JPS5994455A - 半導体メモリ - Google Patents

半導体メモリ

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JPS5994455A
JPS5994455A JP58202599A JP20259983A JPS5994455A JP S5994455 A JPS5994455 A JP S5994455A JP 58202599 A JP58202599 A JP 58202599A JP 20259983 A JP20259983 A JP 20259983A JP S5994455 A JPS5994455 A JP S5994455A
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JP
Japan
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shows
electrode
type
memory cell
vertical
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Pending
Application number
JP58202599A
Other languages
English (en)
Inventor
Yoshiaki Kamigaki
良昭 神垣
Hiroo Masuda
弘生 増田
Katsuhiro Shimohigashi
下東 勝博
Takamitsu Kamiyama
神山 孝光
Masao Kawamura
川村 雅雄
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
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Publication of JPS5994455A publication Critical patent/JPS5994455A/ja
Pending legal-status Critical Current

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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

Landscapes

  • Semiconductor Memories (AREA)

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】 〔発明の利用分野〕 本発明は、半導体メモ1ハ とくに1トランジスタ型メ
モリセルを用いた半導体メモリに関する。
〔発明の背景〕
従来、トランジスタ型メモリセルを用いた半導体メモリ
が実用化されているが、より高集積化したメモリセルを
製造する上には限定がある。
〔発明の目的〕
本発明は、より高集積化可能なメモリセルを有する半導
体メモリを提供することを目的とする。
〔発明の概要〕
このため、本発明では、たで型接合型電界効果トランジ
スタ(J FET )を用いることにより高集f*度蓄
積部をレイアウト可能ならしめる。
〔発明の実施例〕
第1図は、提供するメモリセルアレーの平面図を示し、
C11乃至C44はメモリ信号蓄積部の配列を示し、W
l乃至W4はワード線、Dl乃至D4はデータ線、T1
1乃至T44は転送電極を示す。
第2図は、第1図のA−A ’部の断面を示し、たて型
JFETで構成する転送電極の構造を示している。すな
わち、半導体基板1上に、ワード線3および転送トラン
ジスタ5が示されている。2および4は層間絶縁膜であ
る。転送トランジスタ5は、Pチャンネルたて型JFE
Tである。すなわちチャネル部(5)はP型環電層であ
り、ワード線3はn型ゲート電極に形成する。チャネル
部5は基板1上に選択エビで形成された単結晶であり、
このエビ層内にワード線3のn型不純物が拡散されてき
て、PN接合面6が形成されている。
第3図乃至第5図は、たて型JFETを転送電極とする
メモリセルの3種類の実施例について示している。いず
れもp型半導体基板1上に、n型ウェル18を形成し、
ウェル上にメモリセルアレーを構成している。
第3図は、蓄積部としてMISキャノくシタを、たて型
JFET上に積み上げたメモリセルの実施例で、7はデ
ータ線、8は信号蓄積部、9はMISキャパシタを形成
する絶縁膜、10は蓄積部のアイソレーション、11は
蓄積電極を示す。
第4図は、蓄積部としてPN接合容量を用いた実施例で
、PN接合は、n型ウェル18内と、p型不純物層13
とから形成される。この場合n型ウェル18をプレート
電極として使う。14はデータ線電極である。
第5図は、蓄積部として埋め込みMISキャノ(シタを
用いた実施例で、蓄積電極は、セルアイソレーションと
して基板に溝を堀った部分へ埋め込み、MISキャパシ
タもたて型にしている。15はセルアイソレーションの
底部にドープしたn型不純物層、16はMISキャパシ
タを形成する絶縁膜、17は蓄積電流を示している。
第6図は、第3図乃至第5図の提供したメモリセルを、
回路的記号を用いて示した図で、ワード線、データ線お
よびプレート電極と、メモリセルを構成するたで型JF
ETおよびキャパシタの関係をあきらかに示したもので
ある。
第7図は、メモリセルにMISキャパシタを用いたとき
のメモリ動作時の各電極の電位関係を書き込み、蓄積お
よび読み出し時に分けて示している。vccは電源電圧
