JPS6381981A - センスアンプおよびその製造方法 - Google Patents
センスアンプおよびその製造方法Info
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- JPS6381981A JPS6381981A JP61227251A JP22725186A JPS6381981A JP S6381981 A JPS6381981 A JP S6381981A JP 61227251 A JP61227251 A JP 61227251A JP 22725186 A JP22725186 A JP 22725186A JP S6381981 A JPS6381981 A JP S6381981A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- sense amplifier
- type
- layer
- insulating film
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- Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
- 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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
[発明の目的〕
(産業上の利用分野)
本発明は、MOSトランジスタのフリップフロップ構成
を用いたセンスアンプに係り、特にMOS型dRAMに
有用なセンスアンプに関する。
を用いたセンスアンプに係り、特にMOS型dRAMに
有用なセンスアンプに関する。
(従来の技術)
半導体記憶装置は高集積化、大容量化の一途を辿ってい
る。特に−個のMOSトランジスタと一個のキャパシタ
によりメモリセルを構成するMOS型ダイナミックRA
M (dRAM)は、そのメモリセル形式から最も高集
積化が進んでおり、既に1Mビットのものが実用化され
、試作段階では4Mビットのものができている。
る。特に−個のMOSトランジスタと一個のキャパシタ
によりメモリセルを構成するMOS型ダイナミックRA
M (dRAM)は、そのメモリセル形式から最も高集
積化が進んでおり、既に1Mビットのものが実用化され
、試作段階では4Mビットのものができている。
dRAMの高集積化、大容量化に伴って必然的にメモリ
セル寸法は縮小し、小さいメモリセル占を面積で大きい
メモリ容量を得るために溝堀型キャパシタが各種提案さ
れている。更にメモリセルの寸法縮小に伴って、メモリ
セルの微少な信号を増幅するセンスアンプの寸法の縮小
も要求される。
セル寸法は縮小し、小さいメモリセル占を面積で大きい
メモリ容量を得るために溝堀型キャパシタが各種提案さ
れている。更にメモリセルの寸法縮小に伴って、メモリ
セルの微少な信号を増幅するセンスアンプの寸法の縮小
も要求される。
dRAMのセンスアンプは通常、二個のMOS)ランジ
スタを用いて、そのドレインとゲートを交差接続したフ
リップフロップにより構成される。
スタを用いて、そのドレインとゲートを交差接続したフ
リップフロップにより構成される。
この場合、それぞれのゲートに入る信号差は非常に小さ
いものであるため、二個のMOSl−ランジスタの特性
、例えばしきい値Vthや相互コンダクタンスgmが揃
っていることが必要である。二個のMOS)ランジスタ
の特性が異なるとセンスアンプの感度はそれだけ低くな
り、dRAMの信頼性が低いものとなる。そのため従来
のセンスアンプでは、加工のバラツキの影響を少なくす
るためにメモリセルや周辺回路で使用されるMOSトラ
ンジスタに比べてチャネル長が大きいものを使用してい
た。
いものであるため、二個のMOSl−ランジスタの特性
、例えばしきい値Vthや相互コンダクタンスgmが揃
っていることが必要である。二個のMOS)ランジスタ
の特性が異なるとセンスアンプの感度はそれだけ低くな
り、dRAMの信頼性が低いものとなる。そのため従来
のセンスアンプでは、加工のバラツキの影響を少なくす
るためにメモリセルや周辺回路で使用されるMOSトラ
