JP2002353412A - Semiconductor memory device and method for storing information - Google Patents

Semiconductor memory device and method for storing information

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JP2002353412A JP2001155582A JP2001155582A JP2002353412A JP 2002353412 A JP2002353412 A JP 2002353412A JP 2001155582 A JP2001155582 A JP 2001155582A JP 2001155582 A JP2001155582 A JP 2001155582A JP 2002353412 A JP2002353412 A JP 2002353412A
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To reduce a resistance value of a capacitor after a breakdown without breaking a conduction in a semiconductor memory device utilizing a dielectric breakdown of the capacitor. SOLUTION: The semiconductor memory device comprises a variable voltage source 1, the capacitor 2 connected to the voltage source 1, an overcurrent suppressing circuit 5, having a parallel connecting circuit of a first resistor 3 and a second resistor 4 having a larger resistance value than that of the first resistor 3, and a controller 8 connected to the suppressing circuit 5. A high voltage is applied to the source 1, so that the capacitor 2 dielectric breaks down, and a large current flows to the resistor 3. Since the resistor 3 is disconnected by the current, damages due to the large current will not occur at the other part of the circuit. Even if the resistor 3 is disconnected, the entire circuit is not disconnected due to the presence of the resistor 4 which has a large resistance.

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関
わり、特に、キャパシタを具備し、高電圧を印加するこ
とでキャパシタを絶縁破壊することにより情報の記憶を
行う装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor memory device and, more particularly, to a device having a capacitor and storing information by applying a high voltage to cause a dielectric breakdown of the capacitor.

【0002】[0002]

【従来の技術】半導体記憶装置として、装置内にキャパ
シタを具備し、そのキャパシタに高電圧を印加してキャ
パシタ内の絶縁層を破壊する状態の有無により、情報を
記憶するものが知られている。
2. Description of the Related Art As a semiconductor memory device, there is known a semiconductor memory device having a capacitor therein and storing information depending on whether or not a high voltage is applied to the capacitor to break an insulating layer in the capacitor. .

【0003】図12は、従来技術にかかる半導体記憶装
置の等価回路を示す。従来技術に係る半導体記憶装置は
可変電圧源101がキャパシタ102に接続されてお
り、キャパシタ102は第1のトランジスタ103と第
2のトランジスタ104からなる制御部118に接続さ
れている。
FIG. 12 shows an equivalent circuit of a conventional semiconductor memory device. In a conventional semiconductor memory device, a variable voltage source 101 is connected to a capacitor 102, and the capacitor 102 is connected to a control unit 118 including a first transistor 103 and a second transistor 104.

【0004】情報の記憶は次のように行う。第1のトラ
ンジスタ103をOFFにしたままの状態で第2のトラ
ンジスタ104をONする。第2のトランジスタ104
は接地されているため、第2のトランジスタ104をO
Nする事によりキャパシタ102の陰極の電位は0Vと
なる。可変電圧源101をキャパシタ102の絶縁耐圧
以上の高電圧に設定することにより、キャパシタ102
は絶縁破壊を起こし、情報の記憶状態になる。例えばキ
ャパシタ102が絶縁破壊された状態を情報”1”が記
憶され、絶縁破壊されていない状態を情報”0”が記憶
されていると定義する。このとき可変電圧源101から
供給された電流は、破壊されたキャパシタ102、第2
のトランジスタ104を通って、アースへと流れる。
[0004] Information is stored as follows. The second transistor 104 is turned on while the first transistor 103 is kept off. Second transistor 104
Is grounded, so that the second transistor 104
By performing N, the potential of the cathode of the capacitor 102 becomes 0V. By setting the variable voltage source 101 to a high voltage higher than the withstand voltage of the capacitor 102,
Causes dielectric breakdown and enters a state of storing information. For example, a state where the dielectric breakdown of the capacitor 102 is defined as information “1” is stored, and a state where the dielectric breakdown is not performed is defined as storing information “0”. At this time, the current supplied from the variable voltage source 101 is
Through transistor 104 to ground.

【0005】情報の再生は次のように行う。まず可変電
圧源101の電圧を低電圧に設定する。次に第2のトラ
ンジスタ104をOFFにし、第1のトランジスタ10
3をONにする。情報”1”の記憶が行われた場合、キ
ャパシタ102は電極間が導通しているため、可変電圧
源101からキャパシタ102と第1のトランジスタ1
03を通過して電流が出力される。一方で情報”0”が
記憶された場合はキャパシタ102は破壊されず、互い
の電極は絶縁されたままであるため外部へ電流は出力さ
れない。従って出力電流の有無により情報”1”又は”
0”が記憶されたか否かを判別することができる。
[0005] Reproduction of information is performed as follows. First, the voltage of the variable voltage source 101 is set to a low voltage. Next, the second transistor 104 is turned off, and the first transistor 10 is turned off.
Turn 3 ON. When the information “1” is stored, the capacitor 102 is connected to the first transistor 1 from the variable voltage source 101 because the electrodes are electrically connected.
03, and a current is output. On the other hand, when the information "0" is stored, the capacitor 102 is not destroyed and the electrodes are kept insulated, so that no current is output to the outside. Therefore, the information "1" or "1"
It can be determined whether "0" has been stored.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の技術に
係る半導体記憶装置においてキャパシタ102を構成す
る電極を高濃度に不純物を拡散したSiによって構成す
ると、絶縁破壊後のキャパシタ102の抵抗値が非常に
高くなるという問題点がある。キャパシタ102の抵抗
値が高いと第1のトランジスタ103から出力される電
流の値が低くなるため、出力時に情報”1”が記憶され
ているか否かの判断が難しくなる。電極の面積を大きく
とることによって絶縁破壊後のキャパシタ102の抵抗
値を低くすることは可能であるが、その場合装置の小型
化が難しくなるという問題点が新たに生ずる。
However, if the electrodes forming the capacitor 102 in the conventional semiconductor memory device are made of Si in which impurities are diffused at a high concentration, the resistance value of the capacitor 102 after dielectric breakdown becomes extremely high. There is a problem that becomes higher. When the resistance value of the capacitor 102 is high, the value of the current output from the first transistor 103 is low, so that it is difficult to determine whether the information “1” is stored at the time of output. Although it is possible to reduce the resistance value of the capacitor 102 after dielectric breakdown by increasing the area of the electrode, a new problem arises in that it becomes difficult to reduce the size of the device.

【0007】それに対しキャパシタ102の電極を金属
材料で構成することによって、上記の問題点を解消する
半導体記憶装置が考案されている。図13はキャパシタ
の電極を金属で構成した半導体記憶装置の一例を示す断
面図である。金属材料からなる第1の電極117と、バ
リアメタル領域112に表面を覆われた金属領域111
が誘電体層113を挟み込む構造によりキャパシタ11
9が構成されている。そして第1の電極117は図示を
省略した可変電圧源101と接続されており、バリアメ
タル領域112に接した金属領域111は、外部接続導
電層114を通して図示を省略した第1のトランジスタ
103及び第2のトランジスタ104と接続される。こ
のようにキャパシタ102の電極を金属で形成した場
合、絶縁破壊されたキャパシタ102の抵抗値を低く抑
えることが可能である。従って情報”1”の再生時に十
分な電流が出力され、記憶情報”1”又は”0”の判別
が容易に判断できるという利点を有する。
On the other hand, there has been proposed a semiconductor memory device which solves the above-mentioned problem by forming the electrode of the capacitor 102 with a metal material. FIG. 13 is a sectional view showing an example of a semiconductor memory device in which the electrodes of the capacitor are made of metal. A first electrode 117 made of a metal material and a metal region 111 whose surface is covered with a barrier metal region 112
Has a structure in which the dielectric layer 113 is sandwiched between the capacitors 11.
9 are configured. The first electrode 117 is connected to the variable voltage source 101 (not shown). The metal region 111 in contact with the barrier metal region 112 is connected to the first transistor 103 and the first transistor 103 (not shown) through the external connection conductive layer 114. 2 transistor 104. When the electrodes of the capacitor 102 are formed of metal as described above, the resistance value of the capacitor 102 whose insulation has been broken can be reduced. Therefore, there is an advantage that a sufficient current is output when the information "1" is reproduced, and the stored information "1" or "0" can be easily determined.

【0008】しかしキャパシタ102の電極を金属で構
成した場合、Siを電極に用いた場合と異なる新たな問
題点が生ずる。絶縁破壊後のキャパシタ102の抵抗値
が低くなると可変電圧源101、破壊されたキャパシタ
102、第2のトランジスタ104からなる回路に対し
て、絶縁膜破壊直後に流れる電流が非常に大きなものと
なる。上述の例において情報”1”の記憶直後の可変電
圧源101の電圧は8〜10Vのままであり、電極に金
属材料を用いた場合の破壊後のキャパシタ102の抵抗
は500Ω以下となるため、半導体記憶装置中を流れる
電流は16〜20mAとなる。一般に半導体装置の回路
中に10mA以上の電流が流れると表面配線やボンディ
ングワイヤ等が破壊される恐れがある。従って、金属材
料をキャパシタ102の電極として用いた半導体記憶装
置はキャパシタ102の絶縁層破壊直後に流れる電流に
よって回路の表面配線やボンディングワイヤ等が破壊さ
れる可能性がある。表面配線等が破壊されて回路が断線
した場合、情報”1”を記憶したにもかかわらず再生時
に電流が出力されないことから情報”1”が記憶されて
いないと誤認される事態が生ずる。また回路が断線しな
い場合でも、大電流が流れることで電力損失が生ずると
いう問題点も有する。
However, when the electrode of the capacitor 102 is made of metal, a new problem arises that is different from the case where Si is used for the electrode. When the resistance value of the capacitor 102 after the insulation breakdown is reduced, the current flowing immediately after the breakdown of the insulating film becomes extremely large in the circuit including the variable voltage source 101, the broken capacitor 102, and the second transistor 104. In the above example, the voltage of the variable voltage source 101 immediately after the storage of the information “1” remains at 8 to 10 V, and the resistance of the capacitor 102 after breakdown when a metal material is used for the electrode is 500Ω or less. The current flowing in the semiconductor memory device is 16 to 20 mA. Generally, when a current of 10 mA or more flows in a circuit of a semiconductor device, a surface wiring, a bonding wire, and the like may be broken. Therefore, in a semiconductor memory device using a metal material as an electrode of the capacitor 102, there is a possibility that a surface wiring, a bonding wire, and the like of a circuit may be broken by a current flowing immediately after the insulating layer of the capacitor 102 is broken. If the surface wiring or the like is broken and the circuit is disconnected, a current may not be output at the time of reproduction even though the information "1" is stored. Further, even when the circuit is not disconnected, there is a problem that a large current flows to cause power loss.

【0009】回路中の表面配線等の破壊を避けるために
図12の回路においてキャパシタ102と制御部118
の間に高抵抗値を有する抵抗を接続することが考えられ
る。例えば上記の例でキャパシタの破壊直後に回路を流
れる電流を1mA程度に抑えるためには8〜10kΩの
抵抗を接続すればよい。そうすることによりキャパシタ
の絶縁破壊直後に半導体記憶装置中を大電流が流れるこ
とを防止できる。しかし、この場合にも新たな問題点が
生ずる。絶縁破壊されたキャパシタ102の抵抗値は一
般に絶縁膜破壊時にキャパシタ102に流れる電流の大
きさによって左右されるため、キャパシタ破壊時の電流
が1mA程度の場合、キャパシタは十分に破壊されず絶
縁破壊後のキャパシタの抵抗値は高くなる。従ってキャ
パシタ102の電極にSiを用いた場合と同様に情報”
1”の再生時に十分な電流を出力できないという問題を
生じる。
In order to avoid destruction of the surface wiring and the like in the circuit, the capacitor 102 and the control unit 118 in the circuit of FIG.
It is conceivable to connect a resistor having a high resistance value between them. For example, in the above example, in order to suppress the current flowing through the circuit immediately after the destruction of the capacitor to about 1 mA, a resistor of 8 to 10 kΩ may be connected. By doing so, it is possible to prevent a large current from flowing in the semiconductor memory device immediately after the dielectric breakdown of the capacitor. However, a new problem arises in this case as well. Since the resistance value of the dielectric breakdown of the capacitor 102 generally depends on the magnitude of the current flowing through the capacitor 102 at the time of dielectric breakdown, when the current at the time of breakdown of the capacitor is about 1 mA, the capacitor is not sufficiently destroyed and after the dielectric breakdown. Have higher resistance values. Therefore, the information "is similar to the case where Si is used for the electrode of the capacitor 102.
A problem arises in that a sufficient current cannot be output during the reproduction of 1 ".

【0010】さらに、キャパシタを破壊することにより
情報”1”の記憶を行う半導体記憶装置は、メモリセル
の他に不良メモリセルを冗長メモリセルで置き換えるた
めの冗長回路とを有するDRAMに使われることが多
い。すなわち、パッケージ封止後の検査段階で発見され
た不良メモリセルを冗長回路内の冗長メモリセルで置き
換えるための情報を記憶するために用いられるが、その
場合DRAMメモリセルと同一半導体基板上に製造され
る。従って半導体記憶装置の構造がDRAMメモリセル
の構造と大きく異なる場合、製造工程において別途特別
な工程が必要となり、効率的でないという問題点も有す
る。
Furthermore, a semiconductor memory device that stores information "1" by destroying a capacitor is used for a DRAM having a memory cell and a redundant circuit for replacing a defective memory cell with a redundant memory cell. There are many. In other words, it is used to store information for replacing a defective memory cell found in an inspection stage after package sealing with a redundant memory cell in a redundant circuit. In this case, it is manufactured on the same semiconductor substrate as the DRAM memory cell. Is done. Therefore, when the structure of the semiconductor memory device is significantly different from the structure of the DRAM memory cell, a special process is required separately in the manufacturing process, which is also inefficient.

【0011】本発明はこのような従来技術の問題点を解
決するためになされたものであり、その目的は、情報の
再生時に十分な大きさの電流を出力する事が可能な半導
体記憶装置を提供することである。
The present invention has been made in order to solve such problems of the prior art, and an object of the present invention is to provide a semiconductor memory device capable of outputting a sufficiently large current when reproducing information. To provide.

