JP2003249626A - Semiconductor memory device - Google Patents

Semiconductor memory device

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JP2003249626A
JP2003249626A JP2002231587A JP2002231587A JP2003249626A JP 2003249626 A JP2003249626 A JP 2003249626A JP 2002231587 A JP2002231587 A JP 2002231587A JP 2002231587 A JP2002231587 A JP 2002231587A JP 2003249626 A JP2003249626 A JP 2003249626A
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memory device
type impurity
semiconductor memory
region
conductivity type
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Shigehiro Hisaie
重博 久家
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Mitsubishi Electric Corp
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Mitsubishi Electric Corp
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a semiconductor memory device capable of being highly integrated. <P>SOLUTION: The semiconductor memory device 351 is provided with a silicon substrate 1; bipolar transistors 101a, 101b formed on the silicon substrate 1; and memory elements 31a-31c having contact holes 61, receiving a part of the bipolar transistors 101a, 101b, and arriving at a front surface of the silicon substrate 1, while electrically connected to an interlayer dielectric 60 formed on the silicon substrate 1 as well as the bipolar transistors 101a-101c. The memory elements 31a-31c are provided with a first state wherein an electric resistance is relatively high and a second state wherein the electric resistance is relatively low. <P>COPYRIGHT: (C)2003,JPO

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】この発明は、半導体記憶装置
に関し、特に相変化メモリ(OUM:Ovonic Unified M
emory)またはMRAM(Magnetic Random Access Memo
ry))に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor memory device, and more particularly to a phase change memory (OUM: Ovonic Unified M
emory) or MRAM (Magnetic Random Access Memo)
ry)).

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、CD−RW(Compact Disk Rewri
table)またはDVD−RAM(Digital Versatile Dis
k)等の記憶素子に用いられている材料を利用した新た
な半導体記憶装置の研究および開発が進められている。
この半導体記憶装置は、記憶素子(メモリセル)とし
て、カルコゲナイド系材料(Ge−Sb−Te系材料:
Chalcogenide alloy)を用いる。カルコゲナイド系材料
は、加熱と適度な冷却が行なわれることにより、アモル
ファス状態(高抵抗状態)と多結晶状態(低抵抗状態)
の2つの状態となる。この2つの状態では、電気抵抗が
異なるため、この状態を読出すことにより、「0」と
「1」との判別を行なうことができる。
2. Description of the Related Art In recent years, CD-RW (Compact Disk Rewri)
table) or DVD-RAM (Digital Versatile Dis)
Research and development of new semiconductor memory devices using the materials used for memory elements such as k) are in progress.
In this semiconductor memory device, as a memory element (memory cell), a chalcogenide-based material (Ge-Sb-Te-based material:
Chalcogenide alloy) is used. A chalcogenide material is heated and moderately cooled, resulting in an amorphous state (high resistance state) and a polycrystalline state (low resistance state).
There are two states. Since the electric resistances are different in these two states, it is possible to discriminate between "0" and "1" by reading this state.

【0003】カルコゲナイド系材料を結晶状態にするた
めには、カルコゲナイド系材料を温度600℃未満の状
態に10ナノ秒程度保つ。その後、冷却することにより
結晶状態となる。カルコゲナイド系材料をアモルファス
状態とするには、カルコゲナイド系材料を温度600℃
以上に加熱し、その後急激に冷却することによりアモル
ファス状態となる。
In order to bring the chalcogenide material into a crystalline state, the chalcogenide material is kept at a temperature of less than 600 ° C. for about 10 nanoseconds. Then, it becomes a crystalline state by cooling. To change the chalcogenide-based material to the amorphous state, the chalcogenide-based material is heated at a temperature of 600 ° C.
The amorphous state is obtained by heating above and then rapidly cooling.

【0004】CD−RWなどでは、レーザを用いてこの
加熱を行なっているが、半導体記憶装置としてカルコゲ
ナイド系材料を用いる場合には、発熱体に電流を流すこ
とによってカルコゲナイド系材料を加熱して状態変化を
行なわせる。このような半導体記憶装置はメモリ素子と
してのカルコゲナイド膜と、この膜を暖める抵抗体と、
メモリセルを選択するトランジスタからなる。このよう
なメモリセルをOUMと呼ぶ。
In a CD-RW or the like, this heating is performed by using a laser. When a chalcogenide-based material is used as a semiconductor memory device, the chalcogenide-based material is heated by passing a current through a heating element. Make a change. Such a semiconductor memory device includes a chalcogenide film as a memory element, a resistor for heating the film,
It consists of transistors that select memory cells. Such a memory cell is called an OUM.

【0005】OUMには、さまざまなものがあるが、選
択トランジスタとして、接合型トランジスタ(バイポー
ラトランジスタ)を用いたものが知られている。バイポ
ーラトランジスタは、一般に高速動作が可能なことが知
られている。そのため、上述のカルコゲナイド材料を加
熱するために急激に電流を流すこと、またはカルコゲナ
イド材料を冷却するために急に電流を遮断することがで
きる。
There are various types of OUMs, and one using a junction type transistor (bipolar transistor) is known as a selection transistor. It is known that a bipolar transistor can generally operate at high speed. Therefore, an electric current can be rapidly passed to heat the chalcogenide material described above, or an electric current can be suddenly cut off to cool the chalcogenide material.

【0006】選択トランジスタとしてバイポーラトラン
ジスタを用いた半導体記憶装置は、たとえば特表平11
−505071号公報に開示されている。図26は、上
記公報に開示された、従来の半導体記憶装置の断面図で
ある。図26を参照して、メモリセル420は、下層4
12を含む。下層412は、ダイオードまたはバイポー
ラトランジスタなどのアクセス装置エレメントを含む。
A semiconductor memory device using a bipolar transistor as a selection transistor is disclosed in, for example, Japanese Patent Publication No.
No. 5,507,071. FIG. 26 is a sectional view of the conventional semiconductor memory device disclosed in the above publication. Referring to FIG. 26, the memory cell 420 includes a lower layer 4
Including 12. The lower layer 412 includes access device elements such as diodes or bipolar transistors.

【0007】下層412上に電極材層434が形成され
ている。電極材層434上に保護膜416が形成されて
いる。保護膜416内にセル開口部418が形成されて
いる。ピラー444はセル開口部418の内部に形成さ
れる。ピラー444には側面スペーサ448と突起部4
46が設けられる。保護膜416と、側面スペーサ44
8と、突起部446の上にカルコゲニド層426が形成
されている。カルコゲニド層426上に上部の電極材層
428が設けられている。
An electrode material layer 434 is formed on the lower layer 412. A protective film 416 is formed over the electrode material layer 434. A cell opening 418 is formed in the protective film 416. The pillar 444 is formed inside the cell opening 418. The pillar 444 includes a side surface spacer 448 and a protrusion 4
46 is provided. Protective film 416 and side spacer 44
8 and the chalcogenide layer 426 is formed on the protrusion 446. An upper electrode material layer 428 is provided on the chalcogenide layer 426.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】上述のような、従来の
メモリセル420では、横方向に広がる下層412にバ
イポーラトランジスタが形成される。そのため、アクセ
ス装置としてのバイポーラトランジスタの面積が大きく
なりカルコゲナイド材料で構成されるメモリセルの高集
積化が困難であるという問題があった。
In the conventional memory cell 420 as described above, the bipolar transistor is formed in the lower layer 412 extending in the lateral direction. Therefore, there is a problem that the area of the bipolar transistor as an access device becomes large and it is difficult to highly integrate the memory cell made of the chalcogenide material.

【0009】そこで、この発明は、上述のような問題点
を解決するためになされたものであり、この発明は、高
集積化が可能な半導体記憶装置を提供することを目的と
する。
Therefore, the present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a semiconductor memory device capable of high integration.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】この発明に従った半導体
記憶装置は、半導体基板と、半導体基板の上に形成され
た接合型トランジスタと、接合型トランジスタの少なく
とも一部分を受入れ、かつ半導体基板の表面に達する孔
を有し、半導体基板の上に形成された絶縁層と、孔の中
に設けられた接合型トランジスタの一部分に電気的に接
続された記憶素子とを備える。記憶素子は、電気抵抗が
相対的に高い第1の状態と、電気抵抗が相対的に低い第
2の状態とを有する。
A semiconductor memory device according to the present invention includes a semiconductor substrate, a junction type transistor formed on the semiconductor substrate, at least a portion of the junction type transistor, and a surface of the semiconductor substrate. An insulating layer formed on the semiconductor substrate, and a memory element electrically connected to a part of the junction type transistor provided in the hole. The memory element has a first state in which the electric resistance is relatively high and a second state in which the electric resistance is relatively low.

【0011】接合型トランジスタは、半導体基板に形成
された第1導電型のウエル領域と、孔に対面するように
第1導電型のウエル領域に形成された第2導電型の不純
物領域と、第2導電型の不純物領域に接触するように孔
の中に設けられた第1導電型の導電領域とを含む。
The junction type transistor has a first conductivity type well region formed in a semiconductor substrate, a second conductivity type impurity region formed in the first conductivity type well region facing the hole, and a first conductivity type well region formed in the first conductivity type well region. A first-conductivity-type conductive region provided in the hole so as to contact the second-conductivity-type impurity region.

【0012】このように構成された、この発明に従った
半導体記憶装置では、記憶素子に接合型トランジスタが
接続されている。そのため、記憶素子に電界効果型トラ
ンジスタまたはダイオードが接続されている場合に比較
して、高速で記憶素子に電気信号を送ることができる。
さらに、孔の中に接合型トランジスタの少なくとも一部
分が設けられているため、半導体基板上で接合型トラン
ジスタの占める面積が小さくなり、高集積化が可能とな
る。
In the semiconductor memory device according to the present invention having the above structure, the junction transistor is connected to the memory element. Therefore, an electric signal can be sent to the storage element at higher speed than in the case where a field effect transistor or a diode is connected to the storage element.
Further, since at least a part of the junction type transistor is provided in the hole, the area occupied by the junction type transistor on the semiconductor substrate is reduced, and high integration is possible.

【0013】また好ましくは、第1の状態は非晶質の状
態を含み、第2の状態は結晶質の状態を含む。
Also preferably, the first state comprises an amorphous state and the second state comprises a crystalline state.

【0014】また好ましくは、半導体記憶装置は、記憶
素子と第1導電型の導電領域との間に介在するように孔
の中に設けられて第1導電型の導電領域の電気抵抗より
も大きい電気抵抗を有し、記憶素子を加熱する第1の加
熱層をさらに備える。
Further preferably, the semiconductor memory device is provided in the hole so as to be interposed between the memory element and the conductive region of the first conductivity type and has a larger electric resistance than that of the conductive region of the first conductivity type. A first heating layer having electric resistance and heating the memory element is further provided.

【0015】この場合、第1の加熱層に電流を流すこと
により、第1の加熱層が発熱するため、この熱により記
憶素子を適切に加熱することができる。
In this case, since the first heating layer generates heat by passing an electric current through the first heating layer, the heat can appropriately heat the memory element.

【0016】また好ましくは、半導体記憶装置は、記憶
素子から離隔するように設けられて記憶素子を予熱する
第2の加熱層をさらに備える。この場合、第2の加熱層
で記憶素子を予熱するため、記憶素子を急激に加熱する
ことができる。
Further preferably, the semiconductor memory device further includes a second heating layer provided so as to be separated from the memory element to preheat the memory element. In this case, since the storage element is preheated by the second heating layer, the storage element can be rapidly heated.

【0017】また好ましくは、半導体記憶装置は、複数
の接合型トランジスタをさらに備える。第2導電型の不
純物領域は、所定の方向に延在するように形成されてい
る。複数の接合型トランジスタの各々は、所定の方向に
延在する第2導電型の不純物領域を共有する。この場
合、1本の第2導電型の不純物領域が複数の接合型トラ
ンジスタに共有されるため、複数個の接合型トランジス
タの各々が別々の第2導電型の不純物領域を有する場合
に比べて、複数の接合型トランジスタを狭い領域に形成
することができる。
Preferably, the semiconductor memory device further includes a plurality of junction type transistors. The second conductivity type impurity region is formed to extend in a predetermined direction. Each of the plurality of junction type transistors shares a second conductivity type impurity region extending in a predetermined direction. In this case, since one second conductivity type impurity region is shared by a plurality of junction type transistors, compared to the case where each of the plurality of junction type transistors has a different second conductivity type impurity region, A plurality of junction transistors can be formed in a narrow area.