ンジスタに比べてチャネル長が大きいものを使用してい
た。
(発明が解決しようとする問題点)
以」二のように従来のd RA Mでは、メモリセルの
高集積化、大容量化に伴ってセンスアンプの微細化が要
求されながら、センスアンプの性質上二個のMOSトラ
ンジスタの特性のバランスが厳しく要求されるために微
細化が難しい、という問題があった。
高集積化、大容量化に伴ってセンスアンプの微細化が要
求されながら、センスアンプの性質上二個のMOSトラ
ンジスタの特性のバランスが厳しく要求されるために微
細化が難しい、という問題があった。
本発明は、この様な問題を解決した、高集積化したdR
AMに有用なセンスアンプおよびその製造方法を提供す
ることを目的とする。
AMに有用なセンスアンプおよびその製造方法を提供す
ることを目的とする。
[発明の構成]
(問題点を解決するための手段)
本発明は、フリップフロップ型センスアンプを構成する
二個のMOSトランジスタを縦型に構成したこと、即ち
半導体基板に形成された凹凸の凸部」−而にドレイン領
域、四部底面にソース領域を有し、凸部側壁にゲート絶
縁膜を介してゲート電極を設けた構造としたことを特徴
とする。
二個のMOSトランジスタを縦型に構成したこと、即ち
半導体基板に形成された凹凸の凸部」−而にドレイン領
域、四部底面にソース領域を有し、凸部側壁にゲート絶
縁膜を介してゲート電極を設けた構造としたことを特徴
とする。
本発明はこの様なセンスアンプを製造するに際し、半導
体基板に共通ソース領域となる第1導電型の第1の高濃
度層、第2導電型の低濃度層および第1導電型の第2の
高濃度層を積層形成し、このf2層膜を第1の高濃度層
が露出する迄エツチングして周期的凹凸を形成し、凸部
側壁にゲート絶縁膜を介してゲート電極を形成する。
体基板に共通ソース領域となる第1導電型の第1の高濃
度層、第2導電型の低濃度層および第1導電型の第2の
高濃度層を積層形成し、このf2層膜を第1の高濃度層
が露出する迄エツチングして周期的凹凸を形成し、凸部
側壁にゲート絶縁膜を介してゲート電極を形成する。
(作用)
本発明によれば、センスアンプを形成するMo s +
−ランジスタが縦型であるから、チャネル長の大きいM
OSトランジスタからなるセンスアンプを徹少な面積に
形成することができる。従って例えば、メモリセルの寸
法のピッチに入る面積で感度の優れたセンスアンプを得
ることが可能である。
−ランジスタが縦型であるから、チャネル長の大きいM
OSトランジスタからなるセンスアンプを徹少な面積に
形成することができる。従って例えば、メモリセルの寸
法のピッチに入る面積で感度の優れたセンスアンプを得
ることが可能である。
また本発明の方法によれば、MOSトランジスタのチャ
ネル長を大きく選ぶことができるため、加工のバラツキ
の影響が少なく、優れたセンスアンプを得ることができ
る。
ネル長を大きく選ぶことができるため、加工のバラツキ
の影響が少なく、優れたセンスアンプを得ることができ
る。
(実施例)
以下、本発明の詳細な説明する。
第1図は本発明をdRAMに適用した一実施例のセンス
アンプ部の構成を示す平面図である。
アンプ部の構成を示す平面図である。
第2図(a)(b)はそれぞれ、第1図のA−A’、B
−B’断面図である。第1図の破線で囲んだ領域が一つ
のセンスアンプSAの領域である。p型St基板1にM
OSトランジスタの共通ソース領域となるn中型層2が
形成され、この」二にチャネル領域が形成されるp″″
型層3が形成され、更にその上にドレイン領域兼ビット
線となるn中型層4(4i、4t、・・・)が形成され
ている。n”W層4およびp−型層3は、ストライブ状
に残してパターン形成されており、凹部5にn中型層2
か露出するような周期的凹凸が形成されている。そして
凸部側壁にゲート絶縁膜6を介してゲート電極7(71
,72,・・・)が形成されている。隣接するセンスア
ンプのビット線領域となるn中型層4.と43の間、同
じく42と44の間は、絶縁膜10とp十型層8により
分離されている。9(91,92,・・・)は二個のM
OSトランジスタのゲート、ドレインを交差接続する配
線である。
−B’断面図である。第1図の破線で囲んだ領域が一つ