【0012】本発明の他の目的は、情報の記憶時に流れ
る電流により回路の表面配線、ボンディングワイヤが破
壊されることのない半導体記憶装置を提供することであ
る。
Another object of the present invention is to provide a semiconductor memory device in which a surface wiring and a bonding wire of a circuit are not destroyed by a current flowing when information is stored.

【0013】本発明のさらに他の目的は、回路内に大電
流が流れることを抑制し、電力損失を抑えることのでき
る半導体記憶装置を提供することである。
Still another object of the present invention is to provide a semiconductor memory device capable of suppressing a large current from flowing in a circuit and suppressing power loss.

【0014】本発明のさらに他の目的は、DRAMのメ
モリセルと同一基板上に製造する場合においてメモリセ
ルと同様の工程で製造することのできる半導体記憶装置
を提供することである。
Still another object of the present invention is to provide a semiconductor memory device which can be manufactured in the same process as a memory cell when manufacturing the same on the same substrate as a memory cell of a DRAM.

【0015】[0015]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の第1の特徴は、可変電圧源と、可変電圧源
に接続した第1の電極、第1の電極と隣接して配置され
た誘電体層、誘電体層と隣接して配置された第2の電極
からなるキャパシタと、第2の電極に接続した過電流抑
制回路と、過電流抑制回路に接続した制御部とを具備す
る半導体記憶装置であることを要旨とする。本発明の第
1の特徴に係る半導体記憶装置では、キャパシタが破壊
された状態を”1”、破壊されない状態を”0”として
情報を記憶できる。あるいは破壊された状態を”0”、
破壊されない状態を”1”として記憶しても良い。ここ
で「過電流抑制回路」とは、キャパシタを破壊する際に
半導体記憶装置内に流れる大電流によって表面配線やボ
ンディングワイヤ等を破壊することがないよう、過剰な
電流が流れることを防止するための回路である。又、
「制御部」とは、キャパシタを破壊する際に流れる電流
をアースへと流し、情報の記録(書き込み)を行い、情
報の再生時(読み出し時)において記憶した情報に対応
した電流を外部へ出力するための回路部である。
In order to achieve the above object, a first feature of the present invention is that a variable voltage source, a first electrode connected to the variable voltage source, and a first electrode arranged adjacent to the first electrode. A dielectric layer, a capacitor including a second electrode disposed adjacent to the dielectric layer, an overcurrent suppression circuit connected to the second electrode, and a control unit connected to the overcurrent suppression circuit. The gist of the present invention is that it is a semiconductor memory device. In the semiconductor memory device according to the first aspect of the present invention, information can be stored as "1" when the capacitor is destroyed and "0" when the capacitor is not destroyed. Or, the destroyed state is “0”,
The state that is not destroyed may be stored as “1”. Here, the “overcurrent suppression circuit” is used to prevent an excessive current from flowing so that a large current flowing in the semiconductor memory device when the capacitor is destroyed does not destroy the surface wiring and the bonding wire. Circuit. or,
The "control unit" is to flow the current flowing when the capacitor is destroyed to the ground, record (write) information, and output the current corresponding to the stored information to the outside when reproducing (reading) the information. It is a circuit part for performing.

【0016】本発明の第1の特徴において過電流抑制回
路を設けることによって、可変電圧源により高電圧を印
加してキャパシタを絶縁破壊したにもかかわらず他の回
路部分で断線を生じ、情報を記憶したにもかかわらず情
報の再生時に電流が出力されないという事態を防止する
ことができる。又、過電流抑制回路により大電流が流れ
ることを防止できるため電力損失を低く抑えることがで
きるという利点も有する。
In the first aspect of the present invention, by providing an overcurrent suppressing circuit, disconnection occurs in other circuit portions even though a high voltage is applied by a variable voltage source to cause a dielectric breakdown of a capacitor, and information is lost. It is possible to prevent a situation in which no current is output at the time of reproducing information despite storage. In addition, since an overcurrent suppression circuit can prevent a large current from flowing, there is an advantage that power loss can be suppressed low.

【0017】なお、過電流抑制回路は第1の抵抗と、第
1の抵抗よりも大きな抵抗値を有する第2の抵抗との並
列回路からなることが望ましい。このような構成とする
ことで、情報記憶のために可変電圧源によって高電圧を
印加してキャパシタを破壊した際、電流は破壊されたキ
ャパシタを通過した後に抵抗値の低い第1の抵抗へと流
れ込む。ここで第1の抵抗は大電流が流れることで破壊
され、断線する。しかし、第1の抵抗には抵抗値の大き
い第2の抵抗が並列に接続されているため、過剰な電流
が流れるのが抑制される。このため半導体記憶装置内の
回路全体としては不必要な表面配線などの断線が発生せ
ず、情報の再生時において記憶状態に対応した電流を出
力することが可能である。さらに、キャパシタが破壊さ
れる瞬間にはキャパシタに大電流が流れるため、キャパ
シタが十分に破壊されず情報の記憶が十分に行えないと
いった欠点を防止することができる。
It is desirable that the overcurrent suppressing circuit be formed of a parallel circuit of a first resistor and a second resistor having a larger resistance than the first resistor. With such a configuration, when a high voltage is applied by a variable voltage source for information storage and a capacitor is destroyed, current flows to the first resistor having a low resistance value after passing through the destroyed capacitor. Flow in. Here, the first resistor is destroyed by the flow of a large current and is disconnected. However, since a second resistor having a large resistance value is connected in parallel to the first resistor, an excessive current is suppressed from flowing. For this reason, unnecessary disconnection such as unnecessary surface wiring does not occur in the entire circuit in the semiconductor memory device, and it is possible to output a current corresponding to a storage state at the time of reproducing information. Further, since a large current flows through the capacitor at the moment when the capacitor is destroyed, it is possible to prevent a disadvantage that the capacitor is not sufficiently destroyed and information cannot be sufficiently stored.

【0018】さらに、第1の抵抗と第2の抵抗は、第2
の抵抗の抵抗値が第2の抵抗の抵抗値の100倍〜10
00倍であることが望ましい。このように第1の抵抗の
抵抗値及び第2の抵抗の抵抗値を設定することでキャパ
シタ破壊直後に過電流はほぼ第1の抵抗にのみ流れて確
実に第1の抵抗を破壊することが可能である。又、情報
の再生時においても電流を充分検出可能な大きさで出力
することが可能である。
Further, the first resistance and the second resistance are equal to the second resistance.
Is 100 times the resistance of the second resistor to 10 times the resistance of the second resistor.
Desirably it is 00 times. By setting the resistance value of the first resistor and the resistance value of the second resistor in this manner, the overcurrent flows almost only to the first resistor immediately after the capacitor is destroyed, so that the first resistor can be reliably destroyed. It is possible. Also, at the time of reproducing information, it is possible to output a current with a sufficiently detectable magnitude.

【0019】又、第2の抵抗は半導体単結晶領域中に不
純物を拡散させて導電性を持たせたものが有用である。
不純物拡散層は不純物密度を変化させることで抵抗値を
調整することが可能であり、第2の抵抗に適した抵抗値
を容易に設定できるという利点を有する。また、半導体
装置内に容易に形成することができるという利点も有す
る。
It is useful that the second resistor has conductivity by diffusing impurities into the semiconductor single crystal region.
The impurity diffusion layer has an advantage that the resistance value can be adjusted by changing the impurity density, and a resistance value suitable for the second resistor can be easily set. Another advantage is that it can be easily formed in a semiconductor device.

【0020】又、第1の抵抗が、金属材料からなること
も望ましい。ここで金属材料とは同一金属からなるもの
のみならず、異種金属による接合を含む概念である。金
属は良導性を有するため、低い抵抗値を有する第1の抵
抗を得ることができるためである。
It is also desirable that the first resistor is made of a metal material. Here, the metal material is a concept including not only a material made of the same metal but also a bonding made of different metals. This is because the metal has good conductivity, so that the first resistor having a low resistance value can be obtained.

【0021】又、第1の電極又は第2の電極の少なくと
も一方が金属材料からなることが望ましい。キャパシタ
をこのような構成とすることによりキャパシタの絶縁破
壊後の抵抗値を小さくすることができる。従来技術で
は、キャパシタの電極を金属材料からなるものとしたと
き、キャパシタの絶縁破壊後の抵抗値が低いことから半
導体記憶装置内に大電流が流れる。従って半導体記憶装
置内の配線及びボンディングに損傷を与える恐れがあっ
た。しかし、本発明の特徴において過電流抑制回路を設
けることにより、キャパシタ破壊直後に半導体記憶装置
内に大電流が流れる恐れはない。従ってキャパシタの電
極に金属材料を用いることが可能であり、金属材料を用
いることで情報の再生時に出力される電流が低い値とな
ることなく外部から充分検出可能であるため情報が記憶
されているか否かの判断が容易となるという利点を有す
る。又、第1の電極又は第2の電極の少なくとも一方の
電極を導電性ポリシリコンにより構成することも望まし
い。キャパシタの構造によっては電極の面積を広くとる
ことが可能でありその場合金属でなくともキャパシタを
絶縁破壊した後の抵抗値が低くなるためである。
Preferably, at least one of the first electrode and the second electrode is made of a metal material. With such a configuration of the capacitor, the resistance value of the capacitor after dielectric breakdown can be reduced. In the prior art, when the electrode of a capacitor is made of a metal material, a large current flows in the semiconductor memory device because the resistance value of the capacitor after dielectric breakdown is low. Therefore, there is a fear that wiring and bonding in the semiconductor memory device may be damaged. However, by providing the overcurrent suppression circuit in the feature of the present invention, there is no possibility that a large current flows in the semiconductor memory device immediately after the capacitor is destroyed. Therefore, it is possible to use a metal material for the electrode of the capacitor, and since the current output at the time of reproducing the information can be sufficiently detected from the outside without a low value by using the metal material, is the information stored? This has the advantage that the determination of whether or not it is easy is made. It is also desirable that at least one of the first electrode and the second electrode is made of conductive polysilicon. This is because, depending on the structure of the capacitor, it is possible to increase the area of the electrode, and in this case, even if the electrode is not made of metal, the resistance after dielectric breakdown of the capacitor becomes low.

【0022】又、キャパシタは深いトレンチの内壁に沿
ったU字型の第2の電極と、第1の電極の内表面全体に
積層された誘電体層と、誘電体層のない表面に接触して
形成された第1の電極を具備することが望ましい。この
ことにより占有体積に比較して第1及び第2の電極の表
面積が大きくなるため、キャパシタを絶縁破壊したこと
により形成される抵抗の抵抗値を小さくすることができ
るという利点を有する。
Also, the capacitor is in contact with the U-shaped second electrode along the inner wall of the deep trench, the dielectric layer laminated on the entire inner surface of the first electrode, and the surface without the dielectric layer. It is desirable to include a first electrode formed by the above method. As a result, the surface area of the first and second electrodes becomes larger than the occupied volume, so that there is an advantage that the resistance value of the resistor formed by dielectric breakdown of the capacitor can be reduced.

【0023】又、本発明の第2の特徴は、半導体基板の
一部領域上に設けられた第1のキャパシタを具備する複
数のDRAMメモリセル及び冗長メモリセルと、同一半
導体基板の他の領域上に設けられた、可変電圧源と、可
変電圧源と接続した第2のキャパシタと、第2のキャパ
シタと接続した過電流抑制回路と、過電流抑制回路と接
続した制御部とを具備する半導体記憶装置である点であ
る。ここで、「DRAM」とはダイナミック・ランダム
・アクセス・メモリ(dynamic random accessmemory)
のことであり、「DRAMメモリセル」とは、DRAM
を構成する個々のメモリセルのことである。又、「冗長
メモリセル」とは不良メモリセルと置き換えるためにあ
らかじめ余分に設けられたメモリセルのことである。
A second feature of the present invention is that a plurality of DRAM memory cells and a redundant memory cell having a first capacitor provided on a partial area of a semiconductor substrate and another area of the same semiconductor substrate are provided. A semiconductor provided with a variable voltage source, a second capacitor connected to the variable voltage source, an overcurrent suppression circuit connected to the second capacitor, and a control unit connected to the overcurrent suppression circuit, provided above. This is a storage device. Here, "DRAM" is a dynamic random access memory.
And "DRAM memory cell"
Are the individual memory cells constituting The "redundant memory cell" is an extra memory cell provided in advance to replace a defective memory cell.

【0024】本発明の第2の特徴において、DRAMメ
モリセル及び冗長メモリセルと同一半導体基板上に第1
の特徴にかかる半導体記憶装置を設けることにより、不
良メモリセルを冗長回路内の冗長メモリセルで置き換え
るための情報を記憶するために用いることが可能という
利点を有する。
According to a second feature of the present invention, the first and second DRAM memory cells and the redundant memory cells are formed on the same semiconductor substrate.
Providing the semiconductor memory device according to the feature (1) has an advantage that the semiconductor memory device can be used to store information for replacing a defective memory cell with a redundant memory cell in a redundant circuit.

【0025】なお、第1のキャパシタと、第2のキャパ
シタは同一構造からなることが望ましい。第2のキャパ
シタがDRAMメモリセル及び冗長メモリセルを構成す
る第1のキャパシタと同一構造をとることにより、半導
体記憶装置の製造においてキャパシタの製造を同一工程
で行うことが可能であり、効率的に製造を行えるという
利点を有する。
It is desirable that the first capacitor and the second capacitor have the same structure. Since the second capacitor has the same structure as the first capacitor forming the DRAM memory cell and the redundant memory cell, the manufacture of the capacitor can be performed in the same step in the manufacture of the semiconductor memory device, and the efficiency is improved. It has the advantage that it can be manufactured.

【0026】又、本発明の第1の特徴と同様、過電流抑
制回路は第1の抵抗と、第1の抵抗の抵抗値よりも大き
い抵抗値を有する第2の抵抗が並列接続された回路から
なることが望ましく、第2の抵抗の抵抗値が第1の抵抗
の抵抗値の100倍〜1000倍となることが望まし
い。又、第2の抵抗が不純物拡散層を具備することも望
ましい。又、第1の電極及び第2の電極は少なくとも一
方が金属材料からなるか、導電性ポリシリコンからなる
ことが望ましい。又、第2のキャパシタは深いトレンチ
の内壁に沿ったU字型の第2の電極と、第1の電極の内
表面全体に積層された誘電体層と、誘電体層のない表面
に接触して形成された第1の電極を具備することが望ま
しい。
Also, as in the first aspect of the present invention, the overcurrent suppressing circuit is a circuit in which a first resistor and a second resistor having a resistance larger than the resistance of the first resistor are connected in parallel. It is desirable that the resistance of the second resistor be 100 to 1000 times the resistance of the first resistor. It is also desirable that the second resistor has an impurity diffusion layer. Preferably, at least one of the first electrode and the second electrode is made of a metal material or made of conductive polysilicon. The second capacitor is in contact with a U-shaped second electrode along the inner wall of the deep trench, a dielectric layer laminated on the entire inner surface of the first electrode, and a surface without the dielectric layer. It is desirable to include a first electrode formed by the above method.