【0018】また好ましくは、半導体記憶装置は、第2
導電型の不純物領域に沿って延在し、かつ第2導電型の
不純物領域に電気的に接続された配線層をさらに備え
る。この場合、配線層が第2導電型の不純物領域に接続
されるため、第2導電型の不純物領域に流れる電流量を
減少させることができる。
Preferably, the semiconductor memory device is the second memory device.
The semiconductor device further includes a wiring layer extending along the conductivity type impurity region and electrically connected to the second conductivity type impurity region. In this case, since the wiring layer is connected to the second conductivity type impurity region, the amount of current flowing in the second conductivity type impurity region can be reduced.

【0019】また好ましくは、半導体記憶装置は、第1
導電型のウエル領域を取囲むように半導体基板に形成さ
れた第2導電型のウエル領域をさらに備える。この場
合、第2導電型のウエル領域が第1導電型のウエル領域
を取囲むため、第1導電型のウエル領域内の電位を適切
な値に設定することができる。
Preferably, the semiconductor memory device is the first memory device.
The semiconductor device further includes a second conductivity type well region formed on the semiconductor substrate so as to surround the conductivity type well region. In this case, since the second conductivity type well region surrounds the first conductivity type well region, the potential in the first conductivity type well region can be set to an appropriate value.

【0020】また好ましくは、半導体記憶装置は、複数
の記憶素子と、複数の記憶素子の各々に電気的に接続さ
れた複数の接合型トランジスタとを含む記憶領域をさら
に備える。複数の接合型トランジスタの各々は、互いに
ほぼ平行に延在する複数の第2導電型の不純物領域を含
む。複数の第2導電型の不純物領域のうち、所定の第2
導電型の不純物領域から数えて奇数番目の第2導電型の
不純物領域は記憶領域の一方端側に設けられた第1の電
流駆動手段に電気的に接続されている。所定の第2導電
型の不純物領域から数えて偶数番目の第2導電型の不純
物領域は記憶領域の他方端側に設けられた第2の電流駆
動手段に電気的に接続されている。
Further preferably, the semiconductor memory device further includes a storage region including a plurality of storage elements and a plurality of junction transistors electrically connected to each of the plurality of storage elements. Each of the plurality of junction type transistors includes a plurality of second conductivity type impurity regions extending substantially in parallel with each other. A predetermined second of the plurality of second conductivity type impurity regions;
An odd-numbered second conductivity type impurity region counted from the conductivity type impurity region is electrically connected to the first current driving unit provided on one end side of the storage region. The even-numbered second-conductivity-type impurity regions counting from the predetermined second-conductivity-type impurity region are electrically connected to the second current driving means provided on the other end side of the storage region.

【0021】この場合、奇数番目の第2導電型の不純物
領域と偶数番目の第2導電型の不純物領域とが、別々の
電流駆動手段に接続されるため、記憶領域の周辺部を小
型化することができる。その結果、高集積化が可能な半
導体記憶装置を提供することができる。
In this case, since the odd-numbered second-conductivity-type impurity regions and the even-numbered second-conductivity-type impurity regions are connected to different current driving means, the peripheral portion of the storage region is miniaturized. be able to. As a result, a semiconductor memory device that can be highly integrated can be provided.

【0022】また好ましくは、記憶素子は、第1の強磁
性体層と、その第1の強磁性体層の上に形成された絶縁
層と、その絶縁層の上に形成された第2の強磁性体層と
を含む。
Further preferably, the memory element has a first ferromagnetic layer, an insulating layer formed on the first ferromagnetic layer, and a second ferromagnetic layer formed on the insulating layer. A ferromagnetic layer.

【0023】また好ましくは、第1の強磁性体層と、絶
縁層と、第2の強磁性体層とは、孔の中に設けられる。
Further preferably, the first ferromagnetic material layer, the insulating layer and the second ferromagnetic material layer are provided in the hole.

【0024】[0024]

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態につ
いて、図面を参照して説明する。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0025】(実施の形態1)図1は、この発明の実施
の形態1に従った半導体記憶装置の平面図である。図1
を参照して、この発明の実施の形態1に従った半導体記
憶装置351は、半導体基板としてのシリコン基板1
と、シリコン基板1上に形成された接合型トランジスタ
としてのバイポーラトランジスタ101a〜101cお
よび102a〜102cと、バイポーラトランジスタ1
01a〜101cおよび102a〜102cの一部分を
受入れ、かつシリコン基板1の表面に達する孔としての
コンタクトホール61を有する層間絶縁膜と、コンタク
トホール61の中に設けられたバイポーラトランジスタ
101a〜101cおよび102a〜102cの一部分
に電気的に接続されるように絶縁層の上に設けられた記
憶素子31a〜31cおよび32a〜32cとを備え
る。記憶素子31a〜31cおよび32a〜32cは、
電気抵抗が相対的に高い第1の状態(非晶質状態)と、
電気抵抗が相対的に低い第2の状態(結晶質状態)とを
有する。
(First Embodiment) FIG. 1 is a plan view of a semiconductor memory device according to a first embodiment of the present invention. Figure 1
Referring to, semiconductor memory device 351 according to the first embodiment of the present invention includes silicon substrate 1 as a semiconductor substrate.
And bipolar transistors 101a to 101c and 102a to 102c as junction type transistors formed on the silicon substrate 1, and the bipolar transistor 1
01a-101c and 102a-102c, and an interlayer insulating film having a contact hole 61 as a hole reaching the surface of the silicon substrate 1, and bipolar transistors 101a-101c and 102a-provided in the contact hole 61. Storage elements 31a to 31c and 32a to 32c provided on the insulating layer so as to be electrically connected to a part of 102c. The storage elements 31a to 31c and 32a to 32c are
A first state (amorphous state) having a relatively high electric resistance,
And a second state (crystalline state) having a relatively low electric resistance.

【0026】シリコン基板1には、バイポーラトランジ
スタ101a〜101cおよび102a〜102cのベ
ース領域としてのn型不純物領域41a〜41cおよび
42a〜42cが形成されている。n型不純物領域41
a〜41c上にはビット線10aが設けられる。n型不
純物領域42a〜42c上には、ビット線10bが設け
られる。ビット線10aおよび10bは、ともにカルコ
ゲナイド系材料(Ge−Sb−Te系材料)により構成
される。ビット線10aおよび10bは互いに平行に延
びる。ビット線10aの一部分が記憶素子31a〜31
cである。ビット線10bの一部分が記憶素子32a〜
32cである。記憶素子31a〜31cおよび32a〜
32cは、コンタクトホール61によりn型不純物領域
41a〜41cおよび42a〜42cに電気的に接続さ
れている。
N-type impurity regions 41a to 41c and 42a to 42c are formed on silicon substrate 1 as base regions of bipolar transistors 101a to 101c and 102a to 102c. n-type impurity region 41
A bit line 10a is provided on a to 41c. The bit line 10b is provided on the n-type impurity regions 42a to 42c. Both the bit lines 10a and 10b are made of chalcogenide-based material (Ge-Sb-Te-based material). Bit lines 10a and 10b extend parallel to each other. A part of the bit line 10a is a storage element 31a-31.
c. A part of the bit line 10b is a storage element 32a-.
32c. Storage elements 31a to 31c and 32a to
32c is electrically connected to n-type impurity regions 41a to 41c and 42a to 42c by a contact hole 61.

【0027】ビット線10aおよび10b上には、ビッ
ト線10aおよび10bの延びる方向と交差する方向に
ワード線20a〜20cが延びている。ワード線20a
〜20cは、コンタクトホール71によりn型不純物領
域41a〜41cおよび42a〜42cに電気的に接続
される。ワード線20a〜20cは、ビット線10a〜
10bの延びる方向とほぼ直交する方向に延びる。
On bit lines 10a and 10b, word lines 20a to 20c extend in a direction intersecting the extending direction of bit lines 10a and 10b. Word line 20a
.About.20c are electrically connected to n-type impurity regions 41a to 41c and 42a to 42c through contact holes 71. The word lines 20a to 20c are connected to the bit lines 10a to
It extends in a direction substantially orthogonal to the extending direction of 10b.

【0028】バイポーラトランジスタ101a〜101
cおよび102a〜102cは、ベース領域としてn型
不純物領域41a〜41cおよび42a〜42cを含
む。
Bipolar transistors 101a-101
c and 102a to 102c include n-type impurity regions 41a to 41c and 42a to 42c as base regions.

【0029】図2は、図1中のII−II線に沿った断
面図である。図2を参照して、この発明の実施の形態1
に従った半導体記憶装置351は、半導体基板としての
シリコン基板1と、シリコン基板1上に形成された接合
型トランジスタとしてのバイポーラトランジスタ101
a〜101cと、バイポーラトランジスタ101a〜1
01cの少なくとも一部分を受入れ、かつシリコン基板
1の表面に達する孔としてのコンタクトホール61を有
する絶縁層としての層間絶縁膜60と、コンタクトホー
ル61の中に設けられたバイポーラトランジスタ101
a〜101cの一部分に電気的に接続されるように層間
絶縁膜60の上に設けられた記憶素子31a〜31cと
を備える。記憶素子31a〜31cは、電気抵抗が相対
的に高い第1の状態(非晶質状態)と、電気抵抗が相対
的に低い第2の状態(結晶質状態)とを有する。
FIG. 2 is a sectional view taken along the line II-II in FIG. Embodiment 1 of the present invention with reference to FIG.
According to the semiconductor memory device 351 of the above, a silicon substrate 1 as a semiconductor substrate and a bipolar transistor 101 as a junction type transistor formed on the silicon substrate 1 are formed.
a-101c and bipolar transistors 101a-1
01c, at least a part of which is provided, and an interlayer insulating film 60 as an insulating layer having a contact hole 61 as a hole reaching the surface of the silicon substrate 1, and a bipolar transistor 101 provided in the contact hole 61.
storage elements 31a to 31c provided on the interlayer insulating film 60 so as to be electrically connected to a part of a to 101c. The memory elements 31a to 31c have a first state (amorphous state) having a relatively high electric resistance and a second state (crystalline state) having a relatively low electric resistance.

【0030】バイポーラトランジスタ101a〜101
cは、シリコン基板1に形成された第1導電型のウエル
領域としてのp型ウエル領域3と、コンタクトホール6
1に対面するようにp型ウエル領域3に形成された第2
導電型の不純物領域としてのn型不純物領域41a〜4
1cと、n型不純物領域41a〜41cに接触するよう
にコンタクトホール61の中に設けられた第1導電型の
導電領域としての、p型不純物がドープされたドープト
ポリシリコン層51a〜51cとを含む。
Bipolar transistors 101a-101
c is a p-type well region 3 as a first conductivity type well region formed in the silicon substrate 1, and a contact hole 6
Second formed in the p-type well region 3 so as to face the first
N-type impurity regions 41a to 4 as conductivity type impurity regions
1c and p-type impurity-doped doped polysilicon layers 51a to 51c as first-conductivity-type conductive regions provided in the contact hole 61 so as to contact the n-type impurity regions 41a to 41c. including.

【0031】記憶素子31a〜31cは、第1の温度
(600℃以上の温度)まで加熱された後に冷却される
と非晶質の状態となり、第1の温度よりも低い第2の温
度(600℃未満の温度)まで加熱された後に冷却され
ると結晶質の状態となる。
When the memory elements 31a to 31c are heated to a first temperature (a temperature of 600 ° C. or higher) and then cooled, they become in an amorphous state, and a second temperature (600) lower than the first temperature. When it is heated to a temperature of less than ° C) and then cooled, it becomes a crystalline state.

【0032】シリコン基板1の表面にはトレンチ1tが
形成されている。トレンチ1t内に分離酸化膜5が埋込
まれている。このトレンチ1tにより、隣接するバイポ
ーラトランジスタ101a〜101cが分離されてい
る。従来の部分酸化法(LOCOS法)よりも深く分離
領域を形成することができる。これにより、ラッチアッ
プの発生を防止することができる。
A trench 1t is formed on the surface of the silicon substrate 1. Isolation oxide film 5 is buried in trench 1t. Adjacent bipolar transistors 101a to 101c are separated by this trench 1t. The isolation region can be formed deeper than the conventional partial oxidation method (LOCOS method). This can prevent the occurrence of latch-up.