のセンスアンプSAの領域である。p型St基板1にM
OSトランジスタの共通ソース領域となるn中型層2が
形成され、この」二にチャネル領域が形成されるp″″
型層3が形成され、更にその上にドレイン領域兼ビット
線となるn中型層4(4i、4t、・・・)が形成され
ている。n”W層4およびp−型層3は、ストライブ状
に残してパターン形成されており、凹部5にn中型層2
か露出するような周期的凹凸が形成されている。そして
凸部側壁にゲート絶縁膜6を介してゲート電極7(71
,72,・・・)が形成されている。隣接するセンスア
ンプのビット線領域となるn中型層4.と43の間、同
じく42と44の間は、絶縁膜10とp十型層8により
分離されている。9(91,92,・・・)は二個のM
OSトランジスタのゲート、ドレインを交差接続する配
線である。
第3図はこのセンスアンプSAの等価回路である。二個
のMOS)ランジスタQ1.Qzはゲート、ドレインが
交差接続されてフリップフロップを構成しており、その
二つのノードがビット線BL、BLに接続されている。
のMOS)ランジスタQ1.Qzはゲート、ドレインが
交差接続されてフリップフロップを構成しており、その
二つのノードがビット線BL、BLに接続されている。
MOSトランジスタQl、Q2の共通ソースには活性化
用クロックφSAが入る。ビット線BL、BLにはそれ
ぞれ、複数のメモリセルと一つのダミーセルが接続され
るが、図では一方の一つのメモリセルMCと他方のダミ
ーセルDCのみを示している。WLはワード線、DWL
はダミーワード線である。
用クロックφSAが入る。ビット線BL、BLにはそれ
ぞれ、複数のメモリセルと一つのダミーセルが接続され
るが、図では一方の一つのメモリセルMCと他方のダミ
ーセルDCのみを示している。WLはワード線、DWL
はダミーワード線である。
第4図はこのセンスアンプSAの動作を説明するための
図である。ビット線対BL、BLは予め“H”レベル(
例えば5V)にプリチャージされる。メモリセルとダミ
ーセルのデータがビット線BL、BLに転送され、僅か
な電位差が付いたところでクロックφSAによりセンス
アンプSAを活性化すると、MOSトランジスタQ1.
Q2の一方がオンとなり、微少電位差が増幅されて読み
出される。
図である。ビット線対BL、BLは予め“H”レベル(
例えば5V)にプリチャージされる。メモリセルとダミ
ーセルのデータがビット線BL、BLに転送され、僅か
な電位差が付いたところでクロックφSAによりセンス
アンプSAを活性化すると、MOSトランジスタQ1.
Q2の一方がオンとなり、微少電位差が増幅されて読み
出される。
次に、第1図および第2図に示した実施例のセンスアン
プの製造工程を、第5図(a)〜(f)を参照して説明
する。第5図(a)〜(f)は、第2図(b)の断面に
対応する断面図である。まず(a)に示すように、p型
Si基板1に高濃度にリンを拡散して第1のn十型層2
を形成し、この上に低濃度のp−型層3をエピタキシャ
ル成長させ、更にその表面に高濃度にリンを拡散して第
2のn十型層4を形成する。第1のn+型層2はMOS
トランジスタの共通ソース領域となる層であり、第2の
n十他層4はドレスイン領域となる層である。p−型層
3はMOSトランジスタのチャネル領域が形成される層
であって、その厚みと不純物濃度によりそれぞれチャネ
ル長としきい値が決定されるので重要である。例えばp
−型層3の不純物濃度はlX1017/c113程度と
する。
プの製造工程を、第5図(a)〜(f)を参照して説明
する。第5図(a)〜(f)は、第2図(b)の断面に
対応する断面図である。まず(a)に示すように、p型
Si基板1に高濃度にリンを拡散して第1のn十型層2
を形成し、この上に低濃度のp−型層3をエピタキシャ
ル成長させ、更にその表面に高濃度にリンを拡散して第
2のn十型層4を形成する。第1のn+型層2はMOS
トランジスタの共通ソース領域となる層であり、第2の
n十他層4はドレスイン領域となる層である。p−型層
3はMOSトランジスタのチャネル領域が形成される層
であって、その厚みと不純物濃度によりそれぞれチャネ
ル長としきい値が決定されるので重要である。例えばp
