りワー
ド線14は、通常、高電位VHに保持され、記憶ノードの合
計静電容量は、内部コンデンサ12の容量と外部コンデン
サ16の容量の和になる。記憶ノード10上に蓄積電荷を印
加し、そこから蓄積電荷を読み取るための電荷信号線と
して、ビット線18を使用する。電荷を記憶ノード10上に
印加するため、書込みワード線22によってゲートされる
書込みトランジスタ20が、記憶ノード10へのビット線18
をゲートする。
記憶ノード10上の電荷が、読取りトランジスタ24及び分
離トランジスタ26の導電性を制御する。読取りトランジ
スタ24は、読取りワード線18から高導電性基板に延びる
チャネルを備えている。分離トランジスタ26は、記憶ノ
ード10から高導電性基板に延びるチャネルを備えてい
る。ただし、この回路は、分離トランジスタ26が決して
オンにならないように設計されている。
離トランジスタ26の導電性を制御する。読取りトランジ
スタ24は、読取りワード線18から高導電性基板に延びる
チャネルを備えている。分離トランジスタ26は、記憶ノ
ード10から高導電性基板に延びるチャネルを備えてい
る。ただし、この回路は、分離トランジスタ26が決して
オンにならないように設計されている。
具体的には、読取りトランジスタ24及び分離トランジス
タ26は、VT＝−約3Vのしきい電圧をもつｐチャネルMOS
トランジスタである。一方、書込みトランジスタ20は、
VT＝−約1Vのしきい電圧をもつｐチャネルMOSトランジ
スタである。第１表に、図の記憶セルの動作を要約して
示す。
タ26は、VT＝−約3Vのしきい電圧をもつｐチャネルMOS
トランジスタである。一方、書込みトランジスタ20は、
VT＝−約1Vのしきい電圧をもつｐチャネルMOSトランジ
スタである。第１表に、図の記憶セルの動作を要約して
示す。
記憶ノード10への書込み動作中、読取りワード線14をVH
（現在の技術では約3.3V）に上げる。書込みワード線22
は、0Vに下がり、高電圧VHまたは低電圧0Vがビット線18
に印加され、その結果、データに応じて、VHまたは1Vの
電圧が記憶ノード10に現われる。待機モード中、ダイナ
ミック・メモリ・セルでは大部分の時間、書込みワード
線22がVHに上がるため、書込みトランジスタ20はオフに
なる。待機モード中、読取りワード線14の電圧はVHに保
たれ、したがってノード10の電圧はデータに応じて、VH
または1Vに維持される。
（現在の技術では約3.3V）に上げる。書込みワード線22
は、0Vに下がり、高電圧VHまたは低電圧0Vがビット線18
に印加され、その結果、データに応じて、VHまたは1Vの
電圧が記憶ノード10に現われる。待機モード中、ダイナ
ミック・メモリ・セルでは大部分の時間、書込みワード
線22がVHに上がるため、書込みトランジスタ20はオフに
なる。待機モード中、読取りワード線14の電圧はVHに保
たれ、したがってノード10の電圧はデータに応じて、VH
または1Vに維持される。
読取り動作では、読取りワード線14を0Vに下げる。読取
りワード線14のこのVHから0Vへの振れにより、前に印加
した電圧と無関係に、記憶ノード10で約2Vの電圧の振れ
VSが起こる。
りワード線14のこのVHから0Vへの振れにより、前に印加
した電圧と無関係に、記憶ノード10で約2Vの電圧の振れ
VSが起こる。
第２図に、この利得セルの動作を示す。ｐチャネル読取
りトランジスタ24及び分離トランジスタ26のしきい値電
圧VTが負方向で比較的大きく、好ましくは−約3Vである
ことが重要である。その時、約1Vのしきい値電圧をもつ
書込みトランジスタ20によってゲートされるノード電圧
VHは、データの値に応じて、3.3Vまたは1.0Vである。こ
のノード電圧VHは待機モード中保持される。このどちら
の電圧も、読取りトランジスタ24をオンにして、ノード
10上に電荷を蓄積させ続けるには不充分である。読取り
動作の場合、読取りワード線14をVHから0Vに下げる。こ
れにより、ノード10上の電圧は1.3Vまたは−1.0Vに減少
する。高レベル記憶信号用の1.3Vは、読取りトランジス
タ24をオンにするには不充分であるが、低レベル記憶信
号用の−1.0Vは読取りトランジスタ24をオンにし、した
がってビット線18に接続されたセンス増幅器でかなり多
量の電流が測定できる。
りトランジスタ24及び分離トランジスタ26のしきい値電
圧VTが負方向で比較的大きく、好ましくは−約3Vである
ことが重要である。その時、約1Vのしきい値電圧をもつ
書込みトランジスタ20によってゲートされるノード電圧
VHは、データの値に応じて、3.3Vまたは1.0Vである。こ
のノード電圧VHは待機モード中保持される。このどちら
の電圧も、読取りトランジスタ24をオンにして、ノード
10上に電荷を蓄積させ続けるには不充分である。読取り
動作の場合、読取りワード線14をVHから0Vに下げる。こ
れにより、ノード10上の電圧は1.3Vまたは−1.0Vに減少
する。高レベル記憶信号用の1.3Vは、読取りトランジス
タ24をオンにするには不充分であるが、低レベル記憶信
号用の−1.0Vは読取りトランジスタ24をオンにし、した
がってビット線18に接続されたセンス増幅器でかなり多
量の電流が測定できる。
分離トランジスタ26は、常にそのソース（第１図の上側
の電極）がそのゲートに接続されている。その結果、決
してオンにならない。記憶ノード10上に1Vの低レベル・
データが記憶されると、読取り用電圧の振れVSにより、
記憶ノード10の電圧は負の値をとる。その結果、分離ト
ランジスタ26の上側の電極は、もう一方の電極上の接地
電位を基準として、ソースからドレインに変換される。
ただし、この負の値は、なお、比較的大きな負のしきい
電圧VTより上にあり、したがって、分離トランジスタ26
はオフのままである。分離トランジスタ26は、トレンチ
技術の産物であるが、その存在が動作上の障害になるこ
とはない。
の電極）がそのゲートに接続されている。その結果、決
してオンにならない。記憶ノード10上に1Vの低レベル・
データが記憶されると、読取り用電圧の振れVSにより、
記憶ノード10の電圧は負の値をとる。その結果、分離ト
ランジスタ26の上側の電極は、もう一方の電極上の接地
電位を基準として、ソースからドレインに変換される。
ただし、この負の値は、なお、比較的大きな負のしきい
電圧VTより上にあり、したがって、分離トランジスタ26
はオフのままである。分離トランジスタ26は、トレンチ
技術の産物であるが、その存在が動作上の障害になるこ
とはない。
第１図のメモリ・セルは、第３図の平面図、及び第４図
と第５図の断面図に示した構造により、トレンチ技術で
実現できる。この構造を実現する方法は後で説明する。
第４図が最もわかりやすいが、逆行的にドープしたn-ウ
ェル32を有するp+基板30上にセルを作成する。逆行的ド
ーピングとは、表面でのドーピング濃度がn-ウェル32の