【0033】p型ウエル領域3は、バイポーラトランジ
スタ101a〜101cのコレクタ領域として作用す
る。このコレクタ領域としてのp型ウエル領域3に直接
接触するように隣り合うトレンチ1tの間にn型不純物
領域41a〜41cが形成されている。n型不純物領域
41a〜41cは、それぞれバイポーラトランジスタ1
01a〜101cのベース領域となる。
The p-type well region 3 acts as a collector region of the bipolar transistors 101a to 101c. N-type impurity regions 41a to 41c are formed between adjacent trenches 1t so as to directly contact p-type well region 3 as the collector region. The n-type impurity regions 41a to 41c are respectively the bipolar transistors 1
It becomes the base regions of 01a to 101c.

【0034】層間絶縁膜60はシリコン基板1の表面を
覆うように形成されている。層間絶縁膜60には、複数
個のコンタクトホール61が設けられている。コンタク
トホール61内にドープトポリシリコン層51a〜51
cが充填されている。ドープトポリシリコン層51a〜
51cは、バイポーラトランジスタ101a〜101c
のエミッタ領域である。ドープトポリシリコン層51a
〜51cには、p型不純物(たとえばボロン)がドープ
されている。ドープトポリシリコン層51a〜51cに
電流が流れるとドープトポリシリコン層51a〜51c
が発熱する。この熱がドープトポリシリコン層51a〜
51c上に形成された記憶素子31a〜31cに伝わ
る。この熱により記憶素子31a〜31cが非晶質の状
態または結晶質の状態に変わる。
The interlayer insulating film 60 is formed so as to cover the surface of the silicon substrate 1. The interlayer insulating film 60 is provided with a plurality of contact holes 61. Doped polysilicon layers 51a-51 are formed in the contact holes 61.
c is filled. Doped polysilicon layer 51a-
51c is a bipolar transistor 101a to 101c
Is the emitter region of. Doped polysilicon layer 51a
.About.51c is doped with a p-type impurity (for example, boron). When a current flows through the doped polysilicon layers 51a to 51c, the doped polysilicon layers 51a to 51c
Heats up. This heat causes the doped polysilicon layers 51a ...
It is transmitted to the memory elements 31a to 31c formed on 51c. This heat causes the memory elements 31a to 31c to change to an amorphous state or a crystalline state.

【0035】ビット線10aが複数のドープトポリシリ
コン層に接触するように設けられる。ビット線10aは
記憶素子31a〜31cと直接接触している。ビット線
10aならびに記憶素子31a〜31cは、ともにカル
コゲナイド系材料(Ge−Sb−Te系材料)により構
成される。ビット線10aのうち、ドープトポリシリコ
ン層51a〜51cからの熱が十分に伝わる部分が記憶
素子31a〜31cである。金属配線層13はビット線
10a上に設けられて信号の伝播速度を改善する。金属
配線層13は設けられなくてもよい。
Bit line 10a is provided in contact with the plurality of doped polysilicon layers. The bit line 10a is in direct contact with the storage elements 31a to 31c. The bit line 10a and the storage elements 31a to 31c are both made of chalcogenide-based material (Ge-Sb-Te-based material). The portions of the bit line 10a to which the heat from the doped polysilicon layers 51a to 51c is sufficiently transferred are the storage elements 31a to 31c. The metal wiring layer 13 is provided on the bit line 10a to improve the signal propagation speed. The metal wiring layer 13 may not be provided.

【0036】ビット線10aを覆うように層間絶縁膜7
0が形成される。層間絶縁膜70上には、複数本のワー
ド線20a〜20cが互いに間隔を隔てて形成される。
The interlayer insulating film 7 is formed so as to cover the bit line 10a.
0 is formed. A plurality of word lines 20a to 20c are formed on the interlayer insulating film 70 at intervals.

【0037】次に、図2で示す半導体記憶装置の製造方
法について説明する。図3および図4は、図2で示す半
導体記憶装置の製造方法を示す断面図である。図3を参
照して、まず、シリコン基板1にボロンなどのp型不純
物を注入する。これによりp型ウエル領域3を形成す
る。シリコン基板1の表面にレジストパターンを形成す
る。このレジストパターンをマスクとしてシリコン基板
1をエッチングする。これによりトレンチ1tを形成す
る。トレンチ1tを埋込むようにシリコン酸化膜をたと
えばCVD(化学気相成長法)で形成する。このシリコ
ン酸化膜をCMP(化学的機械的研磨法)で全面エッチ
バックすることにより分離酸化膜5を形成する。シリコ
ン基板1の表面に砒素などのn型不純物を注入すること
によりn型不純物領域41a〜41cを形成する。
Next, a method of manufacturing the semiconductor memory device shown in FIG. 2 will be described. 3 and 4 are cross-sectional views showing a method of manufacturing the semiconductor memory device shown in FIG. Referring to FIG. 3, first, a silicon substrate 1 is implanted with a p-type impurity such as boron. As a result, the p-type well region 3 is formed. A resist pattern is formed on the surface of the silicon substrate 1. The silicon substrate 1 is etched using this resist pattern as a mask. Thereby, the trench 1t is formed. A silicon oxide film is formed by, for example, CVD (chemical vapor deposition) so as to fill the trench 1t. The isolation oxide film 5 is formed by etching back the entire surface of this silicon oxide film by CMP (Chemical Mechanical Polishing). N-type impurity regions 41a to 41c are formed by implanting an n-type impurity such as arsenic into the surface of silicon substrate 1.

【0038】図4を参照して、シリコン基板1の上に層
間絶縁膜60を形成する。層間絶縁膜60上にレジスト
パターンを形成し、このレジストパターンに従って層間
絶縁膜60をエッチングする。これにより、n型不純物
領域41a〜41cに達するコンタクトホール61を形
成する。コンタクトホール61を埋込むようにポリシリ
コンを形成し、このポリシリコンにボロンなどのp型不
純物を注入する。これによりドープトポリシリコン層5
1a〜51cを形成する。なお、この方法に限らず、ボ
ロンなどの不純物がドープされたドープトポリシリコン
層51a〜51cをたとえばCVD法で形成してもよ
い。
Referring to FIG. 4, interlayer insulating film 60 is formed on silicon substrate 1. A resist pattern is formed on the interlayer insulating film 60, and the interlayer insulating film 60 is etched according to this resist pattern. As a result, the contact hole 61 reaching the n-type impurity regions 41a to 41c is formed. Polysilicon is formed so as to fill the contact hole 61, and p-type impurities such as boron are implanted into this polysilicon. As a result, the doped polysilicon layer 5
1a to 51c are formed. Not limited to this method, the doped polysilicon layers 51a to 51c doped with impurities such as boron may be formed by, for example, the CVD method.

【0039】図2を参照して、層間絶縁膜60の上にカ
ルコゲナイド系材料を堆積する。このカルコゲナイド系
材料上にレジストパターンを形成し、レジストパターン
をマスクとしてカルコゲナイド系材料をエッチングす
る。これにより、ビット線10aを形成する。ビット線
10a上に層間絶縁膜70を形成する。層間絶縁膜70
上に金属層を形成する。この金属層上にレジストパター
ンを形成し、レジストパターンをマスクとして金属層を
エッチングする。これによりワード線20a〜20cを
形成する。なお、記憶素子31a〜31cはビット線1
0aの形成過程で形成される。すなわち、ビット線10
aのうち、ドープトポリシリコン層51a〜51cによ
って加熱されて非晶質または結晶質の状態となる部分が
記憶素子31a〜31cとなる。
Referring to FIG. 2, chalcogenide material is deposited on interlayer insulating film 60. A resist pattern is formed on this chalcogenide material, and the chalcogenide material is etched using the resist pattern as a mask. As a result, the bit line 10a is formed. An interlayer insulating film 70 is formed on the bit line 10a. Interlayer insulating film 70
Form a metal layer on top. A resist pattern is formed on this metal layer, and the metal layer is etched using the resist pattern as a mask. As a result, word lines 20a to 20c are formed. The storage elements 31a to 31c are the bit lines 1
It is formed in the process of forming 0a. That is, the bit line 10
The portions of a that are heated by the doped polysilicon layers 51a to 51c to be in an amorphous or crystalline state become the storage elements 31a to 31c.

【0040】p型ウエル領域3は、接地電位または負の
電位とされる。好ましくは、p型ウエル領域3は電位と
される。スタンバイ時にp型ウエル領域3の電位を負の
電位とすると、ワード線としてのn型不純物領域41a
〜41cの電位(電源電位:Vdd)と、p型ウエル領
域3の間の電位差が大きくなる。これにより、p型ウエ
ル領域3を接地電位とするよりも、強く逆バイアスされ
る。また、アクセス時には、ワード線としてのn型不純
物領域41a〜41cが0Vとなり、ビット線10aと
p型ウエル領域3との電位差が大きくなる。これによっ
て電流が流れやすくなるという効果がある。さらに、隣
接する記憶素子31bとの間に形成される寄生npnバ
イポーラにおいても、ベースがp型ウエル領域3とな
る。このp型ウエル領域3が負電位となるため、寄生n
pnバイポーラトランジスタがオンしにくくなり、好ま
しい結果をもたらす。
The p-type well region 3 is set to the ground potential or a negative potential. Preferably, the p-type well region 3 has a potential. When the potential of the p-type well region 3 is set to a negative potential during standby, the n-type impurity region 41a as a word line is formed.
The potential difference between the potential of 41c (power supply potential: Vdd) and the p-type well region 3 becomes large. As a result, the p-type well region 3 is reverse biased more strongly than the ground potential. At the time of access, the n-type impurity regions 41a to 41c as word lines are set to 0V, and the potential difference between the bit line 10a and the p-type well region 3 becomes large. This has the effect of making it easier for current to flow. Further, also in the parasitic npn bipolar formed between the adjacent storage element 31b, the base becomes the p-type well region 3. Since the p-type well region 3 has a negative potential, the parasitic n
The pn bipolar transistor is less likely to turn on, with favorable results.

【0041】p型ウエル領域3の電位を負電位とする場
合において、ワード線20a〜20cまたはビット線1
0a〜10eに電源電位(VddまたはVpp)を与え
る前にp型ウエル領域3に負電位を与える。なぜなら、
p型ウエル領域3の電位が正となると、ラッチアップが
起こる可能性があるからである。一般に、電源投入時に
は、半導体装置内の電位がどのようになっているかが不
明である。そのため、負電圧を先に投入して、ラッチア
ップが起こるのを防止する。以上の例では、負電位を外
部から投入するケースであるが、DRAM(dynamic ra
ndom-access memory)やフラッシュメモリでは、内部で
負電位を発生させることができる。今回もこれを適用す
ることが可能であり、これにより外部電源パッドを削減
することが可能である。
When the potential of the p-type well region 3 is set to a negative potential, the word lines 20a to 20c or the bit line 1
A negative potential is applied to the p-type well region 3 before applying a power supply potential (Vdd or Vpp) to 0a to 10e. Because
This is because latch-up may occur when the potential of the p-type well region 3 becomes positive. Generally, when the power is turned on, it is unknown what the potential is in the semiconductor device. Therefore, the negative voltage is first applied to prevent latchup. In the above example, the negative potential is applied from the outside.
Ndom-access memory) and flash memory can generate a negative potential internally. This can also be applied this time, which can reduce the number of external power supply pads.

【0042】このように構成された、この発明の実施の
形態1に従った半導体記憶装置351では、記憶素子3
1a〜31cおよび32a〜32cには、アクセス装置
としてのバイポーラトランジスタ101a〜101cお
よび102a〜102cが接続される。そのため、短い
時間で記憶素子31a〜31cおよび32a〜32cに
電気信号を送ることができ、急激に加熱をすることがで
きる。その結果結晶質および非晶質の状態を最適に制御
することができる。
In the semiconductor memory device 351 according to the first embodiment of the present invention thus configured, the memory element 3 is included.
Bipolar transistors 101a to 101c and 102a to 102c as access devices are connected to 1a to 31c and 32a to 32c. Therefore, an electric signal can be sent to the storage elements 31a to 31c and 32a to 32c in a short time, and rapid heating can be performed. As a result, the crystalline and amorphous states can be optimally controlled.

