JPH11220109A - 独立にバイアスされるサブウェル領域を具備する集積回路メモリ装置及びその製造方法 - Google Patents
独立にバイアスされるサブウェル領域を具備する集積回路メモリ装置及びその製造方法Info
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Abstract
雑音のような寄生現象に対する敏感性を緩和しうる集積
回路メモリ装置を提供する。 【解決手段】 本発明の集積回路メモリ装置は、第1導
電型(例えばP型)の半導体基板302、前記半導体基板内の
第2導電型(例えばN型)の第1ウェル領域304、前記第1
ウェル領域内の第1導電型の第1及び第2非重畳サブウ
ェル領域306,314を含む。メモリ装置内の回路の電気特
性を向上させるために、第1サブウェル領域306(逆バイ
アス電位VBBでバイアスされる)には第1半導体回路が
備わり、第2サブウェル領域314(接地又は負の供給電位
VSSでバイアスされる)には第2半導体回路が備わる。
第1半導体回路は、メモリセルアクセストランジスタ、
等化回路及び隔離ゲートよりなる群から選択されること
が望ましい。又、第2半導体回路は、カラム選択回路及
びセンスアンプ回路よりなる群から選択されることが望
ましい。
Description
り、特に集積回路メモリ装置及びその製造方法に関する
ものである。
置のような集積回路装置は、ラッチアップ免疫性、セル
隔離、及び動作速度の増加によって前記装置の電気的な
特性を向上させるために、ウェル領域にバイアシング技
術を使用する。しかし、このようなバイアシング技術
は、装置の特性を劣化させるショートチャンネル効果を
増加させる短所がある。
を向上させるための技術が、大韓民国特許公開第94-003
026号と、米国特許第5,595,925号とに開示されている。
導体メモリ装置は、第1導電型(例えばP型)基板と、前
記第1導電型基板上に形成され、所定レベルの第1バイ
アスVintが印加される第2導電型の第1ウェル領域
と、前記第1ウェル領域内に形成され所定レベルの第2
バイアスVSS/VBBが印加される第1導電型の第2ウェ
ル領域とを具備する。又、前記第1ウェル領域に隣接し
た位置には、第2バイアスVSS/VBBが印加される第2
導電型の第3ウェル領域を具備する。
入出力領域と、周辺トランジスタ領域と、メモリアレイ
領域との3つの領域を含むDRAM装置に対して記述してい
る。前記DRAM装置は、各領域に対して個別的な基板バイ
アス電圧が使用できる。入出力領域は、N型ウェル領域
によってP型基板層から隔離されたP型領域を具備する。
又、周辺トランジスタ領域は、周辺トランジスタ領域と
メモリアレイ領域との間に、各々他の基板バイアス電圧
を必要とする各装置に対して、別のN型ウェル領域によ
りP型基板層から隔離されるP型領域を具備する。
集積回路メモリ装置の断面図である。
積回路メモリ装置は、P型基板102のメモリアレイ領域14
0内に形成された第1N型ウェル104と、第1N型ウェル10
4上に形成された第1P型サブウェル領域106と、第1P型
サブウェル領域106上に形成されたN型ソース/ドレイン
領域108と、第1P型サブウェル領域106と向かい合うよ
うに配置される第1ゲート電極110と、第1P型サブウェ
ル領域106内に第1P型接触領域112とを含む。第1P型接
触領域112は、電気的に逆バイアス端子VBBに接続され
る。又、第1N型ウェル領域104は、P型ソース/ドレイン
領域114と、正の電源端子VCCが接続するN型接触領域11
8とを含む。又、第1N型ウェル領域104に向かい合うよ
うに第2ゲート電極116が備わる。
OS領域144とが備わる。NMOS領域142は、P型基板102内に
第2P型ウェル領域120を含む。第2P型ウェル領域120内
には、電気的に接地基準端子VSSに接続するP型接触領
域126と共に、N型ソース/ドレイン領域122が備わる。
又、第2P型ウェル領域に向かい合うように絶縁ゲート
電極124が備わる。PMOS領域144は、第2N型ウェル128
と、第2N型ウェル128内にP型ソース/ドレイン領域130
とを含む。又、基板上には、第2N型ウェル領域128に向