−型層3の不純物濃度はlX1017/c113程度と
する。
このようにpnpn構造のウェーハを形成した後、(b
)に示すようにセンスアンプのMOS)ランジスタ領域
以外の部分をエツチングして周期的凹凸を形成する。エ
ツチング深さは図示のように、凹部5にn今度IWi2
が露出する深さとする。この後(C)に示すように、ゲ
ート絶縁膜6となる熱酸化膜を形成し、第1層多結晶シ
リコン膜7を気相成長法により堆積する。そしてこの第
1層多結晶シリコン膜7を異方性ドライエツチング法例
えば反応性イオンエツチング(RI E)法により全面
エツチングして、(d)に示すように各凸部側壁部に自
己整合的に多結晶シリコン膜7を残す。
)に示すようにセンスアンプのMOS)ランジスタ領域
以外の部分をエツチングして周期的凹凸を形成する。エ
ツチング深さは図示のように、凹部5にn今度IWi2
が露出する深さとする。この後(C)に示すように、ゲ
ート絶縁膜6となる熱酸化膜を形成し、第1層多結晶シ
リコン膜7を気相成長法により堆積する。そしてこの第
1層多結晶シリコン膜7を異方性ドライエツチング法例
えば反応性イオンエツチング(RI E)法により全面
エツチングして、(d)に示すように各凸部側壁部に自
己整合的に多結晶シリコン膜7を残す。
こうして凸部側壁に残された多結晶シリコン膜7のうち
、(e)に示すようにMOS)ランジスタのゲート電極
7□、72.・・・として必要な部分のみを残して他は
除去し、凸部中央部をエツチングして素子分離溝を形成
し、この分離溝内に更に分離を確実にするp十型層8を
形成する。これにより第2のn十型層4は各凸部上で二
本のビット線に対応する、MOSトランジスタのドレイ
ン領域41+42.・・・とじて分離される。この後(
f)に示すように、CVDにより酸化膜10を堆積し、
これにコンタクト孔を開けて第2層多結晶シリコン膜を
堆積しバターニングして、MOSトランジスタのゲート
、ドレインを交差接続する配線9(9,,92,・・・
)を形成する。この配線は例えばA、17等の金属配線
でも良い。
、(e)に示すようにMOS)ランジスタのゲート電極
7□、72.・・・として必要な部分のみを残して他は
除去し、凸部中央部をエツチングして素子分離溝を形成
し、この分離溝内に更に分離を確実にするp十型層8を
形成する。これにより第2のn十型層4は各凸部上で二
本のビット線に対応する、MOSトランジスタのドレイ
ン領域41+42.・・・とじて分離される。この後(
f)に示すように、CVDにより酸化膜10を堆積し、
これにコンタクト孔を開けて第2層多結晶シリコン膜を
堆積しバターニングして、MOSトランジスタのゲート
、ドレインを交差接続する配線9(9,,92,・・・
)を形成する。この配線は例えばA、17等の金属配線
でも良い。
こうしてこの実施例の方法によれば、MOSトランジス
タが縦型であるためチャネル長を長く選んでも占を面積
を大きくすることなく、従って微細寸法でしかも加工の
バラツキの影響が少ないセンスアンプを得ることができ
る。特にメモリセルのスイッチングMOSトランジスタ
として、このセンスアンプのMOSトランジスタと同様
の縦型構造を用いるようにすれば、メモリセル領域とセ
ンスアンプ領域の層構造および製造工程を共用すること
ができ、有用である。
タが縦型であるためチャネル長を長く選んでも占を面積
を大きくすることなく、従って微細寸法でしかも加工の
バラツキの影響が少ないセンスアンプを得ることができ
る。特にメモリセルのスイッチングMOSトランジスタ
として、このセンスアンプのMOSトランジスタと同様
の縦型構造を用いるようにすれば、メモリセル領域とセ
ンスアンプ領域の層構造および製造工程を共用すること
ができ、有用である。
第6図は他の実施例のセンスアンプ部の第2図(b)に
対応する断面図である。先の実施例では隣接する二つの
ビット線となるn十型層の分離を溝とp+型層により行
ったが、第6図に示すように第1のn十型層2に達する
深い溝と素子分離用酸化膜11の埋込みにより行うこと
ができる。この構造によれば、隣接するセンスアンプの
MO3トランジスタはその基板領域も分離されるため、
素子分離はより確実になる。