【0043】さらに、バイポーラトランジスタ101a
〜101cおよび102a〜102cは、縦方向に積層
された、いわゆる縦型バイポーラである。そのため、少
ない面積に多くのバイポーラトランジスタ101a〜1
01cを形成することができる。その結果、半導体記憶
装置351の集積度を向上させることができる。
Further, the bipolar transistor 101a
Reference numerals 101 to 101c and 102a to 102c are so-called vertical bipolars that are vertically stacked. Therefore, many bipolar transistors 101a to 101a are provided in a small area.
01c can be formed. As a result, the integration degree of the semiconductor memory device 351 can be improved.

【0044】なお、この実施の形態では、pnpバイポ
ーラトランジスタを示したが、npnバイポーラトラン
ジスタをアクセス装置として用いてもよい。
Although the pnp bipolar transistor is shown in this embodiment, the npn bipolar transistor may be used as the access device.

【0045】(実施の形態2)図5は、この発明の実施
の形態2に従った半導体記憶装置の断面図である。図5
を参照して、この発明の実施の形態2に従った半導体記
憶装置352では、ドープトポリシリコン層51a〜5
1cと、記憶素子31a〜31cとの間に、低濃度ドー
プトポリシリコン層55a〜55cが形成されている点
で、実施の形態1に従った半導体記憶装置351と異な
る。
(Second Embodiment) FIG. 5 is a sectional view of a semiconductor memory device according to a second embodiment of the present invention. Figure 5
Referring to FIG. 5, in semiconductor memory device 352 according to the second embodiment of the present invention, doped polysilicon layers 51a-5 are included.
1c and the storage elements 31a to 31c, the lightly doped polysilicon layers 55a to 55c are formed, which is different from the semiconductor storage device 351 according to the first embodiment.

【0046】すなわち、半導体記憶装置352は、記憶
素子31a〜31cと、第1導電型の導電領域としての
ドープトポリシリコン層51a〜51cとの間に介在す
るようにコンタクトホール61の中に設けられてドープ
トポリシリコン層51a〜51cの電気抵抗よりも大き
い電気抵抗を有する第1の加熱層としての低濃度ドープ
トポリシリコン層55a〜55cをさらに備える。
That is, the semiconductor memory device 352 is provided in the contact hole 61 so as to be interposed between the memory elements 31a to 31c and the doped polysilicon layers 51a to 51c as the conductive regions of the first conductivity type. Further, lightly doped polysilicon layers 55a to 55c as a first heating layer having a resistance larger than that of the doped polysilicon layers 51a to 51c are further provided.

【0047】低濃度ドープトポリシリコン層55a〜5
5cは、p型の不純物(たとえばボロン)がドープされ
たポリシリコンからなる。低濃度ドープトポリシリコン
層55a〜55c内の不純物濃度は、ドープトポリシリ
コン層51a〜51c内の不純物濃度よりも小さい。こ
れにより、低濃度ドープトポリシリコン層55a〜55
cは、ドープトポリシリコン層51a〜51cよりも大
きい電気抵抗を有する。
Lightly doped polysilicon layers 55a-5
5c is made of polysilicon doped with p-type impurities (for example, boron). The impurity concentration in the low-concentration doped polysilicon layers 55a to 55c is lower than the impurity concentration in the doped polysilicon layers 51a to 51c. As a result, the lightly doped polysilicon layers 55a to 55 are formed.
c has a larger electric resistance than the doped polysilicon layers 51a to 51c.

【0048】このような低濃度ドープトポリシリコン層
55a〜55cの製造方法としてCVD法を用いること
ができる。すなわち、CVD法でドープトポリシリコン
層51a〜51cを製造した後に、CVD法で、不純物
のドープ量を小さくして低濃度ドープトポリシリコン層
55a〜55cを形成する。
A CVD method can be used as a method of manufacturing such lightly doped polysilicon layers 55a to 55c. That is, after the doped polysilicon layers 51a to 51c are manufactured by the CVD method, the doping amount of impurities is reduced by the CVD method to form the low-concentration doped polysilicon layers 55a to 55c.

【0049】このように構成された、この発明の実施の
形態2に従った半導体記憶装置352では、まず実施の
形態1に従った半導体記憶装置351と同様の効果があ
る。さらに、低濃度ドープトポリシリコン層55a〜5
5cは、エミッタ領域としてのドープトポリシリコン層
51a〜51cよりも高い電気抵抗を有するため、この
部分に電流を流せば発熱量が大きくなる。低濃度ドープ
トポリシリコン層55a〜55cにより記憶素子31a
〜31cを確実に加熱することができる。
The semiconductor memory device 352 according to the second embodiment of the present invention thus configured has the same effects as the semiconductor memory device 351 according to the first embodiment. Furthermore, the lightly doped polysilicon layers 55a-5
Since 5c has a higher electrical resistance than the doped polysilicon layers 51a to 51c as the emitter region, the amount of heat generated increases when a current is passed through this portion. The lightly doped polysilicon layers 55a to 55c are used to form the memory element 31a.
~ 31c can be heated reliably.

【0050】(実施の形態3)図6は、この発明の実施
の形態3に従った半導体記憶装置の平面図である。図6
を参照して、この発明の実施の形態3に従った半導体記
憶装置353は、一方向に延在するn型不純物領域41
a〜41cを有し、複数のバイポーラトランジスタ10
1a〜105cが、このn型不純物領域41a〜41c
を共有している点で、実施の形態1に従った半導体記憶
装置351と異なる。
(Third Embodiment) FIG. 6 is a plan view of a semiconductor memory device according to a third embodiment of the present invention. Figure 6
Referring to, a semiconductor memory device 353 according to the third embodiment of the present invention includes an n type impurity region 41 extending in one direction.
a to 41c, and a plurality of bipolar transistors 10
1a to 105c are the n-type impurity regions 41a to 41c.
The semiconductor memory device 351 differs from the semiconductor memory device 351 according to the first embodiment.

【0051】すなわち、半導体記憶装置353は、複数
の接合型トランジスタとしてのバイポーラトランジスタ
101a〜105cをさらに備える。第2導電型の不純
物領域としてのn型不純物領域41a〜41cは、所定
の方向に延在するように形成されている。複数のバイポ
ーラトランジスタ101a〜105cの各々は、n型不
純物領域41a〜41cを共有する。具体的には、バイ
ポーラトランジスタ101a、102a…105aはn
型不純物領域41aを共有する。バイポーラトランジス
タ101b〜105bはn型不純物領域41bを共有す
る。バイポーラトランジスタ101c〜105cはn型
不純物領域41cを共有する。
That is, the semiconductor memory device 353 further includes bipolar transistors 101a to 105c as a plurality of junction type transistors. The n-type impurity regions 41a to 41c as the second conductivity type impurity regions are formed so as to extend in a predetermined direction. Each of the plurality of bipolar transistors 101a to 105c shares the n-type impurity regions 41a to 41c. Specifically, the bipolar transistors 101a, 102a ... 105a are n
The type impurity region 41a is shared. The bipolar transistors 101b to 105b share the n-type impurity region 41b. The bipolar transistors 101c to 105c share the n-type impurity region 41c.

【0052】n型不純物領域41a〜41cには、それ
ぞれワード線20a〜20cが接続されている。複数本
のn型不純物領域41a〜41cは、互いに平行に延び
る。隣り合うビット線間の距離はPB1で一定であり、
隣り合うワード線間の距離はPW1で一定である。
Word lines 20a to 20c are connected to the n-type impurity regions 41a to 41c, respectively. The plurality of n-type impurity regions 41a to 41c extend in parallel with each other. The distance between adjacent bit lines is constant at PB1,
The distance between adjacent word lines is constant at PW1.

【0053】任意の1つの記憶素子32bにアクセスす
る場合には、その記憶素子32bに接続されるビット線
10bの電位をVb(0Vより大きい電圧)とし、それ
以外の非選択のビット線10a、10cおよび10eの
電位を0Vとする。また、選択される記憶素子32bに
繋がるワード線20bの電位を0Vにし、非選択の記憶
素子に接続されるワード線20aおよび20cの電位を
Vddにする。選択されたビット線10bと選択された
ワード線20bの交点の記憶素子32bに接続されるバ
イポーラトランジスタ102bがオンして電流が流れ
る。
When accessing any one storage element 32b, the potential of the bit line 10b connected to the storage element 32b is set to Vb (voltage higher than 0V), and the other unselected bit lines 10a, The electric potentials of 10c and 10e are set to 0V. Further, the potential of the word line 20b connected to the selected storage element 32b is set to 0V, and the potentials of the word lines 20a and 20c connected to the non-selected storage elements are set to Vdd. The bipolar transistor 102b connected to the storage element 32b at the intersection of the selected bit line 10b and the selected word line 20b is turned on and a current flows.

【0054】このように構成された、この発明の実施の
形態3に従った半導体記憶装置では、実施の形態1に従
った半導体記憶装置と同様の効果がある。さらに、複数
個のバイポーラトランジスタ101a〜105cがn型
不純物領域41a〜41cを共有するため、狭い部分に
多くのバイポーラトランジスタ101a〜105cを配
置することができる。さらに、実施の形態1に比べて、
分離領域が少なくなり、半導体記憶装置353を小型化
することができる。
The semiconductor memory device according to the third embodiment of the present invention thus configured has the same effect as the semiconductor memory device according to the first embodiment. Further, since the plurality of bipolar transistors 101a to 105c share the n-type impurity regions 41a to 41c, many bipolar transistors 101a to 105c can be arranged in a narrow portion. Furthermore, as compared with the first embodiment,
The isolation region is reduced, and the semiconductor memory device 353 can be downsized.

【0055】(実施の形態4)図7は、この発明の実施
の形態4に従った半導体記憶装置の断面図である。図7
を参照して、この発明の実施の形態4に従った半導体記
憶装置354は、補助配線81を有する点で、実施の形
態1に従った半導体記憶装置351と異なる。補助配線
81は、層間絶縁膜70上に形成されてnチャネル型ト
ランジスタ201のソース・ドレイン領域203に電気
的に接続される。nチャネル型トランジスタ201は、
ソース・ドレイン領域203と、シリコン基板1の上に
ゲート絶縁膜204を介在させて形成されたゲート電極
202とを有する。コンタクトホール70hを介して補
助配線81はソース・ドレイン領域203に電気的に接
続されている。補助配線81を覆うように層間絶縁膜8
0が形成されており、その上にワード線20aおよび2
0bが形成されている。なお、図7において、層間絶縁
膜70上にワード線20aおよび20bを設け、補助配
線81を層間絶縁膜80の上に設けてもよい。
(Fourth Embodiment) FIG. 7 is a sectional view of a semiconductor memory device according to a fourth embodiment of the present invention. Figure 7
Referring to, semiconductor memory device 354 according to the fourth embodiment of the present invention is different from semiconductor memory device 351 according to the first embodiment in that it has auxiliary wiring 81. The auxiliary wiring 81 is formed on the interlayer insulating film 70 and electrically connected to the source / drain region 203 of the n-channel transistor 201. The n-channel transistor 201 is
It has a source / drain region 203 and a gate electrode 202 formed on the silicon substrate 1 with a gate insulating film 204 interposed. The auxiliary wiring 81 is electrically connected to the source / drain region 203 through the contact hole 70h. The interlayer insulating film 8 is formed so as to cover the auxiliary wiring 81.
0 is formed on the word lines 20a and 2
0b is formed. In FIG. 7, the word lines 20 a and 20 b may be provided on the interlayer insulating film 70 and the auxiliary wiring 81 may be provided on the interlayer insulating film 80.

【0056】図8は、図7で示す補助配線の回路図であ
る。図8を参照して、補助配線81は、nチャネル型ト
ランジスタ201とpチャネル型トランジスタ205に
接続されている。pチャネル型トランジスタ205が電
源206に接続されている。
FIG. 8 is a circuit diagram of the auxiliary wiring shown in FIG. Referring to FIG. 8, auxiliary wiring 81 is connected to n-channel type transistor 201 and p-channel type transistor 205. The p-channel transistor 205 is connected to the power supply 206.

