JPS5810864B2 - 半導体記憶装置 - Google Patents

半導体記憶装置

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JPS5810864B2
JPS5810864B2 JP51078967A JP7896776A JPS5810864B2 JP S5810864 B2 JPS5810864 B2 JP S5810864B2 JP 51078967 A JP51078967 A JP 51078967A JP 7896776 A JP7896776 A JP 7896776A JP S5810864 B2 JPS5810864 B2 JP S5810864B2
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JP
Japan
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gate
insulating film
conductive layer
electrode
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JP51078967A
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JPS535586A (en
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光正 小柳
喜久治 佐藤
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Hitachi Ltd
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    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10BELECTRONIC MEMORY DEVICES
    • H10B12/00Dynamic random access memory [DRAM] devices
    • H10B12/30DRAM devices comprising one-transistor - one-capacitor [1T-1C] memory cells
    • H10B12/31DRAM devices comprising one-transistor - one-capacitor [1T-1C] memory cells having a storage electrode stacked over the transistor
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10BELECTRONIC MEMORY DEVICES
    • H10B12/00Dynamic random access memory [DRAM] devices
    • H10B12/30DRAM devices comprising one-transistor - one-capacitor [1T-1C] memory cells

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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は半導体記憶装置の高集積化に関し、特に、情報
を蓄積するだめの静電容量(以下、容量と略記する)を
チイツチングトランジスタと情報伝達線の間に3次元的
に配置した半導体記憶装置に関する。
すなわち本発明の目的は、情報を蓄積するだめの容量を
3次元的に配置することによって大きな蓄積容量を有し
、かつ1ビツトあたりのメモリセル面積を小さくした半
導体記憶装置を提供することにある。
以下、本発明を従来の装置と対比して詳細に説明する。
従来のメモリセルは第1図に平面図、第2図にX−X′
切断面による概念的な断面図を示すように、基板12に
形成された拡散層11と19、素子間分離用の酸化膜1
3およびこれに続いて形成された酸化膜17aと17b
、多結晶シリコンよりなる蓄積容量形成用電極15と同
じく多結晶シリコンよりなるゲート電極16、リン・ケ
イ酸ガラス(PSG)膜14、ワード線となるアルミニ
ウム(Al)電極18より構成されている。
これらのうち、ゲート電極16、ゲート酸化膜17aな
らびにドレイン、ソースとなる拡散層11.19によっ
てスイッチングトランジスタ1が構成され、多結晶シリ
コン電極15と酸化17bおよび基板12の表面に形成
された反転層22により蓄積容量が構成される。
なお第1図でば17a、17bおよび14は省略されて
いる。
まだ、第3図第7図においても簡単のため、酸化膜13
,17゜17a、17bは省略されている。
とのように、従来はスイッチングトランジスタ1と、電
極15と反転層で形成された蓄積容量は同一平面上にあ
り、単に二次元的に配置されているのみである。
これに対し、本発明の半導体記憶装置は、スイッチング
トランジスタの少なくともゲートの上に蓄積容量を三次
元的に配置するものである。
スイッチングトランジスタは周知の如く、半導体基板に
少なくともソース領域、ドレイン領域およびゲートを有
するものである。
次に本発明のメモリセルの一実施例を第3図、第4図を
用いて説明する。
第3図は本実施例の平面図、第4図は第3図のY−Y′
断面図を示すものである。
まず所定の半導体基板12上に酸化膜13とゲート酸化
膜17を設け、ゲート酸化膜17に設けた小孔23より
基板12に不純物を拡散させ、またはイオン打込みを行
