JPS6286755A - 半導体メモリ - Google Patents

半導体メモリ

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Publication number
JPS6286755A
JPS6286755A JP60227204A JP22720485A JPS6286755A JP S6286755 A JPS6286755 A JP S6286755A JP 60227204 A JP60227204 A JP 60227204A JP 22720485 A JP22720485 A JP 22720485A JP S6286755 A JPS6286755 A JP S6286755A
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JP
Japan
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region
layer
impurity concentration
type
epitaxial
Prior art date
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Pending
Application number
JP60227204A
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English (en)
Inventor
Koichiro Masuko
益子 耕一郎
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.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Electric Corp filed Critical Mitsubishi Electric Corp
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Priority to EP86307814A priority patent/EP0222506A1/en
Publication of JPS6286755A publication Critical patent/JPS6286755A/ja
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • 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
    • 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
    • H10B12/48Data lines or contacts therefor
    • H10B12/482Bit lines
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10DINORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
    • H10D84/00Integrated devices formed in or on semiconductor substrates that comprise only semiconducting layers, e.g. on Si wafers or on GaAs-on-Si wafers
    • H10D84/80Integrated devices formed in or on semiconductor substrates that comprise only semiconducting layers, e.g. on Si wafers or on GaAs-on-Si wafers characterised by the integration of at least one component covered by groups H10D12/00 or H10D30/00, e.g. integration of IGFETs