【0027】又、本発明の第3の特徴は可変電圧源と可
変電圧源に接続した第1の電極、第1の電極と隣接した
絶縁破壊された誘電体層、絶縁破壊された誘電体層と隣
接した第2の電極からなる抵抗と、第2の電極に接続し
た過電流抑制回路と、過電流抑制回路に接続した制御部
とを単位とする回路構成を一部に含む半導体記憶装置で
あることを要旨とする。本発明の第4の特徴において現
実に特定の情報が記憶された場合、本発明の第3の特徴
にかかる回路構成で情報の記憶は保持され、電流を流す
ことにより情報の再生が可能となる。
A third feature of the present invention is that a variable voltage source, a first electrode connected to the variable voltage source, a dielectric layer broken down adjacent to the first electrode, a dielectric layer broken down And a control circuit connected to the overcurrent suppression circuit and a control unit connected to the overcurrent suppression circuit as a unit. The gist is that there is. When specific information is actually stored in the fourth aspect of the present invention, the storage of the information is retained by the circuit configuration according to the third aspect of the present invention, and the information can be reproduced by passing a current. .

【0028】又、本発明の第4の特徴は可変電圧源と、
可変電圧源に接続した第1の電極、第1の電極に隣接し
た誘電体層、誘電体層に隣接する第2の電極からなるキ
ャパシタと、第2の電極に接続した、第1の抵抗及び第
1の抵抗の抵抗値よりも抵抗値の大きい第2の抵抗の並
列回路からなる過電流抑制回路と、過電流抑制回路に接
続した制御部とからなる回路を用いることにより情報を
記憶する方法において、可変電圧源により誘電体層に
その絶縁破壊が可能な大きさの電圧を印加する工程と、
電圧により誘電体層を絶縁破壊して第1の電極と第2
の電極との間を導通する工程と、第1の抵抗に過電流
が流れ、並列回路における第1の抵抗のみを断線する工
程とを具備する情報の記憶方法であることを要旨とす
る。
A fourth feature of the present invention is that a variable voltage source
A capacitor comprising a first electrode connected to the variable voltage source, a dielectric layer adjacent to the first electrode, a second electrode adjacent to the dielectric layer, a first resistor connected to the second electrode, A method of storing information by using a circuit including an overcurrent suppression circuit including a parallel circuit of a second resistor having a resistance value larger than the resistance value of the first resistor and a control unit connected to the overcurrent suppression circuit. In the step of applying a voltage of a magnitude capable of dielectric breakdown to the dielectric layer by a variable voltage source,
The dielectric layer is broken down by a voltage and the first electrode and the second
The main object of the present invention is to provide a method of storing information including a step of conducting between the electrodes and a step of disconnecting only the first resistor in the parallel circuit due to an overcurrent flowing through the first resistor.

【0029】[0029]

【発明の実施の形態】以下図面を参照して、本発明の実
施の形態を説明する。図面の記載において同一あるいは
類似部分には同一あるいは類似な符号を付している。た
だし、図面は模式的なものであり、層の厚みと幅との関
係、各層の厚みの比率などは現実のものとは異なること
に留意すべきである。又、図面の相互間においても互い
の寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることは
もちろんである。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In the description of the drawings, the same or similar parts are denoted by the same or similar reference numerals. However, it should be noted that the drawings are schematic, and the relationship between the thickness and the width of the layers, the ratio of the thickness of each layer, and the like are different from actual ones. In addition, it goes without saying that the drawings include portions having different dimensional relationships and ratios.

【0030】(第1の実施の形態)第1の実施の形態に
係る半導体記憶装置は図1及び図3に示す通り、可変電
圧源1、可変電圧源1に接続されたキャパシタ2、キャ
パシタ2と接続された第1の抵抗3及び第2の抵抗4の
並列回路部からなる過電流抑制回路5、過電流抑制回路
5に接続された制御部8とを具備する。
(First Embodiment) As shown in FIGS. 1 and 3, a semiconductor memory device according to a first embodiment has a variable voltage source 1, a capacitor 2 connected to the variable voltage source 1, and a capacitor 2. An overcurrent suppression circuit 5 composed of a parallel circuit of a first resistor 3 and a second resistor 4 connected to the control circuit 8 and a control unit 8 connected to the overcurrent suppression circuit 5.

【0031】第1の実施の形態に係る半導体記憶装置
は、図3に示す通り半導体基板10上に製造されてい
る。半導体基板10の上部には不純物拡散層12と、不
純物拡散層12を囲むように設けられた素子分離領域1
1が配置されている。又、半導体基板10上には第1の
絶縁層間膜13が積層されており、不純物拡散層12上
には第1の絶縁層間膜13を上下に貫く形で2つの第1
の導電層14が形成されている。第1の導電層14はコ
ンタクトプラグとして用いられ、不純物拡散層12と第
1の導電層14との界面はオーミック接合を形成する。
第1の絶縁層間膜13はシリコン酸化膜(SiO2
膜)、シリコン窒化膜(Si膜)などの絶縁物か
らなり、第1の導電層14はアルミニウム(Al)、銅
(Cu)、タングステン(W)などからなる。第1の導
電層14に導電性を持たせたポリシリコンなどを用いる
ことも可能である。
The semiconductor memory device according to the first embodiment is manufactured on a semiconductor substrate 10 as shown in FIG. An impurity diffusion layer 12 and an element isolation region 1 provided so as to surround the impurity diffusion layer 12 are formed above the semiconductor substrate 10.
1 is arranged. A first insulating interlayer 13 is laminated on the semiconductor substrate 10, and two first insulating interlayers 13 are formed on the impurity diffusion layer 12 so as to penetrate the first insulating interlayer 13 vertically.
Of the conductive layer 14 is formed. The first conductive layer 14 is used as a contact plug, and an interface between the impurity diffusion layer 12 and the first conductive layer 14 forms an ohmic junction.
The first insulating interlayer film 13 is a silicon oxide film (SiO2
), A silicon nitride film (Si 3 N 4 film), or the like, and the first conductive layer 14 is made of aluminum (Al), copper (Cu), tungsten (W), or the like. It is also possible to use polysilicon or the like having conductivity for the first conductive layer 14.

【0032】第1の絶縁層間膜13上には第2の絶縁層
間膜15が積層されている。第2の絶縁層間膜15内部
であって第1の導電層14上には、第2の絶縁層間膜1
5を上下に貫く形で第2の導電層16が形成されてい
る。第2の導電層16は、同一基板上に製造される図示
を省略した他の回路と電気的に接続するための配線層と
して用いられるものである。第2の絶縁層間膜15はS
iO2 、Siなどの絶縁物からなり、第2の導
電層16はAl、Cuなどの金属からなる。
On the first insulating interlayer 13, a second insulating interlayer 15 is laminated. Inside the second insulating interlayer 15 and on the first conductive layer 14, the second insulating interlayer 1
The second conductive layer 16 is formed so as to penetrate the wire 5 vertically. The second conductive layer 16 is used as a wiring layer for electrically connecting to another circuit (not shown) manufactured on the same substrate. The second insulating interlayer film 15 is made of S
io2, Si 3 made of an insulating material such as N 4, the second conductive layer 16 of Al, made of a metal such as Cu.

【0033】第2の絶縁層間膜15上には第3の絶縁層
間膜17が積層されている。第3の絶縁層間膜17内部
であって第2の導電層16上には、第3の絶縁層間膜1
7を上下に貫く形で第3の導電層18が形成されてい
る。第3の導電層18は第2の導電層16と電気的に接
続するコンタクトプラグの役割を担っており、Al、C
u、Wの金属の他、導電性を持たせたポリシリコンなど
を用いることが可能である。第3の絶縁層間膜17はS
iO2 、Siなどの絶縁物からなる。
On the second insulating interlayer film 15, a third insulating interlayer film 17 is laminated. Inside the third insulating interlayer 17 and on the second conductive layer 16, the third insulating interlayer 1
A third conductive layer 18 is formed so as to penetrate through 7 vertically. The third conductive layer 18 has a role of a contact plug electrically connected to the second conductive layer 16 and includes Al, C
In addition to the u and W metals, it is possible to use conductive polysilicon or the like. The third insulating interlayer film 17 is made of S
io2, an insulating material such as Si 3 N 4.

【0034】第3の絶縁層間膜17の上には第1の電極
21、キャパシタ接続導電層20、外部接続導電層19
がそれぞれ配置されている。第1の電極21、キャパシ
タ接続導電層20、外部接続導電層19は相互の間に絶
縁層を有することで互いに電気的に絶縁されている。キ
ャパシタ接続導電層20及び外部接続導電層19は2つ
の第3の導電層18上にそれぞれ設けられている。又、
第1の電極21は可変電圧源1と電気的に接続され、外
部接続導電層19は制御部8と電気的に接続されてい
る。
The first electrode 21, the capacitor connection conductive layer 20, and the external connection conductive layer 19 are formed on the third insulating interlayer film 17.
Are arranged respectively. The first electrode 21, the capacitor connection conductive layer 20, and the external connection conductive layer 19 are electrically insulated from each other by having an insulating layer between them. The capacitor connection conductive layer 20 and the external connection conductive layer 19 are provided on the two third conductive layers 18, respectively. or,
The first electrode 21 is electrically connected to the variable voltage source 1, and the external connection conductive layer 19 is electrically connected to the control unit 8.

【0035】又、第1の電極21、キャパシタ接続導電
層20、外部接続導電層19の上にはバリアメタル領域
23が形成されている。バリアメタル領域23はキャパ
シタ接続導電層20、外部接続導電層19と接触するこ
とにより互いに電気的に接続されている。一方バリアメ
タル領域23と第1の電極21との間には誘電体層22
が挟まれており、第1の電極21とバリアメタル領域2
3は電気的に絶縁されている。バリアメタル領域23は
TiNやTiW、高融点金属のシリサイドなどにより形
成される。バリアメタル領域23の上には金属領域24
が積層されている。金属領域24にはAl、Cuなどの
金属を用いる。このバリアメタル領域23とバリアメタ
ル領域23上に積層された金属領域24から第2の電極
37が構成される。
A barrier metal region 23 is formed on the first electrode 21, the capacitor connection conductive layer 20, and the external connection conductive layer 19. The barrier metal region 23 is electrically connected to the capacitor connection conductive layer 20 and the external connection conductive layer 19 by being in contact therewith. On the other hand, a dielectric layer 22 is provided between the barrier metal region 23 and the first electrode 21.
Are sandwiched between the first electrode 21 and the barrier metal region 2.
3 is electrically insulated. The barrier metal region 23 is formed of TiN, TiW, a refractory metal silicide, or the like. Above the barrier metal region 23, a metal region 24
Are laminated. For the metal region 24, a metal such as Al or Cu is used. A second electrode 37 is composed of the barrier metal region 23 and the metal region 24 stacked on the barrier metal region 23.

【0036】そして、キャパシタ2は、第1の電極21
と、第1の電極21上に積層された誘電体層22と、誘
電体層22上に配置された第2の電極37により構成さ
れる。バリアメタル領域23は金属領域24中の金属原
子が誘電体層22中に拡散して電流がリークすることを
防止するためのものである。又、誘電体層22はSiO
2、Siなどにより形成される。そして第1の実
施の形態に係る半導体記憶装置を保護するために装置上
面には絶縁膜25及びパッシベーション26が積層され
ている。
The capacitor 2 is connected to the first electrode 21
And a dielectric layer 22 laminated on the first electrode 21 and a second electrode 37 disposed on the dielectric layer 22. The barrier metal region 23 is for preventing a metal atom in the metal region 24 from diffusing into the dielectric layer 22 to leak current. The dielectric layer 22 is made of SiO.
2, formed of Si 3 N 4 or the like. To protect the semiconductor memory device according to the first embodiment, an insulating film 25 and a passivation 26 are stacked on the upper surface of the device.

【0037】第1の抵抗3は、バリアメタル領域23と
外部接続導電層19とが接触する部分により形成され
る。又、第2の抵抗4は、不純物拡散層12、第1の導
電層14、第2の導電層16、第3の導電層18により
形成される。特に不純物拡散層12は不純物密度を変え
ることによって伝導度を変化させることが可能であるた
め、第2の抵抗4の抵抗値R2を所望の値に設定するこ
とが可能である。通常は第2の抵抗4の抵抗値R2は第
1の抵抗3の抵抗値R1との比が1000:1〜10
0:1程度になるように設定されている。第1の抵抗3
と第2の抵抗4により図1に示した過電流抑制回路5が
構成されている。
The first resistor 3 is formed by a portion where the barrier metal region 23 contacts the external connection conductive layer 19. The second resistor 4 is formed by the impurity diffusion layer 12, the first conductive layer 14, the second conductive layer 16, and the third conductive layer 18. In particular, since the conductivity of the impurity diffusion layer 12 can be changed by changing the impurity density, the resistance value R2 of the second resistor 4 can be set to a desired value. Usually, the ratio of the resistance value R2 of the second resistor 4 to the resistance value R1 of the first resistor 3 is 1000: 1 to 10: 1.
It is set to be about 0: 1. First resistor 3
The overcurrent suppression circuit 5 shown in FIG.

【0038】なお、可変電圧源1は半導体基板10上に
設けられていても外部に設けられているものでも、キャ
パシタ2の絶縁を破壊するのに十分な電圧を印加できる
ものであれば問題は無い。制御部8は、第1のトランジ
スタ6及び第2のトランジスタ7を具備しなくとも、情
報の記憶時と再生時に電流の流れる経路を変更できるも
のであればよい。
It should be noted that the variable voltage source 1 may be provided on the semiconductor substrate 10 or externally provided that it can apply a voltage sufficient to break the insulation of the capacitor 2. There is no. The control unit 8 may be any unit that does not include the first transistor 6 and the second transistor 7 as long as it can change the path of current flow when storing and reproducing information.

