JP2000091517A - Semiconductor memory and system lsi using the same - Google Patents

Semiconductor memory and system lsi using the same

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JP2000091517A
JP2000091517A JP10259687A JP25968798A JP2000091517A JP 2000091517 A JP2000091517 A JP 2000091517A JP 10259687 A JP10259687 A JP 10259687A JP 25968798 A JP25968798 A JP 25968798A JP 2000091517 A JP2000091517 A JP 2000091517A
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memory cell
semiconductor
memory device
semiconductor memory
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Hideyuki Matsuoka
秀行 松岡
Hidekazu Murakami
英一 村上
Shinichiro Kimura
紳一郎 木村
Toshiaki Yamanaka
俊明 山中
Akio Nishida
彰男 西田
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a semiconductor memory suitable for constitution of the system LSI of a logic mixed DRAM or the like, capable of reducing the cell area and reducing the level difference from a peripheral circuit, without degrading the performance of a peripheral circuit MOSFET by substantially reducing heat processes. SOLUTION: A memory cell structure, without the need for a capacitor is formed of a laminated structure, composed of a metal 1/an insulation film 2/n-type silicon 3/an n-type delta doped layer 4/a non-doped buffer layer 5/a p-type delta doped layer 6/p-type silicon 7. In this case, impurities are doped in the two delta doped layers 4 and 6 at sufficiently high density and they are degenerated.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は半導体記憶装置に係
り、特にセル面積が極めて小さく高集積化可能で、ロジ
ックと混載させるランダムアクセスメモリ(RAM)を
構成するのに好適な半導体装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor memory device, and more particularly to a semiconductor device which has a very small cell area, can be highly integrated, and is suitable for forming a random access memory (RAM) to be mixed with logic.

【0002】[0002]

【従来の技術】これまで、3年に4倍のペースで集積化
の向上を実現してきたダイナミックランダムアクセスメ
モリ(DRAM:Dynamic Random Access Memory)は、
近年のパーソナルコンピュータの爆発的な売上に牽引さ
れて、その需要はますます高まりつつある。既に、16
メガビットの量産はピークを過ぎ、現在は、次世代の微
細加工技術である0.20μm さらにそれ以下の寸法を
使用する64メガビットの量産化に向けた開発が進行し
ている。
2. Description of the Related Art A dynamic random access memory (DRAM), which has been improving the integration at a rate of four times in three years,
The demand is growing ever more, driven by the explosive sales of personal computers in recent years. Already, 16
Mass production of megabits has reached its peak, and development for mass production of 64 megabits using dimensions of 0.20 μm or smaller, which is the next generation of microfabrication technology, is in progress.

【0003】16Kbから現在まで製品化されているD
RAMのメモリセルは、図1(a)に示すように、スイ
ッチとしてのトランジスタと情報電荷を蓄積するキャパ
シタから構成され、1トランジスタセルと呼ばれてい
る。このメモリセルにおいては、データ線に読み出され
る信号電圧は、キャパシタ容量Csとデータ線の寄生容
量Cdの比で決まる。またセルの情報電圧は、情報を読
み出すことによりデータ線の電圧に充電されるので破壊
読み出しである。
[0003] D which has been commercialized since 16 Kb
As shown in FIG. 1A, a memory cell of a RAM includes a transistor as a switch and a capacitor for storing information charges, and is called a one-transistor cell. In this memory cell, the signal voltage read to the data line is determined by the ratio between the capacitor capacitance Cs and the parasitic capacitance Cd of the data line. The information voltage of the cell is destructive reading because the information is charged to the voltage of the data line by reading the information.

【0004】このメモリセルにおける最大の課題は、セ
ル信号電圧とソフトエラー耐性という2つの観点から、
必要十分なキャパシタ容量を確保することである。この
問題を解決すべく、メモリセルは図1(b)に示すよう
に、立体構造となり、必要十分な蓄積容量を確保するた
めに、微細化と共にキャパシタの高さは増大の一途をた
どってきた。しかし、キャパシタ高さの増大は、メモリ
セルアレー部と周辺回路の間に高段差を生み、リソグラ
フィをはじめとするプロセスマージンを著しく低下さ
せ、それが製造コスト増大に直接結びつく結果となって
いる。256Mビット以降のDRAMでは、この問題は
益々深刻になることが必須である。
[0004] The biggest problems with this memory cell are the following two points: cell signal voltage and soft error resistance.
The purpose is to secure a necessary and sufficient capacitor capacity. In order to solve this problem, the memory cell has a three-dimensional structure as shown in FIG. 1B, and the height of the capacitor has been increasing with miniaturization in order to secure a necessary and sufficient storage capacity. . However, an increase in the height of the capacitor causes a high step between the memory cell array section and the peripheral circuit, and significantly reduces the process margin including lithography, which directly leads to an increase in manufacturing cost. In DRAMs of 256 Mbits or later, it is essential that this problem becomes more and more serious.

【0005】キャパシタの高さを低減するために、BS
T等の高誘電体膜が検討されているが、解決すべき課題
は山積しており、LSIに適用する時期のめどはたって
いない。こうした背景から、従来の1トランジスタセル
に代わる、キャパシタの不要なメモリセルへの期待は高
い。
[0005] In order to reduce the height of the capacitor, BS
The high dielectric film such as T have been studied, problem to be solved is abound, timing prospect of applying the LSI is not standing. Against this background, there is a high expectation for a memory cell that does not require a capacitor in place of the conventional one-transistor cell.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】以上のように、256
M以降のDRAMでは、従来の1トランジスタセルはそ
の増大するキャパシタ高さ故に、実現はかなり困難にな
ることが予想される。本発明は、従来の1トランジスタ
セルに代わる、新しい動作原理に基づくメモリセルを有
する半導体記憶装置およびその製造方法を提案するもの
である。
As described above, 256
For DRAMs after M, it is expected that the conventional one-transistor cell will be quite difficult to implement due to its increased capacitor height. The present invention proposes a semiconductor memory device having a memory cell based on a new operation principle, which replaces a conventional one-transistor cell, and a method of manufacturing the same.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】本発明の目的を達成する
ための手段を、図を用いて説明する。
Means for achieving the object of the present invention will be described with reference to the drawings.

【0008】図2に本発明によるメモリセルの構成要素
(a)およびそのバンド構造(b)を示す。このメモリ
セルは次のような積層構造から成る。即ち、金属1/絶
縁膜2/n型シリコン3/n型デルタドープ層4/ノン
ドープバッファ層5/p型デルタドープ層6/p型シリ
コン7である。2つのデルタドープ層には不純物が十分
高濃度にドープされており、縮退している。この結果、
電圧を印加しない状態でのバンド図は図2(b)に示し
たようになる。
FIG. 2 shows components (a) and a band structure (b) of a memory cell according to the present invention. This memory cell has the following laminated structure. That is, metal 1 / insulating film 2 / n-type silicon 3 / n-type delta-doped layer 4 / non-doped buffer layer 5 / p-type delta-doped layer 6 / p-type silicon 7. The two delta-doped layers are sufficiently doped with impurities and degenerate. As a result,
A band diagram in a state where no voltage is applied is as shown in FIG.