なう等の手段によって、該基板12と異なる導電型の拡
散層11よりなる領域を設け、次いで該基板と同じ導電
型の拡散層8(ドレイン)よりなる領域を形成する。
その後、ゲート酸化膜17の小孔23を通じて拡散領域
8に直接接触させて蓄積容量を形成するだめの電極9よ
りなる導電層を設け、その上に絶縁膜10をはさんでA
l電極18よりなる導電層を設けて、電極9,18およ
び絶縁膜10により蓄積容量を形成する。
なおこの場合、Al電極18はデータ線を形成している
すなわち、従来はスイッチングトランジスタ1と同一平
面上に、拡散層11に接して蓄積容量形成用の電極15
を設け、これと反転層22との間に蓄積容量を構成させ
ていたのに対し、本発明においては、拡散層8(ドレイ
ン)に接続された蓄積容量形成用の電極9をスイッチン
グトランジスタ1に積重ねて設け、これとデータ線とな
るAl電極18との間に蓄積容量を構成させたものであ
る。
詳述すれば、この実施例の場合、スイッチングトランジ
スタ1は、ドレインとなる拡散層8と電極9を接続する
ためにゲート酸化膜17に設けたコンタクト用の小孔2
3を用い、これから自己整合で拡散を行なって設けた拡
散領域8と11、基板12、ゲート酸化膜17および多
結晶シリコンよりなるゲート電極16より構成されてい
る。
従って本発明においては、蓄積容量をスイッチングトラ
ンジスタ1の上方に三次元的に積み重ねることができ、
かつ、蓄積容量およびスイッチングトランジスタ1とも
に自己整合で形成することができるので、1ビツトあた
りのメモリセル面積を著しく減少させることができる。
たとえば、正方形のコンタクト用の小孔23の1辺の寸
法2μm、マスク合わせ余裕1μm、多結晶シリコン電
極(ゲート)16の幅2μm、拡散層11と19の幅3
μm、素子間隔2μm、ゲート酸化膜17の厚さ100
0Å、絶縁膜10の厚さ500Å、蓄積容量0.04p
Fとすると、1ビツトあたりのメモリセル面積は100
μmとなる。
この面積は、同じ設計値を用いて製作した従来型メモリ
のメモリセル面積247μm2の約40%に過ぎない。
なお基板12は、第3図、第4図の場合は比抵抗3Ω・
cmのp形シリコン、第5図、第6図の場合は比抵抗3
Ω・cmのn形シリコンである。
更に、いずれの場合も素子間分離のための酸化膜13の
膜厚は1μm、ゲート酸化膜17および17a。
17bは1000Å、多結晶シリコン電極9゜15.1
6はいずれも3500Å、Al電極18は6000Åで
ある。
まだ絶縁膜10は500Åの熱酸化膜、同じく14は5
000ÅのPSG膜、同じく20は3000ÅのPSG
膜である。
まだ、蓄積容量は多重に重ねて設けて良いことは勿論で
ある。
次に、このような本発明による構造とした場合のメモリ
回路の構成を、1トランジスタ型MO3ランダムアクセ
スメモリを例にとって説明する。
従来知られている1トランジスタ型のMOSランダムア
クセスメモリは、第5図に示すメモリアレイ部6および
増幅部γより構成されている。
ここで、蓄積容量2に対する情報の書き込みおよび読出
しは、スイッチングトランジスタ1をワード線3より印
加される電圧パルスによって開閉し、データ線4より蓄
積容量2へ電圧を印加し、あるいは蓄積容量2の電圧を
検出することによって行っている。
これに対し、本発明による半導体記憶装置においては第
6図にその回路構成を示すように、蓄積容量2をスイッ
チングトランジスタ1とデータ線4との間に挿入し、蓄
積容量2の一端を直接データ線4に接続し、他端をスイ
ッチングトランジスタ1を通じて直流電圧源(oVを含
む)5に接続する。
この場合の蓄積容量2の情報の読出しおよび書込みは従
来と同様に、まず、ワード線3を選択してスイッチング
トランジスタ1を導通させ、蓄積容量2の一端を直流電
圧源5より供給されている電圧に固定する。
その後、データ線4を選択して、増幅器7を通して書込
みおよび読出しを行う。
次に、本発明の他の実施例の平面図を第7図に、そのZ
−Z′切断面による断面図を第8図に示す。
本実施例においては図示のように、ゲート酸化膜17に
あけた小孔23を通してホウ素やリンのような不純物を
拡散まだはイオン打込みすることにより、n形シリコン
基板12の一部に領域11および8を設けた後、多結晶
シリコン電極9′を形成する。
ここで、多結晶シリコン電極9′は蓄積容量の一方の電
極となると共に、後述するようにスイッチングトランジ
スタ1のゲート電極となっている。
この電極9′の上に蓄積容量を形成するだめの絶縁膜1
0およびデータ線となる電極21を形成することによっ
て、蓄積容量をスイッチングトランジスタ1の上方に三
次元的に積み重ねることができるとともに、蓄積容量お
よびスイッチングトランジスタとも自己整合で形成する
ことができる。
本実施例の半導体記憶装置を前述の設計値を用いて製作
した場合、1ビツトあたりのメモリセル面積は64μm
2となり、これは同じ設計値を用いて製作した従来型メ
モリのメモリセル面積195μm2の約33%の小さな
ものである。
但し、このときの蓄積容量は0.024pFである。
この場合のメモリアレイ部6および増幅部7の回路構成
を第9図に示す。
同図に示すように、スイッチングトランジスタ1のゲー
トはドレインまだはソースと接続されており、スイッチ
ングは拡散層11をバック・ゲートとして作用さぜるこ
とによって行なう。
以上説明したように、本発明によるときはメモリセルの
面積を小さくすることによって半導体記憶装置の集積度
を著しく向上させることができ、その結果は大きいもの
である。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来のメモリセルの平面図、第2図はそのX−
X′切断面による概念的構成を示す断面図、第3図は本