【0039】次に、第1の実施の形態に係る半導体記憶
装置の動作について、図1乃至図3を用いて情報の記憶
時と情報の再生時に分けて具体的に説明する。
Next, the operation of the semiconductor memory device according to the first embodiment will be specifically described with reference to FIGS. 1 to 3 while separately storing information and reproducing information.

【0040】(情報の記憶)情報の記憶は、可変電圧源
1によってキャパシタ2に高電圧を印加して破壊するこ
とにより行う。キャパシタ2は第1の電極21と第2の
電極37の間に誘電体層22を挟んでおり通常の電圧で
は電流を流さない。しかし、誘電体層22の絶縁耐圧以
上の電圧をキャパシタ2に印加した場合、絶縁破壊が起
こり第1の電極21と第2の電極37は導通し、電流が
流れ、情報”1”の記憶状態になる。具体的には次の通
りである。
(Storage of Information) Information is stored by applying a high voltage to the capacitor 2 by the variable voltage source 1 to destroy the capacitor. The capacitor 2 sandwiches the dielectric layer 22 between the first electrode 21 and the second electrode 37, and does not flow current at a normal voltage. However, when a voltage higher than the withstand voltage of the dielectric layer 22 is applied to the capacitor 2, dielectric breakdown occurs, the first electrode 21 and the second electrode 37 conduct, a current flows, and the storage state of the information “1” become. Specifically, it is as follows.

【0041】まず、図1に示す制御部8の第2のトラン
ジスタ7のゲート電圧をあらかじめ制御して、導通状態
にしておく。一方で第1のトランジスタ6のゲート電圧
を制御して、第1のトランジスタ6を遮断状態に設定し
ておく。従って外部接続導電層19を通って制御部8に
流れ込む電流は、第2のトランジスタ7を通り、アース
へと流れる。
First, the gate voltage of the second transistor 7 of the control unit 8 shown in FIG. 1 is controlled in advance to make it conductive. On the other hand, the gate voltage of the first transistor 6 is controlled to set the first transistor 6 in a cutoff state. Therefore, the current flowing into the control unit 8 through the external connection conductive layer 19 flows through the second transistor 7 to the ground.

【0042】第2のトランジスタ7を導通状態にした
後、可変電圧源1によってキャパシタ2に高電圧を印加
する。誘電体層22の材料としてSiO2を用い、誘電
体層22の厚さを5〜7nmとした場合絶縁破壊耐圧は
8〜10V程度となるため、キャパシタ2を絶縁破壊し
て導通させるためには可変電圧源1によりキャパシタ2
に対して8〜10V以上の電圧を印加すればよい。な
お、第2のトランジスタ7が導通状態であることにより
キャパシタ2の第2の電極37はアースと接続されてお
り、可変電圧源1の電位がそのままキャパシタ2の誘電
体層22に印加される電圧となる。可変電圧源1からの
高電圧を印加されることによりキャパシタ2の誘電体層
22は破壊され第1の電極21と第2の電極37が導通
し、以後キャパシタ2は図2に示す抵抗29として機能
する。誘電体層22の材料をSiO2とし、厚さを5〜
7nmとした場合のキャパシタ破壊後の抵抗29の大き
さは500Ω程度である。従って抵抗29には図2
(a)に示すように電流が流れ、さらに電流は過電流抑
制回路5に流入する。既に説明したように過電流抑制回
路5の第2の抵抗4の抵抗値R2は第1の抵抗3の抵抗
値R1に比べ非常に大きな値にしているため、キャパシ
タ2を流れる電流のほとんどが第1の抵抗3に流入す
る。
After the second transistor 7 is turned on, a high voltage is applied to the capacitor 2 by the variable voltage source 1. When SiO 2 is used as the material of the dielectric layer 22 and the thickness of the dielectric layer 22 is 5 to 7 nm, the dielectric breakdown voltage is about 8 to 10 V. Capacitor 2 by voltage source 1
A voltage of 8 to 10 V or more may be applied to this. Since the second transistor 7 is conductive, the second electrode 37 of the capacitor 2 is connected to the ground, and the potential of the variable voltage source 1 is applied to the dielectric layer 22 of the capacitor 2 as it is. Becomes When a high voltage is applied from the variable voltage source 1, the dielectric layer 22 of the capacitor 2 is broken, and the first electrode 21 and the second electrode 37 are electrically connected. Thereafter, the capacitor 2 is replaced by a resistor 29 shown in FIG. Function. The material of the dielectric layer 22 is SiO2, and the thickness is 5 to 5.
When the thickness is 7 nm, the size of the resistor 29 after the destruction of the capacitor is about 500Ω. Therefore, FIG.
As shown in (a), a current flows, and the current further flows into the overcurrent suppression circuit 5. As described above, since the resistance value R2 of the second resistor 4 of the overcurrent suppression circuit 5 is much larger than the resistance value R1 of the first resistor 3, most of the current flowing through the capacitor 2 is almost equal to the resistance value R1. 1 flows into the resistor 3.

【0043】第2のトランジスタ7のソース・ドレイン
間抵抗は微小であり、第1の抵抗3の抵抗値R1も小さ
いことから、回路全体の抵抗は破壊後のキャパシタ2か
らなる抵抗29の抵抗値によって決定される。従ってこ
の回路の抵抗値は500Ω程度となる。情報”1”を記
憶する際の可変電圧源1の電圧は8〜10Vであるた
め、回路に流れる電流I1は16〜20mAとなる。この
ような大電流が流れるため第1の抵抗3において熱が発
生し、図3に示すバリアメタル領域23と外部接続導電
層19の接触部分が溶ける。即ち、図2(b)及び
(c)に示すように第1の抵抗3は断線し、電流は抵抗
値の大きい第2の抵抗4を流れる。従って16〜20m
Aの電流は制御部8等に流れ込むことはなく、情報”
1”の記憶時において、大電流によって第1の抵抗3以
外の回路部分が電流によって破壊されることはない。
Since the resistance between the source and the drain of the second transistor 7 is very small and the resistance value R1 of the first resistor 3 is small, the resistance of the whole circuit is equal to the resistance value of the resistor 29 composed of the capacitor 2 after breakdown. Is determined by Therefore, the resistance value of this circuit is about 500Ω. Since the voltage of the variable voltage source 1 when storing the information "1" is 8 to 10 V, the current I1 flowing through the circuit is 16 to 20 mA. Since such a large current flows, heat is generated in the first resistor 3, and the contact portion between the barrier metal region 23 and the external connection conductive layer 19 shown in FIG. That is, as shown in FIGS. 2B and 2C, the first resistor 3 is disconnected, and the current flows through the second resistor 4 having a large resistance value. Therefore 16-20m
The current of A does not flow into the control unit 8 or the like, and the information “
At the time of storing 1 ", the circuit portion other than the first resistor 3 is not destroyed by the current due to the large current.

【0044】つまり、第1の抵抗3が断線した後は、図
2(b)に示すように可変電圧源1と、抵抗29と、第
2の抵抗4と、第2のトランジスタ7からなる回路が成
立する。第2の抵抗4の抵抗値R2の値を例えば7.5
kΩとなるよう不純物拡散層12の不純物密度及び幾何
学的形状を設定しておくとキャパシタ2の絶縁破壊後の
抵抗29の抵抗値500Ωと合わせて回路全体の抵抗値
は8kΩとなる。従って第1の抵抗3が断線した後の図
2(b)に示す回路全体に流れる電流I2は1mA程度の
値となる。通常の半導体装置において、配線及びコンタ
クトが破壊される電流の大きさは10mA程度であるた
め、第1の抵抗3が断線した後は第1の実施の形態に係
る半導体記憶装置は何ら損傷を受けることはなく電流が
抵抗29、第2の抵抗4、第2のトランジスタ7を通っ
て、アースに流れ込む。
That is, after the first resistor 3 is disconnected, as shown in FIG. 2B, a circuit comprising the variable voltage source 1, the resistor 29, the second resistor 4, and the second transistor 7 is provided. Holds. The value of the resistance value R2 of the second resistor 4 is set to, for example, 7.5.
If the impurity density and the geometric shape of the impurity diffusion layer 12 are set so as to be kΩ, the resistance value of the entire circuit becomes 8 kΩ, including the resistance value of the resistor 29 after dielectric breakdown of the capacitor 2 of 500Ω. Accordingly, the current I2 flowing through the entire circuit shown in FIG. 2B after the first resistor 3 is disconnected has a value of about 1 mA. In a normal semiconductor device, the magnitude of the current at which the wiring and the contact are destroyed is about 10 mA. Therefore, after the first resistor 3 is disconnected, the semiconductor memory device according to the first embodiment is damaged at all. The current flows without fail through the resistor 29, the second resistor 4, and the second transistor 7 to the ground.

【0045】そのため、情報”1”の記憶時において可
変電圧源1によって高い電圧が印加されても、第1の抵
抗3以外の配線、コンタクトが破壊されることがない。
又第1の抵抗3が破壊されても、第1の抵抗3と並列に
接続された第2の抵抗4が存在するため、第1の実施の
形態に係る半導体記憶装置内の第1の電極21と外部接
続導電層19との間の導通は確保される。さらに、キャ
パシタ2の破壊時には16〜20mA程度の大電流が流
れるため、キャパシタ2が十分に破壊されないという恐
れもない。さらに、キャパシタ2の破壊時以外に第1の
実施の形態に係る半導体記憶装置内の回路中を大電流が
流れることがないため、電力損失も低く抑えることがで
きる。
Therefore, even when a high voltage is applied by the variable voltage source 1 when information "1" is stored, wirings and contacts other than the first resistor 3 are not broken.
Even if the first resistor 3 is destroyed, the second resistor 4 connected in parallel with the first resistor 3 exists, so that the first electrode in the semiconductor memory device according to the first embodiment is provided. Electrical continuity between 21 and external connection conductive layer 19 is ensured. Furthermore, since a large current of about 16 to 20 mA flows when the capacitor 2 is destroyed, there is no fear that the capacitor 2 will not be sufficiently destroyed. Furthermore, since a large current does not flow through the circuit in the semiconductor memory device according to the first embodiment except when the capacitor 2 is destroyed, power loss can be suppressed.

【0046】(情報の再生)情報の再生は、まず図2
(c)に示す回路構成において可変電圧源1の電圧を1
〜2V程度の低圧に設定する。次に制御部8において第
1のトランジスタ6のゲート電圧を制御して第1のトラ
ンジスタ6を導通状態にする。同時に、第2のトランジ
スタ7のゲート電圧を制御して第2のトランジスタ7を
遮断状態にし、制御部8に流れ込む電流を第1のトラン
ジスタ6を通過して外部へと流す。従って電流は図2
(c)に示すように可変電圧源1から抵抗29、第2の
抵抗4、第1のトランジスタ6を通じて外部に出力され
る。
(Reproduction of Information) Reproduction of information is performed first by referring to FIG.
In the circuit configuration shown in FIG.
Set to a low pressure of about 2V. Next, the control unit 8 controls the gate voltage of the first transistor 6 to make the first transistor 6 conductive. At the same time, the second transistor 7 is turned off by controlling the gate voltage of the second transistor 7, and the current flowing into the control unit 8 flows through the first transistor 6 to the outside. Therefore, the current is
As shown in (c), the voltage is output from the variable voltage source 1 to the outside through the resistor 29, the second resistor 4, and the first transistor 6.

【0047】情報”1”の記憶を行った場合、上述の通
りキャパシタ2は破壊され、抵抗29として機能する。
従って可変電圧源1より抵抗29、第2の抵抗4、第1
のトランジスタ6を経て、図示を省略した外部装置に電
流が出力される。一方情報”0”の記憶が行われた場
合、キャパシタ2は電流を通さない。又、可変電圧源1
の電圧も情報”1”の記憶時の電圧よりも大幅に小さな
値となっているため、新たにキャパシタ2が破壊されて
導通する事もない。従って第1のトランジスタ6を通っ
て電流が出力されるか否かによって情報”1”又は”
0”の記憶状態を判定することができる。
When the information “1” is stored, the capacitor 2 is destroyed and functions as the resistor 29 as described above.
Therefore, the variable voltage source 1 supplies the resistor 29, the second resistor 4, the first
Through the transistor 6, a current is output to an external device (not shown). On the other hand, when the information “0” is stored, the capacitor 2 does not pass the current. Variable voltage source 1
Is significantly smaller than the voltage at the time of storage of the information "1", so that the capacitor 2 is not newly broken and becomes conductive. Therefore, information "1" or "1" depends on whether a current is output through the first transistor 6.
The storage state of "0" can be determined.

【0048】次に、第1の実施の形態に係る半導体記憶
装置の製造方法について図4、図5、図6を用いて説明
する。可変電圧源1及び制御部8については周知の方法
を用いて製造可能なためここでは省略する。
Next, a method of manufacturing the semiconductor memory device according to the first embodiment will be described with reference to FIGS. The variable voltage source 1 and the control unit 8 can be manufactured by using a well-known method, and a description thereof will be omitted.

【0049】(イ)まず半導体基板10を用意し、半導
体基板10の表面上にレジスト膜を塗布し、フォトリソ
グラフィ法により素子分離領域11の形成予定領域に開
口を有するレジストパターン31を形成する。このレジ
ストパターン31をマスクとして反応性イオンエッチン
グ(RIE)等の異方性エッチングを行い、図4(a)
に示すような溝部(トレンチ)を形成する。レジストパ
ターン31を除去後半導体基板10の全面に厚いSiO
膜を堆積する。次に、化学的機械的研磨(CMP)な
どの平坦化処理を施すことにより、半導体基板10の表
面上に堆積されたSiO2膜を除去し、溝部にSiO
膜を埋め込む。
(A) First, the semiconductor substrate 10 is prepared, a resist film is applied on the surface of the semiconductor substrate 10, and a resist pattern 31 having an opening in a region where the element isolation region 11 is to be formed is formed by photolithography. Using this resist pattern 31 as a mask, anisotropic etching such as reactive ion etching (RIE) is performed, and FIG.
A trench (trench) as shown in FIG. After removing the resist pattern 31, a thick SiO 2
Deposit two films. Next, by performing a planarization process such as chemical mechanical polishing (CMP), the SiO 2 film deposited on the surface of the semiconductor substrate 10 is removed, and SiO 2 is formed in the groove.
Embed the membrane.