【0057】この実施の形態では、ビット線10a上
に、これと平行に延びる補助配線81が設けられてい
る。補助配線81の役割の1つは、対象セルを熱で温め
る場合において予熱することである。これは、図8の回
路でのpチャネル型トランジスタ205のゲート電極を
接地電位とすることで行なわれる。このようにしてpチ
ャネル型トランジスタ205からnチャネル型トランジ
スタ201へ電流が流れる。電流が流れると、補助配線
81の抵抗によってジュール熱が発生し、その熱が層間
絶縁膜70を通して記憶素子31a〜31bに伝わる。
これにより記憶素子31aおよび31bを予熱すること
ができる。
In this embodiment, an auxiliary wiring 81 extending parallel to the bit line 10a is provided on the bit line 10a. One of the roles of the auxiliary wiring 81 is to preheat the target cell when it is heated with heat. This is performed by setting the gate electrode of the p-channel type transistor 205 in the circuit of FIG. 8 to the ground potential. In this way, current flows from the p-channel transistor 205 to the n-channel transistor 201. When a current flows, Joule heat is generated due to the resistance of the auxiliary wiring 81, and the heat is transmitted to the storage elements 31a to 31b through the interlayer insulating film 70.
This allows the memory elements 31a and 31b to be preheated.

【0058】排熱の方法としては、pチャネル型トラン
ジスタ205のゲート電極の電位をVddとする。これ
により、補助配線81の電位は接地電位となる。この排
熱方法では、温まった記憶素子31aおよび31bの熱
が層間絶縁膜70を介して補助配線81に伝わる。固体
では、熱を伝導する媒体として電子と原子があり、電子
の方が熱を伝導する速度が速い。これは、電子は固体中
を自由に動き回れるためである。こうして、記憶素子3
1aおよび31bの熱は層間絶縁膜70を介して補助配
線81に伝わり、補助配線81の電子に運動エネルギを
与える。補助配線81内の電子の電位は接地電位である
ため、同じく接地電位にある箇所を自由に電子が動き回
ることが可能である。このようにして、簡単に予熱と排
熱が可能となる。
As a method of discharging heat, the potential of the gate electrode of the p-channel type transistor 205 is set to Vdd. As a result, the potential of the auxiliary wiring 81 becomes the ground potential. In this heat discharging method, the heat of the heated storage elements 31a and 31b is transferred to the auxiliary wiring 81 through the interlayer insulating film 70. In a solid state, there are electrons and atoms as a medium that conducts heat, and electrons have a faster rate of conducting heat. This is because the electrons can move freely in the solid. Thus, the storage element 3
The heat of 1a and 31b is transmitted to the auxiliary wiring 81 through the interlayer insulating film 70, and gives kinetic energy to the electrons of the auxiliary wiring 81. Since the electric potential of the electrons in the auxiliary wiring 81 is the ground potential, it is possible for the electrons to freely move around in a portion that is also at the ground potential. In this way, it is possible to easily preheat and exhaust heat.

【0059】(実施の形態5)図9は、この発明の実施
の形態5に従った半導体記憶装置の平面図である。図9
を参照して、この発明の実施の形態5に従った半導体記
憶装置355は、n型不純物領域41a〜41cの上に
延びるワード線20a〜20cを有する点で、実施の形
態3に従った半導体記憶装置353と異なる。
(Fifth Embodiment) FIG. 9 is a plan view of a semiconductor memory device according to a fifth embodiment of the present invention. Figure 9
Referring to, a semiconductor memory device 355 according to the fifth embodiment of the present invention is a semiconductor memory device according to the third embodiment in that it has word lines 20a-20c extending above n-type impurity regions 41a-41c. Different from the storage device 353.

【0060】半導体記憶装置355は、n型不純物領域
41a〜41cに沿って延在し、かつn型不純物領域4
1a〜41cに電気的に接続された配線層としてのワー
ド線20a〜20cをさらに備える。
The semiconductor memory device 355 extends along the n-type impurity regions 41a to 41c, and is of the n-type impurity region 4.
Further provided are word lines 20a to 20c as wiring layers electrically connected to 1a to 41c.

【0061】このように構成された、この発明の実施の
形態5に従った半導体記憶装置では、実施の形態3に従
った半導体記憶装置と同様の効果がある。さらに、ワー
ド線20a〜20cの電気抵抗が低くなり、バイポーラ
トランジスタ101a〜105cへのアクセス速度が速
くなるという効果がある。
The semiconductor memory device according to the fifth embodiment of the present invention thus structured has the same effect as the semiconductor memory device according to the third embodiment. Furthermore, the electric resistance of the word lines 20a to 20c is lowered, and the access speed to the bipolar transistors 101a to 105c is increased.

【0062】(実施の形態6)図10は、この発明の実
施の形態6に従った半導体記憶装置の断面図である。図
10を参照して、この発明の実施の形態6に従った半導
体記憶装置356は、p型ウエル領域3を取囲むn型ボ
トムウエル領域2を有する点で、実施の形態1に従った
半導体記憶装置351と異なる。すなわち、第1導電型
のウエル領域としてのp型ウエル領域3を取囲むように
シリコン基板1に形成された第2導電型のウエル領域と
してのn型ボトムウエル領域2を、半導体記憶装置35
6はさらに備える。
(Sixth Embodiment) FIG. 10 is a sectional view of a semiconductor memory device according to a sixth embodiment of the present invention. Referring to FIG. 10, the semiconductor memory device 356 according to the sixth embodiment of the present invention has the n-type bottom well region 2 surrounding the p-type well region 3 in that the semiconductor according to the first embodiment. Different from the storage device 351. That is, the n-type bottom well region 2 as the second-conductivity-type well region formed in the silicon substrate 1 so as to surround the p-type well region 3 as the first-conductivity-type well region is replaced with the semiconductor memory device 35.
6 further comprises.

【0063】半導体記憶装置356において、記憶素子
31a〜31cに負の電位を与え、周辺領域16のp型
ウエル領域の電位を接地電位とする場合がある。周辺領
域16には、n型不純物領域111、ゲート酸化膜11
2およびゲート電極113が形成されている。nチャネ
ル型トランジスタのバックゲートに負の電位を与える
と、バックゲート効果を受けて他のトランジスタのしき
い値が高くなり動作速度が低下する。そのため、記憶素
子31a〜31cをいわゆるトリプルウエルで囲み分離
することが可能である。図10のように、トリプルウエ
ルで取囲むと記憶素子31a〜31cの電位を任意に設
定することができる。
In the semiconductor memory device 356, a negative potential may be applied to the memory elements 31a to 31c to set the potential of the p-type well region of the peripheral region 16 to the ground potential. In the peripheral region 16, the n-type impurity region 111 and the gate oxide film 11 are formed.
2 and the gate electrode 113 are formed. When a negative potential is applied to the back gate of the n-channel transistor, the back gate effect is applied and the threshold values of the other transistors are increased to decrease the operation speed. Therefore, the storage elements 31a to 31c can be surrounded and separated by a so-called triple well. As shown in FIG. 10, by surrounding the triple well, the potentials of the memory elements 31a to 31c can be set arbitrarily.

【0064】(実施の形態7)図11は、この発明の実
施の形態7に従った半導体記憶装置の回路図である。図
11を参照して、この発明の実施の形態7に従った半導
体記憶装置357は、記憶領域15と、周辺領域16と
を有する。記憶領域15の一方端15a側には、第1の
電流駆動手段110が設けられている。記憶領域15の
他方端15b側には、第2の電流駆動手段120が設け
られている。
(Seventh Embodiment) FIG. 11 is a circuit diagram of a semiconductor memory device according to a seventh embodiment of the present invention. Referring to FIG. 11, a semiconductor memory device 357 according to the seventh embodiment of the present invention has a memory area 15 and a peripheral area 16. The first current driving means 110 is provided on the side of the one end 15a of the storage area 15. The second current driving means 120 is provided on the other end 15b side of the storage area 15.

【0065】第1の電流駆動手段110内には、インバ
ータにより構成される複数のデコーダ110a〜110
nが設けられている。第2の電流駆動手段120には、
インバータにより構成される複数のデコーダ120a〜
120nが設けられている。
In the first current driving means 110, a plurality of decoders 110a to 110 composed of inverters are provided.
n is provided. In the second current driving means 120,
A plurality of decoders 120a composed of inverters
120n is provided.

【0066】半導体記憶装置357は、複数の記憶素子
31a〜31dと、複数の記憶素子31a〜31dの各
々に電気的に接続された複数の接合型トランジスタとし
てのバイポーラトランジスタ101a〜101dとを含
む記憶領域15をさらに備える。複数のバイポーラトラ
ンジスタ101a〜101cの各々は、互いにほぼ平行
に延在する複数の第2導電型の不純物領域としてのn型
不純物領域41a〜41dを含む。ワード線としての複
数のn型不純物領域41a〜41dのうち、所定のn型
不純物領域41aから数えて奇数番目のn型不純物領域
41aおよび41cは記憶領域15の一方端15a側に
設けられた第1の電流駆動手段110に電気的に接続さ
れている。n型不純物領域41aから数えて偶数番目の
n型不純物領域41bおよび41dは記憶領域15の他
方端15b側に設けられた第2の電流駆動手段120に
電気的に接続されている。
The semiconductor memory device 357 includes a memory including a plurality of memory elements 31a to 31d and a plurality of bipolar transistors 101a to 101d as junction transistors electrically connected to each of the plurality of memory elements 31a to 31d. The area 15 is further provided. Each of the plurality of bipolar transistors 101a to 101c includes a plurality of n-type impurity regions 41a to 41d as second impurity regions of the second conductivity type extending substantially parallel to each other. Of the plurality of n-type impurity regions 41a to 41d serving as word lines, odd-numbered n-type impurity regions 41a and 41c counting from the predetermined n-type impurity region 41a are provided on the first end 15a side of the memory region 15. It is electrically connected to one current driving means 110. The even-numbered n-type impurity regions 41b and 41d counting from the n-type impurity region 41a are electrically connected to the second current driving unit 120 provided on the other end 15b side of the memory region 15.

【0067】図12は、図11中の第1の電流駆動手段
の平面図である。図12を参照して、第1の電流駆動手
段は、デコーダ110aおよびデコーダ110bを有す
る。シリコン基板の表面にn型ウエル領域4が形成され
ている。n型ウエル領域4の電位はVdd(電源電位)
とされる。n型ウエル領域4内にp型不純物領域115
a〜115cが形成されている。p型不純物領域115
a〜115cを横切るようにゲート電極113aおよび
113bが形成されている。ゲート電極113aの両側
にp型不純物領域115aおよび115bが形成されて
いる。ゲート電極113bの両側にp型不純物領域11
5bおよび115cが設けられている。
FIG. 12 is a plan view of the first current driving means shown in FIG. With reference to FIG. 12, the first current driving unit has a decoder 110a and a decoder 110b. An n-type well region 4 is formed on the surface of the silicon substrate. The potential of the n-type well region 4 is Vdd (power supply potential)
It is said that A p-type impurity region 115 is formed in the n-type well region 4.
a to 115c are formed. p-type impurity region 115
Gate electrodes 113a and 113b are formed so as to cross a to 115c. P-type impurity regions 115a and 115b are formed on both sides of gate electrode 113a. The p-type impurity region 11 is formed on both sides of the gate electrode 113b.
5b and 115c are provided.

【0068】p型不純物領域115bにコンタクトホー
ル117cを介して電気的に接続されるように配線11
7aが形成されている。配線117aの電位は電源電位
とされる。
The wiring 11 is electrically connected to the p-type impurity region 115b through the contact hole 117c.
7a is formed. The potential of the wiring 117a is set to the power supply potential.