、0は接地電位である。 n型ウェルは■coが常に印
加されている。 pチャンネルたて型JFETを用いて
いることから、蓄積電荷はp型キャリアすなわち正孔で
ある。各動作時で、プレート電極はつねに接地電位0で
あり、ワード線電極は、蓄積時のみ転送篭憾のたて型J
FETをOFFにするため2■coを印加し、書き込み
および読み出し時はONにするためV。。
電位である。データ線電極は、書き込み”1”(正孔キ
ャリア蓄積)の場合、■cc電位% 0電位で、蓄積時
はフローティングとなり電位(は関係ない。読み出し時
は、はじめO電位であるが、転送電極がONした後は、
”1”の場合はV。。電位に、また”0”の場合はO電
位へと増幅される。
さらにメモリセルにPN接合を用いたとき、すなわち第
4図のセルでは、n型ウェル18をプレート電極として
使い、電位は■。0であるが、 データ線電極およびワ
ード電極の電位は、第7図に示した電位を用いることに
よって、メモリセルを動作する。
第8図乃至第16図る用いて、第5図に示したメモリセ
ルを代表として、その製造方法を述べる。
第8図は、p型半導体基板1上に、メモリセルアレーを
構成するウェル領域を形成するためホトレジスト2でパ
ターニングし、基板1表面を反応性スパッタエッチで削
り、段差3を形成し、しかる後n型ウェル形成のために
n型不純物たとえばりん元素をイオン打込み法でドープ
する。段差3はアレー上にたて型JFETを積み上げる
ため、基板表面を周辺よりも低くして、仕上り後の平坦
化をおこなうためであり、反応性スノくツタエッチの他
に、選択酸化法を用いることも可能である。
第9図は、しかる後、ウェル拡散の熱工程を経てウェル
5を形成し、表面酸化膜6を薄く形成し、シリコンナイ
トライド膜7をデポし、周辺アイソレーションを形成す
るためホトレジスト8で)(ターニングし、アイソレー
ション部にn型不純物9たとえばボロン元素をイオン打
込み法でドープしたところまでを示している。
第10図は、アイソレーション10を選択酸化法で形成
し、メモリセルのアイソレーションヲ形成するためホト
レジスト11でパターニングしたところまでを示してい
る。
第11図は、メモリセルのアイソレーション部をスパッ
タエッチで溝を形成し、溝の底部にセルアイソレーショ
ン部にn型不純物1またとえばりん元素をイオン打込み
法でドープし、溝の壁面に熱酸化法で酸化膜13を形成
し、ポ1Jsi14をデボし、ポリSiの抵抗を下げる
ためn型不純物たとえばつんあるいはヒ素をドープし、
蓄積電極を形成するためホトレジスト15でパターニン
グしたきころまでを示している。
第12図は、蓄積電極16を形成した後、蓄積電極の周
辺に層間絶縁膜17を熱酸化法で形成したところまでを
示している。このとき基板表面上にはシリコンナイトラ
イド膜7が残っているため酸化膜の成長はおこらず、蓄
積電極16の周囲のみに層間絶縁膜が形成されることに
なる。
第13図は、表面に露出しているシリコンナイトライド
膜を除去した後、ポリ5i18をデボし、n型不純物た
とえばヒ素あるいはりんをドープし、ワード線電極を形
成するためホトレジスト19でパターニングしたところ
までを示している。
第14図は、ワード線電極20を形成した後、拡散層2
1をn型不純物たとえばヒ素あるいはりん等をイオン打
込み法で形成し、蓄積電極16の電位取り出し部22の
層間絶縁膜17をホトエッチ法を用いて除去しておき、
層間絶縁膜23としてCVI)絶縁膜たとえばPSGを
デボし、たて型JFETを形成するためホトレジスト2
4でパターニングしたところまでを示している。
第15図は、たて型J’ F E Tを形成する部分の
層間絶縁膜23、ボIJSi20および表面酸化膜6を
たとえばスパッタエッチ法およびケミカルエッチ法を用
いて除去した後、選択エビ法で結晶成長させ、同時にn
型不純物をドープしておき、チャネル部25を形成し、
この後熱工程を施しPN接合面をチャネル部25の選択
エビ領域内に形成し、接触孔を形成するためにホトレジ
スト26でパターニングしたところまでを示している。
第16図は、接触孔27−1乃至27−4を形成した後
、AI!蒸着をおこないホトレジストでパターニングし
て、28−1乃至28−3を形成したところまでを示し
、たで型J P” E Tを有するメモリセルの完成を
示している。
以上たて型JFETを用いたメモリセルとその製造方法
の1実施例を示したが、製造方法としても種々の変形が
あり得ることに注意しなければならない。
以下第17図乃至第20図を用いて、たて型JFETの
製造方法の他の実施例を示す。
第17図は、p型シリコン基板1上に、n型・不純物の
拡散層領域2を設け、順次、CVD−8in2膜3、p
型溝電型の多結晶シリコン膜4. CVD−8in2膜
5を設けたところまでを示す。
・■18図は、しかる後、反応性スパッタエツチング技
術を用いて、拡散層領域2上の領域6の部分のCVD−
8in2膜5、多結晶シリコン膜4およびCVD−8i
n2膜3を順次除去したところまでを示す。
第19図は、しかる後、選択エビ成長をおこなイ% 第
1 ”図における領域6の、エツチング除去された空間
に、基板1より成長したシリコン・エビ層7を形成した
ところまでを示す。このエビ層7は、不純物を低濃度に
拡散したn型導電層にする。
820図は、しかる後、多結晶シリコン膜4内のp型溝
電型の不純物が、エビ層7内に拡散してきて、PN接合
8−1および8−2を形成したところまでを示している
しかる後、エビ層7上に電極を設け、多結晶ポ!JSi
4をゲートとして、たて型J−FETを実現した。