【0050】(ロ)次に、半導体基板10の表面上にレ
ジスト膜を塗布し、フォトリソグラフィ法により図4
(b)に示すように不純物拡散層12の形成領域に開口
を有するレジストパターン32を形成する。このレジス
トパターン32をマスクとして半導体基板10に対して
11などのp型不純物イオンを、所望の抵抗値に必
要なドーズ量(例えば3×1011cm−2〜8×10
14cm−2程度)で半導体基板10に注入する。その
後、レジストパターン32を除去し、所望の抵抗値を得
るための必要な拡散層となるように拡散温度と拡散時間
を設定し、例えば1150℃で5時間ほど熱処理を行え
ば不純物拡散層12が形成される。
(B) Next, a resist film is applied on the surface of the semiconductor substrate 10, and the resist film is formed by photolithography as shown in FIG.
As shown in FIG. 3B, a resist pattern 32 having an opening in a region where the impurity diffusion layer 12 is formed is formed. Using the resist pattern 32 as a mask, the semiconductor substrate 10 is
A p-type impurity ion such as 11 B + is implanted with a dose required for a desired resistance value (for example, 3 × 10 11 cm −2 to 8 × 10
(About 14 cm −2 ) into the semiconductor substrate 10. Thereafter, the resist pattern 32 is removed, and a diffusion temperature and a diffusion time are set so as to form a diffusion layer necessary for obtaining a desired resistance value. For example, when heat treatment is performed at 1150 ° C. for about 5 hours, the impurity diffusion layer 12 becomes It is formed.

【0051】(ハ)次に、図4(c)に示す通りCVD
法によりSiO2膜(第1の絶縁層間膜)13を堆積す
る。次に、第1の絶縁層間膜13上にレジスト膜を塗布
し、フォトリソグラフィ法により第1の導電層14形成
予定領域に開口を有するレジストパターン33を形成す
る。次に、レジストパターン33をマスクとしてRIE
法等によるエッチングを行い、図4(d)に示すような
開口部を形成する。
(C) Next, as shown in FIG.
An SiO2 film (first insulating interlayer film) 13 is deposited by a method. Next, a resist film is applied on the first insulating interlayer film 13, and a resist pattern 33 having an opening in a region where the first conductive layer 14 is to be formed is formed by photolithography. Next, RIE is performed using the resist pattern 33 as a mask.
Etching by a method or the like is performed to form an opening as shown in FIG.

【0052】(ニ)次に、スパッタリング法又は蒸着に
よりW、モリブデン(Mo)などの高融点金属を堆積さ
せる。そして、CMP等の平坦化工程により図4(e)
に示すように第1の導電層14を開口部に埋め込む。な
お、CVD法により溝部を含む第1の絶縁層間膜13の
全面にp型不純物を含むポリシリコン(ドープドポリシ
リコン)を堆積させ、その後CMPによる平坦化処理を
施すことにより、溝部にポリシリコンを埋め込んで第1
の導電層14としても良い。
(D) Next, a high-melting-point metal such as W or molybdenum (Mo) is deposited by sputtering or vapor deposition. Then, by a flattening process such as CMP, FIG.
The first conductive layer 14 is buried in the opening as shown in FIG. Note that polysilicon (doped polysilicon) containing a p-type impurity is deposited on the entire surface of the first insulating interlayer film 13 including the groove by the CVD method, and then planarized by CMP, so that the polysilicon is formed in the groove. Embed the first
The conductive layer 14 may be used.

【0053】(ホ)(ニ)と同様の方法で図5(a)に
示すように第2の絶縁層間膜15及び第2の導電層1
6、第3の絶縁層間膜17及び第3の導電層18、第1
の電極21、キャパシタ接続導電層20、外部接続導電
層19を形成する。
(E) In the same manner as in (d), as shown in FIG. 5A, the second insulating interlayer film 15 and the second conductive layer 1 are formed.
6, the third insulating interlayer 17 and the third conductive layer 18, the first
, The capacitor connection conductive layer 20, and the external connection conductive layer 19 are formed.

【0054】(ヘ)次に、図5(b)に示すように上面
にSiO2膜などをCVD法により堆積させ、誘電体層
22を形成する。その後、誘電体層22上にフォトリソ
グラフィ法により図5(c)に示すようなキャパシタ接
続導電層20及び外部接続導電層19上の一部領域に開
口を有するレジストパターン34を形成する。その後、
レジストパターン34をマスクとしてRIE法などによ
り、誘電体層20を選択的にエッチングしキャパシタ接
続導電層20及び外部接続導電層19の一部表面を露出
させる。その後レジストパターン34を除去する。
(F) Next, as shown in FIG. 5B, a SiO 2 film or the like is deposited on the upper surface by a CVD method to form a dielectric layer 22. Thereafter, a resist pattern 34 having an opening in a partial region on the capacitor connection conductive layer 20 and the external connection conductive layer 19 as shown in FIG. 5C is formed on the dielectric layer 22 by photolithography. afterwards,
Using the resist pattern 34 as a mask, the dielectric layer 20 is selectively etched by RIE or the like to expose partial surfaces of the capacitor connection conductive layer 20 and the external connection conductive layer 19. After that, the resist pattern 34 is removed.

【0055】(ト)次に、誘電体層22の表面上に、フ
ォトリソグラフィ法によりバリアメタル領域23の形成
予定領域に開口部を有するレジストパターン35を形成
する。このレジストパターン35をリフトオフ用マスク
として、窒素を含んだ雰囲気中で行うスパッタリング法
などにより図5(d)に示すようにTiN膜を全面に堆
積する。その後レジストパターン35並びにレジストパ
ターン35上に堆積したTiN膜を除去すればバリアメ
タル領域23がパターニングされる。
(G) Next, a resist pattern 35 having an opening in a region where the barrier metal region 23 is to be formed is formed on the surface of the dielectric layer 22 by photolithography. Using this resist pattern 35 as a lift-off mask, a TiN film is deposited on the entire surface by a sputtering method or the like performed in an atmosphere containing nitrogen as shown in FIG. After that, if the resist pattern 35 and the TiN film deposited on the resist pattern 35 are removed, the barrier metal region 23 is patterned.

【0056】(チ)次に、誘電体層22及びバリアメタ
ル領域23の表面上にレジスト膜36を塗布する。次に
フォトリソグラフィ法によりバリアメタル領域23上に
開口を有するレジストパターン36を形成し、レジスト
パターン36をリフトオフ用マスクとして蒸着又はスパ
ッタリング法により図6(a)に示すようにAl、T
i、Mo、W、コバルト(Co)等の金属を堆積する。
その後、レジストパターン36及びレジストパターン3
6に付着した金属を除去することにより、金属領域24
がパターニングされる。なお、(ト)及び(チ)の工程
において、レジストパターン35及び36は同一のパタ
ーンからなるためバリアメタル領域23形成のための金
属堆積の後連続して金属領域24を形成する金属材料を
堆積し、その後リフトオフによりレジストパターン35
及びレジストパターン35上に堆積された金属を除去す
ることも有用である。最後に図6(b)に示すように金
属領域24の上に絶縁膜25及びパッシベーション26
を堆積することによって、第1の実施の形態に係る半導
体記憶装置は完成する。
(H) Next, a resist film 36 is applied on the surfaces of the dielectric layer 22 and the barrier metal region 23. Next, a resist pattern 36 having an opening on the barrier metal region 23 is formed by a photolithography method, and the resist pattern 36 is used as a lift-off mask as shown in FIG.
Deposit metals such as i, Mo, W, and cobalt (Co).
After that, the resist pattern 36 and the resist pattern 3
By removing the metal adhering to 6, the metal region 24 is removed.
Is patterned. In the steps (g) and (h), since the resist patterns 35 and 36 have the same pattern, a metal material for forming the metal region 24 is deposited continuously after the metal deposition for forming the barrier metal region 23. Then, the resist pattern 35 is lifted off.
It is also useful to remove the metal deposited on the resist pattern 35. Finally, as shown in FIG. 6B, an insulating film 25 and a passivation 26 are formed on the metal region 24.
Is deposited to complete the semiconductor memory device according to the first embodiment.

【0057】以上説明したように本発明の第1の実施の
形態によれば、情報”1”の記憶のためキャパシタ2を
破壊する際に大電流を流しても第1の抵抗3以外は断線
しないため、情報”1”の記憶を行った場合でも回路全
体が断線されることがない。従って情報”1”の再生に
おいてキャパシタ2が破壊されたにもかかわらず電流が
出力されないということはない。
As described above, according to the first embodiment of the present invention, even if a large current flows when the capacitor 2 is destroyed for storing the information "1", the wires other than the first resistor 3 are disconnected. Therefore, even when information "1" is stored, the entire circuit is not disconnected. Therefore, even when the capacitor 2 is destroyed in reproducing the information "1", no current is output.

【0058】又、本発明の第1の実施の形態によれば、
情報”1”の記憶の際に半導体記憶装置内の回路の断線
の心配がないため情報”1”の記憶時にキャパシタ2に
大電流を流すことが可能である。従って回路に流れる電
流が低いことによりキャパシタ2が十分に破壊されない
といった弊害が生じない。
According to the first embodiment of the present invention,
Since there is no fear of disconnection of a circuit in the semiconductor memory device when storing the information “1”, a large current can flow through the capacitor 2 when storing the information “1”. Therefore, the disadvantage that the capacitor 2 is not sufficiently destroyed due to the low current flowing through the circuit does not occur.

【0059】又、本発明の第1の実施の形態によれば、
半導体記憶装置内の回路を流れる電流の大きさを第2の
抵抗4で制御できるため、キャパシタ2を構成する第1
の電極21及び第2の電極37に絶縁破壊後のキャパシ
タ2からなる抵抗29の抵抗値が低くなる金属を使用す
ることが可能である。
According to the first embodiment of the present invention,
Since the magnitude of the current flowing through the circuit in the semiconductor memory device can be controlled by the second resistor 4, the first resistor constituting the capacitor 2 can be controlled.
It is possible to use, for the electrode 21 and the second electrode 37, a metal having a low resistance value of the resistor 29 formed of the capacitor 2 after the dielectric breakdown.

【0060】更に本発明の第1の実施の形態によれば、
キャパシタ2の破壊時に流れる高電流を回路外に排出す
るのではなく電流そのものを遮断するため電力損失を低
く抑えることが可能である。
Further, according to the first embodiment of the present invention,
The high current flowing when the capacitor 2 is broken is not discharged to the outside of the circuit but is cut off, so that the power loss can be suppressed low.

【0061】(第2の実施の形態)第2の実施の形態に
係る半導体記憶装置は、図7に示すように可変電圧源1
に接続されたトレンチ構造のスタックキャパシタ60
と、スタックキャパシタ60と接続された第1の抵抗
(第2の導電層)3及び第2の抵抗4からなる並列回路
と、第1の抵抗(第2の導電層)3及び第2の抵抗4と
接続された制御部8からなることを特徴とする。図7に
示すようにこの第2の実施の形態に係る半導体記憶装置
は、半導体基板41上に製造される。半導体基板41上
部の一部領域上に不純物拡散層46が設けられ、不純物
拡散層46が存在しない一部領域上に素子分離領域42
が設けられている。半導体基板41上には絶縁層47a
が積層されており、絶縁層47aの内部であって不純物
拡散層46の存在する領域上には2つの第1の導電層4
4が絶縁層47aを上下に貫く形で形成されている。な
お、不純物拡散層46と第1の導電層44によって第2
の抵抗4が形成されている。従って不純物拡散層46中
の不純物密度を調整することにより第2の抵抗4の抵抗
値を所望の値に設定することができる。なお、第1の導
電層44と不純物拡散層46の界面はオーミック接合を
形成している。第1の導電層44はコンタクトプラグと
しての機能を有しMo、Co、W等の高融点金属からな
るが、不純物拡散層46と同一導電性を有するドープド
ポリシリコンにより形成しても良い。
(Second Embodiment) A semiconductor memory device according to a second embodiment has a variable voltage source 1 as shown in FIG.
Capacitor 60 having trench structure connected to
A parallel circuit including a first resistor (second conductive layer) 3 and a second resistor 4 connected to the stack capacitor 60; a first resistor (second conductive layer) 3 and a second resistor 4 and a control unit 8 connected thereto. As shown in FIG. 7, the semiconductor memory device according to the second embodiment is manufactured on a semiconductor substrate 41. An impurity diffusion layer is provided on a partial region above the semiconductor substrate 41, and an element isolation region is provided on a partial region where the impurity diffusion layer does not exist.
Is provided. An insulating layer 47a on the semiconductor substrate 41;
Are stacked inside the insulating layer 47a and over the region where the impurity diffusion layer 46 is present.
4 is formed so as to penetrate the insulating layer 47a vertically. Note that the second layer is formed by the impurity diffusion layer 46 and the first conductive layer 44.
Is formed. Therefore, by adjusting the impurity density in the impurity diffusion layer 46, the resistance value of the second resistor 4 can be set to a desired value. Note that the interface between the first conductive layer 44 and the impurity diffusion layer 46 forms an ohmic junction. The first conductive layer 44 has a function as a contact plug and is made of a high melting point metal such as Mo, Co, or W, but may be formed of doped polysilicon having the same conductivity as the impurity diffusion layer 46.

