JPS61227294A - 半導体メモリ - Google Patents

半導体メモリ

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JPS61227294A
JPS61227294A JP60066809A JP6680985A JPS61227294A JP S61227294 A JPS61227294 A JP S61227294A JP 60066809 A JP60066809 A JP 60066809A JP 6680985 A JP6680985 A JP 6680985A JP S61227294 A JPS61227294 A JP S61227294A
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JP
Japan
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mos transistor
signal
electrode
transistor
reading
Prior art date
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Application number
JP60066809A
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English (en)
Inventor
Toru Mochizuki
徹 望月
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
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Priority to DE89111404T priority patent/DE3689004T2/de
Priority to EP86101610A priority patent/EP0191435B1/en
Priority to EP89111404A priority patent/EP0340809B1/en
Priority to US06/828,863 priority patent/US4716548A/en
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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】 〔発明の技術分野〕 本発明はダイナミックRAM のメモリセルに適した半
導体メモリに関する。
〔発明の技術的背景とその問題点〕
従来よシ、メモリ特にダイナミックRAM(ランダム・
アクセス・メモリ)のメモリセルには、第6図に示すよ
うな1トランジスタ/1容量型のメモリセルがひろく用
いられて込る。図中Cs、Cmは容量、Trlはトラン
ジスタ、BI、はビット線、WLはワード線である。こ
のようなメモリセルは、メモリの高集積化への要求によ
って年々その寸法が小さいものとなっている力ζメモリ
セル全体の微細化とともにその容量自身の微細化が必要
とされる。しかしながら容量を決定する8i0.(誘電
体)の膜厚は、信頼性上の問題から一定の膜厚以下に薄
くすることは困難が伴なうので、容量の面積を実質的に
増大させるためにシリコン基板に溝を設け、その囲りに
容量を形成するよう表メモリセルが提案されている。第
7図はこのことを実現した第6図の具体的構成例で、1
はP型シリコン層、2は8i01膜、3はポリシリコン
層、4はN 層、5はAI(アルミニウム)層である。
しかしながらこのような1トランジスタ/1容量型のメ
モリセルは、信号の書き込みには問題ないが、信号の読
み出し時にはノイズに弱いという大きな欠点を有する。
トランジスタTr1を介して容量Csにビット線BLを
介して蓄積された電荷Qは、読み出し時にビット線BL
に寄生する容量CBとC8に分配される。従うていま5
vで容[CsK書き込まれた電荷Qは、0電位にあるビ
ット線BLに流れ出しビット線BLの電位を上げるが、
その割合はΔV=5Cs/(Cs+Cs)  と々る。
通常のメモリアレイでは、ビット線BLには並列にいく
つものメモリセルが接続されているので、容量CBは容
量C8よりも多く、その割合はCB/C11=20程度
に設計されている。従って5vで書き込まれた信号は、
読み出し時は約0.25V以下に低下する。従来の1ト
ランジスタ/1容量型のメモリでは、この微小信号をビ
ット線BLに接続されたセンスアンプ回路で増幅して信
号の検出をする。このような方式ではメモリの高集積化
に伴ない、ビット線BLに接続されるメモリセルの増加
によって大きくなる容量Cn、  更に微細化に伴なう
容量C8の減少により、読み出される信号電圧ΔVは益
々小さくなるので、高感度のセンスアンプ回路を用いて
も、ビット線BLの電位変化を検出するのは非常に困難
となってくるので、メモリの高集積化の大きな障害とな
っている。
このような欠点を改良するものとして、第8図の如き電
流読み出し型の2トランジスタ型のダイナミック・メモ
リセルが提案されている(特願昭54−160521号
)−0図中RBは読み出しワード線、WWは書き込みワ
ード線、W/RBはビット線、T r2 、、 T r
@はトランジスタである。しかしながらこの方式を用い
る場合には、ト、ランジスタTry、TrB間の素子分
離が必要となり、メモリセルの面積が第7図の従来方式
に比べて著しく増加するので、高集積化にとって大きな
障害となってい石。
〔発明の目的〕
本発明は上記実情に鑑みてなされたもので、従来の1ト
ランジスタ/1容量型のダイナミック型メモリの欠点で
ある信号の読み出し量を増加させ、また従来の2トラン
ジスタ型の欠点であったメモリセルのサイズの微細化を
改善したもので、微細化しても読み出し信号量の多い微