【0009】次に、このメモリセルの動作原理を説明す
る。図2(a)に示したメモリセルにおいて、p型シリ
コン7に正のバイアスを印加していく。初期には、図3
に示すように、絶縁体2/n型シリコン3の界面におい
て、n型シリコンのバンドが曲げられるが、界面に正孔
が注入されないため、所謂ディープディプレッション状
態となる。この結果、印加電圧の大半が、n型シリコン
3の空乏層に印加されるため、絶縁膜2にかかる電圧が
弱いために、キャリアのトンネルが阻止され、メモリセ
ルは高抵抗状態となる。この時、n型デルタドープ層4
が、図3に示したように、p型シリコン7からの、拡散
による正孔注入のバリアとして、機能している。
Next, the operation principle of the memory cell will be described. In the memory cell shown in FIG. 2A, a positive bias is applied to the p-type silicon 7. Initially, Figure 3
As shown in (2), at the interface between the insulator 2 and the n-type silicon 3, the band of the n-type silicon is bent. However, since holes are not injected into the interface, a so-called deep depletion state occurs. As a result, most of the applied voltage is applied to the depletion layer of the n-type silicon 3, so that the voltage applied to the insulating film 2 is weak, so that carrier tunneling is prevented and the memory cell is in a high resistance state. At this time, the n-type delta doped layer 4
Function as a barrier for hole injection from the p-type silicon 7 by diffusion, as shown in FIG.

【0010】さらに、印加電圧を増大させると、絶縁体
2/n型シリコン3の界面の空乏層が、n型デルタドー
プ層4に達する。すると、n型デルタドープ層4によっ
て形成されていた正孔の拡散バリアが低下し、p型シリ
コン7から絶縁体2の界面への正孔注入が可能になる。
この結果、図4に示すように、絶縁体2/n型シリコン
3の界面に反転層が形成され、空乏層の幅が短くなり、
今度は印加電圧の大部分が酸化膜にかかることになる。
酸化膜厚は4nmと薄いので、金属1からの電子のトン
ネルが可能になり、メモリセルは低抵抗状態となる。さ
らに、この時、金属1から注入された電子が、n型デル
タドープ層4のドナーを中和するので、正孔注入のバリ
アがさらに低下し、電流はさらに増大する。この結果、
高抵抗状態と低抵抗状態のメモリセルの抵抗の違いを増
大させることができる。これが、デルタドープ層をメモ
リセル内に導入することの特長の1つである。
[0010] When the applied voltage is further increased, the depletion layer at the interface between the insulator 2 and the n-type silicon 3 reaches the n-type delta-doped layer 4. Then, the diffusion barrier for holes formed by the n-type delta-doped layer 4 is lowered, and holes can be injected from the p-type silicon 7 to the interface of the insulator 2.
As a result, as shown in FIG. 4, an inversion layer is formed at the interface between the insulator 2 / n-type silicon 3 and the width of the depletion layer is reduced,
This time, most of the applied voltage is applied to the oxide film.
Since the oxide film thickness is as thin as 4 nm, tunneling of electrons from the metal 1 becomes possible, and the memory cell enters a low resistance state. Furthermore, at this time, the electrons injected from the metal 1 neutralize the donor of the n-type delta-doped layer 4, so that the barrier for hole injection further decreases and the current further increases. As a result,
The difference between the resistances of the memory cells in the high resistance state and the low resistance state can be increased. This is one of the features of introducing a delta-doped layer into a memory cell.

【0011】本発明によるメモリセルに負荷抵抗を直列
接続すれば、図5に示すように安定点が2つ存在するの
で、確かにメモリ素子となることがわかる。
If a load resistor is connected in series to the memory cell according to the present invention, there are two stable points as shown in FIG.

【0012】次に、過去の公知例との違いを述べる。1
976年にYamamotoらが、図6に示すような構造で、図
7に示すような特性を観測している。本発明との違い
は、デルタドープ層がなく、単なるPN接合が形成され
ている点である。このため、上で述べた動作原理から明
らかなように、本発明に比べて、高抵抗状態時のリーク
電流が多く、しかも低抵抗状態の電流が少ない、即ち、
“H”と“L”の間のシグナル差が小さいという、メモ
リ素子として致命的欠点があった。また、スイッチング
電圧が数10ボルトと大きかったため、現代のLSIの
メモリ素子としては不適当という問題点もある。本発明
はこうした問題を解決し、ノイズに強いメモリ素子を提
案するものである。
Next, the differences from the past known examples will be described. 1
In 976, Yamamoto et al. Observed the characteristics shown in FIG. 7 with the structure shown in FIG. The difference from the present invention is that a simple PN junction is formed without a delta-doped layer. For this reason, as is clear from the above-described operation principle, compared with the present invention, the leakage current in the high resistance state is large, and the current in the low resistance state is small, that is,
There is a fatal drawback as a memory element that the signal difference between "H" and "L" is small. Further, since the switching voltage is as high as several tens of volts, there is a problem that it is unsuitable as a memory element of a modern LSI. The present invention solves such a problem and proposes a memory element that is resistant to noise.

【0013】本発明によれば、図8に鳥瞰図を示したよ
うに、データ線とワード線の交点に、メモリ素子を形成
する、いわゆるクロスポイント型のメモリセルアレイを
実現できる。この時の、メモリセル面積は、図9に示す
ように、最小加工寸法をFとして、4F2となる。従来
の1トランジスタメモリセルの場合は8F2であるの
で、面積は半分である。また、本発明によるメモリ素子
を有する半導体記憶装置の方が、従来素子に比べて、プ
ロセス的にもはるかに容易に形成できるという長所もあ
る。
According to the present invention, as shown in a bird's eye view in FIG. 8, a so-called cross-point type memory cell array in which a memory element is formed at an intersection of a data line and a word line can be realized. At this time, as shown in FIG. 9, the memory cell area is 4F 2 where F is the minimum processing dimension. In the case of a conventional one-transistor memory cell, the area is half since it is 8F 2 . Further, the semiconductor memory device having the memory element according to the present invention has an advantage that it can be formed much more easily in terms of process than the conventional element.

【0014】次に、実際のメモリ回路動作を説明する。
まず、上述した動作原理から明らかなように、データを
保持するためにはワード線とデータ線の間には一定電圧
を与えておく必要がある。それをV0と定義すると、図
10に示したように、“H”状態と“L”状態が保持さ
れる。回路動作を説明するために、図10において、V
hとVwを定義する。Vhは低抵抗状態を維持するのに
必要な最小電圧であり、Vwは高抵抗状態を維持する最
大電圧である。
Next, the actual operation of the memory circuit will be described.
First, as is apparent from the above-described operation principle, it is necessary to apply a constant voltage between a word line and a data line in order to hold data. When it is defined as V0, the “H” state and the “L” state are held as shown in FIG. In order to explain the circuit operation, FIG.
Define h and Vw. Vh is the minimum voltage required to maintain the low resistance state, and Vw is the maximum voltage required to maintain the high resistance state.