対応する断面図である。先の実施例では隣接する二つの
ビット線となるn十型層の分離を溝とp+型層により行
ったが、第6図に示すように第1のn十型層2に達する
深い溝と素子分離用酸化膜11の埋込みにより行うこと
ができる。この構造によれば、隣接するセンスアンプの
MO3トランジスタはその基板領域も分離されるため、
素子分離はより確実になる。
第7図は更に他の実施例のセンスアンプ部の第1図に対
応する平面図である。第1図の実施例ではセンスアンプ
SAを構成する二つのMOS)ランジスタのゲート電極
7.,72.・・・をジグザグ状に配置したが、これら
のゲート電極を別途配線9でビット線となるn今度層に
接続するのであれば、このようにジグザグ状にすること
は必要ではない。即ち7図に示すように、ゲート電極7
□。
応する平面図である。第1図の実施例ではセンスアンプ
SAを構成する二つのMOS)ランジスタのゲート電極
7.,72.・・・をジグザグ状に配置したが、これら
のゲート電極を別途配線9でビット線となるn今度層に
接続するのであれば、このようにジグザグ状にすること
は必要ではない。即ち7図に示すように、ゲート電極7
□。
72、・・・上を配線91 + 92 + ・・・が
通過するように配置することができる。
通過するように配置することができる。
第8図(a)(b)は更に他の実施例のセンスアンプ部
の平面図とそのB−B’断面図である。
の平面図とそのB−B’断面図である。
第1図の実施例では、ゲート電極71,72.・・・と
これをn今度層に接続する配線を別にしたが、第8図で
はこれを一体化している。
これをn今度層に接続する配線を別にしたが、第8図で
はこれを一体化している。
その他、本発明はその趣旨を逸脱しない範囲で種々変形
して実施することができるる。
して実施することができるる。
[発明の効果]
以上述べたように本発明の構造および方法によれば、d
RAMのセンスアンプを例えばメモリセルの配列ピッチ
で決まる狭い領域内にチャネル長を短(することなく形
成することができ、従って加工のバラツキの影響が小さ
い高感度のセンスアンプを得ることができる。これによ
り、高集積化。
RAMのセンスアンプを例えばメモリセルの配列ピッチ
で決まる狭い領域内にチャネル長を短(することなく形
成することができ、従って加工のバラツキの影響が小さ
い高感度のセンスアンプを得ることができる。これによ
り、高集積化。
大容量化してしかも信頼性の高いdRAMを得ることが
できる。
できる。
第1図は本発明の一実施例のdRAMにおけるセンスア
ンプ部の平面図、第2図(a)(b)はそれぞれ第1図
のA−A’、B−B’断面図、第3図はそのセンスアン
プの等価回路図、第4図はその動作を説明するための図
、第5図(a)〜(f)はそのセンスアンプ部の製造工
程を説明するための断面図、第6図は他の実施例のセン
スアンプ部の断面図、第7図は更に他の実施例のセンス
アンプ部の平面図、第8図(a)(b)は更に他の実施
例のセンスアンプ部の平面図とそのB −B′断面図で
ある。 1・・・p型St基板、2・・・第1のn今度層(共通
ソース領域)、3・・・p−型層、4(4,,42゜・
・・)・・・第2のn+型層(ドレイン領域)、5・・
・凹部、6・・・ゲート絶縁膜、7・・・第1層多結晶
シリコン膜、7s、72.73.74・・・ゲート電極
、8・・・p今度層、9(91,92,・・・)・・・
配線、1゜・・・CVD酸化膜。 出願人代理人 弁理士 鈴江武彦 (b) てπ 2 図 第 3 図 第 4 図 (a) (b) 第 5 図(1) (c) (d) 第 5 図(2) (f) 第 5 図(3) 第6図 第 7 図
ンプ部の平面図、第2図(a)(b)はそれぞれ第1図
のA−A’、B−B’断面図、第3図はそのセンスアン
プの等価回路図、第4図はその動作を説明するための図
、第5図(a)〜(f)はそのセンスアンプ部の製造工
程を説明するための断面図、第6図は他の実施例のセン
スアンプ部の断面図、第7図は更に他の実施例のセンス
アンプ部の平面図、第8図(a)(b)は更に他の実施
例のセンスアンプ部の平面図とそのB −B′断面図で
ある。 1・・・p型St基板、2・・・第1のn今度層(共通