【0069】p型ウエル領域には、n型不純物領域11
1a〜111cが形成されている。ゲート電極113a
の両側にn型不純物領域111aおよび111bが形成
されている。ゲート電極113bの両側にn型不純物領
域111bおよび111cが形成されている。コンタク
トホール117cを介してn型不純物領域111bに配
線117bが形成されている。配線117bの電位は接
地電位とされる。
An n-type impurity region 11 is formed in the p-type well region.
1a to 111c are formed. Gate electrode 113a
N-type impurity regions 111a and 111b are formed on both sides of. N-type impurity regions 111b and 111c are formed on both sides of gate electrode 113b. A wiring 117b is formed in the n-type impurity region 111b through the contact hole 117c. The potential of the wiring 117b is set to the ground potential.

【0070】配線118aがn型不純物領域111aと
p型不純物領域115aを電気的に接続する。配線11
8aは、コンタクトホール118cによりn型不純物領
域111aとp型不純物領域115aとに接続される。
配線118bがn型不純物領域111cとp型不純物領
域115cとを電気的に接続する。配線118bは、コ
ンタクトホール118cによりn型不純物領域111c
とp型不純物領域115cとに接続される。n型不純物
領域111aおよび111cは、ワード線としてのn型
不純物領域41aおよび41cに電気的に接続される。
ゲート電極113aおよび113dへは、所定の電位が
印加される。
The wiring 118a electrically connects the n-type impurity region 111a and the p-type impurity region 115a. Wiring 11
8a is connected to n-type impurity region 111a and p-type impurity region 115a through contact hole 118c.
The wiring 118b electrically connects the n-type impurity region 111c and the p-type impurity region 115c. The wiring 118b is formed through the contact hole 118c into the n-type impurity region 111c.
And p-type impurity region 115c. N-type impurity regions 111a and 111c are electrically connected to n-type impurity regions 41a and 41c as word lines.
A predetermined potential is applied to the gate electrodes 113a and 113d.

【0071】このように構成された、この発明の実施の
形態7に従った半導体記憶装置357では、n型不純物
領域41aを1番目とし、これから数えて奇数番目、す
なわち1番目、3番目…2n−1番目(nは自然数)の
n型不純物領域(ワード線)は記憶領域15の一方端1
5a側の第1の電流駆動手段110に接続される。これ
に対して、偶数番目、すなわち2n番目のn型不純物領
域は記憶領域15の他方端15b側の第2の電流駆動手
段120に接続される。そのため、電流駆動手段を別々
に設けることにより、隣合うn型不純物領域41a〜4
1d間の距離を小さくすることができ、半導体記憶装置
357の高集積化が可能となる。また、実施の形態1に
従った半導体記憶装置351と同様の効果がある。
In the semiconductor memory device 357 according to the seventh embodiment of the present invention configured as described above, the n-type impurity region 41a is the first, and the n-type impurity regions 41a are odd-numbered, that is, the first, third, ... 2n. The -1st (n is a natural number) n-type impurity region (word line) is one end 1 of the storage region 15.
It is connected to the first current driver 110 on the 5a side. On the other hand, the even-numbered, that is, the 2n-th, n-type impurity region is connected to the second current driving unit 120 on the other end 15b side of the storage region 15. Therefore, by separately providing the current driving means, the adjacent n-type impurity regions 41a to 4a are formed.
The distance between 1d can be reduced, and the semiconductor memory device 357 can be highly integrated. Further, the same effect as semiconductor memory device 351 according to the first embodiment is obtained.

【0072】(実施の形態8)図13は、この発明の実
施の形態8に従った半導体記憶装置の平面図である。図
13を参照して、この発明の実施の形態8に従った半導
体記憶装置358では、デコーダ110aおよび110
bがnチャネル型トランジスタで形成されている点で、
実施の形態7に従った半導体記憶装置357と異なる。
すなわち、デコーダ110aは、2つのnチャネル型ト
ランジスタ131および132を備える。nチャネル型
トランジスタ131は、ゲート電極113aと、ゲート
電極113の両側に形成されたn型不純物領域111d
および111eを有する。nチャネル型トランジスタ1
32は、ゲート電極113dと、ゲート電極113dの
両側に形成されたn型不純物領域111aおよび111
bを備える。なお、シリコン基板上には、ワード線とし
てのn型不純物領域41cのデコーダを構成するゲート
電極113bおよび113eが形成されている。ゲート
電極113bおよび113eの両側には、n型不純物領
域111b、111c、111eおよび111fが設け
られている。
(Embodiment 8) FIG. 13 is a plan view of a semiconductor memory device according to an embodiment 8 of the invention. Referring to FIG. 13, in semiconductor memory device 358 according to the eighth embodiment of the present invention, decoders 110a and 110 are provided.
b is formed of an n-channel transistor,
It is different from the semiconductor memory device 357 according to the seventh embodiment.
That is, the decoder 110a includes two n-channel type transistors 131 and 132. The n-channel transistor 131 includes a gate electrode 113a and an n-type impurity region 111d formed on both sides of the gate electrode 113.
And 111e. n-channel transistor 1
32 denotes a gate electrode 113d and n-type impurity regions 111a and 111 formed on both sides of the gate electrode 113d.
b. Gate electrodes 113b and 113e forming a decoder for n-type impurity region 41c as a word line are formed on the silicon substrate. N-type impurity regions 111b, 111c, 111e and 111f are provided on both sides of the gate electrodes 113b and 113e.

【0073】図14は、図13で示すデコーダの回路図
である。図14を参照して、デコーダ110aは、2つ
のnチャネル型トランジスタ131および132で構成
される。ここでは、1つのワード線WL0(図13のn
型不純物領域41a)を選択するためにゲート電極を制
御する2つの信号X0とX0Pの2つが必要となる。
FIG. 14 is a circuit diagram of the decoder shown in FIG. 14, decoder 110a includes two n-channel type transistors 131 and 132. Here, one word line WL0 (n in FIG.
Two signals X0 and X0P for controlling the gate electrode are required to select the type impurity region 41a).

【0074】ワード線としてのn型不純物領域41aを
選択する場合には、n型不純物領域41aの電位を接地
電位とする。nチャネル型トランジスタ132のゲート
電極に印加される電位をVdd(電源電位)とし、nチ
ャネル型トランジスタ131のゲート電極113aに印
加される電位を0Vとする。
When selecting the n-type impurity region 41a as the word line, the potential of the n-type impurity region 41a is set to the ground potential. The potential applied to the gate electrode of the n-channel transistor 132 is Vdd (power supply potential), and the potential applied to the gate electrode 113a of the n-channel transistor 131 is 0V.

【0075】ワード線としてのn型不純物領域41aを
選択しない場合には、nチャネル型トランジスタ131
のゲート電極113aの電位をVppとする。電位Vp
pは、Vdd+Vthより高い電位である。Vthはn
チャネル型トランジスタ131のしきい値電圧である。
たとえばVdd=2.0Vの場合には、Vpp=3.4
Vとする。nチャネル型トランジスタ132のゲート電
極113dの電位は0Vとする。これにより、nチャネ
ル型トランジスタのみでデコーダ110aを構成するこ
とが可能となる。
When the n-type impurity region 41a as the word line is not selected, the n-channel type transistor 131 is used.
The potential of the gate electrode 113a is set to Vpp. Potential Vp
p is a potential higher than Vdd + Vth. Vth is n
It is the threshold voltage of the channel transistor 131.
For example, when Vdd = 2.0V, Vpp = 3.4
V. The potential of the gate electrode 113d of the n-channel transistor 132 is 0V. As a result, the decoder 110a can be composed of only n-channel transistors.

【0076】この場合には、まず実施の形態1と同様の
効果がある。さらに、pチャネル型トランジスタは必要
ないため、pチャネル型トランジスタ用のn型ウエルを
形成する必要がない。この部分で、CMOS(compleme
ntary mental-oxide semiconductor device)回路で特
有のラッチアップの危険性が減少する。さらに、ウエル
境界での分離スペースが不要となるため、CMOSでド
ライバを構成するよりも、周辺領域の面積を削減するこ
とが可能となる。
In this case, first, the same effect as that of the first embodiment is obtained. Further, since the p-channel type transistor is not necessary, it is not necessary to form the n-type well for the p-channel type transistor. In this part, CMOS (compleme
ntary mental-oxide semiconductor device) circuit reduces the risk of latch-up. Further, since the separation space at the well boundary is unnecessary, the area of the peripheral region can be reduced as compared with the case where the driver is composed of CMOS.

【0077】図15は、別のデコーダの回路図である。
図15を参照して、このデコーダ110aでは、信号X
0Pを削除し、nチャネル型トランジスタ131のゲー
ト電極を電源電位としている。この場合、ビット線とし
てのn型不純物領域41aの電位はVccとなってプリ
チャージされる。また、p型ウエル領域の電位は0Vま
たは負電位であるため、pnpバイポーラトランジスタ
は動作しない。この図15で示すレイアウトを採用する
ことにより、必要な配線をさらに削減することができ
る。
FIG. 15 is a circuit diagram of another decoder.
With reference to FIG. 15, in the decoder 110a, the signal X
0P is deleted, and the gate electrode of the n-channel transistor 131 is set to the power supply potential. In this case, the potential of the n-type impurity region 41a as the bit line becomes Vcc and is precharged. Moreover, since the potential of the p-type well region is 0 V or a negative potential, the pnp bipolar transistor does not operate. By adopting the layout shown in FIG. 15, required wiring can be further reduced.

【0078】図16は、図14のデコーダの電位を示す
グラフである。この図のように、信号X0と信号X0P
をオーバーラップさせないように信号を生成すると、2
つのnチャネル型トランジスタ131および132が同
時にオンすることがない。その結果、貫通電流を削減で
きる。
FIG. 16 is a graph showing the potential of the decoder of FIG. As shown in this figure, signal X0 and signal X0P
If the signals are generated so that they do not overlap,
The two n-channel transistors 131 and 132 do not turn on at the same time. As a result, the through current can be reduced.

【0079】(実施の形態9)図17は、この発明の実
施の形態9に従った半導体記憶装置の回路図である。図
17は、ビット線から入力パッドまでのデータバスを示
す。任意のビット線を選択する信号Y0、Y1およびY
2…によって、ビット線の電位を読出す。それを、ある
参照電圧Vrefと比較する。ここで、ビット線10a
が選択された場合には、信号Y0が高電位となり、信号
/Y0Rが接地電位となる。この場合、ビット線10a
には、電源、pチャネル型トランジスタ、nチャネル型
トランジスタ、pnpバイポーラおよびp型ウエル領域
を介して電流が流れ込む。この例では、信号/Y0Rが
接地電位とされて簡略化されているが、実際には、0V
からVddまでの中間レベルが用いられることが多い。
ビット線に電流が流れ、抵抗値の変化によるビット線の
電圧下降と、電圧Vrefとの大小関係をアンプで増幅
する。選択されたビット線10aのデータがバッファさ
れ、これがデータ線141に送り出される。このケース
では、データ線141は、ビット線10aから10gで
共有されている。データ線141の振幅は最終的に外部
パッドに出力される。この構成でレイアウトを行なうに
あたって、上述のように記憶領域が小さくなると、アン
プをそれぞれに配置することが困難となる。
(Ninth Embodiment) FIG. 17 is a circuit diagram of a semiconductor memory device according to a ninth embodiment of the present invention. FIG. 17 shows a data bus from the bit line to the input pad. Signals Y0, Y1 and Y for selecting an arbitrary bit line
2 ... Reads the potential of the bit line. It is compared with a certain reference voltage Vref. Here, the bit line 10a
When is selected, the signal Y0 has a high potential and the signal / Y0R has a ground potential. In this case, the bit line 10a
A current flows into the gate via the power supply, the p-channel type transistor, the n-channel type transistor, the pnp bipolar and the p-type well region. In this example, the signal / Y0R is set to the ground potential for simplification, but it is actually 0V.
Intermediate levels from V to Vdd are often used.
An electric current flows through the bit line, and the magnitude relationship between the voltage drop of the bit line due to the change of the resistance value and the voltage Vref is amplified by the amplifier. The data of the selected bit line 10a is buffered and sent to the data line 141. In this case, the data line 141 is shared by the bit lines 10a to 10g. The amplitude of the data line 141 is finally output to the external pad. When the layout is performed with this configuration, if the storage area becomes small as described above, it becomes difficult to arrange the amplifiers in the respective areas.