細な半導体メモリを提供しようとするものである。
〔発明の概要〕
本発明は、信号書き込み用のMOS トランジスタのド
レインはビット線に、ゲートは書き込み用のワード線に
、ソースは電荷′S積用の容量の一方の電極にそれぞれ
接続され、この容量の他方の電極は信号読み出し用のM
OS トランジスタ(D’f−トに接続され、このMO
Sトランジスタのドレインはビット線に、ソースは読み
出し用のワード線にそれぞれ接続されてなり、前記電荷
蓄積用の容量は半導体主表面上に構成された絶縁膜の溝
の中に溝型キャパシタとして形成され、前記信号読み出
し用のMOS トランジスタは多結晶シリコン或いは単
結晶化されたシリコンで構成されて前記溝型キャパシタ
上に設置され、この溝型キャパシタの電極を前記信号読
み出し用のMOS トランジスタのゲート電極としても
使用したことを特徴とする。
〔発明の実施例〕
以下図面を参照して本発明の一実施例を説明する。第1
図は同実権例のメモリセル回路図、第2図は同構成を示
すパターン平面図、第3図は第2図の1−■線に沿う断
面図である。図示される如く信号書き込み用のMOS 
トランジスタTr6のドレインはビット線W/RBに、
ゲートは書き込み用のワード線WWに、ソースは電荷蓄
積用の容量Csの一方の電極にそれぞれ接続され、この
容量C3の他方の電極は信号読み出し用のMOS  ト
ランジスタTrγのゲートに接続される。MOS  ト
ランジスタTr、のドレインはビット線W/RBに、ソ
ースは読み出し用のワード線RWに接続される。後述さ
れる如く容量C3は半導体主表面上に形成された絶縁膜
の溝の中に溝型キャパシタとして形成される。信号読み
出し用のMOS  トランジスタT r 1は、多結晶
シリコン或いは単結晶化されたシリコンで形成されて溝
型キャパシタCs上に設置され〜この溝型キャパシタC
8の電極は読み出し用のMOS トランジスタTryの
ゲート電極としても使用される。
第2図、第3図において11はP型シリコン基板、12
..12.はN 拡散層、13、〜136はN+ポリシ
リコン層、14..14tは8i0鵞膜、15はP型ポ
リシリコン順、16はkl(アルミニウム)配線層、1
1は1つのメモリセルである。上記N 拡散1172.
 、72.はトランジスタTr6のドレイン、ソースを
形成する。ポリシリコンRzs、、rs、はトランジス
タTrテのソース、ドレインを形成し、ポリシリコン1
5はトランジスタTr、のチャ木ル領域を形成する。
8i02膜14□は、ポリシリコン層13ツ、136と
で容量C3を形成し、8i0.膜14.の上部はトラン
ジスタTryのゲート酸化膜を形成し、ポリシリコン層
136はトランジスタTr、のゲート電極をも形成して
いる。Aj配線16はビット線W/RBを形成する。
上記構成において書き込みサイクル時には、ビット線W
/RBが論理11′に対応する5■に帯電される。次に
書き込み用ワード線WWが5vKなったとき、トランジ
スタTr6がオンになり、トランジスタTr6に直結さ
れた容量Cma5Vに帯電される。このとき容量C3と
トランジスタTrテのゲート容@Cliが直結されてい
るので端子Aに印加される電圧Vaは となる。いまC3>CgであればVa:Vとなり、端子
人には書き込まれた電圧5vがそのまま印加される。そ
してトランジスタTr6がオンとならない限り、端子A
け5vに保持される。一方、論理10′を書き込む場合
も同様であるが、ビット線W/RBがOvに保持されて
いるので、容量C8もOvのままで、端子Aも10′に
保持される。
次に読み出しサイクル時で′1′を読み出す場合には、
トランジスタTr、がオン状態であるので、読み出し用
ワード線RWが5vになった時には、トランジスタTr
、を通して電流が書き込み・読み出しビット線W/RB
に流れ、ビット線を5vに充電し、′1′が読み出され
る本のである。一方、10′を読み出す場合には、トラ
ン12スタTr、がオフしているため、これを通して電
流が流れず、10′が読み出されるものである。
上記構成の製造工程の一例は第4図の如くである。即ち
公知のマスク工程を経て、P型シリコン基体61上に素
子分離用の溝を設ける。
C/系のガスを用いて非等方的にエツチングすることに
よって形成される。その後バイアススパッタ法を用いて
Sin、膜を基体全面に被着し、更にこのSiO□膜を
均一にエツチングすることによって、溝中にのみ8 i
 02膜62を残存させる(第4図(a))。次にトラ
ンジスタのゲート電極となるポリシリコンを、ゲート酸
化膜形成後に形成し、公知の技術を用いて電極パターン
を形成し、これにより形成されたゲート電極63をマス
クとしてA8のイオン注入を行ない、ソース、ドレイン
を形成する(第4図(b))。次に厚いS r 02膜
64を全面に被着した後に、公知の技術を用いてS r
 02膜64中にSi表面に到達する溝を形成する。溝
形成後ポリシリコン層65を被着し、Af9の拡散を行
なう。その後溝中にのみポリシリコンロ5を、マスクを
用いて残存させる(第4図(C))。更にこの表面を熱
酸化して、ポリシリコン層上にSin、膜66を形成し
た後、再度ポリシリコン67を被着し、A8の拡散を行
なう。次に第4図(C)で用いた方法と同じ方法を用い
て、溝中にのみポリシリコン層67を残量する。更にポ
リシリコン層67の表面を酸化して絶縁層68を形成す
る。次に別のマスクを用いてコンタクト孔69を開孔し
、P型ポリシリコン70を被着する(第4図(d))。
更に所定のマスクを用いてA8のイオン注入を行ない、
ポリシリコン上にN+@(ソース、ドレイン)を形成し
た後、別のマスクを用いてポリシリコン別の分離を行な
う。その後S i O,膜を形成し、コンタクト孔を開
孔後、Al配線を行なって第3図のようなメモリを完成
するものである。
上記実施例によれば次の利点が具備される。
即ちトランジスタTr、、容ILc3 、電極等を立体