かい合うように絶縁ゲート電極132が備わる。第2N型ウ
ェル領域128内にはN型接触領域134が備わっており、電
源電圧端子VCCに電気的に接続する。P型基板102内には
P型接触領域136が備わっており、接地基準電圧端子VSS
に電気的に接続する。
装置の等価回路を示す図面である。
1及び第2メモリセル領域202,218、第1及び第2等化
部204,216、第1及び第2隔離ゲート206,214、第1及
び第2センスアンプ回路部208,212、及び、相補関係を
成すデータ線IO,IOBに電気的に接続したカラム選択回
路210を含む。又、周辺回路220は、接地端子VSS及び電
源端子VCCに各々接続する第2P型ウェル領域及び第2N
型ウェル領域を具備する。又、前記装置は、左及び右ワ
ード線WLL,WRL、左右等化制御信号線PEQL,PEQR、左右
隔離制御信号線PISOL,PISOR、相補関係を成す増幅器制
御信号線LA,LAB、及びカラム選択線CSLを具備する。
スタを含む、メモリセル202,218、等化回路204,216、
隔離ゲート206,214、第2センスアンプ回路部212、及
びカラム選択回路210は、全て第1P型サブウェル領域10
6内に形成される。前記P型サブウェル領域106は、逆バ
イアス端子VBBに電気的に接続する。一方、PMOSトラン
ジスタを含む第1センスアンプ回路部208は、電源端子
VCCに電気的に接続する第1N型ウェル領域104内に形成
される。
トチャンネル現象を防止して集積度を向上させるための
多重ウェル領域及びサブウェル領域を含むこのようなメ
モリ装置は、ボディエフェクト(Body Effect)を増加さ
せる短所がある。このようなボディエフェクトを防止す
るためには、周辺回路領域内で基板電圧として負電圧バ
イアスの代りに接地電圧が使われる。しかし、ボディエ
フェクトを低減させるためのこのような技法には、雑音
免疫性の改善が期待できないという短所がある。
域106にVBBを印加すると、N型ソース/ドレイン領域10
8と第1P型ウェル領域106との間には空乏層が生ずる。
この空乏層の幅は、ソース又はドレインと第1P型ウェ
ル領域106との間の電圧に比例する。空乏層が増加すれ
ばショートチャンネル現象が発生し、これにより漏れ電
流が発生する場合がある。特に、第1ゲート電極110の
長さが短いほど漏れ電流が発生しやすい。高集積化が進
まれるにつれて、ゲートの長さは短くなり、製造工程に
おける誤差の程度もさらに増加することにより、ショー
トチャンネル現象が発生し易くなる。
なると、同一の電位差においても電界の強さが増加す
る。電界の強さが増加するにつれホットキャリヤ(hot
carrier)が発生しやすくなり、このホットキャリヤが
基板に流れ込んで基板電流を発生する。このホットキャ
リヤによる基盤電流は、センスアンプ回路の動作につれ
て発生する基板電流に対してはノイズとして作用し、ひ
どくなると、チップの誤動作、すなわちラッチアップ現
象が発生する場合がある。
るVBBは内部回路によりつくられる電圧なので、DRAMの
場合には、数ミリアンペアほどの微弱な電流を供給する
ほどに容量が少ない。従って、VBBは、多数のセンスア
ンプ回路が動作しながら発生する基板電流に敏感であ
り、第1P型ウェル領域106のレベルが不安定となる。
リ装置及びその製造方法を提供することにある。
現象、ラッチアップ及び雑音のような寄生現象に対する
敏感性を緩和した集積回路メモリ装置及びその製造方法
を提供することにある。
めに、本発明による集積回路メモリ装置は、第1導電型
(例えばP型)の半導体基板、前記半導体基板内の第2導
電型の第1ウェル領域(前記基板と整流接合を成す)、前
記第1ウェル領域内の第1導電型の第1及び第2非重畳
サブウェル領域を含む。又、寄生現象を除去することに
よってメモリ装置内の回路の電気特性を向上させるため
に、第1サブウェル領域(逆バイアス電位VBBでバイア
スされる)には第1半導体回路が備わり、第2サブウェ
ル領域(接地又は負の供給電位VSSでバイアスされる)に
は第2半導体回路が備わる。
ランジスタ、等化回路及び隔離ゲートよりなる群から選
択されることが望ましい。又、第2半導体回路は、カラ
ム選択回路及びセンシング増幅よりなる群から選択され
ることが望ましい。即ち、望ましい電気特性を成すため
