JPS6190395A - 半導体記憶装置 - Google Patents

半導体記憶装置

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JPS6190395A
JPS6190395A JP59212096A JP21209684A JPS6190395A JP S6190395 A JPS6190395 A JP S6190395A JP 59212096 A JP59212096 A JP 59212096A JP 21209684 A JP21209684 A JP 21209684A JP S6190395 A JPS6190395 A JP S6190395A
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JP
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area
substrate
capacitor
groove
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JP59212096A
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Masao Taguchi
眞男 田口
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Fujitsu Ltd
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Fujitsu Ltd
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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】 〔産業上の利用分野〕 本発明1’;td−RAM(ダイナミック・ランダム・
アクセス・メモリ)セルのα線耐性を強化する方法に関
する。
d−RAMセルはダブルポリシリコン型が主流だつたが
、高集積化に伴い、蓄積容量が大きくとれるより進歩し
た形式のセルが要請されている。またd−RAMセルに
おける問題の1つとして、α線があたった時、基板の中
に電子−正孔対(Elec−tron−Hole Pa
1r)が生じ、これによりンフトエラーを起こす問題が
ある。
〔従来の技術〕
従来、d−RAMの高集積化を図ったセル構造の1つを
第5図に示す。これは溝型キャパシタ(通称トレンチキ
ャパシタ)であって、半導体基板の主表面から基板内部
へ向けて細孔51を形成し、該細孔51の表面上に積層
して絶縁膜53および容量電極(ポリシリコン等)を形
成するものである。なお、第5図において、詞はセルプ
レー) 、55 + 56はトランスファゲートのFE
Tのノース。ドレインのn十領域、57はワード線、聞
は隣のセルのワード線、59はビット線である。当該溝
型キャパシタにおいては、細孔51に隣接して電荷蓄積
電極たる反転(電子)層50が形成される。今この溝型
キャパシタにα線63があたったとすると、半導体基板
の中に電子−正孔対62が生じ、空乏層間の中の電界に
引かれてn十層55に入ってンフトエラーをおこすこと
がある。特に、この溝型キャパシタのようにすると、空
乏層ωの広がシが非常に大きいので、この捕獲断面積が
大きく、ンフトエラーに強い構造にすることができない
。もう一つの欠点として、セルとセルとの間がパンチス
ルーし易く、そのため集積度が思った極上げられない。
これに対して、パンチスルーを抑えるために、本発明の
発明者がDIET−Cセル(DielectricEn
e!LpSulated Trench−Capaci
tor セル)を提案している。第4図にこれを示して
お9、溝型キャパシタがちょうど絶縁膜40のカプセル
の中に形成されている構造になっている。キャパシタは
絶縁膜40上の2つのポリシリコン4]、43、及びそ
の間の絶縁膜42で形成されている。絶縁膜42は下側
のポリシリコン4】の表面を薄く酸化するか、酸化膜を
デポジションして形成する。その他の各部については、
先の第5〜図と対応部に同一番号を付しているので説明
を略す。第・5図の構造においては、反転層刃が一方の
電極になっており、Siの基板の中にちょうど露出した
かつこうになっており、セル同志の空乏層(イ)がくっ
つくとパンチスルーが生ずる。これに対して、第4図の
構造においては、絶縁物のくぼみの中にキャパシタが収
まっているので、電気的には分離されていることになる
。したがって、絶縁膜40を介して空乏層44が伸びる
ことがあるが、この場合例えセル同志の空乏層がくつつ
いても、パンチスルーが生じることはない。したがって
、第4図の構造は第5図のものより集積度が高くできる
。しかし、α線に対する強度については、第4図の絶縁
膜40のカプセルに溝型キャパシタを収めた構造だけで