【0015】図11には“H”を書き込む時の、ワード
線およびデータ線電圧を示す。初期には、データを保持
するためにワード線電圧とデータ線電圧の差はV0とな
っている。“H”状態書き込みのために、一旦ワード線
とデータ線の電位差を0にしてから、ワード線とデータ
線の電位差をVw以上に大きくする。この時、重要なこ
とは、非選択メモリセルに誤ってデータを書き込まない
ために、図11に示したように、選択ワード線と非選択
データ線、および非選択ワード線と選択データ線の間の
電位差をVh以上にすることである。この結果、メモリ
セルは低抵抗状態に遷移し、さらにワード線とデータ線
の電位差をV0にすることによって“H”状態が保持さ
れる。
FIG. 11 shows word line and data line voltages when "H" is written. Initially, the difference between the word line voltage and the data line voltage is V0 in order to hold data. In order to write the "H" state, the potential difference between the word line and the data line is temporarily set to 0, and then the potential difference between the word line and the data line is increased to Vw or more. At this time, it is important to prevent the data from being erroneously written to the non-selected memory cells, as shown in FIG. Is set to Vh or more. As a result, the memory cell transitions to the low resistance state, and the "H" state is maintained by setting the potential difference between the word line and the data line to V0.

【0016】データを読み出す際には、読み出しセルに
つながったワード線電位を上げ、データ線を下げて、ワ
ード線とデータ線間を流れる電流でセンスする。
When data is read, the potential of the word line connected to the read cell is raised, the data line is lowered, and sensing is performed with a current flowing between the word line and the data line.

【0017】“L”状態を書き込む場合を図12に示
す。データ書き込み時に、ワード線電位とデータ線電位
の差をVh以下にすればよい。その他は、非選択セルに
対する注意事項も含めて、“H”書き込み時と同様であ
る。
FIG. 12 shows a case where the "L" state is written. In writing data, the difference between the word line potential and the data line potential may be set to Vh or less. The other points are the same as those at the time of writing “H”, including precautions for non-selected cells.

【0018】[0018]

【発明の実施の形態】(実施例1)以下、本発明の実施
例を、製造工程をたどりながら詳細に説明する。
(Embodiment 1) Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail while following a manufacturing process.

【0019】プロセス全体の流れとしては、まず周辺回
路に用いられるMOSFETを作り、次にメモリセルアレー、
最後に配線層という順番になる。これは、MOSFETの拡散
層形成時に必要な、アニール工程をメモリセルアレー形
成前に行うことにより、メモリセルに形成されるデルタ
ドープ層の不純物プロファイルをできるだけシャープに
保つためである。
The flow of the entire process is as follows: first, a MOSFET used for a peripheral circuit is formed, and then a memory cell array,
Finally, it is the order of wiring layers. This is because an annealing step necessary for forming a diffusion layer of a MOSFET is performed before forming a memory cell array, thereby keeping an impurity profile of a delta-doped layer formed in a memory cell as sharp as possible.

【0020】それでは、実際のプロセスフローを述べ
る。まず始めに、半導体基板11を用意して、周辺回路
に用いられるMOSFETを作る。そのために、まず半導体基
板11の表面に、MOSFETを分離するための素子間分離酸
化膜12を、公知の選択酸化法や浅溝分離法を用いて形
成する。本実施例では、表面を平坦化できる、浅溝分離
法を用いた。
Now, the actual process flow will be described. First, a semiconductor substrate 11 is prepared, and a MOSFET used for a peripheral circuit is manufactured. For this purpose, first, an element isolation oxide film 12 for isolating a MOSFET is formed on the surface of a semiconductor substrate 11 by using a known selective oxidation method or a shallow trench isolation method. In this embodiment, a shallow groove separation method capable of flattening the surface is used.

【0021】そこで、まず基板に深さ0.3 ミクロン程
度の分離溝を公知のドライエッチ法を用いて形成し、溝
側壁や底面のドライエッチ起因損傷を取り除いた後に、
公知のCVD(Chemical Vapor Deposition)法を用いて
シリコンの酸化膜を0.7ミクロン程度の膜厚で堆積
し、溝ではない部分にある酸化膜を、これも公知のCM
P(Chemical Mechanical Polishing )法で選択的に研
磨し、溝に埋まっている酸化膜12だけを残した。
Therefore, first, a separation groove having a depth of about 0.3 μm is formed in the substrate by using a known dry etching method, and after removing the damage due to the dry etching on the groove side wall and the bottom surface,
Using a known CVD (Chemical Vapor Deposition) method, a silicon oxide film is deposited to a thickness of about 0.7 μm, and an oxide film in a portion other than the groove is also replaced with a known CM.
It was selectively polished by a P (Chemical Mechanical Polishing) method to leave only the oxide film 12 buried in the groove.

【0022】次に高エネルギー不純物打ち込みにより、
導電型の異なる2種類のウエルを形成した。次に半導体
基板の表面を洗浄した後に、MOSFETのゲート酸化膜13
を公知の熱酸化法で成長させた。酸化温度は800度、
酸化膜の膜厚は6nmである。このゲート酸化膜の表面
に、ゲート電極14として、不純物を高濃度で含む多結
晶シリコンを100nmの厚さで堆積した。
Next, by implanting high energy impurities,
Two types of wells having different conductivity types were formed. Next, after cleaning the surface of the semiconductor substrate, the gate oxide film 13 of the MOSFET is removed.
Was grown by a known thermal oxidation method. The oxidation temperature is 800 degrees,
The thickness of the oxide film is 6 nm. Polycrystalline silicon containing impurities at a high concentration was deposited to a thickness of 100 nm as a gate electrode 14 on the surface of the gate oxide film.

【0023】本実施例においては、ゲート電極として、
多結晶シリコンを用いたが、ゲート抵抗を低減するため
に、間に反応抑止のバリアメタルを設けた金属と多結晶
シリコンの積層膜を用いることも、勿論可能である。ま
たこの金属として、多結晶シリコンとは反応しない、シ
リサイド膜を用いてもよい。
In this embodiment, as the gate electrode,
Although polycrystalline silicon is used, it is of course possible to use a laminated film of polycrystalline silicon and a metal provided with a barrier metal for suppressing the reaction in order to reduce the gate resistance. Further, as this metal, a silicide film which does not react with polycrystalline silicon may be used.

【0024】次に、このようにして形成した積層膜を、
公知のドライエッチ法を用いて、ゲート電極の形状に加
工し、さらに、このゲート電極およびレジストをマスク
にして、拡散層15を形成するために、不純物イオンを
打ち込む。周辺回路のn型MOSFETには砒素を5×1014
/cm2 程度の量で、また、周辺回路のp型MOSFETにはボ
ロンを同じ量だけ打ち込んだ。そして、熱処理、具体的
には、950度で10秒の条件で基板を加熱し、打ち込
んだ不純物を活性化させることで、拡散層15を作り、
図13のようになった。なお、図13では、拡散層を1
回のイオン打ち込み工程で作る、いわゆるシングルドレ
イン構造の模式図が描かれているが、2回のイオン打ち
込みで作る、電界緩和型の拡散層にすることが可能であ
ることは言うまでもない。
Next, the laminated film thus formed is
The gate electrode is processed into a shape using a known dry etching method, and further, impurity ions are implanted to form the diffusion layer 15 using the gate electrode and the resist as a mask. 5 × 10 14 arsenic is used for the n-type MOSFET in the peripheral circuit.
/ Cm 2 and the same amount of boron was implanted in the p-type MOSFET of the peripheral circuit. Then, the substrate is heated under a condition of heat treatment, specifically, at 950 ° C. for 10 seconds to activate the implanted impurities, thereby forming the diffusion layer 15.
As shown in FIG. In FIG. 13, the diffusion layer is 1
Although a schematic diagram of a so-called single drain structure formed by two ion implantation steps is drawn, it is needless to say that an electric field relaxation type diffusion layer can be formed by two ion implantation steps.