に、第1及び第2半導体回路は、同じサブウェル領域内
に形成されて同じ電位でバイアスされるよりも、相異な
る電位でバイアスされる個別的なサブウェル領域内に形
成されることが望ましい。又、本発明は、望ましい上記
集積回路メモリ装置の形成方法を提供する。
発明による集積回路メモリ装置の望ましい実施の形態を
説明する。本発明は多様な形態で具現されることが可能
であり、下記実施の形態に限らない。このような実施の
形態は、本明細書を完成し、当業者に本発明の範囲を完
壁に伝達するために提供されるものと理解すべきであ
る。尚、同じ参照番号は同じ構成要素を参照する。又、
用語"第1導電型"と"第2導電型"とは反対の導電型を示
すものであり、ここで開示される各実施の形態には、逆
の導電型により構成される実施の形態も含みうる。
成例>図3を参照して、本発明の実施の形態による集積
回路メモリ装置を説明する。尚、センスアンプ回路を含
む集積回路メモリ装置の動作特性は、本出願人に譲渡さ
れた"ブーストされた検出及び電流駆動能力を具備する
集積回路メモリ装置用センスアンプ回路及びその動作方
法"という題目の米国特許第5,701,268号(特開平9−1
71687号)に開示されており、その開示内容は本明
細書に参照として統合される。
1導電型(例えばP型)の半導体基板302、前記半導体基板
302内の第2導電型の第1ウェル領域304、前記第1ウェ
ル領域304内の第1導電型の第1及び第2非重畳サブウ
ェル領域306,314を含む。又、半導体基板302内には、
第1導電型の第2ウェル領域315と第2導電型の第3ウ
ェル領域305が備わる。半導体基板302は、メモリセルア
レイ領域と周辺回路領域とに分けられる。メモリセルア
レイ領域は、セル領域、N型センシング増幅領域、及びP
型センシング増幅領域に分けられる。周辺回路領域は、
NMOS領域及びPMOS領域に分けられる。
畳サブウェル領域306,314と共に、絶縁ゲート電極324
を含むPMOSフィールド効果トランジスタ325のP型ソース
/ドレイン領域322と、電源信号線VCCに電気的に接続し
たN型接触領域326とを含む。第1P型サブウェル領域306
は、絶縁ゲート電極310を含むNMOSフィールド効果トラ
ンジスタ311のN型ソース/ドレイン領域308を含む。又、
第1サブウェル領域306内にはP型接触領域312が備わ
る。前記P型接触領域312が逆バイアス信号線VBBに電気
的に接続することによって、P型サブウェル領域306は逆
バイアス電位に維持される。第2P型サブウェル領域314
は、絶縁ゲート電極318を含むNMOSトランジスタ319のN
型ソース/ドレイン領域316を含む。又、第2サブウェル
領域314内にはP型接触領域320が備わる。前記P型接触領
域320が接地電位信号線VSSに電気的に接続することに
よって、P型サブウェル領域314は接地電位VSSに維持さ
れる。
ル領域315は、絶縁ゲート電極318を含むNMOSフィールド
効果トランジスタ333のN型ソース/ドレイン領域330と、
接地電位信号線VSSに電気的に接続するP型接触領域334
とを含む。又、半導体基板302のPMOS領域内の第3N型ウ
ェル領域305は、絶縁ゲート電極340を含むPMOSトランジ
スタ341のN型ソース/ドレイン領域338と、電源信号線V
CCに電気的に接続するN型接触領域342とを含む。
ェル領域304と第1及び第2非重畳P型サブウェル領域30
6,314内に集積回路メモリ装置の各構成要素を形成する
ことによって、望ましい電気特性を達成し得る。又、第
2ウェル領域315と第3ウェル領域305内には周辺回路が
形成される。特に、第1及び第2メモリセル402,418、
第1及び第2等化回路404,416、及び第1及び第2隔離
ゲート406,414は、逆バイアス電位VBBに維持される第
1P型サブウェル領域306内に形成されることが望まし
い。一方、カラム選択回路410及びN型センスアンプ回路
412は、接地電位VSSに維持される第2P型サブウェル領
域314内に形成されることが望ましい。又、P型センスア
ンプ回路408は、正の電源電位VCCに維持される第1N型
ウェル領域304内に形成される。
用及び効果例>本実施の形態によれば、図1及び図2に