より深い領域よりも低いという意味である。書込みトラ
ンジスタ20、書込みワード線22になっているポリシリコ
ン電極34の下に形成したプレーナ形トランジスタであ
る。半導体のn-ウェル32内にトレンチが形成され、下の
p+基板30中に延びる。トレンチ中に、順に外側誘電体層
36、ポリシリコン層38、内側誘電体層40を形成する。次
いで、トレンチの残りの部分をポリシリコン42で充填す
る。ポリシリコン層38は、電圧ノード10として働く。外
側誘電体層36は、読取りトランジスタ24及び分離トラン
ジスタ26用のゲート酸化物層として働き、また、主とし
てポリシリコン層38とp+基板30の間で、コンデンサ12の
絶縁体としても働く。トランジスタ24及び26は、n-ウェ
ル32中で垂直方向に動作する。トレンチ内のポリシリコ
ン42は読取りワード線14として働き、内側誘電体層40は
コンデンサ16の絶縁体として働く。p+表面領域44は、プ
レーナ形書込みトランジスタ20のドレイン及び縦形分離
トランジスタ26のソースとして働き、また外側誘電体層
36を介してポリシリコン層38に接続される。もう１つの
p+表面領域46は、金属ビット線48に接触し、縦形読取り
トランジスタ24のソースとして働く。p+基板30は、縦形
トランジスタ24及び26のドレインとして働く。さらにも
う１つのp+表面領域50は、金属ビット線48に接触し、プ
レーナ形書込みトランジスタ20のソースとして働く。
と第５図の断面図に示した構造により、トレンチ技術で
実現できる。この構造を実現する方法は後で説明する。
第４図が最もわかりやすいが、逆行的にドープしたn-ウ
ェル32を有するp+基板30上にセルを作成する。逆行的ド
ーピングとは、表面でのドーピング濃度がn-ウェル32の
より深い領域よりも低いという意味である。書込みトラ
ンジスタ20、書込みワード線22になっているポリシリコ
ン電極34の下に形成したプレーナ形トランジスタであ
る。半導体のn-ウェル32内にトレンチが形成され、下の
p+基板30中に延びる。トレンチ中に、順に外側誘電体層
36、ポリシリコン層38、内側誘電体層40を形成する。次
いで、トレンチの残りの部分をポリシリコン42で充填す
る。ポリシリコン層38は、電圧ノード10として働く。外
側誘電体層36は、読取りトランジスタ24及び分離トラン
ジスタ26用のゲート酸化物層として働き、また、主とし
てポリシリコン層38とp+基板30の間で、コンデンサ12の
絶縁体としても働く。トランジスタ24及び26は、n-ウェ
ル32中で垂直方向に動作する。トレンチ内のポリシリコ
ン42は読取りワード線14として働き、内側誘電体層40は
コンデンサ16の絶縁体として働く。p+表面領域44は、プ
レーナ形書込みトランジスタ20のドレイン及び縦形分離
トランジスタ26のソースとして働き、また外側誘電体層
36を介してポリシリコン層38に接続される。もう１つの
p+表面領域46は、金属ビット線48に接触し、縦形読取り
トランジスタ24のソースとして働く。p+基板30は、縦形
トランジスタ24及び26のドレインとして働く。さらにも
う１つのp+表面領域50は、金属ビット線48に接触し、プ
レーナ形書込みトランジスタ20のソースとして働く。
第５図に示すように、メモリ・セル相互間の絶縁分離領
域では、トレンチ内のポリシリコン42は、比較的厚い絶
縁酸化物52によりバルク領域であるn-領域32及びp+領域
30から分離されている。第４図の隣接するメモリ・セル
の表面は、絶縁分離領域中の厚い表面酸化物54により分
離されている。
域では、トレンチ内のポリシリコン42は、比較的厚い絶
縁酸化物52によりバルク領域であるn-領域32及びp+領域
30から分離されている。第４図の隣接するメモリ・セル
の表面は、絶縁分離領域中の厚い表面酸化物54により分
離されている。
第３図の集積回路は、垂直方向のアレイをはっきりと示
している。追加の平行トレンチを作成して、平行方向の
アレイを生成させ。実際には、p+表面領域46及び50が、
隣接するトレンチに対する接触領域として利用できる。
つまり、p+表面領域46及び50の中央を垂直に通る直線に
関して、本図に示した集積回路の鏡像が形成される。そ
の結果、２×３区画の領域内に利得メモリ・セルを作成
できることがわかる。
している。追加の平行トレンチを作成して、平行方向の
アレイを生成させ。実際には、p+表面領域46及び50が、
隣接するトレンチに対する接触領域として利用できる。
つまり、p+表面領域46及び50の中央を垂直に通る直線に
関して、本図に示した集積回路の鏡像が形成される。そ
の結果、２×３区画の領域内に利得メモリ・セルを作成
できることがわかる。
次に、第３図ないし第５図の構造をもたらす製造工程に
ついて説明する。まず、第６図、第７図、第８図で、逆
行ドーピングによりシリコンのp+基板内にn-ウェる32を
形成する。n-ウェル32は多数のメモリ・セルにわたって
延びているが、周辺回路はn-ウェル32の領域外に作成し
てもよい。逆行ドーピングでは、ｎ型ドーピング濃度
は、n-ウェル32の底部の方がその頂部よりも３倍高い。
この逆行ドーピングは、単一の化学種のイオン注入によ
り、ただし異なるエネルギーで実施することができる。
高エネルギー・イオンの持つ高い移動能力で深部で高濃
度をもたらす。この種のドーピング勾配により、深部に
ある読取りトランジスタ24及び分離トランジスタ26の方
が表面に近い所にある書込みトランジスタ20よりもしき
い電圧VTが大きくなる。n-ウェル32は、約1.5ミクロン
の深さまで形成する。次いで、フォトリソグラフィ用マ
スクをパターンづけし、規則的縞模様をなす酸化物／窒
化物／酸化物マスク56を形成する。酸化物／窒化物／酸
化物マスク56を形成するには、湿潤または乾燥条件下で
900℃で露出シリコンn-ウェル32を熱酸化して、20nmの
厚さまで底部酸化物を作成する。シランとNH3を使ったC
VD（化学的気相成長法）により、厚さが100nmの窒化物
層を形成する。周知の酸化物CVD法により、厚さ100nmの
上部酸化物層を形成する。その後、フォトリソグラフィ
用マスクを除去してから、n-ウェル32の酸化物／窒化物
／酸化物マスク56で覆われていない部分を熱酸化して、
ROXストライプ58を形成して、酸化シリコンを生成させ
る。この酸化ステップは、n-ウェル32中のドーパントを
活性化させる働きもする。
ついて説明する。まず、第６図、第７図、第８図で、逆
行ドーピングによりシリコンのp+基板内にn-ウェる32を
形成する。n-ウェル32は多数のメモリ・セルにわたって
延びているが、周辺回路はn-ウェル32の領域外に作成し
てもよい。逆行ドーピングでは、ｎ型ドーピング濃度
は、n-ウェル32の底部の方がその頂部よりも３倍高い。
この逆行ドーピングは、単一の化学種のイオン注入によ
り、ただし異なるエネルギーで実施することができる。
高エネルギー・イオンの持つ高い移動能力で深部で高濃