【0080】図18は、改良された半導体記憶装置の回
路図である。図18を参照して、改良された半導体記憶
装置359では、ビット線10a〜10gのいずれかが
選択された場合には、EN信号(活性化信号)の電位が
高い状態(Vdd)となり、Pre信号の電位が低い状
態(Gnd)となる。このようにすることで、信号Y0
〜Y7について共通になっているノード142の電位
は、スタンバイ時が接地電位である。信号Y0〜Y7が
選択された場合には、選択されたビット線の電位をアン
プに伝えることが可能となる。半導体記憶装置359
は、読出回路160を有する。
FIG. 18 is a circuit diagram of the improved semiconductor memory device. Referring to FIG. 18, in the improved semiconductor memory device 359, when any one of bit lines 10a to 10g is selected, the potential of EN signal (activation signal) becomes high (Vdd), and Pre The signal potential is low (Gnd). By doing so, the signal Y0
The common node 142 potential for ~ Y7 is the ground potential during standby. When the signals Y0 to Y7 are selected, the potential of the selected bit line can be transmitted to the amplifier. Semiconductor storage device 359
Has a read circuit 160.

【0081】図19は、図18中の読出回路160の回
路図である。図19を参照して、読出回路160は、複
数のORゲート161〜163を有する。ORゲート1
61〜163が別のORゲート164に接続されてい
る。ORゲート164は3つのインバータ165〜16
7と、NORゲート168に接続されている。
FIG. 19 is a circuit diagram of the read circuit 160 shown in FIG. Referring to FIG. 19, read circuit 160 has a plurality of OR gates 161 to 163. OR gate 1
61 to 163 are connected to another OR gate 164. The OR gate 164 has three inverters 165-16.
7 and the NOR gate 168.

【0082】このような半導体記憶装置359では、ア
ンプを共有することになり、回路のレイアウトが容易と
なる。その結果、LSI(large‐scale integrated ci
rcuit)の実装が可能となる。
In such a semiconductor memory device 359, the amplifier is shared, and the circuit layout becomes easy. As a result, LSI (large-scale integrated ci
rcuit) can be implemented.

【0083】(実施の形態10)図20は、この発明の
実施の形態10に従った半導体記憶装置の回路図であ
る。図20を参照して、この発明の実施の形態10に従
った半導体記憶装置360は、実施の形態9に従った半
導体記憶装置359を改善したものである。まず、多値
の記憶方法を用いた不揮発性半導体装置が、知られてい
る。この発明に従った半導体記憶装置でも、多値の記憶
が可能である。
(Tenth Embodiment) FIG. 20 is a circuit diagram of a semiconductor memory device according to a tenth embodiment of the present invention. Referring to FIG. 20, a semiconductor memory device 360 according to the tenth embodiment of the present invention is an improvement of semiconductor memory device 359 according to the ninth embodiment. First, a non-volatile semiconductor device using a multi-value storage method is known. The semiconductor memory device according to the present invention can also store multi-valued data.

【0084】図21は、多値記憶の概念を示すグラフで
ある。図21で示す、参照となる3つのしきい値を用意
する。この実施の形態では、3つのしきい値は、Vre
f1、Vref2およびVref3である。それぞれの
ビット線の降下する電位と、参照しきい値Vref1〜
Vref3の各々を比較し、その結果を読出す。これは
図20中のブロック170が行なう。その結果をバッフ
ァして出力する。このようにすれば、さらに高密度で記
憶を行なうことが可能である。
FIG. 21 is a graph showing the concept of multilevel storage. Three reference threshold values shown in FIG. 21 are prepared. In this embodiment, the three thresholds are Vre
f1, Vref2 and Vref3. The falling potential of each bit line and the reference threshold values Vref1 to Vref1.
Each of Vref3 is compared and the result is read. This is done by block 170 in FIG. The result is buffered and output. By doing so, it is possible to perform storage at a higher density.

【0085】(実施の形態11)半導体記憶装置の製造
の際に、ワード線とビット線がショートすることがあ
る。これにより、スタンバイ時に電流が流れる。図22
は、ビット線とワード線とのショートを説明するために
示す半導体記憶装置の回路図である。たとえば、ビット
線10bとワード線20cの交わる点でショートが発生
する場合がある。ワード線20cは、スタンバイ時に電
源電位(Vdd)とされる。ビット線10bの電位はス
タンバイ時には接地電位である。これにより、ワード線
20cからビット線10bに電流が流れる。その電流は
ビット線10bをスタンバイ時に接地電位にするnチャ
ネル型トランジスタを経て電流が流れる。仮に、ビット
線またはワード線で冗長回路を用いたとしても、常に、
この経路で電流が流れてしまう。
(Embodiment 11) A word line and a bit line may be short-circuited when a semiconductor memory device is manufactured. This causes a current to flow during standby. FIG. 22
FIG. 6 is a circuit diagram of a semiconductor memory device shown for explaining a short circuit between a bit line and a word line. For example, a short circuit may occur at the intersection of the bit line 10b and the word line 20c. The word line 20c is set to the power supply potential (Vdd) during standby. The potential of the bit line 10b is the ground potential during standby. As a result, a current flows from the word line 20c to the bit line 10b. The current flows through an n-channel type transistor that sets the bit line 10b to the ground potential during standby. Even if a redundant circuit is used for bit lines or word lines,
Current flows through this path.

【0086】図23は、この発明の実施の形態11に従
った半導体記憶装置の回路図である。ここでは、nチャ
ネル型トランジスタ172(MN1)のソース側にヒュ
ーズ171を設けている。ワード線20cとビット線1
0bがショートすると、このヒューズ171が切断され
る。これによりビット線10bを絶縁することで、電流
経路をカットすることができる。同様に、nチャネル型
トランジスタ172のドレイン側にヒューズ171を設
けてもよい。
FIG. 23 is a circuit diagram of a semiconductor memory device according to the eleventh embodiment of the present invention. Here, the fuse 171 is provided on the source side of the n-channel transistor 172 (MN1). Word line 20c and bit line 1
When 0b is short-circuited, the fuse 171 is cut. As a result, the current path can be cut by insulating the bit line 10b. Similarly, the fuse 171 may be provided on the drain side of the n-channel transistor 172.

【0087】図24は、改良された、この発明の実施の
形態11に従った半導体記憶装置の回路図である。図2
4を参照して、この発明のさらに改良された半導体記憶
装置361では、ドライバ側のnチャネル型トランジス
タのソースをノード173(Vx1)を用いて共通化す
る。そのノード173と接地との間にヒューズ171を
置く。これにより効率よくヒューズ171をレイアウト
することが可能となる。ヒューズ171は、レーザヒュ
ーズでもよく、電気ヒューズでもよい。
FIG. 24 is a circuit diagram of an improved semiconductor memory device according to the eleventh embodiment of the present invention. Figure 2
4, in the further improved semiconductor memory device 361 of the present invention, the source of the n-channel transistor on the driver side is shared by using the node 173 (Vx1). A fuse 171 is placed between the node 173 and ground. As a result, the fuse 171 can be efficiently laid out. The fuse 171 may be a laser fuse or an electric fuse.

【0088】(実施の形態12)図25は、この発明の
実施の形態12に従った半導体記憶装置の断面図であ
る。図25を参照して、この発明の実施の形態12に従
った半導体記憶装置363は、いわゆるMRAMであ
る。半導体記憶装置363は、半導体基板としてのシリ
コン基板1と、シリコン基板1の上に形成された接合型
トランジスタとしてのバイポーラトランジスタ101a
および101bと、バイポーラトランジスタ101aお
よび101bの一部分を受入れ、かつシリコン基板1の
表面に達する孔としてのコンタクトホール61を有する
絶縁層としての層間絶縁膜60と、コンタクトホール6
1の中に設けられたバイポーラトランジスタ101aお
よび101bの一部分に電気的に接続される記憶素子3
00aおよび300bとを備える。記憶素子300aお
よび300bは、電気抵抗が相対的に高い第1の状態
と、電気抵抗が相対的に低い第2の状態とを有する。
(Twelfth Embodiment) FIG. 25 is a sectional view of a semiconductor memory device according to a twelfth embodiment of the present invention. Referring to FIG. 25, a semiconductor memory device 363 according to the twelfth embodiment of the present invention is a so-called MRAM. The semiconductor memory device 363 includes a silicon substrate 1 as a semiconductor substrate and a bipolar transistor 101a as a junction type transistor formed on the silicon substrate 1.
And 101b, an interlayer insulating film 60 as an insulating layer having a contact hole 61 as a hole that receives a part of the bipolar transistors 101a and 101b and reaches the surface of the silicon substrate 1, and the contact hole 6.
Storage element 3 electrically connected to a part of the bipolar transistors 101a and 101b provided in
00a and 300b. The memory elements 300a and 300b have a first state in which the electric resistance is relatively high and a second state in which the electric resistance is relatively low.

【0089】記憶素子300aおよび300bは、いわ
ゆるTMR(tunneling magneto resistive)素子であ
り、第1の強磁性体層303と、その第1の強磁性体層
303の上に形成された絶縁層302と、その絶縁層3
02の上に形成された第2の強磁性体層301とを含
む。第1の強磁性体層303の磁化の向きは、矢印30
1aまたは301bのいずれかの向きに固定される。こ
れに対して、第2の強磁性体層301の磁化の向きは、
矢印301aで示す向きと矢印301bで示す向きとに
変えることが可能である。この磁界を反転させるため
に、ビット線310aとディジット線320aおよび3
20bに電流を流す。2つの電流が形成する磁界の合成
磁界を記憶素子300aまたは300bに印加すること
により磁界が反転する。これによりデータの書込を行な
う。なお、第1の強磁性体層303の磁化の向きと第2
の強磁性体層301の磁化の向きが同じ場合に記憶素子
300aの電気抵抗が小さくなる。第1の強磁性体層3
03の磁化の向きと第2の強磁性体層301の磁化の向
きが逆の場合(非平行のとき)、記憶素子300aおよ
び300bの電気抵抗が大きくなる。
The memory elements 300a and 300b are so-called TMR (tunneling magneto resistive) elements, and include a first ferromagnetic layer 303 and an insulating layer 302 formed on the first ferromagnetic layer 303. , Its insulating layer 3
02, and a second ferromagnetic layer 301 formed on top of the No. 02. The magnetization direction of the first ferromagnetic layer 303 is indicated by the arrow 30.
It is fixed in either 1a or 301b. On the other hand, the direction of magnetization of the second ferromagnetic layer 301 is
It is possible to change the direction shown by the arrow 301a and the direction shown by the arrow 301b. To reverse this magnetic field, bit line 310a and digit lines 320a and 3
Apply current to 20b. The magnetic field is inverted by applying a synthetic magnetic field of the magnetic fields formed by the two currents to the storage element 300a or 300b. Thereby, writing of data is performed. The magnetization direction of the first ferromagnetic layer 303 and the second
When the magnetization directions of the ferromagnetic layers 301 are the same, the electric resistance of the memory element 300a becomes small. First ferromagnetic layer 3
When the magnetization direction of No. 03 and the magnetization direction of the second ferromagnetic layer 301 are opposite (non-parallel), the electric resistances of the memory elements 300a and 300b increase.

【0090】データの読出時には、n型不純物領域41
aおよび41bにより構成されるワード線に電流を流
す。さらに、ビット線310aから電流を流す。第1の
強磁性体層303の磁化の向きと第2の強磁性体層30
1の磁化の向きが同じか逆かで記憶素子300aの抵抗
が変わるので、この電流を読出すことにより情報の有無
を判別できる。その後の判定は、上述の実施の形態1〜
11と同様である。
At the time of reading data, n-type impurity region 41 is used.
A current is passed through the word line formed by a and 41b. Further, a current flows from the bit line 310a. Direction of magnetization of the first ferromagnetic layer 303 and the second ferromagnetic layer 30
Since the resistance of the memory element 300a changes depending on whether the magnetization direction of 1 is the same or opposite, the presence or absence of information can be determined by reading this current. Subsequent determination is made in the above-described first to first embodiments.
The same as 11.

【0091】このように構成された、この発明に従った
半導体記憶装置では、実施の形態1に従った半導体記憶
装置と同様の効果がある。
The thus configured semiconductor memory device according to the present invention has the same effects as the semiconductor memory device according to the first embodiment.