【0025】このようにMOSFETを形成した後に、表面全
体にシリコン酸化膜16を0.7 ミクロン堆積し、これ
を公知のCMP法を用いて、ゲート電極に起因する表面
凹凸を平坦化し、ゲート電極の上に0.1 ミクロン程度
の酸化膜を残した。続いて、周辺回路MOSFETの拡散層や
ゲート電極に対して、コンタクトを開口し図14のよう
になった。さらに、公知のCVD法によりTi,Ti
N,Wの積層膜17を堆積し、図15のようになった。
After forming the MOSFET in this manner, a silicon oxide film 16 is deposited on the entire surface to a thickness of 0.7 μm, and the surface unevenness caused by the gate electrode is flattened by a known CMP method. An oxide film of about 0.1 μm was left on the substrate. Subsequently, a contact was opened to the diffusion layer and the gate electrode of the peripheral circuit MOSFET, as shown in FIG. Further, Ti, Ti
N and W laminated films 17 were deposited, and the result was as shown in FIG.

【0026】この積層膜を、メモリセルアレー領域にお
いてはワード線として、周辺回路領域においてはローカ
ル配線として、公知のドライエッチ法により加工し、図
16(a)のようになった。図16(b)にはメモリセ
ルアレー領域のワード線の上面図を示している。
This laminated film was processed as a word line in the memory cell array region and as a local wiring in the peripheral circuit region by a known dry etching method to obtain a structure as shown in FIG. FIG. 16B shows a top view of a word line in the memory cell array area.

【0027】本実施例においては、周辺回路コンタクト
ホールの埋込みと、配線層の形成を同時に行ったが、平
坦性を良好にするために、プラグを形成することも勿論
可能である。さらに、ワード線およびローカル配線を被
う酸化膜19を堆積し、公知のCMP法を用いて平坦化
し、同時にワード線およびローカル配線の上部を露出さ
せ図17のようになった。
In the present embodiment, the embedding of the peripheral circuit contact holes and the formation of the wiring layer are performed simultaneously. However, it is of course possible to form plugs in order to improve the flatness. Further, an oxide film 19 covering the word line and the local wiring was deposited and flattened using a known CMP method, and at the same time, the upper portions of the word line and the local wiring were exposed, as shown in FIG.

【0028】次に、メモリセルアレーの形成を行う。そ
のために、公知のUHV−CVD法を用いて、600度
程度の温度で、以下のように積層膜を堆積した。即ち、
1×1020/cm3 の濃度でボロンを含むp型多結晶シリ
コン701を100nm、1×1021/cm3 の濃度でボ
ロンを含むデルタドープ層601,ノンドープポリシリ
コン501を50nm、1×1021/cm3 の濃度でリン
を含むデルタドープ層401、5×1019/cm3 の濃度
でリンを含むn型多結晶シリコン301を100nmの順
に堆積し、図18のようになった。
Next, a memory cell array is formed. For this purpose, a laminated film was deposited as follows using a known UHV-CVD method at a temperature of about 600 degrees Celsius. That is,
100 nm of p-type polycrystalline silicon 701 containing boron at a concentration of 1 × 10 20 / cm 3 , delta-doped layer 601 containing boron at a concentration of 1 × 10 21 / cm 3 , 50 nm of non-doped polysilicon 501, 1 × 10 21 / a n-type polycrystalline silicon 301 containing phosphorus at a concentration of the delta doped layer 401,5 × 10 19 / cm 3 containing phosphorus is deposited on the order of 100nm in a concentration of cm 3, was as shown in Figure 18.

【0029】次いで、公知のドライエッチ法により柱状
に加工し、図19(a)のようになる。この時の上面図
を図19(b)に示す。露出したワード線上に柱状のメ
モリセルが立つ状態にあり、その高さは約250nmし
かない。通常の1トランジスタ型メモリでは、蓄積容量
電極の高さが1〜2ミクロン程度になるので、本発明は
メモリセルアレーと周辺回路の段差低減に極めて効果的
であることがわかる。
Next, the resultant is processed into a columnar shape by a known dry etching method, as shown in FIG. FIG. 19B shows a top view at this time. A columnar memory cell stands on the exposed word line, and its height is only about 250 nm. In a normal one-transistor type memory, the height of the storage capacitor electrode is about 1 to 2 microns, so it can be seen that the present invention is extremely effective in reducing the level difference between the memory cell array and peripheral circuits.

【0030】続いて、表面全体にシリコン酸化膜20を
0.7 ミクロン堆積する。これを公知のCMP法を用い
て、メモリアレーに起因する表面凹凸を平坦化し、メモ
リセルを構成する最上層のn型多結晶シリコン301を
露出させ、図20のようになった。次に、公知のCVD
法により、膜厚5nmの酸化膜201を堆積し、図21
のようになった。さらに、周辺回路領域において、図2
2に示したようにコンタクトを開口し、公知のCVD法
によりTi,TiN,Wの積層膜21を順に堆積し、図
23のようになった。
Subsequently, a 0.7 micron silicon oxide film 20 is deposited on the entire surface. Using a known CMP method, the surface irregularities caused by the memory array were flattened to expose the uppermost n-type polycrystalline silicon 301 constituting the memory cell, as shown in FIG. Next, the known CVD
An oxide film 201 having a thickness of 5 nm is deposited by the
It became like. Further, in the peripheral circuit area, FIG.
As shown in FIG. 2, a contact was opened, and a laminated film 21 of Ti, TiN, and W was sequentially deposited by a known CVD method, as shown in FIG.

【0031】この積層膜21を、メモリセルアレー領域
においてはデータ線として、周辺回路領域においては、
配線として、公知のドライエッチ法により加工し、図2
4(a)のようになった。図24(b)にはメモリセル
アレー領域のデータ線の上面図を示している。データ線
は、メモリセルを被うように配置し、上面から見て、各
データ線とワード線のクロスした部分にメモリセルが形
成されることになる。
The laminated film 21 is used as a data line in the memory cell array area, and is used in the peripheral circuit area.
The wiring is processed by a known dry etching method, and FIG.
4 (a). FIG. 24B is a top view of the data lines in the memory cell array area. The data line is arranged so as to cover the memory cell, and the memory cell is formed at a crossing portion of each data line and the word line when viewed from above.