度をもたらす。この種のドーピング勾配により、深部に
ある読取りトランジスタ24及び分離トランジスタ26の方
が表面に近い所にある書込みトランジスタ20よりもしき
い電圧VTが大きくなる。n-ウェル32は、約1.5ミクロン
の深さまで形成する。次いで、フォトリソグラフィ用マ
スクをパターンづけし、規則的縞模様をなす酸化物／窒
化物／酸化物マスク56を形成する。酸化物／窒化物／酸
化物マスク56を形成するには、湿潤または乾燥条件下で
900℃で露出シリコンn-ウェル32を熱酸化して、20nmの
厚さまで底部酸化物を作成する。シランとNH3を使ったC
VD（化学的気相成長法）により、厚さが100nmの窒化物
層を形成する。周知の酸化物CVD法により、厚さ100nmの
上部酸化物層を形成する。その後、フォトリソグラフィ
用マスクを除去してから、n-ウェル32の酸化物／窒化物
／酸化物マスク56で覆われていない部分を熱酸化して、
ROXストライプ58を形成して、酸化シリコンを生成させ
る。この酸化ステップは、n-ウェル32中のドーパントを
活性化させる働きもする。
トレンチ60は、第９図、第10図、第11図に示すように、
フォトリソグラフィ用マスクを使ってパターンづけを行
ない、トレンチ60の当該領域を覆わないままに残すこと
により形成する。次いで、RIE（反応性イオン・エッチ
ング）を行なう。エッチング中、酸化物／窒化物／酸化
物マスク56及びROXストライプ18のエッチングから下地
のシリコンのエッチングへの変化に対応すべく、反応性
イオン・エッチングの条件を変化させる。トレンチ深さ
が約2.0ミクロンになるまで反応性イオン・エッチング
を続けると、トレンチが下方にp+基板30まで延びる。
フォトリソグラフィ用マスクを使ってパターンづけを行
ない、トレンチ60の当該領域を覆わないままに残すこと
により形成する。次いで、RIE（反応性イオン・エッチ
ング）を行なう。エッチング中、酸化物／窒化物／酸化
物マスク56及びROXストライプ18のエッチングから下地
のシリコンのエッチングへの変化に対応すべく、反応性
イオン・エッチングの条件を変化させる。トレンチ深さ
が約2.0ミクロンになるまで反応性イオン・エッチング
を続けると、トレンチが下方にp+基板30まで延びる。
次いで、第12ないし第14図に示すように、トレンチ60内
に、外側絶縁体層36を形成する。外側絶縁体層36は、２
つの二酸化シリコン層が窒化シリコンで分離された、酸
化物／窒化物／酸化物層とすることが好ましい。この３
つの層はそれぞれ厚さ4nmである。内側の二酸化シリコ
ン層は熱酸化することができ、その上の窒化シリコン層
は化学的気相成長法による窒化物層である。外側の二酸
化シリコン層は窒化シリコンから熱酸化することができ
る。窒化シリコンの酸化は比較的遅いが、所望の層は比
較的薄い。トレンチの外側にある部分は最後に除去する
ので、外側絶縁体層36の形成をパターンづけする必要は
ない。
に、外側絶縁体層36を形成する。外側絶縁体層36は、２
つの二酸化シリコン層が窒化シリコンで分離された、酸
化物／窒化物／酸化物層とすることが好ましい。この３
つの層はそれぞれ厚さ4nmである。内側の二酸化シリコ
ン層は熱酸化することができ、その上の窒化シリコン層
は化学的気相成長法による窒化物層である。外側の二酸
化シリコン層は窒化シリコンから熱酸化することができ
る。窒化シリコンの酸化は比較的遅いが、所望の層は比
較的薄い。トレンチの外側にある部分は最後に除去する
ので、外側絶縁体層36の形成をパターンづけする必要は
ない。
この時点で、外側絶縁層36内の、トレンチ60の右側の上
面の下約0.3ミクロンまで延び、一般に酸化物／窒化物
／酸化物マスク56の下にある領域に、埋込み接点孔62を
形成する。トレンチの側壁でのこの局部的パターンづけ
は、第15図に示すようにして実施できる。n-ウェル32の
上にある酸化物／窒化物／酸化物マスク56の上面に、多
段フォトレジスト63をコートし、トレンチ60を充填して
平面化する。フォトレジスト63は、外側の侵食可能層
と、プラズマ・エッチングや反応性イオン・エッチング
に耐える中央の侵食不能層64とを含んでいる。フォトレ
ジスト63を光学的手段でパターンづけして現像して、ト
レンチ60の右上隅の酸化物／窒化物／酸化物マスク56の
領域で、上部侵食可能層中に開口を設ける。次いで、露
出した侵食不能層64をエッチ・スルーする。そのあと、
反応性イオン・エッチングを行なって、フォトレジスト
63の上部侵食可能層と下の侵食可能層を除去する。反応
性イオン・エッチングの継続時間を注意深く制御して、
酸化物／窒化物／酸化物マスク56の平面状底面部分の下
約0.3ミクロンの所までフォトレジスト63を除去する。
次いで、トレンチ60内に露出した外側絶縁層36を乾式プ
ラズマ・エッチングでエッチングして除去し、埋込み接
点孔62を形成する。他の領域では侵食不能層64によって
エッチングがすストップする。プラズマ・エッチング
後、フォトレジスト63を除去する。これにより、外側絶
縁層36を貫いて、トレンチ60内にn-ウェル32が露出す
る。
面の下約0.3ミクロンまで延び、一般に酸化物／窒化物
／酸化物マスク56の下にある領域に、埋込み接点孔62を
形成する。トレンチの側壁でのこの局部的パターンづけ
は、第15図に示すようにして実施できる。n-ウェル32の
上にある酸化物／窒化物／酸化物マスク56の上面に、多
段フォトレジスト63をコートし、トレンチ60を充填して
平面化する。フォトレジスト63は、外側の侵食可能層
と、プラズマ・エッチングや反応性イオン・エッチング
に耐える中央の侵食不能層64とを含んでいる。フォトレ
ジスト63を光学的手段でパターンづけして現像して、ト
レンチ60の右上隅の酸化物／窒化物／酸化物マスク56の
領域で、上部侵食可能層中に開口を設ける。次いで、露
出した侵食不能層64をエッチ・スルーする。そのあと、
反応性イオン・エッチングを行なって、フォトレジスト
63の上部侵食可能層と下の侵食可能層を除去する。反応
性イオン・エッチングの継続時間を注意深く制御して、
酸化物／窒化物／酸化物マスク56の平面状底面部分の下
約0.3ミクロンの所までフォトレジスト63を除去する。
次いで、トレンチ60内に露出した外側絶縁層36を乾式プ
ラズマ・エッチングでエッチングして除去し、埋込み接
点孔62を形成する。他の領域では侵食不能層64によって
エッチングがすストップする。プラズマ・エッチング
後、フォトレジスト63を除去する。これにより、外側絶
縁層36を貫いて、トレンチ60内にn-ウェル32が露出す
る。
やはり第12図ないし第14図に示す次のステップでは、ト
レンチ60内の全表面にわたって、約50nmの厚さになるよ
うにp+型ポリシリコン層38を付着させる。このようにし
て付着させたポリシリコン層38は、埋込み接点孔62を介
してn-ウェル32と直接接触していることに留意された