【0092】今回開示された実施の形態はすべての点で
例示であって制限的なものではないと考えられるべきで
ある。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求
の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味お
よび範囲内でのすべての変更が含まれることが意図され
る。
The embodiments disclosed this time are to be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is shown not by the above description but by the claims, and is intended to include meanings equivalent to the claims and all modifications within the scope.

【0093】[0093]

【発明の効果】以上のようなこの発明に従えば、記憶素
子が高密度で配置された半導体記憶装置を提供すること
が可能となる。以上のような実施の形態は、半導体メモ
リ素子だけでなく、混載メモリやSOC(システムオン
シリコン)などのような、メモリとロジックを混載した
装置にも適用することが可能である。
According to the present invention as described above, it is possible to provide a semiconductor memory device in which memory elements are arranged at a high density. The above-described embodiment can be applied not only to a semiconductor memory device but also to a device in which a memory and a logic are mixed, such as a mixed memory and an SOC (system on silicon).

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

【図1】 この発明の実施の形態1に従った半導体記憶
装置の平面図である。
FIG. 1 is a plan view of a semiconductor memory device according to a first embodiment of the present invention.

【図2】 図1中のII−II線に沿った断面図であ
る。
FIG. 2 is a sectional view taken along the line II-II in FIG.

【図3】 図2で示す半導体装置の製造方法の第1工程
を示す断面図である。
FIG. 3 is a cross-sectional view showing a first step of the method for manufacturing the semiconductor device shown in FIG.

【図4】 図2で示す半導体装置の製造方法の第2工程
を示す断面図である。
4 is a cross-sectional view showing a second step of the method for manufacturing the semiconductor device shown in FIG.

【図5】 この発明の実施の形態2に従った半導体記憶
装置の断面図である。
FIG. 5 is a sectional view of a semiconductor memory device according to a second embodiment of the present invention.

【図6】 この発明の実施の形態3に従った半導体記憶
装置の平面図である。
FIG. 6 is a plan view of a semiconductor memory device according to a third embodiment of the present invention.

【図7】 この発明の実施の形態4に従った半導体記憶
装置の断面図である。
FIG. 7 is a sectional view of a semiconductor memory device according to a fourth embodiment of the present invention.

【図8】 図7で示す補助配線の回路図である。FIG. 8 is a circuit diagram of auxiliary wiring shown in FIG.

【図9】 この発明の実施の形態5に従った半導体記憶
装置の平面図である。
FIG. 9 is a plan view of a semiconductor memory device according to a fifth embodiment of the present invention.

【図10】 この発明の実施の形態6に従った半導体記
憶装置の断面図である。
FIG. 10 is a sectional view of a semiconductor memory device according to a sixth embodiment of the present invention.

【図11】 この発明の実施の形態7に従った半導体記
憶装置の回路図である。
FIG. 11 is a circuit diagram of a semiconductor memory device according to a seventh embodiment of the present invention.

【図12】 図11中の第1の電流駆動手段の平面図で
ある。
FIG. 12 is a plan view of a first current driving unit in FIG.

【図13】 この発明の実施の形態8に従った半導体記
憶装置の平面図である。
FIG. 13 is a plan view of a semiconductor memory device according to an eighth embodiment of the present invention.

【図14】 図13で示すデコーダの回路図である。FIG. 14 is a circuit diagram of the decoder shown in FIG.

【図15】 別のデコーダの回路図である。FIG. 15 is a circuit diagram of another decoder.

【図16】 図14のデコーダの電位を示すグラフであ
る。
16 is a graph showing the potential of the decoder of FIG.

【図17】 この発明の実施の形態9に従った半導体記
憶装置の回路図である。
FIG. 17 is a circuit diagram of a semiconductor memory device according to a ninth embodiment of the present invention.

【図18】 改良された半導体記憶装置の回路図であ
る。
FIG. 18 is a circuit diagram of an improved semiconductor memory device.

【図19】 図18中の読出回路160の回路図であ
る。
FIG. 19 is a circuit diagram of a read circuit 160 shown in FIG.

【図20】 この発明の実施の形態10に従った半導体
記憶装置の回路図である。
FIG. 20 is a circuit diagram of a semiconductor memory device according to a tenth embodiment of the present invention.

【図21】 多値記憶の概念を示すグラフである。FIG. 21 is a graph showing the concept of multilevel storage.

【図22】 ワード線とビット線とのショートを説明す
るために示す半導体記憶装置の回路図である。
FIG. 22 is a circuit diagram of a semiconductor memory device shown for explaining a short circuit between a word line and a bit line.

【図23】 この発明の実施の形態11に従った半導体
記憶装置の回路図である。
FIG. 23 is a circuit diagram of a semiconductor memory device according to an eleventh embodiment of the present invention.

【図24】 改良された、この発明の実施の形態11に
従った半導体記憶装置の回路図である。
FIG. 24 is a circuit diagram of an improved semiconductor memory device according to an eleventh embodiment of the present invention.

【図25】 この発明の実施の形態12に従った半導体
記憶装置の断面図である。
FIG. 25 is a sectional view of a semiconductor memory device according to a twelfth embodiment of the present invention.

【図26】 従来の半導体記憶装置の断面図である。FIG. 26 is a cross-sectional view of a conventional semiconductor memory device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 シリコン基板、2 n型ウエル領域、3 p型ウエ
ル領域、10a〜10g ビット線、20a〜20c
ワード線、31a〜31c,300a,300b 記憶
素子、41a〜41c n型不純物領域、60 層間絶
縁膜、61 コンタクトホール、301 第2の強磁性
体層、303 第1の強磁性体層、351〜363 半
導体記憶装置。
1 silicon substrate, 2 n-type well region, 3 p-type well region, 10a to 10g bit line, 20a to 20c
Word line, 31a to 31c, 300a, 300b storage element, 41a to 41c n-type impurity region, 60 interlayer insulating film, 61 contact hole, 301 second ferromagnetic layer, 303 first ferromagnetic layer, 351 to 363 semiconductor memory device.

Claims (10)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 半導体基板と、 前記半導体基板の上に形成された接合型トランジスタ
と、 前記接合型トランジスタの少なくとも一部分を受入れ、
かつ前記半導体基板の表面に達する孔を有し、前記半導
体基板の上に形成された絶縁層と、 前記孔の中に設けられた前記接合型トランジスタの一部
分に電気的に接続された記憶素子とを備え、 前記記憶素子は、電気抵抗が相対的に高い第1の状態
と、電気抵抗が相対的に低い第2の状態とを有し、 前記接合型トランジスタは、前記半導体基板に形成され
た第1導電型のウエル領域と、前記孔に対面するように
前記第1導電型のウエル領域に形成された第2導電型の
不純物領域と、前記第2導電型の不純物領域に接触する
ように前記孔の中に設けられた第1導電型の導電領域と
を含む、半導体記憶装置。
1. A semiconductor substrate, a junction type transistor formed on the semiconductor substrate, and at least a part of the junction type transistor,
And an insulating layer formed on the semiconductor substrate and having a hole reaching the surface of the semiconductor substrate, and a memory element electrically connected to a part of the junction transistor provided in the hole. The storage element has a first state in which the electric resistance is relatively high and a second state in which the electric resistance is relatively low, and the junction transistor is formed on the semiconductor substrate. Contacting the first conductivity type well region, the second conductivity type impurity region formed in the first conductivity type well region so as to face the hole, and the second conductivity type impurity region. A semiconductor memory device, comprising: a conductive region of a first conductivity type provided in the hole.
【請求項2】 前記第1の状態は非晶質の状態を含み、
前記第2の状態は結晶質の状態を含む、請求項1に記載
の半導体記憶装置。
2. The first state includes an amorphous state,
The semiconductor memory device according to claim 1, wherein the second state includes a crystalline state.
【請求項3】 前記記憶素子と前記第1導電型の導電領
域との間に介在するように前記孔の中に設けられて前記
第1導電型の導電領域の電気抵抗よりも大きい電気抵抗
を有し、前記記憶素子を加熱する第1の加熱層をさらに
備えた、請求項1に記載の半導体記憶装置。
3. An electric resistance, which is provided in the hole so as to be interposed between the memory element and the conductive region of the first conductivity type and has an electric resistance larger than that of the conductive region of the first conductivity type. The semiconductor memory device according to claim 1, further comprising a first heating layer that has and that heats the memory element.
【請求項4】 前記記憶素子から離隔するように設けら
れて前記記憶素子を予熱する2の加熱層をさらに備え
た、請求項1に記載の半導体記憶装置。
4. The semiconductor memory device according to claim 1, further comprising two heating layers provided so as to be separated from the memory element and preheat the memory element.
【請求項5】 複数の前記接合型トランジスタをさらに
備え、前記第2導電型の不純物領域は、所定の方向に延
在するように形成されており、複数の前記接合型トラン
ジスタの各々は、所定の方向に延在する前記第2導電型
の不純物領域を共有する、請求項1に記載の半導体記憶
装置。
5. The semiconductor device further comprises a plurality of the junction type transistors, the second conductivity type impurity region is formed to extend in a predetermined direction, and each of the plurality of the junction type transistors is a predetermined type. 2. The semiconductor memory device according to claim 1, wherein the second conductivity type impurity region extending in the direction is shared.
【請求項6】 前記第2導電型の不純物領域に沿って延
在し、かつ前記第2導電型の不純物領域に電気的に接続
された配線層をさらに備えた、請求項5に記載の半導体
記憶装置。
6. The semiconductor according to claim 5, further comprising a wiring layer extending along the second-conductivity-type impurity region and electrically connected to the second-conductivity-type impurity region. Storage device.
【請求項7】 前記第1導電型のウエル領域を取囲むよ
うに前記半導体基板に形成された第2導電型のウエル領
域をさらに備えた、請求項1に記載の半導体記憶装置。
7. The semiconductor memory device according to claim 1, further comprising a well region of a second conductivity type formed in the semiconductor substrate so as to surround the well region of the first conductivity type.
【請求項8】 複数の前記記憶素子と、複数の前記記憶
素子の各々に電気的に接続された複数の前記接合型トラ
ンジスタとを含む記憶領域をさらに備え、 複数の前記接合型トランジスタの各々は、互いにほぼ平
行に延在する複数の前記第2導電型の不純物領域を含
み、複数の前記第2導電型の不純物領域のうち、所定の
前記第2導電型の不純物領域から数えて奇数番目の前記
第2導電型の不純物領域は前記記憶領域の一方端側に設
けられた第1の電流駆動手段に電気的に接続されてお
り、所定の前記第2導電型の不純物領域から数えて偶数
番目の前記第2導電型の不純物領域は前記記憶領域の他
方端側に設けられた第2の電流駆動手段に電気的に接続
されている、請求項1から7のいずれか1項に記載の半
導体記憶装置。
8. A storage region further comprising a plurality of said storage elements and a plurality of said junction transistors electrically connected to each of said plurality of storage elements, each of said plurality of junction transistors , A plurality of second conductivity type impurity regions extending substantially parallel to each other, of the plurality of second conductivity type impurity regions, an odd-numbered one counting from a predetermined second conductivity type impurity region. The second-conductivity-type impurity region is electrically connected to a first current driving unit provided on one end side of the storage region, and is an even-numbered region counting from a predetermined second-conductivity-type impurity region. 8. The semiconductor according to claim 1, wherein the impurity region of the second conductivity type is electrically connected to a second current driving unit provided on the other end side of the storage region. Storage device.
【請求項9】 前記記憶素子は、第1の強磁性体層と、
その第1の強磁性体層の上に形成された絶縁層と、その
絶縁層の上に形成された第2の強磁性体層とを含む、請
求項1に記載の半導体記憶装置。
9. The memory element includes a first ferromagnetic layer,
The semiconductor memory device according to claim 1, comprising an insulating layer formed on the first ferromagnetic layer, and a second ferromagnetic layer formed on the insulating layer.
【請求項10】 前記第1の強磁性体層と、前記絶縁層
と、前記第2の強磁性体層とは、前記孔の中に設けられ
る、請求項9に記載の半導体記憶装置。
10. The semiconductor memory device according to claim 9, wherein the first ferromagnetic layer, the insulating layer, and the second ferromagnetic layer are provided in the hole.
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