【0032】尚、本実施例においては、コンタクトホー
ルの埋込みと、配線層の形成を同時に行ったが、平坦性
を良好にするために、プラグを形成することも勿論可能
である。その際、配線層として、Wよりも抵抗の小さい
AlやCuを用いることも勿論可能である。
In this embodiment, the burying of the contact holes and the formation of the wiring layer are performed at the same time, but it is of course possible to form a plug in order to improve the flatness. At this time, it is of course possible to use Al or Cu having a lower resistance than W as the wiring layer.

【0033】さらに、必要に応じて、層間絶縁膜23を
堆積し、コンタクトを開口し、配線層24を形成して、
図25に示す半導体記憶装置を得た。
Further, if necessary, an interlayer insulating film 23 is deposited, contacts are opened, and a wiring layer 24 is formed.
The semiconductor memory device shown in FIG. 25 was obtained.

【0034】最後に本実施例における特長をまとめると
つぎのようになる。
Finally, the features of this embodiment are summarized as follows.

【0035】キャパシタが不要なために、メモリセルア
レーと周辺回路間の段差が小さい。また、キャパシタ工
程に伴う熱工程が不要なため、周辺回路MOSFETの性能が
優れる。さらに、従来の1トランジスタメモリを有する
DRAMに比べ、プロセスがはるかに簡易であり、その
結果として高歩留まり,低コストが十分に期待できる。
Since no capacitor is required, the step between the memory cell array and the peripheral circuit is small. In addition, the performance of the peripheral circuit MOSFET is excellent because the heat step associated with the capacitor step is unnecessary. Further, the process is much simpler than that of a DRAM having a conventional one-transistor memory, and as a result, a high yield and a low cost can be expected.

【0036】(実施例2)本実施例はメモリセルアレー
の製造方法に特長がある。以下に実施例1との相違を明
確にしながら、製造工程を説明する。
(Embodiment 2) This embodiment is characterized by a method of manufacturing a memory cell array. Hereinafter, the manufacturing process will be described while clarifying the difference from the first embodiment.

【0037】本実施例においては、図13から図17ま
では、実施例1と同様な製造工程を経た。次に、メモリ
セルアレーの形成を行う。そのために、図26に示すよ
うに、公知のUHV−CVD法を用いて、600度程度
の温度で、以下のように積層膜を堆積した。即ち、1×
1020/cm3 の濃度でボロンを含むp型多結晶シリコン
701を100nm、1×1021/cm3 の濃度でボロン
を含むデルタドープ層601、ノンドープポリシリコン
501を50nm、1×1021/cm3 の濃度でリンを含
むデルタドープ層401,5×1019/cm3 の濃度でリ
ンを含むn型多結晶シリコン301を100nm、(実
施例1の場合はここまで積層した)さらに酸化膜201
を5nm、タングステン101を100nm堆積した。
このように、本実施例においては、メモリセルとなる膜
をすべて連続して堆積した。
In the present embodiment, the same manufacturing steps as in the first embodiment were performed from FIG. 13 to FIG. Next, a memory cell array is formed. For this purpose, as shown in FIG. 26, a known UHV-CVD method was used to deposit a laminated film at a temperature of about 600 degrees as follows. That is, 1 ×
100 nm of p-type polycrystalline silicon 701 containing boron at a concentration of 10 20 / cm 3 , delta-doped layer 601 containing boron at a concentration of 1 × 10 21 / cm 3 , 50 nm of non-doped polysilicon 501 at 1 × 10 21 / cm 3 100nm n-type polycrystalline silicon 301 containing phosphorus at a concentration of the delta doped layer 401,5 × 10 19 / cm 3 containing phosphorus at 3 concentrations, (in the case of example 1 was laminated so far) further oxide film 201
Of 5 nm and tungsten 101 of 100 nm.
As described above, in this example, all the films to be the memory cells were continuously deposited.

【0038】次いで、実施例1と同様に、公知のドライ
エッチ法により、積層膜を柱状に加工し、図27のよう
になる。さらに、表面全体にシリコン酸化膜2001を
1ミクロン堆積し、公知のCMP法を用いて、メモリア
レーに起因する表面凹凸を平坦化し、メモリセルを構成
する最上層のタングステン101を露出させ、図28の
ようになった。
Next, in the same manner as in the first embodiment, the laminated film is processed into a columnar shape by a known dry etching method, as shown in FIG. Further, a silicon oxide film 2001 is deposited on the entire surface to a thickness of 1 μm, and the surface unevenness caused by the memory array is flattened by using a known CMP method to expose the uppermost tungsten 101 constituting the memory cell. It became like.

【0039】次に、周辺回路領域において、図29に示
したように周辺回路コンタクトを開口し、公知のCVD
法によりTi,TiN,Wの積層膜2101を堆積し、
図29のようになった。以降は実施例1と同様な製造工
程を経て、所望の半導体記憶装置を得た。
Next, in the peripheral circuit region, a peripheral circuit contact is opened as shown in FIG.
A laminated film 2101 of Ti, TiN, W is deposited by a method,
The result is as shown in FIG. Thereafter, through the same manufacturing steps as in Example 1, a desired semiconductor memory device was obtained.

【0040】本実施例においては、メモリセルとなる層
をすべて連続的に積層したために、メモリアレーと周辺
回路領域との段差が約350nmとなり、実施例1の場
合よりも100nm大きい。しかし、これは問題となる
段差ではない。また、本実施例においては、メモリセル
の実効的な寸法のばらつきが実施例1よりもはるかに小
さいという特長がある。これは、実施例1においては、
メモリセルの実効的な寸法が柱状に形成された積層膜と
データ線の重なりによって決定されるのに対し、実施例
2においては、一括加工しているために、そうした合わ
せズレに起因したばらつきが原理的にないためである。
In this embodiment, since all the layers to be the memory cells are continuously stacked, the step between the memory array and the peripheral circuit region is about 350 nm, which is 100 nm larger than that in the first embodiment. However, this is not a problematic step. Further, the present embodiment has a feature that the variation in the effective dimensions of the memory cells is much smaller than that of the first embodiment. This is because in the first embodiment,
While the effective size of the memory cell is determined by the overlap of the columnar laminated film and the data line, in the second embodiment, since the batch processing is performed, the variation due to such misalignment is reduced. This is because there is no principle.

【0041】(実施例3)本実施例は、メモリセルに直
列に負荷抵抗を接続した半導体記憶装置に関するもので
ある。実施例1および2においては、寄生抵抗を負荷抵
抗として用いたため、その大きさにばらつきが生じる可
能性がある。本実施例はこの問題を解決するものであ
る。
(Embodiment 3) The present embodiment relates to a semiconductor memory device in which a load resistor is connected in series to a memory cell. In the first and second embodiments, since the parasitic resistance is used as the load resistance, the magnitude may vary. This embodiment solves this problem.