い。この接触は、電気的であるだけでなく、n-ウェル32
にとってp+型ポリシリコン38からのｐ型ドーパントの供
給源ともなる。この付着は化学的気相成長法によって行
なうことができ、パターンづけは不要である。その代わ
り、ポリシリコンを優先的に侵食する化学薬品を使っ
て、表面の化学的機械的研磨を行なう。ただし、トレン
チ60内のポリシリコン38は、機械的研磨を受けないので
侵食されない。この段階で、順次、希フッ化水素酸でエ
ッチングして露出している酸化シリコンを溶かし、150
℃のリン酸でエッチングして露出している窒化シリコン
を溶かすことにより、外側絶縁層36を形成する際に、付
着させた上側の二酸化シリコン層と窒化シリコン層を除
去することができる。どちらの酸も、ポリシリコンを侵
食しない。
レンチ60内の全表面にわたって、約50nmの厚さになるよ
うにp+型ポリシリコン層38を付着させる。このようにし
て付着させたポリシリコン層38は、埋込み接点孔62を介
してn-ウェル32と直接接触していることに留意された
い。この接触は、電気的であるだけでなく、n-ウェル32
にとってp+型ポリシリコン38からのｐ型ドーパントの供
給源ともなる。この付着は化学的気相成長法によって行
なうことができ、パターンづけは不要である。その代わ
り、ポリシリコンを優先的に侵食する化学薬品を使っ
て、表面の化学的機械的研磨を行なう。ただし、トレン
チ60内のポリシリコン38は、機械的研磨を受けないので
侵食されない。この段階で、順次、希フッ化水素酸でエ
ッチングして露出している酸化シリコンを溶かし、150
℃のリン酸でエッチングして露出している窒化シリコン
を溶かすことにより、外側絶縁層36を形成する際に、付
着させた上側の二酸化シリコン層と窒化シリコン層を除
去することができる。どちらの酸も、ポリシリコンを侵
食しない。
この時点までに、埋込み接点62を別にすれば、トレンチ
内でパターンづけは行なっていない。第16図、第17図、
第18図に示すように、次のステップを実行して、第18図
の分離領域で、トレンチ60内のポリシリコン層38を除去
する。まず、化学的気相成長法により、20nmの窒化シリ
コン層66を均一に付着させ。多段フォトレジストを付着
させ、トレンチ60を充填する。このフォトレジストを光
学的手段でパターンづけして現像して、分離領域68の上
にある領域の侵食不能層を露出させる。フォトレジスト
の侵食不能層をエッチングし、次いで、露出した侵食可
能なフォトレジストを優先的に侵食するが、露出した酸
化シリコンや侵食不能層にはあまり作用しない酸素反応
性イオン・エッチングを行なう。この反応性イオン・エ
ッチングで、侵食不能層の上の侵食可能なフォトレジス
トが除去され、反応性イオン・エッチングの継続時間に
応じて、露出した下の侵食不能層が所期の深さまで除去
される。これにより、分離領域68中で、パターンづけし
たフォトレジストがトレンチから除去される。この後、
無指向性プラズマ・エッチングを用いて、露出している
窒化シリコンを、分離領域68中のトレンチの側壁上のも
のまで含めて除去する。これにより窒化物層66が除去さ
れ、分離領域68中のポリシリコン層38が露出する。続い
て、熱酸化ステップで、ポリシリコン層38の露出部分全
体を酸化して、それを分離領域で約100nmの厚さまで酸
化シリコン絶縁酸化物層52に変換する。ただし、メモリ
・セル（第17図）領域中のポリシリコン層38は露出せ
ず、したがって、変換されないままである。しかし、熱
処理は、p+型ポリシリコン層38からのｐ型ドーパントを
埋込み接点孔62中に叩き込んで、p+埋込み接点44を形成
させる働きもする。次いで、150℃のリン酸に浸すこと
により、トレンチ60の活性領域（第17図）中に残ってい
る窒化物層66を除去する。
内でパターンづけは行なっていない。第16図、第17図、
第18図に示すように、次のステップを実行して、第18図
の分離領域で、トレンチ60内のポリシリコン層38を除去
する。まず、化学的気相成長法により、20nmの窒化シリ
コン層66を均一に付着させ。多段フォトレジストを付着
させ、トレンチ60を充填する。このフォトレジストを光
学的手段でパターンづけして現像して、分離領域68の上
にある領域の侵食不能層を露出させる。フォトレジスト
の侵食不能層をエッチングし、次いで、露出した侵食可
能なフォトレジストを優先的に侵食するが、露出した酸
化シリコンや侵食不能層にはあまり作用しない酸素反応
性イオン・エッチングを行なう。この反応性イオン・エ
ッチングで、侵食不能層の上の侵食可能なフォトレジス
トが除去され、反応性イオン・エッチングの継続時間に
応じて、露出した下の侵食不能層が所期の深さまで除去
される。これにより、分離領域68中で、パターンづけし
たフォトレジストがトレンチから除去される。この後、
無指向性プラズマ・エッチングを用いて、露出している
窒化シリコンを、分離領域68中のトレンチの側壁上のも
のまで含めて除去する。これにより窒化物層66が除去さ
れ、分離領域68中のポリシリコン層38が露出する。続い
て、熱酸化ステップで、ポリシリコン層38の露出部分全
体を酸化して、それを分離領域で約100nmの厚さまで酸
化シリコン絶縁酸化物層52に変換する。ただし、メモリ
・セル（第17図）領域中のポリシリコン層38は露出せ
ず、したがって、変換されないままである。しかし、熱
処理は、p+型ポリシリコン層38からのｐ型ドーパントを
埋込み接点孔62中に叩き込んで、p+埋込み接点44を形成
させる働きもする。次いで、150℃のリン酸に浸すこと
により、トレンチ60の活性領域（第17図）中に残ってい
る窒化物層66を除去する。
その後、第19図、第20図、第21図に示すように、外側誘
電体層36と同様な構造及び工程で、内側誘電体層40を形
成する。第１の酸化物層は熱酸化法または化学的気相成
長法によって形成できる。内側誘電体層40は、パターン
づけする必要がない。分離領域中の部分は、意味がない
ので図示していない。表面上の部分は後で除去する。次
いで、トレンチ内をp+ポリシリコン42で充填する。ポリ
シリコンは、その付着後に前記の種類の化学的機械的エ
ッチングを行なって表面上の全ポリシリコンを除去する
ので、パターンづけしないでコートしてよい。その後、
トレンチ内に露出したポリシリコン42を熱酸化して、厚
さ約100ないし150nmの酸化物キャップ72を形成する。酸
化物キャップ72は、p+埋込み接点44の領域にまで延びる
べきであるが、ポリシリコン層38がp+埋込み接点44との
接触部を越えて酸化されるのを防止するため、p+埋込み
接点44の一部をポリシリコン42に対向する状態にしてお
かなければならない。酸化物キャップ72の熱酸化に先立
ってポリシリコン42の反応性イオン・エッチングを行な
って、酸化物キャップ72の上面をp+埋込み接点44のほぼ
最上部まで、すなわち約100nmほど凹ませる。すべての