発明によるメモリセルの実施例を示す平面図、第4図は
その切断面Y−Y′による断面図、第5図は従来のメモ
リセルを用いた1トランジスタ型MOSランダム・アク
セス・メモリの回路図、第6図は本発明によるメモリセ
ルを用いた場合の回路図、第7図は本発明によるメモリ
セルの他の実施例を示す平面図、第8図はその切断面Z
−Z′による断面図、第9図は該メモリセルを用いた1
トランジスタ型MOSランダム・アクセス・メモリの回
路図である。 8:拡散層(ドレイン)、9,9′:蓄積容量形成用電
極、10:絶縁膜、11:拡散層、12:半導体基板、
13:絶縁膜(酸化膜)、14:絶縁膜(PSG膜)、
16:ゲート電極、17:ゲート酸化膜、18:Al電
極、20:絶縁膜(PSG膜)、21:電極、23:小
孔。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 所定の半導体基板に設けた少なくともソース領域、
    ドレイン領域、および上記半導体基板上の所定領域にゲ
    ート絶縁膜を介して設けたゲートよりなる電界効果トラ
    ンジスタと、上記ゲート上に順次箱1の絶縁膜を介して
    設けた第1の導電層、第2の絶縁膜、および第2の導電
    層により構成され、上記第1の導電層と第2の導電層の
    いずれか一方は上記電界効果トランジスタのソース領域
    またはドレイン領域に接続された少なくとも一層の蓄積
    容量とを具備することを特徴とする半導体記憶装置。 2、特許請求の範囲第1項記載の装置において、前記第
    1の導電層は前記ゲート絶縁膜の開孔を通って前記ソー
    ス領域またはドレイン領域に接触し、かつ前記第1の絶
    縁膜を介して前記電界効果トランジスタのゲート上に少
    なくともその一部が該ゲートに重なるように設置された
    ことを特徴とする半導体記憶装置。 3 特許請求の範囲第2項記載の装置において、前記電
    界効果トランジスタは、少なくとも前記所定の半導体基
    板に形成された第1電導型の第1の領域と、上記第1の
    領域を囲んで形成された第2導電型の第2の領域とを有
    し、前記ゲートは上記第2の領域に対応して設けられる
    と共に、前記ソース領域とドレイン領域は上記第1の領
    域あるいは第2の領域の外部の領域により形成されたこ
    とを特徴とする半導体記憶装置。 4 特許請求の範囲第1項記載の装置に卦いて、前記ゲ
    ートは前記第1の導電層により構成されると共に、前記
    第1の絶縁膜は前記第2の絶縁膜と合体されたことを特
    徴とする半導体記憶装置。 5 特許請求の範囲第4項記載の装置において、前記電
    界効果トランジスタは、少なくとも前記所定の半導体基
    板に形成された第1導電型の第1の領域と、上記第1の
    領域を囲んで形成された第2導電型の第2の領域とを有
    し、上記ソース領域とドレイン領域は上記第1の領域あ
    るいは上記第2の領域の外部の領域により形成されたこ
    とを特徴とする半導体記憶装置。
JP51078967A 1976-07-05 1976-07-05 半導体記憶装置 Expired JPS5810864B2 (ja)

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NLAANVRAGE7707297,A NL176415C (nl) 1976-07-05 1977-06-30 Halfgeleidergeheugeninrichting omvattende een matrix van halfgeleidergeheugencellen, die bestaan uit een veldeffekttransistor en een opslagcapaciteit.
GB27724/77A GB1572674A (en) 1976-07-05 1977-07-01 Semiconductor memory devices
DE19772730202 DE2730202A1 (de) 1976-07-05 1977-07-04 Halbleiterspeicher
US05/812,907 US4151607A (en) 1976-07-05 1977-07-05 Semiconductor memory device

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JPS535586A JPS535586A (en) 1978-01-19
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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5832789B2 (ja) * 1980-07-18 1983-07-15 富士通株式会社 半導体メモリ
JPS57183808A (en) * 1981-05-08 1982-11-12 Tachikawa Spring Co Attachment of hanging bag of seat cover and seat apparatus
US6201730B1 (en) * 1999-06-01 2001-03-13 Infineon Technologies North America Corp. Sensing of memory cell via a plateline

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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