は必ずしも満足できるものではない。絶縁膜40があっ
ても蓄積電極にプラスの電圧が蓄積されたとすると、基
板がP形だからどうしても空乏層躬が基板の中に延びる
。これは所謂MO8構造の空乏層になるが、その空乏層
の延びというのは第5図の公知のものより間に絶縁膜が
入った分だけ延びは少なく、α線に強いが、その延びた
空乏層の中にもしα線が走って、電子−正孔対が生ずる
と、電子は空乏層の中で電界に引かれて電位の高い側に
移動する。トランスファゲートのn十領域55の電位が
高い場合、発生した電子はtan十領域団に吸引され、
その結果ンフトエラーが起こる可能性が生ずる。
〔発明が解決しようとする問題点〕
本発明は、上述の第4図に示すような改良された溝型キ
ャパシタにおいて、尚α線に対する耐性が不十分であシ
、ンフトエラーが生ずる可能性があるという問題点を解
決するものである。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明においては、一導電形の半導体の表面より半導体
内に堀込まれた溝の内面に絶縁膜を介して付着された蓄
積電極と、該蓄積電極上の誘電体膜と、該誘電体膜を介
した対向電極とを備える半導体記憶装置において、前記
溝は少なくともその一部で前記蓄積電極の接続部の導電
形と同じ、すなわち前記半導体の導電形と異なる導電形
の領域に接しており、かつ咳領域は蓄積電極よりも常に
前記−4電形の半導体の少数キャリアに対するポテンシ
ャルが低くなるように電圧が印加されるようになされる
すなわち、本発明によれば、第4図に示されているよう
な絶縁膜で周囲が覆われた溝型キャパシタの、堀込んだ
溝(細孔)の少なくとも一箇所に基板と逆導電形の不純
物添加領域が接触するように形成される。そして該基板
と逆導電形の不純物添加領域が、溝型キャパシタの蓄積
電極の接続ノードより常に基板の少数キャリアに対する
ポテンシャルが低くなるようにバイアスされる。
〔作 用〕 今、例えば電源電圧を5vとすると、上述の逆導電形の
不純物添加領域には5vを接続する一方、前記蓄積電極
の接続ノード、例えばn十領域はこれより低い電圧の4
v程度が印加されるようにする。
すると、溝型キャパシタの周囲の絶縁膜から基板に空乏
層が延び、ここにα線があたって電子−正孔対が生じて
も、その電子は電位の高い側、すなわち電子に対するポ
テンシャルの低い前記逆導電形の不純物添加領域に移動
し、最終的には電源に吸収されて何等影響することがな
くなる。もしンフトエラーを起こす可能性があるとすれ
ば、接続ノードのn中領域に直接α線があたった場合と
考えられるが、該n中領域の面積の割合いは低いから、
総合的に考えてもα線があたった際のンフトエラー率は
大幅に低下できる。
〔実施例〕
(第1の実施例) 第1図において、各部の番号のうち、先の第4図と共通
部分には同一番号を付してお9、P形si基板10に細
孔51が形成され、該細孔51の表面上に積層して絶縁
膜40が設けられ、該絶縁膜40は内部に溝型キャパシ
タを収納するカプセルとなるものであシ、順に溝型キャ
パシタの蓄積電極41となるポリシリコン層、その表面
を酸化して形成された絶縁膜42.対向電極(セルプレ
ート)54とその溝内埋込み部分43のポリシリコンが
形成されている。
55 、56はトランス7アゲートのFETのソース、
ドレインのn中領域、57はワード線、詔は隣のセルの
ワード線、59はビット線、61はフィールド酸化膜、
62はα線63があたって生じた電子−正孔対である。
以上の構成は、第4図の改良された溝型キャパシタと同
様であるが、本実施例においては、基板と逆導電形の埋
込層、この場合はn十形の埋込層11が設けられ、該n
十形の埋込層11は基板に堀込んだ溝51に少なくとも
一箇所で接触している。そして、当該n十形の埋込層1
1は蓄積電極41の接続部のn十層関より常に高い電位
になるようにバイアスしておく(Pチャネル型ではこの
電位関係を逆にする)。
具体的には電源電圧を5vとしてn十形の埋込層11に
は5Vを給電し、一方蓄積電極41に書込む最大の電圧
を回路上の構成で4.8V程度にする。これKより、常
に埋込層11の電子のポテンシャルは蓄積電極接続部の
n十層関よりも低くなるので、α線照射であって空乏層
12内に少数キャリア(電子)が入っても、これはポテ
ンシャルの低いn十形の埋込層11に流れ込みン7トエ
ラーは生じない。
この原理は第2図に示すFETで考えると容易である。
絶縁物カプセルで包まれた堀込まれた細孔51の面は1
つのMOS FETと考えられる。n十形の埋込層11
は電位が高いのでドレインD、蓄積電極41はゲートG
であり、蓄積電極のn生電極55に相当するソースSに
接続されている。この状態では(ゲート電圧)Vc=V
s(ソース電圧)のためMOSFETはターンオンしな
い。α線照射でMOS FETのチャネル部に電子が入
シ込むと、電子はドレインDに向って流れ、ソースSに