示した従来の技術に反して、図3及び図4に示した集積
回路メモリ装置の各部分は、相異なる電位で独立にバイ
アスされる非重畳サブウェル領域内に形成されることに
よって、ショートチャンネル現象、ラッチアップ及びノ
イズが低減できる。
410及びN型センスアンプ回路412が形成された第2P型サ
ブウェル領域314にはVSSを印加することにより、図1
の第1P型サブウェル領域106のようにVBBを印加する場
合より、N型ソース/ドレイン領域とP型サブウェル領域
との間の電圧が減少するので、空乏層の幅が縮まってシ
ョートチャンネル現象が減少する。又、VSSは接地電圧
があって無限電流源であり、センスアンプの動作による
基板電流によっても第2P型サブウェル領域314のレベル
が安定しているので、基板の電流にたいする免疫性が向
上される。一方、第1P型サブウェル領域306からはカラ
ム選択回路410及びN型センスアンプ回路412が除去され
たので、基板の電流にたいする免疫性を維持できる。
造工程例>再度図3を参照すると、第1N型及び第3N型
ウェル304,305は、P型基板302の各部分を選択的にマス
キングした後、所定のドーズ水準(dose level)と所定の
注入エネルギーで、露出された表面部分にN型ドープ剤
を注入することによって形成できる。次に、注入された
N型ドープ剤を中へ拡散させて、N型ウェル領域を実質的
に画分できるようにアニーリング段階が遂行される。そ
の次は、基板表面の他の部分を露出させるために、更に
他の選択的なマスキング段階が遂行される。次には、所
定のドーズ水準と所定の注入エネルギーで、P型ドープ
剤を基板302と第1N型ウェル領域304とに注入する。そ
の次は、注入されたP型ドープ剤を中へ拡散させて、第
1P型及び第2P型サブウェル領域306,314と第2P型ウ
ェル領域315を実質的に画分できるようにアニーリング
段階が遂行される。
4,305と、第1N型ウェル304内の第1P型及び第2P型サ
ブウェル領域306,314と、第2P型ウェル領域315とが形
成されている。後は、図3に示した構造を完成するため
に、各ウェル及びサブウェル領域内にソース/ドレイン
領域、電源接触領域、絶縁ゲート電極を形成する通常の
工程が遂行される。
実施の形態が開示され、特定用語が使われたが、それは
一般的な説明的意味として使われたものであって、限定
を目的とするのではなく、本発明の範囲は請求の範囲に
よりのみ限定される。
メモリ装置及びその製造方法によれば、ショートチャン
ネル現象、ラッチアップ及び雑音のような寄生現象に対
する敏感性を低減できる。
ある。
を示す図面である。
の断面図である。
の等価回路を示す図面である。
Claims (14)
- 【請求項1】 第1導電型の半導体基板と、 前記半導体基板内で第1PN整流接合を形成する第2導電
型の第1ウェル領域と、 前記第1ウェル領域内に第2PN整流接合を形成する第1
導電型の第1サブウェル領域と、 前記第1ウェル領域内で前記第2PN整流接合と交差しな
い第3PN整流接合を形成する第1導電型の第2サブウェ
ル領域とを有し、 前記第1サブウェル領域内に、メモリセルアクセストラ
ンジスタ、等化回路、及び隔離ゲートよりなる群から選
択された第1半導体回路を含み、 前記第2サブウェル領域内に、カラム選択回路及びセン
スアンプ回路よりなる群から選択された第2半導体回路
を含むことを特徴とする集積回路メモリ装置。 - 【請求項2】 前記第1ウェル内で非整流接合を形成す
る第2導電型の第1ウェル接触領域と、 前記第1サブウェル内で非整流接合を形成する第1導電
型の第1サブウェル接触領域と、 前記第2サブウェル内で非整流接合を形成する第1導電
型の第2サブウェル接触領域とを更に含むことを特徴と
する請求項1に記載の集積回路メモリ装置。 - 【請求項3】 前記第1ウェル接触領域に電気的に接続
する第1基準信号線と、 前記第1サブウェル接触領域に電気的に接続する逆バイ
アス信号線と、 前記第2サブウェル接触領域に電気的に接続する第2基
準信号線とを更に含むことを特徴とする請求項2に記載
の集積回路メモリ装置。 - 【請求項4】 前記第1導電型はP型、前記第2導電型
はN型であり、前記第1基準信号線は正の電源信号線に