【0062】絶縁層47aの上面であって第1の導電層
44上を含む一部領域上には第1の抵抗(第2の導電
層)3が形成されている。第1の抵抗(第2の導電層)
3は2つの第1の導電層44とそれぞれ電気的に接続し
ている。第1の抵抗(第2の導電層)3は不純物拡散層
46よりも低い抵抗値を有するW、Mo、Coなどの高
融点金属からなることが望ましい。第1の抵抗(第2の
導電層)3の上面にはトレンチ構造のスタックキャパシ
タ60と、ドープドポリシリコン領域56が形成されて
いる。スタックキャパシタ60はアスペクト比の大きな
深いトレンチの内壁に沿ったU字型の第2の電極53
と、第2の電極53の内表面全体に積層された誘電体層
54と、誘電体層54の内表面に接触して設けられた柱
状の第1の電極55から構成される。第2の電極53は
第1の抵抗(第2の導電層)3と接続されており、第1
の電極55とは誘電体層54によって絶縁されている。
又、ドープドポリシリコン領域56は第1の抵抗(第2
の導電層)3の一部領域上に設けられており、高濃度に
不純物を添加した柱状のポリシリコンから形成されてい
る。第1の電極55と、第2の電極53は金属からなる
が、ドープドポリシリコンによって形成しても良い。
又、誘電体層54はSiO2やSi等の絶縁物か
ら形成される。ドープドポリシリコン領域56と第1の
抵抗(第2の導電層)3の界面はオーミック接合を形成
する。
A first resistor (second conductive layer) 3 is formed on the upper surface of the insulating layer 47a and on a part of the region including the first conductive layer 44. First resistor (second conductive layer)
3 is electrically connected to the two first conductive layers 44, respectively. The first resistor (second conductive layer) 3 is desirably made of a high melting point metal such as W, Mo, or Co having a lower resistance than the impurity diffusion layer 46. A stack capacitor 60 having a trench structure and a doped polysilicon region 56 are formed on the upper surface of the first resistor (second conductive layer) 3. The stacked capacitor 60 has a U-shaped second electrode 53 along the inner wall of the deep trench having a large aspect ratio.
And a dielectric layer 54 laminated on the entire inner surface of the second electrode 53 and a columnar first electrode 55 provided in contact with the inner surface of the dielectric layer 54. The second electrode 53 is connected to the first resistor (second conductive layer) 3,
The electrode 55 is insulated by the dielectric layer 54.
Also, the doped polysilicon region 56 has a first resistance (second
Is formed on a partial region of the conductive layer 3), and is formed of columnar polysilicon doped with impurities at a high concentration. The first electrode 55 and the second electrode 53 are made of metal, but may be made of doped polysilicon.
The dielectric layer 54 is formed of an insulating material such as SiO2 or Si 3 N 4. An interface between the doped polysilicon region 56 and the first resistor (second conductive layer) 3 forms an ohmic junction.

【0063】第1の電極55は上部に設けられたアノー
ド電極57と接続されておりアノード電極57は可変電
圧源1に接続されている。又、ドープドポリシリコン領
域56の上面にはカソード電極58が積層されており、
カソード電極58は制御部8に接続されている。アノー
ド電極57とカソード電極58はAl、Cuなどの金属
からなるが、導電性を有するポリシリコンによって形成
することも可能である。
The first electrode 55 is connected to the anode electrode 57 provided on the upper part, and the anode electrode 57 is connected to the variable voltage source 1. Further, a cathode electrode 58 is laminated on the upper surface of the doped polysilicon region 56,
The cathode electrode 58 is connected to the control unit 8. The anode electrode 57 and the cathode electrode 58 are made of a metal such as Al or Cu, but may be made of conductive polysilicon.

【0064】なお、可変電圧源1は半導体基板41上に
設けられていても外部に設けられているものでも、最大
でスタックキャパシタ60の絶縁を破壊するのに十分な
電圧を印加できるものであれば問題は無い。制御部8
は、第1のトランジスタ6及び第2のトランジスタ7を
具備し、情報の記憶時と再生時に電流の流れる経路を変
更できるものであればよい。
The variable voltage source 1 may be provided on the semiconductor substrate 41 or provided externally, as long as it can apply a voltage sufficient to break the insulation of the stack capacitor 60 at the maximum. If there is no problem. Control unit 8
May be any as long as it has a first transistor 6 and a second transistor 7 and can change the path through which current flows when information is stored and reproduced.

【0065】第2の実施の形態に係る半導体記憶装置の
構造について、比較のため図7の左部分に、同一半導体
基板41上に設けられた従来より知られるスタックキャ
パシタを用いたDRAMのメモリセルの構造を示す。図
7から分かるように両者の構造には共通する部分が多
い。このため、不良メモリセルを冗長メモリセルに置き
換える情報を記録する半導体記憶装置として使用するた
めにDRAMの一部として同一基板上に製造する際、新
たに特別な製造工程を必要としない。さらに製造工程も
スタックキャパシタメモリの製造と同様に行えることか
ら製造コストを低く抑えることができるという利点を有
する。
For comparison, the structure of the semiconductor memory device according to the second embodiment is shown in the left part of FIG. 7 in which a memory cell of a DRAM using a conventionally known stack capacitor provided on the same semiconductor substrate 41 is shown. The structure of is shown. As can be seen from FIG. 7, both structures have many common parts. For this reason, when manufacturing as a part of a DRAM on the same substrate as a semiconductor memory device for recording information for replacing a defective memory cell with a redundant memory cell, a new special manufacturing process is not required. Further, since the manufacturing process can be performed in the same manner as the manufacturing of the stacked capacitor memory, there is an advantage that the manufacturing cost can be reduced.

【0066】次に、図1、図2及び図7を用いて第2の
実施の形態に係る半導体記憶装置の動作について、情報
の記憶と再生に分けて説明する。
Next, the operation of the semiconductor memory device according to the second embodiment will be described with reference to FIGS. 1, 2 and 7 separately for storing and reproducing information.

【0067】(情報の記憶)情報”1”の記憶は可変電
圧源1からスタックキャパシタ60の誘電体層54に高
電圧を印加して絶縁破壊することにより行う。スタック
キャパシタ60の誘電体層54が絶縁破壊され、第1の
抵抗3は第2の抵抗4よりも抵抗値が非常に小さいこと
から、第1の実施の形態の場合と同様に図2(a)に示
すように電流は流れる。図2(a)に示す等価回路中に
は抵抗29及び第1の抵抗3しか存在せず、しかも第1
の抵抗3の抵抗値は非常に小さいため回路全体の抵抗値
は低く抑えられる。従って第1の抵抗3には大電流が流
れ、第1の抵抗3はジュール熱により溶けて断線する。
一方、第1の抵抗3は断線するが、第1の抵抗3と並列
に接続された第2の抵抗4が存在するため、新たに図2
(b)に示す等価回路が成立する。第2の抵抗4の抵抗
値は第1の抵抗3に比べ非常に大きいため回路には小電
流しか流れない。従って第2の実施の形態にかかる半導
体記憶装置内の表面配線やボンディングワイヤが破壊さ
れることなく、アノード電極57とカソード電極58と
の間の導通が確保される。以上で情報”1”の記憶は行
われる。
(Storage of Information) Information "1" is stored by applying a high voltage from the variable voltage source 1 to the dielectric layer 54 of the stack capacitor 60 to cause dielectric breakdown. Since the dielectric layer 54 of the stack capacitor 60 is broken down and the resistance of the first resistor 3 is much smaller than that of the second resistor 4, as in the case of the first embodiment, FIG. The current flows as shown in (). Only the resistor 29 and the first resistor 3 are present in the equivalent circuit shown in FIG.
Since the resistance of the resistor 3 is very small, the resistance of the entire circuit can be kept low. Therefore, a large current flows through the first resistor 3, and the first resistor 3 is melted by Joule heat and disconnected.
On the other hand, although the first resistor 3 is disconnected, the presence of the second resistor 4 connected in parallel with the first resistor 3 causes a new
The equivalent circuit shown in FIG. Since the resistance value of the second resistor 4 is much larger than that of the first resistor 3, only a small current flows through the circuit. Accordingly, conduction between the anode electrode 57 and the cathode electrode 58 is ensured without breaking the surface wiring and the bonding wire in the semiconductor memory device according to the second embodiment. As described above, the information “1” is stored.

【0068】(情報の再生)情報の再生は、可変電圧源
1から低電圧を印加して制御部8から電流が出力される
か否かを図示を省略した外部装置で検出することによっ
て行う。即ち基本的には第1の実施の形態における情報
の再生と同様である。情報”1”の記憶が行われた場
合、等価回路は図2(c)に示す通りとなり絶縁破壊さ
れたスタックキャパシタ60からなる抵抗29及び第2
の抵抗4によりアノード電極57とカソード電極58の
間が導通されるため、制御部8にまで電流が流れる。一
方で情報”0”の記憶された場合はスタックキャパシタ
60を構成する誘電体層54の存在により電流は流れな
い。従って制御部8から電流が外部に出力されるか否か
により情報”1”又は”0”を判断することができる。
(Reproduction of Information) Information is reproduced by applying a low voltage from the variable voltage source 1 and detecting whether or not a current is output from the control unit 8 by an external device (not shown). That is, it is basically the same as the reproduction of information in the first embodiment. When the information “1” is stored, the equivalent circuit becomes as shown in FIG.
The resistance 4 causes conduction between the anode electrode 57 and the cathode electrode 58, so that current flows to the control unit 8. On the other hand, when the information "0" is stored, no current flows due to the presence of the dielectric layer 54 constituting the stack capacitor 60. Therefore, information “1” or “0” can be determined based on whether or not the current is output from the control unit 8 to the outside.

【0069】(半導体装置の製造方法)次に、第2の実
施の形態に係る半導体記憶装置の製造方法について図8
乃至図11を用いて説明する。なお、可変電圧源1及び
制御部8は周知の方法により製造が可能であるため、こ
こでは省略する。
(Method of Manufacturing Semiconductor Device) Next, a method of manufacturing a semiconductor memory device according to the second embodiment will be described with reference to FIG.
This will be described with reference to FIGS. Note that the variable voltage source 1 and the control unit 8 can be manufactured by a known method, and thus description thereof is omitted here.

【0070】(イ)まず、図8(a)に示すような半導
体基板41上に素子分離領域42及び不純物拡散層46
を設ける。更に絶縁層47aをCVD法等により堆積し、
絶縁層47aの一部領域に第1の導電層44を形成す
る。これらの工程は第1の実施の形態に係る半導体記憶
装置の製造方法の(イ)〜(ニ)の工程と同様に行うこ
とができるため、工程の図示及び詳しい説明を省略す
る。
(A) First, an element isolation region 42 and an impurity diffusion layer 46 are formed on a semiconductor substrate 41 as shown in FIG.
Is provided. Further, an insulating layer 47a is deposited by a CVD method or the like,
The first conductive layer 44 is formed in a partial region of the insulating layer 47a. Since these steps can be performed in the same manner as the steps (A) to (D) of the method for manufacturing the semiconductor memory device according to the first embodiment, illustration and detailed description of the steps are omitted.

【0071】(ロ)次に、半導体基板41上に層間絶縁
膜48を堆積し、さらに層間絶縁膜48上に絶縁層47
bを成長させる。そして、絶縁層47bの表面上にレジ
スト膜を塗布し、第2の導電層(第1の抵抗)3の形成
予定領域に開口を有するレジストパターン61を形成す
る。このレジストパターン61をエッチングマスクとし
て用い、RIE法等により図8(b)に示すような溝部
を形成する。
(B) Next, an interlayer insulating film 48 is deposited on the semiconductor substrate 41, and an insulating layer 47 is further formed on the interlayer insulating film 48.
grow b. Then, a resist film is applied on the surface of the insulating layer 47b to form a resist pattern 61 having an opening in a region where the second conductive layer (first resistor) 3 is to be formed. Using this resist pattern 61 as an etching mask, a groove as shown in FIG. 8B is formed by RIE or the like.

【0072】(ハ)次に蒸着又はスパッタリング法など
によりW、Mo、Co、Ti等の高融点金属を堆積す
る。高融点金属堆積後、CMP等の平坦化処理において
溝部に堆積された高融点金属を残して絶縁層47b上に
堆積した高融点金属を除去して、第1の抵抗(第2の導
電層)3を形成する。
(C) Next, refractory metals such as W, Mo, Co, and Ti are deposited by vapor deposition or sputtering. After depositing the refractory metal, the refractory metal deposited on the insulating layer 47b is removed by a planarization process such as CMP while leaving the refractory metal deposited in the groove, thereby forming a first resistor (second conductive layer). Form 3

【0073】(ニ)次に、スタックキャパシタ60及び
不純物拡散層46を形成する領域を確保するため図8
(d)に示すように絶縁層47b及び第1の抵抗(第2
の導電層)3上に絶縁層47cを積層する。次に、絶縁
層47c表面上にフォトリソグラフィ法を用いてスタッ
クキャパシタ60形成予定領域に開口部を有するレジス
トパターン62を形成する。このレジストパターン62
をエッチングマスクとしてRIE法などによりエッチン
グを行い、図9(a)に示すように第1の抵抗(第2の
導電層)3まで達する深い溝部(トレンチ)を形成し、
第1の抵抗(第2の導電層)3の一部表面を露出させ
る。
(D) Next, in order to secure a region for forming the stack capacitor 60 and the impurity diffusion layer 46, FIG.
As shown in (d), the insulating layer 47b and the first resistor (second
An insulating layer 47c is stacked on the conductive layer 3). Next, a resist pattern 62 having an opening in a region where the stack capacitor 60 is to be formed is formed on the surface of the insulating layer 47c by photolithography. This resist pattern 62
Is etched by the RIE method or the like using as an etching mask to form a deep groove (trench) reaching the first resistor (second conductive layer) 3 as shown in FIG.
A part of the surface of the first resistor (second conductive layer) 3 is exposed.

【0074】(ホ)次に、レジストパターン62を除去
せずにリフトオフ用マスクとして用い、W等の高融点金
属を蒸着若しくはスパッタリング法等により(ニ)の工
程で形成した溝部及びレジストパターン62上に堆積さ
せる。その後、レジストパターン62及びその上に堆積
した金属を除去することにより、図9(b)に示す通り
第2の電極53が溝部の内部にパターニングされる。
(E) Next, the resist pattern 62 is not removed and is used as a lift-off mask, and a high melting point metal such as W is deposited on the groove and the resist pattern 62 formed in the step (d) by vapor deposition or sputtering. To be deposited. Thereafter, by removing the resist pattern 62 and the metal deposited thereon, the second electrode 53 is patterned inside the groove as shown in FIG. 9B.

【0075】(ヘ)次に、CVD法によりSiO2膜を
絶縁層47c及び溝部の内部の第2の電極53上に堆積
させる。これにより図9(c)に示すように第2の電極
53上に誘電体層54、絶縁層47c上に誘電体層63
が形成される。その後、CMPなどの平坦化処理におい
て誘電体層63を除去し図9(d)に示す通り溝部の内
部の誘電体層54だけが残る。
(F) Next, an SiO 2 film is deposited on the insulating layer 47c and the second electrode 53 inside the groove by the CVD method. As a result, as shown in FIG. 9C, the dielectric layer 54 is formed on the second electrode 53 and the dielectric layer 63 is formed on the insulating layer 47c.
Is formed. Thereafter, the dielectric layer 63 is removed in a planarization process such as CMP, and only the dielectric layer 54 inside the groove remains as shown in FIG. 9D.