酸化ステップにより、ROXストライプ58が約0.5ミクロン
の厚さに達するまで、厚さが増大したことに留意された
い。
電体層36と同様な構造及び工程で、内側誘電体層40を形
成する。第１の酸化物層は熱酸化法または化学的気相成
長法によって形成できる。内側誘電体層40は、パターン
づけする必要がない。分離領域中の部分は、意味がない
ので図示していない。表面上の部分は後で除去する。次
いで、トレンチ内をp+ポリシリコン42で充填する。ポリ
シリコンは、その付着後に前記の種類の化学的機械的エ
ッチングを行なって表面上の全ポリシリコンを除去する
ので、パターンづけしないでコートしてよい。その後、
トレンチ内に露出したポリシリコン42を熱酸化して、厚
さ約100ないし150nmの酸化物キャップ72を形成する。酸
化物キャップ72は、p+埋込み接点44の領域にまで延びる
べきであるが、ポリシリコン層38がp+埋込み接点44との
接触部を越えて酸化されるのを防止するため、p+埋込み
接点44の一部をポリシリコン42に対向する状態にしてお
かなければならない。酸化物キャップ72の熱酸化に先立
ってポリシリコン42の反応性イオン・エッチングを行な
って、酸化物キャップ72の上面をp+埋込み接点44のほぼ
最上部まで、すなわち約100nmほど凹ませる。すべての
酸化ステップにより、ROXストライプ58が約0.5ミクロン
の厚さに達するまで、厚さが増大したことに留意された
い。
次に、第３図ないし第５図に戻って、酸化物／窒化物／
酸化物マスク56を除去する。次いで、ゲート酸化物73を
約15nmの厚さまで熱成長させ、p+表面領域44と50の間に
延びるようにする。さらに、化学的気相成長法でポリシ
リコン・ゲート34を付着させ、フォトリソグラフィ・パ
ターンづけによって画定し、イオン注入によりp+領域を
形成する。p+領域を活性化するには活性化アニールが必
要であるが、そうするとポリシリコン・ゲート34のゲー
ト領域の下にｐ型ドーパントが拡散する傾向がある。こ
の傾向を避けるため、イオン注入に先立って、ポリシリ
コン・ゲートのどちらかの側に側壁スペーサを形成する
ことができる。スペーサを形成するには、周知のよう
に、表面上に二酸化シリコンを付着させ、次に指向性反
応性イオン・エッチングを行なう。
酸化物マスク56を除去する。次いで、ゲート酸化物73を
約15nmの厚さまで熱成長させ、p+表面領域44と50の間に
延びるようにする。さらに、化学的気相成長法でポリシ
リコン・ゲート34を付着させ、フォトリソグラフィ・パ
ターンづけによって画定し、イオン注入によりp+領域を
形成する。p+領域を活性化するには活性化アニールが必
要であるが、そうするとポリシリコン・ゲート34のゲー
ト領域の下にｐ型ドーパントが拡散する傾向がある。こ
の傾向を避けるため、イオン注入に先立って、ポリシリ
コン・ゲートのどちらかの側に側壁スペーサを形成する
ことができる。スペーサを形成するには、周知のよう
に、表面上に二酸化シリコンを付着させ、次に指向性反
応性イオン・エッチングを行なう。
次いで、BPSG（ホウ素リンケイ酸ガラス）72を付着さ
せ、リフローして表面を一様に覆わせる。フォトリソグ
ラフィ法により、ホウ素リンケイ酸ガラス（BPSG）72及
びその酸化物中に２つのp+表面領域46及び50に対する接
点孔をエッチングし、パターンづけした金属を付着させ
てビット線48を形成する。
せ、リフローして表面を一様に覆わせる。フォトリソグ
ラフィ法により、ホウ素リンケイ酸ガラス（BPSG）72及
びその酸化物中に２つのp+表面領域46及び50に対する接
点孔をエッチングし、パターンづけした金属を付着させ
てビット線48を形成する。
上記の工程で、本発明の電荷利得メモリ・セルの製造の
重要な部分は終わる。周辺回路の構成は、たとえばデナ
ード（Dennard）の米国特許第3387286号明細書に記載の
方法等に基づいて行なうことができる。
重要な部分は終わる。周辺回路の構成は、たとえばデナ
ード（Dennard）の米国特許第3387286号明細書に記載の
方法等に基づいて行なうことができる。
第22図に、本発明の電荷利得メモリ・セルの第２の実施
例を示す。これは、製造がいくらか難しくなるものの、
さらに大きな密度をもたらす。このデバイスでは、トレ
ンチは、軸方向部分と、互いに対向する腕木部分とを有
する、交互嵌合型の十字形トレンチ80として形成され
る。２本のポリシリコン読取りワード線82及び84が、互
いに接触せずに、トレンチ80の軸方向部分の対向する側
壁を充填し、対応する腕木部分も完全に充填するので、
抵抗が減少する。トレンチ80の残りの部分は、絶縁体で
充填する。２本の読取りワード線82及び84、独立して動
作できるように、トレンチを充填する絶縁体で互いに分
離されている。本発明者は、技術論文「電界効果トラン
ジスタ用自己整合Ｕ字形みぞゲート（Self-aligned U-
groove Gates for Field-effect Transistors）」、IBM
テクニカル・ディスクロージャ・ブルテン（IBM Techni
cal Disclosure Bulletin）、Vol.22、No.10、1980年３
月、pp.4448−4449に、トレンチ内にこのような分離さ
れたポリシリコン層を形成する方法を開示した。この方
法は、ポリシリコンの同形層を付着させ、次いで、指向
性反応性イオン・エッチングを行なって、トレンチ80の
軸方向部分の底部のポリシリコンを除去するものであ
る。その後、トレンチの残りの部分をホウ素リンケイ酸
ガラスで充填する。
例を示す。これは、製造がいくらか難しくなるものの、
さらに大きな密度をもたらす。このデバイスでは、トレ
ンチは、軸方向部分と、互いに対向する腕木部分とを有
する、交互嵌合型の十字形トレンチ80として形成され
る。２本のポリシリコン読取りワード線82及び84が、互
いに接触せずに、トレンチ80の軸方向部分の対向する側
壁を充填し、対応する腕木部分も完全に充填するので、
抵抗が減少する。トレンチ80の残りの部分は、絶縁体で
充填する。２本の読取りワード線82及び84、独立して動
作できるように、トレンチを充填する絶縁体で互いに分
離されている。本発明者は、技術論文「電界効果トラン
ジスタ用自己整合Ｕ字形みぞゲート（Self-aligned U-
groove Gates for Field-effect Transistors）」、IBM
テクニカル・ディスクロージャ・ブルテン（IBM Techni
cal Disclosure Bulletin）、Vol.22、No.10、1980年３
月、pp.4448−4449に、トレンチ内にこのような分離さ
れたポリシリコン層を形成する方法を開示した。この方
法は、ポリシリコンの同形層を付着させ、次いで、指向
性反応性イオン・エッチングを行なって、トレンチ80の
軸方向部分の底部のポリシリコンを除去するものであ