的に形成したため、従来の1トランジスタ/1容殿型セ
ルの最大の利点である高集積化と同程度の高密度化が可
能になる。またビット線に接続されるセルはいくつあっ
ても、読み出し用ワード線が11′にある状態では、電
荷を充分に供給できるので、1トランジスタ/1容量型
のセルに比べて1つのビット線に多くのセルを結合でき
、従って高集積化が可能と5なる。更に大きな容量C3
をトランジスタT r、 、 T ry間に直結しであ
るので、Q−Cv(Qは電荷、C=容量、■は電圧)の
関係で蓄積される電荷も大きくできるので、従来の2ト
ランジスタ型のセルに比べても、α線などのノイズによ
る誤動作にも非常に強く、更に電荷量も争論ので、デー
タ保持時間も長くできるものである。
なお本発明は実施例のみに限られることなく種々の応用
が可能である。例えば実施例のトランジスタのドレイン
(ソース)はソース(ドレイン)と称してもよい。また
実施例では書き込み・読み出しビット線W/RBを用い
たが、例えば第5図の如く書き込み用ビット線WBと読
み出し用ビット線RBに分離し九ものを用いてもよい。
〔発明の効果〕 以上説明した如く本発明によれば、メモリセルを微細化
しても読み出し信号量の多い半導体メモリが提供できる
ものである。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例のセル回路図、第2図は同セ
ルの構成例を示すパターン平面図、第3図は第2図1−
1線に沿う断面図、第4図はその構成を得る工程説明図
、第5図は本発明の変形例を示すセル回路図、第6図は
従来のメモリセル回路図、第7図は同セルの構成を示す
断面図、第8図は従来のメモリセルの他の例を示す回路
図である。 Tr、・・・書キ込み用MO8トランジスタ、Tr、・
・・読み出し用MO8トランジスタ、W/RB・・・ビ
ット線、 WW・・・書き込み用ワード線、 RW・・・読み出し用ワード線。 出願人代理人  弁理士 鈴 江 武 彦W  WW 第2図 u                       b
第6図 隼7図 第8図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 信号書き込み用のMOSトランジスタのドレインはビッ
    ト線に、ゲートは書き込み用のワード線に、ソースは電
    荷蓄積用の容量の一方の電極にそれぞれ接続され、この
    容量の他方の電極は信号読み出し用のMOSトランジス
    タのゲートに接続され、このMOSトランジスタのドレ
    インはビット線に、ソースは読み出し用のワード線にそ
    れぞれ接続されてなり、前記電荷蓄積用の容量は半導体
    主表面上に構成された絶縁膜の溝の中に溝型キャパシタ
    として形成され、前記信号読み出し用のMOSトランジ
    スタは多結晶シリコン或いは単結晶化されたシリコンで
    構成されて前記溝型キャパシタ上に設置され、この溝型
    キャパシタの電極を前記信号読み出し用のMOSトラン
    ジスタのゲート電極としても使用したことを特徴とする
    半導体メモリ。
JP60066809A 1985-02-13 1985-03-30 半導体メモリ Pending JPS61227294A (ja)

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JP60066809A JPS61227294A (ja) 1985-03-30 1985-03-30 半導体メモリ
DE8686101610T DE3671124D1 (de) 1985-02-13 1986-02-07 Halbleiterspeicherzelle.
DE89111404T DE3689004T2 (de) 1985-02-13 1986-02-07 Halbleiterspeicherzelle.
EP86101610A EP0191435B1 (en) 1985-02-13 1986-02-07 Semiconductor memory cell
EP89111404A EP0340809B1 (en) 1985-02-13 1986-02-07 Semiconductor memory cell
US06/828,863 US4716548A (en) 1985-02-13 1986-02-12 Semiconductor memory cell

Applications Claiming Priority (1)

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JP60066809A JPS61227294A (ja) 1985-03-30 1985-03-30 半導体メモリ

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JPS61227294A true JPS61227294A (ja) 1986-10-09

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JP60066809A Pending JPS61227294A (ja) 1985-02-13 1985-03-30 半導体メモリ

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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS58108092A (ja) * 1981-12-21 1983-06-28 Nec Corp 半導体記憶装置
JPS6010663A (ja) * 1983-06-30 1985-01-19 Sony Corp Ccd電荷転送素子

Patent Citations (2)

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