電気的に接続し、前記第2基準信号線は接地線又は負の
電源信号線に電気的に接続することを特徴とする請求項
3に記載の集積回路メモリ装置。 - 【請求項5】 前記半導体基板内で非整流接合を形成す
る第1導電型の第2ウェル領域と、 前記半導体基板内で第4PN整流接合を形成する第2導電
型の第3ウェル領域とを更に含むことを特徴とする請求
項2に記載の集積回路メモリ装置。 - 【請求項6】 前記第2ウェル領域内に第1周辺回路を
含み、前記第3ウェル領域内に第2周辺回路を含むこと
を特徴とする請求項5に記載の集積回路メモリ装置。 - 【請求項7】 第1導電型の半導体基板と、 前記半導体基板内で第1PN整流接合を形成する第2導電
型の第1ウェル領域と、 前記第1ウェル領域内で第2PN整流接合を形成する第1
導電型の第1サブウェル領域と、 前記第1ウェル領域内で前記第2PN整流接合と交差しな
い第3PN整流接合を形成する第1導電型の第2サブウェ
ル領域と、 前記第1サブウェル領域内で、メモリセルアクセストラ
ンジスタ、等化回路、及び隔離ゲートよりなる群から選
択された第1半導体回路に該当する第2導電型領域と、 前記第2サブウェル領域内で、カラム選択回路及びセン
シング増幅よりなる群から選択された第2半導体回路に
該当する第2導電型領域とを含むことを特徴とする集積
回路メモリ装置。 - 【請求項8】 前記第1ウェル内で非整流接合を形成す
る第2導電型の第1ウェル接触領域と、 前記第1サブウェル内で非整流接合を形成する第1導電
型の第1サブウェル接触領域と、 前記第2サブウェル内で非整流接合を形成する第1導電
型の第2サブウェル接触領域とを更に含むことを特徴と
する請求項7に記載の集積回路メモリ装置。 - 【請求項9】 前記第1ウェル接触領域に電気的に接続
される第1基準信号線と、 前記第1サブウェル接触領域に電気的に接続する逆バイ
アス信号線と、 前記第2サブウェル接触領域に電気的に接続する第2基
準信号線とを更に含むことを特徴とする請求項8に記載
の集積回路メモリ装置。 - 【請求項10】 前記第1導電型はP型、前記第2導電
型はN型であり、前記第1基準信号線は正の電源信号線
に電気的に接続し、前記第2基準信号線は接地線又は負
の電源信号線に電気的に接続することを特徴とする請求
項9に記載の集積回路メモリ装置。 - 【請求項11】 前記半導体基板内で非整流接合を形成
する第1導電型の第2ウェル領域と、 前記半導体基板内で第4PN整流接合を形成する第2導電
型の第3ウェル領域とを更に含むことを特徴とする請求
項8に記載の集積回路メモリ装置。 - 【請求項12】 前記第2ウェル領域内に第1周辺回路
を含み、前記第3ウェル領域内に第2周辺回路を含むこ
とを特徴とする請求項11に記載の集積回路メモリ装
置。 - 【請求項13】 第1導電型の半導体基板内に、第2導
電型の第1ウェル領域を形成する工程と、 前記第1ウェル領域内に、第1導電型の第1サブウェル
領域を形成する工程と、 前記第1ウェル領域内の前記第1サブウェル領域に隣接
して拡張される位置に、第1導電型の第2サブウェル領
域を形成する工程と、 前記第1サブウェル領域内に、メモリセルアクセストラ
ンジスタ、等化回路、及び隔離ゲートよりなる群から選
択された第1半導体部に該当する第2導電型領域を形成
する工程と、 前記第2サブウェル領域内に、カラム選択回路及びセン
スアンプ回路よりなる群から選択された第2半導体部に
該当する第2導電型領域を形成する工程とを含むことを
特徴とする集積回路メモリ装置の製造方法。 - 【請求項14】 前記第1ウェル領域内に、非整流接合
をなす第2導電型の第1ウェル接触領域を形成する工程
と、 前記第1サブウェル領域内に、非整流接合をなす第1導
電型の第1サブウェル接触領域を形成する工程と、 前記第2サブウェル領域内に、非整流接合を形成する第
1導電型の第2サブウェル接触領域を形成する工程とを
更に含むことを特徴とする請求項13に記載の集積回路
メモリ装置の製造方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR97-74972 | 1997-12-27 | ||
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