る。その後、トレンチの残りの部分をホウ素リンケイ酸
ガラスで充填する。
トレンチ80の軸方向部分が対向する充填側壁と出会う各
隅のまわりに、ポリシリコン・ノード層86を形成する。
ポリシリコン・ノード層86は、第１の実施例のポリシリ
コン層38、内側誘電体層36及び外側誘電体層40に対応す
る。ポリシリコン・ノード層86は、トレンチ80を完全に
横切って延びてはいない点以外は、第１の実施例と同様
に形成されている。トレンチ80の軸方向部分でのポリシ
リコン・ノード層相互の間隔は、厚さ100nmの酸化物88
で分離されている。同様に、トレンチの腕木部分の末端
側は厚さ100nmの酸化物90で相互に分離されている。埋
込み接点孔62の場合と同じやり方で、ポリシリコン・ノ
ード層86の末端に埋込み接点92を作成する。これによ
り、ポリシリコン・ノード層86からのドーパントが接触
領域を形成する。この領域は、平行なポリシリコン書込
みワード線94の１本及び下にあるドープ領域に対するビ
ット線接点96とあいまって、書込みトランジスタを形成
する。上にある水平金属ビット線が、ビット線接点96の
列を接続する。ただし、ノードを絶縁分離するため、ポ
リシリコン・ノード層86の下のワード線94の領域に厚い
酸化物98を形成させることが重要である。酸化シリコン
の厚い側壁部分を選択的に形成する方法は、上記に引用
した技術論文に開示されている。軸方向でのメモリ・セ
ル相互間の分離は、主としてトレンチ80の腕木部分によ
って行なわれるのが、残りの領域にはROX領域100が必要
である。トレンチ80の腕木部分の両末端側に縦形読取り
トランジスタを形成する。そのソース及びドレインは、
基板及びビット線接点96の下のドープ領域であり、ゲー
ト電極及びゲート絶縁体は、ポリシリコン・ノード層86
で実現される。トレンチ80の軸方向部分の埋込み接点92
の下に、絶縁分離トランジスタを形成する。トレンチの
絶縁分離領域の構造は、第１の実施例とほとんど同じで
ある。
隅のまわりに、ポリシリコン・ノード層86を形成する。
ポリシリコン・ノード層86は、第１の実施例のポリシリ
コン層38、内側誘電体層36及び外側誘電体層40に対応す
る。ポリシリコン・ノード層86は、トレンチ80を完全に
横切って延びてはいない点以外は、第１の実施例と同様
に形成されている。トレンチ80の軸方向部分でのポリシ
リコン・ノード層相互の間隔は、厚さ100nmの酸化物88
で分離されている。同様に、トレンチの腕木部分の末端
側は厚さ100nmの酸化物90で相互に分離されている。埋
込み接点孔62の場合と同じやり方で、ポリシリコン・ノ
ード層86の末端に埋込み接点92を作成する。これによ
り、ポリシリコン・ノード層86からのドーパントが接触
領域を形成する。この領域は、平行なポリシリコン書込
みワード線94の１本及び下にあるドープ領域に対するビ
ット線接点96とあいまって、書込みトランジスタを形成
する。上にある水平金属ビット線が、ビット線接点96の
列を接続する。ただし、ノードを絶縁分離するため、ポ
リシリコン・ノード層86の下のワード線94の領域に厚い
酸化物98を形成させることが重要である。酸化シリコン
の厚い側壁部分を選択的に形成する方法は、上記に引用
した技術論文に開示されている。軸方向でのメモリ・セ
ル相互間の分離は、主としてトレンチ80の腕木部分によ
って行なわれるのが、残りの領域にはROX領域100が必要
である。トレンチ80の腕木部分の両末端側に縦形読取り
トランジスタを形成する。そのソース及びドレインは、
基板及びビット線接点96の下のドープ領域であり、ゲー
ト電極及びゲート絶縁体は、ポリシリコン・ノード層86
で実現される。トレンチ80の軸方向部分の埋込み接点92
の下に、絶縁分離トランジスタを形成する。トレンチの
絶縁分離領域の構造は、第１の実施例とほとんど同じで
ある。
第22図の電荷利得セルは、いくつかの利点をもつ。１個
のセルを、２×２区画の領域内に、つまり高密度で収容
することができる。さらに、２個のセルに対して１個の
ビット線接点96があればよく、第１の実施例の半分で済
む。製造の複雑さがほんの少し増すだけで、こうした非
常に高い密度が実現される。ほとんどすべてのステップ
は、第１の実施例に関して説明したステップを直接採用
できる。
のセルを、２×２区画の領域内に、つまり高密度で収容
することができる。さらに、２個のセルに対して１個の
ビット線接点96があればよく、第１の実施例の半分で済
む。製造の複雑さがほんの少し増すだけで、こうした非
常に高い密度が実現される。ほとんどすべてのステップ
は、第１の実施例に関して説明したステップを直接採用
できる。
第１図は、本発明の電荷増幅メモリ・セルの回路図であ
る。 第２図は、異なるメモリ・レベル及び異なる時点で、第
１図のメモリ・セルに生じる電圧を示す、信号図であ
る。 第３図は、本発明の第１の実施例を用いた集積回路の平
面図である。 第４図は、第３図のデバイスの能動領域の断面図であ
る。 第５図は、第３図のデバイスの絶縁分離領域の断面図で
ある。 第６図、第９図、第12図、第16図、第19図は、第１の実
施例の回路の製造中の様々な時点での、第３図に対応す
る平面図である。 第７図、第10図、第13図、第17図、第20図は、それぞれ
第６図、第９図、第12図、第16図、第19図に対応する製
造中の時点での、第４図に対応する断面図である。 第８図、第11図、第14図、第18図、第21図は、それぞ
れ、第６図、第９図、第12図、第16図、第19図に対応す
る製造中の時点での、第５図に対応する断面である。 第15図は、埋込み接点の形成方法を示す断面図である。 第22図は、本発明の第２の実施例を示す平面図である。 10……記憶ノード、12……内部コンデンサ、14……読取
りワード線、16……外部コンデンサ、18……ビット線、
20……書込みトランジスタ、22……書込みワード線、24
……読取りトランジスタ、26……分離トランジスタ。
る。 第２図は、異なるメモリ・レベル及び異なる時点で、第
１図のメモリ・セルに生じる電圧を示す、信号図であ
る。 第３図は、本発明の第１の実施例を用いた集積回路の平
面図である。 第４図は、第３図のデバイスの能動領域の断面図であ
る。 第５図は、第３図のデバイスの絶縁分離領域の断面図で
ある。 第６図、第９図、第12図、第16図、第19図は、第１の実
施例の回路の製造中の様々な時点での、第３図に対応す
る平面図である。 第７図、第10図、第13図、第17図、第20図は、それぞれ
第６図、第９図、第12図、第16図、第19図に対応する製
造中の時点での、第４図に対応する断面図である。 第８図、第11図、第14図、第18図、第21図は、それぞ
れ、第６図、第９図、第12図、第16図、第19図に対応す
る製造中の時点での、第５図に対応する断面である。 第15図は、埋込み接点の形成方法を示す断面図である。 第22図は、本発明の第２の実施例を示す平面図である。 10……記憶ノード、12……内部コンデンサ、14……読取