【0042】以下に図を用いて、製造工程を説明する。
図13から図17までは実施例1と同様な工程を経た。
次に、実施例2と同様にメモリセルとなる積層膜を次の
ように堆積した。即ち、1×1020/cm3 の濃度でボロ
ンを含むp型多結晶シリコン701を100nm、1×
1021/cm3 の濃度でボロンを含むデルタドープ層60
1、ノンドープポリシリコン501を50nm、1×1
21/cm3 の濃度でリンを含むデルタドープ層401,
5×1019/cm3 の濃度でリンを含むn型多結晶シリコ
ン301を100nm、酸化膜201を5nm、タング
ステン101を100nm堆積した。さらに、本実施例
においては、メモリセルに直列につながる負荷抵抗とし
て、5×1018/cm3 の濃度でリンを含む多結晶シリコ
ン25を堆積し図30のようになった。勿論、タングス
テン101と多結晶シリコン25の間のシリサイド化反
応抑止のために、間にバリアメタルとして、チタンナイ
トライド等を挟むことも勿論可能である。
The manufacturing process will be described below with reference to the drawings.
13 to 17 have undergone the same steps as in the first embodiment.
Next, a laminated film to be a memory cell was deposited in the same manner as in Example 2 as follows. That is, p-type polycrystalline silicon 701 containing boron at a concentration of 1 × 10 20 / cm 3 is deposited at 100 nm, 1 ×
Delta-doped layer 60 containing boron at a concentration of 10 21 / cm 3
1. Non-doped polysilicon 501 is 50 nm, 1 × 1
A delta-doped layer 401 containing phosphorus at a concentration of 0 21 / cm 3 ,
100 nm of n-type polycrystalline silicon 301 containing phosphorus at a concentration of 5 × 10 19 / cm 3 , 5 nm of oxide film 201 and 100 nm of tungsten 101 were deposited. Further, in this embodiment, polycrystalline silicon 25 containing phosphorus was deposited at a concentration of 5 × 10 18 / cm 3 as a load resistance connected in series to the memory cell, as shown in FIG. Of course, in order to suppress the silicidation reaction between the tungsten 101 and the polycrystalline silicon 25, it is of course possible to sandwich titanium nitride or the like as a barrier metal therebetween.

【0043】次いで、実施例1や2と同様に、公知のド
ライエッチ法により、メモリセルを柱状に加工し、図3
1のようになった。以降は、実施例1と同様な製造工程
を経て、所望の半導体記憶装置を得た。
Then, similarly to the first and second embodiments, the memory cells are processed into a columnar shape by a known dry etching method, and FIG.
It looked like 1. Thereafter, through the same manufacturing process as in Example 1, a desired semiconductor memory device was obtained.

【0044】以上述べたように、本実施例においては、
負荷抵抗となる多結晶シリコン25を、メモリセルに直
列につなぐ構造とした。この結果として、メモリセル間
の信号強度のばらつきを抑えることができる。また、本
実施例には、多結晶シリコンにドープされる不純物濃度
を調節することにより、任意に負荷抵抗の大きさを変え
られるという長所も同時に有する。
As described above, in this embodiment,
The structure is such that polycrystalline silicon 25 serving as a load resistance is connected in series to the memory cell. As a result, it is possible to suppress variations in signal strength between memory cells. The present embodiment also has an advantage that the magnitude of the load resistance can be arbitrarily changed by adjusting the impurity concentration doped into the polycrystalline silicon.

【0045】(実施例4)実施例1〜3においてはメモ
リセルとして、金属/絶縁体/n型半導体/p型半導体
の構造を有するものを用いた。本実施例は、セルとし
て、p+ 多結晶シリコン/絶縁体/p型半導体/n型半
導体の構造を有するものに関する。
Fourth Embodiment In the first to third embodiments, a memory cell having a structure of metal / insulator / n-type semiconductor / p-type semiconductor was used. This embodiment relates to a cell having a structure of p + polycrystalline silicon / insulator / p-type semiconductor / n-type semiconductor.

【0046】本発明によるメモリセルにおいては、pn
接合の極性を逆にすることは勿論可能であるが、その
際、絶縁体の上に形成する導電体の極性も変える必要が
ある。これは、動作原理から明らかなように、反転層キ
ャリアと逆極性のキャリアが、導電体から注入されるか
らである。
In the memory cell according to the present invention, pn
It is of course possible to reverse the polarity of the junction, but at this time, it is necessary to change the polarity of the conductor formed on the insulator. This is because, as is clear from the operation principle, carriers having the opposite polarity to the inversion layer carriers are injected from the conductor.

【0047】製造工程は、実施例1から3とほぼ同様で
ある。図32に、メモリセル加工終了後の断面図を示
す。セルを構成する積層膜は下から順に、5×1019
cm3 の濃度でリンを含む膜厚100nmのn型多結晶シ
リコン301,1×1021/cm3 の濃度でリンを含むデ
ルタドープ層401、膜厚50nmのノンドープポリシ
リコン501,1×1021/cm3 の濃度でボロンを含む
デルタドープ層601,1×1020/cm3 の濃度でボロ
ンを含む膜厚100nmのp型多結晶シリコン701,
5nmの酸化膜201,1×1020/cm3 の濃度でボロ
ンを含む膜厚100nmの多結晶シリコン26である。
The manufacturing process is almost the same as in Examples 1 to 3. FIG. 32 shows a cross-sectional view after the memory cell processing is completed. The laminated film constituting the cell is 5 × 10 19 /
delta doped layer 401 containing phosphorus at a concentration of n-type polycrystalline silicon 301,1 × 10 21 / cm 3 with a thickness of 100nm containing phosphorus at a concentration of cm 3, a thickness of 50nm non-doped polysilicon 501,1 × 10 21 / p-type polycrystalline silicon 701 having a thickness of 100nm containing boron at a concentration of the delta doped layer 601,1 × 10 20 / cm 3 containing boron at a concentration of cm 3,
5 nm oxide film 201, 100 nm thick polycrystalline silicon 26 containing boron at a concentration of 1 × 10 20 / cm 3 .

【0048】(実施例5)本実施例は、本発明を論理混
載RAMに適用した場合である。
(Embodiment 5) This embodiment is a case where the present invention is applied to a logic embedded RAM.

【0049】これまで述べてきたことから明らかなよう
に、本発明によるメモリセル形成時には、周辺回路MOSF
ETの特性を劣化させる熱工程は不要である。これは、本
発明が、論理混載DRAM等に代表されるシステムLS
Iに極めて好適であることを意味する。
As is apparent from the above description, when forming the memory cell according to the present invention, the peripheral circuit MOSF
No thermal process is required to degrade the properties of the ET. This is because the present invention is applied to a system LS represented by a logic embedded DRAM or the like.
It means that it is very suitable for I.

【0050】図33は、周辺回路MOSFETに自己整合シリ
サイド化プロセスを適用することにより、高性能化を図
ったシステムLSIに、本発明による半導体記憶装置を
適用した時の、メモリセル加工後の断面図を示す。
FIG. 33 is a cross-sectional view after processing a memory cell when a semiconductor memory device according to the present invention is applied to a system LSI whose performance has been improved by applying a self-aligned silicidation process to a peripheral circuit MOSFET. The figure is shown.