【0076】(ト)次に、蒸着又はスパッタリング法に
よりWなどの高融点金属を絶縁層47c上に堆積する。
このとき、誘電体層54が形成された溝部にも金属が埋
め込まれる。その後、絶縁層47cの表面上に堆積され
た金属をCMP等の平坦化処理によって除去する。この
結果図10(a)に示すように溝部に第1の電極55が
埋め込まれ、トレンチ構造のスタックキャパシタが完成
する。さらに、平坦化された絶縁層47c上に絶縁層4
7dを積層する。
(G) Next, a high melting point metal such as W is deposited on the insulating layer 47c by vapor deposition or sputtering.
At this time, the metal is also buried in the groove where the dielectric layer 54 is formed. After that, the metal deposited on the surface of the insulating layer 47c is removed by a planarization process such as CMP. As a result, as shown in FIG. 10A, the first electrode 55 is buried in the groove, and a stacked capacitor having a trench structure is completed. Further, the insulating layer 4 is formed on the flattened insulating layer 47c.
7d is laminated.

【0077】(チ)次に、絶縁層47d表面上に、フォ
トリソグラフィ法を用いて絶縁層47dの表面の一部領
域に開口部を有するレジストパターン64を形成する。
そしてレジストパターン64をエッチングマスクとして
RIE法等によりエッチングを行い、図10(b)に示
すような溝部を形成する。
(H) Next, a resist pattern 64 having an opening in a partial region of the surface of the insulating layer 47d is formed on the surface of the insulating layer 47d by photolithography.
Then, etching is performed by RIE or the like using the resist pattern 64 as an etching mask to form a groove as shown in FIG. 10B.

【0078】(リ)次に、レジストパターン64を除去
し、新たにレジスト膜を絶縁層47dの表面に塗布す
る。そしてフォトリソグラフィ法を用いて第1の電極5
5上に開口部を有するレジストパターン65を形成す
る。レジストパターン65をエッチングマスクとしてR
IE法等によりエッチングを行い、図10(c)に示す
ように第1の電極55の表面を露出させる。
(I) Next, the resist pattern 64 is removed, and a new resist film is applied to the surface of the insulating layer 47d. Then, the first electrode 5 is formed using photolithography.
A resist pattern 65 having an opening is formed on the resist pattern 5. Using the resist pattern 65 as an etching mask, R
Etching is performed by the IE method or the like to expose the surface of the first electrode 55 as shown in FIG.

【0079】(ヌ)次に、レジストパターン65を除去
せずにリフトオフ用マスクとして残留させ、図10
(d)に示すようにWなどの金属を蒸着又はスパッタリ
ング法で堆積する。この後レジストパターン65及びレ
ジストパターン65上に堆積された金属を除去する。こ
の結果第1の電極55上に金属が選択的に残留する。
Next, the resist pattern 65 is left as a lift-off mask without being removed.
As shown in (d), a metal such as W is deposited by vapor deposition or sputtering. Thereafter, the resist pattern 65 and the metal deposited on the resist pattern 65 are removed. As a result, the metal selectively remains on the first electrode 55.

【0080】(ル)次に、フォトリソグラフィ法を用い
て図10(b)で使用したレジストパターン64と同じ
パターンであるレジストパターン66を形成し、(リ)
の工程と同じ方法を用いて、図11(a)に示すように
第1の電極55とアノード電極57を接続する金属領域
が完成する。
Next, a resist pattern 66 which is the same pattern as the resist pattern 64 used in FIG. 10B is formed by photolithography.
By using the same method as in the above step, a metal region connecting the first electrode 55 and the anode electrode 57 is completed as shown in FIG.

【0081】(ヲ)次に、絶縁層47d表面上に、フォ
トリソグラフィ法を用いて不純物拡散層46形成予定領
域に開口部を有するレジストパターン67を形成する。
このレジストパターン67をエッチングマスクとしてR
IE法等のエッチングを行い図11(b)に示すような
溝部を形成し、第1の抵抗(第2の導電層)3の一部表
面を露出させる。レジストパターン67を除去した後、
ジボラン(B2H6)等をドーパントとしたCVD法等
によりドープドポリシリコンを堆積する。次にCMP等
の平坦化処理によって不純物層47d上に堆積されたド
ープドポリシリコンを除去し、溝部にドープドポリシリ
コンが埋め込まれ、ドープドポリシリコン領域56が形
成される。その後、絶縁層47eをCVD法等により堆
積した後、絶縁層47eをエッチングする事により溝部
を形成し、絶縁層47e全体に金属を堆積する。次にC
MP等の平坦化処理によって溝部以外に堆積された金属
を除去することにより溝部には金属が埋め込まれる。こ
の埋め込まれた金属によりアノード電極57及びカソー
ド電極58が形成され、図11(c)に示すように第2
の実施の形態に係る半導体記憶装置は完成する。
(ヲ) Next, a resist pattern 67 having an opening in a region where the impurity diffusion layer 46 is to be formed is formed on the surface of the insulating layer 47d by photolithography.
Using this resist pattern 67 as an etching mask, R
Etching such as the IE method is performed to form a groove as shown in FIG. 11B, and a part of the surface of the first resistor (second conductive layer) 3 is exposed. After removing the resist pattern 67,
A doped polysilicon is deposited by a CVD method using diborane (B2H6) or the like as a dopant. Next, the doped polysilicon deposited on the impurity layer 47d is removed by a planarization process such as CMP, and the doped polysilicon is buried in the trench to form a doped polysilicon region 56. After that, after depositing the insulating layer 47e by the CVD method or the like, a groove is formed by etching the insulating layer 47e, and metal is deposited on the entire insulating layer 47e. Then C
The metal is buried in the groove by removing the metal deposited in other than the groove by a planarization process such as MP. An anode electrode 57 and a cathode electrode 58 are formed by the buried metal, and as shown in FIG.
The semiconductor memory device according to the embodiment is completed.

【0082】(その他の実施の形態)上記のように、本
発明は、第1及び第2の実施の形態によって記載した
が、この開示の一部をなす論述及び図面はこの発明を限
定するものであると理解すべきではない。この開示から
当業者には様々な代替実施の形態、実施例及び運用技術
が明らかとなろう。
(Other Embodiments) As described above, the present invention has been described with reference to the first and second embodiments. However, the description and drawings constituting a part of this disclosure limit the present invention. Should not be understood to be. From this disclosure, various alternative embodiments, examples, and operation techniques will be apparent to those skilled in the art.

【0083】例えば第1の実施の形態において、第1の
電極21を金属で構成した場合、第1の電極21の上面
及び下面をバリアメタル領域で被覆することも有効であ
る。第1の電極中の金属原子が誘電体層22に拡散する
事をさらに効果的に防止できるためである。又、第1の
電極21及び第2の電極37にバリアメタル領域を設け
るかわりに電極中にSi原子を固溶量以上添加する事も
有効である。Siと金属間における相互拡散を防止する
ことによりリーク電流を抑制できるためである。さら
に、第1の電極21及び第2の電極37を金属以外の、
例えば導電性を持たせたドープドポリシリコンにより形
成することも有効である。第1の電極21と第2の電極
37の一方のみをドープドポリシリコン等で形成しても
良い。
For example, when the first electrode 21 is made of metal in the first embodiment, it is also effective to cover the upper and lower surfaces of the first electrode 21 with barrier metal regions. This is because metal atoms in the first electrode can be more effectively prevented from diffusing into the dielectric layer 22. Also, instead of providing the first electrode 21 and the second electrode 37 with the barrier metal region, it is effective to add Si atoms in the electrodes in a solid solution amount or more. This is because leakage current can be suppressed by preventing interdiffusion between Si and the metal. Further, the first electrode 21 and the second electrode 37 are made of a material other than metal.
For example, it is also effective to form the conductive layer by using doped polysilicon. Only one of the first electrode 21 and the second electrode 37 may be formed of doped polysilicon or the like.

【0084】又、第1及び第2の実施の形態で示した数
値は本発明を限定するものではない。例えばキャパシタ
内の誘電体層22、54の厚さは5〜7nm以外でも本
発明を実施することは充分可能であり、第2の抵抗4、
40の抵抗値も7.5kΩに限定されない。キャパシタ
破壊時に本発明に係る半導体記憶装置に対してキャパシ
タを破壊するのに十分な電流が流れ、かつ破壊後には1
0mAよりも充分低い電流が流れるならばさまざまな電
気的特性を有する可変電圧源、キャパシタ、第1の抵抗
及び第2の抵抗の使用が可能である。
The numerical values shown in the first and second embodiments do not limit the present invention. For example, the present invention can be sufficiently implemented even if the thickness of the dielectric layers 22 and 54 in the capacitor is other than 5 to 7 nm.
The resistance value of 40 is not limited to 7.5 kΩ. When the capacitor is destroyed, a current sufficient to destroy the capacitor flows through the semiconductor memory device according to the present invention, and after the breakdown, 1
If a current sufficiently lower than 0 mA flows, a variable voltage source, a capacitor, a first resistor, and a second resistor having various electrical characteristics can be used.

【0085】又、第1の実施の形態において同一基板上
に製造された別の回路との電気的接続のために絶縁層間
膜及び導電層を増やすことも有効であり、逆に必要ない
場合は絶縁層間膜を減らすことで製造工程を簡素化する
ことも有効である。
In the first embodiment, it is effective to increase the number of insulating interlayers and conductive layers for electrical connection with another circuit manufactured on the same substrate. It is also effective to simplify the manufacturing process by reducing the number of insulating interlayer films.

【0086】さらに、第1の実施の形態及び第2の実施
の形態において、不純物拡散層若しくはドープドポリシ
リコンに含有させる不純物をB等のp型不純物で構成す
るものとしているが、リン(P)、砒素(As)等のn
型不純物を含有させても本発明の効果を実現できるのは
もちろんである。
Further, in the first and second embodiments, the impurity to be contained in the impurity diffusion layer or the doped polysilicon is constituted by a p-type impurity such as B. ), N of arsenic (As), etc.
It goes without saying that the effects of the present invention can be realized even when the type impurities are contained.

【0087】さらに、第1及び第2の実施の形態に係る
半導体記憶装置の製造方法について、必ずしも記載通り
に行う必要はない。例えば、第2の実施の形態において
ドープドポリシリコン領域56をスタックキャパシタ6
0よりも先に形成しても良い。そうすればスタックキャ
パシタ60の第1の電極55としてAl等の比較的融点
の低い金属を用いることが可能となる。
Further, the method of manufacturing the semiconductor memory device according to the first and second embodiments need not always be performed as described. For example, in the second embodiment, the doped polysilicon region 56 is
It may be formed earlier than zero. Then, a metal having a relatively low melting point, such as Al, can be used as the first electrode 55 of the stacked capacitor 60.

【0088】更に第1の実施の形態に係る不純物拡散層
12、第2の実施の形態にかかる不純物拡散層46は第
2の抵抗の抵抗値を高くできるものであればポリシリコ
ンなど半導体層以外の物質を用いても構わない。
Further, the impurity diffusion layer 12 according to the first embodiment and the impurity diffusion layer 46 according to the second embodiment other than a semiconductor layer such as polysilicon as long as the resistance value of the second resistor can be increased. May be used.

【0089】このように、本発明はここでは記載してい
ない様々な実施の形態等を包含するということを理解す
べきである。したがって、本発明はこの開示から妥当な
特許請求の範囲に係る発明特定事項によってのみ限定さ
れるものである。
As described above, it should be understood that the present invention includes various embodiments and the like not described herein. Accordingly, the present invention is limited only by the matters specifying the invention according to the claims that are reasonable from this disclosure.

【0090】[0090]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
情報の再生時に十分な大きさの電流を出力する事が可能
な半導体記憶装置を提供することができる。
As described above, according to the present invention,
A semiconductor memory device capable of outputting a sufficiently large current at the time of reproducing information can be provided.

【0091】又、本発明によれば、情報の記憶時に流れ
る電流により回路の配線、ボンディングが破壊されるこ
とのない半導体記憶装置を提供することができる。
Further, according to the present invention, it is possible to provide a semiconductor memory device in which circuit wiring and bonding are not destroyed by a current flowing when information is stored.

【0092】さらに本発明によれば、回路内に大電流が
流れることを抑制し、電力損失を抑えることのできる半
導体記憶装置を提供することができる。
Further, according to the present invention, it is possible to provide a semiconductor memory device capable of suppressing a large current from flowing in a circuit and suppressing a power loss.

【0093】さらに本発明によれば、DRAMのメモリ
セルと同一基板上に製造する場合においてメモリセルと
同様の工程で製造することのできる半導体記憶装置を提
供することができる。
Further, according to the present invention, it is possible to provide a semiconductor memory device which can be manufactured in the same process as that of a memory cell when the memory cell is manufactured on the same substrate as a memory cell of a DRAM.

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

【図1】第1及び第2の実施の形態に係る半導体記憶装
置の等価回路図である。
FIG. 1 is an equivalent circuit diagram of a semiconductor memory device according to first and second embodiments.

【図2】第1及び第2の実施の形態に係る半導体記憶装
置の動作を示す等価回路図である。
FIG. 2 is an equivalent circuit diagram showing an operation of the semiconductor memory device according to the first and second embodiments.

【図3】第1の実施の形態に係る半導体記憶装置の構造
を示す断面図である。
FIG. 3 is a sectional view showing the structure of the semiconductor memory device according to the first embodiment;

【図4】第1の実施の形態に係る半導体記憶装置の製造
方法の主要な工程を示す図である。
FIG. 4 is a diagram showing main steps of a method for manufacturing the semiconductor memory device according to the first embodiment.

【図5】第1の実施の形態に係る半導体記憶装置の製造
方法の主要な工程を示す図である。
FIG. 5 is a view showing main steps of a method for manufacturing the semiconductor memory device according to the first embodiment.

【図6】第1の実施の形態に係る半導体記憶装置の製造
方法の主要な工程を示す図である。
FIG. 6 is a diagram showing main steps of a method for manufacturing the semiconductor memory device according to the first embodiment.