りワード線、16……外部コンデンサ、18……ビット線、
20……書込みトランジスタ、22……書込みワード線、24
……読取りトランジスタ、26……分離トランジスタ。
Claims (3)
- 【請求項１】記憶ノードと所定の電位との間に接続され
た第１のキャパシタと、 入力データ信号を供給するとともに記憶データ信号を出
力するためのビット信号ノードと、 前記入力データ信号を前記ビット信号ノードから前記記
憶ノードへと転送させる書込み制御信号を供給するため
の書込み制御ノードと、 前記記憶データ信号を前記記憶ノードから前記ビット信
号ノードへと転送させる読出し制御信号を供給するため
の読出し制御ノードと、 前記記憶ノードと前記読出し制御ノードとの間に接続さ
れた第２のキャパシタと、 前記ビット信号ノードと前記所定の電位とに接続された
主電流用電極と、前記記憶ノードに接続された制御用電
極と、を有する読出しトランジスタと、 前記記憶ノードと前記ビット信号ノードとに接続された
主電流用電極と、前記書込み制御ノードに接続された制
御用電極と、を有する書込みトランジスタと、 を備えた半導体メモリ。 - 【請求項２】請求項（１）に記載の半導体メモリにおい
て、前記所定の電位と前記記憶ノードとに接続された主
電流用電極と、前記記憶ノードに接続された制御用電極
と、を有する分離トランジスタを更に備えた半導体メモ
リ。 - 【請求項３】請求項（２）に記載の半導体メモリにおい
て、前記読出しトランジスタ、書込みトランジスタ、及
び分離トランジスタはMOSトランジスタであり、前記書
込みトランジスタのしきい値電圧は前記読出しトランジ
スタ及び分離トランジスタのしきい値電圧よりも低い値
である、半導体メモリ。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US164764 | 1988-03-07 | ||
| US07/164,764 US4914740A (en) | 1988-03-07 | 1988-03-07 | Charge amplifying trench memory cell |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH029165A JPH029165A (ja) | 1990-01-12 |
| JPH0682793B2 true JPH0682793B2 (ja) | 1994-10-19 |
Family
ID=22595998
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1010102A Expired - Lifetime JPH0682793B2 (ja) | 1988-03-07 | 1989-01-20 | 半導体メモリ |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4914740A (ja) |
| EP (1) | EP0331911B1 (ja) |
| JP (1) | JPH0682793B2 (ja) |
| DE (1) | DE68922424T2 (ja) |
Families Citing this family (20)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5701022A (en) * | 1989-05-22 | 1997-12-23 | Siemens Aktiengesellschaft | Semiconductor memory device with trench capacitor |
| US5283453A (en) * | 1992-10-02 | 1994-02-01 | International Business Machines Corporation | Trench sidewall structure |
| US5308783A (en) * | 1992-12-16 | 1994-05-03 | Siemens Aktiengesellschaft | Process for the manufacture of a high density cell array of gain memory cells |
| US5729488A (en) * | 1994-08-26 | 1998-03-17 | Hughes Electronics | Non-destructive read ferroelectric memory cell utilizing the ramer-drab effect |
| US5627092A (en) * | 1994-09-26 | 1997-05-06 | Siemens Aktiengesellschaft | Deep trench dram process on SOI for low leakage DRAM cell |
| US5703387A (en) * | 1994-09-30 | 1997-12-30 | United Microelectronics Corp. | Split gate memory cell with vertical floating gate |
| DE19603810C1 (de) * | 1996-02-02 | 1997-08-28 | Siemens Ag | Speicherzellenanordnung und Verfahren zu deren Herstellung |
| US5684313A (en) * | 1996-02-20 | 1997-11-04 | Kenney; Donald M. | Vertical precharge structure for DRAM |
| JP3512936B2 (ja) * | 1996-02-23 | 2004-03-31 | 株式会社東芝 | 半導体記憶装置およびその製造方法 |
| US6090661A (en) | 1998-03-19 | 2000-07-18 | Lsi Logic Corporation | Formation of novel DRAM cell capacitors by integration of capacitors with isolation trench sidewalls |
| US6177699B1 (en) | 1998-03-19 | 2001-01-23 | Lsi Logic Corporation | DRAM cell having a verticle transistor and a capacitor formed on the sidewalls of a trench isolation |