は決して入らない。これが本発明の原理である。
第1図の構成について、より具体的に例示すると、P形
基板10としてBドープの100cmの比抵抗のStを
用い、n十形の埋込層11はSbを中心濃度で10 0
m  程度に形成する。溝型キャパシタの蓄積電極41
は1500 ′Aのポリシリコンで形成し、その表面を
150A位酸化して5iOs+42を形成し、その上に
対向電極のポリシリコン43を形成する。該溝型キャパ
シタは直径2μm、深さ4.5μmの細孔51の周囲゛
  を1000 Xの膜厚のStO+(4ので覆ったカ
プセル内に形成される。フィールド酸化膜61の厚さは
5000^。
セルプレート54上の層間絶縁膜は4000 Aでその
上に隣のセルのワード線58が形成され、ワード線57
゜郭はいずれもポリシリコンまたはMoSi2で形成す
る。なお、以上に用いられるポリシリコン層はすべてn
形にドープした層とする。トランスファゲートのn十層
55 、56はAs+のイオン注入層であシ、ドーズ量
2刈01scm−ffiとする。n十形の埋込層11の
上端の深さLは4 pmであり、したがって、細孔51
はその先端0.5μmがn十形の埋込層11に接触して
いる。
(第2の実施例) 第3図はn形の基板31の上にP彫工・ビタキシャル層
32を形成し、該P形エピタキシャル層32に細孔51
を堀込むと共に一部n形の基板31に細孔51が及ぶよ
うにし、n形の基板31が第1図のn十形の埋込層11
と同様に機能するようにしたものである。
n形の基板31の電位が蓄積電極4】の接続部のn十層
55より常に高い電位になるようにバイアスしておけば
、α線により生じた電子−正孔対62の電子は必ず下方
の基板側に抜けてンフトエラーを生ずることがない。な
お、本実施例においてP形エピタキシャル層32の他に
P形イオン注入層を用いても良い。具体例としてはn形
の基板31としてsbドープ(0,01Ωam )の8
1を用い、P形エピタキシャル層32はボロンドープ(
10Qcm )膜厚4pmのSi層とする。バイアスは
基板31が5V、P形エピタキシャル層32はOV又は
VBB=−avとする。
〔発明の効果〕
本発明によれば、絶縁膜で周囲が覆われた溝型キャパシ
タの堀込まれた溝の少なくとも一箇所に、畝溝が形成さ
れる半導体領域の導電形と逆導電形の不純物添加領域が
接触しておシ、該不純物添加領域は溝型キャパシタの蓄
積電極の接続ノードより常に基板の少数キャリアに対す
るポテンシャルが低くなる様にバイアスされるので、α
線があたって電子−正孔対が生じても、電子(または正
孔)はポテンシャルの低い前記逆導電形の不純物添加領
域側に流れ、ンフトエラーが生じることを防止すること
ができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の第1の実施例の断面図、第2図はその
等価回路図、第3図は本発明の第2の実施例の断面図、
第4図は改良された溝型キャパシタの断面図、第5図は
従来の溝型キャパシタの断面図。 10・・・P形St基板、11・・・n十形の埋込層、
12・・・空乏層、40・・・絶縁膜、41・・・蓄積
電極(ポリシリコン)、42・・・絶縁膜、43・・・
(対向電極)溝内埋込み部分(ポリシリコン)、51・
・・細孔、シ・・・対向電極(セルプレー))、55.
56・・・(ソース、ドレイン)n中層、57・・・ワ
ード線、関・・・隣のセルのワード線、59・・・ビッ
ト線、61・・・フィールド酸化膜、62・・・電子−
正孔対、63・・・α線。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1.  一導電形の半導体の表面より半導体内に堀込まれた溝
    の内面に絶縁膜を介して付着された蓄積電極と、該蓄積
    電極上の誘電体膜と、該誘電体膜を介した対向電極とを
    備える半導体記憶装置において、前記溝は少なくともそ
    の一部で前記蓄積電極の接続部の導電形と同一導電形の
    領域に接しており、かつ該領域は蓄積電極よりも常に前
    記一導電形の半導体の少数キャリアに対するポテンシャ
    ルが低くなる様に電圧が印加されていることを特徴とす
    る半導体記憶装置。
JP59212096A 1984-10-09 1984-10-09 半導体記憶装置 Granted JPS6190395A (ja)

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JP59212096A JPS6190395A (ja) 1984-10-09 1984-10-09 半導体記憶装置

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JPH0542758B2 JPH0542758B2 (ja) 1993-06-29

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