ソース領域)、3・・・p−型層、4(4,,42゜・
・・)・・・第2のn+型層(ドレイン領域)、5・・
・凹部、6・・・ゲート絶縁膜、7・・・第1層多結晶
シリコン膜、7s、72.73.74・・・ゲート電極
、8・・・p今度層、9(91,92,・・・)・・・
配線、1゜・・・CVD酸化膜。 出願人代理人 弁理士 鈴江武彦 (b) てπ 2 図 第 3 図 第 4 図 (a) (b) 第 5 図(1) (c) (d) 第 5 図(2) (f) 第 5 図(3) 第6図 第 7 図
Claims (2)
- (1)二個のMOSトランジスタのソースを共通接続し
、ドレイン、ゲートを交差接続して構成されるセンスア
ンプにおいて、前記MOSトランジスタは、半導体基板
に形成された凹凸の凸部上面にドレイン領域、凹部底面
にソース領域が形成され、凸部側壁にゲート絶縁膜を介
してゲート電極が形成されていることを特徴とするセン
スアンプ。 - (2)二個のMOSトランジスタのソースを共通接続し
、ドレイン、ゲートを交差接続して構成されるセンスア
ンプを製造する方法において、半導体基板に共通ソース
領域となる第1導電型の第1の高濃度層、第2導電型の
低濃度層およびドレイン領域となる第1導電型の第2の
高濃度層をこの順に積層形成する工程と、この積層膜を
前記第1の高濃度層が露出するまでエッチングして周期
的凹凸を形成する工程と、凸部側壁にゲート絶縁膜を介
してゲート電極を形成する工程と、絶縁膜を堆積しこれ
にコンタクト孔を開けて二個のMOSトランジスタのゲ
ート、ドレインを交差接続する配線を形成する工程とを
有することを特徴とするセンスアンプの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61227251A JPS6381981A (ja) | 1986-09-26 | 1986-09-26 | センスアンプおよびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61227251A JPS6381981A (ja) | 1986-09-26 | 1986-09-26 | センスアンプおよびその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6381981A true JPS6381981A (ja) | 1988-04-12 |
Family
ID=16857886
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61227251A Pending JPS6381981A (ja) | 1986-09-26 | 1986-09-26 | センスアンプおよびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6381981A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0223668A (ja) * | 1988-07-12 | 1990-01-25 | Seiko Epson Corp | 半導体装置 |
| JPH0480968A (ja) * | 1990-07-24 | 1992-03-13 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | 絶縁ゲイト型電界効果半導体装置 |
-
1986
- 1986-09-26 JP JP61227251A patent/JPS6381981A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0223668A (ja) * | 1988-07-12 | 1990-01-25 | Seiko Epson Corp | 半導体装置 |
| JPH0480968A (ja) * | 1990-07-24 | 1992-03-13 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | 絶縁ゲイト型電界効果半導体装置 |
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