| US6369418B1 (en) | 1998-03-19 | 2002-04-09 | Lsi Logic Corporation | Formation of a novel DRAM cell |
| KR100268878B1 (ko) * | 1998-05-08 | 2000-10-16 | 김영환 | 반도체소자 및 그의 제조방법 |
| GR20000100178A (el) * | 2000-05-26 | 2002-01-31 | I.S.D. | Μια νεα δομη κυψελης μνημης με τροπο αναγνωσης μεσω ανιχνευσης ρευματος |
| JP2003179157A (ja) * | 2001-12-10 | 2003-06-27 | Nec Corp | Ｍｏｓ型半導体装置 |
| TWI231960B (en) * | 2004-05-31 | 2005-05-01 | Mosel Vitelic Inc | Method of forming films in the trench |
| US7642588B2 (en) * | 2005-10-26 | 2010-01-05 | International Business Machines Corporation | Memory cells with planar FETs and vertical FETs with a region only in upper region of a trench and methods of making and using same |
| KR102026718B1 (ko) | 2011-01-14 | 2019-09-30 | 가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼 | 기억장치, 반도체 장치, 검출 방법 |
| US8557657B1 (en) * | 2012-05-18 | 2013-10-15 | International Business Machines Corporation | Retrograde substrate for deep trench capacitors |
| US9424890B2 (en) * | 2014-12-01 | 2016-08-23 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Semiconductor device and driving method thereof |
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|---|---|---|---|---|
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| US3513365A (en) * | 1968-06-24 | 1970-05-19 | Mark W Levi | Field-effect integrated circuit and method of fabrication |
| US3582909A (en) * | 1969-03-07 | 1971-06-01 | North American Rockwell | Ratioless memory circuit using conditionally switched capacitor |
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| US3701980A (en) * | 1970-08-03 | 1972-10-31 | Gen Electric | High density four-transistor mos content addressed memory |
| US3699539A (en) * | 1970-12-16 | 1972-10-17 | North American Rockwell | Bootstrapped inverter memory cell |
| US3691537A (en) * | 1971-05-26 | 1972-09-12 | Gen Electric | High speed signal in mos circuits by voltage variable capacitor |
| US3699544A (en) * | 1971-05-26 | 1972-10-17 | Gen Electric | Three transistor memory cell |
| US3706891A (en) * | 1971-06-17 | 1972-12-19 | Ibm | A. c. stable storage cell |
| US3878404A (en) * | 1972-10-30 | 1975-04-15 | Electronic Arrays | Integrated circuit of the MOS variety |
| US3882472A (en) * | 1974-05-30 | 1975-05-06 | Gen Instrument Corp | Data flow control in memory having two device memory cells |
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-
1988
- 1988-03-07 US US07/164,764 patent/US4914740A/en not_active Expired - Fee Related
-
1989
- 1989-01-20 JP JP1010102A patent/JPH0682793B2/ja not_active Expired - Lifetime
- 1989-02-06 EP EP89101995A patent/EP0331911B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1989-02-06 DE DE68922424T patent/DE68922424T2/de not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE68922424T2 (de) | 1996-02-01 |
| EP0331911A2 (en) | 1989-09-13 |
| JPH029165A (ja) | 1990-01-12 |
| US4914740A (en) | 1990-04-03 |
| DE68922424D1 (de) | 1995-06-08 |
| EP0331911B1 (en) | 1995-05-03 |
| EP0331911A3 (en) | 1991-06-05 |
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