JPS602780B2 - 半導体装置 - Google Patents

半導体装置

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JPS602780B2
JPS602780B2 JP56214809A JP21480981A JPS602780B2 JP S602780 B2 JPS602780 B2 JP S602780B2 JP 56214809 A JP56214809 A JP 56214809A JP 21480981 A JP21480981 A JP 21480981A JP S602780 B2 JPS602780 B2 JP S602780B2
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JP
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diffusion layer
layer
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semiconductor device
insulating layer
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武夫 立松
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Fujitsu Ltd
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Fujitsu Ltd
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    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10WGENERIC PACKAGES, INTERCONNECTIONS, CONNECTORS OR OTHER CONSTRUCTIONAL DETAILS OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
    • H10W42/00Arrangements for protection of devices
    • H10W42/20Arrangements for protection of devices protecting against electromagnetic or particle radiation, e.g. light, X-rays, gamma-rays or electrons
    • H10W42/25Arrangements for protection of devices protecting against electromagnetic or particle radiation, e.g. light, X-rays, gamma-rays or electrons against alpha rays, e.g. for outer space applications
    • 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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  • Semiconductor Memories (AREA)
  • Semiconductor Integrated Circuits (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 ‘1’発明の技術分野 本発明は半導体装置におけるコンデンサの改良に関し、
例えばダイナミック型半導体メモリセルに用いられる電
荷蓄積用コンデンサの改良に関する。
{2} 技術の背景 近年、半導体装置の集積度の向上に伴なつて、情報蓄積
用コンデンサの容量が小さくなって釆ており、半導体装
置のパッケージ材料から放出されるQ線によって情報が
破壊されるという、いわゆるQ線によるソフトエラーの
問題が生じて来ている。
特に、6必ビット以上のダィナミック型メモIJ‘こお
いて、Q線によるソフトエラーの問題が深刻になって来
ており、この問題を解決するための様々な試みがなされ
て来ている。‘3’ 従来技術と問題点 Q線によるソフトエラーの原理を第1図および第2図に
示された従来のダイナミック型メモリセルについて説明
する。
第1図は従釆のダイナミック型メモリセルの構造を示す
断面図である。第1図において、1はP型半導体基板、
2は空乏層、3はビット線BLに接続されたN十型拡散
層、4は電荷蓄積領域、5はアィソレーション領域、6
は絶縁層、7はワード線WLに接続されたゲート電極、
そして8は電源Vccに接続されたキャパシタ−用電極
である。N+型拡散層3はトランジスタのドレィンとな
り、電荷蓄積領域4はトランジスタのソースおよびコン
デンサの一方の電極に共用される。第2図は第1図のメ
モリセルの等価回路図である。第2図に示されるように
、トランジスタTのドレィンはビット線BLに、ゲート
はワ−ド線WLに、ソースはキャパシタCの一方の電極
に接続されており、コンデンサCの他方の電極は電源V