【図7】第2の実施の形態に係る半導体記憶装置の構造
と、同一半導体基板上に設けられた、スタックキャパシ
タを用いたメモリセルの構造を示す断面図である。
FIG. 7 is a cross-sectional view illustrating a structure of a semiconductor memory device according to a second embodiment and a structure of a memory cell using a stack capacitor provided on the same semiconductor substrate.

【図8】第2の実施の形態に係る半導体記憶装置の製造
方法の主要な工程を示す図である。
FIG. 8 is a diagram showing main steps of a method for manufacturing a semiconductor memory device according to a second embodiment.

【図9】第2の実施の形態に係る半導体記憶装置の製造
方法の主要な工程を示す図である。
FIG. 9 is a diagram showing main steps of a method for manufacturing a semiconductor memory device according to a second embodiment.

【図10】第2の実施の形態に係る半導体記憶装置の製
造方法の主要な工程を示す図である。
FIG. 10 is a diagram showing main steps of a method for manufacturing a semiconductor memory device according to a second embodiment.

【図11】第2の実施の形態に係る半導体記憶装置の製
造方法の主要な工程を示す図である。
FIG. 11 is a diagram showing main steps of a method for manufacturing a semiconductor memory device according to a second embodiment.

【図12】従来の半導体記憶装置の等価回路図である。FIG. 12 is an equivalent circuit diagram of a conventional semiconductor memory device.

【図13】従来の半導体記憶装置の構造を示す断面図で
ある。
FIG. 13 is a sectional view showing the structure of a conventional semiconductor memory device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1、101 可変電圧源 2、102 キャパシタ 3 第1の抵抗 4 第2の抵抗 5 過電流抑制回路 6、103 第1のトランジスタ 7、104 第2のトランジスタ 8、118 制御部 10、41、105 半導体基板 11、42、106 素子分離領域 12、39、46 不純物拡散層 13 第1の絶縁層間膜 14 第1の導電層 15 第2の絶縁層間膜 16 第2の導電層 17 第3の絶縁層間膜 18 第3の導電層 19、114 外部接続導電層 20 キャパシタ接続導電層 21、55、117 第1の電極 22、51、54、63、113 誘電体層 23、112 バリアメタル領域 24、111 金属領域 25、115 絶縁膜 26、116 パッシベーション 29 抵抗 31〜36 レジストパターン 37、53 第2の電極 43 メモリトランスファーゲート 44 第1の導電層 45 ビットライン 47a、47b、47c、47d、47e 絶縁層 48 層間絶縁膜 49 第2の導電層 50、52 電極 56 ドープドポリシリコン領域 57 アノード電極 58 カソード電極 59、60 スタックキャパシタ 61、62 レジストパターン 64〜67 レジストパターン 107〜109 絶縁層間膜 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1, 101 Variable voltage source 2, 102 Capacitor 3 1st resistance 4 2nd resistance 5 Overcurrent suppression circuit 6, 103 1st transistor 7, 104 2nd transistor 8, 118 Control part 10, 41, 105 Semiconductor Substrate 11, 42, 106 Element isolation region 12, 39, 46 Impurity diffusion layer 13 First insulating interlayer 14 First conductive layer 15 Second insulating interlayer 16 Second conductive layer 17 Third insulating interlayer 18 Third conductive layer 19, 114 External connection conductive layer 20 Capacitor connection conductive layer 21, 55, 117 First electrode 22, 51, 54, 63, 113 Dielectric layer 23, 112 Barrier metal region 24, 111 Metal region 25, 115 Insulating film 26, 116 Passivation 29 Resistance 31-36 Resist pattern 37, 53 Second electrode 43 Memory transformer Gate 44 first conductive layer 45 bit line 47a, 47b, 47c, 47d, 47e insulating layer 48 interlayer insulating film 49 second conductive layer 50, 52 electrode 56 doped polysilicon region 57 anode electrode 58 cathode electrode 59, 60 Stack capacitor 61, 62 Resist pattern 64-67 Resist pattern 107-109 Insulating interlayer film

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 5F083 AD24 AD48 CR12 CR14 GA05 GA28 GA30 JA02 JA32 JA36 JA39 JA40 MA06 MA17 MA20 PR03 PR22 PR40 ZA14  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page F term (reference) 5F083 AD24 AD48 CR12 CR14 GA05 GA28 GA30 JA02 JA32 JA36 JA39 JA40 MA06 MA17 MA20 PR03 PR22 PR40 ZA14

Claims (20)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 可変電圧源と、 該可変電圧源に接続した第1の電極、該第1の電極と隣
接した誘電体層、該誘電体層と隣接した第2の電極から
なるキャパシタと、 前記第2の電極に接続した過電流抑制回路と、 該過電流抑制回路に接続した制御部とを具備することを
特徴とする半導体記憶装置。
A capacitor comprising a variable voltage source, a first electrode connected to the variable voltage source, a dielectric layer adjacent to the first electrode, and a second electrode adjacent to the dielectric layer; A semiconductor memory device comprising: an overcurrent suppression circuit connected to the second electrode; and a control unit connected to the overcurrent suppression circuit.
【請求項2】 前記過電流抑制回路が第1の抵抗と、該
第1の抵抗の抵抗値よりも大きな抵抗値を有する第2の
抵抗が並列接続された回路からなることを特徴とする請
求項1記載の半導体記憶装置。
2. The overcurrent suppression circuit according to claim 1, wherein the overcurrent suppression circuit comprises a circuit in which a first resistor and a second resistor having a resistance value larger than the resistance value of the first resistor are connected in parallel. Item 2. The semiconductor memory device according to item 1.
【請求項3】 前記第2の抵抗が半導体基板中に形成さ
れた不純物拡散層を具備することを特徴とする請求項2
記載の半導体記憶装置。
3. The semiconductor device according to claim 2, wherein said second resistor includes an impurity diffusion layer formed in a semiconductor substrate.
13. The semiconductor memory device according to claim 1.
【請求項4】 前記第1の抵抗が金属材料からなること
を特徴とする請求項2又は3記載の半導体記憶装置。
4. The semiconductor memory device according to claim 2, wherein said first resistor is made of a metal material.
【請求項5】 前記第2の抵抗の抵抗値は前記第2の抵
抗の抵抗値の100倍〜1000倍であることを特徴と
する請求項2乃至4のいずれか1項に記載の半導体記憶
装置。
5. The semiconductor memory according to claim 2, wherein a resistance value of said second resistor is 100 to 1000 times a resistance value of said second resistor. apparatus.
【請求項6】 前記第1及び第2の電極の少なくとも一
方が金属材料からなることを特徴とする請求項1乃至5
のいずれか1項に記載の半導体記憶装置。
6. The method according to claim 1, wherein at least one of said first and second electrodes is made of a metal material.
7. The semiconductor memory device according to claim 1.
【請求項7】 前記第1及び第2の電極の少なくとも一
方が導電性ポリシリコンからなることを特徴とする請求
項1乃至5のいずれか1項に記載の半導体記憶装置。
7. The semiconductor memory device according to claim 1, wherein at least one of said first and second electrodes is made of conductive polysilicon.
【請求項8】 前記第1の電極又は前記第2の電極の少
なくとも一方は、前記誘電体層に隣接したバリアメタル
領域と、該バリアメタル領域と隣接した該バリアメタル
領域とは異なる金属材料とからなることを特徴とする請
求項6記載の半導体記憶装置。
8. At least one of the first electrode and the second electrode includes a barrier metal region adjacent to the dielectric layer and a metal material different from the barrier metal region adjacent to the barrier metal region. 7. The semiconductor memory device according to claim 6, comprising:
【請求項9】 前記キャパシタが、 深いトレンチの内壁に沿ったU字型の前記第2の電極
と、 前記第2の電極の内表面全体に積層された前記誘電体層
と、 前記誘電体層の内表面に接触して形成された前記第1の
電極とを具備することを特徴とする請求項1乃至7のい
ずれか1項に記載の半導体記憶装置。
9. The U-shaped second electrode along an inner wall of a deep trench, the dielectric layer laminated on the entire inner surface of the second electrode, and the dielectric layer. 8. The semiconductor memory device according to claim 1, further comprising: the first electrode formed in contact with an inner surface of the semiconductor memory device.
【請求項10】 半導体基板の一部領域上に設けられた
第1のキャパシタを具備する複数のDRAMメモリセル
及び冗長メモリセルと、 前記半導体基板の他の領域上に設けられた、 可変電圧源と、 該可変電圧源に接続した第1の電極、該第1の電極と隣
接した誘電体層、該誘電体層と隣接した第2の電極から
なる第2のキャパシタと、 該第2のキャパシタと接続した過電流抑制回路と、 該過電流抑制回路に接続した制御部とを具備することを
特徴とする半導体記憶装置。
10. A plurality of DRAM memory cells and a redundant memory cell each having a first capacitor provided on a partial region of a semiconductor substrate, and a variable voltage source provided on another region of the semiconductor substrate. A second capacitor comprising a first electrode connected to the variable voltage source, a dielectric layer adjacent to the first electrode, a second electrode adjacent to the dielectric layer, and the second capacitor And a control unit connected to the overcurrent suppression circuit.
【請求項11】 前記過電流抑制回路が第1の抵抗と、
該第1の抵抗の抵抗値よりも大きな抵抗値を有する第2
の抵抗が並列接続された回路からなることを特徴とする
請求項10記載の半導体記憶装置。
11. The overcurrent suppression circuit according to claim 11, wherein the overcurrent suppression circuit includes: a first resistor;
A second resistor having a resistance greater than the resistance of the first resistor;
11. The semiconductor memory device according to claim 10, wherein said resistance comprises a circuit connected in parallel.
【請求項12】 前記第2の抵抗が半導体基板中に形成
された不純物拡散層を具備することを特徴とする請求項
11記載の半導体記憶装置。
12. The semiconductor memory device according to claim 11, wherein said second resistor includes an impurity diffusion layer formed in a semiconductor substrate.
【請求項13】 前記第1の抵抗が金属材料からなるこ
とを特徴とする請求項11又は12記載の半導体記憶装
置。
13. The semiconductor memory device according to claim 11, wherein said first resistor is made of a metal material.
【請求項14】 前記第2の抵抗の抵抗値が前記第1の
抵抗の抵抗値の100倍〜1000倍であることを特徴
とする請求項11乃至13のいずれか1項に記載の半導
体装置。
14. The semiconductor device according to claim 11, wherein the resistance value of said second resistor is 100 to 1000 times the resistance value of said first resistor. .
【請求項15】 前記第2のキャパシタが前記第1のキ
ャパシタと同一構造のものからなることを特徴とする請
求項10乃至14のいずれか1項に記載の半導体記憶装
置。
15. The semiconductor memory device according to claim 10, wherein said second capacitor has the same structure as said first capacitor.
【請求項16】 前記第1及び第2の電極の少なくとも
一方が金属材料からなることを特徴とする請求項10乃
至15のいずれか1項に記載の半導体記憶装置。
16. The semiconductor memory device according to claim 10, wherein at least one of said first and second electrodes is made of a metal material.
【請求項17】 前記第1の電極又は前記第2の電極の
少なくとも一方が導電性ポリシリコンからなることを特
徴とする請求項10乃至15のいずれか1項に記載の半
導体記憶装置。
17. The semiconductor memory device according to claim 10, wherein at least one of said first electrode and said second electrode is made of conductive polysilicon.
【請求項18】 前記第2のキャパシタが、 深いトレンチの内壁に沿ったU字型の前記第2の電極
と、 前記第2の電極の内表面全体に積層された前記誘電体層
と、 前記誘電体層の内表面に接触して形成された前記第1の
電極とを具備することを特徴とする請求項10乃至17
のいずれか1項に記載の半導体記憶装置。
18. The U-shaped second electrode along an inner wall of a deep trench, the second capacitor, the dielectric layer laminated on the entire inner surface of the second electrode, 18. The semiconductor device according to claim 10, further comprising: the first electrode formed in contact with an inner surface of the dielectric layer.
7. The semiconductor memory device according to claim 1.
【請求項19】 可変電圧源と、 該可変電圧源に接続した第1の電極、該第1の電極と隣
接した絶縁破壊された誘電体層、該絶縁破壊された誘電
体層と隣接した第2の電極からなる抵抗と、 前記第2の電極に接続した過電流抑制回路と、 該過電流抑制回路に接続した制御部とを単位とする回路
構成を一部に含むことを特徴とする半導体記憶装置。
19. A variable voltage source, a first electrode connected to the variable voltage source, a dielectric breakdown layer adjacent to the first electrode, and a first electrode adjacent to the dielectric breakdown layer. A semiconductor comprising, in part, a circuit configuration including, as a unit, a resistor including two electrodes, an overcurrent suppression circuit connected to the second electrode, and a control unit connected to the overcurrent suppression circuit. Storage device.
【請求項20】 可変電圧源と、該可変電圧源に接続し
た第1の電極、該第1の電極に隣接した誘電体層、該誘
電体層に隣接する第2の電極からなるキャパシタと、前
記第2の電極に接続した、第1の抵抗及び第1の抵抗の
抵抗値よりも抵抗値の大きい第2の抵抗の並列回路から
なる過電流抑制回路と、該過電流抑制回路に接続した制
御部とからなる回路を用いることにより情報を記憶する
方法において、 前記可変電圧源により前記誘電体層に前記誘電体層の絶
縁破壊が可能な大きさの電圧を印加する工程と、 前記電圧により前記誘電体層を絶縁破壊して前記第1の
電極と前記第2の電極との間を導通する工程と、 前記第1の抵抗に過電流が流れ、前記並列回路における
前記第1の抵抗のみを断線する工程とを具備することを
特徴とする情報の記憶方法。
20. A capacitor comprising a variable voltage source, a first electrode connected to the variable voltage source, a dielectric layer adjacent to the first electrode, and a second electrode adjacent to the dielectric layer. An overcurrent suppression circuit connected to the second electrode, the overcurrent suppression circuit including a parallel circuit of a first resistor and a second resistor having a resistance value larger than the resistance value of the first resistor, and connected to the overcurrent suppression circuit; A method of storing information by using a circuit including a control unit, wherein a step of applying a voltage large enough to cause dielectric breakdown of the dielectric layer to the dielectric layer by the variable voltage source; A step of causing a dielectric breakdown of the dielectric layer to conduct between the first electrode and the second electrode; an overcurrent flows through the first resistor, and only the first resistor in the parallel circuit And a step of disconnecting the wire. Storage method.
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