【0051】[0051]

【発明の効果】本発明によれば、セル面積を従来のDR
AMの半分にすることができるので、チップ面積を大幅
に小さくすることができる。また、基本的にキャパシタ
が不要なので、周辺回路との段差が小さくでき、熱工程
も従来に比べ大幅に減らせるので、周辺回路MOSFETの性
能を劣化させることもなく、論理混載DRAM等のシス
テムLSIに極めて好適である。さらに、キャパシタが
不要ということで、本発明には、従来のDRAMに比較
し、マスク枚数を削減し、著しくプロセスを簡略化し、
製造コストを低減するという効果もある。また、リフレ
ッシュが不要なので、消費電力も著しく小さい。
According to the present invention, the cell area can be reduced by the conventional DR.
Since it can be reduced to half the AM, the chip area can be significantly reduced. In addition, since a capacitor is basically unnecessary, a step with a peripheral circuit can be reduced, and a heat process can be greatly reduced as compared with the related art. It is very suitable for Further, since no capacitor is required, the present invention reduces the number of masks and significantly simplifies the process compared to conventional DRAMs.
There is also an effect of reducing manufacturing costs. Also, since refreshing is not required, power consumption is extremely small.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】(a)従来の1トランジスタメモリセルの等価
回路および(b)従来の1トランジスタメモリセルを有
する半導体記憶装置の断面図。
1A is a sectional view of an equivalent circuit of a conventional one-transistor memory cell, and FIG. 1B is a cross-sectional view of a semiconductor memory device having the conventional one-transistor memory cell.

【図2】(a)本発明によるメモリセル構造および
(b)本発明によるメモリセルのバンド図。
2A is a memory cell structure according to the present invention, and FIG. 2B is a band diagram of the memory cell according to the present invention.

【図3】本発明によるメモリセルのディープデプレッシ
ョン状態(高抵抗状態)のバンド図。
FIG. 3 is a band diagram of a memory cell according to the present invention in a deep depletion state (high resistance state).

【図4】本発明によるメモリセルの反転層形成時(低抵
抗状態)のバンド図。
FIG. 4 is a band diagram of a memory cell according to the present invention when an inversion layer is formed (low resistance state).

【図5】本発明によるメモリセルの特性とその動作原理
を示す図。
FIG. 5 is a diagram showing characteristics of a memory cell according to the present invention and its operation principle.

【図6】公知のダイオードの断面図とそのバンド図。FIG. 6 is a sectional view of a known diode and a band diagram thereof.

【図7】図6に示したダイオードの特性を示す図。FIG. 7 is a view showing characteristics of the diode shown in FIG. 6;

【図8】本発明によるメモリセルをアレーにした時の鳥
瞰図。
FIG. 8 is a bird's-eye view of an array of memory cells according to the present invention.

【図9】本発明によるメモリセルアレーの上面図。FIG. 9 is a top view of a memory cell array according to the present invention.

【図10】本発明によるメモリセルにおけるデータ保持
時の特性図。
FIG. 10 is a characteristic diagram when data is retained in a memory cell according to the present invention.

【図11】本発明によるメモリセルにおける”H”書き
込みおよび読み出し方式を示す図。
FIG. 11 is a diagram showing an “H” writing and reading method in a memory cell according to the present invention.

【図12】本発明によるメモリセルにおける”L”書き
込みおよび読み出し方式を示す図。
FIG. 12 is a diagram showing an “L” writing and reading method in a memory cell according to the present invention.

【図13】本発明の半導体記憶装置の製造工程における
断面図。
FIG. 13 is a sectional view in a manufacturing process of the semiconductor memory device of the present invention;

【図14】本発明の半導体記憶装置の製造工程における
断面図。
FIG. 14 is a sectional view in a manufacturing process of the semiconductor memory device of the present invention.

【図15】本発明の半導体記憶装置の製造工程における
断面図。
FIG. 15 is a sectional view in a manufacturing process of the semiconductor memory device of the present invention.

【図16】(a)本発明の半導体記憶装置の製造工程に
おける断面図および(b)本発明の半導体記憶装置の製
造工程におけるメモリセルアレーの上面図。
16A is a cross-sectional view in a manufacturing process of the semiconductor memory device of the present invention, and FIG. 16B is a top view of the memory cell array in the manufacturing process of the semiconductor memory device of the present invention.

【図17】本発明の半導体記憶装置の製造工程における
断面図。
FIG. 17 is a sectional view in a manufacturing step of the semiconductor memory device of the present invention.

【図18】本発明の半導体記憶装置の製造工程における
断面図。
FIG. 18 is a sectional view in a manufacturing process of the semiconductor memory device of the present invention.

【図19】(a)本発明の半導体記憶装置の製造工程に
おける断面図および(b)本発明の半導体記憶装置の製
造工程におけるメモリセルアレーの上面図。
19A is a cross-sectional view in a manufacturing process of the semiconductor memory device of the present invention, and FIG. 19B is a top view of the memory cell array in the manufacturing process of the semiconductor memory device of the present invention.

【図20】本発明の半導体記憶装置の製造工程における
断面図。
FIG. 20 is a sectional view in a manufacturing process of the semiconductor memory device of the present invention;

【図21】本発明の半導体記憶装置の製造工程における
断面図。
FIG. 21 is a sectional view in a manufacturing process of the semiconductor memory device of the present invention;

【図22】本発明の半導体記憶装置の製造工程における
断面図。
FIG. 22 is a sectional view in a manufacturing process of the semiconductor memory device of the present invention;

【図23】本発明の半導体記憶装置の製造工程における
断面図。
FIG. 23 is a sectional view in a manufacturing process of the semiconductor memory device of the present invention;

【図24】(a)本発明の半導体記憶装置の製造工程に
おける断面図および(b)本発明の半導体記憶装置の製
造工程におけるメモリセルアレーの上面図。
24A is a cross-sectional view in a manufacturing process of the semiconductor memory device of the present invention, and FIG. 24B is a top view of the memory cell array in the manufacturing process of the semiconductor memory device of the present invention.

【図25】本発明の半導体記憶装置の製造工程における
断面図。
FIG. 25 is a sectional view in a manufacturing step of the semiconductor memory device of the present invention;

【図26】本発明の半導体記憶装置の製造工程における
断面図。
FIG. 26 is a sectional view in a manufacturing process of the semiconductor memory device of the present invention;

【図27】本発明の半導体記憶装置の製造工程における
断面図。
FIG. 27 is a sectional view in a manufacturing process of the semiconductor memory device of the present invention;

【図28】本発明の半導体記憶装置の製造工程における
断面図。
FIG. 28 is a sectional view in a manufacturing process of the semiconductor memory device of the present invention;

【図29】本発明の半導体記憶装置の製造工程における
断面図。
FIG. 29 is a sectional view in a manufacturing process of the semiconductor memory device of the present invention;

【図30】本発明の半導体記憶装置の製造工程における
断面図。
FIG. 30 is a sectional view in a manufacturing step of the semiconductor memory device of the present invention;

【図31】本発明の半導体記憶装置の製造工程における
断面図。
FIG. 31 is a sectional view in a manufacturing process of the semiconductor memory device of the present invention;

【図32】本発明の半導体記憶装置の製造工程における
断面図。
FIG. 32 is a sectional view in a manufacturing step of the semiconductor memory device of the present invention;