ccに接続されている。電荷蓄積領域4に電子が存在し
ているとき、すなわち、その領域がローポテンシャルの
とき蓄積情報は“0”であり、電荷蓄積領域4に電子が
存在していないとき、すなわちその領域がハイポテンシ
ャルのとき蓄積情報は“1”である。
Q線によるソフトエラーが生じるのは、電荷蓄積領域4
に電子が存在していないとき、すなわち蓄積情報が“1
”のときである。
Q線がメモリ内部に突入すると、空乏層2および半導体
基板1内で進入径路に沿って電子一正孔対が発生する。
基板1内では等電位なので、基板1で発生した電子一正
孔対のうち電子はある拡散係数にしたがって基板内を移
動し、その一部が空乏2に到達する。空乏層2内では、
基板1と接する空乏層下部の方が、絶縁層6と接する空
乏層上部よりポテンシャルが低くなっており、この電界
の傾斜により、空乏層2に入った電子および空乏層中で
発生したQ線による電子は空乏層上部に移動し、/・ィ
ポテンシャルとなっている電荷蓄積領域4に入ってしま
う。この結果蓄積情報“1”が蓄積情報“0”に変って
しまう。すなわち、ソフトエラーが生じる。第3図は従
来のスタティック型メモリセルの要部を示す回路図であ
る。
第3図においてMOSトランジスタT,とT2が交差結
合されており、R,,R2は負荷抵抗、T3,T4はト
ランスファーゲートである。このようなスタティック型
メモリセルにおいても、例えば図に点線で示したように
トランジスタT,のドレィン領域にQ線による電子が進
入することにより、トランジスタT2の状態が反転する
といったQ線によるソフトヱラーは生じる。近年、メモ
リの集積度の向上に伴なつて電荷蓄積領域の容量が益々
減少する傾向にあり、Q線によるソフトエラーの問題は
一層深刻になって来ている。
Q線はメモリのパッケージの材料であるセラミック等に
含まれるウラン、トリウム、アメリシウム等の放射性物
質から一定の確率で放射され、これがメモリ内部に進入
してソフトエラーを起す。
Q線のェネルギは約■Mエレクトロンボルトまであり、
このQ線がメモリに進入することを阻止するために従釆
は、80ミクロン程度のワニス等の膜でメモリを被覆し
ていた。しかしながら、上記の如き厚い被覆膜を設ける
ことにより、パッケージ内でガスが発生したり、メモリ
内のワイヤがストレスを受けて切断される等諸々の問題
が生ずる。Q線によるソフトエラーは、前述の如く、空
乏層2中のQ線による電子が/・ィポテンシャル状態の
電荷蓄積領域4に進入することにより生じるので空乏層
2の幅が出来る限り狭い程Q線によるソフトエラーは少
なくなる。このため、従来は基板表面に濃度の濃いP型
イオンを注入して空乏層の幅を狭くしたいが、Nチャン
ネルMOBトランジスタの基板表面に注入できるP型イ
オンの濃度には限界がある。【4’発明の目的本発明の
目的は、前述の従来技術における問題にかんがみ、基板
表面に基板と反対導電型の拡散層を設け、この拡散層を
絶縁層により上下に分割するという構想に基づき、半導
体装置においてQ線によるソフトエラーの発生を抑制す
ることにある。
{51 発明の構成 上述の目的を達成するための本発明の要旨は、−導電型
の半導体基板、この基板の表面に形成された反対導電型
の拡散層、およびこの拡散層中に形成されており、この
拡散層を上下に分割する第1の絶縁層を具備し、分割さ
れた下側の拡散層は電源に接続されるようにしたことを
特徴とする半導体装置にある。
本発明の−態様によれば、上記の半導体装置は分割され
た上側の拡散層は第2の絶縁層を介して電極で覆われて
おり、拡散層に隣接したMOSトランジスタを備えてい
るダイナミック型メモリである。
(6} 発明の実施例 以下、本発明の実施例を図面によって詳述する。
第4図aは本発明の一実施例による半導体装置の平面図
、第4図bは第4図aのY−Y線断面図、第4図cは第
4図aの×−X線断面図である。
第4図aないしcにおいて、P型半導体基板1の表面の
、アィソレーション領域5に狭まれた領域にN+型拡散
層10が形成されている。N+型拡散層10は例えば隣
イオンを用いて1ないし2ミクロンの深さに形成される
。N+型拡散層10は第4図cからわかるように、絶縁
層11によって上下の2つの層10,および102 に
分割されている。絶縁層1 1はイオンィンプランテー
ションにより酸素を拡散層10内に所定のェネルギで打
ち込み、拡散層10の中央部にあるシリコンと化学結合
して形成されたSi02膜である。絶縁層11は拡散層
10内の全体にわたって形成されるのではなく、第4図
aおよびbからわかるように、アィソレ−ション領域5
の端部から拡散層10の内部に延伸しており、拡散層1
0の内部のアィソレーション領域13で終端している。
分割された拡散層の上側の拡散層10,の表面は絶縁層
6を介して電極用金属層12で覆われている。金属層1
2は電源Vccに接続される。分割された下側の拡散層
102は第4図bからわかるようにアィソレーション領
域5とアィソレーション領域13の間で基板表面におい
て電源Vccに接続されている。基板1は負電圧電源V
88に接続されている。この構成により、分割された拡
散層の上側の拡散層10,が電荷蓄積領域となる。より
詳しくは、金属層12−絶縁層6−上側の拡散層10,
で第1のコンデンサが形成され、上側の拡散層10,一
絶縁層11−下側の拡散層102で第2のコンデンサが
形成される。金属層12および下側拡散層102 に電