Landscapes

  • Semiconductor Memories (AREA)
  • Static Random-Access Memory (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】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、電荷の有無を記憶情報とする半導体メモリ
に関するものである。
〔従来の技術〕
第2図は例えば特開昭57−210685号公報に示さ
れた従来の半導体メモリを示す断面図である。図におい
て(1)はP−型の導電性をもつ半導体基板、(2)お
よび(3)は第1Nおよび第2層のゲートTi極、(4
)はゲート絶Rvc、(5)はH間絶縁膜、(6(ば電
荷蓄積領域としてのN+領領域(7)はビット線として
のN“領域、(8)は素子間分離のための分離絶縁膜、
(9)(よ同様に素子間分離のためのP“領域であり、
第1層のゲート電極(2)は電源に接続され、第2層の
ゲート電極(3)はワード線に接続されていて、各N+
領領域61 、(7)と基板(1)との間には、それぞ
れに空乏N QQ 、θl)が形成される。
さらに、前記電荷蓄積領域としてのN+領領域6)。
およびビット線としてのN“領域(7)を共通に取り囲
むようにして、基板(1)よりも高濃度のP+領域θ3
)を注入、拡散形成したものである。前記P−型の半導
体基板(1)にP1不純物を選択的に注入拡散して、反
転、寄生防止のためのP1領域(9)を、また同時に素
子間分離絶縁膜(8)をそれぞれ形成したのち、動作領
域としてのP“領域(13)を絶縁膜(8)をマスクと
したP+不純物の注入、拡散により形成させ、その後は
通常の形成手順でN1領域(6)、ゲート電極(2)、
N+領領域7)、ゲート電極(3)などを形成させるが
、これによって両N+領域(6)、(7)はP+領域(
13)によって取り囲まれることになる。
またここでこの従来例でのパストランジスタは、基板よ
りも高濃度のP+領域(+3)内に形成される。
そして通常、パストランジスタのしきい値電圧はメモリ
の安定動作を考慮して、周辺トランジスタのしき値電圧
よりも高く設定しているが、領域(13)濃度できるし
きい値電圧で高すぎるときには、N+領領域61 、(
7)の形成後に、N“のチャンネルドーズによってパス
トランジスタのしきい値電圧を制御することが可能であ
る。
なおここでは配線部分および保護膜を省略した。
また説明を簡略化させるために、領域(6)をN1拡散
領域としたが、通常の構成の場合には、ゲート絶縁膜(
4)を介して第1層ゲーI−電極(2)に正電位を与え
ることにより、半導体表面の領域(6)相当部分にN+
の反転層を誘起させて電荷を蓄積するようにしている。
しかして前記従来構成にあって、メモリセルの電荷蓄積
領域としてのN+領領域6)に、電子が蓄積されている
状態を0”、蓄積されていない状態を“1″する。そし
てビット線としてのN+領領域7)の電位は、図示省略
したセンスアンプの働きによって、所定の電位に予備充
電されている。
ここでワード線の電位があがり、このワード線に接続さ
れているトランスフアゲ−1・とじての第2層のゲート
電極(3)の電位がしきい値電圧よりも高くなると、こ
のゲート電極(3)の直下にN+反転層のチャンネルが
形成されて、両N+領域(6)、(7)間が導通する。
そこで、今、メモリセルの記憶情報が0″、すなわちN
1領域(6)に電子が蓄積されている状態の場合には、
このN4領域(6)とビット線としてのN+領領域7)
とが導通することによって、それまで予備充電電位に保
持されていたこのN4領域(7)の電位が下がり、また
反対にメモリセルの記憶情報が′1n、すなわちN+領
領域6)に電子が蓄積されていない状態の場合には、と
の導通によって中間電位にあったN+領領域7)の電位
が上がることになる。そしてこのビット線の電位の変化
を図示しないセンスアンプにより感知、増巾して取り出
すと共に、同じ記憶情報をリフレッシュして同一サイク
ル内に再度メモリセルに書き込むようにしているのであ
る。
一方、α線などの放射線がメモリチップ内に入射して生
成される電子・正孔対の内、電子がこれらの電荷蓄積領
域やビット線に収集されて、本来の記憶情報を反転させ
る誤動作(息下ソフトエラーと呼ぶ)が16 kDRA
M以来顕著になってきた。ソフトエラーはチップ内にα
線などの放射線が入射したときに生成される電子・正孔
対の内、電子が電荷蓄積領域やビット線としてのN4領
域(6)、(71に収集されて引き起こされる。すなわ
ち、チップ内に入射したα線はエネルギを失って停止す
るまでに−1その飛程に沿って多数の電子・正孔対を生
成し、空乏層α01.(ll)内で生成された電子・正
孔対は、空乏層内部の電場により直ちに分離され、電子
はN+領領域61.[7]に収集され、正孔は基板(1
)を通って流れ落ちる。またN+領領域61.(71の
内部で生成された電子・正孔対は再結合するために電子
の増減には全く寄与せず、基板(1)の内部で生成され
た電子・正孔対は、拡散によって空乏層αωP (11
)に達した電子のみがN+領領域61.(7)に収集さ
れてソフトエラーを引き起し、他のものは基板(1)内
で再結合されることになる。
従ってこの例においては、N+領領域8]、(71のそ
れぞれをP−型基板(1)よりも高濃度のP“領域(+
3)で取り囲むことによって、第1に各N+領領域61
.(71とP+領域θ3)の界面に形成される空乏B 
QO)、 (u)の幅が小さくなって各N+領領域61
.(7)の容量が大きくなり、第2に各N+領領域61
. (71がP+領域(13)内に形成されるために、
P−型基板(1)から拡散してきた電子はP+領域θ3
)内で再結合されて各領域(6)。
(7)に達せず、第3にP−型基板(1)とP4領域0
3)の界面に電子に対するポテンシャルバリアが形成さ
れるために、P−基板(1)から拡散されてくる電子の
うちのエネルギの小さなものの通過を許さない。
そして第1の点により各領域(61,(71に蓄積され
る′0”、′°1″に対応する電子数の差が大きくなり
、α線などの入射によって生成される電子に対して余裕
をもたせることができ、また第2および第3の点により
各N+領領域8)、 (7)に拡散してくる電子を防ぐ
ことができて、ソフトエラーの発生を除去し得るのであ
る。
〔発明が解決しようとする問題点〕
従来の半導体メモリは以上のように構成されているのて
、基板(11より高濃度のP4領域(13)を形成する
のに、製造プロセスに長時間を要し、また濃度の制押が
難しく、パストランジスタのしきい値電圧や接合耐圧が
変動しやすいなどのfi1題点があった。
この発明は上記のような問題点を解消するためになされ
たもので、製造プロセスに要する時間を短縮できるとと
もに、半導体基板と同一導電型でそれより高濃度の層の
濃度制御が容易であり、パストランジスタのしきい値電
圧や接合耐圧を容易に制御しうる半導体メモリを得るこ
とを目的とする。
〔問題を解決するための手段〕
乙の発明に係る半導体メモリは、第1の導電型の半導体
基板上にこの基板より高濃度の第1の導電型のエピタキ
シャル層を成長させたウェハを採用し、このウェハの表
面にトランジスタのMIS容量によるメモリセルを形成
したものである。
〔作 用〕
この発明におけるエピタキシャル層は、ビット線および
メモリセルを形成する不純物層との間の空乏層中を小さ
くし、P−基板内からの電子注入に対するポテンシャル
バリアを形成すると共に、注入された電子に対する豊富
な再結合中心を提供する。また、エピタキシャル層は製
造プロセスを簡単にし、それ自体の濃度制御が容易であ
り、パストランジスタのしき値電圧や接合耐圧の制御を
容易にする。
〔発明の実施例〕
以下、この発明の一実施例を図について説明する。第1
図において、第2図の従来例と同一の番号は同一または
相当する部分を示す。θ→ばP−基板(1)上にエビタ
キンヤル成長させたP+層である。
このエピタキシャル・ウェハをスターティングマテリア
ルとして、従来例と同様の製造プロセスで製造される。
エピタキシャルP+層(14)の濃度は任意に制御が容
易なので、メモリセルやビット線を形成するN ” !
(61,(71トノ間〕空乏NJ (10) 、 (1
1) ノW h + 広範囲に制御でき、この層内にα
線により誘起される電子・正孔対を実用上問題ないソフ
トエラーのレベルまで少なくすることが可能である。ま
たP一層(1)との間のポテンシャル・バリアの形成や
、ライツクイムキラーとしてのエピタキシャルP+層(
14)の作用も従来例と同様である。
スターティング・マテリアルとしてP+エピタキシャル
・ウェハを採用したため、第2図の21層(13)を形
成するに要した不純物の注入/拡散工程が不要となると
同時にtS濃度のP”層の形成が容易となり、α線によ
るソフトエラーの抑制が容易になると共に、素子間分離
絶縁膜(8)下の反転・寄生防止のためのP+領域(9
)に対する濃度の要請も緩和される。
実験によると、P−店(1)の不純物濃度的10”Cr
n−”エピタキシャルP+層θ4)の不純物濃度的10
′6〜10 ” ” cm −’、N+層(6)、(7
)の濃度的10”−10”cm −’が、ソフトエラー
に対し、十分な改善効果を持つと同時に接合耐圧に対し
、十分な余裕を持つことがわかった。
ワード線により制御されるパストランジスタのしきい値
電圧をゲート電極(3)下にN′!!i!!不純物をカ
ウンタ・ドーズにより最適値に低下することも可能であ
る。
また、電荷蓄積領域のN″″層(6)をゲート電極(2
)下のカウンタドーズにより行うこともできる。
また、ウェハ全面にエピタキシャルPJJ(++)を形
成せずメモリセルのアレイ部のみに選択的に成長させて
もよい。
また前記実施例はダイナミック型に適用した場合である
が、スタティック型についても同様に適用可能なほか、
NチャンネルがPチャンネルの場合にも、適用できるも
のである。
〔発明の効果〕
以上のように、この発明によれば第1導電型の半導体基
板上にこの基板より高濃度の第1導電型の層をエピタキ
シャル成長させてなるウェハ上にメモリ素子を形成した
ので、製造プロセスが簡略化でき、P1層濃度の広範囲
制御が可能であり、α線によるソフトエラー率改善の著
しい半導体メモリが得られる効果がある。
【図面の簡単な説明】 第1図はこの発明の一実施例による半導体メモリを示す
断面図、第2図は従来の半導体メモリを示す断面図であ
る。 (1)・半導体基板、θ→・エピタキシャル層、(6)
・・電荷蓄積領域、(7)・・ビット線、(21,(3
1・・・第1M、第2層のゲート電極。 なお、図中同一符号は同−又は相当部分を示す。 第1図 t 二:!r4as、m 2:第1層のゲ°−ト電極 J:す2層のゲーb?−成 6 ゾ電コη■孝i並〉八°としてf)#” pりi叉
7、ビット線Y:してのN+々貢域 14:IごハシXル層