たて型J−FETの構造を詳しく述べれば、エビ層7の
n型不純物は1016cm−”の濃度で、PN接合8−
1および8−2間の距離は1μm程度である。層3.4
および5の膜厚はそれぞれ0.5μmに形成しである。
また、製造方法について、以下に述べるいくつかの注意
をした。
(1)基板1に対するエビ領域7の面積が小さいため、
低温の選択エビをおこなった。その結果、多結晶シリコ
ン4からのエビ成長も進み、エビ領域7は、部分的に多
結晶化している。
(2)選択エビ領域7のn型不純物ドーグは、エビ成長
後、イオン打込み法によっておこなった。
(3)選択エビ領域7の納品性回復と、打込み不純物の
活性化・再分布のために、不純物ドープ後レーザーアニ
ールをおこなった。その結果、選択エビ領域7のみなら
ず、接する多結晶シリコン4までの結晶化が進んだ。
(4)PN接合面8−1および8−2の位置を、結晶性
のよい選択エビ領域7内に形成し、良好なPN接合特性
を得るために、多結晶シリコン膜4からの不純物拡散は
通常の熱拡散法で制御した。
以上の製造方法により、これまで実現されていなかった
たて型J−FETを実現し、J−FETの高集積化を可
能ならしめた。たて型J−FETの寸法をさらに小さく
形成し、PN接合面8−1および8−2間の距離を0.
5μmで形成したときは、選択エビ領域7すなわちチャ
ネル部分のn型不純物はIQcm’の濃度にした。
なお以上の製法はpチャネルJ−FETについて説明し
たが、nチャネルJ−FETが可能なことは勿論である
〔発明の効果〕
以上、本発明を要約すると、 (1)  メモリセルの蓄積部をレイアウト上セルアイ
ろレーション以外は余地なく配列し、高集積化可能なメ
モリセルを提供した。
(2)転送電極は、蓄積部と重なるため、たて型JFE
Tを用いて、高集積化を実現した。
(3)n型ウェルを用いることにより、たて型JF、E
Tの動作を、周辺素子の動作と同じ極性すなわちプラス
の電位のみで動作させることを可能にした。
また提供したメモリセルは、n型ウェルを使用し電源電
圧■cc(プラス)を印加しているため、たとえばα線
などの照射により発生する電子・正孔対が蓄積信号を 
乱する障害を除去することが可能である。さらに、本メ
モリセルの配列は、2交点方式が容易に可能であり、デ
ータ疎の容量カップルによる雑音の除去も可能である。
【図面の簡単な説明】
第1図から第・20図は本発明の詳細な説明図である。 第  1 図 第2図 第 3 図 第4図 第 5 図 %  2 図 メtり會i作−1q4t&つt作闇係 第 8 図 猶 q 図 盲 /θ 図 第 ll   図 第 12  図 !fJ13図 充74図 第  15  図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1、半導体基板表面に垂直な方向に配置されたチャンネ
    ル部を有する接合型電界効果トランジスタと、該トラン
    ジスタに接続されたメモリ情報蓄積用キャパシタであっ
    て、該トランジスタのゲート電極の上方又は下方に設け
    られたキャパシタからなるメモリセルを有する半導体メ
    モリ。
JP58202599A 1983-10-31 1983-10-31 半導体メモリ Pending JPS5994455A (ja)

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JP58202599A JPS5994455A (ja) 1983-10-31 1983-10-31 半導体メモリ

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JP58202599A JPS5994455A (ja) 1983-10-31 1983-10-31 半導体メモリ

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JPS5994455A true JPS5994455A (ja) 1984-05-31

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ID=16460124

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JP58202599A Pending JPS5994455A (ja) 1983-10-31 1983-10-31 半導体メモリ

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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5446490A (en) * 1977-09-19 1979-04-12 Handotai Kenkyu Shinkokai Semiconductor memory
JPS5447587A (en) * 1977-09-22 1979-04-14 Handotai Kenkyu Shinkokai Semiconductor memory
JPS5474380A (en) * 1977-11-26 1979-06-14 Nippon Gakki Seizo Kk Semiconductor memory and its manufacture

Patent Citations (3)

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