【図33】本発明の半導体記憶装置の製造工程における
断面図。
FIG. 33 is a sectional view in a manufacturing step of the semiconductor memory device of the present invention;

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1,101…金属、2,201…絶縁膜、3,301…
n型半導体、4,401…n型デルタドープ層、5,50
1…ノンドープシリコン、6,601…p型デルタドー
プ層、7,701…p型半導体、8…ワード線、9…メ
モリセル、10…データ線、11…半導体基板、12…
素子間分離酸化膜、13…ゲート酸化膜、14…ゲート
電極、15…不純物拡散層、16…層間絶縁膜、17…
金属もしくはその積層膜、18…ワード線、19…層間
絶縁膜、20,2001…層間絶縁膜、21,2101
…金属もしくはその積層膜、22…データ線、23…層
間絶縁膜、24…金属もしくはその積層膜、25…多結
晶シリコン、26…p型多結晶シリコン、27…シリサ
イド。
1,101: metal, 2,201: insulating film, 3,301:
n-type semiconductor, 4,401 ... n-type delta doped layer, 5,50
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Non-doped silicon, 6,601 ... p-type delta doped layer, 7,701 ... p-type semiconductor, 8 ... word line, 9 ... memory cell, 10 ... data line, 11 ... semiconductor substrate, 12 ...
Element isolation oxide film, 13 gate oxide film, 14 gate electrode, 15 impurity diffusion layer, 16 interlayer insulating film, 17
Metal or its laminated film, 18 word line, 19 interlayer insulating film, 20, 2001 interlayer insulating film, 21, 101
... Metal or its laminated film, 22. Data line, 23... Interlayer insulating film, 24... Metal or its laminated film, 25... Polycrystalline silicon, 26.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 木村 紳一郎 東京都国分寺市東恋ケ窪一丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者 山中 俊明 東京都国分寺市東恋ケ窪一丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者 西田 彰男 東京都国分寺市東恋ケ窪一丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 Fターム(参考) 5F038 CD18 CD19 DF05 5F083 AD70 EP42 GA02 GA05 GA09 GA28 JA32 JA35 JA36 JA37 JA39 JA40 JA53 PR21 PR38 PR40  ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuing from the front page (72) Inventor Shinichiro Kimura 1-280 Higashi Koikekubo, Kokubunji-shi, Tokyo Inside the Central Research Laboratory, Hitachi, Ltd. Central Research Laboratory (72) Inventor Akio Nishida 1-280 Higashi Koigakubo, Kokubunji-shi, Tokyo F-term (reference) 5F038 CD18 CD19 DF05 5F083 AD70 EP42 GA02 GA05 GA09 GA28 JA32 JA35 JA36 JA37 JA39 JA40 PR53 PR38 PR40

Claims (10)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】半導体基体主面に、複数のメモリセルが配
置され、かつ上記メモリセルを選択するワード線および
データ線を有するメモリセルアレー部と、上記メモリセ
ルアレー部の周辺に複数のMISFETで構成された周辺回路
が配置された半導体記憶装置において、上記メモリセル
が、導電体と、絶縁体と、不純物を含む複数の半導体層
の積層膜からなることを特徴とする半導体記憶装置。
A plurality of memory cells arranged on a main surface of a semiconductor substrate and having a word line and a data line for selecting the memory cells; and a plurality of MISFETs around the memory cell array section. Wherein the memory cell comprises a stacked film of a conductor, an insulator, and a plurality of semiconductor layers containing impurities.
【請求項2】上記メモリセルを構成する上記導電体は、
不純物を高濃度に含む多結晶シリコン,タングステン,
アルミニウム,銅,チタン,白金,金の少なくともいず
れか1者からなることを特徴とする請求項1に記載の半
導体記憶装置。
2. The conductor constituting the memory cell,
Polycrystalline silicon containing a high concentration of impurities, tungsten,
2. The semiconductor memory device according to claim 1, comprising at least one of aluminum, copper, titanium, platinum, and gold.
【請求項3】上記メモリセルを構成する不純物を含む複
数の上記半導体層は、n型不純物を含む半導体、局所的
に1×1020/cm3 程度以上の濃度に不純物が導入され
ている半導体、p型不純物を含む半導体を含むことを特
徴とする請求項1または2に記載の半導体記憶装置。
3. A semiconductor device according to claim 1, wherein said plurality of semiconductor layers containing impurities constituting said memory cell are semiconductors containing n-type impurities, and semiconductors locally doped with impurities at a concentration of about 1 × 10 20 / cm 3 or more. 3. The semiconductor memory device according to claim 1, further comprising a semiconductor containing a p-type impurity.
【請求項4】上記メモリセルを構成する上記絶縁体は、
その膜厚が5nm以下であることを特徴とする請求項1
ないし3のいずれか記載の半導体記憶装置。
4. The insulator constituting the memory cell,
2. The film according to claim 1, wherein said film thickness is 5 nm or less.
4. The semiconductor memory device according to any one of items 3 to 3.
【請求項5】上記メモリセルを構成する上記絶縁膜と接
した上記導電体に、上記メモリセル毎に分離された導電
体が接して存在することを特徴とする請求項1ないし4
のいずれか記載の半導体記憶装置。
5. The semiconductor device according to claim 1, wherein a conductor separated for each memory cell is in contact with said conductor in contact with said insulating film forming said memory cell.
The semiconductor memory device according to any one of the above.
【請求項6】上記メモリセルを構成する上記導電体に、
上記メモリセル毎に分離された上記導電体が、不純物を
含む多結晶シリコンであることを特徴とする請求項5に
記載の半導体記憶装置。
6. The conductor constituting the memory cell,
6. The semiconductor memory device according to claim 5, wherein said conductor separated for each memory cell is polycrystalline silicon containing impurities.
【請求項7】上記メモリセルは、上記メモリセルアレー
に形成された、上記ワード線および上記データ線の間に
挟まれて存在することを特徴とする請求項1ないし6の
いずれか記載の半導体記憶装置。
7. The semiconductor according to claim 1, wherein said memory cell is interposed between said word line and said data line formed in said memory cell array. Storage device.
【請求項8】上記メモリセルと電気的に接続された上記
ワード線が、上記周辺回路領域のローカル配線となって
いることを特徴とする請求項1ないし7のいずれか記載
の半導体記憶装置。
8. The semiconductor memory device according to claim 1, wherein said word line electrically connected to said memory cell is a local wiring of said peripheral circuit region.
【請求項9】上記メモリセルと電気的に接続された上記
データ線が、上記周辺回路領域のローカル配線となって
いることを特徴とする請求項1ないし8のいずれか記載
の半導体記憶装置。
9. The semiconductor memory device according to claim 1, wherein said data line electrically connected to said memory cell is a local wiring of said peripheral circuit region.
【請求項10】上記請求項1ないし9のいずれか記載の
半導体記憶装置を用いたシステムLSI。
10. A system LSI using the semiconductor memory device according to claim 1.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6800544B2 (en) 2000-09-06 2004-10-05 President Of Tohoku University Semiconductor device having a metal-semiconductor junction with a reduced contact resistance

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