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)第1の導電型の半導体基板上に、前記基板よりも
    高濃度の第1の導電型の層をエピタキシャル成長させ、
    その上に電荷蓄積領域およびビット線としてのそれぞれ
    第2の導電型の各領域と、第1および第2のゲート電極
    を形成したことを特徴とする半導体メモリ。
  2. (2)エピタキシャル層の不純物濃度が10^1^5〜
    10^1^8cm^−^3、第2の導電型の領域の不純
    物濃度が10^1^8〜10^2^0であることを特徴
    とする特許請求の範囲第1項記載の半導体メモリ。
  3. (3)前記第1および第2の一方もしくは両方のゲート
    下にカウンタドーズを行い、しきい値電圧を小さくした
    ことを特徴とする特許請求の範囲第1項または第2項記
    載の半導体メモリ。
JP60227204A 1985-10-11 1985-10-11 半導体メモリ Pending JPS6286755A (ja)

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JP60227204A JPS6286755A (ja) 1985-10-11 1985-10-11 半導体メモリ
KR1019860003763A KR870004512A (ko) 1985-10-11 1986-05-14 반도체 메모리
EP86307814A EP0222506A1 (en) 1985-10-11 1986-10-09 Semiconductor memory

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JP60227204A JPS6286755A (ja) 1985-10-11 1985-10-11 半導体メモリ

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ID=16857125

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JP60227204A Pending JPS6286755A (ja) 1985-10-11 1985-10-11 半導体メモリ

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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPS62141756A (ja) * 1985-12-16 1987-06-25 Mitsubishi Electric Corp 半導体記憶装置

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPS57192070A (en) * 1981-05-22 1982-11-26 Hitachi Ltd Semiconductor memory unit
JPS57210665A (en) * 1981-06-19 1982-12-24 Mitsubishi Electric Corp Semiconductor memory device
FR2521335B1 (fr) * 1982-02-09 1989-03-24 Western Electric Co Memoire a semiconducteur a deux niveaux de conducteurs
JPS5984461A (ja) * 1982-11-05 1984-05-16 Hitachi Ltd 半導体装置

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EP0222506A1 (en) 1987-05-20
KR870004512A (ko) 1987-05-11

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