源電圧Vccを印加すると、並列接続された第1および
第2のコンデンサに鰭荷が蓄積される。電源電圧Vcc
が正電圧であれば、上側拡散層10,に電子が蓄積され
ることになる。第4図に示した半導体装置にQ線が入射
した場合、拡散層10.,102および基板1内で前述
と同様に電子一正孔対が発生する。しかしながら、下側
拡散層102 には正の電源電圧Vccが印加されてい
るため、その中の電子は電源Vccに吸収される。従っ
て、基板1および下側拡散層102で発生した電子はソ
フトエラーの障害を起さない。また、上側拡散層102
は極めて薄いので、そこで電子一正孔対が発生する量は
極めて小である。さらに、前述の如く、第4図の構成に
よりコンデンサが並列接続されたことと等価なので、同
一面積で従来の2倍の容量のコンデンサが得られること
になり、集積度が向上するという効果も得られる。
第5図は本発明の他の実施例による半導体装置の構造を
示す断面図である。
第5図は第1図の従来のダイナミック型メモリセルに対
応するものであり、第1図の電荷蓄積領域4に替えて、
第5図においては第4図に示したコンデンサを設けた。
第5図においては第4図cに相当するコンデンサの断面
が示されている。MOSトランジスタの構成は第1図と
同様であり説明を省略する。第5図の半導体装置におい
ても、下側拡散層102内のQ線により発生した電子が
ソフトエラー障害を起さないこと、および上側拡散層1
0,における電子一正孔体の発生の確率が極めて小であ
ることは容易に理解される。
また、コンデンサ容量が従釆の倍となっており集積度の
向上が図れることも第4図の装置と同様である。さらに
、第5図の構成による付随的効果として、鰭荷蓄積領域
となる上側拡散層10,が空乏層2と接する面積が従来
装置と比べて非常に少なくなっているため、リーク電流
が少なくなり、その結果ダイナミック型メモリセルに必
要なりフレッシュタイムが短縮されるという効果も得ら
れる。‘7} 発明の効果 以上説明したように、本発明によれば、基板表面に基板
と反対導電型の拡散層を設け、この拡散層を絶縁層によ
り上下に分割したことにより、半導体装置において、Q
線によるソフトエラーの発生が抑制されるばかりか、単
位面積当りの半導体容量が増大するため集積度の向上を
図ることができ、さらにダイナミック型メモリセルに適
用した場合、PN接合面積が小さくなる為リフレッシュ
時間が短縮されるという効果も得られる。
なお、本発明は前述の実施例に限定されるものではなく
、種々の変形が可能である。
例えばスタティック型メモリについても同機に本発明を
適用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来のダイナミック型メモリセルの構造を示す
断面図、第2図は第1図のメモリセルの等価回路図、第
3図は従来のスタティック型メモリセルの要部回路図、
第4図aは本発明の一実施例による半導体装置の平面図
、第4図bは第4図aのY‐Y線断面図、第4図cは第
4図aのX−X線断面図、そして第5図は本発明の他の
実施例による半導体装置の構造を示す断面図である。 図において、1は半導体基板、2は空乏層、5はアィソ
レーション領域、6は絶縁層、10,は上側の拡散層、
102は下側の拡散層、11は絶縁層、12は金属層、
13はァィソレーション領域をそれぞれ示す。第1図 第2図 第3図 第4図 第5図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 一導電型の半導体基板、該基板の表面に形成された
    反対導電型の拡散層、および該拡散層中に形成されてお
    り、該拡散層を上下に分割する第1の絶縁層を具備し、
    該分割された下側の拡散層は電源に接続されるようにし
    たことを特徴とする半導体装置。 2 該分割された上側の拡散層は第2の絶縁層を介して
    電極で覆われており、該拡散層に隣接したMOSトラン
    ジスタを備えてなる特許請求の範囲第1項記載の半導体
    装置。
JP56214809A 1981-12-29 1981-12-29 半導体装置 Expired JPS602780B2 (ja)

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DE8282306891T DE3274508D1 (en) 1981-12-29 1982-12-23 A semiconductor device which prevents soft errors
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JPS58125863A JPS58125863A (ja) 1983-07-27
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EP0083210A3 (en) 1983-12-07
EP0083210B1 (en) 1986-11-26
DE3274508D1 (en) 1987-01-15
JPS58125863A (ja) 1983-07-27
EP0083210A2 (en) 1983-07-06

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